JP2009116489A - 表示装置および電子機器 - Google Patents

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Abstract

【課題】コモン電極の電圧切り替えに伴うノイズによるタッチの誤検出を防止する。
【解決手段】セトリング期間においてスイッチ４１１、４１２を互いに排他的にオンまた
はオフさせ、この後、カウント期間において、スイッチ４１１をオフさせるとともにスイ
ッチ４１２をオンさせる。カウント期間においてノードＡの電圧が予め設定された基準電
圧Ｖrefに達するまでの時間に基づいて検出電極２０２におけるタッチ検出を行う。コモ
ン電極の電圧切り替えは、セトリング期間においてスイッチ４１１がオフ、スイッチ４１
２がオンしているタイミングで実行する。
【選択図】図６

Description

本発明は、表示パネルから発生するノイズによってタッチ検出の精度が低下するのを抑
える技術に関する。
液晶を用いた表示パネルでは、走査線とデータ線との交差に対応して、画素電極とコモ
ン電極（対向電極）とで液晶を挟持した液晶容量が設けられ、この液晶容量に階調（明る
さ）に応じた電圧を書き込むことによって所定の表示を行うようになっている。近年では
、このような表示パネルに、タッチ検出を行うタッチパネルが設けられる場合もある。タ
ッチパネルを表示パネルに設けると、タッチパネルによる入力に応じた画像を表示パネル
に表示させることができるので、ユーザの利便性を向上させることが可能となる。
ただし、表示パネルは、様々なノイズの発生源であり、当該ノイズがタッチパネルに伝
搬し、タッチ検出に悪影響を与える。そこで、表示パネルにおける１フレーム（通常、１
６．７ミリ秒）の期間を表示用の書込期間と検出期間とに分けるとともに、検出期間にお
いてタッチパネルの検出を実行することによって、書込期間で発生するノイズが、タッチ
パネルの検出に影響を与えないようにする技術が提案されている（例えば特許文献１参照
）。
特開平１０−１２４２３３号公報
しかしながら、この技術では、タッチパネルの検出が１フレームに１回の割合に制限さ
れるので、タッチ検出の制約が大きい。また、近年では、液晶容量を交流駆動する際にデ
ータ線の電圧振幅を抑えるため、当該コモン電極の電圧を、低位側電圧および高位側電圧
に交互に切り替えることも行われているが、このコモン電極の電圧の切り替わりに伴うノ
イズの影響も無視できなくなっている。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、その目的の一つは、タッチパネル
の検出が１フレームで１回に制限されず、かつ、コモン電極の電圧を切り替えに伴うノイ
ズの影響を受けにくいタッチパネル付きの表示装置および電子機器を提供することにある
。
上記目的を達成するために本発明は、画素電極と、前記画素電極に対向するコモン電極
との差電圧に応じた階調となる画素を複数備える表示パネルと、前記画素電極にそれぞれ
データ信号を供給するとともに、第１の電圧と該第１の電圧よりも高い第２の電圧とを交
互に切り替えたコモン信号を前記コモン電極に供給する駆動回路と、前記表示パネルに積
層され、検出電極を有するタッチパネル基板と、前記検出電極のタッチ検出を行う検出回
路と、を備え、前記検出回路は、電源線と所定のノードとの間に流れる電流を一定値とさ
せる定電流源と、前記検出電極と前記ノードとの間でオンまたはオフする第１スイッチと
、前記検出電極と接地線との間でオンまたはオフする第２スイッチと、前記ノードと前記
接地線との間に介挿された容量素子と、を有し、前記第１および第２スイッチを互いに排
他的にオンおよびオフさせる動作を繰り返すセトリング期間と、該セトリング期間の後に
、前記第１スイッチをオフさせ、前記第２スイッチをオンさせて、前記ノードの電圧が予
め設定された基準電圧に達するまでの時間に基づいて前記検出電極におけるタッチ検出を
行うカウント期間とを有し、前記駆動回路は、前記セトリング期間において前記第２スイ
ッチがオンしているときに、前記コモン信号の電圧を切り替えることを特徴とする。

画素電極と、前記画素電極に対向するコモン電極との差電圧に応じた階調となる画素を複
数備える表示パネルと、前記画素電極にそれぞれデータ信号を供給するとともに、低位側
および高位側の電圧を交互に切り替えたコモン信号を前記コモン電極に供給する駆動回路
と、前記表示パネルに積層され、検出電極を有するタッチパネル基板と、前記検出電極の
タッチ検出を行う検出回路と、を備え、前記検出回路は、電源線と所定のノードとの間に
流れる電流を一定値とさせる定電流源と、前記検出電極と前記ノードとの間でオンまたは
オフする第１スイッチと、前記検出電極と接地線との間でオンまたはオフする第２スイッ
チと、前記ノードと前記接地線との間に介挿された容量素子と、を有し、セトリング期間
