KR101721701B1 - 표시 장치 및 접촉 검출 장치 - Google Patents

Abstract

검출 구동 주파수를 올리지 않고 응답성을 개선한다.
검출면과, m개의 구동 전극(DE)과, 복수의 센서선(SL)과, 주사 구동부(9)를 갖는다. 주사 구동부(9)는 m개의 구동 전극(DE)에 대하여 검출 구동 주사를 행한다. 소정의 구동 전극(DE)에 검출 구동 전압(COM)을 인가하여, 전압 인가 대상을 y 방향 내에서 시프트한다. 주사 구동부(9)는 구동 전극(DE)의 배치 피치의 2배 이상의 피치로 시프트를 행하는 비월 시프트가 포함되도록 검출 구동 주사를 제어한다. 이로 인해, 피검출물이 접촉 또는 근접에 응답하여 센서선(SL)에 전기적 변화가 발생하는 시간이 순서대로 주사하는 경우보다 짧다.

Description

표시 장치 및 접촉 검출 장치{DISPLAY APPARATUS AND TOUCH DETECTION APPARATUS}

본 발명은, 유저가 손가락이나 펜 등을 검출면에 접촉 또는 근접시키는 것을 검출하는, 소위 터치 패널 등의 접촉 검출의 기능을 갖는 표시 장치에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 상기 접촉 검출의 기능을 갖는 접촉 검출 장치에 관한 것이다.

터치 패널의 접촉 검출 방식은, 광학식, 저항막식, 정전 용량식의 3개가 알려져 있다.

한편, 접촉이나 근접에 따라서 발생하는 전기적 변화를 위치 정보에 대응시키기 위해서는 위치 특정이 가능하도록 조합되어 매트릭스 배치된 다수의 배선이 필요해진다. 이 배선의 조합에 의한 위치 검출의 방법으로, 검출의 해상도를 올리기 위해서는 배선수가 방대해진다. 　

이로 인해, 상기 3개의 검출 방식에서는, 전기적 변화를 출력하는 라인을 일방향으로 주사하면서 접촉 위치 또는 근접 위치를 검출하는 구동법이 주류로 되어 있다. 이 구동법은, 예를 들어 광학식은 비특허문헌 1에, 저항막식은 비특허문헌 2에, 정전 용량식은 비특허문헌 3에 각각 기재되어 있다. 여기서 라인이란, 접촉 검출을 위하여 소정의 규칙으로 2차원 배치된 미소한 센서부의 X 방향 또는 Y 방향의 배열을 의미한다.

그런데 터치 패널을 표시 패널 위에 겹쳐서 설치하면, 표시 모듈 전체의 두께가 두꺼워진다. 또한, 터치 패널을 표시 패널 위에 보유 지지하기 위한 보유 지지 부재가 필요하게 되어, 프레임(유효 검출면 주위의 부분)의 면적이 증가됨과 함께 비용이 증가된다.

따라서, 최근 터치 패널은 표시 패널 위에 겹쳐 설치되는 것에서부터, 표시 패널 내에 내장되는 것으로, 개발되는 타입의 주류가 추이하고 있다(상기 비특허문헌 1 내지 3, 특허문헌 1 참조).

이하, 터치 패널이 표시 패널 위에 겹쳐 설치되는 경우든, 표시 패널과 일체로 형성되는 경우든 호칭법으로서, "터치 센서를 구비한 표시 장치"를 사용한다.

일본 특허 공개 제 2008-9750호 공보

Hirotaka Hayashi etc. "Optical Sensor Embedded Input Display Usable under High-Ambient-Light Conditions", SID07DIGEST p1105. Bong Hyun Youetc., "12.1-inch a-Si : H TFT LCD with Embedded Touch Screen Panel", SID 08 DIGEST p830. Joohyung Lee etc., "Hybrid Touch Screen Panel Integrated in TFT-LCD", SID 08 DIGEST p834

터치 패널에 있어서, 유저가 검출면을 만지고 나서, 그 접촉을 검출할 때까지의 지연을 느끼는 경우가 있다. 이 지연이 크면 터치 패널의 조작성이 나빠진다. 또한, 용도에 따라서는 이 지연을 매우 작게 하는 것이 요구된다. 실행 명령이 발행되고 나서 그 명령의 실행이 완료될 때까지의 지연 시간을 레이턴시라고 칭하고, 조작성 향상을 위하여 레이턴시의 개선이 요구되고 있다.

따라서, 레이턴시를 개선하기 위한 구동법으로서, 접촉 검출 장치를 라인마다 구동하는 경우에 Y축 방향과 X축 방향 중 한쪽 또는 양쪽을 따른 라인을 순차적으로 고속으로 전압 구동(검출 주사)하는 것을 생각할 수 있다.

그러나 접촉 검출 장치에 있어서, 검출 주사의 고속화를 위해 검출 주사 시의 구동 주파수 등을 높게 하면, 소비 전력이 증가된다. 또한, 배선 등일 때 상수가 큰 경우에 검출 주사 시의 구동 주파수 등을 높게 하면, 검출 신호의 진폭이 저하되어 검출 정밀도가 나빠지는 경우가 있다.

본 발명은, 검출 구동 주파수를 올리지 않고 레이턴시를 단축하여 응답성을 개선한 접촉 검출의 기능을 갖는 표시 장치를 제공하는 것이다. 또한, 본 발명은 당해 접촉 검출의 기능을 갖는 접촉 검출 장치를 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 표시 장치는, 표시면과, 표시 기능층과, 복수의 구동 전극과, 검출 주사 제어부와, 복수의 센서선을 갖고, 바람직하게는 접촉 검출부를 더 갖는다.

상기 표시 기능층은, 입력되는 영상 신호에 따라서 상기 표시면의 표시를 변화시킨다.

상기 복수의 구동 전극은, 예를 들어 상기 검출면과 평행한 면 내에서 일방향으로 분리하여 배치되어 있다.

상기 검출 주사 제어부는, 복수의 구동 전극의 일부에 검출 구동 전압을 인가하여 당해 검출 구동 전압의 인가 대상을 표시면 내에 있어서 일방향 내에서 시프트하여 검출 구동 주사를 행한다. 이때 상기 검출 주사 제어부는 구동 전극 피치의 2배 이상의 피치로 시프트를 행하는 비월 시프트가 포함되도록 상기 검출 구동 주사를 제어한다.

상기 복수의 센서선은, 상기 일방향과 다른 타방향으로 분리하여 배치되어 있다. 상기 검출 주사 제어부가 상기 검출 구동 주사를 행하고 있을 때에 상기 검출면에 대하여 피검출물이 접촉 또는 근접하면 당해 접촉 또는 근접에 응답하여 상기 복수의 센서선에 전기적 변화가 발생한다.

이상의 구성에 의하면, 접촉 주사 제어부가 실행 제어하는 검출 구동 주사에 있어서, 검출면(이 경우, 표시면) 내의 주사 기간에 복수회 반복되는 시프트에 상기 비월 시프트가 포함된다. 그로 인해, 이 비월 시프트의 빈도가 높을수록 검출 주사의 기간 중에 검출면 내에 있어서 최초로 접촉 검출이 행하여질 때까지의 시간이 짧아진다. 또한, 본 발명의 명세서에서 "접촉 검출"이라고 할 때에 피검출물이 검출면(이 경우, 표시면)에 접촉하는 검출뿐만 아니라, 근접(프록시미티)을 검출하는 것을 포함한다.

본 발명이 비적용인 경우, 즉 비월 시프트를 포함하지 않고, 복수의 구동 전극의 분리 방향(일방향)의 편측으로부터 순차적으로 주사를 행하는 경우, 주사 개시점에 가까운 측에 피검출물이 존재하는 경우에 비해, 먼 측에 피검출물이 존재하는 경우의 접촉 검출의 응답이 늦어진다.

이에 대해 본 발명에서는, 비월 시프트를 몇 번만 반복하기만 해도 대략 검출면 내의 접촉 검출이 가능하다. 이로 인해, 피검출물의 유무를 빨리 검출하고자 하는 경우, 검출 구동 주사의 주파수가 동일해도 이러한 비월 시프트에 의해 최초로 접촉 검출이 될 때까지의 기간이 더 짧아진다.

본 발명에 관한 접촉 검출 장치는, 상술한 표시 장치의 표시면과 동일하도록 피검출물이 접촉 또는 근접하는 면으로서 검출면을 갖지만, 표시 장치와 달리, 표시 기능층은 갖지 않는다. 또한, 당해 표시 장치는, 상술한 접촉 검출 장치와 마찬가지의 기능의 검출 주사 제어부와, 복수의 센서선을 갖는다.

액정 표시 장치의 경우, 액정층이 상기 표시 기능층에 해당한다. 또한, 액정 표시 장치 등의 경우, 상기 표시 기능층(액정층)에 화소마다의 표시 전압을 인가하는 2개의 전극(화소 전극과 구동 전극)이 액정을 사이에 두는 배치이어도 좋고, 양쪽 모두 반표시면측에 배치해도 좋다. 　

예를 들어 표시 장치 전체의 박형화를 위해서는, 검출 구동 주사를 위한 상기 복수의 구동 전극은 표시 구동 주사를 위한 표시 구동 전극을 겸용하는 것이 바람직하다.

이 경우, 액정 표시 장치에 있어서는, 또한 검출 주사 제어부와 표시 주사 제어부를 개별 회로로서 설치하여도 좋고, 1개의 회로로 겸용시켜도 좋다.

본 발명에 따르면, 검출 구동 주파수를 올리지 않고 레이턴시를 단축하여 응답성을 개선한 표시 장치를 제공할 수 있다. 또한, 본 발명에 따르면, 이러한 이점을 갖는 접촉 검출의 기능을 갖는 접촉 검출 장치를 제공할 수 있다.

도 1은 제1, 제2 실시 형태에 관한 터치 센서부의 동작을 설명하기 위한 등가 회로도와 개략 단면도.
도 2는 도 1에 도시된 터치 센서부에 손가락이 접촉 또는 접근한 경우의, 상기와 동일한 등가 회로도와 상기와 동일한 개략 단면도.
도 3은 제1, 제2 실시 형태에 관한 터치 센서부의 입출력 파형을 도시하는 도면.
도 4는 제1 실시 형태에 관한 접촉 검출 장치의 구성을 도시하는 평면도와 개략 단면도.
도 5는 제1 실시 형태에 관한 터치 센서 검출을 설명하기 위한 평면도와 등가 회로도와 식을 도시하는 도면.
도 6은 제2 실시 형태에 관한 표시 장치의 터치 검출을 위한 전극 패턴과, 그 구동 회로의 접속을 도시하는 평면도와 개략 단면도.
도 7은 제2 실시 형태에 관한 표시 장치의 화소 회로의 등가 회로도.
도 8은 제2 실시 형태에 관한 표시 장치의 접촉 검출부의 회로예를 도시하는 도면.
도 9는 제2 실시 형태에 관한 횡전계 모드의 액정 표시 장치의 개략 단면도.
도 10은 제1 시프트 동작예의 설명도.
도 11은 제2 시프트 동작예의 설명도.
도 12는 제3 시프트 동작예의 설명도.
도 13은 제4 시프트 동작예의 설명도.
도 14는 제5 시프트 동작예의 설명도.
도 15는 제6 시프트 동작예의 설명도.
도 16은 제7 시프트 동작예의 설명도.
도 17은 제8 시프트 동작예의 설명도.
도 18은 제1 주사 구동부의 구성예를 나타내는 표시 장치의 개략 블록도.
도 19는 제2 주사 구동부의 구성예를 나타내는 표시 장치의 개략 블록도.
도 20은 본 발명이 적용된 액정 표시 장치를 구비한 디지털 스틸 카메라를 도시하는 사시도.
도 21은 본 발명이 적용된 액정 표시 장치를 구비한 노트북형 퍼스널 컴퓨터를 도시하는 사시도.
도 22는 본 발명이 적용된 액정 표시 장치를 구비한 비디오 카메라를 도시하는 사시도.
도 23은 본 발명이 적용된 액정 표시 장치를 구비한 휴대 단말 장치의 개방 상태와 폐쇄 상태를 도시하는 정면도.

이하, 본 발명의 실시 형태를, 정전 용량식의 접촉 검출 장치, 및 당해 접촉 검출의 기능을 갖는 액정 표시 장치를 주된 예로서 도면을 참조하여 설명한다. 또한, 저항막식이나 광학식에도 본 발명은 적용 가능하다. 또한, 여기서는 액정 표시 장치를 예로 하지만, 유기 EL 표시 장치 등의 다른 표시 장치에 대해서도 본 발명은 적용 가능하다.

이하, 다음과 같은 순으로 설명을 행한다.

1. 제1 실시 형태 : 접촉 검출 장치.

2. 제2 실시 형태 : 액정 표시 장치.

3. 변형예.

4. 전자 기기에의 응용예.

<1. 제1 실시 형태>

[터치 검출의 기본 구성과 동작]

우선, 제1 실시 형태에서 전제가 되는 사항(다른 실시 형태에서도 공통되는 사항)으로서, 도 1 내지 도 3을 참조하여 정전 용량식 접촉 검출의 기본을 설명한다.

도 1의 (A)와 도 2의 (A)는 터치 센서부의 등가 회로도, 도 1의 (B)와 도 2의 (B)는 터치 센서부의 구조도(개략 단면도)이다. 여기서 도 1은 피검출물로서의 손가락이 센서에 근접하고 있지 않은 경우를, 도 2는 센서에 손가락이 근접 또는 접촉하고 있는 경우를, 각각 나타낸다.

도시된 터치 센서부는, 정전 용량형 터치 센서이며, 도 1의 (B) 및 도 2의 (B)에 도시된 바와 같이 용량 소자로 이루어진다. 구체적으로, 유전체(D)와, 유전체(D)를 사이에 두고 대향 배치하는 1쌍의 전극, 즉 구동 전극(E1) 및 검출 전극(E2)으로 용량 소자(정전 용량)(C1)가 형성되어 있다.

도 1의 (A) 및 도 2의 (A)에 도시된 바와 같이, 용량 소자(C1)의 구동 전극(E1)은, AC 펄스 신호(Sg)를 발생하는 교류 신호원(AS)에 접속된다. 용량 소자(C1)의 검출 전극(E2)은 검출 회로(DET)에 접속된다. 이때 검출 전극(E2)은 저항(R)을 통하여 접지됨으로써 DC 레벨이 전기적으로 고정된다. 또한, 저항을 통한 접지는 필수가 아니며, 검출 전극(E2)은, 예를 들어 로직 회로를 통하여 어느 한 기간에서는 GND 전위나 다른 전위로 고정되고, 어느 한 기간에서는 플로팅 상태로 해도 좋다.

교류 신호원(AS)으로부터 구동 전극(E1)으로 소정의 주파수, 예를 들어 수 [kHz] 내지 수십 [kHz] 정도의 AC 펄스 신호(Sg)를 인가한다.

이 AC 펄스 신호(Sg)의 파형도를 도 3의 (B)에 예시한다. AC 펄스 신호(Sg)의 인가에 따라, 검출 전극(E2)에, 도 3의 (A)에 도시된 출력 파형의 신호(검출 신호(Vdet))가 나타난다.

