触摸检测器及其驱动方法、显示器和电子设备的制作方法

专利名称：触摸检测器及其驱动方法、显示器和电子设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及触摸检测器，更具体地讲，涉及根据由外部邻近物体引起的电容改变检测触摸的触摸检测器及其驱动方法、具有触摸检测功能的显示器和包括这样的触摸检测器的电子设备。
背景技术：
近年来，已经关注通过提供接触检测装置而使得能够由按钮图像代替典型的机械按钮输入信息的显示器，也就是，所谓的触摸面板安装在诸如液晶显示器的显示器上或与其集成并且在显示器上显示各种按钮图像。由于包括这样的触摸面板的显示器不需要输入装置，例如，键盘、鼠标或键区，因此存在除了计算机外将这样的显示器扩展用于便携式信息终端例如移动电话的趋势。触摸检测器系统包括光学系统和电阻系统等，但人们却寄期望于电容系统的触摸检测器，其具有相对简单的构造，并且允许实现低功耗。例如，日本未审查专利申请公开 No. 2009-244958提出了一种显示器，其中显示器中原先包括的显示器公用电极也用作触摸传感器的一对电极之一(驱动电极)，并且另一个(触摸检测电极)设置为与公用电极交叉。驱动电极和触摸检测电极之间形成电容，并且该电容由外部邻近物体改变。当驱动信号施加到驱动电极时，该显示器分析从触摸检测电极获得的触摸检测信号，以利用电容的改变检测外部邻近物体。在该显示器中，在驱动信号依次施加到公用电极(驱动电极)以执行逐行扫描从而执行显示操作的同时，响应于驱动信号从触摸检测电极获得的触摸检测信号被分析以执行触摸检测操作。

发明内容
触摸检测器的重要特性包括对触摸的检测灵敏度和用于触摸位置检测的位置分辨率(resolution)。为了改善电容系统触摸检测器中的检测灵敏度，例如，考虑提高驱动电极宽度的方法。然而，在此情况下，增加触摸检测扫描中的扫描节距以引起粗略扫描，并且可能相应地使得位置分辨率劣化。所希望的是提供实现高位置分辨率同时改善触摸检测灵敏度的触摸检测器及其驱动方法、具有触摸检测功能的显示器和电子设备。根据本发明的实施例，所提供的触摸检测器包括多个驱动电极、检测电极；以及扫描驱动部分。多个驱动电极并排地设置且沿一个方向延伸。检测电极沿与驱动电极延伸的方向垂直的方向延伸，并且设置为在与驱动电极的每个交叉点处形成电容。扫描驱动部分以分时方式从多个驱动电极依次选择预定的多条目标电极，并且施加用于检测外部邻近物体的具有多个脉冲波形的触摸检测驱动信号到该选择的目标电极，以执行扫描驱动。扫描驱动中的扫描节距小于选择的多条目标电极的总宽度。根据本发明的实施例，所提供的触摸检测器的驱动方法包括以分时方式从多个驱动电极依次选择预定的多条目标电极，该多个驱动电极并排地设置且沿一个方向延伸，并且施加用于检测外部邻近物体的具有多个脉冲波形的触摸检测驱动信号到该选择的目标电极，从而以一扫描节距执行扫描驱动，该扫描节距小于选择的该多条目标电极的总宽度；并且基于检测电极的检测信号检测外部邻近物体，该检测电极沿与驱动电极延伸的方向垂直的方向延伸，并且设置为在与驱动电极的每个交叉点处形成电容。根据本发明的实施例，所提供的具有触摸检测功能的显示器包括多个驱动电极、 检测电极、显示元件；以及扫描驱动部分。多个驱动电极并排地设置且沿一个方向延伸。检测电极沿与驱动电极延伸的方向垂直的方向延伸，并且设置为在与驱动电极的每个交叉点处形成电容。显示元件基于像素信号和显示驱动信号执行显示。扫描驱动部分执行第一扫描驱动，以分时方式依次施加显示驱动信号到多个驱动电极；并且执行第二扫描驱动，以分时方式从多个驱动电极依次选择预定的多条目标电极，并且施加用于检测外部邻近物体的具有多个脉冲波形的触摸检测驱动信号到选择的目标电极。第二扫描驱动中的扫描节距小于选择的多条目标电极的总宽度。根据本发明的实施例，所提供的电子设备包括上述的触摸检测器，并且例如对应于电视机、数字相机、个人计算机、摄像机或诸如移动电话的便携式终端装置。在根据本发明实施例的触摸检测器、触摸检测器的驱动方法、具有触摸检测功能的显示器和电子设备中，具有多个脉冲波形的触摸检测驱动信号施加到以分时方式依次选择的预定的多条目标电极，以为触摸检测执行扫描驱动。用小于选择的多条目标电极的总宽度的扫描节距执行扫描驱动。例如，根据本发明实施例的触摸检测器优选还包括触摸检测部分，其在对应于驱动信号的多个脉冲波形的转变的时间对检测电极的检测信号进行取样以检测外部邻近物体。在此情况下，在每次扫描驱动部分驱动目标电极时，触摸检测部分优选在对应于驱动目标电极的区域中完成外部邻近物体的检测，并且触摸检测部分优选基于从依次选择的目标电极获得的所有的检测结果确定触摸位置。驱动电极例如允许由下面的两种方法构造。例如，多个驱动电极可具有相等的宽度。在此情况下，在扫描驱动中，在触摸检测驱动信号同时施加到预定的多条目标电极时，扫描允许执行为每次以小于预定的条数的数量将目标电极移位。而且，例如，多个驱动电极可包括两种具有不同宽度的驱动电极，并且两种驱动电极可并排交替设置。在此情况下，在扫描驱动中，在触摸检测驱动信号同时施加到从并排交替设置的两种驱动电极选择的三条相邻目标电极时，扫描允许执行为每次以两个电极对目标电极移位。在根据本发明实施例的触摸检测器和触摸检测器的驱动方法、具有触摸检测功能的显示器和电子设备中，扫描节距小于多条目标电极的总宽度；因此，在改善触摸检测灵敏度的同时，可实现高位置分辨率。应当理解的是，前面的总体描述和下面的详细描述均是示范性的，并且旨在进一步提供对如权利要求所述的本发明的说明。


