KR101907209B1 - 터치 검출 장치 및 그 구동 방법, 터치 검출 기능을 갖는 표시 장치, 및 전자 기기 - Google Patents

터치 검출 장치 및 그 구동 방법, 터치 검출 기능을 갖는 표시 장치, 및 전자 기기 Download PDF

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Abstract

본 발명의 터치 검출 장치는 터치에 대한 검출 감도를 높이면서, 높은 위치 분해능을 실현할 수 있는 터치 검출 장치를 얻는다. 상기 터치 검출 장치는 한 방향으로 연재되도록 병설된 복수의 구동 전극과, 상기 구동 전극이 연재하는 방향과 직교하는 방향으로 연재되고, 상기 구동 전극과의 각각의 교차부분에 정전 용량을 형성하도록 배치된 검출 전극과, 상기 복수의 구동 전극으로부터 소정의 복수 개의 구동 대상 전극을 시분할 방식으로 순차적으로 선택하고, 선택된 상기 구동 대상 전극에 대해 외부 근접 물체를 검출하기 위한 복수의 펄스 파형을 갖는 터치 검출 구동 신호를 인가하여, 주사 구동을 행하는 주사 구동부를 구비하고, 상기 주사 구동시의 주사 피치가, 선택된 복수 개의 상기 구동 대상 전극의 전폭(total width)보다도 작은 것을 특징으로 한다.

Description

터치 검출 장치 및 그 구동 방법, 터치 검출 기능을 갖는 표시 장치, 및 전자 기기{TOUCH DETECTOR AND METHOD OF DRIVING THE SAME, DISPLAY WITH TOUCH DETECTION FUNCTION, AND ELECTRONIC UNIT}
본 발명은, 터치 검출 장치에 관한 것으로, 특히 외부 근접 물체에 의한 정전 용량의 변화에 의거하여 터치를 검출하는 터치 검출 장치 및 그 구동 방법, 그와 같은 터치 검출 장치를 구비한 터치 검출 기능을 갖는 표시 장치, 및 전자 기기에 관한 것이다.
근래, 이른바 터치 패널이라고 불리는 접촉 검출 장치를 액정 표시 장치 등의 표시 장치상에 장착하고, 또는 터치 패널과 표시 장치를 일체화하고, 그 표시 장치에 각종의 버튼 화상 등을 표시시킴에 의해, 통상의 기계식 버튼의 대용으로서 정보 입력을 가능하게 한 표시 장치가 주목받고 있다. 이와 같은 터치 패널을 갖는 표시 장치는, 키보드나 마우스, 키패드와 같은 입력 장치를 필요로 하지 않기 때문에, 컴퓨터 외에, 휴대 전화와 같은 휴대 정보 단말 등에서도, 사용이 확대되는 경향에 있다.
터치 검출 장치의 방식으로서는, 광학식이나 저항식 등 몇 가지의 방식이 존재하지만, 비교적 단순한 구조를 가지며, 또한 저소비 전력을 실현할 수 있는, 정전 용량식 터치 검출 장치가 기대되고 있다. 예를 들면, 일본국 특개2009-244958호 공보에는, 표시 장치에 원래 구비되어 있는 표시용의 공통 전극을, 한 쌍의 터치 센서용 전극 중의 한쪽의 전극(구동 전극)으로서 겸용하고, 다른 쪽의 전극(터치 검출 전극)을 상기 공통 전극과 교차하도록 배치한 표시 장치가 제안되어 있다. 이 구동 전극과 터치 검출 전극 사이에는 정전 용량이 형성되고, 외부 근접 물체에 응하여 그 정전 용량이 변화한다. 이 표시 장치는, 이것을 이용하여, 구동 전극에 구동 신호를 인가한 때에 터치 검출 전극에 나타나는 터치 검출 신호를 해석함에 의해, 외부 근접 물체를 검출하도록 되어 있다. 이 표시 장치에서는, 공통 전극(구동 전극)에 구동 신호를 순차적으로 인가하고, 선순차 주사를 행함에 의해 표시 동작이 행하여짐과 함께, 그 구동 신호에 응하여 터치 검출 전극에 나타나는 터치 검출 신호를 해석함에 의해 터치 검출 동작이 행하여진다.
그런데, 터치 검출 장치의 중요한 특성으로서, 터치에 대한 검출 감도와, 터치 위치를 검출할 때의 위치 분해능이 있다. 정전 용량식 터치 검출 장치에서, 검출 감도를 높이기 위해서는, 예를 들면, 구동 전극의 폭을 두껍게 하는 방법이 생각된다. 그러나, 이 경우에는, 터치 검출 주사의 주사 피치가 넓게 되고, 주사가 엉성하게 되어 버리기 때문에, 위치 분해능이 저하되어 버릴 우려가 있다.
본 발명은 이러한 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은, 터치에 대한 검출 감도를 높이면서, 높은 위치 분해능을 실현할 수 있는 터치 검출 장치 및 그 구동 방법, 터치 검출 기능을 갖는 표시 장치, 및 전자 기기를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 터치 검출 장치는, 한 방향으로 연재되도록 병설된 복수의 구동 전극과, 상기 구동 전극이 연재하는 방향과 직교하는 방향으로 연재되고, 상기 구동 전극과의 각각의 교차부분에 정전 용량을 형성하도록 배치된 검출 전극과, 상기 복수의 구동 전극으로부터 소정의 복수 개의 구동 대상 전극을 시분할 방식으로 순차적으로 선택하고, 선택된 상기 구동 대상 전극에 대해 외부 근접 물체를 검출하기 위한 복수의 펄스 파형을 갖는 터치 검출 구동 신호를 인가하여, 주사 구동을 행하는 주사 구동부를 구비하고, 상기 주사 구동시의 주사 피치가, 선택된 복수 개의 상기 구동 대상 전극의 전폭(total width)보다도 작은 것을 특징으로 한다.
본 발명의 터치 검출 장치의 구동 방법은, 한 방향으로 연재되도록 병설된 복수의 구동 전극으로부터 소정의 복수 개의 구동 대상 전극을 시분할 방식으로 순차적으로 선택하고, 선택된 상기 구동 대상 전극에 대해 외부 근접 물체를 검출하기 위한 복수의 펄스 파형을 갖는 터치 검출 구동 신호를 인가하고, 선택된 복수 개의 상기 구동 대상 전극의 전폭(total width)보다도 작은 주사 피치로 주사 구동을 행하고, 상기 구동 전극이 연재하는 방향과 직교하는 방향으로 연재되고, 상기 구동 전극과의 각각의 교차부분에 정전 용량을 형성하도록 배치된 검출 전극의 검출 신호에 의거하여 외부 근접 물체를 검출하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 터치 검출 기능을 갖는 표시 장치는, 한 방향으로 연재되도록 병설된 복수의 구동 전극과, 상기 구동 전극이 연재하는 방향과 직교하는 방향으로 연재되고, 상기 구동 전극과의 각각의 교차부분에 정전 용량을 형성하도록 배치된 검출 전극과, 화소 신호 및 표시 구동 신호에 의거하여 표시를 행하는 표시 소자와, 상기 복수의 구동 전극에 대해, 상기 표시 구동 신호를 시분할 방식으로 순차적으로 인가하는 제1의 주사, 및 상기 복수의 구동 전극으로부터 소정의 복수 개의 구동 대상 전극을 시분할 방식으로 순차적으로 선택하고, 선택된 상기 구동 대상 전극에 대해 외부 근접 물체를 검출하기 위한 복수의 펄스 파형을 갖는 터치 검출 구동 신호를 인가하는 제2의 주사 구동을 행하는 주사 구동부를 구비하고, 상기 제2의 주사 구동시의 주사 피치가, 선택된 복수 개의 상기 구동 대상 전극의 전폭(total width)보다도 작은 것을 특징으로 한다.
본 발명의 전자 기기는, 상기 터치 검출 장치를 구비한 것이고, 예를 들면, 텔레비전 장치, 디지털 카메라, 퍼스널 컴퓨터, 비디오 카메라 또는 휴대 전화 등의 휴대 단말 장치 등이 해당한다.
본 발명의 터치 검출 장치, 터치 검출 장치의 구동 방법, 터치 검출 기능을 갖는 표시 장치, 및 전자 기기에서는, 복수의 펄스 파형을 갖는 터치 검출 구동 신호를, 소정의 복수 개씩 시분할 방식으로 순차적으로 선택된 구동 대상 전극에 인가함에 의해, 터치 검출의 주사 구동이 행하여진다. 그 주사 구동은, 선택된 복수 개의 구동 대상 전극의 전폭보다도 작은 주사 피치로 행하여진다.
예를 들면, 본 발명의 터치 검출 장치에서는, 검출 전극의 검출 신호를 구동 신호의 복수의 펄스 파형의 천이에 따른 타이밍에서 샘플링함에 의해 외부 근접 물체를 검출하는 터치 검출부를 더 구비하는 것이 바람직하다. 이 경우, 터치 검출부는, 예를 들면, 주사 구동부가 구동 대상 전극을 구동할 때마다, 구동된 상기 구동 대상 전극에 대응하는 영역의 외부 근접 물체의 검출을 완료하는 것이 바람직하고, 순차적으로 선택된 구동 대상 전극으로부터 얻어진 모든 검출 결과에 의거하여 터치 위치를 결정하는 것이 바람직하다.
