(57)【要約】      （修正有）【課題】部品点数の増加を防止してタッチスイッチの薄型化およびコストの低減化を実現する。【解決手段】パッシブ液晶パネルを構成する一対の透明基板に配置された一対の表示電極のいずれか一方の表示電極と、パッシブ液晶パネルの一方の表示電極と対応させた位置に配置されたセンシング電極と、一方の表示電極に対し、ＯＮ表示期間中には、ＯＮ表示させるＶｔｈ値以上の電圧の駆動信号を印加し、ＯＦＦ表示期間中には、ＯＦＦ表示させるＶｔｈ値未満の電圧のドライブ信号を印加する駆動信号出力部８と、誘電体の近接又は接触の有無を判断するための検出データのサンプリングを行う検出部９と、検出データの静電容量値と比較するための管理データの静電容量値を記憶するメモリ１１と、検出データの静電容量値を管理データの静電容量値と比較し、誘電体の近接又は接触の有無を検知して、スイッチのＯＮ／ＯＦＦを判断するＣＰＵ１０とを備える。【選択図】図２
2014041514.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶駆動方法としてスタティック駆動方法を用いたパッシブ液晶パネルを構成する一対の透明基板の対向面に液晶層を介して配置された一対の表示電極のうちいずれか一方の表示電極と、
前記パッシブ液晶パネルの表面の前記一方の表示電極と対応させた位置に配置されたセンシング電極と、
前記一方の表示電極に対し、前記パッシブ液晶パネルのＯＮ表示期間中には、前記パッシブ液晶パネルをＯＮ表示させるＶｔｈ値以上の電圧の駆動信号を印加し、前記パッシブ液晶パネルのＯＦＦ表示期間中には、前記パッシブ液晶パネルをＯＦＦ表示させるＶｔｈ値未満の電圧のドライブ信号を印加する駆動信号出力部と、
前記センシング電極に対する誘電体の近接又は接触の有無を判断するための検出データのサンプリングを行う検出部と、
前記検出データの静電容量値と比較するための管理データの静電容量値を記憶するメモリと、
前記検出データの静電容量値を前記管理データの静電容量値と比較し、前記センシング電極に対する誘電体の近接又は接触の有無を検知して、スイッチのＯＮ／ＯＦＦを判断するＣＰＵと、
を備えることを特徴とする液晶パネル一体型タッチスイッチ。
【請求項２】
前記検出部は、前記ドライブ信号に同期させてサンプリングすることを特徴とする請求項１に記載の液晶パネル一体型タッチスイッチ。
【請求項３】
液晶の駆動方法としてスタティック駆動方法を用いたパッシブ液晶パネルを構成する一対の透明基板の対向面に液晶層を介して配置された一対の表示電極のうちいずれか一方の表示電極と、前記パッシブ液晶パネルの表面の前記一方の表示電極と対応させた位置に配置されたセンシング電極とを用い、前記センシング電極に対する誘電体の近接又は接触の有無に起因する静電容量変化を検知して、スイッチのＯＮ／ＯＦＦを判断する静電容量式のタッチスイッチを構成する液晶パネル一体型タッチスイッチの駆動制御方法であって、
前記一方の表示電極に対し、前記パッシブ液晶パネルのＯＮ表示期間中には、前記パッシブ液晶パネルをＯＮ表示させるＶｔｈ値以上の電圧の駆動信号を印加し、前記パッシブ液晶パネルのＯＦＦ表示期間中には、前記パッシブ液晶パネルをＯＦＦ表示させるＶｔｈ値未満の電圧のドライブ信号を印加するように制御することを特徴とする液晶パネル一体型タッチスイッチの駆動制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
誘電体を近接又は接触させることでＯＮ／ＯＦＦ可能なタッチスイッチであって、特に、パッシブ液晶パネルにおいて静電容量を検出することにより、スイッチのＯＮ／ＯＦＦを判断するタッチスイッチ並びにこのタッチスイッチの駆動制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の液晶表示パネルと一体型の静電容量式のタッチスイッチは、タッチスイッチ基板と液晶パネルとを別々に作り、それらを貼り合わせなどの手法によって一体化する構成とされていた。
