KR101631860B1 - 터치 센서, 표시 장치 및 전자 기기 - Google Patents

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요시또시 기다
고지 이시자끼
다께야 다께우찌
다까유끼 나까니시
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가부시키가이샤 재팬 디스프레이
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Abstract

표시 장치는, 표시 화소 전극, 공통 전극, 표시층, 표시 제어 회로, 터치 검출 전극 및 표시용 공통 구동 전압을 터치 센서용 구동 신호로서 이용하면서, 상기 터치 검출 전극들로부터 얻어지는 검출 신호에 기초하여 외부의 근접 물체를 검출하는 터치 검출 회로를 포함한다. 터치 검출 회로는, 상기 검출 신호에 포함되어 있고, 상기 터치 센서용 구동 신호의 기본 주파수와 동일한 주파수를 갖는 기본 검출 신호를 통과시키는 제1 필터, 상기 검출 신호에 포함되어 있고, 상기 터치 센서용 구동 신호의 각 고조파 주파수와 동일한 주파수를 갖는 2개 이상의 고조파 검출 신호를 개별적으로 통과시키는 복수의 제2 필터, 및 기본 검출 신호와 복수의 고조파 검출 신호에 기초하여 검출 동작을 행하는 검출부를 포함한다.

Description

터치 센서, 표시 장치 및 전자 기기{TOUCH SENSOR, DISPLAY AND ELECTRONIC UNIT}
본 발명은 액정 표시 장치 등의 표시 장치에 관한 것이며, 특히, 사용자가 손가락 등으로 터치 센서와 접촉 또는 터치 센서에 근접함으로써 정보 입력이 가능한 정전 용량형의 터치 센서, 및 그러한 터치 센서를 포함하는 표시 장치 및 전자 기기에 관한 것이다.
최근, 소위 터치 패널이라고 불리는 접촉 검출 장치(이하, "터치 센서"라고 함)를 액정 표시 장치 바로 위에 장착하고 액정 표시 장치에 각종 버튼을 표시시켜서, 통상의 버튼 대신 상기 버튼에 의한 정보 입력을 가능하게 한 표시 장치가 주목받아 오고 있다. 이 기술은, 표시 장치 및 버튼들이 공통 영역 내에 배치가능하게 하기 때문에, 모바일 기기의 화면이 대형화하는 경향에 있어 공간 절약화 및 부품 개수의 삭감이라고 하는 큰 장점을 제공한다. 그러나, 이 기술에서는 터치 센서의 장착으로 인해 액정 모듈의 전체 두께가 두꺼워지는 문제가 있었다. 특히, 터치 센서가 모바일 기기에 적용되는 경우에서는 터치 센서 상의 흠집을 방지하기 위한 보호층이 필요하기 때문에, 액정 모듈이 점점 두꺼워지는 경향이 있고, 이 경향은 액정 모듈 박형화의 트렌드에 반하는 것이다.
따라서, 예를 들어 일본 특허 공보 제2008-9750호 및 US 특허 제6057903호에서 설명된 바와 같이, 액정 표시 소자의 두께를 줄이기 위해 정전 용량형의 터치 센서를 형성한 터치 센서를 구비한 액정 표시 소자가 제안되어 있다. 이 경우에서는, 액정 표시 소자의 관찰측 기판과 이 관찰측 기판의 외면(outer surface)에 배치된 관찰측 편광판 사이에 터치 센서용 도전막을 배치하고, 이 터치 센서용 도전막과 편광판의 외면 사이에, 편광판의 외면을 터치면으로 한 정전 용량형 터치 센서를 형성한다. 또한, 예를 들어 PCT 국제 출원의 일본어 번역문 제S56-500230호에 설명된 바와 같이, 내장용 터치 센서를 구비한 표시 장치가 제안되어 있다.
그러나, 일본 특허 공보 제2008-9750호 및 US 특허 제6057903호에 개시된 터치 센서를 구비한 액정 표시 소자에서는, 원칙적으로, 터치 센서용 도전막이 사용자와 동일한 전위를 지녀야 하고 사용자가 제대로 접지되어 있어야 한다. 따라서, 콘센트로부터 전원을 얻는 고정형의 텔레비전 외에는, 모바일 기기에 터치 센서를 구비한 액정 표시 소자를 적용하는 것이 현실적으로 곤란하다. 또한, 상기 기술에서는, 터치 센서용 도전막이 사용자의 손가락에 매우 가까이 있어야 하므로, 터치 센서용 도전막이 배치되는 위치가 제한되는데, 예를 들어, 터치 센서용 도전막이 액정 표시 소자의 깊은 곳에 배치되어서는 안 된다. 즉, 설계의 자유도가 작다. 또한, 상기 기술에서는, 그 구성상, 터치 센서 구동부 또는 좌표 검출부를 포함하는 회로부가 액정 표시 소자의 표시 구동 회로부와는 떨어져 배치되어야 하므로, 장치 전체의 회로의 집적화가 곤란하다.
따라서, 표시용 구동 전압의 인가용으로 원래 배치된 공통 전극에 더하여, 이 공통 전극과의 사이에 정전 용량을 형성하는 터치 검출 전극을 표시 장치에 배치하는 것이 생각된다(정전 용량형의 터치 센서를 구비한 새 구조의 표시 장치). 이 정전 용량은 물체가 접촉하는지 또는 물체가 터치 검출 전극에 근접하는지의 여부에 따라 정전 용량이 변화하기 때문에, 표시 제어 회로에 의해 공통 전극에 인가되는 표시용 구동 전압을 터치 센서용 구동 신호로서도 사용(겸용)하면, 정전 용량의 변화에 응답하여 검출 신호가 터치 검출 전극으로부터 얻어진다. 그리고, 이 검출 신호를 소정의 터치 검출 회로에 입력하면, 물체가 접촉하는지 또는 물체가 터치 검출 전극에 근접하는지의 여부가 검출 가능하게 된다. 또한, 이 방법에 의하면, 사용자의 전위가 종종 안정되지 않는 모바일 기기에도 적용가능한 터치 센서를 구비한 표시 장치를 얻을 수 있다. 또한, 표시 기능층의 타입에 따라 설계의 자유도가 높은 터치 센서를 구비한 표시 장치를 얻을 수 있고, 표시용의 회로와 센서용의 회로를 1개의 회로 기판 상에 쉽게 집적할 수 있어, 회로의 집적화도 용이하다고 하는 이점이 있다.
여기서, 일본 특허 공보 제2008-9750호, US 특허 제6057903호 및 PCT 국제 출원의 일본어 번역문 제S56-500230호의 터치 센서 및 상기 새 구조의 터치 센서를 포함하는 정전 용량형의 터치 센서에서는, 터치 센서가 상이한 환경들에서 사용되는 경우를 고려하면, 외부 환경에 기인한 노이즈(외부 노이즈 또는 외란 노이즈)를 제거(저감)하고, 안정적으로 물체를 검출하는(물체의 검출 정밀도를 향상) 것이 바람직하다. 이것은, 외부 노이즈가 터치 센서를 접촉(또는 그에 근접)하는 도전성 검출 물체를 통해 외부로부터 전계의 변화를 야기시켜서 위치 검출 시 오동작을 일으키기 때문이다. 예를 들어, 사용자가 자신의 손가락으로 터치 패널을 접촉할 경우에, 사용자는 안테나로서 동작하여 자신 주변의 전자파를 긁어 모으고, 이 전자파는 검출 전극으로 전송되어 검출 오류를 일으킨다.
따라서, 예를 들어, 미국 특허 공보 제2007/0257890호는, 외부 노이즈와 검출 신호를 구별하기 곤란한 상황에서는, 검출용 구동 신호의 주파수(구동 주파수)를 바꿈으로써 외부 노이즈의 영향을 방지하는 기술을 갖는 정전 용량형의 터치 센서를 개시한다.
그러나, 이 기술에서는, 복수의 검출용의 구동 주파수를 미리 준비해 두고, 외부 노이즈의 상황에 따라 이 복수의 구동 주파수를 전환하므로, 회로 구성이 복잡해진다는 문제가 있으며, 이는 복수의 구동 주파수를 이용하고 있기 때문이다.
또한, 상기 새 구조의 정전 용량형의 터치 센서를 구비한 표시 장치에서는, 전술한 바와 같이, 공통 전극에 인가되는 표시용 구동 전압을 터치 센서용 구동 신호로서도 사용(겸용)하고 있다. 그러므로, 이 표시용 구동 전압의 신호 주파수는 통상 고정되어 있어, 상기 기술과는 달리 외부 노이즈의 상황에 따라 복수의 구동 주파수를 전환하는 것은 곤란하다고 생각된다.
상술한 바와 같이, 정전 용량형의 터치 센서에서는, 외부 환경에 개의치 않고 간이한 구성으로 물체를 안정적으로 검출하는 것이 어려워 개선의 여지가 있었다.
외부 환경에 개의치 않고 간이한 구성으로 물체를 안정적으로 검출하는 것이 가능한 정전 용량형의 터치 센서, 및 그러한 터치 센서를 포함하는 표시 장치 및 전자 기기를 제공하는 것이 바람직하다.
본 발명의 실시 형태에 따르면, 복수의 표시 화소 전극, 상기 표시 화소 전극과 대향하여 배치된 복수의 공통 전극, 표시층, 상기 표시 화소 전극들과 상기 공통 전극들 사이에 표시용 전압을 인가하여 상기 표시층을 활성화시키도록 화상 신호에 기초하여 화상 표시 제어를 행하는 표시 제어 회로, 상기 공통 전극들과 대향하거나 또는 각각이 상기 각 공통 전극과 나란히 배치되어 상기 각 공통 전극과의 사이에 정전 용량을 형성하는 복수의 터치 검출 전극, 및 상기 표시 제어 회로에 의해 상기 공통 전극들에 인가되는 표시용 공통 구동 전압을 터치 센서용 구동 신호로서 이용하면서, 상기 터치 검출 전극들로부터 얻어지는 검출 신호에 기초하여 외부의 근접 물체를 검출하는 터치 검출 회로를 포함하는 표시 장치가 제공된다. 또한, 상기 터치 검출 회로는, 상기 검출 신호에 포함되어 있고, 상기 터치 센서용 구동 신호의 기본 주파수와 동일한 주파수를 갖는 기본 검출 신호를 통과시키는 제1 필터, 상기 검출 신호에 포함되어 있고, 상기 터치 센서용 구동 신호의 각 고조파 주파수와 동일한 주파수를 갖는 2개 이상의 고조파 검출 신호를 개별적으로 통과시키는 복수의 제2 필터, 및 기본 검출 신호와 복수의 고조파 검출 신호에 기초하여 검출 동작을 행하는 검출부를 포함한다.
본 발명의 실시 형태에 따르면, 본 발명의 상기 실시 형태에 따른 표시 장치를 포함하는 전자 기기가 제공된다.
본 발명의 실시 형태에 따른 표시 장치 및 전자 기기에서는, 원래 표시용 구동 전압의 인가용으로 배치된 각 공통 전극과 추가로 배치된 각 터치 검출 전극 사이에 정전 용량이 형성된다. 이 정전 용량은, 외부의 근접 물체가 터치 검출 전극에 접촉하는지 또는 그에 근접하는지에 따라 변화한다. 따라서, 표시 제어 회로에 의해 공통 전극에 인가되는 표시용 구동 전압을 터치 센서용 구동 신호로서도 사용(겸용)함으로써, 정전 용량의 변화에 기초하는 검출 신호가 터치 검출 전극으로부터 얻어진다. 그리고, 이 검출 신호를 터치 검출 회로에 입력함으로써, 외부의 근접 물체(외부의 근접 물체가 터치 검출 전극에 접촉하는지 또는 그에 근접하는지의 여부 등)가 검출된다. 이 경우, 이 터치 검출 회로에서, 제1 필터는 상기 검출 신호에 포함되어 있고, 터치 센서용 구동 신호의 기본 주파수와 동일한 주파수를 갖는 기본 검출 신호를 통과시킨다. 한편, 복수의 제2 필터는, 상기 검출 신호에 포함되어 있고, 터치 센서용 구동 신호의 고조파 주파수와 동일한 주파수를 갖는 2개 이상의 고조파 검출 신호(복수의 고조파 검출 신호)를 개별적으로 통과시킨다. 그리고, 이 필터들을 통과한 기본 검출 신호 및 복수의 고조파 검출 신호에 기초하여 검출 동작이 행해진다. 이에 의해, (예를 들어, 구형 파형, 톱니 파형 등을 갖는) 물체의 검출 신호와 (예를 들어, 정현 파형, 삼각 파형 등을 갖는) 외부 노이즈 신호 간의 고조파 특성(예를 들어, 고조파가 발생되는 주파수, 그 주파수에서의 신호 레벨 등)의 차이를 이용하고 검출용의 구동 주파수(터치 센서용 구동 신호의 주파수)를 변화시키지 않으면서, 외부 노이즈의 영향을 억제한 검출 동작을 행할 수 있다.
