TWI448778B - 接觸偵測裝置及顯示裝置 - Google Patents

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Description

接觸偵測裝置及顯示裝置
本發明係關於一種接觸偵測裝置，其偵測一使用者使一手指、一鋼筆或類似物與一偵測表面接觸或接近。本發明亦係關於一種顯示裝置，其在一顯示區段內具有該接觸偵測裝置之功能。
已知稱為一所謂的觸摸面板之一接觸偵測裝置。
該接觸偵測裝置通常係偵測一使用者之一手指、一鋼筆或類似物與一偵測表面接觸或接近之一裝置。
另一方面，該觸摸面板形成於一顯示面板上且作為普通按鈕之一替代藉由使各種按鈕作為一影像顯示在一顯示表面上來達成資訊輸入。此技術應用至一小的行動裝置使得能夠共享一顯示器及一按鈕配置，且提供增加螢幕之大小或節省一運作區段之空間及減少部件之數目之大的優點。
因此，「觸摸面板」通常係指與一顯示裝置組合之一面板形接觸偵測裝置。
已知該觸摸面板之三種接觸偵測系統，其係一光學型、一電阻膜型及一電容型。
使回應於接觸或接近而發生之一電改變與位置資訊相關聯需要經組合以達成位置識別且配置成一矩陣之形式之大量佈線件。
增加藉由用此佈線組合之位置偵測之一方式進行偵測之解析度需要極大量佈線件。
因此，在上述三種偵測系統中，在一個方向上掃描輸出一電改變之線之同時偵測一接觸位置或一接近位置之一驅動方法正變為主流(參見Hirotaka Hayashi等人之「Optical Sensor Embedded Input Display Usable under High-Ambient-Light Conditions」SID 07 DIGEST p. 1105(光學型)，Bong Hyun You等人之「12.1-inch a-Si:H TFT LCD with Embedded Touch Screen Panel」SID 08 DIGEST p. 830(電阻膜型)，及Joohyung Lee等人之「Hybrid Touch Screen Panel Integrated in TFT-LCD」SID 08 DIGEST p. 834(電容型)，下文中分別稱為非專利文件1至3，舉例而言)。在此情況下，一線係指在按用於接觸偵測之一預定規則以二維方式配置之微小感測器部分之一X方向或一Y方向上之一列。
當在顯示面板上提供觸摸面板時，作為一整體之一顯示模組之厚度增加。
因此，近來，已開發類型之主流已自安裝至一顯示面板上之一觸摸面板改變至包含於一顯示面板內之一觸摸面板(參見以上之非專利文件1至3及日本專利特許公開案第2008-9750號)。
在下文中，「具備一觸摸感測器之一顯示裝置」將用作一名稱而不管觸摸面板是否安裝至一顯示面板上或觸摸面板是否與顯示面板整體形成。
在每一線上驅動一接觸偵測裝置之驅動方法需要沿一X軸方向及一Y軸方向中之一者或兩者對線之高速掃描。因此，該接觸偵測裝置具有一極高驅動頻率或類似物且涉及欲補救之極高功率消耗或類似物。
另一方面，特定而言，在具備一觸摸感測器之一顯示裝置(作為一顯示裝置與一接觸偵測裝置之一組合)中，偵測驅動頻率可受顯示驅動頻率之限制，且因此可不能夠自由地確定該偵測驅動頻率。
本申請案之發明人已提出用於藉由亦使用用於液晶顯示器之一像素電極作為一電容偵測系統之一個偵測電極來減小一顯示裝置之厚度之一技術(參見日本專利申請案第2008-104079號，舉例而言)。在此情況下，顯示驅動頻率與偵測驅動頻率由於結構原因而彼此一致。
然而，此技術具有一缺點，在於甚至在偵測驅動頻率由於低偵測速度及對資訊輸入之不良回應而欲增加時偵測驅動頻率亦由於顯示驅動頻率之一限制而無法自由地改變。
本發明提供在不增加偵測驅動頻率之情況下在偵測速度上得以改良之一接觸偵測裝置。本發明亦提供具備一接觸偵測功能之一顯示裝置，該裝置具有允許在低偵測速度及對資訊輸入之不良回應之一情況下或一相反情況下受顯示驅動之一最小限制地任意確定偵測驅動頻率之一結構。
根據本發明一實施例之一接觸偵測裝置包含一接觸回應區段及一接觸驅動掃描區段。
該接觸回應區段回應於欲偵測之一物件與一偵測表面形成接觸或接近而產生一電改變。
該接觸驅動掃描區段在該偵測表面內之一個方向上掃描驅動電壓至該接觸回應區段之施加，且在時間序列上控制該電改變之輸出。此時，該接觸驅動掃描區段對該接觸回應區段之不同區域彼此平行地執行複數個掃描，且彼此平行地輸出複數個電改變。
在具有此一構造之該接觸偵測裝置中，該接觸驅動掃描區段對該接觸回應區段之不同區域彼此平行地執行複數個掃描，且因此掃描驅動頻率比在掃描整個接觸回應區段之情況下低。另一選擇係，當掃描驅動頻率相同時，接觸偵測之速度頗高，亦即，完成對接觸回應區段之一個掃描所花費之一時間頗短。
在本發明中，較佳地，該接觸偵測裝置進一步包含：一偵測線群組，其配置成平行條帶之一形式，該等條帶在該接觸回應區段之掃描之一方向上頗長；及一偵測區段，其經組態以自該偵測線群組之一電壓改變偵測電改變之發生且識別該發生之一位置。此外，該偵測線群組交越該接觸回應區段之該複數個區域之一方式及該接觸驅動掃描區段驅動該複數個區域之一方式中之至少一者在該等區域之間不同。
該偵測區段基於一偵測線之一電壓改變型樣識別該複數個區域中欲偵測之物件與該區域接觸或欲偵測之物件與該區域接近之一者，該電壓改變型樣根據該交越之該方式及該驅動之該方式中之至少一者在該等區域之間的差而發生。
此較佳構造係用以克服以下困難：在同時彼此平行地執行該複數個掃描且自相同偵測線群組輸出電改變時識別該欲偵測之物件與之接觸(或與之接近)之一區域。
然而，倘若在一個位置處發生接觸(或接近)，則此構造係不必要的。同樣，當該偵測線群組在每一區域中完全分離時，此構造係不必要的，此乃因以上之識別頗容易。
在上述較佳構造中，由該偵測線群組交越該複數個區域之方式與由該接觸驅動掃描區段驅動該複數個區域之方式中之至少一者在該等區域之間不同。因此，根據此差，在一偵測線中發生之電壓改變型樣在與不同區域產生接觸(或接近)時不同。該偵測區段自該電壓改變型樣識別欲偵測之一物件與之接觸(或與之接近)之一區域，且識別該接觸(或接近)之位置。
更具體而言且較佳地，由該接觸驅動掃描區段輸出之驅動電壓之一相位與一振幅中之至少一者在該複數個區域之間不同，且該偵測區段連接至該偵測線群組之該掃描方向上之一個端且基於該偵測線之該電壓改變型樣識別該複數個區域中之欲偵測之物件與該區域接觸或欲偵測之物件與該區域接近之一者，該電壓改變型樣根據該驅動電壓之差而發生。
另一選擇係，當該偵測線群組如以上所述完全分離時，該接觸偵測裝置較佳包含：兩組一預定數目之偵測線，該等偵測線在該接觸回應區段之掃描方向上頗長且呈平行條帶之一形式；及兩個偵測區段，其各自在該掃描方向上之一個端處連接至對應組之該預定數目之偵測線，該兩個偵測區段各自皆基於對應組之該預定數目之偵測線中發生之一電壓改變型樣偵測該電改變之發生且識別該發生之一位置。
根據本發明一實施例之一顯示裝置包含一顯示區段及一顯示驅動掃描區段。該顯示區段根據一輸入視訊信號使一數量之透射光經受光調變，且在該調變之後自一顯示表面輸出光。當作為該顯示區段之該光調變之最小單元之像素之一個方向上之一列係一線時，該顯示驅動掃描區段在垂直於該線之另一方向上掃描將用於該光調變之驅動電壓施加至每一線之一作業。
