KR20140072804A - 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치, 그것의 구동 방법 및 전자 기기 - Google Patents

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

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Abstract

본 발명은 외부 노이즈의 영향을 억제하면서 터치 검출을 행할 수 있는 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치, 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치의 구동 방법 및 전자 기기를 제공하기 위한 것으로, 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치는, 터치 검출 디바이스를 내장한 표시 디바이스이다. 구동 전극 드라이버는, 노이즈 검출부가 노이즈를 검출한 경우, 터치 검출 동작 기간 Pt에 있어서의, 터치 구동 신호의 주파수를 변경하여 터치 검출 디바이스에 터치 구동 신호를 공급한다.

Description

터치 검출 기능을 구비한 표시 장치, 그것의 구동 방법 및 전자 기기{DISPLAY DEVICE HAVING TOUCH DETECTION FUNCTIONS, DRIVING METHOD THEREOF, AND ELECTRONIC APPARATUS}
본 개시는, 외부 근접 물체를 검출 가능한 표시 장치, 그것의 구동 방법 및 표시 장치를 구비한 전자 기기에 관한 것으로, 특히 정전 용량의 변화에 기초하여 외부 근접 물체를 검출 가능한 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치, 그것의 구동 방법 및 표시 장치를 구비한 전자 기기에 관한 것이다.
최근 들어, 소위 터치 패널이라고 불리는, 외부 근접 물체를 검출 가능한 터치 검출 장치가 주목받고 있다. 터치 패널은, 액정 표시 장치 등의 표시 장치 상에 장착 또는 일체화되는, 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치에 사용되고 있다. 그리고, 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치는, 표시 장치에 각종 버튼 화상 등을 표시시킴으로써, 터치 패널을 통상의 기계식 버튼의 대신으로서 정보 입력을 가능하게 하고 있다. 이러한 터치 패널을 갖는 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치는, 키보드나 마우스, 키패드와 같은 입력 장치를 필요로 하지 않기 때문에, 컴퓨터 이외에, 휴대 전화와 같은 휴대 정보 단말기 등에서도, 사용이 확대되는 경향이 있다.
터치 검출 장치의 방식으로서, 광학식, 저항식, 정전 용량식 등 몇가지의 방식이 존재한다. 정전 용량식 터치 검출 장치는, 휴대 단말기 등에 사용하여, 비교적 단순한 구조를 갖고, 또한 저소비 전력을 실현할 수 있다. 예를 들어, 특허문헌 1에는, 표시 장치에 원래 구비되어 있는 표시용 공통 전극을, 한 쌍의 터치 센서용 전극 중 한쪽으로서 겸용하고, 다른 쪽의 전극(터치 검출 전극)을 이 공통 전극과 교차하도록 배치한 표시 장치가 기재되어 있다. 이 공통 전극과 터치 검출 전극 사이에는 정전 용량이 형성되고, 외부 근접 물체에 따라서 그 정전 용량이 변화된다. 이 표시 장치는, 이것을 이용하여, 공통 전극에 터치 검출용 구동 신호를 인가했을 때에 터치 검출 전극에 나타나는 터치 검출 신호를 해석함으로써, 외부 근접 물체를 검출하게 되어 있다. 이 표시 장치에서는, 공통 전극에 구동 신호를 순차 인가하고, 선 순차 주사를 행함으로써 표시 동작이 행하여짐과 함께, 그 구동 신호에 따라, 표시 주사의 주기로 터치 검출 전극에 나타나는 터치 검출 신호를 해석함으로써 터치 검출 동작이 행해진다.
특허문헌 2에는, 표시 동작 기간과는 상이한 터치 검출 동작 기간에 있어서, 터치 검출 소자로부터의 검출 결과를, 표시 주사의 주기보다도 짧은 주기로 샘플링함으로써 터치 검출을 행하는 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치가 기재되어 있다.
일본 특허 공개 제2009-244958호 공보 일본 특허 공개 제2012-048295호 공보
그런데, 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치에서는, 동작의 안정성이나 터치 검출 감도의 관점에서, 노이즈의 영향을 받기 어려운 것이 요망되고 있다. 예를 들어, 정전 용량식 터치 검출 장치가 AC 전원에 접속되어 있는 경우, 인체의 그라운드(접지) 전위와 AC 전원의 시그널 그라운드 전위의 차에 기인하여, AC 전원 등에 기인하는 노이즈(이하, 외부 노이즈라고 함)가 그대로 터치 검출 장치에 전파될 가능성이 있다. 또한, 터치 검출 기능을 표시 장치에 내장한 경우 또는 터치 검출 장치를 표시 장치 상에 장착한 경우, 표시 장치에 있어서 사용되는 각종 구동 신호가 터치 검출 장치에 노이즈(이하, 내부 노이즈라고 함)로서 전달될 가능성이 있다.
특허문헌 2의 기술에서는, 표시 동작 기간과는 상이한 터치 검출 동작 기간에 있어서, 터치 검출 소자로부터의 검출 결과를, 표시 주사의 주기보다도 짧은 주기로 샘플링함으로써 터치 검출을 행함으로써, 표시 장치에 대한 내부 노이즈의 영향을 억제할 수 있다. 또한, 터치 검출 장치에 대하여 외부 노이즈의 영향을 억제하기 위해서는, 터치 검출 장치에, 외부 노이즈에 대한 필터를 구비하는 방법이 있다.
그러나, 이 외부 노이즈에 대한 필터는, 터치 검출 소자로부터의 검출 결과를 샘플링하는 주파수를 투과할 필요가 있기 때문에, 외부 노이즈의 주파수와, 터치 검출 소자로부터의 검출 결과를 샘플링하는 주파수가 근접하는 경우, 외부 노이즈를 억제하는 효과가 저감되어버릴 가능성이 있다.
본 개시는, 이러한 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은, 외부 노이즈의 영향을 억제하면서 터치 검출을 행할 수 있는 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치, 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치의 구동 방법 및 전자 기기를 제공하는 데 있다.
본 개시의 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치는, 일 양태에 있어서, 화소 신호 및 표시 구동 신호에 기초하여 표시 동작을 행하는 복수의 표시 소자와, 터치 구동 신호에 기초하여 외부 근접 물체를 검출하는 터치 검출 소자를 구비한 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치의 구동 방법에 있어서, 표시 동작 기간에, 상기 화소 신호 및 상기 표시 구동 신호를 상기 복수의 표시 소자에 시분할적으로 순차 공급하여 표시 주사를 행하는 단계와, 상기 표시 동작 기간과는 상이한 터치 검출 동작 기간에, 상기 터치 구동 신호를 상기 터치 검출 소자에 공급하는 단계와, 상기 터치 검출 소자의 검출 결과를 상기 터치 구동 신호에 동기한 타이밍에서 샘플링함으로써 터치 검출을 행하는 단계와, 상기 터치 검출을 행하는 단계에 있어서 샘플링한 주파수 성분에 포함되는 노이즈를 검출하는 단계와, 상기 검출하는 단계에 있어서 상기 노이즈가 검출되는 경우, 상기 터치 검출 동작 기간에 있어서, 상기 터치 검출 소자에 공급되는 상기 터치 구동 신호의 주파수를 변경하는 단계를 포함하는 것이다.
본 개시의 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치의 구동 방법은, 일 양태에 있어서, 화소 신호 및 표시 구동 신호에 기초하여 표시 동작을 행하는 복수의 표시 소자와, 터치 구동 신호에 기초하여 외부 근접 물체를 검출하는 터치 검출 소자와, 상기 화소 신호 및 상기 표시 구동 신호를 상기 복수의 표시 소자에 시분할적으로 순차 공급하여 표시 주사를 행하는 표시 동작 기간과는 상이한 터치 검출 동작 기간에, 상기 터치 구동 신호를 상기 터치 검출 소자에 공급하는 주사 구동부와, 상기 터치 검출 소자의 검출 결과를 상기 터치 구동 신호에 동기한 타이밍에서 샘플링함으로써 터치 검출을 행하는 터치 검출부와, 상기 터치 검출부에서 샘플링한 주파수 성분에 포함되는 노이즈를 검출하는 노이즈 검출부를 구비하는 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치의 구동 방법이며, 상기 주사 구동부는, 상기 노이즈 검출부가 노이즈를 검출한 경우, 상기 터치 검출 동작 기간에 있어서의, 상기 터치 구동 신호의 주파수를 변경하여 상기 터치 검출 소자에 공급하는 것이다.
본 개시의 전자 기기는, 일 양태에 있어서, 상기 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치를 구비한 것이다.
본 개시의 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치, 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치의 구동 방법 및 전자 기기에 의하면, 표시 동작 기간과는 상이한 터치 검출 동작 기간에 있어서, 외부 노이즈의 주파수와, 터치 구동 신호가 샘플링되는 주파수가 서로 겹치지 않게 되어, 노이즈의 영향을 억제하면서 터치 검출을 행할 수 있다.
도 1은, 실시 형태 1에 따른 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치의 일 구성예를 도시하는 블록도.
도 2는, 정전 용량형 터치 검출 방식의 기본 원리를 설명하기 위해서, 손가락이 접촉 또는 근접해 있지 않은 상태를 도시하는 설명도.
도 3은, 도 2에 도시하는 손가락이 접촉 또는 근접해 있지 않은 상태의 등가 회로의 예를 도시하는 설명도.
도 4는, 정전 용량형 터치 검출 방식의 기본 원리를 설명하기 위해서, 손가락이 접촉 또는 근접한 상태를 도시하는 설명도.
도 5는, 도 4에 도시하는 손가락이 접촉 또는 근접한 상태의 등가 회로의 예를 도시하는 설명도.
도 6은, 구동 신호 및 터치 검출 신호의 파형의 일례를 도시하는 도면.
도 7은, 실시 형태 1에 따른 터치 검출 기능을 구비한 표시 디바이스의 개략 단면 구조를 도시하는 단면도.
도 8은, 실시 형태 1에 따른 터치 검출 기능을 구비한 표시 디바이스의 화소 배열을 도시하는 회로도.
도 9는, 실시 형태 1에 따른 터치 검출 기능을 구비한 표시 디바이스의 구동 전극 및 터치 검출 전극의 일 구성예를 도시하는 사시도.
도 10은, 실시 형태 1에 따른 표시 동작 기간과 터치 검출 동작 기간의 관계를 도시하는 모식도.
도 11은, 실시 형태 1에 따른 구동 전극 드라이버의 일 동작예를 도시하는 모식도.
도 12는, 실시 형태 1에 따른 구동 전극 드라이버의 일 동작예를 도시하는 모식도.
도 13은, 실시 형태 1에 따른 구동 전극 드라이버의 일 동작예를 도시하는 모식도.
도 14는, 외부 노이즈를 설명하기 위한 설명도.
도 15는, 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치의 물체 검출 패턴의 예를 설명하는 설명도.
도 16은, 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치의 노이즈 검출 패턴을 설명하는 설명도.
도 17은, 실시 형태 2에 따른 표시 동작 기간과 터치 검출 동작 기간의 관계를 도시하는 모식도.
도 18은, 실시 형태 2에 따른 표시 동작 기간과 터치 검출 동작 기간의 관계를 도시하는 모식도.
