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JP7615411B1 - ディスプレイ - Google Patents

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JP7615411B1 JP2024547538A JP2024547538A JP7615411B1 JP 7615411 B1 JP7615411 B1 JP 7615411B1 JP 2024547538 A JP2024547538 A JP 2024547538A JP 2024547538 A JP2024547538 A JP 2024547538A JP 7615411 B1 JP7615411 B1 JP 7615411B1
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Abstract

Figure 0007615411000001
【課題】指と電磁誘導ペンの両方の位置検出に対応しながらも、狭ベゼル化を阻害せず、かつ、センサコントローラの回路規模の増大を回避できるディスプレイを提供する。
【解決手段】本発明によるディスプレイは、表示領域A1内に配置される発光素子30、及び、発光素子30の明滅を制御する画素駆動回路35を含む表示層10と、表示層10をエンキャプスレーションするエンキャップ層13と、エンキャップ層13の上側に設けられた線状電極52,53と、一端が線状電極52に接続されたルーティング線路60と、を含む。表示領域A1内の表示層10に、ルーティング線路60の他端に接続され、線状電極52,53を誘導電流検出のために用いる第1のモードと、線状電極52,53を静電容量検出のために用いる第2のモードと、を切り替えるための切替回路70が配置される。
【選択図】図2

Description

本発明はディスプレイに関し、特に、オンセル化技術を適用したディスプレイに関する。
近年、パネル面上における指の位置を検出するために用いる線状電極群をディスプレイの上面に配置する技術(以下「オンセル化技術」という)が注目されている。例えば有機EL(Electro Luminescence)ディスプレイのオンセル化技術においては、表示層(発光素子及び画素駆動回路が配置される層)をエンキャプスレーションするエンキャップ層の上面に線状電極群が形成される。特許文献1,2には、このようなオンセル化技術の例が開示されている。
米国特許第10739889号明細書 米国特許第11462597号明細書
ところで、本願の発明者は、上述した線状電極群を用い、静電容量方式による指の位置検出に加えて、電磁誘導方式による電磁誘導ペンの位置検出も行うことを検討している。この場合、線状電極群に対し、静電容量を検出するための電圧の印加と、誘導電流を検出するための電流の印加とを時分割で切り替えつつ行うための切替回路が必要になる。この切替回路の配置場所としては、従来、ベゼル領域A2(表示領域の外側の領域)、或いは、タッチ電極群に対して電圧や電流の印加を行う集積回路であるセンサコントローラの内部が考えられるが、前者を採用すると切替回路が狭ベゼル化の阻害要因になり、後者を採用するとセンサコントローラの回路規模が増大してしまう。
したがって、本発明の目的の一つは、指と電磁誘導ペンの両方の位置検出に対応しながらも、狭ベゼル化を阻害せず、かつ、センサコントローラの回路規模の増大を回避できるディスプレイを提供することにある。
また、線状電極群に対して電圧や電流を印加するための回路(線状電極群の駆動回路)においては、通常、出力段にCMOS(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor)を用いる必要がある。しかしながら、ディスプレイの画素駆動回路を構成するMOSFETは一般にPチャンネル型又はNチャンネル型の一方のみであるため、線状電極群の駆動回路を表示層内に設けようとすると、そのためだけにイオン注入などのプロセスが必要になり、ディスプレイの製造コストを押し上げる要因になってしまう。
したがって、本発明の目的の一つは、線状電極群の駆動回路を表示層に配置しつつも、ディスプレイの製造コストの上昇を回避できるディスプレイを提供することにある。
本発明の一側面によるディスプレイは、表示領域内に配置される発光素子群、及び、前記発光素子群の明滅を制御する画素駆動回路を含む表示層と、前記表示層をエンキャプスレーションするエンキャップ層と、前記エンキャップ層の上側に設けられた線状電極群と、一端が前記線状電極群に接続されたルーティング線路と、を含み、前記表示領域内の前記表示層に、前記ルーティング線路の他端に接続され、前記線状電極群を誘導電流検出のために用いる第1のモードと、前記線状電極群を静電容量検出のために用いる第2のモードと、を切り替えるための切替回路が配置される、ディスプレイである。
本発明の他の一側面によるディスプレイは、表示領域内に配置される発光素子群、及び、前記発光素子群の明滅を制御する画素駆動回路を含む表示層と、前記表示層と重なるように配置された線状電極群と、前記表示層内に配置された前記線状電極群の駆動回路と、を含み、前記駆動回路を構成する1以上のMOSFETのチャンネル型はすべて同一である、ディスプレイである。
本発明の一側面によれば、表示領域内の表示層に切替回路を配置したので、指と電磁誘導ペンの両方の位置検出に対応しながらも、狭ベゼル化を阻害せず、かつ、センサコントローラの回路規模の増大を回避することが可能になる。
本発明の他の一側面によれば、表示層内に配置された線状電極群の駆動回路をすべて同一のチャンネル型のMOSFETにより構成するので、線状電極群の駆動回路を表示層に配置しつつも、ディスプレイの製造コストの上昇を回避することが可能になる。
本発明の第1の実施の形態によるコンピュータ1の構成を示す図である。 図3に示したA-A線に対応する有機ELディスプレイ2の模式的な断面図である。 本発明の第1の実施の形態によるセンサ層14の上面図である。 本発明の第1の実施の形態による有機ELディスプレイ2の斜視図である。 本発明の第1の実施の形態による切替回路70,71の内部構成を示す図である。 本発明の第1の実施の形態によるコンピュータ1において、センサコントローラ4が行う制御の内容を説明する図である。 図3に示したB-B線に対応する有機ELディスプレイ2の模式的な断面図である。 図3に示したC-C線に対応する有機ELディスプレイ2の模式的な断面図である。 送信信号Tx<0>~Tx<6>の生成を行う駆動回路の構成及び動作を示す図である。 送信信号Tx<0>~Tx<6>の生成を行う駆動回路の構成及び動作を示す図である。 送信信号Tx<0>~Tx<6>の生成を行う駆動回路の構成及び動作を示す図である。 送信信号Tx<0>~Tx<6>の生成を行う駆動回路の構成及び動作を示す図である。 図9~図12に示したシフトレジスタSR<k>及び選択回路SE<k>のより具体的な構成を示す図である。 シフトレジスタSR<k>に含まれるシフトレジスタS<0>の内部構成を示す図である。 レジスタ回路80及びバッファ回路81の動作をシミュレーションした結果を示す図である。 レジスタ回路80、バッファ回路81、シフト回路82の動作をシミュレーションした結果を示す図である。 図16と同じシミュレーションに関して、シフトレジスタSR<k>の各段にかかる各種の信号をシミュレーションした結果を示す図である。 図16と同じシミュレーションに関して、シフトレジスタSR<k>の各段にかかる各種の信号をシミュレーションした結果を示す図である。 図16と同じシミュレーションに関して、シフトレジスタSR<k>の各段にかかる各種の信号をシミュレーションした結果を示す図である。 図16~図19と同じシミュレーションに関して、選択回路SE<0>にかかる各種の信号をシミュレーションした結果を示す図である。 図16~図20と同じシミュレーションに関して、選択回路SE<0>~SE<3>から出力される送信信号Tx<0>~Tx<3>をシミュレーションした結果を示す図である。 本発明の第1の実施の形態の変形例によるコンピュータ1において、センサコントローラ4が行う制御の内容を説明する図である。 本発明の第2の実施の形態によるセンサ層14の上面図である。 本発明の第2の実施の形態による有機ELディスプレイ2の斜視図である。 本発明の第2の実施の形態によるコンピュータ1において、センサコントローラ4が行う制御の内容を説明する図である。 本発明の第3の実施の形態によるセンサ層14の上面図である。 本発明の第3の実施の形態による有機ELディスプレイ2の斜視図である。 本発明の第3の実施の形態による切替回路72,74,75の内部構成を示す図である。 本発明の第3の実施の形態によるコンピュータ1において、第2のモードにエントリしているセンサコントローラ4が行う制御の内容を説明する図である。 本発明の第3の実施の形態によるコンピュータ1において、第1のモードにエントリしているセンサコントローラ4が行う制御の内容を説明する図である。 本発明の第4の実施の形態による有機ELディスプレイ2の構成と、切替回路73~75の内部構成とを示す図である。 本実施の形態によるコンピュータ1において、第2のモードにエントリしているセンサコントローラ4が行う制御の内容を説明する図である。 本実施の形態によるコンピュータ1において、第1のモードにエントリしているセンサコントローラ4が行う制御の内容を説明する図である。 本実施の形態によるコンピュータ1において、第1のモードにエントリしているセンサコントローラ4が行う制御の内容を説明する図である。 本発明の第4の実施の形態の変形例によるコンピュータ1において、第1のモードにエントリしているセンサコントローラ4が行う制御の内容を説明する図である。 本発明の第4の実施の形態の変形例によるコンピュータ1において、第1のモードにエントリしているセンサコントローラ4が行う制御の内容を説明する図である。 本発明の第5の実施の形態によるセンサ層14の上面図である。 本発明の第5の実施の形態による有機ELディスプレイ2の斜視図である。 本発明の第5の実施の形態による有機ELディスプレイ2の平坦化絶縁膜24の上面の様子を示す図である。
以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図1は、本発明の第1の実施の形態によるコンピュータ1の構成を示す図である。同図に示すように、本実施の形態によるコンピュータ1は、有機ELディスプレイ2と、ホストプロセッサ3と、センサコントローラ4とを有して構成される。なお、本実施の形態では有機ELディスプレイ2を有するコンピュータ1に本発明を適用する例を説明するが、本発明は、液晶ディスプレイなどの他の種類のディスプレイにも好適に適用可能である。
図1に示す有機ELディスプレイ2の立体図においては、上側がパネル面となっている。同図に示すように、有機ELディスプレイ2は、パネル面から遠い側から順に回路層11、有機EL層12、エンキャップ層13、及びセンサ層14を含む層構造を有して構成される。このうち回路層11及び有機EL層12は、有機ELディスプレイ2の表示機能を実現するための構成(後述する発光素子30、画素駆動回路35など)が配置される表示層10を構成する。センサ層14には、電磁誘導ペンP及び指Eのパネル面内における位置を検出するための構成(後述する線状電極52,53など)が配置される。
図1に矩形で示した領域A1は、有機ELディスプレイ2の表示領域を表している。表示領域A1の外側はベゼル領域A2である。図1に示すように、ベゼル領域A2内には、複数の配線SLと、複数の端子を含む端子領域16とが配置される。このうち複数の配線SLは、回路層11、有機EL層12、及びセンサ層14内に配置される回路、配線、電極などを端子領域16内の端子に接続するために設けられるものである。なお、図面が煩雑になることを避けるため、図1には、有機ELディスプレイ2に実際に設けられる複数の配線SLのうちの一部のみを模式的に図示している。端子領域16内の各端子は、有機ELディスプレイ2外に設けられる配線を介して、ホストプロセッサ3又はセンサコントローラ4に接続される。
図2は、有機ELディスプレイ2の模式的な断面図である。同図は、後掲する図3に示したA-A線に対応する有機ELディスプレイ2の断面を示している。構造を理解するための模式的な断面図であるので、図2に示す構成と、図3に示す構成とは必ずしも一致していない。この点は、後述する図7及び図8についても同様である。図2に示すように、回路層11、有機EL層12、エンキャップ層13、及びセンサ層14は、基板20の表面にこの順で積層される。以下、この図2を参照しながら、有機ELディスプレイ2の構成の概要を説明する。