在該顯示裝置中，經組態以回應於欲偵測之一物件與該顯示表面形成接觸或接近而產生一電改變之一接觸回應區段形成於該顯示區段內。此外，該顯示驅動掃描區段兼作一接觸驅動掃描區段，其經組態以在該顯示表面內之一個方向上掃描驅動電壓至該接觸回應區段之施加且在時間序列上控制該電改變之輸出。該接觸驅動掃描區段對該接觸回應區段之不同區域彼此平行地執行複數個掃描，且彼此平行地輸出複數個電改變。
根據具有以上構造之顯示裝置，該接觸回應區段形成於該顯示區段內，且該顯示驅動掃描區段兼作接觸驅動掃描區段以便能夠彼此平行地執行在顯示驅動之一時間處之掃描且在接觸驅動之一時間處之掃描。因此，可有效地使用一顯示面板內之一空間，且可盡可能多地共享該面板內之構造。
根據本發明，本發明可提供在不增加偵測驅動頻率之情況下在偵測速度上得以改良之一接觸偵測裝置。
此外，根據本發明，可提供具備一接觸偵測功能之一顯示裝置，該裝置具有允許在低偵測速度及對資訊輸入之不良回應之一情況下或在一相反情況下受顯示驅動之一最小限制地任意確定該偵測驅動頻率之一結構。
下文中將參照圖式闡述本發明之較佳實施例，其以一電容型之一接觸偵測裝置及具有此接觸偵測之一功能之一液晶顯示裝置作為主要實例。附帶而言，本發明亦可應用於一電阻膜型及一光學型。此外，雖然下文中以一液晶顯示裝置作為一實例，但本發明亦可應用於其他顯示裝置，例如，一有機EL顯示裝置及類似裝置。
參照圖1A至3C，電容型接觸偵測之基礎將闡述為作為若干實施例之前提之一項。
圖1A及圖2A係一觸摸感測器區段之等效電路圖。圖1B及圖2B係該觸摸感測器區段之結構圖(示意性剖視圖)。圖1A及1B表示其中一手指作為欲偵測之一物件未與一感測器接近之一情況。圖2A及2B表示其中該手指與該感測器接近或接觸之一情況。
該所圖解闡釋之觸摸感測器區段係一電容型觸摸感測器，且係由一電容性元件組成，如圖1B及圖2B中所示。具體而言，電容性元件(電容)C1由一電介質D及經配置以彼此相對之一對電極形成，其中電介質D插入於該等電極(亦即，一驅動電極E1與一偵測電極E2)之間。
如圖1A及圖2A中所示，電容性元件C1之驅動電極E1連接至產生一AC脈衝信號Sg之一驅動信號源S。電容性元件C1之偵測電極E2連接至一電壓偵測器DET。此時，偵測電極E2經由一電阻R接地，藉此電固定一DC位準。
一預定頻率(例如，幾個[kHz]至幾十個[kHz])之AC脈衝信號Sg自驅動信號源S施加至驅動電極E1。圖3B中圖解闡釋AC脈衝信號Sg之波形。
回應於AC脈衝信號Sg之施加，圖3A中所示之一輸出波形之一信號(偵測信號Vdet)顯現於偵測電極E2中。
附帶而言，如稍後將詳細地闡述，在一液晶顯示面板內具有一接觸偵測裝置之功能之一液晶顯示裝置之一實施例中，驅動電極E1對應於用於液晶驅動之一反電極(與像素電極相對且為複數個像素共有之電極)。在此情況下，對於液晶驅動，該反電極經受交流電驅動(稱為所謂的Vcom反相驅動)。因此，在本發明之實施例中，用於Vcom反相驅動之一共同驅動信號Vcom亦用作用於驅動觸摸感測器之驅動電極E1之AC脈衝信號Sg。
在圖1A及1B中所示之一狀態(其中一手指未接觸)下，電容性元件C1之驅動電極E1係由交流電驅動，且隨著驅動電極E1之充電及放電一交流電偵測信號Vdet顯現於偵測電極E2中。在下文中，此時之偵測信號將寫作一「初始偵測信號Vdet0」。偵測電極E2側係DC接地的，但就高頻率而言並非為接地的。因此，不存在交流電之放電路徑，且初始偵測信號Vdet0之脈衝峰值相對較高。然而，當在AC脈衝信號Sg出現之後一段時間過去時，初始偵測信號Vdet0之脈衝峰值由於一損失而逐漸減小。圖3C顯示一放大狀態下之一波形連同一標度。初始偵測信號Vdet0之脈衝峰值隨著一短時間之過去由於一高頻率損失而自2.8[V]之一初始值減小約0.5[V]。
如圖2A中所示，當手指與偵測電極E2形成接觸或靠近偵測電極E2至一緊密範圍以自初始狀態影響偵測電極E2時，一電路狀態改變至等效於一電容性元件C2連接至偵測電極E2之狀態之一狀態。此乃因人體等效於具有就高頻率而言為接地之一個側之一電容。
在此接觸狀態下，形成一交流電信號之經由電容性元件C1及C2之一放電路徑。因此，隨著電容性元件C1及C2之充電及放電，交流電I1及I2分別流動穿過電容性元件C1及C2。因此，初始偵測信號Vdet0被分壓為由電容性元件C1與C2之間的一比率或類似物確定之一值，且脈衝峰值減小。
當手指形成接觸時，圖3A及圖3C中所示之一偵測信號Vdet1顯現於偵測電極E2中。圖3C顯示該偵測信號之一減小量係約0.5[V]至0.8[V]。
圖1A與1B及圖2A與2B中所示之電壓偵測器DET藉由使用一臨限值Vth(例如)偵測偵測信號之減小來偵測手指之接觸。
<第一實施例>
在本實施例中，說明將由根據本發明之一接觸偵測裝置之一實施例藉由外部可附接至一顯示面板之一電容型觸摸面板為例而構成。
圖4A至4C係專用於根據本實施例之接觸偵測裝置之電極及用於驅動該等電極且用於偵測之電路之一配置之平面圖。圖4D示意性地顯示根據本實施例之接觸偵測裝置係外部可附接至一液晶顯示裝置之顯示表面側時的一剖面結構。圖4D顯示一列方向上之六個像素(像素顯示線方向)之一剖面，舉例而言。
在圖4D中，為易於觀察該剖面結構起見，為反電極、像素電極及偵測電極畫了陰影，而省略了其他部分(基板、絕緣膜、功能膜及類似物)之陰影。在剖面結構之其他後續圖中類似地做出了陰影之省略。
附帶而言，圖4D中所示之液晶顯示裝置之細節稍後將在另一實施例中闡述。因此，雖然在圖4D中添加了說明中所使用之參照符號，但在本實施例中將省略對液晶顯示裝置本身之詳細說明。
圖4D中所示之液晶顯示裝置包含：一基板(該基板在下文中將稱為一驅動基板2)，其主要被供應用於驅動像素之信號；一反基板4，其經設置以與驅動基板2相對；及一液晶層6，其設置於驅動基板2與反基板4之間。
根據本實施例之接觸偵測裝置(該裝置在下文中將稱為一觸摸面板10)經由一黏合劑層12層壓至反基板4上。
觸摸面板10包含：一驅動電極E1，其在該液晶顯示裝置之側上；及一偵測電極E2，其重疊於驅動電極E1上，其中一介電層14插入於驅動電極E1與偵測電極E2之間。一保護層13形成於偵測電極E2上。
一「偵測表面13A」係指保護層13之一最外表面。
在其中觸摸面板10層疊於液晶顯示裝置1上之一狀態(如圖4D中所示)下，顯示光係透過觸摸面板10發射至一使用者側，且因此偵測表面13A係一顯示表面。
一「接觸回應區段」係指其中當一使用者執行使欲偵測之一物件(例如，一手指、一鋼筆或類似物)與偵測表面13A接觸或接近之一作業時回應於該作業而發生一電改變之一部分。因此，如對應圖1A至3C可明瞭，用於回應於該接觸或接近而達成一電位改變之一構造(如上所述)，亦即，本實例中至少包含驅動電極E1、偵測電極E2及在驅動電極E1與偵測電極E2之間的介電層14之一部分對應於該「接觸回應區段」之一實施例。
如圖4A至4C中所示，驅動電極E1及偵測電極E2係在彼此垂直之方向上被劃分開。
當自使用者側觀察偵測表面13A時，該「接觸回應區段」係劃分為複數個區域，例如，一第一區域Re1及一第二區域Re2，如圖4A中所示。一預定數目m之驅動電極E1配置於第一區域Re1及第二區域Re2中之每一者中。在圖4A中，第一區域Re1之驅動電極E1由參照符號「E11_1至E11_m」指示，且第二區域Re2之驅動電極E1由參照符號「E12_1至E12_m」指示。
驅動電極E11_1至E11_m或E12_1至E12_m具有一相對較大寬度之一條帶形狀，且彼此平行地配置。
驅動電極E11_1至E11_m形成一第一組EU11驅動電極。驅動電極E12_1至E12_m形成一第二組EU12驅動電極。
