(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アクティブ液晶表示スクリーンと、表示駆動回路と、タッチ回路と、表示スクリーンの電極が表示駆動にもタッチ検出にも用いられるようにする表示／タッチ信号ゲート出力回路または表示／タッチ信号ローディング回路とを備え、前記タッチ回路はタッチ励起源とタッチ信号検出回路とを有し、前記表示／タッチ信号ゲート出力回路により、表示スクリーンの電極が表示駆動回路に連通されて表示駆動信号を送信し、又は、タッチ回路に連通されてタッチ信号を送信し、表示駆動及びタッチ検出の場合に表示スクリーンの電極を時分割多重化するようにし、前記表示／タッチ信号ローディング回路により、表示スクリーンの電極が表示駆動信号とタッチ信号を同時に送信し、表示駆動及びタッチ検出の場合に表示スクリーンの電極を同時に共用するようにし、アクティブ液晶表示スクリーンの少なくとも１つの基板には、アクティブデバイスアレイと、前記アクティブデバイスアレイに接続される行電極群及び列電極群とを有し、表示スクリーンのもう１つの基板には共通電極を有する、表示によるタッチへの影響を解消可能なタッチディスプレイにおいて、
正常表示期間が終わると、表示スクリーンの行列電極線の一部又は全部及び共通電極に、液晶先駆動信号が与えられた行列電極線と共通電極との間の液晶分子が決定された配列状態になるように、液晶先駆動信号が与えられた行列電極線の共通電極に対する電位差が液晶の飽和駆動電圧より小さくないような大きさの液晶先駆動信号を与え、表示内容の変化によるタッチ信号の検出への影響を解消する
ことを特徴とする表示によるタッチへの影響を解消可能なタッチディスプレイ。
【請求項２】
前記表示スクリーンにおける行列電極線の一部又は全部及び共通電極に与えられる液晶先駆動信号は、異なる行列電極線に同時又は不同時に与えられ、行列電極線に液晶先駆動信号が与えられた時期において、共通電極にも液晶先駆動信号を与える時点がある
ことを特徴とする請求項１に記載のタッチディスプレイ。
【請求項３】
前記表示スクリーンの行列電極線の一部又は全部及び共通電極に与えられる液晶先駆動信号は、表示スクリーンの行列電極線の一部又は全部及び共通電極に液晶先駆動信号を与えた後、液晶先駆動信号が与えられた行列電極線にタッチ信号を与え、電極線におけるタッチ信号の変化を検出する
ことを特徴とする請求項１に記載のタッチディスプレイ。
【請求項４】
前記表示スクリーンの行列電極線の一部又は全部及び共通電極に与えられる液晶先駆動信号は、行列電極線にタッチ信号を与えると同時に、又は、行列電極線にタッチ信号を与えた後に、表示スクリーンの行列電極線の一部又は全部及び共通電極に液晶先駆動信号を与え、また、液晶先駆動信号を与えた後、液晶先駆動信号が与えられた電極線におけるタッチ信号の変化を検出する
ことを特徴とする請求項１に記載のタッチディスプレイ。
【請求項５】
前記表示スクリーンにおけるアクティブデバイスアレイはＴＦＴアレイであり、行列電極線はＴＦＴのゲートとソースにそれぞれ接続され、又はＴＦＴのゲートとドレインにそれぞれ接続され、ＴＦＴのソースとドレインに接続される列電極線には液晶先駆動信号を同時に与える時期がある
ことを特徴とする請求項１に記載のタッチディスプレイ。
【請求項６】
前記表示スクリーンの行列電極線の一部又は全部及び共通電極に液晶先駆動信号を与えることは、表示スクリーンにおける表示画素に接続されるアクティブデバイスの全部又は一部がオフ状態にある時期に行われる
ことを特徴とする請求項１に記載のタッチディスプレイ。
【請求項７】
前記液晶先駆動信号は、表示スクリーンにおける表示画素に接続されるアクティブデバイスの導通状態の時期に与えられる
ことを特徴とする請求項１に記載のタッチディスプレイ。
【請求項８】
前記液晶先駆動信号及びタッチ信号は、表示スクリーンにおける表示画素に接続されるアクティブデバイスの導通状態の時期に同時に与えられる
ことを特徴とする請求項１に記載のタッチディスプレイ。
【請求項９】
前記表示スクリーンにおけるアクティブデバイスアレイはＴＦＴアレイであり、表示画素に接続されるＴＦＴの導通状態の時期において、ＴＦＴのソースとドレインに接続される列電極線及び共通電極に液晶先駆動信号を与える
ことを特徴とする請求項７又は８に記載のタッチディスプレイ。
【請求項１０】
前記行・列電極群又は共通電極に与えられる液晶先駆動信号は、交流信号、直流信号、交流と直流の混合信号のうちの１つである
ことを特徴とする請求項１、７又は８に記載のタッチディスプレイ。
【請求項１１】
前記表示スクリーンの同一電極に与えられる液晶先駆動信号及びタッチ信号は、周波数又は波形が同様な交流信号である
ことを特徴とする請求項１、７又は８に記載のタッチディスプレイ。
【請求項１２】
前記液晶先駆動信号の周波数は、１０ｋＨｚ以上である
ことを特徴とする請求項１、７又は８に記載のタッチディスプレイ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タッチスクリーン及びフラットパネルディスプレイに関し、特に、タッチディスプレイに関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、タッチスクリーンは、既にパソコン、スマートフォン、公共情報、スマート家電、産業制御といった多くの分野に広く適用されるように発展してきた。従来のタッチスクリーンの分野においては、主に抵抗式タッチスクリーン、光学式タッチスクリーン、超音波式タッチスクリーン、平面容量式タッチスクリーンがあるが、ここ数年、投影型静電容量式のタッチスクリーンが急速に発展してきた。しかし、従来のそれらのタッチスクリーンは、いずれもそれぞれの技術的欠陥があるため、ある特別な場合にすでに広く適用されているというものの、普通の表示スクリーンにおける普及・応用が難しい。
【０００３】
表示スクリーンとタッチスクリーンとは「ツインズ」製品である。従来技術において、表示スクリーンとタッチスクリーンとは一般に、表示及びタッチ制御をそれぞれ独立的に司っている。現在、このようなタッチ機能を有する別体式のフラットパネルディスプレイは、表示スクリーン、表示ドライバー、タッチスクリーン、タッチ信号検出器、バックライト等の部材により構成され、タッチスクリーンには、検知原理が異なる抵抗式、容量式、電磁式、超音波式や光電式などのものがあり、また、表示スクリーンには、パッシブ型液晶表示スクリーン（ＴＮ／ＳＴＮ−ＬＣＤ）、アクティブ型液晶表示スクリーン（ＴＦＴ−ＬＣＤ）、有機発光ダイオード表示スクリーン（ＯＬＥＤ、ＡＭ−ＯＬＥＤ）、プラズマ表示パネル（ＰＤＰ）、カーボンナノチューブ表示スクリーン、電子ペーパー（ｅ−ｐａｐｅｒ）などがある。タッチスクリーン付きのフラットパネルディスプレイは、分離されたタッチスクリーンと表示スクリーンを一体に積層し、タッチスクリーンでタッチポイントの平面位置を検出することにより、表示スクリーンにおけるカーソルをタッチポイントに従って位置付ける。タッチスクリーンと表示スクリーンとの積層により、タッチ型フラットパネルディスプレイが厚くて重くなり、コストが増加される。また、タッチスクリーンが表示スクリーンの前面に配置された場合に、タッチスクリーンの検知電極による反射によって、表示ムラが発生されるとともに、強い環境光下での表示コントラストが低減され、表示効果が損なわれる。タッチ機能を有するフラットパネルディスプレイをさらに軽薄化するために、タッチパネル及び表示スクリーンを一体化することが求められている。
【０００４】
上述した煩雑な構造の課題を解決し、タッチ機能を有するフラットパネルディスプレイの信頼性を向上させるとともに、表示の効果を改善し、厚さを縮め、コストを低減させ、フラットパネルディスプレイのタッチ機能を簡単に実現させる方法を見出すことが必要である。
【０００５】
「タッチ型フラットパネルディスプレイ」という中国特許出願２００６１００９４８１４１号、及び「タッチ機能を有するフラットパネルディスプレイ」という中国特許出願２００６１０１０６５５８３号の明細書には、それぞれタッチ回路と表示スクリーンの電極との接続方式が開示され、アナログスイッチまたはローディング回路により、表示スクリーンの電極が表示駆動信号を送信したり、タッチ信号を送信・検出したりして、表示駆動及びタッチ検出の場合に表示スクリーンの電極を時分割多重化しまたは同時に共用し、表示スクリーンの電極を表示駆動にもタッチ検出にも使用し、「タッチ型フラットパネルディスプレイ」という概念を新規的に提出した。
【０００６】
また、「タッチ型フラットパネルディスプレイの駆動の実現」という中国特許出願２００９１０２０３５３５８号、「タッチ型フラットパネルディスプレイの駆動の実現」という中国特許出願２００９１０１３９９０６０号、「タッチ型フラットパネルディスプレイ」という中国特許出願２００８１０１３３４１７Ｘ号の明細書には、タッチ型フラットパネルディスプレイに対してさらに改良がなされている。
【０００７】
上述した中国の特許に開示されたタッチ型フラットパネルディスプレイの基本的な作動原理としては、表示スクリーンにおける２群の交差する電極をタッチセンサ電極とし、電極群のそれぞれの電極線をタッチ励起源に接続し、タッチ励起源により電極線に交流又は直流のタッチ励起信号を与える。人の指又は他のタッチ物がある電極線に近接または接触すると、タッチ回路は、それぞれの電極線のタッチ信号の変化の大きさを検出することにより、表示スクリーンにおける指又は他のタッチ物の位置を見出す。
【０００８】