본 발명의 실시 형태에 따르면, 복수의 터치 구동 전극들, 상기 터치 구동 전극들과 대향하거나 또는 각각이 상기 각 터치 구동 전극과 나란히 배치되어 상기 각 터치 구동 전극과의 사이에 정전 용량을 형성하는 복수의 터치 검출 전극 및 상기 터치 구동 전극들에 터치 센서용 구동 신호를 인가함으로써 상기 터치 검출 전극들로부터 얻어지는 검출 신호에 기초하여 외부의 근접 물체를 검출하는 터치 검출 회로를 포함하는 터치 센서가 제공된다. 또한, 상기 터치 검출 회로는, 상기 제1 필터, 상기 복수의 제2 필터 및 상기 검출 회로를 포함한다.
본 발명의 실시 형태에 따른 터치 센서에서는, 각 터치 구동 전극과 각 터치 검출 전극 사이에 정전 용량이 형성된다. 이 정전 용량은, 외부의 근접 물체가 터치 검출 전극에 접촉하는지 또는 이에 근접하는지에 따라 변화한다. 따라서, 터치 구동 전극에 터치 센서용 구동 신호를 인가하면, 정전 용량의 변화에 기초하여 검출 신호가 터치 검출 전극으로부터 얻어진다. 그리고, 이 검출 신호를 터치 검출 회로에 입력함으로써, 외부의 근접 물체(외부의 근접 물체가 터치 검출 전극에 접촉하는지 또는 그에 근접하는지 등의 여부)가 검출된다. 이 터치 검출 회로에서는, 본 발명의 상기 실시 형태에 따른 표시 장치 및 전자 기기에서의 터치 검출 회로와 동일한 기능에 의해, 물체 검출 신호와 외부 노이즈 신호 간의 고조파 특성의 차이를 이용하고, 검출용의 구동 주파수(터치 센서용 구동 신호의 주파수)를 변화시키지 않고, 외부 노이즈의 영향을 억제한 검출 동작을 행할 수 있다.
본 발명의 다른 및 추가의 목적, 특징 및 이점은 이하의 설명으로부터 명백해질 것이다.
본 발명의 실시 형태에 따른 터치 센서, 표시 장치 및 전자 기기에서, 외부의 근접 물체는 정전 용량의 변화에 응답하여 터치 검출 전극으로부터 얻어진 검출 신호에 기초하여 검출되고, 검출 시, 터치 검출 전극으로부터 얻어진 검출 신호에 포함되어 있고 터치 센서용 구동 신호의 기본 주파수와 동일한 주파수를 갖는 기본 검출 신호와, 터치 검출 전극으로부터 얻어진 검출 신호에 포함되어 있고 터치 센서용 구동 신호의 고조파 주파수와 동일한 주파수를 갖는 2개 이상의 신호(복수의 고조파 검출 신호)에 기초하여 검출 동작이 행해지므로, 검출 구동 주파수를 변경하지 않고 물체 검출 신호와 외부 노이즈 신호 간의 고조파 특성의 차이를 이용하여 외부 노이즈의 영향을 억제한 검출 동작이 가능하게 된다. 그러므로, 외부의 환경에 개의치 않고 간이한 구성으로 안정적인 물체 검출을 행하는 것이 가능하게 된다.
도 1은 손가락 비접촉 시의, 본 발명에 따른 터치 센서를 구비하는 표시 장치의 동작 원리를 설명하기 위한 도면.
도 2는 손가락 접촉 시의, 본 발명에 따른 터치 센서를 구비하는 표시 장치의 동작 원리를 설명하기 위한 도면.
도 3은 본 발명에 따른 터치 센서를 구비하는 표시 장치의 동작 원리를 설명하기 위한 도면이며, 터치 센서용 구동 신호 및 검출 신호의 파형의 일례를 나타내는 도면.
도 4는 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 터치 센서를 구비하는 표시 장치를 도시하는 개략적인 단면도.
도 5는 도 4에 나타낸 표시 장치의 주요부(공통 전극 및 센서용 검출 전극)의 구성예를 도시하는 사시도.
도 6은 도 4에 나타낸 표시 장치의 화소 구조 및 드라이버의 상세 구성의 일례를 나타내는 블록도.
도 7은 도 4에 나타낸 표시 장치의 화소 구조 및 드라이버의 상세 구성의 다른 예를 나타내는 블록도.
도 8은 도 4에 나타낸 표시 장치의 검출 회로 등의 구성예를 도시하는 회로도.
도 9는 도 8에 나타낸 신호 처리부의 상세 구성예를 나타내는 블록도.
도 10a, 도 10b 및 도 10c는 도 9에 나타낸 다수결 선택부(majority selection section)의 상세 구성 및 다수결 선택부의 동작의 일례를 나타내는 도면.
도 11은 공통 전극의 선 순차(line-sequential) 동작 구동의 일례를 나타내는 모식도.
도 12는 표시 장치의 검출 동작 시의 외란 노이즈(외부 노이즈)에 대해 설명하기 위한 타이밍 파형도.
도 13은 제1 실시 형태에 따른 외부 노이즈 제거 방법의 절차를 설명하기 위한 타이밍 파형도.
도 14는 검출 동작 시의 표시 기입 동작에 기인한 노이즈(내부 노이즈)와 A/D 변환 시의 샘플링 타이밍 간의 관계의 일례를 나타내는 타이밍 파형도.
도 15는 검출용 구동 신호 및 외부 노이즈의 파형과 주파수 성분에 대해 설명하는 도면.
도 16는 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 터치 센서를 구비하는 표시 장치의 개략 단면도.
도 17a 및 도 17b는 도 16에 나타낸 표시 장치의 화소 기판의 일부의 상세 구성을 나타내는 단면도 및 평면도.
도 18a 및 도 18b는 도 16에 나타낸 표시 장치의 주요부의 확대 사시도.
도 19a 및 도 19b는 도 16에 나타낸 표시 장치의 동작을 설명하기 위한 단면도.
도 20은 제2 실시 형태의 변형예에 따른 터치 센서를 구비하는 표시 장치를 도시하는 개략 단면도.
도 21은 제2 실시 형태의 다른 변형예에 따른 터치 센서를 구비하는 표시 장치의 개략 단면도.
도 22는 상기 각 실시 형태 등에 따른 표시 장치의 적용예 1의 외부 사시도.
도 23a 및 도 23b는 각각 적용예 2의 앞쪽에서 본 외부 사시도 및 적용예 2의 뒤쪽에서 본 외부 사시도.
도 24는 적용예 3의 외부 사시도.
도 25는 적용예 4의 외부 사시도.
도 26a 내지 도 26g는 적용예 5를 나타내며, 도 26a 및 도 26b는 각각 적용예 5가 개방된 상태의 정면도 및 측면도, 도 26c 내지 도 26g는 각각 적용예 5가 폐쇄된 상태의 정면도, 좌측면도, 우측면도, 상면도 및 하면도.
도 27은 본 발명의 다른 변형예에 따른 터치 센서의 주요부 구성을 나타내는 단면도.
이하, 첨부 도면을 참조하여 바람직한 실시 형태에 대해 상세하게 설명한다. 또한, 설명은 이하의 순서로 행한다.
1. 터치 검출 방식의 기본 원리
2. 제1 실시 형태(검출용 구동 주파수의 기본 주파수 및 2개 이상의 고조파 주파수를 각각 통과시킬 수 있는 3개 이상의 필터를 이용한 외부 노이즈 제거 방법의 예)
3. 제2 실시 형태(횡전계 모드(transverse electric mode)의 액정 소자를 표시 소자로서 사용한 예)
4. 적용예(터치 센서를 구비한 표시 장치의 전자 기기에의 적용예)
5. 기타의 변형예
터치 검출 방식의 기본 원리
우선, 도 1 내지 도 3을 참조하여, 본 발명의 터치 센서를 구비한 표시 장치에서의 터치 검출 방식의 기본 원리에 대해 설명한다. 이 터치 검출 방식은 정전 용량형 터치 센서로서 구현되며, 예를 들어, 도 1의 (A)에 나타낸 바와 같이, 터치 검출 방식은, 용량 소자가 유전체 D를 개재하여 서로 대향 배치된 한 쌍의 전극(구동 전극 E1 및 검출 전극 E2)으로 구성되는 구조를 갖는다. 이 구조는, 도 1의 (B)에 나타낸 등가 회로로서 나타내어진다. 용량 소자 C1은 구동 전극 E1, 검출 전극 E2 및 유전체 D로 구성된다. 용량 소자 C1은, 그 일단이 교류 신호원(구동 신호원) S에 접속되고, 그 타단 P는 저항기 R을 통해 접지되고, 전압 검출기(검출 회로) DET에 접속된다. 교류 신호원 S로부터 구동 전극 E1(용량 소자 C1의 일단)으로 소정의 주파수(예를 들어, 대략 몇 ㎑ 내지 십 몇 ㎑ 정도)의 교류 구형파 Sg(도 3의 (B) 참조)를 인가하면, 검출 전극 E2(용량 소자 C1의 타단 P)에 도 3의 (A)에 나타낸 바와 같은 출력 파형(검출 신호 Vdet)이 나타난다. 또한, 이 교류 구형파 Sg는 후술하는 공통 구동 신호 Vcom에 대응한다.
손가락이 검출 전극 E2에 접촉(또는 근접)하지 않고 있는 상태에서는, 도 1에 나타낸 바와 같이, 용량 소자 C1의 충방전 동안, 용량 소자 C1의 용량 값에 따른 전류 I0이 흐른다. 이때의 용량 소자 C1의 타단 P의 전위 파형은, 예를 들어, 도 3의 (A)의 파형 V0로 나타낸 바와 같고, 이 파형 V0는 전압 검출기 DET에 의해 검출된다.
한편, 손가락이 검출 전극 E2에 접촉(또는 근접)한 상태에서는, 도 2에 나타낸 바와 같이, 손가락에 의해 형성되는 용량 소자 C2가 용량 소자 C1에 직렬로 추가된다. 이 상태에서는, 용량 소자 C1 및 C2의 충방전 동안, 각각 전류 I1 및 I2가 흐른다. 이때의 용량 소자 C1의 타단 P의 전위 파형은, 예를 들어, 도 3의 (A)의 파형 V1로 나타낸 바와 같고, 이 파형 V1은 전압 검출기 DET에 의해 검출된다. 이때, 점 P에서의 전위는 용량 소자 C1 및 C2에 각각 흐르는 전류 I1 및 I2의 값에 의해 정해지는 분압 전위이다. 그러므로, 파형 V1은 비접촉 상태에서의 파형 V0보다도 작은 값을 갖는다. 후술하는 바와 같이, 전압 검출기 DET는 검출한 전압을 소정의 임계치 전압 Vth와 비교하여, 검출된 전압이 임계치 전압 Vth 이상이면 전압 검출기 DET는 이 상태가 비접촉 상태라고 판단하는 한편, 검출된 전압이 임계치 전압 미만이면 전압 검출기 DET는 이 상태가 접촉 상태라고 판단한다. 이와 같이 하여, 터치 검출이 가능해진다.
제1 실시 형태
표시 장치(1)의 구성예
도 4는 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 터치 센서를 구비하는 표시 장치(1)의 주요부의 단면 구조를 나타낸다. 표시 장치(1)는 표시 소자로서 액정 표시 소자를 사용하고, 이 액정 표시 소자에 원래 포함되어 있는 전극의 일부(후술하는 공통 전극(43)) 및 표시용 구동 신호(후술하는 공통 구동 신호 Vcom)를 겸용함으로써 정전 용량형 터치 센서를 구성한다.
도 4에 나타낸 바와 같이, 표시 장치(1)는 화소 기판(2), 이 화소 기판(2)에 대향하도록 배치된 대향 기판(4), 및 화소 기판(2)과 대향 기판(4) 사이에 배치된 액정층(6)을 포함한다.
화소 기판(2)은, 회로 기판으로서의 TFT 기판(21), 및 이 TFT 기판(21) 위에 매트릭스 형상으로 배치된 복수의 화소 전극(22)을 포함한다. TFT 기판(21)에는, 각 화소 전극(22)을 구동하기 위한 표시 드라이버 및 TFT(박막 트랜지스터)(둘 다 미도시됨) 외에, 각 화소 전극(22)에 화상 신호를 공급하는 소스선(후술하는 소스선(25)) 및 각 TFT를 구동하는 게이트선(후술하는 게이트선(26))과 같은 배선이 형성되어 있다. 후술하는 터치 검출 동작을 행하는 검출 회로(도 8)도 TFT 기판(21)에 형성될 수 있다.
대향 기판(4)은 유리 기판(41), 이 유리 기판(41)의 한쪽 표면상에 형성된 컬러 필터(42), 및 이 컬러 필터(42) 상에 형성된 공통 전극(43)을 포함한다. 컬러 필터(42)는, 예를 들어 적(R), 녹(G), 청(B)을 포함하는 3색의 컬러 필터층을 주기적으로 배열한 것이며, R, G, B 3색의 조합이 각 표시 화소(각 화소 전극(22))마다 할당되어 있다. 공통 전극(43)은 터치 검출 동작을 행하는 터치 센서의 일부를 구성하는 센서용 구동 전극으로서도 겸용되는 것이며, 도 1에서의 구동 전극 E1에 대응한다.
