JP2008217781A - 表示装置及びその駆動方法 - Google Patents

Abstract

【課題】物体が画面に接触した場所の位置を高い精度で特定可能であり、かつ、その特定に必要な時間を短縮可能であるタッチスクリーン一体型の表示装置を提供する。
【解決手段】本発明による表示装置では画素と感知部とが表示パネルの上にマトリクス状に配列されている。各列に並んでいる感知部は列感知信号線に連結され、各行に並んでいる感知部は行感知信号線に連結されている。接触判断部は所定の期間ごとに列感知信号線と行感知信号線とから感知信号を入力し、列感知信号線からの感知信号のみに基づいてＸ座標データを生成し、行感知信号線からの感知信号のみに基づいてＹ座標データを生成する。更にＸ座標データとＹ座標データとに基づいて表示パネルへの物体の接触を検出し、物体が接触している場所の位置を特定する。
【選択図】図８

Description

本発明は表示装置に関し、特にタッチスクリーンと一体化されたものに関する。

パソコンやテレビの軽量化及び薄形化の進展に伴い、従来のブラウン管（ＣＲＴ）は今や平板表示装置によって駆逐されつつある。平板表示装置には、液晶表示装置（ＬＣＤ）、電界放出表示装置（ＦＥＤ）、有機発光表示装置（ＯＬＥＤ）、プラズマ表示装置（ＰＤＰ）などがある。

平板表示装置は一般にアクティブマトリクス型であり、複数の画素が画面にマトリクス状に配列されている。外部から入力される輝度情報に応じて各画素の輝度が個別に調節されることにより、画面に所望の画像が表示される。

例えば液晶表示装置では２枚の表示パネルが液晶層を間に挟んで貼り合わされている。一方の表示パネルでは複数の画素電極がマトリクス状に配列され、他方の表示パネルでは共通電極が全面を覆っている。各画素電極と共通電極との間の電圧を輝度情報に応じて調節すると、その画素電極と共通電極との間に挟まれた液晶層の部分にはその電圧に応じた強度の電場が生じる。液晶層は誘電率異方性を持つので、液晶層を通過する光の偏光方向が電場の強さに応じて回転する。この偏光方向の変化は偏光子によって各画素の透過率の変化に変換される。従って、２枚の表示パネルが外部から光を受けるとき、各画素が調節された透過率に応じた輝度で光る。こうして、輝度情報に応じて所望の画像が表示パネル上に再現される。

近年では、携帯電話等の携帯用電子機器や現金自動預払機（ＡＴＭ）のように、表示装置の画面の上にタッチスクリーンが重ねて設置される場合が増えている。タッチスクリーンとは、指又はタッチペンなどの外部の物体と画面との間の接触を検出し、更にその接触している位置を特定する装置をいう。利用者は指やタッチペンを使ってタッチスクリーン越しに画面に触れることで、電子機器に文字や絵を入力し、又は画面に表示されたアイコンを操作できる。

タッチスクリーンを表示装置の画面に重ねて設置する場合、まず、表示装置とタッチスクリーンとをそれぞれ独立な装置として別々の工程で製造し、次に、タッチスクリーンを表示パネルに接着する。従って、表示装置とタッチスクリーンとの全体の製造工程を更に効率化してコストを更に削減し、かつ製品の収率を更に上げることが困難である。また、画面の上にタッチスクリーンを重ねているので、表示パネルの輝度を更に上昇させることも、製品全体の厚さを更に低減させることも困難である。

これらの問題を解決する手段として、近年、感知素子を表示パネルに内蔵させて表示パネルにタッチスクリーンの機能を併せ持たせる技術の開発が進んでいる。感知素子は一般に画面上に複数個がマトリクス状に配列され、利用者の指などが画面に接触したときにその接触箇所に生じる光学的な変化又は応力の変化を検出し、その変化を感知信号として出力する。表示装置はその感知信号を解析することによって利用者の指などの画面への接触を検出でき、かつその接触箇所の位置に関する情報を出力できる。

従来のタッチスクリーン一体型の表示装置では一般に、感知信号が１つ検出されるごとに、その感知信号を送出した感知素子の列方向での位置（Ｘ座標）と行方向での位置（Ｙ座標）との両方が特定される。しかし、その特定には、全ての列の感知素子からの感知信号と全ての行の感知素子からの感知信号との間で相関関係を確認しなければならない。従って、接触箇所の位置の特定に必要なデータは一般に多量である。その結果、それらのデータの処理時間を更に短縮して接触箇所の検出動作を更に高速化することが困難である。特に、画面の二ヶ所以上で物体の接触が検出された場合、その物体が接触した場所の正確な位置を特定するには更に多量のデータを処理しなければならず、処理時間の短縮が更に困難である。

本発明の課題は、物体が画面に接触した場所の位置を更に高い精度で特定可能であり、かつ、その特定に必要な時間を更に短縮可能であるタッチスクリーン一体型の表示装置を提供することにある。

本発明による表示装置はタッチスクリーンが一体化された表示装置であり、表示パネルと接触判断部とを有する。表示パネルは、複数の画素、複数の感知部、複数の列感知信号線、及び複数の行感知信号線を含む。画素と感知部とは表示パネルの上にマトリクス状に配列されている。各感知部は、外部の物体が接触したときに感知信号を出力する。列感知信号線は、各列に並んでいる感知部に連結され、それらから出力される感知信号を外部に伝送する。行感知信号線は、各行に並んでいる感知部に連結され、それらから出力される感知信号を外部に伝送する。好ましくは、列感知信号線に連結されている感知部は、行感知信号線に連結されている感知部とは異なる。

接触判断部は好ましくは、以下の段階を順番に含む方法で表示装置を駆動する。まず、所定の期間ごとに列感知信号線と行感知信号線とから感知信号を入力する。次に、列感知信号線からの感知信号に基づいてＸ座標データを生成し、行感知信号線からの感知信号に基づいてＹ座標データを生成する。続いて、Ｘ座標データとＹ座標データとに基づいて表示パネルに接触している物体の有無を判別する。物体の接触を検出した場合、Ｘ座標データとＹ座標データとに基づき、物体の接触を検出した場所が複数であるか否かを判断する。物体の接触を検出した場所が複数である場合、複数の場所での接触を同じ期間に検出し始めたか否かを判断する。更に、Ｘ座標データ及びＹ座標データに基づき、物体が接触している場所の位置を特定する。

接触判断部は好ましくは、複数の場所での接触を異なる期間に順番に検出し始めた場合、まず、現在の期間に生成されたＸ座標データが複数であるか否かを判断する。

現在の期間に生成されたＸ座標データが複数ではない場合、接触判断部は好ましくは、現在の期間に複数のＹ座標データが生成されたと判断し、直前の期間でのＸ座標データを現在の期間でのＸ座標データとして設定する。接触判断部は更に、現在の期間に生成されたＹ座標データのうち、直前の期間でのＹ座標データとは異なるＹ座標データを現在の期間でのＹ座標データとして設定する。

現在の期間に生成されたＸ座標データが複数である場合、接触判断部は好ましくは、まず、現在の期間に生成されたＹ座標データが複数であるか否かを判断する。現在の期間に生成されたＹ座標データが複数ではない場合、接触判断部は好ましくは、直前の期間でのＹ座標データを現在の期間でのＹ座標データとして設定する。接触判断部は更に、現在の期間に生成されたＸ座標データのうち、直前の期間でのＸ座標データとは異なるＸ座標データを現在の期間でのＸ座標データとして設定する。現在の期間に生成されたＹ座標データが複数である場合、接触判断部は好ましくは、現在の期間に生成された複数のＸ座標データのうち、直前の期間でのＸ座標データとは異なるＸ座標データを現在の期間でのＸ座標データとして設定し、現在の期間に生成された複数のＹ座標データのうち、直前の期間でのＹ座標データとは異なるＹ座標データを現在の期間でのＹ座標データとして設定する。

接触判断部は好ましくは、物体の接触を検出した場所が１つである場合、現在の期間に生成されたＸ座標データ及びＹ座標データを現在の期間でのＸ座標データ及びＹ座標データとして設定する。

接触判断部は好ましくは、複数のフラグを記憶しているレジスター部を含む。それらのフラグは好ましくは、連続接触フラグ、少なくとも２つの接触フラグ、Ｘ座標固定フラグ、及びＹ座標固定フラグを含み、接触判断部によって各値が決められる。連続接触フラグは、物体の接触が検出された場所の数が１つである場合にアクティブにされる。２つの接触フラグは、物体の接触が検出された場所の数に応じてアクティブにされる。Ｘ座標固定フラグとＹ座標固定フラグとは、現在の期間に生成されたＸ座標データ及びＹ座標データが複数であるか否かに応じてアクティブにされる。

本発明による表示装置は上記のとおり、行感知信号線を通じて出力される感知信号と列感知信号線を通じて出力される感知信号とを別々に利用し、表示パネルに接触している物体の有無を正確に判別し、かつその物体の接触している場所の位置を正確に特定できる。特に複数の場所で物体の接触を検出した場合でも各場所の位置を特定できる。従って、従来のタッチスクリーン一体型の表示装置とは異なり、全ての行感知信号線からの感知信号と全ての列感知信号線からの感知信号との間の相関関係を求めなくても良いので、処理されるべきデータ量が少ない。その結果、データの処理時間が短い。