또한, 후술하는 다른 실시 형태에서 상세를 설명하지만, 접촉 검출 장치의 기능을 액정 표시 패널 내에 갖는 액정 표시 장치에서는, 구동 전극(E1)이 액정 구동을 위한 대향 전극(화소 전극에 대향하는, 복수 화소에서 공통된 전극)에 상당한다. 여기서 대향 전극은 액정 구동을 위해, 소위 Vcom 구동이라고 칭해지는 교류 구동이 이루어진다. 따라서, 이밖의 실시 형태에서는 Vcom 구동을 위한 공통 구동 신호를, 구동 전극(E1)을 터치 센서를 위하여 구동하는 AC 펄스 신호(Sg)로서도 사용한다.

손가락을 접촉하고 있지 않은 도 1에 도시된 상태에서는 용량 소자(C1)의 구동 전극(E1)이 교류 구동되어, 그 충방전에 수반하여 검출 전극(E2)에 교류의 검출 신호(Vdet)가 출현한다. 이하, 이때의 검출 신호를 「초기 검출 신호(Vdet0)」로 표기한다. 검출 전극(E2)측은 DC 접지되어 있지만 고주파적으로는 접지되어 있지 않기 때문에 교류의 방전 경로가 없어, 초기 검출 신호(Vdet0)의 펄스 파고값은 비교적 크다. 단, AC 펄스 신호(Sg)가 상승되고 나서 시간이 경과하면, 초기 검출 신호(Vdet0)의 펄스 파고값의 손실로 인해 서서히 저하되고 있다.

도 3의 (C)에, 스케일과 함께 파형을 확대하여 나타낸다. 초기 검출 신호(Vdet0)의 펄스 파고값은 초기값의 2.8[V]로부터 고주파 손실에 의해 약간의 시간의 경과로 0.5[V] 정도 저하되고 있다.

본 초기 상태로부터, 손가락이 검출 전극(E2)에 접촉 또는 영향을 미치는 지근 거리까지 접근하면, 도 2의 (A)에 도시된 바와 같이 검출 전극(E2)에 용량 소자(C2)가 접속된 경우와 등가의 상태로 회로 상태가 변화한다. 이것은, 고주파적으로 인체가 편측이 접지된 용량과 등가가 되기 때문이다.

이 접촉 상태에서는 용량 소자(C1과 C2)를 통한 교류 신호의 방전 경로가 형성된다. 따라서, 용량 소자(C1과 C2)의 충방전에 수반하여, 용량 소자(C1, C2)에 각각 교류 전류(I1, I2)가 흐른다. 그로 인해, 초기 검출 신호(Vdet0)는 용량 소자(C1과 C2)의 비 등에 의해 결정되는 값으로 분압되어 펄스 파고값이 저하된다.

도 3의 (A) 및 도 3의 (C)에 도시된 검출 신호(Vdet1)는 이 손가락이 접촉했을 때에 검출 전극(E2)에 출현하는 검출 신호이다. 도 3의 (C)로부터, 검출 신호의 저하량은 0.5[V] 내지 0.8[V] 정도인 것을 알 수 있다. 도 1 및 도 2에 도시된 검출 회로(DET)는 이 검출 신호의 저하를, 예를 들어 임계값(Vt)을 사용하여 검출함으로써 손가락의 접촉을 검출한다.

[접촉 검출 장치의 개략 구성]

도 4의 (A)에 본 발명의 실시 형태에 관한 접촉 검출 장치의 개략적인 평면도를 나타낸다. 이 평면도는 최표면의 보호층을 생략하고, 검출면(보호층의 최표면)으로부터 장치 내부를 투시한 도면이다. 또한, 도 4의 (B)에, 도 4의 (A)의 A-A선을 따라 자른 개략 단면도를 나타낸다.

도 4의 (B)에 도시된 바와 같이, 접촉 검출 장치(10)는 제1 기판(11)과, 제2 기판(12) 사이에 구동 전극(DEm)이 배치되어 있다. 제2 기판(12)의 구동 전극(DEm)측과 반대면, 즉 검출면측의 면에 n개의 센서선(SL1 내지 SLn)이 배치되어 있다.

n개의 센서선(SL1 내지 SLn)은, 도 4의 (A)에 도시된 바와 같이 y 방향으로 가늘고 긴 복수의 배선으로 형성되어 있다. 이하, 센서선(SL1 내지 SLn) 중 임의의 1개를 센서선(SLi(i=1, 2, 3, …, n))으로 표기한다.

구동 전극은, 도 4의 (A)에 도시된 바와 같이, x 방향으로 긴 띠 형상으로 형성되고, y 방향으로 동일 피치로 m개 배치되어 있다. m개의 구동 전극(DEj(j=1, 2, 3, …, m))은 n개의 센서선(SL1 내지 SLn)과 다른 방향으로 배치되어 있다. 본예에서는, 구동 전극(DEj)과 센서선(SLi)이 직교하여 배치되어 있다.

도 4의 (B)에 도시된 제1 기판(11)과 제2 기판(12)의 재질을 한정하지 않는다. 단, n개의 센서선(SL1 내지 SLn)의 각각(SLi)이 m개의 구동 전극(DE1 내지 DEm)의 각각(DEj)과 용량 결합하고 있을 필요가 있다. 그 때문에 당해 용량 결합을 소정의 강도로 한다는 관점에서, 제2 기판(12)의 두께나 재질이 규정되어 있다. 그 관점에서는 제2 기판(12)을 생략하고, 절연물을 n개의 센서선(SL1 내지 SLn)과 m개의 구동 전극(DE1 내지 DEm) 사이에 개재시켜도 좋다.

도 4의 (A)에 도시된 바와 같이, m개의 구동 전극(DE1 내지 DEm) 중 한쪽 단부에 접속되고 주사 구동부(9)가 배치되어 있다. 또한, n개의 센서선(SL1 내지 SLn) 중 한쪽 단부에 접속되고 접촉 검출부(8)가 배치되어 있다.

주사 구동부(9)는, 구동 전극마다 교류 신호원(AS)(도 1, 도 2 참조)을 갖는다. 주사 구동부(9)는, 활성화되는 교류 신호원(AS)을, 도 4의 (A)의 주사 구동부(9)의 블록 내에서 화살표에 의해 나타내는 방향(주사 방향) 내에서 전환하는 회로이다. 혹은, 주사 구동부(9)는 1개의 교류 신호원(AS)을 갖고, 이 1개의 교류 신호원(AS)과, m개의 구동 전극 내의 1개의 구동 전극(DEj)의 접속을 상기 주사 방향 내에서 전환하는 회로이다.

주사 구동부(9)는 검출 구동 주사를 행하는 본 발명의 "검출 주사 제어부"의 일례에 해당한다. 여기서 본 발명에서 말하는 "검출 구동 주사"란, 검출 구동 전압(예를 들어 교류 전압)을 인가하여, 그 인가 대상을 일방향 내에서 시프트하는 것을 검출면 내의 주사 기간 내에 복수회 반복하는 동작이다.

일반적으로 "주사"라고 칭할 때, 구동 전압(교류, 직류에 제한하지 않는다)을 실제로 인가하는 구동 전극(전압 인가 대상)을, m개의 구동 전극 중 한쪽 단부로부터 다른 쪽 단부를 향하여 전환하는 동작을 가리키는 경우가 많다.

단, 본 발명에서는 순차 주사(화살표의 시점으로부터 종점으로 순차적으로 전압 인가 대상으로서의 구동 전극(DE)을 전환하는 주사)를 항상 행하지는 않지만, 일부에서 순차 주사를 행해도 된다. 도중에 구동 전극(DE)을 몇 개 비월하여 전압 인가 대상을 시프트하는 비월 시프트를 행하는 경우가 있기 때문이다. 또한, 화살표의 방향과는 역방향의 순차 주사를 행하거나, 화살표의 방향과는 역방향으로 비월 시프트를 수반하는 주사를 행하는 등, 순차 주사와는 다른 주사를 주사 구동부(9)가 실행하는 경우도 있다. 또한, 도 4의 (A)의 주사 구동부(9) 내에 화살표로 나타내는 방향은, 주사 구동부(9)가 행하는 기본적인 주사의 방향을 나타내는 것에 지나지 않는다.

이상으로부터, 주사 구동부(9)(검출 주사 제어부)는 검출 구동 주사 시에 구동 전극 피치의 2배 이상의 피치로 행하는 비월 시프트가 포함되도록 전압 인가 대상의 시프트를 제어하는 회로라고 할 수 있다.

주사 구동부(9)는, 그 외부(예를 들어 도시하지 않은 CPU나 펄스 발생 회로 등)로부터 인가되는 제어 신호에 기초하여, 주사의 알고리즘(특히 시프트의 방법)을 제어하면 된다. 이 경우, 본 발명의 검출 주사 제어부는 주사 구동부(9) 외에, 그 제어 신호를 공급하는 수단(CPU나 펄스 발생 회로 등)을 포함하여 구성해도 된다. 주사 구동부(9)의 구체적인 블록 구성은 후술한다.

또한, 후술하는 변형예에 나타낸 바와 같이, 주사의 알고리즘에는 시프트 동작의 방법 외에 인가 전압의 크기나 위상의 제어 등, 전압 인가의 알고리즘을 포함하도록 해도 좋다.

또한, 본 실시 형태에서는 구동 전극과 센서선의 직교 배치는 필수가 아니고, 각 센서선과 각 구동 전극의 용량 결합이 검출면 내에서 균일 또는 거의 균일하게 되면, 양자의 형상이나 배치를 특별히 한정할 필요가 없다.

단, 도 4의 (A)와 같이 검출면의 직교하는 2개의 변 중 한쪽으로부터 센서선을 인출하여 접촉 검출부(8)에 접속하고, 상기 2개의 변 중 다른 한쪽의 측으로부터 구동 전극을 인출하여 주사 구동부(9)에 접속하면, 접촉 검출부(8)와 주사 구동부(9)의 배치가 행하기 쉽다. 그 때문에 구동 전극과 센서선의 직교 배치는 바람직하나, 이것에 한정하는 것이 필수는 아니다.

[시프트 동작의 알고리즘]

여기서 시프트의 알고리즘에 대하여 개략을 설명한다.

본 발명의 적용에 의한 실행되는 시프트는 크게 구별하면 랜덤하게 행하는 경우와, 규칙적으로 행하는 경우가 있다.

랜덤한 시프트는, 예를 들어 주사 구동부(9)가 스스로 발생한 난수, 혹은 외부로부터 부여받은 난수를 사용하여 다음에 행하는 시프트량이나 정역(正逆)의 방향(전압 인가 대상의 선택)을 그때마다 정함으로써 실행된다. 랜덤한 시프트는, 「구동 전극 피치의 P(≥1)배로 시프트 동작을 행한다고 했을 때에 이 P의 값을 랜덤하게 제어하는」 것이다. 랜덤한 시프트이기 때문에, 당연하지만, 비월 시프트도 높은 확률로 포함된다.

랜덤한 시프트를 행한 결과로서, 순차 주사로 되어 버릴 확률은 매우 작지만 제로는 아니다. 특히 구동 전극(DE)이 수 개인 경우에는 그러한 확률(비월 주사가 전혀 행해지지 않을 확률)도 무시할 수 없다.

그러나 통상 구동 전극(DE)의 개수(m)는 수백으로 크기 때문에, 랜덤한 시프트를 행한 경우 1화면 주사 시간에 비월 주사가 전혀 행해지지 않을 확률은 제로라고 간주해도 좋다. 즉, 반대로 표현하면 랜덤한 시프트를 행한 경우에 1화면 주사 시간에 비월 시프트가 1회 이상 포함되도록 구동 전극(DE)의 개수(m)가 많은 것이 필요하다. 여기서 "1화면 주사 시간"이란, 순차 주사의 경우에 최초의 구동 전극(DE1)의 구동 개시부터 최후의 구동 전극(DEm)의 구동 종료까지의 시간이다.

한편, 규칙적인 시프트에서는 1화면 주사 시간에 비월 시프트가 1회 이상 포함되도록 그 알고리즘을 정하면 된다. 단, 비월 시프트의 목적은 재빨리 접촉 검출을 인식하는 것이기 때문에, 비월 시프트의 시프트값(비월 시의 구동 전극 피치(P))은 어느 정도 크게 할 필요가 있다. 그로 인해, 규칙적인 시프트 동작에서는 1화면을 y 방향으로 복수 F(≥2)개의 영역으로 구분했을 때에 영역 사이를 가능한 한 골고루 이동하는 시프트 동작이 바람직하다. 이때 영역간의 이동으로 비월 시프트 동작을 행하는 것이 바람직하다.

혹은, 미세한 비월량(수 화소 전극분, 예를 들어 1 내지 3, 4화소 전극의 피치씩)으로 상시 비월 시프트를 행하는 것이 바람직하다. 이 방법은, 표시 주사보다 굵은 피치에 의한 순차 주사라고 간주할 수 있지만, 구동 주파수는 표시 시와 동일하게 하면서도 화면의 단부부터 단부까지의 주사 시간이 표시 시보다 짧아진다. 그 결과, 이 방법은 『N화면분의 표시 구동 주사의 기간 중에 (N+1) 이상의 화면분의 검출 구동 주사를 행하는』 방법이다.

영역간 이동의 시프트의 동작예와 상시 비월 시프트의 동작예는, 후술하는 다른 실시 형태에서 설명한다. 또한, 영역간 이동의 시프트 동작의 규칙성만 알고리즘으로 정하여, 각 영역 내에서 어느 구동 전극(DE)을 선택할지의 수순으로 랜덤성을 갖게 하는 등, 규칙적인 시프트 동작과 랜덤한 시프트 동작의 조합도 가능하다.

그런데 주사 구동부(9)가 행하는 검출 구동 주사는 검출 구동 전압(예를 들어 교류 전압)의 인가와 시프트 동작의 반복이지만, 이 2개의 동작을 1사이클로 하여 일정 주기로 행하는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 접촉 검출부(8)에 의해 접촉의 유무를 검출할 때의 타이밍이 취하기 쉽기 때문이다.

이 경우, 주사 구동부(9)(검출 주사 제어부)는 상기 시프트를 행하지만 상기 검출 구동 전압의 인가를 행하지 않거나, 혹은 시프트도 전압의 인가도 행하지 않는 1사이클 이상의 구동 휴지를 정기적으로 또는 어느 한 영역에 대하여 실행 제어해도 좋다.

특히 상시 비월 시프트에서는 화면의 단부부터 단부까지 대략의 순차 주사를 행한 후에, 다음의 화면을 주사하기 위해 최초의 주사 개시 위치로 되돌아가는 귀선 시간 및／또는 귀선 후의 일정 기간을 이 구동 휴지의 기간으로 해도 좋다.

또한, 접촉 검출부(8)는 상기 구동 휴지의 기간 중에 검출 신호가 되는 전기적 변화가 중첩되지 않는 센서선(SLi)의 전위 레벨로부터 노이즈 레벨을 검출하여, 노이즈 제거를 행하는 노이즈 제거부를 포함하도록 구성해도 좋다. 이 노이즈 제거부는 접촉 검출부(8)에 설치하는 것이 필수가 아니며, 접촉 검출부(8)와 다른 회로에 의해 노이즈 제거를 행할 수도 있다.