附图用于对本发明提供进一步的理解，并且结合在该说明书中且构成其一部分。附图与说明书一起示出了实施例，用于说明本发明的原理。图1是描述在手指没有接触或没有接近触摸检测器的状态下根据本发明实施例的触摸检测器中触摸检测系统基本原理的示意图。图2是描述手指接触或接近触摸检测器的状态下根据本发明实施例的触摸检测器中触摸检测系统基本原理的示意图。图3是驱动信号和触摸检测信号的波形示例的示意图，用于描述根据本发明实施例的触摸检测器中触摸检测系统的基本原理。图4是示出根据本发明第一实施例的触摸检测器的构造示例的框图。图5是示出图4所示触摸检测装置中驱动电极和触摸检测电极的构造示例的透视图。图6是示出图4所示触摸检测器的扫描驱动操作示例的示意图。图7是示出图4所示触摸检测器的操作示例的时序波形图。图8是示出图4所示触摸检测器的扫描驱动操作示例的示意图。图9A和9B是示出根据比较示例的触摸检测器的扫描驱动操作示例的示意图。图10是示出根据第二实施例的触摸检测装置中驱动电极构造示例的平面图。图11是示出根据第三实施例的具有触摸检测功能的显示器构造示例的框图。图12是示出图11所示的具有触摸检测功能的显示装置构造的示意性截面图。图13是示出图11所示的具有触摸检测功能的显示装置的像素布置的电路图。图14是根据任何实施例的触摸检测器的应用示例1的外部透视图。图15A和15B是应用示例2的外部透视图。图16是应用示例3的外部透视图。图17是应用示例4的外部透视图。图18A至18G是应用示例5的正视图、侧视图、俯视图和仰视图。图19是示出根据变型的具有触摸检测功能的显示装置构造的示意性截面图。
具体实施例方式下面，将参考附图详细描述本发明的优选实施例。描述将以下面的顺序给出。1.电容系统触摸检测的基本原理2.第一实施例(触摸检测器)3.第二实施例(触摸检测器)4.第三实施例(具有触摸检测功能的显示器)5.应用示例(1.电容系统触摸检测的基本原理)首先，参考图1至图3，将在下面通过根据本发明实施例的触摸检测器描述触摸检测的基本原理。该触摸检测由电容系统触摸传感器实施。例如，如图1中的部分A所示，电容元件由一对电极(驱动电极El和触摸检测电极似)构成，该一对电极设置为彼此面对且其间具有电介质D。该构造示出为图1中的部分B所示的等效电路。电容元件Cl由驱动电极E1、触摸检测电极E2和电介质D构成。在电容元件Cl中，其一端连接到AC信号源 (驱动信号源)S，并且其另一端P通过电阻器R接地且连接到电压检测器(触摸检测电路)DET0当具有预定频率(例如，约几kHz至十几KHz)的AC矩形波Sg(参考图3中的部分B) 从AC信号源S施加到驱动电极El (电容元件Cl的一端)时，如图3中部分A所示的输出波形(触摸检测信号Vdet)呈现在触摸检测电极E2(电容元件Cl的另一端P)中。另外， AC矩形波Sg对应于后面描述的触摸检测驱动信号Vcomt。在手指没有接触(或接近)触摸检测电极E2的状态下，如图1所示，根据电容元件Cl的电容值的电流Itl在对电容元件Cl充电和放电期间流动。此时电容元件Cl的另一端P上的电势波形例如为如图3中的部分A中的波形Vtl所示，波形Vtl由电压检测器DET检测。另一方面，在手指接触(或接近)触摸检测电极E2的状态下，如图2所示，手指形成的电容元件C2串联地添加到电容元件Cl。在此状态下，电流I1和I2分别在对电容元件 Cl和C2充电和放电期间流动。此时电容元件Cl的另一端P上的电势波形例如为如图3中的部分A中的波形V1所示，并且波形V1由电压检测器DET检测。此时，点P的电势是分电势(divided potential)，分别由流过电容元件Cl和C2的电流I1和I2的值决定。因此， 波形V1的值小于非接触状态下的波形V0的值。电压检测器DET比较检测的电压与预定的阈值电压Vth，并且当检测的电压等于或大于阈值电压Vth时，电压检测器DET确定该状态是非接触状态，而当检测的电压小于阈值电压Vth时，电压检测器DET确定该状态为接触状态。 因此，以这样的方式进行触摸检测。(2.第一实施例)[构造示例](总体构造示例)图4示出了根据本发明第一实施例的触摸检测器1的构造示例。触摸检测器1是采用彼此交叉的电极之间的电容由外部邻近物体引起的变化的电容系统。应当注意的是， 根据本发明实施例驱动触摸检测器的方法由该实施例实施，且也将被描述如下。触摸检测器1包括控制部分11、驱动电极驱动器14、触摸检测装置30和触摸检测部分40。控制部分11是分别给驱动电极驱动器14和触摸检测部分40提供控制信号且控制驱动电极驱动器14和触摸检测部分40彼此同步操作的电路。驱动电极驱动器14是响应于从控制部分11提供的控制信号给触摸检测装置30 的驱动电极COML (稍后描述)提供触摸检测驱动信号Vcomt的电路。触摸检测驱动信号 Vcomt是具有多个脉冲波形的信号。如稍后所描述，驱动电极驱动器14同时施加触摸检测驱动信号Vcomt到预定数量的驱动电极C0ML，并且在驱动电极COML上执行扫描，从而以比同时施加触摸检测驱动信号Vcomt的驱动电极COML的预定数量小的数量将驱动电极COML 移位。触摸检测装置30根据上述电容系统触摸检测的基本原理操作以输出触摸检测信号Vdet。