KR101658704B1 - 터치 검출 장치, 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치 및 전자 기기 - Google Patents

터치 검출 장치, 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치 및 전자 기기 Download PDF

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Abstract

본 발명에 의한 터치 검출 장치는, 복수의 터치 검출 전극과, 터치 검출 동작 시에, 상기 구동 전극에 터치 검출 구동 신호를 인가하는 동작 구동부와, 상기 터치 검출 동작 시에, 상기 터치 검출 전극에 접촉 또는 근접하는 상기 외부 물체의 위치를 검출하는 터치 검출부를 구비하고, 복수의 상기 구동 전극은, 복수의 구동 신호 인가 블록으로 나뉘어지며, 상기 구동 신호 인가 블록은, 전기적으로 접속된 3개 이상의 상기 구동 전극을 포함하고, 상기 소정 방향의 단부측의 적어도 1개의 상기 구동 전극이, 인접하는 구동 신호 인가 블록의 상기 소정 방향의 단부측의 적어도 1개의 상기 구동 전극과, 상기 구동 전극의 정렬 순서가 교체되어 배치된 구동 블록 중첩부를 가지며, 상기 동작 구동부는, 상기 구동 신호 인가 블록마다 순차, 상기 터치 검출 구동 신호를 인가한다.

Description

터치 검출 장치, 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치 및 전자 기기{TOUCH DETECTION DEVICE, DISPLAY DEVICE WITH TOUCH DETECTION FUNCTION, AND ELECTRONIC APPARATUS}
본 발명은, 외부 근접 물체의 검출을 정전 용량의 변화에 기초하여 검출하는 것을 가능하게 하는 터치 검출 장치, 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치 및 전자 기기에 관한 것이다.
최근 들어, 소위 터치 패널이라고 불리는 터치 검출 장치를 액정 표시 장치 등의 표시 장치 위에 장착하거나, 또는 터치 패널과 표시 장치를 일체화하고, 그 표시 장치에 각종 버튼 화상 등을 표시시킴으로써, 통상의 기계식 버튼의 대신으로서 정보 입력을 가능하게 하는, 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치가 주목받고 있다. 이러한 터치 패널을 갖는 표시 장치는, 키보드, 마우스, 또는 키패드와 같은 입력 장치를 필요로 하지 않기 때문에, 컴퓨터 외에 휴대 전화와 같은 휴대 정보 단말기 등에서도 사용이 확대되어 있다.
터치 검출 동작의 방식으로서는, 광학식 및 저항식 등의 몇 가지의 방식이 존재하는데, 특히 휴대 단말기 등에 있어서는, 비교적 단순한 구조를 갖고, 또한 저소비 전력을 실현할 수 있는 정전 용량식이 채용되는 경향이 있다. 이 정전 용량식 터치 검출 장치는, 표시 동작 시에는 표시 구동 신호가 인가되고, 터치 검출 동작 시에는 터치 검출 구동 신호가 인가되는, 분할된 구동 전극과, 터치 검출 전극과의 사이에 정전 용량을 형성하고, 외부 물체가 접촉 또는 근접하는 것에 의한 정전 용량의 변화, 즉, 터치 검출 전극에 나타나는 전압 파형의 변화를 검출함으로써, 터치 검출의 유무를 판정하는 것이다.
이러한 정전 용량식 터치 검출 장치로서, 평행하게 연장되어 배치된 복수의 구동 전극에 대향하여 구동 전극의 연장 방향에 직교하고, 또한 평행하게 연장되어 배치된 복수의 검출 전극을 가지며, 구동 전극마다 구동 전압을 인가하여 주사하고, 검출 전극에 의하여 검출되는 전압 파형에 의하여 터치 검출을 실행하는 경우가 있다. 그러나, 이러한 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치에서는, 다수의 구동 전극마다 주사하여 터치 검출 동작을 실행하므로, 화면 전체를 주사하고 외부 물체에 의하여 터치된 좌표를 검출하기까지 시간이 걸린다는 문제가 있다.
이상과 같은 문제를 해결하기 위한 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치로서, 인접한 복수의 구동 전극을 1개의 블록으로 하여, 각각의 블록마다 구동 신호를 순차 인가함으로써 주사를 실행하고, 터치 검출 동작을 실행하는 경우가 있다 (일본 특허 공개 평02-171818호 공보를 참조). 일본 특허 공개 평02-171818호 공보에 기재된 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치는, 블록마다 주사함으로써, 구동 전극마다 주사하여 터치 검출 동작을 실행하는 경우와 비교하여, 화면 전체를 주사하고, 외부 물체에 의하여 터치된 좌표를 검출하기까지의 시간을 단축하는 것을 도모하고 있다.
또한, 인접한 복수의 구동 전극을 1개의 블록으로 하여, 각각의 블록마다 구동 신호를 순차 인가함으로써 주사를 실행하고, 주사되는 블록을 시프트하여 다음 블록의 주사를 실행하고, 터치 검출 동작을 실행하는 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치가 있다 (일본 특허 공개 2010-92275호 공보를 참조).
그러나, 일본 특허 공개 평02-171818호 공보에 기재된 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치는, 터치 검출된 상태에서, 블록 내의 구동 전극의 병설 방향의 이동(좌표의 변화)을 검출할 수 없기 때문에, 위치 검출의 정밀도가 저하된다는 가능성이 있었다.
또한, 일본 특허 공개 2010-92275호 공보에 기재된 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치는, 블록마다 구동 신호에 의한 주사를 실행하기 때문에, 외부 물체의 터치 감도를 향상시킬 수는 있지만, 스캔되는 블록이 전극 단위로 시프트시키고 있다. 이 때문에, 전극마다 주사하는 경우와 비교하여, 화면 전체를 주사하고, 외부 물체에 의하여 터치된 좌표를 검출하는 시간이 마찬가지이므로, 시간이 걸린다는 문제는 여전히 해소되지 않는다는 가능성이 있었다.
본 발명은, 상기와 같은 과제를 해결하기 위하여 이루어진 것이며, 화면 전체를 주사하는 시간을 단축시키면서, 위치 검출의 정밀도의 저하를 억제하는 터치 검출 장치, 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치 및 전자 기기를 얻는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 따른 터치 검출 장치는, 소정 방향으로 병설된 복수의 구동 전극과, 상기 소정 방향과의 교차 방향으로 병설되어, 상기 구동 전극과의 사이에 정전 용량을 형성하는 복수의 터치 검출 전극과, 외부 물체가 상기 터치 검출 전극에 접촉 또는 근접했는지의 여부를 검출하는 터치 검출 동작 시에, 상기 구동 전극에 터치 검출 구동 신호를 인가하는 동작 구동부와, 상기 터치 검출 동작 시에, 상기 터치 검출 전극으로부터 검출되는 터치 검출 신호에 기초하여, 상기 터치 검출 전극에 접촉 또는 근접하는 상기 외부 물체의 위치를 검출하는 터치 검출부를 구비하고, 복수의 상기 구동 전극은, 복수의 구동 신호 인가 블록으로 나뉘어지고, 상기 구동 신호 인가 블록은, 전기적으로 접속된 3개 이상의 상기 구동 전극을 포함하고, 상기 소정 방향의 단부측의 적어도 1개의 상기 구동 전극이, 인접하는 구동 신호 인가 블록의 상기 소정 방향의 단부측의 적어도 1개의 상기 구동 전극과, 상기 구동 전극의 정렬 순서가 교체되어 배치된 구동 블록 중첩부를 갖고, 상기 동작 구동부는, 상기 구동 신호 인가 블록마다 순차, 상기 터치 검출 구동 신호를 인가한다.
본 발명에 따른 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치는, 상기에 기재된 터치 검출 장치와, 화소에 표시 동작을 시키기 위한 화소 신호가 인가되는 복수의 화소 전극과, 상기 화소 전극에 상기 화소 신호를 인가하여 상기 표시 동작을 실행하는 표시 구동부를 구비하고, 상기 동작 구동부는, 상기 표시 동작 시에, 상기 구동 전극에 상기 화소 신호와 동기한 표시 구동 신호를 인가한다.
본 발명에 따른 전자 기기는, 상기에 기재된 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치와, 상기 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치에 의하여 검출된 조작에 대응한 처리를 실행하고, 또한 상기 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치에 영상 신호를 공급하는 제어 장치를 구비한다.
도 1은 본 발명의 실시 형태 1에 따른 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치의 구성예를 도시하는 블록도이다.
도 2는 정전 용량식 터치 검출 동작의 기본 원리를 설명하는 데 있어서, 손가락이 장치에 접촉 또는 근접하고 있지 않은 상태를 도시하는 설명도이다.
도 3은 도 2에 도시하는 손가락이 장치에 접촉 또는 근접하고 있지 않은 상태를 나타내는 등가 회로의 예를 도시하는 도면이다.
도 4는 정전 용량식 터치 검출 동작의 기본 원리를 설명하는 데 있어서, 손가락이 장치에 접촉 또는 근접하고 있는 상태를 도시하는 설명도이다.
도 5는 도 4에 도시하는 손가락이 장치에 접촉 또는 근접하고 있는 상태를 나타내는 등가 회로의 예를 도시하는 도면이다.
도 6은 외부 물체가 장치에 접촉 또는 근접한 경우와, 접촉 또는 근접하고 있지 않은 경우에 있어서의 구동 신호 및 터치 검출 신호의 파형예를 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시 형태 1의, 터치 검출 기능을 구비한 표시부의 개략 단면도이다.
도 8은 본 발명의 실시 형태 1의, 터치 검출 기능을 구비한 표시부의 액정 표시부에 있어서의 화소 배열을 도시하는 회로도이다.
도 9는 본 발명의 실시 형태 1의, 터치 검출 기능을 구비한 표시부의 구동 전극 및 터치 검출 전극의 구성예를 도시하는 사시도이다.
도 10은 본 발명의 실시 형태 1에 따른 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치의 표시 동작 기간과 터치 검출 기간의 관계를 도시하는 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시 형태 1의 표시 동작에 있어서의 구동 전극 드라이버의 동작예를 도시하는 도면이다.
도 12는 본 발명의 실시 형태 1의 표시 동작에 있어서의 구동 전극 드라이버의 동작예를 도시하는 도면이다.
도 13은 본 발명의 실시 형태 1의 표시 동작에 있어서의 구동 전극 드라이버의 동작예를 도시하는 도면이다.
도 14는 본 발명의 실시 형태 1에 따른 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치의 표시 동작 기간에 있어서의 각 신호의 타이밍의 예를 나타내는 도면이다.
도 15는 본 발명의 실시 형태 1의 터치 검출 디바이스에 있어서, 3개의 구동 전극으로 구성되는 경우의 구동 신호 인가 블록의 설정 동작 및 구성을 설명하는 도면이다.
도 16은 도 15에 도시하는 각 구동 신호 인가 블록을 구성하는 구동 전극에 터치 검출 구동 신호가 인가되는 상태를 나타내는 도면이다.
도 17은 본 발명의 실시 형태 1의 터치 검출 동작에 있어서의 구동 전극 드라이버의 동작예를 도시하는 도면이다.
도 18은 본 발명의 실시 형태 1의 터치 검출 동작에 있어서의 구동 전극 드라이버의 동작예를 도시하는 도면이다.
도 19는 본 발명의 실시 형태 1의 터치 검출 동작에 있어서의 구동 전극 드라이버의 동작예를 도시하는 도면이다.
도 20은 본 발명의 실시 형태 1에 따른 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치의 터치 검출 기간에 있어서의 각 신호의 타이밍예를 나타내는 도면이다.
도 21은 본 발명의 실시 형태 1의 변형예 1의 터치 검출 디바이스에 있어서, 4개의 구동 전극으로 구성되는 경우의 구동 신호 인가 블록의 설정 동작 및 구성을 설명하는 도면이다.
도 22는 도 21에 도시하는 각 구동 신호 인가 블록을 구성하는 구동 전극에 터치 검출 구동 신호가 인가되는 상태를 나타내는 도면이다.
도 23은 본 발명의 실시 형태 1의 변형예 2의 터치 검출 디바이스에 있어서 각 구동 신호 인가 블록이 10개의 구동 전극으로 구성되는 경우에 있어서, 각 구동 신호 인가 블록을 구성하는 구동 전극에 터치 검출 구동 신호가 인가되는 상태를 나타내는 도면이다.
도 24는 본 발명의 실시 형태 1의 변형예 3의 터치 검출 기능을 구비한 표시부의 개략 단면도이다.
도 25는 본 발명의 실시 형태 2의 터치 검출 디바이스에 있어서 3개의 터치 검출 전극으로 구성되는 경우의 터치 검출 신호 검출 블록의 설정 동작 및 구성을 설명하는 도면이다.
도 26은 본 발명의 실시 형태 2의 변형예 터치 검출 디바이스에 있어서, 4개의 터치 검출 전극으로 구성되는 경우의 터치 검출 신호 검출 블록의 설정 동작 및 구성을 설명하는 도면이다.
도 27은 본 발명의 실시 형태 3에 따른 전자 기기로서의 텔레비전 장치에 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치를 적용한 예를 도시하는 도면이다.
도 28은 본 발명의 실시 형태 3에 따른 전자 기기로서의 디지털 카메라에 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치를 적용한 예를 도시하는 도면이며, 당해 디지털 카메라의 전방면 사시도이다.
도 29는 본 발명의 실시 형태 3에 따른 전자 기기로서의 디지털 카메라에 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치를 적용한 예를 도시하는 도면이며, 당해 디지털 카메라의 배면 사시도이다.
도 30은 본 발명의 실시 형태 3에 따른 전자 기기로서의 비디오 카메라에 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치를 적용한 예를 도시하는 도면이다.
도 31은 본 발명의 실시 형태 3에 따른 전자 기기로서의 노트북형 퍼스널 컴퓨터에 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치를 적용한 예를 도시하는 도면이다.
도 32는 본 발명의 실시 형태 3에 따른 전자 기기로서의 휴대 전화에 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치를 적용한 예를 도시하는 도면이며, 상측 하우징과 하측 하우징을 개방한 상태의 정면도이다.
도 33은 본 발명의 실시 형태 3에 따른 전자 기기로서의 휴대 전화에 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치를 적용한 예를 도시하는 도면이며, 상측 하우징과 하측 하우징을 개방한 상태의 측면도이다.
도 34는 본 발명의 실시 형태 3에 따른 전자 기기로서의 휴대 전화에 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치를 적용한 예를 도시하는 도면이며, 상측 하우징과 하측 하우징을 폐쇄한 상태의 정면도이다.
도 35는 본 발명의 실시 형태 3에 따른 전자 기기로서의 휴대 전화에 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치를 적용한 예를 도시하는 도면이며, 상측 하우징과 하측 하우징을 폐쇄한 상태의 좌측면도이다.