공통 전극(43)은 콘택트 도전 기둥(7)을 통해 TFT 기판(21)에 연결되어 있다. 이 콘택트 도전 기둥(7)을 통해 TFT 기판(21)으로부터 공통 전극(43)으로 교류 구형 파형을 갖는 공통 구동 신호 Vcom이 인가된다. 공통 구동 신호 Vcom은 화소 전극(22)에 인가되는 화소 전압과 함께 각 화소의 표시 전압을 결정하고, 공통 구동 신호 Vcom은 터치 센서용 구동 신호로도 겸용되며, 도 1의 구동 신호원 S로부터 공급되는 교류 구형파 Sg에 대응한다. 즉, 이 공통 구동 신호 Vcom의 극성은 소정의 주기마다 반전된다. 본 실시 형태에서는 후술하는 바와 같이, 공통 구동 신호 Vcom이 고정 주파수(예를 들어, 기본 주파수 f0=수십 ㎑ 이상)를 갖는 구형 파형 또는 톱니 파형을 갖는다.
센서용 검출 전극(터치 검출 전극)(44)은 유리 기판(41)의 다른 쪽 면 위에형성되고, 편광판(45)이 이 센서용 검출 전극(44) 위에 배치된다. 센서용 검출 전극(44)은 터치 센서의 일부를 구성하는 것으로, 도 1의 검출 전극 E2에 대응한다.
액정층(6)은 전계의 상태에 따라 액정층을 통과하는 광을 변조하는 것이며, 예를 들어, TN(Twisted Nematic), VA(수직 배향) 및 ECB(전계 제어 복굴절)와 같은 각종 모드들 중 임의의 한 모드의 액정을 사용한다.
또한, 액정층(6)과 화소 기판(2) 사이, 및 액정층(6)과 대향 기판(4) 사이에는 각각 배향막이 배치된다. 또한, 화소 기판(2)의 하면측에는 입사측 편광판(여기에서는 미도시됨)이 배치된다.
공통 전극(43) 및 센서용 검출 전극(44)의 상세 구성예
도 5는 대향 기판(4)의 공통 전극(43) 및 센서용 검출 전극(44)의 구성예의 사시도를 나타낸다. 이 예에서, 공통 전극(43)은 도면의 좌우 방향으로 연장하는 복수의 스트라이프 형상의 전극 패턴(이 경우에서는, n개(n은 2 이상의 정수)의 공통 전극(431) 내지 (43n))으로 분할되어 있다. 공통 구동 신호 Vcom이 공통 전극 드라이버(43D)에 의해 전극 패턴에 순차적으로 공급되어, 후술하는 바와 같이 시분할 방식으로 선 순차 주사 구동을 행한다. 한편, 센서용 검출 전극(44)은 공통 전극(43)의 전극 패턴이 연장하는 방향과 직교하는 방향으로 연장되는 복수의 스트라이프 형상의 전극 패턴으로 구성되어 있다. 검출 신호 Vdet가 센서용 검출 전극(44)의 각 전극 패턴으로부터 출력되고, 도 6 내지 도 8 등에 나타내는 검출 회로(8)에 입력된다.
화소 구조 및 드라이버의 구성예
도 6 및 도 7은 표시 장치(1)의 화소 구조 및 각종 드라이버의 구성예를 나타낸다. 표시 장치(1)에서는, TFT 소자 Tr과 액정 소자 LC를 포함하는 복수의 화소(표시 화소(20))가 유효 표시 에리어(100) 내에 매트릭스 형상으로 배치되어 있다.
도 6에 나타낸 예에서는, 게이트 드라이버(26D)에 접속된 게이트선(26), 소스 드라이버(미도시)에 접속된 신호선(소스선)(25), 및 공통 전극 드라이버(43D)에 접속된 공통 전극(431 내지 43n)이 표시 화소(20)에 접속되어 있다. 전술한 바와 같이, 공통 전극 드라이버(43D)는 공통 전극(431 내지 43n)에 공통 구동 신호 Vcom(공통 구동 신호 Vcom(1) 내지 Vcom(n))을 순차적으로 공급한다. 이 공통 전극 드라이버(43D)는, 예를 들어, 시프트 레지스터(43D1), COM 셀렉트부(43D2), 레벨 시프터(43D3) 및 COM 버퍼(43D4)를 포함한다.
시프트 레지스터(43D1)는 입력 펄스를 순차적으로 전송하기 위한 논리 회로이다. 보다 구체적으로는, 시프트 레지스터(43D1)에 전송 트리거 펄스(스타트 펄스)가 입력될 때, 클록 전송이 개시된다. 또한, 스타트 펄스가 1 프레임 기간 내에 복수 회 입력되는 경우, 그에 따라 전송이 반복될 수 있다. 또한, 시프트 레지스터(43D1)로서, 전송 논리 회로들이 복수의 공통 전극(431 내지 43n)을 각각 제어하기 위해 서로 독립적으로 구성될 수 있다. 이 경우, 제어 회로 규모가 커져, 후술하는 도 7에 나타낸 바와 같이, 전송 논리 회로는 게이트 드라이버와 공통 전극 드라이버 간에 공유되는 것이 바람직하고, 공통 전극(43)의 개수에 관계없이 하나의 전송 논리 회로를 사용하는 것이 더 바람직하다.
COM 셀렉트부(43D2)는 공통 구동 신호 Vcom을 유효 표시 에리어(100) 내의 각 표시 화소(20)에 출력할지의 여부를 제어하는 논리 회로이다. 즉, COM 셀렉트부(43D2)는 유효 표시 에리어(100) 내의 위치 등에 따라 공통 구동 신호 Vcom의 출력을 제어한다. 또한, 상세한 것은 후술하지만, 이 COM 셀렉트부(43D2)에 입력되는 제어 펄스가 가변가능하면, 공통 구동 신호 Vcom의 출력 위치가 각 수평 라인마다 임의로 변경가능하거나 또는 복수의 수평 기간의 경과 후에 출력 위치를 변경할 수 있다.
레벨 시프터(43D3)는 COM 셀렉트부(43D2)로부터 공급되는 제어 신호를 공통 구동 신호 Vcom을 제어하기에 충분한 전위 레벨까지 시프트시키기 위한 회로이다.
COM 버퍼(43D4)는 공통 구동 신호 Vcom(공동 구동 신호 Vcom(1) 내지 Vcom(n))을 순차적으로 공급하기 위한 최종 출력 논리 회로이며, 출력 버퍼 회로, 스위치 회로 등을 포함한다.
한편, 도 7에 나타낸 예에서, 게이트 공통 전극 드라이버(40D)에 접속된 게이트선(26) 및 공통 전극(431 내지 43n)과, 소스 드라이버(미도시)에 접속된 신호선(소스선)(25)은 표시 화소(20)에 접속되어 있다. 게이트 공통 전극 드라이버(40D)는 게이트선(26)을 통해 각 표시 화소(20)에 게이트 구동 신호를 공급하고, 공통 전극(431 내지 43n)에 공통 구동 신호 Vcom(공통 구동 신호 Vcom(1) 내지 Vcom(n))을 순차적으로 공급한다. 게이트 공통 전극 드라이버(40D)는, 예를 들어, 시프트 레지스터(40D1), 인에이블 제어부(40D2), 게이트/COM 셀렉트부(40D3), 레벨 시프터(40D4) 및 게이트/COM 버퍼(40D5)를 포함한다.
시프트 레지스터(40D1)는 게이트 드라이버와 공통 전극 드라이버가 시프트 레지스터(40D1)를 공유한다는 것을 제외하고는 전술한 시프트 레지스터(43D1)와 동일한 기능을 갖고 있다.
인에이블 제어부(40D2)는 시프트 레지스터(40D1)로부터 전송된 클록 펄스를 이용하여 인에이블 펄스를 캡쳐함으로써 게이트선(26)을 제어하기 위한 펄스를 생성한다.
게이트/COM 셀렉트부(40D3)는 공통 구동 신호 Vcom 및 게이트 신호 VG를 유효 표시 에리어(100) 내의 각 표시 화소(20)에 출력할지의 여부를 제어하는 논리 회로이다. 즉, 게이트/COM 셀렉트부(40D3)는 유효 표시 에리어(100) 내의 위치 등에 따라 공통 구동 신호 Vcom 및 게이트 신호 VG의 출력을 제어한다.
레벨 시프터(40D4)는 게이트/COM 셀렉트부(40D3)로부터 공급되는 제어 신호를 게이트 신호 VG 및 공통 구동 신호 Vcom을 제어하기에 충분한 전위 레벨까지 시프트시키기 위한 회로이다.
게이트/COM 버퍼(40D5)는 공통 구동 신호 Vcom(공통 구동 신호 Vcom(1) 내지 Vcom(n)) 및 게이트 신호 VG(게이트 신호 VG(1) 내지 VG(n))를 순차적으로 공급하기 위한 최종 출력 논리 회로이며, 출력 버퍼 회로, 스위치 회로 등을 포함한다.
또한, 도 7에 나타낸 예에서는, 이 구성 요소들 이외에, T/G-DC/DC 변환기(20D)가 표시 장치(1)에 배치되어 있다. 이 T/G-DC/DC 변환기(20D)는 T/G(타이밍 제너레이터) 및 DC/DC 변환기로서 기능한다.
구동 신호원 S 및 검출 회로(8)의 회로 구성예
도 8은 도 1에 나타낸 구동 신호원 S와 터치 검출 동작을 행하는 검출 회로(8)의 회로 구성예를 타이밍 제너레이터로서의 타이밍 제어부(9)와 함께 나타낸다. 이 도면에서, 용량 소자 C11 내지 C1n은 도 5에 나타낸 공통 전극(431 내지 43n)과 센서용 검출 전극(44) 사이에 형성된 (정전) 용량 소자에 각각 대응한다.
각 용량 소자 C11 내지 C1n마다 하나의 구동 신호원 S가 배치되어 있다. 이 구동 신호원 S는, SW 제어부(11), 2개의 스위치 소자(12, 15), 2개의 인버터(논리 부정) 회로(131, 132) 및 연산 증폭기(14)를 포함한다. SW 제어부(11)는 스위치 소자(12)의 온/오프 상태를 제어하며, 이에 의해 전원 +V와 인버터 회로(131, 132) 간의 접속 상태를 제어한다. 인버터 회로(131)의 입력 단자는 스위치 소자(12)의 일단(전원 +V와는 반대측의 단자) 및 인버터 회로(132)의 출력 단자에 접속되어 있다. 인버터 회로(131)의 출력 단자는 인버터 회로(132)의 입력 단자 및 연산 증폭기(14)의 입력 단자에 접속되어 있다. 이에 의해, 이들 인버터 회로(131, 132)는 소정의 펄스 신호를 출력하는 발진 회로로서 기능한다. 연산 증폭기(14)는 2개의 전원 +V 및 -V에 접속되어 있다. 스위치 소자(15)의 온/오프 상태는 타이밍 제어부(9)로부터 공급되는 타이밍 제어 신호 CTL1에 응답하여 제어된다. 더욱 구체적으로는, 이 스위치 소자(15)에 의해, 각 용량 소자 C11 내지 C1n의 일단측(공통 전극(431 내지 43n)측)이 연산 증폭기(14)의 출력 단자측(공통 구동 신호 Vcom의 공급원측)에 또는 접지에 접속된다. 이에 의해, 각 구동 신호원 S로부터 각 용량 소자 C11 내지 C1n으로 공통 구동 신호 Vcom이 공급된다.
검출 회로(8)(전압 검출기 DET)는 증폭부(81), A/D(아날로그/ 디지털) 변환부(83), 신호 처리부(84), 프레임 메모리(86), 좌표 추출부(85) 및 전술한 저항기 R을 포함한다. 또한, 검출 회로(8)의 입력 단자 Tin은 각 용량 소자 C11 내지 C1n의 타단측(센서용 검출 전극(44)측)에 공통으로 접속되어 있다.
증폭부(81)는 입력 단자 Tin으로부터 입력되는 검출 신호 Vdet를 증폭하는 부분이며, 신호 증폭용의 연산 증폭기(811)와 2개의 저항기(812, 813)를 포함한다. 연산 증폭기(811)의 비반전 입력단(+)은 입력 단자 Tin에 접속되어 있고, 연산 증폭기(811)의 출력단은 후술하는 A/D 변환부(83)의 입력단에 접속되어 있다. 저항기(812, 813)의 일단은 연산 증폭기(811)의 반전 입력단(-)에 접속되어 있고, 저항기(812)의 타단은 연산 증폭기(811)의 출력단에 접속되어 있고, 저항기(813)의 타단은 접지에 접속되어 있다. 이에 의해, 증폭부(81)는 비반전 증폭 회로로서 기능한다.
저항기 R은 연산 증폭기(811)의 비반전 입력단(+) 측의 접속점 P와 접지 사이에 배치되어 있다. 저항기 R은 센서용 검출 전극(44)이 플로팅 상태가 되어버리는 것을 방지하여 안정 상태를 유지하게 하기 위한 것이다. 이에 의해, 검출 회로(8)에서, 검출 신호 Vdet의 신호값이 안정적이지 않고 변동되는 것을 방지하고, 정전기가 저항기 R를 통해 접지로 방전될 수 있는 이점이 있다.