另一方面，偵測電極E2由呈一平行條帶配置(其在垂直於驅動電極E1之一方向上頗長)之一預定數目k之傳導層形成。呈平行條帶形狀之該等偵測電極中之每一者在下文中將稱為一「偵測線」。在圖4B及4C中，該等偵測線由參照符號「E2_1至E2_k」指示。
k個偵測線E2_1至E2_k形成一組EU2偵測線。本實施例中配置一組偵測線。因此，在本實施例中，該組偵測線(預定數目k之偵測線)以一相同方式交越第一區域Re1及第二區域Re2中之每一者。更具體而言，該等驅動電極與該等偵測線之間的一重疊模式在第一區域Re1及第二區域Re2中相同。
一偵測電路8作為一「偵測區段」連接至如上所述配置之k個偵測線E2_1至E2_k中之一個端。偵測電路8具有圖1A與1B及圖2A與2B中所示之作為一基本偵測單元之電壓偵測器DET。一偵測信號Vdet(參見圖3A至3C)自該k個偵測線E2_1至E2_k中之每一者輸入至偵測電路8中之一對應電壓偵測器DET。
一接觸驅動掃描區段11連接至驅動電極E11_1至E12_m。
本發明之一顯著特徵係接觸驅動掃描區段11單獨且平行地掃描第一區域Re1及第二區域Re2中之一驅動電壓。藉由執行此平行掃描，接觸驅動掃描區段11平行地輸出回應於欲偵測之一物件之接觸或接近而在該「接觸回應區段」中發生之一電改變(亦即，在此情況下，一偵測線中之一電位改變)。
圖5係顯示執行一觸摸偵測作業之偵測電路8之組態連同指示一偵測物件之位置之一電極型樣之一實例之一圖示。
在圖5中，藉由陰影指示之驅動電極E11_1藉由連接至一驅動信號源S來選擇，且其他未選驅動電極E11_2至E11_5保持在一GND電位下。其中選擇一驅動電極之一狀態亦稱為一接通狀態，且其中未選擇一驅動電極之一狀態亦稱為一關斷狀態。
圖5顯示電壓偵測器DET及連接至交越此等驅動電極之群組之一偵測線E2_i(i=1至k)之驅動信號源S之一電路圖。電容性元件C1_1至C1_5形成於偵測線E2_i與各別反電極之各別交叉部分中。附帶而言，在本實施例中，實際上係如上所述平行地驅動第一組EU11之m個驅動電極與第二組EU12之m個驅動電極。
圖5中所圖解闡釋之驅動信號源S具有一控制區段91、兩個開關SW(+)及SW(-)、一鎖存電路92、一緩衝電路(波形成形區段)93及一輸出開關SW。
控制區段91係控制用於切換一正電壓V(+)與一負電壓V(-)之兩個開關SW(+)及SW(-)以及輸出開關SW之一電路。控制區段91可由一外部CPU或類似物替換而不提供於驅動信號源S內。
開關SW(+)連接在正電壓V(+)與鎖存電路92之一輸入之間。開關SW(-)連接在負電壓V(-)與鎖存電路92之一輸入之間。鎖存電路92之輸出經由緩衝電路93連接至輸出開關SW之接通側之節點。緩衝電路93使正電壓V(+)及負電壓V(-)經受具有一輸入電位之電位補償，且然後輸出正電壓V(+)及負電壓V(-)。
輸出開關SW由控制區段91控制以確定是接通對應驅動信號源S(一選定狀態或一活動狀態)還是藉由GND連接將對應驅動信號源S設定於一不活動狀態中。由於與其他驅動信號源S之控制同步，因此控制區段91之此功能通常由(例如)其中用於移位及選擇欲啟動之驅動信號源S之一群組之一信號係由一移位暫存器或類似物傳遞之一構造來執行。
電容性元件C1_1至C1_5連接至的偵測線E2與一電壓偵測器DET連接。
圖5中所圖解闡釋之電壓偵測器DET包含一OP放大器電路81、一整流電路82及一輸出電路83。
OP放大器電路81由一OP放大器84、電阻R1及R2以及一電容C3形成，如圖5中所示。OP放大器電路81形成用於移除雜訊之一濾波器電路。此濾波器電路具有由該等電阻或類似物之間的一比率確定之一放大因數，且亦用作一信號放大電路。
偵測線E2連接至OP放大器84之非反相輸入「+」。一偵測信號Vdet係自偵測線E2輸入。偵測線E2經由一電阻R連接至一接地電位以使得電固定偵測線E2之電位之DC位準。電阻R2及電容C3彼此並聯連接在OP放大器84之輸出與反相輸入「-」之間。電阻R1連接在OP放大器84之反相輸入「-」與接地電位之間。
整流電路82具有用於執行半波整流之一二極體D1、一充電電容器C4及一放電電阻R0。二極體D1之陽極連接至OP放大器電路81之輸出。充電電容器C4及放電電阻R0各自連接在二極體D1之陰極與接地電位之間。充電電容器C4及放電電阻R0形成一平流電路。
二極體D1之陰極(整流電路82之輸出)之電位經由輸出電路83讀取為一數位值。圖5中所示之輸出電路83中僅顯示用於用一臨限值執行電壓比較之一比較器85。輸出電路83亦具有一AD轉換器之一功能。該AD轉換器可係一任意轉換器類型，諸如一電阻梯型、一電容分割型等等。輸出電路83藉由比較器85將一輸入類比信號與一臨限值Vth(參見圖3A)進行比較。比較器85可實現為一控制電路(未顯示)(例如，一CPU或類似物)之一功能。該比較之一結果由各種應用用作指示觸摸面板是否被觸摸之一信號，例如，指示是否執行了一按鈕作業之一信號。
臨限值Vt作為用於比較器85之一參照電壓可由一控制區段(例如，一CPU或類似物)改變，且藉此可確定偵測信號Vdet之電位。
說明將返回至圖4A至4D。
圖4A至4D中所示之接觸驅動掃描區段11具有一驅動信號源S及一反相驅動信號源Sx，該反相信號源輸出相對於驅動信號源S在相位上反相之一驅動電壓。
接觸驅動掃描區段11藉由驅動信號源S對第一區域Re1中之第一組EU11驅動電極執行交流電驅動，且藉由反相驅動信號源Sx對第二組EU12驅動電極執行交流電驅動。該交流電驅動之物件在驅動電極單元中沿一個方向依序移位，藉此執行掃描。雖然在圖4A至4D中係在相同方向上執行掃描，但可在相反方向上執行掃描。此外，可重複第一組EU11及第二組EU12兩者之來回掃描。另一選擇係，可提供一空白週期，且第一組EU11及第二組EU12兩者之掃描可以一個相同端作為一開始點來重複。
圖6顯示本實施例中之一偵測線之相反相位驅動及回應波形。
附帶而言，圖6中之「回應波形」示意性地表示一偵測信號Vdet在其中使一手指100與偵測表面13A(參見圖4D)接觸僅達一極短時間並立即將其拿開之一所謂的脈衝回應時間之一改變分量。
掃描圖6中所示之第一區域Re1中之第一組EU11驅動電極(使該驅動電壓之施加移位之作業)中之一驅動電壓與掃描第二區域Re2中之第二組EU12驅動電極中之一驅動電壓在相位上相反。當在第一區域Re1中之一位置(點A)及第二區域Re2中之一位置(點B)(該兩個位置對應於同一偵測線(寫作「A+B」))處同時產生接觸時，未發生回應波形，或即使發生一回應波形，該回應波形亦小至可忽略不計。對於其中未在任一點處產生接觸(寫作「未觸摸」)之一情況，同樣如此。
另一方面，當電位由於點A處之接觸而如圖6中所示降低時，在點B處發生其中電位升高之一電位改變。相反，當電位由於點A處之接觸而升高時，在點B處電位減小。另一方面，在點A及點B處之同時接觸之情況下，正電位與負電位彼此抵消，從而顯然地在該偵測線中不發生電位改變。
包含偵測電路8及圖中未顯示之一CPU或類似物之「偵測區段」藉由確定在該k個偵測線中之哪一者中已發生一電位改變來首先確定一接觸位置之x方向位址。此外，該偵測區段自掃描之定時及輸出改變之定時確定該接觸位置之y方向位址。此時，可基於電位改變發生之一程度(亦即，正極性或負極性)確定在第一區域Re1中是否已產生接觸或在第二區域Re2中是否已產生接觸。附帶而言，由於極少發生與兩個點接觸之定時及接觸時間完全相同之情形，因此甚至在同時接觸之情況下亦發生某一回應波形，且在該回應波形之發生之一型樣之情況(例如，其中連續地發生一正電位改變及一負電位改變之一情況)下亦可確定已發生與該兩個點之同時接觸。