【０００３】
しかしながら、このようにタッチスイッチ基板と液晶パネルとを別々に設けると、タッチスイッチの厚さが増して小型化が難しくなるばかりか、それぞれを製造するための製造ラインを必要とすることでコストが増大するという問題点が挙げられていた。
【０００４】
そこで、近年は、液晶パネルの一部のガラス基板を共用することによって、厚さを増大させることなくタッチスイッチを形成することがなされている（特許文献１図５参照）。そして、特許文献１には、タッチスイッチにおいてセンシングを行うための入力信号と、液晶パネルにおいて液晶を駆動させるための入力信号とを共用化することが開示されている。
【０００５】
ここで、液晶パネルには、画素またはドット毎にトランジスタやダイオードなどのアクティブ素子が設けられた、いわゆるアクティブ液晶パネルと、アクティブ素子が設けられていないパッシブ液晶パネルとがある。アクティブ液晶パネルは、画素またはドット毎にアクティブ素子によって表示／非表示を制御することから、パッシブ液晶パネルと比べて応答時間が早いものの、画素またはドット毎にアクティブ素子を設けるため製造工程が複雑である。したがって、表示したい形状や模様が限定されている場合には、決められた形状や模様を１つまたは複数のセグメント電極によって構成したパッシブ液晶パネルが多く用いられている。
【０００６】
一般的に、このようなパッシブ液晶の駆動方法としては、スタティック駆動方法とダイナミック駆動方法の２種類があり、アイコンやキャラクターなどのあらかじめ決められた形状を表示するパッシブ液晶の場合には、スタティック駆動が用いられている。
【０００７】
スタティック駆動方法は、所望の表示形状を形作るように形成された１つまたは複数のセグメント電極に対して、それぞれ独立して液晶駆動のための駆動信号を印加するようにされており、一般的に、ＯＮ表示期間中には液晶パネルをＯＮ表示させるＶｔｈ値以上の電圧の駆動信号を印加し、ＯＦＦ表示期間中には駆動信号を印加しない駆動方法である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１１−００８７２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
スタティック駆動方法では、ＯＦＦ表示期間中に駆動信号を印加しない駆動方法であるために、スタティック駆動方法を用いたパッシブ液晶パネルに対して、上記の液晶パネルとタッチスイッチとを一体化し、タッチスイッチにおいてセンシングを行うためのドライブ信号と、液晶パネルにおいて液晶を駆動させるための駆動信号とを共有化する構成を採用すると、液晶パネルのＯＦＦ表示期間中はタッチスイッチがドライブ信号を得られず、タッチスイッチによるセンシングができないという課題を有していた。
【００１０】
また、上記構成を採用してＯＦＦ表示期間のセンシングを可能とするために、タッチスイッチと液晶パネルとにそれぞれ異なる電極を用いて駆動信号またはドライブ信号を印加する構成を採用すると、ドライブ信号が表示パネルの駆動信号に妨害されて、センシングの精度が低下することが考えられる。そして、この問題を解決するべく、液晶パネルとタッチパネルとの間にシールドを設ける等の対策を講ずる必要があり、仮に、シールドを設けるとすれば、部品点数が増え、コストの増大や製造工程が増加する等の問題点が生じる。
【００１１】