A/D 변환부(83)는 증폭부(81)에 의해 증폭된 아날로그의 검출 신호 Vdet를 소정의 타이밍(샘플링 타이밍 ts)으로 샘플링하고, 샘플링에 의해 얻어진 검출 신호 Sin을 신호 처리부(84)에 공급한다. A/D 변환부(83)의 샘플링 타이밍 ts(샘플링 주파수 fs)는 타이밍 제어부(9)로부터 공급되는 타이밍 제어 신호 CTL2에 의해 제어된다. 또한, 샘플링 타이밍 ts의 상세에 대해서는 후술한다(도 14 참조).
신호 처리부(84)는 샘플링에 의해 얻어지고 A/D 변환부(83)로부터 출력된 검출 신호 Sin에 대하여 소정의 신호 처리(예를 들어, 디지털적인 노이즈 제거 처리 또는 주파수 정보를 위치 정보로 변환하는 처리 등의 신호 처리)를 행한다. 상세하게 후술되는 바와 같이, 신호 처리부(84)는 또한 검출용의 공통 구동 신호 Vcom의 공지된 파형(예를 들어, 구형파 또는 톱니파) 및 공지된 기본 주파수 f0를 사용하여 노이즈를 제거(저감)하기 위한 소정의 연산 처리를 행한다. 이 경우, 이러한 노이즈는 크게 2가지, 즉, 화상 신호의 기입 동작에 기인한 노이즈(내부 노이즈)와, 외부 환경에 기인한 노이즈(외부 노이즈)로 나뉜다. 또한, 신호 처리부(84)의 상세 구성에 대해서는 후술한다.(도 9, 도 10a, 도 10b, 및 도 10c 참조).
좌표 추출부(85)는 신호 처리부(84)로부터 출력되는 검출 신호(상기 내부 노이즈 또는 외부 노이즈를 제거(저감)함으로써 얻어지는 검출 신호 Sout)에 기초하여 물체의 검출 결과를 구하고, 출력 단자 Tout으로 물체의 검출 결과를 출력한다. 이 물체의 검출 결과는, 센서용 검출 전극(44)이 물체에 의해 접촉되었는지의 여부에 대한 결과를 포함하며, 센서용 검출 전극(44)이 물체에 의해 접촉되었을 경우에는 접촉된 위치의 위치 좌표를 포함한다.
또한, 이러한 검출 회로(8)는 대향 기판(4) 상의 주변 영역(비 표시 영역 또는 프레임 영역) 또는 화소 기판(2) 상의 주변 영역에 형성될 수도 있다. 그러나, 화소 기판(2) 위에 형성되어 있는 표시 제어용의 각종 회로 소자와 검출 회로(8)가 집적화되기 때문에, 회로의 집적화에 의한 간략화라고 하는 관점에서 검출 회로(8)가 화소 기판(2) 위에 형성되는 것이 보다 바람직하다. 이 경우, 검출 신호 Vdet를 센서용 검출 전극(44)으로부터 검출 회로(8)로 전송할 수 있도록 콘택트 도전 기둥(7)과 유사한 콘택트 도전 기둥(미도시)을 통해 센서용 검출 전극(44)의 각 전극 패턴과 화소 기판(2)의 검출 회로(8)가 서로 접속될 수 있다.
신호 처리부(84)의 상세 구성예
도 9는 도 8에 나타낸 신호 처리부(84)의 상세 구성의 블록도를 나타낸다. 신호 처리부(84)는 3개의 밴드 패스 필터(BPF)(841A, 843A, 845A), 3개의 게인 연산부(841B, 843B, 845B), 및 절대값 변환부(841C, 843C, 845C)를 포함한다. 신호 처리부(84)는 또한 3개의 로우 패스 필터(LPF)(841D, 843D, 845D), 3개의 2치화 처리부(841E, 843E, 845E) 및 1개의 다수결 선택부(840)를 포함한다. 또한, 도 9는 공통 구동 신호 Vcom이 구형파인 경우에서의 구성예를 나타내고 있다.
BPF(841A)는 A/D 변환부(83)로부터 입력되고 샘플링에 의해 얻어지는 검출 신호 Sin에 포함되어 있고, 공통 구동 신호 Vcom의 기본 주파수 f0와 동일한 주파수를 갖는 신호(검출 신호 S11; 기본파 검출 신호)를 선택적으로 통과시키는 필터이다. 이 BPF(841A)는 본 발명의 "제1 필터"의 구체예에 대응한다.
BPF(843A)는 샘플링에 의해 얻어지는 검출 신호 Sin에 포함되어 있고, 공통 구동 신호 Vcom의 기본 주파수 f0의 3배의 주파수와 동일한 주파수(고조파 주파수 3f0)를 갖는 신호(검출 신호 S13; 고조파 검출 신호)를 선택적으로 통과시키는 필터이다. 이 BPF(845A)는 샘플링에 의해 얻어지는 검출 신호 Sin에 포함되어 있고, 공통 구동 신호 Vcom의 기본 주파수 f0의 5배의 주파수와 동일한 주파수(고조파 주파수 5f0)를 갖는 신호(검출 신호 S15; 고조파 검출 신호)를 선택적으로 통과시키는 필터이다. 이 BPF(843A 및 845A)는 본 발명의 "복수의 제2 필터"의 구체예에 대응한다.
또한, 이 경우, 공통 구동 신호 Vcom이 일례로서 구형파이기 때문에, BPF(843A, 845A)(제2 필터)에서의 신호의 통과 주파수는 고조파 주파수 3f0 및 5f0(기본 주파수 f0의 3 이상의 홀수배의 주파수와 동일한 주파수)이다. 한편, 공통 구동 신호 Vcom이 톱니파일 경우에는, 상세한 것은 후술하지만, BPF(843A, 845A)(제2 필터)에서의 신호의 통과 주파수는 고조파 주파수 2f0, 3f0, 4f0 등(기본 주파수 f0의 2 이상의 정수 배의 주파수와 동일한 주파수)이다.
게인 연산부(841B)는 BPF(841A)를 통과한 검출 신호 S11에 1배(×1)의 게인을 곱하는 게인 연산을 행한다. 즉, 게인 연산부(841B)에 의한 게인 연산에서는, 실제로는 검출 신호 S11의 게인 증폭이 실제로 행해지지 않는다. 한편, 게인 연산부(843B, 845B)는 BPF(843A, 845A)를 통과한 검출 신호 S13, S15에 3배(×3), 5배(×5)의 게인을 곱하는 게인 연산을 각각 행한다. 이에 의해, 검출 신호 S13, S15의 게인 증폭이 행해진다.
절대값 변환부(841C, 843C, 845C)는 게인 연산에 의해 얻어지고 게인 연산부(841B, 843B, 845B)로부터 출력되는 검출 신호에 대하여, 전압값 0(제로)에 관하여 절대값 변환(0V를 중심으로 하여 신호 파형의 음의 부분을 반전시키는 처리)을 행한다.
LPF(841D, 843D, 845D)는 절대값 변환에 의해 얻어지고 절대값 변환부(841C, 843C, 845C)로부터 출력되는 검출 신호 S21, S23, S25에 대해 소정의 LPF 처리를 행하여, 검출 신호 S31, S33, S35을 각각 생성한다. 보다 구체적으로는, LPF(841D, 843D, 845D)는 검출 대상의 물체에 대응하는 신호의 주파수만을 선택적으로 통과시키는(신호의 주파수만을 추출하는) LPF이다. 또한, 이러한 LPF 대신, BPF 혹은 포락선 검파 회로(envelope detector circuit)를 사용할 수 있다.
2치화 처리부(841E, 843E, 845E)는 각각, LPF(841D, 843D, 845D)를 통과한 검출 신호 S31, S33, S35에 대해, 검출 신호 S31, S33, S35를 소정의 임계값과 비교함으로써 2치화 처리를 행하고, 검출 신호 S41, S43, S45를 생성한다.
다수결 선택부(840)는 2치화 처리부(841E, 843E, 845E)로부터 각각 출력되는 검출 신호 S41, S43, S45를 사용하여 소정의 다수결 원칙 연산을 행하고, 물체 검출에 사용되는 최종적인 검출 신호 Sout를 좌표 추출부(85)에 출력한다. 보다 구체적으로는, 3개의 검출 신호 S41, S43, S45 중 다수(이 경우에서는 검출 신호 S41, S43, S45 중 2개 이상이 동일한 값을 지님)에 의해 결정되는 검출 신호를 사용하고, 이 검출 신호가 검출 신호 Sout으로서 출력된다. 이 경우, 다수결 선택부(840) 및 전술한 좌표 추출부(85)는 본 발명의 "검출부"의 구체예에 대응한다.
도 10a, 도 10b 및 도 10c는 다수결 연산부(840)의 상세 구성 및 동작을 나타내며, 도 10a, 도 10b 및 도 10c는 다수결 연산부(840)의 논리 회로의 구성, 논리 회로의 진리값 표 및 논리 회로의 연산 결과를 나타내는 파형도를 각각 나타내고 있다. 또한, 이 도면들에서, 입력 신호로서의 검출 신호 S41, S43, S45을 각각 신호 A, B, C라 하고, 출력 신호로서의 검출 신호 Sout를 신호 O라 한다.
도 10a에 나타낸 바와 같이, 다수결 연산부(840)는 2개의 OR(논리합) 회로(840A, 840D) 및 2개의 AND(논리곱) 회로(840B, 840C)를 포함한다. 신호 B, C가 OR 회로(840A) 및 AND 회로(840B)의 2개의 단자에 각각 입력된다. 신호 A 및 OR 회로(840A)로부터의 출력 신호가 AND 회로(840C)의 2개의 입력 단자에 각각 입력된다. AND 회로(840B)로부터의 출력 신호 및 AND 회로(840C)로부터의 출력 신호가 OR 회로(840D)의 2개의 입력 단자에 각각 입력된다. 이후, OR 회로(840D)로부터의 출력 신호는 신호 O(검출 신호 Sout)이다. 이와 같이 하여, 도 10b 및 10c로부터도 알 수 있는 바와 같이, 논리 "1"을 다수에 의해 결정했을 경우 및 논리 "0"을 다수에 의해 결정했을 경우 둘 다 동일한 회로 구성을 사용하여 회로를 용이하게 구성할 수 있다.
표시 장치(1)의 작용 및 효과
다음으로, 본 실시 형태에 따른 표시 장치(1)의 작용 및 효과에 대해 설명한다.
1. 기본 동작
표시 장치(1)에서는, 화소 기판(2)의 (공통 전극 드라이버(43D)와 같은) 표시 드라이버가 공통 전극(43)의 전극 패턴(공통 전극(431 내지 43n))에 공통 구동 신호 Vcom을 선 순차적으로 공급한다. 이 표시 드라이버는 또한 소스선(25)을 통해 화소 전극(22)에 화소 신호(화상 신호)를 공급하고, 이 화소 신호의 공급에 동기하여 게이트선(26)을 통해 화소 전극(22)의 TFT의 스위칭을 선 순차적으로 제어한다. 이에 의해, 공통 구동 신호 Vcom과 각 화상 신호에 의해 정해지는 세로 방향(기판에 수직인 방향)의 전계가 각 표시 화소(20)의 액정층(6)에 인가되어, 액정 상태를 변조시킨다. 이와 같이 하여, 소위 반전 구동에 의한 표시가 행해진다.
한편, 대향 기판(4)에서는, 공통 전극(43)의 전극 패턴과 센서용 검출 전극(44)의 전극 패턴의 교차 부분에, 용량 소자 C1(용량 소자 C11 내지 C1n)이 각각 형성된다. 여기서, 예를 들어, 도 5의 화살표(주사 방향)에 의해 나타낸 바와 같이, 공통 전극(43)의 전극 패턴에 공통 구동 신호 Vcom을 시분할적인 방식으로 순차적으로 인가하면, 공통 구동 신호 Vcom이 인가되어 있는 공통 전극(43)의 전극 패턴과 센서용 검출 전극(44)의 전극 패턴과의 교차 부분에 일렬로 형성되어 있는 용량 소자 C11 내지 C1n이 충방전된다. 그 결과, 용량 소자 C1의 용량값에 따른 크기를 갖는 검출 신호 Vdet가 센서용 검출 전극(44)의 각 전극 패턴으로부터 출력된다. 대향 기판(4)의 표면에 사용자의 손가락이 접촉되지 않고 있는 상태에서는, 이 검출 신호 Vdet의 크기는 거의 일정하다. 공통 구동 신호 Vcom에 의한 주사에 따라, 충방전의 대상이 되는 용량 소자 C1의 열이 선 순차적으로 이동된다.
또한, 공통 전극(43)의 전극 패턴이 이러한 방식으로 선 순차적으로 구동되는 경우에는, 예를 들어 도 11의 (A) 내지 (C)에 나타낸 바와 같이, 공통 전극(43)의 전극 패턴들 중 일부에 대해 집합적으로 선 순차 구동 동작을 행하는 것이 바람직하다. 보다 구체적으로는, 일부 전극 패턴들로 구성되는 구동선 L은 복수 라인의 전극 패턴으로 구성되는 검출용 구동선 L1 및 하나 이상(이 경우에서는 하나)의 전극 패턴으로 구성되는 표시용 구동선 L2를 포함한다. 이에 의해, 공통 전극(43)의 전극 패턴의 형상에 대응하는 줄무늬나 얼룩으로 인한 화질의 열화를 방지할 수 있다.
