JP2009294903A

JP2009294903A - 表示装置

Info

Publication number: JP2009294903A
Application number: JP2008147823A
Authority: JP
Inventors: Toshiyuki Suzuki; 敏之鈴木
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 2008-06-05
Filing date: 2008-06-05
Publication date: 2009-12-17

Abstract

【課題】タッチ点の誤検出を防止することが可能な表示装置を提供する。
【解決手段】互いに平行な複数の走査信号線と前記各走査信号線に交差するデータ信号線とが表示領域に形成された表示素子と、各フレームを表示期間Ｔｄと帰線期間Ｔｒとに時分割し、前記表示期間Ｔｄに前記走査信号線を順に選択するとともに、前記帰線期間Ｔｒに前記走査信号線の選択を停止する走査信号線駆動手段と、前記表示領域上に配置されたタッチパネルと、前記タッチパネルを駆動して、前記帰線期間Ｔｒに前記タッチパネルへのタッチ点を検出するとともに、前記表示期間Ｔｄに前記タッチパネルへのタッチ点の検出を停止する駆動手段と、を備えたことを特徴とする表示装置。
【選択図】図４

Description

本発明は、タッチパネルを備えた表示装置に関する。

従来より、表示素子の表示領域上にタッチパネルを配置した表示装置が知られている。そして、表示素子としては、互いに対向する２枚の基板間に液晶が挟持され、各表示画素にスイッチング素子としてのＴＦＴを備えたアクティブマトリクス型の液晶表示パネルが知られている。このようなアクティブマトリクス型の液晶表示パネルは、液晶表示パネルに形成された走査信号線を順に選択することで、各ＴＦＴを順に所定の期間だけオン状態にする走査信号線駆動回路や、走査信号線駆動回路により選択された走査信号線に対応させて表示信号電圧をデータ信号線に供給することで、各表示画素に表示信号電圧を書き込むデータ信号線駆動回路によって駆動される。

また、タッチパネルは、一方の面に透明な抵抗膜を形成した一対のシートが、それぞれの抵抗膜形成面が対向するように所定の間隙をおいて配置され、その外面がタッチされたときに、当該タッチされた側のシートにおけるタッチ位置が撓み変形し局部的に他方のシートの抵抗膜に接触するように構成されている。そして、このようなタッチパネルは、一方のシートの抵抗膜における所定方向の両端間と、他方のシートの抵抗膜における前記所定方向に対して直交する方向の両端間とに、一定値の電圧が交互に印加されるとともに、一方の抵抗膜に電圧が印加されたときの他方の抵抗膜における一端で電圧値と、他方の抵抗膜に電圧が印加されたときの一方の抵抗膜における一端での電圧値とが検出されることにより、タッチ点の座標が検出される（特許文献１）。

特開２０００−１６３２０８号公報

上述したような走査信号線駆動回路は、水平同期信号に同期して各走査信号線を選択する。また、データ信号線駆動回路は、水平同期信号に同期してデータ信号線に供給する表示信号電圧を切り換える。このため、水平同期信号に同期したノイズが発生し、このノイズがタッチパネルに供給される電圧に重畳し、タッチ点の誤検出が発生するという問題があった。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、タッチ点の誤検出を防止することが可能な表示装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、請求項１に記載の表示装置は、互いに平行な複数の走査信号線と前記各走査信号線に交差するデータ信号線とが表示領域に形成された表示素子と、各フレームを表示期間と帰線期間とに時分割し、前記表示期間に前記走査信号線を順に選択するとともに、前記帰線期間に前記走査信号線の選択を停止する走査信号線駆動手段と、前記表示領域上に配置されたタッチパネルと、前記タッチパネルを駆動して、前記帰線期間に前記タッチパネルへのタッチ点を検出するとともに、前記表示期間に前記タッチパネルへのタッチ点の検出を停止する駆動手段と、を備えたことを特徴とする。