そこで、本発明の液晶パネル一体型タッチスイッチ並びにそのタッチスイッチの駆動制御方法においては、液晶の駆動方法としてスタティック駆動方法を用いたパッシブ液晶パネルと一体型のタッチスイッチにおいて、タッチスイッチにおいてセンシングを行うためのドライブ信号と液晶パネルにおいて液晶を駆動させるための駆動信号とを共用化することを可能とし、これにより、部品点数の増加を防止してタッチスイッチの薄型化およびコストの低減化を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の液晶パネル一体型タッチスイッチにおいては、液晶駆動方法としてスタティック駆動方法を用いたパッシブ液晶パネルを構成する一対の透明基板の対向面に液晶層を介して配置された一対の表示電極のうちいずれか一方の表示電極と、前記パッシブ液晶パネルの表面の前記一方の表示電極と対応させた位置に配置されたセンシング電極と、前記一方の表示電極に対し、前記パッシブ液晶パネルのＯＮ表示期間中には、前記パッシブ液晶パネルをＯＮ表示させるＶｔｈ値以上の電圧の駆動信号を印加し、前記パッシブ液晶パネルのＯＦＦ表示期間中には、前記パッシブ液晶パネルをＯＦＦ表示させるＶｔｈ値未満の電圧のドライブ信号を印加する駆動信号出力部と、前記センシング電極に対する誘電体の近接又は接触の有無を判断するための検出データのサンプリングを行う検出部と、前記検出データの静電容量値と比較するための管理データの静電容量値を記憶するメモリと、前記検出データの静電容量値を前記管理データの静電容量値と比較し、前記センシング電極に対する誘電体の近接又は接触の有無を検知して、スイッチのＯＮ／ＯＦＦを判断するＣＰＵとを備えることを特徴とする。また、本発明の第２の液晶パネル一体型タッチスイッチにおいては、前記検出部は、前記ドライブ信号に同期させてサンプリングすることを特徴とする。
【００１３】
このような、本発明の液晶パネル一体型タッチスイッチとすることにより、液晶駆動方法としてスタティック駆動方法を用いたパッシブ液晶パネルと一体型のタッチスイッチにおいても、タッチスイッチにおいてセンシングを行うためのドライブ信号と、パッシブ液晶パネルにおいて液晶を駆動させるための駆動信号とを共用化することを可能とし、これによって、部品点数の増加を防止してタッチスイッチの薄型化およびコストの低減化を実現することができる。
【００１４】
本発明の液晶パネル一体型タッチスイッチの駆動制御方法においては、  液晶の駆動方法としてスタティック駆動方法を用いたパッシブ液晶パネルを構成する一対の透明基板の対向面に液晶層を介して配置された一対の表示電極のうちいずれか一方の表示電極と、前記パッシブ液晶パネルの表面の前記一方の表示電極と対応させた位置に配置されたセンシング電極とを用い、前記センシング電極に対する誘電体の近接又は接触の有無に起因する静電容量変化を検知して、スイッチのＯＮ／ＯＦＦを判断する静電容量式のタッチスイッチを構成する液晶パネル一体型タッチスイッチの駆動制御方法であって、前記一方の表示電極に対し、前記パッシブ液晶パネルのＯＮ表示で期間中には、前記パッシブ液晶パネルをＯＮ表示させるＶｔｈ値以上の電圧の駆動信号を印加し、前記パッシブ液晶パネルのＯＦＦ表示期間中には、前記パッシブ液晶パネルをＯＦＦ表示させるＶｔｈ値未満の電圧のドライブ信号を印加するように制御することを特徴とする。
【００１５】
