WO2023195334A1 - 表示入力装置 - Google Patents
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Abstract
表示入力装置１は、検出対象が接近又は接触する操作入力面３０の下方に配置された陽電極２０と、陽電極２０と対向するように配置された陰電極２２と、陽電極２０と陰電極２２に挟まれ、陽電極２０及び陰電極２２間に流れる電流に応じて発光する発光部としての有機ＥＬ層２１と、有機ＥＬ層２１を発光させる発光モード、及び陽電極２０を検出対象の接近又は接触を検出する検出電極とする検出モードを有し、検出モードの際、陰電極２２を開放する第１の制御、又は陽電極２０と陰電極２２を等電位とする第２の制御を行う制御部８と、を有する。
Description
本出願は、２０２２年４月７日に出願された日本国特許出願２０２２－０６３７６５号の優先権を主張するものであり、日本国特許出願２０２２－０６３７６５号の全内容を本出願に参照により援用する。
本発明は、表示入力装置に関する。
透明電極と背面電極との間に、蛍光層と絶縁層を積層して構成されるＥＬ発光層を備えたＥＬ照光式タッチスイッチが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
このＥＬ照光式タッチスイッチは、ＥＬ発光層の透明電極の電位の変化によって、透明絶縁被膜に対する指の接触を検知するタッチ判定回路と、ＥＬ発光層を発光駆動するため、透明電極の電位を基準とした交流電圧を出力するＥＬ駆動回路と、が並列に設けられている。
特許文献１に開示されたＥＬ照光式タッチスイッチは、ＥＬ発光層が大きな容量成分を有するため、タッチによる電位の変化が小さく、検出精度が低い問題がある。
本発明の目的は、検出対象の検出精度を向上させることができる表示入力装置を提供することにある。
本発明の一実施形態による表示入力装置は、検出対象が接近又は接触する操作入力面の下方に配置された陽電極と、陽電極と対向するように配置された陰電極と、陽電極と陰電極に挟まれ、陽電極及び陰電極間に流れる電流に応じて発光する発光部と、発光部を発光させる発光モード、及び陽電極を検出対象の接近又は接触を検出する検出電極とする検出モードを有し、検出モードの際、陰電極を開放する第１の制御、又は陽電極と陰電極を等電位とする第２の制御を行う制御部と、を有する。
本発明の一実施形態によれば、検出対象の検出精度を向上させる表示入力装置を提供することができる。
（実施の形態の要約）
実施の形態に係る表示入力装置は、検出対象が接近又は接触する操作入力面の下方に配置された陽電極と、陽電極と対向するように配置された陰電極と、陽電極と陰電極に挟まれ、陽電極及び陰電極間に流れる電流に応じて発光する発光部と、発光部を発光させる発光モード、及び陽電極を検出対象の接近又は接触を検出する検出電極とする検出モードを有し、検出モードの際、陰電極を開放する第１の制御、又は陽電極と陰電極を等電位とする第２の制御を行う制御部と、を有する。
実施の形態に係る表示入力装置は、検出対象が接近又は接触する操作入力面の下方に配置された陽電極と、陽電極と対向するように配置された陰電極と、陽電極と陰電極に挟まれ、陽電極及び陰電極間に流れる電流に応じて発光する発光部と、発光部を発光させる発光モード、及び陽電極を検出対象の接近又は接触を検出する検出電極とする検出モードを有し、検出モードの際、陰電極を開放する第１の制御、又は陽電極と陰電極を等電位とする第２の制御を行う制御部と、を有する。
この表示入力装置は、検出モードの際、第１の制御又は第２の制御によって発光部に流れる電流を抑制して発光部の容量成分の影響を小さくするので、この構成を採用しない場合と比べて、検出対象の検出精度を向上させることができる。
[第１の実施の形態]
（表示入力装置１の概要）
図１Ａ及び図１Ｂは、第１の実施の形態に係る表示入力装置を示す説明図であり、図１Ｃは、第１の実施の形態に係る表示入力装置のブロック図である。図２Ａは、第１の実施の形態に係る表示入力装置の発光モードを示す図であり、図２Ｂは、検出モードを示す図であり、図２Ｃは、発光モードと検出モードの周期に関する図である。
（表示入力装置１の概要）
図１Ａ及び図１Ｂは、第１の実施の形態に係る表示入力装置を示す説明図であり、図１Ｃは、第１の実施の形態に係る表示入力装置のブロック図である。図２Ａは、第１の実施の形態に係る表示入力装置の発光モードを示す図であり、図２Ｂは、検出モードを示す図であり、図２Ｃは、発光モードと検出モードの周期に関する図である。
なお以下に記載する実施の形態に係る各図において、図形間の比率や形状は、実際の比率や形状とは異なる場合がある。また図１Ｃ、図２Ａ、図２Ｂ、図４Ａ及び図４Ｂでは、主な信号、情報や電流の流れを矢印で示している。