回路層11は、マトリクス状に配置された複数の画素駆動回路35を含む層であり、基板20側から順に、バッファ層21、ゲート絶縁膜22、層間絶縁膜23、平坦化絶縁膜24を含んで構成される。画素駆動回路35は画素ごとに設けられる能動素子であり、具体的には、Pチャンネル型MOSFETによって構成される。Pチャンネル型MOSFETである画素駆動回路35は、図2に示すように、チャネル領域を構成する半導体層36と、ゲート絶縁膜22を挟んで半導体層36の上側に配置されるゲート電極37と、ドレイン電極38及びソース電極39とを含んで構成される。ドレイン電極38及びソース電極39はそれぞれ、ゲート絶縁膜22及び層間絶縁膜23を貫き、下端で半導体層36に接触するビア導体と、層間絶縁膜23の上面に形成される導電体とにより構成される。
図示していないが、回路層11は、それぞれ画素マトリクスの行方向に沿って延設される複数のゲート線と、それぞれ画素マトリクスの列方向に沿って延設される複数のデータ線とをさらに有して構成される。各ゲート線は、対応する行に沿って配置される複数の画素駆動回路35それぞれのゲート電極37に共通に接続される。各データ線は、対応する列に沿って配置される複数の画素駆動回路35それぞれのソース電極39に共通に接続される。また、各ゲート線及び各データ線は、図1に示した配線SLを介して、ホストプロセッサ3に接続される。
有機EL層12は、マトリクス状に配置された複数の発光素子30(発光素子群)を含む層であり、基板20側から順に、アノード電極31、バンク層25、発光層32、カソード電極33を含んで構成される。アノード電極31は、平坦化絶縁膜24の上面に形成される導電膜であり、画素ごとに分離して設けられる。平坦化絶縁膜24は、各画素駆動回路35のドレイン電極38を露出させる位置にビアホールを有しており、アノード電極31はこのビアホール内に形成された部分を通じて、対応する画素駆動回路35のドレイン電極38と接触している。
バンク層25は、隣接する画素を分離するとともに、発光層32からの光取り出し効率を高めるために設けられる絶縁膜である。発光層32は、電流を流すと発光する性質を有する有機物の薄膜である。発光層32を構成する有機物の具体的な組成としては、画素ごとに、各画素の設定色で発光するために必要なものが選択される。バンク層25は、各アノード電極31を露出させる位置にビアホールを有しており、発光層32はこのビアホール内に形成された部分を通じて、対応するアノード電極31と接触している。
カソード電極33は発光層32の上面に形成される導電膜であり、各画素に共通に設けられる。図示していないが、有機EL層12は、ホストプロセッサ3から図1に示した配線SLを介して接地電位が供給されるグランド配線を有しており、カソード電極33は、このグランド配線に接続される。各画素の位置には、アノード電極31とカソード電極33によって発光層32を挟む構造が形成されており、これにより発光素子30が形成されている。
ここで、発光素子30及び画素駆動回路35の動作について簡単に説明する。ホストプロセッサ3は、図示しないメモリに記憶されるプログラムを実行することによって映像信号を生成し、生成した映像信号に基づいてゲート線及びデータ線を駆動する。具体的には、生成した映像信号に基づいて画素ごとの輝度を決定し、1本のゲート線を活性化するとともに、このゲート線に沿って配置された各画素について決定した輝度に対応する駆動電流を各データ線に供給する処理を行う。ホストプロセッサ3は、活性化するゲート線を切り替えながら、この処理を繰り返し実行する。
あるゲート線がホストプロセッサ3によって活性化されると、対応する行に沿って配置される複数の画素駆動回路35が一斉にオンとなり、対応する各発光素子30のアノード電極31がデータ線に接続される。この状態で、各画素の輝度に応じた電圧がホストプロセッサ3から各データ線に供給されるので、対応する行に沿って複数の発光素子30が一斉に発光することになる。これにより、映像信号に応じた表示が実現される。
図2の説明に戻る。エンキャップ層13は、発光層32を外部の水分や酸素から保護するための層であり、表示領域A1の全面を覆うように形成される。エンキャップ層13は、基板20側から順に、例えばガラス又は金属である無機層41、例えばポリマーである有機層42、例えばガラス又は金属である無機層43が積層された構造を有している。表示領域A1の縁部には、エンキャップ層13の崩壊を防ぐための絶縁膜であるダム44が形成される。ダム44は、表示領域A1の周縁を取り囲むように延設される。
センサ層14は、図1に示した電磁誘導ペンP及び指Eのパネル面内における位置を検出するためのタッチセンサが設けられる層であり、基板20側から順に、絶縁膜50、絶縁膜51、ブリッジ導体55、線状電極52,53、保護フィルム56を有して構成される。線状電極52,53は絶縁膜51の上面に形成される導電膜であり、それぞれy方向及びx方向に沿って延設される。線状電極52,53の構成の詳細については、後ほど図3~図6を参照して別途詳しく説明する。
ブリッジ導体55は絶縁膜50の上面に形成される導体であり、線状電極52と線状電極53の交差を実現するために設けられる。詳しく説明すると、図1に例示するように、y方向に延在する線状電極52は、線状電極53と交差する箇所において途切れており、この途切れによって生ずる線状電極52の2つの端部は、それぞれ、絶縁膜51を貫通するビア導体によってブリッジ導体55と接続されている。これにより、電気的には線状電極52を途切れさせることなく、線状電極52と線状電極53の交差が実現される。
図3は、センサ層14の上面図である。また、図4は、有機ELディスプレイ2の斜視図である。図3には、回路層11に含まれる構成の一部及び配線SLについても破線により図示している。図4では、有機EL層12及びエンキャップ層13については位置のみを破線により図示し、回路層11については一部の構成のみを図示している。以下、図3及び図4を参照しながら、電磁誘導ペンP及び指Eのパネル面内における位置を検出するための構成について、詳しく説明する。
図3及び図4に示すように、センサ層14は、各複数の線状電極52,53からなる線状電極群を有して構成される。各線状電極52,53は、長方形状の導電膜であるベタ導体によって構成される。なお、図3及び図4には5本の線状電極52及び10本の線状電極53のみを示しているが、実際には、より多くの線状電極52,53が設けられる。また、回路層11は、切替回路70~72と、駆動ライン90~93とを有して構成される。切替回路70~72及び駆動ライン90~93はいずれも、表示領域A1内に配置される構成である。
線状電極52は、y方向に延在する2本の線状導体がy方向の他端(端子領域16から遠い方の端部)で相互に接続されてなる形状の導体である。センサ層14には、それぞれこの形状を有する複数の線状電極52がx方向に等間隔で並べて配置される。各線状電極52の両端部は、センサ層14から回路層11にかけて延設されるルーティング線路60によって、回路層11内の切替回路70に接続される。切替回路70から見ると、各線状電極52はループコイルを構成している。
線状電極53は、x方向に延在する線状の導体である。センサ層14には、それぞれこの形状を有する複数の線状電極53がy方向に等間隔で並べて配置される。各線状電極53のx方向の一端は、センサ層14から回路層11にかけて延設されるルーティング線路61によって回路層11内の切替回路71に接続され、他端は、センサ層14から回路層11にかけて延設されるルーティング線路62によって回路層11内の切替回路72に接続される。
切替回路70~72は、センサコントローラ4が、線状電極52,53を誘導電流検出のために用いる第1のモードと、線状電極52,53を静電容量検出のために用いる第2のモードと、を切り替えるための回路である。第1のモードは、線状電極53から送出された交番磁界に応じて電磁誘導ペンPが送出した交番磁界によって線状電極52に生ずる誘導電流を検出するモードであり、第1のモードにエントリしているセンサコントローラ4は、誘導電流の検出結果に基づいて電磁誘導ペンPの位置検出を行う。一方、第2のモードは、線状電極53に供給された電圧信号によって線状電極52に生ずる電圧信号を検出することにより、線状電極53と線状電極52の交点ごとの静電容量を検出するモードであり、第2のモードにエントリしているセンサコントローラ4は、静電容量の検出結果に基づいて指Fの位置検出を行う。
より具体的に説明すると、切替回路70は、第1及び第2のモードのそれぞれにおいて、各線状電極52から誘導電流又は電圧信号を取り出し、受信信号Rxとしてセンサコントローラ4に出力する回路である。一方、切替回路71,72は、第1のモードでは、交番磁界を生成するための交流電流を各線状電極53に対して印加し、第2のモードでは、電圧信号を各線状電極53に対して印加する回路である。
図5は、切替回路70,71の内部構成を示す図である。同図には切替回路72を示していないが、本実施の形態による切替回路72の構成は、切替回路71と同様である。
図5に示すように、切替回路70は、第1のモードにおいて各線状電極52から受信信号Rxを取り出すための1以上の受信回路100と、第2のモードにおいて各線状電極52から受信信号Rxを取り出すための1以上の受信回路101と、各線状電極52をいずれかの受信回路100,101又は他の線状電極52に対して選択的に接続する選択回路102とを有しており、センサコントローラ4からの制御に応じて、使用する受信回路と、各線状電極52の接続先とを時分割で切り替えながら、各線状電極52からの受信信号Rxの取り出しを行う。
また、切替回路71は、センサコントローラ4から駆動ライン90,91に供給される駆動信号(後述)を用いて交流電流i,i(後述)を生成し、線状電極53に印加する1以上の駆動回路110と、センサコントローラ4から駆動ライン90,91に供給される駆動信号(後述)を用いて電圧信号である送信信号Tx<0>~Tx<6>(後述)を生成し、線状電極53に印加する1以上の駆動回路111と、各線状電極53をいずれかの駆動回路110,111に対して選択的に接続する選択回路112とを有しており、センサコントローラ4からの制御に応じて、使用する駆動回路と、各線状電極53の接続先とを時分割で切り替えながら、各線状電極53への電流又は電圧の印加を行う。
図6は、本実施の形態によるコンピュータ1において、センサコントローラ4が行う制御の内容を説明する図である。図6(a)は、電磁誘導ペンPの位置検出を行う場合にセンサコントローラ4が行う制御の内容を示し、図6(b)は、指Fの位置検出を行う場合にセンサコントローラ4が行う制御の内容を示している。以下、これらの図を参照しながら、切替回路70~72の動作を説明する。
初めに図6(a)を参照すると、第1のモードにエントリしているセンサコントローラ4は、y方向の両端に位置する2本ずつを除く複数の線状電極53を1本ずつ順に選択し、その都度、選択した線状電極53の両側に隣接する2本ずつの線状電極53に対し、複数回にわたって断続的に交流電流i又は交流電流iの供給を行うよう、切替回路71,72を制御する。また、センサコントローラ4は、切替回路71,72に1本の線状電極53を選択させる都度、x方向の両端に位置する1本ずつを除く複数の線状電極52を1本ずつ順に選択し、その都度、選択した1本の線状電極52と、その両側に隣接する1本ずつの線状電極52とから受信信号Rxを取り出すよう、切替回路70を制御する。センサコントローラ4は、受信信号Rxの取り出しが交流電流i,iの供給停止直後に行われることとなるようタイミングを調整しつつ、切替回路70~72の制御を行う。
交流電流iは一定の周波数及び位相で振動する電流であり、交流電流iは、交流電流iの位相を反転させてなる電流である。典型的な交流電流i,iは、図示するような正弦波信号であるが、矩形波信号であってもよい。センサコントローラ4は、切替回路71には、選択した線状電極53のy方向一方側に隣接する2本の線状電極53に対して交流電流iを供給させ、y方向他方側に隣接する2本の線状電極53に対して交流電流iを供給させる。一方、切替回路72には、切替回路71と同期して、選択した線状電極53のy方向一方側に隣接する2本の線状電極53に対して交流電流iを供給させ、y方向他方側に隣接する2本の線状電極53に対して交流電流iを供給させる。これにより、選択した線状電極53の上方に交番磁界が発生し、電磁誘導ペンP内の共振回路を構成するコイルがその中に入ると、反射信号としての交番磁界が電磁誘導ペンPから送出されることになる。