도 19는, 실시 형태 2의 변형예에 따른 표시 동작 기간과 터치 검출 동작 기간의 관계를 도시하는 모식도.
도 20은, 실시 형태 2의 변형예에 따른 표시 동작 기간과 터치 검출 동작 기간의 관계를 도시하는 모식도.
도 21은, 실시 형태 3에 따른 표시 동작 기간과 터치 검출 동작 기간의 관계를 도시하는 모식도.
도 22는, 실시 형태 3에 따른 표시 동작 기간과 터치 검출 동작 기간의 관계를 도시하는 모식도.
도 23은, 실시 형태 3의 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치의 평가예.
도 24는, 실시 형태 2의 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치의 평가예.
도 25는, 각 실시 형태 등의 변형예에 따른 터치 검출 기능을 구비한 표시 디바이스의 개략 단면 구조를 도시하는 단면도.
도 26은, 본 실시 형태에 따른 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치를 적용하는 전자 기기의 일례를 도시하는 도면.
도 27은, 본 실시 형태에 따른 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치를 적용하는 전자 기기의 일례를 도시하는 도면.
도 28은, 본 실시 형태에 따른 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치를 적용하는 전자 기기의 일례를 도시하는 도면.
도 29는, 본 실시 형태에 따른 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치를 적용하는 전자 기기의 일례를 도시하는 도면.
도 30은, 본 실시 형태에 따른 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치를 적용하는 전자 기기의 일례를 도시하는 도면.
도 31은, 본 실시 형태에 따른 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치를 적용하는 전자 기기의 일례를 도시하는 도면.
도 32는, 본 실시 형태에 따른 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치를 적용하는 전자 기기의 일례를 도시하는 도면.
도 33은, 본 실시 형태에 따른 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치를 적용하는 전자 기기의 일례를 도시하는 도면.
도 34는, 본 실시 형태에 따른 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치를 적용하는 전자 기기의 일례를 도시하는 도면.
도 35는, 본 실시 형태에 따른 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치를 적용하는 전자 기기의 일례를 도시하는 도면.
도 36은, 본 실시 형태에 따른 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치를 적용하는 전자 기기의 일례를 도시하는 도면.
도 37은, 본 실시 형태에 따른 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치를 적용하는 전자 기기의 일례를 도시하는 도면.
본 개시를 실시하기 위한 형태(실시 형태)에 대해서, 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다. 이하의 실시 형태에 기재한 내용에 의해 본 개시가 한정되는 것은 아니다. 또한, 이하에 기재한 구성 요소에는, 당업자가 용이하게 상정할 수 있는 것, 실질적으로 동일한 것이 포함된다. 또한, 이하에 기재한 구성 요소는 적절히 조합하는 것이 가능하다. 또한, 설명은 이하의 순서로 행한다.
1. 실시 형태(터치 검출 기능을 구비한 표시 장치)
1-1. 실시 형태 1
1-2. 실시 형태 2
1-3. 실시 형태 3
1-4. 기타 변형예
2. 적용예(전자 기기)
상기 실시 형태에 따른 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치가 전자 기기에 적용되어 있는 예
3. 본 개시의 양태
<1-1. 실시 형태 1>
[구성예]
(전체 구성예)
도 1은, 실시 형태 1에 따른 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치의 일 구성예를 나타내는 것이다. 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치(1)는, 터치 검출 기능을 구비한 표시 디바이스(10)와, 제어부(11)와, 게이트 드라이버(12)와, 소스 드라이버(13)와, 구동 전극 드라이버(14)와, 터치 검출 기능을 구비한 표시 디바이스(10)와, 터치 검출부(40)를 구비하고 있다. 이 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치(1)는, 터치 검출 기능을 구비한 표시 디바이스(10)가 터치 검출 기능을 내장한 표시 디바이스이다. 터치 검출 기능을 구비한 표시 디바이스(10)는, 표시 소자로서 액정 표시 소자를 사용하고 있는 액정 표시 디바이스(20)와 정전 용량형 터치 검출 디바이스(30)를 일체화한, 소위 인셀 타입의 장치이다. 또한, 터치 검출 기능을 구비한 표시 디바이스(10)는, 표시 소자로서 액정 표시 소자를 사용하고 있는 액정 표시 디바이스(20) 상에 정전 용량형 터치 검출 디바이스(30)를 장착한, 소위 온셀 타입의 장치이어도 된다.
액정 표시 디바이스(20)는, 후술하는 바와 같이, 게이트 드라이버(12)로부터 공급되는 주사 신호 Vscan에 따라, 1수평 라인씩 순차 주사하여 표시를 행하는 디바이스이다. 제어부(11)는, 외부로부터 공급된 영상 신호 Vdisp에 기초하여, 게이트 드라이버(12), 소스 드라이버(13), 구동 전극 드라이버(14) 및 터치 검출부(40)에 대하여 각각 제어 신호를 공급하고, 이들이 서로 동기하여 동작하도록 제어하는 회로이다.
게이트 드라이버(12)는 제어부(11)로부터 공급되는 제어 신호에 기초하여, 터치 검출 기능을 구비한 표시 디바이스(10)의 표시 구동의 대상으로 되는 1수평 라인을 순차 선택하는 기능을 갖고 있다.
소스 드라이버(13)는 제어부(11)로부터 공급되는 제어 신호에 기초하여, 터치 검출 기능을 구비한 표시 디바이스(10)의, 후술하는 각 화소 Pix에 화소 신호 Vpix를 공급하는 회로이다.
구동 전극 드라이버(14)는 제어부(11)로부터 공급되는 제어 신호에 기초하여, 터치 검출 기능을 구비한 표시 디바이스(10)의, 후술하는 구동 전극 COML에 구동 신호 Vcom을 공급하는 회로이다.
터치 검출부(40)는 제어부(11)로부터 공급되는 제어 신호와, 터치 검출 기능을 구비한 표시 디바이스(10)의 터치 검출 디바이스(30)로부터 공급된 터치 검출 신호 Vdet에 기초하여, 터치 검출 디바이스(30)에 대한 터치(상술한 접촉 상태)의 유무를 검출하고, 터치가 있는 경우에 있어서 터치 검출 영역에 있어서의 그 좌표 등을 구하는 회로이다. 이 터치 검출부(40)는 터치 검출 신호 증폭부(42)와, A/D 변환부(43)와, 필터가 부착된 신호 처리부(44)와, 좌표 추출부(45)와, 노이즈 검출부(46)와, 검출 타이밍 제어부(47)를 구비하고 있다.
터치 검출 신호 증폭부(42)는 터치 검출 디바이스(30)로부터 공급되는 터치 검출 신호 Vdet를 증폭한다. 터치 검출 신호 증폭부(42)는 터치 검출 신호 Vdet에 포함되는 높은 주파수 성분(노이즈 성분)을 제거하고, 터치 성분을 취출하여 각각 출력하는 저역 통과 아날로그 필터를 구비하고 있어도 된다.
(정전 용량형 터치 검출의 기본 원리)
터치 검출 디바이스(30)는 정전 용량형 터치 검출의 기본 원리에 기초하여 동작하고, 터치 검출 신호 Vdet를 출력한다. 도 1 내지 도 6을 참조하여, 본 실시 형태의 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치에 있어서의 터치 검출의 기본 원리에 대하여 설명한다. 도 2는, 정전 용량형 터치 검출 방식의 기본 원리를 설명하기 위해서, 손가락이 접촉 또는 근접해 있지 않은 상태를 도시하는 설명도이다. 도 3은, 도 2에 도시하는 손가락이 접촉 또는 근접해 있지 않은 상태의 등가 회로의 예를 도시하는 설명도이다. 도 4는, 정전 용량형 터치 검출 방식의 기본 원리를 설명하기 위해서, 손가락이 접촉 또는 근접한 상태를 도시하는 설명도이다. 도 5는, 도 4에 도시하는 손가락이 접촉 또는 근접한 상태의 등가 회로의 예를 도시하는 설명도이다.
예를 들어, 도 2 및 도 4에 도시하는 바와 같이, 용량 소자 C1은, 유전체 D를 사이에 두고 서로 대향 배치된 한 쌍의 전극, 구동 전극 E1 및 터치 검출 전극 E2를 구비하고 있다. 도 3에 도시하는 바와 같이, 용량 소자 C1은, 그 일단부가 교류 신호원(구동 신호원) S에 접속되고, 타단부는 전압 검출기(터치 검출부) DET에 접속된다. 전압 검출기 DET는, 예를 들어 도 1에 도시하는 터치 검출 신호 증폭부(42)에 포함되는 적분 회로이다.
교류 신호원 S로부터 구동 전극 E1(용량 소자 C1의 일단부)에 소정의 주파수(예를 들어 수㎑ 내지 수백㎑ 정도)의 교류 구형파 Sg를 인가하면, 터치 검출 전극 E2(용량 소자 C1의 타단부)측에 접속된 전압 검출기 DET를 통하여, 출력 파형(터치 검출 신호 Vdet)이 나타난다. 또한, 이 교류 구형파 Sg는, 후술하는 터치 구동 신호 Vcomt에 상당하는 것이다.
손가락이 접촉(또는 근접)해 있지 않은 상태(비접촉 상태)에서는, 도 2 및 도 3에 도시하는 바와 같이, 용량 소자 C1에 대한 충방전에 수반하여, 용량 소자 C1의 용량값에 따른 전류 I0이 흐른다. 도 6에 도시하는 바와 같이, 전압 검출기 DET는, 교류 구형파 Sg에 따른 전류 I0의 변동을 전압의 변동(실선의 파형 V0)으로 변환한다.
한편, 손가락이 접촉(또는 근접)된 상태(접촉 상태)에서는, 도 4에 도시하는 바와 같이, 손가락에 의해 형성되는 정전 용량 C2가 터치 검출 전극 E2와 접하고 있거나 또는 근방에 있는 것에 의해, 구동 전극 E1 및 터치 검출 전극 E2 사이에 있는 프린지 분의 정전 용량이 차단되고, 용량 소자 C1의 용량값은, 보다 용량값이 작은 용량 소자 C1'로서 작용한다. 그리고, 도 5에 도시하는 등가 회로에서 보면, 용량 소자 C1'에 전류 I1이 흐른다. 도 6에 도시하는 바와 같이, 전압 검출기 DET는, 교류 구형파 Sg에 따른 전류 I1의 변동을 전압의 변동(점선의 파형 V1)으로 변환한다. 이 경우, 파형 V1은, 상술한 파형 V0과 비교하여 진폭이 작아진다. 이에 의해, 파형 V0과 파형 V1의 전압 차분의 절대값|ΔV|은, 손가락 등의 외부로부터의 근접하는 물체의 영향에 따라서 변화하게 된다. 또한, 전압 검출기 DET는, 파형 V0과 파형 V1의 전압 차분의 절대값|ΔV|을 고정밀도로 검출하기 위해서, 회로 내의 스위칭에 의해, 교류 구형파 Sg의 주파수에 맞춰서, 콘덴서의 충방전을 리셋하는 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 터치 구동 신호 Vcomt)에 따라, 1검출 블록씩 순차 주사하여 터치 검출을 행하게 되어 있다.