여기서, 사용자의 손가락이 대향 기판(4)의 표면의 어느 한 위치를 접촉하면, 접촉되는 위치에 원래 형성되어 있는 용량 소자 C1에 손가락에 의한 용량 소자 C2가 부가된다. 그 결과, 접촉된 위치가 스캔된 때(즉, 공통 전극(43)의 전극 패턴 중, 터치되는 위치에 대응하는 전극 패턴에 공통 구동 신호 Vcom이 인가되었을 때)의 검출 신호 Vdet의 값이 다른 위치가 스캔된 때보다도 작아진다. 검출 회로(8)(도 8 참조)는 이 검출 신호 Vdet를 임계치 전압 Vth와 비교하여, 검출 신호 Vdet가 임계치 전압 Vth보다 작은 경우, 검출 회로(8)는 그 위치를 접촉된 위치로서 판정한다. 접촉된 위치는, 공통 구동 신호 Vcom의 인가 타이밍과 임계치 전압 Vth보다 작은 검출 신호 Vdet의 검출 타이밍에 기초하여 결정될 수 있다.
이와 같이 하여, 본 실시 형태에 따른 터치 센서를 구비하는 표시 장치(1)에서는, 액정 표시 소자에 원래 포함되어 있는 공통 전극(43)이, 구동 전극과 검출 전극으로 이루어지는 한 쌍의 터치 센서용 전극 중 하나로서 겸용된다. 또한, 표시용 구동 신호로서의 공통 구동 신호 Vcom이 터치 센서용 구동 신호로서 겸용된다. 이에 의해, 정전 용량형의 터치 센서에서, 센서용 검출 전극(44)만이 추가로 배치되고, 터치 센서용 구동 신호를 추가로 준비할 필요가 없다. 그러므로, 터치 센서를 구비하는 표시 장치(1)의 구성이 간단하다. 또한, 부품의 개수가 줄어들고, 또한 표시 장치(1)의 두께도 얇아져, 표시 장치(1)는 박형의 전자 기기에 탑재할 수 있다.
또한, 종래의 터치 센서를 구비하는 표시 장치(일본 공개 공보 제2008-9750호 참조)에서는, 센서에 흐르는 전류의 크기를 정확하게 측정하고, 그 측정값에 기초하여 접촉된 위치를 아날로그 연산에 의해 구하도록 하고 있다. 한편, 본 실시 형태에 따른 표시 장치(1)에서는, 센서용 검출 전극(44)이 접촉되었는지의 여부에 따른 전류의 상대 변화(전위 변화)의 유무를 디지털적으로 검출하는 것만이 필요 하므로, 간단한 검출 회로 구성으로도 검출 정밀도를 높일 수 있다. 또한, 공통 구동 신호 Vcom의 인가를 위해 원래 배치되어 있는 공통 전극(43)과 새롭게 배치한 센서용 검출 전극(44) 사이에 정전 용량을 배치하고, 사용자의 손가락의 접촉에 의한 정전 용량의 변화를 이용하여 터치 검출을 행한다. 이로 인해, 사용자의 전위가 종종 일정하지 않은 모바일 기기에도 이 표시 장치(1)는 적용가능하다.
또한, 센서용 검출 전극(44)이 복수의 전극 패턴으로 분할됨과 함께, 전극 패턴이 개별적으로 시분할 방식으로 구동되기 때문에, 접촉된 위치도 검출가능하다.
2. 특징적 부분의 작용; 노이즈 제거 처리를 사용한 검출 동작
다음으로, 도 12 내지 도 15를 참조하여, 본 발명의 특징적 부분들 중 하나인 노이즈 제거 처리를 사용한 검출 동작에 대해 상세하게 설명한다.
우선, 예를 들어, 도 12의 (A)에 나타낸 바와 같이, 사용자의 손가락이 접촉한 범위(검출 기간 Δt1)에서는, 전술한 바와 같이, 원래 형성되어 있던 용량 소자 C1과 손가락에 의해 형성된 용량 소자 C2의 용량 커플링에 의해, 검출 신호 Vdet의 값이 다른 위치에서보다도 작아진다. 이에 대해, 예를 들어, 인버터 형광등으로부터의 광과 같은 외부 환경에 기인한 외부 노이즈(외란 노이즈)가 손가락을 통해 센서용 검출 전극(44)에 적용되면, 검출 신호 Vdet는 도 12의 (B)에 나타낸 바와 같이 변한다. 즉, 검출 기간 Δt1에서, 외부 노이즈 Sn의 파형이 도 12의 (A)에 나타낸 검출 신호 Vdet의 파형에 중첩되게 된다. 이러한 외부 노이즈 Sn이 중첩된 파형을 갖는 검출 신호 Vdet를 사용한 경우, 이 상태에서는 즉시 물체를 검출하는 것이 곤란하다.
2-1. 노이즈 제거 처리의 전체 절차
본 실시 형태에서는, 검출 회로(8) 내의 신호 처리부(84) 및 좌표 추출부(85)에서, 예를 들어, 도 13 내지 도 15에 나타낸 바와 같이, 상기의 외부 노이즈(및 내부 노이즈)의 영향 없이(또는 저감하여) 물체 검출을 행한다.
도 13은 이러한 외부 노이즈의 제거(저감) 방법의 절차를 타이밍 파형도로 나타낸 것이다. 이 도면에서, (A), (B), (C), (D), (E) 및 (F)는, 샘플링 전후의 검출 신호 Vdet 및 Sin, 검출 신호 S11, S13 및 S15, 검출 신호 S21, S23 및 S25, 검출 신호 S31, S33 및 S35, 검출 신호 S41, S43 및 S45, 검출 신호 Sout를 각각 나타내고 있다(각 검출 신호의 상세에 대해서는 도 9를 참조).
우선, 검출 회로(8) 내의 A/D 변환부(83)는 증폭부(81)에서 증폭된 아날로그의 검출 신호 Vdet를 소정의 샘플링 타이밍 ts로 샘플링하고, 이 샘플링에 의해 얻어진 검출 신호 Sin을 신호 처리부(84)에 공급한다. 이때, 예를 들어, 도 14의 (A) 및 (B)에 나타낸 바와 같이, 화상 표시 제어 시의 화상 신호의 기입 동작에 기인한 내부 노이즈가 실제 검출 신호 Vdet의 파형에 발생하고, 화상 신호의 계조 레벨에 따른 파형 변동이 발생한다. 보다 구체적으로는, 흑 기입 시(도면 중의 "흑" 참조)에는 공통 구동 신호 Vcom과 동상인(in phase) 내부 노이즈가 포함되고, 백 기입 시(도면 중의 "백" 참조)에는 공통 구동 신호 Vcom과 역상인(out of phase) 내부 노이즈가 포함된다. 이러한 내부 노이즈의 발생 타이밍에서는, 화상 신호의 계조 레벨에 따라 검출 신호 Vdet의 파형이 변동해 버리기 때문에, 물체가 센서용 검출 전극(44)을 접촉했는지의 여부에 기인한 검출 파형의 변화(도 3)와 검출 신호 Vdet의 파형의 변화를 구별하는 것이 곤란해진다.
따라서, A/D 변환부(83)에서는, 내부 노이즈의 발생 타이밍 이외의 타이밍에서, 타이밍 제어부(9)로부터 공급되는 타이밍 제어 신호 CTL2에 응하여 검출 신호 Vdet가 샘플링된다(도면에서 화살표로 나타낸 샘플링 타이밍 참조). 이에 의해, 내부 노이즈의 영향이 없거나 감소된 물체 검출이 가능해진다. 보다 구체적으로는, 후술하는 공통 구동 신호 Vcom의 기본 주파수 f0의 최대 5배까지의 주파수와 동일한 고조파 주파수를 사용하는 경우, 고조파 주파수의 2배 이상의 샘플링 레이트가 필요하므로, 기본 주파수 f0의 10배 이상의 샘플링 레이트가 필요해진다. 이 경우에서는, 일례로서, 공통 구동 신호 Vcom의 기본 주파수 f0의 20배의 주파수와 동일한 주파수에서 샘플링 타이밍 ts를 사용하고 있다(도 13의 (A) 및 도 14의 (B) 참조).
다음으로, 신호 처리부(84)에서, BPF(841A)는 이러한 샘플링에 의해 얻어지는 검출 신호 Sin에 포함되고, 구형 파형을 갖는 공통 구동 신호 Vcom의 기본 주파수 f0를 갖는 신호(검출 신호 S11)를 선택적으로 통과시킨다. 한편, BPF(843A)는 검출 신호 Sin에 포함되어 있고, 기본 주파수 f0의 3배의 주파수와 동일한 주파수(고조파 주파수 3f0)를 갖는 검출 신호 S13을 선택적으로 통과시킨다. 또한, BPF(843B)는 검출 신호 Sin에 포함되어 있고, 기본 주파수 f0의 5배의 주파수와 동일한 주파수(고조파 주파수 5f0)를 갖는 검출 신호 S15를 선택적으로 통과시킨다(도 13의 (B) 참조). 이때, 기본 주파수 f0, 고조파 주파수 3f0 및 5f0 중 많아야 1개가 외부 노이즈 Sn 또는 그 폴딩(folding) 노이즈의 주파수와 일치할 경우, 그 일치하는 검출 신호(검출 신호 S11, S13 및 S15 중 하나)의 파형이 변형된다.
다음으로, 게인 연산부(841B, 843B, 845B)는 BPF(841A, 843A, 845A)를 통과한 검출 신호 S11, S13, S15에 각각, 1배(×1), 3배(×3), 5배(×5) 만큼 곱하는 게인 연산을 행한다. 이에 의해, 검출 신호 S13 및 S15에 대해 게인 증폭이 행해진다.
다음으로, 절대값 변환부(841C, 843C, 845C)는, 게인 연산에 의해 얻어지고 게인 연산부(841B, 843B, 845B)로부터 출력되는 검출 신호에 대하여, 전압값 0(제로)에 대하여 절대값 변환(0V를 중심으로 하여 신호 파형의 음의 부분을 반전시키는 처리)을 행한다. 이에 의해, 검출 신호 S21, S23 및 S25가 생성된다(도 13의 (C) 참조).
다음으로, LPF(841D, 843D, 845D)는, 절대값 변환에 의해 얻어진 검출 신호S21, S23, S25에 대해 검출 대상의 물체에 대응하는 신호의 주파수만을 선택적으로 통과시키는(주파수를 선택적으로 추출하는) LPF 처리를 행한다. 이에 의해, 검출 신호 S31, S33 및 S35이 생성된다(도 13의 (D) 참조).
다음으로, 2치화 처리부(841E, 843E, 845E)는 각각, LPF(841D, 843D, 845D)를 통과한 검출 신호 S31, S33 및 S35에 대해, 검출 신호 S31, S33 및 S35와 소정의 임계값 TH를 비교함으로써 2치화 처리를 행한다. 이에 의해, 검출 신호 S41, S43 및 S45가 생성된다(도 13의 (E) 참조). 이때, 전술한 바와 같이, 기본 주파수f0, 고조파 주파수 3f0 및 5f0 중 많아야 1개가 외부 노이즈 Sn 또는 그 폴딩 노이즈의 주파수와 일치할 경우, 그 일치한 검출 신호(여기서는, 검출 신호 S41, S43 및 S45 중 하나)의 파형이 변형된다.
다음으로, 다수결 선택부(840)는 검출 신호 S41, S43 및 S45를 사용하여 소정의 다수결 원칙 연산을 행하고, 물체 검출에 사용하는 최종적인 검출 신호 Sout를 좌표 추출부(85)에 출력한다. 보다 구체적으로는, 3개의 검출 신호 S41, S43 및 S45 중 다수에 의해 결정된 검출 신호(이 경우에서는, 검출 신호 S41, S43 및 S45 중 2개 이상이 동일한 값을 지님)를 이용하여 검출 신호 Sout로서 출력한다(도 13의 (F) 참조). 여기서, 이러한 다수결 원칙 연산을 행하고, 다수에 의해 결정된 검출 신호를 물체 검출용의 최종적인 검출 신호 Sout으로서 사용하는 것은 이하의 이유 때문이다. 상술한 바와 같이, 기본 주파수 f0, 고조파 주파수 3f0 및 5f0 중 많아야 1개가 외부 노이즈 Sn 또는 그 폴딩 노이즈의 주파수와 일치할 경우, 외부 노이즈 Sn의 영향으로 인해 검출 신호의 파형이 변형될 수 있기 때문이다. 따라서, 다수에 의해 결정된 검출 신호를 물체 검출용의 최종적인 검출 신호 Sout으로서 사용하면, 이러한 외부 노이즈 Sn의 영향을 제거(저감)할 수 있다.
이후, 좌표 추출부(85)에서는, 이러한 방식으로 결정된 검출 신호 Sout(내부 노이즈 또는 외부 노이즈를 제거(저감)함으로써 얻어진 검출 신호 Sout)에 기초하여 물체의 검출 결과를 구하고, 이를 출력 단자 Tout으로부터 출력한다. 따라서, 본 실시 형태에서의 외부 노이즈(및 내부 노이즈)의 영향이 없는(저감된) 물체 검출이 완료된다.