図6(a)に示す差動アンプ70aは、図5に示した受信回路100の具体的な例である。切替回路70は、選択した1本の線状電極52を含む3本の線状電極52を、図5に示した選択回路102を用いて直列に接続し、その両端を差動アンプ70aに接続する。そして、切替回路71,72による交流電流i,iの供給が終了した直後に差動アンプ70aから出力される信号を、受信信号Rxとしてセンサコントローラ4に供給するよう構成される。
センサコントローラ4は、こうして切替回路70から供給される受信信号Rxの信号強度を切替回路70~72に選択させた線状電極52,53の組み合わせごとに取得し、その分布(パネル面内における分布)に基づいて電磁誘導ペンPの位置(2次元位置)を導出する。具体的には、分布の頂点に相当する位置を電磁誘導ペンPの位置として導出すればよい。また、電磁誘導ペンPが送出する交番磁界の周波数をデータ(電磁誘導ペンPのペン先に加わる圧力を示す筆圧値、電磁誘導ペンPに設けられるスイッチのオンオフを示す値、電磁誘導ペンPに予め割り当てられるペンIDなど)によって変調する機能を有する場合には、センサコントローラ4は、切替回路70から供給された受信信号Rxを復調することによって、電磁誘導ペンPが送信したデータを取得する処理も行う。センサコントローラ4は、導出した位置及び所得したデータを、その都度、ホストプロセッサ3に供給するよう構成される。
次に図6(b)を参照すると、第2のモードにエントリしているセンサコントローラ4は、複数の線状電極53を7本ずつ順に選択し、選択した7本の線状電極53に対して送信信号Tx<0>~Tx<6>を供給するよう切替回路71,72を制御する。また、センサコントローラ4は、切替回路71,72に7本の線状電極53を選択させる都度、複数の線状電極52を1本ずつ順に選択し、その都度、選択した1本の線状電極52から受信信号Rxを取り出すよう、切替回路70を制御する。
送信信号Tx<0>~Tx<6>は、以下の式(1)示す7×7の行列Aの各列によって表される位相を有する交流信号である。行列Aにおいては、「+1」が位相0°、「+1」が位相180°に対応している。典型的な送信信号Tx<0>~Tx<6>は、図示するような矩形波信号であるが、正弦波信号であってもよい。切替回路71,72は、行列Aの各列に対応する送信信号Tx<0>~Tx<6>を順次生成し、対応する線状電極53に供給するよう構成される。
Figure 0007615411000002
ここで、行列Aは、M系列符号を表している。このように、行列AをM系列符号によって構成することで、各列の要素を1つシフトさせることによって次の列を構成することが可能になるので、送信信号Tx<0>~Tx<6>を生成するための回路の構成を簡素化できる。この回路の具体的な構成については、後ほど図9~図21を参照して詳細に説明する。ただし、行列AはM系列符号でなければならないわけではなく、ウォルシュ符号、OVSF(Orthogonal Variable Spreading Factor)符号、ベイカー符号など任意の符号によって行列Aを構成することが可能である。また、7×7でない正方行列によって行列Aを構成することも可能である。この場合のセンサコントローラ4は、切替回路71,72に対し、行列Aの行数に等しい本数の線状電極53を選択させることになる。
図6(a)に示すオペアンプ70bは、図5に示した受信回路101の具体的な例である。オペアンプ70bの反転入力端子は接地される。また、オペアンプ70bには、高周波ノイズを除去するための並列コンデンサが設けられる。切替回路70は、選択した線状電極52の両端を、図5に示した選択回路102を用いてオペアンプ70bの非反転入力端子に接続し、切替回路71,72が行列Aの各列に対応する送信信号Tx<0>~Tx<6>を順次供給している間にオペアンプ70bから出力される一連の信号を、受信信号Rxとしてセンサコントローラ4に供給するよう構成される。
ここで、行列Aのx番目の列の要素をAx1,Ax2,・・・のように表し、切替回路70によって選択されている線状電極52と、切替回路71,72によって選択されている7本の線状電極53との間に形成される静電容量をC,C,・・・のように表すことにすると、オペアンプ70bからセンサコントローラ4に供給される受信信号Rx_TPは、次の式(2)に示す値となる。
Figure 0007615411000003
したがって、行列Aの各列に対応する送信信号Tx<0>~Tx<6>を切替回路71,72が各線状電極53に対して供給した結果として得られる受信信号Rxは、全体として、次の式(3)に示すベクトルbで表されることになる。なお、式(3)のAは、行列Aの転置行列である。
Figure 0007615411000004
センサコントローラ4は、このベクトルbに対して次の式(4)の左辺に示す演算を行うことにより、線状電極53ごとの静電容量を分離取得する。ただし、式(4)の中に示す行列(A-1は、行列Aの逆行列である。式(4)にも示すように行列Aに行列(A-1を乗算すると単位行列Iになることから、センサコントローラ4は、この演算を行うことによって、式(4)の右辺に示すように、切替回路70によって選択中の線状電極52について、切替回路71,72によって選択中の7本の線状電極53それぞれとの交点の静電容量を分離取得することができることになる。
Figure 0007615411000005
センサコントローラ4は、式(4)と同様の演算を切替回路70~72による選択を切り替えるごとに実行することにより、線状電極52と線状電極53の各交点について、静電容量を導出する。そしてセンサコントローラ4は、導出した各静電容量のパネル面内における分布に基づき、指Fの位置(2次元位置)を導出する。具体的には、分布の頂点に相当する位置を指Fの位置として導出すればよい。センサコントローラ4は、導出した位置を、導出の都度、ホストプロセッサ3に供給するよう構成される。
図3及び図4に戻る。駆動ライン90~93は、センサコントローラ4から切替回路71,72に対し、上述した交流電流i,i及び送信信号Tx<0>~Tx<6>を生成するために必要となる駆動信号を供給するための配線である。後ほど具体的な例を挙げて説明するが、駆動ライン90,92に供給される駆動信号Tx_clk(第1の駆動信号)と、駆動ライン91,93に供給される駆動信号xTx_clk(第2の駆動信号)とは、互いに逆相の交流信号となる。駆動信号Tx_clk,xTx_clkは、正弦波信号などの交流信号であることとしてもよいし、スイッチのオンオフによって生成される信号(矩形波信号)であることとしてもよい。切替回路71は、駆動ライン90,91を通じてセンサコントローラ4から供給される駆動信号Tx_clk,xTx_clkに基づいて交流電流i,i及び送信信号Tx<0>~Tx<6>を生成し、切替回路72は、駆動ライン92,93を通じてセンサコントローラ4から供給される駆動信号Tx_clk,xTx_clkに基づいて交流電流i,i及び送信信号Tx<0>~Tx<6>を生成するよう構成される。
ここで、上述した図2を含む有機ELディスプレイ2の断面図を参照し、ルーティング線路60,61及び配線SLの構成について、具体的に説明する。なお、ルーティング線路62の構成については、ルーティング線路61の構成と同様である。
初めに図2を再び参照すると、同図には、ルーティング線路60の構成が示されている。同図に示すように、ルーティング線路60は、ゲート絶縁膜22の上面に形成された配線60aと、層間絶縁膜23の上面に形成されたパッド電極60bと、これらを接続するビア導体60cと、線状電極52を構成する導電膜の延長部分60dとによって構成される。これらのうちパッド電極60b及びビア導体60cは、ベゼル領域A2内に設けられる。配線60aはダム44の下方を潜るように形成されており、表示領域A1内の切替回路70と、ベゼル領域A2内のビア導体60cとを接続する役割を果たす。延長部分60dはダム44の上側を越えるように形成されており、ベゼル領域A2内に設けられたビアホールVH1内に形成された部分を通じて、パッド電極60bの上面に接続される。
以上の構成から理解されるように、ルーティング線路60は、エンキャップ層13の上側から下側にかけ、エンキャップ層13の縁部を構成するダム44を巻き込むように延設されている。このようなルーティング線路60の構成を採用したことにより、本実施の形態による有機ELディスプレイ2では、切替回路70を表示領域A1内に配置することが可能になっている。なお、画素駆動回路35は有機EL層12に比べて面積が小さいため、表示領域A1内の回路層11には切替回路70を配置するために必要なスペースが十分に存在しており、本実施の形態では、そのようなスペースを利用して切替回路70を配置している。
図7は、図3に示したB-B線に対応する断面を示す有機ELディスプレイ2の模式的な断面図である。同図には、ルーティング線路61の構成が示されている。同図に示すように、ルーティング線路61は、ルーティング線路60と同様に、ゲート絶縁膜22の上面に形成された配線61aと、層間絶縁膜23の上面に形成されたパッド電極61bと、これらを接続するビア導体61cと、線状電極53を構成する導電膜の延長部分61dとによって構成される。これらのうちパッド電極61b及びビア導体61cは、ベゼル領域A2内に設けられる。配線61aはダム44の下方を潜るように形成されており、表示領域A1内の切替回路71と、ベゼル領域A2内のビア導体61cとを接続する役割を果たす。延長部分61dはダム44を越えるように形成されており、ベゼル領域A2内に設けられたビアホールVH2内に形成された部分を通じて、パッド電極61bの上面に接続される。
以上の構成から理解されるように、ルーティング線路61も、エンキャップ層13の上側から下側にかけ、エンキャップ層13の縁部を構成するダム44を巻き込むように延設されている。このようなルーティング線路61の構成を採用したことにより、本実施の形態による有機ELディスプレイ2では、切替回路71も表示領域A1内に配置することが可能になっている。
ここで、図7には駆動ライン90,91も図示している。同図に示すように、駆動ライン90,91は、上述したデータ線と同様、層間絶縁膜23の上面に延設される。
図8は、図3に示したC-C線に対応する断面を示す有機ELディスプレイ2の模式的な断面図である。同図には、切替回路70を端子領域16に引き出すための配線SLの構成が示されている。同図に示すように、配線SLは、ゲート絶縁膜22の上面に形成された配線SLaと、層間絶縁膜23の上面に形成されたパッド電極SLbと、これらを接続するビア導体SLcとによって構成される。配線SLaはダム44の下方を潜るように形成されており、表示領域A1内の切替回路70と、ベゼル領域A2内のビア導体SLcとを接続する役割を果たす。パッド電極SLbの上面は、保護フィルム56などを貫通して設けられるビアホールVH3の底面に露出しており、ビアホールVH3の内面に設けられるパッド電極16aと接続されている。パッド電極16aは端子領域16内の端子として機能する電極であり、図示しない配線を通じて、図1に示したセンサコントローラ4に接続される。
次に、表示領域A1内に配置される切替回路71の構成について、送信信号Tx<0>~Tx<6>の生成・供給を行う駆動回路111を例に取り、具体的に説明する。以下では、切替回路71の構成を例に取って説明するが、切替回路72の構成も同様である。また、送信信号Tx<0>~Tx<6>の生成・供給を行う駆動回路111を例に取って説明するが、交流電流i,iの生成・供給を行う駆動回路110の構成も同様である。
図9~図12は、切替回路71に設けられる駆動回路111の構成及び動作を示す図である。図9に示すように、切替回路71は、それぞれ送信信号Tx<0>~Tx<6>の生成を行う7つの駆動回路111を有して構成される。各駆動回路111は、シフトレジスタSR<k>(kは0~6の整数)及び選択回路SE<k>を含んで構成される。
シフトレジスタSR<0>には、センサコントローラ4から、位相の設定値(「+1」又は「+1」)を示すデータ信号Code,xCodeが1ビットずつ順に供給される。データ信号Code(第1のデータ信号)は、設定値が「+1」である場合にローに活性化するローアクティブの2値信号であり、データ信号xCode(第2のデータ信号)は、設定値が「-1」である場合にローに活性化するローアクティブの2値信号である。なお、こうして設定値「+1」を表すデータ信号Codeと設定値「-1」を表すデータ信号xCodeとを分けて設けているのは、同一のチャンネル型のMOSFETのみを用いて駆動回路111を構成できるようにするためである。すなわち、例えばPチャンネル型のMOSFETのみを用いて構成された駆動回路111はロー入力に対して信号を出力することしかできず、したがって、例えば「+1」をハイで「-1」をローで表す2値信号を入力しても「-1」しか出力することができないが、本実施の形態では「+1」と「-1」の両方をローで入力することになるので、Pチャンネル型のMOSFETのみを用いて構成された駆動回路111により、「+1」と「-1」の両方を出力することが可能になる。