如稍后所述，触摸检测装置30响应于从驱动电极驱动器14提供的触摸检测驱动信号Vcomt执行扫描，以执行触摸检测。图5示出了触摸检测装置30的构造示例的透视图。触摸检测装置30由驱动电极 COML和触摸检测电极TDL构成。驱动电极COML沿附图中的横向方向延伸，并且以相等的宽度形成且并排设置。在执行触摸检测操作时，触摸检测驱动信号Vcomt由驱动电极驱动器14依次提供到驱动电极COML的电极图案，以分时方式(time-divisional manner)执行依次扫描驱动。触摸检测电极TDL由电极图案构成，该电极图案沿与驱动电极COML的电极图案延伸的方向垂直的方向延伸。触摸检测电极TDL的电极图案连接到触摸检测部分40。 电容形成在驱动电极COML的电极图案和触摸检测电极TDL的电极图案的每个交叉点处。在该构造中，在触摸检测装置30中，驱动电极驱动器14施加触摸检测驱动信号 Vcomt到驱动电极C0ML，以从触摸检测电极TDL输出触摸检测信号Vdet，从而执行触摸检测。换言之，驱动电极COML对应于图1至3所示的触摸检测的基本原理中的驱动电极E1， 并且触摸检测电极TDL对应于触摸检测电极E2，而触摸检测装置30根据该基本原理检测触摸。如图5所示，彼此交叉的电极图案构成矩阵形式的电容系统触摸传感器。因此，在触摸检测装置30的整个触摸检测表面上执行扫描，以实现外部邻近物体接触或接近的位置的检测。触摸检测部分40是基于从控制部分11提供的控制信号和从触摸检测装置30提供的触摸检测信号Vdet检测触摸存在或不存在的电路，并且在检测触摸存在的情况下确定触摸在触摸检测区域中的坐标等。触摸检测部分40包括模拟LPF (低通滤波器)部分42、 A/D转换部分43、信号处理部分44、坐标提取部分45和检测时序控制部分46。模拟LPF部分42是去除包括在从触摸检测装置30提供的触摸检测信号Vdet中的高频成分(噪声成分)以获得或输出接触成分的模拟低通滤波器。用于提供DC电势(OV)的电阻器R连接在模拟LPF部分42的每个输入端和接地之间。应当注意的是，取代电阻器R，例如可设置开关，并且该开关可以在预定的时间导通以提供DC电势(OV)。A/D转换部分43是在与触摸检测驱动信号Vcomt同步的时间对从模拟LPF部分42提供的模拟信号进行取样以将模拟信号转换成数字信号的电路。信号处理部分44是基于来自A/D转换部分43的输出信号检测触摸存在或不存在的逻辑电路。坐标提取部分45是在信号处理部分44中检测触摸时由插补运算(interpolation operation)确定触摸位置的逻辑电路。检测时序控制部分46 控制这些电路彼此同步操作。触摸检测电极TDL对应于本发明中"检测电极"的具体示例。驱动电极驱动器14 对应于本发明中"扫描驱动部分"的具体示例。[操作与功能]接下来，将在下面描述根据实施例的触摸检测器1的操作与功能。(整个操作的概述)首先，参考图4，将在下面描述触摸检测器1的整个操作的概述。控制部分11分别提供控制信号到驱动电极驱动器14和触摸检测部分40，从而控制驱动电极驱动器14和触摸检测部分40彼此同步操作。驱动电极驱动器14依次施加具有多个脉冲波形的触摸检测驱动信号Vcomt到触摸检测装置30的驱动电极C0ML。触摸检测装置30响应于触摸检测驱动信号Vcomt执行触摸检测操作，以从触摸检测电极TDL输出触摸检测信号Vdet。模拟LPF部分42去除触摸检测信号Vdet的高频成分，以输出得到的信号Vdet。A/D转换部分43将从模拟LPF部分42提供的模拟信号在与触摸检测驱动信号Vcomt同步的时间转换成数字信号。信号处理部分44基于来自A/D转换部分43的输出信号检测触摸的存在或不存在。坐标提取部分45在信号处理部分44中检测触摸时确定触摸位置。检测时序控制部分46控制模拟LPF部分42、A/D转换部分43、信号处理部分44和坐标提取部分45彼此同步操作。(具体操作)接下来，将在下面详细描述扫描驱动操作。图6示出了触摸检测器1的扫描驱动的操作示例。如图6所示，驱动电极COML以等宽度形成，并且并排设置。驱动电极驱动器14彼此同步驱动预定数量的驱动电极COML(例如，驱动区域Al)。触摸检测装置30将施加到预定数量的驱动电极COML的每一个的触摸检测驱动信号Vcomt通过电容传输到触摸检测电极TDL，并且输出触摸检测驱动信号Vcomt作为触摸检测信号Vdet。换言之，包括预定数量的驱动电极COML的区域(例如，驱动区域Al) 此时在触摸检测表面上变为触摸检测区域，并且该区域的宽度(触摸检测宽度b)等于预定数量的驱动电极COML的总宽度。然后，驱动电极驱动器14在驱动电极COML上以分时方式按着驱动区域4132、4334...的依次执行扫描驱动。换言之，驱动电极驱动器14以扫描节距a执行扫描驱动。在该示例中，驱动电极驱动器14同时驱动五个驱动电极COML (触摸检测宽度b)，同时扫描驱动电极C0ML，以将驱动电极COML移位四个驱动电极COML(扫描节距a)。在触摸检测器1中，扫描节距a和触摸检测宽度b根据驱动驱动电极的方式而允许自由设定。更具体地讲，扫描节距a允许由在图6中相邻驱动区域(例如，驱动区域Al和驱动区域似)彼此重叠的部分中的驱动电极的数量设定。而且，触摸检测宽度b允许由在每个驱动区域An(其中η是自然数)中的驱动电极的数量设定。因此，在触摸检测器1中， 扫描节距a和触摸检测宽度b允许独立设定。