表示入力装置１は、一例として、車両に搭載されている。この表示入力装置１は、一例として、図１Ａに示すように、後述する複数の有機ＥＬ（Electro-Luminescence）素子２を有し、車両の車載装置の表示部として車載装置に関する表示画像１０を表示する機能と、表示画像１０として表示されたアイコン１１に対する操作入力を受け付ける機能と、を備えている。この表示入力装置１は、一例として、図１Ｃに示すように、表示させる画像の情報である表示画像情報Ｓ１に基づいて表示画像１０を表示する機能を有している。
操作入力とは、例えば、検出対象としての操作指９による、操作入力面３０に対する接近又は接触によるタッチ操作などである。なお操作入力面３０に対する接近とは、後述する静電検出部６１の感度が高い際、検出対象が操作入力面３０に接触する前のフローティング状態で検出可能となることを示している。
車載装置は、一例として、車両全体の設定や自動運転機能の制御を行う車両制御装置、車室内の温度を調整する空調装置、現在地の地図や目的地までの誘導を行うナビゲーション装置、シートの位置や傾きなどを制御するシート装置、音楽や映像を再生する音楽及び映像再生装置などである。
また表示入力装置１は、一例として、図１Ｂに示すように、タッチ操作によって予め定められた機能がオン状態とオフ状態とに切り替わるスイッチであっても良い。この表示入力装置１は、意匠１２を有し、有機ＥＬ素子２を照明として使用することにより、操作入力面３０に意匠１２を表示する。この意匠１２は、一例として、操作入力面３０に形成された遮光膜をレーザなどで除去して形成される。なお意匠１２は、タッチ操作を受け付ける場所が複数の場合、その場所に応じて複数設けられる。
表示入力装置１は、図１Ｃに示すように、検出対象が接近又は接触する操作入力面３０の下方に配置された陽電極２０と、陽電極２０と対向するように配置された陰電極２２と、陽電極２０と陰電極２２に挟まれ、陽電極２０及び陰電極２２間に流れる電流に応じて発光する発光部としての有機ＥＬ層２１と、有機ＥＬ層２１を発光させる発光モード、及び陽電極２０を検出対象の接近又は接触を検出する検出電極とする検出モードを有し、検出モードの際、陰電極２２を開放する第１の制御、又は陽電極２０と陰電極２２を等電位とする第２の制御を行う制御部８と、を有する。
本実施の形態では、検出モードの際、陰電極２２を開放する、つまり陰電極２２側をハイインピーダンス化することで陽電極２０から陰電極２２に流れる電流を抑制する第１の制御について説明する。また本実施の形態では、検出対象は、ユーザの操作指９とするがこれに限定されず、スタイラスペンなどの検出可能なものであっても良い。
また表示入力装置１は、図１Ｃに示すように、有機ＥＬ層２１を駆動して発光させる駆動部としての表示駆動部６０と、陽電極２０を検出電極として操作指９の接近又は接触を検出する検出部としての静電検出部６１と、発光モードと検出モードにおいて陽電極２０と表示駆動部６０又は静電検出部６１との接続を切り替える切替部としてのスイッチング回路４と、を備えている。
制御部８は、発光モードの場合、陽電極２０と表示駆動部６０とを電気的に接続すると共に陰電極２２と接地回路５とを電気的に接続するようにスイッチング回路４を制御し、検出モードの場合、第１の制御として陽電極２０と静電検出部６１とを電気的に接続すると共に陰電極２２を開放するようにスイッチング回路４を制御する。
（有機ＥＬ素子２の構成）
表示入力装置１は、複数の有機ＥＬ素子２を備えている。この有機ＥＬ素子２は、図１Ｃに示すように、陽電極２０と、有機ＥＬ層２１と、陰電極２２と、を備え、保護部３によって保護されている。なお発光部は、有機ＥＬ層２１に限定されず、陽電極２０と陰電極２２の間に流れる電流の電気エネルギーを発光のための光エネルギーに変換するものであれば良い。
表示入力装置１は、複数の有機ＥＬ素子２を備えている。この有機ＥＬ素子２は、図１Ｃに示すように、陽電極２０と、有機ＥＬ層２１と、陰電極２２と、を備え、保護部３によって保護されている。なお発光部は、有機ＥＬ層２１に限定されず、陽電極２０と陰電極２２の間に流れる電流の電気エネルギーを発光のための光エネルギーに変換するものであれば良い。
陽電極２０は、一例として、ＩＴＯ（スズドープ酸化インジウム：Indium Tin Oxide）を用いて板形状に形成されている。この陽電極２０は、スイッチング回路４を切り替えることにより、表示駆動部６０又は静電検出部６１と電気的に接続するように構成されている。
有機ＥＬ層２１は、ホール輸送層、発光層及び電子注入層などが積層され、陽電極２０と陰電極２２とに挟まれている。この有機ＥＬ層２１は、陽電極２０と陰電極２２間に流れる電流によって発光し、光２１１を陽電極２０及び保護部３を介して出力する。
図１Ｃでは、有機ＥＬ層２１の発光機能を発光素子２１０で示し、有機ＥＬ層２１の寄生容量成分を素子容量２１２として表している。
陰電極２２は、例えば、銅やアルミニウムなどを用いた導電性金属や導電性合金によって板形状に形成されている。陰電極２２は、複数の有機ＥＬ素子２ごとに設けられている。