구동 전극은, 예를 들면 이하의 2개의 방법으로 구성할 수 있다.
예를 들면, 복수의 구동 전극은, 각각 서로 같은 폭으로 구성하여도 좋다. 이 경우, 주사 구동은, 예를 들면, 복수 개의 구동 대상 전극에 대해 터치 검출 구동 신호를 동시에 인가함과 함께, 상기 구동 대상 전극을 소정의 복수 개보다 적은 개수씩 시프트하여 주사를 행하도록 할 수 있다.
또한, 예를 들면, 복수의 구동 전극은, 서로 다른 폭을 갖는 2종류의 구동 전극을 포함하고, 2종류의 구동 전극은 교대로 병설되도록 구성하여도 좋다. 이 경우, 주사 구동은, 교대로 병설된 2종류의 구동 전극으로부터 선택된 3개의 인접하는 구동 대상 전극에 대해 터치 검출 구동 신호를 동시에 인가함과 함께, 상기 구동 대상 전극을 한번에 2개씩 시프트하여 주사를 행하도록 할 수 있다.
본 발명의 터치 검출 장치 및 그 구동 방법, 터치 검출 기능을 갖는 표시 장치, 및 전자 기기에 의하면, 주사 피치를, 복수 개의 구동 대상 전극의 전폭보다도 작게 하였기 때문에, 터치에 대한 검출 감도를 높이면서, 높은 위치 분해능을 실현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 터치 검출 장치에서의 터치 검출 방식의 기본 원리를 설명하기 위한 도면이고, 손가락이 접촉 또는 근접하지 않은 상태를 도시하는 도면.
도 2는 본 발명의 터치 검출 장치에서의 터치 검출 방식의 기본 원리를 설명하기 위한 도면이고, 손가락이 접촉 또는 근접한 상태를 도시하는 도면.
도 3은 본 발명의 터치 검출 장치에서의 터치 검출 방식의 기본 원리를 설명하기 위한 도면이고, 구동 신호 및 터치 검출 신호의 파형의 한 예를 도시하는 도면.
도 4는 본 발명의 제1의 실시예에 관한 터치 검출 장치의 한 구성예를 도시하는 블록도.
도 5는 도 4에 도시한 터치 검출 디바이스의 구동 전극 및 터치 검출 전극의 한 구성예를 도시하는 사시도.
도 6은 도 4에 도시한 터치 검출 장치의 주사 구동의 한 동작예를 도시하는 모식도.
도 7은 도 4에 도시한 터치 검출 장치의 한 동작예를 도시하는 타이밍 파형도.
도 8은 비교예에 관한 터치 검출 장치의 주사 구동의 한 동작예를 도시하는 모식도.
도 9는 비교예에 관한 터치 검출 장치의 주사 구동의 한 동작예를 도시하는 모식도.
도 10은 제2의 실시예에 관한 터치 검출 디바이스의 구동 전극의 한 구성예를 도시하는 평면도.
도 11은 제3의 실시예에 관한 터치 검출 기능을 갖는 표시 장치의 한 구성예를 도시하는 블록도.
도 12는 도 11에 도시한 터치 검출 기능을 갖는 표시 디바이스의 개략 단면 구조를 도시하는 단면도.
도 13은 도 11에 도시한 터치 검출 기능을 갖는 표시 디바이스의 화소 배열을 도시하는 회로도.
도 14는 실시예를 적용한 터치 검출 장치중, 적용례 1의 외관 구성을 도시하는 사시도.
도 15는 적용례 2의 외관 구성을 도시하는 사시도.
도 16은 적용례 3의 외관 구성을 도시하는 사시도.
도 17은 적용례 4의 외관 구성을 도시하는 사시도.
도 18은 적용례 5의 외관 구성을 도시하는 정면도, 측면도, 상면도 및 하면도.
도 19는 변형예에 관한 터치 검출 기능을 갖는 표시 디바이스의 개략 단면 구조도.
이하, 본 발명의 실시예에 관해, 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 또한, 설명은 이하의 순서로 행한다.
1. 정전 용량식 터치 검출의 기본 원리
2. 제1의 실시예(터치 검출 장치)
3. 제2의 실시예(터치 검출 장치)
4. 제3의 실시예(터치 검출 기능을 갖는 표시 장치)
5. 적용례
(1. 정전 용량식 터치 검출의 기본 원리)
먼저, 도 1 내지 도 3을 참조하여, 본 발명의 터치 검출 장치에서의 터치 검출의 기본 원리에 관해 설명한다. 이 터치 검출 방식은, 정전 용량식의 터치 센서로서 구현되는 것이고, 예를 들면 도 1(A)에 도시한 바와 같이, 유전체(D)를 끼우고 서로 대향 배치된 한 쌍의 전극(구동 전극(E1) 및 터치 검출 전극(E2))을 이용하여, 용량 소자를 구성한다. 이 구조는, 도 1(B)에 도시한 등가 회로도로서 표시된다. 구동 전극(E1), 터치 검출 전극(E2) 및 유전체(D)에 의해, 용량 소자(C1)가 구성된다. 용량 소자(C1)는, 그 일단이 교류 신호원(구동 신호원)(S)에 접속되고, 타단(P)은 저항기(R)를 통하여 접지됨과 함께, 전압 검출기(터치 검출 회로)(DET)에 접속된다. 교류 신호원(S)으로부터 구동 전극(E1)(용량 소자(C1)의 일단)에 소정의 주파수(예를 들면 수kHz 내지 수십kHz 정도)의 교류 구형파(Sg)(도 3(B) 참조)를 인가하면, 터치 검출 전극(E2)(용량 소자(C1)의 타단(P))에, 도 3(A)에 도시한 바와 같은 출력 파형(터치 검출 신호(Vdet))가 나타난다. 또한, 이 교류 구형파(Sg)는, 후술하는 터치 검출 구동 신호(Vcomt)에 상당하는 것이다.
손가락이 접촉(또는 근접)하지 않은 상태에서는, 도 1에 도시한 바와 같이, 용량 소자(C1)에 대한 충전 및 방전에 수반하여, 용량 소자(C1)의 용량치에 응한 전류(I0)가 흐른다. 이때의 용량 소자(C1)의 타단(P)의 전위 파형은, 예를 들면 도 3(A)의 파형(V0)과 같이 되고, 이것이 전압 검출기(DET)에 의해 검출된다.
한편, 손가락이 접촉(또는 근접)한 상태에서는, 도 2에 도시한 바와 같이, 손가락에 의해 형성된 용량 소자(C2)가 용량 소자(C1)에 직렬로 추가된 형태가 된다. 이 상태에서는, 용량 소자(C1, C2)에 대한 충전 및 방전에 수반하여, 전류(I1, I2)가 각각 흐른다. 이때의 용량 소자(C1)의 타단(P)의 전위 파형은, 예를 들면 도 3(A)의 파형(V1)과 같이 되고, 이것이 전압 검출기(DET)에 의해 검출된다. 이때, 점(P)의 전위는, 용량 소자(C1, C2)를 흐르는 전류(I1, I2)의 값에 의해 정해지는 분압 전위(divided potential)가 된다. 이 때문에, 파형(V1)은, 비접촉 상태에서의 파형(V0)보다도 작은 값이 된다. 전압 검출기(DET)는, 검출한 전압을 소정의 임계치 전압(Vth)과 비교하고, 이 임계치 전압 이상이면 비접촉 상태라고 판단하는 한편, 임계치 전압 미만이면 접촉 상태라고 판단한다. 이와 같이 하여, 터치 검출이 가능해진다.
(2. 제1의 실시예)
[구성예]
(전체 구성예)
도 4는, 본 발명의 제1의 실시예에 관한 터치 검출 장치의 한 구성예를 도시하는 것이다. 이 터치 검출 장치는, 서로 교차하도록 배치된 전극 사이의 정전 용량이, 외부 근접 물체에 의해 변화하는 것을 이용한, 정전 용량식의 것이다. 또한, 본 발명의 실시예에 관한 터치 검출 장치의 구동 방법은, 본 실시예에 의해 구현되기 때문에, 이하에서 함께 설명한다.
상기 터치 검출 장치(1)는, 제어부(11)와, 구동 전극 드라이버(14)와, 터치 검출 디바이스(30)와, 터치 검출부(40)를 구비하고 있다.
제어부(11)는, 구동 전극 드라이버(14) 및 터치 검출부(40)에 대해 각각 제어 신호를 공급하고, 이들이 서로 동기하여 동작하도록 제어하는 회로이다.
구동 전극 드라이버(14)는, 제어부(11)로부터 공급되는 제어 신호에 의거하여, 터치 검출 디바이스(30)의 구동 전극(COML)(후술)에 터치 검출 구동 신호(Vcomt)를 공급하는 회로이다. 터치 검출 구동 신호(Vcomt)는, 복수의 펄스 파형을 갖는 신호이다. 구동 전극 드라이버(14)는, 후술하는 바와 같이, 소정 개수의 구동 전극(COML)에 대해, 이 터치 검출 구동 신호(Vcomt)를 동시에 인가함과 함께, 그 터치 검출 구동 신호(Vcomt)를 인가하는 구동 전극(COML)을, 그 소정 개수보다도 적은 개수씩 시프트함에 의해 주사를 행하는 것이다.