これは、表示及びタッチを２イン１にした新規なタッチ検出技術であり、コストにおいては顕著的な優位性があり、これを改良したものが明るい未来を有する。本発明は、これに対する表示内容の変化によるタッチ信号の検出への影響における改良である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、表示内容の変化によるタッチ信号の検出への影響を如何に解消するかという課題を解決するための表示によるタッチへの影響を解消可能なタッチディスプレイを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、表示によるタッチへの影響を解消可能なタッチディスプレイであって、アクティブ液晶表示スクリーンと、表示駆動回路と、タッチ回路と、表示スクリーンの電極が表示駆動にもタッチ検出にも用いられるようにする表示／タッチ信号ゲート出力回路または表示／タッチ信号ローディング回路とを備え、前記タッチ回路はタッチ励起源とタッチ信号検出回路とを有し、前記表示／タッチ信号ゲート出力回路により、表示スクリーンの電極が表示駆動回路に連通されて表示駆動信号を送信し、又は、タッチ回路に連通されてタッチ信号を送信し、表示駆動及びタッチ検出の場合に表示スクリーンの電極を時分割多重化するようにし、前記表示／タッチ信号ローディング回路により、表示スクリーンの電極が表示駆動信号とタッチ信号を同時に送信し、表示駆動及びタッチ検出の場合に表示スクリーンの電極を同時に共用するようにし、アクティブ液晶表示スクリーンの少なくとも１つの基板には、アクティブデバイスアレイと、前記アクティブデバイスアレイに接続される行電極群及び列電極群とを有し、表示スクリーンのもう１つの基板には共通電極を有し、正常表示期間が終わると、表示スクリーンの行列電極線の一部又は全部及び共通電極に、液晶先駆動信号が与えられた行列電極線と共通電極との間の液晶分子が決定された配列状態になるように、液晶先駆動信号が与えられた行列電極線の共通電極に対する電位差が液晶の飽和駆動電圧より小さくないような大きさの液晶先駆動信号を与え、表示内容の変化によるタッチ信号の検出への影響を解消するタッチディスプレイを提供する。
【００１１】
さらに、本発明の好ましい実施形態においては、
前記表示スクリーンにおける行列電極線の一部又は全部及び共通電極に与えられる液晶先駆動信号は、異なる行列電極線に同時又は不同時に与えられ、行列電極線に液晶先駆動信号が与えられた時期において、共通電極にも液晶先駆動信号を与える時点がある。
【００１２】
前記表示スクリーンの行列電極線の一部又は全部及び共通電極に与えられる液晶先駆動信号は、表示スクリーンの行列電極線の一部又は全部及び共通電極に液晶先駆動信号を与えた後、液晶先駆動信号が与えられた行列電極線にタッチ信号を与え、電極線におけるタッチ信号の変化を検出する。
【００１３】
前記表示スクリーンの行列電極線の一部又は全部及び共通電極に与えられる液晶先駆動信号は、行列電極線にタッチ信号を与えると同時に、又は、行列電極線にタッチ信号を与えた後に、表示スクリーンの行列電極線の一部又は全部及び共通電極に液晶先駆動信号を与え、また、液晶先駆動信号を与えた後、液晶先駆動信号が与えられた電極線におけるタッチ信号の変化を検出する。
【００１４】
前記表示スクリーンにおけるアクティブデバイスアレイはＴＦＴアレイであり、行列電極線はＴＦＴのゲートとソースにそれぞれ接続され、又はＴＦＴのゲートとドレインにそれぞれ接続され、ＴＦＴのソースとドレインに接続される列電極線には液晶先駆動信号を同時に与える時期がある。
【００１５】
前記表示スクリーンの行列電極線の一部又は全部及び共通電極に液晶先駆動信号を与えることは、表示スクリーンにおける表示画素に接続されるアクティブデバイスの全部又は一部がオフ状態にある時期に行われる。
【００１６】
前記液晶先駆動信号は、表示スクリーンにおける表示画素に接続されるアクティブデバイスの導通状態の時期に与えられる。
【００１７】
前記液晶先駆動信号及びタッチ信号は、表示スクリーンにおける表示画素に接続されるアクティブデバイスの導通状態の時期に同時に与えられる。
【００１８】
前記表示スクリーンにおけるアクティブデバイスアレイはＴＦＴアレイであり、表示画素に接続されるＴＦＴの導通状態の時期において、ＴＦＴのソースとドレインに接続される列電極線及び共通電極に液晶先駆動信号を与える。
【００１９】
前記行・列電極群又は共通電極に与えられる液晶先駆動信号は、交流信号、直流信号、交流と直流の混合信号のうちの１つである。
【００２０】
前記表示スクリーンの同一電極に与えられる液晶先駆動信号及びタッチ信号は、周波数又は波形が同様な交流信号である。
【００２１】
前記液晶先駆動信号の周波数は、１０ｋＨｚ以上である。
【発明の効果】
【００２２】
本発明は、従来技術と比べると、以下の有益な効果を有する。
【００２３】
本発明による技術的手段は、飽和先駆動プロセスを設けることにより、液晶表示スクリーンにおける行電極とＣＯＭ電極との間、列電極とＣＯＭ電極との間の液晶分子の配列が一致するようになり、タッチ検出のために一致性を有する測定環境が提供され、タッチ検出が表示内容に影響されることが回避される。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】ＴＦＴ−ＬＣＤディスプレイの典型的な構成図である。
【図２】ＴＦＴ−ＬＣＤの表示サブピクセルの構成図である。
【図３】ＴＦＴ−ＬＣＤ液晶表示スクリーンの正常表示駆動のタイミング図である。
【図４】ＴＦＴ−ＬＣＤ表示スクリーンのタッチディスプレイの構成図である。
【図５】表示スクリーンの電極を時分割多重化するタイミング図である。
【図６】実施形態１のタッチ励起信号のオシログラムである。
【図７】実施形態２のタッチ励起信号のオシログラムである。
【図８】実施形態３のタッチ励起信号のオシログラムである。
【図９】実施形態４のタッチ励起信号のオシログラムである。
【図１０】実施形態５のタッチ励起信号のオシログラムである。
【図１１】実施形態６のタッチ励起信号のオシログラムである。
【図１２】実施形態７、８の表示スクリーンの電極を時分割多重化するタイミング図である。
【図１３】実施形態７、８のタッチ励起信号のオシログラムである。
【図１４】外部フィールドにおけるポジ型液晶材料分子の配列シーケンス図である。
【図１５】外部フィールドにおけるネガ型液晶材料分子の配列シーケンス図である。
【図１６】実施形態９の表示スクリーンの電極を時分割多重化するタイミング図である。
【図１７】実施形態１０の表示スクリーンの電極を時分割多重化するタイミング図である。
【図１８】指が表示スクリーンをタッチする時の等価回路図である。
【図１９】タッチによるタッチ信号リーク電流Δｉが周波数に従って変化する曲線グラフである。
【図２０】ＣＯＭ電極が上ガラス基板に設置された場合に指が表示スクリーンをタッチする時の等価回路図である。
【図２１】タッチ励起信号が方形波である場合のタッチ励起源とタッチ信号のサンプリングポイントのタッチ信号のオシログラムである。
【図２２ａ】タッチ励起信号が方形波である場合のタッチ検出の同期プロセス全体の模式図である。
【図２２ｂ】タッチ励起信号が方形波である場合のタッチ検出の同期プロセス全体の模式図である。
【図２２ｃ】タッチ励起信号が方形波である場合のタッチ検出の同期プロセス全体の模式図である。
【図２３】タッチ励起信号が正弦波である場合のタッチ励起源とタッチ信号のサンプリングポイントのタッチ信号のオシログラムである。
【図２４ａ】タッチ励起信号が正弦波である場合のタッチ検出の同期プロセス全体の模式図である。
【図２４ｂ】タッチ励起信号が正弦波である場合のタッチ検出の同期プロセス全体の模式図である。
【図２４ｃ】タッチ励起信号が正弦波である場合のタッチ検出の同期プロセス全体の模式図である。
【図２５】瞬時値測定法によるタッチ信号検出回路の構成図である。
【図２６】瞬時値測定法によるタッチ信号検出回路の構成図である。
【図２７】瞬時値測定法によるタッチ信号検出回路の構成図である。
【図２８】実効値測定法によるタッチ信号検出回路の構成図である。
【図２９】実効値測定法によるタッチ信号検出回路の構成図である。
【図３０】実効値測定法によるタッチ信号検出回路の構成図である。
【図３１】タッチ励起信号が方形波である場合のタッチ信号のサンプリングポイントのタッチ信号の時間特性である。
【図３２】時間特性測定法によるタッチ信号検出回路の構成図である。
【図３３】時間特性測定法によるタッチ信号検出回路の構成図である。
【図３４】位相シフト測定法によるタッチ信号検出回路の構成図である。
【図３５】位相シフト測定法によるタッチ信号検出回路の構成図である。
【図３６】シングルチャンネル順次走査のタッチ検出方式による検出手順の模式図である。
【図３７】シングルチャンネル間隔走査のタッチ検出方式による検出手順の模式図である。
【図３８】シングルチャンネルラフスキャンとファインスキャンを組み合わせたタッチ検出方式による検出手順の模式図である。
【図３９】マルチチャネル順次走査のタッチ検出方式による検出手順の模式図である。
【図４０】マルチチャネル間隔走査のタッチ検出方式による検出手順の模式図である。
【図４１】マルチチャネルラフスキャンとファインスキャンを組み合わせたタッチ検出方式による検出手順の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本発明は、行電極及び列電極を有する液晶表示スクリーン（ＬＣＤ）、有機発光ダイオード表示スクリーン（ＯＬＥＤ、ＡＭ  ＯＬＥＤ）、プラズマ表示スクリーン（ＰＤＰ）、カーボンナノチューブ表示スクリーン、電子ペーパー（ｅ−ｐａｐｅｒ）などのフラットパネルディスプレイに適用される。
【００２６】
本願は、アクティブ型液晶ディスプレイの代表的なものである薄膜電界効果トランジスタ液晶ディスプレイ（Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ  ＬＣＤ、ＴＦＴ−ＬＣＤ）について説明する。
【００２７】
薄膜電界効果トランジスタ液晶表示スクリーンは、アクティブマトリクス液晶ディスプレイ（ＡＭ  ＬＣＤ）の代表的なものであり、基板における薄膜電界効果トランジスタ（ＴＦＴ）をスイッチングデバイスとする。ＴＦＴ−ＬＣＤディスプレイの典型的な構成を図１に示す。１１０はＴＦＴ液晶スクリーンであり、１２０は液晶スクリーンの水平方向の走査行電極であり、１２１、１２２、…、１２ｍ−１、１２ｍは走査電極線（行電極線）であり、１３０は液晶スクリーンの垂直方向のデータ列電極であり、１３１、…、１３ｎはデータ電極線（列電極線）であり、１４０は液晶表示画素の参照電位となる電位に接続される共通電極（ＣＯＭ電極）であり、１５０は、ゲート（Ｇａｔｅ）が水平方向の走査線に接続され、ソース（Ｓｏｕｒｃｅ）が垂直方向のデータ線に接続され、ドレイン（Ｄｒａｉｎ）が表示画素電極に接続される液晶スクリーンにおける薄膜トランジスタＴＦＴであり、１６０は、電気的に、一般にＣＬＣと定義されている静電容量の１つに相当する、表示画素に対応する液晶ボックスであり、１７０は表示画素の情報を格納する保持容量（Ｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ  Ｓｔｏｒａｇｅ、Ｃｓ）であり、１８０は、共通電極の参照電圧（Ｖｃｏｍ  Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ）を発生させるための共通電極の電圧源であり、１８１は、水平方向の走査線を駆動するＴＦＴ−ＬＣＤのゲート電極（行電極）のドライバー（Ｇａｔｅ  Ｄｒｉｖｅｒ）であり、１８２は、垂直方向のデータ線を駆動するＴＦＴ−ＬＣＤのソース電極（列電極）のドライバー（Ｓｏｕｒｃｅ  Ｄｒｉｖｅｒ）であり、１８３は、画像信号処理チップからのＲＧＢデータ、クロック信号Ｃｌｏｃｋ、水平同期信号Ｈｓｙｎｃ及び垂直同期信号Ｖｓｙｎｃを受信し、これらの信号を、ソース（列電極）のドライバー（Ｓｏｕｒｃｅ  Ｄｒｉｖｅｒ）とゲート（行電極）のドライバー（Ｇａｔｅ  Ｄｒｉｖｅｒ）の協働を制御するように変換するタイミングコントローラ（Ｔｉｍｉｎｇ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）である。