この陰電極２２は、図２Ｂ及び図２Ｃに示すように、スイッチング回路４を切り替えることにより、開放されたり、接地回路５と電気的に接続されたりするように構成されている。
（保護部３の構成）
保護部３は、一例として、ポリカーボネートなどの透明樹脂やガラスなどによって板形状に形成されている。保護部３は、表面が操作入力面３０となっている。また保護部３の裏面３１側には、複数の有機ＥＬ素子２が配置されている。
保護部３は、一例として、ポリカーボネートなどの透明樹脂やガラスなどによって板形状に形成されている。保護部３は、表面が操作入力面３０となっている。また保護部３の裏面３１側には、複数の有機ＥＬ素子２が配置されている。
（スイッチング回路４の構成）
スイッチング回路４は、一例として、図２Ａ及び図２Ｂに示すように、陽電極２０と表示駆動部６０又は静電検出部６１との接続の切り替えと、陰電極２２と接地回路５との接続及び非接続の切り替えと、を行うように構成されている。スイッチング回路４は、図１Ｃに示すように、制御部８から出力される切替信号Ｓ４に基づいてそれらの接続の切り替えを行う。
スイッチング回路４は、一例として、図２Ａ及び図２Ｂに示すように、陽電極２０と表示駆動部６０又は静電検出部６１との接続の切り替えと、陰電極２２と接地回路５との接続及び非接続の切り替えと、を行うように構成されている。スイッチング回路４は、図１Ｃに示すように、制御部８から出力される切替信号Ｓ４に基づいてそれらの接続の切り替えを行う。
スイッチング回路４は、陽電極２０と電気的に接続される第１の接点４０と、表示駆動部６０と電気的に接続する第２の接点４１と、静電検出部６１と電気的に接続する第３の接点４２と、陰電極２２と電気的に接続する第４の接点４３と、接地回路５と電気的に接続する第５の接点４４と、を備えている。
なお本実施の形態の陽電極２０と陰電極２２は、有機ＥＬ素子２と同数である。従って第１の接点４０～第５の接点４４は、有機ＥＬ素子２ごとに設けられている。
スイッチング回路４は、発光モードの際、図２Ａに示すように、第１の接点４０と第２の接点４１を電気的に接続すると共に、第４の接点４３と第５の接点４４を電気的に接続する。この接続により、表示駆動部６０から出力される電流Ｉ１は、陽電極２０、有機ＥＬ層２１及び陰電極２２を介して接地回路５に流れ、有機ＥＬ層２１が発光する。有機ＥＬ層２１から出力された光２１１は、陽電極２０及び保護部３を介して外に出力される。
スイッチング回路４は、検出モードの際、図２Ｂに示すように、第１の接点４０と第３の接点４２を電気的に接続すると共に、第４の接点４３と第５の接点４４を非接続とする。この接続により、陽電極２０は、静電検出部６１から出力された電流Ｉ２が陽電極２０から陰電極２２に流れず、陽電極２０が充電される。
（接地回路５の構成）
接地回路５は、表示入力装置１の電位の基準を定める回路として構成されている。
接地回路５は、表示入力装置１の電位の基準を定める回路として構成されている。
（表示駆動部６０の構成）
表示駆動部６０は、図１Ｃに示すように、制御部８が出力する表示制御信号Ｓ２に基づいて表示信号Ｓ３を生成し、スイッチング回路４を介して有機ＥＬ素子２を駆動するように構成されている。表示駆動部６０は、一例として、定電流出力回路であり、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御により、電流Ｉ１の電流量を制御して輝度などを制御している。表示信号Ｓ３は、一例として、ＰＷＭ信号である。
表示駆動部６０は、図１Ｃに示すように、制御部８が出力する表示制御信号Ｓ２に基づいて表示信号Ｓ３を生成し、スイッチング回路４を介して有機ＥＬ素子２を駆動するように構成されている。表示駆動部６０は、一例として、定電流出力回路であり、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御により、電流Ｉ１の電流量を制御して輝度などを制御している。表示信号Ｓ３は、一例として、ＰＷＭ信号である。
（静電検出部６１の構成）
静電検出部６１は、タッチ操作を検出する検出電極としての陽電極２０に一定の電荷を充電し、電位の変化からタッチ操作の有無を判定する、自己容量方式のタッチ検出を行うように構成されている。静電検出部６１は、検出した静電容量と比較するためのしきい値６１０を有している。
静電検出部６１は、タッチ操作を検出する検出電極としての陽電極２０に一定の電荷を充電し、電位の変化からタッチ操作の有無を判定する、自己容量方式のタッチ検出を行うように構成されている。静電検出部６１は、検出した静電容量と比較するためのしきい値６１０を有している。
静電検出部６１は、図１Ｃに示すように、制御部８から出力される検出制御信号Ｓ５に基づいて陽電極２０を充電するため、スイッチング回路４を介して電流Ｉ２を供給し、また充電した陽電極２０から電流Ｉ３を読み出して容量の変化としきい値６１０の比較からタッチ操作の有無を検出するように構成されている。静電検出部６１は、タッチ操作が検出された場合、検出情報Ｓ６を生成して制御部８に出力する。制御部８は、取得した検出情報Ｓ６に基づいてタッチ操作がなされたと判定すると、接続された車載装置に、なされた操作の情報である操作情報Ｓ７を出力する。車載装置は、取得した操作情報Ｓ７に基づいてタッチ操作に割り当てられた機能を実行する。