において、前記第１および第２スイッチを互いに排他的にオンおよびオフさせる動作を繰
り返した後、カウント期間において、前記第１スイッチをオフさせ、前記第２スイッチを
オンさせて、前記ノードの電圧が予め設定された基準電圧に達するまでの時間に基づいて
前記検出電極におけるタッチ検出を行い、前記駆動回路は、前記セトリング期間において
前記第２スイッチがオンしているときに、前記コモン信号の電圧を切り替えることを特徴
とする。本発明において、セトリング期間におけるノードの電圧は、検出電極における容
量成分に応じた電圧にセトリングする。検出電極における容量成分は、タッチの有無によ
って異なるので、カウント期間において、ノードは定電流源による容量素子への充電によ
って基準電圧に達するまでの時間によって検出電極におけるタッチの有無を検出すること
ができる。本願発明によれば、コモン電極における電圧が切り替えられるタイミングでは
、セトリング期間において第１スイッチがオフしているため、検出電極と容量素子とは電
気的に遮断されるので、ノイズの影響を受けにくくなる。
本発明において、さらに、クロック信号を出力する発振器を備え、前記駆動回路は、前
記クロック信号に基づいて前記コモン信号の電圧を切り替え、前記セトリング期間におい
て前記第１および第２スイッチを、前記クロック信号を分周した信号に基づいてオンおよ
びオフさせる第１の構成としても良いし、また、前記検出回路は、クロック信号を出力す
る発振器を有し、前記セトリング期間において、前記クロック信号に基づいて前記第１お
よび第２スイッチをオンおよびオフさせ、前記駆動回路は、前記クロック信号を分周した
信号に基づいて前記コモン信号の電圧を切り替える第２の構成としても良いし、前記駆動
回路は、クロック信号を出力する発振器を有し、前記クロック信号に基づいて前記コモン
信号の電圧を切り替え、前記検出回路は、前記セトリング期間において、前記クロック信
号に基づいて前記第１および第２スイッチをオンおよびオフさせる第３の構成としても良
い。
なお、本発明は、表示装置のみならず、当該表示装置を有する電子機器としても概念す
ることが可能である。
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図１（ａ）は、本発明の第１実施形態に係る表示装置の構成を示す図である。
この図に示されるように、表示装置１は、表示パネル１０と、タッチ検出用の検出電極
が形成されたタッチパネル基板２２とを積層した構成である。表示パネル１０は、素子基
板１２と対向基板１４とを互いに一定の間隔を保って貼り合わせるとともに、当該間隙に
液晶層が封止した構成となっている。なお、図１（ａ）では、説明のために表示パネル１
０とタッチパネル基板２２との間を離した状態で示しているが、実際には、これらは密着
した状態となっている。
一方、タッチパネル基板２２には、透明導電膜からなる検出電極２０２が図１（ｂ）に
示されるように、複数個（本実施形態では１０個）形成されている。検出電極２０２は、
本実施形態では同図に示されるように、形状が直角三角形であり、斜辺同士を対向配置さ
せたものが、縦方向に５組連続的に配列している。なお、検出電極２０２についての形状
は、例えば矩形形状としてマトリクス状に配列させても良い。
図２は、表示装置１の電気的な構成を示すブロック図である。
この図において、発振器６０は、所定周波数（１２ＭＨｚ）のクロック信号Ｃlkを出力
するものである。
タッチパネルの検出回路５０は、検出電極２０２の各々に接続されて当該検出電極２０
２の容量に応じた時間カウント値を出力する容量検出回路４０と、クロック信号Ｃlkを４
分周して信号Ｃlkaとして出力する分周回路４２と、信号Ｃlkaを検出電極２０２の選択に
合わせてセトリング期間における信号Ｃk1〜Ｃk10として分配等する分配制御回路４４と
を集積したＩＣチップである。
一方、分周等回路３２は、クロック信号Ｃlkを３８分周するとともに、後述するように
タイミング調整した信号Ｃlkbを、表示パネル１０を駆動する駆動回路３０に供給する。
説明便宜のため、表示パネル１０および駆動回路３０について説明する。図３は、これ
らの構成を示すブロック図である。
この図に示されるように、本実施形態において表示パネル１０では、３２０行の走査線
１１２が行（Ｘ）方向に延在するように、また、２４０列のデータ線１１４が列（Ｙ）方
向に延在するように、それぞれ設けられている。そして、これらの１〜３２０行目の走査
線１１２と１〜２４０列目のデータ線１１４との交差に対応して、画素１１０がそれぞれ
配列している。したがって、本実施形態では、表示パネル１０において画素１１０が縦３
２０行×横２４０列のマトリクス状に配列することになるが、本発明を当該配列に限定す
る趣旨ではない。
また、本実施形態では、コモン電極１０８には、コモン信号供給回路３２０によるコモ