以下、添付の図面を参照しながら、本発明の好ましい実施例について詳しく説明する。
図１及び図３は、本発明の一実施例による液晶表示装置のブロック図である。図１は、画素のマトリクスを含む表示機能部を主に示し、図３は、感知部のマトリクスを含むタッチスクリーン機能部を主に示す。図１及び図３に示されているように、この液晶表示装置は、液晶表示パネルアセンブリ300、階調電圧生成部550、ゲート駆動部400、データ駆動部500、感知信号処理部800、接触判断部700、及び信号制御部600を含む。

図２には液晶表示パネルアセンブリ300に含まれている１つの画素の模式図を示し、図４には液晶表示パネルアセンブリ300に含まれている１つの感知部の模式図を示す。図５には液晶表示パネルアセンブリ300の斜視図を示す。図２、図４、及び図５に示されているように、液晶表示パネルアセンブリ300は好ましくは、向かい合わせで貼り合わされた薄膜トランジスタ表示パネル100と共通電極表示パネル200とを含む。更に、図２及び図４に示されているように、それら２枚の表示パネル100、200の間には液晶層3が挟まれている。図２、図４、及び図５のいずれにも示されていないが、２枚の表示パネル100、200の間には好ましくは、弾力性を持つスペーサが設置され、表示パネル100、200の間隔を所定値に保っている。

図５に示されているように、液晶表示パネルアセンブリ300は好ましくは、表示領域P1、周縁領域P2、及び露出領域P3に分かれている。

表示領域P1は好ましくは液晶表示パネルアセンブリ300の中央部の広い領域に設けられている。表示領域P1では画素のマトリクスと感知部のマトリクスとが好ましくは重ねて配置され、それらのマトリクスの中を複数の信号線が縦横に延びて互いに交差している。表示領域P1は好ましくは光を透過する。その場合、好ましくは液晶表示パネルアセンブリ300の背後に設置された光源から薄膜トランジスタ表示パネル100の背面に光が照射される。表示領域P1ではその光が液晶層3と共通電極表示パネル200とを透過して前方に放射される。その他に、表示領域P1が光を反射しても良い。その場合、表示領域P1では、好ましくは外部光が前方から共通電極表示パネル200と液晶層3とを透過して薄膜トランジスタ表示パネル100で反射され、前方に放射される。

周縁領域P2は表示領域P1の周りを囲む領域であり、表示領域P1に含まれている各信号線を各駆動部400、500、550、600、700、800に接続するための配線が形成されている。図５には示されていないが、周縁領域P2では好ましくは、共通電極表示パネル200が黒色の遮光部材を含む。遮光部材は周縁領域P2の大部分を覆って光を遮断し、表示領域P1以外からの漏れ光を防ぐ。

好ましくは、共通電極表示パネル200は薄膜トランジスタ表示パネル100より小さいので、薄膜トランジスタ表示パネル100の一部が共通電極表示パネル200の外側にはみ出して露出領域P3を構成している。露出領域P3には好ましくは、各駆動部400、500、550、600、700、800が組み込まれたチップ610が実装され、更にＦＰＣ基板620が接着されている。ＦＰＣ基板620はチップ601を外部の映像信号源又は電源に接続している。

図１に示されているように、液晶表示パネルアセンブリ300はその表示機能部として、表示信号線G₁〜G_n、D₁〜D_m、及び画素PXのマトリクスを含む。

表示信号線は好ましくはｎ本のゲート線G₁〜G_nとｍ本のデータ線D₁〜D_mとを含む。ここで、整数ｎは好ましくは画素行の総数と等しく、整数ｍは画素列の総数と等しい。ｎ本のゲート線G₁〜G_nは画素マトリクスの中をほぼ行方向に延びている。各ゲート線G₁〜G_nは好ましくは一つの画素行にゲート信号を伝達する。データ線D₁〜D_mは画素マトリクスの中をほぼ列方向に延びている。各データ線D₁〜D_mは好ましくは一つの画素列にデータ電圧を伝達する。図１及び図２には示されていないが、表示信号線はゲート線やデータ線の他に、ストレージ信号線を含んでいても良い。ストレージ信号線に対しては外部から、好ましくは共通電圧Vcomなどの決められた電圧が印加される。

図２に示されているように、各画素PXは、スイッチング素子Q、液晶キャパシタClc、及びストレージキャパシタCstを含む。尚、ストレージキャパシタCstは省略されてもよい。

スイッチング素子Qは好ましくは薄膜トランジスタ表示パネル100に備えられている薄膜トランジスタである。図２に示されている、ｉ番目（ｉ＝１、２、…、ｎ）のゲート線G_iとｊ番目（ｊ＝１、２、…、ｍ）のデータ線D_jとに連結されている画素PXでは、スイッチング素子Qの制御端子はｉ番目のゲート線G_iに連結され、入力端子はｊ番目のデータ線D_jに連結され、出力端子は同じ画素の液晶キャパシタClc及びストレージキャパシタCstに連結されている。薄膜トランジスタQは好ましくは活性層に非晶質シリコンまたは多結晶シリコンを含む。スイッチング素子Qはゲート線G_iから伝達されるゲート信号に応じてオンオフし、液晶キャパシタClc及びストレージキャパシタCstをデータ線D_jに接続し、又はデータ線D_jから分離する。

液晶キャパシタClcは、画素電極191と共通電極270とを２つの端子とみなし、それら２つの電極191、270の間に挟まれた液晶層3の部分を誘電体とみなしたキャパシタである。ここで、画素電極191は好ましくは薄膜トランジスタ表示パネル100に画素ごとに１枚ずつ設けられ、同じ画素のスイッチング素子Qの出力端子に連結されている。そのスイッチング素子Qがターンオンしたとき、画素電極191はそのスイッチング素子Qを通してデータ線D_jからデータ電圧を受ける。共通電極270は好ましくは共通電極表示パネル200の全面を覆うように形成され、外部から共通電圧Vcomを受ける。尚、図２とは異なり、共通電極270が薄膜トランジスタ表示パネル100に備えられていても良い。その場合、２つの電極191、270の少なくとも１つが線状又は棒状に作られていてもよい。

ストレージキャパシタCstは好ましくは、ストレージ信号線と画素電極191とが絶縁体を隔てて重なっている部分から成る。ストレージキャパシタCstはその他に、画素電極191が絶縁体を隔ててｉ−１番目のゲート線G_i-1に重なっている部分から形成されていても良い。ストレージキャパシタCstは液晶キャパシタClcの容量を補い、画素電極191の電圧を安定化させる。

色表示方式には、各画素PXが基本色のいずれか１つを固有に表示する空間分割方式、及び、各画素PXが時間に応じて基本色を交互に表示する時間分割方式がある。基本色の空間的分布、又は時間的変化によって所望の色相が認識可能に表現される。基本色の例としては三原色、すなわち、赤色、緑色、青色がある。図２は空間分割方式の一例であり、各画素PXの画素電極191に対向する共通電極表示パネル200の領域に色フィルター230が備えられている。図２とは異なり、色フィルターは薄膜トランジスタ表示パネル100に備えられていても良い。その場合、色フィルターは画素電極191の上を覆っていても、下地に形成されていても良い。

図２には示されていないが、好ましくは液晶表示パネルアセンブリ300の外面に偏光子が少なくとも一つ接着されている。偏光子は、液晶表示パネルアセンブリ300を透過する光のうち、特定の偏光成分を透過させる。

液晶表示パネルアセンブリ300は上記の表示機能部に加えてそのタッチスクリーン機能部として、図３に示されているように、感知信号線SY₁〜SY_N、SX₁〜SX_M、感知部SUのマトリクス、リセット信号入力部INI、感知信号出力部SOUT、及び出力信号線OY₁〜OY_N、OX₁〜OX_Mを含む。

図３に示されているように、感知信号線は好ましくは、Ｎ本の行感知信号線SY₁〜SY_NとＭ本の列感知信号線SX₁〜SX_Mとを含む。ここで、整数Ｎは好ましくは感知部SUのマトリクスの行数と等しく、整数Ｍは好ましくは感知部SUのマトリクスの列数と等しい。行感知信号線SY₁〜SY_Nは感知部SUのマトリクスの中をほぼ行方向に延びている。各行感知信号線SY₁〜SY_Nは好ましくは一行の感知部SUから感知信号を読み出す。列感知信号線SX₁〜SX_Mは感知部SUのマトリクスの中をほぼ列方向に延びている。各列感知信号線SX₁〜SX_Mは好ましくは一列の感知部SUから感知信号を読み出す。

図３には示されていないが図４には示されているように、感知信号線は更に複数の基準電圧線RLを含んでいても良い。基準電圧線RLには、好ましくは各行感知信号線SY₁〜SY_Nに沿って行方向に延びているものがＮ本あり、各列感知信号線SX₁〜SX_Mに沿って列方向に延びているものがＭ本ある。行方向に延びている各基準電圧線RLは、各行感知信号線SY₁〜SY_Nに連結されている一行の感知部SUに基準電圧を伝達する。列方向に延びている各基準電圧線RLは、各列感知信号線SX₁〜SX_Mに連結されている一列の感知部SUに基準電圧を伝達する。尚、基準電圧線RLは省略されてもよい。