扫描节距a在触摸位置检测时与位置分辨率相关。更具体地讲，典型地，扫描节距 a的减小允许位置分辨率增加。另一方面，触摸检测宽度b与触摸的检测灵敏度相关。典型地，触摸检测宽度b的提高允许检测灵敏度提高，因为，当触摸检测宽度b增加时，来自对应于触摸检测宽度b的驱动电极COML的电力线数根据其面积而增加。在触摸检测器1中，由于扫描节距a和触摸检测宽度b允许独立设定，所以位置分辨率和检测灵敏度允许独立设定。例如，为了增加位置分辨率而保持检测灵敏度，扫描节距 a可减小而保持触摸检测宽度b。另一方面，为了提高检测灵敏度而保持位置分辨率，触摸检测宽度b可增加而保持扫描节距a。而且，例如，为了提高位置分辨率和检测灵敏度二者， 触摸检测宽度b可增加，并且扫描节距a可减小。因此，在触摸检测器1中，由于扫描节距a和触摸检测宽度b允许独立设定，检测触摸位置时的位置分辨率和对触摸的检测灵敏度允许独立设定。图7示出了触摸检测器1的时序波形示例，部分A表示触摸检测驱动信号Vcomt 的波形，而部分B表示触摸检测信号Vdet的波形。驱动电极驱动器14以分时方式从一个驱动区域An到另一个驱动区域施加具有多个脉冲波形的触摸检测驱动信号Vcomt到驱动电极COML (参考图7中的部分A)。触摸检测装置30基于触摸检测驱动信号Vcomt输出信号作为触摸检测信号Vdet(参考图7中的部分B)。然后，触摸检测部分40分开分析驱动区域An的触摸检测信号Vdet，以检测触摸的存在或不存在、或者触摸位置等。更具体地讲，首先，在周期Pl中，驱动电极驱动器14施加具有多个脉冲波形的触摸检测驱动信号Vcomt到分配给驱动区域Al的驱动电极C0ML(图7中的部分A中的Vcomt(AD)0在触摸检测装置30中，触摸检测驱动信号Vcomt通过分配给驱动区域Al的驱动电极COML和触摸检测电极TDL之间的电容传输到触摸检测电极TDL以改变触摸检测信号Vdet(参考图7中的部分B)。在对应于触摸检测驱动信号Vcomt的多个脉冲波形的转变的取样时间ts，触摸检测部分40的A/D转换部分43对提供有触摸检测信号Vdet的模拟 LPF部分42的输出信号进行取样(参考图7中的部分B)，以执行A/D转换。信号处理部分 44在对应于驱动区域Al的区域中基于多个A/D转换结果确定该区域中触摸的存在或不存在。在周期P2和随后的周期中，触摸检测器1与周期Pl的情况一样执行触摸检测。更具体地讲，例如，在周期P2中，驱动电极驱动器14施加触摸检测驱动信号Vcomt到分配给驱动区域A2的驱动电极COML (图7中的部分A中的Vcomt (A2))。在触摸检测装置30中， 触摸检测驱动信号Vcomt通过分配给驱动区域A2的驱动电极COML和触摸检测电极TDL之间的电容传输到触摸检测电极TDL，以改变触摸检测信号Vdet (参考图7中的部分B)。然后，A/D转换部分43和信号处理部分44在对应于驱动区域A2的区域中基于触摸检测信号 Vdet确定触摸的存在或不存在。因此，信号处理部分44从对应于驱动区域An的区域之一到另一个通过在整个触摸检测表面上执行上述的操作而确定触摸的存在或不存在。然后，触摸检测部分40的坐标提取部分45基于所有驱动区域An中的触摸检测结果例如由检测触摸的多个区域(位置) 的加权平均值执行插补运算，以检测触摸位置。在触摸检测器1中，驱动电极驱动器14从驱动区域An之一到另一个施加具有多个脉冲波形的触摸检测驱动信号Vcomt到驱动电极C0ML，并且触摸检测部分40的模拟LPF 部分42、A/D转换部分43和信号处理部分44在对应于驱动区域An的区域中基于从触摸检测电极TDL提供的触摸检测信号Vdet检测触摸。换言之，这些电路块在对应于每个驱动区域An的区域中基于多个取样结果检测触摸。因此，取样结果允许被统计分析，并且取样结果的变化引起的S/N比的减小允许最小化。而且，在触摸检测器1中，驱动电极驱动器14从对应于驱动区域An的区域之一到另一个施加具有多个脉冲波形的触摸检测驱动信号Vcomt到驱动电极C0ML，并且触摸检测部分40的模拟LPF部分42、A/D转换部分43和信号处理部分44从区域之一到另一个检测触摸。因此，仅需在每个区域An上简单地合计(平均)由多个驱动检测的数据，因此允许触摸检测部分40的构造简化。作为基于多个取样结果检测触摸以改善S/N比的方法，例如，除了上述的方法外， 考虑这样的方法，其同时施加具有一个脉冲波形的触摸检测驱动信号到预定数量的驱动电极COML并且逐一扫描驱动电极C0ML。在这样的方法中，在检测数据以上述方式简单地合计 (平均)的情况下，混合相邻驱动电极COML的数据；因此，可能导致位置精度的显著下降。 为了减少位置精度的下降，例如，考虑这样的方法，其收集整个触摸检测表面上的所有A/D 转换结果，并且由对应于各驱动电极COML的区域分开贡献，以在各区域中确定触摸检测； 然而，在此情况下，信号处理部分的构造可能变得复杂。另一方面，在根据实施例的触摸检测器1中，触摸检测允许从驱动区域An之一到另一个独立地执行；因此，信号处理部分44 的构造允许简化。图8示出了触摸检测器1的操作示例。在该示例中，使用者的手指等触摸跨过驱动区域Al和A2的区域(触摸区域F)。在驱动区域Al上执行触摸检测时，仅一半触摸区域F与驱动区域Al重叠；因此，降低了触摸的检测灵敏度，并且难于执行触摸检测。然而， 在驱动区域A2上执行触摸检测时，较大面积的触摸检测区域F与驱动区域A2重叠；因此， 提高了检测灵敏度，并且易于执行触摸检测。