在圖6中，於第一區域Re1中顯示「寫入+驅動邊界」，且於第二區域Re2中顯示「驅動邊界」。此顯示意指用於顯示在液晶顯示裝置1上之一視訊信號之寫入係在第一區域Re1中開始，且接觸驅動掃描係在第一區域Re1及第二區域Re2中平行地開始。因此，雖然使接觸驅動與顯示驅動同步係可選的，但由於共享一掃描驅動區段之一優點而期望使接觸驅動及顯示驅動彼此同步。
接下來，將闡述本實施例之優點。
本實施例可藉由在一相同時間內對接觸偵測平行地執行驅動掃描兩次或更多次來極大地減少一個掃描之時間。
另一方面，當不應用本發明時，亦即，當使用觸摸面板10之一個訊框(F)之全部執行一個掃描時，該掃描之頻率係60Hz(對1F之一個掃描之時間係16.7[msec])。
然而，在此一情況下，當在一掃描過去之後立即觸摸一螢幕時，在該觸摸之後的33.4(=16.7×2)[msec]偵測到該觸摸，且對該螢幕之觸摸僅在CPU或類似物中之後續處理之後被辨識。基於該辨識，根據一應用來改變一影像且在一運作開關之一情況下，接通或關斷該開關。
舉例而言，據稱在一觸摸之後的應用軟體處理花費約50至100[msec]，且傳輸至一使用者之一回應需要長達約100[msec]。使用者感覺此回應極慢且感覺緊張。
當顯示與觸摸面板之偵測同步時，為減輕自觸摸至回應顯現之一延遲而考量一種增加欲寫入訊框之頻率之方法。
然而，當寫入頻率增加時，發生一寫入缺陷且需要具有一重處理負載或類似物之影像處理。由於一影像需要自60[Hz]之一信號產生，因此招致(例如)諸如大規模影像處理、功率消耗之一明顯增加等等缺點。
在本實施例中，同時掃描觸摸面板之兩個或更多個驅動線，僅由該等驅動線中之一者執行用於顯示之寫入，且另一者在不涉及寫入之情況下僅對用於接觸偵測之驅動電極執行交流電驅動。
因此，當同時執行兩個偵測驅動掃描時觸摸面板之掃描頻率可加倍，且當同時執行三個偵測驅動掃描時其可變為三倍。附帶而言，在以上實例中，提供用於反相驅動之兩個區域。然而，一般而言，當提供N個區域時，驅動電壓之相位較佳移位一個循環之N個相等部分中之每一者。在此情況下，僅藉助偵測線之電位改變之正極性及負極性可難以進行確定。在此情況下，可在改變圖5中所示比較器之參照電位之同時藉由確定電位改變之位準以及極性來識別其中已發生接觸之一區域。
附帶而言，不必達成與顯示裝置之寫入之同步。甚至在彼情況下，由於接觸偵測之驅動頻率減小，因此功率消耗對應地減少或觸摸面板之回應可增強。
<第二實施例>
本實施例中，在複數個區域之一情況(例如，其中區域之數目係二之一情況)下，將具有不同振幅級之接觸驅動電壓供應至一第一區域Re1及一第二區域Re2。
圖7顯示區域之數目及振幅級之數目皆係二時之回應波形。圖8及圖9顯示區域之數目及振幅級之數目皆係三時之回應波形。
在圖7中所示之實施例中，供應至第一區域Re1中之一第一組EU11驅動電極之一驅動電壓在振幅上與供應至第二區域Re2中之一第二組EU12驅動電極之一驅動電壓不同。圖7圖解闡釋其中後一驅動電壓之振幅係前一驅動電壓之振幅的大致兩倍之一情況。該兩個驅動電壓彼此同相。
該第二實施例與該第一實施例相同，只是該等驅動電壓彼此同相且具有振幅差。因此，圖4A至4D亦應用於該第二實施例，只是圖4A至4D中之接觸驅動掃描區段11具有用於使振幅加倍之一同相之交流電信號源來替代反相驅動信號源Sx。此外，類似地應用圖5。
如圖7中所示，在非接觸(未經觸摸)之情況下，一回應波形之峰值係最高。在其中觸摸一小驅動振幅(第一區域Re1)之側上之點A之一情況下，一回應波形具有一第二最高峰值。在其中觸摸一大驅動振幅(第二區域Re2)之側上之點B之一情況下，一回應波形具有一第二最高峰值。在其中同時觸摸兩個點之一情況下，一回應波形之峰值減小得最多且係一最小值。偵測電路8可藉由在改變圖5中之比較器85之參照電壓(臨限值Vt)之同時偵測位準差來識別已觸摸之一區域。
在圖8中所示之一實例中，添加又一個區域，亦即，一第三區域Re3。
在第三區域Re3中提供一第三組EU13驅動電極。接觸驅動掃描區段11(參見圖4A至4D)將最大振幅之一驅動電壓施加至第三組EU13之該等驅動電極。
在圖8中，一手指100與第一區域Re1中之一相同偵測線接觸之一點指示為點Y1，手指100與第二區域Re2內之該相同偵測線接觸之一點指示為點Y2，且手指100與第三區域Re3內之該相同偵測線接觸之一點指示為點Y3。假定點Y1處之一驅動電壓係「V1 」，則在點Y2處施加一振幅「2×V1 」之一交流電脈衝，且在點Y3處施加一振幅「3×V1 」之一交流電脈衝。
當電壓偵測器DET中之偵測線之偵測電壓在僅與點Y1接觸之一時間處自A1 減小至B1 (<A1 )時，改變電壓之比率(下文中稱為一改變率)設定為「b(=B1 /A1 )」。在此情況下，該偵測線之電位在僅與點Y2接觸之一時間處與在僅與點Y3接觸之一時間處以相同改變率b改變。
另一方面，在其中不與任一點產生接觸(未觸摸)之一情況下，一回應波形之峰值係作為三種驅動電壓之峰值之一總數之6A1 (=A1 +2A1 +3A1 )。當在複數個點處同時產生接觸時，根據該等點之一組合發生一不同電位改變。
圖9顯示一重疊狀態下的所有組合中之電位改變(電位減小)。
依據圖9，其中已發生接觸之一組合可由偵測線中之一電位減小之位準來唯一地確定。舉例而言，亦可藉由改變圖5中比較器85之參照電壓(臨限值Vt)來執行此位準辨識。
<第三實施例>
在本實施例中，提供兩組EU2之k個偵測線。
圖10顯示相反相位驅動之一情況下之回應波形。圖11顯示同相驅動之一情況下之回應波形。
第三實施例與第一及第二實施例相同，此乃因第三實施例具有以一相同方式交越一第一區域Re1及一第二區域Re2之一組偵測線(該組在下文中將稱為一第一組EU21)，如圖10及圖11中所示。本實施例進一步具備僅交越第二區域Re2之另一組之k個偵測線。該k個額外偵測線在下文中將稱為一第二組EU22偵測線。
包含k個電壓偵測器DETa之一偵測電路8a連接至第一組EU21偵測線之一個端。類似地，包含k個電壓偵測器DETb之一偵測電路8b連接至第二組EU22偵測線之一個端。包含偵測電路8a及8b之一構造對應於「兩個偵測區段」之一實施例。
因此，當提供以不同方式交越該等區域之兩組偵測線且進一步為每一組偵測線單獨地提供偵測器時，獲得如圖10中所示之顯現於該等偵測器之輸入中之回應波形。
在電壓偵測器DETa中，獲得類似於圖6中之彼等回應波形之回應波形。
另一方面，在電壓偵測器DETb中，在一非接觸(未觸摸)之一時間處及在與點A接觸之一時間處獲得正回應波形，且在與點B接觸之一時間處及在與點A+B接觸之一時間處獲得與在非接觸(未觸摸)之一時間處及在與點A接觸之一時間處所獲得之該等正回應波形相比在電位上減小之正回應波形。在此情況下，偵測電壓之最大峰值在點A與點B之間不同。此乃因分別連接至電壓偵測器DETa及DETb之偵測線在負載電容上彼此不同。在圖10中，點A處之一最大峰值由一參照符號「A1 」表示，且點B處之一最大峰值由一參照符號「B1 」表示。
第三實施例具有能夠比第一實施例更可靠地將點A+B與非接觸(未觸摸)彼此特別地區別開之一優點。
圖11表示其中圖10之相反相位驅動改變為同相位驅動之一情況。
亦在此情況下，如圖10中，偵測電壓之最大峰值由於負載電容之差(該差係由偵測線之長度引起)而在電壓偵測器DETa與DETb之間不同。亦在此情況下，點A處之一最大峰值由一參照符號「A1 」表示，且點B處之一最大峰值由一參照符號「B1 」表示。一驅動電壓振幅由V1 表示。
