JP2015007924A - タッチパネル付液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】タッチパネルを表示の周期と異なる周期の駆動パルスで駆動することのできるタッチパネル付表示装置を提供する。
【解決手段】タッチパネル付表示装置は、表示領域に配置された各画素に配置され、階調値に応じた電位が印加される複数の電極である画素電極と、表示領域を横切るように一方向に延びる複数の電極である共通電極と、表示領域を横切るように、一方向とは異なる方向に延び、パネル上の接触位置を検出する複数の電極である検出電極と、画素電極及び共通電極により形成される電界により、配向が変化する液晶組成物からなる液晶層と、共通電極のうち、一部の複数の電極である駆動電極に対して順次タッチを検出するための電位を印加する駆動パルス出力部と、を備え、駆動パルス出力部は、駆動電極に対し、表示の一水平同期期間内に駆動パルスを各水平同期期間にて異なるタイミングで複数回出力することが可能である。
【選択図】図６

Description

本発明は、タッチパネル付液晶表示装置に関する。

コンピュータ等の情報通信端末の表示画面上に重ねて配置されたタッチパネルを入力装置としたものが広く用いられている。表示装置として一般的に普及している液晶表示装置は、薄膜トランジスタ基板（以下、「ＴＦＴ（Thin Film Transistor）基板」という。）とカラーフィルタ基板の２つの基板の間に封じ込められた液晶組成物の配向を電界の変化により変え、液晶組成物を通過する光の透過度合いを制御することにより画像を表示させる装置である。このうち、ＴＦＴ基板側に画素電極と共通電極の両方が配置されるＩＰＳ（In Plane Switching）方式では、いわゆる横電界を形成し、視野角の広い表示を実現している。

タッチパネルは、使用者の指などを用いてタッチされたパネル上の座標を認識することにより、処理装置に処理を行なわせる入力装置である。パッチパネルには、タッチされた部分の抵抗値変化を検出する抵抗膜方式、タッチにより遮蔽された部分の光量変化を検出する光センサ方式、容量変化を検出する静電容量結合方式などが知られている。静電容量結合方式は、パネルの透過率が高く表示画質を低下させない点、他の電極との接触がなく耐久性が高い点等から広く用いられている。

近年、情報通信端末に対する小型化・薄型化の要請により、タッチパネル付液晶表示装置もより薄型のものが求められている。特許文献１には、ＩＰＳ方式の液晶表示装置において、液晶表示装置の共通電極をタッチパネルの駆動電極として用いることにより、より薄型化されたタッチパネル付液晶表示装置が開示されている。

特開２００９−２４４９５８号公報

タッチパネル付液晶表示装置におけるタッチパネルでは、表示動作において発生する電磁波の影響を回避するために、表示に使用される水平同期信号のタイミングを参照してタッチパネルの電極の走査を行っている。このためタッチパネルの駆動周波数は水平同期信号の周波数となるため、この水平同期信号の整数倍のノイズ等に対して誤検出を起こす可能性がある。

本発明は、上述の事情を鑑みてしたものであり、タッチパネルを表示の周期と異なる周期の駆動パルスで駆動するタッチパネル付液晶表示装置を提供することを目的とする。

本発明のタッチパネル付液晶表示装置は、表示領域に配置された各画素に配置され、階調値に応じた電位が印加される複数の電極である画素電極と、前記表示領域を横切るように一方向に延びる複数の電極である共通電極と、前記表示領域を横切るように、前記一方向とは異なる方向に延び、パネル上の接触位置を検出する複数の電極である検出電極と、前記画素電極及び前記共通電極により形成される電界により、配向が変化する液晶組成物からなる液晶層と、前記共通電極のうち、一部の複数の電極である駆動電極に対して順次タッチを検出するための電位を印加する駆動パルス出力部と、を備え、前記駆動パルス出力部は、前記駆動電極に対し、表示の一水平同期期間内に駆動パルスを各水平同期期間にて異なるタイミングで複数回出力することが可能である、ことを特徴とするタッチパネル付液晶表示装置である。

また、本発明のタッチパネル付表示装置は、前記共通電極に印加された複数の駆動パルスにおける、立ち上がりと立ち下がりの両方の電位の変化を積算してタッチを検出する検出回路、を備えていてもよい。

また、本発明のタッチパネル付表示装置は、駆動パルスを発生させるタイミングを記憶する駆動パルス記憶部を更に備えていてもよい。

また、本発明のタッチパネル付表示装置は、検出電極から延びる信号線を検出回路からＯＦＦする検出スイッチを備えていてもよく、この場合には、更に、前記検出スイッチをＯＦＦし、前記タッチの検出を行わないタイミングを記憶する検出スイッチ記憶部を備えていてもよい。