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 공급하게 되어 있다.
A/D 변환부(43)는, 터치 구동 신호 Vcomt에 동기한 타이밍에서, 터치 검출 신호 증폭부(42)로부터 출력되는 아날로그 신호를 각각 샘플링하여 디지털 신호로 변환하는 회로이다.
필터가 부착된 신호 처리부(44)는, A/D 변환부(43)의 출력 신호에 포함되는, 터치 구동 신호 Vcomt를 샘플링한 주파수 이외의 주파수 성분(노이즈 성분)을 저감하는 디지털 필터를 구비하고 있다. 필터가 부착된 신호 처리부(44)는, A/D 변환부(43)의 출력 신호에 기초하여, 터치 검출 디바이스(30)에 대한 터치의 유무를 검출하는 논리 회로이다. 필터가 부착된 신호 처리부(44)는, 손가락에 의한 전압의 차분만 취출하는 처리를 행한다. 이 손가락에 의한 전압의 차분은, 상술한 파형 V0과 파형 V1의 차분의 절대값|ΔV|이다. 필터가 부착된 신호 처리부(44)는, 1검출 블록당의 절대값|ΔV|을 평균화하는 연산을 행하고, 절대값|ΔV|의 평균값을 구해도 된다. 이에 의해, 필터가 부착된 신호 처리부(44)는, 노이즈에 의한 영향을 저감할 수 있다. 필터가 부착된 신호 처리부(44)는, 검출한 손가락에 의한 전압의 차분을 소정의 임계값 전압과 비교하고, 전압의 차분이 임계값 전압 이상이면, 외부 근접 물체가 접촉 상태에 있다고 판단한다. 한편, 필터가 부착된 신호 처리부(44)는, 전압의 차분이 임계값 전압 미만이면 외부 근접 물체가 비접촉 상태에 있다고 판단한다. 이와 같이 하여, 터치 검출부(40)는 터치 검출이 가능하게 된다.
좌표 추출부(45)는, 필터가 부착된 신호 처리부(44)에 있어서 터치 검출이 이루어졌을 때에, 그 터치 패널 좌표를 구하는 논리 회로이다. 검출 타이밍 제어부(47)는, 터치 검출 신호 증폭부(42)와, A/D 변환부(43)와, 필터가 부착된 신호 처리부(44)와, 좌표 추출부(45)가 동기하여 동작하도록 제어한다. 노이즈 검출부(46)는, 필터가 부착된 신호 처리부(44)의 출력 신호에, 노이즈가 포함되어 있는 경우, 제어부(11)에 터치 검출 신호의 노이즈 통지 신호를 출력한다.
(터치 검출 기능을 구비한 표시 디바이스(10))
이어서, 터치 검출 기능을 구비한 표시 디바이스(10)의 구성예를 상세하게 설명한다.
도 7은, 터치 검출 기능을 구비한 표시 디바이스(10)의 주요부 단면 구조의 예를 나타내는 것이다. 도 8은, 실시 형태 1에 따른 터치 검출 기능을 구비한 표시 디바이스의 화소 배열을 도시하는 회로도이다. 터치 검출 기능을 구비한 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) 사이에 삽입 형성된 액정층(6)을 구비하고 있다.
화소 기판(2)은, 회로 기판으로서의 TFT 기판(21)과, 이 TFT 기판(21) 상에 매트릭스 형상으로 배치된 복수의 화소 전극(22)을 갖는다. TFT 기판(21)에는, 도 8에 도시한 각 화소 Pix의 박막 트랜지스터(TFT Thin Film Transistor) 소자 Tr, 각 화소 전극(22)에 화상 신호 Vpix를 공급하는 화소 신호선 SGL, 각 TFT 소자 Tr를 구동하는 주사 신호선 GCL 등의 배선이 형성되어 있다. 도 8에 도시하는 액정 표시 디바이스(20)는, 매트릭스 형상으로 배열한 복수의 화소 Pix를 갖고 있다. 화소 Pix는, TFT 소자 Tr 및 액정 소자 LC를 구비하고 있다. TFT 소자 Tr은, 박막 트랜지스터에 의해 구성되는 것이며, 이 예에서는, ｎ채널의 MOS(Metal Oxide Semiconductor)형 TFT로 구성되어 있다. TFT 소자 Tr의 소스는 화소 신호선 SGL에 접속되고, 게이트는 주사 신호선 GCL에 접속되고, 드레인은 액정 소자 LC의 일단부에 접속되어 있다. 액정 소자 LC는, 일단부가 TFT 소자 Tr의 드레인에 접속되고, 타단부가 구동 전극 COML에 접속되어 있다.
화소 Pix는, 주사 신호선 GCL에 의해, 액정 표시 디바이스(20)의 동일한 행에 속하는 다른 화소 Pix와 서로 접속되어 있다. 주사 신호선 GCL은, 게이트 드라이버(12)와 접속되고, 게이트 드라이버(12)로부터 주사 신호 Vscan이 공급된다. 또한, 화소 Pix는, 화소 신호선 SGL에 의해, 액정 표시 디바이스(20)의 동일한 열에 속하는 다른 화소 Pix와 서로 접속되어 있다. 화소 신호선 SGL은, 소스 드라이버(13)와 접속되고, 소스 드라이버(13)로부터 화소 신호 Vpix가 공급된다. 또한, 화소 Pix는, 구동 전극 COML에 의해, 액정 표시 디바이스(20)의 동일한 행에 속하는 다른 화소 Pix와 서로 접속되어 있다. 구동 전극 COML은, 구동 전극 드라이버(14)와 접속되고, 구동 전극 드라이버(14)로부터 구동 신호 Vcom이 공급된다. 즉, 이 예에서는, 동일한 한 행에 속하는 복수의 화소 Pix가 1개의 구동 전극 COML을 공유하게 되어 있다.
도 1에 도시하는 게이트 드라이버(12)는 주사 신호 Vscan을, 도 8에 도시하는 주사 신호선 GCL을 통하여, 화소 Pix의 TFT 소자 Tr의 게이트에 인가함으로써, 액정 표시 디바이스(20)에 매트릭스 형상으로 형성되어 있는 화소 Pix 중 1행(1수평 라인)을 표시 구동의 대상으로 해서 순차 선택한다. 도 1에 도시하는 소스 드라이버(13)는 화소 신호 Vpix를, 도 8에 도시하는 화소 신호선 SGL을 통하여, 게이트 드라이버(12)에 의해 순차 선택되는 1수평 라인을 구성하는 각 화소 Pix에 각각 공급한다. 그리고, 이들 화소 Pix에서는, 공급되는 화소 신호 Vpix에 따라, 1수평 라인의 표시가 이루어지게 되어 있다. 도 1에 도시하는 구동 전극 드라이버(14)는 표시 구동 신호 Vcomd를 인가하고, 도 7 및 도 8에 도시하는, 소정 개수의 구동 전극 COML로 이루어지는 블록(후술하는 구동 신호 인가 블록)마다 구동 전극 COML을 구동한다.
상술한 바와 같이, 액정 표시 디바이스(20)는 게이트 드라이버(12)가 주사 신호선 GCL을 시분할적으로 선 순차 주사하도록 구동함으로써, 1수평 라인이 순차 선택된다. 또한, 액정 표시 디바이스(20)는 1수평 라인에 속하는 화소 Pix에 대하여, 소스 드라이버(13)가 화소 신호 Vpix를 공급함으로써, 1수평 라인씩 표시가 행해진다. 이 표시 동작을 행할 때, 구동 전극 드라이버(14)는, 그 1수평 라인에 대응하는 구동 전극 COML을 포함하는 구동 신호 인가 블록에 대하여 표시 구동 신호 Vcomd를 인가하게 되어 있다.
대향 기판(3)은, 유리 기판(31)과, 이 유리 기판(31)의 한쪽 면에 형성된 컬러 필터(32)와, 유리 기판(31)과는 반대측에 있는 컬러 필터(32)의 표면 상에 형성된 복수의 구동 전극 COML을 포함한다. 유리 기판(31)의 다른 쪽의 면에는, 터치 검출 디바이스(30)의 검출 전극인 터치 검출 전극 TDL이 형성되고, 또한, 이 터치 검출 전극 TDL 상에는, 편광판(35)이 배치되어 있다.
컬러 필터(32)는, 예를 들어 적(R), 녹(G), 청(B)의 3색의 컬러 필터층을 주기적으로 배열하고, 상술한 도 8에 도시하는 각 화소 Pix에 R, G, B의 3색이 1조로서 대응지어져 있다.
본 실시 형태에 따른 구동 전극 COML은, 액정 표시 디바이스(20)의 공통 구동 전극으로서 기능함과 함께, 터치 검출 디바이스(30)의 구동 전극으로서도 기능한다. 본 실시 형태에서는, 1개의 구동 전극 COML이 1개의 화소 전극(22)(1행을 구성하는 화소 전극(22))에 대응하도록 배치되어 있다. 구동 전극 COML은, 도시하지 않은 도전성을 갖는 콘택트 도전 기둥을 통하여, 구동 전극 드라이버(14)로부터 구동 전극 COML에 교류 구형파형 구동 신호 Vcom(표시 구동 신호 Vcomd 및 터치 구동 신호 Vcomt)이 인가 되게 되어 있다.
액정층(6)은, 전계의 상태에 따라서 거기를 통과하는 광을 변조하는 것이며, 예를 들어 TN(Twisted Nematic: 트위스티드 네마틱), VA(Vertical Alignment: 수직 배향), ECB(Electrically Controlled Birefringence: 전계 제어 복굴절) 등의 각종 모드의 액정이 사용된다.
또한, 액정층(6)과 화소 기판(2) 사이 및 액정층(6)과 대향 기판(3) 사이에는, 각각 배향막이 배치되고, 또한, 화소 기판(2)의 하면측에는 입사측 편광판이 배치되어도 된다.
도 9는, 터치 검출 디바이스(30)의 일 구성예를 사시적으로 도시한 것이다. 터치 검출 디바이스(30)는, 대향 기판(3)에 설치된, 구동 전극 COML 및 터치 검출 전극 TDL에 의해 구성되어 있다. 구동 전극 COML은, 도면의 좌우 방향으로 연장되는 복수의 스트라이프 형상의 전극 패턴으로 분할되어 있다. 터치 검출 동작을 행할 때는, 각 전극 패턴에는, 구동 전극 드라이버(14)에 의해 구동 신호 Vcom(터치 구동 신호 Vcomt)가 후술하는 구동 신호 인가 블록 A1 내지 Ai 중 1개에 대하여 스캔 방향으로 순차 공급되고, 순차 주사 구동이 이루어지게 되어 있다. 터치 검출 전극 TDL은, 구동 전극 COML의 전극 패턴의 연장 방향과 교차하는 방향으로 연장되는 스트라이프 형상의 전극 패턴으로 구성되어 있다. 터치 검출 전극 TDL의 각 전극 패턴은, 터치 검출부(40)의 터치 검출 신호 증폭부(42)의 입력에 각각 접속되어 있다. 구동 전극 COML과 터치 검출 전극 TDL에 의해 서로 교차한 전극 패턴은, 그 교차 부분에 정전 용량을 발생시키고 있다.