또한, 도 4의 (A)에서는 접촉 검출부(8)를 접촉 검출 장치(10) 내에 설치하고 있지만, 그 자체도 필수가 아니다. 접촉 검출 장치(10)는 n개의 센서선 출력을 외부에 출력시켜, 접촉 검출 장치(10) 밖에서 접촉 검출을 행해도 된다.

이것은 후술하는 제2 실시 형태에 관한 표시 장치에서도 마찬가지이다. 즉, 접촉 검출부(8)와 마찬가지의 구성은 표시 장치의 외부에 설치하여도 된다.

이하, 센서선(SLi)의 신호 성분과 노이즈 성분에 대하여 설명한다.

[검출 신호]

도 5의 (A)에 m개의 구동 전극(DE1 내지 DEm) 중 최초의 구동 전극(DE1)을 교류 신호원(AS)이 구동하고 있는 모습을 나타낸다. 또한, 도 5의 (B)에 이때 도 5의 (A)에 도시된 n개의 센서선 중 임의의 1개(SLi)에 유저의 손가락이 근접하고 있을 때의 터치 센서의 등가 회로도를 나타낸다.

도 5의 (A)에 도시된 바와 같이 구동 전극(DE1)에 교류 신호원(AS)이 접속되어 구동 전극(DE1)이 교류 구동되고 있다. 이때 터치 센서는, 도 5의 (B)와 같은 등가 회로로 나타낸다. 단, 여기서는 용량 소자(C1_1 내지 C1_m)의 각 정전 용량값을 "Cp", 센서선(SLi)에 용량 소자(C1_1 내지 C1_m) 이외에 접속되어 있는 용량 성분(기생 용량)을 "Cc"로 나타낸다. 또한, 교류 신호원(AS)에 의한 교류 전압의 실효값을 "V1"로 나타낸다. 이때 접촉 검출부(8)(도 4의 (A) 참조)에 의해 검출되는 검출 신호(Vdet)는 손가락이 비접촉일 때는 전압(Vs), 손가락이 접촉일 때는 전압(Vf(<Vs))으로 된다. 도 3과의 관계에서는 전압(Vs)이 "초기 검출 신호(Vdet0)"에 상당하고, 전압(Vf)이 "검출 신호(Vdet1)"에 상당한다. 이하, 전압(Vs, Vf)을 센서 전압이라고 한다.

비접촉 시의 센서 전압(Vs)은, 도 5의 (C)와 같은 식에 의해 표현된다. 이 식으로부터 구동 전극(DE)의 수(m)가 크면, 그만큼 각 정전 용량값(Cp)은 작아진다. 이 때문에 도 5의 (C)의 식의 분모에 있어서의 "mCp"가 거의 일정해진다. 또한, 기생 용량(Cc)의 값은 구동 전극(DE)의 수(m)의 영향을 다소 받기는 하지만, 거의 일정하다고 간주해도 좋다. 이 때문에 도 5의 (C)의 식의 분모에 그다지 큰 변화가 없지만, 그 분자가 작아진다. 따라서, 구동 전극(DE)의 수(m)가 커지는 것에 따라, 센서 전압(Vs)의 크기(비접촉 시의 검출 신호의 파고값)도 작아진다. 한편, 센서 전압(Vf)(접촉 시의 검출 신호의 파고값)은 센서 전압(Vs)과 마찬가지로, 거의 "mCp"에 반비례하고, 거의 "Cp"에 비례하는 값을 취한다. 이것은, 손가락의 근접에 의해 부가된 외부 용량(C2)의 값이 정전 용량값(Cp)보다 충분히 작기 때문이다.

이상에서, 구동 전극(DE)의 수(m)가 클수록 검출 신호의 파고값이 작아진다.

이에 대해 구동 전극(DE)의 수(m)가 작고, 1개의 구동 전극(DE1)의 면적이 크면, 검출 신호의 파고값은 커지지만, 피검출물의 크기를 검출할 때의 분해능(인식 가능한 최소의 피검출물의 크기에 대응)이 저하된다. 또한, 피검출물의 위치 검출의 경우에는 그 위치 검출의 정밀도도 상기 수(m)가 작을수록 낮다. 따라서, 이 물체의 크기나 위치를 검출하는 정밀도를 올려 고성능화하면, 어떻게든 1개의 구동 전극(DE)의 면적을 작게 해야 한다. 그러나 전술한 바와 같이, 구동 전극(DE)의 수(m)를 크게 하고 전극 면적을 작게 하면, 터치 센서의 검출 신호의 파고값이 저하된다.

본 예에서는, 1개의 구동 전극(DE)의 면적에 따라 구동 전극(DE)과 교차하는 개소에서의 정전 용량값(Cp)이 변화한다. 즉, 구동 전극(DE)의 면적(특히 폭)이 클수록 정전 용량값(Cp)도 커진다. 또한, 1개의 센서선(SLi)의 면적(특히 폭)이 클수록 정전 용량값(Cp)도 커진다.

그런데 센서선(SLi)에 노이즈가 실리면, 결과적으로 검출 신호(Vdet) 내의 노이즈 성분에 대하여 신호 성분(센서 전압(Vs, Vf)의 평균적인 파고값)이 상대적으로 작아진다. 따라서, 검출 신호(Vdet)의 S/N비가 저하되어 버린다. 이 S/N비는 구동 전극(DE)의 수(m)가 크고 1개의 구동 전극(DE)의 폭이 작을수록 저하된다. 또한, 신호 성분과 노이즈 성분의 크기가 근접할수록 노이즈 분리 기술의 적용이 어려워진다. 특히 노이즈 성분이 주기적으로 변동하여 그 주기가 검출 신호의 주기에 가까우면 노이즈 분리가 더욱 어려워진다.

따라서, 터치 센서의 감도(검출하는 물체의 크기의 해상도나 위치 검출 정밀도)와 검출 신호(Vdet)의 S/N비에는 상반 관계가 있으며, 노이즈 필터 등의 노이즈 분리 기술을 적용했다고 해도 양자를 모두 향상시키는 것은 곤란하다.

따라서, 본 발명의 실시 형태에서는 보다 바람직한 형태로서 신호 성분이 없는 기간(사이클)을 의도적으로 설정하여 그 노이즈 성분의 검출을 쉽게 한다. 이 기간(사이클)에서 검출한 노이즈 성분을 신호 성분과 노이즈 성분의 양쪽을 포함하는 기간의 센서선 출력으로부터 감산하면 노이즈 제거를 쉽게 행할 수 있다. 또한, 노이즈 제거부의 구체적인 회로 설명은 생략한다.

<2.제2 실시 형태>

제2 실시 형태는 본 발명의 표시 장치에 관한 것이다. 이 표시 장치의 터치 센서 기능 자체는 제1 실시 형태와 동일하다.

본 실시 형태에서 예시하는 표시 장치는 Vcom 구동을 행하는 액정 표시 장치이다.

본 발명에 있어서, Vcom 구동은 필수가 아니다. 단 이하의 설명에서는 Vcom 구동을 행하여, 그 표시 구동을 위하여 공통 전극(대향 전극)을 센서 구동을 위해서도 사용하여, 표시 주사(기입 주사)와 센서 구동 주사를 동시에 행하는 액정 표시 장치를 예시한다.

이때 표시 구동과 검출 구동을 동기시키는 것이 바람직하다. 바꾸어 말하면, 본 실시 형태에서는 동기 구동을 위해 표시 구동의 공통 전극(대향 전극)을 센서 구동의 구동 전극으로서도 사용하고 있다. 또한, 동기를 취하는 것은 표시 장치 내에서 도시하지 않은 CPU 등의 제어에 의해 동기 신호(클록 신호 등)를 발생하는 구성이어도 좋고, 외부로부터 동기 신호를 제공해도 좋다. 표시 장치가 액정 표시 패널과 같은 표시 부품인 경우에는 외부 동기도 상정된다. 한편, 표시 장치가 표시 부품을 포함한 시스템(텔레비전 장치, 모니터 장치, 그 밖의 전자 기기)인 경우에는 당해 시스템 내에서 동기 신호가 발생한다.

본 액정 표시 장치는 장치 전체의 박형화가 달성되는 이익을 갖는다. 단, 표시 구동 주파수와 센서 구동 주파수(검출 구동 주파수)를 동일하게 하면, 센서 검출 시의 응답성이 나쁘다고 하는 다른 면에서의 불이익을 수반한다. 이로 인해, 제1 실시 형태에서 설명한 효과, 즉 검출 구동 주파수를 올리지 않고(혹은 반대로 내린 경우에도) 센서 검출의 응답성을 개선한다는 효과는 표시 구동과 센서 구동의 구동 전극을 공용하는 표시 장치에 있어서, 특히 크다.

또한, 본 발명에서 "대향 전극"이란, 표시 구동을 위한 공통 전극(표시 구동 전극)의 역할과 제1 실시 형태와 마찬가지로 터치 검출을 위한 검출 구동 전극의 역할을 겸하는 전극을 의미한다. 이하, 제1 실시 형태와의 정합성을 유지하기 위해 제1 실시 형태에 있어서의 용어인 "구동 전극(DE)"을 계속 사용한다.

센서 검출 정밀도는 센서선(본 실시 형태에서는 "검출 전극"이라고도 한다)의 수에 비례하지만, 센서선을 x 방향과 y 방향으로 매트릭스 배치하면 센서선의 수가 방대해진다. 센서선의 수를 줄이기 위해서는 복수의 구동 전극의 1개를 교류 구동하고, 그 교류 구동의 동작 대상을 소정 간격을 두고 일정 피치로 배열하는 복수의 구동 전극의 배열 내에서 시프트하는 구동법이 바람직하다. 이 구동 방법의 기본적인 개념은, 제1 실시 형태에서도 채용되고 있으며, 그로 인해 y 방향으로 긴 센서선만으로 센서 출력이 가능해진다.

본 교류 구동의 대상을 주사 방향(y 방향)으로 소정의 알고리즘으로 시프트시키면서 교류 구동하는 방법에 의해, 이 동작에 추종하여 센서선의 전위 변화를 관찰한다. 그러면, 전위 변화(예를 들어, 도 3의 (A)에 나타내는 펄스 파고값의 저하)가 있던 센서선(검출 전극)의 어드레스와, 그 전위 변화의 타이밍으로부터 피검출물의 접촉 또는 근접을 검출할 수 있다. 그 자체는 제1 실시 형태와 마찬가지이다.

또한, 소정의 알고리즘에 비월 시프트를 포함시키는 것과, 그에 의한 효과(레이턴시의 개선)는 제1 실시 형태와 마찬가지이다. 또한, 비월 시프트에는 전술한 바와 같이 영역간 시프트와 상시 비월 시프트가 있는 것도 제1 실시 형태와 마찬가지이다.

이하, 표시 장치의 구성과 동작을 설명하고, 그 후 시프트 동작의 바람직한 실시 형태에 대하여 설명한다.

[표시 장치의 개략 구성]

도 6의 (A) 내지 도 6의 (C)에, 본 실시 형태에 관한 표시 장치의 전극과, 그 구동이나 검출을 위한 회로의 배치에 특화된 평면도를 나타낸다. 또한, 도 6의 (D)에, 본 실시 형태에 관한 표시 장치의 개략적인 단면 구조를 나타낸다. 도 6의 (D)는, 예를 들어 행방향(화소 표시 라인 방향)의 6화소분의 단면을 나타내고 있다. 도 7은 화소의 등가 회로도이다.

도 6에 도시된 표시 장치는 「표시 기능층」으로서의 액정층을 구비하는 액정 표시 장치이다.

액정 표시 장치는, 액정층을 사이에 두고 대향하는 2개의 기판 중 한쪽의 기판측에 복수의 화소에서 공통된 전극이며, 화소마다 계조 표시를 위한 신호 전압에 대하여 기준 전압을 인가하는 공통 구동 신호(Vcom)가 인가되는 전극(구동 전극)을 갖는다.

도 6의 (D)에서는 단면 구조를 보기 쉽게 하기 위해, 이 본 발명의 주요한 구성인, 구동 전극, 화소 전극 및 검출 전극에 대해서는 해칭 표시를 했지만, 그 이외의 부분(기판, 절연막 및 기능막 등)에 대해서는 해칭을 생략하고 있다. 이 해칭의 생략은, 그 이후의 다른 단면 구조도에 있어서도 마찬가지이다.

액정 표시 장치(1)는, 도 7에 도시된 화소(PIX)가 매트릭스 배치되어 있다. 각 화소(PIX)는, 도 7에 도시된 바와 같이 화소의 셀렉트 소자로서의 박막 트랜지스터(TFT ; thin film transistor, 이하 TFT(23)로 표기)와, 액정층(6)의 등가 용량(C6)과, 유지 용량(부가 용량)(Cx)을 갖는다. 액정층(6)을 나타내는 등가 용량(C6)의 일방측의 전극은 화소마다 분리되어 매트릭스 배치된 화소 전극(22)이며, 타방측의 전극은 복수의 화소에서 공통된 구동 전극(43)이다.

TFT(23)의 소스와 드레인 중 한쪽에 화소 전극(22)이 접속되고, TFT(23)의 소스와 드레인의 다른 쪽에 영상 신호선(SIG)이 접속되어 있다. 영상 신호선(SIG)은 도시하지 않은 수직 구동 회로에 접속되어, 신호 전압을 갖는 영상 신호가 영상 신호선(SIG)에 수직 구동 회로로부터 공급된다.

구동 전극(43)에는 공통 구동 신호(Vcom)가 인가된다. 공통 구동 신호(Vcom)는 중심 전위를 기준으로 하여 정(+)과 부(-)의 전위를 1수평 기간(1H)마다 반전된 신호이다.

TFT(23)의 게이트는 행방향, 즉 표시 화면의 가로 방향으로 배열되는 모든 화소(PIX)에 의해 전기적으로 공통화되고, 이에 의해 주사선(SCN)이 형성되어 있다. 주사선(SCN)은, 도시하지 않은 수직 구동 회로로부터 출력되어, TFT(23)의 게이트를 개폐하기 위한 게이트 펄스가 공급된다. 그 때문에 주사선(SCN)은 게이트선이라고도 칭해진다.

도 7에 도시된 바와 같이, 유지 용량(Cx)이 등가 용량(C6)과 병렬로 접속되어 있다. 유지 용량(Cx)은, 등가 용량(C6)에서는 축적 용량이 부족하여 TFT(23)의 누설 전류 등에 의해 기입 전위가 저하되는 것을 방지하기 위하여 설치되어 있다. 또한, 유지 용량(Cx)의 추가는 플리커 방지나 화면 휘도의 균일성 향상에도 도움이 되고 있다.

액정 표시 장치(1)는 단면 구조(도 6의 (D))로 보면, 단면에 나타나지 않은 개소에서 도 7에 도시된 TFT(23)가 형성되고 화소의 구동 신호(신호 전압)가 공급되는 기판(이하, 구동 기판(2)이라고 한다)을 구비하고 있다. 또한, 액정 표시 장치(1)는 구동 기판(2)에 대향하여 배치된 대향 기판(4)과, 구동 기판(2)과 대향 기판(4) 사이에 배치된 액정층(6)을 구비하고 있다.