【００２８】
表示画素は一般的に赤、緑及び青の３原色のサブピクセルからなる。１つの表示サブピクセルの構成図が図２に示されている。Ｇｉは、電位がＶｇで、行駆動電極あるいはゲート駆動電極線とも称される水平方向の行走査電極線を示し、Ｓｊは、電位がＶｓで、列駆動電極線あるいはソース駆動電極線とも称される垂直方向の列データ電極線を示し、Ｄｉｊは、電位が画素電位とも呼ばれるＶｄで、ドレインと称されるＴＦＴが表示画素に接続する端子を示す。それぞれの表示画素は、１つの半導体スイッチングデバイスである薄膜電界効果トランジスタ（ＴＦＴ）を配置し、パルスによりゲイティングを直接に制御して表示走査を行うことができるため、各画素が相対的に独立している。ＴＦＴのゲート（Ｇａｔｅ）とソース（Ｓｏｕｒｃｅ）との間の電圧はＶｇｓであり、ＴＦＴのゲート（Ｇａｔｅ）とドレイン（Ｄｒａｉｎ）との間の電圧はＶｇｄである。薄膜電界効果トランジスタ（ＴＦＴ）は、ＮＭＯＳ型とＰＭＯＳ型がある。従来、ほとんどのＴＦＴ−ＬＣＤに使用される薄膜電界効果トランジスタは、アモルファスシリコン（ａｍｏｒｐｈｏｕｓ  ｓｉｌｉｃｏｎ、ａ−Ｓｉ）プロセスを利用し、そのゲート絶縁層が窒化シリコン（ＳｉＮｘ）であり、正電荷を捕獲しやすく、アモルファスシリコン半導体層にトレンチを形成しようとする場合に、窒化シリコンにおける正電荷により電子を吸引してトレンチを形成することができるので、アモルファスシリコンプロセスを利用するＴＦＴはＮＭＯＳ型が多い。本願は、主にＮＭＯＳ型薄膜電界効果トランジスタを代表として説明するが、ＰＭＯＳ型薄膜電界効果トランジスタも共通の原理に従えるため、ここでは単独に取り出して述べない。
【００２９】
ＴＦＴ−ＬＣＤ液晶表示スクリーンの正常表示駆動のタイミングは、図３に示すように、表示走査期間（Ｄｉｓｐｌａｙ  Ｔｉｍｅ）において、表示スクリーンが表示状態になるように、表示駆動電路が行電極に順次走査表示を行い、列電極とＣＯＭ電極とがそれに合わせて対応する表示信号を出力する。２つの表示走査期間毎に１つの垂直帰線期間（Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ｂｌａｎｋｉｎｇ  Ｔｉｍｅ）があり、当該期間に表示スクリーンが表示駆動を行わず、表示駆動回路は行電極の走査を停止し、全ての行電極にＴＦＴの非選択信号を出力し、列電極とＣＯＭ電極が元の出力状態を保持し、又は、予め設定された出力信号を出力し、ＴＦＴがオフ状態になる。本発明における表示スクリーンの電極を時分割多重化する技術的手段は、この垂直帰線期間を表示スクリーンの電極が検出電極として多重化される期間とするものである。
【００３０】
タッチ回路は、タッチ回路と協働するように表示駆動回路を制御することで、表示スクリーンの電極が表示駆動回路に連通されて表示駆動信号を送信し、又は、タッチ回路に連通されてタッチ信号を送信し、表示駆動及びタッチ検出の場合に表示スクリーンの電極を時分割多重化するようにする。表示期間においては、表示スクリーンの電極が表示駆動回路に連通されて表示駆動信号を送信し、表示スクリーンが表示状態になる。タッチ検出の期間においては、表示スクリーンの電極がタッチ回路に連通されてタッチ信号を送信すると共に、各行電極線と各列電極線を貫流するタッチ信号の変化をそれぞれ検出し、タッチ信号の変化が設定された条件に達した行電極線と列電極線をタッチされた電極線とする。検出されたタッチされた行電極線とタッチされた列電極線との交差点により、タッチポイントの位置が決定される。
【００３１】
本発明の実施例に挙げられる具体的な実施形態１６〜１９には、かかるタッチ信号検出回路の構造が開示されている。
【００３２】
また、本発明の実施例に挙げられる具体的な実施形態１〜６は、適当なタッチ励起信号を選択することでタッチ励起信号の表示効果への影響を回避する例であり、実施形態７〜１０は、表示のタッチへの影響を回避する幾つかの解決手段を提出し、実施形態１１〜１３はタッチ励起信号の周波数の選択要求を開示し、実施形態１４と１５は、タッチ検出の際にタッチ信号の検出と与えられたタッチ励起信号との同期関係を開示し、実施形態２０〜２３は種々のシングルチャンネル及びマルチチャンネルのタッチ検出走査方式及び順序を開示している。これらの実施形態はタッチ回路の他の方面を改善するものであるが、この改善を採用するか否かは、本発明の技術的手段の実現に影響を与えず、本発明の保護範囲にも繋がらない。
【００３３】
ＴＦＴ−ＬＣＤを表示スクリーンとするタッチディスプレイ４００の電気的な接続関係を図４に示す。ＴＦＴ−ＬＣＤ表示スクリーン４１０と、行電極線４２１、…、４２ｍを有するＴＦＴ−ＬＣＤ表示スクリーンの水平方向の走査行電極４２０と、列電極線４３１、…、４３ｎを有するＴＦＴ−ＬＣＤ表示スクリーンの垂直方向のデータ列電極４３０と、ＴＦＴ−ＬＣＤ表示スクリーンの共通電極層（ＣＯＭ電極）４４０と、ゲート（Ｇａｔｅ）が水平方向の走査線に接続され、ソース（Ｓｏｕｒｃｅ）が垂直方向のデータ行電極線に接続され、ドレイン（Ｄｒａｉｎ）が画素電極に接続されるＴＦＴ−ＬＣＤ表示スクリーンにおける薄膜電界効果トランジスタＴＦＴ４５０と、電気的に一般的にＣＬＣと定義されている容量に相当する、表示画素に対応する液晶ボックス４６０と、画素の表示情報を格納する保持容量（Ｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ  Ｓｔｏｒａｇｅ、Ｃｓ）４７０と、ＣＯＭ電極の表示駆動回路４８０と、タッチ検出の状態においてＣＯＭ電極に使用されるタッチ励起源４８１と、ＣＯＭ電極のＣＯＭ信号ゲート出力回路４８２と、行電極の表示走査駆動回路４８３、行電極のタッチ回路（タッチ励起源とタッチ信号検出回路とを有する）４８４、及び行電極の行信号ゲート出力回路４８５と、列電極の表示データ駆動回路４８６、列電極のタッチ回路（タッチ励起源とタッチ信号検出回路とを有する）４８７、及び列電極の列信号ゲート出力回路４８８と、タイミングコントローラ（Ｔｉｍｉｎｇ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）４８９などを備えている。表示走査駆動回路４８３とタッチ回路４８４は行信号ゲート出力回路４８５を介して行電極４２０に接続されており、表示データ駆動回路４８６とタッチ回路４８７は、列信号ゲート出力回路４８８を介して列電極４３０に接続されており、ＣＯＭ表示駆動回路４８０とタッチ励起源４８１は、ＣＯＭ信号ゲート出力回路４８２を介してＣＯＭ電極４４０に接続されている。
【００３４】
タイミングコントローラ４８９は画像信号処理チップからのＲＧＢデータ、クロック信号Ｃｌｏｃｋ、水平同期信号Ｈｓｙｎｃ及び垂直同期信号Ｖｓｙｎｃを受信し、ゲートに接続する行表示駆動回路４８３、ソースに接続する列表示駆動回路４８６及び共通電極に接続するＣＯＭ表示駆動回路４８０が協働するように制御し、また、ソースに接続する行タッチ回路４８４、ゲートに接続する行タッチ回路４８７及び共通電極に接続するＣＯＭタッチ励起源４８１が協働するように制御し、そして、タッチディスプレイにおける行ゲート回路４８５、列ゲート回路４８８及びＣＯＭ信号ゲート出力回路４８２により、表示スクリーンの電極が表示駆動回路に連通されて表示駆動信号を送信し、又は、タッチ回路に連通されてタッチ信号を送信し、表示駆動及びタッチ検出の場合に表示スクリーンの電極を時分割多重化するようにする。
【００３５】
表示期間においては、タッチディスプレイ４００における行ゲート回路４８５、列ゲート回路４８８及びＣＯＭ信号ゲート出力回路４８２により、表示スクリーンの行電極４２０、列電極４３０及びＣＯＭ電極４４０がそれぞれ行表示駆動回路４８３、列表示駆動回路４８６及びＣＯＭ表示駆動回路４８０に連通されてタッチ信号を送信し、表示スクリーン４１０が表示状態になる。
【００３６】
タッチ検出期間においては、タッチディスプレイ４００における行ゲート回路４８５、列ゲート回路４８８及びＣＯＭ信号ゲート出力回路４８２により、表示スクリーンの行電極４２０、列電極４３０及びＣＯＭ電極４４０がそれぞれ行タッチ回路４８４、列タッチ回路４８７及びＣＯＭタッチ励起源４８１に連通されてタッチ信号を送信し、各行電極線と各列電極線を貫流するタッチ信号の変化をそれぞれ検出し、表示スクリーンの行列電極がタッチセンサ電極に切り替えて使用され、行タッチ回路４８４と列タッチ回路４８７により、貫流しているタッチ信号の変化がある設定された条件に達したことを検出した行電極線と列電極線を、タッチされた電極線とする。検出されたタッチされた行電極線とタッチされた列電極線との交差点により、表示スクリーン４１０におけるタッチポイントの位置が決定される。
【００３７】
図４は典型的なタッチスクリーンの構成を模式的に示すものであり、以下の具体的な実施形態の説明は全てこの構成に基づいたものである。
【００３８】
実施形態１
図４に示すタッチディスプレイ４００における表示スクリーンの電極の時分割多重化の手段のタイミングを、図５に示す。２つの表示フレームごとにある垂直帰線期間をタッチ検出期間とし、この期間において、表示スクリーンの電極がタッチセンサ電極に切り替えて使用され、表示スクリーンの電極にタッチ励起信号が与えられ、表示スクリーンの電極におけるタッチ信号の変化が検出される。
【００３９】