また、請求項２に記載の表示装置は、互いに平行な複数の走査信号線と前記各走査信号線に交差するデータ信号線とが表示領域に形成された表示素子と、各フレームを表示期間と帰線期間とに時分割し、前記表示期間に前記走査信号線を順に選択するとともに、前記帰線期間に前記走査信号線の選択を停止する走査信号線駆動手段と、前記表示領域上に配置されたタッチパネルと、前記タッチパネルを駆動して、前記表示期間に検出された前記タッチパネルへのタッチ情報を省いて、前記タッチパネルへのタッチ点を導出する駆動手段と、を備えたことを特徴とする。

また、請求項３に記載の表示装置は、請求項１または２に記載の表示装置において、前記駆動手段は、前記走査信号線駆動手段から出力される制御信号に基づいて帰線期間を検出することを特徴とする。

本発明によれば、タッチ点の誤検出を防止することができる。

以下、本発明を実施するための形態を、図面を参照して説明する。

本発明に係る表示装置１の概略全体構成は図１に示すように、所定の映像がその表示領域に表示される表示素子１０と、外部からの操作入力手段になるタッチパネル２０と、表示素子１０及びタッチパネル２０を駆動する駆動回路部３０等を備えて構成されている。そして、タッチパネル２０は、表示素子１０の映像観察側における表示領域上に配置されている。

表示素子１０は、図２に示すように、対向配置され、シール材１１により接着された２枚の基板間１２、１３に液晶が挟持された構成となっている。この２枚の基板１２、１３は、一対の偏光素子１４、１５に挟持されるように配置されている。そして、表示素子１０は、その表示領域１０ａに複数の表示画素が形成されている。即ち、一方の基板１２に、行方向に延伸配設された複数の走査信号線（例えばｎ本の走査信号線）と、列方向に延伸配設された複数のデータ信号線（例えばｍ本のデータ信号線）とが形成され、走査信号線とデータ信号線との各交点近傍に図３に示す表示画素が設けられて構成されている。ここで図３は、表示素子１０に設けられる複数の表示画素の内の１つの表示画素に対応する等価回路を示す図である。

図３に示す走査信号線Ｇ（ｊ）には薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）１１１のゲート電極が接続され、データ信号線Ｓ（ｉ）にはＴＦＴ１１１のソース電極が接続されている。更に、ＴＦＴ１１１のドレイン電極には画素電極１６が接続されている。そして、画素電極１６と対向するように、他方の基板１３に共通電極１７が配され、画素電極１６と共通電極１７との間に液晶ＬＣが充填されている。さらに、このようにして構成される液晶容量Ｃｌｃｄと並列になるように蓄積容量Ｃｃｓが接続されている。このような構成において、画素電極１６と共通電極１７との間に電圧が印加されると、この電圧に応じて画素電極１６と共通電極１７との間に充填された液晶ＬＣの配向状態が変化して液晶層中における光の透過率が変化する。これにより、表示素子１０の背面に配置された図示しない光源（バックライト）からの光の透過状態が変化して映像表示が行われる。なお、ｉ＝１，２，３，・・・，ｍ。ｊ＝１，２，３，・・・，ｎ。

また、タッチパネル２０は、図２、図６に示すように、一方の面に透明な抵抗膜２１、２２を形成した一対のシート２３、２４が、それぞれの抵抗膜形成面が対向するように枠状スペーサ２５によって所定の間隙をおいて配置され、その外面がタッチされたときに、当該タッチされた側のシートにおけるタッチ位置が撓み変形し局部的に他方のシートの抵抗膜に接触するように構成されている。

なお、抵抗膜２１には、所定の方向（例えばＸ軸）方向の両端縁にそれぞれ、その縁部の略全長にわたって、低抵抗金属膜からなる帯状電極２１ａ、２１ｂが設けられている。また、抵抗膜２２には、前記所定の方向と直交する方向（例えばＹ軸という）方向の両端縁にそれぞれ、その縁部の略全長にわたって、低抵抗金属膜からなる帯状電極２２ａ、２２ｂが設けられている。そして、これら帯状電極２１ａ、２１ｂ、２２ａ、２２ｂが後述のタッチパネル駆動回路に接続される。

駆動回路部３０は、表示素子１０の走査信号線を順に選択する走査信号線駆動回路３１と、表示素子１０のデータ信号線に例えば映像メモリ３６に記憶された映像データに基づいた表示信号電圧を供給するデータ信号線駆動回路３２と、表示素子１０の共通電極１７にコモン信号Ｖｃｏｍを供給する共通電極駆動回路３３と、タッチパネル２０を駆動するタッチパネル駆動回路３４と、後述の各種制御信号を出力することにより走査信号線駆動回路３１やデータ信号線駆動回路３２、共通電極駆動回路３３、タッチパネル駆動回路３４等の同期を得る制御部３５等を有している。

走査信号線駆動回路３１は、図３の走査信号線Ｇ（ｊ）が接続され、制御部３５から出力される垂直同期信号Ｖｓに基づいて各フレームにおける走査信号線Ｇ（ｊ）の走査を開始するとともに、制御部３５から出力される水平同期信号Ｈｓに基づいて各走査信号線Ｇ（ｊ）を個別に選択状態にする。

以下、説明を簡略化するために走査信号線の本数ｎを８本として具体的に説明するが、この本数に限定するものではない。走査信号線駆動回路３１は、図４に示すように、制御部３５から出力される垂直同期信号Ｖｓが入力されると、当該フレームにおける走査信号線Ｇ（ｊ）の走査を開始する。そして、水平同期信号Ｈｓに基づいて前段側の走査信号線Ｇ（１）から後段側の走査信号線Ｇ（８）に向かって順に走査信号線Ｇ（ｊ）を選択する。このとき、走査信号線駆動回路３１は、選択した走査信号線Ｇ（ｊ）に対応する走査信号を、ＴＦＴをオフ状態にさせるゲートオフ電圧ＶｇｌからＴＦＴをオン状態にさせるゲートオン電圧Ｖｇｈへ所定の時間だけ切り換える。そして、走査信号線駆動回路３１は、最後段の走査信号線Ｇ（ｊ）を選択した後、次回の垂直同期信号Ｖｓが入力されると、再び走査信号線Ｇ（ｊ）の走査を開始する。即ち、走査信号線駆動回路３１は、各フレームを、各走査信号線Ｇ（ｊ）を順に選択する表示期間Ｔｄと、走査信号線Ｇ（ｊ）の選択を停止する帰線期間Ｔｒとに時分割している。

データ信号線駆動回路３２は、制御部３５から出力される垂直同期信号Ｖｓ、水平同期信号Ｈｓ、映像データＤａｔａ、基準クロック信号ＣＬＫ、及び極性反転信号Ｐｏｌに基づいて、表示素子１０に設けられた各データ信号線Ｓ（ｉ）に対して、各データ信号線Ｓ（ｉ）に対応する表示信号電圧を図４に示すように所定のタイミングで切り換えて出力するものである。

データ信号線駆動回路３２の機能ブロック構成は、図５に示すように、サンプリングメモリ３２１、データラッチ部３２２、Ｄ／Ａ変換回路（ＤＡＣ）３２３、及び表示信号電圧生成回路３２４からなる。

サンプリングメモリ３２１は、制御部３５から出力される水平同期信号Ｈｓ及び基準クロック信号ＣＬＫに同期して、走査信号線一本分の表示画素に対応する画素データ（１水平期間分の画素データ）単位で、各表示画素に対応する画素データを前段側の走査信号線に対応するものから順に、映像メモリ３６に記憶された映像データから取り込むためのものであり、データ信号線Ｓ（ｉ）の数と同数のデータ格納領域を備えている。つまり、サンプリングメモリ３２１は、走査信号線毎に当該走査信号線に対応した画素データを取り込むとともに、当該取り込んだ画素データのそれぞれを、対応するデータ信号線Ｓ（ｉ）のデータ格納領域に格納する。ここで、画素データには、各表示画素に表示すべき階調レベル情報が含まれ、この階調レベル情報は、表示画素毎に例えば８ビットのデジタルデータとして表される。そして、各データ格納領域には、この８ビットのデジタルデータが格納される。

サンプリングメモリ３２１が取り込んだ１水平期間分の画素データは、後段のデータラッチ部３２２からの要求にしたがって、サンプリングメモリ３２１からデータラッチ部３２２に転送される。データラッチ部３２２に画素データが転送されると、サンプリングメモリ３２１は、次の１水平期間分の画素データとして次の行の走査信号線に対応した画素データの取り込み状態に移る。これは、水平同期信号Ｈｓに同期して行われる。

データラッチ部３２２は、水平同期信号Ｈｓに基づいて、サンプリングメモリ３２１から１水平期間分の画素データを一斉に取得するとともに、取得した画素データを後段のＤ／Ａ変換回路３２３に出力する。

Ｄ／Ａ変換回路３２３は、複数のＤＡＣ部３２５及び出力アンプ回路３２６で構成され、ＤＡＣ部３２５により表示信号電圧生成回路３２４から供給される表示信号電圧が選択されることで、データラッチ部３２２から出力されてくるそれぞれの画素データが、対応するアナログ信号としての表示信号電圧に変換され、出力アンプ回路３２６によりデータ信号線Ｓ（ｉ）へ出力される。

また、Ｄ／Ａ変換回路３２３は、制御部３５から出力される極性反転信号Ｐｏｌに対応するように、データラッチ部３２２から出力されたデジタル形式の画素データをアナログ電圧としての表示信号電圧に変換する。具体的には、Ｄ／Ａ変換回路３２３は、極性反転信号Ｐｏｌがハイレベルであれば、データラッチ部３２２から出力された画素データが正極性の表示信号電圧になるようにＤ／Ａ変換し、極性反転信号Ｐｏｌがローレベルであれば、データラッチ部３２２から出力された画素データが負極性の表示信号電圧になるようにＤ／Ａ変換する。換言すると、Ｄ／Ａ変換回路３２３は、極性反転信号Ｐｏｌがハイレベルであるときは、液晶に印加される電圧が正極性となるようにＤ／Ａ変換し、極性反転信号Ｐｏｌがローレベルであるときは、液晶に印加される電圧が負極性となるようにＤ／Ａ変換する。

共通電極駆動回路３３は、制御部３５から出力される極性反転信号Ｐｏｌに基づいて共通電極１７に共通信号Ｖｃｏｍを供給するもので、図４に示すように、極性反転信号Ｐｏｌがハイレベルのときに液晶に印加される電圧が正極性になるように第一の共通電圧Ｖｃｌを出力し、極性反転信号Ｐｏｌがローレベルのときに液晶に印加される電圧が負極性になるように第二の共通電圧Ｖｃｈを出力する。

タッチパネル駆動回路３４は、図６（Ａ）、図６（Ｂ）に示すように、抵抗膜２１のＸ軸方向の両端縁の帯状電極２１ａ、２１ｂ間と抵抗膜２２のＹ軸方向の両端縁の帯状電極２２ａ、２２ｂ間とに一定値の電圧を交互に印加する電圧印加回路３４１と、所定の帯状電極間に印加される電圧値を検出してタッチ点の座標を導出する座標検出回路３４２を備えている。

電圧印加回路３４１は、定電圧電源Ｖｄｃと、２つの接続切換スイッチＳｗ１、Ｓｗ２とを有している。そして、定電圧電源Ｖｄｃにおける＋極が接続切換スイッチＳｗ１を介して帯状電極２１ａまたは帯状電極２２ａに接続されている。接続切換スイッチＳｗ１は定電圧電源Ｖｄｃにおける＋極の接続先を帯状電極２１ａと帯状電極２２ａとの間で切り換える。また、定電圧電源Ｖｄｃにおける−極が接続切換スイッチＳｗ２を介して帯状電極２１ｂまたは帯状電極２２ｂに接続されている。接続切換スイッチＳｗ２は定電圧電源Ｖｄｃにおける−極の接続先を帯状電極２１ｂと帯状電極２２ｂとの間で切り換える。即ち、電圧印加回路３４１は、接続切換スイッチＳｗ１、Ｓｗ２を切り換えることによって、定電圧電源Ｖｄｃから出力される電圧を抵抗膜２１と抵抗膜２２とに交互に印加する。なお、図６（Ａ）、図６（Ｂ）に示した定電圧電源Ｖｄｃは直流電源であるが、この定電圧電源Ｖｄｃは交流電源でもよい。

また、座標検出回路３４２は、電圧測定器Ｄｅと、接続切換スイッチＳｗ３と、電圧測定器Ｄｅにより検出した電圧に基づいてタッチ点の座標を導出する座標演算部３４３とを有している。電圧測定器Ｄｅは、その一端側が定電圧電源Ｖｄｃにおける−極と接続切換スイッチＳｗ２との間の所定のポイントＰに接続されるとともに、その他端側が接続切換スイッチＳｗ３を介して帯状電極２１ｂまたは帯状電極２２ｂに接続されている。接続切換スイッチＳｗ３は、接続切換スイッチＳｗ１及び接続切換スイッチＳｗ２の接続切り換えタイミングに同期して、図６（Ａ）、図６（Ｂ）に示すように、電圧測定器Ｄｅにおける他端側の接続先を帯状電極２１ｂと帯状電極２２ｂとの間で切り換える。

なお、接続切換スイッチＳｗ１、Ｓｗ２、Ｓｗ３の切り換え周波数は、フレーム周波数よりも十分に高い周波数で、例えば後述の座標演算部３４３により一括同時制御される。

座標演算部３４３は、制御部３５から出力される垂直同期信号Ｖｓを基準として同じく制御部３５から出力される水平同期信号Ｈｓをカウントすることにより上述した帰線期間Ｔｒを検出するとともに、当該帰線期間Ｔｒに電圧測定器Ｄｅにより検出された電圧値に基づいてタッチパネル２０上のタッチ点を演算導出する。即ち、タッチパネル駆動回路３４は、図４に示すように帰線期間Ｔｒにタッチパネル２０へのタッチ点を検出するとともに、表示期間Ｔｄにタッチパネル２０へのタッチ点の検出を停止する。さらに換言すると、タッチパネル駆動回路３４は、表示期間Ｔｄに検出されたタッチパネル２０へのタッチ情報を省いて、タッチパネル２０へのタッチ点を導出する。

以下、タッチ点の演算導出について説明する。定電圧電源Ｖｄｃの電圧値をＶ₀、抵抗膜２１のＸ軸方向の一端（帯状電極２１ｂの内側縁）におけるＸ座標値を０、抵抗膜２１のＸ軸方向の他端（帯状電極２１ａの内側縁）におけるＸ座標値を１、タッチ点のＸ座標をｘ、抵抗膜２１のＸ軸方向の両端間（帯状電極２１ａと帯状電極２２１ｂとの間）の抵抗値をｒ_x、電圧測定器Ｄｅの内部抵抗値をＲとすると、抵抗膜２１のＸ軸方向の両端間に電圧Ｖ₀を印加したときの電圧測定器Ｄｅによる測定電圧値Ｖ（ｘ）は、ｒ_x≪Ｒであるため、
Ｖ（ｘ）＝Ｖ₀（１−ｘ）
で表すことができる。

また、抵抗膜２２のＹ軸方向の一端（帯状電極２２ｂの内側縁）におけるＹ座標値を０、抵抗膜２２のＹ軸方向の他端（帯状電極２２ａの内側縁）のＹ座標値を１、タッチ点のＹ座標をｙ、抵抗膜２２のＹ軸方向の両端間（帯状電極２２ａと帯状電極２２ｂとの間）の抵抗値をｒ_yとすると、抵抗膜２２のＹ軸方向の両端間に電圧Ｖ₀を印加したときの電圧測定器Ｄｅの測定電圧値Ｖ（ｙ）は、ｒ_y≪Ｒであるため、
Ｖ（ｙ）＝Ｖ₀（１−ｙ）
で表すことができる。

したがって、タッチ点のＸ座標ｘとＹ座標ｙは、
ｘ＝１−Ｖ（ｘ）／Ｖ₀
ｙ＝１−Ｖ（ｙ）／Ｖ₀
により求めることができる。

即ち、本実施の形態では、座標演算部３４３は、表示期間Ｔｄに電圧測定器Ｄｅにより検出された電圧値、即ち、走査信号線駆動回路３１やデータ信号線駆動回路３２が水平同期信号に同期して動作する際に発生させるノイズが重畳した電圧値を用いることなく、帰線期間Ｔｒに電圧測定器Ｄｅにより検出された電圧値に基づいてタッチパネル２０上のタッチ点を演算導出するため、タッチ点の誤検出を防止することができる。

なお、上述の実施の形態では、制御部３５が座標演算部３４３に垂直同期信号及び水平同期信号を出力し、座標演算部３４３が当該垂直同期信号及び水平同期信号に基づいて帰線期間を検出する場合について説明したが、走査信号線駆動回路３１が制御部３５から入力される垂直同期信号及び水平同期信号に基づいて帰線期間を検出するとともに当該帰線期間を示す制御信号を座標演算部３４３に出力し、この制御信号に基づいて座標演算部３４３が帰線期間を検出する構成としてもよい。

また、上述の実施の形態では、定電圧電源Ｖｄｃが常時、電圧を出力する構成について説明したが、定電圧電源Ｖｄｃは帰線期間に電圧を出力し、表示期間には電圧出力を停止する構成としてもよい。消費電力を低減することができ好ましい。

上述した実施の形態は、本発明の一例に過ぎず、各機能ブロックの具体的な構成は本発明の作用効果を奏する範囲において適宜変更設計できることはいうまでもない。

表示装置の概略全体構成図表示素子及びタッチパネルの断面図表示画素の等価回路表示装置の動作を説明するためのタイミングチャートデータ信号線駆動回路の構成図タッチパネル駆動回路の構成図

符号の説明

１：表示装置
１０：表示素子
２０：タッチパネル
３０：駆動回路
３１：走査信号線駆動回路
３２：データ信号線駆動回路
３３：共通電極駆動回路
３４：タッチパネル駆動回路
３５：制御部
３６：映像メモリ
Ｔｄ：表示期間
Ｔｒ：帰線期間

Claims

互いに平行な複数の走査信号線と前記各走査信号線に交差するデータ信号線とが表示領域に形成された表示素子と、
各フレームを表示期間と帰線期間とに時分割し、前記表示期間に前記走査信号線を順に選択するとともに、前記帰線期間に前記走査信号線の選択を停止する走査信号線駆動手段と、
前記表示領域上に配置されたタッチパネルと、
前記タッチパネルを駆動して、前記帰線期間に前記タッチパネルへのタッチ点を検出するとともに、前記表示期間に前記タッチパネルへのタッチ点の検出を停止する駆動手段と、
を備えたことを特徴とする表示装置。
互いに平行な複数の走査信号線と前記各走査信号線に交差するデータ信号線とが表示領域に形成された表示素子と、
各フレームを表示期間と帰線期間とに時分割し、前記表示期間に前記走査信号線を順に選択するとともに、前記帰線期間に前記走査信号線の選択を停止する走査信号線駆動手段と、
前記表示領域上に配置されたタッチパネルと、
前記タッチパネルを駆動して、前記表示期間に検出された前記タッチパネルへのタッチ情報を省いて、前記タッチパネルへのタッチ点を導出する駆動手段と、
を備えたことを特徴とする表示装置。
前記駆動手段は、前記走査信号線駆動手段から出力される制御信号に基づいて帰線期間を検出することを特徴とする請求項１または２に記載の表示装置。