（制御部８の構成）
制御部８は、例えば、記憶されたプログラムに従って、取得したデータに演算、加工などを行うＣＰＵ（Central Processing Unit）、半導体メモリであるＲＡＭ（Random Access Memory）及びＲＯＭ（Read Only Memory）などから構成されるマイクロコンピュータである。このＲＯＭには、例えば、制御部８が動作するためのプログラムが格納されている。ＲＡＭは、例えば、一時的に演算結果などを格納する記憶領域として用いられる。また制御部８は、その内部にクロック信号を生成する手段を有し、このクロック信号に基づいて動作を行う。
制御部８は、例えば、記憶されたプログラムに従って、取得したデータに演算、加工などを行うＣＰＵ（Central Processing Unit）、半導体メモリであるＲＡＭ（Random Access Memory）及びＲＯＭ（Read Only Memory）などから構成されるマイクロコンピュータである。このＲＯＭには、例えば、制御部８が動作するためのプログラムが格納されている。ＲＡＭは、例えば、一時的に演算結果などを格納する記憶領域として用いられる。また制御部８は、その内部にクロック信号を生成する手段を有し、このクロック信号に基づいて動作を行う。
制御部８は、上述のように、発光モードと検出モードを有する。制御部８は、一例として、図２Ｃに示すように、発光モードと検出モードとを周期的に繰り返すように構成されている。発光モードの周期、及び検出モードの周期は、一例として、図２Ｃに示すように、周期Ｔ１及び周期Ｔ２である。発光モードと検出モードは、人が切替を認知できない程度の短期間に切り替わるようにされている。なお発光モードと検出モードとは、同じ周期である場合、一例として、１００Ｈｚ程度の周期で切り替わる。また表示入力装置１がスイッチとして構成され、長押しに対応する場合、一例として、検出モードが０.５秒程度継続する。
この周期Ｔ１及び周期Ｔ２は、同じであっても良いし、異なっても良い。なお発光モードの周期Ｔ１は、一例として、検出モードの周期Ｔ２より長い方が好ましい。以下では、本実施の形態の表示入力装置１の発光モードと検出モードについて説明する。
・発光モードについて
制御部８は、発光モードの際、図１Ｃ及び図２Ａに示すように、スイッチング回路４に切替信号Ｓ４を出力すると共に、表示駆動部６０に表示制御信号Ｓ２を出力する。
制御部８は、発光モードの際、図１Ｃ及び図２Ａに示すように、スイッチング回路４に切替信号Ｓ４を出力すると共に、表示駆動部６０に表示制御信号Ｓ２を出力する。
スイッチング回路４は、取得した切替信号Ｓ４に基づいて第１の接点４０と第２の接点４１を電気的に接続させて陽電極２０と表示駆動部６０を電気的に接続すると共に、第４の接点４３と第５の接点４４を電気的に接続して陰電極２２と接地回路５を電気的に接続する。
表示駆動部６０は、取得した表示制御信号Ｓ２に基づいて表示信号Ｓ３を生成してスイッチング回路４を介して有機ＥＬ素子２に出力する。有機ＥＬ素子２は、図２Ａに示すように、表示信号Ｓ３に基づく電流Ｉ１により、発光して光２１１を出力する。
・検出モードについて
制御部８は、検出モードの際、図１Ｃ及び図２Ｂに示すように、スイッチング回路４に切替信号Ｓ４を出力すると共に、静電検出部６１に検出制御信号Ｓ５を出力する。
制御部８は、検出モードの際、図１Ｃ及び図２Ｂに示すように、スイッチング回路４に切替信号Ｓ４を出力すると共に、静電検出部６１に検出制御信号Ｓ５を出力する。
スイッチング回路４は、取得した切替信号Ｓ４に基づいて第１の接点４０と第２の接点４１の電気的な接続から第１の接点４０と第３の接点４２の電気的な接続に切り替えて陽電極２０と静電検出部６１を電気的に接続すると共に、第４の接点４３と第５の接点４４の電気的な接続から第４の接点４３と第５の接点４４の電気的な接続を解除して陰電極２２を開放（オープン）、つまりハイインピーダンスの状態とする。
静電検出部６１は、取得した検出制御信号Ｓ５に基づいて電流Ｉ２を、スイッチング回路４を介して陽電極２０に供給し、陽電極２０を充電する。そして静電検出部６１は、陽電極２０が充電された後、電流Ｉ２の供給を停止し、陽電極２０から電流Ｉ３を読み出す。
静電検出部６１によって読み出される電流Ｉ３は、図２Ｂに示すように、操作指９が陽電極２０に接近することによって生じる静電容量９０によって充電の際の電流Ｉ２よりも小さくなり、電流Ｉ２から算出される静電容量よりも電流Ｉ３から算出される静電容量の方が大きくなる。静電検出部６１は、この静電容量の変化量が予め与えられたしきい値６１０よりも大きい場合、タッチ操作がなされたと判定してタッチ操作がなされたことを示す検出情報Ｓ６を制御部８に出力する。
