JP2012203901A - タッチセンサ内蔵型表示装置とその駆動方法 - Google Patents

Abstract

【課題】表示パネルのピクセルに接続された信号配線からタッチセンサに印加されるノイズを最小化する。
【解決手段】ピクセルにデータ電圧を供給するデータラインと、ピクセルにスキャンパルスを供給するゲートライン、互いに交差されその交差部に相互容量が形成されたＴｘライン及びＲｘラインを含む表示パネルと、ディスプレイ期間の間、データラインにアナログビデオデータ電圧を供給しタッチセンサ駆動期間の間、データラインの電圧を特定直流電圧に同一に維持させるディスプレイデータ駆動回路と、ディスプレイ期間の間、アナログビデオデータ電圧に同期するスキャンパルスを前記ゲートラインに順次供給するディスプレイスキャン駆動回路と、タッチセンサ駆動期間の間、Ｔｘラインに駆動パルスを順次供給するタッチセンサ駆動回路と、タッチセンサ駆動期間の間Ｒｘラインを経由し相互容量からタッチ信号を受信するタッチセンサ読み出し回路とを含む。
【選択図】図７

Description

本発明は、タッチセンサ内蔵型表示装置とその駆動方法に関する。

家電機器やポータブル情報機器の軽量化、スリム化にしたがってユーザー入力手段がボタン型スイッチからタッチセンサに取り変わっている。ディスプレイ装置に適用されるタッチスクリーンは複数のタッチセンサを含む。タッチセンサは表示パネル内にインセルタイプ(In-cell type)で内蔵することができる。

静電容量方式のタッチセンサは、相互容量(mutual capacitance)方式で具現することができる。静電容量方式のタッチセンサは、図１Ａのように互いに交差する信号配線（Ｔｘ、Ｒｘ）の交差部に形成された相互容量（Mutual capacitance）を含む。指が図１Ｂのように静電容量方式のタッチセンサに形成された相互容量の電極の間に近付けばその電極の間の電界が遮られて相互容量の充電量が低くなる。したがって、静電容量方式のタッチセンサはタッチ前後の相互容量の充電量の変化を測定しタッチを認識することができる。

タッチセンサが表示パネル内に内蔵すれば、タッチセンサに接続された信号配線と、表示パネルのピクセルに接続された信号配線のカップリング（coupling）にしたがってそれらの間に電気的に影響を与えるようになる。例えば、ピクセルに接続されたゲートラインの電圧は比較的大きいスイング幅でスイングするのに、この電圧がノイズ成分としてタッチセンサの出力に反映されタッチセンサの感度とタッチ認識率を落とすことになる。したがって、表示パネル内に内蔵したタッチセンサの感度とタッチ認識間違いを減らすためにはピクセルに接続された信号配線からタッチセンサに印加されるノイズの影響を減らさなければならない。

本発明の目的とするところは、表示パネルのピクセルに接続された信号配線からタッチセンサに印加されるノイズを最小化することができるタッチセンサ内蔵型表示装置とその駆動方法を提供することにある。

前記課題を解決するために、本発明のタッチセンサ内蔵型表示装置は、ピクセルにデータ電圧を供給するデータライン、前記ピクセルにスキャンパルスを供給するゲートライン、互いに交差されその交差部に相互容量が形成されたＴｘライン及びＲｘラインを含む表示パネルとディスプレイ期間の間に前記データラインにアナログビデオデータ電圧を供給しタッチセンサ駆動期間の間に前記データラインの電圧を特定直流電圧に同一に維持させるディスプレイデータ駆動回路と前記ディスプレイ期間の間前記アナログビデオデータ電圧に同期するスキャンパルスを前記ゲートラインに順次供給するディスプレイスキャン駆動回路と、前記タッチセンサ駆動期間の間前記Ｔｘラインに駆動パルスを順次供給するタッチセンサ駆動回路と、前記タッチセンサ駆動期間の間前記Ｒｘラインを経由し前記相互容量からタッチ信号を受信するタッチセンサ読み出し回路を含む。