ン信号Ｖcomが供給されており、すべての画素１１０にわたって共用されている。
画素１１０については、図４に示されるように、ｎチャネル型の薄膜トランジスタ（th
in film transistor：以下単に「ＴＦＴ」と略称する）１１６と液晶容量１２０とを有し
、このうち、ＴＦＴ１１６のゲート電極が走査線１１２に接続される一方、そのソース電
極がデータ線１１４に接続され、そのドレイン電極が画素電極１１８にそれぞれ接続され
ている。
ここで、画素電極１１８は素子基板１２に形成される。一方、コモン電極１０８はすべ
ての画素電極１１８に対向するように対向基板１４に形成されて、画素電極１１８との間
で液晶層１０５を挟持する。したがって、画素１１０毎に、画素電極１１８、コモン電極
１０８および液晶層１０５からなる液晶容量１２０が構成される。
なお、このような液晶容量１２０において、画素電極１１８とコモン電極１０８との間
を通過する光の透過率は、液晶容量１２０に保持される電圧の実効値がゼロであれば最小
値（最も暗い状態）となる一方、当該実効値が大きくなるにつれて、透過率が徐々に大き
くなるノーマリーブラックモードに設定される。このため、バックライトユニット（図示
省略）よって照射された光は、画素１１０毎に、液晶容量１２０に保持された電圧の実効
値に応じた比率で出射する。したがって、画素１１０毎に、階調に応じた電圧を液晶容量
１２０に保持させることによって、目的の画像を表示させることができる。
駆動回路３０は、制御回路３１０、コモン信号供給回路３２０、走査線駆動回路３４０
およびデータ線駆動回路３５０を有する。このうち、制御回路３１０は、各種制御信号を
出力して、コモン信号供給回路３２０、走査線駆動回路３４０およびデータ線駆動回路３
５０の各部をそれぞれ制御するものである。
走査線駆動回路３４０は、１フレームの期間において走査信号Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３、…、
Ｙ３２０を、それぞれ１、２、３、…、３２０行目の走査線１１２に供給する。詳細には
、走査線駆動回路３４０は、図５に示されるように、１フレームの期間において走査線１
１２を１行ずつ図１において上から数えて１、２、３、…、３２０行目という順番で水平
走査期間（Ｈ）毎に選択し、選択した走査線への走査信号をＨレベルに相当する選択電圧
ＶＧＨとし、それ以外の走査線への走査信号をＬレベルに相当する電圧ＶＧＬとする。
なお、本実施形態において１フレームとは、１枚の画像を表示させるのに要する期間を
いい、図５に示されるように、１行目の走査線を選択してから３２０行目の走査線を選択
するまでの期間をいう。
データ線駆動回路３５０は、走査線駆動回路３４０により選択電圧が印加された走査線
１１２に位置する画素１１０に対し、画素の階調に応じた電圧であって、制御回路３１０
で指定された書込極性に応じた電圧のデータ信号を、１〜２４０列目のデータ線１１４に
それぞれ供給するものである。
詳細には、データ線駆動回路３５０は、縦３２０行×横２４０列の画素マトリクス配列
に対応した記憶領域（図示省略）を有し、各記憶領域において、それぞれに対応する画素
１１０の階調（明るさ）を指定する表示データＤaを記憶する。ここで、データ線駆動回
路３５０は、ある走査線１１２に選択電圧が印加される直前において、当該走査線１１２
に位置する画素１１０の表示データＤaを記憶領域から読み出すとともに、当該読み出し
た表示データで指定された階調および書込極性に応じた電圧に変換し、走査線に選択電圧
が印加されるタイミングに合わせて、データ信号としてデータ線１１４に供給する。この
供給動作を、データ線駆動回路３５０は、選択される走査線１１２に位置する１〜２４０
列のそれぞれについて並列的に実行する。
なお、記憶領域に記憶される表示データＤaは、表示内容に変更が生じた場合に、外部
上位回路（図示省略）から書込アドレスとともに変更後の表示データＤaが供給されて書
き換えられる。
本実施形態において、画素への書き込み極性は、１行毎に反転する行反転（ライン反転
、走査線反転ともいう）方式としている。ここで、図５に示されるように、あるフレーム
（「ｎフレーム」と表記）の期間において、奇数（１、３、５、…、３１９）行目の走査
線に位置する画素に対しては正極性が指定され、偶数（２、４、６、…、３２０）行目の
走査線に位置する画素に対しては負極性が指定されるものとしたとき、次のフレーム（「
（ｎ＋１）フレーム」と表記）では、奇数行の画素では負極性が指定され、偶数行の画素
では正極性が指定される。このように書込極性を１フレーム毎に反転する理由は、直流成
分の印加による液晶層の劣化を防止するためである。
コモン信号供給回路３２０は、次のような電圧のコモン信号Ｖcomをコモン電極１０８
に供給するものである。詳細には、コモン信号供給回路３２０は、ある１行の走査線が選