なお表示入力装置１は、発光モードと検出モードとの切り替わりの際、陰電極２２と接地回路５を電気的に接続することにより、陽電極２０及び陰電極２２に溜まった電荷を放電するように構成されている。
以下に、本実施の形態の表示入力装置１の動作の一例について図３のフローチャートに従って説明する。なお表示入力装置１は、電源が投入された後、発光モードから開始するものとする。
（動作）
表示入力装置１の制御部８は、電源が投入されると、まず発光モードを実行する。制御部８は、表示駆動部６０に表示制御信号Ｓ２を出力して発光モードを開始する（Ｓｔｅｐ１）。
表示入力装置１の制御部８は、電源が投入されると、まず発光モードを実行する。制御部８は、表示駆動部６０に表示制御信号Ｓ２を出力して発光モードを開始する（Ｓｔｅｐ１）。
制御部８は、発光モードの開始からの時間を計測する。制御部８は、ステップ２の「Ｙｅｓ」が成立する、つまり発光モードの周期Ｔ１が終了し、検出モードに切り替わる時間が到来すると（Ｓｔｅｐ２：Ｙｅｓ）、検出モードを開始する（Ｓｔｅｐ３）。
制御部８は、検出モードの開始からの時間を計測する。制御部８は、静電検出部６１がタッチ操作を検出した場合（Ｓｔｅｐ４：Ｙｅｓ）、操作情報Ｓ７を車載装置に出力し（Ｓｔｅｐ５）、ステップ６に処理を進める。
ここでステップ４において制御部８は、タッチ操作を検出せず（Ｓｔｅｐ４：Ｎｏ）、
検出モードの周期Ｔ２が終了して発光モードに切り替える場合（Ｓｔｅｐ６：Ｙｅｓ）、
ステップ１に処理を進める。
検出モードの周期Ｔ２が終了して発光モードに切り替える場合（Ｓｔｅｐ６：Ｙｅｓ）、
ステップ１に処理を進める。
またステップ６において制御部８は、検出モードの周期Ｔ２が終了しない場合（Ｓｔｅｐ６：Ｎｏ）、ステップ４に処理を進める。
（第１の実施の形態の効果）
本実施の形態に係る表示入力装置１は、検出対象の検出精度を向上させることができる。具体的には、表示入力装置１は、検出モードの際、陰電極２２と接地回路５との電気的な接続を解除して開放、つまりハイインピーダンス化することで陽電極２０から有機ＥＬ層２１を介して陰電極２２に流れる電流を抑制することができる。有機ＥＬ層２１は、素子容量２１２が操作指９と陽電極２０との間に生じる静電容量９０と比べて非常に大きい。そのため、陽電極２０、有機ＥＬ層２１を介して陰電極２２に電流が流れると、操作指９による静電容量の変化が小さくて検出し難い。しかし表示入力装置１は、陰電極２２側をハイインピーダンス化することで、陽電極２０及び有機ＥＬ層２１を介して陰電極２２に流れる電流を抑制することができるので、静電容量の変化が有機ＥＬ層２１の素子容量２１２に影響され難くなり、検出精度が向上する。
本実施の形態に係る表示入力装置１は、検出対象の検出精度を向上させることができる。具体的には、表示入力装置１は、検出モードの際、陰電極２２と接地回路５との電気的な接続を解除して開放、つまりハイインピーダンス化することで陽電極２０から有機ＥＬ層２１を介して陰電極２２に流れる電流を抑制することができる。有機ＥＬ層２１は、素子容量２１２が操作指９と陽電極２０との間に生じる静電容量９０と比べて非常に大きい。そのため、陽電極２０、有機ＥＬ層２１を介して陰電極２２に電流が流れると、操作指９による静電容量の変化が小さくて検出し難い。しかし表示入力装置１は、陰電極２２側をハイインピーダンス化することで、陽電極２０及び有機ＥＬ層２１を介して陰電極２２に流れる電流を抑制することができるので、静電容量の変化が有機ＥＬ層２１の素子容量２１２に影響され難くなり、検出精度が向上する。
表示入力装置１は、人が認知できない程度の周期で発光モードと検出モードとを切り替えるので、見かけ上、表示と操作入力とを両立させることができる。
表示入力装置１は、検出感度が高いので、保護部３に対する接触のみならず、接近、つまり検出対象のホバー状態の検出を行うことができる。このホバー状態の検出とは、保護部３から離れた位置で検出対象を検出することである。
表示入力装置１は、タッチ操作の検出のための検出電極を必要としないので、別途検出電極を設ける場合と比べて、製造工程を簡略化でき、また薄型化することができる。
表示入力装置１は、有機ＥＬ素子２から出力された光２１１をタッチ検出のための検出電極を経由せずに出力することができるので、別途検出電極を設ける場合と比べて、透過率が向上して光を効率よく利用でき、高輝度化が容易となる。
［第２の実施の形態］
第２の実施の形態は、陽電極２０と陰電極２２を等電位とする第２の制御を行う点で第１の実施の形態と異なっている。
第２の実施の形態は、陽電極２０と陰電極２２を等電位とする第２の制御を行う点で第１の実施の形態と異なっている。
図４Ａは、第２の実施の形態に係る表示入力装置の発光モードの一例を示す図であり、図４Ｂは、検出モードの一例を示す図である。なお以下に記載する実施の形態において、第１の実施の形態と同じ機能及び構成を有する部分は、第１の実施の形態と同じ符号を付し、その説明は省略するものとする。