터치 검출 디바이스(30)는, 상술한 정전 용량식 터치 검출의 기본 원리에 의거하여 동작하고, 터치 검출 신호(Vdet)를 출력하는 것이다. 이 터치 검출 디바이스(30)는, 후술하는 바와 같이, 구동 전극 드라이버(14)로부터 공급되는 터치 검출 구동 신호(Vcomt)에 따라 주사를 행하고, 터치 검출을 행하게 되어 있다.
도 5는, 터치 검출 디바이스(30)의 한 구성예를 사시적으로 도시하는 것이다. 터치 검출 디바이스(30)는, 구동 전극(COML) 및 터치 검출 전극(TDL)에 의해 구성된다. 구동 전극(COML)은, 도면의 좌우 방향으로 연재되고, 서로 같은 폭으로 형성되어 병설되어 있다. 터치 검출 동작을 행할 때는, 각 전극 패턴에는, 구동 전극 드라이버(14)에 의해 터치 검출 구동 신호(Vcomt)가 순차적으로 공급되고, 시분할 방식으로 순차적으로 주사 구동이 행해 진다. 터치 검출 전극(TDL)은, 구동 전극(COML)의 전극 패턴의 연재 방향과 직교하는 방향으로 늘어나는 전극 패턴으로 구성되어 있다. 터치 검출 전극(TDL)의 각 전극 패턴은, 터치 검출부(40)에 각각 접속되어 있다. 구동 전극(COML)과 터치 검출 전극(TDL)에 의해 서로 교차한 전극 패턴은, 상기 구동 전극과의 각각의 교차부분에 정전 용량을 형성하고 있다.
이러한 구성에 의해, 터치 검출 디바이스(30)에서는, 구동 전극 드라이버(14)가 구동 전극(COML)에 대해 터치 검출 구동 신호(Vcomt)를 인가함에 의해, 터치 검출 전극(TDL)으로부터 터치 검출 신호(Vdet)를 출력하고, 터치 검출이 행하여지게 되어 있다. 즉, 구동 전극(COML)은, 도 1 내지 도 3에 도시한 터치 검출의 기본 원리에서의 구동 전극(E1)에 대응하고, 터치 검출 전극(TDL)은, 터치 검출 전극(E2)에 대응하는 것이고, 터치 검출 디바이스(30)는 이 기본 원리에 따라 터치를 검출하게 되어 있다. 도 5에 도시한 바와 같이, 서로 교차한 전극 패턴은, 정전 용량식 터치 센서를 매트릭스 형상으로 구성하고 있다. 따라서, 터치 검출 디바이스(30)의 터치 검출면 전체에 걸쳐서 주사함에 의해, 외부 근접 물체의 접촉 또는 근접이 생긴 위치의 검출도 가능하게 되어 있다.
터치 검출부(40)는, 제어부(11)로부터 공급되는 제어 신호와, 터치 검출 디바이스(30)로부터 공급된 터치 검출 신호(Vdet)에 의거하여, 터치 검출 디바이스(30)에 대한 터치의 유무를 검출하고, 터치가 있는 경우에 있어서 터치 검출 영역에서의 그 좌표 등을 구하는 회로이다. 이 터치 검출부(40)는 아날로그 LPF(Low Pass Filter)부(42)와, A/D 변환부(43)와, 신호 처리부(44)와, 좌표 추출부(45)와, 검출 타이밍 제어부(46)를 갖고 있다. 아날로그 LPF부(42)는, 터치 검출 디바이스(3)로부터 공급되는 터치 검출 신호(Vdet)에 포함되는 높은 주파수 성분(노이즈 성분)을 제거하고, 터치 성분을 취출하여 각각 출력한 저역 통과 아날로그 필터이다. 아날로그 LPF부(42)의 입력단자의 각각과 접지와의 사이에는, 직류 전위(0V)를 주기 위한 저항(R)이 접속되어 있다. 또한, 이 저항(R)에 대신하여, 예를 들면 스위치를 마련하고, 소정의 시간에 이 스위치를 온 상태로 함에 의해 직류 전위(0V)를 주도록 하여도 좋다. A/D 변환부(43)는, 구동 신호(Vcom)에 동기한 타이밍에서, 아날로그 LPF부(42)로부터 출력되는 아날로그 신호를 각각 샘플링하여 디지털 신호로 변환하는 회로이다. 신호 처리부(44)는, A/D 변환부(43)의 출력 신호에 의거하여, 터치 검출 디바이스(30)에 대한 터치의 유무를 검출하는 논리 회로이다. 좌표 추출부(45)는, 신호 처리부(44)에서 터치 검출이 이루어진 때에, 그 터치 위치를 보간 연산 등에 의해 구하는 논리 회로이다. 검출 타이밍 제어부(46)는, 이들의 회로가 동기하여 동작하도록 제어하게 되어 있다.
여기서, 터치 검출 전극(TDL)은, 본 발명에서의 "검출 전극"의 한 구체예에 대응한다. 구동 전극 드라이버(14)는, 본 발명에서의 "주사 구동부"의 한 구체예에 대응한다.
[동작 및 작용]
계속해서, 본 실시예의 터치 검출 장치(1)의 동작 및 작용에 관해 설명한다.
(전체 동작 개요)
먼저, 도 4를 참조하여, 터치 검출 장치(1)의 전체 동작 개요를 설명한다. 제어부(11)는, 구동 전극 드라이버(14) 및 터치 검출부(40)에 대해 각각 제어 신호를 공급하고, 이들이 서로 동기하여 동작하도록 제어한다. 구동 전극 드라이버(14)는, 터치 검출 디바이스(30)의 구동 전극(COML)에 복수의 펄스 파형을 갖는 터치 검출 구동 신호(Vcomt)를 순차적으로 인가한다. 터치 검출 디바이스(30)는, 터치 검출 구동 신호(Vcomt)에 의거하여 터치 검출 동작을 행하고, 터치 검출 전극(TDL)으로부터 터치 검출 신호(Vdet)를 출력한다. 아날로그 LPF부(42)는, 터치 검출 신호(Vdet)의 높은 주파수 성분을 제거하여 출력한다. A/D 변환부(43)는, 구동 신호(Vcom)에 동기한 타이밍에서, 아날로그 LPF부(42)로부터 출력되는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환한다. 신호 처리부(44)는, A/D 변환부(43)의 출력 신호에 의거하여, 터치 검출 디바이스(30)에 대한 터치의 유무를 검출한다. 좌표 추출부(45)는, 신호 처리부(44)에서 터치 검출이 이루어진 때에, 그 터치 위치를 구한다. 검출 타이밍 제어부(46)는, 아날로그 LPF부(42), A/D 변환부(43), 신호 처리부(44), 좌표 추출부(45)가 동기하여 동작하도록 제어한다.
(상세 동작)
다음에, 주사 구동 동작을 상세히 설명한다.
도 6은, 터치 검출 장치(1)의 주사 구동의 한 동작예를 도시하는 것이다. 도 6에 도시한 바와 같이, 구동 전극(COML)은, 서로 같은 폭으로 형성되어 병설되어 있다. 구동 전극 드라이버(14)는, 소정 개수의 구동 전극(COML)(예를 들면 구동 범위(A1))을 동시에 구동한다. 터치 검출 디바이스(30)에서는, 상기 소정 개수의 구동 전극(COML)에 인가된 터치 검출 구동 신호(Vcomt)가, 정전 용량을 통하여 터치 검출 전극(TDL)에 전해지고, 터치 검출 신호(Vdet)로서 출력된다. 즉, 상기 소정 개수의 구동 전극(COML)(예를 들면 구동 범위(A1))에 대응하는 영역이, 터치 검출면에서의, 그 때의 터치 검출 영역이 되고, 그 영역의 폭(터치 검출 폭(b))은 소정 개수의 구동 전극(COML)의 폭과 같다. 그리고 구동 전극 드라이버(14)는, 구동 범위(A1, A2, A3, A4…)의 순서로, 구동 전극(COML)을 시분할 방식으로 주사 구동한다. 즉, 구동 전극 드라이버(14)는, 주사 피치(a)로 주사 구동한다. 이 예에서는, 구동 전극 드라이버(14)는, 5개의 구동 전극(COML)(터치 검출 폭(b))을 동시에 구동하고, 그 구동에 관한 구동 전극(COML)을 4개씩 시프트(주사 피치(a))하여 주사한다.
터치 검출 장치(1)에서는, 구동 전극의 구동의 방법에 의해 주사 피치(a) 및 터치 검출 폭(b)을 자유롭게 설정할 수 있다. 즉, 주사 피치(a)는, 도 6에서, 서로 인접하는 구동 범위(예를 들면 구동 범위(A1)와 구동 범위(A2))가 겹쳐지는 부분의 구동 전극의 개수에 의해 설정할 수 있다. 또한, 터치 검출 폭(b)은, 각 구동 범위(An)(n은 자연수)에서의 구동 전극의 개수에 의해 설정할 수 있다. 이와 같이, 터치 검출 장치(1)에서는, 주사 피치(a) 및 터치 검출 폭(b)을, 각각 독립하여 설정하는 것이 가능하다.