因此，在触摸检测器1中，在驱动驱动电极COML时，驱动区域An彼此重叠；因此， 例如，甚至在触摸跨过两个驱动区域的区域情况下，触摸区域和驱动区域An彼此重叠的面积允许增加，因此允许提高检测灵敏度。换言之，在彼此不重叠的驱动区域An上执行驱动的情况下，更具体地讲，例如，在彼此相邻的驱动区域Al和驱动区域A2上执行驱动的情况下，当触摸区域和驱动区域Al彼此重叠的区域等于触摸区域的一半时，触摸区域和驱动区域A2彼此重叠的区域等于触摸区域的一半。因此，在此情况下，在驱动区域Al上执行触摸检测的情况以及在驱动区域A2上执行触摸检测的情况下，降低了检测灵敏度。另一方面， 在触摸检测器1中，如图8所示，当触摸区域F和驱动区域Al彼此重叠的区域等于触摸区域F的一半时，触摸区域F和驱动区域A2彼此重叠的区域大于触摸区域F的一半；因此，检测灵敏度允许提高，并且触摸检测允许易于执行。(比较示例)接下来，比较某些比较示例，将在下面描述实施例的功能。图9A和9B分别示出了根据比较示例1和2的触摸检测器的扫描驱动的操作示例。在这些比较示例中，如图9A和9B所示，为了提高触摸检测灵敏度，驱动电极COMLRA和 COMLRB形成为其宽度大于根据实施例的驱动电极COML的宽度(参考图6)。在比较示例1和2中，驱动电极驱动器以分时方式依次施加具有多个脉冲信号的触摸检测驱动信号Vcomt到各驱动区域RAn或RBn (其中η是自然数)。在此情况下，扫描节距a和触摸检测宽度b等于驱动区域RAn或RBn的宽度(换言之，驱动电极COMLRA或 COMLRB的宽度)。换言之，在比较示例1和2中，扫描节距a和触摸检测宽度b变为彼此相等，从而不允许扫描节距a和触摸检测宽度b独立设定。因此，例如，在图9A所示的比较示例1中对触摸的检测灵敏度不足的情况下，如图9B所示，当具有较大宽度的驱动电极 COMLRB形成为(增加触摸检测宽度b)提高检测灵敏度时，扫描节距a也增加以在检测触摸位置时引起位置分辨率的下降。而且，例如，在图9B所示的比较示例2中触摸位置检测时的位置分辨率不足的情况下，如图9A所示，当具有较小宽度的驱动电极COMLRA形成为(减小扫描节距a)提高位置分辨率时，触摸检测宽度b也减小以引起检测灵敏度上的下降。另一方面，在根据实施例的触摸检测器1中，扫描节距a和触摸检测宽度b允许独立地设定；因此，检测触摸位置时的位置分辨率和对触摸的检测灵敏度允许独立设定。换言之，在增加触摸检测宽度b而减小扫描节距a时，位置分辨率和检测灵敏度允许提高。特别是，在扫描节距a设定为小于触摸检测宽度b的情况下，与比较示例1和2相比，允许提高两个特性。[效果]如上所述，在实施例中，由于扫描节距a小于触摸检测宽度b，检测触摸位置时的位置分辨率和对触摸的检测灵敏度二者允许提高。而且，在实施例中，扫描节距a和触摸检测宽度b通过驱动驱动电极的方式设定； 因此，扫描节距a和触摸检测宽度b允许独立设定，并且位置分辨率和检测灵敏度允许独立设定。此外，在实施例中，驱动电极驱动器从对应于驱动区域的区域之一到另一个施加触摸检测驱动信号，并且触摸检测部分检测触摸；因此，在对应于驱动区域的区域的每个中的触摸检测允许与其它区域独立地执行，并且触摸检测部分的构造允许简化。而且，在实施例中，由于驱动区域彼此重叠，例如，在跨过两个驱动区域的区域被触摸的情况下，触摸区域和驱动区域彼此重叠的区域允许增加，从而提高检测灵敏度。(3.第二实施例)接下来，将在下面描述根据本发明第二实施例的触摸检测器5。在第一实施例(参考图6)中，触摸检测装置30构造为采用相等宽度的驱动电极COML ；然而，在该实施例中， 触摸检测装置50构造为采用不同宽度的多种驱动电极而不是相等宽度的驱动电极。换言之，触摸检测器5由这样的触摸检测装置50和驱动触摸检测装置50的驱动电极驱动器16 构成。其它构造与第一实施例(参考图4)的相同。应当注意的是，相同的部件由与根据第一实施例的触摸检测器1相同的附图标记表示，而不进一步描述。图10示出了触摸检测装置50的驱动电极的构造示例。如图10所示，触摸检测装置50包括具有不同宽度的三种驱动电极COMLA、COMLB和C0MLC。在该示例中，驱动电极COMLA的宽度基本上等于驱动电极COMLB和驱动电极COMLC的总宽度。驱动电极驱动器 16从驱动区域Bn (其中η是整数)之一到另一个相结合驱动该驱动电极COMLA、COMLB和 COMLC0例如，驱动电极驱动器16在驱动中在驱动区域Β2上同时在其两侧驱动该驱动电极COMLC和驱动电极C0MLB。然后，驱动电极驱动器16以分时方式以驱动区域Bi，Β2, Β3， Β4，...的顺序在这些驱动电极上执行扫描驱动。此时，相邻驱动区域(例如，驱动区域 Β2和似)彼此重叠的区域中的驱动电极COMLB用于在这些相邻驱动区域上的驱动中。因此，驱动电极驱动器16同时驱动对应于触摸检测宽度b的驱动电极，并且以扫描节距a在驱动电极上执行扫描。如图10所示，扫描节距a对应于驱动电极COMLB和驱动电极COMLC的总宽度。而且，触摸检测宽度b对应于两个驱动电极COMLB和驱动电极COMLC的总宽度。因此，驱动电极COMLB和COMLC的宽度允许根据必要的位置分辨率(扫描节距a)和必要的检测灵敏度 (触摸检测宽度b)确定。在触摸检测器5中，采用具有不同宽度的三种驱动电极C0MLA、C0MLB和C0MLC。