また、各シフトレジスタSR<k>には、センサコントローラ4から、少なくとも2種類のクロック信号CK2,CK3が供給される。クロック信号CK2,CK3はいずれも、接地電位VGL(具体的には、-7V)と電源電位VGH(VGH>VGL。具体的には、7V)の間を振動するクロック信号である。クロック信号CK2は、データ信号Code,xCodeの読み取りと、次段への出力のタイミングを示す役割を有し、クロック信号CK3は、対応する選択回路SE<k>への出力タイミングを示す役割を有している。
シフトレジスタSR<k>は、データ信号Code,xCodeにより供給されている値をクロック信号CK2の活性化タイミングで取り込んで自身にセットし、次のクロック信号CK2の活性化タイミングで次段に出力するとともに、自身にセットしている値をクロック信号CK3の活性化タイミングで選択回路SE<k>に出力する回路である。シフトレジスタSR<k>から選択回路SE<k>への出力は、2つのデータ信号iCode<k>,xiCode<k>を用いて実現される。データ信号iCode<k>は、位相の設定値が「+1」である場合にローとなるローアクティブの2値信号であり、データ信号xiCode<k>は、位相の設定値が「-1」である場合にローとなるローアクティブの2値信号である。
選択回路SE<k>には、駆動ライン90,91を介して、センサコントローラ4から上述した駆動信号Tx_clk,xTx_clkが供給される。選択回路SE<k>は、データ信号iCode<k>の活性化に応じて駆動信号Tx_clkを出力し、データ信号xiCode<k>の活性化に応じて駆動信号xTx_clkを出力する回路である。選択回路SE<k>の出力は、送信信号Tx<k>として線状電極53に供給される。
図9~図12を参照して具体的に説明すると、まず初めに、図9に示すように、センサコントローラ4からシフトレジスタSR<0>に対し、行列Aの左から1列目に相当する7ビット分のデータ信号Code,xCodeが行列Aの下側の要素から順に、クロック信号CK2の1クロックごとに1ビットずつ供給される。この段階ではクロック信号CK3は供給されておらず、したがって、データ信号Code,xCodeの各ビットは選択回路SE<k>に出力されることなく、クロック信号CK2に同期して次段にセットされていく。その結果として、図9に示すように、7ビット分のデータ信号Code,xCodeの最後の1ビットがシフトレジスタSR<0>にセットされた時点で、行列Aの1列目に対応する値がシフトレジスタSR<0>~SR<6>にセットされることになる。
続いて、図10に示すように、センサコントローラ4がクロック信号CK3を活性化する。すると、シフトレジスタSR<k>にセットされている値がデータ信号iCode<k>,xiCode<k>として選択回路SE<k>に出力される。これを受けた選択回路SE<k>は、上述したように、データ信号iCode<k>が活性化されていれば駆動信号Tx_clkを出力し、データ信号xiCode<k>が活性化されていれば駆動信号xTx_clkを出力する。結果として、7本の線状電極53に対し、行列Aの1列目に対応する位相を有する送信信号Tx<0>~Tx<6>が一斉に供給されることになる。
次に、図11に示すように、センサコントローラ4からシフトレジスタSR<0>に対し、クロック信号CK2の1クロックとともに、次の1ビット分(行列Aの左から2列目の一番上の値)を示すデータ信号Code,xCodeが供給される。これにより、各シフトレジスタSR<k>にセットされている値が一段ずつシフトし、行列Aの2列目に対応する値がシフトレジスタSR<0>~SR<6>にセットされることになる。
続いて、図12に示すように、センサコントローラ4がクロック信号CK3を再び活性化する。すると、シフトレジスタSR<k>にセットされている値がデータ信号iCode<k>,xiCode<k>として選択回路SE<k>に出力され、その結果として、各選択回路SE<k>から7本の線状電極53に対し、行列Aの2列目に対応する位相を有する送信信号Tx<0>~Tx<6>が一斉に供給されることになる。
行列Aの3列目~7列目についても、同様の処理の繰り返しにより、7本の線状電極53に対し、対応する位相を有する送信信号Tx<0>~Tx<6>が供給されることになる。こうして、切替回路71から7本の線状電極53に対し、行列Aの各列に対応する送信信号Tx<0>~Tx<6>を順次供給することが実現される。
図13は、図9~図12に示したシフトレジスタSR<k>及び選択回路SE<k>のより具体的な構成を示す図である。また、図14は、シフトレジスタSR<k>に含まれるシフトレジスタS<0>(後述)の内部構成を示す図である。図13には、一部のシフトレジスタSR<k>及び一部の選択回路SE<k>のみを示しているが、他のシフトレジスタSR<k>及び選択回路SE<k>の構成も同様である。また、図14には、シフトレジスタSR<0>に含まれるシフトレジスタS<0>のみを示しているが、他のシフトレジスタS<k>及びシフトレジスタxS<k>(後述)の構成も同様である。
初めに図13を参照すると、シフトレジスタSR<k>は、シフトレジスタS<k>及びシフトレジスタxS<k>を含んで構成される。シフトレジスタS<k>及びシフトレジスタxS<k>はそれぞれ、入力端子stと、選択回路SE<k>への出力端子g_outと、次段のシフトレジスタS<k+1>への出力端子c_outと、クロック端子ck1,ck2と、出力イネーブル端子o_enとを有して構成される。
シフトレジスタS<0>の入力端子stには、センサコントローラ4からデータ信号Codeが供給される。また、シフトレジスタxS<0>の入力端子stには、センサコントローラ4からデータ信号xCodeが供給される。シフトレジスタS<k+1>の入力端子stには、前段のシフトレジスタS<k>が出力端子c_outから出力した信号SR_o<k>が供給される。同様に、シフトレジスタxS<k+1>の入力端子stには、前段のシフトレジスタxS<k>が出力端子c_outから出力した信号xSR_o<k>が供給される。
クロック端子ck1,ck2には、それぞれセンサコントローラ4からクロック信号CK1,CK2が供給される。また、出力イネーブル端子o_enには、センサコントローラ4からクロック信号CK3が供給される。クロック信号CK2,CK3は、図9~図12を参照して説明したクロック信号CK2,CK3と同じものである。クロック信号CK1も、クロック信号CK2,CK3と同様、接地電位VGLと電源電位VGHの間を振動するクロック信号である。
シフトレジスタS<k>の出力端子g_outからは、データ信号iCode<k>が出力される。シフトレジスタxS<k>の出力端子g_outからは、データ信号xiCode<k>が出力される。
次に図14を参照すると、シフトレジスタS<0>は、レジスタ回路80と、バッファ回路81と、シフト回路82とを含んで構成される。このうちレジスタ回路80は、レジスタ回路80は、トランジスタT10~T17と、コンデンサC10とを有して構成される。また、バッファ回路81は、トランジスタT20~T22と、コンデンサC20,C21とを有して構成される。図中に示したA~Dは、シフトレジスタS<0>内のノードを示している。
ここで、トランジスタT10~T17,T20~T22を含む切替回路70~72内のトランジスタは、すべてPチャンネル型MOSFETにより構成される。Pチャンネル型MOSFETによって構成される画素駆動回路35に合わせるためで、こうすることにより、画素駆動回路35と同じプロセスで切替回路70~72を形成することが可能になる。ただし、その結果として、回路の出力段にCMOS(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor)を用いることができないため、切替回路70~72は、出力段のローサイド側Pチャンネル型MOSFETのゲート電位をローよりも下げるブートストラップ動作を実行可能に構成される。この点の詳細については、後述する。
トランジスタT10は入力端子stとノードBの間に接続され、トランジスタT10のゲートはクロック端子ck2に接続される。トランジスタT11はクロック端子ck2とノードAの間に接続され、トランジスタT11のゲートはノードBに接続される。トランジスタT12は接地電位VGLが供給される接地配線とノードAの間に接続され、トランジスタT12のゲートはクロック端子ck2に接続される。トランジスタT13,T14は、電源電位VGHが供給される電源配線とノードBの間にこの順で直列に接続される。トランジスタT13のゲートはノードAに接続され、トランジスタT13のゲートはクロック端子ck1に接続される。トランジスタT15はノードBとノードCの間に接続され、トランジスタT15のゲートは接地電位VGLが供給される接地配線に接続される。トランジスタT16は出力端子g_outと出力イネーブル端子o_enの間に接続され、トランジスタT16のゲートはノードCに接続される。トランジスタT17は出力端子g_outと電源電位VGHが供給される電源配線の間に接続され、トランジスタT17のゲートはノードAに接続される。コンデンサC10は、ノードCと出力端子g_outの間に接続される。
トランジスタT20はノードBとトランジスタT21のゲートの間に接続され、トランジスタT20のゲートは接地電位VGLが供給される接地配線に接続される。トランジスタT21は、シフト回路82の入力を構成するノードDとクロック端子ck1の間に接続される。トランジスタT22はノードDと電源電位VGHが供給される電源配線の間に接続され、トランジスタT22のゲートはノードAに接続される。コンデンサC20は、ノードDとトランジスタT21のゲートの間に接続され、コンデンサC21は、ノードAとトランジスタT22のソースの間に接続される。
図15は、レジスタ回路80及びバッファ回路81の動作をシミュレーションした結果を示す図である。以下、この図15を図14とともに参照しながら、レジスタ回路80の動作について詳しく説明する。なお、同図の縦軸の単位は「V」である。この点は、後掲する図16~図21でも同様である。また、図15ではクロック信号CK1,CK3が同じものであるように示しているが、このようにクロック信号CK1,CK3が同じ信号になるのは、シフトレジスタSR<k>から選択回路SE<k>への出力を開始した後である(図10を参照)。逆に言えば、図15には、シフトレジスタSR<k>から選択回路SE<k>への出力を開始した後におけるレジスタ回路80の動作を示している。シフトレジスタSR<k>から選択回路SE<k>への出力を開始する前(データ信号CodeをシフトレジスタSR<0>~SR<6>にセットする段階。図9を参照)においては、センサコントローラ4は、クロック信号CK1を振動させる一方で、クロック信号CK3を振動させない(後掲する図16等を参照)。
時刻t1でクロック信号CK2がローになると、トランジスタT12がオンとなり、ノードAの電位がローに低下する。これにより、トランジスタT17がオンとなり、出力端子g-outの電位、すなわち出力信号iCode<0>の電位がハイになる。トランジスタT10もオンになるが、この時点ではデータ信号Codeがハイであることから、ノードBはハイになり、トランジスタT11はオフを維持する。クロック信号CK2がハイに戻った後、時刻t2でクロック信号CK1がローになると、トランジスタT14がオンになる。この時点で、ノードAの電位がローであることからトランジスタT13もオンになっているので、ノードBには電源電位VGHが供給されることになる。その後、時刻t3でクロック信号CK1がハイになると、トランジスタT14がオフになり、ノードBへの電源電位VGHの供給はストップする。
次に、時刻t4でクロック信号CK2が再びローになると、この時点でデータ信号Codeがローに変化することから、ノードBの電位がローに低下し、トランジスタT11がオンになる。また、トランジスタT15は、後述するブートストラップ動作時以外はオンを維持することから、ノードBの電位がローに下がるとともにノードCの電位もローに下がる。このとき、出力イネーブル端子o_enに供給されているクロック信号CK3がハイとなっていることから、トランジスタT16もオンになる。したがって、出力端子g-outには、トランジスタT16,T17の両方から電源電位VGHが供給されることになる。また、出力端子g_outとノードCの間の電位差により、コンデンサC10が充電される。