주사 피치(a)는, 터치 위치를 검출할 때의 위치 분해능과 상관이 있다. 즉, 일반적으로, 주사 피치(a)를 작게 하면, 위치 분해능을 높게 할 수 있다. 한편, 터치 검출 폭(b)은, 터치에 대한 검출 감도와 상관이 있다. 일반적으로, 터치 검출 폭(b)을 크게 하면, 검출 감도를 높게 할 수 있다. 이것은, 터치 검출 폭(b)을 크게 함에 의해, 그 면적에 응하여, 터치 검출 폭(b)에 관한 구동 전극(COML)으로부터의 전기력선의 개수가 증가하기 때문이다.
터치 검출 장치(1)에서는, 주사 피치(a) 및 터치 검출 폭(b)을 각각 독립하여 설정할 수 있기 때문에, 위치 분해능 및 검출 감도를 각각 독립하여 설정할 수 있다. 예를 들면, 검출 감도를 유지한 채로, 위치 분해능을 높게 하고 싶은 경우에는, 터치 검출 폭(b)을 유지한 채로 주사 피치(a)를 작게 하면 좋다. 한편, 예를 들면, 위치 분해능을 유지한 채로, 검출 감도를 높게 하고 싶은 경우에는, 주사 피치(a)를 유지한 채로 터치 검출 폭(b)을 크게 하면 좋다. 또한, 예를 들면, 위치 분해능과 검출 감도의 양쪽을 높게 하고 싶은 경우에는, 터치 검출 폭(b)을 크게 함과 함께, 주사 피치(a)를 작게 하면 좋다.
이와 같이, 터치 검출 장치(1)에서는, 주사 피치(a) 및 터치 검출 폭(b)을 독립하여 설정할 수 있도록 하였기 때문에, 터치 위치를 검출할 때의 위치 분해능과, 터치에 대한 검출 감도를 독립하여 설정할 수 있다.
도 7은, 터치 검출 장치(1)의 타이밍 파형례를 도시하는 것이고, (A)는 터치 검출 구동 신호(Vcomt)의 파형을 나타내고, (B)는 터치 검출 신호(Vdet)의 파형을 나타낸다.
구동 전극 드라이버(14)는, 구동 전극(COML)에 대해, 복수의 펄스 파형을 갖는 터치 검출 구동 신호(Vcomt)를, 구동 범위(An)마다 시분할 방식으로 인가한다(도 7(A) 참조). 터치 검출 디바이스(30)는, 터치 검출 구동 신호(Vcomt)에 의거한 신호를 터치 검출 신호(Vdet)로서 출력한다(도 7(B) 참조). 그리고, 터치 검출부(40)는, 각 구동 범위(An)의 터치 검출 신호(Vdet)를 각각 해석하여, 터치의 유무 및 터치 위치 등을 검출한다.
구체적으로는, 우선, 기간(P1)에서, 구동 전극 드라이버(14)는, 구동 범위(A1)에 관한 구동 전극(COML)에 대해, 복수의 펄스 파형을 갖는 터치 검출 구동 신호(Vcomt)를 인가한다(도 7(A)의 Vcomt (A1)). 터치 검출 디바이스(30)에서는, 구동 범위(A1)에 관한 구동 전극(COML)과, 터치 검출 전극(TDL) 사이의 정전 용량을 통하여, 이 터치 검출 구동 신호(Vcomt)가 터치 검출 전극(TDL)에 전해지고, 터치 검출 신호(Vdet)가 변화한다(도 7(B) 참조). 터치 검출부(40)의 A/D 변환부(43)는, 이 터치 검출 신호(Vdet)가 입력된 아날로그 LPF부(42)의 출력 신호를, 터치 검출 구동 신호(Vcomt)의 복수의 펄스 파형의 천이에 대응한 샘플링 타이밍(ts)에서 샘플링하고(도 7(B) 참조), A/D 변환한다. 신호 처리부(44)는, 이 복수의 A/D 변환 결과에 의거하여, 구동 범위(A1)에 대응하는 영역에서의 터치의 유무를 구한다.
기간(P2) 이후에도, 터치 검출 장치(1)는, 기간(P1)과 마찬가지로 터치 검출을 행한다. 즉, 예를 들면 기간(P2)에서, 구동 전극 드라이버(14)는, 구동 범위(A2)에 관한 구동 전극(COML)에 대해, 터치 검출 구동 신호(Vcomt)를 인가한다(도 7(A)의 Vcomt(A2)). 터치 검출 디바이스(30)에서는, 구동 범위(A2)에 관한 구동 전극(COML)과, 터치 검출 전극(TDL) 사이의 정전 용량을 통하여, 이 터치 검출 구동 신호(Vcomt)가 터치 검출 전극(TDL)에 전해지고, 터치 검출 신호(Vdet)가 변화한다(도 7(B) 참조). 그리고, A/D 변환부(43) 및 신호 처리부(44)는, 이 터치 검출 신호(Vdet)에 의거하여, 구동 범위(A2)에 대응하는 영역에서의 터치의 유무를 구한다.
이와 같이, 터치 검출면 전면에 대해 상술한 동작을 행함에 의해, 신호 처리부(44)는, 각 구동 범위(An)에 대응하는 영역에서의 터치의 유무를 제각기 구한다. 그리고, 터치 검출부(40)의 좌표 추출부(45)는, 모든 구동 범위(An)에서의 터치 검출 결과에 의거하여, 예를 들면, 터치가 검출된 복수의 영역(위치)에 대해 무게평균 등에 의해 보간 연산을 행하여, 그 터치 위치를 검출한다.
터치 검출 장치(1)에서는, 구동 전극 드라이버(14)가, 각 구동 범위(An)에 대해, 복수의 펄스 파형을 갖는 터치 검출 구동 신호(Vcomt)를 구동 전극(COML)에 인가하고, 터치 검출부(40)의 아날로그 LPF부(42), A/D 변환부(43), 및 신호 처리부(44)가, 터치 검출 전극(TDL)으로부터 출력된 터치 검출 신호(Vdet)에 의거하여, 그 구동 범위(An)에 대응하는 영역에서의 터치를 검출하고 있다. 즉, 이들의 블록은, 각 구동 범위(An)에 대응하는 영역에서, 복수의 샘플링 결과에 의거하여 터치를 검출하고 있다. 이에 의해, 샘플링 결과를 통계적으로 해석하는 것이 가능해지고, 샘플링 결과의 편차에 기인하는 S/N비의 열화를 최저한으로 억제할 수 있다.
또한, 터치 검출 장치(1)에서는, 구동 범위(An)에 대응하는 영역마다, 구동 전극 드라이버(14)가 복수의 펄스 파형을 갖는 터치 검출 구동 신호(Vcomt)를 구동 전극(COML)에 인가하고, 터치 검출부(40)의 아날로그 LPF부(42), A/D 변환부(43), 및 신호 처리부(44)가, 그 영역마다 터치를 검출하고 있다. 이에 의해, 구동 범위(An)마다, 복수회 구동하여 검출한 데이터를 단순히 합산(평균)하는 것만으로 좋기 때문에, 터치 검출부(40)의 구성을 단순하게 할 수 있다.
S/N비를 개선하기 위해 복수의 샘플링 결과에 의거하여 터치를 검출하는 방법으로서는, 이상에 설명한 방법 외에, 예를 들면, 하나의 펄스 파형을 갖는 터치 검출 구동 신호를 소정 개수의 구동 전극(COML)에 동시에 인가하고, 그 터치 검출 구동 신호가 인가된 구동 전극(COML)을 1개씩 시프트하여 주사하는 방법도 생각된다. 이와 같은 방법에 있어서, 상술한 바와 같이 검출 데이터를 단순히 합산(평균)한 경우에는, 인접하는 구동 전극(COML)에서의 데이터와 섞이므로, 위치 정밀도가 현저하게 저하될 우려가 있다. 이 위치 정밀도의 저하를 억제하기 위해서는, 예를 들면, 터치 검출면 전체에 대한 A/D 변환 결과를 전부 수집한 다음, 각 구동 전극(COML)에 대응하는 영역에 의한 기여를 분리함에 의해, 각각의 영역에서의 터치 검출을 구한 방법이 생각되지만, 이 경우에는, 신호 처리부의 구성이 복잡하게 될 우려가 있다. 한편, 본 실시예에 관한 터치 검출 장치(1)에서는, 구동 범위(An)마다 독립하여 터치 검출을 행할 수가 있기 때문에, 신호 처리부(44)의 구성을 단순하게 할 수 있다.
도 8은, 터치 검출 장치(1)의 한 동작예를 도시하는 것이다. 이 예에서는, 구동 범위(A1, A2)를 가로질러서, 유저의 손가락 등에 의해 터치가 행해진다(터치 영역(F)). 이 경우, 구동 범위(A1)에 대해 터치 검출을 행할 때에는, 터치 영역(F)의 절반 분밖에 구동 범위(A1)와 겹쳐지지 않기 때문, 터치의 검출 감도가 낮아지고, 터치 검출을 하기 어렵게 된다. 그러나, 구동 범위(A2)에 대해 터치 검출을 행할 때에는, 터치 검출 영역(F)이 구동 범위(A2)보다 넓은 면적에서 겹쳐지기 때문에, 검출 감도가 높아지고, 터치 검출이 하기 쉬워진다.