図３に示されているように、液晶表示パネルアセンブリ300では好ましくは、行数と列数とがそれぞれ等しい感知部SUのマトリクスが２種類、重ねて設置されている。一方のマトリクスでは感知部SUが行ごとに異なる行感知信号線SY₁〜SY_Nに接続され、他方のマトリクスでは感知部SUが列ごとに異なる列感知信号線SX₁〜SX_Mに接続されている。更に好ましくは、行感知信号線SY₁〜SY_Nと列感知信号線SX₁〜SX_Mとの交差点の間に感知部SUが一つずつ配置されている。好ましくは感知部SUは三原色の画素PXの組み合わせごとに１つずつ設置されている。その他に、感知部SUが各画素PXに１つずつ設置されていても良い。

図４に示されているように、各感知部SUは可変キャパシタCvと基準キャパシタCpとを含む。可変キャパシタCvは好ましくは、行感知信号線又は列感知信号線（以下、単に感知信号線と言う。）SLと共通電極270との間に連結されている。可変キャパシタCvは更に好ましくは、感知信号線SLと共通電極270とを２つの端子とみなし、それらの間に挟まれている液晶層3の部分を誘電体とみなしたキャパシタである。基準キャパシタCpは感知信号線SLと基準電圧線RLとの間に連結されている。基準キャパシタCpは更に好ましくは、基準電圧線RLと感知信号線SLとが絶縁体を隔てて重なっている部分から成る。

図６に感知部SUの等価回路を示す。図６に示されているように、可変キャパシタCvと基準キャパシタCpとは直列に接続され、可変キャパシタCv側の端子に対しては共通電圧Vcomが印加され、基準キャパシタCp側の端子に対しては基準電圧Vpが印加されている。液晶表示パネルアセンブリ300の表示領域P1に利用者の指等が接触して圧力を加えたとき、その接触箇所ではその圧力によって共通電極270が変形し、感知信号線SLからの距離が変化する。その変化に伴い、可変キャパシタCvの静電容量が変化するので、基準キャパシタCpと可変キャパシタCvとの間で電荷の再配置が生じる。その結果、基準キャパシタCpと可変キャパシタCvとの間の接点で電圧Vnが変わる。表示領域P1から利用者の指等が離れて圧力が除去されたとき、その箇所ではスペーサの弾力によって共通電極270が元の形に戻り、感知信号線SLからの距離が元の値に戻る。その変化に伴い、可変キャパシタCvの静電容量が元の値に戻るので、基準キャパシタCpと可変キャパシタCvとの間で電荷の再配置が生じ、基準キャパシタCpと可変キャパシタCvとの間の接点で電圧Vnが元の値に戻る。以上のような接点の電圧Vnの変化が感知信号として感知信号線SLに沿って伝達される。

リセット信号入力部INIは好ましくは液晶表示パネルアセンブリ300の周縁領域P2に備えられ、図３に示されているように各感知信号線SY₁〜SY_N、SX₁〜SX_Mの一端に一つずつ連結されている。図６にリセット信号入力部INIの等価回路を示す。図６に示されているように、各リセット信号入力部INIは好ましくはリセットトランジスタQrを一つずつ含む。リセットトランジスタQrは好ましくは液晶表示パネルアセンブリ300の周縁領域P2に形成された薄膜トランジスタであり、更に好ましくは各画素PXのスイッチング素子Qと共に形成される。リセットトランジスタQrの制御端子は感知信号処理部800に接続され、そこからリセット信号RSTを受ける。リセットトランジスタQrの入力端子に対しては外部からリセット電圧Vrが印加される。リセットトランジスタQrの出力端子は感知信号線SL、すなわち図３に示されている列感知信号線SX₁〜SX_M又は行感知信号線SY₁〜SY_Nのいずれかに連結されている。リセットトランジスタQrはリセット信号RSTに応じてオンオフし、所定の期間にリセット電圧Vrを感知信号線SLに対して印加する。

感知信号出力部SOUTは好ましくは、リセット信号入力部INIとは表示領域P1、特に感知部SUのマトリクスを隔てて反対側に位置する液晶表示パネルアセンブリ300の周縁領域P2に備えられている。図３に示されているように、感知信号出力部SOUTは各感知信号線SY₁〜SY_N、SX₁〜SX_Mの他端に一つずつ連結されている。図６に感知信号出力部SOUTの等価回路を示す。図６に示されているように、感知信号出力部SOUTは好ましくは出力トランジスタQsを一つずつ含む。出力トランジスタQsは好ましくは液晶表示パネルアセンブリ300の周縁領域P2に形成された薄膜トランジスタであり、更に好ましくは各画素PXのスイッチング素子Qと共に形成される。出力トランジスタQsの制御端子は感知信号線SLに連結され、そこから感知信号を受ける。出力トランジスタQsの入力端子に対しては外部から入力電圧Vsが印加される。出力トランジスタQsの出力端子は出力信号線OL、すなわち図３に示されている出力信号線OY₁〜OY_N、OX₁〜OX_Mのいずれかに連結されている。出力トランジスタQsは好ましくは、感知信号線SLからの感知信号のレベルに応じたレベルの出力信号を生成する。ここで、出力信号は電流信号であっても電圧信号であっても良い。

出力信号線OY₁〜OY_N、OX₁〜OX_Mは好ましくは、感知信号出力部SOUTの位置する側の周縁領域P2に備えられている。図３に示されているように、出力信号線は好ましくは、Ｎ本の行出力信号線OY₁〜OY_NとＭ本の列出力信号線OX₁〜OX_Mとを含む。行出力信号線OY₁〜OY_Nの一端は感知信号出力部SOUTを通じて行感知信号線SY₁〜SY_Nに連結され、列出力信号線OX₁〜OX_Mの一端は感知信号出力部SOUTを通じて列感知信号線SX₁〜SX_Mに連結されている。各出力信号線OY₁〜OY_N、OX₁〜OX_Mの他端は感知信号処理部800に連結されている。各出力信号線OY₁〜OY_N、OX₁〜OX_Mは感知信号出力部SOUTの出力信号を感知信号処理部800に伝達する。

図１に示されているように、階調電圧生成部550はデータ駆動部500に連結され、データ駆動部500に複数の階調電圧を供給する。それらの階調電圧は好ましくは、画素PXの透過率の調節可能な値の全てに対応づけられている。階調電圧生成部550はその他に、他の階調電圧の基準とされるべき、限られた種類の階調電圧（以下、基準階調電圧と言う）のみを生成しても良い。その場合、他の階調電圧はデータ駆動部500によって基準階調電圧から生成される。複数の階調電圧は好ましくは、共通電圧Vcomに対する極性が正であるものと負であるものとの両方を含む。

図１に示されているように、ゲート駆動部400は信号制御部600とゲート線G₁〜G_nとに連結されている。ゲート駆動部400は信号制御部600からゲート制御信号CONT1を受信し、それに従ってゲート信号をゲート線G₁〜G_nに対して順番に印加する。ゲート信号は好ましくはゲートオン電圧Vonとゲートオフ電圧Voffとの組み合わせから成る。

図１に示されているように、データ駆動部500は、信号制御部600、階調電圧生成部800、及びデータ線D₁〜D_mに連結されている。データ駆動部500は、信号制御部600からは映像信号DATとデータ制御信号CONT2とを受信し、階調電圧生成部550からは複数の階調電圧を受ける。データ駆動部500は映像信号DATに応じて階調電圧を選択し、データ電圧としてデータ線D₁〜D_mに対して印加する。尚、階調電圧生成部550が基準階調電圧のみを提供する場合、データ駆動部500は基準階調電圧を分圧して所望のデータ電圧を生成する。

図１及び図３に示されているように、感知信号処理部800は信号制御部600と出力信号線OY₁〜OY_N、OX₁〜OX_Mとに連結されている。感知信号処理部800は信号制御部600から感知制御信号CONT3を受信し、それに従ってリセット信号RSTを生成し、各リセット信号入力部INIのリセットトランジスタQrを所定のタイミングでオンオフさせる。感知信号処理部800は更に、感知制御信号CONT3に従い、各感知信号出力部SOUTの出力信号に基づいてデジタル感知信号DSNを生成する。好ましくは図３に示されているように、感知信号処理部800は複数の増幅部810を含む。増幅部810は好ましくは出力信号線OY₁〜OY_N、OX₁〜OX_Mと同数であり、それらに一つずつ連結されている。図６に増幅部810の等価回路を示す。図６に示されているように、各増幅部810は好ましくは演算増幅器APを一つずつ含む。演算増幅器APの反転入力端子−は出力信号線OLに連結されている。非反転入力端子＋に対しては外部から所定の基準電圧Vaが印加される。演算増幅器APは、出力信号線OLから入力される出力トランジスタQsの出力信号のレベル、好ましくは出力電流量に対応するレベルの電圧と基準電圧Vaとの間の差を増幅し、アナログ感知信号Voとして出力する。図３には示されていないが、感知信号処理部800は好ましくはアナログ−デジタル変換器を更に含む。アナログ−デジタル変換器は増幅部810から入力されるアナログ感知信号Voをデジタル感知信号DSNに変換する。好ましくは、アナログ感知信号Voのレベルが所定の閾値を超えて変動したときはデジタル感知信号DSTの示す値を１とし、それ以外では０とする。デジタル感知信号DSTが、アナログ感知信号Voのレベルを更に細かく量子化した値を表していても良い。