択される水平走査期間（Ｈ）において、正極性書込が指定されていればコモン信号Ｖcom
を電圧ＶcomLとし、負極性書込が指定されていればコモン信号Ｖcomを電圧ＶcomHとする
。
なお、電圧ＶcomL、ＶcomHは、図５に示されるように、Ｌレベルに相当する電圧ＶＧＬ
と、Ｈレベルに相当する選択電圧ＶＧＨとにおいて、ＶＧＬ＜ＶcomL＜ＶcomH＜ＶＧＨと
いう関係にある。
ここで、本実施形態においてフレーム周波数を６０Ｈｚとした場合、１フレームの期間
は１６．７ｍ秒となり、水平走査期間（Ｈ）は、その３２０分の１である５０μ秒となる
。したがって、コモン信号供給回路３２０は、１２ＭＨｚであるクロック信号Ｃlkを３８
分周した信号Ｃlkbの１６クロック分を、１水平走査期間（Ｈ）の目安として、コモン信
号Ｖcomの電圧を切り替えれば良いことになる。
次に、表示パネル１０の動作について説明する。上述したように本実施形態では、ｎフ
レームにおいて、最初に１行目の走査線１１２が選択され、走査信号Ｙ１がＨレベルに相
当する電圧ＶＧＨとなる。また、ｎフレームにおいて奇数行では正極性書込が指定される
ので、走査信号Ｙ１がＨレベルとなる水平走査期間（Ｈ）において、コモン信号Ｖcomは
電圧ＶcomLとなる。さらに、ｎフレームにおいて走査信号Ｙ１がＨレベルとなるとき、デ
ータ線駆動回路３５０は、１行目であって１、２、３、…、２４０列目の画素の表示デー
タＤaで指定された電圧だけ、電圧ＶcomLを基準に高位側とした電圧のデータ信号Ｘ１、
Ｘ２、Ｘ３、…、Ｘ２４０を、それぞれ１、２、３、…、２４０列のデータ線１１４に供
給する。これにより例えば、ｊ列目のデータ線１１４に供給されるデータ信号Ｘｊは、１
行ｊ列の画素１１０の表示データＤaで指定される階調が明るくなるにつれて、電圧Ｖcom
Lよりも高位側とした電圧となる。走査信号Ｙ１がＨレベルになると、１行１列〜１行２
４０列の画素におけるＴＦＴ１１６がオンするので、これらの画素電極１１８には、デー
タ信号Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、…、Ｘ２４０が印加される。このため、１行１列〜１行２４０
列の液晶容量１２０には、データ信号の電圧とコモン信号Ｖcomの電圧ＶcomLとの差電圧
が、すなわち階調に応じた正極性の電圧が書き込まれることになる。
次に、ｎフレームにおいて、２行目の走査線１１２が選択されて、走査信号Ｙ２がＨレ
ベルとなる。また、ｎフレームにおいて偶数行では負極性書込が指定されるので、走査信
号Ｙ２がＨレベルとなる水平走査期間（Ｈ）において、コモン信号Ｖcomは電圧ＶcomHと
なる。
さらに、走査信号Ｙ２がＨレベルとなるとき、データ線駆動回路３５０は、２行目であ
って１、２、３、…、２４０列目の画素の表示データＤaで指定された電圧だけ、電圧Ｖc
omHを基準に低位側とした電圧のデータ信号Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、…、Ｘ２４０を、それぞ
れ１、２、３、…、２４０列のデータ線１１４に供給する。これにより例えば、ｊ列目の
データ線１１４に供給されるデータ信号Ｘｊは、２行ｊ列の画素１１０の表示データＤa
で指定される階調が明るくなるにつれて、電圧ＶcomHよりも低位側とした電圧となる。走
査信号Ｙ２がＨレベルになると、２行１列〜２行２４０列の画素におけるＴＦＴ１１６が
オンするので、これらの画素電極１１８には、データ信号Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、…、Ｘ２４
０が印加される。このため、２行１列〜２行２４０列の液晶容量１２０には、階調に応じ
た負極性の電圧が書き込まれることになる。
ｎフレームにおいては、以降同様な動作が繰り返され、奇数行では、階調に応じた正極
性の電圧が書き込まれて保持され、偶数行では、階調に応じた負極性の電圧が書き込まれ
て保持される。次の（ｎ＋１）フレームにおいても同様な動作が繰り返されるが、書き込
み極性が反転するので、奇数行では、階調に応じた負極性の電圧が書き込まれて保持され
、偶数行では、階調に応じた正極性の電圧が書き込まれて保持される。
図５は、ｊ列目のデータ線１１４に供給されるデータ信号Ｘｊの電圧波形が、走査信号
Ｙｉ、Ｙ（ｉ＋１）との関係において示される。
ｉ行目の走査線が選択される水平走査期間（Ｈ）において正極性書込が指定されている
場合、当該水平走査期間（Ｈ）ではコモン電極１０８に供給されるコモン信号Ｖcomが電
圧ＶcomLとなる。ｊ列目のデータ線１１４には、当該電圧ＶcomLよりも、ｉ行ｊ列の画素
の階調に応じた電圧だけ高位側の電圧（図５において↑で示される）のデータ信号Ｘｊが
供給される。これにより、ｉ行ｊ列の液晶容量１２０においては、データ信号Ｘｊの電圧
とコモン電極１０８の電圧ＶcomLとの差電圧、すなわち、階調に応じた正極性電圧が書き
込まれることになる。
次の（ｉ＋１）行目の走査線が選択される水平走査期間（Ｈ）では、書込極性が反転し
て負極性書込が指定されるので、走査信号Ｙ（ｉ＋１）がＨレベルとなる水平走査期間（
Ｈ）ではコモン信号Ｖcomが電圧ＶcomHとなる。ｊ列目のデータ線１１４には、当該電圧
ＶcomHよりも、（ｉ＋１）行ｊ列の画素の階調に応じた電圧だけ低位側の電圧（図５にお
いて↓で示される）のデータ信号Ｘｊが供給される。これにより、（ｉ＋１）行ｊ列の液
晶容量１２０においては、データ信号Ｘｊの電圧とコモン電極１０８の電圧ＶcomHとの差
電圧、すなわち、階調に応じた負極性電圧が書き込まれることになる。
次に、表示装置１におけるタッチパネルについて説明する。このタッチパネルは、タッ
チパネル基板２２と、当該タッチパネル基板２２に形成された検出電極２０２の容量を検
出するための容量検出回路４０とにより構成される。
図６は、タッチパネルの電気的な要部構成を示すブロック図である。
この図に示されるように、容量検出回路４０は、１０個の検出電極２０２にそれぞれ対
応するように設けられたスイッチ群４１と、定電流源４２０と、容量素子４３０と、コン
パレータ４４１と、カウンタ４４３とを含む。
１〜１０番目の検出電極２０２に対応するスイッチ群４１は、それぞれ信号Ｃk1〜Ｃk1
0が供給される以外、構成的には同一である。そこで、１番目の検出電極２０２に対応す
るもので説明すると、１番目のスイッチ群４１は、一端が１番目の検出電極２０２に接続
されたスイッチ４１１と、当該スイッチ４１１の一端（検出電極２０２）と電位Ｇndの接
地線との間でオンオフするスイッチ４１２と、信号Ｃk1の否定信号を出力するインバータ
４１４とを有する。
スイッチ４１１は、信号Ｃk1がＨレベルのときにオンし、信号Ｃk1がＬレベルのときに
オフする一方、スイッチ４１２は、信号Ｃk1の否定信号がＨレベルのときにオンし、当該
否定信号がＬレベルのときにオフする。したがって、スイッチ４１１、４１２は常に一方
がオンであれば他方がオフし、一方がオフであれば他方がオンするという構成となってい
る。
２〜１０番目の検出電極２０２に対応するスイッチ群４１についても、１番目の検出電
極２０２に対応するスイッチ群４１と同様な構成であるが、信号Ｃk1の代わりにそれぞれ
信号Ｃk2〜Ｃk10が供給される。
１〜１０番目の検出電極２０２に対応するスイッチ群４１において、スイッチ４１１の
他端同士は共通接続されている。便宜上、この共通接続点をノードＡと表記する。
定電流源４２０は、電源電圧の高位側給電線からノードＡに向けて一定の電流Ｉdacを
流す回路である。また、容量素子４３０は、ノードＡと接地線との間に介挿されている。
コンパレータ４４１は、ノードＡの電圧と基準電圧Ｖrefとを比較し、ノードＡの電圧
が基準電圧Ｖrefよりも低い場合にＨレベルとなり、ノードＡの電圧が基準電圧Ｖref以上
となった場合にＬレベルとなる信号Ｖcmpを出力する。
カウンタ４４３は、信号ＶcmpがＨレベルであるときにカウント動作が許可されて、ク
ロック信号Ｏscをカウントするものであり、そのカウント値Ｃntを外部の制御回路（図示
省略）に出力する。なお、カウンタ４４３によるカウント値Ｃntは、後述するカウント期
間の最初に供給されるパルス信号Ｐsによりゼロにリセットされる。
次に、容量検出の動作について説明する。図７は、容量検出回路４０による検出動作の
割り当てを示す図である。この図に示されるように、容量検出回路４０では、１番目、２
番目、３番目、…、１０番目の検出電極２０２の容量について、この順番で検出する動作
を繰り返す。各検出電極２０２の容量を検出するための期間は、セトリング期間とカウン
ト期間とに分けられる。
ここで、１番目の検出電極２０２の容量検出動作について図８を参照して説明する。
この図に示されるように、１番目の検出電極２０２について容量を検出するための期間
のうち、セトリング期間では、信号Ｃk1がＨレベルおよびＬレベルを交互に繰り返す。な
お、セトリング期間における信号Ｃk1は、クロック信号Ｃlkを４分周したものが用いられ
る。このため、セトリング期間における信号Ｃk1の周波数は３ＭＨｚとなる。
検出電極２０２が形成されるタッチパネル基板２２は、表示パネル１０に対して積層さ
れるので、検出電極２０２には様々な容量が寄生する。図６において、Ｃlcdは、表示パ
ネル１０（の各種電極等）との結合容量であり、Ｃeは、他の電極との結合容量および浮
遊容量の合成容量である。このうち、容量Ｃlcdは、表示パネル１０の各種電極、例えば
コモン電極１０８や、走査線１１２、データ線１１４等を介して電位Ｇndに接地される。
ここで便宜的に、１番目の検出電極２０２に対する容量Ｃlcdおよび容量Ｃeの合成容量を
Ｃx 1と表す。
なお、図６では、１番目の検出電極２０２についてのみ寄生する容量を図示しているが
、２〜１０番目の検出電極２０２についても同様に容量が寄生する。
セトリング期間において信号Ｃk1がＨレベルであると、スイッチ４１１がオンし、スイ
ッチ４１２がオフするので、定電流Ｉdacによって容量Ｃx1が充電される。このとき、容
量Ｃx1は十分に小さいので、容量Ｃx1に流れる電流は、すぐにゼロとなる。
次に、セトリング期間において信号Ｃk1がＬレベルになると、スイッチ４１１がオフし
、スイッチ４１２がオンするので、容量Ｃx1には、その放電によって放電電流が流れ、や
がて完全に放電して放電電流がゼロとなる。
ここで、セトリング期間において、信号Ｃk1がＨレベルであるときに容量Ｃx1に充電さ
れる電荷と、信号Ｃk1がＬレベルであるときに容量Ｃx1から放電される電荷とは互い等し
いので、スイッチ４１１、４１２のオンオフを一定周期で繰り返すと、充電による電流平
均値と放電による電流平均値とは同じ大きさとなる。すなわち、電源電圧からみた容量Ｃ
x1は、充放電流の平均値が流れる抵抗素子と等価である、と考えることができる（スイッ
チドキャパシタ回路）。このため、セトリング期間が十分に長ければ、図８に示されるよ
うに、ノードＡの平均電圧Ｖaは、Ｉdac／（ｆs・Ｃx1）にセトリングすることになる。
ここで、電圧｛Ｉdac／（ｆs・Ｃx1）｝が基準電圧Ｖcmpよりも低くなるように、周波数
ｆs、定電流Ｉdacを設定する。このように設定したとき、セトリング期間の終了時におい
て、コンパレータ４４１による信号ＶcmpはＨレベルとなる。
続いてセトリング期間が終了してカウント期間に移行すると、信号Ｃk1はＬレベルとな
る。これにより、スイッチ４１１がオフに、スイッチ４１２がオンに、それぞれ固定され
るので、検出電極２０２は、ノードＡから切り離されて、電位Ｇndに接地される。このた
め、ノードＡは、定電流Ｉdacによって容量素子４３０が充電されるので、電圧Ｉdac／（
ｆs・Ｃx1）から一定の割合で上昇する。
また、カウント期間の最初にパルス信号Ｐsが出力されるとともに、クロック信号Ｏsc
が図示省略した別途の発振器から出力される。このため、カウンタ４４３のカウント値Ｃ
ntがゼロにリセットされる。さらに、信号ＣmpがＨレベルであり、カウント動作が許可さ
れているので、カウンタ４４３は、クロック信号Ｏscをアップカウントすることになる。
ノードＡの電圧が上昇し、やがて基準電圧Ｖrefに達すると、信号ＶcmpがＬレベルに変
化するので、カウンタ４４３では、カウント動作が不許可になる。このため、カウント値
Ｃntは、カウント期間の開始から、ノードＡが基準電圧Ｖrefに達した時点までの間にお
けるクロック信号Ｏscの周期数となる。
ここで、１番目の検出電極２０２に指等がタッチしている場合、当該指等との静電結合
により容量Ｃeが見掛け上、増加して、合成容量Ｃx1も増加する。このため、セトリング
期間の終端において、ノードＡの電圧Ｖaは、細線で示されるように低下するので、基準
電圧Ｖrefに達するまでの時間がそれだけ長くなり、カウント値Ｃntが増加する。
したがって、外部の制御回路が、カウンタ４４３によるカウント値Ｃntについて、非タ
ッチ時における値を基準として、大きいか否かを判断することによって、１番目の検出電
極２０２において指等がタッチしているか否かを検出することができる。
このような動作を１番目から１０番目までの検出電極２０２について順番に繰り返して
実行することによって、すべての検出電極２０２についてタッチがされているか否かを検
出することができる。
ここで、容量検出回路４０による検出動作と、コモン信号Ｖcomとの関係について説明
する。上述したように、本実施形態では水平走査期間（Ｈ）が５０μ秒である。このため
、同一フレーム期間であれば、図７に示されるように、コモン信号Ｖcomは、水平走査期
間（Ｈ）毎に、電圧ＶcomH、ＶcomLで交互に切り替わる。
本実施形態では、容量検出回路４０による検出に割り当てられるセトリング期間よりも
、水平走査期間（Ｈ）が短く設定される。このため、同図に示されるように、ある１つの
検出電極２０２について容量検出をするためのセトリング期間において、必ずコモン信号
Ｖcomの電圧が切り替わる。
上述したように、分配制御回路４４は、クロック信号Ｃlkを４分周した信号Ｃlkaを、
検出対象となる検出電極２０２に対応したスイッチ群４１に、セトリング期間における信
号Ｃk1〜Ｃk10として分配する。このため、信号Ｃk1〜Ｃk10の論理レベルは、セトリング
期間に限っていえば信号Ｃlkaと一致する。
一方、分周等回路３２は、クロック信号Ｃlkを３８分周するとともに、次のようにタイ
ミング調整した信号Ｃlkbを出力する。すなわち、分周等回路３２は、信号Ｃlkbの論理レ
ベルの変化タイミングが信号ＣlkaにおけるＬレベルである期間の途中となるように、タ
イミング調整する。