구동 기판(2)은, 도 7의 TFT(23)가 형성된 회로 기판으로서의 TFT 기판(21)(기판 보디부는 유리 등으로 이루어진다)과, 이 TFT 기판(21) 위에 매트릭스 배치된 복수의 화소 전극(22)을 갖는다.

TFT 기판(21)에 각 화소 전극(22)을 구동하기 위한 도시하지 않은 표시 드라이버(수직 구동 회로, 수평 구동 회로 등)가 형성되어 있다. 또한, TFT 기판(21)에, 도 7에 도시된 TFT(23), 및 영상 신호선(SIG) 및 주사선(SCN) 등의 배선이 형성되어 있다. TFT 기판(21)에 제1 실시 형태에서 설명한 접촉 검출부(8)(도 4 참조)가 형성되어 있어도 된다.

대향 기판(4)은, 유리 기판(41)과, 이 유리 기판(41)의 한쪽 면에 형성된 컬러 필터(42)와, 컬러 필터(42) 위(액정층(6)측)에 형성된 구동 전극(43)을 갖는다. 컬러 필터(42)는, 예를 들어 적(R), 녹(G), 청(B)의 3색의 컬러 필터층을 주기적으로 배열하여 구성한 것으로, 화소(PIX)(화소 전극(22))마다 R, G, B의 3색 중 1색이 대응시켜지고 있다. 또한, 1색이 대응시켜지고 있는 화소를 서브 화소라고 하고, R, G, B의 3색의 서브 화소를 화소라고 하는 경우가 있지만, 여기에서는 서브 화소도 화소(PIX)로 표기한다.

구동 전극(43)은, 터치 검출 동작을 행하는 터치 센서의 일부를 구성하는 터치 검출 센서의 구동 전극(DE)(제1 실시 형태 참조)으로서도 겸용되는 것이다. 구동 전극(43)은 도 1 및 도 2에 있어서의 구동 전극(E1)에 상당한다.

구동 전극(43)은, 콘택트 도전 기둥(7)에 의해 TFT 기판(21)과 연결되어 있다. 이 콘택트 도전 기둥(7)을 통하여 TFT 기판(21)으로부터 구동 전극(43)으로 교류 펄스파형의 공통 구동 신호(Vcom)가 인가되도록 되어 있다. 이 공통 구동 신호(Vcom)는, 도 1 및 도 2의 교류 신호원(AS)으로부터 공급되는 AC 펄스 신호(Sg)에 상당한다.

유리 기판(41)의 다른 쪽의 면(표시면측)에는 센서선(SL)이 형성되고, 또한 센서선(SL) 위에는 보호층(45)이 형성되어 있다. 센서선(SL)은 터치 센서의 일부를 구성하는 것으로, 도 1 및 도 2에 있어서의 검출 전극(E2)에 상당한다. 유리 기판(41)에 터치 검출 동작을 행하는 접촉 검출부(8)(도 4 참조)가 형성되어 있어도 된다.

액정층(6)은 「표시 기능층」으로서, 인가되는 전계의 상태에 따라 두께 방향(전극의 대향 방향)을 통과하는 광을 변조한다. 액정층(6)은, 예를 들어 TN(트위스티드 네마틱), VA(수직 배향), ECB(전계 제어 복굴절) 등의 각종 모드의 액정 재료가 사용된다.

또한, 액정층(6)과 구동 기판(2) 사이, 및 액정층(6)과 대향 기판(4) 사이에는 각각 배향막이 배치된다. 또한, 구동 기판(2)의 반표시면측(즉 배면측)과 대향 기판(4)의 표시면측에는 각각 편광판이 배치된다. 이들의 광학 기능층은, 도 6에 도시를 생략하고 있다.

[접촉 검출부의 기본 구성예]

도 8은, 본 실시 형태에 있어서, 접촉 검출부(8)의 기본 구성인 전압 검출기(DET)의 회로도이다.

전압 검출기(DET)는, 도 8에 도시된 바와 같이 OP 앰프 회로(81)와, 정류 회로(82)와, 출력 회로(83)를 포함한다.

전압 검출기(DET)를 구성하는 각 부에 대해, 도 8을 사용하여 순차적으로 설명한다.

전압 검출기(DET)에 있어서, OP 앰프 회로(81)는, OP 앰프(84)와, 저항(R, R1, R2)과, 캐패시터(C3)를 포함하고, 신호 증폭 회로 외에, 필터 회로로서 기능하도록 구성되어 있다. 즉, OP 앰프 회로(81)는 검출 전극(44)으로부터 출력된 검출 신호(Vdet)를 증폭시킨 후, 그 검출 신호(Vdet)에 있어서 소정의 주파수 성분을 제거하고, 정류 회로(82)에 출력한다.

구체적으로는, OP 앰프 회로(81)에 있어서는, OP 앰프(84)의 비반전 입력 「+」에, 검출 전극(44)이 전기적으로 접속되어, 검출 전극(44)으로부터 출력된 검출 신호(Vdet)가 입력된다. 여기에서는, 검출 전극(44)은 전위의 DC 레벨을 전기적으로 고정하기 위해, 저항(R)을 통하여 접지 전위에 접속되어 있다. 또한, OP 앰프(84)의 반전 입력 「-」와 출력 사이에 저항(R2)과 캐패시터(C3)가 병렬로 접속되어 있고, OP 앰프(84)의 반전 입력 「-」와 접지 전위 사이에 저항(R1)이 접속되어 있다.

전압 검출기(DET)에 있어서, 정류 회로(82)는 다이오드(D1)와, 충전 캐패시터(C4)와, 방전 저항(R0)을 갖는다. 이 정류 회로(82)는 OP 앰프 회로(81)로부터 출력된 신호를 다이오드(D1)가 반파 정류한 후에 충전 캐패시터(C4)와 방전 저항(R0)에 의해 구성되는 평활 회로에 의해, 그 신호를 평활화하여 출력 회로(83)에 출력하도록 구성되어 있다.

구체적으로는, 정류 회로(82)에 있어서는 다이오드(D1)의 애노드가, OP 앰프 회로(81)의 출력 단자에 전기적으로 접속되어 있다. 그리고 다이오드(D1)의 캐소드와 접지 전위 사이에 충전 캐패시터(C4)와 방전 저항(R0)의 각각이 전기적으로 접속되어 있다.

전압 검출기(DET)에 있어서, 출력 회로(83)는 비교기(85)를 포함하고, 정류 회로(82)로부터 출력되는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 AD 컨버터로서 기능하도록 구성되어 있다.

구체적으로는, 비교기(85)에 있어서, 비반전(+) 입력 단자는 정류 회로(82)에 전기적으로 접속되어 있다. 또한, 비교기(85)에 있어서, 반전(-) 입력 단자에는 임계값 전압(Vth)이 입력되어 있다. 그리고 비교기(85)에 있어서는 정류 회로(82)로부터 출력되는 아날로그 신호에 대해, 임계값 전압(Vth) 사이에서 비교 처리하고, 그 결과에 기초하여 디지털 신호를 출력한다.

상기와 같은 전압 검출기(DET)는, 예를 들어 대향 기판(4)에 있어서, 표시 영역의 주변에 있어서 검출 전극(44)의 길이 방향의 한쪽 단부측에 배열되어 배치되고, 이에 의해 접촉 검출부(8)를 구성하고 있다. 또한, 전압 검출기(DET)를 기본 구성으로 하는 접촉 검출부(8)는 검출 전극(44)의 다른 쪽 단부측, 혹은 양 단부측에 배치해도 좋다. 양 단부측 배치의 경우, 예를 들어 검출 전극(44)의 홀수번째에 대응한 전압 검출기(DET)군을 검출 전극(44)의 길이 방향의 한쪽 단부측에 배치하고, 짝수번째에 대응한 전압 검출기(DET)를 다른 쪽 단부측에 배치해도 좋다.

[구동 전극의 구성과 구동 주사]

구동 전극(43)은, 도 6의 (A)에 도시된 바와 같이, 화소 배열의 행 또는 열, 본 예에서는 열의 방향(도의 세로 방향)으로 분할되어 있다. 이 분할의 방향은, 표시 구동에 있어서의 화소 라인의 주사 방향, 즉 도시하지 않은 수직 구동 회로가 주사선(SCN)을 순차적으로 활성화되어 가는 방향과 대응한다.

구동 전극(43)은, 합계 (k×m)개로 분할되어 있다. 따라서, 구동 전극(43_1, 43_2, …, 43_k, …, 43_km)은, 행 방향으로 긴 띠 형상의 패턴을 갖고 면 형상 배치되고, 당해 면 내에서 서로의 이격 거리를 취하여 평행하게 전면에 깔려 있다.

이 (k×m) 분할된 구동 전극(43_1 내지 43_km)의 분할 배치 피치가, (서브) 화소 피치, 혹은 화소 전극의 배치 피치의 자연수배로 설정되어 있다. 여기에서는 구동 전극의 분할 배치 피치는 화소 전극의 배치 피치와 동등하게 한다.

또한, 도 4에 도시된 부호 "DE"는 k(>2)개의 구동 전극의 집합을 갖고, 이 단위로 교류 구동이 행해진다. 이 단위는 제1 실시 형태에 있어서의 구동 전극(DE)에 상당한다. 이 교류 구동의 단위를 1화소 라인보다 크게 하는 것은 터치 센서의 정전 용량을 크게 하여 검출 감도를 올리기 위해서이다. 한편, 구동 전극(DE)을 화소 피치 단위의 자연수배로 시프트시켜 시프트의 불가시화를 도모할 수 있다.

그 한편, 이와 같이 구동 전극(DE)을 단위로 하는 Vcom 구동에 있어서, 그 시프트 동작은 도시하지 않은 수직 구동 회로(기입 구동 주사부) 내에 설치된, 「검출 주사 제어부」로서의 주사 구동부(9)에 의해 행해진다. 주사 구동부(9)가 실행하는 소정의 알고리즘에 대해서는 그 개략을 제1 실시 형태에서 설명했다.

한편, n개의 센서선(SL1 내지 SLn)은 제1 실시 형태와 마찬가지로 y 방향으로 긴 평행 스트라이프의 배선으로 형성되어 있다. 이들 n개의 센서선(SL1 내지 SLn)으로부터의 n개의 센서선 출력이 접촉 검출부(8)에 입력되도록 되어 있다.

또한, 도 6의 (A)와 도 6의 (B)는 전극 패턴 설명을 위하여 나눈 도면이다. 단, 실제로는 도 6의 (C)와 같이 구동 전극(43_1 내지 43_km)과 각 센서선(SLi)은 겹쳐서 배치되어 있다.

이 구성에 의해, 접촉 검출부(8)는 어느 검출 회로(DET)에 전압 변화가 발생했는지에 의해 행방향의 위치를 검출할 수 있고, 그 검출 시의 타이밍에 의해 열 방향의 위치 정보를 얻을 수 있다. 즉, 주사 구동부(9)의 Vcom 구동과 접촉 검출부(8)의 동작이, 예를 들어 소정 주기의 클록 신호로 동기하고 있는 것으로 한다. 이러한 동기 동작에 의해, 접촉 검출부(8)가 전압 변화를 얻었을 때가, 주사 구동부(9)가 어느 구동 전극을 구동하고 있었을 때에 대응하는지를 알 수 있기 때문에, 손가락의 접촉 위치의 중심을 검출할 수 있다. 이러한 검출 동작은, 액정 표시 장치(1) 전체를 통괄하는 도시하지 않은 컴퓨터-기반 통괄 제어 회로, 예를 들어 CPU나 마이크로컴퓨터, 혹은 터치 검출을 위한 제어 회로에 의해 제어된다.

"검출 주사 제어부"로서의 주사 구동부(9)는, 도 6의 (D)의 구동 기판(2)측에 형성되지만, 접촉 검출부(8)는 구동 기판(2)측이어도 좋고 대향 기판(4)측이어도 좋으며, 또한 액정 표시 장치(1)의 외부에 배치되어도 좋다.

TFT가 많이 집적화되어 있기 때문에 제조 공정 수를 줄이기 위해서는 구동 기판(2)에 접촉 검출부(8)도 모두 형성하는 것이 바람직하다. 단, 센서선(SL)이 대향 기판(4)측에 존재하고, 센서선(SL)이 투명 전극 재료로 형성되기 때문에 배선 저항이 높아지는 경우가 있다. 그러한 경우, 배선 저항이 높다는 문제를 피하기 위해서는 대향 기판(4)측에 접촉 검출부(8)를 형성하는 것이 바람직하다. 단, 접촉 검출부(8)만을 위하여 대향 기판(4)에 TFT 형성 프로세스를 사용하면, 고비용이 된다는 불이익이 있다. 이상의 이익과 불이익을 종합적으로 감안하여 접촉 검출부(8)의 형성 위치를 결정하면 된다.

[횡전계 모드 액정 표시 장치]

도 9는 제2 실시 형태에서, 보다 바람직한 구조의 표시 장치의 개략적인 단면 구조도이다. 도 9에서, 도 6의 (D)와 동일한 구성은, 동일한 부호를 부여하고, 적절히 설명을 생략한다.

도 9에 도시된 액정 표시 장치가, 도 6의 (D)에 도시된 액정 표시 장치와 다른 점은 구동 전극(43)을 구동 기판(2)측에 배치하는 것이다. 본 실시 형태에 있어서의 구동 전극(43)은 화소 전극(22)의 액정층(6)과 반대측에 화소 전극(22)과 대향하여 배치되어 있다. 여기서, 특별히 도시하지 않았지만, 화소 전극(22)끼리 사이의 거리가 비교적 크게 취해져, 화소 전극(22) 사이로부터 구동 전극(43)이 액정층(6)에 전계를 작용시킨다. 즉, 액정층(6)에 대한 전계가 작용하는 방향이 가로 방향의 횡전계 모드의 액정 표시가 된다. 그 밖의 구성은, 단면에 있어서의 배치에 한정하면 도 6의 (D)에 나타내는 구조와 동일하게 된다.

용량 소자(C1)는 센서선(SL)과 구동 전극(43) 사이에 형성되기 때문에, 도 6의 (D)의 경우와 비교하면 용량값이 낮아진다. 그러나 전극 간격이 멀어지는 것을, 전극 폭을 크게 하거나 하여 보충하는 대처가 가능하고, 또한 용량 소자(C2)와의 관계로 감도가 커지는 경우도 있다. 　

액정층(6)은, 전계의 상태에 따라 그곳을 통과하는 광을 변조하는 것이며, 예를 들어 FFS(프린지 필드 스위칭) 모드나, IPS(면내(인플레인) 스위칭) 모드 등의 횡전계 모드의 액정이 사용된다.

이하, 제1 실시 형태에서 설명한 규칙적인 시프트 동작을 제2 실시 형태에 관한 액정 표시 장치에 적용한 경우의 예로서, 몇 개의 구체적인 시프트 동작의 실시예를 설명한다.