図１及び図３に示されているように、接触判断部700は感知信号処理部800からデジタル感知信号DSNを受信し、それに対して所定の演算処理を行う。接触判断部700は更にその演算処理の結果に基づき、表示領域P1に接触している物体の有無を判断し、その物体が存在すると判断したときはそれが接触している表示領域P1内の位置を特定する。特に接触判断部700は、表示領域P1に接触している物体の有無に応じて接触発生信号TEの状態を切り換え、特定された位置に関する情報を接触情報INFとして外部装置に出力する。接触判断部700の詳細については後述する。

図１に示されているように、信号制御部600は、好ましくは外部のグラフィックコントローラ（図示せず）から入力映像信号R、G、B、及び入力制御信号を受信する。入力映像信号R、G、Bは好ましくは各画素PXの輝度情報を含む。その輝度情報では好ましくは、各画素の輝度が所定数の階調、例えば1024（＝2¹⁰）、256（＝2⁸）、又は64（＝2⁶）種類の階調で表されている。入力制御信号は好ましくは、垂直同期信号Vsync、水平同期信号Hsync、メインクロック信号MCLK、及びデータイネーブル信号DEを含む。特に、垂直同期信号Vsyncは、入力映像信号のフレームが切り換えられるタイミングを示し、水平同期信号Hsyncは、各フレーム内で水平走査期間が切り換えられるタイミングを示す。１つの水平走査期間の長さ、すなわち１水平周期は、水平同期信号Hsync及びデータイネーブル信号DEの各周期に等しい。

信号制御部600は更に、入力映像信号R、G、Bを液晶表示パネルアセンブリ300及びデータ駆動部500の動作条件に合うように適切に処理し、映像信号DATに変換する。映像信号DATは好ましくはデジタル信号であり、特に各画素の階調の目標値を示す。

信号制御部600はその他に、入力制御信号に基づき、ゲート制御信号CONT1、データ制御信号CONT2、及び感知制御信号CONT3を生成する。ゲート制御信号CONT1はゲート駆動部400に出力され、データ制御信号CONT2と映像信号DATとはデータ駆動部500に出力され、感知制御信号CONT3は感知信号処理部800に出力される。

ゲート制御信号CONT1は好ましくは走査開始信号とゲートクロック信号とを含む。走査開始信号は、ゲート駆動部400がゲート線G₁〜G_nに対するゲートオン電圧Vonの印加を開始すべきタイミングを示す。ゲートクロック信号はゲート駆動部400によってゲートオン電圧Vonの出力周期の制御に利用される。ゲート制御信号CONT1はまた、出力イネーブル信号を更に含んでいても良い。出力イネーブル信号は、ゲート駆動部400がゲートオン電圧Vonを持続すべき期間を示す。

データ制御信号CONT2は好ましくは、水平同期開始信号、ロード信号、及びデータクロック信号を含む。水平同期開始信号は、各行の画素PXに対する映像信号DATの伝送開始をデータ駆動部500に通知するのに利用される。ロード信号は、データ駆動部500がデータ線D₁〜D_mに対してデータ電圧を印加すべきタイミングを示す。データ制御信号CONT2はまた、反転信号を更に含んでいても良い。データ駆動部500は反転信号に応じ、共通電圧Vcomに対するデータ電圧の極性を反転させる。

感知制御信号CONT3は、感知信号処理部800が各出力信号線OY₁〜OY_N、OX₁〜OX_Mを通して各感知信号出力部SOUTの出力信号を読み出すべきタイミングを示す。その読み出しの周期は好ましくはフレームごとに１回ずつである。その他に、複数のフレームごとに１回ずつであっても、フレームごとに複数回ずつであっても良い。

ゲート駆動部400、データ駆動部500、階調電圧生成部550、信号制御部600、接触判断部700、感知信号処理部800のそれぞれは好ましくは、少なくとも１つの集積回路チップに組み込まれ、液晶表示パネルアセンブリ300の上に直接実装され、又はＦＰＣフィルムを用いたＴＣＰ方式で液晶表示パネルアセンブリ300に実装されている。その他に、それらの集積回路チップが液晶表示パネルアセンブリ300とは別の印刷回路基板の上に実装されていても良い。更に、それらとは異なり、各駆動部400、500、550、600、700、800が信号線G₁〜G_n、D₁〜D_m、SY₁〜SY_N、SX₁〜SX_M、OY₁〜OY_N、OX₁〜OX_M、RL、及び各画素PXのスイッチング素子Qと共に、液晶表示パネルアセンブリ300に集積化されていても良い。

好ましくは図５に示されているように、上記の集積回路チップは単一のチップ610に統合され、薄膜トランジスタ表示パネル100の露出領域P3に実装されている。それにより、駆動部全体の実装面積を縮小でき、かつ駆動部全体の消費電力を削減できる。もちろん、それらの駆動部のいくつか、又はそれらを構成する回路素子のいくつかがチップ610に外付けされていても良い。

上記の液晶表示装置は表示動作を好ましくは次のように行う。
まず、信号制御部600は、外部のグラフィックコントローラから入力映像信号R、G、Bと入力制御信号とを受信し、入力映像信号R、G、Bを適切に処理して映像信号DATに変換し、ゲート制御信号CONT1及びデータ制御信号CONT2を生成する。ゲート制御信号CONT1はゲート駆動部400に出力され、データ制御信号CONT2と映像信号DATとはデータ駆動部500に出力される。

データ制御信号CONT2に従い、データ駆動部500は１行の画素PXごとに映像信号DATを受信し、各映像信号DATの示す各画素PXの輝度情報に応じて階調電圧を選択する。こうして、デジタルの映像信号DATがアナログのデータ電圧に変換される。その後、データ駆動部500はデータ制御信号CONT2の示すタイミングで、データ電圧を目標のデータ線D₁〜D_mに対して印加する。

ゲート駆動部400はゲート制御信号CONT1に従い、水平走査期間ごとにゲートオン電圧Vonをゲート線G₁〜G_nに対して順番に、好ましくは１水平周期ずつ印加する。それにより、各ゲート線G₁〜G_nに連結されたスイッチング素子Qが１水平周期ずつ導通する。その結果、各水平走査期間では、データ駆動部500から各データ線D₁〜D_mに対して印加されたデータ電圧が、導通したスイッチング素子Qを通じて同じ画素PXの画素電極191に対して印加される。

各画素PXでは、画素電極191に対して印加されたデータ電圧と共通電圧Vcomとの間の差によって液晶キャパシタClcが充電され、その両端電圧、すなわち画素電圧が調節される。その液晶キャパシタClcの液晶層3では液晶分子の配向が画素電圧の大きさに応じて変化する。それにより、その液晶層3を通過した光の偏光方向が変化する。この偏光方向の変化は偏光子によってその画素PXの透過率の変化として現れる。こうして、その画素PXの輝度は映像信号DATの示す階調に調節される。

各水平走査期間で上記の過程が繰り返される。それにより、全てのゲート線G₁〜G_nに対して順番にゲートオン電圧Vonが印加され、全ての画素PXに対してデータ電圧が印加される。こうして、１つのフレームの映像が表示領域P1に表示される。

１つのフレームの表示が終わると次のフレームの表示が始まる。そのとき、信号制御部600は、データ駆動部500に対して印加される反転信号の状態を制御し、データ駆動部500に、各画素PXに対して印加されるべきデータ電圧の極性を直前のフレームでの極性から反転させる（フレーム反転）。更に、同じフレーム内でもデータ駆動部500が反転信号の特性に応じ、同じデータ線を通じて伝達されるデータ電圧の極性を水平走査期間ごとに反転させ（行反転、点反転）、又は、同じ画素行に対して印加されるデータ電圧の極性をデータ線ごとに反転させても良い（列反転、点反転）。

上記の液晶表示装置は更にタッチスクリーンとしての感知動作を次のように行う。
信号制御部600は、外部のグラフィックコントローラからの入力制御信号に基づいて感知制御信号CONT3を生成し、感知信号処理部800に出力する。感知信号処理部800は感知制御信号CONT3に従ってリセット信号RSTをアクティブにする。それにより、各リセット信号入力部INIではリセットトランジスタQrが導通し、リセット電圧Vrが感知信号線SLに対して印加される（図６参照）。こうして、感知信号線SLの電圧がリセット電圧Vrに初期化される。感知信号処理部800は感知制御信号CONT3に従い、好ましくはフレームごとに１回、所定時間ずつリセット信号RSTをアクティブにする。その他に、複数のフレームごとに１回ずつ、又はフレームごとに複数回ずつ、リセット信号RSTをアクティブにしてもよい。