本発明の液晶パネル一体型タッチスイッチの駆動制御方法とすることにより、タッチスイッチにおいてセンシングを行うためのドライブ信号とパッシブ液晶パネルにおいて液晶を駆動させるための駆動信号とを共用化する構成とすることができるとともに、パッシブ液晶パネルのＯＦＦ表示期間中においても、画像表示に影響を与えることなく、手指などの誘電体の近接又は接触の有無を容易に検知することを可能とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の液晶パネル一体型タッチスイッチおよびその駆動制御方法によれば、液晶駆動方法としてスタティック駆動方法を用いたパッシブ液晶パネルと一体型のタッチスイッチにおいて、タッチスイッチにおけるセンシングを行うためのドライブ信号と、パッシブ液晶パネルにおける液晶を駆動させるための駆動信号とを共用化する構成とすることができ、これによって、部品点数の増加を防止してタッチスイッチの薄型化およびコストの低減化を実現することができる。さらに、パッシブ液晶パネルのＯＦＦ表示期間中においても、画像表示に影響を与えることなく、手指などの誘電体の近接又は接触の有無を検知することが可能とされる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の液晶パネル一体型タッチスイッチの概略図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は、断面図
【図２】本発明の液晶パネル一体型タッチスイッチの実施形態における回路を示すブロック図
【図３】スタティック駆動方法におけるＯＮ表示期間およびＯＦＦ表示期間に入力される信号を示す波形図
【図４】本発明の液晶パネル一体型タッチスイッチの実施形態における駆動信号およびドライブ信号を示す波形図
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下に本発明の液晶パネル一体型タッチスイッチの実施形態を図１乃至図４を参照して説明する。
【００１９】
本発明の液晶パネル一体型タッチスイッチ１は、図１に示すように、液晶駆動方法としてスタティック駆動方法を用いたパッシブ液晶表示パネル２を構成する一対の透明基板３（３ａ，３ｂ）の対向面に液晶層５を介して一対の表示電極４ａ，４ｂが配置され、前記パッシブ液晶パネル２の手指などの誘電体が近接又は接触する表面（図１（ｂ）における上方向）の一対の表示電極４ａ，４ｂのうちいずれか一方の表示電極４ａ（本実施形態においては、表示電極４ａを用いて説明する。）と対応させた位置にセンシング電極７ａが配置され、当該一方の表示電極４ａと、センシング電極７ａとを用いて、センシング電極７ａに対する手指などの誘電体の近接又は接触の有無に起因する静電容量の変化を検知して、スイッチのＯＮ／ＯＦＦを判断する静電容量式のタッチスイッチ６がパッシブ液晶パネル２に一体として形成されている。
【００２０】
一方の表示電極４ａに印加される信号は、パッシブ液晶パネル２において液晶を駆動させるための駆動信号およびタッチスイッチ６においてセンシングを行うためのドライブ信号として共用される。すなわち、透明基板３ａの液晶層５側に配置される電極は、液晶を駆動させるための駆動信号が印加される表示電極４ａとしての役割と、センシングを行うためのドライブ信号が印加されるセンシングドライブ電極７ｂとしての役割とを有している。
【００２１】
液晶パネル一体型タッチスイッチ１は、表示電極４ａ／センシングドライブ電極７ｂに対して、パッシブ液晶パネル２をＯＮ表示させるＶｔｈ値以上の電圧の駆動信号Ｓ１ａまたはパッシブ液晶パネル２をＯＦＦ表示させるＶｔｈ値未満の電圧のドライブ信号Ｓ１ｂを印加する駆動信号出力部８を備え、駆動信号Ｓ１ａとドライブ信号Ｓ１ｂの切換はＣＰＵ１０によって行われる。
【００２２】
駆動信号出力部８は、１つのＩＣに対してマイコン等により信号の処理を行うことによって、発生する信号の電圧や周期などを調整するようにされている。
【００２３】
このような駆動信号Ｓ１ａにおいては、表示電極４ａと表示電極４ｂとの間における液晶の駆動およびセンシング電極７ａとセンシングドライブ電極７ｂとの間におけるタッチスイッチ６の駆動を行い、ドライブ信号Ｓ１ｂにおいては、タッチスイッチ６の駆動のみを行うようになっている。
