TWI536218B - A display device with a touch detection function, and an electronic device provided with the same - Google Patents

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TWI536218B
TWI536218B TW102145971A TW102145971A TWI536218B TW I536218 B TWI536218 B TW I536218B TW 102145971 A TW102145971 A TW 102145971A TW 102145971 A TW102145971 A TW 102145971A TW I536218 B TWI536218 B TW I536218B
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kohei Azumi
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Description

附有觸控檢測功能之顯示裝置及具備其之電子機器
本揭示係關於一種可基於靜電電容之變化進行外部接近物體之檢測之附有觸控檢測功能之顯示裝置及具備其之電子機器。
近年來,將稱為所謂觸控面板之觸控檢測裝置安裝於液晶顯示裝置等顯示裝置上、或者觸控面板與顯示裝置一體化而成之附有觸控檢測功能之顯示裝置受到關注。附有觸控檢測功能之顯示裝置可藉由使該顯示裝置顯示各種按鈕圖像等,而代替通常之機械式按鈕來進行資訊輸入。具有此種觸控面板之顯示裝置無需鍵盤、滑鼠、或小鍵盤之類之輸入裝置,故而不僅電腦,而且如行動電話之類之個人數位助理等亦擴大使用。
作為觸控檢測之方式,存在光學式及電阻式等若干方式,但尤其於移動終端等中,存在採用具有相對簡單之結構且可實現低消耗電力之靜電電容式之傾向。該靜電電容式之觸控檢測裝置係於被施加驅動信號之驅動電極與觸控檢測電極之間形成靜電電容,藉由檢測因外部物體接觸或接近引起之靜電電容之變化、即觸控檢測電極中出現之電壓波形之變化,而判定有無觸控檢測。
此處,觸控檢測裝置存在使干擾導致之雜訊(干擾雜訊)傳播至觸控檢測電極,使觸控面板之觸控檢測動作中產生誤動作之可能性。此處,圖35係用以說明觸控檢測之驅動信號之頻率與干擾雜訊之關係之說明圖。例如,在對驅動電極施加250[kHz]之驅動信號之情形時,若 圖35所示之250[kHz]周邊之強度較高之干擾雜訊、即包含干擾雜訊峰值部101之干擾雜訊傳播至觸控檢測電極,則存在產生誤作動之虞。具體而言,存在產生如下之觸控檢測動作之誤動作之虞,即,將因干擾雜訊而出現於觸控檢測電極之電壓波形之變化判定為因外部物體接觸或接近導致之變化,從而於實際上外部物體未接觸或接近之狀態下,判定外部物體已接觸或接近。
相對於此,例如於專利文獻1中存在一種如下靜電電容式之觸控檢測裝置,該靜電電容式之觸控檢測裝置係檢測干擾雜訊之強度,且以不成為該干擾雜訊之頻率附近之頻率之方式,抑制因干擾雜訊引起之觸控檢測動作之誤動作。例如圖35所示,藉由將驅動信號之頻率自250[kHz]切換為選擇驅動頻率102而抑制誤作動之產生。
此處,在根據干擾雜訊之成分,控制觸控檢測之動作之情形時,必須檢測干擾雜訊之成分。於專利文獻2中,提出與觸控檢測期間不同地另行設置用以檢測干擾雜訊之雜訊測定期間。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2010-015262號公報
[專利文獻2]日本專利特表2012-503831號公報
此處,附有觸控檢測功能之顯示裝置係假設將檢測干擾雜訊之雜訊計測期間設定為與由液晶顯示裝置實施圖像之寫入動作之顯示動作期間、及由觸控檢測裝置實施檢測外部物體是否已接觸或接近於觸控面板之觸控檢測動作之觸控檢測期間不同之期間。於該情形時,附有觸控檢測功能之顯示裝置係於雜訊計測期間計測干擾雜訊之後,基於其結果,決定觸控檢測之驅動頻率,且將顯示動作期間與觸控檢測 期間交替地執行固定次數。附有觸控檢測功能之顯示裝置係將顯示動作期間與觸控檢測期間執行固定次數之後,於雜訊計測期間計測干擾雜訊。
若分時地設置顯示動作期間、觸控檢測期間、及雜訊計測期間,則導致於1圖框中,顯示動作期間及觸控檢測期間均不執行之時間增加,從而分配給顯示動作期間及觸控檢測期間之時間變短。若顯示動作期間及觸控檢測期間之時間變短,則難以使顯示性能與觸控檢測性能提昇。
本揭示係為解決如上所述之課題而完成者,其目的在於提供一種可使顯示性能與觸控檢測性能提昇之附有觸控檢測功能之顯示裝置及具備其之電子機器。
本揭示之附有觸控檢測功能之顯示裝置包含:像素電極,其被施加用以使複數個顯示元件實施顯示動作之像素信號;觸控檢測電極,其用以檢測外部物體是否已接觸或接近;顯示驅動部,其對上述像素電極輸出與上述顯示驅動信號同步之上述像素信號,實施上述顯示動作;動作驅動部,其於顯示動作期間,施加上述顯示驅動信號,實施上述顯示動作,且於觸控檢測期間,施加上述觸控檢測驅動信號,實施上述觸控檢測動作;觸控檢測部,其檢測自上述觸控檢測電極輸出之檢測信號;及控制部,其使上述顯示動作期間與上述觸控檢測期間分時地執行;上述觸控檢測部係於上述顯示動作期間,實施檢測上述觸控檢測電極中出現之干擾雜訊之雜訊檢測動作。
本揭示之電子機器係包含上述中記載之附有觸控檢測功能之顯示裝置;及控制裝置,其係基於由上述附有觸控檢測功能之顯示裝置所檢測之操作,執行處理;且對上述附有觸控檢測功能之顯示裝置供給影像信號。
本揭示之附有觸控檢測功能之顯示裝置及具備其之電氣機器係藉由於顯示動作期間進行雜訊檢測動作,而無需將雜訊檢測之期間與顯示動作期間及觸控檢測期間分開地另行設置。藉此,可使顯示動作期間及觸控檢測期間之時間變得更長,故而可維持顯示動作、及觸控檢測動作之性能。又,可藉由檢測干擾雜訊,而使觸控之檢測精度亦變高。藉此,可一面進行雜訊之檢測,一面使圖像之寫入動作及觸控檢測動作之性能提昇,從而可使顯示性能與觸控檢測性能提昇。
1、1a、1b‧‧‧附有觸控檢測功能之顯示裝置
2、2a‧‧‧像素基板
3、3a‧‧‧對向基板
6、6a‧‧‧液晶層
10、10a‧‧‧附有觸控檢測功能之顯示器件
11‧‧‧控制部
12‧‧‧閘極驅動器
13‧‧‧源極驅動器
14‧‧‧驅動電極驅動器
20‧‧‧液晶顯示器件
21‧‧‧TFT基板
22‧‧‧像素電極
23‧‧‧絕緣層
30‧‧‧觸控檢測器件
31、31A、31B‧‧‧玻璃基板
31P‧‧‧接著層
32‧‧‧彩色濾波器
35、35A‧‧‧偏光板
35B‧‧‧入射側偏光板
40‧‧‧觸控檢測部
42‧‧‧類比濾波器部
43‧‧‧A/D轉換部
44‧‧‧信號處理部
45‧‧‧座標擷取部
46‧‧‧雜訊檢測部
47‧‧‧檢測時序控制部
51‧‧‧驅動IC
52‧‧‧觸控IC
90、92‧‧‧箭頭
101‧‧‧干擾雜訊峰值部
102‧‧‧選擇驅動頻率
510‧‧‧影像顯示畫面部
511‧‧‧前面板
512‧‧‧濾光玻璃
521‧‧‧發光部
522‧‧‧顯示部
523‧‧‧選單開關
524‧‧‧快門按鈕
531‧‧‧本體部
532‧‧‧鏡頭
533‧‧‧起動/停止開關
534‧‧‧顯示部
541‧‧‧本體
542‧‧‧鍵盤
543‧‧‧顯示部
551‧‧‧上側框體
552‧‧‧下側框體
553‧‧‧連結部
554‧‧‧顯示器
555‧‧‧次顯示器
556‧‧‧圖片燈
557‧‧‧相機
A1~Ai‧‧‧驅動信號施加區塊
C1、C2‧‧‧電容元件
COML、COMLt‧‧‧驅動電極
D‧‧‧介電體
DET‧‧‧電壓檢測器
E1‧‧‧驅動電極
E2‧‧‧觸控檢測電極
GCL‧‧‧掃描信號線
GS‧‧‧畫面
I0、I1、I2‧‧‧電流
LC‧‧‧液晶元件
Out‧‧‧輸出信號
Pd‧‧‧顯示動作期間
Pix‧‧‧像素
Pn‧‧‧雜訊檢測期間