時刻t5でクロック信号CK2がハイになると、トランジスタT10がオフになるが、クロック信号CK1がハイを維持するためにトランジスタT14はオフを維持するので、ノードB,Cの電位は引き続きローとなる。その結果としてトランジスタT11はオンの状態を維持するが、クロック信号CK2がハイになったことから、トランジスタT11を介してクロック端子ck2に繋がっているノードAの電位がハイに変化し、トランジスタT13,T17がオフとなる。
続いて時刻t6でクロック信号CK3がローになると、ブートストラップ動作が開始される。具体的に説明すると、ノードCからコンデンサC10及びトランジスタT16のチャネル領域を介して出力イネーブル端子o_enに向かう電流経路が生ずることにより、ノードCの電位がローからさらに低下する。このときのノードCの電位低下は、VGH-VGLにほぼ等しい値となる。これにより、時刻t6でクロック信号CK3がローになっても、トランジスタT16はオンの状態が維持され、出力端子g-outの電位、すなわち出力信号iCode<0>の電位がローになる。なお、ノードCの電位がローからさらに低下している間、トランジスタT15はオフとなり、ノードBとノードCは切り離される。
その後、時刻t7でクロック信号CK3がハイになると、トランジスタT16がオフとなってブートストラップ動作が終了し、ノードCの電位がローに戻る。また、出力信号iCode<0>の電位がハイに戻る。そして、時刻t8でクロック信号CK2がローになると、トランジスタT12がオンになってノードAの電位がローに戻り、その結果としてトランジスタT17がオンになるので、トランジスタT17を介して出力端子g-outに電源電位VGHが供給されるようになる。時刻t8では、トランジスタT10もオンとなり、このときのデータ信号Codeがハイであることから、ノードBの電位もハイになる。また、トランジスタT15はオンに戻るので、ノードCの電位もハイになる。
以上のように、レジスタ回路80及びバッファ回路81の構成によれば、回路の出力段にCMOSを用いずとも、ブートストラップ動作により出力信号iCode<0>を生成することが可能になる。バッファ回路81の出力信号についても同様であり、出力段にCMOSを用いていないが、ノードDに対し、シフト回路82への入力信号を出力することが可能になる。ただし、出力イネーブル端子o_enではなくクロック端子ck1がトランジスタT21のソースに接続されているので、バッファ回路81の出力信号は、クロック信号CK1がローに変化するタイミングで、ローに変化することになる。
図14には、シフト回路82の内部構成も示している。同図に示すように、シフト回路82は、トランジスタT30~T37と、コンデンサC30,C31とを有して構成される。シフト回路82の基本的な構成はレジスタ回路80と同じであり、トランジスタT10~T17及びコンデンサC20をトランジスタT30~T37及びコンデンサC30で置き換えたものとなっている。ただし、異なる点もあるので、以下、レジスタ回路80と異なる点に着目して説明する。
シフト回路82の入力端子(トランジスタT30のソース)には、バッファ回路81の出力信号(ノードDに現れる信号)が供給される。シフト回路82とレジスタ回路80を比較すると、シフト回路82においては、レジスタ回路80に比べ、クロック端子ck1とクロック端子ck2とが入れ替わっている。また、トランジスタT36のソースには、出力イネーブル端子o_enに代え、クロック端子ck2が接続される。コンデンサC31は、トランジスタT22のゲートとソースの間に接続される。トランジスタT36,T37の接続点は、出力端子g_outではなく出力端子c_outに接続される。
以上の構成の結果として、シフト回路82は、クロック信号CK1のライジングエッジでバッファ回路81の出力信号を取り込み、クロック信号CK2のフォールエッジで、出力端子c_outから次段への出力信号SR_o<0>を出力することになる。また、シフト回路82においてもブートストラップ動作が行われ、回路の出力段にCMOSを用いずとも、出力信号SR_o<0>を生成することが可能となっている。
図16は、レジスタ回路80、バッファ回路81、シフト回路82の動作をシミュレーションした結果を示す図である。なお、同図に示す時刻t10は、データ信号CodeのシフトレジスタSR<0>~SR<6>へのセット(図9を参照)が完了したタイミングを示しており、時刻t10以前の段階では、センサコントローラ4はクロック信号CK3を振動させていない。これにより、データ信号Codeのセットの段階で出力信号iCode<0>が出力されてしまうことが防止されている。
図16に示すように、レジスタ回路80は、クロック信号CK2がローに変化した時刻t11でデータ信号Codeを取り込み、ノードBの電位、すなわちレジスタ回路80からバッファ回路81への出力信号の電位に反映させる。そして、次にクロック信号CK3がローに変化した時刻t12で、出力信号iCode<0>をローに変化させる。また、それと同時に、バッファ回路81もノードDの電位をローに変化させている。ただし、バッファ回路81がノードDの電位をローに変化させたのは、クロック信号CK3ではなくクロック信号CK1がローに変化したためである。
シフト回路82は、クロック信号CK1がローに変化した時刻t12でバッファ回路81の出力信号(ノードDの電位)を取り込み、次にクロック信号CK2がローに変化した時刻t13で、出力信号SR_o<0>をローに変化させる。これにより、次段のシフトレジスタS<1>のレジスタ回路80は、シフトレジスタS<0>のレジスタ回路80と比べて1クロック遅れて、データ信号Codeを出力信号iCode<1>に反映させることが可能になる。
図17~図19は、図16と同じシミュレーションに関して、シフトレジスタSR<k>の各段にかかる各種の信号をシミュレーションした結果を示す図である。具体的には、図17は、出力信号iCode<0>~iCode<3>及び出力信号SR_o<0>~SR_o<2>のシミュレーション結果を示し、図18は、出力信号xiCode<0>~xiCode<3>及び出力信号xSR_o<0>~xSR_o<2>のシミュレーション結果を示し、図19は、「+1」側の出力信号iCode<0>~iCode<3>及び「-1」側の出力信号xiCode<0>~xiCode<3>のシミュレーション結果を示している。なお、図面スペースの関係で、これらの図には切替回路71内に設けられるシフトレジスタSR<k>が4段(k=0~3)である例を示しているが、7段であっても同様である。
図17~図19に示す丸付き数字は、センサコントローラ4から切替回路71に対して位相の設定値が供給される順序及びタイミングを示している。この例では、「+1」「+1」「-1」「-1」「+1」「+1」「-1」「-1」の順で、8つの設定値が供給されている。
図17~図19の記載から理解されるように、データ信号Codeに現れた位相の設定値はクロック信号CK2に同期して次段に転送されていき、図16にも示した時刻t10において、1番目の設定値がシフトレジスタSR<3>に、2番目の設定値がシフトレジスタSR<2>に、3番目の設定値がシフトレジスタSR<1>に、4番目の設定値がシフトレジスタSR<0>に、それぞれセットされる。そして、クロック信号CK3がローに変化した時刻t14にて、シフトレジスタSR<0>~SR<3>のそれぞれから4番目~1番目の設定値が一斉に出力される。
その後は、データ信号Codeに現れた設定値が、クロック信号CK2に同期して格段にシフトレジスタSR<k>に順次転送され、それと同時に、クロック信号CK3に同期して各段のシフトレジスタSR<k>から選択回路SE<k>に出力される。このように、本実施の形態による切替回路71によれば、データ信号Code,xCodeにより供給した設定値を、各シフトレジスタSR<k>から所定ビット数ずつ一斉に出力することが可能になる。
図13に戻る。選択回路SE<0>は、駆動ライン90,91と、対応するルーティング線路61との間の接続を切り替える回路であり、トランジスタT1~T5と、コンデンサC1,C2とを有して構成される。トランジスタT1は、シフトレジスタS<0>の出力端子g_outとトランジスタT2のゲートの間に接続され、トランジスタT1のゲートは接地電位VGLが供給される接地配線に接続される。トランジスタT2は、駆動ライン90とトランジスタT5のドレインの間に接続される。コンデンサC1は、トランジスタT5のドレインとトランジスタT2のゲートの間に接続される。トランジスタT3は、シフトレジスタxS<0>の出力端子g_outとトランジスタT4のゲートの間に接続され、トランジスタT3のゲートは接地電位VGLが供給される接地配線に接続される。トランジスタT4は、駆動ライン91とトランジスタT5のドレインの間に接続される。コンデンサC2は、トランジスタT5のドレインとトランジスタT4のゲートの間に接続される。トランジスタT5のソースは電源電位VGHが供給される電源配線に接続され、トランジスタT5のゲートには、クロック信号CK3の反転信号であるクロック信号xCK3が供給される。トランジスタT5のドレインはルーティング線路61を介して線状電極53に接続されており、選択回路SE<0>の出力信号である送信信号Tx<0>はトランジスタT5のドレインから取り出される。
図20は、図16~図19と同じシミュレーションに関して、選択回路SE<0>にかかる各種の信号をシミュレーションした結果を示す図である。同図にも示すように、選択回路SE<0>は、上記の構成を有することにより、クロック信号xCK3がハイであり(すなわち、トランジスタT5がオフであり)、かつ、シフトレジスタSR<0>の出力信号iCode<0>がローである場合に駆動信号Tx_clkを出力し、クロック信号xCK3がハイであり、かつ、シフトレジスタSR<0>の出力信号xiCode<0>がローである場合に駆動信号xTx_clkを出力することになる。
図21は、図16~図20と同じシミュレーションに関して、選択回路SE<0>~SE<3>から出力される送信信号Tx<0>~Tx<3>をシミュレーションした結果を示す図である。図19と図21を比較すると理解されるように、本実施の形態による切替回路71によれば、出力信号iCode<k>が活性化しているときと出力信号xiCode<k>が活性化しているときとで、送信信号Tx<k>の位相が逆になる。したがって、データ信号Code,iCodeにより、送信信号Tx<k>の位相を制御できると言える。切替回路71は、この性質を利用して、センサコントローラ4から供給される一連の設定値に応じた送信信号Tx<0>~Tx<6>を生成し、各線状電極53に供給する。
図1に戻る。ホストプロセッサ3は、上述した映像信号に応じた表示の他、センサコントローラ4から供給された位置及びデータを用いて、表示面に表示しているカーソルの移動、タッチ面内における電磁誘導ペンP又は指Fの軌跡を示すストロークデータの生成などの処理を行う。このうちストロークデータに関して、ホストプロセッサ3は、生成したストロークデータをレンダリングして表示する処理、生成したストロークデータを含むデジタルインクを生成して記録する処理、ユーザの指示に応じて、生成したデジタルインクを外部装置に送信する処理なども行う。
以上説明したように、本実施の形態によるコンピュータ1によれば、表示領域A1内の表示層10に切替回路70~72を配置したので、指Fと電磁誘導ペンPの両方の位置検出に対応しながらも、狭ベゼル化を阻害せず、かつ、センサコントローラ4の回路規模の増大を回避することが可能になる。
また、本実施の形態によるコンピュータ1によれば、切替回路70~72と線状電極52,53とを結ぶルーティング線路60~62を、エンキャップ層13の上側から下側にかけ、エンキャップ層13の縁部を構成するダム44を巻き込むように延設するようにしたので、表示領域A1内の表示層10に切替回路70~72を配置することが可能となっている。
また、本実施の形態によるコンピュータ1によれば、表示層10内に配置された各線状電極53の駆動回路110,111をすべて同一のチャンネル型のMOSFETにより構成するので、各線状電極53の駆動回路110,111を表示層10に配置しつつも、有機ELディスプレイ2の製造コストの上昇を回避することが可能になる。