表示入力装置１の制御部８は、図４Ａ及び図４Ｂに示すように、検出モードの際、陽電極２０と陰電極２２を等電位とする第２の制御を行うように構成されている。
また表示入力装置１は、陽電極２０と電気的に接続すると共に、陰電極２２とスイッチング回路４を介して電気的に接続した場合、陽電極２０と陰電極２２を等電位とする等電位部を有する。制御部８は、発光モードの場合、陽電極２０と表示駆動部６０とを電気的に接続すると共に陰電極２２と接地回路５とを電気的に接続するようにスイッチング回路４を制御し、検出モードの場合、第２の制御として陽電極２０と静電検出部６１とを電気的に接続すると共に、陰電極２２と等電位部とを電気的に接続して陽電極２０と陰電極２２とを等電位とするようにスイッチング回路４を制御する。
本実施の形態の等電位部は、一例として、図４Ａ及び図４Ｂに示すように、ボルテージフォロア回路７であるがこれに限定されず、陽電極２０と陰電極２２とが等電位となるように充電する構成であれば良い。
また陰電極２２は、有機ＥＬ素子２ごとに、つまり複数の陽電極２０と対となる電極として設けられても良いし、複数の陽電極２０に対して共通する１つの電極として設けられても良い。
（ボルテージフォロア回路７の構成）
ボルテージフォロア回路７は、オペアンプ７０によって構成されている。このオペアンプ７０は、非反転入力端子７１（＋端子）が陽電極２０とスイッチング回路４との間のノード７４に電気的に接続され、反転入力端子７２（－端子）が出力端子７３とスイッチング回路４との間のノード７５に電気的に接続されている。
ボルテージフォロア回路７は、オペアンプ７０によって構成されている。このオペアンプ７０は、非反転入力端子７１（＋端子）が陽電極２０とスイッチング回路４との間のノード７４に電気的に接続され、反転入力端子７２（－端子）が出力端子７３とスイッチング回路４との間のノード７５に電気的に接続されている。
このボルテージフォロア回路７は、１倍の増幅率を有し、非反転入力端子７１に入力する電圧Ｖ１が出力端子７３からそのまま出力される。従ってタッチ操作がない状態では、陽電極２０の電圧Ｖ１は、陰電極２２の電圧Ｖ２と等しくなるので、有機ＥＬ層２１には電流が流れない。以下では、本実施の形態の表示入力装置１の発光モードと検出モードについて説明する。
・発光モードについて
制御部８は、発光モードの際、図１Ｃ及び図４Ａに示すように、スイッチング回路４に切替信号Ｓ４を出力すると共に、表示駆動部６０に表示制御信号Ｓ２を出力する。
制御部８は、発光モードの際、図１Ｃ及び図４Ａに示すように、スイッチング回路４に切替信号Ｓ４を出力すると共に、表示駆動部６０に表示制御信号Ｓ２を出力する。
スイッチング回路４は、取得した切替信号Ｓ４に基づいて第１の接点４０と第２の接点４１を電気的に接続させて陽電極２０と表示駆動部６０を電気的に接続すると共に、第４の接点４３と第５の接点４４を電気的に接続して陰電極２２と接地回路５を電気的に接続する。
表示駆動部６０は、取得した表示制御信号Ｓ２に基づいて表示信号Ｓ３を生成してスイッチング回路４を介して有機ＥＬ素子２に出力する。有機ＥＬ素子２は、図４Ａに示すように、表示信号Ｓ３に基づく電流Ｉ１により、発光して光２１１を出力する。
・検出モードについて
制御部８は、検出モードの際、図１Ｃ及び図４Ｂに示すように、スイッチング回路４に切替信号Ｓ４を出力すると共に、静電検出部６１に検出制御信号Ｓ５を出力する。
制御部８は、検出モードの際、図１Ｃ及び図４Ｂに示すように、スイッチング回路４に切替信号Ｓ４を出力すると共に、静電検出部６１に検出制御信号Ｓ５を出力する。
スイッチング回路４は、取得した切替信号Ｓ４に基づいて第１の接点４０と第２の接点４１の電気的な接続から第１の接点４０と第３の接点４２の電気的な接続に切り替えて陽電極２０と静電検出部６１を電気的に接続すると共に、第４の接点４３と第５の接点４４の電気的な接続から第４の接点４３と第６の接点４５の電気的な接続に切り替えてボルテージフォロア回路７と陽電極２０及び陰電極２２とを電気的に接続する。
このボルテージフォロア回路７と陽電極２０及び陰電極２２との接続により、静電検出部６１から陽電極２０に供給される電流Ｉ２によって充電された陽電極２０の電圧Ｖ１と陰電極２２の電圧Ｖ２とが等電位となる。
静電検出部６１は、陽電極２０が充電された後、電流Ｉ２の供給を停止し、陽電極２０から電流Ｉ３を読み出す。
静電検出部６１によって読み出される電流Ｉ３は、図４Ｂに示すように、操作指９が陽電極２０に接近することによって生じる静電容量９０によって充電の際の電流Ｉ２よりも小さくなり、電流Ｉ２から算出される静電容量よりも電流Ｉ３から算出される静電容量の方が大きくなる。静電検出部６１は、この静電容量の変化量が予め与えられたしきい値６１０よりも大きい場合、タッチ操作がなされたと判定してタッチ操作がなされたことを示す検出情報Ｓ６を制御部８に出力する。
ここでボルテージフォロア回路７により、陽電極２０と陰電極２２が等電位に保たれるので、タッチ操作によって充電された電流Ｉ２が電流Ｉ３と変化した場合であっても有機ＥＬ層２１に電流が流れることを抑制することができる。