Pt‧‧‧觸控檢測期間
R‧‧‧電阻器
S‧‧‧交流信號源
Sg‧‧‧交流矩形波
SGL‧‧‧像素信號線
TDL‧‧‧觸控檢測電極
Tr‧‧‧TFT元件
Ts‧‧‧取樣時序
V0、V1‧‧‧波形
Vcom‧‧‧驅動信號
Vcomd‧‧‧顯示驅動信號
Vcomt‧‧‧觸控檢測驅動信號
Vdet‧‧‧檢測信號
Vdisp‧‧‧影像信號
Vpix‧‧‧像素信號
Vscan‧‧‧掃描信號
Vth‧‧‧閾值電壓
圖1係表示實施形態1之附有觸控檢測功能之顯示裝置之一構成例之方塊圖。
圖2係為了說明靜電電容型觸控檢測方式之基本原理而表示手指未接觸或接近之狀態之說明圖。
圖3係表示圖2所示之手指未接觸或接近之狀態之等效電路之例之說明圖。
圖4係為了說明靜電電容型觸控檢測方式之基本原理而表示手指已接觸或接近之狀態之說明圖。
圖5係表示圖4所示之手指已接觸或接近之狀態之等效電路之例之說明圖。
圖6係表示驅動信號及觸控檢測信號之波形之一例之圖。
圖7係表示實施形態1之附有觸控檢測功能之顯示器件之概略剖面結構之剖面圖。
圖8係表示實施形態1之附有觸控檢測功能之顯示器件之像素排列之電路圖。
圖9係表示實施形態1之附有觸控檢測功能之顯示器件之驅動電極及觸控檢測電極之一構成例之立體圖。
圖10係表示顯示動作期間與觸控檢測期間之關係之示意圖。
圖11係表示實施形態1之驅動電極驅動器之一動作例之示意圖。
圖12係表示實施形態1之驅動電極驅動器之一動作例之示意圖。
圖13係表示實施形態1之驅動電極驅動器之一動作例之示意圖。
圖14係表示顯示動作期間中之各信號之時序之一例之波形圖。
圖15係表示觸控檢測期間中之各信號之時序之一例之波形圖。
圖16係表示顯示動作期間及觸控檢測期間之重複中之各信號之波形之示意圖。
圖17係選擇性地擷取特定之頻率之濾波器之一例。
圖18係表示顯示動作期間之檢測信號Vdet之一例之說明圖。
圖19係表示顯示動作期間之檢測信號Vdet之傅立葉變換之結果之一例之示意圖。
圖20係表示變化例之附有觸控檢測功能之顯示器件之概略剖面結構之剖面圖。
圖21係表示實施形態2之附有觸控檢測功能之顯示裝置之其他概略構成之示意圖。
圖22係表示變化例之附有觸控檢測功能之顯示器件之概略剖面結構之剖面圖。
圖23係表示適用實施形態之附有觸控檢測功能之顯示裝置之電子機器之一例之圖。
圖24係表示適用實施形態之附有觸控檢測功能之顯示裝置之電子機器之一例之圖。
圖25係表示適用實施形態之附有觸控檢測功能之顯示裝置之電子機器之一例之圖。
圖26係表示適用實施形態之附有觸控檢測功能之顯示裝置之電子機器之一例之圖。
圖27係表示適用實施形態之附有觸控檢測功能之顯示裝置之電子機器之一例之圖。
圖28係表示適用實施形態之附有觸控檢測功能之顯示裝置之電子機器之一例之圖。
圖29係表示適用實施形態之附有觸控檢測功能之顯示裝置之電子機器之一例之圖。
圖30係表示適用實施形態之附有觸控檢測功能之顯示裝置之電子機器之一例之圖。
圖31係表示適用實施形態之附有觸控檢測功能之顯示裝置之電子機器之一例之圖。
圖32係表示適用實施形態之附有觸控檢測功能之顯示裝置之電子機器之一例之圖。
圖33係表示適用實施形態之附有觸控檢測功能之顯示裝置之電子機器之一例之圖。
圖34係表示適用實施形態之附有觸控檢測功能之顯示裝置之電子機器之一例之圖。
圖35係用以說明觸控檢測之驅動信號之頻率與干擾雜訊之關係之說明圖。
一面參照圖式,一面對用以實施本揭示之形態(實施形態)詳細地進行說明。本揭示並非由以下實施形態中記載之內容限定。又,以下記載之構成要素中,包含從業者可容易地設想者、及實質上相同者。進而,以下記載之構成要素可適當進行組合。再者,說明係以如下之順序進行。
1.實施形態(附有觸控檢測功能之顯示裝置)
1-1.實施形態1
1-2.實施形態2
1-3.變化例
2.適用例(電子機器)
將上述實施形態之附有觸控檢測功能之顯示裝置適用於電子機 器之例
3.本揭示之構成 <1-1.實施形態1> (整體構成例)
圖1係表示實施形態1之附有觸控檢測功能之顯示裝置之一構成例之方塊圖。以下,一面參照圖1,一面對本實施形態之附有觸控檢測功能之顯示裝置1之整體構成進行說明。圖1所示之附有觸控檢測功能之顯示裝置1係使用液晶顯示元件作為顯示元件,且將包含該液晶顯示元件之液晶顯示器件20與靜電電容式之觸控檢測器件30一體化而成之所謂內嵌式(In-cell)裝置。
如圖1中所示,本實施形態之附有觸控檢測功能之顯示裝置1包含:附有觸控檢測功能之顯示器件10、控制部11、閘極驅動器12、源極驅動器13、驅動電極驅動器14、及觸控檢測部40。
附有觸控檢測功能之顯示器件10係內置觸控檢測功能之顯示器件。該附有觸控檢測功能之顯示器件10包含液晶顯示器件20、及觸控檢測器件30。如上所述,液晶顯示器件20係按照自閘極驅動器12供給之掃描信號Vscan,以1水平線為單位地順序掃描,進行顯示之器件。觸控檢測器件30之觸控檢測動作之基本原理將於以下說明。
控制部11係基於自外部輸入之影像信號Vdisp,對閘極驅動器12、源極驅動器13、驅動電極驅動器14、及觸控檢測部40分別輸出控制信號,且以該等彼此同步動作之方式進行控制。
閘極驅動器12具有如下功能:基於自控制部11輸出之控制信號, 依序選擇成為附有觸控檢測功能之顯示器件10之液晶顯示器件20之顯示動作之對象的1水平線。具體而言,閘極驅動器12藉由經由掃描信號線GCL將掃描信號Vscan施加至像素Pix之TFT元件Tr之閘極,而依序選擇矩陣狀地形成於附有觸控檢測功能之顯示器件10之液晶顯示器件20中之像素Pix中之1列(1水平線)作為顯示動作之對象。
源極驅動器13係基於自控制部11輸出之控制信號,對附有觸控檢測功能之顯示器件10之液晶顯示器件20之各像素Pix輸出像素信號Vpix之電路。具體而言,源極驅動器13係經由像素信號線SGL將像素信號Vpix分別輸出至構成由閘極驅動器12依序選擇之1水平線之各像素Pix。繼而,構成1水平線之各像素Pix藉由輸入像素信號Vpix而實施顯示動作。
驅動電極驅動器14係基於自控制部11輸出之控制信號,而對附有觸控檢測功能之顯示器件10之驅動電極COML(下述)輸出驅動信號Vcom之電路。
(靜電電容型觸控檢測之基本原理)
觸控檢測器件30係基於靜電電容型觸控檢測之基本原理進行動作,且輸出檢測信號Vdet。參照圖2~圖6,對本實施形態之附有觸控檢測功能之顯示裝置中之觸控檢測之基本原理進行說明。圖2係為了說明靜電電容型觸控檢測方式之基本原理而表示手指未接觸或接近之狀態之說明圖。圖3係表示圖2所示之手指未接觸或接近之狀態之等效電路之例之說明圖。圖4係為了說明靜電電容型觸控檢測方式之基本原理而表示手指已接觸或接近之狀態之說明圖。圖5係表示圖4所示之手指已接觸或接近之狀態之等效電路之例之說明圖。
例如圖2及圖4所示,電容元件C1包含夾隔介電體D而相互對向配置之一對電極、驅動電極E1及觸控檢測電極E2。如圖3及圖5所示,電容元件C1中係其一端連接於交流信號源(驅動信號源)S,另一端P經 由電阻器R而接地,並且連接於電壓檢測器(觸控檢測部)DET。
若自交流信號源S對驅動電極E1(電容元件C1之一端)施加特定頻率(例如數kHz~數百kHz左右)之交流矩形波Sg,則於觸控檢測電極E2(電容元件C1之另一端P)出現輸出波形(檢測信號Vdet)。再者,該交流矩形波Sg係相當於下述之觸控檢測驅動信號Vcomt者。
於手指未接觸(或接近)之狀態(非接觸狀態)下,如圖2及圖3所示,伴隨對電容元件C1之充放電,與電容元件C1之電容值相應之電流I0流通。此時之電容元件C1之另一端P之電位波形成為例如圖6所示之波形V0,且圖3所示之電壓檢測器DET檢測波形V0