이와 같이, 터치 검출 장치(1)에서는, 구동 전극(COML)을 구동할 때, 구동 범위(An)가 겹쳐지도록 하였기 때문에, 예를 들면 2개의 구동 범위에 걸치도록 터치가 행하여진 경우에도, 그 터치 영역과 구동 범위(An)와의 겹쳐지는 면적을 크게 할 수 있고, 검출 감도를 높일 수 있다. 즉, 구동 범위(An)가 겹쳐지지 않도록 구동한 경우, 구체적으로는, 예를 들면, 구동 범위(A1)와 구동 범위(A2)가 인접하도록 구동한 경우에는, 터치 영역과 구동 범위(A1)가 겹쳐지는 면적이 터치 영역의 절반 분이 되었을 때에는, 그 터치 영역과 구동 범위(A2)가 겹쳐지는 면적도 터치 영역의 절반 분이 된다. 따라서, 이와 같은 경우에는, 구동 범위(A1)에 대해 터치 검출을 행할 때, 및 구동 범위(A2)에 대해 터치 검출을 행할 때의 양쪽에서, 모두 검출 감도가 낮게 된다. 한편, 터치 검출 장치(1)에서는, 도 8에 도시한 바와 같이, 터치 영역(F)과 구동 범위(A1)와의 겹쳐지는 면적이 터치 영역의 절반 분이 되었을 때에는, 터치 영역(F)과 구동 범위(A2)가 보다 넓은 면적에서 겹쳐지기 때문에, 검출 감도를 높게 할 수 있고, 터치 검출을 하기 쉽게 할 수 있다.
(비교예)
다음에, 몇 가지의 비교예와 대비하여, 본 실시예의 작용을 설명한다.
도 9는, 비교예에 관한 터치 검출 장치의 주사 구동의 한 동작예를 도시하는 것이고, 도 9(A)는 그 한 예(비교예 1)를 나타내고, 도 9(B)는 다른 예(비교예 2)를 나타낸다. 이들의 비교예에서, 도 9(A) 및 도 9(B)에 도시한 바와 같이, 터치 검출 감도를 높게 하기 위해, 구동 전극(COMLRA, COMLRB)의 폭을, 본 실시예에 관한 구동 전극(COML)(도 6)에 비하여 굵게 형성하고 있다.
비교예 1, 2에서는, 구동 전극 드라이버는, 각 구동 범위(RAn, RBn)(n은 자연수)에 대해, 복수의 펄스 신호를 갖는 터치 검출 구동 신호(Vcomt)를 시분할 방식으로 순차적으로 인가한다. 이 경우, 주사 피치(a) 및 터치 검출 폭(b)은, 모두 구동 범위(RAn, RBn)의 폭(즉, 구동 전극(COMLRA, COMLRB)의 폭)과 동일하게 된다. 즉, 본 비교예 1 및 비교예 2에서는, 주사 피치(a)와 터치 검출 폭(b)이 서로 동일하게 되고, 주사 피치(a)와 터치 검출 폭(b)을 독립적으로 설정할 수가 없다. 따라서, 예를 들면, 도 9(A)에 도시한 비교예 1에서, 터치에 대한 검출 감도가 충분하지 않은 경우에, 도 9(B)에 도시한 바와 같이, 구동 전극(COMLRB)을 굵게 형성함에 의해(터치 검출 폭(b)을 크게 함에 의해) 검출 감도를 높게 하려고 하면, 주사 피치(a)도 굵게 되어, 터치 위치를 검출할 때의 위치 분해능이 저하된다. 또한, 예를 들면, 도 9(B)에 도시한 비교예 2에서, 터치 위치를 검출할 때의 위치 분해능이 충분하지 않은 경우에 있어서, 도 9(A)에 도시한 바와 같이, 구동 전극(COMLRA)을 가늘게 형성함에 의해(주사 피치(a)를 작게 함에 의해) 위치 분해능을 높게 하려고 하면, 터치 검출 폭(b)도 작아져서, 검출 감도가 저하된다.
한편, 본 실시예에 관한 터치 검출 장치에서는, 주사 피치(a) 및 터치 검출 폭(b)을 독립하여 설정할 수 있도록 하였기 때문에, 터치 위치를 검출할 때의 위치 분해능과, 터치에 대한 검출 감도를 독립하여 설정할 수 있다. 즉, 터치 검출 폭(b)을 크게 함과 함께, 주사 피치(a)를 작게 함에 의해, 위치 분해능과 검출 감도의 양쪽을 높게 할 수 있다. 특히, 주사 피치(a)를 터치 검출 폭(b)보다도 작게 한 경우에는, 비교예 1 및 비교예 2에 비하여, 이들의 양쪽의 특성을 높게 할 수 있다.
[효과]
이상과 같이, 본 실시예에서는, 주사 피치(a)를 터치 검출 폭(b)보다도 작게 하였기 때문에, 터치 위치를 검출할 때의 위치 분해능과 터치에 대한 검출 감도의 양쪽을 높게 할 수 있다.
또한, 본 실시예에서는, 구동 전극의 구동의 방법에 의해 주사 피치(a) 및 터치 검출 폭(b)을 설정하도록 하였기 때문에, 주사 피치(a)와 터치 검출 폭(b)을 독립하여 설정할 수 있고, 위치 분해능과 검출 감도를 독립하여 설정할 수 있다.
또한, 본 실시예에서는, 구동 범위에 대응하는 영역마다, 구동 전극 드라이버가 터치 검출 구동 신호를 인가함과 함께, 터치 검출부가 터치를 검출하도록 하였기 때문에, 각 구동 범위에 대응하는 영역에서의 터치 검출을, 다른 영역과 독립하여 행할 수 있고, 터치 검출부의 구성을 단순하게 할 수 있다.
또한, 본 실시예에서는, 구동 범위가 겹쳐지도록 하였기 때문에, 예를 들면 2개의 구동 범위에 걸치도록 터치가 행하여진 경우에도, 그 터치 영역과 구동 범위와의 겹쳐지는 면적을 크게 할 수 있고, 검출 감도를 높게 할 수 있다.
(3. 제2의 실시예)
다음에, 본 발명의 제2의 실시예에 관한 터치 검출 장치(5)에 관해 설명한다. 상기 제1의 실시예(도 6 참조)에서는, 전부 같은 폭의 구동 전극(COML)을 이용하여 터치 검출 디바이스(30)를 구성하였지만, 본 실시예에서는, 서로 다른 폭을 갖는 복수의 종류의 구동 전극을 이용하여 터치 검출 디바이스를 구성하고 있다. 즉, 터치 검출 장치(5)는, 이와 같은 터치 검출 디바이스(50), 및 그것을 구동하는 구동 전극 드라이버(16)를 이용하여 구성된 것이다. 그 밖의 구성은, 상기 제1의 실시예(도 4 참조)와 마찬가지이다. 또한, 상기 제1의 실시예에 관한 터치 검출 장치(1)와 실질적으로 동일한 구성 부분에는 동일한 부호를 붙이고, 적절히 설명을 생략한다.
도 10은, 터치 검출 디바이스(50)의 구동 전극의 한 구성예를 도시하는 것이다. 도 10에 도시한 바와 같이, 터치 검출 디바이스(50)는, 다른 폭을 갖는 3종류의 구동 전극(COMLA, COMLB, COMLC)을 갖는다. 이 예에서는, 구동 전극(COMLA)의 폭은, 구동 전극(COMLB)의 폭 및 구동 전극(COMLC)의 폭의 합계의 폭과 같은 정도로 되어 있다. 구동 전극 드라이버(16)는, 각 구동 범위(Bn)(n은 정수)에서, 이들의 구동 전극(COMLA, COMLB, COMLC)을 조합시켜서 구동한다. 예를 들면, 구동 전극 드라이버(16)는, 구동 범위(B2)의 구동에 있어서, 구동 전극(COMLC)과, 그 양측의 구동 전극(COMLB)을 동시에 구동한다. 그리고, 구동 전극 드라이버(16)는, 구동 범위(B1, B2, B3, B4…)의 순서로, 이들의 구동 전극을 시분할 방식으로 주사 구동한다. 그때, 인접하는 구동 범위(Bn)(예를 들면 구동 범위(B2)와 구동 범위(B3))에서의 겹쳐진 부분에 관한 구동 전극(COMLB)은, 이들의 인접하는 구동 범위의 구동에서 공용되고 있다. 이와 같이 하여, 구동 전극 드라이버(16)는, 터치 검출 폭(b)에 관한 구동 전극을 동시에 구동하고, 구동되는 구동 전극을 주사 피치(a)씩 시프트하여 주사한다.
도 10에 도시한 바와 같이, 주사 피치(a)는, 구동 전극(COMLB)의 폭과 구동 전극(COMLC)의 폭의 합계의 폭에 대응하는 것이다. 또한, 터치 검출 폭(b)은, 2개의 구동 전극(COML)의 폭과 구동 전극(COMLC)의 폭의 합계의 폭에 대응하는 것이다. 따라서, 구동 전극(COMLB, COMLC)의 폭은, 필요한 위치 분해능(주사 피치(a)) 및 검출 감도(터치 검출 폭(b))에 의거하여 정할 수 있다.