2-2. 노이즈 제거 처리 시의 특징적인 작용
여기서, 도 15를 참조하여 상술한 노이즈 제거 처리에서의 특징적인 작용에 대해 상세하게 설명한다. 도 15는 검출용 구동 신호로서의 공통 구동 신호 Vcom 및 외부 노이즈 Sn의 파형예(도 15의 (A) 내지 (D))와 그 주파수 성분(도 15의 (E) 내지 (H))에 대해 나타낸 것이다.
우선, 본 실시 형태에서는, 검출용 구동 신호인 공통 구동 신호 Vcom으로서, 예를 들어, 기본 주파수 f0의 고조파 성분(고조파 주파수 및 그 신호 레벨)은 구형파(도 15의 (A) 참조) 또는 톱니파(도 15의 (B) 참조)와 같은 공지된 파형을 사용한다.
보다 구체적으로는, 도 15의 (A) 및 (E)에 나타낸 바와 같이, 공통 구동 신호 Vcom(기본 주파수 f0)으로서 구형파를 사용한 경우, 이 구형파의 고조파는 기본 주파수 f0의 홀수 배의 주파수와 동일한 주파수 f0, 3f0, 5f0, 7f0, ...를 갖는다. 그리고, 기본 주파수 f0의 신호 레벨을 V0으로 하면, 고조파의 신호 레벨은 주파수 3f0, 5f0, 7f0, ...에 따라 (1/3)V0, (1/5)V0, (1/7)V0, ...로 감쇠한다.
도 15의 (B) 및 (F)에 나타낸 바와 같이, 공통 구동 신호 Vcom(기본 주파수f0)으로서 톱니파를 사용한 경우, 이 톱니파의 고조파는 기본 주파수 f0의 정수 배의 주파수와 동일한 주파수 f0, 2f0, 3f0, 4f0, 5f0, 6f0, 7f0, ...를 갖는다. 그리고, 기본 주파수 f0의 신호 레벨을 V0으로 하면, 고조파의 신호 레벨은 주파수 2f0, 3f0, 4f0, ...에 따라 (1/2)V0, (1/3)V0, (1/4)V0, ...로 감쇠한다.
한편, 일반적으로, 외부 노이즈 Sn은 구형파 또는 톱니파와는 다른 파형을 갖는다. 즉, 우선, 예를 들어, 검출용 구동 신호인 공통 구동 신호 Vcom에서 수십 ㎑ 이상의 기본 주파수 f0를 갖는 신호를 사용하는 경우, 인버터 형광등의 동작 주파수가 이 기본 주파수 f0에 가깝게 된다. 그리고, 이 인버터 형광등에 의한 외부 노이즈 Sn의 파형은 공통 구동 신호 Vcom으로서 사용하고 있는 구형파 또는 톱니파가 아니라 정현파 또는 삼각파이다. 여기서, 검출 신호 Vdet는 검출용 구동 신호로서 공통 구동 신호 Vcom의 파형의 진폭 또는 주파수를 변조시킴으로써 형성된 파형을 갖는다. 또한, 이러한 정현파 또는 삼각파는 단순한 파형을 갖지만, 이 인버터 형광등에 의한 외부 노이즈 Sn은 검출 신호 Vdet보다 강도가 더 강할 수 있기 때문에, 물체 검출 시의 장애를 일으킬 것이다.
도 15의 (C) 및 (G)에 나타낸 바와 같이, 외부 노이즈 Sn(기본 주파수 f0)이 정현파일 경우, 이 정현파는 고조파를 포함하지 않고 기본 주파수 f0의 기본파만을 포함한다. 한편, 도 15의 (D) 및 (H)에 나타낸 바와 같이, 외부 노이즈 Sn(기본 주파수 f0)이 삼각파일 경우, 도 15의 (A)에 나타낸 구형파의 경우와 마찬가지로, 이 삼각파의 고조파는 기본 주파수 f0의 홀수 배의 주파수를 갖는 주파수 f0, 3f0, 5f0, 7f0, ...를 갖는다. 그러나, 기본 주파수의 신호 레벨이 V0이면, 이들 삼각파의 고조파의 신호 레벨은 구형파의 경우에 비해 주파수 3f0, 5f0, 7f0, ...에 따라, (1/9)V0, (1/25)V0, (1/49)V0로 급격히 감쇠된다.
그러므로, 구형파 또는 톱니파를 사용하는 공통 구동 신호 Vcom을 사용한 경우, 검출 신호 Vdet는 공통 구동 신호 Vcom의 기본 주파수 f0의 많은 수의 고조파를 포함한다(도 15의 (A), (B), (E) 및 (F) 참조). 이에 대해, 정현파 또는 삼각파로 구성된 외부 노이즈 Sn은, 외부 노이즈 Sn 또는 폴딩 노이즈의 주파수가 공통 구동 신호 Vcom의 기본 주파수 f0와 일치하는 경우이더라도, 이 기본 주파수 f0의 고조파를 거의 포함하지 않는다(도 15의 (C), (D), (G) 및 (H) 참조).
이에 의해, 외부 노이즈 Sn 또는 그 폴딩 노이즈의 주파수가 공통 구동 신호 Vcom의 기본 주파수 f0와 일치하더라도, 전술한 바와 같이, 고조파 특성의 차이를 이용한 물체 검출을 행함으로써, 검출 신호 Vdet와 외부 노이즈 Sn을 식별할 수 있다. 즉, 전술한 바와 같이, 기본 주파수 f0, 고조파 주파수 3f0 및 5f0중 많아야 1개(대개는 없음)가 외부 노이즈 Sn 또는 그 폴딩 노이즈의 주파수와 일치하게 된다. 따라서, 상기한 바와 같이, 다수에 의해 결정된 검출 신호를 물체 검출용의 최종적인 검출 신호 Sout으로서 사용함으로써, 외부 노이즈 Sn의 영향을 제거(저감)할 수 있다.
이와 같이 하여 본 실시 형태의 물체 검출 방법에서는, 물체의 검출 신호Vdet(예를 들어, 공통 구동 신호 Vcom의 파형에 대응하는 구형 파형 또는 톱니 파형 등을 가짐)와 외부 노이즈 Sn(예를 들어, 정현 파형 또는 삼각 파형 등을 가짐) 간의 고조파 특성(예를 들어, 고조파가 발생하는 주파수, 그 주파수에서의 신호 레벨 등)의 차이를 이용하여 물체 검출을 행한다. 이에 의해, 검출용 구동 주파수(공통 구동 신호 Vcom의 기본 주파수 f0)를 변화시키지 않고 외부 노이즈의 영향을 억제한 검출 동작을 행할 수 있다.
이상과 같이 본 실시 형태에서는, 정전 용량의 변화에 따라 센서용 검출 전극(44)으로부터 얻어지는 검출 신호 Vdet에 기초하여 물체에 의해 접촉(근접)되는 위치를 검출하고, 이 검출 시에, 센서용 검출 전극(44)으로부터 얻어지는 검출 신호 Vdet(Sin) 중 공통 구동 신호 Vcom의 기본 주파수 f0를 갖는 신호(검출 신호 S11)와, 이 공통 구동 신호 Vcom의 2개의 고조파 3f0 및 5f0 신호(검출 신호 S13 및 S15)에 기초하여 검출 동작을 행하므로, 검출 신호 Vdet와 외부 노이즈 Sn 간의 고조파 특성의 차이를 이용하고 검출용의 구동 주파수(기본 주파수 f0)를 변화시키지 않으면서, 외부 노이즈의 영향을 억제한 검출 동작을 행할 수 있다. 따라서, 외부 환경에 개의치 않고 간이한 구성으로 안정된 물체 검출을 행하는 것이 가능해진다.
보다 구체적으로는, 공통 구동 신호 Vcom으로서 구형파를 사용한 경우에는, BPF(843A, 845A)에서의 신호의 통과 주파수로서, 공통 구동 신호 Vcom의 고조파 주파수 3f0 및 5f0(기본 주파수 f0의 3 이상의 홀수 배의 주파수와 동일함)을 사용하므로, 상기와 같은 효과를 얻을 수 있다. 또한, 공통 구동 신호 Vcom으로서 구형파를 사용한 경우에는, 파형을 비교적 용이하게 생성할 수 있다는 이점도 있다.
또한, 공통 구동 신호 Vcom으로서 톱니파를 사용한 경우에는, BPF(843A 및 845A)에서의 신호의 통과 주파수로서, 공통 구동 신호 Vcom의 고조파 주파수 2f0, 4f0 등(기본 주파수 f0의 2 이상의 정수 배의 주파수와 동일함)을 사용하므로, 상기와 같은 효과를 얻을 수 있다. 또한, 공통 구동 신호 Vcom으로서 톱니파를 사용한 경우에는, 더 정밀하게 검출 신호 Vdet를 외부 노이즈와 분리할 수 있다는 이점도 있다.
제2 실시 형태
다음으로, 본 발명의 제2 실시 형태에 대해 설명한다. 본 실시 형태는 횡전계 모드의 액정 소자를 표시 소자로서 사용하도록 한 점에서 상기 제1 실시 형태와 상이하다.
표시 장치(1B)의 구성예
도 16은 본 실시 형태에 따른 터치 센서를 구비하는 표시 장치(1B)의 주요부의 단면을 나타내는 것이다. 도 17a 및 도 17b는 각각 표시 장치(1B)에서의 화소 기판(후술하는 화소 기판(2B))의 상세 구성의 단면도 및 평면도를 나타낸다. 도 18은 표시 장치(1B)의 사시도를 나타낸다. 또한, 이들 도면에 있어서, 상기 제1 실시 형태의 도 4 등과 동일한 구성 요소에는 동일한 번호를 부여하고, 추가로 설명하지 않는다.
본 실시 형태에 따른 표시 장치(1B)는, 화소 기판(2B), 이 화소 기판(2B)에 대향하여 배치된 대향 기판(4B), 화소 기판(2B)과 대향 기판(4B) 사이에 배치된 액정층(6)을 포함한다.
화소 기판(2B)은 TFT 기판(21), 이 TFT 기판(21) 위에 배치된 공통 전극(43), 이 공통 전극(43) 위에 절연층(23)을 개재하여 매트릭스 형상으로 배치된 복수의 화소 전극(22)을 포함한다. TFT 기판(21)에는, 각 화소 전극(22)을 구동하기 위한 표시 드라이버 및 TFT(둘 다 미도시)에 부가하여, 각 화소 전극(22)에 화상 신호를 공급하는 신호선(소스선)(25) 및 각 TFT를 구동하는 게이트선(26)과 같은 배선이 형성되어 있다(도 17 참조). 터치 검출 동작을 행하는 검출 회로(8)(도 8 참조) 또한 TFT 기판(21)에 형성되어 있다. 공통 전극(43)은 터치 검출 동작을 행하는 터치 센서의 일부를 구성하는 센서용 구동 전극으로서도 겸용되며, 도 1의의 구동 전극 E1에 대응한다.
대향 기판(4B)은 유리 기판(41) 및 이 유리 기판(41)의 한쪽 면에 형성된 컬러 필터(42)를 포함한다. 유리 기판(41)의 다른 쪽의 면에는 센서용 검출 전극(44)이 형성되어 있고, 이 센서용 검출 전극(44) 위에 편광판(45)이 배치되어 있다. 센서용 검출 전극(44)은 터치 센서의 일부를 구성하고, 도 1의 검출 전극 E2에 대응한다. 센서용 검출 전극(44)은, 도 5에 나타낸 바와 같이, 복수의 전극 패턴으로 분할된다. 센서용 검출 전극(44)은 박막 프로세스에 의해 대향 기판(4B) 위에 직접 또는 간접적으로 형성될 수 있다. 이 경우에는, 센서용 검출 전극(44)을 필름 기체(미도시) 위에 형성하고, 이 센서용 검출 전극(44)이 형성된 필름 기체를 대향 기판(4B)의 표면에 부착할 수 있다. 이 경우, 유리와 편광판 사이가 아니라 편광판의 상면에 필름 기체를 부착할 수 있고, 편광판을 구성하는 필름 내에 필름 기체를 형성할 수도 있다.
교류 구형 파형을 갖는 공통 전극 신호 Vcom이 TFT 기판(21)으로부터 공통 전극(43)으로 인가된다. 이 공통 구동 신호 Vcom은 화소 전극(22)에 인가되는 화소 전압과 함께 각 화소의 표시 전압을 결정하지만, 공통 구동 신호 Vcom은 터치 센서용 구동 신호로서도 겸용되는 것이며, 도 1의 구동 신호원 S로부터 공급되는 교류 구형파 Sg에 대응한다.
액정층(6)은 전계의 상태에 응답하여 액정층을 통과하는 광을 변조하며, 예를 들어, FFS(Fringe Field Switching) 모드 또는 IPS(In-Plane-Switching) 모드와 같은 횡전계 모드의 액정을 사용한다.
예를 들어, 화소 기판(2B)의 공통 전극(43) 및 대향 기판(4B)의 센서용 검출 전극(44)의 구성은 도 5에 나타낸 것과 마찬가지이며, 양쪽 모두 서로 교차하도록 연장하는 복수의 전극 패턴으로 구성되어 있다.