タッチ励起源は、直流背景値を有する又は直流背景値を有しない方形波の信号源である。タッチ検出において、図２に示すＴＦＴのＧｉ、Ｓｊ及びＣＯＭの３つの電極にそれぞれ図６に示すタッチ励起信号を与え、与えられる前記３つのタッチ励起信号はいずれも直流背景値を有する又は直流背景値を有しない方形波であって、その周波数が同じであり、且つ位相が一致している。表示スクリーンの電極は表示状態からタッチ検出の状態に切り替えられる際に、先ず、電極Ｇｉと電極Ｓｊとに与えられるタッチ励起信号の瞬時電位差Ｖｇｓ＝Ｖｇ−Ｖｓを、ＴＦＴをオフ状態にするカットオフ電圧よりも低くし、次に、ＣＯＭ電極と電極Ｇｉに適当なタッチ励起信号を与え、これにより、画素電極電位ＶｄとＣＯＭ電極電位Ｖｃｏｍの平均値を変わらないように保持するとともに、画素電位Ｖｄを、Ｖｇｄ＝Ｖｇ−Ｖｄの瞬時電位差がＴＦＴをオフ状態にするカットオフ電圧よりも低い要求に合致させ、ＶｇｓとＶｇｄがＴＦＴをオフ状態にするカットオフ電圧よりも低いことを確保し、従って、ＴＦＴがタッチ検出状態で有効にカットオフされることが確保されるとともに、表示効果がタッチ検出に影響されないように表示画素の電圧が維持される。
【００４０】
タッチ励起源としては、直流背景値を有する又は直流背景値を有しない方形波信号源が選択される。また、ＴＦＴのＧｉ、Ｓｊ、ＣＯＭの３つの電極に与えられる励起信号の差分が一定の直流レベルになるように、これらの方形波信号源は、周波数、位相が一致し、ジャンプの幅も一致する。実際には、タッチ検出の際に構造が簡単な検出回路を使用すれば良好な検出結果が得られ、信号源が非常に簡単に発生され、良い実用価値がある。
【００４１】
実施形態２
本実施形態は、与えられたこの３つのタッチ励起信号（図７に示す）の周波数が同じではない点において実施形態１と異なっている。
【００４２】
実施形態３
本実施形態は、図８に示すように、与えられたこの３つのタッチ励起信号が全て直流背景値を有する又は直流背景値を有しない方形波であり、その周波数が一致するが、位相が一致しない点において実施形態１、２と異なっている。
【００４３】
実施形態４
本実施形態は、タッチ検出の際に、図２に示すＴＦＴのＧｉ、Ｓｊ、ＣＯＭの３つの電極にそれぞれ図９に示すタッチ励起信号が与えられ、与えられた３つのタッチ励起信号が全て直流背景値を有する又は直流背景値を有しない正弦波（実施形態１〜３には、正弦波ではなく方形波である）であり、その周波数と位相が一致する点において実施形態１〜３と異なっている。
【００４４】
実施形態５
本実施形態は、タッチ検出の際に、図２に示すＴＦＴのＧｉ、Ｓｊ、ＣＯＭの３つの電極にそれぞれ図１０に示すタッチ励起信号が与えられ、与えられた３つのタッチ励起信号は全て直流背景値を有する又は直流背景値を有しない正弦波であり、その周波数と位相が同じであるが、波形交流部分の振幅が異なる点において実施形態１〜４と異なっている。
【００４５】
実施形態６
本実施形態は、タッチ検出の際に、図２に示すＴＦＴのＧｉ、Ｓｊ、ＣＯＭの３つの電極にそれぞれ図１１に示すタッチ励起信号が与えられ、このような励起信号の組み合わせにより、画素電極電位ＶｄとＣＯＭ電極電位Ｖｃｏｍの平均値が変わらないように保持されないが、この両者の電位差Ｖｄ−Ｖｃｏｍの平均値が変わらないように保持でき、表示効果がタッチ検出に影響されないようにすることもできる点において実施形態１〜５と異なっている。
【００４６】
実施形態７
図４に示すタッチディスプレイ４００には、ディスプレイとして、ポジ型液晶材料からなるＴＦＴ−ＬＣＤを利用する。液晶材料の誘電率の異方性の特徴により、液晶ボックスにおける各所の分布容量が各所の液晶分子の配列によって変化する。ＴＦＴ−ＬＣＤにおける各所の液晶分子の配列はそこの駆動電圧に蓄積された実効値に依存するが、異なる時点と異なる場所に蓄積された駆動電圧の実効値が異なると、液晶分子の配列が異なり、分布容量も異なり、タッチ検出を行う測定環境が違うことになる。ＴＦＴ−ＬＣＤに駆動電圧を与えると、液晶分子の配列状態は、駆動電界の作用により電界と平行する方向に一致して配向する。
【００４７】
表示電極の時分割多重化手段の他のタイミングを図１２に示す。２つの表示フレーム毎にある垂直帰線期間を、タッチ検出期間とする。この期間においては、まず、表示スクリーンにおける全ての行電極線Ｇｉと列電極線Ｓｊに予め設けられた飽和駆動（先駆動、ｐｒｅ−ｄｒｉｖｉｎｇ）を与え、Ｇｉ、ＳｊとＣＯＭの３つの電極における信号の波形は図１３に示すように、タッチ励起信号が直流背景値を有する又は直流背景値を有しない正弦波である。Ｇｉ−Ｓｊ間の電位差Ｖｇｓは、表示を影響しないように、ＴＦＴをオフ状態にするカットオフ電圧よりも低い−１０．５Ｖ〜−１７Ｖである。Ｇｉ−ＣＯＭ間の電位差Ｖｇｃは−１０．５Ｖ〜−１２Ｖであり、Ｓｊ−ＣＯＭ間の電位差Ｖｓｃは５Ｖであり、いずれも液晶分子の飽和駆動電圧を超えている。液晶表示スクリーンにおいて行電極とＣＯＭ電極との間の液晶分子と、列電極とＣＯＭ電極との間の液晶分子との配列方向は、与えられた飽和駆動電圧の作用により、電界と平行する方向に速やかに一致して転向する。図１４に示すように、ポジ型液晶材料分子に電界Ｅを与えると、液晶分子の配列方向が電界方向に平行する。さらに、表示スクリーンの行電極線Ｇｉと列電極線Ｓｊにタッチ励起信号を与えると共に、各行電極線と各列電極線を貫流するタッチ信号の変化をそれぞれ検出する。前の飽和先駆動電圧により、液晶分子の配列が一致になり、液晶材料の誘電率異方性による分布容量の変化が解消され、各行電極線と各列電極線におけるタッチ信号の変化を検出する際に、異なる時点と異なる場所における測定環境が一致するようになり、タッチ検出結果の安定性と一致性に有用である。
【００４８】
液晶に外部電界を印加すると、液晶分子が無極性分子であり、例えば図１４に示す液晶分子の配列が電界の正負方向に影響されないため、先駆動段階において電極における瞬時電圧が正でも負でもよく、液晶への飽和駆動を保持すればよい。従って、表示スクリーンの同一電極に与えられた先駆動信号とタッチ励起信号の波形や周波数、振幅が同じであってもよく、先駆動信号とタッチ励起信号として同一信号さえ使用してもよい。
【００４９】
実施形態８
本実施形態は、図１５に示すように、ＴＦＴ−ＬＣＤとして、ネガ型液晶材料を使用する点において実施形態７と異なっている。
【００５０】
実施形態９
図４に示すタッチディスプレイ４００には、ディスプレイとしてＴＦＴ−ＬＣＤを使用する。液晶ディスプレイの反応速度が比較的に低いため、高速画面を表示する場合に、ゴースト、すそ引き現象が容易に発生する。この問題を解決するために、従来は、表示フレームの頻度を向上させ、それぞれ１つの表示フレームの後ろに１つの「黒フレーム」を差し入れ、この「黒フレーム」により前の表示内容のゴーストを遮断する手段が使用されている。黒フレームとは、このフレームにおいて、ＴＦＴがオンになる状態で、列電極Ｓｊを介して表示画素電極に１つの飽和駆動電圧を与えることにより、表示画素において液晶分子の配列を与えられた電界と垂直又は平行する方向に一致させるものである。表示画素において液晶分子の配列が一致している場合には、液晶表示スクリーンにおける列電極とＣＯＭ電極との間に液晶分子の配列も一致することになる。行電極は走査電極であるため、各行電極における電圧の実効値が同じであり、列電極とＣＯＭ電極との間に液晶分子の配列が一致している場合に、各行電極における分布容量が殆ど一致する。
【００５１】
表示電極の時分割多重化手段のタイミングを図１６に示す。黒フレームの後に、表示スクリーンの行電極線Ｇｉと列電極線Ｓｊにそれぞれタッチ励起信号を与え、各行電極線と各列電極線を貫流するタッチ信号の変化をそれぞれ検出する。黒フレームにより液晶分子の配列を一致させ、液晶材料の誘電率の異方性による分布容量の変化が解消され、各行電極線と各列電極線におけるタッチ信号の変化を検出する場合に、異なる時点と異なる場所における測定環境が一致するようになり、タッチ検出結果の安定性と一致性に有用である。
【００５２】
実施形態１０
図４に示すタッチディスプレイ４００には、ディスプレイとしてＴＦＴ−ＬＣＤを使用する。それぞれ１つの表示フレームの後に１つの「黒フレーム」を差し入れ、この「黒フレーム」により前の表示内容のゴーストを遮断する点において実施形態９と同様である。
【００５３】
実施形態９と異なっている点としては、表示電極の時分割多重化手段の他のタイミングが、図１７に示す通りである。正常表示フレームの後と黒フレームの後に、表示スクリーンの行電極線Ｇｉと列電極線Ｓｊにそれぞれタッチ励起信号を与え、各行電極線と各列電極線を貫流するタッチ信号の変化をそれぞれ検出する。このように、いずれの垂直帰線期間においても表示スクリーンの電極をタッチセンサ電極に切り替えて使用し、表示フレーム間の垂直帰線期間を十分に利用するとともに、黒フレームにより液晶分子の配列を一致させ、液晶材料の誘電率の異方性による分布容量の変化を解消する。その結果、液晶分子の配列のバラツキによる検出環境への影響が解消される。
【００５４】
実施形態１１
図４に示すタッチディスプレイ４００には、ディスプレイとしてＴＦＴ−ＬＣＤを使用し、ガラス基板の板厚が０．３ｍｍである。人の指が表示スクリーンの表面にタッチすると、指が基板のガラスシートを介して表示スクリーンの電極と結合容量を形成し、等価回路は図１８に示されている。１８１０は表示スクリーンの電極にタッチ励起信号を供給するタッチ励起源であり、１８２０はタッチ回路におけるタッチ信号検出回路のサンプリング抵抗であり、１８２１はタッチセンサ電極として使用される１群の表示スクリーンの電極の等価抵抗であり、１８３０はタッチセンサ電極として使用される表示スクリーンの電極の表示スクリーンにおける他の電極に対する１群の分布容量であり、１８３１は指とタッチセンサ電極として使用される１群の表示スクリーンの電極との間の結合容量であり、１８３２はタッチセンサ電極として使用される１群の表示スクリーンの電極とＣＯＭ電極との間の容量である。
【００５５】
通常、指とタッチセンサ電極として使用される１群の表示スクリーンの電極との間のオーバラップ幅が５ｍｍ以下であり、ガラス基板の厚さが０．３ｍｍであり、結合容量１８３１が約１０ｐＦである。通常のＴＦＴ−ＬＣＤサンプリング抵抗１８２０と等価抵抗１８２１との和は約３０ＫΩであり、タッチセンサ電極として使用される表示スクリーンの電極におけるタッチ信号は、部分的に結合容量１８３１から指に漏れる。タッチ励起源がＶｒｍｓ＝５Ｖの正弦波を出力すると、結合容量１８３１によるリーク電流Δｉがタッチ励起源の周波数に従って変化する関係は、図１９に示されている。タッチ励起信号の周波数は結合容量１８３１の容量性リアクタンスに対して主な影響を与え、容量性リアクタンスによって、電流が指から漏れたタッチ信号の大きさが異なる。周波数が低すぎ、結合容量１８３１の容量性リアクタンスが小さすぎ、タッチディスプレイ４００がタッチ物のタッチに鈍感であれば、タッチの判断漏れが容易に生じる。特に、ディスプレイの前に更に保護ケースが付加されている場合に、タッチ励起信号の周波数の選択は、タッチ検出の信頼性への影響が大きい。