터치 검출 장치(5)에서는, 서로 다른 폭을 갖는 3종류의 구동 전극(COMLA, COMLB, COMLC)을 이용하고 있다. 즉, 이들의 구동 전극(COMLA, COMLB, COMLC)(도 10 참조)은, 상기 제1의 실시예(도 6 참조)에서, 동시에 구동되는 구동 전극(COML)을 서로 접속하여 굵게 구성한 것이다. 이에 의해, 터치 검출 장치(5)에서는, 상기 제1의 실시예에 관한 터치 검출 장치(1)에 비하여, 구동 전극의 수를 삭감할 수 있다. 따라서, 구동 전극 드라이버(16)가 구동하는 구동 전극의 수가 감소하기 때문에, 구동 전극 드라이버(16)의 구성을 단순하게 할 수 있다.
이상과 같이, 본 실시예에서는, 서로 다른 폭을 갖는 복수의 종류의 구동 전극을 이용하였기 때문에, 구동 전극의 개수를 줄일 수 있고, 구동 전극 드라이버(16)의 구성을 단순하게 할 수 있다. 그 밖의 효과는, 상기 제1의 실시예의 경우와 마찬가지이다.
(4. 제3의 실시예)
다음에, 본 발명의 제3의 실시예에 관한 터치 검출 기능을 갖는 표시 장치(7)에 관해 설명한다. 터치 검출 기능을 갖는 표시 장치(7)는, 상기 제1의 실시예에 관한 터치 검출 디바이스(30)와, 표시 소자로서 액정 표시 소자를 이용한 액정 표시 디바이스를 일체화한, 이른바 인 셀 타입(in-cell type)의 장치이다. 또한, 상기 제1의 실시예에 관한 터치 검출 장치(1)와 실질적으로 동일한 구성 부분에는 동일한 부호를 붙이고, 적절히 설명을 생략한다.
도 11은, 터치 검출 기능을 갖는 표시 장치(7)의 한 구성예를 도시하는 것이다. 터치 검출 기능을 갖는 표시 장치(7)는, 터치 검출 기능을 갖는 표시 디바이스(10)와, 제어부(17)와, 게이트 드라이버(12)와, 소스 드라이버(13)과, 구동 전극 드라이버(14B)를 구비하고 있다.
터치 검출 기능을 갖는 표시 디바이스(10)는, 터치 검출 기능을 내장한 표시 디바이스이다. 터치 검출 기능을 갖는 표시 디바이스(10)는, 액정 표시 디바이스(20)와, 터치 검출 디바이스(30B)를 갖는다. 액정 표시 디바이스(20)는, 후술하는 바와 같이, 게이트 드라이버(12)로부터 공급되는 주사 신호(Vscan)에 따라, 1수평 라인씩 순차적으로 주사하여 표시를 행하는 디바이스이다. 터치 검출 디바이스(30B)는, 상기 제1의 실시예에 관한 터치 검출 디바이스(30)와 같은 구성을 갖는 것이다.
도 12는, 터치 검출 기능을 갖는 표시 디바이스(10)의 주요부 단면 구조의 예를 도시하는 것이다. 이 터치 검출 기능을 갖는 표시 디바이스(10)는, 화소 기판(2)과, 이 화소 기판(2)에 대향하여 배치된 대향 기판(3)과, 화소 기판(2)과 대향 기판(3)의 사이에 삽설된 액정층(6)을 구비하고 있다.
화소 기판(2)은, 회로 기판으로서의 TFT 기판(21)과, 이 TFT 기판(21)상에 매트릭스 형상으로 배설된 복수의 화소 전극(22)을 갖는다. TFT 기판(21)에는, 도시하지 않지만, 각 화소의 박막 트랜지스터(TFT; Thin Film Transistor)나, 각 화소 전극(22)에 화상 신호(Vpix)를 공급하는 화소 신호선(SGL), 각 TFT를 구동하는 주사 신호선(GCL) 등의 배선이 형성되어 있다.
대향 기판(3)은, 유리 기판(31)과, 이 유리 기판(31)의 한쪽의 면에 형성된 컬러 필터(32)와, 이 컬러 필터(32)의 위에 형성된 복수의 구동 전극(COML)을 갖는다. 컬러 필터(32)는, 예를 들면 적(R), 녹(G), 청(B)의 3색의 컬러 필터층을 주기적으로 배열하여 구성한 것으로, 각 표시 화소에 R, G, B의 3색이 각각 할당되어 있다. 구동 전극(COML)은, 액정 표시 디바이스(20)의 공통 구동 전극으로서 기능함과 함께, 터치 검출 디바이스(30B)의 구동 전극으로서도 기능하는 것이다. 구동 전극(COML)은, 콘택트 도전 기둥(도시 생략)에 의해 TFT 기판(21)과 연결되고, 이 콘택트 도전 기둥를 통하여, TFT 기판(21)으로부터 구동 전극(COML)에 교류 구형파형(rectangular waveform)의 구동 신호(Vcom)(표시 구동 신호(Vcomd) 및 터치 검출 구동 신호(Vcomt))가 인가되게 되어 있다. 유리 기판(31)의 다른 쪽의 면에는, 터치 검출 디바이스(30B)의 검출 전극인 터치 검출 전극(TDL)이 형성되어 있다. 터치 검출 전극(TDL)은, 예를 들면 ITO(Indium Tin Oxide)에 의해 구성되는 것이고, 투광성이 있는 전극이다. 또한, 이 터치 검출 전극(TDL)의 위에는, 편광판(35)이 배열되어 있다.
액정층(6)은, 전계의 상태에 응하여 그곳을 통과하는 광을 변조하는 것이고, 예를 들면, TN(트위스트 네마틱), VA(수직 배향), ECB(전계 제어 복굴절) 등의 각종 모드의 액정이 사용된다.
또한, 액정층(6)과 화소 기판(2)의 사이, 및 액정층(6)과 대향 기판(3)의 사이에는, 각각 배향막이 배설되고, 또한, 화소 기판(2)의 하면측에는 입사측 편광판이 배치되지만, 여기서는 도시를 생략하고 있다.
도 13은, 액정 표시 디바이스(20)에서의 화소 구조의 구성예를 도시하는 것이다. 액정 표시 디바이스(20)는, 매트릭스 형상으로 배열한 복수의 화소(Pix)를 갖고 있다. 화소(Pix)는, TFT 소자(Tr) 및 액정 소자(LC)를 갖고 있다. TFT 소자(Tr)는, 박막 트랜지스터에 의해 구성되는 것이고, 이 예에서는, n채널의 MOS(Metal Oxide Semiconductor)형의 TFT로 구성되어 있다. TFT 소자(Tr)의 소스는 화소 신호선(SGL)에 접속되고, 게이트는 주사 신호선(GCL)에 접속되고, 드레인은 액정 소자(LC)의 일단에 접속되어 있다. 액정 소자(LC)는, 일단이 TFT 소자(Tr)의 드레인에 접속되고, 타단이 구동 전극(COML)에 접속되어 있다.
화소(Pix)는, 주사 신호선(GCL)에 의해, 액정 표시 디바이스(20)의 같은 행에 속하는 다른 화소(Pix)와 서로 접속되어 있다. 주사 신호선(GCL)은, 게이트 드라이버(12)와 접속되고, 게이트 드라이버(12)로부터 주사 신호(Vscan)(후술)가 공급된다. 또한, 화소(Pix)는, 화소 신호선(SGL)에 의해, 액정 표시 디바이스(20)의 같은 열에 속하는 다른 화소(Pix)와 서로 접속되어 있다. 화소 신호선(SGL)은, 소스 드라이버(13)와 접속되고, 소스 드라이버(13)로부터 화소 신호(Vpix)(후술)가 공급된다.
또한, 화소(Pix)는, 구동 전극(COML)에 의해, 액정 표시 디바이스(20)의 같은 행에 속하는 다른 화소(Pix)와 서로 접속되어 있다. 구동 전극(COML)은, 구동 전극 드라이버(14B)와 접속되고, 구동 전극 드라이버(14B)로부터 구동 신호(Vcom)(표시 구동 신호(Vcomd) 및 터치 검출 구동 신호(Vcomt))가 공급된다.
제어부(17)는, 외부로부터 공급되는 영상 신호(Vdisp)에 의거하여, 게이트 드라이버(12), 소스 드라이버(13), 구동 전극 드라이버(14B), 및 터치 검출부(40)에 대해 각각 제어 신호를 공급하고, 이들이 서로 동기하여 동작하도록 제어하는 회로이다.
게이트 드라이버(12)는, 제어부(17)로부터 공급되는 제어 신호에 의거하여, 터치 검출 기능을 갖는 표시 디바이스(10)의 표시 구동의 대상이 되는 1수평 라인을 순차적으로 선택하는 기능을 갖고 있다. 구체적으로는, 게이트 드라이버(12)는, 주사 신호(Vscan)를, 주사 신호선(GCL)을 통하여, 화소(Pix)의 TFT 소자(Tr)의 게이트에 인가함에 의해, 터치 검출 기능을 갖는 표시 디바이스(10)의 액정 표시 디바이스(20)에 매트릭스 형상으로 형성되어 있는 화소(Pix) 중의 1행(1 수평 라인)을 표시 구동의 대상으로 하여 순차적으로 선택하게 되어 있다.