リセット信号RSTに応じてリセットトランジスタQrが導通している間、各感知信号線SLに連結されている各感知部SUでは基準キャパシタCpと可変キャパシタCvとの間の接点の電圧Vnがリセット電圧Vrに維持される。従って、可変キャパシタCvは共通電圧Vcomとリセット電圧Vrとの間の差によって充電され、基準キャパシタCpはリセット電圧Vrと基準電圧Vpとの間の差によって充電される。更に、感知信号出力部SOUTでは出力トランジスタQsが出力信号、好ましくは出力電流のレベルをリセット電圧Vrに応じたレベルに維持する。

所定時間の経過後、感知信号処理部800はリセット信号RSTによってリセットトランジスタQrを遮断する。それにより、感知信号線SLはフローティング状態に維持される。そのとき、液晶表示パネルアセンブリ300の表示領域P1のいずれかに利用者の指等が接触すれば、その接触箇所では共通電極270の変形に伴って基準キャパシタCpと可変キャパシタCvとの間で電荷の再配置が生じ、基準キャパシタCpと可変キャパシタCvとの間の接点の電圧Vnが変動する。従って、感知信号出力部SOUTでは出力トランジスタQsの制御端子に対して印加される電圧がリセット電圧Vrから変動するので、出力トランジスタQsの出力信号、好ましくは出力電流のレベルが変動する。その出力信号のレベル変動が出力信号線OLを通して感知信号処理部800の各増幅部810によって増幅され、アナログ感知信号Voとして出力される。更に、感知信号処理部800はそのアナログ感知信号Voをデジタル感知信号DSNに変換して接触判断部700に出力する。感知信号処理部800は好ましくは、アナログ感知信号Voのレベルが所定の範囲を超えて変動したときはデジタル感知信号DSTの示す値を１とし、それ以外では０とする。更に、感知信号処理部800は、各感知信号線SY₁〜SY_N、SX₁〜SX_Mからの感知信号に基づいて決定されたデジタル感知信号DSTの示す各値を所定の順序で出力する。デジタル感知信号DSTの中では特に、連続して並ぶ行感知信号線SY₁〜SY_N又は列感知信号線SX₁〜SX_Mからの感知信号に基づく値が連続するように配置される。

接触判断部700はデジタル感知信号DSNに応じて接触発生信号TEの状態を切り換え、接触情報INFを外部装置に伝送する。外部装置は接触情報INFに基づいて様々な処理を行う。例えば上記の液晶表示装置が外部装置の操作画面に利用されている場合、外部装置は接触情報INFに応じ、利用者によって選択されたコマンドやデータを判断する。外部装置は更に、そのコマンドやデータに応じた情報やメニュー等を示す入力映像信号R、G、Bを液晶表示装置に伝送する。こうして、利用者によって選択された情報やメニューなどが画面に表示される。

感知信号出力部SOUTの入力電圧Vsを適切に調節し、かつ、感知信号処理部800の基準電圧Vaと演算増幅器APの利得とを適切に調節することにより、出力トランジスタQsがリセット電圧Vrを受けているときにアナログ感知信号Voのレベルを一定の基準レベルに一致させる。その結果、接触判断部700によるデジタル感知信号DSNの変動の検出精度を容易に最適化し、表示領域P1に接触している外部の物体の有無を判別する精度、及びその接触している位置の検出精度を容易に向上できる。

以下、接触判断部700の詳細について説明する。図７に、接触判断部700のブロック図を示す。図７に示されているように、接触判断部700は好ましくは、バッファー部710、信号処理部720、接触状態判断部730、制御部740、レジスター部750、接触発生信号生成部760、及び接触情報出力部770を含む。

バッファー部710は、感知信号処理部800からデジタル感知信号DSNを受信して一時記憶する。
信号処理部720は、バッファー部710に記憶されたデジタル感知信号DSNに対して所定の信号処理を行ってデジタル感知信号DSTを所定のフォーマットに変換し、変換後のデータを再びバッファー部710に記憶させる。

接触状態判断部730は、バッファー部710に記憶された変換後のデータを利用し、表示領域P1に接触している外部の物体の有無を判別する。そのような物体が存在する場合、接触状態判断部730は更にその物体が接触している表示領域P1内の場所の数と位置とを検出し、それらに関する情報をＸ座標データ及びＹ座標データとして生成する。好ましくは、デジタル感知信号DSTの示す値の中に１が含まれていれば、表示領域P1に物体が接触していると接触状態判断部730は判断する。更に、デジタル感知信号DSTの示す値の中で１が連続している箇所の位置、範囲、及び数から、物体が接触している表示領域P1内の場所の位置、範囲、及び数を接触状態判断部730は特定する。接触状態判断部730は特に、デジタル感知信号DSTの示す値のうち、列感知信号線SX₁〜SX_Mからの感知信号に基づく値の中で１が連続している範囲の全体を１つの接触箇所として識別し、各接触箇所のＸ座標に関するデータを１つのＸ座標データとして生成する。接触状態判断部730は同様に、デジタル感知信号DSTの示す値のうち、行感知信号線SY₁〜SY_Nからの感知信号に基づく値の中で１が連続している範囲の全体を１つの接触箇所として識別し、各接触箇所のＹ座標に関するデータを１つのＹ座標データとして生成する。尚、１の連続性の判断では好ましくは、所定の誤差内の不連続性は許される。

レジスター部750は様々なフラグを記憶している。それらのフラグには好ましくは、少なくとも２つの接触フラグtouch1、touch2、連続接触フラグSeqTouch、Ｘ座標固定フラグXPosFix、及びＹ座標固定フラグYPosFixが含まれている。

制御部740は、好ましくはフレームごとに接触状態判断部730からＸ座標データとＹ座標データとを入力し、それらのＸ座標データとＹ座標データ、及びレジスター部750に記憶された各フラグの値に基づいて各フラグの値を更新する。

好ましくは、Ｘ座標データとＹ座標データとのいずれもが表示領域P1への物体の接触を示していない場合、制御部740は２つの接触フラグtouch1、touch2の値をいずれも０に更新する。一方、Ｘ座標データとＹ座標データとが表示領域P1への物体の接触を示している場合、制御部740は２つの接触フラグtouch1の少なくとも一方の値を１に更新する。ここで、値が１に更新される接触フラグの個数は、物体の接触が検出された表示領域P1内の場所の数で決まる。好ましくは、その場所の数が１つである場合、制御部740は第１接触フラグtouch1の値を１に更新し、第２接触フラグtouch2の値を０に更新する。更に、その場所の数が２以上である場合、制御部740は２つの接触フラグtouch1、touch2の値をいずれも１に更新する。このように、２つの接触フラグtouch1、touch2の値の組み合わせにより、物体の接触が検出された表示領域P1内の場所の数が“０”、“１”、“２以上”の３種類に識別される。尚、レジスター部750に３つ以上の接触フラグを記憶させることで、識別可能な場所の数を更に増やしても良い。

好ましくは、Ｘ座標データとＹ座標データとのいずれもが表示領域P1への物体の接触を示していない場合、制御部740は連続接触フラグSeqTouchの値を０に更新する。Ｘ座標データとＹ座標データとが表示領域P1内の１ヶ所のみでの物体の接触を示している場合、制御部740は連続接触フラグSeqTouchの値を１に更新する。Ｘ座標データとＹ座標データとが表示領域P1内の２ヶ所以上での物体の接触を示している場合、制御部740はその時点での連続接触フラグSeqTouchの値に応じ、２つの接触フラグtouch1、touch2、Ｘ座標固定フラグXPosFix、及びＹ座標固定フラグYPosFixの各値を以下のように更新する。

連続接触フラグSeqTouchの値が０である場合、制御部740は２つの接触フラグtouch1、touch2の値をいずれも０に更新する。連続接触フラグSeqTouchの値が１である場合、制御部740は更にＸ座標データの示す接触箇所の数を確認する。その数が１であれば、制御部740は、２つの接触フラグtouch1、touch2の値をいずれも１に更新し、Ｘ座標固定フラグXPosFixの値を１に更新し、Ｙ座標固定フラグYPosFixの値を０に更新する。その数が２以上であれば、制御部740は更にＹ座標データの示す接触箇所の数を確認する。その数が１であれば、制御部740は、２つの接触フラグtouch1、touch2の値をいずれも１に更新し、Ｘ座標固定フラグXPosFixの値を０に更新し、Ｙ座標固定フラグYPosFixの値を１に更新する。その数が２以上であれば、制御部740は、２つの接触フラグtouch1、touch2の値をいずれも１に更新し、Ｘ座標固定フラグXPosFixとＹ座標固定フラグYPosFixとの値をいずれも０に更新する。