[제1 시프트 동작예]

도 10의 (A)에, 제1 시프트 동작예에 있어서의 전압 인가 대상의 구동 전극의 천이를 모식적으로 평면도로 나타낸다. 도 10의 (A)에 있어서, 도시의 사정상, 3개의 센서선(SL)을 세로의 흰 라인으로 나타낸다. 또한, 가로 줄무늬로 나타내는 부분이 구동 전극(DE)을 나타내고, 검은 1개의 가로선이 표시 화소 라인(PL)을 나타낸다. 도 10의 (A)의 종축에 나타내는 파선의 화살표가 기본적인 주사 방향(Sc an Direction)을 나타낸다. 또한, 도 10의 (A)에서는 도시의 좌측으로부터 우측으로 시간 추이했을 때의 9사이클분의 평면도를 나타내고 있다. 또한, 이 1사이클은 표시 제어에 있어서의 1H 수평 기간에 대응한다.

도 10의 (B)에는 제1 시프트 동작예에 있어서의 주사선(SCN)에 인가하는 게이트 신호(Gate(N) 내지 Gate(N+8))의 펄스와, 그 펄스 인가 시의 구동 전극(DE)의 위치를 모식적인 타이밍도에 의해 나타낸다. 도 10의 (B)에 있어서, 굵은 파선으로 둘러싼 부분이 전압 인가 대상의 구동 전극(DE)의 범위를 나타낸다. 도 10의 종축은 화소 라인의 어드레스를 나타내고, 횡축이 시간을 나타낸다. 화소 라인의 어드레스는 기호 "Line(N) 내지 (N+8)"과 기호"Line(M) 내지 (M+8)"의 필요한 것만 나타내고 있다.

이하, 기호 "Line(N) 내지 (N+8)"을 포함하는 영역을 A 영역이라고 칭하고, 기호 "Line(M) 내지 (M+8)"을 포함하는 영역을 B 영역이라고 칭한다.

제1 시프트 동작예는 A 영역과 B 영역과 같은 2개의 영역 사이에서 비월 시프트를 행함으로써 2개의 영역 사이에서 교대로 검출 구동을 행하는 것이 특징이다. 그때, A 영역에서 선택되는 홀수번째의 구동 전극(DE_A1, DE_A2, …, DE_A5)에서는, 표시 구동의 게이트 신호(Gate(N) 내지 Gate(N+8))의 홀수번째의 펄스와 타이밍이 겹쳐 있다. 그로 인해, 표시 구동 전압(Vcom)과 검출 구동 전압(COM)은 공통된 전압으로 할 필요가 있다. 즉, 검출 구동 전압(COM)의 크기는 표시 구동 전압(Vcom)과 동일하게 설정된다.

또한, 검출 구동 전압(COM)의 표기에 관해서, 예를 들어 최초의 검출 구동 전압(COM)을 기호 "COM(N) 내지 (N-α)"로 나타내고 있다. 예를 들어, 이 예에서는 α=4로 하여, 5개의 구동 전극(DE)이 동시에 구동된다. α=0의 경우에는 1개씩의 구동 전극(DE)의 구동이 되지만, 도 5에서는 "m"이 커지므로 검출 감도가 내려간다. 그로 인해, 통상 α를 비교적 크게 설정하는 것이 바람직하다.

또한, 제1 시프트 동작예에서는 A 영역과 B 영역의 각 영역에서는 구동 전극(DE)의 시프트 폭은 화소 라인의 2개분으로 비교적 작은 시프트량으로 되어 있다. 구체적으로는, 예를 들어 A 영역에 관하여, 최초의 구동 전극(DE_A1)과 다음 구동 전극(DE_A2)은, 도 10의 (B)를 보면 2라인분의 시프트인 것을 알 수 있다. 이것은, 동일한 영역에서 이 시프트량을 크게 하면 구동 전극의 전환이 눈에 띠기 때문이다.

또한, 이러한 시프트량의 억제는 표시 장치에의 적용으로 전환이 눈에 띈다는 문제 해소를 위한 것이기 때문에, 제1 실시 형태와 같이 검출 장치 단독으로는 필요성이 적다. 단, 동일한 영역에서는 시프트량을 작게 한 쪽이 제어하기 쉽다. 또한, 새롭게 추가되거나, 새롭게 제외되는 구동 전극(43)(구동 전극(DE)의 기본 구성)이 전후 2라인분으로 한정되므로 소비 전력을 억제하고, 또한 안정 동작시키기 위해서도 동일한 영역에서의 시프트량은 작은 쪽이 바람직하다.

한편, 구동 전극(DE)은 1사이클(1H)마다 영역간 이동을 반복하고 있기 때문에, 순차 주사에 비해 비교적 빠른 단계에서의 물체 검출이 가능하다. 대략은, 2 영역 분할의 경우, 약 절반의 시간에 손가락이나 스타일러스 펜 등의 물체가 검출될 확률이 가장 높아진다.

α=4로 하여 5개의 구동 전극(43)을 1개의 구동 전극(DE)에 포함시키고 있기 때문에, 도 5의 (C)에 나타낸 식에 있어서의 m의 값은 실제 분할 수의 1/5로 저감되어 센서 전압(Vs)의 실효값이 그만큼 커진다. 한편, 도 10에 도시된 바와 같이 선택 그룹(구동 전극(DE))에 새롭게 포함되고, 그것을 대신하여 포함되지 않게 되는 단위가 2화소 라인에 대응한다. 이 2화소 라인마다의 시프트 동작은, 5화소 라인과, 그 이웃한 다른 5화소 라인을 전환하여, 이것을 반복하는 시프트 동작에 비하면 시프트 동작의 피치(시프트량)가 미세하다. 시프트량이 미세하기 때문에, 2화소 라인마다의 시프트 동작에서는 교류 구동의 시프트에 기인하는 화상 변화는 사람의 눈으로 시인하기 어려워진다. 그 의미에서는 1화소 라인마다의 시프트 동작이 보다 바람직하나, 시프트량이 너무 작으면 1화면 전체를 검출 주사하는 시간이 걸린다. 또한, 손가락이나 스타일러스 펜 등의 피검출물의 크기는 통상 화소 라인의 피치보다 충분히 크기 때문에 1화소 라인마다의 시프트 동작에 의한 높은 검출 정밀도는 지나치게 충분한 경우가 많다.

이상에서, 구동 전극(DE)의 시프트의 불가시화, 1화면의 검출 시간, 검출 정밀도를 종합적으로 감안하여 구동 전극(DE)의 시프트량을 정하면 된다.

이하, 다른 시프트 동작예를, 도 9와 마찬가지의 도 11 내지 도 17을 사용하여 설명한다. 이들 도면의 도시 방법 자체는, 도 10에서 설명했으므로, 여기에서는 도 10과의 시프트 동작의 차이만 설명한다.

[제2 시프트 동작예]

도 11의 (A)와 도 11의 (B)에 나타내는 제2 시프트 동작예에서는 영역의 분할 수는 도 9와 동일하지만, 영역 A에서 화소 라인마다의 순차 시프트 동작을 2회 행하고 나서, B 영역으로의 비월 시프트 동작을 행한다. 마찬가지로, 영역 B에서 화소 라인마다의 순차 시프트 동작을 2회 행하고 나서, A 영역으로의 비월 시프트 동작을 행한다.

이 반복에 의해, 영역 A와 영역 B의 2영역에서 교대로, 3개의 구동 전극(DE)으로 순차 시프트 동작이 행해진다. 따라서, 3H마다 A 영역과 B 영역에서 교대로 검출 동작이 실행된다.

[제3 시프트 동작예]

도 12의 (A)와 도 12의 (B)에 나타내는 제3 시프트 동작예에서는, 영역의 분할 수를 지금까지보다 1개 늘려 3으로 하고 있다. 도 12의 (B)는 화소 라인의 어드레스 "Line(L)∼Line(L+6)"을 포함하는 영역을 영역 C라고 칭한다.

영역간의 이동은, 도 12에 도시된 바와 같이 영역 B, 영역 A, 영역 C의 순으로 행하고, 이것을 반복한다. 본 예에서는 영역 A에서 표시 화소 라인(PL)의 표시와 구동 전극(DE)의 구동 범위가 겹쳐 있지만, 영역 B나 영역 C에서의 겹침도 일어날 수 있다.

본 예에서는, 영역 B, 영역 A, 영역 C의 3 영역으로 순차적으로 비월 시프트 동작이 반복되어, 1H마다 1표시면이 서로 다른 영역 사이에서의 검출 동작이 실행된다.

[제4 시프트 동작예]

도 13의 (A)와 도 13의 (B)에 나타내는 제4 시프트 동작예에서는, 제3 시프트 동작예와 마찬가지로 분할 수를 3으로 하고 있다. 단, 본 예에서는, 제2 시프트 동작예와 마찬가지로, 각 영역에서 화소 라인마다의 순차 시프트 동작을 2회 행하고 나서, 다음 영역으로의 비월 시프트 동작을 행한다.

영역간의 이동은, 도 12와 마찬가지로 영역 B, 영역 A, 영역 C의 순으로 행하고, 이것을 반복한다. 본 예에서는, 영역 A에서 표시 화소 라인(PL)의 표시와 구동 전극(DE)의 구동 범위가 겹쳐 있지만, 영역 B나 영역 C에서의 겹침도 일어날 수 있다.

본 예에서는, 영역 B, 영역 A, 영역 C의 3영역에서 순차적으로 비월 시프트 동작이 반복되고 또한 각 영역에 있어서 3개의 구동 전극(DE)으로 순차 시프트 동작이 행해진다. 따라서, 3H마다 영역 B, 영역 A, 영역 C의 3영역에서 순차적으로 검출 동작이 실행된다.

[제5 시프트 동작예]

도 14의 (A)와 도 14의 (B)에 도시된 제5 시프트 동작예에서는 제3 시프트 동작예와 마찬가지로 분할 수를 3으로 하고 있다. 또한, 제3 시프트 동작예와 마찬가지로 기본적으로는 매회 비월 시프트 동작을 행한다. 단, 제5 시프트 동작예에서는, 영역 C에서의 검출 구동은 행해지지 않기 때문에 2H 기간의 검출 구동과, 1H 기간의 휴지 기간의 반복이 된다. 예를 들어, 영역 C는 표시의 어플리케이션 등에 의해 조작부가 없는 표시 화면 영역이라고 하면, 영역 C에서의 접촉 검출은 의미를 만들어 내지 못한다. 그러한 영역 C에서의 검출을 휴지 기간으로 하고 있다.

접촉 검출의 휴지 기간의 동작은 영역간의 비월 시프트 동작만 행하고, 실제의 검출 구동 전압(COM)의 인가를 행하지 않는 기간이다. 그로 인해, 센서선 출력의, 그 1H 기간에 상당하는 기간 중에는 노이즈 성분만이 중첩되어 있다. 따라서, 그 휴지 기간의 센서선 출력을 사용하여 제1 실시 형태에서 설명한 노이즈 제거 처리를 행할 수 있다.

[제6 시프트 동작예]

제5 시프트 동작예에서는, 영역 C에 대응한 기간을 휴지 기간으로 하고 있었다.

이에 대해, 도 15의 (A)와 도 15의 (B)에 나타내는 제6 시프트 동작예에서는 정기적으로, 예를 들어 3H마다 1H의 비율로 모든 영역에서 검출 동작을 행하지 않는 휴지 기간을 정기적으로 설정하고 있다. 이러한 동작예가 적합한 경우로서는, 유효 표시 화면의 어느 영역에 대해서도 조작이 이루어질 가능성이 있어, 어느 특정한 영역만 접촉 검출을 행하지 않으면 문제가 발생하는 경우가 있다. 그러한 경우, 제6 실시 형태와 같이 정기적으로 휴지 기간을 설정하면 된다.

접촉 검출의 휴지 기간의 동작은, 제5 시프트 동작예와 마찬가지로, 영역간의 비월 시프트 동작만 행하고, 실제의 검출 구동 전압(COM)의 인가를 행하지 않는 기간이다. 그로 인해, 센서선 출력에는 3H 기간마다 1H 기간의 비율로 노이즈 성분만이 중첩되어 있는 기간이 출현한다. 따라서, 그 휴지 기간의 센서선 출력을 사용하여 제1 실시 형태에서 설명한 노이즈 제거 처리를 행할 수 있다.

이상의 6개의 영역간 이동을 수반하는 시프트 동작예는 일례에 지나지 않고, 영역 분할 수, 휴지 기간의 설정하는 방법은 임의이다. 예를 들어 분할 수에 관해서는 검출면의 크기 등에 따라 영역의 분할 수를 정하면 된다. 또한, 예를 들어 영역 분할 수가 많은 경우, 우선 영역을 비월하여 1화면분의 시프트 동작을 행하면 된다. 즉, 상기 제1 내지 제6 시프트 동작예에서는 비월 시프트에 의한 영역간 이동은 반드시 이웃한 영역으로의 이동이었지만, 인접 영역 이외의 1개 이상 이격된 영역으로의 비월 시프트를 행해도 된다. 이러한 영역 비월 시프트를 1화면분 행한 후에는 남은 영역 내에서 구동 대상을 다시 영역 비월 시프트로 이동시킴으로써 화면의 전체 영역을 매립해 가도록 영역간 이동을 반복하는 것이 가능하다. 보다 빠른 단계에서 물체 검출이 가능하다는 의미에서는, 이러한 영역을 비월한 시프트 동작이 바람직한 경우가 있다.

이어서, 1화면 주사 중에는 상시 비월 시프트를 행하는 동작예를 두가지 예시한다.

[제7 시프트 동작예]

도 16의 (A)와 도 16의 (B)에, 제7 시프트 동작예를 모식적으로 나타낸다.

도 16의 (A)는, 제7 시프트 동작예에 있어서의 주사선(SCN)에 인가하는 게이트 신호(Gate(M) 내지 Gate(N(>M))의 펄스와, 그 펄스 인가 시의 구동 전극(DE)의 위치를 모식적인 타이밍도에 의해 나타낸다. 도 10의 (B)에 있어서의 구동 전극(DE)의 범위의 파선 표기와, 도 10의 (A) 및 도 10의 (B)의 종축과 횡축의 표기는, 전술한 다른 동작예와 동일하다. 화소 라인의 어드레스는, 기호 "Line(M) 내지 (N)"으로 나타내지만, 도중의 수직 화소 라인 수(N)의 절반의 부근을 기호 "Line(N/2-2) 내지 (N/2+3)"에 의해 나타낸다. 또한, 기호 "M"은 1보다 큰 화면의 일단부측 중 어느 화소 라인의 어드레스를 나타내고, 어드레스 "M+3"과 "N/2-2" 사이에 수십 내지 수백의 화소 라인 어드레스가 존재한다. 마찬가지로, 화면의 타단부측에서는 어드레스 "N/2+3"과 "N-2" 사이에 수십 내지 수백의 화소 라인 어드레스가 존재한다고 하자.

제7 시프트 동작예에서는, 다른 동작예와 마찬가지로 1수평 기간(1H)마다 1화소 라인씩 표시 구동이 행해진다.

이 1H를 1사이클로 하여 구동 전극(DE)의 시프트 동작이 반복된다. 이때 본 동작예에서는 1사이클(1H)로부터 다음 1사이클(1H)로 추이할 때에 2개의 화소 라인분의 시프트를 행하지만, 그 동안에 기입 라인(표시 라인)도 1라인분 진행되므로, 상대적인 라인 환산 속도차는 2라인분이며, 이것을 2라인 비월이라고 칭한다. 이때의 비월 라인 수(K=2)는, 그대로 시프트의 상대 속도비를 나타내고, 본 예에서는 2배속 시프트로 되어 있다.