なお表示入力装置１は、発光モードと検出モードとの切り替わりの際、陰電極２２と接地回路５を電気的に接続することにより、陽電極２０及び陰電極２２に溜まった電荷を放電するように構成されている。
本実施の形態の表示入力装置１は、第１の実施の形態の図３のフローチャートに従って動作を行う。
（第２の実施の形態の効果）
本実施の形態の表示入力装置１は、検出モードの際、陽電極２０と陰電極２２とをボルテージフォロア回路７によって等電位とすることにより、有機ＥＬ層２１の素子容量２１２の影響を抑制してタッチ操作時の容量変化のみを検出することができるので、この構成を採用しない場合と比べて、タッチ操作の検出精度が向上する。
本実施の形態の表示入力装置１は、検出モードの際、陽電極２０と陰電極２２とをボルテージフォロア回路７によって等電位とすることにより、有機ＥＬ層２１の素子容量２１２の影響を抑制してタッチ操作時の容量変化のみを検出することができるので、この構成を採用しない場合と比べて、タッチ操作の検出精度が向上する。
表示入力装置１は、オペアンプ７０によって構成されるボルテージフォロア回路７によって陽電極２０と陰電極２２とを等電位とすることができるので、この構成を採用しない場合と比べて、構成が簡素となってコストを抑制することができる。
表示入力装置１は、検出モードの際、陽電極２０と陰電極２２とを等電位とすることから複数の陽電極２０に対して１つの陰電極２２を備える構成であっても良いし、複数の陽電極２０ごとに対となる陰電極２２を備える構成であってもタッチ操作の検出精度を向上させることができる。
[第３の実施の形態]
第３の実施の形態は、タッチ操作の検出が必要な場合と必要ない場合とで発光モードと検出モードとを切り替えたり、切り替えなかったりする点で他の実施の形態と異なっている。
第３の実施の形態は、タッチ操作の検出が必要な場合と必要ない場合とで発光モードと検出モードとを切り替えたり、切り替えなかったりする点で他の実施の形態と異なっている。
本実施の形態の表示入力装置１は、制御部８がタッチ操作の検出が必要な場合、発光モードと検出モードとを切り替え、タッチ操作の検出が必要でない場合、発光モードのみとする第３の制御を行うように構成されている。
制御部８は、電気的に接続された車載装置から取得した表示画像情報Ｓ１に基づいて表示画像１０を表示する際、この表示画像１０にタッチ操作を受け付ける画像が含まれていない場合、周期的な発光モードと検出モードの切り替えを行わずに発光モードのみとする。
また制御部８は、発光モードのみの状態で、新たに取得した表示画像情報Ｓ１に基づく表示画像１０にタッチ操作を受け付ける画像が含まれていた場合、周期的に発光モードと検出モードとを切り替えるように構成されている。
（動作）
表示入力装置１の制御部８は、車載装置から取得した表示画像情報Ｓ１に基づいてタッチ操作を受け付ける画像が存在するか否か判定する。制御部８は、タッチ操作を受け付ける場合、第１の実施の形態のステップ１に処理を進める。
表示入力装置１の制御部８は、車載装置から取得した表示画像情報Ｓ１に基づいてタッチ操作を受け付ける画像が存在するか否か判定する。制御部８は、タッチ操作を受け付ける場合、第１の実施の形態のステップ１に処理を進める。
また制御部８は、タッチ操作を受け付ける画像がない場合、発光モードのみとする。続いて制御部８は、新たに取得した表示画像情報Ｓ１に基づいてタッチ操作を受け付ける画像が存在する場合、第１の実施の形態のステップ１に処理を進める。
（第３の実施の形態の効果）
本実施の形態の表示入力装置１は、タッチ操作を受け付けない場合、発光モードのみとなるので、発光モードと検出モードとを切り替える場合と比べて、輝度の低下を抑制することができる。
本実施の形態の表示入力装置１は、タッチ操作を受け付けない場合、発光モードのみとなるので、発光モードと検出モードとを切り替える場合と比べて、輝度の低下を抑制することができる。
以上述べた少なくとも１つの実施の形態の表示入力装置１によれば、検出対象の検出精度を向上させることが可能となる。
上述の実施の形態及び変形例に係る表示入力装置１は、例えば、用途に応じて、その一部が、コンピュータが実行するプログラム、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）及びＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）などによって実現されても良い。
以上、本発明のいくつかの実施の形態及び変形例を説明したが、これらの実施の形態及び変形例は、一例に過ぎず、請求の範囲に係る発明を限定するものではない。これら新規な実施の形態及び変形例は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更などを行うことができる。また、これら実施の形態及び変形例の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない。さらに、これら実施の形態及び変形例は、発明の範囲及び要旨に含まれると共に、請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