이 구성에 의해, 터치 검출 디바이스(30)에서는, 터치 검출 동작을 행할 때, 구동 전극 드라이버(14)가 구동 신호 인가 블록을 시분할적으로 선 순차 주사하도록 구동함으로써, 1구동 신호 인가 블록이 순차 선택되어, 터치 검출 전극 TDL로부터 터치 검출 신호 Vdet를 출력함으로써, 1구동 신호 인가 블록의 터치 검출이 이루어지게 되어 있다. 즉, 구동 신호 인가 블록은, 상술한 터치 검출의 기본 원리에 있어서의 구동 전극 E1에 대응하고, 터치 검출 전극 TDL은, 터치 검출 전극 E2에 대응하는 것이며, 터치 검출 디바이스(30)는 이 기본 원리에 따라서 터치를 검출하게 되어 있다. 도 9에 도시하는 바와 같이, 서로 교차한 전극 패턴은, 정전 용량식 터치 센서를 매트릭스 형상으로 구성하고 있다. 따라서, 터치 검출 디바이스(30)의 터치 검출면 전체에 걸쳐 주사함으로써, 외부 근접 물체의 접촉 또는 근접이 발생한 위치의 검출도 가능하게 되어 있다.
여기서, 액정 소자 LC는, 본 개시에 있어서의 「표시 소자」의 일 구체예에 대응한다. 게이트 드라이버(12) 및 구동 전극 드라이버(14)는, 본 개시에 있어서의 「주사 구동부」의 일 구체예에 대응한다. 구동 전극 COML은, 본 개시에 있어서의 「공통 구동 전극」의 일 구체예에 대응한다. 터치 검출 디바이스(30)는, 본 개시에 있어서의 「터치 검출 소자」의 일 구체예에 대응한다. 터치 검출부(40)는, 본 개시에 있어서의 「터치 검출부」의 일 구체예에 대응한다. 노이즈 검출부(46)는, 본 개시에 있어서의 「노이즈 검출부」의 일 구체예에 대응한다.
[동작 및 작용]
계속해서, 본 실시 형태의 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치(1)의 동작 및 작용에 대하여 설명한다. 도 10은, 실시 형태 1에 따른 표시 동작 기간과 터치 검출 동작 기간의 관계를 도시하는 모식도이다.
구동 전극 COML은, 액정 표시 디바이스(20)의 공통 구동 전극으로서 기능함과 함께, 터치 검출 디바이스(30)의 구동 전극으로서도 기능하기 때문에, 구동 신호 Vcom이 서로 영향을 미칠 가능성이 있다. 이로 인해, 구동 전극 COML은, 표시 동작을 행하는 표시 동작 기간 Pd와, 터치 검출 동작을 행하는 터치 검출 동작 기간 Pt로 나누어 구동 신호 Vcom이 인가된다. 구동 전극 드라이버(14)는, 표시 동작을 행하는 표시 동작 기간 Pd에 있어서는 표시 구동 신호로서 구동 신호 Vcom을 인가한다. 그리고, 구동 전극 드라이버(14)는, 터치 검출 동작을 행하는 터치 검출 동작 기간 Pt에 있어서는 터치 구동 신호로서 구동 신호 Vcom을 인가한다. 이하의 설명에서는, 표시 구동 신호로서의 구동 신호 Vcom을, 표시 구동 신호 Vcomd로서 기재하고, 터치 구동 신호로서의 구동 신호 Vcom을, 터치 구동 신호 Vcomt로서 기재한다.
(전체 동작 개요)
제어부(11)는, 외부로부터 공급된 영상 신호 Vdisp에 기초하여, 게이트 드라이버(12), 소스 드라이버(13), 구동 전극 드라이버(14) 및 터치 검출부(40)에 대하여 각각 제어 신호를 공급하고, 이들이 서로 동기하여 동작하도록 제어한다. 게이트 드라이버(12)는 표시 동작 기간 Pd에 있어서, 액정 표시 디바이스(20)에 주사 신호 Vscan을 공급하고, 표시 구동의 대상으로 되는 1수평 라인을 순차 선택한다. 소스 드라이버(13)는 표시 동작 기간 Pd에 있어서, 게이트 드라이버(12)에 의해 선택된 1수평 라인을 구성하는 각 화소 Pix에, 화소 신호 Vpix를 공급한다.
구동 전극 드라이버(14)는 표시 동작 기간 Pd에서는, 1수평 라인에 관한 구동 신호 인가 블록에 표시 구동 신호 Vcomd를 인가하고, 터치 검출 동작 기간 Pt에서는, 터치 검출 동작에 관한 구동 신호 인가 블록에 대하여 표시 구동 신호 Vcomd보다도 주파수가 높은 터치 구동 신호 Vcomt를 순차 인가하고, 구동 신호 인가 블록을 순차 선택한다. 터치 검출 기능을 구비한 표시 디바이스(10)는 표시 동작 기간 Pd에 있어서, 게이트 드라이버(12), 소스 드라이버(13) 및 구동 전극 드라이버(14)에 의해 공급된 신호에 기초하여 표시 동작을 행한다. 터치 검출 기능을 구비한 표시 디바이스(10)는, 터치 검출 동작 기간 Pt에 있어서, 구동 전극 드라이버(14)에 의해 공급된 신호에 기초하여 터치 검출 동작을 행하고, 터치 검출 전극 TDL로부터 터치 검출 신호 Vdet를 출력한다. 터치 검출 신호 증폭부(42)는 터치 검출 신호 Vdet를 증폭하여 출력한다. A/D 변환부(43)는, 터치 구동 신호 Vcomt에 동기한 타이밍에서, 터치 검출 신호 증폭부(42)로부터 출력되는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환한다. 필터가 부착된 신호 처리부(44)는, A/D 변환부(43)의 출력 신호에 기초하여, 터치 검출 디바이스(30)에 대한 터치의 유무를 검출한다. 좌표 추출부(45)는, 필터가 부착된 신호 처리부(44)에 있어서 터치가 검출되었을 때에, 그 터치 패널 좌표를 구한다. 검출 타이밍 제어부(47)는, 터치 검출 신호 증폭부(42), A/D 변환부(43), 필터가 부착된 신호 처리부(44), 좌표 추출부(45)가 동기하여 동작하도록 제어한다. 노이즈 검출부(46)는, 필터가 부착된 신호 처리부(44)의 출력 신호에, 노이즈가 포함되어 있는 경우, 제어부(11)에 터치 검출 신호의 노이즈 통지 신호를 출력한다. 제어부(11)는 검출 타이밍 제어부(47)를 제어하고, 터치 구동 신호 Vcomt의 샘플링 주파수를 변경한다.
(상세 동작)
이어서, 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치(1)의 상세 동작을 설명한다. 도 10에 도시하는 바와 같이, 1프레임 기간 1F는, 표시 구동의 대상으로 되는 액정 표시 디바이스(20)의 표시면의 전체 수평 라인을 선택하여 경과하는 기간이다. 1터치 리포트 기간 1TF는, 터치 검출 디바이스(30)의 터치 검출면의 전체 구동 신호 인가 블록을 순차 선택하여 경과하는 기간이다. 도 10에 도시하는 바와 같이, 프레임 기간 1F에는, 1터치 리포트 기간 1TF가 2구간 포함되어 있다. 예를 들어, 프레임 기간 1F가 60㎐의 주기로 설정되어 있는 경우, 1터치 리포트 기간 1TF는, 120㎐의 주기로 설정된다.
표준 기간 1SF는, 소정 길이의 표시 동작 기간 Pd 및 소정 길이의 터치 검출 동작 기간 Pt로 설정되어 있다. 바꿔 말하면, 터치 검출 동작 기간 Pt는, 표시 동작이 없는 기간에 배치된다. 이로 인해, 터치 검출 동작이 행해지는 터치 검출 동작 기간 Pt에 있어서, 액정 표시 디바이스(20)에는, 표시 동작을 행하기 위한 각종 신호(주사 신호 Vscan 및 화소 신호 Vpix)는 인가되지 않는다. 따라서, 터치 검출 동작 기간 Pt에 있어서, 주사 신호선 GCL 및 화소 신호선 SGL은, 플로팅 상태 또는 직류 전위가 인가된 상태로 된다. 이에 의해, 주사 신호선 GCL 및 화소 신호선 SGL로부터 터치 검출 전극 TDL에, 기생 용량을 통하여 노이즈가 전달될 가능성을 저감할 수 있다. 즉, 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치(1)는, 내부 노이즈에 의한 터치 검출 동작에 끼치는 영향을 저감할 수 있다.
도 11, 도 12 및 도 13은, 구동 전극 드라이버(14)의 일 동작예를 모식적으로 도시한 것이다. 도 11에 도시하는 터치 검출 기능을 구비한 표시 디바이스(10)의 화면 GS는, 구동 신호 인가 블록 A1로부터 구동 신호 인가 블록 Ai까지의, 예를 들어 10개의 구동 신호 인가 블록에 의해 분할되어 있다. 예를 들어, 표준 기간 1SF의 터치 검출 동작 기간 Pt에서 구동 전극 드라이버(14)는 구동 신호 인가 블록 A1에 상당하는 소정 개수의 구동 전극 COML에 대하여 동시에 터치 구동 신호 Vcomt를 인가한다. 도 12에 도시하는 바와 같이, 다음의 표준 기간 1SF의 터치 검출 동작 기간 Pt에서, 구동 전극 드라이버(14)는, 구동 신호 인가 블록 A2에 상당하는 소정 개수의 구동 전극 COML에 대하여 동시에 터치 구동 신호 Vcomt를 인가한다. 그리고, 도 13에 도시하는 바와 같이, 다음의 표준 기간 1SF의 터치 검출 동작 기간 Pt에서 구동 전극 드라이버(14)는, 구동 신호 인가 블록 A3에 상당하는 소정 개수의 구동 전극 COML에 대하여 동시에 터치 구동 신호 Vcomt를 인가한다. 이와 같이, 구동 전극 드라이버(14)는, 이들 소정 개수의 구동 전극 COML에 대하여 동시에 터치 구동 신호 Vcomt를 인가하고 구동 신호 인가 블록 A1 내지 Ai에 대하여 터치 구동 신호 Vcomt를 순차 인가함으로써 터치 검출 주사를 행한다.
터치 구동 신호 Vcomt의 파형 VcomUt, 파형 VcomNt는, 터치 검출 동작 기간 Pt에 있어서의, 파형의 일례를 나타내고 있다. 도 10에 도시하는 파형 VcomUt, 파형 VcomNt는, 터치 검출 동작 기간 Pt에 있어서의 터치 구동 신호 Vcomt의 펄스수는 동일한 2개이다. 파형 VcomUt는, 파형 VcomNt보다도 주파수를 높이고 있으므로, 펄스가 없는 무신호 시간 np가 있다.