在與點A及點B兩者皆不接觸(未觸摸)之一情況下，輸入至一電壓偵測器DETa之偵測電壓維持最大峰值A1 ，且輸入至一電壓偵測器DETb之偵測電壓維持最大峰值B1 。
在僅與點A接觸之一情況下，偵測器DETb不改變最大峰值B1 之一輸出狀態，但偵測器DETa之偵測電壓以一改變率f(0<f<1)自最大峰值A1 減小。
在僅與點B接觸之一情況下，偵測器DETb亦使偵測電壓以改變率f自最大峰值B1 減小。
在與點A及點B同時接觸之一情況下，偵測器DETa之偵測電壓進一步以改變率f自僅與點B接觸之情況下之值減小。觀察到此時輸入至偵測器DETa之偵測電壓以2f之一比率自初始最大峰值A1 減小。
因此，圖11中所圖解闡釋之驅動方法亦具有能夠將該四種情況可靠地區別為接觸與非接觸之組合之一優點。
除此等偵測線之重疊方式與驅動方式之差之外，第一實施例之圖4A至4D及圖5亦可應用於第三實施例。
附帶而言，第三實施例與第二實施例可任意地彼此組合。
因此，「該偵測區段可基於一偵測線中之電壓改變之一型樣識別其中已發生接觸之一區域，該型樣根據區域之間的偵測線之交越方式與驅動方式中之至少一者中之差而發生。」
<第四實施例>
圖12係一第四實施例之一構造之一圖示。
在圖12中所圖解闡釋之一驅動方法中，一第一區域Re1中之一組k個偵測線與一第二區域Re2中之一組k個偵測線完全分離。舉例而言，一偵測電路8a連接至第一區域Re1側上之偵測線，且一偵測電路8b連接至第二區域Re2側上之偵測線。因此，如圖12中所示，兩個偵測電路8a及8b係期望地設置於一掃描方向上之兩個側上。
在該第四實施例中，雖然驅動電壓相同，但偵測線與偵測電路之組合係在單獨系統中，從而可容易地確定其中已產生接觸之一區域。
然而，當應用於一顯示面板時，該第四實施例往往浪費用於配置偵測電路之一空間。具體而言，期望最大化一顯示面板之一有效顯示面積且最小化該顯示面板之一訊框間隔。對於包含在一小電子裝置中之一顯示面板而言，此期望尤其強烈。一般而言，為節省訊框間隔，通常藉由一撓性板或類似物在顯示面板與外側之間(總體上，自該顯示面板之一個側(一個邊緣側))輸入及輸出信號及電壓。
圖12中之偵測電路之配置不太與此一輸入-輸出形式匹配。當不可如圖12中將兩個偵測電路配置於兩個側上時，需要沿顯示面板之半個外周來選路至一個偵測電路之佈線。然而，存在一微小信號電位受雜訊影響且因此降低一S/N比率之一可能。因此，強加了一額外電路負載，例如，偵測電路8之信號放大因數之一增加或類似物。
然而，根據本實施例之一方法係關於區域確定之一最簡單且可靠之方法，且當配置該等偵測電路之一自由度頗高時係適合的。
<第五實施例>
在一第五實施例中，一液晶顯示面板內包含一觸摸面板之功能。在此情況下，期望顯示驅動電極之一部分亦充當一偵測驅動電極。此外，需要防止偵測驅動影響顯示之一裝置。
附帶而言，本實施例可與上述第一至第四實施例任意地組合。已闡述了偵測驅動之作業。因此，下文將詳細地闡述一顯示裝置之作業及構造。
一液晶顯示裝置具有一電極(反電極)作為複數個像素共有之一電極，向該電極施加一共同驅動信號Vcom，該共同驅動信號Vcom為用於每一像素中之漸變顯示之一信號電壓提供一參照電壓。在本實施例中，此反電極亦用作用於感測器驅動之一電極。
圖13係一像素之一等效電路之一圖示。圖14A、14B、14C及14D係顯示面板之示意性平視圖及一示意性剖視圖。
在液晶顯示裝置1中，圖13中所示之像素PIX配置成一矩陣之形式。
如圖13中所示，每一像素PIX皆具有：作為該像素之一選擇元件之一薄膜電晶體(TFT)(下文中寫作一TFT 23)、一液晶層6之一等效電容C6及一儲存電容器(亦稱為一額外電容)Cx。表示液晶層6之等效電容C6之一個側上之一電極係一像素電極22，其對於每一像素分離且配置成一矩陣之形式。等效電容C6之另一側上之一電極係為複數個像素共有之一反電極43。
像素電極22連接至TFT 23之源極與汲極中之一者。一信號線SIG連接至TFT 23之源極與汲極中之另一者。信號線SIG連接至圖中未顯示之一水平驅動電路。具有一信號電壓之一視訊信號自該水平驅動電路供應至信號線SIG。
向反電極43供應一共同驅動信號Vcom。該共同驅動信號Vcom係藉由在每一水平週期(1H)中用一中心電位作為一參照將一正電位或負電位反相而產生。
使TFT 23之閘極以電方式為配置於一列方向(亦即，一顯示螢幕之一水平方向)上之所有像素PIX共有，藉此形成一掃描線SCN。向掃描線SCN供應用於開啟及閉合TFT 23之閘極之一閘極脈衝，該閘極脈衝係自圖中未顯示之一垂直驅動電路輸出。因此，掃描線SCN亦稱為一閘極線。
如圖13中所示，儲存電容器Cx與等效電容C6並聯連接。提供儲存電容器Cx以防止僅用等效電容C6累積電容之一不足及由於TFT 23之一洩漏電流所致的寫入電位之一減小或類似物。添加儲存電容器Cx亦有助於防止閃爍及改良螢幕亮度之均勻性。
當在一剖面結構(圖14D)中觀察時，其中配置此等像素之液晶顯示裝置1具有包含圖13中所示之TFT 23之一基板，TFT 23形成於未顯現於該區段中且被供應用於該等像素之一驅動信號(信號電壓)之一位置中(該基板在下文中將稱為一驅動基板2)。液晶顯示裝置1亦具有經設置以與驅動基板2相對之一反基板4及設置在驅動基板2與反基板4之間的一液晶層6。
驅動基板2具有：一TFT基板21(一基板本體區段由玻璃或類似物形成)，其作為其中形成圖13中之TFT 23之一電路基板；及複數個像素電極22，其在TFT基板21上配置成一矩陣之形式。
用於驅動每一像素電極22之一顯示驅動器(垂直驅動電路、水平驅動電路及類似物)(圖中未顯示)形成於TFT基板21中。此外，圖13中所示之TFT 23以及諸如信號線SIG、掃描線SCN及類似物之佈線形成於TFT基板21中。用於執行觸摸偵測作業(圖5)及類似物之偵測電路8可形成於TFT基板21中。
反基板4具有：一玻璃基板41；一濾色器42，其形成於玻璃基板41之一個表面上；及反電極43，其形成於濾色器42上(液晶層6側)。藉由週期性地配置紅色(R)、綠色(G)及藍色(B)之三種色彩之濾色器層來形成濾色器42，舉例而言，其中每一像素(或每一像素電極22)與該三種色彩R、G及B中之一者相關聯。附帶而言，存在其中與一種色彩相關聯之一像素稱為一「子像素」及該三種色彩R、G及B之一組子像素稱為一「像素」之情況。然而，在此情況下，子像素亦寫作「像素PIX」。
反電極43亦充當形成執行觸摸偵測作業之一觸摸感測器之一部分之一感測器驅動電極，且對應於圖1A與1B及圖2A與2B中之驅動電極E1。
反電極43藉由一接觸傳導行7連接至TFT基板21。一交流電脈衝波形之共同驅動信號Vcom經由接觸傳導行7自TFT基板21施加至反電極43。此共同驅動信號Vcom對應於自圖1A與1B及圖2A與2B中之驅動信號源S供應之AC脈衝信號Sg。
一偵測線44(44_1至44_k)形成於玻璃基板41之另一表面上(顯示表面側)且一保護層45形成於偵測線44上。偵測線44形成觸摸感測器之一部分，且對應於圖1A與1B及圖2A與2B中之偵測電極E2。用於執行觸摸偵測作業之一偵測電路DET(圖5)可形成於玻璃基板41中。
液晶層6根據施加至作為一「顯示功能層」之一液晶層6之一電場之一狀態而調變沿厚度之一方向(其中該等電極彼此相對之方向)穿過液晶層6之光。舉例而言，使用諸如TN(扭轉向列)、VA(垂直對準)及ECB(電控雙折射)等各種模式中之液晶材料作為液晶層6。