본 동작예에서는, 2배속 시프트이기 때문에, 1화면의 기입 주사(표시 주사) 기간에 2화면분의 검출 주사가 행해진다. 즉, 『1(=N) 화면분의 표시 구동 주사의 기간 중에 2(=N+1) 화면분의 검출 구동 주사를 행하는』 방법이 제7 시프트 동작예에 해당한다.

[제8 시프트 동작예]

도 17의 (A)와 도 17의 (B)에, 제8 시프트 동작예를 모식적으로 나타낸다. 이 도면의 표기법은, 제7 시프트 동작예의 도 16과 공통된다.

본 시프트 동작예에서는, 1사이클(1H)로부터 다음 1사이클(1H)로 추이할 때에 3개의 화소 라인분의 시프트를 행하지만, 그 동안에 기입 라인(표시 라인)도 1라인분 진행되므로, 상대적인 라인 환산 속도차는 3라인분이며, 이것을 3라인 비월이라고 칭한다. 이때의 비월 라인 수(K=3)는 그대로 시프트의 상대 속도비를 나타내고, 본 예에서는 3배속 시프트로 되어 있다.

본 동작예에서는, 3배속 시프트이기 때문에, 1화면의 기입 주사(표시 주사) 기간에 3화면분의 검출 주사가 행해진다. 즉, 『1(=N) 화면분의 표시 구동 주사의 기간 중에 3(>N+1) 화면분의 검출 구동 주사를 행하는』 방법이 제8 시프트 동작예에 해당한다.

이상의 2개의 상시 비월 시프트의 동작예는 N=1이고 M이 2과 3인 경우를 예시하지만, N 및 M의 값은 임의이다. 또한, N의 값은 2 이상의 자연수에 한하지 않고, 3/2, 4/2, 4/3, 5/2, 5/3, 5/4, …식의 1 이상의 분수로 해도 좋다. 또한, 프레임 사이에서 일정 라인 수만큼의 동작 정지 기간이 있는 경우 등에서는 N이 분수 표기가 되지 않는 경우도 있다.

또한, 표시 주사를 행하고 있는 표시 화소 라인과 검출 주사를 행하고 있는 검출 라인이 겹치지 않도록 완전히 비월하는 검출 주사도 가능하다. 이 경우, 검출 주사가 행해지지 않는 화소 라인이 수 라인 발생하는 경우가 있지만, 피검출물의 손끝이나 스타일러스 펜의 크기에 대하여, 이 수 라인의 미검출 라인은 문제가 되지 않기 때문에, 정상적으로 물체 접촉 또는 물체 검출이 가능하다.

이상으로부터, 제7 및 제8 시프트 동작예로 구체예를 나타내는 시프트 방법의 개념은 『N화면분의 표시 구동 주사의 기간 중에 (N+1) 이상의 화면분의 검출 구동 주사를 행한다』고 할 수 있다.

제7 및 제8 시프트 동작예와 같이 1화면의 주사 기간 중에는 상시 비월 주사를 행하는 방법에서는 일방향에서의 순차 주사이기 때문에 주사 구동부(9)를 포함한 구동계 회로의 구성을 간소화할 수 있다는 이점이 있다. 또한, 접촉 검출부(8)는 주사 구동부(9)와 동기하여 접촉 검출을 행하지만, 1화면 주사 기간 중의 센서 전압 변화가 있던 타이밍을 접촉 또는 근접이 있던 화면 내 위치로 판별하기 쉽다.

그로 인해, 접촉 검출부(8)의 구성도 간소화할 수 있다. 또한, 접촉 검출부(8)나 주사 구동부(9)를 포함하여 구동 회로 전반을 제어하는 CPU 등의 제어 회로의 처리 부담도 가벼워진다.

또한, 표시 주사 시의 인가 전압과 검출 주사 시의 인가 전압을 동일하게 한 경우, 표시 구동을 행하고 있는 화소 라인과 검출 주사 중인 화소 라인의 간섭은 없으며, 있다 하더라도 경미하다.

전술한 표시 주사 중인 화소 라인을 완전히 비월하여 검출 주사를 행하는 경우는 검출 구동 전압(COM)은 표시 구동 전압(Vcom)과 독립적으로 제어할 수 있기 때문에 양 전압을 서로 다른 인가 전압으로 해도 간섭하지 않는다. 단, 완전 비월의 경우에는 표시 구동과 검출 구동의 동기는 필수가 된다.

이상에서, 표시 구동과 검출 구동 중 한쪽이 다른 쪽에 간섭하여 표시 품질이 저하되거나, 혹은 검출 오차가 발생하는 문제를 방지할 수 있다.

또한, 검출 구동의 화소 라인군(구동 전극(DE)의 범위)과, 표시 화소 라인(PL)이 겹쳐 있지만, 항상 겹치지 않도록 제어하는 것은 제1 내지 제6 시프트 동작예와 같은 영역간 시프트를 수반하는 검출 구동 주사로도 가능하다.

상기 제1 내지 제8 시프트 동작예에서는, 구동 휴지를 행하는 기간을 제외하면, 기입 라인(표시 라인)이 1라인 진행될 때는 반드시 구동 전극(DE)의 시프트를 행하고 있지만, 이것에 한정되지 않는다.

예를 들어, 표시 라인이 1 이상의 소정 라인 수 진행되는 동안은 구동 전극(DE)의 시프트를 행하지 않고 대기 기간으로 한다. 그리고 그 소정 라인 수의 표시 라인이 진행된 대기 기간의 종료 시에 구동 전극(DE)의 시프트를 행한다.

이 대기와 시프트의 반복(이하, 대기를 갖는 시프트 동작이라고 한다)을 1사이클로 하여 검출 구동 주사를 행하는 것이 가능하다.

또한, 상기한 휴지 기간을 설정하는 경우에는 수 사이클에 한번의 비율로 상기 시프트를 행하지만 상기 검출 구동 전압의 인가를 행하지 않거나, 혹은 시프트도 전압의 인가도 행하지 않는 1사이클 이상의 구동 휴지를 설정하는 것으로 했다.

이에 대해, 대기 기간은 표시 라인 주사와의 관계로 1사이클 내에서 짧게 설정된 시프트되지 않은 기간인 점에서 휴지 기간과는 상이하다.

또한, 대기를 갖는 시프트 동작으로 수 사이클에 한번의 비율로 구동 휴지를 행하도록 해도 좋다.

구체적으로, 대기를 갖는 시프트 동작의 일례를, 예를 들어 도 16을 참조하여 설명한다.

도 16의 동작에서는, 표시 라인이 1라인 진행될 때에 도 16의 (B)에 도시된 5표시 라인 폭의 구동 전극(DE)을 2표시 라인분 진행시키는 동작을 행하고 있다.

이 동작에 대기를 갖는 시프트 동작을 적용하면, 예를 들어 표시 라인이 2라인 진행되는 동안에는 구동 전극(DE)이 시프트하지 않고, 표시 라인이 다음 3라인째로 진행될 때에 구동 전극(DE)이 4개의 화소 라인분의 시프트를 행하도록 한다. 즉, 도 16의 구동 전극(DE)의 시프트에 있어서 2회에 1회는 시프트를 건너뛰어 동작시키고, 그 대신에 대기 후에 도 16의 2배의 시프트량(4표시 라인분)으로 시프트 동작을 행한다.

이러한 대기를 갖는 시프트 동작을, 도 17의 동작에도 마찬가지로 적용할 수 있고, 이것을 일반화하면 S(≥2)회에 T(<S)회의 비율로 시프트 동작의 건너뜀을 행하는 동작으로 할 수 있다.

단, 이 건너뜀 동작은 대기 기간을 설정하는 시프트 동작의 일례에 지나지 않는다. 적어도, 검출 구동의 화소 라인군(구동 전극(DE)의 범위)이 2라인 이상이며, 또한 표시 라인이 진행되는 기간에 구동 전극(DE)이 시프트하지 않는 대기 기간이 존재하면 된다.

다음에, 상술한 시프트 동작을 수반하는 검출 구동 전압(COM)의 인가를 위한 주사 구동부(9)의 더욱 구체적인 구성예를 두가지 예시한다.

[제1 주사 구동부의 구성예]

도 18은, 제1 주사 구동부의 구성예를 상세 표시한 액정 표시 장치(1)의 개략 블록도이다.

도 18에 도시된 액정 표시 장치(1)에서는, 도 4의 주사 구동부(9)에 대응하는 주사 구동부(9A)가 표시부의 화소 어레이를 사이에 두고 게이트 드라이버(Gate Driver)와 반대측에 배치되어 있다. 게이트 드라이버는 수직 구동 회로로서 주사선(SCN)에 인가하는 게이트 신호(Gate(j-1) 내지 Gate(j+1), …)의 펄스 발생 회로이다.

도 18에 도시된 화소 어레이에서는 표시 화소 라인(PL)을 4라인분 나타내지만, 전체적으로는 km 라인의 표시 화소 라인(PL)이 존재한다.

주사 구동부(9A)는, 도 18에 도시된 바와 같이 시프트 레지스터(Shift resistor)(91), COM 선택 회로(COM Select)(92), COM 버퍼(COM Buffer)(93), 레벨 시프터(Level Shifter)(94)를 포함한다.

시프트 레지스터(91)는 스타트 펄스(SP)를 입력하고, 스타트 펄스(SP)를 클록 전송하여 유지하고, 동기한 출력 펄스를 km개, 병렬로 출력한다. 1화면의 표시 기간(1 프레임)에 복수회, 스타트 펄스(SP)가 입력되면 그때마다 전송을 반복할 수 있다.

COM 선택 회로(92)는 km개의 구동 전극(43) 각각에 대하여, 검출 구동 전압(이 경우, COM 전위)을 출력할지의 여부의 선택 회로이다. 이 회로는, 제어 펄스(CP)를 입력하여, 제어 펄스(CP)가 나타내는 y 어드레스의 구동 전극(43)에만 시프트 레지스터(91)로부터의 펄스를 통과시킨다. 또한, COM 선택 회로(92)는 그 밖의 구동 전극(43)에 대해서는 시프트 레지스터(91)로부터의 펄스의 통과를 금지하는 마스크 회로로서 기능한다. 이 펄스 통과를 허가할지 금지할지의 정보는, 소정의 시프트 동작의 알고리즘에 준하여 발생한 제어 펄스(CP)에 의해 COM 선택 회로(92)에 인가된다.

따라서, 어느 한 구동 전극(43)이 5개분으로 구동 전극(DE)을 구성하는 경우, 그 연속된 5개분의 구동 전극(DE)에 대응하는 5개의 y 어드레스만 펄스 통과를 허가하고, 그 밖의 y 어드레스에서 펄스 통과를 금지한다.

또한, 비월 시프트 동작을 행하는 경우, 예를 들어 수십 내지 수백 이격된 5개의 y 어드레스에서 펄스 통과를 허가하고, 그때까지 펄스 통과를 허가하고 있던 5개의 y 어드레스에서 펄스 통과를 금지한다.

또한, 휴지 기간을 설정하는 경우에는 그 기간 또는 특정한 영역에 대응한 y 어드레스에서 펄스 통과를 추가적으로 금지한다. 특히 제7 및 제8 시프트 동작예와 같은 상시 비월 시프트 동작에서는 표시 화면에 대한 주사 횟수가 증가되기 때문에 그 귀선 시간, 혹은 귀선 후의 일정 기간에서 이 펄스 통과의 추가적 금지에 의해 구동 회로의 동작을 실질적으로 멈추어도 좋다. 귀선 후의 일정 기간에 실질적인 구동 제어를 멈추는 기간은, 예를 들어 구동 회로의 안정화를 고려하여 결정된다.

이 휴지 기간에 접촉 검출부(8)가 동작하고 있기 때문에, 이 휴지 기간을 이용하여 전술한 노이즈 검출이 가능하다.

레벨 시프터(94)에서는 COM 선택 회로(92)에 의해 통과 허가되어 전송된 펄스의 전위를 제어를 위하여 충분한 전압 레벨로 변경한다.

이와 같이 하여 발생한 검출 구동 전압(COM)은 최종 출력 버퍼(COM 버퍼(93)) 혹은 최종 스위치를 경유하여 유효 화면 영역에 입력되어 대응하는 구동 전극(43)에 인가된다.

또한, 레벨 시프터(94)에는 COM 펄스의 레벨 제어 신호(COMP)가 입력되고, 그 신호에 따라 COM 펄스의 전위를, 예를 들어 영역 사이에서 변경 가능하게 해도 좋다. 또한, COM 버퍼(93)로부터 출력되는 COM 펄스의 위상을, 예를 들어 영역 사이에서 변경해도 좋다.

이들의 영역 사이에서 COM 펄스의 진폭이나 위상을 바꾸는 의도는, 접촉 검출부(8)(도 6 참조)에 있어서, 센서선 출력의 타이밍만으로는 배선 지연에 의해 영역간 식별이 곤란한 경우도 있는 것을 고려한 것이다. 즉, 영역 사이에서 COM 펄스의 진폭이나 위상을 바꾸고, 구동의 방법을 영역 사이에서 바꾸면, 그 센서선 출력도 어느 영역에서 발생한 것인지 쉽게 식별할 수 있는 경우가 있다. 이렇게 COM 펄스의 진폭이나 위상을 바꾸면 접촉 검출의 정밀도를 올려, 이것을 보조하는 의도가 있다.

또한, 비월 시프트 동작에 순차 시프트 동작을 조합하는 경우에는 레벨 시프터(94) 전에 시프트 동작용의 시프트 레지스터를 설치하여도 된다.

도 18에 도시된 구성 대신에, 복수의 구동 전극(43)을 영역마다 제어하기 위해, 각각 독립된 전송 로직을 취하는 회로 구성도 가능하다. 그러나 제어 회로 규모가 커져 실제 사용으로는, 액정 표시 장치(1)의 유효 표시 영역의 주변부(소위 프레임)가 커져, 소비 전력이 증가되거나 하는 불이익을 입는다.

도 18에 도시된 구성에서는, 그로 인한 전송 로직은 구동 전극(43)을 영역마다 제어하는 경우에도 단일의 주사 구동부(9A)에 의해 구동할 수 있는 이점이 있으며, 프레임의 증대를 최소한으로 억제하고 소비 전력도 최대한 억제할 수 있다.

또한, 전술한 제7 및 제8 시프트 동작예와 같은 상시 비월 시프트 동작에서는, 이상과 같은 시프트 레지스터를 기본으로 하는 구동 회로에 적합한 일방향의 주사이기 때문에, 펄스의 출력 제어의 구성을 생략하거나, 혹은 대폭 간소화할 수 있다.

한편, 제1 내지 제6 시프트 동작예의 요컨대 영역간 비월 시프트를 포함하는 동작에서는 재빨리 피검출물의 최초 검출이 이루어지기 때문에 레이턴시의 개선에는 유리하다. 　