【００５６】
図１９から見られるように、実際の実験結果においては、タッチ励起源の周波数が１０ＫＨｚよりも低いと、リーク電流Δｉが小さく、環境騒音と比べて明らかに区別しにくいため、タッチ励起源の周波数を１０ＫＨｚ以上に設定すると、表示スクリーンの電極をタッチセンサ電極として使用する適切な回路パラメータとなる。
【００５７】
実施形態１２
図４に示すタッチディスプレイ４００には、ディスプレイとしてＴＦＴ−ＬＣＤを使用し、ガラス基板の板厚が０．３ｍｍである。作業者に向ける上ガラス基板に液晶スクリーンのＣＯＭ電極が設けられる場合は、ＣＯＭ電極が行電極及び列電極と作業者との間に一定の遮蔽効果を形成することになる。指と表示スクリーンＣＯＭ電極との間に結合容量が形成され、ＣＯＭ電極とタッチセンサ電極として使用される１群の表示スクリーンの電極との間に結合容量が存在し、その等価回路は図２０に示されている。２０１０は表示スクリーンの電極にタッチ励起信号を供給するタッチ励起源であり、２０２０はタッチ回路におけるタッチ信号検出回路のサンプリング抵抗であり、２０２１はタッチセンサ電極として使用される１群の表示スクリーンの電極の等価抵抗であり、２０３０はタッチセンサ電極として使用される１群の表示スクリーンの電極の表示スクリーンにおける他の電極に対する分布容量であり、２０３１はＣＯＭ電極とタッチセンサ電極として使用される１群の表示スクリーンの電極との間の結合容量であり、２０３２は指と表示スクリーンのＣＯＭ電極との間の結合容量であり、２０４０は励起源とＣＯＭ電極との間の等価抵抗である。
【００５８】
通常、指とタッチセンサ電極として使用される１群の表示スクリーンの電極との間のオーバラップ幅は５ｍｍ以下であり、ガラス基板の厚さは０．３ｍｍであり、結合容量２０３２は約１０ｐＦであり、通常のＴＦＴ−ＬＣＤにはサンプリング抵抗２０２０と等価抵抗２０２１との和が約３０ＫΩである。人の指が表示スクリーンの表面にタッチすると、結合容量２０３１と２０３２が存在するため、タッチセンサ電極として使用される表示スクリーンの電極におけるタッチ信号は部分的に結合容量２０３１からＣＯＭへ貫流し、更にＣＯＭ電極と指との結合容量２０３２から指に漏れる。高周波のタッチ励起信号が選定されて使用されると、結合容量２０３１と２０３２から漏れた電流Δｉが比較的に大きく、ＣＯＭ電極の遮蔽を透過するタッチ信号の能力が強く、良好なタッチ検出性能が得られる。
【００５９】
実施形態１３
図４に示すタッチディスプレイ４００には、ディスプレイとしてＴＦＴ−ＬＣＤを採用する。液晶材料の誘電率の異方性の特徴により、液晶ボックスにおける各所の分布容量が各所の液晶分子の配列によって変化する。ＴＦＴ−ＬＣＤにおける各所の液晶分子の配列はそこの駆動電圧に蓄積された実効値に依存するが、異なる時点と異なる場所に蓄積された駆動電圧の実効値が異なると、液晶分子の配列が異なり、分布容量が異なり、タッチ検出を行うための測定環境が異なることになる。しかしながら、液晶材料の誘電率の異方性は、周波数の変化によって変化する分散効果が存在し、通常、５００ＫＨｚ以上の電気信号の作用下で、その誘電率の異方性が殆ど現れない。
【００６０】
表示スクリーンの行電極線Ｇｉと列電極線Ｓｊに１ＭＨｚ以上のタッチ励起信号が与えられ、各行電極線と各列電極線を貫流するタッチ信号の変化がそれぞれ検出される。ＴＦＴ−ＬＣＤにおける各所での液晶分子の配列は全て一致するわけではないが、液晶材料の誘電率の異方性の分散効果により、１ＭＨｚ以上のタッチ励起信号に対して、液晶材料の誘電率の異方性による分布容量の変化が依然として解消され、各行電極線と各列電極線におけるタッチ信号の変化を検出する場合に、異なる時点と異なる場所における測定環境が一致するようになり、タッチ検出結果の安定性と一致性に有用である。
【００６１】
実施形態１４
図４に示すタッチディスプレイ４００には、ディスプレイとしてＴＦＴ−ＬＣＤを採用する。実際にタッチ検出が行われる場合には、一般に、電圧信号を検出対象として測定を行う。測定される等価回路は図１８に示されている。１８１０は表示スクリーンの電極にタッチ励起信号を供給するタッチ励起源であり、１８２０はタッチ回路におけるタッチ信号検出回路のサンプリング抵抗であり、１８２１はタッチセンサ電極として使用される１群の表示スクリーンの電極の等価抵抗であり、１８３０はタッチセンサ電極として使用される１群の表示スクリーンの電極の表示スクリーンにおける他の電極に対する分布容量であり、１８３１は指とタッチセンサ電極として使用される１群の表示スクリーンの電極との間の結合容量であり、１８３２はタッチセンサ電極として使用される１群の表示スクリーンの電極とＣＯＭ電極との間の容量であり、１８４１はタッチ信号の電圧の変化を測定するタッチ信号のサンプリングポイントであり、１８４０はタッチ信号の電圧の変化を測定する検出参照点であり、ここでは、タッチ励起源１８１０の出力端が参照点として選択されるが、実際には他の電位点を参照点として選択しても良く、例えば、タッチ回路のグランド端、タッチ回路の正電圧源端、タッチ回路の負電圧源端、比較回路における１つのポイント、タッチスクリーンにおける他の１群の電極線などはいずれも良い検出効果が得られる。タッチ励起信号１８１０は方形波であり、１８３０と１８３１が容量負荷であるため、タッチ励起の方形波信号はこの２つの容量において充電放電波形が現れる。タッチ励起源１８１０の出力波形とタッチ信号のサンプリングポイント１８４１のタッチ信号波形は図２１に示されている。
【００６２】
本実施形態は、タッチ信号の検出方法として瞬時値測定法を採用し、特定の位相点におけるタッチ信号のサンプリングポイント１８４１の電位を測定し、異なる垂直帰線期間内に検出された前記特定の位相点の電位の変化を比較することにより、タッチ情報を得る。前記ある特定の位相点は、タッチ励起源１８１０の出力端の波形に対する特定の位相点である。図１８に示す回路は、励起源信号を回路源とし、サンプリング抵抗が存在するブランチ回路において、容量１８３０と１８３１が並列接続され、さらに抵抗１８２０、１８２１と直列接続したＲＣ回路である。タッチ検出期間において、図１８に示す回路に対してタッチ励起信号が与えられると、回路は容量に充電又は放電を行う。図２１において、セグメントＴ１、Ｔ２はサンプリングに適する位相区間であり、タッチ信号のサンプリングポイント１８４１においてＴ１の位相区間は容量が充電開始から充電終了までの期間であり、Ｔ２の位相区間は容量が放電開始から放電終了までの期間である。
【００６３】
タッチ信号の検出を行う場合に毎回もタッチ励起源１８１０の出力端の波形の特定の位相点に行うことを確保するために、一連の厳しい同期関係を保つことが必要となる。ここでの同期関係は、表示フレーム同期、タッチ励起パルス数同期、及びタッチ励起波形位相同期という３つからなる。表示フレーム同期は、タッチ励起信号を与える場合に、毎回も２つの表示フレームの間の垂直帰線期間におけるある固定時点に与え始めることである。励起パルス数同期は、タッチ励起信号をタッチセンサ電極として使用される表示スクリーンの電極に与え始めてから、タッチ励起信号のパルス数を数え始め、サンプリングデータを取るたびにその時点が同じシーケンス番号のタッチ励起信号のパルス数にあることである。励起波形位相同期は、サンプリングデータを取るたびにその時点がタッチ励起源の出力端波形の特定の位相点にあり、また、この特定の位相点の位置が位相区間Ｔ１又はＴ２に選択されることである。１つの完全な同期プロセスは、図２２ａ、図２２ｂ、図２２ｃに示されている。図２２ａは表示スクリーンの時分割多重化のタイミング図であり、表示スクリーンの行電極、列電極、ＣＯＭ電極が表示走査期間において、合わせて対応する表示信号を出力し、表示走査を順次に行うが、表示スクリーンの行電極、列電極、ＣＯＭ電極が垂直帰線期間（セグメントＨとセグメントＫ）においてタッチ検出の状態で多重化されると、検出の要求に応じて方形波のタッチ励起信号を与えて検出を行う。図２２ｂは図２２ａにおけるセグメントＨとセグメントＫ（垂直帰線期間）の拡大模式図である。図２２ｂに示すように、表示スクリーンの電極は、フレーム同期を達成させるために、垂直帰線期間における同一の固定時点から方形波タッチ励起信号を与える。図２２ｃは図２２ｂにおけるセグメントＸ（励起信号ローディングと検出期間）の拡大模式図であり、垂直帰線期間において、フレーム同期が行われた後に、タッチ励起信号を与え始めるとともに、励起信号のパルス数のカウントも開始し、毎回のサンプリング検出も、タッチ励起パルス数の同期を達成させるために、同じシーケンス番号のタッチ励起信号のパルス数に行われるように制御される。このタッチ励起信号のパルスにおいては、タッチ励起波形位相の同期を達成させるために、サンプリングデータを取るたびにその時点がタッチ励起出力端の波形のある特定の位相にある。
【００６４】
実施形態１５
本実施形態は、タッチ励起源１８１０が正弦波信号であり、１８３０と１８３１が容量負荷であるため、正弦波のタッチ励起源に容量負荷が付けられると、タッチ信号のサンプリングポイントにおける波形が依然として正弦波であるが、振幅と位相が変化され、タッチ励起源１８１０の出力波形とタッチ信号のサンプリングポイントのタッチ信号波形とが図２３に示すようである点において実施形態１４と異なっている。
【００６５】
本実施形態は、タッチ信号の検出方法として位相シフト測定法を採用し、異なる垂直帰線期間におけるタッチ信号のサンプリングポイント１８４１のある特定の位相点の位相シフトを比較することによって、タッチ情報を取得する。前記ある特定の位相点は、タッチ励起源１８１０の出力端の波形に対する特定の位相点である。図１８に示す回路は、タッチ励起源信号を回路源として、サンプリング抵抗が存在するブランチ回路において、容量１８３０と１８３１が並列接続され、更に抵抗１８２０、１８２１と直列接続したＲＣ回路である。タッチ検出の期間においては、図１８に示す回路にタッチ励起信号が与えられ、正弦波がＲＣ回路を通過すると振幅の下降と位相の遅れが発生され、人の指が表示スクリーンの表面にタッチすると、結合容量１８３１によりＲＣ回路におけるＣの変化を引き起こし、タッチ信号のサンプリングポイントにおいてタッチ励起源１８１０の出力端の波形ゼロクロスポイントに対する正弦波のゼロクロスポイントの時差の変化を測定することによって、タッチされたか否かを判定する。タッチ信号のサンプリングポイントにおけるタッチ信号の波形の位相シフトの変化の測定は、正弦波のピークポイント又は他の位相点において測定してもよい。