도 14는, 외부 노이즈를 설명하기 위한 설명도이다. 터치 검출부(40)가 AC 전원에 접속되어 있는 경우, 인체의 그라운드 전위 GNDm과 AC 전원의 시그널 그라운드 전위 GNDac의 차에 기인하여, AC 전원 등에 기인하는 외부 노이즈(Noise)가 그대로 터치 구동 신호 Vcomt에 전파될 가능성이 있다. 터치 검출부(40)는 상술한 필터가 부착된 신호 처리부(44)가, A/D 변환부(43)의 출력 신호에 포함되는, 터치 구동 신호 Vcomt를 샘플링한 주파수보다도 높은 주파수 성분(노이즈 성분)의 외부 노이즈(Noise)를 제거하고, 터치 성분을 취출하는 디지털 필터를 구비하고 있다. 이 디지털 필터는, 터치 구동 신호 Vcomt를 샘플링하는 주파수 성분의, 터치 성분을 취출할 필요가 있다. 이로 인해, 외부 노이즈의 주파수와, 터치 구동 신호 Vcomt를 샘플링하는 주파수가 근접하는 경우, 외부 노이즈를 억제하는 효과가 저감되어버릴 가능성이 있다.
도 15는, 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치의 물체 검출 패턴의 예를 설명하는 설명도이다. 도 16은, 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치의 노이즈 검출 패턴을 설명하는 설명도이다. 도 9에 도시하는 바와 같이, 서로 교차한 전극 패턴은, 정전 용량식 터치 센서를 매트릭스 형상으로 구성하고 있다. 따라서, 터치 검출 디바이스(30)의 터치 검출면 전체에 걸쳐 주사함으로써, 외부 근접 물체의 접촉 또는 근접이 발생한 위치가, 도 15에 도시하는 바와 같은, 노이즈의 영향의 저감된 물체 검출 패턴으로서 인식할 수 있다. 그러나, 외부 노이즈의 주파수와, 터치 구동 신호 Vcomt를 샘플링하는 주파수가 근접하는 경우, 외부 근접 물체의 접촉 또는 근접이 발생한 위치의 주위에, 도 16에 도시하는 바와 같이 특유의 노이즈 검출 패턴이 인식된다.
노이즈 검출부(46)는, 도 15 및 도 16에 도시한 물체 검출 패턴 및 노이즈 검출 패턴을 기억해 두고, 필터가 부착된 신호 처리부(44)의 출력 신호와 비교한다. 노이즈 검출부(46)는, 도 16에 도시한 노이즈 검출 패턴을 인식하여, 필터가 부착된 신호 처리부(44)의 출력 신호에 노이즈가 포함되어 있는 경우, 제어부(11)에 터치 검출 신호의 노이즈 통지 신호를 출력한다. 이어서, 제어부(11)는, 타이밍 제어 신호 STM을 터치 검출부(40)에 출력하고, 검출 타이밍 제어부(47)를 제어하여, 터치 구동 신호 Vcomt의 샘플링 주파수를 변경한다. 예를 들어, 제어부(11)는, 터치 구동 신호 Vcomt의 파형 VcomUt를 파형 VcomNt로 변경한다. 제어부(11)는, 터치 구동 신호 Vcomt의 파형 VcomNt를 파형 VcomUt로 변경해도 된다. 또한, 노이즈 검출부(46)는, 도 16에 도시한 노이즈 검출 패턴을 인식하여, 필터가 부착된 신호 처리부(44)의 출력 신호에 노이즈가 포함되어 있으면 제어부(11)에 노이즈 통지 신호를 출력했지만, 이것에 한정되지 않는다. 노이즈 검출부(46)는, 미리 정해진 노이즈 성분의 임계값을 초과하는 노이즈 성분을 검지한 경우, 필터가 부착된 신호 처리부(44)의 출력 신호에 노이즈가 포함되어 있으면 제어부(11)에 노이즈 통지 신호를 출력해도 된다.
[효과]
이상과 같이 실시 형태 1에서는, 구동 전극 드라이버(14)는, 노이즈 검출부(46)가 노이즈를 검출한 경우, 터치 검출 동작 기간 Pt에 있어서의, 파형 VcomUt의 터치 구동 신호 Vcomt의 주파수를 변경하여 터치 검출 디바이스(30)에 파형 VcomNt의 터치 구동 신호 Vcomt를 공급한다. 즉, 외부 노이즈의 주파수와, 터치 구동 신호 Vcomt를 샘플링하는 주파수가 근접하는 경우, 터치 검출 동작 기간 Pt에 있어서 터치 검출 동작을 행함과 함께, 터치 구동 신호 Vcomt의 샘플링 주파수를 변경한다. 이에 의해, 외부 노이즈의 주파수와, 터치 구동 신호 Vcomt를 샘플링하는 주파수를 상이하게 하여, 필터가 부착된 신호 처리부(44)가, A/D 변환부(43)의 출력 신호에 포함되는 노이즈 성분을 제거하여, 정밀도가 높은 터치 성분을 취출할 수 있다.
또한, 실시 형태 1에 따른 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치(1)는, 표시 동작 기간 Pd와는 상이한 터치 검출 동작 기간 Pt에 있어서 터치 검출 동작을 행하기 때문에, 터치 검출 동작 기간 Pt에 펄스가 없는 무신호 시간 np를 구비하는, 터치 구동 신호 Vcomt를 샘플링하는 파형 VcomUt으로 구동된다.
<1-2. 실시 형태 2>
이어서, 실시 형태 2에 따른 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치(1)에 대하여 설명한다. 도 17 및 도 18은, 실시 형태 2에 따른 표시 동작 기간과 터치 검출 동작 기간의 관계를 도시하는 모식도이다. 또한, 상술한 실시 형태 1에서 설명한 것과 동일한 구성 요소에는 동일한 부호를 부여하여 중복되는 설명은 생략한다.
도 10에 도시하는 바와 같이, 실시 형태 1에 따른 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치(1)는, 터치 구동 신호 Vcomt의 샘플링 주파수 중, 가장 느린 샘플링 주파수에서도 성립할 만큼의 터치 검출 동작 기간 Pt를 각 표준 기간에 설치할 필요가 있다. 이로 인해, 실시 형태 1에 따른 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치(1)는, 1터치 리포트 기간 1TF 및 1프레임 기간 1F의 소요 시간이 연장되어, 터치 검출 기능을 구비한 표시 디바이스(10)의 화면 GS를 고정밀화 또는 대형화하는 데 있어서 제약이 된다.
도 17에 도시하는 바와 같이, 프레임 기간 1F에는, 1터치 리포트 기간 1TF가 2구간 포함되어 있다. 예를 들어, 프레임 기간 1F가 60㎐의 주기로 설정되어 있는 경우, 1터치 리포트 기간 1TF는, 120㎐의 주기로 설정된다. 도 17에 도시한 파형 VcomUt는, 터치 검출 동작 기간 Pt에 있어서의 터치 구동 신호 Vcomt의 펄스수가 4개이다. 상술한 바와 같이, 노이즈 검출부(46)는 도 15 및 도 16에 도시한 물체 검출 패턴 및 노이즈 검출 패턴을 기억해 두고, 필터가 부착된 신호 처리부(44)의 출력 신호와 비교한다. 노이즈 검출부(46)는 도 16에 도시한 노이즈 검출 패턴을 인식하여, 필터가 부착된 신호 처리부(44)의 출력 신호에 노이즈가 포함되어 있는 경우, 제어부(11)에 터치 검출 신호의 노이즈 통지 신호를 출력한다.
이어서, 제어부(11)는 프레임 기간 1F에 대하여 1터치 리포트 기간 1TF가 1구간 포함되도록, 검출 타이밍 제어부(47)를 제어한다. 이에 의해, 도 18에 도시한 1터치 리포트 기간 1TF에는, 도 17에 도시한 1터치 리포트 기간 1TF와 비교해서 2배의 터치 검출 동작 기간 Pt가 포함된다. 예를 들어, 프레임 기간 1F가 60㎐의 주기로 설정되어 있는 경우, 1터치 리포트 기간 1TF는, 120㎐의 주기로부터 60㎐의 주기로 변경된다. 그리고, 제어부(11)는 검출 타이밍 제어부(47)를 제어하여, 터치 구동 신호 Vcomt의 샘플링 주파수를 변경한다. 예를 들어, 제어부(11)는 터치 구동 신호 Vcomt의 파형 VcomUt를 파형 VcomNt로 변경한다. 그 결과, 터치 구동 신호 Vcomt의 파형 VcomUt의 샘플링 주파수는, 파형 VcomNt의 샘플링 주파수의 2배로 할 수 있다. 도 18에 도시한 파형 VcomNt는, 터치 검출 동작 기간 Pt에 있어서의 터치 구동 신호 Vcomt의 펄스수는 2개며, 터치 검출 동작 기간 Pt2개에 있어서의 터치 구동 신호 Vcomt의 펄스수는 4개로 할 수 있다. 이에 의해, 외부 노이즈의 주파수와, 터치 구동 신호 Vcomt를 샘플링하는 주파수가 상이하고, 필터가 부착된 신호 처리부(44)가 A/D 변환부(43)의 출력 신호에 포함되는 노이즈 성분을 제거하고, 좌표 추출부(45)는 정밀도가 높은 터치 성분을 취출할 수 있다.
[실시 형태 2의 변형예]
도 19 및 도 20은, 실시 형태 2의 변형예에 따른 표시 동작 기간과 터치 검출 동작 기간의 관계를 도시하는 모식도이다. 실시 형태 2에서는, 제어부(11)가 프레임 기간 1F에 대하여, 1터치 리포트 기간 1TF가 1구간 포함되도록, 검출 타이밍 제어부(47)를 제어하였다. 실시 형태 2의 변형예에서는, 제어부(11)가, 프레임 기간 1F에 대하여, 1터치 리포트 기간 1TF가 1.5구간 포함되도록, 검출 타이밍 제어부(47)를 제어한다.
도 19에 도시하는 바와 같이, 프레임 기간 1F에는, 1터치 리포트 기간 1TF가 2구간 포함되어 있다. 예를 들어, 프레임 기간 1F가 60㎐의 주기로 설정되어 있는 경우, 1터치 리포트 기간 1TF는, 120㎐의 주기로 설정된다. 상술한 바와 같이, 노이즈 검출부(46)는, 도 15 및 도 16에 도시한 물체 검출 패턴 및 노이즈 검출 패턴을 기억해 두고, 필터가 부착된 신호 처리부(44)의 출력 신호와 비교한다. 노이즈 검출부(46)는, 도 16에 도시한 노이즈 검출 패턴을 인식하여, 필터가 부착된 신호 처리부(44)의 출력 신호에 노이즈가 포함되어 있는 경우, 제어부(11)에 터치 검출 신호의 노이즈 통지 신호를 출력한다.