【００２４】
また、液晶パネル一体型タッチスイッチ１は、センシング電極７ａに対する誘電体の近接又は接触の有無を判断するための検出データＳ３のサンプリングを行う検出部９と、検出データＳ３の静電容量値と比較するための管理データの静電容量値を記憶するメモリと、検出データＳ３の静電容量値を管理データの静電容量値と比較し、センシング電極７ａに対する誘電体の近接又は接触の有無を検知して、スイッチのＯＮ／ＯＦＦを判断するＣＰＵとを備えている。
【００２５】
また、検出部９は、検出された検出信号Ｓ２を増幅するためのプリアンプ１２、同期信号Ｓ４に合わせて検出データＳ３のサンプリングを行うＳ／Ｈ１３および検出データＳ３をアナログ信号からデジタル信号に変換するＡＤＣ１４等を備えている。
【００２６】
このような、本発明の液晶パネル一体型タッチスイッチ１とすることにより、液晶駆動方法としてスタティック駆動方法を用いたパッシブ液晶パネル２と一体型のタッチスイッチ６とした場合においても、パッシブ液晶パネル２において液晶を駆動させるための駆動信号とタッチスイッチ６においてセンシングを行うためのドライブ信号とを共用化する構成とすることを可能とし、これによって、部品点数の増加を防止してタッチスイッチ６の薄型化およびコストの低減化を実現することができる。
【００２７】
（スタティック駆動方法）
ここで、スタティック駆動方法について説明する。
【００２８】
スタティック駆動方法は、表示電極４ａ，４ｂの画素またはドット毎に電極を配し、それぞれの電極に対して駆動信号を印加して液晶を駆動し、画素またはドット毎にＯＮ表示またはＯＦＦ表示を制御する方式である。
【００２９】
画素またはドット毎に印加される信号は、図３に示すように、ＯＮ表示期間中においては、破線で示した液晶を駆動させてＯＮ表示とさせるための実効値であるＶｔｈ値以上の電圧の駆動信号を常に印加するように制御され、ＯＦＦ表示期間中には、駆動信号をまったく入力しないように制御される。
【００３０】
本発明の液晶パネル一体型タッチスイッチ１における、タッチスイッチ６の制御方法によれば、図４（ａ）に示すように、パッシブ液晶パネル２のＯＮ表示期間中においては、破線で示したパッシブ液晶パネル２をＯＮ表示させるＶｔｈ値以上の電圧の駆動信号Ｓ１ａをセンシングドライブ電極７ｂに印加するように制御されている。一方、パッシブ液晶パネル２のＯＦＦ表示期間中においては、破線で示したパッシブ液晶パネル２をＯＦＦ表示させるＶｔｈ値未満の電圧のドライブ信号Ｓ１ｂをセンシングドライブ電極７ｂに印加するように制御されている。
【００３１】
より具体的には、装置の起動時において、センシングドライブ電極７ｂに駆動信号Ｓ１ａが印加されると、センシング電極７ａから検出部９に対して検出信号Ｓ２が入力される。入力された検出信号Ｓ２は、まず、プリアンプ１２によって信号の振幅が増幅される。次に、ＣＰＵ１０からＳ／Ｈ１３に入力される同期信号Ｓ４に同期して、Ｓ／Ｈ１３によって検出信号Ｓ２から検出データＳ３をサンプリングする。最後に、サンプリングした検出データＳ３をＡＤＣ１４によってアナログ信号からデジタル信号に変換しＣＰＵ１０に入力する。
【００３２】
ＣＰＵ１０に入力された検出データＳ３は、管理データとしてメモリ１１に記憶される。この時、管理データは、直前の一乃至複数回のサンプリングにより取得された検出データＳ３の静電容量値またはその平均値、もしくは、あらかじめ決定されている所定の静電容量値とされている。
【００３３】
ＣＰＵ１０からは、駆動信号出力部８に対して、パッシブ液晶パネル２のＯＮ表示期間とＯＦＦ表示期間の切り換え情報を伝達しており、ＯＮ表示期間中においては、センシングドライブ電極７ｂに対してＶｔｈ値以上の電圧の駆動信号Ｓ１ａを入力し、ＯＦＦ表示期間中においては、Ｖｔｈ値未満の電圧のドライブ信号Ｓ１ｂを印加するようにパッシブ液晶パネル２の表示状態に応じてセンシングドライブ電極７ｂに印加する信号Ｓ１ａ，Ｓ１ｂを切り換えるように制御されている。