制御部740は更に、Ｘ座標固定フラグXPosFixの値が０である場合、フレームごとに接触状態判断部730から入力されるＸ座標データを特定の記憶装置に、現在のフレームでのＸ座標データとして記憶させる。ここで、その記憶装置としては、バッファー部710、レジスター部750、又はそれらとは別のメモリ等が利用される。接触状態判断部730から入力されたＸ座標データの示す接触箇所の数が２以上である場合、制御部740は、記憶装置に記憶されている直前のフレームでのＸ座標データとは異なるものの中から一つを選択して現在のフレームでのＸ座標データとして記憶装置に記憶させる。一方、Ｘ座標固定フラグXPosFixの値が１である場合、制御部740は、記憶装置に記憶されている直前のフレームでのＸ座標データをそのまま、現在のフレームでのＸ座標データとして記憶装置に記憶させる。同様に、制御部740はＹ座標固定フラグYPosFixの値に応じ、フレームごとに接触状態判断部730から入力されるＹ座標データ、又は、記憶装置に記憶されている直前のフレームでのＹ座標データのいずれかを選択し、現在のフレームでのＹ座標データとして記憶装置に記憶させる。

接触発生信号生成部760は好ましくは、レジスター部750に記憶された接触フラグtouch1、touch2の値に応じて接触発生信号TEの状態を切り換える。接触発生信号生成部760は更に好ましくは、接触フラグtouch1、touch2のいずれの値も０であるときは接触発生信号TEを低レベルにし、いずれかの値が１であるときは高レベルにする。こうして、表示領域P1への物体の接触が検出されていないときは接触発生信号TEが低レベルであり、検出されたときは接触発生信号TEが高レベルである。又は、その反対であってもよい。接触発生信号生成部760は好ましくは、ＳＰＩ（serial parallel interface）又はＩ²Ｃに準拠のインターフェースを含み、それらに準拠の方式で接触発生信号TEを出力する。

接触情報出力部770は好ましくは、レジスター部750に記憶された２つの接触フラグtouch1、touch2の値に応じ、物体が接触している表示領域P1内の場所の位置及び数に関する情報を接触情報INFとして出力する。接触情報出力部770は更に好ましくは、２つの接触フラグtouch1、touch2の値がいずれも０であるときは接触情報INFを出力せず、第１接触フラグtouch1の値のみが１である場合は物体が接触している表示領域P1内の場所の数を１とし、２つの接触フラグtouch1、touch2の値がいずれも１である場合はその数を２とする。接触情報出力部770は更に、記憶装置からＸ座標データとＹ座標データとを読み出し、現在のフレームで物体が接触している表示領域P1内の場所のＸ座標とＹ座標として接触情報INFに設定する。接触情報出力部770はその他に、Ｘ座標固定フラグXPosFixとＹ座標固定フラグYPosFixとの各値を接触情報INFに設定しても良い。接触情報出力部770は好ましくはＳＰＩ又はＩ²Ｃに準拠のインターフェースを含み、それらに準拠の方式で接触情報INFを出力する。

以上の構成要素を利用し、接触判断部700は好ましくは以下のように動作する。図８に接触判断部700の動作の流れ図を示す。

ステップS11：バッファー部710が感知信号処理部800からデジタル感知信号DSNを受信して記憶する。
ステップS12：信号処理部720は、バッファー部710に記憶されたデジタル感知信号DSNを処理して利用可能なフォーマットに変換し、バッファー部710に再び記憶させる。
ステップS13：接触状態判断部730は、バッファー部710に記憶された変換後のデジタル感知信号からＸ座標データ及びＹ座標データを生成する。

ステップS14：制御部740は、接触状態判断部730からＸ座標データ及びＹ座標データを入力して所定の記憶装置に記憶させる。更に、それらの座標データに基づき、表示領域P1に接触する物体の有無を判別する。そのような物体が存在しない場合、制御部740は処理をステップS15に進め、それ以外の場合、処理をステップS18に分岐させる。

ステップS15：制御部740は２つの接触フラグtouch1、touch2の値をいずれも０に更新する。
ステップS16：制御部740は連続接触フラグSeqTouchの値を０に更新する。
ステップS17：接触発生信号生成部760は接触発生信号TEのレベルを切り換え、接触情報出力部770は接触情報INFの出力を判断する。直前のステップS14では表示領域P1に接触する物体は存在しないと判断されているので、２つの接触フラグtouch1、touch2の値はいずれも０である。従って、接触発生信号生成部760は接触発生信号TEを低レベルに切り換え、接触情報出力部770は接触情報INFを出力しない。

ステップS18：直前のステップS14では表示領域P1には物体が接触していると判断されているので、制御部740は更に、接触状態判断部730から入力されたＸ座標データ及びＹ座標データに基づき、物体が表示領域P1に接触している場所の数が１であるか否かを判断する。その数が１である場合、制御部740は処理をステップS19に進め、それ以外の場合は処理をステップS21に分岐させる。

ステップS19：制御部740は第１接触フラグtouch1の値を１に更新し、第２接触フラグtouch2の値を０に更新する。
ステップS20：制御部740は連続接触フラグSeqTouchの値を１に更新し、Ｘ座標固定フラグXPosFixとＹ座標固定フラグYPosFixとの値をいずれも０に更新する。その後、制御部740は処理をステップS17に進める。それにより、接触発生信号発生部760は接触発生信号TEのレベルを切り換え、接触情報出力部770は接触情報INFの出力を判断する。この時点では、表示領域P1内の１ヶ所に物体が接触していると判断されているので、第１接触フラグtouch1の値は１であり、第２接触フラグtouch2、Ｘ座標固定フラグXPosFix、及びＹ座標固定フラグYPosFixの値はいずれも０である。従って、接触発生信号発生部760は接触発生信号TEを高レベルに切り換える。一方、接触情報出力部770は、接触情報INFの示すべき接触箇所の数を１に設定し、記憶装置からＸ座標データとＹ座標データとを読み出して接触情報INFに設定して出力する。

ステップS21：ステップS18では、物体が接触している表示領域P1内の場所の数が１ではないと判断されているので、制御部760はその場所の数が２以上であると判断する。
ステップS22：制御部740は、その時点でレジスター部750に記憶されている連続接触フラグSeqTouchの値が１であるか否かを判断する。連続接触フラグSeqTouchの値が１でない場合、制御部740は処理をステップS23に進め、１である場合、処理をステップS24に分岐させる。

ステップS23：制御部740は、表示領域P1内の２ヶ所以上に物体が同じフレーム内で接触し始めたと判断する。この場合、制御部740は、接触箇所の正確な位置が特定できないと判断し、全ての接触フラグtouch1、touch2の値を０に更新して処理をステップS30に進める。

ステップS30：接触発生信号生成部760は接触発生信号TEのレベルを切り換え、接触情報出力部770は接触情報INFの出力を判断する。直前のステップS23では２つの接触フラグtouch1、touch2の値はいずれも０に更新されているので、接触発生信号生成部760は接触発生信号TEを低レベルに切り換え、接触情報出力部770は接触情報INFを出力しない。

ステップS24：連続接触フラグSeqTouchの値が１であるので、直前のフレームで物体の接触が検出された表示領域P1内の１ヶ所に現在のフレームでも同じ物体が接触したまま、現在のフレームでは別の１ヶ所に物体の新たな接触が検出された、と制御部740は判断する。その場合、制御部740は、記憶装置に記憶されているＸ座標データの数が２以上であるか否かを判断する。記憶されているＸ座標データの数が２以上でなければ、制御部740は処理をステップS25に進め、２以上であれば処理をステップS27に分岐させる。

ステップS25：記憶装置には１つのＸ座標データのみが記憶されているので、制御部740は、２以上のＹ座標データが記憶装置に記憶されていると判断する。何故なら、表示領域P1内の２ヶ所以上で物体が接触しているとき、記憶装置にＸ座標データが１つしか記憶されていなければ、表示領域P1内の同じ列の２ヶ所以上に物体は接触しているはずである。従って、記憶装置にはＹ座標データは２以上記憶されているはずである。
ステップS26：制御部740は２つの接触フラグtouch1、touch2の値をいずれも１に更新すると共に、Ｘ座標固定フラグXPosFixの値を１に更新し、Ｙ座標固定フラグYPosFixの値を０に更新する。制御部740は更に、記憶装置に記憶されている直前のフレームでのＸ座標データをそのまま現在のフレームでのＸ座標データとして記憶装置に記憶させる。一方、記憶装置に記憶されている２以上のＹ座標データのうち、直前のフレームでのＹ座標データとは異なるものの中から新たなＹ座標データを選択して現在のフレームでのＹ座標データとして記憶装置に記憶させる。

ステップS30：接触発生信号生成部760は接触発生信号TEのレベルを切り換え、接触情報出力部770は接触情報INFの出力を判断する。直前のステップS26では２つの接触フラグtouch1、touch2の値はいずれも１に更新されているので、接触発生信号生成部760は接触発生信号TEを高レベルに切り換える。一方、接触情報出力部770は記憶装置から直前のフレームと現在のフレームとの両方でのＸ座標データとＹ座標データとを読み出し、各フレームで物体が接触している表示領域P1内の場所のＸ座標とＹ座標として接触情報INFに設定して出力する。ここで、Ｘ座標固定フラグXPosFixの値が１に更新されているので、接触情報INFに設定された現在のフレームでのＸ座標は実際には直前のフレームでのＸ座標に等しい。接触情報出力部770は更に、物体が接触している表示領域P1内の場所の数を２として接触情報INFに設定して出力する。接触情報出力部770はその他に、Ｘ座標固定フラグXPosFixの値１も接触情報INFとして出力しても良い。それにより、現在のフレームで新たに検出された接触の場所が直前のフレームで検出された接触の場所と同じ列であることが接触情報INFとして外部に伝達される。