상시 비월 시프트 동작으로 레이턴시의 개선을 하기 위해서는 상대 속도의 라인 환산비인 K의 값을 크게 하면 된다.

이와 같이, 레이턴시의 개선과 회로 부담과 증대 억제는 상호 모순된 관계에 있으며, 어느 쪽을 우선할지로 상기한 시프트 동작 중 무엇을 선택할지가 결정된다. 레이턴시는 화상 처리 회로의 구동 주파수나 처리 속도의 향상으로도 개선할 수 있고, 또한 사용하는 어플리케이션 소프트웨어나 용도에도 의하지만, 어느 일정 이상의 레이턴시가 얻어지면 되는 것을 감안하면, 어느 정도 높은 실용적인 레이턴시가 얻어져 회로 부담이나 비용 억제의 이점이 있는 상시 비월 시프트 동작이 바람직하다.

[제2 주사 구동부의 구성예]

도 19는 제2 주사 구동부의 구성예를 상세 표시한 액정 표시 장치(1)의 개략 블록도이다.

도 19에 도시된 구성에서는, 도 18에서 따로 설정되어 있던 게이트 드라이버의 기능을 주사 구동부(9B) 내에 갖도록 하고 있다.

예를 들어, 도 19에 도시된 바와 같이 타이밍 발생 회로(T/G)나 DC-DC 컨버터의 배치 영역 확보를 위해, 게이트 드라이버의 배치 영역이 부족한 경우를 생각할 수 있다.

이 경우, 각각 독립된 전송 로직을 취하는 것도 가능하지만, 제어 회로 규모가 커져 실제 사용으로는 프레임이 커져 소비 전력이 증가되거나 하는 불이익을 입는다. 따라서, 도 19에서는 게이트 드라이버의 기능을 주사 구동부(9B) 내에 갖도록 하고 있다.

도 19에 도시된 주사 구동부(9B)가 도 18에 도시된 주사 구동부(9A)와 다른 점 하나는 허가 제어 회로(Enable Control)(95)를 시프트 레지스터(91)의 출력측에 배치하고 있다는 것이다. 또한, 도 18의 COM 선택 회로(92) 대신에, 도 19에서는 게이트·COM 선택 회로(Gate/COM Select)(96)를 설치하고 있다. 또한, 도 18의 COM 버퍼(93) 대신에, 도 19에서는 게이트·COM 버퍼(Gate/COM Buffer)(97)를 설치하고 있다.

허가 제어 회로(95)는 시프트 레지스터(91)로부터의 펄스에 대하여, 도 18의 경우와 마찬가지로 펄스 통과를 허가함과 함께, 주사선(SCN)에 인가하는 게이트 펄스를 발생해야 할 표시 화소 라인(PL)에 대응하는 y 어드레스를 식별하기 위한 정보를, 통과 허가한 펄스에 부가하는 회로이다. 예를 들어, 통과 허가한 복수의 펄스 중, 어느 한 펄스가 표시 화소 라인에 대응하는 것인 경우, 그 펄스만 반전하여 통과시킨다.

게이트·COM 선택 회로(96)는 입력되는 제어 펄스(CP)로부터 검출 구동 제어해야 할 구동 전극(43)에 대응하는 y 어드레스의 펄스만 통과 허가하지만, 이때 입력 펄스가 반전되어 있는 경우, 그 반전 펄스도 통과 허가한다.

레벨 시프터(94)는, 도 18의 경우와 마찬가지로, 검출 구동을 위한 COM 펄스만 레벨을 변경하는 회로이다.

게이트·COM 버퍼(97)는 반전 펄스만 게이트 신호(Gate)의 출력 경로로 나누어 반전한 후, 표시 화소 라인(PL)의 주사선(SCN)에 인가한다. 또한, 게이트·COM 버퍼(97)는 비반전 펄스는 레벨 조정된 COM 펄스이기 때문에, 구동 전극(43)의 출력 경로로 나누어 출력한다.

또한, 표시 화소 라인(PL)에 대응하는 y 어드레스를 식별하는 정보를 부가하는 방법은 펄스 반전에 한하지 않고, 다른 방법이어도 좋다. 또한, 허가 제어 회로(95)와 게이트·COM 선택 회로(96)는 각각 시프트 레지스터(91)로부터 직접 펄스 열을 입력하고, 각각 출력해야 할 y 어드레스에 대응한 펄스를 선택하여 출력하는 구성이어도 좋다. 또한, 2계통의 시프트 레지스터 구성이어도 좋다.

이상의 제1 및 제2 실시 형태에서는 검출 구동 주파수를 올리지 않고 검출 속도를 향상시켜, 복잡한 센서선 구조나 검출기 수가 증가하지 않고, 접촉(또는 근접) 위치의 검출을 하는 것이 가능해진다.

어느 순간에는, 센서선 출력에 출현하는 접촉 검출을 위한 전위 변화는, 한군데의 접촉 또는 접근에 대응한 것이 되기 때문에 위치 검출이 쉽다. 나아가, 복수의 피검출물이 존재해도 어느 영역에 대한 접촉 또는 근접인지를 식별하는 것이 가능하다. 이때 화소는 TFT(23)(도 7 참조)가 오프 상태에 있으므로 기입 라인 이외의 구동 전극의 전위가 흔들려도 그것이 화상 표시에 영향을 미치지 않는다.

<3. 변형예>

본 발명의 실시 형태의 첫머리에, 본 발명은 정전 용량식 이외에 저항막식이나 광학식에도 적용할 수 있다고 설명했다.

본 발명을 저항막식에 적용하는 경우, 도 4의 주사 구동부(9)는 상술한 기재와 마찬가지로 교류 구동하는 회로이어도 좋고, 직류 전압 인가에 의한 직류 구동하는 회로이어도 좋다. 어느 경우든, 검출면에 피검출물(손가락이나 스타일러스 펜 등)이 접촉하면 그 접촉 위치의 구동 전극(DE)의 전기 특성(전압)이 센서 스위치(도시하지 않음)를 통하여 센서선(SL)에 전달된다. 센서 스위치는, 특별히 도시하지 않았지만, 검출면과 평행한 배치면에 매트릭스 형상으로 실질적으로 배치된다. 각 센서 스위치는 구동 전극(DE)과 센서선(SL)의 교점에 배치되고, 접촉에 의한 가압력이 인가되었을 때만 양자를 단락하고, 가압력이 인가되지 않게 되면 단락을 해제하는 가압 스위치이다.

구동 전극(DE)과 센서선(SL) 중 적어도 1개의 교점에서 센서 스위치가 온되면, 이에 의해 어느 한 시간(y 방향의 검출 위치 좌표에 대응)에, 대응하는 센서선(SL)에 전기적 변화가 발생한다. 접촉 검출부(8)는 어느 센서선(SL)에 전기적 변화가 발생했는지(x 방향의 검출 위치 좌표)와, 그 발생 시간(y 방향의 검출 위치 좌표)으로부터, 검출면 내의 접촉 위치를 검출할 수 있다.

본 발명을 광학식에 적용하는 경우, 특별히 도시하지 않았지만, 예를 들어 수광 회로에 있어서 포토다이오드의 축적 전하를 판독하는 트랜지스터를 제어하는 검출 구동 전압을, 도 4의 주사 구동부(9)가 제어한다. 즉, 이 경우의 주사 구동부(9)는 직류 전압 인가에 의한 직류 구동 주사 회로이다.

도시하지 않은 광원으로부터의 광이 검출면으로부터 밖으로 출사되고, 그것이 피검출물에 의해 반사되어 검출면으로 되돌아간다. 이 반사광은 검출면으로부터 접촉 검출 장치 내로 들어가, 포토다이오드에 의해 수광된다. 포토다이오드는 검출면과 평행한 배치면에, 예를 들어 매트릭스 형상으로 다수 형성되어 있다. 그로 인해, 피검출물의 위치에 대응한 몇 개의 포토다이오드에 의해 반사광의 수광에 의해 전하 축적이 행해진다. 주사 구동부(9)는 검출 구동 전압을 인가하는 동작과 시프트 동작을 반복하지만, 이 검출 구동 전압의 인가에 의해 수광 회로의 포토다이오드의 출력 허가가 부여되어 센서선에 전기적 변화가 발생한다. 이에 의해, 어느 한 시간(y 방향의 검출 위치 좌표에 대응)에 센서선(SL)의 전기적 변화가 발생한다. 접촉 검출부(8)는 어느 센서선(SL)에 전기적 변화가 발생했는지(x 방향의 검출 위치 좌표)와, 그 발생 시간(y 방향의 검출 위치 좌표)으로부터 검출면 내의 접촉 위치를 검출할 수 있다.

이상으로부터, 어느 일정 방향으로 길게 배치된 평행 스트라이프 형상의 센서선(SL)에 의해 검출 신호의 출력을 행하는 접촉 검출 장치, 및 그 접촉 검출의 기능을 갖는 표시 장치에 본 발명을 널리 적용할 수 있다. 이 방식은, 검출 방식(정전 용량식, 저항막식, 광학식)에 상관없이 적용할 수 있다. 이 방식의 접촉 검출에서는, 센서선(SL)의 배치 방향과는 다른 방향으로 검출 구동 전압을 주사함으로써 출력이 얻어진 센서선의 어드레스와 시간 정보에 의해 검출 위치의 x 좌표와 y 좌표를 특정하는 것이 가능하다.

상기 저항막식이나 광학식에 있어서도, 전술한 정전 용량식과 마찬가지로, 주사 구동부(9)가 비월 시프트 동작을 포함하는 소정의 알고리즘에 의해 주사를 행하기 때문에 순차 주사의 경우보다, 더 빠른 단계에서 피검출물의 유무를 판정할 수 있다는 이점이 얻어진다. 그 결과, 검출 구동 주파수를 올리지 않고 레이턴시를 개선할 수 있다.

<4. 전자 기기에의 응용예>

다음으로, 도 20 내지 도 23을 참조하여, 상기 제2 실시 형태 및 변형예에서 설명한 표시 장치의 응용예에 대하여 설명한다. 상기 제2 실시 형태 및 변형예에 관한 표시 장치는, 텔레비전 장치, 디지털 카메라, 노트북형 퍼스널 컴퓨터, 휴대 전화 등의 휴대 단말 장치 혹은 비디오 카메라 등의 모든 분야의 전자 기기에 적용하는 것이 가능하다. 바꾸어 말하면, 상기 제2 실시 형태 및 변형예에 관한 표시 장치는, 외부로부터 입력된 영상 신호 혹은 내부에서 생성된 영상 신호를, 화상 혹은 영상으로서 표시하는 모든 분야의 전자 기기에 적용하는 것이 가능하다. 여기에서는, 그 주된 전자 기기에 대하여 설명한다.

도 20은 본 발명이 적용된 디지털 카메라를 나타내고, (A)는 정면도이며 (B)는 배면도이다.

도 20에 도시된 디지털 카메라(310)는 보호 커버(314) 내의 촬상 렌즈, 플래시용의 발광부(311), 표시부(313), 컨트롤 스위치, 메뉴 스위치, 셔터(312) 등을 갖는다. 디지털 카메라(310)는, 상기 제2 실시 형태 및 변형예에서 설명한 터치 센서의 기능을 갖는 표시 장치를 표시부(313)에 사용함으로써 제작된다.

도 21은 본 발명이 적용된 노트북형 퍼스널 컴퓨터를 나타낸다.

도 21에 도시된 퍼스널 컴퓨터(340)는 본체(341)에, 문자 등을 입력할 때 조작되는 키보드(342)를 갖고, 본체 커버에는 화상을 표시하는 표시부(343)를 갖는다. 퍼스널 컴퓨터(340)는 상기 제2 실시 형태 및 변형예에서 설명한 터치 센서의 기능을 갖는 표시 장치를, 표시부(343)에 사용함으로써 제작된다.

도 22는 본 발명이 적용된 비디오 카메라를 나타낸다.

도 22에 도시된 비디오 카메라(320)는 본체부(321), 전방을 향한 측면에 설치된 피사체 촬영용의 렌즈(322), 촬영 시의 스타트/스톱 스위치(323), 모니터(324) 등을 갖는다. 비디오 카메라(320)는 상기 제2 실시 형태 및 변형예에서 설명한 터치 센서의 기능을 갖는 표시 장치를 모니터(324)에 사용함으로써 제작된다.

도 23은 본 발명이 적용된 휴대 단말 장치를 나타내고, (A)는 개방된 상태를 나타내고, (B)는 폐쇄된 상태를 나타내고 있다.

도 23에 도시된 휴대 단말 장치(330)는, 상측 하우징(331), 하측 하우징 (332), 연결부(여기서는 힌지부)(333), 디스플레이(334), 서브 디스플레이(335), 픽처 라이트(336), 카메라(337) 등을 갖는다. 휴대 단말 장치(330)는, 상기 제2 실시 형태 및 변형예에서 설명한 터치 센서를 구비한 표시 패널을 갖는 표시 장치를 디스플레이(334)나 서브 디스플레이(335)에 사용함으로써 제작된다.

또한, 표시의 기능이 없는 제1 실시 형태에 관한 접촉 검출 장치를, 상기한 응용예와 마찬가지로, 여러 전자 기기에 내장시키는 것도 가능하다.

이상과 같이, 본 발명의 실시 형태, 변형예 및 응용예에 의하면, 접촉에 의한 조작 시의 레이턴시를 개선한 접촉 검출 장치, 표시 장치 및 전자 기기를 제공할 수 있다.