１ 表示入力装置
４ スイッチング回路
５ 接地回路
７ ボルテージフォロア回路
８ 制御部
２０ 陽電極
２２ 陰電極
３０ 操作入力面
６０ 表示駆動部
６１ 静電検出部
４ スイッチング回路
５ 接地回路
７ ボルテージフォロア回路
８ 制御部
２０ 陽電極
２２ 陰電極
３０ 操作入力面
６０ 表示駆動部
６１ 静電検出部
Claims (10)
- 検出対象が接近又は接触する操作入力面の下方に配置された陽電極と、
前記陽電極と対向するように配置された陰電極と、
前記陽電極と前記陰電極に挟まれ、前記陽電極及び前記陰電極間に流れる電流に応じて発光する発光部と、
前記発光部を発光させる発光モード、及び前記陽電極を前記検出対象の接近又は接触を検出する検出電極とする検出モードを有し、前記検出モードの際、前記陰電極を開放する第１の制御、又は前記陽電極と前記陰電極を等電位とする第２の制御を行う制御部と、
を備えた表示入力装置。 - 前記発光部を駆動して発光させる駆動部と、
前記陽電極を前記検出電極として前記検出対象の接近又は接触を検出する検出部と、
前記発光モードと前記検出モードにおいて前記陽電極と前記駆動部又は前記検出部との接続を切り替える切替部と、
を備えた、
請求項１に記載の表示入力装置。 - 前記制御部は、前記発光モードの場合、前記陽電極と前記駆動部とを電気的に接続すると共に前記陰電極と接地回路とを電気的に接続するように前記切替部を制御し、前記検出モードの場合、前記第１の制御として前記陽電極と前記検出部とを電気的に接続すると共に前記陰電極を開放するように前記切替部を制御する、
請求項２に記載の表示入力装置。 - 前記制御部は、前記発光モードと前記検出モードとを周期的に繰り返すように構成され、前記発光モードの周期と前記検出モードの周期を同じとする、
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の表示入力装置。 - 前記制御部は、前記発光モードと前記検出モードとを周期的に繰り返すように構成され、前記発光モードの周期と前記検出モードの周期を異にする、
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の表示入力装置。 - 前記検出部は、前記陽電極に一定の電荷を充電し、静電容量の変化から前記検出対象の接近又は接触の有無を判定する、
請求項２に記載の表示入力装置。 - 前記検出部は、検出した静電容量と比較するためのしきい値を有する、
請求項６に記載の表示入力装置。 - 前記陽電極と電気的に接続すると共に、前記陰電極と前記切替部を介して電気的に接続した場合、前記陽電極と前記陰電極を等電位とする等電位部を有し、
前記制御部は、前記発光モードの場合、前記陽電極と前記駆動部とを電気的に接続すると共に前記陰電極と接地回路とを電気的に接続するように前記切替部を制御し、前記検出モードの場合、前記第２の制御として前記陽電極と前記検出部とを電気的に接続すると共に、前記陰電極と前記等電位部とを電気的に接続して前記陽電極と前記陰電極とを等電位とするように前記切替部を制御する、
請求項２に記載の表示入力装置。 - 前記等電位部は、ボルテージフォロア回路であるオペアンプによって構成され、
前記オペアンプは、非反転入力端子が前記陽電極と前記切替部との間のノードに電気的に接続され、反転入力端子が出力端子と前記切替部との間のノードに電気的に接続されている、
請求項８に記載の表示入力装置。 - 前記制御部は、タッチ操作の検出が必要でない場合、前記発光モードのみを実行するように構成されている、
請求項１に記載の表示入力装置。
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Citations (1)
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| JP2008159594A (ja) * | 2001-11-20 | 2008-07-10 | Touchsensor Technologies Llc | 統合されたタッチ・センサおよび発光装置 |
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2023
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|---|---|---|---|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 23784624 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |