JP2009015367A - Liquid crystal display device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、カーナビゲーションシステムなどに用いられる光学式タッチセンサ機能付きの液晶表示装置に関し、特にタッチ位置を高精度に検出することのできる液晶表示装置に関するものである。 The present invention relates to a liquid crystal display device with an optical touch sensor function used in a car navigation system and the like, and more particularly to a liquid crystal display device capable of detecting a touch position with high accuracy.
光学式タッチセンサ機能付きの液晶表示装置は、透明基板上の各画素に対応して設けられた複数のフォトセンサを有しており、カーナビゲーションシステムなどへの適用を目指している(たとえば、特許文献1参照)。
図6はカーナビゲーションシステムに適用される一般的な光学式タッチセンサ機能付き液晶表示装置10Aを示す外観図であり、液晶表示装置10Aは、表示駆動制御部およびセンサ出力信号の処理部など(図示せず)を有している。
A liquid crystal display device with an optical touch sensor function has a plurality of photosensors provided corresponding to each pixel on a transparent substrate, and is aimed at application to a car navigation system or the like (for example, patents) Reference 1).
FIG. 6 is an external view showing a general liquid
図6において、液晶表示装置10Aの画面上にユーザの指を配置させると、周囲光の遮断またはバックライト光の反射により、タッチ位置のフォトセンサ(図示せず)の出力レベルが変動するので、センサ出力信号が変動する領域に基づき、タッチ位置を認識することができる。
In FIG. 6, when the user's finger is placed on the screen of the liquid
ところで、液晶表示装置10Aにおいて、表示駆動制御部は、各画素に対応したドット電極を、表示フレームごとに、たとえば60Hzの周波数で正負(+)、(−)に交流駆動している。
したがって、表示データに対応した信号線(ゲート線およびソース線)と、センサ出力線との容量結合などにより、各画素に対応して設けられたフォトセンサも、表示周波数で正負(+)、(−)に帯電されることになる。
By the way, in the liquid
Therefore, the photosensor provided corresponding to each pixel by the capacitive coupling between the signal line (gate line and source line) corresponding to the display data and the sensor output line or the like is also positive / negative (+), ( -) Will be charged.
この結果、表示駆動に応じてセンサ出力信号がフレームごとに変動する。 As a result, the sensor output signal varies from frame to frame in accordance with display driving.
従来の液晶表示装置では、表示データを交流駆動で表示していることから、信号線の交流駆動の影響を受けて、センサ出力信号もフレーム周期(60Hz)で大きく変動するので、タッチ位置の認識が困難となり、タッチセンサとしての検出精度が低下するという課題があった。 In the conventional liquid crystal display device, since display data is displayed by alternating current drive, the sensor output signal varies greatly with the frame period (60 Hz) under the influence of alternating current drive of the signal line, so that the touch position is recognized. There is a problem that detection accuracy as a touch sensor decreases.
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、複数のフォトセンサからのセンサ出力信号のうち、各ドット電極の同極性に対応したセンサ出力信号のみをタッチ位置の認識に用いることにより、交流駆動によるセンサ出力信号への影響を回避して、タッチ位置の検出精度を向上させた液晶表示装置を得ることを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and among sensor output signals from a plurality of photosensors, only a sensor output signal corresponding to the same polarity of each dot electrode is recognized. Therefore, it is an object of the present invention to obtain a liquid crystal display device in which the touch position detection accuracy is improved by avoiding the influence on the sensor output signal due to AC driving.
この発明による液晶表示装置は、光学式タッチセンサ機能を有する液晶表示装置であって、表示画素に対応した複数のドット電極を有する透明基板と、複数のドット電極の少なくとも1つに隣接するように透明基板に設けられた複数のフォトセンサと、複数のドット電極を個別に駆動するためのゲート線およびソース線と、複数のフォトセンサからのセンサ出力信号を読み出すためのセンサ出力線と、ゲート線およびソース線への印加電圧を制御して複数のドット電極を交流駆動する表示駆動制御手段と、複数のフォトセンサからのセンサ出力信号に基づいて透明基板上のタッチ位置を認識するタッチ位置認識手段とを備え、タッチ位置認識手段は、複数のセンサ出力信号のうち、複数のドット電極のうちの交流駆動時の同極性のドット電極に対応したフォトセンサからのセンサ出力信号のみをタッチ位置の認識に用いるものである。 A liquid crystal display device according to the present invention is a liquid crystal display device having an optical touch sensor function, and is adjacent to at least one of a plurality of dot electrodes and a transparent substrate having a plurality of dot electrodes corresponding to display pixels. A plurality of photosensors provided on a transparent substrate, gate lines and source lines for individually driving a plurality of dot electrodes, a sensor output line for reading sensor output signals from the plurality of photosensors, and a gate line And display drive control means for AC driving the plurality of dot electrodes by controlling the voltage applied to the source line, and touch position recognition means for recognizing the touch position on the transparent substrate based on sensor output signals from the plurality of photosensors The touch position recognizing means is a dot electrode of the same polarity at the time of AC driving among a plurality of dot electrodes among a plurality of sensor output signals It is to use only the sensor output signal from the photosensor which corresponds to the recognition of the touch position.
この発明によれば、データ表示用駆動信号の同極性のドット電極に対応したフォトセンサからの出力信号のみをタッチ位置認識に用いることにより、交流駆動による影響を受けることがなく、センサ出力信号が安定するのでタッチ位置の検出精度を向上させることができる。 According to the present invention, only the output signal from the photosensor corresponding to the dot electrode of the same polarity of the data display drive signal is used for touch position recognition, so that the sensor output signal is not affected by the AC drive. Since it is stable, the detection accuracy of the touch position can be improved.
実施の形態1.
以下、図面を参照しながら、この発明の実施の形態1について説明する。
図1はこの発明の実施の形態1に係る光学式タッチセンサ機能付き液晶表示装置を制御装置とともに示す側断面図である。
また、図2は図1内の透明基板部(ガラス基板部)の構成を示す平面図であり、信号線と関連した具体的な電極構成を拡大して模式的に示している。
Embodiment 1 FIG.
Embodiment 1 of the present invention will be described below with reference to the drawings.
1 is a side sectional view showing a liquid crystal display device with an optical touch sensor function according to a first embodiment of the present invention together with a control device.
FIG. 2 is a plan view showing the configuration of the transparent substrate portion (glass substrate portion) in FIG. 1, and schematically shows an enlarged specific electrode configuration related to the signal line.
図1において、光学式タッチセンサ機能を有する液晶表示装置10は、液晶が介在された表示パネルを構成する2枚の透明基板11と、透明基板11の背面側から光(破線矢印参照)を照射するバックライト12と、2枚の透明基板11の間に介在された複数のフォトセンサ(以下、単に「センサ」という)13と、表示駆動制御部21およびタッチ位置認識部22を有する制御装置20とを備えている。
In FIG. 1, a liquid
図示したように、光学式タッチセンサ機能付き液晶表示装置10の表示パネル上に、操作者が指を配置させると、タッチ位置に対応した領域において、センサ13に入射される周囲光(2点鎖線矢印参照)が遮断されるか、または、バックライト12からの光(破線矢印参照)が反射してセンサ13に入射される。
これにより、タッチ位置に対応した領域のセンサ出力信号のレベルが、他のセンサ出力信号のレベルと比べて著しく変動し、このセンサ出力信号のレベル変動は、制御装置20内のタッチ位置認識部22に入力される。
As shown in the drawing, when an operator places a finger on the display panel of the liquid
As a result, the level of the sensor output signal in the region corresponding to the touch position varies significantly compared to the levels of other sensor output signals, and the level variation of the sensor output signal is caused by the touch
図2において、透明基板11は、B(青)、R(赤)、G(緑)の各表示画素に対応した複数のドット電極14(14b、14r、14g)を有する。各ドット電極14は、表示画面のライン(図中右)方向に順次的に配列されている。
また、複数のセンサ13は、透明基板11において、複数のドット電極14(の少なくとも1つ)に隣接するように、1つずつ個別に設けられている。
In FIG. 2, the
The plurality of
複数のドット電極14には、各ドット電極を個別に駆動するための信号線として、ラインごとのゲート線Gn+1、Gn+2、・・・と、各ゲート線Gn+1、Gn+2、・・・に直交配置されたBソース線Sb、Rソース線SrおよびGソース線Sgとが接続されている。
各センサ13には、各センサ13からのセンサ出力信号を読み出すためのセンサ出力線ROが接続されている。
The plurality of
Each
ゲート線Gn+1、Gn+2、・・・およびソース線Sb、Sr、Sgは、表示データに応じて、制御装置20内の表示駆動制御部21により駆動制御される。
表示駆動制御部21は、ゲート線Gn+1、Gn+2、・・・およびソース線Sb、Sr、Sgへの印加電圧を制御して、複数のドット電極14を交流駆動する。
The gate lines Gn + 1, Gn + 2,... And the source lines Sb, Sr, Sg are driven and controlled by the display
The display
センサ出力線ROは、制御装置20内のタッチ位置認識部22に入力される。
タッチ位置認識部22は、複数のセンサ13からのセンサ出力信号に基づいて、たとえばセンサ出力信号の変動量が閾値以上を示す領域を抽出することにより、透明基板11上のタッチ位置を認識する。
The sensor output line RO is input to the touch
The touch
また、タッチ位置認識部22は、複数のセンサ出力信号のうち、複数のドット電極14のうちの交流駆動時の同極性のドット電極に対応したセンサからのセンサ出力信号のみをタッチ位置の認識に用いる。
Further, the touch
図3は交流駆動によるドット反転駆動時の各ドット電極およびセンサの極性状態を示す説明図であり、上段は奇数フレームの極性、下段は偶数フレームの極性を示している。
図3においては、各表示フレーム上の第1ラインの1番目の青(B11)のドット電極14bと、これに属する赤、緑(R11、G11)のドット電極14r、14gと、第1ラインの2番目の青(B12)のドット電極14bと、第2ラインの1番目の青(B21)のドット電極14bと、これに属する赤、緑(R21、G21)のドット電極14r、14gと、第2ラインの2番目の青(B12)のドット電極14bとが、それぞれの極性(+)、(−)と関連付けて示されている。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing the polarity state of each dot electrode and sensor at the time of dot inversion driving by AC driving. The upper row shows the odd frame polarity and the lower row shows the even frame polarity.
In FIG. 3, the first blue (B11)
図3に示すように、ドット反転駆動においては、各ドット電極が1つおきに同極性となるように制御され、かつ60Hzの周波数で奇数フレームと偶数フレームとの状態が交互に繰り返される。
このとき、画素が正負(+)、(−)に駆動されることにより、センサ13からの出力信号も、図示したように、正負(+)、(−)に帯電される。
As shown in FIG. 3, in dot inversion driving, every other dot electrode is controlled to have the same polarity, and the state of odd frames and even frames is alternately repeated at a frequency of 60 Hz.
At this time, when the pixel is driven positively (+) or (-), the output signal from the
ここで、各ドット電極14に対応したすべてのセンサ13の出力信号をタッチ位置認識処理に用いると、前述のように、各センサ13と画素(ドット電極14)との位置関係によりキャパシタンス成分を有することから、画素の交流駆動がセンサ出力信号に影響して誤検出を招く可能性がある。
Here, when the output signals of all the
しかし、この発明の実施の形態1によるタッチ位置認識部22は、正極性(+)または負極性(−)に帯電したドット電極14に属するセンサ13からのセンサ出力信号のみをタッチ位置認識処理に用いる。すなわち、奇数フレームにおいては、正極性に帯電されたセンサ13(+)からの出力信号のみを用い、偶数フレームにおいては、負極性に帯電されたセンサ13(+)からの出力信号のみを用いる。
したがって、実際の映像信号に応じたフリッカ現象の影響を受けることがなく、タッチセンサ機能が改善することができる。
However, the touch
Therefore, the touch sensor function can be improved without being affected by the flicker phenomenon according to the actual video signal.
なお、タッチ位置認識部22は、表示駆動制御部21の交流駆動状態に応じて、タッチ位置認識処理に用いるセンサ出力信号を選択してもよく、または、あらかじめ交流駆動状態が既知であれば、図3内の1つおきのセンサ13からの出力信号にみをタッチ位置認識処理に用いてもよい。
Note that the touch
また、図2および図3においては、センサ13を各ドット電極14のすべてに設けた場合を示したが、図3内の1つおきのドット電極14のみにセンサ13を設けてもよい。
すなわち、表示駆動制御部21が、複数のドット電極14に対して、表示フレームのライン方向に関して交互に同極性となるようなドット反転駆動を行う場合において、複数のセンサ13は、複数のドット電極14に対して、ライン方向の1つおきに設けられればよい。
2 and 3 show the case where the
That is, when the display
以上のように、この発明の実施の形態1に係る光学式タッチセンサ機能を有する液晶表示装置10は、表示画素に対応した複数のドット電極14を有する透明基板11と、複数のドット電極14の少なくとも1つに隣接するように透明基板11に設けられた複数のセンサ13と、複数のドット電極14を個別に駆動するためのゲート線Gn+1、Gn+2、・・・およびソース線Sb、Sr、Sgと、複数のセンサ13からのセンサ出力信号を読み出すためのセンサ出力線ROと、ゲート線およびソース線への印加電圧を制御して複数のドット電極14を交流駆動する表示駆動制御部21と、複数のセンサ13からのセンサ出力信号に基づいて透明基板11上のタッチ位置を認識するタッチ位置認識部22とを備えている。
As described above, the liquid
タッチ位置認識部22は、複数のセンサ出力信号のうち、複数のドット電極14のうちの交流駆動時の同極性のドット電極に対応したセンサ13からのセンサ出力信号のみをタッチ位置の認識処理に用いる。
これにより、交流駆動による影響を受けることがなく、センサ出力信号が安定するので、光学式タッチセンサを内蔵した液晶表示装置10のタッチ位置検出精度を向上させることができる。
The touch
As a result, the sensor output signal is stabilized without being affected by AC driving, and the touch position detection accuracy of the liquid
実施の形態2.
なお、上記実施の形態1では、ライン方向に関して、1つおきのドット電極14に対してセンサ13を設ける場合を例示したが、図4に示すように、複数のドット電極14に対して、2以上の所定数おきに分布するようにセンサ13を設けてもよい。
図4はこの発明の実施の形態2によるドット反転駆動時の各ドット電極およびセンサの極性状態を示す説明図であり、前述(図3参照)と同様に、上段は奇数フレームの極性、下段は偶数フレームの極性を示している。
In the first embodiment, the case where the
FIG. 4 is an explanatory diagram showing the polarity state of each dot electrode and sensor at the time of dot inversion driving according to
一般に、ドット電極14の大きさは数μm程度なので、透明基板11にタッチする操作者の指のサイズを考慮すれば、図4のように、各ラインの3個おきの青(B11、B22、B31)のドット電極14bのみにセンサ13を設けても、タッチセンサとしての機能が損なわれることはない。
In general, since the size of the
図4のように、ドット反転駆動においてセンサ13を間引き配置した場合も、タッチ位置認識部22は、正極性(+)または負極性(−)に帯電されたセンサ13からの出力信号のみをタッチ位置認識処理に用いるので、前述と同様の作用効果が得られる。
また、この場合、センサ13の個数が軽減されるので、コストダウンを実現することができる。
As shown in FIG. 4, even when the
In this case, since the number of
実施の形態3.
なお、上記実施の形態1、2では、表示駆動制御部21がドット反転駆動を行う場合について説明したが、図5のように、ライン反転駆動を行う場合に適用してもよい。
図5はこの発明の実施の形態3によるライン反転駆動時の各ドット電極およびセンサの極性状態を示す説明図であり、前述(図3、図4参照)と同様に、上段は奇数フレームの極性、下段は偶数フレームの極性を示している。
In the first and second embodiments, the case where the display
FIG. 5 is an explanatory view showing the polarity state of each dot electrode and sensor at the time of line inversion driving according to
この場合、表示駆動制御部21は、複数のドット電極14に対して、表示フレームのラインごとに交互に同極性となるようなライン反転駆動を行うので、各センサ13も、ライン反転駆動に同期して、各フレームのラインごとに正負に帯電される。
したがって、タッチ位置認識部22は、1つおきのラインに対応したセンサ13からのセンサ出力信号を用いて、タッチ位置認識処理を行う。
In this case, the display
Therefore, the touch
図5のように、ライン反転駆動の場合も、タッチ位置認識部22は、正極性(+)または負極性(−)に帯電されたセンサ13からの出力信号のみをタッチ位置認識処理に用いるので、前述と同様の作用効果が得られる。
なお、この場合も、複数のドット電極に対して、1つおきのラインに対応するように、センサ13を間引き配置することができ、前述と同様にコストダウンを実現することができる。
As shown in FIG. 5, even in the case of line inversion driving, the touch
In this case as well, the
10 液晶表示装置、11 透明基板、12 バックライト、13 センサ(フォトセンサ)、14、14b、14r、14g ドット電極、20 制御装置、21 表示駆動制御部、22 タッチ位置認識部、Gn+1、Gn+2、・・・ ゲート線、Sb、Sr、Sg ソース線、RO センサ出力線。
DESCRIPTION OF
Claims (4)
表示画素に対応した複数のドット電極を有する透明基板と、
前記複数のドット電極の少なくとも1つに隣接するように前記透明基板に設けられた複数のフォトセンサと、
前記複数のドット電極を個別に駆動するためのゲート線およびソース線と、
前記複数のフォトセンサからのセンサ出力信号を読み出すためのセンサ出力線と、
前記ゲート線および前記ソース線への印加電圧を制御して前記複数のドット電極を交流駆動する表示駆動制御手段と、
前記複数のフォトセンサからのセンサ出力信号に基づいて前記透明基板上のタッチ位置を認識するタッチ位置認識手段と
を備えた液晶表示装置において、
前記タッチ位置認識手段は、前記複数のセンサ出力信号のうち、前記複数のドット電極のうちの交流駆動時の同極性のドット電極に対応したフォトセンサからのセンサ出力信号のみを前記タッチ位置の認識に用いることを特徴とする液晶表示装置。 A liquid crystal display device having an optical touch sensor function,
A transparent substrate having a plurality of dot electrodes corresponding to display pixels;
A plurality of photosensors provided on the transparent substrate so as to be adjacent to at least one of the plurality of dot electrodes;
A gate line and a source line for individually driving the plurality of dot electrodes;
A sensor output line for reading sensor output signals from the plurality of photosensors;
Display drive control means for controlling the voltage applied to the gate line and the source line to drive the plurality of dot electrodes by alternating current;
In a liquid crystal display device comprising: touch position recognition means for recognizing a touch position on the transparent substrate based on sensor output signals from the plurality of photosensors;
The touch position recognizing unit recognizes only the sensor output signal from the photosensor corresponding to the dot electrode of the same polarity during the AC driving among the plurality of dot output signals among the plurality of sensor output signals. A liquid crystal display device characterized by being used in the above.
前記複数のフォトセンサは、前記複数のドット電極に対して、前記ライン方向の1つおきに設けられたことを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。 The display drive control means performs dot inversion drive such that the plurality of dot electrodes have the same polarity alternately with respect to the line direction of the display frame,
2. The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the plurality of photosensors are provided every other line direction with respect to the plurality of dot electrodes.
前記複数のフォトセンサは、前記複数のドット電極に対して、1つおきのラインに対応するように設けられたことを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。 The display drive control means performs line inversion drive so that the plurality of dot electrodes have the same polarity alternately for each line of the display frame,
The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the plurality of photosensors are provided so as to correspond to every other line with respect to the plurality of dot electrodes.
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