附帶而言，對準膜分別設置在液晶層6與驅動基板2之間以及液晶層6與反基板4之間。此外，偏光器分別設置在驅動基板2之非顯示表面側(亦即，背側)上及反基板4之顯示表面側上。在圖14A至14D中未顯示此等光學功能層。
如圖14A中所示，在本實例中，沿一像素配置之列或行之一方向或者一行方向(該圖之垂直方向)劃分反電極43。此劃分之方向對應於顯示驅動中掃描像素線之一方向，亦即，其中一垂直驅動電路(圖中未顯示)依序啟動掃描線SCN之一方向。
依據對亦用以充當驅動電極之反電極43之需要，將反電極43劃分為總共n個段。因此，反電極43_1、43_2、...、43_m、...、43_n配置成具有在一列方向上頗長之一條帶形圖案之一平面之形式，且彼此平行、彼此相距一間隙地散佈在整個平面內。
同時驅動該n個經劃分反電極43_1至43_n中之至少兩個或更多個反電極或m(<n)個反電極。亦即，將一共同驅動信號Vcom同時施加至m個反驅動電極43_1至43_m，且共同驅動信號Vcom之電位在每一水平週期(1H)中重複反相。此時，其他反電極在電位上不變化，此乃因未給該等其他反電極供應驅動信號。在本實施例中，同時驅動之一束反電極將寫作一交流電驅動之電極單元EU。
在本實施例中，每一交流電驅動之電極單元EU中之反電極之數目係一固定數目m。此外，當改變該等成束反電極之一組合時，該交流電驅動之電極單元EU沿行方向逐步移位。亦即，選擇作為交流電驅動之電極單元EU之反電極之組合在每一移位中改變。在兩個移位中，僅將一個經劃分之反電極自該選擇中移除，且替代地新選擇一經劃分之反電極。
因此，n個反驅動電極43_1至43_n係按像素之數目以相等距離配置。當重複Vcom交流電驅動時，n個反驅動電極43_1至43_n以一間距(反電極在行方向上以該間距配置為一單元)將選擇作為一個交流電驅動之電極單元EU之m(<n)個反電極之組合移位。在此情況下，「反電極之間距」係藉由合計一反電極在行方向上之寬度與在該寬度方向上至一個側上之另一毗鄰反電極之一間隙而獲得之一距離。反電極在行方向上之間距通常等於行方向上之一像素大小。
由一Vcom驅動電路9作為圖中未顯示之垂直驅動電路內所提供之一「顯示驅動掃描區段」(寫入驅動掃描區段)執行針對此等反電極之交流電驅動之電極單元EU之Vcom驅動及移位作業。可將Vcom驅動電路9之作業視為等於「移動一驅動信號源S(參見圖1A與1B及圖2A與2B)以在行方向上對m個反電極之佈線執行同時Vcom交流電驅動及在逐個地改變選定反電極之同時在行方向上掃描該等選定反電極之一作業」。
附帶而言，圖14A及圖14B係為闡述電極型樣而劃分之圖示。然而，實際上，反電極43_1至43_m及偵測線(偵測電極44_1至44_k)以如圖14C中所示彼此重疊之一方式配置，因此使得能夠在一二維平面中進行位置偵測。
在此構造之情況下，偵測電路8可基於哪一電壓偵測器DET顯示一電壓改變而偵測列方向上之一位置且基於該偵測之定時而獲得關於行方向上之一位置之資訊。
接下來，將參照圖式闡述由具有以上驅動信號源S作為一基本構造之Vcom驅動電路9對反電極43之移位及交流電驅動。
圖15A顯示像素顯示線單元(亦稱為寫入單元)中經劃分之反電極43_1至43_n。圖15B係一觸摸感測器區段在驅動作為反電極43_1至43_n中之第一者之反電極43_1之一時間處之一等效電路之一圖示。
如圖15A中所示，驅動信號源S連接至反電極43_1且正在對反電極43_1執行Vcom交流電驅動。此時，該觸摸感測器區段具有形成為如圖15B中所示之一等效電路，如已闡述。電容性元件C1_1至C1_n中之每一者之電容值由「Cp」表示，連接至偵測電極44之除電容性元件C1_1至C1_n之外的一電容性組件(寄生電容)由「Cc」表示，且驅動信號源S之交流電壓之有效值由「V1」表示。
此時，在電壓偵測器DET中偵測之一偵測信號Vdet在一手指未接觸時係Vs，且在一手指接觸時係一電壓Vf。電壓Vs及Vf在下文中將稱為一感測器電壓。
在非接觸之時間處，感測器電壓Vs由如圖15C中所示之一方程式表示。此方程式顯示當反電極43之劃分數目n頗大時，每一電容值Cp對應地減小。雖然由於「nCp」係大致固定的因此圖15C之方程式之分母不會改變很多，但分子會減小。因此，當反電極43之劃分數目n增加時，感測器電壓Vs之量值(交流電有效值)減小。
因此，不可使劃分數目n極大。
另一方面，若劃分數目n頗小且一個反電極43_1之面積頗大，則當Vcom交流電驅動在電極之間改變時一輕微電位變化(瞬時電位變化)在一顯示螢幕上看上去為一線。
因此，如上所述，本實施例執行每一像素顯示線(寫入單元)自身之劃分，但對複數個反電極執行同時Vcom交流電驅動。此外，連續兩次選擇該等經劃分反電極之一部分。藉此，同時達成由於劃分數目n之一增加所致的感測器電壓之一減小(S/N比率之減小)及電極改變時之電位變化之減弱(模糊)。
圖16A、16B及16C係有助於闡釋交流電驅動及移位之作業之圖示。
由圖16A至16C中之陰影指示之七個反電極形成一交流電驅動之電極單元EU。圖16A至16C顯示當交流電驅動之電極單元EU在行方向上之一個像素線之單元中移位時選擇範圍之一改變。
在圖16A中之時間T1處，雖然未選擇第一寫入單元，但對應於第二至第八線之反電極被選擇且經受由驅動信號源S進行之同時交流電驅動。在下一循環(時間T2)中，由一個寫入單元執行一移位，以使得不選擇對應於第一及第二線之兩個反電極，選擇自第三電極向下的七個電極且不選擇其他電極。此外，在下一循環(時間T3)中，由一個寫入單元進一步執行一移位，以使得不選擇對應於第一至第三線之反電極，選擇自第四電極向下的七個電極且不選擇其他電極。
此後，類似地重複該移位及該交流電驅動。
此作業使圖15C中所示之方程式中之值n減少至實際劃分數目之1/7且對應地增加感測器電壓Vs之有效值。另一方面，如圖16A至16C中所示，新包含於選定群組中的一單元與不包含在替代該新包含之單元中的一單元係對應於一個像素線之一個反電極。因此，交流電驅動之改變頻率等於共同驅動信號Vcom之1H反相頻率。此頻率係藉由將商用電力之頻率(例如，60[Hz])乘以行方向上之像素數目而獲得之一極高頻率。舉例而言，當行方向上之像素數目係480時，該頻率係28.8[kHz]，且一脈衝波形之頻率係28.8[kHz]之頻率之一半，亦即，14.4[kHz]。因此，由交流電驅動之移位引起之影像改變具有人眼看不見之一充分高之頻率。
因此，使得防止由於感測器電壓之一減小所致的S/N比率之一減小與防止由於電極驅動之改變所致的影像品質之一降級可彼此相容。
接下來，將闡述如以上所述形成之顯示裝置之作業。
驅動基板2之顯示驅動器(圖中未顯示之水平驅動電路及垂直驅動電路或類似物)在一線順序基礎上向共同驅動信號Vcom供應反電極43之每一電極型樣(反電極43_1至43_n)。選擇反電極之方式及此時之移位之方式係如以上所述。共同驅動信號Vcom亦用來控制用於影像顯示之反電極之電位。
此外，該顯示驅動器經由信號線SIG向像素電極22供應一信號電壓，且與供應該信號電壓同步地經由掃描線SCN在一線順序基礎上控制用於每一像素電極之TFT之切換。藉此，將一垂直方向(垂直於該等基板之方向)上之一電場(該電場由共同驅動信號Vcom及每一像素信號確定)施加至每一像素中之液晶層6，藉此調變液晶層6中之一液晶狀態。因此，顯示係藉由所謂的反相驅動而產生。