另一方面,於手指已接觸(或接近)之狀態(接觸狀態)下,如圖4所示,因手指而形成之靜電電容如同作為電容元件C2附加於電容元件C1之方式進行作用。而且,以圖5所示之等效電路進行觀察,則電容元件C2成為串聯地追加於電容元件C1之形式。於該狀態下,伴隨對電容元件C1、C2之充放電,電流I1、I2流入電容元件C1、C2。此時之電容元件C1之另一端P之電位波形成為例如圖6之波形V1,且電壓檢測器DET檢測波形V1。此時,另一端P之電位成為由在電容元件C1、C2中流動之電流I1、I2之值決定之分壓電位。因此,波形V1成為小於非接觸狀態下之波形V0之值。電壓檢測器DET將已檢測之電壓與特定之閾值電壓Vth進行比較,且若為該閾值電壓Vth以上則判斷為非接觸狀態,另一方面,若未達閾值電壓Vth則判斷為接觸狀態。以此方式,可進行觸控檢測。
圖1所示之觸控檢測器件30可按照自驅動電極驅動器14供給之驅動信號Vcom(下述之觸控檢測驅動信號Vcomt),以1檢測區塊為單位地順序掃描進行觸控檢測。
觸控檢測器件30可自複數個下述之觸控檢測電極TDL將檢測信號Vdet輸出至每一檢測區塊,供給至觸控檢測部40。
觸控檢測部40係基於自控制部11輸出之控制信號、及自觸控檢測器件30之觸控檢測電極TDL輸出之檢測信號Vdet,於觸控檢測期間檢測有無對觸控檢測器件30之觸控,且於有觸控之情形時求出觸控檢測區域中之其座標等之電路。觸控檢測部40亦為於雜訊檢測期間,從自觸控檢測器件30之觸控檢測電極TDL輸入之檢測信號Vdet中,將液晶顯示器件20之顯示動作中產生之LCD(liquid crystal display,液晶顯示器)雜訊(下述)去除,擷取干擾雜訊中之相當於觸控檢測驅動信號Vcomt之頻率的頻率成分之電路。觸控檢測部40包含:類比濾波器部42、A/D轉換部43、信號處理部44、座標擷取部45、雜訊檢測部46、及檢測時序控制部47。
類比濾波器部42係自檢測信號Vdet中擷取觸控檢測驅動信號Vcomt之頻率成分之濾波器。藉此,類比濾波器部42係於觸控檢測期間,作為將自觸控檢測器件30之觸控檢測電極TDL輸出之檢測信號Vdet中所含之較高之頻率成分(雜訊成分)去除,獲取觸控成分且將其分別輸出之低通類比濾波器而發揮功能。又,類比濾波器部42係於雜訊檢測期間,作為從自觸控檢測器件30之觸控檢測電極TDL輸入之檢測信號Vdet中,將液晶顯示器件20之顯示動作中產生之LCD雜訊(下述)去除,僅使干擾雜訊中之相當於觸控檢測驅動信號Vcomt之頻率之頻率成分通過之濾波器而發揮功能。在類比濾波器部42之輸入端子之各者與接地之間,連接有用以賦予直流電位(0V)之電阻器R。再者,作為類比濾波器,可使用帶通濾波器、低通濾波器、高通濾波器、及各種濾波器之組合等各種濾波器。
A/D轉換部43係以適當之時序,將自類比濾波器部42輸出之類比信號分別取樣後轉換為數位信號之電路。例如,A/D轉換部43設為於觸控檢測期間,藉由與觸控檢測驅動信號Vcomt同步之時序、或相較該時序高之頻率之取樣頻率,而將自類比濾波器部42輸出之類比信號 取樣後轉換為數位信號即可。再者,觸控檢測部40係於通過類比濾波器部42之後,以A/D轉換部43將類比信號轉換為數位信號,但並不限於此。觸控檢測部40亦可於A/D轉換後實施濾波處理作為數位處理。該情形時,使用數位濾波器作為濾波器部。作為數位濾波器,可使用數位LPF(Low-pass filter,低通濾波器)、數位BPF(Band-pass filter,帶通濾波器)、數位HPF(High-pass filter,高通濾波器)等具備與類比處理時相同之性能之數位濾波器。
信號處理部44係基於A/D轉換部43之輸出信號,於觸控檢測期間檢測有無對觸控檢測器件30之觸控之邏輯電路。又,信號處理部44係於雜訊檢測期間,檢測干擾雜訊中之相當於觸控檢測驅動信號Vcomt之頻率之頻率成分之有無的邏輯電路。
座標擷取部45係於觸控檢測期間,當已由信號處理部44實施觸控檢測時,求出該觸控檢測器件30上之座標,且將該座標資料作為輸出信號Out輸出之邏輯電路。雜訊檢測部46係於信號處理部44之輸出信號中包含雜訊之情形時,對控制部11輸出觸控檢測信號之雜訊報告信號。檢測時序控制部47係以構成觸控檢測部40之各電路同步地動作之方式進行控制。
再者,源極驅動器13係相當於本揭示之「顯示驅動部」,驅動電極驅動器14係相當於本揭示之「動作驅動部」。
(附有觸控檢測功能之顯示器件10)
其次,詳細地說明附有觸控檢測功能之顯示器件10之構成例。
圖7係表示實施形態1之附有觸控檢測功能之顯示器件之概略剖面結構之例。圖8係表示實施形態1之附有觸控檢測功能之顯示器件之像素排列之電路圖。附有觸控檢測功能之顯示器件10包含:像素基板2;與該像素基板2對向地配置之對向基板3;及插設於像素基板2與對向基板3之間之液晶層6。
像素基板2包含:作為電路基板之TFT基板21;及矩陣狀地配設於該TFT基板21上之複數個像素電極22。於TFT基板21形成有圖8所示之各像素Pix之薄膜電晶體(TFT;Thin Film Transistor)元件Tr、對各像素電極22供給像素信號Vpix之像素信號線SGL、及驅動各TFT元件Tr之掃描信號線GCL等配線。圖1所示之液晶顯示器件20具有矩陣狀地排列而成之複數個像素Pix。像素Pix包含TFT元件Tr及液晶元件LC。TFT元件Tr係包含薄膜電晶體者,且於該例中,包括n通道之MOS(Metal Oxide Semiconductor,金屬氧化物半導體)型之TFT。TFT元件Tr之源極係連接於像素信號線SGL,閘極係連接於掃描信號線GCL,汲極係連接於液晶元件LC之一端。液晶元件LC係一端連接於TFT元件Tr之汲極,且另一端連接於驅動電極COML。
像素Pix係藉由掃描信號線GCL而與液晶顯示器件20之屬於相同列之其他像素Pix相互連接。掃描信號線GCL係與閘極驅動器12連接,且自閘極驅動器12供給有掃描信號Vscan。又,像素Pix係藉由像素信號線SGL而與液晶顯示器件20之屬於相同列之其他像素Pix相互連接。像素信號線SGL係與源極驅動器13,且自源極驅動器13供給有像素信號Vpix。進而,像素Pix係藉由驅動電極COML而與液晶顯示器件20之屬於相同列之其他像素Pix相互連接。驅動電極COML係與驅動電極驅動器14連接,且自驅動電極驅動器14供給有驅動信號Vcom。亦即,於該例中,屬於同一列之複數個像素Pix共有1根驅動電極COML。
圖1所示之閘極驅動器12係藉由將掃描信號Vscan經由圖8所示之掃描信號線GCL施加至像素Pix之TFT元件Tr之閘極,而依序選擇矩陣狀地形成於液晶顯示器件20之像素Pix中之1列(1水平線)作為顯示驅動之對象。圖1所示之源極驅動器13係將像素信號Vpix經由圖8所示之像素信號線SGL而分別供給至構成由閘極驅動器12依序選擇之1水平線 之各像素Pix。繼而,該等像素Pix根據所供給之像素信號Vpix進行1水平線之顯示。圖1所示之驅動電極驅動器14係施加顯示驅動信號Vcomd,於圖7及圖8所示之包含特定根數之驅動電極COML之每一區塊(下述之驅動信號施加區塊)中將驅動電極COML驅動。
如上所述,液晶顯示器件20係藉由閘極驅動器12以對掃描信號線GCL分時地進行線序掃描之方式驅動而依序選擇1水平線。又,液晶顯示器件20係藉由源極驅動器13對屬於1水平線之像素Pix供給像素信號Vpix,而以1水平線為單位地進行顯示。於進行該顯示動作時,驅動電極驅動器14對包含與該1水平線對應之驅動電極COML之驅動信號施加區塊施加顯示驅動信號Vcomd。
對向基板3包含:玻璃基板31;形成於該玻璃基板31之一面上之彩色濾波器32;及形成於位於與玻璃基板31相反側之彩色濾波器32之表面上之複數個驅動電極COML。於玻璃基板31之另一面,形成有觸控檢測器件30之檢測電極即觸控檢測電極TDL,進而,於該觸控檢測電極TDL上,配設有偏光板35。
彩色濾波器32係週期性地排列有例如紅(R)、綠(G)、藍(B)之3色之彩色濾波層,且將R、G、B之3色作為1組,與上述圖8所示之各像素Pix建立對應。