本発明の一実施形態に係るタッチパネル付液晶表示装置について示す図である。 図１のタッチパネル付液晶表示パネルの制御構成について示すブロック図である。 図２のタッチパネル制御部により制御される電極の配置について示す図である。 図３のIV−IV線における断面図である。 タッチ検出動作を説明するための模式図である。 駆動電極に印加される駆動パルスについて説明するためのタイミングチャートである。 レジスタに記憶された、駆動パルスを発生させるタイミングについての駆動パルステーブルである。 レジスタに記憶された、検出スイッチのＯＮ及びＯＦＦのタイミングについて示された検出スイッチテーブルである。 検出回路の内部構成について示す図である。 変形例であるタッチパネル付液晶表示装置の画素構成を示す図である。 図１０の画素構成における駆動電圧の印加のタイミングチャートである。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、図面において、同一又は同等の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

図１は、本発明の実施形態に係るタッチパネル付液晶表示装置１００について示す図である。この図に示されるように、タッチパネル付液晶表示装置１００は、タッチパネル付液晶表示パネル２００と、タッチパネル付液晶表示パネル２００を挟むように固定する上フレーム１０１及び下フレーム１０２と、により構成されている。

図２は、図１のタッチパネル付液晶表示パネル２００の制御構成について示すブロック図である。この図に示されるように、タッチパネル付液晶表示パネル２００は、画面表示を行なう液晶表示機能について制御する表示制御部２５２と、画面へのタッチ位置を検出するタッチパネル機能を制御するタッチパネル制御部２５４と、表示制御部２５２及びタッチパネル制御部２５４を統合的に制御するシステム制御部２５６と、により制御されている。タッチパネル付液晶表示装置１００は表示制御部２５２と、タッチパネル制御部２５４と、システム制御部２５６を有している。

図３は、図２のタッチパネル制御部２５４により制御される電極の配置の一例を示す図である。液晶表示に使用される共通電極は、表示領域の短辺方向に延びており、複数の共通電極をまとめて１つの駆動電極２１３と見做す。１つ１つの駆動電極は短冊形状であり、表示領域に敷き詰められるように配置され、タッチパネル制御部２５４からパルス電圧が印加される。一方、検出電極２２２は、長辺方向に延びる短冊形状であり、表示領域の短辺方向に複数並置されており、検出電極２２２で検出された信号はタッチパネル制御部２５４に入力される。

また、タッチパネル制御部２５４は、駆動電極２１３に駆動パルスを印加する駆動パルス出力部２６１と、検出電極２２２において検出された信号を積算する検出回路２６３と、検出電極２２２と検出回路２６３との間の接続及び切断を制御する検出スイッチ２６２と、駆動パルスの出力タイミング及び検出スイッチの制御のタイミングについて記憶するレジスタ２６４と、を有している。

図４には、図３のIV−IV線における断面図が概略的に示されている。この図に示されるように、タッチパネル付液晶表示パネル２００は、不図示の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Thin Film Transistor）が形成され、画素毎に液晶の配向を制御するための回路が形成されたＴＦＴ基板２１０と、入射した光を不図示のカラーフィルタにより画素毎にＲＧＢ各色の波長の光として出射するカラーフィルタ基板２２０と、これらの基板の間にシール材２３２により封止された液晶組成物からなる液晶層２３１とにより構成されている。

ここで、ＴＦＴ基板２１０には、図４に示されるように、ガラス基板２１１上に画素電極２１２並びに液晶表示における共通電極として機能する駆動電極２１３が形成されており、カラーフィルタ基板２２０には、ガラス基板２２１上に検出電極２２２が形成されている。

図５は、タッチ検出の動作を説明するための模式図である。この図に示されるように、駆動パルス出力部２６１は、各駆動電極２１３に順次複数の駆動パルスを印加し、検出電極２２２で検知された応答を、検出スイッチ２６２を介して、検出回路２６３において積算し、タッチの有無を判定する。