이제, 도 18을 참조하여 더 상세하게 설명한다. 여기에 나타낸 FFS 모드의 액정 소자에서는, 화소 기판(2B) 상에 형성된 공통 전극(43) 위에 절연층(23)을 개재하여 빗살 모양으로 패터닝된 화소 전극(22)이 배치되고, 이 화소 전극(22)을 덮도록 배향막(27)이 형성된다. 배향막(27)과 대향 기판(4B) 측의 배향막(46) 사이에 액정층(6)이 끼워진다. 2개의 편광판(24, 45)은 크로스 니콜(crossed Nicols)의 상태에서 배치된다. 2개의 배향막(27, 46)의 러빙(rubbing) 방향은 2개의 편광판(24, 45)의 투과축들 중 하나와 일치한다. 도 18에서는, 러빙 방향이 출사측의 편광판(45)의 투과축과 일치하는 것이 도시되어 있다. 또한, 2개의 배향막(27, 46)의 러빙 방향 및 편광판(45)의 투과축의 방향은, 액정 분자가 회전하는 방향이 규정되는 범위에서, 화소 전극(22)의 연장하는 방향(빗살의 길이 방향)에 거의 평행하게 설정되어 있다.
표시 장치(1B)의 작용 및 효과
다음으로, 본 실시 형태의 표시 장치(1B)에서의 작용 및 효과에 대해 설명한다.
우선, 도 18a, 도 18b, 도 19a 및 도 19b를 참조하여 FFS 모드의 액정 소자의 표시 동작 원리에 대해 간단하게 설명한다. 여기서, 도 19a 및 도 19b는 액정 소자의 주요부 단면을 확대해 나타낸 것이다. 이들 도면에서, 도 18a 및 도 19a, 도 18b 및 도 19b는, 전계가 인가되지 않았을 때의 액정 소자의 상태 및 전계가 인가되었을 때의 액정 소자의 상태를 각각 나타낸다.
공통 전극(43)과 화소 전극(22) 사이에 전압을 인가하지 않고 있는 상태에서는(도 18a 및 도 19a 참조), 액정층(6)을 구성하는 액정 분자(61)의 축이 입사측의 편광판(24)의 투과축과 직교하고, 또한 출사측의 편광판(45)의 투과축과 평행한 상태이다. 이로 인해, 입사측의 편광판(24)을 투과한 입사광 h는 액정층(6) 내에서 위상 차를 발생시키지 않고 출사측의 편광판(45)에 도달하고, 입사광 h는 편광판(45)에서 흡수되기 때문에 흑색이 표시된다. 한편, 공통 전극(43)과 화소 전극(22) 사이에 전압을 인가한 상태에서는(도 18b 및 도 19b 참조), 액정 분자(61)의 배향 방향이, 화소 전극들 간에 발생하는 횡전계 E에 의해 화소 전극(22)이 연장하는 방향으로부터 대각선 방향으로 회전한다. 이때, 액정층(6)의 두께 방향의 중앙에 위치하는 액정 분자(61)가 약 45° 회전하도록 백색 표시 시의 전계 강도를 최적화한다. 이에 의해, 입사측의 편광판(24)을 투과한 입사광 h에는, 광 h가 액정층(6)을 투과하는 사이에 위상차가 발생하여, 광 h는 90°만큼 회전된 직선 편광으로 되고, 출사측의 편광판(45)을 통과하여, 백색이 표시된다.
다음으로, 표시 장치(1B)에서의 표시 제어 동작 및 터치 검출 동작에 대해 설명한다. 이들 동작은, 상기 제1 실시 형태에서의 동작과 마찬가지이므로, 상세하게 설명하지 않는다.
화소 기판(2B)의 표시 드라이버(미도시)는 공통 전극(43)의 전극 패턴에 공통 구동 신호 Vcom을 선 순차적으로 공급한다. 표시 드라이버는 또한, 소스선(25)을 통해 화소 전극(22)에 화상 신호를 공급하고, 화상 신호의 화소 전극(22)으로의 공급에 동기하여 게이트선(26)을 통해 화소 전극의 TFT의 스위칭을 선 순차적으로 제어한다. 이에 의해, 공통 구동 신호 Vcom과 각 화상 신호에 의해 정해지는 가로 방향(기판에 평행한 방향)의 전계가 액정층(6)에 화소마다 인가되어 액정 상태를 변조시킨다. 이와 같이 하여, 소위 반전 구동에 의한 표시가 행해진다.
한편, 대향 기판(4B) 측에서는, 공통 전극(43)의 전극 패턴에 공통 구동 신호 Vcom을 시분할적으로 순차적으로 인가한다. 그러면, 공통 전극(43)의 전극 패턴과 센서용 검출 전극(44)의 전극 패턴의 교차 부분에 형성된 일렬의 용량 소자C1(C11 내지 C1n)이 충방전된다. 이후, 용량 소자 C1의 용량값에 따른 크기의 검출 신호 Vdet가 센서용 검출 전극(44)의 각 전극 패턴으로부터 출력된다. 사용자의 손가락이 대향 기판(4A)의 표면에 접촉하지 않고 있는 상태에서는, 이 검출 신호 Vdet의 크기는 거의 일정하다. 사용자의 손가락이 대향 기판(4B)의 표면의 한 위치를 접촉하면, 그 접촉된 위치에 원래 형성되어 있는 용량 소자 C1에 손가락에 의한 용량 소자 C2가 부가되고, 그 결과, 접촉된 위치가 스캔된 시점의 검출 신호 Vdet의 값이 다른 위치가 스캔된 경우보다 작다. 검출 회로(8)(도 8 참조)는 검출 신호 Vdet를 임계치 전압 Vth와 비교하고, 검출 신호 Vdet가 임계치 전압 Vth 미만인 경우, 그 위치를 접촉된 위치로서 판정한다. 이 접촉된 위치는 공통 구동 신호 Vcom의 인가 타이밍과 임계치 전압 Vth 미만인 검출 신호 Vdet의 검출 타이밍에 기초하여 결정된다.
이상과 같이, 본 실시 형태에서는, 상기 제1 실시 형태의 경우와 마찬가지로, 액정 표시 소자에 원래 포함되어 있는 공통 전극(43)이, 구동 전극과 검출 전극과 로 이루어지는 한 쌍의 터치 센서용 전극들 중 하나로서 겸용되고, 표시용 구동 신호로서의 공통 구동 신호 Vcom이 터치 센서용 구동 신호로서 겸용되어, 정전 용량형 터치 센서에서는 센서용 검출 전극(44)만이 추가로 배치되고, 터치 센서용 구동 신호를 추가로 준비할 필요가 없다. 그러므로, 터치 센서를 구비하는 표시 장치(1B)의 구성이 간단하다.
또한, 본 실시 형태에 있어서도, 상기 제1 실시 형태에서 설명한 검출 회로(8)를 포함하므로, 상기 제1 실시 형태와 동일한 작용에 의해 상기 제1 실시 형태에서와 동일한 효과를 얻을 수 있다. 즉, 정전 용량형의 터치 센서를 구비한 표시 장치에서, 외부 환경에 개의치 않고 간이한 구성으로 안정된 물체 검출을 행하는 것이 가능해진다.
특히, 본 실시 형태에서는, 터치 센서용 구동 전극으로서의 공통 전극(43)이 화소 기판(2B)측(TFT 기판(21) 위)에 배치되어 있으므로, TFT 기판(21)으로부터 공통 전극(43)으로 공통 구동 신호 Vcom을 공급하는 것이 지극히 용이하고, 필요한 회로, 필요한 전극 패턴, 필요한 배선 등을 화소 기판(2B)에 집중시킬 수 있으므로 회로가 집적화된다. 따라서, 화소 기판(2B)으로부터 대향 기판(4B)으로 공통 구동 신호 Vcom을 공급하기 위한 경로(콘택트 도전 기둥(7))가 불필요하게 되어, 터치 센서를 구비하는 표시 장치(1B)의 구조가 보다 간단해진다.
또한, 상기와 같이, 터치 센서용 구동 전극으로서의 공통 전극(43)이 화소 기판(2B) 측에 배치되고, 이 화소 기판(2B) 위에 소스선(25) 및 게이트선(26)도 배치되므로, 본 실시 형태에서 표시 장치(1B)는 전술한 내부 노이즈의 영향을 특히 받기 쉬운 구조를 갖는다. 그러므로, 본 실시 형태에 따른 표시 장치(1B)에서는, 도 14에 나타낸 바와 같이 내부 노이즈의 영향을 제거하여 검출 동작을 행한다는 이점이 특히 크다고 말할 수 있다.
또한, 검출 회로(8)(도 8 참조)는 대향 기판(4B) 상의 주변 영역(비 표시 영역 또는 프레임 영역)에 형성될 수 있지만, 검출 회로(8)는 화소 기판(2B) 상의 주변 영역에 형성되는 것이 바람직하다. 검출 회로(8)가 화소 기판(2B) 상에 형성되면, 검출 회로(8)는 원래 화소 기판(2B) 상에 형성되어 있는 표시 제어용의 각종 회로 소자 등과 집적된다.
제2 실시 형태의 변형예
또한, 본 실시 형태에서는, 센서용 검출 전극(44)을 유리 기판(41)의 표면상(액정층(6)에 면하는 측에 대향하는 측)에 배치하지만, 다음과 같은 변형이 가능하다.
예를 들어, 도 20에 나타낸 표시 장치(1C)의 경우에서와 같이, 대향 기판(4C)에서, 센서용 검출 전극(44)은 컬러 필터(42)보다도 액정층(6)에 더 가깝게 배치될 수 있다.
대안으로는, 도 21에 나타낸 표시 장치(1D)에서와 같이, 대향 기판(4D)에서, 센서용 검출 전극(44)은 유리 기판(41)과 컬러 필터(42) 사이에 배치될 수 있다. 이 경우, 횡전계 모드의 경우, 전극이 세로 방향으로 배치되어 있으면 전계가 세로 방향으로 인가되어, 액정이 상승하여 시야각 등이 크게 악화되어 버린다. 따라서, 표시 장치(1D)의 경우에서와 같이, 컬러 필터(42)와 같은 유전체를 개재하여 센서용 검출 전극(44)을 배치하면, 이 문제는 크게 저감될 수 있다.
적용예
다음으로, 도 22 내지 도 26a 내지 도 26g를 참조하여, 상기 실시 형태 및 변형예에서 설명한 터치 센서를 구비하는 표시 장치의 적용예에 대해 설명한다. 상기 실시 형태 등에 따른 표시 장치는, 텔레비전, 디지털 카메라, 노트북 퍼스널 컴퓨터, 휴대 전화 등의 휴대 단말 장치 또는 비디오 카메라 등의 모든 분야의 전자 기기에 적용될 수 있다. 바꾸어 말하면, 상기 실시 형태에 따른 표시 장치는, 외부로부터 입력된 영상 신호 또는 내부에서 생성된 영상 신호를 화상 또는 영상으로서 표시하는 모든 분야의 전자 기기에 적용가능하다.
적용예 1
도 22는 상기 각 실시 형태 등에 따른 표시 장치가 적용되는 텔레비전의 외관을 나타낸 것이다. 이 텔레비전은, 예를 들어, 프론트 패널(511) 및 필터 유리(512)를 포함하는 영상 표시 화면부(510)를 갖고 있다. 영상 표시 화면부(510)는 상기 각 실시 형태 등에 따른 표시 장치로 구성되어 있다.
적용예 2
도 23a 및 도 23b는 상기 각 실시 형태 등의 표시 장치가 적용되는 디지털 카메라의 외관을 나타낸 것이다. 이 디지털 카메라는, 예를 들어, 플래시용의 발광부(521), 표시부(522), 메뉴 스위치(523) 및 셔터 버튼(524)을 갖고 있다. 표시부(522)는 상기 각 실시 형태 등에 따른 표시 장치로 구성되어 있다.
적용예 3
도 24는 상기 각 실시 형태 등에 따른 표시 장치가 적용되는 노트북 퍼스널 컴퓨터의 외관을 나타낸 것이다. 이 노트북 퍼스널 컴퓨터는, 예를 들어, 본체부(531), 문자 등의 입력 조작을 위한 키보드(532) 및 화상을 표시하는 표시부(533)를 갖고 있다. 표시부(533)는 상기 각 실시 형태 등에 따른 표시 장치로 구성되어 있다.
적용예 4
도 25는 상기 각 실시 형태 등에 따른 표시 장치가 적용되는 비디오 카메라의 외관을 나타낸 것이다. 이 비디오 카메라는, 예를 들어, 본체부(541), 본체부(541)의 전방측 면에 배치되어 있는 피사체 촬영용의 렌즈(542), 촬영 시의 스타트/스톱 스위치(543) 및 표시부(544)를 갖고 있다. 표시부(544)는 상기 각 실시 형태 등에 따른 표시 장치로 구성되어 있다.
적용예 5
도 26a 내지 도 26g는 상기 각 실시 형태 등에 따른 표시 장치가 적용되는 휴대 전화기의 외관을 나타낸 것이다. 이 휴대 전화기는, 예를 들어, 상측 인클로저(enclosure)(710)와 하측 인클로저(720)를 연결부(힌지부)(730)로 서로 연결하여 형성된다. 휴대 전화기는 디스플레이(740), 서브 디스플레이(750), 픽처 라이트(760) 및 카메라(770)를 갖고 있다. 디스플레이(740) 또는 서브 디스플레이(750)는 상기 각 실시 형태 등에 따른 표시 장치로 구성되어 있다.