本實施形態之驅動電極COML係作為液晶顯示器件20之共通驅動電極發揮功能,並且亦作為觸控檢測器件30之驅動電極發揮功能。即,兼作液晶顯示器件20之共通驅動電極與觸控檢測器件30之驅動電極。若使用此種構成,則可謀求裝置之薄型化,從而容易取得液晶顯示器件與觸控檢測器件之同步。本實施形態係將1個驅動電極COML以與1個像素電極22(構成一列之像素電極22)對應之方式配置。驅動電極COML係經由未圖示之具有導電性之接觸導電柱,自驅動電極驅動器14對驅動電極COML施加交流矩形波形之驅動信號Vcom(顯示驅 動信號Vcomd及觸控檢測驅動信號Vcomt)。
液晶層6係根據電場之狀態,將通過其之光進行調變者,且使用例如TN(Twisted Nematic:扭轉向列)、VA(Virtical Alignment:垂直配向)、ECB(Electrically Controlled Birefringence:電控雙折射)等各種模式之液晶。
再者,於液晶層6與像素基板2之間及液晶層6與對向基板3之間,分別配設有配向膜,又,亦可於像素基板2之下表面側配置入射側偏光板。
圖9係表示實施形態1之附有觸控檢測功能之顯示器件之驅動電極及觸控檢測電極之一構成例之立體圖。觸控檢測器件30包含設置於對向基板3之驅動電極COML及觸控檢測電極TDL。驅動電極COML係分割為於圖之左右方向上延伸之複數個條紋狀之電極圖案。於進行觸控檢測動作時,在各電極圖案中,藉由驅動電極驅動器14而對下述之驅動信號施加區塊A1至Ai之1者沿掃描方向依序供給驅動信號Vcom(觸控檢測驅動信號Vcomt),進行順序掃描驅動。觸控檢測電極TDL包含在與驅動電極COML之電極圖案之延伸方向交叉之方向上延伸之條紋狀之電極圖案。觸控檢測電極TDL之各電極圖案係分別連接於觸控檢測部40之類比濾波器部42之輸入。藉由驅動電極COML與觸控檢測電極TDL而使相互交叉之電極圖案於其交叉部分產生靜電電容。
根據該構成,觸控檢測器件30於進行觸控檢測動作時,藉由驅動電極驅動器14以分時地線序掃描之方式將驅動電極區塊驅動,而依序選擇1檢測區塊,且自觸控檢測電極TDL輸出檢測信號Vdet,藉此進行1檢測區塊之觸控檢測。亦即,驅動電極區塊係對應於上述觸控檢測之基本原理中之驅動電極E1,觸控檢測電極TDL係對應於觸控檢測電極E2者,觸控檢測器件30按照該基本原理,檢測觸控。如圖9所 示,相互交叉之電極圖案係矩陣狀地構成靜電電容式觸控感測器。由此,亦可藉由遍及觸控檢測器件30之觸控檢測面整體地進行掃描,而進行已產生外部接近物體之接觸或接近之位置之檢測。
(整體動作之概要)
關於實施形態1之附有觸控檢測功能之顯示裝置1之動作,首先對整體動作之概要進行說明。圖10係表示顯示動作期間與觸控檢測期間之關係之示意圖。
如圖10所示,1圖框期間(1F)包含顯示動作期間Pd及觸控檢測期間Pt。即,觸控檢測期間Pt係配置為顯示動作中之垂直遮沒期間。而且,附有觸控檢測功能之顯示裝置1係於顯示動作期間Pd中重複地實施畫面GS之顯示動作,以及於觸控檢測期間Pt中重複地實施畫面GS之觸控檢測動作。又,附有觸控檢測功能之顯示裝置1係於各顯示動作期間Pd中,實施畫面GS之相當於1畫面之顯示動作,且於各觸控檢測期間Pt中,實施畫面GS之相當於1畫面之觸控檢測動作。
首先,控制部11係基於自外部輸入之影像信號Vdisp,對閘極驅動器12、源極驅動器13、驅動電極驅動器14、及觸控檢測部40分別輸出控制信號,且以該等彼此同步地動作之方式進行控制。於此期間,閘極驅動器12於顯示動作期間Pd,對液晶顯示器件20輸出掃描信號Vscan,依序選擇矩陣狀地形成於液晶顯示器件20中之像素Pix中成為顯示動作之對象之1水平線。
源極驅動器13係於顯示動作期間Pd,對構成由閘極驅動器12所選擇之1水平線之各像素Pix輸出像素信號Vpix。驅動電極驅動器14係於顯示動作期間Pd,對包含與由閘極驅動器12所選擇之各1水平線對應之特定根數之驅動電極COML的驅動信號施加區塊A1~Ai依序施加顯示驅動信號Vcomd。如此,附有觸控檢測功能之顯示器件10於顯示動作期間Pd,基於由閘極驅動器12、源極驅動器13、及驅動電極驅動 器14所輸出之信號,實施顯示動作。
又,其次,驅動電極驅動器14係於觸控檢測期間Pt,藉由對實施觸控檢測動作之驅動信號施加區塊A1~Ai依序施加觸控檢測驅動信號Vcomt,而依序選擇檢測觸控之1個驅動電極區塊。附有觸控檢測功能之顯示器件10係於觸控檢測期間Pt,基於由驅動電極驅動器14所輸出之信號,實施觸控檢測動作,且自觸控檢測電極TDL輸出檢測信號Vdet。類比濾波器部42係作為如下低通類比濾波器發揮功能:於觸控檢測期間Pt,將自觸控檢測器件30之觸控檢測電極TDL輸出之檢測信號Vdet中包含之較高之頻率成分(雜訊成分)去除,將觸控成分取出後分別輸出。信號處理部44係於觸控檢測期間Pt,基於A/D轉換部43之輸出信號,檢測對觸控檢測器件30有無觸控。又,信號處理部44係於顯示動作期間Pd,基於A/D轉換部43之輸出信號,檢測干擾雜訊之頻率成分中相當於觸控檢測驅動信號Vcomt之頻率之頻率成分之有無。座標擷取部45係於觸控檢測期間Pt,在藉由信號處理部44而實施觸控檢測時,求出該觸控檢測器件30上之座標,且將該座標資料作為輸出信號Out輸出。
又,檢測時序控制部47係以類比濾波器部42、A/D轉換部43、信號處理部44、座標擷取部45及雜訊檢測部46同步地動作之方式進行控制。
再者,附有觸控檢測功能之顯示裝置1係設為於各期間,實施對於畫面GS之相當於1畫面之動作者,但並不限定於此。例如,亦可設為實施畫面GS之相當於1畫面以上、或相當於1畫面以下之動作。
又,於實施觸控檢測動作之觸控檢測期間Pt,未對液晶顯示器件20輸出用以實施顯示動作之各種信號(掃描信號Vscan及像素信號Vpix)。因此,於觸控檢測期間Pt,形成於像素基板2之未圖示之掃描信號線GCL及像素信號線SGL成為浮接狀態、或被施加直流電位之狀 態。藉此,可降低自掃描信號線GCL及像素信號線SGL經由寄生電容朝向觸控檢測電極TDL傳遞雜訊之可能性。即,於本實施形態之附有觸控檢測功能之顯示裝置1中,可降低內部雜訊對觸控檢測動作造成之影響。
圖11、圖12及圖13係示意性表示實施形態1之驅動電極驅動器之一動作例者。圖11所示之附有觸控檢測功能之顯示器件10之畫面GS被分割成自驅動信號施加區塊A1至驅動信號施加區塊Ai為止之例如10個驅動信號施加區塊。例如,於1圖框期間(1F)之觸控檢測期間Pt,驅動電極驅動器14對相當於驅動信號施加區塊A1之特定根數之驅動電極COML同時地施加觸控檢測驅動信號Vcomt。如圖12所示,於接著之1圖框期間(1F)之觸控檢測期間Pt,驅動電極驅動器14對相當於驅動信號施加區塊A2之特定根數之驅動電極COML同時地施加觸控檢測驅動信號Vcomt。繼而,如圖13所示,於接著之1圖框期間(1F)之觸控檢測期間Pt,驅動電極驅動器14對相當於驅動信號施加區塊A3之特定根數之驅動電極COML同時地施加觸控檢測驅動信號Vcomt。以此方式,驅動電極驅動器14對該等特定根數之驅動電極COML同時地施加觸控檢測驅動信號Vcomt,且對驅動信號施加區塊A1至Ai依序施加觸控檢測驅動信號Vcomt,藉此,進行觸控檢測掃描。
(顯示動作期間Pd中之顯示動作)
以下,一面參照圖14,一面對顯示動作期間Pd中之顯示動作進行詳細描述。
圖14係表示顯示動作期間中之各信號之時序之一例之波形圖。圖14係表示顯示驅動信號Vcomd之波形、掃描信號Vscan之波形、及像素信號Vpix之波形。圖14係將顯示動作期間Pd之驅動設為線反轉驅動之情形之例。以下,說明以畫面GS之驅動信號施加區塊A1~Ai中之特定之驅動信號施加區塊A1為驅動對象之情形。
於時序t1,驅動電極驅動器14對驅動信號施加區塊A1施加顯示驅動信號Vcomd,使其電壓位準自低位準變化為高位準。自該顯示驅動信號Vcomd之電壓位準之變化點開始進行1水平期間(1H)。
其次,於時序t2,閘極驅動器12對與驅動信號施加區塊A1中包含之第(n-1)列之1水平線之複數個像素Pix對應之掃描信號線GCL施加掃描信號Vscan,使其電壓位準自低位準變化為高位準。