更具体地讲，这些驱动电极C0MLA、C0MLB和COMLC(参考图10)通过连接第一实施例(参考图 6)中同时驱动的驱动电极COML而构成，以具有较大的宽度。因此，在触摸检测器5中，与根据第一实施例的触摸检测器1相比，允许减少驱动电极的数量。因此，减少了驱动电极驱动器16驱动的驱动电极的数量，从而允许简化驱动电极驱动器16的构造。这样，在该实施例中，采用具有不同宽度的多种驱动电极；因此，允许减少驱动电极的数量，并且允许简化驱动电极驱动器16的构造。其它效果与第一实施例的相同。(4.第三实施例)接下来，将在下面描述根据本发明第三实施例的具有触摸检测功能的显示器7。具有触摸检测功能的显示器7是所谓的内置型(in-cell type)设备，通过集成根据第一实施例的触摸检测装置30和采用液晶显示元件作为显示元件的液晶显示装置而构造。应当注意的是，与根据第一实施例的触摸检测器1相同的部件由相同的附图标记表示，而不进一步描述。图11示出了具有触摸检测功能的显示器7的构造示例。具有触摸检测功能的显示器7包括具有触摸检测功能的显示装置10、控制部分17、栅极驱动器12、源极驱动器13 和驱动电极驱动器14B。具有触摸检测功能的显示装置10是具有触摸检测功能的显示装置。具有触摸检测功能的显示装置10包括液晶显示装置20和触摸检测装置30B。如稍后所述，液晶显示装置20是在响应于从栅极驱动器12提供的扫描信号Vscan依次地从一个水平线到另一个扫描的同时进行显示的装置。触摸检测装置30B与根据第一实施例的触摸检测装置30具有相同的构造。图12示出了具有触摸检测功能的显示装置10主要部分截面构造的示例。具有触摸检测功能的显示装置10包括像素基板2、面对像素基板2的相对基板3和夹在像素基板 2和相对基板3之间的液晶层6。像素基板2包括TFT基板21作为电路基板和以矩阵形式设置在TFT基板21上的多个像素电极22。尽管这里没有示出，但是，在TFT基板21中，形成各像素的薄膜晶体管 (TFT)和配线，配线例如为给每个像素电极22提供像素信号Vpix的像素信号线SGL和驱动每个TFT的扫描信号线GCL。相对基板3包括玻璃基板31、玻璃基板31的一个表面上形成的滤色器32以及滤色器32上形成的多个驱动电极C0ML。滤色器32通过周期地设置例如红(R)、绿(G)和蓝(B)的三色滤色器层而构成，并且三色R、G和B的组合分配到每个显示像素。驱动电极 COML的每一个都用作液晶显示装置20的公用驱动电极，并且用作触摸检测装置30B的驱动电极。驱动电极COML通过接触导电柱(未示出)连接到TFT基板21，并且具有AC矩形波形的驱动信号Vcom(显示驱动信号Vcomd和触摸检测驱动信号Vcomt)从TFT基板21通过接触导电柱施加到驱动电极C0ML。作为触摸检测装置30B的检测电极的触摸检测电极TDL 形成在玻璃基板31的另一个表面上。触摸检测电极TDL例如由ITO(铟锡氧化物)制造， 并且是透明电极。而且，偏光板35设置在触摸检测电极TDL上。液晶层6根据电场状态调制从其通过的光，并且采用任何各种模式的液晶，例如 TN(扭曲向列)模式、VA(垂直取向)模式和ECB (电控双折射)模式。尽管这里没有示出，但是取向膜分别设置在液晶层6和像素基板2之间以及液晶层6和相对基板3之间，并且入射侧的偏光板设置在像素基板2的下表面上。图13示出了液晶显示装置20中的像素构造的构造示例。液晶显示装置20包括多个像素Pix，设置成矩阵形式。像素Pix的每一个都包括TFT元件Tr和液晶元件LC。TFT 元件Tr由薄膜晶体管构成，并且在该示例中，TFT元件Tr由η沟道MOS(金属氧化物半导体)型TFT构成。TFT元件Tr的源极连接到像素信号线SGL，并且其栅极连接到扫描信号线GCL，其漏极连接到液晶元件LC的端部。液晶元件LC的一端连接到TFT元件Tr的漏极， 并且其另一端连接到驱动电极C0ML。液晶显示装置20中分配给相同行的像素Pix由扫描信号线GCL彼此连接。扫描信号线GCL连接到栅极驱动器12，并且扫描信号Vscan (将在稍后描述)由栅极驱动器12 提供到扫描信号线GCL。而且，液晶显示装置20中分配到相同列的像素Pix由像素信号线 SGL彼此连接。像素信号线SGL连接到源极驱动器13，并且像素信号Vpix (稍后描述)从源极驱动器13提供到像素信号线SGL。而且，液晶显示装置20中分配到相同行的像素Pix由驱动电极COML彼此连接。驱动电极COML连接到驱动电极驱动器14B，并且驱动信号Vcom (显示驱动信号Vcomd和触摸检测驱动信号Vcomt)从驱动电极驱动器14B提供到驱动电极C0ML。控制部分17是分别响应于外部提供的图像信号Vdisp而提供控制信号到栅极驱动器12、源极驱动器13、驱动电极驱动器14B和触摸检测部分40的电路，以控制它们彼此同步操作。栅极驱动器12具有响应于从控制部分17提供的控制信号依次选择一个水平线的功能，该水平线受到具有触摸检测功能的显示装置10的显示驱动。更具体地讲，栅极驱动器12通过扫描信号线GCL施加扫描信号Vscan到像素Pix的TFT元件Tr的栅极，以从具有触摸检测功能的显示装置10的液晶显示装置20中以矩阵形式形成的像素Pix依次选择构成一条线(一条水平线)的受到显示驱动的像素Pix。源极驱动器13是响应于从控制部分17提供的控制信号提供像素信号Vpix到具有触摸检测功能的显示装置10的每个像素Pix的电路。