【００３４】
例えば、パッシブ液晶パネル２がＯＦＦ表示とされている場合には、ＣＰＵ１０の切換によってパッシブ液晶パネル２をＯＦＦ表示させるＶｔｈ値未満の電圧のドライブ信号Ｓ１ｂをセンシングドライブ電極７ｂに印加するようにされている。
【００３５】
ＣＰＵ１０においては、検出データＳ３の静電容量値とメモリ１１に記憶されている管理データの静電容量値とを比較し、センシング電極７ａに対する誘電体の近接又は接触の有無を検知して、スイッチのＯＮ／ＯＦＦを判断する。スイッチのＯＮがなされたと判断された場合には、ＣＰＵ１０から画像表示の変化等の出力データが出力される。
【００３６】
また、ＯＦＦ表示期間におけるドライブ信号Ｓ１ｂの入力サイクルは、図４（ｂ）に示すように、ＯＮ表示期間中の駆動信号Ｓ１ａのサイクルと異なるサイクルとしてもよく、例えば、１秒間に１周期のドライブ信号Ｓ１ｂを印加するサイクルとするとよい。これにより、タッチスイッチ６の消費電力を小さくすることができる。
【００３７】
このような、本発明の制御方法とすることにより、スタティック駆動方法を用いたパッシブ液晶パネル２とタッチスイッチ６とを一体として形成し、パッシブ液晶パネル２において液晶を駆動するための駆動信号とタッチスイッチ６においてセンシングを行うためのドライブ信号とを共用する構成を採用した場合においても、パッシブ液晶パネル２のＯＮ表示期間またはＯＦＦ表示期間に関係なく誘電体の近接又は接触の有無に起因する静電容量変化を検知して、スイッチのＯＮ／ＯＦＦを行うことが可能とされる。
【００３８】
また、パッシブ液晶パネルのＯＦＦ表示期間中においても、パッシブ液晶パネル２をＯＦＦ表示するＶｔｈ値未満の電圧のドライブ信号Ｓ１ｂを印加するようにされているので、画像表示に影響を与えることなく、タッチスイッチ６を駆動してセンシングを行うことが可能とされる。
【００３９】
本発明の液晶パネル一体型タッチスイッチおよびその制御方法は、上記の実施形態に限定されるものではなく、発明の特徴を損なわない範囲において、種々の変更が可能である。例えば、本実施形態においては、ＯＮ表示期間中の駆動信号Ｓ１ａとＯＦＦ表示期間中のドライブ信号Ｓ１ｂとを１つのＩＣからセンシングドライブ電極７ｂに印加する構成としているが、駆動信号Ｓ１ａとドライブ信号Ｓ１ｂとを別々のＩＣから出力し、セレクター回路を用いて、パッシブ液晶パネル２のＯＮ／ＯＦＦ状態に応じて、いずれか１方の信号をセンシングドライブ電極７ｂに入力する構成としてもよい。
【００４０】
また、本実施形態においては、一方の透明基板３ａに設けられた表示電極４ａをセンシングドライブ電極７ｂとして共用する構成としているが、他方の透明基板３ｂに設けられた表示電極４ｂをセンシングドライブ電極７ｂとして共用する構成としてもよい。
【符号の説明】
【００４１】
１  液晶パネル一体型タッチスイッチ
２  パッシブ液晶パネル
３  透明基板
３ａ  一方の透明基板
３ｂ  他方の透明基板
４ａ，４ｂ  表示電極
５  液晶層
６  タッチスイッチ
７ａ  センシング電極
７ｂ  センシングドライブ電極
８  駆動信号出力部
９  検出部
１０  ＣＰＵ
１１  メモリ
１２  プリアンプ
１３  Ｓ／Ｈ
１４  ＡＤＣ
Ｓ１ａ  駆動信号
Ｓ１ｂ  ドライブ信号
Ｓ２  検出信号
Ｓ３  検出データ
Ｓ４  同期信号
【図１】
2014041514.tif 000003
【図２】
2014041514.tif 000004
【図３】
2014041514.tif 000005
【図４】
2014041514.tif 000006