同時，在反基板4之側上，一電容性元件C1形成於反電極43之每一電極型樣(反電極43_1至43_n)與偵測電極44之每一電極型樣(偵測電極44_1至44_k)之每一交叉部分中。當在一時分基礎上將共同驅動信號Vcom依序施加至反電極43之每一電極型樣時，一個列之電容性元件C1(該等電容性元件C1形成於共同驅動信號Vcom施加至的反電極43之電極型樣與偵測電極44之每一電極型樣之交叉部分中)中之每一者進行充電或放電。因此，自偵測電極44之每一電極型樣輸出對應於電容性元件C1之電容值之一量值之一偵測信號Vdet。在一使用者之一手指未觸摸反基板4之表面之一狀態下，偵測信號Vdet之量值係大致固定的(感測器電壓Vs)。隨著共同驅動信號Vcom之掃描，欲充電或放電之電容性元件C1之列在一線順序基礎上移動。
當使用者之手指觸摸反基板4之表面之一位置時，由該手指形成之一電容性元件C2添加至最初在該觸摸位置處形成之電容性元件C1。因此，偵測信號Vdet在掃描該觸摸位置時之一時間點處之值(感測器電壓Vs)變為低於其他位置之值(該值變為一感測器電壓Vf(<Vs))。偵測電路8(圖5)將偵測信號Vdet與一臨限值Vt進行比較，且當偵測信號Vdet等於或低於臨限值Vt時確定該位置係一觸摸位置。可自共同驅動信號Vdet之施加定時及等於或低於臨限值Vt之偵測信號Vdet之偵測定時來確定該觸摸位置。
因此，根據本實施例，用於液晶驅動之共同電極(反電極43)(該電極最初提供於一液晶顯示元件中)亦用作用於一觸摸感測器之一對電極(該等電極由驅動電極及偵測電極組成)中之一者(驅動電極)。此外，根據本實施例，將作為一顯示驅動信號之共同驅動信號Vcom作為一觸摸感測器驅動信號來共享，藉此形成一電容型觸摸感測器。因此，僅需新提供偵測電極44，且不需新提供觸摸感測器驅動信號。因此，構造頗簡單。
此外，複數個反電極同時經受交流電驅動，且同時經受交流電驅動之電極群組移位，以使得每一反電極在兩次交流電驅動之兩者處皆被選擇。因此，使得防止感測器之偵測電壓之S/N比率之一減小與防止影像品質之一降級可彼此相容。
此外，用於共同驅動信號Vcom之驅動電極及驅動電路亦可用作感測器驅動電極及驅動電路，以使得可對應地節省配置空間及功率消耗。
附帶而言，在圖4A至4D及圖6中，將偵測電極44顯示為一小寬度之一線。然而，偵測電極44可在列方向上形成有一大寬度。可藉由增加該電極寬度來處理其中電容性元件C1之電容值太小且期望增加之一情況。相反地，可藉由減小該電極寬度來處理其中電容性元件C1之電容值由於一薄電介質D(例如)而太大且期望減小之一情況。
此外，藉由改變前述第一至第四實施例中之區域中之偵測電極44(偵測線E2)之寬度亦使得可對該等區域進行識別。
在該第五實施例中，同時驅動之反電極群組(交流電驅動之電極單元EU)移位經劃分反電極之每一間距。然而，本發明並不限於此。
此外，在剖面結構中，偵測電極44可形成於一位置處，以使得偵測電極44與反電極43相對，其中濾色器42插入於偵測電極44與反電極43之間。
<第六實施例>
接下來，將闡述一第六實施例。不同於第五實施例，本實施例使用在一橫向電場模式中之一液晶元件作為一顯示元件。
圖17係根據本實施例之一顯示裝置之一結構之一示意性剖視圖。在圖17中，與第五實施例中相同之構造由相同參照編號識別，且在適當時將省略對該等構造之闡述。
就電極之位置而言(圖案不同)，根據本實施例之顯示裝置與第五實施例之不同在於一反電極43設置於一驅動基板2之側上。在本實施例中，反電極43經設置以在像素電極22之與一液晶層6之一相對側上與像素電極22相對。在使用字「相對」時，雖然在圖中未具體顯示，但保證像素電極22之間的一相對長距離，且反電極43使得一電場自像素電極22之間作用於液晶層6上。亦即，產生其中該電場作用於液晶層6之方向係一水平方向之在橫向電場模式中之液晶顯示器。
只要涉及剖面中之配置，第六實施例之其他構造即與第五實施例相同。
一電容性元件C1形成於一偵測電極44與反電極43之間，且因此具有比第五實施例(圖14D)中小之一電容值。然而，舉例而言，可採取如藉由增加電極寬度對電極間隔之一增加進行補償之此一措施，且可與一電容性元件C2相關地增加敏感度。
液晶層6根據電場之狀態調變穿過液晶層6之光。在諸如一FFS(邊緣場切換)模式或一IPS(平面內切換)模式等橫向電場模式中之一液晶用作液晶層6。
接下來，將參照圖18A及18B做更詳細之闡述。
在圖18A及18B中所示之在FFS模式中之液晶元件中，圖案化為一梳齒形狀之像素電極22經由一絕緣層25設置於形成於驅動基板2上之反電極43上方，且形成一對準膜26以覆蓋像素電極22。液晶層6夾在對準膜26與一反基板4之側上之一對準膜46之間。兩個偏光器24及45係以一交叉尼科耳稜鏡(crossed-Nicol)狀態設置。兩個對準膜26及46之摩擦方向與兩個偏光器24及45中之一者之透射軸一致。圖18A及18B顯示其中摩擦方向與一發射側上之一保護層45之透射軸一致之一情況。此外，兩個對準膜26及46之摩擦方向與保護層45之透射軸之方向經設定而大致平行於像素電極22在其中界定液晶分子之旋轉方向之一範圍中之延伸方向(梳齒之長度方向)。
接下來，將闡述如以上所述形成之顯示裝置之作業。
首先，將參照圖18A與18B及圖19A與19B簡要闡述在FFS模式中之液晶元件之顯示作業之原理。圖19A及19B顯示一放大狀態下之液晶元件之主要部分之一剖面。在此等圖中，圖18A及19A顯示液晶元件在未施加一電場之一時間處之一狀態，且圖18B及19B顯示液晶元件在施加一電場之一時間處之一狀態。
在其中未在反電極43與像素電極22之間施加電壓之一狀態下(圖18A及圖19A)，形成液晶層6之液晶分子61之軸垂直於一入射側上之偏光器24之透射軸，且平行於發射側上之保護層45之透射軸。因此，已穿過入射側上之偏光器24之入射光h在液晶層6內不發生一相位差之情況下到達發射側上之保護層45，且在保護層45中被吸收，因此導致黑色顯示。另一方面，在其中在反電極43與像素電極22之間施加一電壓之一狀態下(圖18B及圖19B)，液晶分子61之對準方向因在像素電極22之間發生之一橫向電場E而相對於像素電極22之延伸方向旋轉至一傾斜方向。最佳化該電場在白色顯示之一時間處之強度，以使得定位於液晶層6之在液晶層6之厚度方向上之中心處之液晶分子61在此時旋轉約45度。藉此，在已穿過入射側上之偏光器24之入射光h中發生一相位差，同時入射光h已穿過液晶層6之內側，且入射光h變為旋轉90度之線性偏振光且穿過發射側上之保護層45，因此導致白色顯示。
附帶而言，至於一觸摸感測器區段，在剖面結構中僅電極配置不同，且基本作業與第一至第四實施例中相同。具體而言，藉由重複Vcom交流電驅動及移位來在一行方向上驅動反電極43，且經由一電壓偵測器DET讀取此時感測器電壓Vs與Vf之間的一差。將讀取為一數位值之感測器電壓Vs與一臨限值Vt進行比較，且以一矩陣形式偵測一手指之接觸或接近之位置。
此時，如在第一實施例中，如圖16A至16C中所示，m個反電極43(在圖16A至16C中，m=7)同時經受交流電驅動，且移位對應於一個寫入單元之一個反電極43。然後，再次執行交流電驅動。重複此移位及交流電驅動。因此，圖15C中所示之方程式中之值n減少為實際劃分數目之1/m，且感測器電壓Vs對應地增加。另一方面，如圖16A至16C中所示，新包含於選定群組中的一單元與不包含在替代該新包含之單元中的一單元係對應於一個像素線之一個反電極。因此，交流電驅動之改變頻率等於共同驅動信號Vcom之1H反相頻率。此頻率係藉由將商用電力之頻率(例如，60[Hz])乘以行方向上之像素數目而獲得之一極高頻率。舉例而言，當行方向上之像素數目係480時，該頻率係28.8[kHz]，且一脈衝波形之頻率係28.8[kHz]之頻率之一半，亦即，14.4[kHz]，其係人眼看不見之一充分高之頻率。