이어서, 제어부(11)는, 프레임 기간 1F에 대하여 1터치 리포트 기간 1TF가 1.5구간 포함되도록, 검출 타이밍 제어부(47)를 제어한다. 이에 의해, 도 20에 도시한 1터치 리포트 기간 1TF에는, 도 19에 도시한 1터치 리포트 기간 1TF와 비교해서 1.5배의 터치 검출 동작 기간 Pt가 포함된다. 예를 들어, 프레임 기간 1F가 60㎐의 주기로 설정되어 있는 경우, 1터치 리포트 기간 1TF는, 120㎐의 주기로부터 90㎐의 주기로 변경된다. 그리고, 제어부(11)는 검출 타이밍 제어부(47)를 제어하고, 터치 구동 신호 Vcomt의 샘플링 주파수를 변경한다. 예를 들어, 제어부(11)는 터치 구동 신호 Vcomt의 파형 VcomUt를 파형 VcomNt로 변경한다. 그 결과, 터치 구동 신호 Vcomt의 파형 VcomUt의 샘플링 주파수는, 파형 VcomNt의 샘플링 주파수의 1.5배로 할 수 있다. 이에 의해, 외부 노이즈의 주파수와, 터치 구동 신호 Vcomt를 샘플링하는 주파수가 상이하고, 필터가 부착된 신호 처리부(44)가 A/D 변환부(43)의 출력 신호에 포함되는 노이즈 성분을 제거하고, 좌표 추출부(45)는, 정밀도가 높은 터치 성분을 취출할 수 있다.
[효과]
이상과 같이 실시 형태 2 및 변형예에서는, 노이즈 검출부(46)가 노이즈를 검출한 경우, 구동 전극 드라이버(14)는, 1화면분의 상기 표시 주사를 행하는 1프레임 기간 1F에 대한, 1화면분의 터치 검출을 행하는 1터치 리포트 기간 1TF의 비율을 변경한다. 이에 의해, 1터치 리포트 기간 1TF에 포함되는 터치 검출 동작 기간 Pt의 총시간이 증감한다. 그리고, 구동 전극 드라이버(14)는, 터치 검출 동작 기간 Pt에서 수용되는 터치 구동 신호 Vcomt의 샘플링 주파수로 변경한다. 이에 의해, 외부 노이즈의 주파수와, 터치 구동 신호 Vcomt를 샘플링하는 주파수를 상이하게 하고, 필터가 부착된 신호 처리부(44)가 A/D 변환부(43)의 출력 신호에 포함되는 노이즈 성분을 제거하여, 정밀도가 높은 터치 성분을 취출할 수 있다.
또한, 실시 형태 2 및 변형예에 따른 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치(1)는 1터치 리포트 기간 1TF 및 1프레임 기간 1F의 소요 시간을 연장하는 무신호 시간 np를 불필요하게 하여, 터치 검출 동작 기간 Pt의 증감 시간을 확보할 수 있다. 이로 인해, 실시 형태 2 및 변형예에 따른 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치(1)는, 터치 검출 기능을 구비한 표시 디바이스(10)의 화면 GS를 고정밀화 또는 대형화할 수 있다.
<1-3. 실시 형태 3>
이어서, 실시 형태 3에 따른 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치(1)에 대하여 설명한다. 도 21 및 도 22는, 실시 형태 3에 따른 표시 동작 기간과 터치 검출 동작 기간의 관계를 도시하는 모식도이다. 또한, 상술한 실시 형태 1 및 실시 형태 2에서 설명한 것과 동일한 구성 요소에는 동일한 부호를 부여하여 중복되는 설명은 생략한다.
도 21 및 도 22에 도시하는 바와 같이, 실시 형태 3에 따른 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치(1)는, 2종류의 표준 기간 1SF와 표준 기간 2SF가 연속해서 설정되어 있다. 표준 기간 1SF는, 소정 길이의 표시 동작 기간 Pd 및 소정 길이의 터치 검출 동작 기간 Pt 순으로 설정되어 있다. 표준 기간 2SF는, 소정 길이의 터치 검출 동작 기간 Pt 및 소정 길이의 표시 동작 기간 Pd 순으로 설정되어 있다. 표준 기간 1SF와 표준 기간 2SF는, 표시 동작 기간 Pd 및 터치 검출 동작 기간 Pt의 실행 순서가 반대로 되어 있다. 이로 인해, 표준 기간 1SF와 표준 기간 2SF가 실행되면, 2개의 터치 검출 동작 기간 Pt가 연속해서 실행되게 된다.
도 21에 도시하는 바와 같이, 프레임 기간 1F당의 1터치 리포트 기간 1TF가 2구간 포함되어 있다. 예를 들어, 프레임 기간 1F가 60㎐의 주기로 설정되어 있는 경우, 1터치 리포트 기간 1TF는, 120㎐의 주기로 설정된다. 도 21에 도시한 파형 VcomUt는, 터치 검출 동작 기간 Pt에 있어서의 터치 구동 신호 Vcomt의 펄스수가 4개이다. 노이즈 검출부(46)는, 도 15 및 도 16에 도시한 물체 검출 패턴 및 노이즈 검출 패턴을 기억해 두고, 필터가 부착된 신호 처리부(44)의 출력 신호와 비교한다. 노이즈 검출부(46)는, 도 16에 도시한 노이즈 검출 패턴을 인식하여, 필터가 부착된 신호 처리부(44)의 출력 신호에 노이즈가 포함되어 있는 경우, 제어부(11)에 터치 검출 신호의 노이즈 통지 신호를 출력한다.
이어서, 제어부(11)는, 프레임 기간 1F에 대하여 1터치 리포트 기간 1TF가 1구간 포함되도록, 검출 타이밍 제어부(47)를 제어한다. 이와 같이, 제어부(11)는 프레임 기간 1F에 대하여 1터치 리포트 기간 1TF가 차지하는 비율을 변경한다. 예를 들어, 프레임 기간 1F가 60㎐의 주기로 설정되어 있는 경우, 1터치 리포트 기간 1TF는, 120㎐의 주기로부터 60㎐의 주기로 변경된다. 이에 의해, 도 22에 도시한 1터치 리포트 기간 1TF에는, 도 21에 도시한 1터치 리포트 기간 1TF와 비교해서 2배의 길이의 터치 검출 동작 기간 Pt가 포함된다. 그리고, 제어부(11)는, 검출 타이밍 제어부(47)를 제어하여, 터치 구동 신호 Vcomt의 샘플링 주파수를 변경한다. 예를 들어, 제어부(11)는, 터치 구동 신호 Vcomt의 파형 VcomUt를 파형 VcomNt1로 변경한다. 그 결과, 터치 구동 신호 Vcomt의 파형 VcomUt의 샘플링 주파수는, 파형 VcomNt의 샘플링 주파수의 2배로 할 수 있다. 도 22에 도시한 파형 VcomNt1은, 2배로 된 터치 검출 동작 기간 Pt에 있어서의 터치 구동 신호 Vcomt의 펄스수는 4개이다. 이에 의해, 외부 노이즈의 주파수와, 터치 구동 신호 Vcomt를 샘플링하는 주파수가 상이하고, 필터가 부착된 신호 처리부(44)가, A/D 변환부(43)의 출력 신호에 포함되는 노이즈 성분을 제거하여, 정밀도가 높은 터치 성분을 취출할 수 있다.
또는, 제어부(11)는 검출 타이밍 제어부(47)를 제어하여, 터치 구동 신호 Vcomt의 샘플링 주파수를 변경한다. 예를 들어, 제어부(11)는 터치 구동 신호 Vcomt의 파형 VcomUt를 파형 VcomNt2로 변경한다. 도 22에 도시한 파형 VcomNt2는, 2배로 된 터치 검출 동작 기간 Pt에 있어서의 터치 구동 신호 Vcomt의 펄스수는 8개이다. 이에 의해, 외부 노이즈의 주파수와, 터치 구동 신호 Vcomt를 샘플링하는 주파수가 상이하고, 필터가 부착된 신호 처리부(44)가 A/D 변환부(43)의 출력 신호에 포함되는 노이즈 성분을 제거하여, 정밀도가 높은 터치 성분을 취출할 수 있다.
[실시 형태 3의 평가예]
도 23은, 실시 형태 3의 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치의 평가예이다. 도 24는, 실시 형태 2의 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치의 평가예이다. 도 23 및 도 24는, 필터가 부착된 신호 처리부(44)의 필터의 특성을 나타내고 있고, 횡축에 노이즈의 주파수를 취하고, 종축에 외부 노이즈가 들어왔을 때의 터치 구동 신호 Vcomt에 끼치는 영향의 강도를 규격화하여 플롯하고 있다. 도 23 및 도 24에 도시하는 바와 같이, 실시 형태 2 및 실시 형태 3의 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치는, 예를 들어 250㎒의 AC 전원 등에 기인하는 외부 노이즈가 들어간 경우, 외부 노이즈가 필터로 제거되지 않고 그대로, 필터가 부착된 신호 처리부(44)를 빠져 나가버릴 가능성이 있는 것을 나타내고 있다.
실시 형태 2 및 실시 형태 3의 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치는, 노이즈 검출부(46)가 250㎒의 AC 전원 등에 기인하는 외부 노이즈를 검출한 경우, 제어부(11)는 검출 타이밍 제어부(47)를 제어하여, 터치 구동 신호 Vcomt의 샘플링 주파수를 변경한다. 그 결과, 필터가 부착된 신호 처리부(44)의 필터의 특성은, 도 23 및 도 24에 도시한 분포 그대로, 횡축 방향으로 좌우로 평행 이동한다. 이로 인해, 필터가 부착된 신호 처리부(44)의 필터가, 250㎒의 AC 전원 등에 기인하는 외부 노이즈의 영향을 저감한 특성으로 되어, 실시 형태 2 및 실시 형태 3의 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치는, 노이즈의 영향을 억제하면서 터치 검출을 행할 수 있다.
상술한 바와 같이, 실시 형태 3의 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치(1)는 표준 기간 1SF와 표준 기간 2SF가 실행되면, 2개의 터치 검출 동작 기간 Pt가 연속해서 실행된다. 이에 의해, 제어부(11)는 터치 구동 신호 Vcomt의 파형 VcomUt를 파형 VcomNt로 변경해도, 구동 신호 인가 블록 Ai당의 터치 검출 동작을, 표시 동작 기간 Pd를 넘지 않고 실행할 수 있다.
실시 형태 3에 따른 구동 전극 COML은, 액정 표시 디바이스(20)의 공통 구동 전극으로서 기능함과 함께, 터치 검출 디바이스(30)의 구동 전극으로서도 기능한다. 구동 신호 인가 블록 Ai당의 터치 검출 동작을, 표시 동작 기간 Pd를 넘지 않고 실행할 수 있기 때문에, 실시 형태 3의 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치(1)는, 구동 전극 COML에 인가된 표시 구동 신호 Vcomd의 영향을 억제할 수 있다. 이에 비해, 실시 형태 2의 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치(1)는, 구동 신호 인가 블록 Ai당의 터치 검출 동작을, 표시 동작 기간 Pd를 넘어서 실행한다. 실시 형태 2의 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치(1)는, 실시 형태 3의 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치(1)와 비교하여, 1개의 구동 신호 인가 블록 Ai당 샘플링 처리가 나눠져버린다. 예를 들어, 외부 노이즈가 들어갔을 때의 터치 구동 신호 Vcomt에 끼치는 영향의 강도는, 도 23에 도시한 Q1 부근과 비교하여, 도 24에 도시한 Q2 부근이 커져 있다. 이와 같이, 실시 형태 2의 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치(1)는, 실시 형태 3의 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치(1)와 비교하여, 외부 노이즈의 영향을 받기 쉬운 주파수가 넓다. 이로 인해, 실시 형태 3의 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치(1)는, 실시 형태 2의 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치(1)보다도, 표시 구동 신호 Vcomd의 영향을 억제할 수 있어, 내 노이즈 특성을 향상할 수 있다.