また、本実施の形態によるコンピュータ1によれば、切替回路71,72内の駆動回路110,111に供給する位相の設定値を2つのローアクティブのデータ信号Code,xCodeによって表現し、しかも、ブートストラップ動作を実行できるように切替回路71,72を構成したので、各線状電極53の駆動回路110,111を、同一のチャンネル型のMOSFETのみを用いて構成することが可能になる。
なお、本実施の形態では、図6を参照して説明したように、切替回路71,72の両方から交流電流i,i又は送信信号Txを線状電極53に供給する例を説明したが、切替回路71,72の一方のみから、これらを線状電極53に供給することとしてもよい。
図22は、本実施の形態の変形例によるコンピュータ1において、センサコントローラ4が行う制御の内容を説明する図である。図22(a)は、第1のモードにエントリしているセンサコントローラ4が行う制御の内容を示し、図22(b)は、第2のモードにエントリしているセンサコントローラ4が行う制御の内容を示している。
これらの図に示すように、本変形例による切替回路72は、線状電極53ごとに、線状電極53のx方向他端と、センサコントローラ4から接地電位などのリファレンス電位が供給されるリファレンス配線との間に設けられた単極単投式のスイッチを有して構成される。
本変形例によるセンサコントローラ4は、図示した制御信号を用い、第1のモードでは、交流電流i,iの供給対象である線状電極53をリファレンス配線に接続し、その他の線状電極53をリファレンス配線から切り離すよう切替回路72内の各スイッチを制御する一方、第2のモードでは、すべての線状電極53をリファレンス配線から切り離すよう切替回路72内の各スイッチを制御する。
本変形例によっても、本実施の形態と同様に、指Fと電磁誘導ペンPの両方の位置検出を好適に行うことができる。したがって、切替回路72内の各スイッチを表示領域A1内の表示層10に配置することで、指Fと電磁誘導ペンPの両方の位置検出に対応しながらも、狭ベゼル化を阻害せず、かつ、センサコントローラ4の回路規模の増大を回避することが可能になる。
また、本実施の形態では、駆動ライン90~93を表示領域A1内に延設する例を説明したが、駆動ライン90~93をベゼル領域A2内に延設することとしてもよい。この場合、表示領域A1内の切替回路71,72と駆動ライン90~93とは、ダム44の下方に延在する配線によって相互に接続すればよい。
次に、本発明の第2の実施の形態によるコンピュータ1について、説明する。本実施の形態によるコンピュータ1は、線状電極52,53の配置が90°異なる点、切替回路70,71がベゼル領域A2内に設けられる点、切替回路72の内部構成の点で第1の実施の形態によるコンピュータ1と相違し、その他の点では第1の実施の形態によるコンピュータ1と同様であるので、以下では第1の実施の形態によるコンピュータ1との相違点に着目して説明する。
図23は、本実施の形態によるセンサ層14の上面図である。また、図24は、本実施の形態による有機ELディスプレイ2の斜視図である。図23には、回路層11に含まれる構成の一部及び配線SLについても破線により図示している。図24では、有機EL層12及びエンキャップ層13については位置のみを破線により図示し、回路層11については一部の構成のみを図示している。なお、図23及び図24には6本の線状電極52及び9本の線状電極53のみを示しているが、実際には、より多くの線状電極52,53が設けられる。
図23及び図24と図3及び図4とを比較すると理解されるように、本実施の形態による有機ELディスプレイ2においては、第1の実施の形態による有機ELディスプレイ2に比べて、線状電極52,53の配置が90°異なっている。これに伴い、本実施の形態では、切替回路72が端子領域16から見て反対側に位置する表示領域A1の縁部に沿って設けられる。
また、本実施の形態による切替回路70,71は、ベゼル領域A2内の回路層11に配置される。したがって、ルーティング線路60,61は、エンキャップ層13の縁部を構成するダム44を巻き込むようには形成されない。ただし、第1の実施の形態と同様に、表示領域A1内の回路層11に配置されることとしてもよく、その場合のルーティング線路60,61は、第1の実施の形態と同様に、エンキャップ層13の上側から下側にかけ、エンキャップ層13の縁部を構成するダム44(図2を参照)を巻き込むように延設される。
一方、本実施の形態による切替回路72は、第1の実施の形態と同様、表示領域A1内の回路層11に配置される。したがって、ルーティング線路62は、第1の実施の形態と同様に、エンキャップ層13の上側から下側にかけ、エンキャップ層13の縁部を構成するダム44(図2を参照)を巻き込むように延設される。ただし、本実施の形態による切替回路72は、交流電流i,iや送信信号Tx<0>~Tx<6>の生成・供給を行う駆動回路110,111を有しておらず、単なるスイッチの集合体により構成される。この点については、以下で図25を参照しながら詳しく説明する。
図25は、本実施の形態によるコンピュータ1において、センサコントローラ4が行う制御の内容を説明する図である。図25(a)は、第1のモードにエントリしているセンサコントローラ4が行う制御の内容を示し、図25(b)は、第2のモードにエントリしているセンサコントローラ4が行う制御の内容を示している。なお、図25においては、線状電極53及び切替回路70の描画を省略しているが、これらの構成は、線状電極53がx方向に延在している他は、図6に示したものと同様である。
図25(a)(b)に示すように、本実施の形態による切替回路72は、隣接する2つの線状電極53のy方向他端の間を接続するように設けられた複数の単極単投式スイッチを有して構成される。そしてセンサコントローラ4は、図示した制御信号を用い、第1のモードでは、隣接する2つの線状電極53間を相互にすべて接続するよう切替回路72内の各スイッチを制御する一方、第2のモードでは、隣接する2つの線状電極53間をすべて切り離すよう切替回路72内の各スイッチを制御する。第2のモードにおける各線状電極53の他端の状態は、図22(b)に示した状態と同じである。一方、第1のモードにおける各線状電極53の他端の状態は図22(a)に示した状態と異なるが、図25(a)のように各線状電極53を接続しても、電磁誘導ペンPの位置検出を好適に行うことができる。
本実施の形態によるコンピュータ1によれば、表示領域A1内の表示層10に切替回路72を配置したので、指Fと電磁誘導ペンPの両方の位置検出に対応しながらも、狭ベゼル化を阻害せず、かつ、センサコントローラ4の回路規模の増大を回避することが可能になる。なお、切替回路70,71も表示領域A1内の表示層10に配置してよいのは上述したとおりであり、そうすることによって、上記の効果をより高めることが可能になる。
次に、本発明の第3の実施の形態によるコンピュータ1について、説明する。本実施の形態によるコンピュータ1は、線状電極52,53がメッシュ導体により構成される点、切替回路73~75をさらに有する点で第2の実施の形態によるコンピュータ1と相違し、その他の点では第2の実施の形態によるコンピュータ1と同様であるので、以下では第2の実施の形態によるコンピュータ1との相違点に着目して説明する。
図26は、本実施の形態によるセンサ層14の上面図である。また、図27は、本実施の形態による有機ELディスプレイ2の斜視図である。図26には、回路層11に含まれる構成の一部及び配線SLについても破線により図示している。図27では、有機EL層12及びエンキャップ層13については位置のみを破線により図示し、回路層11については一部の構成のみを図示している。なお、図26及び図27には12本の線状電極52及び8本の線状電極53のみを示しているが、実際には、より多くの線状電極52,53が設けられる。
本実施の形態による複数の線状電極52,53は、図26に示すように、菱形形状に組み合わされた細線を数珠繋ぎしてなるメッシュ導体によって構成される。図示していないが、菱形形状の各部分は、線状電極52においてはy方向に隣接する他の菱形形状の部分と接続され、線状電極53においてはx方向に隣接する他の菱形形状の部分と接続される。なお、本実施の形態による線状電極52,53を、第1の実施の形態及び第2の実施の形態と同様のベタ導体によって構成してもよいのは勿論である。逆に、第1の実施の形態及び第2の実施の形態における線状電極52,53を、本実施の形態による線状電極52,53と同様のメッシュ導体によって構成することも可能である。
切替回路73~75は、切替回路70~72と同様、センサコントローラ4が、線状電極52,53を誘導電流検出のために用いる第1のモードと、線状電極52,53を静電容量検出のために用いる第2のモードと、を切り替えるための回路である。本実施の形態においては、切替回路70,71,73は、ベゼル領域A2内の回路層11に配置される。一方、切替回路72,74,75は、表示領域A1内の回路層11に配置される。ただし、切替回路70~75のすべてを表示領域A1内の回路層11に配置してもよい。
各線状電極52のx方向一端は、切替回路70と切替回路74に交互に接続される。また、各線状電極52のx方向他端は、切替回路73と切替回路75に交互に接続される。より具体的に言えば、x方向一端が切替回路70に接続されている線状電極52はx方向他端で切替回路75に接続され、x方向一端が切替回路74に接続されている線状電極52はx方向他端で切替回路73に接続される。このように交互に接続する構成を採用しているのは、x方向両側のベゼル領域A2の広さを揃えるためである。
各線状電極52と切替回路70の間はルーティング線路60により、各線状電極52と切替回路74の間はルーティング線路64により、それぞれ接続される。また、各線状電極52と切替回路73の間はルーティング線路63により、各線状電極52と切替回路75の間はルーティング線路65により、それぞれ接続される。切替回路74,75が表示領域A1内の回路層11に配置されていることから、ルーティング線路64,65は、エンキャップ層13の上側から下側にかけ、エンキャップ層13の縁部を構成するダム44(図2を参照)を巻き込むように延設される。
切替回路73は切替回路70の一部を切り出したものであり、切替回路70と同様の処理を実行可能に構成される。すなわち、切替回路73は切替回路70と同様の受信回路及び選択回路を内蔵しており、センサコントローラ4からの制御に応じて、使用する受信回路と、各線状電極52の接続先とを時分割で切り替えながら、各線状電極52からの受信信号Rxの取り出しを行う。
図28は、切替回路72,74,75の内部構成を示す図である。同図と図25を比較すると理解されるように、切替回路72は、第2の実施の形態における切替回路72と同じ構成を有している。
切替回路74は、接続されている複数の線状電極52の中で隣接する2つの線状電極52のx方向一端の間を接続するように設けられた複数の単極単投式スイッチを有して構成される。同様に、切替回路75は、接続されている複数の線状電極52の中で隣接する2つの線状電極52のx方向他端の間を接続するように設けられた複数の単極単投式スイッチを有して構成される。切替回路74,75ともに、1つおきに異なる制御信号によって各スイッチのオンオフ状態を制御可能に構成される。
図29及び図30は、本実施の形態によるコンピュータ1において、センサコントローラ4が行う制御の内容を説明する図である。図29は、第2のモードにエントリしているセンサコントローラ4が行う制御の内容を示し、図30(a)(b)は、第1のモードにエントリしているセンサコントローラ4が行う制御の内容を示している。なお、図29及び図30では、理解しやすいよう線状電極52,53を単純な長方形により描いているが、実際の線状電極52,53は、上述したようにメッシュ導体である。
初めに図29を参照すると、第2のモードにエントリしているセンサコントローラ4は、初めに切替回路72,74,75を制御することにより、図28に示したすべてのスイッチをオフにする。これにより、切替回路71に接続されていない側の線状電極53の端部、切替回路70,73に接続されていない側の線状電極52の端部がすべて開放端になる。
続いてセンサコントローラ4は、隣接する7本の線状電極53を選択するよう切替回路71を制御するとともに、各線状電極52の端部をオペアンプ70b(図6を参照)に接続するよう切替回路70,73を制御する。この制御を受けた切替回路71は、指示された7本の線状電極53を選択し、送信信号Tx<0>~Tx<6>を供給する。センサコントローラ4は、切替回路71が各線状電極53に送信信号Tx<0>~Tx<6>を供給している間に切替回路70,73から線状電極52ごとに出力される信号を各線状電極52での受信信号Rxとして取得し、それぞれに対して上述した式(4)を適用することににより、各線状電極52と選択中の7本の線状電極53それぞれとの交点ごとの静電容量を導出する。