図６は、ある駆動電極２１３に印加される駆動パルスについて説明するためのタイミングチャートである。このタイミングチャートにおいて、Ｖｓｙｎｃは液晶表示における垂直同期信号を示し、Ｈｓｙｎｃは水平同期信号を示している。このタイミングチャートに示されるように、駆動パルス出力部２６１は、タッチパネル制御部２５４内のレジスタ２６４に記憶された駆動パルステーブル２６５（図７参照）に基づいて、駆動パルスを出力する。このタイミングチャートに示されるように、１Ｈｓｙｎｃ（１水平同期期間）に複数のパルスが出力されるものが含まれており、また、後述するように、駆動パルスの立ち上がりと立ち下がりの両方のタイミングにおいて、検出電極で検出された電位の変化が積算されるようにしている。さらに各水平同期期間において、異なるタイミングで駆動パルスの立ち上がり、および立ち下がりが発生する。したがって、タッチパネル制御部２５４は、表示の周期と異なる周期の駆動パルスを出力することができる。

また、このタイミングチャートに示されるように、検出電極２２２と検出回路２６３との間に配置された検出スイッチ２６２は、駆動パルス出力部２６１から出力されたいずれのパルス（立ち上がりエッジ及び立ち下がりエッジ）を積算対象とするかを選択し、接続と切断を繰り返すようにしている。この検出スイッチ２６２のＯＮ及びＯＦＦのタイミングについても、図７の駆動パルスデール２６５の他、タッチパネル制御部２５４内のレジスタ２６４に記憶された検出スイッチテーブル２６６（図８参照）に基づいて、検出スイッチ２６２のＯＮ及びＯＦＦが制御される。

図７は、レジスタ２６４に記憶された、駆動パルスを発生させるタイミングについての駆動パルステーブル２６５の一例について示している。上述したように、駆動パルス出力部２６１は、タッチパネル制御部２５４内のレジスタ２６４に記憶された駆動パルステーブル２６５に基づいて、駆動パルスを出力する。駆動パルステーブル２６５において、第１及び第３タイミングは信号の立ち上がりであり、第２及び第４タイミングは信号の立ち下がりを意味している。本実施形態においては１パルスにつき２回の検出を行うこととしている。駆動パルステーブル２６５は、例えば、駆動パルス出力部２６１が、液晶表示において電磁波の影響を受けないタイミングで１水平同期期間に１又は複数の駆動パルスを発生させるように定められる。

図８は、レジスタ２６４に記憶された、検出スイッチ２６２のＯＮ及びＯＦＦのタイミングについて表された検出スイッチテーブル２６６の一例について示している。検出スイッチ２６２は、出力される駆動パルスの立ち上がり又は立ち下がりのタイミングにおいて、それぞれＯＮとなるが、予め定められた経験的にノイズの入り込むタイミング等においては検出回路２６３を切断し、検出回路２６３にノイズが入り込まないように、ＯＦＦとする。このタイミングを、駆動パルステーブル２６５とは別に、レジスタ２６４の検出スイッチテーブル２６６に記憶している。検出スイッチ２６２は、駆動パルステーブル２６５及び検出スイッチテーブル２６６に基づいて、図６のタイミングチャートに示されるように動作する。本実施の形態においては、Ｔｋ-ＯＦＦ（ここでｋは1≦ｋ≦ｎの整数）の期間からＴｋ-ＯＮの期間の間は検出スイッチ２６２はＯＦＦされ、それ以外の期間はＯＮされるような形となる。この検出スイッチテーブル２６６の形態は各水平同期期間のＯＮ、ＯＦＦタイミングが個別に制御できる他の態様のテーブルでも問題はない。

図９は、検出回路２６３の内部構成について示す図である。検出回路２６３は、駆動パルスの立ち上がりエッジ及び立ち下がりエッジの両方について積算することのできる回路であり、立ち上がりエッジ及び立ち下がりエッジのいずれであるかによって切り替わる切替えスイッチ２７１と、立ち上がりエッジの場合に信号を積算できる信号に変換する立ち上がり検出回路２７２と、立ち下がりエッジの場合に信号を積算できる信号に変換する立ち下がり検出回路２７３と、立ち上がり検出回路２７２及び立ち下がり検出回路２７３の出力を取得し、同一の検出電極２２２からの応答信号を積算する積算部２７４と、を有している。立ち上がり検出回路２７２は駆動電極のパルスの立ち上がり毎に基準電圧からマイナスに積算される。立下り検出回路２７３はパルスの立ち下がり毎に基準電圧に対してプラスに積算される。積算部２７４では立ち上がり検出回路２７２と立下り検出回路２７３のそれぞれの基準電圧からの差の絶対値を足し合わせる。このような構成とすることにより、１駆動パルスにつき２つの信号を取得して積算することができるため、より少ない駆動パルスで精度良くタッチを検出することができる。