[효과]
이상과 같이 실시 형태 3에서는, 노이즈 검출부(46)가 노이즈를 검출한 경우, 구동 전극 드라이버(14)는, 1화면분의 상기 표시 주사를 행하는 1프레임 기간 1F에 대한, 1화면분의 터치 검출을 행하는 1터치 리포트 기간 1TF의 비율을 변경한다. 이에 의해, 1터치 리포트 기간 1TF에 포함되는 터치 검출 동작 기간 Pt의 총시간을 증감할 수 있다. 그리고, 구동 전극 드라이버(14)는, 터치 검출 동작 기간 Pt에서 수용되는 터치 구동 신호 Vcomt의 샘플링 주파수로 변경한다. 이에 의해, 외부 노이즈의 주파수와, 터치 구동 신호 Vcomt를 샘플링하는 주파수를 상이하게 하고, 필터가 부착된 신호 처리부(44)가 A/D 변환부(43)의 출력 신호에 포함되는 노이즈 성분을 제거하여, 정밀도가 높은 터치 성분을 취출할 수 있다.
또한, 실시 형태 3에 따른 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치(1)는, 1터치 리포트 기간 1TF 및 1프레임 기간 1F의 소요 시간을 연장하는, 상술한 무신호 시간 np를 불필요하게 하여, 터치 검출 동작 기간 Pt의 증감 시간을 확보할 수 있다. 이로 인해, 실시 형태 3에 따른 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치(1)는, 터치 검출 기능을 구비한 표시 디바이스(10)의 화면 GS를 고정밀화 또는 대형화할 수 있다.
또한, 실시 형태 3에 따른 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치(1)는, 노이즈 검출부(46)가 노이즈를 검출하고 있지 않은 경우, 표준 기간 1SF에 있어서의 제1 표시 동작 기간 Pd, 제1 터치 검출 동작 기간 Pt 다음에, 표준 기간 2SF에 있어서의 제2 터치 검출 동작 기간 Pt 및 제2 표시 동작 기간 Pd에서 동작하고, 표준 기간 1SF 및 표준 기간 2SF의 순서를 반복하도록, 터치 구동 신호 Vonmt를 터치 검출 디바이스(30)에 공급한다. 실시 형태 3에 따른 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치(1)는, 노이즈 검출부(46)가 노이즈를 검출하는 경우, 상술한 제1 터치 검출 동작 기간 Pt 및 제2 터치 검출 동작 기간 Pt를 1개의 터치 검출 동작 기간으로 하고, 터치 구동 신호의 주파수를 변경한다. 이에 의해, 2개의 터치 검출 동작 기간 Pt가 연속해서 실행되게 된다. 이로 인해, 실시 형태 3에 따른 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치(1)는, 터치 구동 신호 Vcomt의 파형 VcomUt를 파형 VcomNt로 변경해도, 구동 신호 인가 블록 Ai당의 터치 검출 동작을, 표시 동작 기간 Pd를 넘지 않고 실행할 수 있다. 그 결과, 실시 형태 3에 따른 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치(1)는, 표시 구동 신호 Vcomd의 영향을 억제할 수 있어, 내 노이즈 특성을 향상할 수 있다.
<1-4. 기타 변형예>
이상, 몇 가지의 실시 형태 및 변형를 들어 실시 형태를 설명했지만, 본 개시는 이들 실시 형태 등에는 한정되지 않고, 다양한 변형이 가능하다.
상기 실시 형태에서는, 상기 실시 형태 1에 나타내는 바와 같이, 구동 신호 인가 블록 Ai마다 구동 전극 COML을 구동하여 주사했지만, 이것에 한정되는 것이 아니라, 이것 대신에, 예를 들어 소정 개수의 구동 전극 COML을 구동함과 함께, 구동 전극 COML을 1개씩 시프트함으로써 주사해도 된다.
또한, 상기한 각 실시 형태 및 변형예에 따른 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치(1)는, TN, VA, ECB 등의 각종 모드의 액정을 사용한 액정 표시 디바이스(20)와 터치 검출 디바이스(30)를 일체화해서 터치 검출 기능을 구비한 표시 디바이스(10)로 할 수 있다. 이것 대신에, 터치 검출 기능을 구비한 표시 디바이스(10)는, FFS(프린지 필드 스위칭) 또는 IPS(인플레인 스위칭) 등의 횡전계 모드의 액정을 사용한 액정 표시 디바이스와 터치 검출 디바이스를 일체화해도 된다.
예를 들어, 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치(1)는 횡전계 모드의 액정을 사용한 경우, 터치 검출 기능을 구비한 표시 디바이스(90)를 도 25에 도시하는 바와 같이 구성 가능하다. 이 도면은, 터치 검출 기능을 구비한 표시 디바이스(90)의 주요부 단면 구조의 일례를 나타내는 것이며, 화소 기판(2B)과 대향 기판(3B) 사이에 액정층(6B)이 협지된 상태를 나타내고 있다. 그 밖의 각부 명칭이나 기능 등은 도 7의 경우와 마찬가지이므로, 설명을 생략한다. 이 예에서는, 도 7의 경우와는 달리, 표시용과 터치 검출용의 양쪽에 겸용되는 구동 전극 COML은, TFT 기판(21)의 바로 위에 형성되어, 화소 기판(2B)의 일부를 구성한다. 구동 전극 COML의 상방에는, 절연층(23)을 개재하여 화소 전극(22)이 배치된다. 이 경우, 구동 전극 COML과 터치 검출 전극 TDL 사이의, 액정층(6B)도 포함하는 모든 유전체가 용량 소자 C1의 형성에 기여한다.
예를 들어, 상기 각 실시 형태에서는, 액정 표시 디바이스와 정전 용량형 터치 검출 디바이스를 일체화한 소위 인셀 타입으로 했지만, 이것에 한정되는 것이 아니라, 이것 대신에, 예를 들어 액정 표시 디바이스에 정전 용량형 터치 검출 디바이스를 장착한 것이어도 된다. 이 경우에도, 상술한 바와 같은 구성으로 함으로써, 외부 노이즈나, 액정 표시 디바이스로부터 전달되는 노이즈(상기 각 실시 형태에 있어서의 내부 노이즈에 대응하는 것)의 영향을 억제하면서 터치 검출을 행할 수 있다.
<2. 적용예>
이어서, 도 26 내지 도 37을 참조하여, 실시 형태 및 변형예에서 설명한 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치(1)의 적용예에 대하여 설명한다. 도 26 내지 도 37은, 본 실시 형태에 따른 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치를 적용하는 전자 기기의 일례를 도시하는 도면이다. 실시 형태 1, 2, 3 및 변형예에 따른 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치(1)는, 텔레비전 장치, 디지털 카메라, 노트북형 퍼스널 컴퓨터, 휴대 전화 등의 휴대 단말 장치 또는 비디오 카메라 등의 모든 분야의 전자 기기에 적용하는 것이 가능하다. 바꾸어 말하면, 실시 형태 1, 2, 3 및 변형예에 따른 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치는, 외부로부터 입력된 영상 신호 또는 내부에서 생성한 영상 신호를, 화상 또는 영상으로서 표시하는 모든 분야의 전자 기기에 적용하는 것이 가능하다.
(적용예 1)
도 26에 도시한 전자 기기는, 실시 형태 1, 2, 3 및 변형예에 따른 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치가 적용되는 텔레비전 장치이다. 이 텔레비전 장치는, 예를 들어 프론트 패널(511) 및 필터 유리(512)를 포함하는 영상 표시 화면부(510)을 갖고 있으며, 이 영상 표시 화면부(510)는, 실시 형태 1, 2, 3 및 변형예에 따른 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치이다.
(적용예 2)
도 27 및 도 28에 도시한 전자 기기는, 실시 형태 1, 2, 3 및 변형예에 따른 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치가 적용되는 디지털 카메라이다. 이 디지털 카메라는, 예를 들어 플래시용 발광부(521), 표시부(522), 메뉴 스위치(523) 및 셔터 버튼(524)을 갖고 있으며, 그 표시부(522)는, 실시 형태 1, 2, 3 및 변형예에 따른 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치이다.
(적용예 3)
도 29에 도시한 전자 기기는, 실시 형태 1, 2, 3 및 변형예에 따른 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치가 적용되는 비디오 카메라의 외관을 나타내는 것이다. 이 비디오 카메라는, 예를 들어 본체부(531), 이 본체부(531)의 전방측면에 설치된 피사체 촬영용 렌즈(532), 촬영시의 스타트/스톱 스위치(533) 및 표시부(534)를 갖고 있다. 그리고, 표시부(534)는, 실시 형태 1, 2, 3 및 변형예에 따른 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치이다.
(적용예 4)
도 30에 도시한 전자 기기는, 실시 형태 1, 2, 3 및 변형예에 따른 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치가 적용되는 노트북형 퍼스널 컴퓨터이다. 이 노트북형 퍼스널 컴퓨터는, 예를 들어 본체(541), 문자 등의 입력 조작을 위한 키보드(542) 및 화상을 표시하는 표시부(543)를 갖고 있으며, 표시부(543)는, 실시 형태 1, 2, 3 및 변형예에 따른 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치이다.
(적용예 5)
도 31 내지 도 37에 도시한 전자 기기는, 실시 형태 1, 2, 3 및 변형예에 따른 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치가 적용되는 휴대 전화기이다. 이 휴대 전화기는, 예를 들어 상측 하우징(551)과 하측 하우징(552)을 연결부(힌지부)(553)로 연결한 것이며, 디스플레이(554), 서브 디스플레이(555), 픽처 라이트(556) 및 카메라(557)를 갖고 있다. 그 디스플레이(554) 또는 서브 디스플레이(555)는, 실시 형태 1, 2, 3 및 변형예에 따른 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치이다.
<3. 본 개시의 양태>
또한, 본 개시는, 이하의 양태를 포함한다.
(1) 화소 신호 및 표시 구동 신호에 기초하여 표시 동작을 행하는 복수의 표시 소자와,
터치 구동 신호에 기초하여 외부 근접 물체를 검출하는 터치 검출 소자와,
상기 화소 신호 및 상기 표시 구동 신호를 상기 복수의 표시 소자에 순차 공급하여 표시 주사를 행하는 표시 동작 기간과는 상이한 터치 검출 동작 기간에, 상기 터치 구동 신호를 상기 터치 검출 소자에 공급하는 주사 구동부와,
상기 터치 검출 소자의 검출 결과를 상기 터치 구동 신호에 동기한 타이밍에서 샘플링함으로써 터치 검출을 행하는 터치 검출부와,
상기 터치 검출부에서 샘플링한 주파수 성분에 포함되는 노이즈를 검출하는 노이즈 검출부를 구비하고,
상기 주사 구동부는, 상기 노이즈 검출부가 상기 노이즈를 검출한 경우, 상기 터치 검출 동작 기간에 있어서의, 상기 터치 구동 신호의 주파수를 변경하여 상기 터치 검출 소자에 공급하는, 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치.