このため、分周等回路３２による信号Ｃlkbは、クロック信号Ｃlkをおおよそ３８分周
した信号となるが、その論理レベルが変化するタイミングでは、信号Ｃk1〜Ｃk10の基礎
となる信号ＣlkaがＬレベルとなる。このため、セトリング期間において、コモン信号Ｖc
omの電圧は、信号Ｃk1〜Ｃk10がＬレベルであるときに限って切り替わる構成となる。
本実施形態において、このような構成としている理由は次の通りである。
コモン信号Ｖcomが印加されるコモン電極１０８は、すべての画素の画素電極１１８に
対向するために広面積であるので、コモン電極１０８の電圧切り替わりに伴うノイズは、
タッチパネル基板２２に形成された検出電極２０２に対して容量Ｃlcdを介して伝搬しや
すい。ここで、例えば１番目の検出電極２０２のセトリング期間において、信号Ｃk1がＨ
レベルであれば、スイッチ４１１がオンし、スイッチ４１２がオフするので、コモン信号
Ｖcomの電圧が切り替わりに伴うノイズは、容量Ｃlcdを介してノードＡに伝搬して、図９
に示されるように、セトリング電圧に影響を与えてしまう。セトリング電圧が変動すると
、カウント値Ｃntがタッチの有無を反映しなくなるので、誤検出の原因となってしまう。
そこで、本実施形態では、信号Ｃk1〜Ｃk10がＬレベルであるときに限ってコモン信号
Ｖcomの電圧を切り替える構成としている。ここで例えば信号Ｃk1がＬレベルであれば、
スイッチ４１１がオフし、スイッチ４１２がオンので、コモン信号Ｖcomの電圧が切り替
わりに伴うノイズが容量Ｃlcdを介して伝搬しても、検出電極２０２が接地されているの
で、同図に示されるように、ノードＡに及ぼす影響が少なくて済む。これにより、本実施
形態では、コモン電極１０８の電圧切り替わりに伴うノイズの影響を受けにくなり、タッ
チ検出の精度の低下が防止される。
また、検出のために、フレーム期間を分割する必要もないので、タッチ検出が、フレー
ムで制限されることもない。
なお、本実施形態では、発振器６０によるクロック信号Ｃlkに基づいて容量検出におけ
るセトリング期間のスイッチ動作と、コモン電極１０８に印加するコモン信号Ｖcomの電
圧切り替え動作とを同期させたが、ドットクロック信号にしたがって外部から表示データ
が供給される場合には、当該ドットクロック信号に基づいて、セトリング期間のスイッチ
動作と、コモン信号Ｖcomの電圧切り替え動作とを同期させても良い。
次に、本発明の第２実施形態について説明する。図１０は、第２実施形態に係る表示装
置１の構成を示すブロック図である。
この図に示されるように、第２実施形態では、図１における信号Ｃlkaを、分周ではな
く、発振器６２が生成する構成とするとともに、発振器６２、容量検出回路４０および分
配制御回路４２を検出回路５０として１チップに集積化したものである。
なお、第２実施形態において、分周等回路３２は、第１実施形態と同様に入力信号を３
８分周するが、入力信号である信号Ｃlkaは、第１実施形態におけるクロック信号Ｃlkの
周波数の１／４である。このため、第２実施形態において駆動回路３０内のコモン信号供
給回路３２０は、信号Ｃlkaを３８分周した信号Ｃlkbの４クロック分の期間を１水平走査
期間（Ｈ）として、コモン信号Ｖcomの電圧を切り替えれば良いことになる。
次に、本発明の第３実施形態について説明する。図１１は、第３実施形態に係る表示装
置１の構成を示すブロック図である。
この図に示されるように、第３実施形態では、駆動回路３０が、信号Ｃlkbに相当する
信号を発振する発振器６４を内蔵した構成としたものである。信号Ｃlkbの周波数は、セ
トリング期間においてスイッチ４１１、４１２のスイッチング周波数よりも低いので、逓
倍回路４６が、信号Ｃlkbの周波数を逓倍して信号Ｃlkaとして出力することになる。
なお、第３実施形態では、信号Ｃk1〜Ｃk10の基礎となる信号ＣlkaがＬレベルである期
間でコモン信号の電圧が切り替わるように、信号Ｃlkaが駆動回路３０内の発振器６４ま
たはコモン信号供給回路３２０に供給される。また、第３実施形態では、逓倍回路４６、
容量検出回路４０および分配制御回路４２が検出回路５０として１チップに集積化される
。
なお、上述した各実施形態では、液晶容量１２０をノーマリーブラックモードとしたが
、電圧無印加状態において明るい状態となるノーマリーホワイトモードとしても良い。ま
た、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３画素で１ドットを構成して、カラー表示を行うと
しても良いし、さらに、別の１色（例えばエメラルドグリーン（Ｅg））を追加し、これ
らの４色の画素で１ドットを構成して、色再現性を向上させる構成としても良い。
次に、上述した実施形態に係る表示装置１を有する電子機器の例について説明する。
図１２は、実施形態に係る表示装置１を用いた携帯電話１２００の構成を示す図である