【００６６】
同様に、毎回のタッチ信号の検出がいずれもタッチ励起源１８１０の出力端の波形に対する特定の位相点に行われるように、一連の厳しい同期関係を保つ必要がある。ここでの同期関係は、表示フレーム同期、タッチ励起パルス数同期、タッチ励起波形位相同期という３つからなる。表示フレーム同期は、タッチ励起信号を与える場合に、毎回も２つの表示フレームの間の垂直帰線期間におけるある固定時点に与え始めることである。励起パルス数同期は、タッチ励起信号をタッチセンサ電極として使用される表示スクリーンの電極に与え始めてから、タッチ励起信号のパルス数を数え始め、サンプリングデータを取るたびにその時点が同じシーケンス番号のタッチ励起信号のパルス数にあることである。励起波形位相同期は、タッチ信号のサンプリングポイントにおけるタッチ信号の波形を測定する特定の位相点と、タッチ励起源の出力端の波形の同一の位相点とを時間的に比較することであり、正弦波の位相シフト情報が全位相であるため、毎回も同一の特定の位相点のシフトを見れば良い。１つの完全な同期プロセスは、図２４ａ、図２４ｂ、図２４ｃに示されている。図２４ａは表示スクリーンの時分割多重化のタイミング図であり、表示スクリーンの行電極、列電極、ＣＯＭ電極が表示走査期間において、合わせて対応する表示信号を出力し、表示走査を順次に行うが、表示スクリーンの行電極、列電極、ＣＯＭ電極が垂直帰線期間（セグメントＨとセグメントＫ）においてタッチ検出の状態で多重化されると、検出の要求に応じて正弦波のタッチ励起信号を与えて検出を行う。図２４ｂは図２４ａにおけるセグメントＨとセグメントＫ（垂直帰線期間）との拡大模式図である。図２４ｂに示すように、表示スクリーンの電極は、フレーム同期を達成させるために、表示の垂直帰線期間における同一の固定時点で正弦波のタッチ励起信号を与える。図２４ｃは図２４ｂにおけるセグメントＸ（タッチ励起信号ローディングと検出期間）の拡大模式図であり、垂直帰線期間において、フレーム同期が行われた後に、正弦波のタッチ励起信号を与え始めるとともに、励起信号のパルス数のカウントも開始し、毎回のサンプリング検出も、タッチ励起パルス数の同期を達成させるために、同じシーケンス番号のタッチ励起信号のパルス数に行われるように制御される。この正弦波のタッチ励起信号のパルスにおいては、タッチ励起波形位相の同期を達成させるために、サンプリングデータを取るたびにその時点がタッチ励起出力端波形のある特定の位相点にある。
【００６７】
実施形態１６
実施形態１４と実施形態１５は、瞬時値測定法により、図４のタッチディスプレイ４００をタッチ検出する。このような瞬時値測定法は、特定の位相点の極めて短い期間においてタッチ信号の検出を行うものであり、検出速度が早いことを主な特徴とする。瞬時値測定法によるタッチ信号の検出を実現するための３つの回路構造は、図２５、図２６及び図２７に示されている。タッチ信号検出回路はいずれも、信号検出チャンネル、データ変換チャンネル、及びデータ処理・タイミング制御回路から構成される。信号検出チャンネルは、バッファー、一次差動増幅回路及び二次差動増幅回路を有する。データ変換チャンネルは、ＡＤ変換器を有する。データ処理・タイミング制御回路は、コントロールソフトとデータ処理ソフトとを備え、データ演算能力とデータＩ／Ｏインターフェースとを有する中央処理装置（ＣＰＵ、ＭＣＵ）である。
【００６８】
図２５は、瞬時値測定法によるタッチ信号検出回路の構成図である。２５１０はタッチ信号のサンプリングポイントの信号であり、２５１１は検出参照点の信号であり、タッチ信号のサンプリングポイントの信号２５１０と検出参照点の信号２５１１は、それぞれバッファー２５２０とバッファー２５２１に緩衝された後に、一次差動増幅器２５２２の入力信号とされる。さらに、一次差動増幅器２５２２の出力は二次差動増幅器２５３３の１つの入力とされ、２５２４は電圧出力を調整し、それを基準電位として、二次差動増幅器２５２３の他の出力に接続することにより、一次差動増幅器の出力信号の背景値を引くものである。二次差動増幅器２５２３はＡＤ変換器２５２５に出力され、２５２５は中央処理装置（ＣＰＵ、ＭＣＵ）２５２６に出力される同期制御信号２５３０の制御下で同期サンプリングを行い、サンプリングの変換結果を中央処理装置（ＣＰＵ、ＭＣＵ）２５２６に送信してから、中央処理装置によりデータ処理及びタッチ判断を行う。
【００６９】
図２６は、瞬時値測定法によるタッチ信号検出回路の構成図である。２６１０はタッチ信号のサンプリングポイントの信号であり、２６１１は検出参照点の信号であり、タッチ信号のサンプリングポイントの信号２６１０と検出参照点の信号２６１１はそれぞれバッファー２６２０とバッファー２６２１に緩衝された後に、一次差動増幅器２６２２の入力信号とされる。さらに、一次差動増幅器２６２２の出力は二次差動増幅器２６２３の１つの入力とされ、フィードバック調整アナログ回路２６２４は二次差動増幅器２６２３の出力をフィードバック入力信号として自動的に出力電圧を調整し、それを基準電位として、二次差動増幅器２６２３の他の出力に接続することにより、一次差動増幅器の出力信号の背景値を引く。二次差動増幅器２６２３はＡＤ変換器２６２５に出力され、２６２５は中央処理装置（ＣＰＵ、ＭＣＵ）２６２６に出力される同期制御信号２６３０の制御下で同期サンプリングを行い、サンプリングの変換結果を中央処理装置（ＣＰＵ、ＭＣＵ）２６２６に送信してから、中央処理装置によりデータ処理及びタッチ判断を行う。
【００７０】
図２７は、瞬時値測定法によるタッチ信号検出回路の構成図である。２７１０はタッチ信号のサンプリングポイントの信号であり、２７１１は検出参照点の信号であり、タッチ信号のサンプリングポイントの信号２７１０と検出参照点の信号２７１１はそれぞれバッファー２７２０とバッファー２７２１に緩衝された後に、一次差動増幅器２７２２の入力信号とされる。さらに、一次差動増幅器２７２２の出力は二次差動増幅器２７２３の１つの入力とされ、中央処理装置（ＣＰＵ、ＭＣＵ）２７２６はタッチ演算結果に応じて調整データをＤＡ変換器２７２４に送信し、２７２４の出力電圧は、基準電位として、二次差動増幅器２７２４の他の出力に接続することにより、一次差動増幅器の出力信号の背景値を引く。二次差動増幅器２７２３はＡＤ変換器２７２５に出力され、２７２５は中央処理装置（ＣＰＵ、ＭＣＵ）２７２６に出力される同期制御信号２７３０の制御下で同期サンプリングを行い、サンプリングの変換結果を中央処理装置（ＣＰＵ、ＭＣＵ）２７２６に送信してから、中央処理装置によりデータ処理及びタッチ判断を行う。
【００７１】
図２５、図２６及び図２７に示す３つの瞬時値測定法によるタッチ信号検出回路の区別としては、図２５に示す手段は手動で二次差動回路に基準電位を設置し、二次差動回路に対して基本的な調整能力を備えるものであり、図２６に示す手段は二次差動回路の出力端信号をアナログ回路で基準電位として二次差動回路に再フィードバックし、二次差動回路に対して自動的に追跡する調整能力を備えるものであり、図２７に示す手段は中央処理装置により演算された結果をＡＤ変換回路で基準電位として二次差動回路にフィードバックし、二次差動回路に対して知的な調整能力を備えるものである。
【００７２】
サイズ及び解像力が異なる表示スクリーンは、その電極の抵抗が一般に２Ｋ以上であり、検出回路とタッチスクリーンにおける電極線との接続点においては、検出回路の入力抵抗によりタッチ信号がスプリットされ、検出回路の入力抵抗が大きくなるほど、タッチ信号に対するスプリット作用が小さくなる。検出回路の入力抵抗が２．５倍以上になると、タッチ信号がタッチ動作情報を反映することができるので、信号検出チャンネルの電極線に対する入力抵抗は５ＫΩ以上であることが必要となる。例えば、図２５、図２６及び図２７に示すように、差動増幅回路とタッチスクリーンにおける電極線との接続点においてバッファーが付けられているのは、検出回路の入力抵抗を増大するためである。
【００７３】
実施形態１７
実施形態１４と実施形態１５は平均値測定法により、図４のタッチディスプレイ４００をタッチ検出してもよい。このような平均値測定法は一定の期間内においてタッチ信号の検出を行い、タッチ信号の平均値を測定結果として得る。平均値測定法は瞬時値測定法より遅いが、高周波干渉の一部を取り除くことができ、測定データが更に安定してタッチの判断に有利であることを主な特徴とする。実効値は平均値の一種である。平均値測定法によるタッチ信号の検出を達成させる３つの回路構造は、図２８、図２９及び図３０に示されている。そのタッチ信号検出回路構造はいずれも信号検出チャンネル、データ変換チャンネル、及びデータ処理・タイミング制御回路からなる。信号検出チャンネルは、バッファー、一次差動増幅回路、実効値測定回路、及び二次差動増幅回路を有する。データのサンプリングチャンネルは、ＡＤ変換回路を有する。データ処理・タイミング制御回路は、コントロールソフトとデータ処理ソフトとを備え、データ演算能力とデータＩ／Ｏインターフェースを有する中央処理装置（ＣＰＵ、ＭＣＵ）である。
【００７４】
図２８は、平均値測定法によるタッチ信号検出回路の構成図である。２８１０はタッチ信号のサンプリングポイントの信号であり、２８１１は検出参照点の信号であり、タッチ信号のサンプリングポイントの信号２８１０と検出参照点の信号２８１１はそれぞれバッファー２８２０とバッファー２８２１に緩衝された後に、一次差動増幅回路ユニット２８２２の入力信号とされる。一次差動増幅回路ユニット２８２２には、ゲート周波数が励起源タッチ信号の周波数である周波数ゲート回路が内蔵され、そのゲート回路は差動増幅された出力をゲートし、ゲートされた出力を実効値変換器２８２３の入力とし、２８２３の実効値出力を二次差動増幅器２８２４の入力とする。２８２５は電圧出力を調整し、それを基準電位として、二次差動増幅器２８２４の他の入力端に接続することにより、２８２３の実効値出力信号の背景値を引くものである。二次差動増幅器２８２４はＡＤ変換器２８２６に出力され、２８２６は中央処理装置（ＣＰＵ、ＭＣＵ）２８２７に出力される同期制御信号２８３０の制御下で同期サンプリングを行い、サンプリングの変換結果を中央処理装置（ＣＰＵ、ＭＣＵ）２８２７に送信してから、中央処理装置によりデータ処理及びタッチ判断を行う。