도 36은 본 발명의 실시 형태 3에 따른 전자 기기로서의 휴대 전화에 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치를 적용한 예를 도시하는 도면이며, 상측 하우징과 하측 하우징을 폐쇄한 상태의 우측면도이다.
도 37은 본 발명의 실시 형태 3에 따른 전자 기기로서의 휴대 전화에 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치를 적용한 예를 도시하는 도면이며, 상측 하우징과 하측 하우징을 폐쇄한 상태의 연결부측의 측면도이다.
도 38은 본 발명의 실시 형태 3에 따른 전자 기기로서의 휴대 전화에 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치를 적용한 예를 도시하는 도면이며, 상측 하우징과 하측 하우징을 폐쇄한 상태의 개폐부측의 측면도이다.
본 발명의 실시 형태에 대하여, 도면을 참조하면서, 다음에 나타내는 순서로 상세하게 설명한다.
1. 실시 형태 1
2. 실시 형태 2
3. 실시 형태 3
4. 본 발명의 양태
[1. 실시 형태 1]
(터치 검출 기능을 구비한 표시 장치(1)의 전체 구성)
도 1은, 본 발명의 실시 형태 1에 따른 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치의 구성예를 도시하는 블록도이다. 도 1을 참조하면서, 본 실시 형태에 따른, 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치(1)의 전체 구성에 대하여 설명한다. 또한, 도 1에서 도시되는, 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치(1)는, 표시 화소로서 액정 표시 화소를 사용하고 있으며, 그 액정 표시 화소에 의하여 구성된 액정 표시부(20)와 정전 용량식 터치 검출 디바이스(30)를 일체화한, 소위 인셀 타입의 장치이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에 따른, 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치(1)는, 터치 검출 기능을 구비한 표시부(10)와, 제어부(11)와, 게이트 드라이버(12)와, 소스 드라이버(13)(표시 구동부)와, 구동 전극 드라이버(14)(동작 구동부)와, 터치 검출부(40)를 구비한다.
터치 검출 기능을 구비한 표시부(10)는, 터치 검출 기능을 내장한 표시 디바이스이다. 이 터치 검출 기능을 구비한 표시부(10)는, 액정 표시부(20)와, 터치 검출 디바이스(30)를 갖는다.
액정 표시부(20)는 후술하는 바와 같이, 게이트 드라이버(12)로부터 출력되는 주사 신호 Vscan에 따라, 1개의 수평 라인씩 순차 주사하여 표시를 행하는 디바이스이다. 터치 검출 디바이스(30)는 후술하는 바와 같이, 구동 전극 드라이버(14)로부터 출력되는 터치 검출 구동 신호 Vcomt에 따라, 구동 신호 인가 블록씩 순차 주사하여 터치 검출 동작을 행하는 디바이스이다. 또한, 터치 검출 디바이스(30)는 구동 신호 인가 블록마다 복수의 터치 검출 전극　TDL로부터 터치 검출 신호 Vdet를 출력하고, 터치 검출부(40)에 공급하도록 되어 있다.
제어부(11)는, 외부로부터 입력된 영상 신호 Vdisp에 기초하여, 게이트 드라이버(12), 소스 드라이버(13), 구동 전극 드라이버(14) 및 터치 검출부(40)에 대하여 각각 제어 신호를 출력하고, 이들이 서로 동기하여 동작하도록 제어한다.
게이트 드라이버(12)는 제어부(11)로부터 출력되는 제어 신호에 기초하여, 터치 검출 기능을 구비한 표시부(10)의 액정 표시부(20)의 표시 동작의 대상으로 되는 1개의 수평 라인을 순차 선택하는 기능을 갖는 회로이다. 구체적으로는, 게이트 드라이버(12)는 주사 신호선 GCL을 통하여 주사 신호 Vscan을, 터치 검출 기능을 구비한 표시부(10)의 액정 표시부(20)에 매트릭스 형상으로 형성되어 있는 각 화소 Pix(후술) 중 1행(1개의 수평 라인)의 TFT 소자 Tr의 게이트에 인가함으로써, 1개의 수평 라인씩 순차 주사하여 전체면 표시시킨다.
소스 드라이버(13)는 제어부(11)로부터 출력되는 제어 신호에 기초하여, 터치 검출 기능을 구비한 표시부(10)의 액정 표시부(20)의 각 화소 Pix에 화소 신호 Vpix를 출력하는 회로이다. 구체적으로는, 소스 드라이버(13)는 화소 신호선 SGL을 통하여 화소 신호 Vpix를, 게이트 드라이버(12)에 의하여 순차 선택되는 1개의 수평 라인을 구성하는 각 화소 Pix에 각각 인가한다. 그리고 1개의 수평 라인을 구성하는 각 화소 Pix는, 화소 신호 Vpix를 인가함으로써 표시 동작을 실행한다.
구동 전극 드라이버(14)는 제어부(11)로부터 출력되는 제어 신호에 기초하여, 터치 검출 기능을 구비한 표시부(10)의 구동 전극 COML에 대하여, 표시 동작 시에는 표시 구동 신호 Vcomd를 인가하고, 터치 검출 동작 시에는 터치 검출 구동 신호 Vcomt를 인가하는 회로이다.
터치 검출부(40)는, 제어부(11)로부터 출력되는 제어 신호 및 터치 검출 디바이스(30)의 터치 검출 전극　TDL로부터 출력되는 터치 검출 신호 Vdet에 기초하여, 터치 검출 기간에 있어서 터치 검출 디바이스(30)에 대하여 외부 물체(손가락 또는 스타일러스 등)가 접촉 또는 근접되었는지의 여부를 검출한다. 또한 터치 검출부(40)는, 외부 물체의 접촉 또는 근접이 검출(이하, 간단히 터치 검출이라고 함)되었을 경우에 있어서, 터치 검출된 영역의 좌표 등을 구하는 회로이다. 이 터치 검출부(40)는 신호 증폭부(42)와, A/D 변환부(43)와, 신호 처리부(44)와, 좌표 추출부(45)와, 노이즈 검출부(46)와, 검출 타이밍 제어부(47)를 갖고 있다.
신호 증폭부(42)는, 터치 검출 디바이스(30)의 터치 검출 전극　TDL로부터 출력된 터치 검출 신호 Vdet를 증폭하는 회로이다. 또한 신호 증폭부(42)는, 터치 검출 신호 Vdet에 포함되는 높은 주파수 성분(노이즈 성분)을 제거하는 저역 통과 아날로그 필터를 구비해도 된다. 또는, 신호 증폭부(42)는 증폭률 1배의 저역 통과 아날로그 필터 기능만을 구비하고 있어도 되고, 신호 증폭부(42)를 통하지 않고 터치 검출 신호 Vdet를 직접 A/D 변환부(43)에 입력해도 된다.
A/D 변환부(43)는 적정한 타이밍에, 신호 증폭부(42)로부터 출력되는 아날로그 신호를 각각 샘플링하여 디지털 신호로 변환하는 회로이다. 예를 들어 A/D 변환부(43)는 터치 검출 기간에 있어서 터치 검출 구동 신호 Vcomt에 동기한 타이밍, 또는 그 타이밍보다도 높은 주파수의 샘플링 주파수에 의하여, 신호 증폭부(42)로부터 출력되는 아날로그 신호를 샘플링하여 디지털 신호로 변환하는 것으로 하면 된다.
또한 터치 검출부(40)는, 신호 증폭부(42)로부터 출력된 아날로그 신호를 A/D 변환부(43)에 대하여 디지털 신호로 변환시키는 것으로 하고 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 터치 검출부(40)는 A/D 변환부(43)의 기능에 상당하는 A/D 변환 후의 디지털 신호에 대하여, 신호 증폭부(42)의 기능에 상당하는 필터 처리를 실행시키는 것으로 해도 된다.
신호 처리부(44)는 터치 검출 기간에 있어서 A/D 변환부(43)로부터 출력된 신호에 기초하여, 터치 검출 디바이스(30)에 대한 터치 검출의 유무를 판정하는 회로이다.
좌표 추출부(45)는 터치 검출 기간에 있어서 신호 처리부(44)에 의하여 터치 검출되었을 경우에, 터치 검출된 영역의 좌표를 구하고, 그 좌표 데이터를 출력 신호 Out으로서 출력하는 회로이다.
노이즈 검출부(46)는 신호 처리부(44)로부터 출력되는 신호에 노이즈가 포함되어 있는 경우, 제어부(11)에 노이즈 통지 신호를 출력한다.
검출 타이밍 제어부(47)는 터치 검출부(40)를 구성하는 각 회로가 동기하여 동작하도록 제어한다.
또한 터치 검출 전극　TDL, 상기 터치 검출 전극　TDL로부터 터치 검출 신호 Vdet를 검출하는 터치 검출부(40), 구동 전극 COML 및 상기 구동 전극 COML에 터치 검출 구동 신호 Vcomt를 인가하는 구동 전극 드라이버(14)를 포함하는 구성 부분은, 본 발명의 「터치 검출 장치」에 상당한다.
(정전 용량식 터치 검출 동작의 기본 원리)
도 2는, 정전 용량식 터치 검출 동작의 기본 원리를 설명하는 데 있어서, 손가락이 장치에 접촉 또는 근접하고 있지 않은 상태를 도시하는 설명도이다. 도 3은, 도 2에 도시하는 손가락이 장치에 접촉 또는 근접하고 있지 않은 상태를 나타내는 등가 회로의 예를 도시하는 도면이다. 도 4는, 정전 용량식 터치 검출 동작의 기본 원리를 설명하는 데 있어서, 손가락이 장치에 접촉 또는 근접하고 있는 상태를 도시하는 설명도이다. 도 5는, 도 4에 도시하는 손가락이 장치에 접촉 또는 근접하고 있는 상태를 나타내는 등가 회로의 예를 도시하는 도면이다. 그리고 도 6은, 외부 물체가 장치에 접촉 또는 근접했을 경우와, 하고 있지 않은 경우에 있어서의 구동 신호 및 터치 검출 신호의 파형예를 나타내는 도면이다. 도 2 내지 도 6을 참조하면서, 본 실시 형태의 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치(1)에 있어서의 터치 검출 동작의 기본 원리에 대하여 설명한다.
본 실시 형태의 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치(1)에 있어서의 터치 검출 동작의 방식으로서는, 정전 용량식에 의하여 구현화되는 것이며, 예를 들어 도 2 및 도 4에 도시한 바와 같이 용량 소자 C1은, 유전체 D를 사이에 두고 서로 대향 배치된 한 쌍의 전극(구동 전극 E1 및 터치 검출 전극 E2)을 구비하고 있다. 도 3에 도시한 바와 같이 용량 소자 C1은, 그 일단부가 교류 신호원 S에 접속되고, 타단부는 전압 검출기 DET에 접속된다. 전압 검출기 DET는, 예를 들어 도 1에 도시하는 신호 증폭부(42)에 포함되는 적분 회로이다.
교류 신호원 S로부터 구동 전극 E1에 소정의 주파수(예를 들어, 수 ㎑ 내지 수백 ㎑ 정도의 주파수)의 교류 구형파 Sg가 인가되면, 터치 검출 전극 E2측에 접속된 전압 검출기 DET를 통하여, 도 6에 나타내는 출력 파형인 터치 검출 신호 Vdet가 나타난다. 또한, 교류 신호원 S로부터 출력되는 교류 구형파 Sg는, 구동 전극 드라이버(14)가 출력하는 터치 검출 구동 신호 Vcomt(후술)에 상당한다. 또한, 구동 전극 E1은 구동 전극 COML에 상당하고, 터치 검출 전극 E2는 터치 검출 전극　TDL에 상당한다.
도 2에 도시한 손가락이 터치 검출 전극 E2에 접촉 또는 근접하고 있지 않은 상태(비접촉 상태)에서는, 용량 소자 C1에 대한 충방전에 수반하여, 도 3에 도시한 바와 같이 용량 소자 C1의 정전 용량에 따른 전류 I0가 흐른다. 도 3에 도시하는 전압 검출기 DET는, 교류 구형파 Sg에 따른 전류 I0의 변동을 전압의 변동(도 6에 나타내는 실선의 파형 V0)으로 변환한다.
한편, 도 4에 도시한 바와 같이, 손가락이 터치 검출 전극 E2에 접촉 또는 근접한 상태(접촉 상태)에서는, 구동 전극 E1 및 터치 검출 전극 E2의 단부로부터 밀려 나온 전계에 기초하는 프린지 용량이, 손가락의 정전 용량 C2로서 흡수된다. 그 결과 용량 소자 C1은, 원래의 용량값보다도 용량값이 작은 용량 소자 C1a로 변화한다. 그리고, 용량 소자 C1a에 대한 충방전에 수반하여, 도 5에 도시한 바와 같이 용량 소자 C1a의 정전 용량에 따른 전류 I1이 흐른다. 도 5에 도시하는 전압 검출기 DET는, 교류 구형파 Sg에 따른 전류 I1의 변동을 전압의 변동(도 6에 나타내는 점선의 파형 V1)으로 변환한다.
파형 V1은 도 6에 나타낸 바와 같이, 상술한 파형 V0과 비교하여 진폭이 작아진다. 이것에 의하여, 파형 V0과 파형 V1의 전압 차분 ΔV의 절대값 |ΔV|는, 외부로부터 접근하는 외부 물체(손가락 또는 스타일러스 등)의 영향에 따라 변화하게 된다. 또한 전압 검출기 DET는, 전압 차분 ΔV의 절대값 |ΔV|를 고정밀도로 검출하기 위하여, 스위칭 소자에 의하여, 교류 구형파 Sg의 주파수에 맞추어 콘덴서에 축적된 전하를 방전하는 기간 Reset를 설정한 동작으로 하는 것이 보다 바람직하다.
도 1에 도시하는 터치 검출 디바이스(30)는, 구동 전극 드라이버(14)로부터 공급되는 구동 신호 Vcom(후술하는 구동 신호 VcomAC)에 따라, 1개의 검출 블록씩 순차 주사하여 터치 검출을 행한다.
터치 검출 디바이스(30)는, 복수의 후술하는 터치 검출 전극　TDL로부터, 도 3 또는 도 5에 도시하는 전압 검출기 DET를 통하여, 검출 블록마다 터치 검출 신호 Vdet를 출력하고, 터치 검출부(40)의 A/D 변환부(43)에 공급한다.
A/D 변환부(43)는, 구동 신호 VcomAC에 동기한 타이밍에, 터치 검출 신호 증폭부(42)로부터 출력되는 아날로그 신호를 각각 샘플링하여 디지털 신호로 변환하는 회로이다.
신호 처리부(44)는, A/D 변환부(43)의 출력 신호에 포함되는, 구동 신호 VcomAC를 샘플링한 주파수 이외의 주파수 성분(노이즈 성분)을 저감시키는 디지털 필터를 구비하고 있다. 신호 처리부(44)는, A/D 변환부(43)의 출력 신호에 기초하여, 터치 검출 디바이스(30)에 대한 터치의 유무를 검출하는 논리 회로이다. 신호 처리부(44)는, 손가락에 의한 전압의 차분을 취출하는 처리를 행한다. 이 손가락에 의한 전압의 차분은, 상술한 파형 V0과 파형 V1의 차분의 절대값 |ΔV|이다. 신호 처리부(44)는, 1개의 검출 블록당 절대값 |ΔV|를 평균화하는 연산을 행하여, 절대값 |ΔV|의 평균값을 구해도 된다. 이것에 의하여 신호 처리부(44)는, 노이즈에 의한 영향을 저감시킬 수 있다. 신호 처리부(44)는, 검출한, 손가락에 의한 전압의 차분을 소정의 임계값 전압과 비교하여, 전압의 차분이 이 임계값 전압 이상이면 외부 근접 물체가 접촉 상태라고 판단한다. 한편, 신호 처리부(44)는, 전압의 차분이 임계값 전압 미만이면 외부 근접 물체가 비접촉 상태라고 판단한다. 이와 같이 하여, 터치 검출부(40)는 터치 검출이 가능해진다.
(터치 검출 기능을 구비한 표시부(10)의 구성예)
도 7은, 본 실시 형태의, 터치 검출 기능을 구비한 표시부의 개략 단면도이다. 도 8은, 본 실시 형태의, 터치 검출 기능을 구비한 표시부의 액정 표시부에 있어서의 화소 배열을 도시하는 회로도이다. 그리고 도 9는, 본 실시 형태의, 터치 검출 기능을 구비한 표시부의 구동 전극 및 터치 검출 전극의 구성예를 도시하는 사시도이다. 도 7 내지 도 9를 참조하면서, 터치 검출 기능을 구비한 표시부(10)의 구성예에 대하여 설명한다.
도 7에 도시한 바와 같이 터치 검출 기능을 구비한 표시부(10)는, 화소 기판(2)과, 화소 기판(2)에 대향하여 배치된 대향 기판(3)과, 화소 기판(2)과 대향 기판(3) 사이에 끼워 넣어진 액정층(6)을 구비하고 있다.
화소 기판(2)은 회로 기판으로서의 TFT 기판(21)과, TFT 기판(21) 위에 매트릭스 형상으로 배치되어, ITO(Indium Tin Oxide, 산화인듐주석) 등으로 형성된 투명 전극인 복수의 화소 전극(22)을 갖는다. 또한 TFT 기판(21)에는, 도 8에 도시하는 각 화소 Pix의 TFT(Thin Film Transistor, 박막 트랜지스터) 소자 Tr, 각 화소 전극(22)에 화소 신호 Vpix를 공급하는 화소 신호선 SGL, 각 TFT 소자 Tr을 구동하는 주사 신호선 GCL 등의 배선이 형성되어 있다. 도 8에 도시한 바와 같이 액정 표시부(20)는, 매트릭스 형상으로 배열된 복수의 화소 Pix를 갖고 있다. 액정 표시부(20)는 후술하는 바와 같이, 게이트 드라이버(12)로부터 출력되는 주사 신호 Vscan에 따라, 1개의 수평 라인씩 순차 주사하여 표시 동작을 행하는 디바이스이다.
화소 Pix는 TFT 소자 Tr 및 액정 소자 LC를 구비하고 있다. TFT 소자 Tr의 소스는 화소 신호선 SGL에 접속되고, 게이트는 주사 신호선 GCL에 접속되며, 그리고 드레인은 화소 전극(22)에 접속되어 있다. 또한, 대향하는 화소 전극(22)과 구동 전극 COML 사이에는 액정 소자 LC가 개재되어 있다.
도 8에 도시한 바와 같이 화소 Pix는, 주사 신호선 GCL에 의하여, 액정 표시부(20)의 동일한 행에 속하는 다른 화소 Pix와 서로 접속되고, 화소 신호선 SGL에 의하여, 액정 표시부(20)의 동일한 열에 속하는 다른 화소 Pix와 서로 접속되어 있다. 주사 신호선 GCL은 게이트 드라이버(12)에 접속되고, 게이트 드라이버(12)로부터 주사 신호 Vscan이 공급된다. 화소 신호선 SGL은 소스 드라이버(13)에 접속되고, 소스 드라이버(13)으로부터 화소 신호 Vpix가 공급된다. 또한, 화소 Pix는 구동 전극 COML에 의하여, 액정 표시부(20)의 같은 행에 속하는 다른 화소 Pix와 서로 접속되어 있다. 구동 전극 COML은 구동 전극 드라이버(14)에 접속되고, 구동 전극 드라이버(14)로부터 구동 신호 Vcom이 공급된다. 또한, 구동 전극 COML은 도시하지 않은 콘택트 도전 기둥을 통하여, 구동 전극 드라이버(14)로부터 교류 구형파형의 구동 신호 Vcom(후술하는 표시 구동 신호 Vcomd 및 터치 검출 구동 신호 Vcomt)이 인가되도록 되어 있다.
이상과 같은 액정 표시부(20)의 구성에 있어서, 표시 동작이 실행될 때, 게이트 드라이버(12)가 주사 신호선 GCL에 대하여 시분할적으로 주사 신호 Vscan에 의하여 순차 주사를 함으로써, 1개의 수평 라인이 순차 선택된다. 또한 액정 표시부(20)에 있어서, 1개의 수평 라인에 속하는 화소 Pix에 대하여 소스 드라이버(13)가 화소 신호 Vpix를 공급함으로써, 1개의 수평 라인씩 표시 동작이 실행된다. 이 표시 동작이 실행될 때, 구동 전극 드라이버(14)는, 1개의 수평 라인에 대응하는 구동 전극 COML을 포함하는 구동 신호 인가 블록에 대하여 표시 구동 신호 Vcomd를 인가하고, 화소 전극(22)과 구동 전극 COML에 의한 전계에 의하여 액정 분자를 배향시키도록 되어 있다. 또한 구동 전극 COML은, 표시 동작에 있어서는 공통 전극이라고 칭할 수도 있다.
대향 기판(3)은, 유리 기판(31)과, 유리 기판(31)의 액정층(6)측의 면에 배치된 컬러 필터(32)와, 컬러 필터(32)의 액정층(6)측의 면에 배치된 복수의 구동 전극 COML을 포함한다. 또한 대향 기판(3)은, 유리 기판(31)의 액정층(6)측과는 반대측의 면에 배치된 복수의 터치 검출 전극　TDL과, 터치 검출 전극　TDL의 액정층(6)측과는 반대측에 배치된 편광판(35)을 포함한다. 도 9에 도시한 바와 같이 터치 검출 디바이스(30)는, 대향 기판(3)에 설치된, 스트라이프 형상으로 병설된 복수의 구동 전극 COML과, 구동 전극 COML에 대향하고, 또한 구동 전극 COML과 직교하는 방향으로 연장되며, 또한 스트라이프 형상으로 병설된 복수의 터치 검출 전극　TDL을 포함한다. 터치 검출 디바이스(30)는 후술하는 바와 같이, 구동 전극 드라이버(14)로부터 출력되는 터치 검출 구동 신호 Vcomt에 따라, 구동 신호 인가 블록씩 순차 주사하여 터치 검출 동작을 행하는 디바이스이다.
컬러 필터(32)는, 예를 들어 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)의 3색의 컬러 필터층을 규칙적으로 배열하고, 상술한 도 8에 도시하는 각 화소 Pix에 R, G 및 B의 3색 중 어느 하나가 대응지어져 있다.
구동 전극 COML은, 액정 표시부(20)의 구동 전극(공통 전극)으로서 기능함과 함께, 터치 검출 디바이스(30)의 구동 전극으로서도 기능한다. 이와 같은 구성을 사용함으로써, 터치 검출 기능을 구비한 표시부(10)의 박형화를 도모할 수 있고, 또한 액정 표시부(20)와 터치 검출 디바이스(30)의 동기를 취하는 것이 용이해진다. 1개의 구동 전극 COML은, 1개의 수평 라인에 배치되는 복수의 화소 전극(22)에 대향하도록 배치되어 있다.
터치 검출 전극　TDL은, 각각 터치 검출부(40)의 신호 증폭부(42)에 접속되어 있으며, 구동 전극 COML과의 각 교차 부분에 정전 용량을 갖고 있다.
편광판(35)은, 도시하지 않은 백라이트로부터 출사되는 광 중, 특정한 진동 방향의 광만을 통과시키는 판상 부재이다. 이 편광판(35)은, 예를 들어PVA(Polyvinyl Alcohol)막 등에 요오드를 흡착시켜 인장하여 제작된 편광막이, 양면측에서 TAC(Triacetylcellulose) 필름 등의 보호 필름 사이에 끼워진 구조를 갖고 있다. 또한 백라이트는, 터치 검출 기능을 구비한 표시부(10)의 화소 기판(2)측에 배치되어, 터치 검출 기능을 구비한 표시부(10)에 대하여 균일한 광을 출사하는 광원 부재이다. 이 백라이트로서, 예를 들어 반사판에 배치된 냉음극관 또는 열음극관에 확산판, 프리즘 시트 및 확산 시트를 적층시켜 일체 구조로 한 것을 채용할 수 있다. 또는, 아크릴 등의 수지판인 도광판의 측면에 발광 다이오드(LED)를 배치하여 구성한 에지 라이트 구조를 갖는 것을 채용하는 것으로 해도 된다.
이상과 같은 터치 검출 디바이스(30)의 구성에 있어서, 터치 검출 동작이 실행될 때, 구동 전극 드라이버(14)가, 후술하는 구동 신호 인가 블록 B1 내지 Bm을 시분할적으로 터치 검출 구동 신호 Vcomt에 의하여 순차 주사를 하여 구동함으로써, 터치 검출되는 블록이 순차 선택된다. 그리고 터치 검출부(40)는, 터치 검출 전극　TDL로부터 터치 검출 신호 Vdet를 입력하고, 선택된 블록의 터치 검출의 유무를 판단한다. 즉, 터치 검출 디바이스(30) 및 터치 검출부(40)는, 상술한 터치 검출 동작의 기본 원리에 따라 터치 검출 동작을 실행한다.
액정층(6)은 전계의 상태에 따라, 통과하는 광을 선광 또는 복굴절시키거나 하는 층이다. 액정층(6)에 있어서의 액정의 구동 방식으로서, 예를 들어TN(Twisted Nematic) 모드, VA(Vertical Alignment) 모드, 또는 OCB(Optically Compensated Bend) 모드 등의 각종 구동 방식이 사용된다.
또한, 액정층(6)과 화소 기판(2) 사이 및 액정층(6)과 대향 기판(3) 사이에는, 각각 도시하지 않은 배향막이 배치되어 있다. 또한, 화소 기판(2)의 복수의 화소 전극(22)이 배치된 면측과는 반대측의 면에, 입사측 편광판이 배치되어도 된다. 배향막은, 액정층(6)의 각 액정의 분자를 일정한 방향으로 배향시키는 막이다. 이 배향막은, 수지인 폴리이미드막에 대하여 나일론 등의 천이 감긴 롤러에 의하여 일정 방향으로 문지르는 러빙 처리, 또는 폴리이미드막에 대하여 자외선을 조사함으로써 이방성을 유기시키는 광 배향 처리에 의하여 형성된다.
(전체 동작의 개요)
도 10은, 본 발명의 실시 형태 1에 따른 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치의 표시 동작 기간과 터치 검출 기간의 관계를 도시하는 도면이다. 도 10을 참조하면서, 본 실시 형태에 따른, 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치(1)의 전체 동작의 개요를 설명한다.
도 10에 도시한 바와 같이, 1개의 프레임 기간(1F)은 표시 동작 기간 Pd 및 터치 검출 기간 Pt에 의하여 구성되어 있다. 즉, 터치 검출 기간 Pt는, 표시 동작에 있어서의 수직 블랭킹 기간에 배치되어 있다. 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치(1)는, 표시 동작 기간 Pd에 있어서, 터치 검출 기능을 구비한 표시부(10) 위의 화면 GS(후술하는 도 11 내지 도 13 참조)에 있어서의 표시 동작을 실행하고, 터치 검출 기간 Pt에 있어서, 화면 GS에 있어서의 터치 검출 동작을 실행한다. 즉, 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치(1)는, 표시 동작 기간 Pd에 있어서의 표시 동작 및 터치 검출 기간 Pt에 있어서의 터치 검출 동작을 시분할적으로 교대로 반복 실행한다. 또한, 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치(1)는, 각 표시 동작 기간 Pd에 있어서, 화면 GS에 대하여 1개의 화면 분량의 표시 동작을 실행하고, 각 터치 검출 기간 Pt에 있어서, 화면 GS에 대하여 1개의 화면 분량의 터치 검출 동작을 실행한다.
우선 제어부(11)는, 외부로부터 입력된 영상 신호 Vdisp에 기초하여, 게이트 드라이버(12), 소스 드라이버(13), 구동 전극 드라이버(14) 및 터치 검출부(40)에 대하여 각각 제어 신호를 출력하고, 이들이 서로 동기하여 동작하도록 제어한다. 또한 제어부(11)는, 표시 동작 기간 Pd에 있어서의 표시 동작 및 터치 검출 기간 Pt에 있어서의 터치 검출 동작의 시분할적인 실행을 제어한다.
게이트 드라이버(12)는 표시 동작 기간 Pd에 있어서, 액정 표시부(20)의 소정의 개수의 주사 신호선 GCL에 주사 신호 Vscan을 출력하고, 액정 표시부(20)에 매트릭스 형상으로 배치되어 있는 화소 Pix 중 표시 동작의 대상으로 되는 1개의 수평 라인을 순차 선택한다. 또한 소스 드라이버(13)는, 표시 동작 기간 Pd에 있어서, 게이트 드라이버(12)에 의하여 선택된 1개의 수평 라인을 구성하는 각 화소 Pix의 화소 전극에, 화소 신호선 SGL을 통하여 화소 신호 Vpix를 출력한다. 이 화소 Pix에 있어서는, 공급되는 화소 신호 Vpix에 따라, 1개의 수평 라인의 표시 동작이 실행되도록 되어 있다. 그리고 구동 전극 드라이버(14)는, 표시 동작 기간 Pd에 있어서, 게이트 드라이버(12)에 의하여 선택된 1개의 수평 라인에 대응하는 소정의 개수의 구동 전극 COML에 의하여 구성된 구동 신호 인가 블록 A1 내지 An(후술)에 순차, 표시 구동 신호 Vcomd를 인가한다. 이와 같이, 터치 검출 기능을 구비한 표시부(10)는, 표시 동작 기간 Pd에 있어서, 게이트 드라이버(12), 소스 드라이버(13) 및 구동 전극 드라이버(14)에 의하여 출력된 각 신호에 기초하여, 표시 동작을 실행한다.
또한 구동 전극 드라이버(14)는, 터치 검출 기간 Pt에 있어서, 소정의 개수의 구동 전극 COML에 의하여 구성되는 구동 신호 인가 블록 B1 내지 Bm에 순차, 터치 검출 구동 신호 Vcomt를 인가함으로써, 터치 검출되는 블록을 순차 선택한다. 터치 검출 디바이스(30)의 터치 검출 전극　TDL은, 구동 전극 COML에 인가된 터치 검출 구동 신호 Vcomt에 의하여 발생하는 터치 검출 신호 Vdet를 출력한다.
신호 증폭부(42)는 터치 검출 기간 Pt에 있어서, 터치 검출 전극　TDL로부터 출력된 터치 검출 신호 Vdet를 증폭하고, 터치 검출 신호 Vdet에 포함되는 높은 주파수 성분(노이즈 성분)을 제거한다. A/D 변환부(43)는 터치 검출 기간 Pt에 있어서, 신호 증폭부(42)로부터 출력되는 아날로그 신호를 각각 샘플링하여 디지털 신호로 변환한다. 구체적으로는, A/D 변환부(43)는 터치 검출 구동 신호 Vcomt에 동기한 타이밍, 또는 그 타이밍보다도 높은 주파수의 샘플링 주파수에 의하여, 신호 증폭부(42)로부터 출력되는 아날로그 신호를 샘플링하여 디지털 신호로 변환한다. 신호 처리부(44)는 터치 검출 기간 Pt에 있어서, A/D 변환부(43)으로부터 출력된 디지털 신호에 기초하여, 터치 검출 디바이스(30)에 대한 터치 검출의 유무를 판정한다. 좌표 추출부(45)는 터치 검출 기간 Pt에 있어서, 신호 처리부(44)에 의하여 터치 검출되었을 경우에, 신호 처리부(44)로부터 입력된 디지털 신호에 기초하여, 터치 검출된 영역의 좌표를 구하고, 그 좌표 데이터를 출력 신호 Out으로서 출력한다. 검출 타이밍 제어부(47)는 신호 증폭부(42), A/D 변환부(43), 신호 처리부(44), 좌표 추출부(45) 및 노이즈 검출부(46)가 동기하여 동작하도록 제어한다. 이와 같이, 터치 검출 기능을 구비한 표시부(10) 및 터치 검출부(40)는, 터치 검출 기간 Pt에 있어서, 터치 검출 전극　TDL로부터 출력된 터치 검출 신호 Vdet에 기초하여, 터치 검출 동작을 실행한다.
또한, 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치(1)는, 각 기간에 있어서, 화면 GS의 1개의 화면 분량에 관한 동작을 실행하는 것으로 했지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치(1)는, 화면 GS의 1개의 화면 분량 이상, 또는 1개의 화면 분량 이하의 동작을 실행하는 것으로 해도 된다.
또한, 터치 검출 동작이 실행되는 터치 검출 기간 Pt에 있어서, 액정 표시부(20)에는, 표시 동작을 실행하기 위한 각종 신호(주사 신호 Vscan 및 화소 신호 Vpix)는 출력되지 않는다. 따라서, 터치 검출 기간 Pt에 있어서, 화소 기판(2)에 배치된 주사 신호선 GCL 및 화소 신호선 SGL은, 플로팅 상태, 또는 직류 전위가 인가된 상태로 된다. 이것에 의하여, 주사 신호선 GCL 및 화소 신호선 SGL로부터 터치 검출 전극　TDL에, 기생 용량을 통하여 노이즈가 전달될 가능성을 저감시킬 수 있다. 즉, 본 실시 형태에 따른, 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치(1)에 있어서는, 내부 노이즈가 터치 검출 동작에 끼치는 영향을 저감시킬 수 있다.
(표시 동작 기간 Pd에 있어서의 표시 동작)
도 11 내지 도 13은, 본 발명의 실시 형태 1의 표시 동작에 있어서의 구동 전극 드라이버의 동작예를 도시하는 도면이다. 도 14는, 본 발명의 실시 형태 1에 따른 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치의 표시 동작 기간에 있어서의 각 신호의 타이밍예를 나타내는 도면이다. 도 11 내지 도 14를 참조하면서, 본 실시 형태에 따른, 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치(1)의 표시 동작 기간 Pd에 있어서의 표시 동작에 대하여 설명한다.
도 14는, 표시 구동 신호 Vcomd의 파형과, 주사 신호 Vscan의 파형과, 화소 신호 Vpix의 파형을 나타내고 있다. 또한 도 14는, 1개의 프레임 기간(1F)의 표시 동작 기간 Pd에 있어서의 표시 동작을 라인 반전 구동에 의하여 실현하는 경우의 예를 나타내고 있다. 이하, 화면 GS의 구동 신호 인가 블록 A1 내지 An 중, 도 11에 도시하는 특정한 구동 신호 인가 블록 A1을 구동 대상으로 했을 경우로 하여 설명한다. 또한, 도 14에 도시하는 h는, 매트릭스 형상으로 형성되어 있는 화소 Pix 중의 특정한 행(h행째)의 1개의 수평 라인을 나타내고 있다.
타이밍 t1에 있어서 구동 전극 드라이버(14)는, 구동 신호 인가 블록 A1에 속하는 구동 전극 COML에 대하여 표시 구동 신호 Vcomd를 인가하고, 그 전압 레벨을 저레벨로부터 고레벨로 변화시킨다. 이 표시 구동 신호 Vcomd의 전압 레벨의 변화점으로부터 1개의 수평 기간(1H)이 개시된다.
이어서, 타이밍 t2에 있어서 게이트 드라이버(12)는, 구동 신호 인가 블록 A1에 포함되는 (h-1)행째의 1개의 수평 라인의 복수의 화소 Pix에 대응하는 주사 신호선 GCL에 대하여 주사 신호 Vscan(h-1)을 인가하고, 그 전압 레벨을 저레벨로부터 고레벨로 변화시킨다. 또한, 동일한 타이밍 t2에 있어서 소스 드라이버(13)는, 화소 신호선 SGL에 대하여 화소 신호 Vpix를 인가하고, 그 전압 레벨을 고레벨로부터 저레벨로 변화시키고, (h-1)행째의 1개의 수평 라인의 복수의 화소 Pix에 있어서의 표시 동작을 개시한다.
이어서, 타이밍 t3에 있어서, 게이트 드라이버(12)는, (h-1)행째의 1개의 수평 라인의 복수의 화소 Pix에 대응하는 주사 신호선 GCL에 인가되어 있는 주사 신호 Vscan(h-1)의 전압 레벨을 고레벨로부터 저레벨로 변화시킨다. 이것에 의하여, (h-1)행째의 1개의 수평 라인의 복수의 화소 Pix에 있어서의 표시 동작이 종료된다.
이어서, 타이밍 t11에 있어서, 구동 전극 드라이버(14)는, 구동 신호 인가 블록 A1에 속하는 구동 전극 COML에 대하여 표시 구동 신호 Vcomd를 인가하고, 그 전압 레벨을 고레벨로부터 저레벨로 변화시킨다. 이것에 의하여, 1개의 수평 기간(1H)이 종료되고, 다음의 1개의 수평 기간(1H)이 개시된다.
이어서, 타이밍 t12에 있어서, 게이트 드라이버(12)는, 구동 신호 인가 블록 A1에 포함되는 h행째의 1개의 수평 라인의 복수의 화소 Pix에 대응하는 주사 신호선 GCL에 대하여 주사 신호 Vscan(h)을 인가하고, 그 전압 레벨을 저레벨부터 고레벨로 변화시킨다. 또한, 동일한 타이밍 t12에 있어서, 소스 드라이버(13)는, 화소 신호선 SGL에 대하여 화소 신호 Vpix를 인가하고, 그 전압 레벨을 저레벨부터 고레벨로 변화시키고, h행째의 1개의 수평 라인의 복수의 화소 Pix에 있어서의 표시 동작을 개시한다. 또한, 본 실시 형태에 있어서는, 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치(1)는 라인 반전 구동에 의하여 표시 동작을 실행하기 때문에, 소스 드라이버(13)가 인가하는 화소 신호 Vpix는, 직전의 1개의 수평 기간(1H)과 비교하여, 그 극성이 반전되어 있다.
이어서, 타이밍 t13에 있어서 게이트 드라이버(12)는, h행째의 1개의 수평 라인의 복수의 화소 Pix에 대응하는 주사 신호선 GCL에 인가되어 있는 주사 신호 Vscan(h)의 전압 레벨을 고레벨로부터 저레벨로 변화시킨다. 이것에 의하여, h행째의 1개의 수평 라인의 복수의 화소 Pix에 있어서의 표시 동작이 종료된다.
본 실시 형태에 따른, 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치(1)는, 이상의 동작을 반복함으로써, 화면 GS의 구동 신호 인가 블록 A1에 있어서의 표시 동작을 실행한다. 이어서, 도 12에 도시한 바와 같이 구동 전극 드라이버(14)는, 다음의 1개의 블록 기간(1B)의 표시 동작 기간 Pd에, 구동 신호 인가 블록 A2에 속하는 구동 전극 COML에 대하여 표시 구동 신호 Vcomd를 인가하고, 상술한 것과 마찬가지의 표시 동작을 실행한다. 이어서, 도 13에 도시한 바와 같이 구동 전극 드라이버(14)는, 다음의 1개의 블록 기간(1B)의 표시 동작 기간 Pd에, 구동 신호 인가 블록 A3에 속하는 구동 전극 COML에 대하여 표시 구동 신호 Vcomd를 인가하고, 상술한 것과 마찬가지의 표시 동작을 실행한다. 이와 같이, 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치(1)는 상술한 바와 같이, 표시 구동 신호 Vcomd를 인가하는 블록을 구동 신호 인가 블록 A1부터 하측으로 순차 시프트하면서, 각 구동 신호 인가 블록 A1 내지 An에 대하여 상술한 표시 동작을 실행함으로써, 화면 GS의 전체면에 대한 표시 동작을 실행한다.
(터치 검출 기간 Pt에 있어서의 터치 검출 동작)
도 15는, 본 발명의 실시 형태 1의 터치 검출 디바이스에 있어서, 3개의 구동 전극으로 구성되는 경우의 구동 신호 인가 블록의 설정 동작 및 구성을 설명하는 도면이다. 도 16은, 도 15에 도시하는 각 구동 신호 인가 블록을 구성하는 구동 전극에 터치 검출 구동 신호가 인가되는 상태를 나타내는 도면이다. 도 17 내지 도 19는, 본 발명의 실시 형태 1의 터치 검출 동작에 있어서의 구동 전극 드라이버의 동작예를 도시하는 도면이다. 도 20은, 본 발명의 실시 형태 1에 따른 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치의 터치 검출 기간에 있어서의 각 신호의 타이밍의 예를 나타내는 도면이다. 도 15 내지 도 20을 참조하면서, 본 실시 형태에 따른, 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치(1)의 터치 검출 기간 Pt에 있어서의 터치 검출 동작에 대하여 설명한다.
도 15에 도시하는 터치 검출 디바이스(30)의 구동 신호 인가 블록 B1 내지 Bm은, 각각 적어도 3개의 구동 전극 COML에 의하여 구성되어 있다. 또한, 구동 신호 인가 블록의 병설 방향의 단부측의 구동 전극 COML은, 인접하는 구동 신호 인가 블록의 병설 방향의 단부측의 구동 전극 COML과, 정렬 순서가 교체되어 배치되어 있다. 즉, 서로 인접하는 구동 신호 인가 블록의 병설 방향의 단부측에 있어서의 일부의 구동 전극 COML(도 15에 있어서는 1개의 구동 전극 COML)이 교체되어 배치된 부분은, 인접하는 구동 신호 인가 블록이 중첩된 부분으로 간주할 수 있다. 도 15에 도시한 바와 같이 이 중첩된 부분을, 구동 신호 인가 블록 B1측부터 순서대로 블록 중첩부 L1, L2, …, Lm-1(구동 블록 중첩부)이라고 칭하는 것으로 한다. 예를 들어, 구동 신호 인가 블록 B1과 구동 신호 인가 블록 B2의 중첩 부분이 블록 중첩부 L1에 상당하고, 구동 신호 인가 블록 Bm-1과 구동 신호 인가 블록 Bm의 중첩 부분이 블록 중첩부 Lm-1에 상당한다. 또한, 구동 신호 인가 블록 B1, Bm은, 블록 군의 단부측에 배치된 블록이므로, 인접하는 블록은 한쪽 단부측의 1개의 블록만이며, 중첩된 부분도 그 단부측만으로 된다. 구동 전극 드라이버(14)는, 내부에 있어서 각 구동 전극 COML끼리의 전기적인 접속 상태를 임의로 전환하는 스위칭 기능을 갖는다. 각 구동 신호 인가 블록을 구성하는 구동 전극 COML1 내지 COMLi는, 구동 전극 드라이버(14) 내에서 구동 전극 드라이버(14)의 스위칭 기능에 의하여 전기적으로 접속됨으로써, 소정의 전극 패턴(동일한 구동 신호 인가 블록에 포함되는 구동 전극 COML의 수 및 각 구동 전극 COML끼리의 배치 간격의 형태)을 형성한다.
도 20은, 터치 검출 구동 신호 Vcomt의 파형과, 터치 검출 신호 Vdet의 파형을 나타내고 있다. 이하, 화면 GS의 구동 신호 인가 블록 B1 내지 Bm 중, 도 17에 도시하는 특정한 구동 신호 인가 블록 B1을 구동 대상으로 했을 경우로 하여 설명한다.
구동 전극 드라이버(14)는, 구동 신호 인가 블록 B1에 속하는 구동 전극 COML에 대하여 터치 검출 구동 신호 Vcomt를 인가한다. 구체적으로는, 도 16에 나타낸 바와 같이, 구동 신호 인가 블록 B1에 속하는 구동 전극 COML1, COML2, COML4에 터치 검출 구동 신호 Vcomt를 인가한다. 여기서 도 16, 및 후술하는 도 22 및 도 23에 나타내는 각 구동 전극 COML에 있어서의 구형파형은, 실제의 터치 검출 구동 신호 Vcomt의 파형을 나타내는 것이 아니라, 도 20에 나타내는 터치 검출 구동 신호 Vcomt가 인가되어 있는 상태인 것을 나타낸다. 이 터치 검출 구동 신호 Vcomt의 주파수는, 표시 동작 기간 Pd에 있어서의 표시 구동 신호 Vcomd의 주파수보다도 높게 하는 것이 바람직하다.
구동 신호 인가 블록 B1에 속하는 구동 전극 COML에 인가된 터치 검출 구동 신호 Vcomt는, 정전 용량을 통하여 터치 검출 전극　TDL에 전해져, 터치 검출 신호 Vdet가 변화한다.
이어서, 터치 검출부(40)의 A/D 변환부(43)는, 터치 검출 구동 신호 Vcomt에 동기한 샘플링 타이밍 ts(도 20 참조)(또는, 그 샘플링 타이밍 ts보다도 높은 주파수의 샘플링 주파수)에 의하여, 신호 증폭부(42)에 의하여 증폭된 터치 검출 신호 Vdet인 아날로그 신호를 A/D 변환한다.
이와 같이, 터치 검출 기간 Pt에 있어서의 터치 검출 구동 신호 Vcomt의 주파수를, 표시 동작 기간 Pd에 있어서의 표시 구동 신호 Vcomd의 주파수보다도 높게 하고, 또한 A/D 변환부(43)는, 터치 검출 신호 Vdet에 대하여 터치 검출 구동 신호 Vcomt와 동기한 샘플링 타이밍 ts(또는, 그 샘플링 타이밍 ts보다도 높은 주파수의 샘플링 주파수)로 샘플링하고 있다. 이것에 의하여, 표시 구동 신호 Vcomd를 구동 신호 인가 블록 B1에 인가하고, 그 표시 구동 신호 Vcomd에 동기한 타이밍에 터치 검출 신호 Vdet를 샘플링하는 경우에 비하여, 높은 주파수로 샘플링하는 것이기 때문에, 노이즈 성분을 저감시킬 수 있다. 따라서, 예를 들어 외부 노이즈가 터치 검출 디바이스(30)에 전달되는 경우에도, 이 외부 노이즈에 기인하여 A/D 변환부(43)의 출력에 나타나는 노이즈 성분을 저감시킬 수 있다. 또한, 표시 동작 기간 Pd와 터치 검출 기간 Pt를 나누어 동작시키고 있으므로, 노이즈의 저감에 기여한다. 즉, 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치(1)에 있어서, 외부 노이즈가 터치 검출 동작에 끼치는 영향을 저감시킬 수 있다.
이어서, 신호 처리부(44)는, A/D 변환부(43)에 의하여 A/D 변환되어 출력된 디지털 신호에 기초하여, 화면 GS에 있어서의 구동 신호 인가 블록 B1에 대한 터치 검출의 유무를 판정한다. 이 터치 검출의 유무를 판정하는 방법은, 예를 들어 도 6에 있어서 상술한 바와 같이, 임계값에 기초하여 판정한다.
이어서, 도 18에 도시한 바와 같이, 구동 전극 드라이버(14)는, 다음의 1개의 블록 기간(1B)의 터치 검출 기간 Pt에, 구동 신호 인가 블록 B2에 속하는 구동 전극 COML(구동 전극 COML3, COML5, COML7)에 터치 검출 구동 신호 Vcomt를 인가한다. 그리고, 터치 검출부(40)는 상술한 바와 같이, 터치 검출 구동 신호 Vcomt에 따라 변화한 터치 검출 신호 Vdet를 검출하고, 이 터치 검출 신호 Vdet를 A/D 변환한 디지털 신호에 기초하여, 화면 GS에 있어서의 구동 신호 인가 블록 B2에 대한 터치 검출의 유무를 판정한다.
이상과 같이, 터치 검출부(40)에 의한 구동 신호 인가 블록 B1, B2에 대한 터치 검출의 유무 판정 결과, 구동 신호 인가 블록 B1에 있어서만 터치 검출되었을 경우, 구동 신호 인가 블록 B1 및 구동 신호 인가 블록 B2에 있어서 터치 검출되었을 경우, 및 구동 신호 인가 블록 B2에 있어서만 터치 검출되었을 경우의 구동 전극 COML의 병설 방향에 있어서, 3가지의 터치 검출의 상태가 판정된다. 여기서, 구동 신호 인가 블록 B1에 있어서만 터치 검출되었을 경우란, 도 15 및 도 16에 나타낸 바와 같이, 구동 신호 인가 블록 B1에 있어서의 구동 전극 COML1 또는 구동 전극 COML2에 상당하는 부분에 있어서 터치 검출되었을 경우를 나타낸다. 즉, 구동 전극 COML1에 구형파형 b, 구동 전극 COML2에 구형파형 a로 나타나는 터치 검출 구동 신호 Vcomt가 인가된 상태에 있어서, 구동 전극 COML1, COML2에 있어서 터치 검출되었을 경우를 나타낸다.
또한, 구동 신호 인가 블록 B1 및 구동 신호 인가 블록 B2에 있어서 터치 검출되었을 경우란, 도 15 및 도 16에 나타낸 바와 같이, 구동 신호 인가 블록 B1에 있어서의 구동 전극 COML4 및 구동 신호 인가 블록 B2에 있어서의 구동 전극 COML3에 상당하는 부분, 즉, 블록 중첩부 L1에 있어서 터치 검출되었을 경우를 나타낸다. 즉, 구동 전극 COML4에 구형파형 b, 구동 전극 COML3에 구형파형 b로 나타나는 터치 검출 구동 신호 Vcomt가 인가된 상태에 있어서, 구동 전극 COML3, COML4에 있어서 터치 검출되었을 경우를 나타낸다.
그리고, 구동 신호 인가 블록 B2에 있어서만 터치 검출되었을 경우란, 도 15 및 도 16에 나타낸 바와 같이, 구동 신호 인가 블록 B2에 있어서의 구동 전극 COML5에 상당하는 부분에 있어서 터치 검출되었을 경우를 나타낸다. 즉, 구동 전극 COML5에 구형파형 a로 나타나는 터치 검출 구동 신호 Vcomt가 인가된 상태에 있어서, 구동 전극 COML5에 있어서 터치 검출되었을 경우를 나타낸다.
이어서, 도 19에 도시한 바와 같이 구동 전극 드라이버(14)는, 다음의 1개의 블록 기간(1B)의 터치 검출 기간 Pt에, 구동 신호 인가 블록 B3에 속하는 구동 전극 COML(구동 전극 COML6, COML8, COML10)에 터치 검출 구동 신호 Vcomt를 인가한다. 그리고, 터치 검출부(40)는 상술한 바와 같이, 터치 검출 구동 신호 Vcomt에 따라 변화한 터치 검출 신호 Vdet를 검출하고, 이 터치 검출 신호 Vdet를 A/D 변환한 디지털 신호에 기초하여, 화면 GS에 있어서의 구동 신호 인가 블록 B3에 대한 터치 검출의 유무를 판정한다.
이상과 같이, 터치 검출부(40)에 의한 구동 신호 인가 블록 B2, B3에 대한 터치 검출의 유무 판정 결과, 구동 신호 인가 블록 B2에 있어서만 터치 검출되었을 경우, 구동 신호 인가 블록 B2 및 구동 신호 인가 블록 B3에 있어서 터치 검출되었을 경우, 및 구동 신호 인가 블록 B3에 있어서만 터치 검출되었을 경우의 구동 전극 COML의 병설 방향에 있어서, 3가지의 터치 검출의 상태가 판정된다. 여기서, 구동 신호 인가 블록 B2에 있어서만 터치 검출되었을 경우란, 도 15 및 도 16에 나타낸 바와 같이, 구동 신호 인가 블록 B2에 있어서의 구동 전극 COML5에 상당하는 부분에 있어서 터치 검출되었을 경우를 나타낸다. 즉, 구동 전극 COML5에 구형파형 a로 나타나는 터치 검출 구동 신호 Vcomt가 인가된 상태에 있어서, 구동 전극 COML5에 있어서 터치 검출되었을 경우를 나타낸다.
또한, 구동 신호 인가 블록 B2 및 구동 신호 인가 블록 B3에 있어서 터치 검출되었을 경우란, 도 15 및 도 16에 나타낸 바와 같이, 구동 신호 인가 블록 B2에 있어서의 구동 전극 COML7 및 구동 신호 인가 블록 B3에 있어서의 구동 전극 COML6에 상당하는 부분, 즉, 블록 중첩부 L2에 있어서 터치 검출되었을 경우를 나타낸다. 즉, 구동 전극 COML6, COML7에 구형파형 b로 나타나는 터치 검출 구동 신호 Vcomt가 인가된 상태에 있어서, 구동 전극 COML6, COML7에 있어서 터치 검출되었을 경우를 나타낸다.
그리고, 구동 신호 인가 블록 B3에 있어서만 터치 검출되었을 경우란, 도 15 및 도 16에 나타낸 바와 같이, 구동 신호 인가 블록 B3에 있어서의 구동 전극 COML8에 상당하는 부분에 있어서 터치 검출되었을 경우를 나타낸다. 즉, 구동 전극 COML8에 구형파형 a로 나타나는 터치 검출 구동 신호 Vcomt가 인가된 상태에 있어서, 구동 전극 COML8에 있어서 터치 검출되었을 경우를 나타낸다.
이상과 같이, 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치(1)는 상술한 바와 같이, 터치 검출 구동 신호 Vcomt를 인가하는 블록을 구동 신호 인가 블록 B1으로부터 하측으로 순차 시프트하면서, 구동 신호 인가 블록 B1 내지 Bm에 대하여 상기의 터치 검출 동작을 실행함으로써, 화면 GS의 전체면에 대한 터치 검출 동작을 실행한다. 그리고, 이와 같이 각 구동 신호 인가 블록에 있어서 터치 검출 동작이 실행됨으로써, 구동 신호 인가 블록 B1만의 터치 검출, 블록 중첩부 L1에 있어서의 터치 검출, 구동 신호 인가 블록 B2만의 터치 검출, 블록 중첩부 L2에 있어서의 터치 검출, …, 구동 신호 인가 블록 Bm만의 터치 검출이라고 하는 바와 같은 터치 검출 동작이 가능해진다. 따라서, 구동 신호 인가 블록마다의 터치 검출이 아니라, 그보다도 미세한 영역 단위로 터치 검출이 가능해지므로, 구동 전극 COML의 병설 방향에 있어서, 외부 물체에 의한 터치 동작의 위치 검출의 정밀도를 향상시킬 수 있다. 또한, 구동 전극 드라이버가, 블록 중첩부가 형성되어 있지 않은 통상의 블록 단위로 순차, 터치 검출 구동 신호 Vcomt를 인가하는 경우의 주사 시간과 비교하여, 블록 중첩부가 형성되었을 경우에도 화면 전체의 주사 시간에 대하여 동등하게 할 수 있다. 또한, 구동 전극 드라이버가, 구동 전극 COML마다 순차 터치 검출 구동 신호 Vcomt를 인가하는 경우와 비교하여, 화면 전체의 주사 시간을 단축할 수 있다.
또한, 도 15에 도시한 바와 같이, 구동 신호 인가 블록 B1 내지 Bm의 전극 패턴을 구성하는 각각의 구동 전극 COML은, 구동 전극 드라이버(14) 내에서, 구동 전극 드라이버(14)의 스위칭 기능에 의하여 전기적으로 접속하는 것으로 되어 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 구동 전극 드라이버(14)의 외부에 있어서, 구동 신호 인가 블록 B1 내지 Bm의 전극 패턴을 구성하는 각각의 구동 전극 COML이 전기적으로 접속되는 것으로 해도 된다.
또한, 화면 GS에 있어서 표시 동작 기간 Pd로 분할되는 구동 신호 인가 블록 A1 내지 An의 수와, 터치 검출 기간 Pt로 분할되는 구동 신호 인가 블록 B1 내지 Bm의 수는, 동일한 수가 아니어도 된다.
또한, 상술한 바와 같이 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치(1)는, 터치 검출 기간 Pt에 있어서, 터치 검출 구동 신호 Vcomt를 인가하는 블록을 구동 신호 인가 블록 B1부터 하측으로 순차 시프트하면서, 구동 신호 인가 블록 B1 내지 Bm에 대하여 터치 검출 동작을 실행하고 있다. 이때, 인접한 구동 신호 인가 블록의 블록 중첩부를 형성함으로써, 구동 신호 인가 블록마다의 터치 검출이 아니라, 그보다도 미세한 영역 단위로 터치 검출이 가능해진다. 이것에 의하여, 구동 전극 COML의 병설 방향에 있어서, 외부 물체에 의한 터치 동작의 위치 검출의 정밀도를 향상시키는 것으로 하고 있다. 그러나, 인간의 손가락이 아니라 스타일러스 등과 같이 끝이 뾰족한 외부 물체를 사용하는 경우, 구동 신호 인가 블록마다의 터치 검출이 아니라, 구동 전극 COML마다 터치 검출 구동 신호 Vcomt를 인가하여 주사하는 쪽이 위치 검출의 정밀도를 확보하는데 적합한 경우가 있다. 이 경우, 구동 전극 드라이버(14)는 상술한 바와 같이, 스위칭 기능에 의하여, 임의의 구동 전극 COML의 조합에 대하여 전기적으로 접속이 가능하다. 따라서 구동 전극 드라이버(14)는, 손가락에 의하여 터치 검출되었을 경우에는, 구동 신호 인가 블록마다의 터치 검출을 실행하도록 전환하고, 스타일러스 등에 의하여 터치 검출되었을 경우에는, 구동 전극 COML마다 터치 검출을 실행하도록 전환하는 것으로 해도 된다. 이때, 손가락에 의한 터치 검출인지 스타일러스 등에 의한 터치 검출인지의 판정 방법으로서는, 예를 들어 이하와 같이 하면 된다. 즉, 터치 검출부(40)가 소정의 개수 이상의 터치 검출 전극　TDL에 있어서 터치 검출했을 경우에는, 손가락에 의한 터치 검출이라고 판정하고, 구동 전극 드라이버(14)는 구동 신호 인가 블록마다의 터치 검출을 실행하도록 전환한다. 그리고, 터치 검출부(40)가 소정의 개수 미만의 터치 검출 전극　TDL에 있어서 터치 검출했을 경우에는, 스타일러스 등에 의한 터치 검출이라고 판정하고, 구동 전극 드라이버(14)는 구동 전극 COML마다 터치 검출을 실행하도록 전환하는 것으로 하면 된다. 또한, 손가락에 의한 터치 검출인지 스타일러스 등에 의한 터치 검출인지의 판정 방법으로서는, 상술한 방법에 한정되는 것은 아니다.
또한, 상기와 같이 외부 물체로서 손가락 및 스타일러스 등을 예시하고, 구동 신호 인가 블록마다의 터치 검출의 실행과, 구동 전극 COML마다의 터치 검출의 실행을 전환하는 것으로 했지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 구동 전극 드라이버(14)는, 터치 검출부(40)가 터치 검출한 터치 검출 전극　TDL의 개수에 기초하여, 구동 신호 인가 블록을 구성하는 구동 전극 COML의 개수를 전환하는 것으로 해도 된다.