繼而,於時序t3,源極驅動器13對像素信號線SGL施加像素信號Vpix,使其電壓位準變化為低位準,開始進行第(n-1)列之1水平線之複數個像素Pix之顯示動作。
繼而,於時序t4,閘極驅動器12使施加於與第(n-1)列之1水平線之複數個像素Pix對應之掃描信號線GCL中之掃描信號Vscan之電壓位準自高位準變化為低位準。其後,於時序t5,源極驅動器13結束像素信號Vpix之施加。
繼之,於時序t11,驅動電極驅動器14使顯示驅動信號Vcomd之電壓位準自高位準變化為低位準。藉此,1水平期間(1H)結束,接著之1水平期間(1H)開始。
於接著之1水平期間(1H),在時序t12,閘極驅動器12對與驅動信號施加區塊A1中包含之第n列之1水平線之複數個像素Pix對應之掃描信號線GCL施加掃描信號Vscan,使其電壓位準自低位準變化為高位準。
繼而,於時序t13,源極驅動器13對像素信號線SGL施加像素信號Vpix,使其電壓位準變化為高位準,開始進行第n列之1水平線之複數個像素Pix之顯示動作。再者,於該例中,附有觸控檢測功能之顯示裝置1係實施反轉驅動,故而,源極驅動器13所施加之像素信號Vpix與前一個1水平期間(1H)相比,其極性反轉。
其後,於時序t14,閘極驅動器12使施加至與第n列之1水平線之 複數個像素Pix對應之掃描信號線GCL上之掃描信號Vscan之電壓位準自高位準變化為低位準。其後,於時序t15,源極驅動器13結束像素信號Vpix之施加。
附有觸控檢測功能之顯示裝置1以後重複上述動作,藉此,實施畫面GS之驅動信號施加區塊A1中之顯示動作。如上所述,附有觸控檢測功能之顯示裝置1係一面使施加驅動信號之區塊自驅動信號施加區塊A1朝向下側依序位移,一面對各驅動信號施加區塊A1~Ai實施上述之顯示動作,藉此,實施對於畫面GS之整面之顯示動作。
附有觸控檢測功能之顯示裝置1係於該顯示動作期間Pd之期間,與實施如上所述之對於畫面GS之顯示動作同時地,於觸控檢測時,檢測成為雜訊之對於畫面GS之干擾雜訊。具體而言,附有觸控檢測功能之顯示裝置1檢測對於畫面GS之干擾雜訊中相當於觸控檢測驅動信號Vcomt之頻率之頻率成分,且於下一次之觸控檢測期間Pt中之觸控檢測動作時,實施將驅動電極驅動器14所輸出之觸控檢測驅動信號Vcomt之頻率變更為不同之頻率之動作(雜訊檢測動作)。
(觸控檢測期間Pt中之觸控檢測動作)
以下,一面參照圖15,一面對觸控檢測期間Pt中之觸控檢測動作進行詳細描述。圖15係表示觸控檢測期間中之各信號之時序之一例之波形圖。於圖15中,表示觸控檢測驅動信號Vcomt之波形與檢測信號Vdet之波形。以下,說明將畫面GS之驅動信號施加區塊A1~Ai中之特定之驅動信號施加區塊A1作為驅動對象之情形。
驅動電極驅動器14係於觸控檢測期間Pt,對驅動信號施加區塊A1施加觸控檢測驅動信號Vcomt。再者,較理想為,觸控檢測驅動信號Vcomt之頻率與顯示動作期間Pd中之顯示驅動信號Vcomd之頻率不同。
施加至該驅動信號施加區塊A1之觸控檢測驅動信號Vcomt係經由 靜電電容傳遞至觸控檢測電極TDL,從而檢測信號Vdet產生變化。
其次,A/D轉換部43係藉由與觸控檢測驅動信號Vcomt同步之取樣時序ts(或相較該取樣時序ts高之頻率之取樣頻率),而將被輸入檢測信號Vdet之類比濾波器部42之輸出信號進行A/D轉換。即,A/D轉換部43係以相較觸控檢測驅動信號Vcomt之週期短之週期實施取樣。
其次,信號處理部44基於A/D轉換部43之輸出信號,檢測對觸控檢測器件30有無觸控。檢測該觸控之有無之方法係例如藉由如上所述之基於閾值之判定進行檢測。
繼而,座標擷取部45係於由信號處理部44實施觸控檢測時,求出該觸控檢測器件30上之座標,且將該座標資料作為輸出信號Out輸出。
附有觸控檢測功能之顯示裝置1係藉由如上之動作而實施畫面GS之驅動信號施加區塊A1中之觸控檢測動作。如上所述,附有觸控檢測功能之顯示裝置1係一面使施加驅動信號之區塊自驅動信號施加區塊A1朝向下側依序位移,一面對各驅動信號施加區塊A1~Ai實施上述之觸控檢測動作,藉此,實施對於畫面GS之整面之觸控檢測動作。
(顯示動作期間Pd中之雜訊檢測動作)
圖16係表示顯示動作期間及觸控檢測期間之重複中之各信號之波形的示意圖。如圖16所示,附有觸控檢測功能之顯示裝置1係交替地設定有顯示動作期間Pd與觸控檢測期間Pt。附有觸控檢測功能之顯示裝置1係於顯示動作期間Pd,輸出像素信號Vpix及顯示驅動信號Vcomd,且藉由執行上述動作而執行RBG顯示動作。
進而,本實施形態之附有觸控檢測功能之顯示裝置1係於顯示動作期間Pd設置有雜訊檢測期間Pn,且於顯示動作期間Pd,對檢測信號Vdet進行檢測,執行雜訊之檢測動作。亦即,和顯示動作期間Pd與 觸控檢測期間Pt之關係同樣地,附有觸控檢測功能之顯示裝置1亦交替設定有雜訊檢測期間Pn與觸控檢測期間Pt。附有觸控檢測功能之顯示裝置1係於雜訊檢測期間Pn,取得用於雜訊檢測之檢測信號Vdet,且於觸控檢測期間Pt,取得用於觸控檢測之檢測信號Vdet。
其次,具體地說明雜訊檢測期間Pn、即顯示動作期間Pd中之雜訊檢測動作。再者,如圖16所示,雜訊檢測期間Pn亦為顯示動作期間Pd,故而亦並行地實施顯示圖像之處理。首先,觸控檢測部40將自觸控檢測電極TDL輸出之檢測信號Vdet輸入至類比濾波器部42。於該檢測信號Vdet中,包含伴隨驅動電極驅動器14所輸出之顯示驅動信號Vcomd而出現之頻率成分、LCD雜訊、及干擾雜訊。類比濾波器部42係自檢測信號Vdet中,使干擾雜訊之頻率成分中包含當前之觸控檢測驅動信號Vcomt之頻率之特定範圍之頻率成分通過。藉此,未包含於該特定範圍內之頻率之伴隨驅動電極驅動器14所輸出之顯示驅動信號Vcomd而出現之成分、及LCD雜訊成分藉由類比濾波器部42而去除、減少。
繼而,觸控檢測部40利用A/D轉換部43將自類比濾波器部42輸出之類比信號藉由與顯示驅動信號Vcomd同步之時序、或相較該時序高之頻率之取樣頻率進行取樣,且轉換為數位信號。
此處,觸控檢測部40於使用LPF(low pass filter,低通濾波器)或BPF(帶通濾波器,band pass filter)等之濾波處理、取樣時,可單純地將資料相加,但亦可根據所需之階數進行加權,以僅使特定之頻率選擇性地通過之方式,取得所取樣之數位信號。再者,於該情形時,將類比信號轉換為數位信號之後,進行濾波處理,取得所取樣之數位信號。此處,圖17係選擇性擷取特定之頻率之濾波器之一例。圖17係50階之FIR(finite impulse response,有限脈衝響應)濾波器。圖17所示之濾波器可藉由對脈衝響應之輸入進行加權,選擇性地擷取而取得輸出 信號。
繼之,觸控檢測部40藉由信號處理部44而對A/D轉換部43之輸出信號,檢測與當前設定之觸控檢測驅動信號Vcomt之頻率相同或其附近之頻率成分是否為特定強度(閾值強度)以上。藉此,可判定干擾雜訊中是否包含特定強度以上之觸控檢測驅動信號Vcomt之頻率成分。
繼而,觸控檢測部40在藉由信號處理部44而檢測到干擾雜訊之頻率成分中與觸控檢測驅動信號Vcomt之頻率相同或其附近之頻率成分之情形時,亦即,在判定干擾雜訊中包含特定強度以上之觸控檢測驅動信號Vcomt之頻率成分之情形時,由雜訊檢測部46對控制部11輸出觸控檢測信號之雜訊報告信號。一旦檢測出雜訊報告信號,則控制部11自所記憶之選擇候補頻率中,選擇與該頻率不同之頻率,變更為已選擇觸控檢測驅動信號Vcomt之頻率之選擇候補頻率。因此,雜訊報告信號成為用以自所記憶之選擇候補頻率中,選擇與該頻率不同之頻率,變更為已選擇觸控檢測驅動信號Vcomt之頻率之選擇候補頻率的信號。
此處,圖18係表示顯示動作期間之檢測信號Vdet之一例之說明圖。圖19係表示顯示動作期間之檢測信號Vdet之傅立葉變換之結果之一例之示意圖。再者,圖18及圖19係未重疊有干擾雜訊之檢測結果、即因圖像之顯示動作(像素之寫入動作)而產生之信號之檢測結果。再者,圖19係將橫軸設為頻率,將縱軸設為雜訊強度。