センサコントローラ4は、以上の処理を、切替回路71に選択させる線状電極53を変更しつつ、すべての線状電極53の選択が完了するまで繰り返し実行する。この繰り返し処理が終了すると、センサコントローラ4は、線状電極52と線状電極53の交点ごとの静電容量を取得することになる。センサコントローラ4は、こうして取得した静電容量のパネル面内における分布を導出し、その結果に基づいて指Fの位置を導出する。
次に図30を参照すると、第1のモードにエントリしているセンサコントローラ4は、初めに切替回路72,74,75を制御することにより、図30(a)の状態を作る。具体的には、隣接する2つの線状電極52間をすべて接続するよう切替回路72を制御し、線状電極52を2つずつ互いに接続するよう切替回路74,75を制御する。切替回路74,75の制御の後、互いに接続された2本の線状電極52はループコイルを形成した状態となる。
続いてセンサコントローラ4は、1本の線状電極53を選択するよう切替回路71を制御するとともに、各ループコイルの両端を差動アンプ70a(図6を参照)に接続するよう切替回路70,73を制御する。この制御を受けた切替回路71は、指示された線状電極53を選択し、その一方側に隣接する2本の線状電極53に交流電流iを、他方側に隣接する2本の線状電極53に交流電流iを、それぞれ供給する。センサコントローラ4は、交流電流i,iの供給が終了した直後に切替回路70,73からループコイルごとに出力される信号を、各ループコイルでの受信信号Rxとして取得する。
続いてセンサコントローラ4は、切替回路74,75を制御して図30(b)の状態を作る。具体的には、互いに接続する線状電極52を変更するよう切替回路74,75を制御する。これにより、図30(a)のときに比べると一段ずれた位置に、ループコイルが形成される。その後、センサコントローラ4は、上記と同様の処理を実行することにより、各ループコイルでの受信信号Rxを取得する。
センサコントローラ4は、以上の処理を、切替回路71に選択させる線状電極53を変更しつつ、x方向両端各2本の線状電極53を除くすべての線状電極53の選択が完了するまで繰り返し実行する。この繰り返し処理が終了すると、センサコントローラ4は、線状電極53ごとに、各ループコイルでの受信信号Rxを取得することになる。センサコントローラ4は、取得した複数の受信信号Rxの信号強度のパネル面内における分布を導出し、その結果に基づいて電磁誘導ペンPの位置を導出する。
本実施の形態によるコンピュータ1によれば、表示領域A1内の表示層10に切替回路72,74,75を配置したので、指Fと電磁誘導ペンPの両方の位置検出に対応しながらも、狭ベゼル化を阻害せず、かつ、センサコントローラ4の回路規模の増大を回避することが可能になる。なお、切替回路70,71,73も表示領域A1内の表示層10に配置してよいのは上述したとおりであり、そうすることによって、上記の効果をより高めることが可能になる。
次に、本発明の第4の実施の形態によるコンピュータ1について、説明する。本実施の形態によるコンピュータ1は、線状電極52,53の配置が90°異なる点、切替回路74,75が線状電極52ではなく線状電極53に接続される点、切替回路72~75の内部構成の点で第3の実施の形態によるコンピュータ1と相違し、その他の点では第3の実施の形態によるコンピュータ1と同様であるので、以下では第3の実施の形態によるコンピュータ1との相違点に着目して説明する。
図31は、本実施の形態による有機ELディスプレイ2の構成と、切替回路73~75の内部構成とを示す図である。本実施の形態においては、切替回路70~72は、ベゼル領域A2内の回路層11に配置される。一方、切替回路73~75は、表示領域A1内の回路層11に配置される。ただし、切替回路70~75のすべてを表示領域A1内の回路層11に配置してもよい。
図31に示すように、本実施の形態による各線状電極53のx方向一端は、切替回路71と切替回路74に交互に接続される。また、各線状電極53のx方向他端は、切替回路72と切替回路75に交互に接続される。より具体的に言えば、x方向一端が切替回路71に接続されている線状電極52はx方向他端で切替回路75に接続され、x方向一端が切替回路74に接続されている線状電極52はx方向他端で切替回路72に接続される。このように交互に接続する構成を採用しているのは、第3の実施の形態と同様、x方向両側のベゼル領域A2の広さを揃えるためである。
各線状電極53と切替回路71の間はルーティング線路61により、各線状電極53と切替回路74の間はルーティング線路64により、それぞれ接続される。また、各線状電極53と切替回路72の間はルーティング線路62により、各線状電極53と切替回路75の間はルーティング線路65により、それぞれ接続される。切替回路74,75が表示領域A1内の回路層11に配置されていることから、ルーティング線路64,65は、エンキャップ層13の上側から下側にかけ、エンキャップ層13の縁部を構成するダム44(図2を参照)を巻き込むように延設される。
各線状電極52のy方向一端は切替回路70に接続され、y方向他端は切替回路73に接続される。各線状電極52と切替回路70の間はルーティング線路60により、各線状電極52と切替回路73の間はルーティング線路63により、それぞれ接続される。切替回路73が表示領域A1内の回路層11に配置されていることから、ルーティング線路63は、エンキャップ層13の上側から下側にかけ、エンキャップ層13の縁部を構成するダム44(図2を参照)を巻き込むように延設される。
本実施の形態による切替回路72は切替回路71の一部を切り出したものとなっており、切替回路71と同様の処理を実行可能に構成される。すなわち、本実施の形態による切替回路72は切替回路71と同様の駆動回路110,111及び選択回路112(図5を参照)を内蔵しており、センサコントローラ4からの制御に応じて、使用する駆動回路と、各線状電極53の接続先とを時分割で切り替えながら、各線状電極53への電流又は電圧の印加を行う。
本実施の形態による切替回路73は、第3の実施の形態による切替回路73とは異なり受信回路及び選択回路を有しておらず、単なるスイッチの集合体により構成される。具体的には、隣接する2つの線状電極53のy方向他端の間を接続するように設けられた複数の単極単投式スイッチを有して構成される。また、切替回路73は、1つおきに異なる制御信号によって各スイッチのオンオフ状態を制御可能に構成される。
本実施の形態による切替回路74は、接続されている複数の線状電極53の中で隣接する2つの線状電極53のx方向一端の間を接続するように設けられた複数の単極単投式スイッチを有して構成される。同様に、切替回路75は、接続されている複数の線状電極53の中で隣接する2つの線状電極53のx方向他端の間を接続するように設けられた複数の単極単投式スイッチを有して構成される。切替回路74,75ともに、すべてのスイッチのオンオフ状態を1つの制御信号によって一斉に制御可能に構成される。
図32~図34は、本実施の形態によるコンピュータ1において、センサコントローラ4が行う制御の内容を説明する図である。図32は、第2のモードにエントリしているセンサコントローラ4が行う制御の内容を示し、図33(a)(b)及び図34(a)(b)は、第1のモードにエントリしているセンサコントローラ4が行う制御の内容を示している。なお、図32~図34では、理解しやすいよう線状電極52,53を単純な長方形により描いているが、実際の線状電極52,53は、上述したようにメッシュ導体である。
初めに図32を参照すると、第2のモードにエントリしているセンサコントローラ4は、初めに切替回路73~75を制御することにより、図31に示したすべてのスイッチをオフにする。これにより、切替回路71,72に接続されていない側の線状電極53の端部、切替回路70に接続されていない側の線状電極52の端部がすべて開放端になる。
続いてセンサコントローラ4は、隣接する7本の線状電極53を選択するよう切替回路71,72を制御するとともに、各線状電極52の端部をオペアンプ70b(図6を参照)に接続するよう切替回路70を制御する。この制御を受けた切替回路71,72は、指示された7本の線状電極53を選択し、送信信号Tx<0>~Tx<6>を供給する。なお、本実施の形態では、各線状電極52は切替回路71,72に交互に接続されているので、送信信号Tx<0>~Tx<6>も切替回路71,72から交互に出力されることになる。センサコントローラ4は、切替回路71,72が各線状電極53に送信信号Tx<0>~Tx<6>を供給している間に切替回路70から線状電極52ごとに出力される信号を各線状電極52での受信信号Rxとして取得し、それぞれに対して上述した式(4)を適用することににより、各線状電極52と選択中の7本の線状電極53それぞれとの交点ごとの静電容量を導出する。
センサコントローラ4は、以上の処理を、切替回路71,72に選択させる線状電極53を変更しつつ、すべての線状電極53の選択が完了するまで繰り返し実行する。この繰り返し処理が終了すると、センサコントローラ4は、線状電極52と線状電極53の交点ごとの静電容量を取得することになる。センサコントローラ4は、こうして取得した静電容量のパネル面内における分布を導出し、その結果に基づいて指Fの位置を導出する。
次に図33及び図34を参照すると、第1のモードにおけるセンサコントローラ4は、初めに切替回路73~75を制御することにより、図33(a)の状態を作る。具体的には、線状電極53を2つずつ互いに接続するよう切替回路73を制御し、すべての線状電極52を接続するよう切替回路74,75を制御する。切替回路73の制御の後、互いに接続された2本の線状電極52はループコイルを形成した状態となる。
続いてセンサコントローラ4は、自身に接続されていない1本の線状電極53を選択するよう切替回路71を制御するとともに、各ループコイルの両端を差動アンプ70a(図6を参照)に接続するよう切替回路70を制御する。この制御を受けた切替回路71は、指示された線状電極53を選択し、その一方側に隣接する線状電極53に交流電流iを、他方側に隣接する線状電極53に交流電流iを、それぞれ供給する。センサコントローラ4は、交流電流i,iの供給が終了した直後に切替回路70からループコイルごとに出力される信号を、各ループコイルでの受信信号Rxとして取得する。
続いてセンサコントローラ4は、切替回路73を制御して図33(b)の状態を作る。具体的には、互いに接続する線状電極52を変更するよう切替回路73を制御する。これにより、図33(a)のときに比べると一段ずれた位置に、ループコイルが形成される。その後、センサコントローラ4は、上記と同様の処理を実行することにより、各ループコイルでの受信信号Rxを取得する。
次にセンサコントローラ4は、切替回路73を制御することにより図34(a)の状態を作る。これにより、切替回路73は図33(a)と同じ状態となる。続いてセンサコントローラ4は、自身に接続されていない1本の線状電極53を選択するよう切替回路72を制御する。センサコントローラ4による制御を受けた切替回路72は、指示された線状電極53を選択し、その一方側に隣接する線状電極53に交流電流iを、他方側に隣接する線状電極53に交流電流iを、それぞれ供給する。センサコントローラ4は、交流電流i,iの供給が終了した直後に切替回路70からループコイルごとに出力される信号を、各ループコイルでの受信信号Rxとして取得する。
続いてセンサコントローラ4は、切替回路73を制御することにより図34(b)の状態を作る。具体的には、互いに接続する線状電極52を変更するよう切替回路73を制御する。これにより、切替回路73は図33(b)と同じ状態となる。その後、センサコントローラ4は、上記と同様の処理を実行することにより、各ループコイルでの受信信号Rxを取得する。
センサコントローラ4は、以上の処理を、切替回路71又は切替回路72に選択させる線状電極53を変更しつつ、y方向両端各1本の線状電極53を除くすべての線状電極53の選択が完了するまで繰り返し実行する。この繰り返し処理が終了すると、センサコントローラ4は、線状電極53ごとに、各ループコイルでの受信信号Rxを取得することになる。センサコントローラ4は、取得した複数の受信信号Rxの信号強度のパネル面内における分布を導出し、その結果に基づいて電磁誘導ペンPの位置を導出する。
本実施の形態によるコンピュータ1によれば、表示領域A1内の表示層10に切替回路73~75を配置したので、指Fと電磁誘導ペンPの両方の位置検出に対応しながらも、狭ベゼル化を阻害せず、かつ、センサコントローラ4の回路規模の増大を回避することが可能になる。なお、切替回路70~72も表示領域A1内の表示層10に配置してよいのは上述したとおりであり、そうすることによって、上記の効果をより高めることが可能になる。