소스 드라이버(13)는, 제어부(17)로부터 공급되는 제어 신호에 의거하여, 터치 검출 기능을 갖는 표시 디바이스(10)의 각 화소(Pix)에 화소 신호(Vpix)를 공급하는 회로이다. 구체적으로는, 소스 드라이버(13)는, 후술하는 바와 같이, 화소 신호(Vpix)를, 화소 신호선(SGL)을 통하여, 게이트 드라이버(12)에 의해 순차적으로 선택되는 1수평 라인을 구성하는 각 화소(Pix)에 각각 공급하는 것이다. 그리고, 이들의 화소(Pix)에서는, 공급되는 화소 신호(Vpix)에 응하여, 1수평 라인의 표시가 행하여지게 되어 있다.
구동 전극 드라이버(14B)는, 제어부(17)로부터 공급되는 제어 신호에 의거하여, 터치 검출 기능을 갖는 표시 디바이스(10)의 구동 전극(COML)에 구동 신호(Vcom)를 공급하는 회로이다. 구체적으로는, 구동 전극 드라이버(14B)는, 표시 동작할 때에는, 구동 전극(COML)에 대해 표시 구동 신호(Vcomd)를 시분할 방식으로 순차적으로 인가함에 의해 표시 주사를 행한다. 그리고, 터치 검출 동작할 때에는, 상기 제1의 실시예와 마찬가지로, 구동 전극(COML)에 대해 터치 검출 구동 신호(Vcomt)를 시분할 방식으로 순차적으로 인가함에 의해 터치 검출 주사를 행한다.
터치 검출 동작에서, 터치 검출 기능을 갖는 표시 장치(7)는, 상기 제1의 실시예에 관한 터치 검출 장치(1)와 마찬가지로 동작한다. 즉, 구동 전극 드라이버(14B)는, 터치 검출 폭(b)에 관한 구동 전극을 동시에 구동하고, 그 구동에 관한 구동 전극을 주사 피치(a)씩 시프트하여 주사한다. 터치 검출 기능을 갖는 표시 디바이스(10)는, 이 구동에서 구동 전극에 인가된 터치 검출 구동 신호(Vcomt)에 응한 터치 검출 신호(Vdet)를 출력한다. 터치 검출부(40)는, 터치 검출 신호(Vdet)에 의거하여 터치의 유무를 검출하고, 터치가 있는 경우에 있어서 터치 위치의 좌표 등을 구한다.
이상과 같이, 본 실시예에서는, 터치 검출 디바이스와 액정 표시 디바이스를 일체화하였기 때문에, 터치 검출 기능을 갖는 표시 장치를 컴팩트하게 할 수 있다. 그 밖의 효과는, 상기 제1의 실시예의 경우와 마찬가지이다.
상기 실시예에서는, 상기 제1의 실시예에 관한 터치 검출 디바이스(30)와 액정 표시 디바이스를 일체화하였지만, 이것으로 한정되는 것이 아니고, 이에 대신하여, 예를 들면, 상기 제2의 실시예에 관한 터치 검출 디바이스(50)와 액정 표시 디바이스를 일체화하여도 좋다.
(5. 적용례)
다음에, 도 14 내지 도 18을 참조하여, 상기 실시예 및 변형예에서 설명한 터치 검출 장치의 적용례 에 관해 설명한다. 상기 실시예 등의 터치 검출 장치는, 텔레비전 장치, 디지털 카메라, 노트형 퍼스널 컴퓨터, 휴대 전화 등의 휴대 단말 장치 또는 비디오 카메라 등의 모든 분야의 전자 기기에 적용하는 것이 가능하다. 환언하면, 상기 실시예 등의 터치 검출 장치는, 외부로부터 입력된 영상 신호 또는 내부에서 생성한 영상 신호를, 화상 또는 영상으로서 표시하는 모든 분야의 전자 기기에 적용하는 것이 가능하다.
(적용례 1)
도 14는, 상기 실시예 등의 터치 검출 장치가 적용되는 텔레비전 장치의 외관을 도시하는 것이다. 이 텔레비전 장치는, 예를 들면, 프런트 패널(511) 및 필터 유리(512)를 포함하는 영상 표시 화면부(510)를 갖고 있고, 이 영상 표시 화면부(510)는, 상기 실시예 등에 관한 터치 검출 장치에 의해 구성되어 있다.
(적용례 2)
도 15는, 상기 실시예 등의 터치 검출 장치가 적용되는 디지털 카메라의 외관을 도시하는 것이다. 이 디지털 카메라는, 예를 들면, 플래시용의 발광부(521), 표시부(522), 메뉴 스위치(523) 및 셔터 버튼(524)을 갖고 있고, 그 표시부(522)는, 상기 실시예 등에 관한 터치 검출 장치에 의해 구성되어 있다.
(적용례 3)
도 16은, 상기 실시예 등의 터치 검출 장치가 적용되는 노트형 퍼스널 컴퓨터의 외관을 도시하는 것이다. 이 노트형 퍼스널 컴퓨터는, 예를 들면, 본체(531), 문자 등의 입력 조작을 위한 키보드(532) 및 화상을 표시하는 표시부(533)를 갖고 있고, 그 표시부(533)는, 상기 실시예 등에 관한 터치 검출 장치에 의해 구성되어 있다.
(적용례 4)
도 17은, 상기 실시예 등의 터치 검출 장치가 적용되는 비디오 카메라의 외관을 도시하는 것이다. 이 비디오 카메라는, 예를 들면, 본체부(541), 이 본체부(541)의 전방 측면에 마련된 피사체 촬영용의 렌즈(542), 촬영시의 스타트/스톱 스위치(543) 및 표시부(544)를 갖고 있다. 그리고, 그 표시부(544)는, 상기 실시예 등에 관한 터치 검출 장치에 의해 구성되어 있다.
(적용례 5)
도 18은, 상기 실시예 등의 터치 검출 장치가 적용되는 휴대 전화기의 외관을 도시하는 것이다. 이 휴대 전화기는, 예를 들면, 상측 몸체(710)와 하측 몸체(720)를 연결부(힌지부)(730)로 연결한 것이고, 디스플레이(740), 서브 디스플레이(750), 픽처 라이트(760) 및 카메라(770)를 갖고 있다. 그 디스플레이(740) 또는 서브 디스플레이(750)는, 상기 실시예 등에 관한 터치 검출 장치에 의해 구성되어 있다.
이상, 몇 가지의 실시예 및 변형예, 및 전자 기기에의 적용례를 들어 본 발명을 설명하였지만, 본 발명은 이들의 실시예 등으로는 한정되지 않고, 여러가지의 변형이 가능하다.
예를 들면, 상기 제3의 실시예에서는, TN이나 VA, ECB 등의 각종 모드의 액정을 이용한 액정 표시 디바이스(20)와 터치 검출 디바이스(30)를 일체화하여 터치 검출 기능을 갖는 표시 디바이스(10)를 구성하였지만, 이에 대신하여, FFS(프린지 필드 스위칭)나 IPS(인 플레인 스위칭) 등의 횡전계 모드의 액정을 이용한 액정 표시 디바이스와 터치 검출 디바이스를 일체화하여도 좋다. 예를 들면, 횡전계 모드의 액정을 이용한 경우에는, 터치 검출 기능을 갖는 표시 디바이스(60)를, 도 19에 도시한 바와 같이 구성 가능하다. 이 도면은, 터치 검출 기능을 갖는 표시 디바이스(60)의 주요부 단면 구조의 한 예를 도시하는 것이고, 화소 기판(2B)과 대향 기판(3B)의 사이에 액정층(6B)이 끼여지지된 상태를 나타내고 있다. 그 밖의 각 부분의 명칭이나 기능 등은 도 12의 경우와 마찬가지이므로, 설명을 생략한다. 이 예에서는, 도 12의 경우와는 달리, 표시용과 터치 검출용의 쌍방에 겸용되는 구동 전극(COML)은, TFT 기판(21)의 바로 위에 형성되고, 화소 기판(2B)의 일부를 구성한다. 구동 전극(COML)의 상방에는, 절연층(23)을 통하여 화소 전극(22)이 배치된다. 이 경우, 구동 전극(COML)과 터치 검출 전극(TDL) 사이의, 액정층(6B)도 포함하는 모든 유전체가 용량(C1)의 형성에 기여한다.