즉, 구동 전극 드라이버(14)는, 터치 검출부(40)가 검출한 외부 물체(예를 들어 외부 물체의 사이즈) 혹은 터치 검출한 터치 검출 전극 TDL의 개수에 기초하여, 구동 신호 인가 블록 B1 내지 Bm을 구성하는 구동 전극 COML의 수, 및 구동 신호 인가 블록 B1 내지 Bm을 구성하는 구동 전극 COML의 전극 패턴의 적어도 한쪽을 변경하도록 해도 된다.
또한, 구동 전극 드라이버(14)에 의하여 전환되는 구동 신호 인가 블록 B1 내지 Bm 각각의 구동 전극 COML의 개수를 동일하게 하고, 또한 구동 신호 인가 블록 B1, Bm을 예외로 하여 전극 패턴을 동일하게 하는 것이 바람직하다. 이것에 의하여, 외부 물체에 의한 터치 동작의 위치 검출의 정밀도의 편차의 발생을 억제할 수 있다.
(실시 형태 1의 변형예 1)
도 21은, 본 발명의 실시 형태 1의 변형예 1의 터치 검출 디바이스에 있어서 4개의 구동 전극으로 구성되는 경우의 구동 신호 인가 블록의 설정 동작 및 구성을 설명하는 도면이다. 도 22는, 도 21에 도시하는 각 구동 신호 인가 블록을 구성하는 구동 전극에 터치 검출 구동 신호가 인가되는 상태를 나타내는 도면이다.
도 21에 도시하는 터치 검출 디바이스(30)의 구동 신호 인가 블록 B1 내지 Bm은, 각각 4개의 구동 전극 COML에 의하여 구성되어 있다. 또한, 구동 신호 인가 블록의 병설 방향의 단부측의 구동 전극 COML은, 인접하는 구동 신호 인가 블록의 병설 방향의 단부측의 구동 전극 COML과, 정렬 순서가 교체되어 배치되어 있다. 즉, 도 15에 도시하는 터치 검출 디바이스(30)와 마찬가지로, 서로 인접하는 구동 신호 인가 블록의 병설 방향의 단부측에 있어서의 일부의 구동 전극 COML(도 21에 있어서는 1개의 구동 전극 COML)이 교체되어 배치된 부분은, 인접하는 구동 신호 인가 블록이 중첩된 부분(블록 중첩부 L1, L2, …, Lm-1)으로 간주할 수 있다.
도 22에 나타낸 바와 같이, 구동 신호 인가 블록 B1 내지 Bm이, 각각 4개의 구동 전극 COML으로 구성된 터치 검출 디바이스(30)에 있어서는, 각 구동 신호 인가 블록만으로 터치 검출되는 부분의 구동 전극 COML은 인접한 2개로 된다. 예를 들어, 구동 신호 인가 블록 B2에 있어서만 터치 검출되는 경우, 도 22에 나타낸 바와 같이, 구형파형 a로 터치 검출 구동 신호 Vcomt의 인가 상태가 나타나는 인접한 구동 전극 COML6, COML7에 상당하는 부분에 있어서 터치 검출된다. 일반적으로, 인접한 복수의 구동 전극 COML에 대하여 터치 검출 구동 신호 Vcomt가 인가되었을 경우, 대향하는 터치 검출 전극　TDL에 나타나는 터치 검출 신호 Vdet에 기초하는 상술한 절대값 |ΔV|의 값은 커진다. 즉, 인접한 복수의 구동 전극 COML에 있어서의 터치 검출의 감도가 높아진다. 따라서, 도 15에 도시한 터치 검출 디바이스(30)와 마찬가지로, 구동 전극 COML의 병설 방향에 있어서, 외부 물체에 의한 터치 동작의 위치 검출의 정밀도를 향상시킬 수 있음과 함께, 각 구동 신호 인가 블록만으로 터치 검출되는 경우의 감도를 향상시킬 수 있다.
(실시 형태 1의 변형예 2)
도 23은, 본 발명의 실시 형태 1의 변형예 2의 터치 검출 디바이스에 있어서 각 구동 신호 인가 블록이 10개의 구동 전극으로 구성되는 경우에 있어서, 각 구동 신호 인가 블록을 구성하는 구동 전극에 터치 검출 구동 신호가 인가되는 상태를 나타내는 도면이다.
도 23은, 구동 신호 인가 블록 B1 내지 Bm 중, 구동 신호 인가 블록 Bl, Bl+1, Bl+2에 있어서 터치 검출 구동 신호 Vcomt가 인가되는 상태를 나타내고 있다. 도 23에 나타낸 바와 같이, 예를 들어 구동 신호 인가 블록 Bl+2의 구형파형 c로 인가 상태가 나타나는 구동 전극 COMLk+10은, 구동 신호 인가 블록 Bl+1의 구형파형 a로 인가 상태가 나타나는 구동 전극 COMLk+6 내지 COMLk+9와, 구형파형 b로 인가 상태가 나타나는 구동 전극 COMLk+11, COMLk+12 사이에 배치되어 있다. 또한, 구동 신호 인가 블록 Bl+2의 구형파형 b로 인가 상태가 나타나는 구동 전극 COMLk+13, COMLk+14는, 구동 신호 인가 블록 Bl+1의 구형파형 b로 인가 상태가 나타나는 구동 전극 COMLk+11, COMLk+12와, 구형파형 c로 인가 상태가 나타나는 구동 전극 COMLk+15 사이에 배치되어 있다. 또한, 구동 신호 인가 블록 Bl+1, Bl+2의 구형파형 a로 인가 상태가 나타나는 구동 전극 COML은, 4개의 인접한 구동 전극 COML에 의하여 구성되어 있다. 이상과 같이, 도 23에 나타나는 터치 검출 디바이스에 있어서는, 인접하는 구동 신호 인가 블록의 단부측의 구동 전극 COML과, 정렬 순서가 복수 단으로 교체되어 배치되어 있다. 따라서, 인접하는 구동 신호 인가 블록 Bl+1, Bl+2에 있어서, 구동 전극 COML이 복수 단으로 교체되어 배치된 부분(구동 전극 COMLk+10 내지 COMLk+15)은, 중첩된 부분(블록 중첩부 Ll+1)으로 간주할 수 있다.
이상과 같은 형태에서, 구동 신호 인가 블록의 전극 패턴 및 블록 중첩부가 구성되어 있다. 단, 도 15 및 도 21에서 도시되는 터치 검출 디바이스(30)와 마찬가지로 구동 신호 인가 블록 B1, Bm에 대해서는, 블록 군의 단부측에 배치된 블록이므로, 인접하는 블록은 한쪽 단부측의 1개의 블록만이며, 중첩된 부분도 그 단부측만으로 된다.
이와 같이, 도 23에 나타내는 터치 검출 디바이스의 구동 신호 인가 블록 B1 내지 Bm의 블록 중첩부는, 구동 전극 COML이 복수 단으로 교체되어 배치되고, 또한 동일한 구동 신호 인가 블록에 속하는 인접한 복수의 구동 전극 COML(도 23에 나타내는 구형파형 b에 대응하는 구동 전극 COML)을 포함한다. 따라서, 구동 전극 COML의 병설 방향에 있어서, 외부 물체에 의한 터치 동작의 위치 검출의 정밀도를 향상시킬 수 있음과 함께, 블록 중첩부에서 터치 검출되는 경우의 감도를 향상시킬 수 있다. 또한, 상술한 효과를 얻기 위하여, 블록 중첩부가, 반드시 인접하는 구동 신호 인가 블록의 구동 전극 COML이 복수 단으로 교체되어 배치되어 있는 것은 필요치 않다. 즉, 블록 중첩부에, 동일한 구동 신호 인가 블록에 속하는 인접한 복수의 구동 전극 COML을 포함하는 구성을 갖고 있으면, 상기의 효과를 얻을 수 있다.
또한, 도 15, 도 21 및 도 23에 있어서, 각각, 각 구동 신호 인가 블록이 3개, 4개 및 10개의 구동 전극 COML에 의하여 구성되는 터치 검출 디바이스에 대하여 설명했지만, 구동 신호 인가 블록을 구성하는 구동 전극 COML이 이 개수에 한정되지 않음은 물론이다.
(실시 형태 1의 변형예 3)
도 24는, 본 발명의 실시 형태 1의 변형예 3의 터치 검출 기능을 구비한 표시부의 개략 단면도이다.
상술한 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치(1)의 터치 검출 기능을 구비한 표시부(10)는, 액정층(6)에 있어서의 구동 방식으로서 TN 모드, VA 모드 또는 OCB 모드 등을 사용하는 것이다. 이 대신, 도 24에서 도시하는 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치의 터치 검출 기능을 구비한 표시부(10a)와 같이 횡전계 모드의 액정의 구동 방식을 사용하는 것으로 해도 된다. 횡전계 모드로서는, IPS(In Plane Switching) 모드, 또는 FFS(Fringe Field Switching) 모드 등의 구동 방식이 사용된다. 도 24에 도시하는 터치 검출 기능을 구비한 표시부(10a)는, 화소 기판(2a)과 대향 기판(3a) 사이에 액정층(6a)이 끼움 지지된 구성을 갖고 있다. 터치 검출 기능을 구비한 표시부(10a)는, 도 7에 도시하는 터치 검출 기능을 구비한 표시부(10)와는 달리, 표시 동작용 및 터치 검출 동작용의 양쪽에 겸용되는 구동 전극 COML은, TFT 기판(21)의 액정층(6a) 측의 면에 배치되어, 화소 기판(2a)의 일부를 구성한다. 구동 전극 COML의 액정층(6a) 측에는, 절연층(23)을 개재하여 화소 전극(22)이 배치되어 있다. 이 경우, 구동 전극 COML과 터치 검출 전극　TDL 사이의, 액정층(6a)도 포함하는 모든 부재가 용량 소자 C1의 형성에 기여한다. 그 외의 각 부의 구성 및 기능은, 도 7에 도시하는 터치 검출 기능을 구비한 표시부(10)와 마찬가지이다.
이상과 같이, 도 24에 도시하는 터치 검출 기능을 구비한 표시부(10a)의 구성에 의하여, 상술한 본 실시 형태의 효과를 얻을 수 있다.
또한, 도 7에 도시하는 터치 검출 기능을 구비한 표시부(10) 및 도 24에 도시하는 터치 검출 기능을 구비한 표시부(10a)는, 액정 표시부(20) 및 터치 검출 디바이스(30)를 일체화한, 소위 인셀 타입으로 하고 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 액정 표시부에 정전 용량형의 터치 검출 디바이스를 장착한 구성이어도 된다. 이 구성의 경우, 액정 표시부(20) 및 터치 검출 디바이스(30)가, 구동 전극을 공유하는 구성이 아니라, 액정 표시부 및 터치 검출 디바이스 각각에 구동 전극이 배치되는 구성으로 된다. 이 경우에 있어서도, 상술한 동작을 채용함으로써 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다. 여기서, 상기의 액정 표시부에 배치된 구동 전극은 본 발명의 「제1 구동 전극」에 상당하고, 터치 검출 디바이스에 배치된 구동 전극은 본 발명의 「제2 구동 전극」에 상당한다.
[2. 실시 형태 2]
실시 형태 2에 따른 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치(1a)에 대하여, 실시 형태 1에 따른 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치(1)의 구조와 상이한 점을 중심으로 하여 설명한다. 또한, 실시 형태 2에 따른 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치(1a)는, 그 전체 구조에 대하여, 터치 검출 전극　TDL의 전극 패턴의 구성 이외에 대해서는, 실시 형태 1에 따른 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치(1)와 마찬가지이며, 그 동작에 대해서도 실시 형태 1에 따른 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치(1)와 마찬가지이다.
(터치 검출 기간 Pt에 있어서의 터치 검출 동작)
도 25는, 본 발명의 실시 형태 2의 터치 검출 디바이스에 있어서 3개의 터치 검출 전극으로 구성되는 경우의 터치 검출 신호 검출 블록의 설정 동작 및 구성을 설명하는 도면이다. 도 25를 참조하면서, 본 실시 형태에 따른, 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치(1a)의 터치 검출 기간 Pt에 있어서의 터치 검출 동작에 대하여 설명한다.
도 25에 도시하는 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치(1a)의 터치 검출 디바이스(30)의 터치 검출 신호 검출 블록 Ba1 내지 Bam은, 각각 3개의 터치 검출 전극 TDL에 의하여 구성되어 있다. 또한, 터치 검출 신호 검출 블록의 단부측의 터치 검출 전극　TDL은, 인접하는 터치 검출 신호 검출 블록의 단부측의 터치 검출 전극 TDL과, 정렬 순서가 교체되어 배치되어 있다. 즉, 서로 인접하는 터치 검출 신호 검출 블록의 단부측에 있어서의 일부의 터치 검출 전극　TDL(도 25에 있어서는 1개의 터치 검출 전극　TDL)이 교체되어 배치된 부분은, 인접하는 터치 검출 신호 검출 블록이 중첩된 부분으로 간주할 수 있다. 도 25에 도시한 바와 같이, 이 중첩된 부분을, 터치 검출 신호 검출 블록 Ba1측부터 순서대로 블록 중첩부 La1, La2, …, Lam-1(검출 블록 중첩부)이라고 칭하는 것으로 한다. 예를 들어, 터치 검출 신호 검출 블록 Ba1과 터치 검출 신호 검출 블록 Ba2과의 중첩 부분이 블록 중첩부 La1에 상당하고, 터치 검출 신호 검출 블록 Bam-1과 터치 검출 신호 검출 블록 Bam과의 중첩 부분이 블록 중첩부 Lam-1에 상당한다. 또한, 터치 검출 신호 검출 블록 Ba1, Bam은, 블록 군의 단부측에 배치된 블록이므로, 인접하는 블록은 한쪽 단부측의 1개의 블록만이며, 중첩된 부분도 그 단부측만으로 된다.
터치 검출 전극　TDL이 접속되는 터치 검출부(40)의 신호 증폭부(42)는, 각 터치 검출 전극　TDL에 대하여 구동 전극 드라이버(14)와 마찬가지의 스위칭 기능을 갖는다. 각 터치 검출 신호 검출 블록을 구성하는 터치 검출 전극　TDL1 내지 TDLj는, 신호 증폭부(42) 내에서 신호 증폭부(42)의 스위칭 기능에 의하여 전기적으로 접속됨으로써, 소정의 전극 패턴(동일한 터치 검출 신호 검출 블록에 포함되는 터치 검출 전극　TDL의 수, 및 각 터치 검출 전극　TDL끼리의 배치 간격의 형태)을 형성한다. 또한, 상술한 스위칭 기능을 갖는 것은, 신호 증폭부(42)일 필요가 없으며, 터치 검출부(40) 내에서 신호 증폭부(42)의 전단에 스위칭 처리부를 설치하고, 이 스위칭 처리부가 상술한 스위칭 기능을 갖는 것으로 해도 된다.