如上所述,於觸控檢測期間Pt,自驅動電極驅動器14對驅動電極COML施加特定頻率之觸控檢測驅動信號Vcomt,藉此,經由靜電電容,將與觸控檢測驅動信號Vcomt相同頻率之檢測信號Vdet自觸控檢測電極TDL輸出,與此同樣地,於顯示動作期間Pd,自驅動電極驅動器14對驅動電極COML施加特定頻率之顯示驅動信號Vcomd,藉此,經由靜電電容,將與顯示驅動信號Vcomd相同頻率之檢測信號Vdet自 觸控檢測電極TDL輸出。又,如上所述,於顯示動作期間Pd中之顯示動作中,因為自閘極驅動器12施加至掃描信號線GCL之掃描信號Vscan之接通/斷開動作、及對自源極驅動器13施加至像素信號線SGL之像素信號Vpix之電壓位準之高位準及低位準之重複動作,而使驅動電極COML及觸控檢測電極TDL之電壓中產生雜訊(LCD雜訊)。
圖18係表示自觸控檢測電極TDL輸出之檢測信號Vdet中出現LCD雜訊之狀態。因此,為了檢測傳播至觸控檢測電極TDL之干擾雜訊,而必須去除觸控檢測電極TDL中出現之LCD雜訊。此處,圖19係將LCD雜訊進行傅立葉變換後作為頻譜所表現之圖。附有觸控檢測功能之顯示裝置1係預先算出圖19所示之LCD雜訊之頻譜,且將LCD雜訊之頻率成分較低之頻率、例如頻率f1、f2、f3、f4、f5、f6設定為選擇候補頻率。藉此,可防止已選擇之觸控檢測驅動信號Vcomt之頻率與LCD雜訊之頻率重疊。又,附有觸控檢測功能之顯示裝置1可構成為按照選擇候補頻率,設立類比濾波器部42,藉此,不使LCD雜訊之頻率成分中雜訊強度以峰值呈現之頻率成分通過。再者,選擇候補頻率較佳為LCD雜訊成為30db以下之頻率,更佳為LCD雜訊成為10db以下之頻率。可藉由使LCD雜訊為30db以下,而將抖動值設為1%以下。可藉由使LCD雜訊為10db以下,而確實地降低LCD雜訊之影響。
又,觸控檢測部40在未藉由信號處理部44檢測到干擾雜訊之頻率成分中與觸控檢測驅動信號Vcomt之頻率相同或其附近之頻率成分之情形時,不由雜訊檢測部46輸出雜訊報告信號。藉此,驅動頻率維持當前之頻率。
再者,自選擇候補頻率中選擇哪一個頻率可由控制部11決定,亦可由雜訊檢測部46檢測。
附有觸控檢測功能之顯示裝置1係藉由如上所述之動作而對畫面 GS之驅動信號施加區塊A1~Ai之每一區塊一同地實施顯示動作、及雜訊檢測動作。此處,驅動信號施加區塊A1中包含之驅動電極COML之電極圖案係與作為複數個條紋狀之電極圖案延伸之觸控檢測電極TDL交叉。因此,在對每一驅動電極區塊實施雜訊檢測動作之情形時,將檢測信號Vdet以觸控檢測電極TDL之電極圖案之數量輸入至類比濾波器部42。於該情形時,例如,於複數個檢測信號Vdet中,檢測出至少1個以上之干擾雜訊之頻率成分中與觸控檢測驅動信號Vcomt之頻率相同或其附近之頻率成分之情形時,可將頻率變更,或者於複數個檢測信號Vdet中檢測出特定數量以上之情形時,亦可將頻率變更。繼而,一面使驅動信號施加區塊A1~Ai之區塊依序位移至下側,一面對各驅動信號施加區塊A1~Ai之區塊實施上述雜訊檢測動作,藉此,實施對於畫面GS之整面之雜訊檢測動作。本實施形態之附有觸控檢測功能之顯示裝置1係作為使顯示驅動信號Vcomd在每一線中變化之線反轉驅動進行說明,但並不限定於此,亦可為使顯示驅動信號Vcomd於影像期間中不變化之點反轉驅動或行反轉驅動。即,作為顯示驅動信號Vcomd,並不限定於交流矩形波形,亦可使用任意位準之直流電壓信號。
(實施形態1之效果)
附有觸控檢測功能之顯示裝置1係於雜訊檢測期間Pn執行雜訊檢測動作,且可藉由檢測干擾雜訊之觸控檢測驅動信號Vcomt之頻率,而抑制因干擾雜訊而使觸控檢測動作之精度降低。例如,如本實施形態所述,在自檢測信號Vdet中檢測出干擾雜訊之頻率成分中與觸控檢測驅動信號Vcomt之頻率相同或其附近之頻率成分之情形時,可藉由將觸控檢測驅動信號Vcomt之頻率變更為不同之頻率,而抑制觸控檢測動作中之干擾雜訊所導致之誤動作之產生。
又,由於可將雜訊檢測動作與顯示動作期間Pd中之顯示動作一 同地實施,故而,可防止顯示動作期間Pd及觸控檢測期間Pt時間性緊迫。藉此,可延長顯示動作期間Pd及觸控檢測期間Pt,從而可使顯示動作及觸控檢測動作之性能提昇。
又,附有觸控檢測功能之顯示裝置1較理想為使觸控檢測驅動信號Vcomt之頻率不同於顯示驅動信號Vcomd之頻率。藉此,可抑制顯示驅動信號Vcomd之成分通過類比濾波器部42。因此,可防止無法區分通過類比濾波器部42之信號為伴隨顯示驅動信號Vcomd之信號成分、抑或是干擾雜訊之頻率成分中與觸控檢測驅動信號Vcomt之頻率相同或其附近之頻率成分,從而可準確地檢測干擾雜訊。
再者,雜訊檢測動作並不限定於在每次顯示動作期間Pd實施,亦可每隔特定次數之顯示動作期間Pd而實施。
又,顯示動作期間Pd及觸控檢測期間Pt亦可於1圖框期間(1F)之間交替地設置複數次。即,亦可藉由中斷顯示掃描而將顯示動作期間Pd分割成複數個,且於顯示掃描中斷之期間,設置觸控檢測動作期間。觸控檢測期間Pt並不限定於垂直遮沒期間,亦可配置為水平遮沒期間。亦可於上述以外之期間中,將不實施顯示動作之期間作為顯示之遮沒期間任意地配置於1圖框期間內,從而成為觸控檢測期間Pt。
上述實施形態係如上述實施形態1所示,對每一驅動信號施加區塊Ai將驅動電極COML驅動進行掃描,但並不限定於此,亦可取而代之,例如藉由將特定根數之驅動電極COML進行驅動,並且使驅動電極COML逐一地位移而進行掃描。
又,各實施形態及變化例之附有觸控檢測功能之顯示裝置1可將使用有TN、VA、ECB等各種模式之液晶之液晶顯示器件20與觸控檢測器件30一體化而製成附有觸控檢測功能之顯示器件10。取而代之,附有觸控檢測功能之顯示器件10將使用有FFS(fringe field Switching,邊界電場切換)或IPS(in plane switching,橫向電場效應)等橫向電場模 式之液晶之液晶顯示器件與觸控檢測器件一體化。
例如,附有觸控檢測功能之顯示裝置1a於使用橫向電場模式之液晶之情形,可將附有觸控檢測功能之顯示器件10a如圖20所示地構成。圖20係表示附有觸控檢測功能之顯示器件10a之概略剖面結構之一例者,且表示在像素基板2a與對向基板3a之間夾持液晶層6a之狀態。其他各部之名稱或功能等與圖7之情形相同,故而省略說明。該例係與圖7之情形不同地將兼用於顯示用與觸控檢測用之兩者之驅動電極COML形成於TFT基板21之正上方,構成像素基板2a之一部分。於驅動電極COML之上方,介隔絕緣層23配置有像素電極22。於該情形時,驅動電極COML與觸控檢測電極TDL之間之亦包含液晶層6a之所有介電體有助於電容元件C1之形成。
例如,上述各實施形態係設為將液晶顯示器件與靜電電容型之觸控檢測器件一體化所得之所謂內嵌(In-cell)型,但並不限定於此,亦可取代其而例如為於液晶顯示器件安裝有靜電電容型之觸控檢測器件者。即便該情形,亦可藉由採用如上所述之構成及動作而取得上述效果。
<1-2.實施形態2>
對本實施形態之附有觸控檢測功能之顯示裝置1b,以與實施形態1之附有觸控檢測功能之顯示裝置1不同之處為中心進行說明。
(附有觸控檢測功能之顯示器件之構成)
圖21係表示實施形態2之附有觸控檢測功能之顯示裝置之另一概略構成之示意圖。圖21所示之附有觸控檢測功能之顯示裝置1b包含:驅動IC(Integrated Circuit,積體電路)51,其對驅動電極COML施加驅動信號Vcom,且具有對LCD雜訊資訊之運算功能;及觸控IC52,其輸入自觸控檢測電極TDL輸出之檢測信號Vdet。該驅動IC51係相當於實施形態1之附有觸控檢測功能之顯示裝置1之驅動電極驅動器14(或 閘極驅動器12、源極驅動器13及驅動電極驅動器14之全部)者,觸控IC52係相當於實施形態1之附有觸控檢測功能之顯示裝置1之觸控檢測部40者。又,該驅動IC51及觸控IC52係以可相互通訊之方式電性連接。