図35及び図36は、本実施の形態の変形例によるコンピュータ1において、第1のモードにエントリしているセンサコントローラ4が行う制御の内容を説明する図である。本変形例によるセンサコントローラ4は、同時に4本の線状電極53に対して交流電流i,iを供給するよう切替回路71,72を制御する点で、本実施の形態によるセンサコントローラ4と相違する。具体的に説明すると、本変形例によるセンサコントローラ4は、選択した線状電極53の一方側に隣接する2本の線状電極53に交流電流iを、他方側に隣接する2本の線状電極53に交流電流iを、それぞれ供給するよう切替回路71,72を制御する。これにより、y方向両端各2本の線状電極53から交番磁界を送出できなくなる一方で、各線状電極53から、より強い強度で交番磁界を送出することが可能になる。
次に、本発明の第5の実施の形態によるコンピュータ1について、説明する。本実施の形態によるコンピュータ1は、複数の線状電極54をさらに有する点、切替回路76をさらに有する点、切替回路72がベゼル領域A2内に設けられる点、線状電極52がループコイルを構成していない点で第2の実施の形態によるコンピュータ1と相違し、その他の点では第2の実施の形態によるコンピュータ1と同様であるので、以下では第2の実施の形態によるコンピュータ1との相違点に着目して説明する。
図37は、本実施の形態によるセンサ層14の上面図である。また、図38は、本実施の形態による有機ELディスプレイ2の斜視図である。図37には、回路層11に含まれる構成の一部及び配線SLについても破線により図示している。図38では、有機EL層12及びエンキャップ層13については位置のみを破線により図示し、回路層11については一部の構成のみを図示している。なお、図37及び図38には10本の線状電極52、8本の線状電極53、6本の線状電極54のみを示しているが、実際には、より多くの線状電極52~54が設けられる。
図37及び図38に示すように、本実施の形態による有機ELディスプレイ2は、各複数の線状電極52,53に加え、複数の線状電極54を有して構成される。各線状電極54は、蛇行しながら全体としてy方向に延伸する線状のベタ導体によって構成されており、発光素子30のアノード電極31(図2を参照)と同じプロセスで、図2に示した平坦化絶縁膜24の上面に形成される。
図39は、本実施の形態による有機ELディスプレイ2の平坦化絶縁膜24の上面の様子を示す図である。同図に示すように、平坦化絶縁膜24の上面には、アノード電極31がマトリクス状に配置されている。各線状電極54を上記のように蛇行させているのは、このマトリクス状に配置されたアノード電極31を避けるためである。
図37及び図38に戻る。各線状電極54の一端(端子領域16側の端部)はルーティング線路66を介して切替回路76に接続され、他端は相互に接続される。本実施の形態では、切替回路71ではなく切替回路76が交流電流i,iを生成する役割を担い、切替回路76から各線状電極54に対して交流電流i,iが供給される。これにより、電磁誘導ペンPの位置を検出するための交番磁界は、各線状電極54から送出されることになる。複数の線状電極53に交流電流i,iが供給されることはなく、切替回路70は各線状電極53に対し、指Fの位置検出のための送信信号Tx<0>~Tx<6>のみを供給する。切替回路72は、第2の実施の形態による切替回路72と同じように単なるスイッチの集合体により構成されてもよいし、第1の実施の形態による切替回路72と同じように、切替回路71と同じ内容の送信信号Tx<0>~Tx<6>を各線状電極53に供給することとしてもよい。
本実施の形態によるコンピュータ1によっても、センサコントローラ4は、第1~第4の実施の形態と同様に、電磁誘導ペンP及び指Fの位置を検出し、電磁誘導ペンPが送信したデータを取得することができる。また、本実施の形態によるコンピュータ1によれば、電磁誘導ペンPの位置を検出するための交番磁界を送出する役割を担う線状電極54を、センサ層14ではなく表示層10内に形成することが可能になる。
以上、本発明の好ましい実施の形態について説明したが、本発明はこうした実施の形態に何等限定されるものではなく、本発明が、その要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施され得ることは勿論である。
1 コンピュータ
2 有機ELディスプレイ
3 ホストプロセッサ
4 センサコントローラ
10 表示層
11 回路層
12 有機EL層
13 エンキャップ層
14 センサ層
16 端子領域
16a パッド電極
20 基板
21 バッファ層
22 ゲート絶縁膜
23 層間絶縁膜
24 平坦化絶縁膜
25 バンク層
30 発光素子
31 アノード電極
32 発光層
33 カソード電極
35 画素駆動回路
36 半導体層
37 ゲート電極
38 ドレイン電極
39 ソース電極
41,43 無機層
42 有機層
44 ダム
50,51 絶縁膜
52~54 線状電極
55 ブリッジ導体
56 保護フィルム
60~66 ルーティング線路
70~76 切替回路
70a 差動アンプ
70b オペアンプ
80 レジスタ回路
81 バッファ回路
82 シフト回路
90~93 駆動ライン
100,101 受信回路
102,112 選択回路
110,111 駆動回路
A1 表示領域
A2 ベゼル領域
P 電磁誘導ペン
SR<k>,S<k>,xS<k> シフトレジスタ
SE<k> 選択回路
VH1~VH3 ビアホール

Claims (22)

  1. 表示領域内に配置される発光素子群、及び、前記発光素子群の明滅を制御する画素駆動回路を含む表示層と、
    前記表示層をエンキャプスレーションするエンキャップ層と、
    前記エンキャップ層の上側に設けられた線状電極群と、
    一端が前記線状電極群に接続されたルーティング線路と、を含み、
    前記表示領域内の前記表示層に、前記ルーティング線路の他端に接続され、前記線状電極群を誘導電流検出のために用いる第1のモードと、前記線状電極群を静電容量検出のために用いる第2のモードと、を切り替えるための切替回路が配置される、
    ディスプレイ。
  2. センサコントローラから第1の駆動信号が供給される第1の駆動ラインをさらに含み、
    前記切替回路は、前記第1の駆動ラインと前記ルーティング線路の接続を切り替える選択回路を含む、
    請求項1に記載のディスプレイ。
  3. 前記センサコントローラから前記第1の駆動信号と逆相の第2の駆動信号が供給される第2の駆動ラインをさらに含み、
    前記選択回路は、前記第1の駆動ライン及び前記第2の駆動ラインのいずれかと前記ルーティング線路を接続する、
    請求項2に記載のディスプレイ。
  4. 前記線状電極群は、それぞれ第1の方向に延設された複数の線状電極を含み、
    前記ルーティング線路は前記第1の方向に延設され、
    前記第1の駆動ライン及び前記第2の駆動ラインはそれぞれ、前記第1の方向と交差する第2の方向に延設される、
    請求項3に記載のディスプレイ。
  5. 前記第1の駆動ライン及び前記第2の駆動ラインはそれぞれ、前記発光素子群に駆動電流を供給するデータ線と同じ層に延設される、
    請求項3に記載のディスプレイ。
  6. 前記第1の駆動ライン及び前記第2の駆動ラインはそれぞれ、前記表示領域内に延設される、
    請求項3に記載のディスプレイ。
  7. 前記第1の駆動ライン及び前記第2の駆動ラインはそれぞれ、前記表示領域の外に延設される、
    請求項3に記載のディスプレイ。
  8. 前記ルーティング線路は、前記エンキャップ層の上側から下側にかけ、前記エンキャップ層の縁部を構成するダムを巻き込むように延設される、
    請求項1に記載のディスプレイ。
  9. 前記第1の駆動信号は交流信号である、
    請求項2に記載のディスプレイ。
  10. 前記第1の駆動信号はスイッチのオンオフによって生成される信号である、
    請求項2に記載のディスプレイ。
  11. 前記線状電極群の他端側に延設されたリファレンスラインをさらに含み、
    前記切替回路は、前記リファレンスラインと前記線状電極群の接続を切り替える回路を含む、
    請求項1に記載のディスプレイ。
  12. 前記線状電極群は、交流電流又は電圧信号が供給される複数の第1の線状電極を含み、
    前記切替回路は、前記複数の第1の線状電極に前記交流電流が供給される場合には、前記複数の第1の線状電極の一端を相互に接続し、前記複数の第1の線状電極に前記電圧信号が供給される場合には、前記複数の第1の線状電極の一端を切り離す回路である、
    請求項1に記載のディスプレイ。
  13. 前記線状電極群をセンサコントローラに接続するための端子領域をさらに含み、
    前記切替回路は、前記端子領域から見て反対側に位置する前記表示領域の縁部に沿って設けられる、
    請求項12に記載のディスプレイ。
  14. 前記線状電極群は、それぞれ第1の方向に延設された複数の第1の線状電極を含み、
    前記切替回路は、前記複数の第1の線状電極の一端側に配置された第1の切替回路と、前記複数の第1の線状電極の他端側に配置された第2の切替回路とを含み、
    前記複数の第1の線状電極の一端側に配置された第3の切替回路と、前記複数の第1の線状電極の他端側に配置された第4の切替回路とをさらに含み、
    前記複数の第1の線状電極の一端は、前記第1の切替回路と前記第3の切替回路に交互に接続され、
    前記複数の第1の線状電極の他端は、前記第2の切替回路と前記第4の切替回路に交互に接続される、
    請求項1に記載のディスプレイ。
  15. 前記第1の切替回路は、接続されている複数の前記第1の線状電極の中で隣接する2つの第1の線状電極の一端の間を接続するように設けられた複数の単極単投式スイッチを有し、
    前記第2の切替回路は、接続されている複数の前記第1の線状電極の中で隣接する2つの第1の線状電極の他端の間を接続するように設けられた複数の単極単投式スイッチを有する、
    請求項14に記載のディスプレイ。
  16. 前記第3の切替回路及び前記第4の切替回路は、前記複数の第1の線状電極からから誘導電流又は電圧信号を取り出す回路である、
    請求項14又は15に記載のディスプレイ。
  17. 前記第3の切替回路及び前記第4の切替回路は、交流電流又は電圧信号を生成して前記複数の第1の線状電極に供給する回路である、
    請求項14又は15に記載のディスプレイ。
  18. 前記切替回路は、センサコントローラから供給される位相の設定値に応じて交流電流又は電圧信号を生成し、前記線状電極群に供給する駆動回路を含み、
    前記センサコントローラは、前記位相の設定値が0°である場合に活性化する第1のデータ信号と、前記位相の設定値が180°である場合に活性化する第2のデータ信号とを前記駆動回路に供給することにより、前記位相の設定値を前記駆動回路に供給する、
    請求項1に記載のディスプレイ。
  19. 前記駆動回路は、出力段のローサイド側Pチャンネル型MOSFETのゲート電位をローよりも下げるブートストラップ動作を実行可能に構成される、
    請求項18に記載のディスプレイ。
  20. 表示領域内に配置される発光素子群、及び、前記発光素子群の明滅を制御する画素駆動回路を含む表示層と、
    前記表示層と重なるように配置された線状電極群と、
    前記表示層内に配置された前記線状電極群の駆動回路と、を含み、
    前記駆動回路を構成する1以上のMOSFETのチャンネル型はすべて同一である、
    ディスプレイ。
  21. 前記駆動回路は、センサコントローラから供給される位相の設定値に応じて交流電流又は電圧信号を生成し、前記線状電極群に供給する回路であり、
    前記センサコントローラは、前記位相の設定値が0°である場合に活性化する第1のデータ信号と、前記位相の設定値が180°である場合に活性化する第2のデータ信号とを前記駆動回路に供給することにより、前記位相の設定値を前記駆動回路に供給する、
    請求項20に記載のディスプレイ。
  22. 前記駆動回路は、出力段のローサイド側Pチャンネル型MOSFETのゲート電位をローよりも下げるブートストラップ動作を実行可能に構成される、
    請求項20に記載のディスプレイ。
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