【００７５】
図２９は、平均値測定法によるタッチ信号検出回路の構成図である。２９１０はタッチ信号のサンプリングポイントの信号であり、２９１１は検出参照点の信号であり、タッチ信号のサンプリングポイントの信号２９１０と検出参照点の信号２９１１はそれぞれバッファー２９２０とバッファー２９２１に緩衝された後に、一次差動増幅回路ユニット２９２２の入力信号とされる。一次差動増幅回路ユニット２９２２には、ゲート周波数が励起源タッチ信号の周波数である周波数ゲート回路が内蔵され、そのゲート回路は差動増幅された出力をゲートし、ゲートされた出力を実効値変換器２９２３の入力とし、２９２３の実効値出力を二次差動増幅器２９２４の入力とする。フィードバック調整アナログ回路２９２５は二次差動増幅器２９２４の出力をフィードバック入力信号として自動的に出力電圧を調整し、それを基準電位として、二次差動増幅器２９２４の他の入力端に接続することにより、２９２３の実効値出力信号の背景値を引く。二次差動増幅器２９２４はＡＤ変換器２９２６に出力され、２９２６は中央処理装置（ＣＰＵ、ＭＣＵ）２９２７に出力される同期制御信号２９３０の制御下で同期サンプリングを行い、サンプリングの変換結果を中央処理装置（ＣＰＵ、ＭＣＵ）２９２７に送信してから、中央処理装置によりデータ処理及びタッチ判断を行う。
【００７６】
図３０は、平均値測定法によるタッチ信号検出回路の構成図である。３０１０はタッチ信号のサンプリングポイントの信号であり、３０１１は検出参照点の信号であり、タッチ信号のサンプリングポイントの信号３０１０と検出参照点の信号３０１１とはそれぞれバッファー３０２０とバッファー３０２１に緩衝された後に、一次差動増幅回路ユニット３０２２の入力信号とされる。一次差動増幅回路ユニット３０２２には、ゲート周波数が励起源タッチ信号の周波数である周波数ゲート回路が内蔵され、そのゲート回路は差動増幅された出力をゲートし、ゲートされた出力を実効値変換器３０２３の入力とし、３０２３の実効値出力を二次差動増幅器３０２４の入力とする。中央処理装置（ＣＰＵ、ＭＣＵ）３０２７はタッチ演算結果により調整データをＤＡ変換器３０２５に送信し、３０２５の出力電圧を基準電位として、二次差動増幅器３０２４の他の入力端に接続することにより、３０２３の実効値出力信号の背景値を引く。二次差動増幅器３０２４はＡＤ変換器３０２６に出力され、３０２６は中央処理装置（ＣＰＵ、ＭＣＵ）３０２７に出力される同期制御信号３０３０の制御下で同期サンプリングを行い、サンプリングの変換結果を中央処理装置（ＣＰＵ、ＭＣＵ）３０２７に送信してから、中央処理装置によりデータ処理及びタッチ判断を行う。
【００７７】
図２８、図２９及び図３０に示す３つの平均値測定法によるタッチ信号検出回路の区別としては、図２８に示す手段は手動で二次差動回路に基準電位を設置し、二次差動回路に対して基本的な調整能力を備えるものであり、図２９に示す手段は二次差動回路の出力端信号をアナログ回路で基準電位として二次差動回路に再フィードバックし、二次差動回路に対して自動的に追跡する調整能力を備えるものであり、図３０に示す手段は中央処理装置により演算された結果をＤＡ変換回路で基準電位として二次差動回路にフィードバックし、二次差動回路に対して知的な調整能力を備えるものである。
【００７８】
サイズ及び解像力が異なる表示スクリーンは、その電極の抵抗が一般に２Ｋ以上であり、検出回路とタッチスクリーンにおける電極線との接続点においては、検出回路の入力抵抗によりタッチ信号がスプリットされ、検出回路の入力抵抗が大きくなるほど、タッチ信号に対するスプリット作用が小さくなる。検出回路の入力抵抗が２．５倍以上になると、タッチ信号がタッチ動作情報を反映することができるため、信号検出チャンネルの電極線に対する入力抵抗は５ＫΩ以上であることが必要となる。例えば、図２８、図２９及び図３０に示すように、差動増幅回路とタッチスクリーンにおける電極線との接続点においてバッファーが付けられているのは、検出回路の入力抵抗を増大するためである。
【００７９】
実施形態１８
実施形態１４を説明する際に、図４に示すタッチディスプレイ４００は、ディスプレイとしてＴＦＴ−ＬＣＤを採用し、測定される等価回路が図１８に示されていることが記載されている。タッチ励起信号１８１０は方形波信号であり、１８３０と１８３１が容量負荷であるため、タッチ励起の方形波信号はこの２つの容量において充電放電波形が現れる。タッチ励起源１８１０の出力波形とタッチ信号のサンプリングポイント１８４１のタッチ信号波形は図２１に示されているが、本実施形態を説明するために、図３１に示すように図２１の符号を付し直す。
【００８０】
本実施形態はタッチ信号の検出方法として時間特性測定法を採用し、タッチ信号のサンプリングポイント１８４１の充電放電中における２つの所定電位間の時間間隔の変化を測定することにより、タッチ情報を得る。図３１に示すように、タッチ信号サンプリング１８４１波形の充電中における２つの所定電位Ｖ４２２とＶ４２１の間の時間Ｔ４２３、及び放電中における２つの所定電位Ｖ４２１とＶ４２２の間の時間Ｔ４２４を測定することにより、この容量負荷を反映することができる。指が表示スクリーンにタッチすると、図１８に示す等価回路の結合容量１８３１が発生され、回路の容量負荷及び時定数が変更され、２つの所定の電位間の時間間隔Ｔ４２３とＴ４２４も変更される。時間間隔Ｔ４２３とＴ４２４の変化を測定することにより、タッチ情報を得ることができ、所定の電位Ｖ４２１とＶ４２２が充電放電中におけるサンプリングポイント１８４１の２つの電位を選定する。
【００８１】
時間特性測定法によるタッチ信号の検出を達成させる回路構成は、図３２と図３３に示されている。そのタッチ信号検出回路構成は、信号検出・データ変換チャンネル、及びデータ処理・タイミング制御回路からなる。信号検出・データ変換チャンネルは、バッファーと、ＤＡ変換回路又は電圧調整出力ユニットと、コンパレータと、カウンターとを備え、データ処理・タイミング制御回路は、コントロールソフトとデータ処理ソフトとを備え、データ演算能力とデータＩ／Ｏインターフェースとを有する中央処理装置（ＣＰＵ、ＭＣＵ）である。
【００８２】
図３２は、時間特性測定法によるタッチ信号検出回路の構成図である。３２１０はタッチ信号のサンプリングポイントの信号であり、３２１１は電圧調整出力ユニット３２２０により発生される所定の電位（Ｖ４２１）であり、３２１２は電圧調整出力ユニット３２２１により発生される所定の電位（Ｖ４２２）である。タッチ信号のサンプリングポイントの信号３２１０はバッファー３２３０により緩衝されて出力され、所定の電位３２１１とともにコンパレータ３２３２に入って比較する。タッチ信号のサンプリングポイントの信号３２１０は、バッファー３２３１により緩衝されて出力され、所定の電位３２１２とともにコンパレータ３２３３に入って比較する。中央処理装置（ＣＰＵ、ＭＣＵ）３２３５はカウンター３２３４のカウントパルス信号３２４０を生成し、コンパレータ３２３３の出力電位をカウンター３２３４のカウント開始信号とし、コンパレータ３２３２の出力電位をカウンター３２３４のカウント停止信号とする。カウンター３２３４のカウントを停止した後の示度数は中央処理装置（ＣＰＵ、ＭＣＵ）３２３５により読み出され、次の読み出しを用意するために、示度数を読み出した後に中央処理装置（ＣＰＵ、ＭＣＵ）３２３５によりクリア信号３２４１を送り出してカウンター３２３４をクリアし、また、中央処理装置（ＣＰＵ、ＭＣＵ）３２３５によりデータ処理及びタッチ判断を行う。
【００８３】
図３３は、時間特性測定法によるタッチ信号検出回路の構成図である。３３１０はタッチ信号のサンプリングポイントの信号であり、中央処理装置（ＣＰＵ、ＭＣＵ）３３２７は、プログラムプリセット又は履歴検出判断により、対応するデータをＤＡ変換器３３２０に出力して所定の電位３３１１（Ｖ４２１）を出力し、また、データをＤＡ変換器３３２１に出力して所定の電位３３１２（Ｖ４２２）を出力する。タッチ信号のサンプリングポイントの信号３３１０はバッファー３３２２により緩衝されて出力され、所定の電位３２１１とともにコンパレータ３３２４に入る。タッチ信号のサンプリングポイントの信号３３１０は、バッファー３３２３により緩衝されて出力され、所定の電位３３１２とともにコンパレータ３３２５に入る。中央処理装置（ＣＰＵ、ＭＣＵ）３３２７はカウンター３３２６のカウントパルス信号３３３０を生成し、コンパレータ３３２５の出力電位をカウンター３３２６のカウント開始信号とし、コンパレータ３３２４の出力電位をカウンター３３２６のカウント停止信号とする。カウンター３３２６のカウントを停止した後の示度数は中央処理装置（ＣＰＵ、ＭＣＵ）３３２７により読み出され、次の読み出しを用意するために、示度数を読み出した後に中央処理装置（ＣＰＵ、ＭＣＵ）３３２７によりクリア信号３３３１を送信してカウンター３３２６をクリアし、また、中央処理装置（ＣＰＵ、ＭＣＵ）３３２７によりデータ処理及びタッチ判断を行う。
【００８４】
図３２と図３３に示す２種の時間特性測定法によるタッチ信号検出の区別としては、図３２に示す手段は手動でコンパレータに所定の電位Ｖ４２１とＶ４２２を設置するものであり、図３３に示す手段は中央処理装置によりコンパレータに所定の電位Ｖ４２１とＶ４２２を設置するもので、中央処理装置は、プログラムプリセットにより、又は、前の測定結果を演算した後に対応するデータをＤＡ変換回路に出力することにより、その出力を所定の比較電位とし、所定の比較電位Ｖ４２１とＶ４２２の設置に対して知的な調整能力を備える。
【００８５】
実施形態１９
実施形態１８とは異なり、本実施形態においては、タッチ励起源１８１０が正弦波信号であり、１８３０と１８３１が容量負荷であるため、正弦波のタッチ励起源に容量負荷が付けられると、タッチ信号のサンプリングポイントにおける波形が依然として正弦波であるが、振幅と位相の変化が発生され、タッチ励起源１８１０の出力波形とタッチ信号のサンプリングポイント１８４１のタッチ信号波形が図２３に示すようである。
【００８６】