1 : 액정 표시 장치
2 : 구동 기판
22 : 화소 전극
4 : 대향 기판
42 : 컬러 필터
6 : 액정층
8 : 접촉 검출부
9, 9A, 9B : 주사 구동부
10 : 접촉 검출 장치
11 : 제1 기판
12 : 제2 기판
43, DE : 구동 전극
81 : OP 앰프 회로
82 : 정류 회로
83 : 출력 회로
84 : OP 앰프
91 : 시프트 레지스터
92 : COM 선택 회로
93 : COM 버퍼
94 : 레벨 시프터
95 : 허가 제어 회로
96 : 게이트·COM 선택 회로
97 : 게이트·COM 버퍼
SL : 센서선
PL : 표시 화소 라인
SCN : 주사선
COM : 검출 구동 전압
Vcom : 표시 구동 전압
AS : 교류 신호원

Claims (34)

1. 표시면과,
   입력되는 영상 신호에 따라 상기 표시면의 표시를 변화시키는 표시 기능층과,
   일방향으로 분리하여 배치된 복수의 구동 전극과,
   상기 복수의 구동 전극의 일부에 검출 구동 전압을 인가하여, 상기 검출 구동 전압의 인가 대상을 표시면 내에 있어서 일방향으로 시프트하여 검출 구동 주사를 행하고, 이때 구동 전극 피치의 2배 이상의 피치로 시프트를 행하는 비월 시프트가 포함되도록 상기 검출 구동 주사를 제어하는 검출 주사 제어부와,
   상기 일방향과 다른 타방향으로 분리하여 배치되고, 상기 표시면에 대한 피검출물의 접촉 또는 근접에 응답하여 전기적 변화가 발생하는 복수의 센서선을 갖고,
   상기 복수의 구동 전극은, 상기 일방향을 따라 배열되는 복수의 그룹으로 분할되고,
   상기 복수의 그룹의 각각은, 또한 복수의 소그룹으로 분할되고,
   상기 검출 주사 제어부는, 상기 소그룹 단위로 상기 검출 구동 전압을 인가하고,
   상기 검출 주사 제어부는, 상기 비월 시프트에서, 이웃하여 배열된 적어도 2개의 소그룹에 대하여 연속하여 동시에 상기 검출 구동 전압이 인가되지 않도록 상기 복수의 그룹에 대하여 교대로 상기 검출 구동 전압을 인가하고,
   상기 검출 주사 제어부에 의해 행해지는 연속하는 비월 시프트의 시프트량은, 고정의 피치 간격이고,
   각 소그룹에 의해 정의된 영역은, 복수의 센서선과 복수의 구동 전극을 더 포함하고, 검출 구동 주사는, 표시 구동 주사에 필요한 근소한 시간에 완료되는, 표시 장치.
2. 제1항에 있어서, 표시 구동 주사를 제어하는 표시 주사 제어부를 갖고,
   상기 검출 주사 제어부는, 상기 표시 주사 제어부에 의한 N화면분의 상기 표시 구동 주사의 기간 중에 (N+1) 이상의 화면분의 상기 검출 구동 주사를 행하는, 표시 장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 검출 주사 제어부에 의한 상기 검출 구동 주사와, 상기 표시 주사 제어부에 의한 표시 구동 주사를, 상기 복수의 구동 전극에 대하여 동기하여 행하는, 표시 장치.
4. 제3항에 있어서, 화소마다 분리되어, 상기 영상 신호가 공급되었을 때에 화소마다 표시 전압을 상기 표시 기능층에 인가하는 복수의 화소 전극을 갖고,
   상기 복수의 구동 전극은, 상기 표시 기능층이 규정하는 화소 피치의 자연수배의 피치로 배치되고, 상기 표시 기능층에 의한 표시 변화 시에 상기 표시 전압의 기준을 부여하는 표시 구동 전압이 상기 표시 주사 제어부로부터 일방향으로 순차 인가되는 복수의 표시 구동 전극을 겸용하는, 표시 장치.
5. 제4항에 있어서, 상기 검출 주사 제어부는 m(≥2)개의 상기 구동 전극에 대하여 상기 검출 구동 전압의 인가를 동시에 행하는, 표시 장치.
6. 제5항에 있어서, 상기 표시 기능층의 표시면측에 상기 복수의 센서선이 배치되고,
   상기 표시 기능층의 상기 표시면과 반대측에 상기 복수의 구동 전극이 배치되고,
   상기 복수의 화소 전극이, 상기 표시 기능층과 상기 복수의 구동 전극 사이에 배치되어 있는, 표시 장치.
7. 제6항에 있어서, 상기 표시 기능층이 액정층인, 표시 장치.
8. 제7항에 있어서, 상기 검출 주사 제어부가, 상기 표시 구동 전압을 공급 제어하는 표시 주사 제어부를 겸용하는, 표시 장치.
9. 제1항에 있어서, 상기 검출 주사 제어부는 m(≥2)개의 상기 구동 전극에 대하여 상기 검출 구동 전압의 인가를 동시에 행하는, 표시 장치.
10. 제1항에 있어서, 상기 표시 기능층의 표시면측에 상기 복수의 센서선이 배치되고,
    상기 표시 기능층의 상기 표시면과 반대측에 상기 복수의 구동 전극이 배치되고,
    화소마다 분리되며, 상기 영상 신호가 공급되었을 때에 화소마다, 대응하는 구동 전극의 전위를 기준으로 한 표시 전압을 상기 표시 기능층에 인가하는 복수의 화소 전극이, 상기 표시 기능층과 상기 복수의 구동 전극 사이에 배치되어 있는, 표시 장치.
11. 제1항에 있어서, 상기 표시 기능층이 액정층인, 표시 장치.
12. 제1항에 있어서, 상기 검출 주사 제어부는, 일방향 내에 분리 배치된 복수의 구동 전극 사이에서 상기 검출 구동 전압의 인가 대상이 일방향 내에서 순서대로 추이되도록 상기 검출 구동 주사를 제어하는, 표시 장치.
13. 제1항에 있어서, 상기 시프트부터 다음 시프트까지의 주기를 1사이클로 했을 때에, 상기 검출 주사 제어부는, 상기 검출 구동 전압의 인가를 행하지 않는 1사이클 이상의 구동 휴지를 정기적으로 실행 제어하는, 표시 장치.
14. 제13항에 있어서, 상기 센서선에 발생하는 상기 전기적 변화로부터 검출 신호를 발생하는 접촉 검출부를 갖고,
    상기 접촉 검출부는, 상기 구동 휴지의 기간 중에 상기 검출 신호가 되는 상기 전기적 변화가 중첩되지 않은 센서선의 전위 레벨로부터 노이즈 레벨을 검출하여, 노이즈 제거를 행하는 노이즈 제거부를 포함하는, 표시 장치.
15. 제1항에 있어서, 상기 검출 주사 제어부는, 상기 구동 전극 피치의 P(≥1)배로 상기 시프트 동작을 행한다로 했을 때에, 상기 P의 값을 랜덤하게 제어하는, 표시 장치.
16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 각 센서선은 각 구동 전극에 대하여 정전 용량을 통하여 결합하고 있으며,
    상기 검출 구동 전압을 구동 전극에 인가하는 것에 수반하여 상기 복수의 센서선에 정전 용량을 통하여 출현하는 전위가 상기 피검출물의 접촉 또는 근접에 응답하여 변화하는, 표시 장치.
17. 검출면과,
    일방향으로 분리하여 배치된 복수의 구동 전극과,
    상기 복수의 구동 전극의 일부에 검출 구동 전압을 인가하여, 상기 검출 구동 전압의 인가 대상을 검출면 내에 있어서 일방향 내에서 시프트하여 검출 구동 주사를 행하고, 이때 구동 전극 피치의 2배 이상의 피치로 시프트를 행하는 비월 시프트가 포함되도록 상기 검출 구동 주사를 제어하는 검출 주사 제어부와,
    상기 일방향과 다른 타방향으로 분리하여 배치되고, 상기 검출 주사 제어부가 상기 검출 구동 주사를 행하고 있을 때에 상기 검출면에 대하여 피검출물이 접촉 또는 근접하면, 그 접촉 또는 근접에 응답하여 전기적 변화가 발생하는 복수의 센서선을 갖고,
    상기 복수의 구동 전극은, 상기 일방향을 따라 배열되는 복수의 그룹으로 분할되고,
    상기 복수의 그룹의 각각은, 또한 복수의 소그룹으로 분할되고,
    상기 검출 주사 제어부는, 상기 소그룹 단위로 상기 검출 구동 전압을 인가하고,
    상기 검출 주사 제어부는, 상기 비월 시프트에서, 이웃하여 배열된 적어도 2개의 소그룹에 대하여 연속하여 동시에 상기 검출 구동 전압이 인가되지 않도록 상기 복수의 그룹에 대하여 교대로 상기 검출 구동 전압을 인가하고,
    상기 검출 주사 제어부에 의해 행해지는 연속하는 비월 시프트의 시프트량은, 고정의 피치 간격이고,
    각 소그룹에 의해 정의된 영역은, 복수의 센서선과 복수의 구동 전극을 더 포함하고, 검출 구동 주사는, 표시 구동 주사에 필요한 근소한 시간에 완료되는, 접촉 검출 장치.
18. 표시면과,
    입력되는 영상 신호에 따라 상기 표시면의 표시를 변화시키는 표시 기능층과,
    일방향으로 분리하여 배치된 복수의 구동 전극과,
    상기 복수의 구동 전극의 일부에 검출 구동 전압을 인가하여, 상기 검출 구동 전압의 인가 대상을 표시면 내에 있어서 일방향으로 시프트하여 검출 구동 주사를 행하고, 이때 구동 전극 피치의 2배 이상의 피치로 시프트를 행하는 비월 시프트가 포함되도록 상기 검출 구동 주사를 제어하는 검출 주사 제어부와,
    상기 일방향과 다른 타방향으로 분리하여 배치되고, 상기 표시면에 대한 피검출물의 접촉 또는 근접에 응답하여 전기적 변화가 발생하는 복수의 센서선을 갖고,
    상기 검출 주사 제어부는, 상기 비월 시프트에서, 상기 복수의 구동 전극의 일부에 대하여 상기 검출 구동 전압을 인가하고,
    상기 검출 주사 제어부에 의해 행해지는 연속하는 비월 시프트의 시프트량은, 상기 복수의 구동 전극의 배열 피치보다도 크고,
    상기 검출 구동 전압이 인가되는 상기 복수의 구동 전극의 상기 일부에 의해 구성된 1개의 그룹에 의해 정의된 영역은, 복수의 센서선과 복수의 구동 전극을 더 포함하고, 검출 구동 주사는, 표시 구동 주사에 필요한 근소한 시간에 완료되는, 표시 장치.
19. 제18항에 있어서, 표시 구동 주사를 제어하는 표시 주사 제어부를 갖고,
    상기 검출 주사 제어부는, 상기 표시 주사 제어부에 의한 N화면분의 상기 표시 구동 주사의 기간 중에 (N+1) 이상의 화면분의 상기 검출 구동 주사를 행하는, 표시 장치.
20. 제19항에 있어서, 상기 검출 주사 제어부에 의한 상기 검출 구동 주사와, 상기 표시 주사 제어부에 의한 표시 구동 주사를, 상기 복수의 구동 전극에 대하여 동기하여 행하는, 표시 장치.
21. 제20항에 있어서, 화소마다 분리되어, 상기 영상 신호가 공급되었을 때에 화소마다 표시 전압을 상기 표시 기능층에 인가하는 복수의 화소 전극을 갖고,
    상기 복수의 구동 전극은, 상기 표시 기능층이 규정하는 화소 피치의 자연수배의 피치로 배치되고, 상기 표시 기능층에 의한 표시 변화 시에 상기 표시 전압의 기준을 부여하는 표시 구동 전압이 상기 표시 주사 제어부로부터 일방향으로 순차 인가되는 복수의 표시 구동 전극을 겸용하는, 표시 장치.
22. 제21항에 있어서, 상기 검출 주사 제어부는 m(≥2)개의 상기 구동 전극에 대하여 상기 검출 구동 전압의 인가를 동시에 행하는, 표시 장치.
23. 제22항에 있어서, 상기 표시 기능층의 표시면측에 상기 복수의 센서선이 배치되고,
    상기 표시 기능층의 상기 표시면과 반대측에 상기 복수의 구동 전극이 배치되고,
    상기 복수의 화소 전극이, 상기 표시 기능층과 상기 복수의 구동 전극 사이에 배치되어 있는, 표시 장치.
24. 제23항에 있어서, 상기 표시 기능층이 액정층인, 표시 장치.
25. 제24항에 있어서, 상기 검출 주사 제어부가, 상기 표시 구동 전압을 공급 제어하는 표시 주사 제어부를 겸용하는, 표시 장치.
26. 제18항에 있어서, 상기 검출 주사 제어부는 m(≥2)개의 상기 구동 전극에 대하여 상기 검출 구동 전압의 인가를 동시에 행하는, 표시 장치.
27. 제18항에 있어서, 상기 표시 기능층의 표시면측에 상기 복수의 센서선이 배치되고,
    상기 표시 기능층의 상기 표시면과 반대측에 상기 복수의 구동 전극이 배치되고,
    화소마다 분리되며, 상기 영상 신호가 공급되었을 때에 화소마다, 대응하는 구동 전극의 전위를 기준으로 한 표시 전압을 상기 표시 기능층에 인가하는 복수의 화소 전극이, 상기 표시 기능층과 상기 복수의 구동 전극 사이에 배치되어 있는, 표시 장치.
28. 제18항에 있어서, 상기 표시 기능층이 액정층인, 표시 장치.
29. 제18항에 있어서, 상기 검출 주사 제어부는, 일방향 내에 분리 배치된 복수의 구동 전극 사이에서 상기 검출 구동 전압의 인가 대상이 일방향 내에서 순서대로 추이되도록 상기 검출 구동 주사를 제어하는, 표시 장치.
30. 제18항에 있어서, 상기 시프트부터 다음 시프트까지의 주기를 1사이클로 했을 때에, 상기 검출 주사 제어부는, 상기 검출 구동 전압의 인가를 행하지 않는 1사이클 이상의 구동 휴지를 정기적으로 실행 제어하는, 표시 장치.
31. 제30항에 있어서, 상기 센서선에 발생하는 상기 전기적 변화로부터 검출 신호를 발생하는 접촉 검출부를 갖고,
    상기 접촉 검출부는, 상기 구동 휴지의 기간 중에 상기 검출 신호가 되는 상기 전기적 변화가 중첩되지 않은 센서선의 전위 레벨로부터 노이즈 레벨을 검출하여, 노이즈 제거를 행하는 노이즈 제거부를 포함하는, 표시 장치.
32. 제18항에 있어서, 상기 검출 주사 제어부는, 상기 구동 전극 피치의 P(≥1)배로 상기 시프트 동작을 행한다로 했을 때에, 상기 P의 값을 랜덤하게 제어하는, 표시 장치.
33. 제18항 내지 제32항 중 어느 한 항에 있어서, 각 센서선은 각 구동 전극에 대하여 정전 용량을 통하여 결합하고 있으며,
    상기 검출 구동 전압을 구동 전극에 인가하는 것에 수반하여 상기 복수의 센서선에 정전 용량을 통하여 출현하는 전위가 상기 피검출물의 접촉 또는 근접에 응답하여 변화하는, 표시 장치.
34. 검출면과,
    일방향으로 분리하여 배치된 복수의 구동 전극과,
    상기 복수의 구동 전극의 일부에 검출 구동 전압을 인가하여, 상기 검출 구동 전압의 인가 대상을 검출면 내에 있어서 일방향 내에서 시프트하여 검출 구동 주사를 행하고, 이때 구동 전극 피치의 2배 이상의 피치로 시프트를 행하는 비월 시프트가 포함되도록 상기 검출 구동 주사를 제어하는 검출 주사 제어부와,
    상기 일방향과 다른 타방향으로 분리하여 배치되고, 상기 검출 주사 제어부가 상기 검출 구동 주사를 행하고 있을 때에 상기 검출면에 대하여 피검출물이 접촉 또는 근접하면, 그 접촉 또는 근접에 응답하여 전기적 변화가 발생하는 복수의 센서선을 갖고,
    상기 검출 주사 제어부는, 상기 비월 시프트에서, 상기 복수의 구동 전극의 일부에 대하여 상기 검출 구동 전압을 인가하고,
    상기 검출 주사 제어부에 의해 행해지는 연속하는 비월 시프트의 시프트량은, 상기 복수의 구동 전극의 배열 피치보다도 크고,
    상기 검출 구동 전압이 인가되는 상기 복수의 구동 전극의 상기 일부에 의해 구성된 1개의 그룹에 의해 정의된 영역은, 복수의 센서선과 복수의 구동 전극을 더 포함하고, 검출 구동 주사는, 표시 구동 주사에 필요한 근소한 시간에 완료되는, 접촉 검출 장치.

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