ステップS27：ステップS24で記憶装置に２以上のＸ座標データが記憶されていた場合、制御部740は更に、記憶装置に記憶されているＹ座標データの数が２以上であるか否かを判断する。記憶されているＹ座標データの数が２以上でなければ、制御部740は処理をステップS28に進め、２以上であれば処理をステップS29に分岐させる。

ステップS28：記憶装置にはＸ座標データは２以上記憶されているがＹ座標データは１つしか記憶されていないと制御部740は判断する。すなわち、制御部740は、表示領域P1内の同じ行の２ヶ所以上に物体が接触していると判断する。従って、制御部740は、２つの接触フラグtouch1、touch2の値をいずれも１に更新し、Ｘ座標固定フラグXPosFixの値を０に更新し、Ｙ座標固定フラグYPosFixの値を１に更新する。制御部740は更に、記憶装置に記憶されている直前のフレームでのＹ座標データをそのまま現在のフレームでのＹ座標データとして記憶装置に記憶させる。一方、記憶装置に記憶されている２以上のＸ座標データのうち、直前のフレームでのＸ座標データとは異なるものの中から新たなＸ座標データを選択して現在のフレームでのＸ座標データとして記憶装置に記憶させる。

ステップS30：接触発生信号生成部760は接触発生信号TEのレベルを切り換え、接触情報出力部770は接触情報INFの出力を判断する。直前のステップS28では２つの接触フラグtouch1、touch2の値はいずれも１に更新されているので、接触発生信号生成部760は接触発生信号TEを高レベルに切り換える。一方、接触情報出力部770は記憶装置から直前のフレームと現在のフレームとの両方でのＸ座標データとＹ座標データとを読み出し、各フレームで物体が接触している表示領域P1内の場所のＸ座標及びＹ座標として接触情報INFに設定して出力する。ここで、Ｙ座標固定フラグYPosFixの値が１に更新されているので、接触情報INFに設定されたＹ座標は実際には直前のフレームでのＹ座標に等しい。接触情報出力部770は更に、物体が接触している表示領域P1内の場所の数を２として接触情報INFに設定して出力する。接触情報出力部770はその他に、Ｙ座標固定フラグYPosFixの値１も接触情報INFとして出力しても良い。それにより、現在のフレームで新たに検出された接触の場所が直前のフレームで検出された接触の場所と同じ行であることが接触情報INFとして外部に伝達される。

ステップS29：ステップS27で記憶装置に２以上のＹ座標データが記憶されていた場合、記憶装置にはＸ座標データとＹ座標データとがいずれも２以上記憶されている。従って、制御部740は、２つの接触フラグtouch1、touch2の値をいずれも１に更新し、Ｘ座標固定フラグXPosFixとＹ座標固定フラグYPosFixとの値をいずれも０に更新する。制御部740は更に、記憶装置に記憶されている２以上のＸ座標データ及びＹ座標データのうち、直前のフレームでのＸ座標データ及びＹ座標データとは異なるものの中から新たなＸ座標データ及びＹ座標データを選択して現在のフレームでのＸ座標データ及びＹ座標データとして設定する。

ステップS30：接触発生信号生成部760は接触発生信号TEのレベルを切り換え、接触情報出力部770は接触情報INFの出力を判断する。直前のステップS29では２つの接触フラグtouch1、touch2の値はいずれも１に更新されているので、接触発生信号生成部760は接触発生信号TEを高レベルに切り換える。一方、接触情報出力部770は記憶装置から直前のフレームと現在のフレームとの両方でのＸ座標データ及びＹ座標データとを読み出し、各フレームで物体が接触している表示領域P1内の場所のＸ座標及びＹ座標として接触情報INFに設定して出力する。接触情報出力部770は更に、物体が接触している表示領域P1内の場所の数を２として接触情報INFに設定して出力する。

ステップS31：ステップS30の後、制御部740は初期化を行う。特にレジスター部750に記憶されている各フラグtouch1、touch2、XPosFix、YPosFix、SeqTouchの値をいずれも０に初期化する。

本発明の実施例による感知動作では上記のとおり、まず、列感知信号線SX₁〜SX_Mから読み出された感知信号のみに基づいてＸ座標データが生成され、行感知信号線SY₁〜SY_Nから読み出された感知信号のみに基づいてＹ座標データが生成される。次に、Ｘ座標データとＹ座標データとの組み合わせに基づき、物体が接触している表示領域P1内の場所の数と位置とが決定される。それにより、本発明の上記の実施例による感知動作では従来のものに比べ、扱われるべきデータ量が大幅に低減するので、データ処理が更に高速化される。

本発明による上記の実施例では、同時に検出可能な接触箇所の数の最大値を２に設定した。例えば液晶表示装置をキーボードとして利用する場合、「Ｓｈｉｆｔ」キー又は「Ｃｔｒｌ」キーと他のキーとを同時に押す操作が可能である。一般に１フレームでは人の指はわずかな変位しかできないので、上記のように２つのキーを同時に押す場合でも、人の指が表示領域P1内の異なる２ヶ所に同一のフレームで接触し始めることは実際には稀である。従って、上記の方法でも、２つのキーを同時に押す操作が十分に可能である。その他に、３ヶ所以上での接触を同時に検出することもできる。例えば、Ｘ座標データとＹ座標データとのいずれかが３以上である場合、それらから任意の２つを選択して上記の方法を適用することを繰り返しても良い。又は、任意の２つをそれらの中間値に置き換えることによって座標データの数を減らした上で上記の方法を適用しても良い。

本発明による上記の実施例では、感知部SUが可変キャパシタCvと基準キャパシタCpとの直列接続を利用している。感知部SUはその他に、異なる形態の感知素子を利用しても良い。例えば図４において、共通電極270と感知信号線SLとの少なくとも一方が他方に向かって突出していても良い。その場合、利用者の指等が表示領域P1に接触すると、その接触箇所では共通電極270と感知信号線SLとが物理的に接触して両者の間が電気的に連結される。そのとき、その感知信号線SLの電圧が共通電圧に変化し、その変化が感知信号として出力される。更に、それらとは異なり、感知部SUが光センサーを利用し、利用者の指等の表示領域P1への接触に伴う透過光の強さの変化を感知信号として出力しても良い。また、感知部SUは２種類以上含まれていても良い。

本発明による上記の実施例は液晶表示装置である。本発明はその他に、プラズマ表示装置や有機発光表示装置など、他の平板表示装置でも同様に実施可能である。

以上、本発明の好ましい実施例について詳細に説明した。しかし、本発明の技術的範囲は上記の実施例には限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲で定義されている本発明の基本概念を利用し、上記の実施例を多様に変形し、又は改良できるであろう。従って、それらの多様な変形及び改良形態もまた本発明の技術的範囲に属すると解されるべきである。

本発明の一実施例による液晶表示装置に含まれる表示機能部のブロック図 図１に示されている１つの画素の模式図 本発明の一実施例による液晶表示装置に含まれるタッチスクリーン機能部のブロック図 図３に示されている１つの感知部の模式図 本発明の一実施例による液晶表示装置の概略的な斜視図 図３に示されている１つの感知信号線に連結されている部分の等価回路図 図１及び図３に示されている接触判断部のブロック図 図７に示されている接触判断部の動作の流れ図

符号の説明

3 液晶層
100 薄膜トランジスタ表示パネル
191 画素電極
200 共通電極表示パネル
230 色フィルター
270 共通電極
300 液晶表示パネルアセンブリ
400 ゲート駆動部
500 データ駆動部
550 階調電圧生成部
600 信号制御部
610 チップ
700 接触判断部
710 バッファー部
720 信号処理部
730 接触状態判断部
740 制御部
750 レジスター部
760 接触発生信号生成部
770 接触情報出力部
800 感知信号処理部
810 増幅部
Clc 液晶キャパシタ
Cst ストレージキャパシタ
Cp 基準キャパシタ
Cv 可変キャパシタ
CONT1 ゲート制御信号
CONT2 データ制御信号
CONT3 感知制御信号
DAT 映像信号
DE データイネーブル信号
D₁〜D_m データ線
G₁〜G_n ゲート線
INF 接触情報
INI リセット信号入力部
OL 出力信号線
OX₁〜OX_M 列出力信号線
OY₁〜OY_N 行出力信号線
PX 画素
RL 基準電圧線
RST リセット制御信号
SOUT 感知信号出力部
SL 感知信号線
SU 感知部
SX₁〜SX_M 列感知信号線
SY₁〜SY_N 行感知信号線
TE 接触発生信号
Q スイッチング素子
Qr リセットトランジスタ
Qs 出力トランジスタ
Vcom 共通電圧
Von ゲートオン電圧
Voff ゲートオフ電圧
Vn 基準キャパシタと可変キャパシタとの間の接点の電圧