更具体地讲，如稍后所述，源极驱动器13通过像素信号线SGL提供像素信号Vpix到构成由栅极驱动器12依次选择的一条水平线的像素Pix。然后，在这些像素Pix中，一条水平线响应于所提供的像素信号Vpix而显不。驱动电极驱动器14B是响应于从控制部分17提供的控制信号提供驱动信号Vcom 到具有触摸检测功能的显示装置10的驱动电极COML的电路。更具体地讲，驱动电极驱动器14B在显示操作中以分时方式通过依次提供显示驱动信号Vcomd到驱动电极COML而执行显示扫描。然后，在触摸检测操作中，与第一实施例的情况一样，触摸检测驱动信号Vcomt 以分时方式依次施加到驱动电极COML以执行触摸检测扫描。在触摸检测操作中，具有触摸检测功能的显示器7以与根据第一实施例的触摸检测器1相同的情况操作。换言之，驱动电极驱动器14B同时驱动对应于触摸检测宽度b的驱动电极C0ML，并且以扫描节距a在驱动电极COML上执行扫描。在该驱动中，具有触摸检测功能的显示装置10基于施加到驱动电极COML的触摸检测驱动信号Vcomt输出触摸检测信号Vdet。触摸检测部分40基于触摸检测信号Vdet检测触摸的存在或不存在，以在检测触摸存在时确定触摸位置的坐标等。如上所述，在该实施例中，集成了触摸检测装置和液晶显示装置；因此，具有触摸检测功能的显示器允许减小尺寸。其它效果与第一实施例的情况相同。在上述实施例中，集成了根据第一实施例的触摸检测装置30和液晶显示装置；然而，本发明不限于此，例如，可集成根据第二实施例的触摸检测装置50和液晶显示装置。(5.应用示例)接下来，参考图14至图18A至18G，将在下面描述上述实施例中描述的触摸检测器的应用示例。根据上述实施例的触摸检测器等可应用于任何领域的电子设备，例如，电视机、数字相机、笔记本个人计算机、诸如移动电话的便携式终端装置以及摄像机。换言之，根据上述实施例的触摸检测器等可应用于任何领域的电子设备，以显示外部提供的图片信号或内部产生的图片信号作为图像或图片。(应用示例1)
图14示出了应用根据上述实施例的触摸检测器等的电视机的外观。该电视机例如包括图片显示屏幕部分510，其包括前面板511和滤光片玻璃512，并且该图片显示屏幕部分510配置有根据上述实施例的任何一个的触摸检测器等。(应用示例2)图15A和15B示出了应用根据上述实施例任何一个的触摸检测器等的数字相机的外观。该数字相机例如包括用于闪光的发光部分521、显示部分522、菜单开关523和快门按钮524，并且显示部分522配置有根据上述实施例的任何一个的触摸检测器等。(应用示例3)图16示出了应用根据上述实施例的任何一个的触摸检测器等的笔记本个人计算机的外观。该笔记本个人计算机例如包括主体531、用于输入字符等操作的键盘532以及用于显示图像的显示部分533，并且显示部分533配置有根据上述实施例的任何一个的触摸检测器等。(应用示例4)图17示出了应用根据上述实施例的任何一个的触摸检测器等的摄像机的外观。 该摄像机例如包括主体Ml、设置在主体541前面的用于拍摄物体的镜头M2、摄像开始/ 停止开关543和显示部分M4，并且该显示部分544配置有根据上述实施例的任何一个的触摸检测器等。(应用示例5)图18A至18G示出了应用于根据上述实施例的任何一个的触摸检测器等的移动电话的外观。该移动电话例如通过由连接部分(铰链)730彼此连接的顶侧部分710和底侧部分720形成，并且该移动电话包括显示器740、副显示器750、图片灯760和相机770。显示器740或副显示器750配置有根据上述实施例的任何一个的触摸检测器等构造。尽管本发明参考实施例和应用于电子设备的示例进行了描述；然而，本发明不限于此，而是可进行各种修改。例如，在第三实施例中，采用任何各种模式(例如TN、VA和ECB)的液晶的液晶显示装置20以及触摸检测装置30集成为构造具有触摸检测功能的显示装置10 ；然而，可集成采用横向电场模式(例如，FFS(边缘场转换)模式或IPS(平面内转换)模式)液晶的液晶显示装置和触摸检测装置。例如，在采用横向电场模式的液晶的情况下，具有触摸检测功能的显示装置60允许构造为如图19所示。该图示出了具有触摸检测功能的显示装置60 的主要部分的截面构造示例，并且示出了液晶层6B夹在像素基板2B和相对基板:3B之间的状态。就是说，其它部件的功能等与图12的那些相同，而不进行描述。在该示例中，与图12 的情况不同，用于显示和触摸检测的驱动电极COML形成在TFT基板21正上方，以构造像素基板2B的一部分。像素电极22设置在驱动电极COML之上，其间具有绝缘层23。在此情况下，所有的电介质，也包括驱动电极COML和触摸检测电极TDL之间的液晶层6B，贡献于电容元件Cl的形成。本申请包含2010年9月M日提交日本专利局的日本优先权专利申请 JP2010-214188中公开的相关主题，其全部内容通过引用结合于此。本领域的技术人员应当理解的是，在权利要求或其等同方案的范围内，根据设计需要和其他因素，可以进行各种修改、结合、部分结合和替换。
权利要求
1.一种触摸检测器，包括多个驱动电极，并排设置且沿一个方向延伸；检测电极，沿与该驱动电极延伸的方向垂直的方向延伸，并且设置为在与该驱动电极的每个交叉点处形成电容；以及扫描驱动部分，以分时方式从该多个驱动电极依次选择预定的多条目标电极，并且施加用于检测外部邻近物体的具有多个脉冲波形的触摸检测驱动信号到选择的目标电极，以执行扫描驱动，其中该扫描驱动中的扫描节距小于选择的该多条目标电极的总宽度。