기타의 변형예
본 발명이 실시 형태들, 변형예 및 적용예를 참조하여 설명했지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 다양한 변형이 가능하다.
예를 들어, 상기 실시 형태 등에서는, 3개의 BPF, 3개의 게인 연산부, 3개의 절대값 변환부, 3개의 LPF 및 3개의 2치화 처리부가 신호 처리부(84)에 배치되어 있는 경우를 설명하였다. 그러나, 4개 이상의 BPF, 게인 연산부, 절대값 변환부, LPF 및 2치화 처리부가 배치될 수도 있다. 또한, 이 경우에서도, 공통 구동 신호 Vcom이 구형파일 때에는, 제2 필터 각각은, 공통 구동 신호 Vcom의 기본 주파수 f0의 3 이상의 홀수 배의 주파수와 동일한 주파수(고조파 주파수 3f0, 5f0, 7f0, ...)를 갖는 신호를 통과시킬 수 있다. 마찬가지로, 공통 구동 신호 Vcom이 톱니파일 때에는, 제2 필터 각각은 공통 구동 신호 Vcom의 기본 주파수 f0의 2 이상의 정수 배의 주파수와 동일한 주파수(고조파 주파수 2f0, 3f0, 4f0, ...)를 갖는 신호를 통과시킬 수 있다.
또한, 게인 연산부 및 절대값 변환부는 신호 처리부(84) 내에 반드시 배치될 필요는 없다.
또한, 상기 제2 실시 형태에서는, 횡전계 모드로서 FFS 모드의 액정 소자를 예로서 설명했지만, IPS 모드의 액정도 마찬가지로 적용가능하다.
또한, 상기 실시 형태 등에서는, 표시 소자로서 액정 표시 소자를 사용한 표시 장치에 대해 설명했지만, 본 발명은 그 이외의 표시 소자, 예를 들어 유기 EL 소자를 사용한 표시 장치에도 적용가능하다.
또한, 상기 실시 형태 등에서는, 터치 센서를 표시 장치 내에 내장시킨 구성(터치 센서를 구비하는 표시 장치)에 대해 구체적으로 설명했지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 보다 구체적으로, 본 발명은 터치 센서가 표시부에 대응하는 표시 장치에 내장되기만 하면 임의의 다른 구성에도 널리 적용가능하다.
또한, 본 발명의 터치 센서는, 상기한 바와 같은 표시 장치 내에 터치 센서를 내장시킨 경우 뿐만 아니라 터치 센서를 표시 장치의 외측(외장형의 터치 센서)에 배치한 경우에도 적용가능하다. 보다 구체적으로는, 예를 들어 도 27에 나타낸 바와 같은 터치 센서(10)를 표시 장치의 외부에 배치할 수 있다. 이 터치 센서(10)는, 예를 들어 유리 등으로 만들어진 한 쌍의 절연 기판(411, 412), 이 절연 기판(411, 412) 사이에 형성된 센서용 구동 전극(터치 구동 전극)(430), 센서용 검출 전극(44) 및 절연층(230)을 포함한다. 센서용 구동 전극(430)은 절연 기판(411) 위에 형성되어 있고, 터치 센서용의 구동 신호가 센서용 구동 전극(430)에 인가된다. 센서용 검출 전극(44)은 절연 기판(412) 위에 형성되어 있고, 상기 실시 형태 등과 마찬가지로, 센서용 검출 전극(44)은 검출 신호 Vdet를 얻기 위한 전극이다. 절연층(230)은 센서용 구동 전극(430)과 센서용 검출 전극(44) 사이에 형성되어 있다. 또한, 터치 센서(10)의 사시 구조는, 예를 들어, 도 5 등에 나타낸 상기 실시 형태 등과 동일한 것이다. 또한, 예를 들어, 구동 신호원 S, 검출 회로(8) 및 타이밍 제어부(9)의 회로 구성 등도, 도 8에 나타낸 상기 실시 형태 등과 동일하다. 또한 터치 센서(10)에서도, 상기 실시 형태 등의 방법을 사용하면, 내부 노이즈(이 경우, 표시 장치의 영상 노이즈) 또는 외부 노이즈의 영향을 제거(억제)하면서, 검출 동작을 행하는 것이 가능하다.
또한, 상기 실시 형태 등에서 설명한 처리는 하드웨어 또는 소프트웨어에 의해 행해질 수 있다. 상기 처리가 소프트웨어에 의해 행해지는 경우에는, 그 소프트웨어를 형성하는 프로그램이 범용 컴퓨터 등에 인스톨된다. 이러한 프로그램은 컴퓨터에 탑재되어 있는 기록 매체에 미리 기록될 수 있다.
본 출원은 2009년 6월 29일자로 일본 특허청에 출원된 일본 우선권인 특허 출원 JP 2009-154210호에 개시된 것에 관련된 내용을 개시하며, 그 전체 내용은 참조함으로써 본 명세서에 포함된다.
당업자들은, 각종 변경, 결합, 부분결합 및 변형이 첨부되는 특허청구범위 또는 그 동등물의 범위에 포함되는 한 설계 요건 및 다른 요인에 따라 발생할 수 있음을 이해할 것이다.
1, 1B 내지 1D : 표시 장치
10 : 터치 센서
100 : 유효 표시 에리어
11 : SW 제어부
12 : 스위치 소자
131, 132 : 인버터(논리 부정) 회로
14 : 연산 증폭기
15 : 스위치 소자

Claims (13)

  1. 표시 장치로서,
    복수의 표시 화소 전극들;
    상기 표시 화소 전극들과 대향하여 배치된 복수의 공통 전극들;
    표시층;
    상기 표시 화소 전극들과 상기 공통 전극들 사이에 표시용 전압을 인가하여 상기 표시층을 활성화시키도록 화상 신호에 기초하여 화상 표시 제어를 행하는 표시 제어 회로;
    상기 공통 전극들과 대향하거나 또는 각각이 상기 공통 전극들의 각각과 나란히 배치되어 터치 검출 전극들의 각각과 상기 공통 전극들의 각각 사이에 정전 용량을 형성하는 복수의 터치 검출 전극들; 및
    상기 표시 제어 회로에 의해 상기 공통 전극들에 인가되는 표시용 공통 구동 전압을 터치 센서용 구동 신호로서 이용하여, 상기 터치 검출 전극들로부터 얻어지는 검출 신호에 기초하여 외부의 근접 물체를 검출하는 터치 검출 회로
    를 포함하고,
    상기 터치 검출 회로는,
    상기 검출 신호에 포함되어 있고, 상기 터치 센서용 구동 신호의 기본 주파수와 동일한 주파수를 갖는 기본 검출 신호를 통과시키는 제1 필터,
    상기 검출 신호에 포함되어 있고, 상기 터치 센서용 구동 신호의 각 고조파 주파수와 동일한 주파수를 갖는 2개 이상의 고조파 검출 신호를 개별적으로 통과시키는 복수의 제2 필터들, 및
    상기 기본 검출 신호와 상기 복수의 고조파 검출 신호에 기초하여 검출 동작을 행하는 검출부를 포함하는, 표시 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 검출부는 상기 기본 검출 신호와 상기 복수의 고조파 검출 신호를 사용하여 다수결 원칙 연산을 행하고, 상기 다수결 원칙 연산에 의해 얻어진 검출 신호를 사용하여 검출 동작을 행하는, 표시 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 터치 센서용 구동 신호는 구형 파형(rectangular wave form)을 지니며,
    상기 제2 필터들 각각은, 상기 터치 센서용 구동 신호의 기본 주파수의 3 이상의 홀수 배의 주파수와 동일한 고조파 주파수를 갖는 고조파 검출 신호를 통과시키는, 표시 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 터치 센서용 구동 신호는 톱니 파형(sawtooth wave form)을 지니며,
    상기 제2 필터들 각각은, 상기 터치 센서용 구동 신호의 기본 주파수의 2 이상의 정수 배의 주파수와 동일한 고조파 주파수를 갖는 고조파 검출 신호를 통과시키는, 표시 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 터치 검출 회로는 소정의 타이밍에서 상기 검출 신호의 샘플링을 행하고, 상기 샘플링에 의해 얻어진 상기 검출 신호를 상기 제1 필터 및 상기 복수의 제2 필터들에 공급하는 A/D 변환부를 포함하고,
    상기 A/D 변환부는 상기 표시 제어 회로에 의한 화상 신호의 기입 동작에 기인한 내부 노이즈의 발생 타이밍 이외의 타이밍에서 상기 검출 신호의 샘플링을 행하는, 표시 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 공통 전극들은 스트라이프 형상의 복수의 전극 패턴들인, 표시 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 표시 제어 회로는, 상기 복수의 전극 패턴들 중에서 선택된 전극 패턴들의 그룹이 한 번에 구동되며, 상기 전극 패턴들의 그룹에 대한 선택은 순차적으로 시프트되는 방식으로 상기 공통 전극들을 구동시키고 주사하는, 표시 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 표시 제어 회로가 형성된 회로 기판; 및
    상기 회로 기판과 대향하여 배치된 대향 기판
    을 포함하고,
    상기 표시 화소 전극들은 상기 대향 기판에 대향하여 상기 회로 기판 측에 배치되어 있고,
    상기 공통 전극들은 상기 회로 기판에 대향하여 상기 대향 기판 측에 배치되어 있고,
    상기 표시층은 상기 회로 기판의 상기 표시 화소 전극들과 상기 대향 기판의 상기 공통 전극들 사이에 끼워져 있는, 표시 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 표시층은 액정층인, 표시 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 표시 제어 회로가 형성된 회로 기판; 및
    상기 회로 기판과 대향하여 배치된 대향 기판
    을 포함하고,
    상기 공통 전극들과 상기 표시 화소 전극들은 절연층을 개재하여 상기 회로 기판 상에 순서대로 적층되고,
    상기 표시층은 상기 회로 기판의 상기 표시 화소 전극들과 상기 대향 기판 사이에 끼워져 있는, 표시 장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 표시층은 횡전계 모드로 액정 표시를 행하는 액정층인, 표시 장치.
  12. 터치 센서로서,
    복수의 터치 구동 전극들;
    상기 터치 구동 전극들과 대향하거나 또는 각각이 상기 터치 구동 전극들의 각각과 나란히 배치되어, 터치 검출 전극들의 각각과 상기 터치 구동 전극들의 각각 사이에 정전 용량을 형성하는 복수의 터치 검출 전극들; 및
    상기 터치 구동 전극들에 터치 센서용 구동 신호를 인가함으로써 상기 터치 검출 전극들로부터 얻어지는 검출 신호에 기초하여 외부의 근접 물체를 검출하는 터치 검출 회로
    를 포함하고,
    상기 터치 검출 회로는,
    상기 검출 신호에 포함되어 있고, 상기 터치 센서용 구동 신호의 기본 주파수와 동일한 주파수를 갖는 기본 검출 신호를 통과시키는 제1 필터,
    상기 검출 신호에 포함되어 있고, 상기 터치 센서용 구동 신호의 각각의 고조파 주파수와 동일한 주파수를 갖는 2개 이상의 고조파 검출 신호를 개별적으로 통과시키는 복수의 제2 필터들, 및
    상기 기본 검출 신호 및 상기 복수의 고조파 검출 신호에 기초하여 검출 동작을 행하는 검출부를 포함하는, 터치 센서.
  13. 터치 센서를 구비하는 표시 장치를 갖는 전자 기기로서,
    복수의 표시 화소 전극들;
    상기 표시 화소 전극들에 대향하여 배치된 복수의 공통 전극들;
    표시층;
    상기 표시 화소 전극들과 상기 공통 전극들 사이에 표시용 전압을 인가하여 상기 표시층을 활성화시키기 위해 화상 신호에 기초하여 화상 표시 제어를 행하는 표시 제어 회로;
    상기 공통 전극들과 대향하거나 또는 각각이 상기 공통 전극들의 각각과 나란히 배치되어 터치 검출 전극들의 각각과 상기 공통 전극들 각각 사이에 정전 용량을 형성하는 복수의 터치 검출 전극들; 및
    상기 표시 제어 회로에 의해 상기 공통 전극들에 인가되는 표시용 공통 구동 전압을 터치 센서용 구동 신호로서 이용하여, 상기 터치 검출 전극들로부터 얻어지는 검출 신호에 기초하여 외부의 근접 물체를 검출하는 터치 검출 회로
    를 포함하고,
    상기 터치 검출 회로는,
    상기 검출 신호에 포함되어 있고, 상기 터치 센서용 구동 신호의 기본 주파수와 동일한 주파수를 갖는 기본 검출 신호를 통과시키는 제1 필터,
    상기 검출 신호에 포함되어 있고, 상기 터치 센서용 구동 신호의 각 고조파 주파수와 동일한 주파수를 갖는 2개 이상의 고조파 검출 신호를 개별적으로 통과시키는 복수의 제2 필터들, 및
    상기 기본 검출 신호와 상기 복수의 고조파 검출 신호에 기초하여 검출 동작을 행하는 검출부를 포함하는, 전자 기기.
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