(顯示動作期間Pd中之雜訊檢測動作)
其次,對顯示動作期間Pd中之雜訊檢測動作進行說明。再者,關於顯示動作期間Pd中之顯示動作、及觸控檢測期間Pt中之觸控檢測動作係與實施形態1相同。
本實施形態之附有觸控檢測功能之顯示裝置1b係與實施形態1同樣地,對畫面GS之驅動信號施加區塊A1~Ai之每一區塊一同地實施顯示動作、及雜訊檢測動作。又,於上述圖18中,表示自觸控檢測電極TDL輸出之檢測信號Vdet中出現LCD雜訊之狀態,但驅動電極COML中亦出現相同之LCD雜訊。驅動IC51係於顯示動作期間Pd,對驅動信號施加區塊A1~Ai之區塊施加顯示驅動信號Vcomd,並且基於對構成驅動信號施加區塊之複數個驅動電極COML輸入之信號,算出LCD雜訊之運算值,且記憶資訊。具體而言,驅動IC51係藉由圖像信號之成分(例如,考慮RGB之點燈比例、來自信號線之寫入灰階(gray level)或信號之電壓方向等所算出之係數)與該圖像信號之顯示,而以表格或映射表預先記憶與觸控檢測電極TDL中產生之信號成分(LDC雜訊)之關係。一旦檢測出對驅動信號施加區塊A1~Ai之區塊之圖像信號,則驅動IC51可藉由使用表格或映射表分析該圖像信號而算出LCD雜訊成分。該LCD雜訊之運算值在與觸控檢測電極TDL之電極圖案之延伸方向交叉之方向(箭頭90之方向)上延伸之同一驅動電極COML被均勻化,但在並列排列之各驅動電極COML之方向(箭頭92之方向)上,成為分別不同之值。驅動IC51係於在驅動信號施加區塊A1~Ai之區塊實施顯示動作時,記憶藉由運算而將由各驅動電極COML 所檢測之LCD雜訊算出之值,且將該記憶之LCD雜訊之運算值不斷進行相加。繼而,一面使驅動信號施加區塊A1~Ai之區塊依序位移,一面於各區塊記憶LCD雜訊之運算值,且同樣地將該記憶之雜訊之運算值不斷進行相加。藉此,算出畫面GS之整面中之LCD雜訊。
其次,驅動IC51將LCD雜訊之加法值發送至觸控IC52。觸控IC52檢測自各觸控檢測電極TDL輸出之檢測信號Vdet,且擷取自各檢測信號Vdet減去自驅動IC51接收之加法值所得之信號即LCD雜訊去除信號。關於該擷取處理,例如可為構成觸控IC52之類比濾波器部42所實施者,或者亦可於圖1所示之類比濾波器部42之前段側設置實施該擷取處理之電路。該LCD雜訊去除信號係將LCD雜訊之波形成分去除,並且亦將檢測信號Vdet之頻率成分中伴隨驅動電極驅動器14所輸出之顯示驅動信號Vcomd而出現之頻率成分去除,故而成為僅干擾雜訊之波形信號。
繼而,類比濾波器部42僅使LCD雜訊去除信號中之干擾雜訊之頻率成分中之與當前之觸控檢測驅動信號Vcomt之頻率相同或其附近之頻率成分通過。以後之處理與實施形態1之雜訊檢測動作相同。
(實施形態2之效果)
藉由如上所述之構成及動作,作為類比濾波器部42之濾波功能,即便不具備如實施形態1般不使LCD雜訊之頻率成分中雜訊強度以峰值出現之頻率成分通過之功能、及不使檢測信號Vdet之頻率成分中伴隨驅動電極驅動器14所輸出之顯示驅動信號Vcomd而出現之觸控檢測電極TDL中之信號之頻率成分通過之功能,亦可取得與實施形態1相同之效果。
<1-3.變化例>
圖22係表示變化例之附有觸控檢測功能之顯示器件之概略剖面結構之剖面圖。於變化例中,上述驅動電極COML係作為液晶顯示器 件20之共通驅動電極發揮功能,驅動電極COMLt係作為觸控檢測器件30之驅動電極發揮功能。亦即,本實施形態係未兼用液晶顯示器件20之共通驅動電極與觸控檢測器件之驅動電極之形態。而且,驅動電極驅動器14於進行顯示動作之顯示期間,將驅動信號Vcom作為顯示驅動信號施加至驅動電極COML。而且,驅動電極驅動器14於執進行觸控檢測動作之觸控檢測期間Pt,將驅動信號Vcom作為觸控驅動信號施加至驅動電極COMLt。又,觸控檢測部於顯示動作期間Pd,實施檢測觸控檢測電極中出現之干擾雜訊之雜訊檢測動作。
附有觸控檢測功能之顯示器件10包含:像素基板2;在與該像素基板2之表面垂直之方向上對向地配置之對向基板3;及插設於像素基板2與對向基板3之間之液晶層6。又,對向基板3係玻璃基板31A之一面與玻璃基板31B之一面以接著層31P而接合。彩色濾波器32係形成於該玻璃基板31B之另一面。複數個驅動電極COMLt係形成於彩色濾波器32之表面上。觸控檢測電極TDL係形成於玻璃基板31A之一面,且於該玻璃基板31A之另一面配設有偏光板35A。藉由將玻璃基板31B與玻璃基板31A以接著層31P接合,而使觸控檢測電極TDL由玻璃基板31B與玻璃基板31A夾持。
像素基板2包含:作為電路基板之TFT基板21;於該TFT基板21上配設成矩陣狀之複數個像素電極22;形成於TFT基板21及像素電極22之間之複數個驅動電極COML;及位於TFT基板21之下表面側之入射側偏光板35B。再者,配置觸控檢測電極TDL、驅動電極COML、驅動電極COMLt之場所並不限定於上述構成,可配置於任何位置。
例如,既可構成為將觸控檢測電極TDL、驅動電極COMLt之兩者配置於TFT基板21與基板31B之間,亦可構成為於玻璃基板31B或玻璃基板31A之上(偏光板35A之面上)配置觸控檢測電極TDL與驅動電極COMLt。
以上,列舉若干實施形態及變化例說明了實施形態,但本揭示並不限定於該等實施形態等,可進行種種變化。
<2.適用例>
其次,參照圖23~圖34,對實施形態及變化例中說明之附有觸控檢測功能之顯示裝置1之適用例進行說明。圖23~圖34係表示適用本實施形態之附有觸控檢測功能之顯示裝置之電子機器之一例之圖。實施形態1、2及變化例之附有觸控檢測功能之顯示裝置1可適用於電視裝置、數位相機、筆記型個人電腦、行動電話等移動終端裝置或視訊攝影機等所有領域之電子機器。換言之,實施形態1、2及變化例之附有觸控檢測功能之顯示裝置可適用於將自外部輸入之影像信號或於內部生成之影像信號以圖像或影像顯示之所有領域之電子機器。電子機器具備控制裝置,該控制裝置係基於由附有觸控檢測功能之顯示裝置所檢測之操作執行處理,且對附有觸控檢測功能之顯示裝置供給影像信號。
(適用例1)
圖23所示之電子機器係適用實施形態1、2及變化例之附有觸控檢測功能之顯示裝置之電視裝置。該電視裝置包含例如含有前面板511及濾光玻璃512之影像顯示畫面部510,且該影像顯示畫面部510係實施形態1、2及變化例之附有觸控檢測功能之顯示裝置。
(適用例2)
圖24及圖25所示之電子機器係適用實施形態1、2及變化例之附有觸控檢測功能之顯示裝置之數位相機。該數位相機包含例如閃光燈用之發光部521、顯示部522、選單開關523及快門按鈕524,且該顯示部522係實施形態1、2及變化例之附有觸控檢測功能之顯示裝置。
(適用例3)
圖26所示之電子機器係表示適用實施形態1、2及變化例之附有 觸控檢測功能之顯示裝置之視訊攝影機之外觀者。該視訊攝影機包含例如本體部531、設置於該本體部531之前方側面上之被攝體攝影用之鏡頭532、攝影時之起動/停止開關533及顯示部534。而且,顯示部534係實施形態1、2及變化例之附有觸控檢測功能之顯示裝置。
(適用例4)
圖27所示之電子機器係適用實施形態1、2及變化例之附有觸控檢測功能之顯示裝置之筆記型個人電腦。該筆記型個人電腦包含例如本體541、用於文字等之輸入操作之鍵盤542及顯示圖像之顯示部543,且顯示部543包含實施形態1、2及變化例之附有觸控檢測功能之顯示裝置。
(適用例5)
圖28~圖34所示之電子機器係適用實施形態1、2及變化例之附有觸控檢測功能之顯示裝置之行動電話機。該行動電話機係例如將上側框體551與下側框體552以連結部(鉸鏈部)553連結而成者,且包含:顯示器554、次顯示器555、圖片燈556及相機557。該顯示器554或次顯示器555包含實施形態1、2及變化例之附有觸控檢測功能之顯示裝置。
<3.本揭示之構成>
又,本揭示亦可採取以下之構成。
(1)