。この図に示されるように、携帯電話１２００は、複数の操作ボタン１２０２のほか、受
話口１２０４、送話口１２０６とともに、上述した表示装置１を、タッチパネル基板２２
を観察者側に向けて備える。
なお、表示装置１が適用される電子機器としては、図１２に示した携帯電話の他にも、
デジタルスチルカメラ、ノートパソコン、液晶テレビ、ビデオレコーダ、カーナビゲーシ
ョン装置、ページャ、電子手帳、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ
電話、ＰＯＳ端末、タッチパネル等などの機器が挙げられる。そして、これらの各種電子
機器に、上述した表示装置１が適用可能であることは言うまでもない。
本発明の第１実施形態に係る表示装置の構成を示す図である。 上記表示装置の構成を示すブロック図である。 上記表示装置における表示パネルの電気的構成を示す図である。 上記表示パネルの画素の構成を示す図である。 上記表示装置における表示パネルの動作を示す図である。 上記表示装置におけるタッチパネルの電気的構成を示す図である。 上記タッチパネルの動作を示す図である。 上記タッチパネルの動作を示す図である。 上記タッチパネルの動作を示す図である。 本発明の第２実施形態に係る表示装置の構成を示す図である。 本発明の第３実施形態に係る表示装置の構成を示す図である。 同表示装置を適用した携帯電話の構成を示す図である。
符号の説明
１…表示装置、１０…表示パネル、３０…駆動回路、１０５…液晶層、１０８…コモン電
極、１１０…画素、１１８…画素電極、２０２…検出電極、３２０…コモン信号供給回路
、４１１、４１２…スイッチ、４２０…定電流源、４３０…容量素子、４４１…コンパレ
ータ、４４３…カウンタ、１２００…携帯電話

Claims (5)

  1. 画素電極と、前記画素電極に対向するコモン電極との差電圧に応じた階調となる画素を
    複数備える表示パネルと、
    前記画素電極にそれぞれデータ信号を供給するとともに、第１の電圧と該第１の電圧よ
    りも高い第２の電圧とを交互に切り替えたコモン信号を前記コモン電極に供給する駆動回
    路と、
    前記表示パネルに積層され、検出電極を有するタッチパネル基板と、
    前記検出電極のタッチ検出を行う検出回路と、
    を備え、
    前記検出回路は、
    電源線と所定のノードとの間に流れる電流を一定値とさせる定電流源と、
    前記検出電極と前記ノードとの間でオンまたはオフする第１スイッチと、
    前記検出電極と接地線との間でオンまたはオフする第２スイッチと、
    前記ノードと前記接地線との間に介挿された容量素子と、
    を有し、
    前記第１および第２スイッチを互いに排他的にオンおよびオフさせる動作を繰り返すセ
    トリング期間と、該セトリング期間の後に、前記第１スイッチをオフさせ、前記第２スイ
    ッチをオンさせて、前記ノードの電圧が予め設定された基準電圧に達するまでの時間に基
    づいて前記検出電極におけるタッチ検出を行うカウント期間とを有し、
    前記駆動回路は、前記セトリング期間において前記第２スイッチがオンしているときに
    、前記コモン信号の電圧を切り替える
    ことを特徴とする表示装置。
  2. さらに、クロック信号を出力する発振器を備え、
    前記駆動回路は、前記クロック信号に基づいて前記コモン信号の電圧を切り替え、
    前記セトリング期間において前記第１および第２スイッチを、前記クロック信号を分周
    した信号に基づいてオンおよびオフさせる
    ことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
  3. 前記検出回路は、
    クロック信号を出力する発振器を有し、
    前記セトリング期間において、前記クロック信号に基づいて前記第１および第２スイッ
    チをオンおよびオフさせ、
    前記駆動回路は、前記クロック信号を分周した信号に基づいて前記コモン信号の電圧を
    切り替える
    ことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
  4. 前記駆動回路は、
    クロック信号を出力する発振器を有し、
    前記クロック信号に基づいて前記コモン信号の電圧を切り替え、
    前記検出回路は、前記セトリング期間において、前記クロック信号に基づいて前記第１
    および第２スイッチをオンおよびオフさせる
    ことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
  5. 請求項１に記載の表示装置を有することを特徴とする電子機器。
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