Claims (22)

1. マトリクス状に配列された複数の画素、
   マトリクス状に配列され、外部の物体が接触したときに感知信号を出力する複数の感知部、
   前記複数の感知部のうち、各列に並んでいる感知部に連結されている列感知信号線、及び、
   前記複数の感知部のうち、各行に並んでいる感知部に連結されている行感知信号線、
   を含む表示装置を駆動する方法であり、
   所定の期間ごとに前記列感知信号線と前記行感知信号線とから感知信号を入力する段階、
   前記列感知信号線からの感知信号に基づいてＸ座標データを生成し、前記行感知信号線からの感知信号に基づいてＹ座標データを生成する段階、
   Ｘ座標データとＹ座標データとに基づいて前記表示装置に接触している物体の有無を判別する段階、
   前記物体の接触を検出した場合、Ｘ座標データとＹ座標データとに基づき、前記物体の接触を検出した場所が複数であるか否かを判断する段階、
   前記物体の接触を検出した場所が複数である場合、複数の場所での接触を同じ期間に検出し始めたか否かを判断する段階、及び、
   Ｘ座標データとＹ座標データとに基づき、前記物体が接触している場所の位置を特定する段階、
   を含む表示装置の駆動方法。
2. 複数の場所での前記物体の接触を異なる期間に順番に検出し始めた場合、前記位置を特定する段階は、
   現在の期間に生成されたＸ座標データが複数であるか否かを判断する段階、及び、
   現在の期間に生成されたＸ座標データが複数ではない場合、直前の期間でのＸ座標データを現在の期間でのＸ座標データとして設定し、現在の期間に生成されたＹ座標データのうち、直前の期間でのＹ座標データとは異なるＹ座標データを現在の期間でのＹ座標データとして設定する段階、
   を含む、請求項１に記載の表示装置の駆動方法。
3. 前記位置を特定する段階は、
   現在の期間に生成されたＸ座標データが複数である場合、現在の期間に生成されたＹ座標データが複数であるか否かを判断する段階、及び、
   現在の期間に生成されたＹ座標データが複数ではない場合、直前の期間でのＹ座標データを現在の期間でのＹ座標データとして設定し、現在の期間に生成されたＸ座標データのうち、直前の期間でのＸ座標データとは異なるＸ座標データを現在の期間でのＸ座標データとして設定する段階、
   をさらに含む、請求項２に記載の表示装置の駆動方法。
4. 前記位置を特定する段階は、
   現在の期間に生成されたＹ座標データが複数である場合、現在の期間に生成された複数のＸ座標データのうち、直前の期間でのＸ座標データとは異なるＸ座標データを現在の期間でのＸ座標データとして設定し、現在の期間に生成された複数のＹ座標データのうち、直前の期間でのＹ座標データとは異なるＹ座標データを現在の期間でのＹ座標データとして設定する段階、
   をさらに含む、請求項３に記載の表示装置の駆動方法。
5. 前記位置を特定する段階では、直前の期間と現在の期間との両方でのＸ座標データとＹ座標データとを出力する、請求項４に記載の表示装置の駆動方法。
6. 前記物体の接触を検出した場所が１つである場合、前記位置を特定する段階は、現在の期間に生成されたＸ座標データ及びＹ座標データを現在の期間でのＸ座標データ及びＹ座標データとして設定する段階をさらに含む、請求項１に記載の表示装置の駆動方法。
7. 前記物体の接触を検出した場所が１つである場合、前記位置を特定する段階は、特定のフラグの値を変化させる段階をさらに含む、請求項６に記載の表示装置の駆動方法。
8. 前記フラグの値に基づき、複数の場所での接触を同じ期間に検出し始めたか否かを判断する、請求項７に記載の表示装置の駆動方法。
9. 現在の期間でのＸ座標データ及びＹ座標データを特定した後、前記フラグの値を初期化する段階をさらに含む、請求項８に記載の表示装置の駆動方法。
10. 前記所定の期間は１フレームである、請求項１に記載の表示装置の駆動方法。
11. マトリクス状に配列された複数の画素、
    マトリクス状に配列され、外部の物体が接触したときに感知信号を出力する複数の第１感知部、
    マトリクス状に配列され、外部の物体が接触したときに感知信号を出力する複数の第２感知部、
    前記複数の第１感知部の列ごとに感知信号を伝送する複数の列感知信号線、及び、
    前記複数の第２感知部の行ごとに感知信号を伝送する複数の行感知信号線、
    を含む表示パネル、並びに、
    所定の期間ごとに前記列感知信号線と前記行感知信号線とから感知信号を入力し、
    前記列感知信号線からの感知信号に基づいてＸ座標データを生成し、前記行感知信号線からの感知信号に基づいてＹ座標データを生成し、
    Ｘ座標データとＹ座標データとに基づいて前記表示パネルに接触している物体の有無を判別し、
    前記物体の接触を検出した場合、Ｘ座標データとＹ座標データとに基づき、前記物体の接触を検出した場所が複数であるか否かを判断し、
    前記物体の接触を検出した場所が複数である場合、複数の場所での接触を同じ期間に検出し始めたか否かを判断し、
    Ｘ座標データ及びＹ座標データに基づき、前記物体が接触している場所の位置を特定する接触判断部、
    を有する表示装置。
12. 前記接触判断部は、
    複数の場所での接触を異なる期間に順番に検出し始めた場合、現在の期間に生成されたＸ座標データが複数であるか否かを判断し、
    現在の期間に生成されたＸ座標データが複数ではない場合、直前の期間でのＸ座標データを現在の期間でのＸ座標データとして設定し、現在の期間に生成されたＹ座標データのうち、直前の期間でのＹ座標データとは異なるＹ座標データを現在の期間でのＹ座標データとして設定する、
    請求項１１に記載の表示装置。
13. 前記接触判断部は更に、
    現在の期間に生成されたＸ座標データが複数である場合、現在の期間に生成されたＹ座標データが複数であるか否かを判断し、
    現在の期間に生成されたＹ座標データが複数ではない場合、直前の期間でのＹ座標データを現在の期間でのＹ座標データとして設定し、現在の期間に生成されたＸ座標データのうち、直前の期間でのＸ座標データとは異なるＸ座標データを現在の期間でのＸ座標データとして設定する、
    請求項１２に記載の表示装置。
14. 前記接触判断部は更に、
    現在の期間に生成されたＹ座標データが複数である場合、現在の期間に生成された複数のＸ座標データのうち、直前の期間でのＸ座標データとは異なるＸ座標データを現在の期間でのＸ座標データとして設定し、現在の期間に生成された複数のＹ座標データのうち、直前の期間でのＹ座標データとは異なるＹ座標データを現在の期間でのＹ座標データとして設定する、
    請求項１３に記載の表示装置。
15. 前記接触判断部は更に、
    前記物体の接触を検出した場所が１つである場合、現在の期間に生成されたＸ座標データ及びＹ座標データを現在の期間でのＸ座標データ及びＹ座標データとして設定する、
    請求項１１に記載の表示装置。
16. 前記接触判断部は、複数のフラグを記憶しているレジスター部を含む、請求項１１に記載の表示装置。
17. 前記複数のフラグは、前記物体の接触が検出された場所の数が１つである場合に前記接触判断部によってアクティブにされる連続接触フラグを含む、請求項１６に記載の表示装置。
18. 前記複数のフラグは、前記物体の接触が検出された場所の数に応じて前記接触判断部によってアクティブにされる接触フラグを少なくとも２つ含む、請求項１６に記載の表示装置。
19. 前記複数のフラグは、現在の期間に生成されたＸ座標データ及びＹ座標データが複数であるか否かに応じて前記接触判断部によってアクティブにされるＸ座標固定フラグとＹ座標固定フラグとを含む、請求項１６に記載の表示装置。
20. 前記接触判断部は、
    前記列感知信号線からの感知信号に基づいてＸ座標データを生成し、前記行感知信号線からの感知信号に基づいてＹ座標データを生成する接触状態判断部、及び、
    前記接触状態判断部から入力されたＸ座標データとＹ座標データ、及び前記レジスター部に記憶された前記複数のフラグの各値に基づいて前記複数のフラグの各値を更新し、更新された前記複数のフラグの各値に応じて現在の期間でのＸ座標データとＹ座標データとを設定する制御部、
    をさらに含む、請求項１６に記載の表示装置。
21. 前記接触判断部は、
    前記制御部によって更新された前記複数のフラグの値に応じて所定の信号の状態を切り換え、前記信号を外部に出力する接触発生信号生成部、及び、
    前記制御部によって設定された現在の期間でのＸ座標データとＹ座標データとを外部に出力する接触情報出力部、
    をさらに含む、請求項２０に記載の表示装置。
22. 前記複数の第１感知部と前記複数の第２感知部とはそれぞれ、
    前記物体の接触によって前記表示パネルが受ける圧力に応じて静電容量を変化させる可変キャパシタ、及び、
    前記可変キャパシタと直列に連結されている基準キャパシタ、
    を含む、請求項１１に記載の表示装置。

Images