因此，使得防止由於感測器電壓之一減小所致的S/N比率之一減小與防止由於電極驅動之改變所致的影像品質之一降級可彼此相容。
除以上效應之外，如第五實施例中，存在一簡單構造之一優點，此乃因共享用於Vcom驅動及感測器驅動之一電極。此外，用於共同驅動信號Vcom之驅動電極及驅動電路亦可用作感測器驅動電極及驅動電路，以使得可對應地節省配置空間及功率消耗。
本申請案含有與於2008年9月16日在日本專利局申請之日本優先權專利申請案JP 2008-236931中所揭示內容有關之標的物，該案之全部內容以引用方式特此併入。
熟習此項技術者應瞭解，可端視設計要求及其他因素而在隨附申請專利範圍及其等效內容之範疇內作出各種修改、組合、子組合及更改。
1．．．液晶顯示裝置
2．．．驅動基板
4．．．反基板
6．．．液晶層
7．．．接觸傳導行
8．．．偵測電路
8a．．．偵測電路
8b．．．偵測電路
9．．．Vcom驅動電路
10．．．觸摸面板
11．．．接觸驅動掃描區段
12．．．黏結層
13．．．保護層
13A．．．偵測表面
14．．．介電層
21．．．TFT基板
22．．．像素電極
23．．．薄膜電晶體(TFT)
24．．．偏光鏡
25．．．絕緣層
26．．．對準膜
41．．．玻璃基板
42．．．濾色器
43．．．反電極
44．．．偵測線
45．．．偏光鏡
46．．．對準膜
61．．．液晶分子
81．．．OP放大器電路
82．．．整流電路
83．．．輸出電路
84．．．OP放大器
85．．．比較器
91．．．控制區段
92．．．鎖存電路
93．．．緩衝電路(波形成形區段)
100．．．手指
圖1A及1B係有助於闡釋根據第一至第六實施例之一觸摸感測器區段之作業之一等效電路圖及一示意性剖視圖；
圖2A及2B係當一手指與圖1A及1B中所示之觸摸感測器區段接觸或接近時之一類似等效電路圖及一類似示意性剖視圖；
圖3A、3B及3C係顯示根據第一至第六實施例之觸摸感測器區段之輸入-輸出波形之圖示；
圖4A、4B、4C及4D係專用於針對根據第一實施例之一顯示裝置之觸摸偵測之電極及用於驅動該等電極且用於偵測之電路之一配置之平面圖及一示意性剖視圖；
圖5係顯示用於根據第一至第六實施例之顯示裝置中之感測器驅動及一電壓偵測器之一交流電信號源之電路之一實例之一圖示；
圖6係顯示第一實施例中之一偵測線之相反相位驅動及回應波形之一圖示；
圖7係顯示第二實施例中之一偵測線之具有不同振幅之驅動及回應波形之一圖示；
圖8係其中在第二實施例中驅動電壓之振幅之種類進一步增加之一情況下之一圖示；
圖9係詳細地顯示圖8中之回應波形之電位位準之一圖示；
圖10係顯示第三實施例中之一偵測線之相反相位驅動及回應波形之一圖示；
圖11係顯示第三實施例中之一偵測線之同相驅動及回應波形之一圖示；
圖12係顯示第四實施例中之偵測線及偵測電路之一配置之一圖示；
圖13係根據第五及第六實施例之顯示裝置中之一像素之一等效電路圖；
圖14A、14B、14C及14D係專用於針對根據第五實施例之顯示裝置之觸摸偵測之電極及用於驅動該等電極且用於偵測之電路之一配置之平面圖及一示意性剖視圖；
圖15A、15B及15C係顯示根據第五實施例之反電極之一圖案、包含該圖案之一觸摸感測器區段之一等效電路及一感測器電壓之一方程式之圖示；
圖16A、16B及16C係根據第五實施例之反電極之選擇(同時經受交流電驅動之一電極群組之確定)及該等反電極之移位(重選)之一狀態之平面圖；
圖17係根據第六實施例之顯示裝置之一示意性剖視圖；
圖18A及18B係根據第六實施例之有助於闡釋一FFS模式液晶元件之作業之圖示；及
圖19A及19B係以剖面顯示圖18A及18B中之作業之圖示。
8．．．偵測電路
10．．．觸摸面板
11．．．接觸驅動掃描區段

Claims (9)

  1. 一種接觸偵測裝置，其包括：一接觸回應區段，其經組態以回應於欲偵測之一物件與一偵測表面形成接觸或接近而產生一電改變；一接觸驅動掃描區段，其經組態以經由二或更多條驅動線供應一掃描驅動電壓至該接觸回應區段，且在時間序列上控制該電改變之輸出；複數個偵測線以平行條帶之一形式配置，該等平行條帶在該接觸回應區段之掃描之一方向上是長的；及至少一偵測區段，其置放於該接觸回應區段之該掃描之該方向上之至少一端上，至少一偵測區段經組態以自該等偵測線中之一電壓改變而偵測該電改變之發生，且識別該發生之一位置，其中劃分該接觸回應區段為在該掃描之該方向上之複數個區域，該複數個區域彼此平行，該複數個偵測線對應該複數個區域，及該接觸驅動掃描區段藉由供應該掃描驅動電壓對該接觸回應區段之該複數個區域彼此平行地執行複數個掃描，使得對應不同區域而同時掃描該接觸偵測裝置之該二或更多條驅動線，且彼此平行地輸出複數個該等電改變，該掃描驅動電壓係依據與該等偵測線至該二或更多條驅動線相關聯之一負載電容而決定。
  2. 如請求項1之接觸偵測裝置，其中該至少一偵測區段包括二個偵測區段，其係置放於該接觸回應區段之該掃描 之該方向上之二端處。
  3. 如請求項1或2之接觸偵測裝置，其中藉由該接觸驅動掃描區段供應之該掃描驅動電壓之一相位及一振幅之至少一者在該複數個區域之間不同。
  4. 如請求項1或2之接觸偵測裝置，其中藉由該複數個偵測線交越該接觸回應區段之該複數個區域之一方式與藉由該接觸驅動掃描區段驅動該複數個區域之一方式之至少一者在該等區域之間不同，且該偵測區段基於一偵測線之一電壓改變型樣識別該複數個區域中該欲偵測之物件與該區域接觸或該欲偵測之物件與該區域接近之一者，該電壓改變型樣根據該交越之該方式及該驅動之該方式中之至少一者在該等區域之間的差而發生。
  5. 如請求項1或2之接觸偵測裝置，其中該複數個偵測線包括一預定數目之偵測線，其經配置以交越該接觸回應區段之二個區域，及該接觸驅動掃描區段供應在相位上彼此反相180度之該等掃描驅動電壓至該二個區域。
  6. 如請求項1或2之接觸偵測裝置，其中該複數個偵測線包括兩組一預定數目k(2)之偵測線，其經配置用於該接觸回應區段之兩個區域，一組偵測線經配置以交越一個區域，且該兩組偵測線經配置以交越另一個區域，及該接觸驅動掃描區段供應在相位上彼此反相180度之該等掃描驅動電壓至該一個區域及該另一個區域。
  7. 如請求項1或2之接觸偵測裝置，其中該複數個偵測線包括N(2)組一預定數目k(2)之偵測線，其經配置用於該接觸回應區段之N個區域，重疊於該複數個區域上之偵測線之組之數目分別彼此不同，及該接觸驅動掃描區段供應不同振幅之該等掃描驅動電壓至該複數個區域。
  8. 如請求項1或2之接觸偵測裝置，其中該接觸回應區段係藉由在一平行於該偵測表面之平面中以一矩陣之一形式配置之感測器而形成，及當在該等感測器之一預定方向上之一列係在該接觸回應區段內之一條線時，該接觸驅動掃描區段以作為在重複地配置複數條線之一方向上之一最小單元之該線執行掃描。
  9. 一種顯示裝置，其包含：一顯示區段，其經組態以根據一輸入視訊信號使一數量之透射光經受光調變，且在該調變後，自一顯示表面輸出光；一顯示驅動掃描區段，其經組態以，當在作為該顯示區段之該光調變之最小單元之像素之一方向上之一列係一條線時，以正交於該線之另一方向掃描施加用於該光調變之驅動電壓至每一條線之一操作；及如請求項1或2之一接觸偵測裝置。
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