본 실시 형태에 따른, 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치(1a)는, 실시 형태 1에 따른 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치(1)와 마찬가지로, 터치 검출 구동 신호 Vcomt를 인가하는 구동 신호 인가 블록 B1부터 하측으로 순차 시프트하면서, 화면 GS의 전체면에 대한 터치 검출 동작을 실행한다. 이때, 구동 전극 COML의 병설 방향에 있어서는, 상술한 바와 같이 구동 신호 인가 블록 B1만, 블록 중첩부 L1, 구동 신호 인가 블록 B2만, 블록 중첩부 L2, …, 구동 신호 인가 블록 Bm만이라는 단위로 터치 검출이 이루어진다. 본 실시 형태에 있어서는, 터치 검출 전극 TDL의 병설 방향에 있어서, 터치 검출 신호 검출 블록 단위로 터치 검출이 이루어진다. 일반적으로, 블록화된 복수의 터치 검출 전극　TDL에 나타나는 터치 검출 신호 Vdet에 기초하여 상술한 절대값 |ΔV|의 값은 커진다. 즉, 블록화된 복수의 터치 검출 전극　TDL에 있어서의 터치 검출의 감도는 높아지므로, 터치 검출 전극 TDL의 병설 방향에 있어서, 터치 검출의 감도를 향상시킬 수 있다.
또한, 구동 전극 COML과 마찬가지로, 인접한 터치 검출 신호 검출 블록의 단부측에 있어서의 일부의 터치 검출 전극　TDL이 교체되어 배치되어, 블록 중첩부를 형성하고 있다. 즉, 터치 검출 신호 검출 블록 Ba1만의 터치 검출, 블록 중첩부 La1에 있어서의 터치 검출, 터치 검출 신호 검출 블록 Ba2만의 터치 검출, 블록 중첩부 La2에 있어서의 터치 검출, …, 터치 검출 신호 검출 블록 Bam만의 터치 검출이라고 하는 바와 같은 터치 검출 동작이 가능해진다. 따라서, 터치 검출 전극　TDL의 병설 방향에 있어서, 외부 물체에 의한 터치 동작의 위치 검출의 정밀도를 확보할 수 있다.
또한, 도 25에 도시한 바와 같이, 터치 검출 신호 검출 블록 Ba1 내지 Bam의 전극 패턴을 구성하는, 각각의 터치 검출 전극　TDL은, 신호 증폭부(42) 내에서 신호 증폭부(42)의 스위칭 기능에 의하여 전기적으로 접속하는 것으로 하고 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 신호 증폭부(42)의 외부에 있어서, 터치 검출 신호 검출 블록 Ba1 내지 Bam의 전극 패턴을 구성하는 각각의 터치 검출 전극　TDL이 전기적으로 접속되는 것으로 해도 된다.
또한, 화면 GS에 있어서, 터치 검출 기간 Pt에 분할되는 구동 신호 인가 블록 B1 내지 Bm의 수와, 터치 검출 신호 검출 블록 Ba1 내지 Bam의 수는, 동일한 수가 아니어도 된다.
또한, 상술한 바와 같이 터치 검출 디바이스(30)는, 인접한 터치 검출 신호 검출 블록의 블록 중첩부가 형성됨으로써, 터치 검출 신호 검출 블록마다의 터치 검출이 아니라, 그보다도 미세한 영역 단위로 터치 검출이 가능해진다. 이것에 의하여, 터치 검출 전극　TDL의 병설 방향에 있어서, 외부 물체에 의한 터치 동작의 위치 검출의 정밀도를 확보하는 것으로 하고 있다. 그러나, 인간의 손가락이 아니라 스타일러스 등과 같이 끝이 뾰족한 외부 물체를 사용하는 경우, 터치 검출 신호 검출 블록마다의 터치 검출이 아니라, 터치 검출 전극　TDL마다 터치 검출하는 쪽이 위치 검출의 정밀도를 확보하는데 적합한 경우가 있다. 이 경우, 신호 증폭부(42)는, 상술한 바와 같이, 스위칭 기능에 의하여, 임의의 터치 검출 전극　TDL의 조합에 대하여 전기적으로 접속이 가능하다. 따라서, 신호 증폭부(42)는, 손가락에 의하여 터치 검출되었을 경우에는, 터치 검출 신호 검출 블록마다의 터치 검출을 실행하도록 전환하고, 스타일러스 등에 의하여 터치 검출되었을 경우에는, 터치 검출 전극　TDL마다 터치 검출을 실행하도록 전환하는 것으로 해도 된다.
또한, 상기와 같이 외부 물체로서 손가락 및 스타일러스 등을 예시하고, 터치 검출 신호 검출 블록마다의 터치 검출의 실행과, 터치 검출 전극　TDL마다의 터치 검출의 실행을 전환하는 것으로 했지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 신호 증폭부(42)는, 터치 검출되는 외부 물체에 따라, 터치 검출 신호 검출 블록을 구성하는 터치 검출 전극 TDL의 개수를 전환하는 것으로 해도 된다.
즉, 신호 증폭부(42)는, 터치 검출부(40)가 검출한 외부 물체(예를 들어 외부 물체의 사이즈) 혹은 터치 검출한 터치 검출 전극 TDL의 개수에 기초하여, 터치 검출 신호 검출 블록 B1 내지 Bm을 구성하는 터치 검출 전극 TDL의 수, 및 터치 검출 신호 검출 블록 B1 내지 Bm을 구성하는 터치 검출 전극 TDL의 전극 패턴의 적어도 한쪽을 변경하도록 해도 된다.
또한, 신호 증폭부(42)에 의하여 전환되는 터치 검출 신호 검출 블록 Ba1 내지 Bam 각각의 터치 검출 전극 TDL의 개수를 동일하게 하고, 또한 터치 검출 신호 검출 블록 Ba1, Bam을 예외로 하여 전극 패턴을 동일하게 하는 것이 바람직하다. 이것에 의하여, 외부 물체에 의한 터치 동작의 감도 및 위치 검출의 정밀도 편차 발생을 억제할 수 있다.
(실시 형태 2의 변형예)
도 26은, 본 발명의 실시 형태 2의 변형예 터치 검출 디바이스에 있어서, 4개의 터치 검출 전극으로 구성되는 경우의 터치 검출 신호 검출 블록의 설정 동작 및 구성을 설명하는 도면이다.
도 26에 도시하는 터치 검출 디바이스(30)의 터치 검출 신호 검출 블록 Ba1 내지 Bam은, 각각 4개의 터치 검출 전극　TDL에 의하여 구성되어 있다. 또한, 터치 검출 신호 검출 블록의 단부측의 터치 검출 전극　TDL은, 인접하는 터치 검출 신호 검출 블록의 단부측의 터치 검출 전극　TDL과, 정렬 순서가 교체되어 배치되어 있다. 즉, 도 25에 도시하는 터치 검출 디바이스(30)와 마찬가지로, 서로 인접하는 터치 검출 신호 검출 블록의 단부측에 있어서의 일부의 터치 검출 전극 TDL(도 26에 있어서는 1개의 터치 검출 전극　TDL)이 교체되어 배치된 부분은, 인접하는 터치 검출 신호 검출 블록이 중첩된 부분(블록 중첩부 La1, La2, …, Lam-1)으로 간주할 수 있다.
도 26에 도시한 바와 같이, 터치 검출 신호 검출 블록 Ba1 내지 Bam이 각각 4개의 터치 검출 전극　TDL으로 구성된 터치 검출 디바이스(30)에 있어서는, 각 터치 검출 신호 검출 블록만으로 터치 검출되는 부분의 터치 검출 전극　TDL은 인접한 2개로 된다. 예를 들어, 터치 검출 신호 검출 블록 Ba2에 있어서만 터치 검출되는 경우, 도 26에 도시한 바와 같이, 인접한 터치 검출 전극　TDL6, TDL7에 상당하는 부분에 있어서 터치 검출된다. 일반적으로, 인접한 복수의 터치 검출 전극 TDL에 나타나는 터치 검출 신호 Vdet에 기초하여 상술한 절대값 |ΔV|의 값은 커진다. 즉, 인접한 복수의 터치 검출 전극　TDL에 있어서의 터치 검출의 감도가 높아진다. 따라서, 도 25에 나타낸 터치 검출 디바이스(30)와 마찬가지로, 터치 검출 전극　TDL의 병설 방향에 있어서, 외부 물체에 의한 터치 동작의 위치 검출의 정밀도를 확보할 수 있음과 함께, 각 터치 검출 신호 검출 블록만으로 터치 검출되는 경우의 감도를 향상시킬 수 있다.
또한, 도 25 및 도 26에 도시하는 터치 검출 디바이스(30)는, 서로 인접하는 터치 검출 신호 검출 블록의 단부측에 있어서의 1개의 터치 검출 전극　TDL이 교체되어 배치된 부분을 블록 중첩부로 하고 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 서로 인접하는 터치 검출 신호 검출 블록의 단부측에 있어서 교체되는 터치 검출 전극　TDL을 인접한 복수 개의 터치 검출 전극　TDL로 해도 된다. 이것에 의하여, 터치 검출 전극　TDL의 병설 방향에 있어서, 외부 물체에 의한 터치 동작의 위치 검출의 정밀도를 확보할 수 있음과 함께, 블록 중첩부에서 터치 검출되는 경우의 감도를 향상시킬 수 있다.
또한, 도 25 및 도 26에 도시하는 터치 검출 디바이스(30)의 터치 검출 전극 TDL의 구성은, 실시 형태 1의 변형예 1 내지 3에 따른 터치 검출 디바이스에 적용하는 것도 가능하다.
[3. 실시 형태 3]
(전자 기기의 구성)
도 27 내지 도 38은, 본 발명의 실시 형태 3에 따른 전자 기기에 대하여 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치를 적용한 경우의 구성을 도시하는 도면이다. 실시 형태 1, 2에 따른 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치(1, 1a)는, 텔레비전 장치, 디지털 카메라, 비디오 카메라, 노트북형 퍼스널 컴퓨터 및 휴대 전화 등의 모든 분야의 전자 기기에 적용하는 것이 가능하다. 즉, 실시 형태 1, 2에 따른 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치(1, 1a)는, 외부로부터 입력된 영상 신호 또는 내부에서 생성한 영상 신호를, 화상 또는 영상으로서 표시하는 모든 분야의 전자 기기에 적용하는 것이 가능하다. 이러한 전자 기기는, 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치에 의하여 검출된 조작에 대응한 처리를 실행하고, 또한 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치에 영상 신호를 공급하는 제어 장치를 구비하고 있다. 도 27 내지 도 38을 참조하면서, 구체적인 전자 기기에 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치를 적용한 구성에 대하여 설명한다.
도 27은, 본 발명의 실시 형태 3에 따른 전자 기기로서의 텔레비전 장치에 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치를 적용한 예를 도시하는 도면이다. 도 27에 나타내는 전자 기기로서의 텔레비전 장치는, 프론트 패널(511) 및 필터 유리(512)를 포함하는 영상 표시 화면부(510)를 갖고 있으며, 이 영상 표시 화면부(510)는, 실시 형태 1, 2에 따른 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치(1, 1a)에 의하여 구성되어 있다.
도 28은, 본 발명의 실시 형태 3에 따른 전자 기기로서의 디지털 카메라에 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치를 적용한 예를 도시하는 도면이며, 당해 디지털 카메라의 전방면 사시도이고, 도 29는 당해 디지털 카메라의 배면 사시도이다. 도 28 및 도 29에 도시하는 전자 기기로서의 디지털 카메라는, 플래시용 발광부(521), 표시부(522), 메뉴 스위치(523) 및 셔터 버튼(524)을 갖고 있다. 표시부(522)는, 실시 형태 1, 2에 따른 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치(1, 1a)에 의하여 구성되어 있다.
도 30은, 본 발명의 실시 형태 3에 따른 전자 기기로서의 비디오 카메라에 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치를 적용한 예를 도시하는 도면이다. 도 30에 도시하는 전자 기기로서의 비디오 카메라는, 본체부(531), 본체부(531)의 전방측면에 설치된 피사체 촬영용의 렌즈(532), 촬영 개시용 및 정지용의 스타트/스톱 스위치(533) 및 표시부(534)를 갖고 있다. 표시부(534)는, 실시 형태 1, 2에 따른 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치(1, 1a)에 의하여 구성되어 있다.
도 31은, 본 발명의 실시 형태 3에 따른 전자 기기로서의 노트북형 퍼스널 컴퓨터에 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치를 적용한 예를 도시하는 도면이다. 도 31에 도시하는 전자 기기로서의 노트북형 퍼스널 컴퓨터는, 본체(541), 문자 등의 입력 조작을 위한 키보드(542) 및 화상을 표시하는 표시부(543)를 갖고 있다. 표시부(543)는, 실시 형태 1, 2에 따른 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치(1, 1a)에 의하여 구성되어 있다.
도 32는, 본 발명의 실시 형태 3에 따른 전자 기기로서의 휴대 전화에 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치를 적용한 예를 도시하는 도면이며, 상측 하우징과 하측 하우징을 개방한 상태의 정면도이다. 도 33은, 당해 휴대 전화에 있어서 상측 하우징과 하측 하우징을 개방한 상태의 측면도이다. 그리고, 도 34 내지 도 38은, 각각 당해 휴대 전화에 있어서 상측 하우징과 하측 하우징을 폐쇄한 상태의 정면도, 좌측면도, 우측면도, 평면도 및 저면도이다. 도 32 내지 도 38에 도시하는 전자 기기로서의 휴대 전화는, 상측 하우징(551)과 하측 하우징(552)을 연결부(553)로 연결한 것이며, 디스플레이(554), 서브 디스플레이(555), 픽처 라이트(556) 및 카메라(557)를 갖고 있다. 디스플레이(554) 또는 서브 디스플레이(555)는, 실시 형태 1, 2에 따른 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치(1, 1a)에 의하여 구성되어 있다.
또한, 상술한 내용에 의하여 실시 형태가 한정되는 것은 아니며, 상술한 실시 형태의 구성 요소에는 당업자가 용이하게 상도 할 수 있는 것, 실질적으로 동일한 것, 소위 균등한 범위의 것이 포함된다.
[4. 본 발명의 구성]
본 발명은 다음과 같은 구성을 취할 수 있다.