(2) 상기 노이즈 검출부가 상기 노이즈를 검출한 경우, 상기 주사 구동부는, 1화면분의 상기 표시 주사를 행하는 1프레임 기간에 대한, 상기 1화면분의 터치 검출을 행하는 1터치 리포트 기간의 비율을 변경하는, 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치.
(3) 상기 주사 구동부는, 상기 노이즈 검출부가 상기 노이즈를 검출하고 있지 않은 경우, 제1 표시 동작 기간, 제1 터치 검출 동작 기간, 제2 터치 검출 동작 기간 및 제2 표시 동작 기간의 순서를 반복하도록, 상기 터치 구동 신호를 상기 터치 검출 소자에 공급하고, 상기 노이즈 검출부가 상기 노이즈를 검출하는 경우, 상기 제1 터치 검출 동작 기간 및 상기 제2 터치 검출 동작 기간을 1개의 터치 검출 동작 기간으로 하여, 상기 터치 구동 신호의 주파수를 변경하는, 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치.
(4) 상기 터치 검출 소자는, 외부 근접 물체의 근접 또는 접촉에 기초하는 정전 용량의 변화를 이용하여 그 외부 근접 물체를 검출하는, 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치.
(5) 1방향으로 연장하도록 병설된 공통 구동 전극을 구비하고,
상기 주사 구동부는, 상기 공통 구동 전극에 대하여 상기 표시 동작 기간에 있어서 상기 표시 구동 신호를 인가함과 함께, 상기 터치 검출 동작 기간에 있어서 상기 터치 구동 신호를 인가하는, 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치.
(6) 화소 신호 및 표시 구동 신호에 기초하여 표시 동작을 행하는 복수의 표시 소자와, 터치 구동 신호에 기초하여 외부 근접 물체를 검출하는 터치 검출 소자를 구비한 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치의 구동 방법에 있어서,
표시 동작 기간에, 상기 화소 신호 및 상기 표시 구동 신호를 상기 복수의 표시 소자에 시분할적으로 순차 공급하여 표시 주사를 행하는 단계와,
상기 표시 동작 기간과는 상이한 터치 검출 동작 기간에, 상기 터치 구동 신호를 상기 터치 검출 소자에 공급하는 단계와,
상기 터치 검출 소자의 검출 결과를 상기 터치 구동 신호에 동기한 타이밍에서 샘플링함으로써 터치 검출을 행하는 단계와,
상기 터치 검출을 행하는 단계에 있어서 샘플링한 주파수 성분에 포함되는 노이즈를 검출하는 단계와,
상기 검출하는 단계에 있어서, 상기 노이즈가 검출된 경우, 상기 터치 검출 동작 기간에 있어서, 상기 터치 검출 소자에 공급되는 상기 터치 구동 신호의 주파수를 변경하는 단계를 포함하는, 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치의 구동 방법.
(7) 외부 근접 물체를 검출 가능한 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치를 구비하는 전자 기기이며,
상기 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치는,
화소 신호 및 표시 구동 신호에 기초하여 표시 동작을 행하는 복수의 표시 소자와,
터치 구동 신호에 기초하여 외부 근접 물체를 검출하는 터치 검출 소자와,
상기 화소 신호 및 상기 표시 구동 신호를 상기 복수의 표시 소자에 시분할적으로 순차 공급하여 표시 주사를 행하는 표시 동작 기간과는 상이한 터치 검출 동작 기간에, 상기 터치 구동 신호를 상기 터치 검출 소자에 공급하는 주사 구동부와,
상기 터치 검출 소자의 검출 결과를 상기 터치 구동 신호에 동기한 타이밍에서 샘플링함으로써 터치 검출을 행하는 터치 검출부와,
상기 터치 검출부에서 샘플링한 주파수 성분에 포함되는 노이즈를 검출하는 노이즈 검출부를 구비하고,
상기 주사 구동부는, 상기 노이즈 검출부가 상기 노이즈를 검출한 경우, 상기 터치 검출 동작 기간에 있어서의, 상기 터치 구동 신호의 주파수를 변경하여 상기 터치 검출 소자에 공급하는, 전자 기기.
본 개시의 전자 기기는, 상기 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치를 구비한 것으로, 예를 들어 텔레비전 장치, 디지털 카메라, 퍼스널 컴퓨터, 비디오 카메라 또는 휴대 전화 등의 휴대 단말 장치 등이 해당된다.
본 개시의 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치, 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치의 구동 방법 및 전자 기기에서는, 터치 검출 동작은, 표시 동작 기간과는 상이한 터치 검출 동작 기간에 행해진다. 그 때, 터치 검출 소자로부터의 검출 결과에 노이즈가 포함될 경우, 터치 검출 동작 기간에 있어서의 터치 구동 신호의 주파수가 변경된다. 이 때문에, 외부 노이즈의 주파수와, 터치 구동 신호가 샘플링되는 주파수가 변한다.
1 : 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치
2 : 화소 기판
3 : 대향 기판
6 : 액정층
10 : 터치 검출 기능을 구비한 표시 디바이스
11 : 제어부
12 : 게이트 드라이버
13 : 소스 드라이버
14 : 구동 전극 드라이버
20 : 액정 표시 디바이스
21 : TFT 기판
22 : 화소 전극
23 : 절연층
30 : 터치 검출 디바이스
31 : 유리 기판
32 : 컬러 필터
35 : 편광판
40 : 터치 검출부
42 : 터치 검출 신호 증폭부
43 : A/D 변환부
44 : 신호 처리부
45 : 좌표 추출부
46 : 노이즈 검출부
47 : 검출 타이밍 제어부
A1, A2, A3, Ai : 구동 신호 인가 블록
COML : 구동 전극
GCL : 주사 신호선
LC : 액정 소자
Pd : 표시 동작 기간
Pt : 터치 검출 동작 기간
Pix : 화소
R : 저항
GS : 화면
SGL : 화소 신호선
TDL : 터치 검출 전극
Tr : TFT 소자
Vcom : 구동 신호
Vdet : 터치 검출 신호
Vdisp : 영상 신호
Vpix : 화소 신호
Vscan : 주사 신호

Claims (7)

  1. 화소 신호 및 표시 구동 신호에 기초하여 표시 동작을 행하는 복수의 표시 소자와,
    터치 구동 신호에 기초하여 외부 근접 물체를 검출하는 터치 검출 소자와,
    상기 화소 신호 및 상기 표시 구동 신호를 상기 복수의 표시 소자에 순차 공급하여 표시 주사를 행하는 표시 동작 기간과는 상이한 터치 검출 동작 기간에, 상기 터치 구동 신호를 상기 터치 검출 소자에 공급하는 주사 구동부와,
    상기 터치 검출 소자의 검출 결과를 상기 터치 구동 신호에 동기한 타이밍에서 샘플링함으로써 터치 검출을 행하는 터치 검출부와,
    상기 터치 검출부에서 샘플링한 주파수 성분에 포함되는 노이즈를 검출하는 노이즈 검출부
    를 구비하고,
    상기 주사 구동부는, 상기 노이즈 검출부가 상기 노이즈를 검출한 경우, 상기 터치 검출 동작 기간에 있어서의, 상기 터치 구동 신호의 주파수를 변경하여 상기 터치 검출 소자에 공급하는, 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 노이즈 검출부가 상기 노이즈를 검출한 경우, 상기 주사 구동부는, 1화면분의 상기 표시 주사를 행하는 1프레임 기간에 대한, 상기 1화면분의 터치 검출을 행하는 1터치 리포트 기간의 비율을 변경하는, 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 주사 구동부는, 상기 노이즈 검출부가 상기 노이즈를 검출하고 있지 않은 경우, 제1 표시 동작 기간, 제1 터치 검출 동작 기간, 제2 터치 검출 동작 기간 및 제2 표시 동작 기간의 순서를 반복하도록, 상기 터치 구동 신호를 상기 터치 검출 소자에 공급하고, 상기 노이즈 검출부가 상기 노이즈를 검출하는 경우, 상기 제1 터치 검출 동작 기간 및 상기 제2 터치 검출 동작 기간을 1개의 터치 검출 동작 기간으로 하여, 상기 터치 구동 신호의 주파수를 변경하는, 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 터치 검출 소자는, 외부 근접 물체의 근접 또는 접촉에 기초하는 정전 용량의 변화를 이용하여 그 외부 근접 물체를 검출하는, 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    1방향으로 연장하도록 병설된 공통 구동 전극을 구비하고,
    상기 주사 구동부는, 상기 공통 구동 전극에 대하여 상기 표시 동작 기간에 있어서 상기 표시 구동 신호를 인가함과 함께, 상기 터치 검출 동작 기간에 있어서 상기 터치 구동 신호를 인가하는, 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치.
  6. 화소 신호 및 표시 구동 신호에 기초하여 표시 동작을 행하는 복수의 표시 소자와, 터치 구동 신호에 기초하여 외부 근접 물체를 검출하는 터치 검출 소자를 구비한 터치 검출 기능을 갖는 표시 장치의 구동 방법으로서,
    표시 동작 기간에, 상기 화소 신호 및 상기 표시 구동 신호를 상기 복수의 표시 소자에 시분할적으로 순차 공급하여 표시 주사를 행하는 단계와,
    상기 표시 동작 기간과는 상이한 터치 검출 동작 기간에, 상기 터치 구동 신호를 상기 터치 검출 소자에 공급하는 단계와,
    상기 터치 검출 소자의 검출 결과를 상기 터치 구동 신호에 동기한 타이밍에서 샘플링함으로써 터치 검출을 행하는 단계와,
    상기 터치 검출을 행하는 단계에 있어서 샘플링한 주파수 성분에 포함되는 노이즈를 검출하는 단계와,
    상기 검출하는 단계에 있어서 상기 노이즈가 검출된 경우, 상기 터치 검출 동작 기간에 있어서 상기 터치 검출 소자에 공급되는 상기 터치 구동 신호의 주파수를 변경하는 단계
    를 포함하는, 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치의 구동 방법.
  7. 외부 근접 물체를 검출 가능한 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치를 구비하는 전자 기기로서,
    상기 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치는,
    화소 신호 및 표시 구동 신호에 기초하여 표시 동작을 행하는 복수의 표시 소자와,
    터치 구동 신호에 기초하여 외부 근접 물체를 검출하는 터치 검출 소자와,
    상기 화소 신호 및 상기 표시 구동 신호를 상기 복수의 표시 소자에 시분할적으로 순차 공급하여 표시 주사를 행하는 표시 동작 기간과는 상이한 터치 검출 동작 기간에, 상기 터치 구동 신호를 상기 터치 검출 소자에 공급하는 주사 구동부와,
    상기 터치 검출 소자의 검출 결과를 상기 터치 구동 신호에 동기한 타이밍에서 샘플링함으로써 터치 검출을 행하는 터치 검출부와,
    상기 터치 검출부에서 샘플링한 주파수 성분에 포함되는 노이즈를 검출하는 노이즈 검출부를 구비하고,
    상기 주사 구동부는, 상기 노이즈 검출부가 상기 노이즈를 검출한 경우, 상기 터치 검출 동작 기간에 있어서의, 상기 터치 구동 신호의 주파수를 변경하여 상기 터치 검출 소자에 공급하는, 전자 기기.
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