一種附有觸控檢測功能之顯示裝置,其包含:像素電極,其被施加用以使複數個顯示元件實施顯示動作之像素信號;觸控檢測電極,其用以檢測外部物體是否已接觸或接近;顯示驅動部,其係對上述像素電極輸出與顯示驅動信號同步之上述像素信號,實施上述顯示動作; 動作驅動部,其係於顯示動作期間,施加上述顯示驅動信號,實施上述顯示動作,且於觸控檢測期間,施加觸控檢測驅動信號,實施觸控檢測動作;觸控檢測部,其檢測自上述觸控檢測電極輸出之檢測信號;及控制部,其使上述顯示動作期間與上述觸控檢測期間分時地執行;上述觸控檢測部係於上述顯示動作期間,實施檢測上述觸控檢測電極中出現之干擾雜訊之雜訊檢測動作。
(2)
如(1)之附有觸控檢測功能之顯示裝置,其更包含於上述顯示動作時被施加上述顯示驅動信號,且於上述觸控檢測動作時被施加上述觸控檢測驅動信號之驅動電極,上述動作驅動部係於上述顯示動作期間,對上述驅動電極施加上述顯示驅動信號,且於上述觸控檢測期間,對上述驅動電極施加上述觸控檢測驅動信號。
(3)
如(1)之附有觸控檢測功能之顯示裝置,其更包含:第1驅動電極,其係於上述顯示動作時被施加上述顯示驅動信號;及第2驅動電極,其係於上述觸控檢測動作時被施加上述觸控檢測驅動信號;上述動作驅動部係於上述顯示動作期間,對上述第1驅動電極施加上述顯示驅動信號,且於上述觸控檢測期間,對上述第2驅動電極施加上述觸控檢測驅動信號。
(4)
如(1)至(3)中任一項之附有觸控檢測功能之顯示裝置,其中上述控制部係使上述顯示動作期間與上述觸控檢測期間交替地執行。
(5)
如(1)至(4)中任一項之附有觸控檢測功能之顯示裝置,其中上述觸控檢測部係於上述雜訊檢測動作中,自被上述觸控檢測電極檢測之上述檢測信號中,將藉由上述顯示驅動部及上述動作驅動部所實施之上述顯示動作而產生之雜訊即LCD雜訊去除,具有僅使上述檢測信號之頻率成分中之與當前時間點之上述觸控檢測驅動信號之頻率相同或其附近之頻率成分通過之濾波功能,且藉由該濾波功能而自上述檢測信號中擷取該頻率成分作為濾波後頻率成分,基於該濾波後頻率成分,檢測上述干擾雜訊是否具有與當前時間點之上述觸控檢測驅動信號之頻率相同或其附近之頻率成分,於上述干擾雜訊具有與當前時間點之上述觸控檢測驅動信號之頻率相同或其附近之頻率成分之情形時,輸出雜訊報告信號。
(6)
如(5)之附有觸控檢測功能之顯示裝置,其中上述觸控檢測部係於上述雜訊檢測動作中,藉由將自上述檢測信號中擷取之上述濾波後頻率成分之信號強度與特定之閾值加以比較,而檢測具有與當前時間點之上述觸控檢測驅動信號之頻率相同或其附近之頻率成分之上述干擾雜訊之有無。
(7)
如(5)或(6)之附有觸控檢測功能之顯示裝置,其中上述控制部係於已取得上述雜訊報告信號之情形時,將上述觸控檢測驅動信號之頻率變更為不同之頻率。
(8)
如(1)至(7)中任一項之附有觸控檢測功能之顯示裝置,其中上述 觸控檢測驅動信號之頻率係與上述LCD雜訊之頻譜之峰值不同之頻率。
(9)
如(1)至(8)中任一項之附有觸控檢測功能之顯示裝置,其中上述觸控檢測驅動信號之頻率係與上述顯示驅動信號之頻率不同之頻率。
(10)
如(1)至(9)中任一項之附有觸控檢測功能之顯示裝置,其中上述觸控檢測部係利用基於上述外部接近物體之接近或接觸之上述觸控檢測電極及上述驅動電極之間之靜電電容之變化,檢測上述外部接近物體。
(11)
如(1)至(10)中任一項之附有觸控檢測功能之顯示裝置,其中上述觸控檢測部係自上述像素信號中取得經運算而算出之LCD雜訊。
(12)
一種電子機器,其特徵在於包含:如(1)至(11)中任一項之附有觸控檢測功能之顯示裝置;及控制裝置,其基於由上述附有觸控檢測功能之顯示裝置所檢測之操作,執行處理,且對上述附有觸控檢測功能之顯示裝置供給影像信號。
1、1a、1b‧‧‧附有觸控檢測功能之顯示裝置
10‧‧‧附有觸控檢測功能之顯示器件
11‧‧‧控制部
12‧‧‧閘極驅動器
13‧‧‧源極驅動器
14‧‧‧驅動電極驅動器
20‧‧‧液晶顯示器件
30‧‧‧觸控檢測器件
40‧‧‧觸控檢測部
42‧‧‧類比濾波器部
43‧‧‧A/D轉換部
44‧‧‧信號處理部
45‧‧‧座標擷取部
46‧‧‧雜訊檢測部
47‧‧‧檢測時序控制部

Claims (11)

  1. 一種附有觸控檢測功能之顯示裝置,其包含:像素電極,其被施加用以使顯示元件實施顯示動作之像素信號;觸控檢測電極,其係用以檢測外部物體是否已接觸或接近;顯示驅動部,其對上述像素電極輸出與顯示驅動信號同步之上述像素信號,實施上述顯示動作;動作驅動部,其係於顯示動作期間,施加上述顯示驅動信號,實施上述顯示動作,且於觸控檢測期間,施加觸控檢測驅動信號,實施觸控檢測動作;觸控檢測部,其檢測自上述觸控檢測電極輸出之檢測信號;控制部,其使上述顯示動作期間與上述觸控檢測期間分時地執行;及驅動電極,其於上述顯示動作時被施加上述顯示驅動信號,且於上述觸控檢測動作時被施加上述觸控檢測驅動信號;上述動作驅動部係於上述顯示動作期間,對上述驅動電極施加上述顯示驅動信號,且於上述觸控檢測期間,對上述驅動電極施加上述觸控檢測驅動信號;上述觸控檢測部係於上述顯示動作期間,實施檢測上述觸控檢測電極中出現之干擾雜訊之雜訊檢測動作。
  2. 如請求項1之附有觸控檢測功能之顯示裝置,其更包含:第1驅動電極,其係於上述顯示動作時被施加上述顯示驅動信號;及第2驅動電極,其係於上述觸控檢測動作時被施加上述觸控檢測驅動信號;上述動作驅動部係於上述顯示動作期間,對上述第1驅動電極 施加上述顯示驅動信號,且於上述觸控檢測期間,對上述第2驅動電極施加上述觸控檢測驅動信號。
  3. 如請求項1之附有觸控檢測功能之顯示裝置,其中上述控制部使上述顯示動作期間與上述觸控檢測期間交替地執行。
  4. 如請求項1之附有觸控檢測功能之顯示裝置,其中上述觸控檢測部係於上述雜訊檢測動作中,自被上述觸控檢測電極檢測之上述檢測信號中,將藉由上述顯示驅動部及上述動作驅動部所實施之上述顯示動作而產生之雜訊即液晶顯示器雜訊(LCD雜訊)去除,具有僅使上述檢測信號之頻率成分中之與當前時間點之上述觸控檢測驅動信號之頻率相同或其附近之頻率成分通過之濾波功能(filter function),且藉由該濾波功能而自上述檢測信號中擷取該頻率成分作為濾波後頻率成分,基於該濾波後頻率成分,檢測上述干擾雜訊是否具有與當前時間點之上述觸控檢測驅動信號之頻率相同或其附近之頻率成分,於上述干擾雜訊具有與當前時間點之上述觸控檢測驅動信號之頻率相同或其附近之頻率成分之情形時,輸出雜訊報告信號。
  5. 如請求項4之附有觸控檢測功能之顯示裝置,其中上述觸控檢測部係於上述雜訊檢測動作中,藉由將自上述檢測信號中擷取之上述濾波後頻率成分之信號強度與特定之閾值加以比較,而檢測具有與當前時間點之上述觸控檢測驅動信號之頻率相同或其附近之頻率成分之上述干擾雜訊之有無。
  6. 如請求項4之附有觸控檢測功能之顯示裝置,其中上述控制部係於已取得上述雜訊報告信號之情形時,將上述觸控檢測驅動信 號之頻率變更為不同之頻率。
  7. 如請求項1之附有觸控檢測功能之顯示裝置,其中上述觸控檢測驅動信號之頻率係與上述干擾雜訊之頻譜之峰值不同之頻率。
  8. 如請求項1之附有觸控檢測功能之顯示裝置,其中上述觸控檢測驅動信號之頻率係與上述顯示驅動信號之頻率不同之頻率。
  9. 如請求項1之附有觸控檢測功能之顯示裝置,其中上述觸控檢測部係利用基於上述外部物體之接近或接觸之上述觸控檢測電極及上述驅動電極之間之靜電電容之變化,檢測上述外部物體。
  10. 如請求項1之附有觸控檢測功能之顯示裝置,其中上述觸控檢測部係自上述像素信號中取得經運算而算出之液晶顯示器雜訊。
  11. 一種電子機器,其特徵在於包含:如請求項1之附有觸控檢測功能之顯示裝置;及控制裝置,其基於由上述附有觸控檢測功能之顯示裝置所檢測之操作,執行處理,且對上述附有觸控檢測功能之顯示裝置供給影像信號。
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