2.根据权利要求1所述的触摸检测器，还包括触摸检测部分，在对应于该触摸检测驱动信号的该多个脉冲波形的转变的时间对该检测电极的检测信号进行取样，以检测外部邻近物体。
3.根据权利要求2所述的触摸检测器，其中在每次该扫描驱动部分驱动该目标电极时，该触摸检测部分在对应于这些驱动的目标电极的区域中完成外部邻近物体的检测。
4.根据权利要求3所述的触摸检测器，其中该触摸检测部分基于从依次选择的该目标电极获得的所有检测结果来确定触摸位置。
5.根据权利要求3所述的触摸检测器，其中该多个驱动电极具有相等的宽度。
6.根据权利要求5所述的触摸检测器，其中在该扫描驱动中，在将该触摸检测驱动信号同时施加到该预定的多条目标电极时，进行扫描从而每次以比该预定的条数小的数量将目标电极移位。
7.根据权利要求3所述的触摸检测器，其中该多个驱动电极包括宽度不同的两种驱动电极，并且该两种驱动电极交替地并排设置。
8.根据权利要求7所述的触摸检测器，其中在该扫描驱动中，当该触摸检测驱动信号同时施加到选自交替地并排设置的该两种驱动电极的三个相邻的目标电极时，进行扫描从而每次以两个电极将目标电极移位。
9.一种触摸检测器，包括多个驱动电极；以及扫描驱动部分，以分时方式从该多个驱动电极依次选择预定的多条目标电极，并且施加驱动信号到选择的该目标电极以执行扫描驱动，其中该扫描驱动中的扫描节距小于选择的该多条目标电极的总宽度。
10.根据权利要求9所述的触摸检测器，其中还包括检测电极，该驱动信号具有多个脉冲波形，并且还包括触摸检测部分，该触摸检测部分在对应于该多个脉冲波形的转变的时间对该检测电极的检测信号进行取样。
11.根据权利要求10所述的触摸检测器，其中在每次该扫描驱动部分驱动该目标电极时，该触摸检测部分在对应于该驱动的目标电极的区域中完成外部邻近物体的检测。
12.根据权利要求11所述的触摸检测器，其中该触摸检测部分基于从依次选择的该目标电极获得的所有检测结果来确定触摸位置。
13.根据权利要求11所述的触摸检测器，其中该多个驱动电极具有相等的宽度。
14.根据权利要求13所述的触摸检测器，其中在该扫描驱动中，在该驱动信号同时施加到该预定的多条目标电极时，进行扫描以每次以比该预定的条数小的数量将目标电极移位。
15.根据权利要求11所述的触摸检测器，其中该多个驱动电极包括宽度不同的两种驱动电极，并且该两种驱动电极交替地并排设置。
16.一种触摸检测器的驱动方法，包括以分时方式从多个驱动电极依次选择预定的多条目标电极，该多个驱动电极并排设置且沿一个方向延伸，并且施加用于检测外部邻近物体的具有多个脉冲波形的触摸检测驱动信号到选择的该目标电极，从而以一扫描节距执行扫描驱动，该扫描节距小于选择的该多条目标电极的总宽度；以及基于检测电极的检测信号检测该外部邻近物体，该检测电极沿与该驱动电极延伸的方向垂直的方向延伸，并且设置为在与该驱动电极的每个交叉点处形成电容。
17.一种具有触摸检测功能的显示器，包括 多个驱动电极，并排设置且沿一个方向延伸；检测电极，沿与该驱动电极延伸的方向垂直的方向延伸，并且设置为在与该驱动电极的每个交叉点处形成电容；显示元件，基于像素信号和显示驱动信号执行显示；以及扫描驱动部分，执行第一扫描驱动，以分时方式依次施加该显示驱动信号到该多个驱动电极，并且执行第二扫描驱动，以分时方式从该多个驱动电极依次选择预定的多条目标电极，并且施加用于检测外部邻近物体的具有多个脉冲波形的触摸检测驱动信号到选择的该目标电极，其中该第二扫描驱动中的扫描节距小于选择的该多条目标电极的总宽度。
18.一种显示器，包括 多个驱动电极；显示元件，基于显示驱动信号执行显示；扫描驱动部分，以分时方式依次施加该显示驱动信号到该多个驱动电极；并且执行扫描驱动，以分时方式从该多个驱动电极依次选择预定的多条目标电极，并且施加驱动信号到选择的该目标电极，其中该扫描驱动中的扫描节距小于选择的该多条目标电极的总宽度。
19.一种电子设备，包括 触摸检测器；以及控制部分，利用该触摸检测器执行操作控制， 其中该触摸检测器包括多个驱动电极，并排设置且沿一个方向延伸；检测电极，沿与该驱动电极延伸的方向垂直的方向延伸，并且设置为在与该驱动电极的每个交叉点处形成电容；扫描驱动部分，以分时方式从该多个驱动电极依次选择预定的多条目标电极，并且施加用于检测外部邻近物体的具有多个脉冲波形的触摸检测驱动信号到选择的该目标电极， 以执行扫描驱动，并且该扫描驱动中的扫描节距小于选择的该多条目标电极的总宽度。
全文摘要
本发明提供能够实现高位置分辨率而改善检测灵敏度的触摸检测器。该触摸检测器包括多个驱动电极，并排设置为在一个方向上延伸；检测电极，延伸在与该驱动电极延伸的方向垂直的方向上，并且设置为在每个交叉点与该驱动电极形成电容；以及扫描驱动部分，以分时方式从该多个驱动电极依次选择预定的多个数量的目标电极，并且施加具有多个脉冲波形的触摸检测驱动信号，以检测到选择目标电极的外部邻近物体，而执行扫描驱动。该扫描驱动中的扫描节距小于该多个选择目标电极的总宽度。
文档编号G09G3/20GK102419669SQ20111027501
公开日2012年4月18日 申请日期2011年9月16日 优先权日2010年9月24日
发明者安住康平, 木田芳利, 石崎刚司, 野口幸治 申请人:索尼公司