Claims (19)

  1. 한 방향으로 연재되도록 병설된 복수의 구동 전극과,
    상기 구동 전극이 연재하는 방향과 직교하는 방향으로 연재되고, 상기 구동 전극과의 각각의 교차부분에 정전 용량을 형성하도록 배치된 검출 전극과, 상기 복수의 구동 전극으로부터 소정의 복수 개의 구동 대상 전극을 시분할 방식으로 순차적으로 선택하고, 선택된 상기 구동 대상 전극에 대해 외부 근접 물체를 검출하기 위한 복수의 펄스 파형을 갖는 터치 검출 구동 신호를 인가하여, 주사 구동을 행하는 주사 구동부와,
    상기 검출 전극의 검출 신호를 상기 터치 검출 구동 신호의 상기 복수의 펄스 파형의 천이에 따른 타이밍에서 샘플링하여, 상기 외부 근접 물체를 검출하는 터치 검출부를 구비하고,
    상기 주사 구동시의 주사 피치가, 선택된 복수 개의 상기 구동 대상 전극의 전폭(total width)보다도 작고,
    상기 터치 검출부는, 상기 주사 구동부가 상기 구동 대상 전극을 구동할 때마다, 구동된 상기 구동 대상 전극에 대응하는 영역의 외부 근접 물체의 검출을 완료하는 것을 특징으로 하는 터치 검출 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 터치 검출부는, 순차적으로 선택된 상기 구동 대상 전극으로부터 얻어진 모든 검출 결과에 의거하여 터치 위치를 결정하는 것을 특징으로 하는 터치 검출 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 구동 전극은, 동일한 폭을 갖는 것을 특징으로 하는 터치 검출 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 주사 구동시에, 소정의 복수 개의 상기 구동 대상 전극에 대해 상기 구동 신호를 동시에 인가함과 함께, 상기 구동 대상 전극을 한번에 상기 소정의 복수 개보다 적은 개수씩 시프트하여 주사를 행하는 것을 특징으로 하는 터치 검출 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 구동 전극은, 서로 다른 폭을 갖는 2종류의 구동 전극을 포함하고,
    상기 2종류의 구동 전극은 교대로 병설되어 있는 것을 특징으로 하는 터치 검출 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 주사 구동시에, 교대로 병설된 상기 2종류의 구동 전극으로부터 선택된 3개의 인접하는 구동 대상 전극에 대해 상기 터치 검출 구동 신호를 동시에 인가함과 함께, 상기 구동 대상 전극을 한번에 2개씩 시프트하여 주사를 행하는 것을 특징으로 하는 터치 검출 장치.
  9. 복수의 구동 전극과,
    상기 복수의 구동 전극으로부터 소정의 복수 개의 구동 대상 전극을 시분할 방식으로 순차적으로 선택하고, 선택된 상기 구동 대상 전극에 대해 구동 신호를 인가하여, 주사 구동을 행하는 주사 구동부와,
    검출 전극을 포함하고,
    상기 주사 구동시의 주사 피치가, 선택된 복수 개의 상기 구동 대상 전극의 전폭(total width)보다도 작고,
    상기 구동 신호는 복수의 펄스 파형을 갖고,
    상기 복수의 펄스 파형의 천이에 따른 타이밍에서 상기 검출 전극의 검출 신호를 샘플링하는 터치 검출부를 구비한 것을 특징으로 하는 터치 검출 장치.
  10. 삭제
  11. 제9항에 있어서,
    상기 터치 검출부는, 주사 구동부가 상기 구동 대상 전극을 구동할 때마다, 구동된 상기 구동 대상 전극에 대응하는 영역의 외부 근접 물체의 검출을 완료하는 것을 특징으로 하는 터치 검출 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 터치 검출부는, 순차적으로 선택된 상기 구동 대상 전극으로부터 얻어진 모든 검출 결과에 의거하여 터치 위치를 결정하는 것을 특징으로 하는 터치 검출 장치.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 복수의 구동 전극은, 동일한 폭을 갖는 것을 특징으로 하는 터치 검출 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 주사 구동시에, 소정의 복수 개의 상기 구동 대상 전극에 대해 상기 구동 신호를 동시에 인가함과 함께, 상기 구동 대상 전극을 한번에 상기 소정의 복수 개보다 적은 개수씩 시프트하여 주사를 행하는 것을 특징으로 하는 터치 검출 장치.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 복수의 구동 전극은, 서로 다른 폭을 갖는 2종류의 구동 전극을 포함하고,
    상기 2종류의 구동 전극은 교대로 병설되어 있는 것을 특징으로 하는 터치 검출 장치.
  16. 터치 검출 장치의 구동 방법에 있어서,
    한 방향으로 연재되도록 병설된 복수의 구동 전극으로부터 소정의 복수 개의 구동 대상 전극을 시분할 방식으로 순차적으로 선택하고, 선택된 상기 구동 대상 전극에 대해 외부 근접 물체를 검출하기 위한 복수의 펄스 파형을 갖는 터치 검출 구동 신호를 인가하고, 선택된 복수 개의 상기 구동 대상 전극의 전폭(total width)보다도 작은 주사 피치로 주사 구동을 행하고,
    상기 구동 전극이 연재하는 방향과 직교하는 방향으로 연재되고, 상기 구동 전극과의 각각의 교차부분에 정전 용량을 형성하도록 배치된 검출 전극의 검출 신호를 상기 터치 검출 구동 신호의 상기 복수의 펄스 파형의 천이에 따른 타이밍에서 샘플링하여 상기 외부 근접 물체를 검출하고,
    상기 구동 대상 전극을 구동할 때마다, 구동된 상기 구동 대상 전극에 대응하는 영역의 외부 근접 물체의 검출을 완료하는 것을 특징으로 하는 터치 검출 장치의 구동 방법.
  17. 터치 검출 기능을 갖는 표시 장치에 있어서,
    한 방향으로 연재되도록 병설된 복수의 구동 전극과,
    상기 구동 전극이 연재하는 방향과 직교하는 방향으로 연재되고, 상기 구동 전극과의 각각의 교차부분에 정전 용량을 형성하도록 배치된 검출 전극과,
    화소 신호 및 표시 구동 신호에 의거하여 표시를 행하는 표시 소자와,
    상기 복수의 구동 전극에 대해, 상기 표시 구동 신호를 시분할 방식으로 순차적으로 인가하는 제1의 주사, 및 상기 복수의 구동 전극으로부터 소정의 복수 개의 구동 대상 전극을 시분할 방식으로 순차적으로 선택하고, 선택된 상기 구동 대상 전극에 대해 외부 근접 물체를 검출하기 위한 복수의 펄스 파형을 갖는 터치 검출 구동 신호를 인가하는 제2의 주사 구동을 행하는 주사 구동부와,
    상기 검출 전극의 검출 신호를 상기 터치 검출 구동 신호의 상기 복수의 펄스 파형의 천이에 따른 타이밍에서 샘플링하여, 상기 외부 근접 물체를 검출하는 터치 검출부를 구비하고,
    상기 제2의 주사 구동시의 주사 피치가, 선택된 복수 개의 상기 구동 대상 전극의 전폭(total width)보다도 작고,
    상기 터치 검출부는, 상기 주사 구동부가 상기 구동 대상 전극을 구동할 때마다, 구동된 상기 구동 대상 전극에 대응하는 영역의 외부 근접 물체의 검출을 완료하는 것을 특징으로 하는 터치 검출 기능을 갖는 표시 장치.
  18. 표시 장치에 있어서,
    복수의 구동 전극과,
    표시 구동 신호에 의거하여 표시를 행하는 표시 소자와,
    상기 복수의 구동 전극에 대해 상기 표시 구동 신호를 시분할 방식으로 순차적으로 인가하고, 상기 복수의 구동 전극으로부터 소정의 복수 개의 구동 대상 전극을 시분할 방식으로 순차적으로 선택하는 주사 구동을 실행하고, 선택된 상기 구동 대상 전극에 대해 구동 신호를 인가하는 주사 구동부와,
    검출 전극의 검출 신호를 터치 검출 구동 신호의 복수의 펄스 파형의 천이에 따른 타이밍에서 샘플링하여, 외부 근접 물체를 검출하는 터치 검출부를 구비하고,
    상기 주사 구동시의 주사 피치가, 선택된 복수 개의 상기 구동 대상 전극의 전폭(total width)보다도 작고,
    상기 터치 검출부는, 상기 주사 구동부가 상기 구동 대상 전극을 구동할 때마다, 구동된 상기 구동 대상 전극에 대응하는 영역의 외부 근접 물체의 검출을 완료하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  19. 전자 기기에 있어서,
    터치 검출 장치와,
    상기 터치 검출 장치를 이용하여 동작 제어를 행하는 제어부를 구비하고,
    상기 터치 검출 장치는,
    한 방향으로 연재되도록 병설된 복수의 구동 전극과,
    상기 구동 전극이 연재하는 방향과 직교하는 방향으로 연재되고, 상기 구동 전극과의 각각의 교차부분에 정전 용량을 형성하도록 배치된 검출 전극과,
    상기 복수의 구동 전극으로부터 소정의 복수 개의 구동 대상 전극을 시분할 방식으로 순차적으로 선택하고, 선택된 상기 구동 대상 전극에 대해 외부 근접 물체를 검출하기 위한 복수의 펄스 파형을 갖는 터치 검출 구동 신호를 인가하여, 주사 구동을 행하는 주사 구동부와,
    상기 검출 전극의 검출 신호를 상기 터치 검출 구동 신호의 상기 복수의 펄스 파형의 천이에 따른 타이밍에서 샘플링하여, 상기 외부 근접 물체를 검출하는 터치 검출부를 구비하고,
    상기 주사 구동시의 주사 피치가, 선택된 복수 개의 상기 구동 대상 전극의 전폭(total width)보다도 작고,
    상기 터치 검출부는, 상기 주사 구동부가 상기 구동 대상 전극을 구동할 때마다, 구동된 상기 구동 대상 전극에 대응하는 영역의 외부 근접 물체의 검출을 완료하는 것을 특징으로 하는 전자 기기.
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