本実施形態は、タッチ信号の検出方法として位相シフト測定法を採用し、異なる垂直帰線期間におけるタッチ信号のサンプリングポイント１８４１における特定の位相点の位相シフトを比較することにより、タッチ情報を得る。位相の変化を測定することによりこのタッチ容量の影響を反映することができる一方、位相の変化も時間間隔を測定することにより反映できることが見られる。この時間間隔の検出模式図においても、図２３に示すように、ディスプレイに指がタッチしていない場合に、図１８における分布容量１８３０が存在するため、タッチ信号のサンプリングポイント１８４１におけるタッチ信号波形がタッチ励起源出力端１８４０の波形に対して位相遅れがあることが検出され、指が表示スクリーンにタッチすると、図１８に示す等価回路の結合容量１８３１が発生され、回路の容量負荷が増大され、タッチ信号のサンプリングポイント１８４１におけるゼロクロスポイントと励起源の間のゼロクロスポイントとの間の時間Ｔ５００が大きくなり、即ち、更なる位相シフトが生じることが見られる。時間Ｔ５００の変化を測定すれば、タッチ情報を得ることができる。タッチ励起源の波形によって、特定の位相点に対応する電位はゼロポイント又は他の電位点であってもよい。
【００８７】
位相シフト測定法によるタッチ信号の検出を達成させる回路構成は、図３４と図３５に示されている。そのタッチ信号検出回路構成は、いずれも信号検出・データ変換チャンネル、及びデータ処理・タイミング制御回路からなる。信号検出・データ変換チャンネルは、バッファーと、ＤＡ変換回路又は電圧調整出力ユニットと、コンパレータと、カウンターとを備え、データ処理・タイミング制御回路は、コントロールソフトとデータ処理ソフトとを備え、データ演算能力とデータＩ／Ｏインターフェースを有する中央処理装置（ＣＰＵ、ＭＣＵ）である。
【００８８】
図３４は、位相シフト特性測定法によるタッチ信号検出回路の構成図である。３４１０はタッチ信号のサンプリングポイントの信号であり、３４１１は検出参照点の信号であり、３４１２は電圧調整出力ユニット３４２０により発生される、１つの特定の位相点に対応する電位である。タッチ信号のサンプリングポイントの信号３４１０はバッファー３４３０により緩衝されて出力され、特定の位相点に対応する電位３４１２とともにコンパレータ３４３２に入って比較する。タッチ信号のサンプリングポイントの信号３４１１は、バッファー３４３１により緩衝されて出力され、特定の位相点に対応する電位３４１２とともにコンパレータ３４３３に入って比較する。中央処理装置（ＣＰＵ、ＭＣＵ）３４３５はカウンター３４３４のカウントパルス信号３４４０を生成し、コンパレータ３４３３の出力電位をカウンター３４３４のカウント開始信号とし、コンパレータ３４３２の出力電位をカウンター３４３４のカウント停止信号とする。カウンター３４３４のカウントを停止した後の示度数は中央処理装置（ＣＰＵ、ＭＣＵ）３４３５により読み出され、次の読み出しを用意するために、示度数を読み出した後に中央処理装置（ＣＰＵ、ＭＣＵ）３４３５によりクリア信号３４４１を送り出してカウンター３４３４をクリアし、また、中央処理装置（ＣＰＵ、ＭＣＵ）３４３５によりデータ処理及びタッチ判断を行う。
【００８９】
図３５は、位相シフト特性測定法によるタッチ信号検出回路の構成図である。３５１０はタッチ信号のサンプリングポイントの信号であり、３５１１は検出参照点の信号であり、中央処理装置（ＣＰＵ、ＭＣＵ）３５２６はプログラムプリセット又は履歴検出判断により、対応するデータをＤＡ変換器３５２０に出力し、特定の位相点に対応する電位３５１２がＤＡ変換器３５２０の出力電位である。タッチ信号のサンプリングポイントの信号３５１０はバッファー３５２１により緩衝されて出力され、特定の位相点に対応する電位３５１２とともにコンパレータ３５２３に入って比較する。タッチ信号のサンプリングポイントの信号３５１１は、バッファー３５２２により緩衝されて出力され、特定の位相点に対応する電位３５１２とともにコンパレータ３５２４に入って比較する。中央処理装置（ＣＰＵ、ＭＣＵ）３５２６はカウンター３５２５のカウントパルス信号３５３０を生成し、コンパレータ３５２４の出力電位をカウンター３５２５のカウント開始信号とし、コンパレータ３５２３の出力電位をカウンター３５２５のカウント停止信号とする。カウンター３５２５のカウントを停止した後の示度数は中央処理装置（ＣＰＵ、ＭＣＵ）３５２６により読み出され、次の読み出しを用意するために、示度数を読み出した後に中央処理装置（ＣＰＵ、ＭＣＵ）３５２６によりクリア信号３５３１を送り出してカウンター３５２５をクリアし、中央処理装置（ＣＰＵ、ＭＣＵ）３５２６によりデータ処理及びタッチ判断を行う。
【００９０】
図３４と図３５とに示す２種の位相シフト測定法によるタッチ信号検出の区別としては、図３４に示す手段は手動で特定の位相点に対応する電位を設定するものであり、図３５に示す手段は中央処理装置によりＤＡ変換器で特定の位相点に対応する電位を設定するものであり、中央処理装置は、プログラムプリセットにより、又は前の測定結果を演算した後にＡＤ変換器で特定の位相点に対応する電位としてフィードバックすることにより、特定の位相点の設置に対して知的な調整能力を備える。
【００９１】
本実施形態に測定されるタッチ信号位相の特性は実質的に時間特性の１つである。
【００９２】
実施形態２０
図４に示すタッチディスプレイ４００は、表示スクリーンの電極を時分割多重化することにより、タッチ機能を果たす。タッチディスプレイ４００は、Ｎ本の表示スクリーンの電極線の一部又は全部をタッチセンサ電極線として時分割多重化し、シングルチャンネルの順次走査検出によりタッチ検出を行う。即ち、１つのタッチ信号検出チャンネル又は１つのデータ変換チャンネルを有するタッチ信号検出回路は、図３６に示すように、走査により順次にＮ本のタッチセンサ電極線のうちの１番目、２番目、……、さらに、Ｎ番目のタッチセンサ電極線を検出し、１つの検出フレームの検出プロセス全体を完成する。
【００９３】
これは、最も通常と自然なタッチ検出方式である。
【００９４】
実施形態２１
実施形態２０とは異なり、本実施形態においては、ある所定の間隔ｉで、走査によりＮ本のタッチセンサ電極のうちの１番目の電極、ｉ＋１番目、２ｉ＋１番目、……、さらに、Ｎ番目のタッチセンサ電極線を検出し、１つの検出フレームの検出プロセス全体を完成する。
【００９５】
ｉ＝２の場合、すなわち、２本のタッチセンサ電極線ごとの検出走査の模式図は、図３７に示されている。
【００９６】
実施形態２２
実施形態２１及び実施形態２２とは異なり、本実施形態は、シングルチャンネルのラフスキャンとファインスキャンを組み合わせた検出方式によりタッチ検出を行う。すなわち、１つの検出チャンネル又は１つのデータ変換チャンネルを有するタッチ信号検出回路は、タッチセンサ電極線を１ブロックにｉ本があるように幾つかのブロックに分け、１ブロック毎に１本又は数本のタッチセンサ電極線を当該ブロックのタッチセンサ電極線のタッチセンサ代表電極として選定して一緒にタッチ検出を行い、好ましくは、１ブロックにおけるタッチセンサ電極線の全てを１本のタッチセンサ代表電極として並列接続する。まず、ブロックによってタッチセンサ代表電極を検出して、タッチ動作が発生する領域を特定する。次に、タッチ動作が発生した領域においてファインスキャン検出を行い、更に具体的なタッチ情報を得る。この方法はタッチ検出の時間を節約することを目的とする。
【００９７】
ｉ＝３の場合に、シングルチャンネルのラフスキャンとファインスキャンを組み合わせた検出走査の模式図は、図３８に示されている。
【００９８】
実施形態２３
本実施形態は、マルチチャンネル順次走査の検出方式によりタッチ検出を行う。即ち、複数のタッチ信号検出チャンネルと複数のデータ変換チャンネルとを有するタッチ信号検出回路は、それぞれ１つのタッチ信号検出チャンネルが１つのタッチセンサ電極群における検出を司るように、全てのタッチセンサ電極線をタッチ信号検出チャンネル数と同等のグループ数に分ける。
【００９９】
１つの手段としては、各タッチ信号検出チャンネルにより、同時にそれぞれのグループにおいて順次走査検出を行い、全てのタッチ信号検出チャンネルの検出結果をまとめて、全スクリーンのタッチ情報を得る。図３９は３つのタッチ信号検出チャンネルの場合の走査順次模式図である。
【０１００】
他の手段としては、各タッチ信号検出チャンネルにより、同時にそれぞれのグループにおいて間隔走査検出を行い、全てのタッチ信号検出チャンネルの検出結果をまとめて、全スクリーンのタッチ情報を得る。図４０は３つのタッチ信号検出チャンネルの場合の走査順次模式図である。
【０１０１】
更に他の手段としては、各タッチ信号検出チャンネルにより、同時にそれぞれのグループにおいてラフスキャンとファインスキャンを組み合わせて検出を行い、全てのタッチ信号検出チャンネルの検出結果をまとめて、全スクリーンのタッチ情報を得る。図４１は３つのタッチ信号検出チャンネルの場合の走査順次模式図である。
【０１０２】
以上、具体的な実施形態に基づいて本発明をさらに詳細に説明したが、本発明の実施形態がそれらの説明に限定されるとは考えられない。当業者は本発明の主旨から逸脱することなく、幾つかの簡単な推論や置換を行うことができ、それらはすべて本発明の保護範囲に属すると考えるべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２ａ】
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【図２２ｂ】
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【図２２ｃ】
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【図２３】
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【図２４ａ】
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【図２４ｂ】
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【図２４ｃ】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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