次に、本実施形態に係るタッチパネル付液晶表示装置の変形例について説明する。この変形例のタッチパネル付液晶表示装置の全体構成及び制御構成は図１及び図２と同様であるため、説明を省略する。図１０は、変形例であるタッチパネル付液晶表示装置の画素構成を示す図である。この図に示されるように、変形例であるタッチパネル付液晶表示装置の画素は、１画素Ｐに含まれるＲ（赤）Ｇ（緑）Ｂ（青）のそれぞれの副画素が、信号線３０１に沿って並んでおり、１水平同期期間にＲＧＢに対応する３つの走査信号線３０２を順次、画素トランジスタを導通させるＨｉｇｈ電位とし、それぞれの階調電圧を印加する画素構成となっている。

図１１は、図１０の画素構成の場合における駆動電圧の印加のタイミングチャートである。このタイミングチャートに示されるように、表示装置から電磁波が発生しにくい、階調電圧が印加されていないαの区間の他、階調電圧を印加するタイミングであっても階調電圧の電位が安定するβの区間において、駆動パルスの変化のタイミングとすることができる。特に、この変形例のように、１水平同期期間に３つの階調電圧を印加する図９のような画素構成の場合には、βの区間に駆動パルスのタイミングを配置するのが有効である。

以上説明したように、上述の実施形態においては、タッチパネルを表示の水平同期信号とは異なる周期の駆動信号で駆動することができるため、表示動作において発生する電磁波の影響を低減することができ、誤検出を防ぐことができる。

また、検出スイッチをＯＦＦにすることにより、検出を避けたいタイミングでの積算を回避することができるため、表示の周期信号以外のノイズ発生タイミングについても回避し、より誤検出を防ぐことができる。

１００ タッチパネル付液晶表示装置、１０１ 上フレーム、１０２ 下フレーム、２００ タッチパネル付液晶表示パネル、２１０ ＴＦＴ基板、２１１ ガラス基板、２１２ 画素電極、２１３ 駆動電極、２２０ カラーフィルタ基板、２２１ ガラス基板、２２２ 検出電極、２３１ 液晶層、２３２ シール材、２５２ 表示制御部、２５４ タッチパネル制御部、２５６ システム制御部、２６１ 駆動パルス出力部、２６２ 検出スイッチ、２６３ 検出回路、２６４ レジスタ、２６５ 駆動パルステーブル、２６６ 検出スイッチテーブル、２７１ 切替えスイッチ、２７２ 立ち上がり検出回路、２７３ 立ち下がり検出回路、２７４ 積算部、３０１ 信号線、３０２ 走査信号線。

Claims (5)

1. 表示領域に配置された各画素に配置され、階調値に応じた電位が印加される複数の電極である画素電極と、
   前記表示領域を横切るように一方向に延びる複数の電極である共通電極と、
   前記表示領域を横切るように、前記一方向とは異なる方向に延び、パネル上の接触位置を検出する複数の電極である検出電極と、
   前記画素電極及び前記共通電極により形成される電界により、配向が変化する液晶組成物からなる液晶層と、
   前記共通電極のうち、一部の複数の電極である駆動電極に対して順次タッチを検出するための電位を印加する駆動パルス出力部と、を備え、
   前記駆動パルス出力部は、前記駆動電極に対し、表示の一水平同期期間内に駆動パルスを各水平同期期間にて異なるタイミングで複数回出力することが可能である、ことを特徴とするタッチパネル付液晶表示装置。
2. 請求項１に記載のタッチパネル付液晶表示装置であって、
   前記共通電極に印加された複数の駆動パルスにおける、立ち上がりと立ち下がりの両方の電位の変化を積算してタッチを検出する検出回路、を更に備える、ことを特徴とするタッチパネル付液晶表示装置。
3. 請求項１又は２に記載のタッチパネル付液晶表示装置であって、
   駆動パルスを発生させるタイミングを記憶する駆動パルス記憶部を更に備える、ことを特徴とするタッチパネル付液晶表示装置。
4. 請求項１乃至３のいずれか一項に記載のタッチパネル付液晶表示装置であって、
   検出電極から延びる信号線を検出回路からＯＦＦする検出スイッチを更に備える、ことを特徴とするタッチパネル付液晶表示装置。
5. 請求項４に記載のタッチパネル付液晶表示装置であって、
   前記検出スイッチをＯＦＦし、前記タッチの検出を行わないタイミングを記憶する検出スイッチ記憶部を更に備える、ことを特徴とするタッチパネル付液晶表示装置。

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