(1) 소정 방향으로 병설된 복수의 구동 전극과, 상기 소정 방향과의 교차 방향으로 병설되어, 상기 구동 전극과의 사이에 정전 용량을 형성하는 복수의 터치 검출 전극과, 외부 물체가 상기 터치 검출 전극에 접촉 또는 근접했는지의 여부를 검출하는 터치 검출 동작 시에, 상기 구동 전극에 터치 검출 구동 신호를 인가하는 동작 구동부와, 상기 터치 검출 동작 시에, 상기 터치 검출 전극으로부터 검출되는 터치 검출 신호에 기초하여, 상기 터치 검출 전극에 접촉 또는 근접하는 상기 외부 물체의 위치를 검출하는 터치 검출부를 구비하고, 복수의 상기 구동 전극은, 복수의 구동 신호 인가 블록으로 나뉘어지고, 상기 구동 신호 인가 블록은, 전기적으로 접속된 3개 이상의 상기 구동 전극을 포함하고, 상기 소정 방향의 단부측의 적어도 1개의 상기 구동 전극이, 인접하는 구동 신호 인가 블록의 상기 소정 방향의 단부측의 적어도 1개의 상기 구동 전극과, 상기 구동 전극의 정렬 순서가 교체되어 배치된 구동 블록 중첩부를 갖고, 상기 동작 구동부는, 상기 구동 신호 인가 블록마다 순차, 상기 터치 검출 구동 신호를 인가하는 터치 검출 장치.
(2) 상기 각 구동 신호 인가 블록을 구성하는 상기 구동 전극의 수는 동일하고, 또한, 상기 복수의 구동 신호 인가 블록 중 상기 소정 방향의 단부측에 배치된 구동 신호 인가 블록 이외의 복수의 상기 구동 신호 인가 블록은, 상기 각 구동 신호 인가 블록에 포함되는 복수의 상기 구동 전극의 전극 패턴이 동일한, 상기 (1)에 기재된 터치 검출 장치.
(3) 상기 각 구동 신호 인가 블록에 있어서, 상기 구동 블록 중첩부 이외의 상기 구동 전극은, 상기 소정 방향에 인접한 복수의 상기 구동 전극인, 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 터치 검출 장치.
(4) 상기 구동 블록 중첩부는, 동일한 상기 구동 신호 인가 블록에 포함되는 상기 소정 방향에 인접한 복수의 상기 구동 전극을 포함하는, 상기 (1) 내지 (3) 중 어느 하나에 기재된 터치 검출 장치.
(5) 상기 동작 구동부는, 상기 각 구동 전극끼리의 전기적인 접속 상태를 임의로 전환하는 스위칭 기능을 갖고, 상기 스위칭 기능에 의하여 동일한 상기 구동 신호 인가 블록을 구성하는 복수의 상기 구동 전극을 전기적으로 접속하는, 상기 (1) 내지 (4) 중 어느 하나에 기재된 터치 검출 장치.
(6) 상기 동작 구동부는, 상기 터치 검출부에 의하여 검출된 상기 외부 물체에 기초하여, 상기 구동 신호 인가 블록을 구성하는 상기 구동 전극의 수, 및 복수의 상기 구동 전극의 전극 패턴 중 적어도 한쪽을 변경하는, 상기 (5)에 기재된 터치 검출 장치.
(7) 상기 구동 신호 인가 블록을 구성하는 복수의 상기 구동 전극은, 상기 동작 구동부의 외부에 있어서 전기적으로 접속된, 상기 (1) 내지 (4) 중 어느 하나에 기재된 터치 검출 장치.
(8) 복수의 상기 터치 검출 전극은, 복수의 터치 검출 신호 검출 블록으로 나뉘어지고, 상기 터치 검출 신호 검출 블록은, 전기적으로 접속된 3개 이상의 상기 구동 전극을 포함하고, 상기 교차 방향의 단부측의 적어도 1개의 상기 터치 검출 전극이, 인접하는 터치 검출 신호 검출 블록의 상기 교차 방향의 단부측의 적어도 1개의 상기 터치 검출 전극과, 상기 터치 검출 전극의 정렬 순서가 교체되어 배치된 검출 블록 중첩부를 갖고, 상기 터치 검출부는, 상기 터치 검출 신호 검출 블록마다 상기 터치 검출 신호를 검출하는, 상기 (1) 내지 (7) 중 어느 하나에 기재된 터치 검출 장치.
(9) 상기 각 터치 검출 신호 검출 블록을 구성하는 상기 터치 검출 전극의 수는 동일하고, 또한 상기 교차 방향의 단부측 이외의 복수의 상기 터치 검출 신호 검출 블록은, 상기 각 터치 검출 신호 검출 블록에 포함되는 복수의 상기 터치 검출 전극의 전극 패턴이 동일한, 상기 (8)에 기재된 터치 검출 장치.
(10)상기 각 터치 검출 신호 검출 블록에 있어서, 상기 검출 블록 중첩부 이외의 상기 터치 검출 전극은, 상기 교차 방향에 인접한 복수의 상기 터치 검출 전극인 상기 (8) 또는 (9)에 기재된 터치 검출 장치.
(11) 상기 검출 블록 중첩부는, 동일한 상기 터치 검출 신호 검출 블록에 포함되는 상기 교차 방향에 인접한 복수의 상기 터치 검출 전극을 포함하는, 상기 (8) 내지 (10) 중 어느 하나에 기재된 터치 검출 장치.
(12) 상기 터치 검출부는, 상기 각 터치 검출 전극끼리의 전기적인 접속 상태를 임의로 전환하는 스위칭 기능을 갖고, 상기 스위칭 기능에 의하여 동일한 상기 터치 검출 신호 검출 블록을 구성하는 복수의 상기 터치 검출 전극을 전기적으로 접속하는, 상기 (8) 내지 (11) 중 어느 하나에 기재된 터치 검출 장치.
(13) 상기 터치 검출부는, 검출한 상기 외부 물체에 기초하여, 상기 터치 검출 신호 검출 블록을 구성하는 상기 터치 검출 전극의 수, 및 복수의 상기 터치 검출 전극의 전극 패턴 중 적어도 한쪽을 변경하는, 상기 (12)에 기재된 터치 검출 장치.
(14) 상기 터치 검출 신호 검출 블록을 구성하는 복수의 상기 터치 검출 전극은, 상기 터치 검출부의 외부에 있어서 전기적으로 접속된, 상기 (8) 내지 (11) 중 어느 하나에 기재된 터치 검출 장치.
(15) 상기 (1) 내지 (14) 중 어느 하나에 기재된 터치 검출 장치와, 화소에 표시 동작을 시키기 위한 화소 신호가 인가되는 복수의 화소 전극과, 상기 화소 전극에 상기 화소 신호를 인가하여 상기 표시 동작을 실행하는 표시 구동부를 구비하고, 상기 동작 구동부는, 상기 표시 동작 시에, 상기 구동 전극에 상기 화소 신호와 동기한 표시 구동 신호를 인가하는, 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치.
(16) 복수의 상기 구동 전극은, 상기 표시 동작 시에 상기 표시 구동 신호가 인가되는 복수의 제1 구동 전극과, 상기 터치 검출 동작 시에 상기 터치 검출 구동 신호가 인가되는 복수의 제2 구동 전극에 의하여 구성된, 상기 (15)에 기재된, 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치.
(17) 상기 표시 구동부 및 상기 동작 구동부를 제어하는 제어부를 구비하고, 상기 제어부는, 상기 표시 동작을 실행하는 표시 동작 기간과, 상기 터치 검출 동작을 실행하는 터치 검출 기간을 교대로 반복하는, 상기 (15) 또는 (16)에 기재된, 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치.
(18) 상기 (15) 내지 (17) 중 어느 하나에 기재된 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치와, 상기 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치에 의하여 검출된 조작에 대응한 처리를 실행하고, 또한, 상기 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치에 영상 신호를 공급하는 제어 장치를 구비한 전자 기기.
1, 1a: 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치
2, 2a: 화소 기판
3, 3a: 대향 기판
6, 6a: 액정층
10, 10a: 터치 검출 기능을 구비한 표시부
11: 제어부
12: 게이트 드라이버
13: 소스 드라이버
14: 구동 전극 드라이버
20: 액정 표시부
21: TFT 기판
22: 화소 전극
23: 절연층
30: 터치 검출 디바이스
31: 유리 기판
32: 컬러 필터
35: 편광판
40: 터치 검출부
42: 신호 증폭부
43: A/D 변환부
44: 신호 처리부
45: 좌표 추출부
46: 노이즈 검출부
47: 검출 타이밍 제어부

Claims (18)

  1. 소정 방향으로 병설된 복수의 구동 전극과,
    상기 소정 방향과의 교차 방향으로 병설되어, 상기 구동 전극과의 사이에 정전 용량을 형성하는 복수의 터치 검출 전극과,
    외부 물체가 상기 터치 검출 전극에 접촉 또는 근접했는지의 여부를 검출하는 터치 검출 동작 시에, 상기 구동 전극에 터치 검출 구동 신호를 인가하는 동작 구동부와,
    상기 터치 검출 동작 시에, 상기 터치 검출 전극으로부터 검출되는 터치 검출 신호에 기초하여, 상기 터치 검출 전극에 접촉 또는 근접하는 상기 외부 물체의 위치를 검출하는 터치 검출부
    를 구비하고,
    복수의 상기 구동 전극은, 복수의 구동 신호 인가 블록으로 나뉘어지고,
    상기 구동 신호 인가 블록은, 전기적으로 접속된 3개 이상의 상기 구동 전극을 포함하고, 상기 소정 방향의 단부측의 적어도 1개의 상기 구동 전극이, 인접하는 구동 신호 인가 블록의 상기 소정 방향의 단부측의 적어도 1개의 상기 구동 전극과, 상기 구동 전극의 정렬 순서가 교체되어 배치된 구동 블록 중첩부를 갖고,
    상기 동작 구동부는, 상기 각 구동 전극끼리의 전기적인 접속 상태를 임의로 전환하는 스위칭 기능을 갖고, 상기 스위칭 기능에 의하여 동일한 상기 구동 신호 인가 블록을 구성하는 복수의 상기 구동 전극을 전기적으로 접속함과 함께, 상기 구동 신호 인가 블록마다 순차, 상기 터치 검출 구동 신호를 인가하여, 상기 터치 검출부에 의하여 검출된 상기 외부 물체에 기초하여, 상기 구동 신호 인가 블록을 구성하는 상기 구동 전극의 수, 및 복수의 상기 구동 전극의 전극 패턴 중 적어도 한쪽을 변경하는 터치 검출 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 각 구동 신호 인가 블록을 구성하는 상기 구동 전극의 수는 동일하고, 또한, 상기 복수의 구동 신호 인가 블록 중 상기 소정 방향의 단부측에 배치된 구동 신호 인가 블록 이외의 복수의 상기 구동 신호 인가 블록은, 상기 각 구동 신호 인가 블록에 포함되는 복수의 상기 구동 전극의 전극 패턴이 동일한 터치 검출 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 각 구동 신호 인가 블록에 있어서, 상기 구동 블록 중첩부 이외의 상기 구동 전극은, 상기 소정 방향에 인접한 복수의 상기 구동 전극인 터치 검출 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 구동 블록 중첩부는, 동일한 상기 구동 신호 인가 블록에 포함되는 상기 소정 방향에 인접한 복수의 상기 구동 전극을 포함하는 터치 검출 장치.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 구동 신호 인가 블록을 구성하는 복수의 상기 구동 전극은, 상기 동작 구동부의 외부에 있어서 전기적으로 접속된 터치 검출 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    복수의 상기 터치 검출 전극은, 복수의 터치 검출 신호 검출 블록으로 나뉘어지고,
    상기 터치 검출 신호 검출 블록은, 전기적으로 접속된 3개 이상의 상기 터치 검출 전극을 포함하고, 상기 교차 방향의 단부측의 적어도 1개의 상기 터치 검출 전극이, 인접하는 터치 검출 신호 검출 블록의 상기 교차 방향의 단부측의 적어도 1개의 상기 터치 검출 전극과, 상기 터치 검출 전극의 정렬 순서가 교체되어 배치된 검출 블록 중첩부를 갖고,
    상기 터치 검출부는, 상기 터치 검출 신호 검출 블록마다 상기 터치 검출 신호를 검출하는 터치 검출 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 각 터치 검출 신호 검출 블록을 구성하는 상기 터치 검출 전극의 수는 동일하고, 또한, 상기 교차 방향의 단부측 이외의 복수의 상기 터치 검출 신호 검출 블록은, 상기 각 터치 검출 신호 검출 블록에 포함되는 복수의 상기 터치 검출 전극의 전극 패턴이 동일한 터치 검출 장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 각 터치 검출 신호 검출 블록에 있어서, 상기 검출 블록 중첩부 이외의 상기 터치 검출 전극은, 상기 교차 방향에 인접한 복수의 상기 터치 검출 전극인 터치 검출 장치.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 검출 블록 중첩부는, 동일한 상기 터치 검출 신호 검출 블록에 포함되는 상기 교차 방향에 인접한 복수의 상기 터치 검출 전극을 포함하는 터치 검출 장치.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 터치 검출부는, 상기 각 터치 검출 전극끼리의 전기적인 접속 상태를 임의로 전환하는 스위칭 기능을 갖고, 상기 스위칭 기능에 의하여 동일한 상기 터치 검출 신호 검출 블록을 구성하는 복수의 상기 터치 검출 전극을 전기적으로 접속하는 터치 검출 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 터치 검출부는, 검출한 상기 외부 물체에 기초하여, 상기 터치 검출 신호 검출 블록을 구성하는 상기 터치 검출 전극의 수, 및 복수의 상기 터치 검출 전극의 전극 패턴 중 적어도 한쪽을 변경하는 터치 검출 장치.
  14. 제8항에 있어서,
    상기 터치 검출 신호 검출 블록을 구성하는 복수의 상기 터치 검출 전극은, 상기 터치 검출부의 외부에 있어서 전기적으로 접속된 터치 검출 장치.
  15. 제1항에 기재된 터치 검출 장치와,
    화소에 표시 동작을 시키기 위한 화소 신호가 인가되는 복수의 화소 전극과,
    상기 화소 전극에 상기 화소 신호를 인가하여 상기 표시 동작을 실행하는 표시 구동부
    를 구비하고,
    상기 동작 구동부는, 상기 표시 동작 시에, 상기 구동 전극에 상기 화소 신호와 동기한 표시 구동 신호를 인가하는, 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    복수의 상기 구동 전극은, 상기 표시 동작 시에 상기 표시 구동 신호가 인가되는 복수의 제1 구동 전극과, 상기 터치 검출 동작 시에 상기 터치 검출 구동 신호가 인가되는 복수의 제2 구동 전극에 의하여 구성된, 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 표시 구동부 및 상기 동작 구동부를 제어하는 제어부를 구비하고,
    상기 제어부는, 상기 표시 동작을 실행하는 표시 동작 기간과, 상기 터치 검출 동작을 실행하는 터치 검출 기간을 교대로 반복하는, 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치.
  18. 제15항에 기재된 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치와,
    상기 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치에 의하여 검출된 조작에 대응한 처리를 실행하고, 또한, 상기 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치에 영상 신호를 공급하는 제어 장치
    를 구비한 전자 기기.
KR1020140131675A 2013-09-30 2014-09-30 터치 검출 장치, 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치 및 전자 기기 KR101658704B1 (ko)

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