前記特定直流電圧は基底電圧（ＧＮＤ）や基底電圧（ＧＮＤ）に近い直流電圧である。

前記ディスプレイスキャン駆動回路は前記タッチセンサ駆動期間の間に前記ゲートラインの電圧をゲートロー電圧で維持させる。

前記タッチセンサ内蔵型表示装置の駆動方法は、ディスプレイ期間の間に前記データラインにアナログビデオデータ電圧を供給する段階と、前記ディスプレイ期間、前記アナログビデオデータ電圧に同期するスキャンパルスを前記ゲートラインに順次供給する段階と、タッチセンサ駆動期間の間に前記データラインの電圧を特定直流電圧で同一に維持させる段階と、前記タッチセンサ駆動期間の間、前記Ｔｘラインに駆動パルスを順次供給する段階と、前記タッチセンサ駆動期間の間に前記Ｒｘラインを経由し前記相互容量からタッチ信号をタッチセンサ読み出し回路に受信する段階とを含む。

以上説明したように、本発明は、タッチセンサの駆動期間の間、データラインに特定直流電圧を供給しタッチセンサの出力に悪影響を与えるノイズ成分の信号をデータラインを通じ放電させる。その結果、本発明は、表示パネルのピクセルに接続された信号配線からタッチセンサに印加されるノイズを最小化することができる。さらに、本発明は、非晶質シリコン（Amorpous Si）基盤の表示パネルにおいてベゼル領域の増加なしにタッチセンサに悪影響を与えるノイズを最小化することができる。

静電容量方式のタッチセンサのタッチ前後動作を示す図である。 静電容量方式のタッチセンサのタッチ前後動作を示す図である。 本発明の実施の形態に係るタッチセンサ内蔵型表示装置を示すブロック図である。 図２に示された表示パネルに内蔵したピクセルアレイとタッチセンサの一部を示す平面図である。 表示パネルのピクセルに接続された信号配線とカップリングされない理想的な状態（ideal state）であるタッチセンサを示す等価回路図である。 表示パネルのピクセルに接続された信号配線とカップリングされたタッチセンサを示す等価回路図である。 表示パネルのピクセルに接続された信号配線を通じタッチセンサに流入されるノイズ成分を示す回路図である。 本発明の実施の形態に係るタッチセンサ内蔵型表示装置の駆動信号を示す波形図である。 データラインに同一である特定直流電圧を供給する時ノイズ成分にほとんど影響を受けないタッチ信号の流れを示す回路図である。 図４のようなＲｘラインの電流変化を示す実験結果図である。 ＬＴＰＳ（Low Temperature Poly Silicon）基盤の表示パネルでタッチ前後のＲｘラインの電流変化を示す実験結果図である。 本発明の実施の形態に係るタッチセンサ内蔵型表示装置のタッチセンサでタッチ前後のＲｘラインの電流変化を示す図である。

以下、添付された図面を参照して、本発明に係る望ましい実施の形態を詳しく説明する。明細書全体にかけて同一である参照番号は実質的に同一である構成要素を意味する。

本発明のタッチセンサ内蔵型表示装置は、液晶表示素子（Liquid Crystal Display、ＬＣＤ）、電界放出表示素子（Field Emission Display、ＦＥＤ）、プラズマディスプレイパネル（Plasma Display Panel、ＰＤＰ）、有機発光ダイオード表示装置（Organic Light Emitting Display、ＯＬＥＤ）、電気泳動表示素子（Electrophoresis、ＥＰＤ）などの平板表示素子と、その平板表示素子の表示パネル内にインセルタイプで内蔵したタッチセンサに具現することができる。以下の実施の形態において、平板表示素子の一つの例として、液晶表示素子を説明するが、本発明のディスプレイ装置は、液晶表示素子に限定されないということに注意しなければならない。

図２及び図３を参照すれば、本発明の実施の形態に係るタッチセンサ内蔵型表示装置は、表示パネル１００、ディスプレイデータ駆動回路２０２、ディスプレイスキャン駆動回路２０４、タッチセンサ駆動回路３０２、タッチセンサ読み出し回路（Touch sensor read-out circuit、３０４）、タッチコントローラ（Touch controller、３０６）、タイミングコントローラ（Timing controller、１０４）などを含む。

表示パネル１００は、二枚のガラス基板の間に液晶層が形成される。表示パネル１００の下部基板には、複数のデータライン（Ｄ１〜Ｄｍ、ｍは正の整数）、データライン（Ｄ１〜Ｄｍ）と交差される複数のゲートライン（Ｇ１〜Ｇｎ、ｎは正の整数）、データライン（Ｄ１〜Ｄｍ）とゲートライン（Ｇ１〜Ｇｎ）の交差部に形成される複数のＴＦＴ（Thin Film Transistor、図６のＴＦＴ）、液晶セル（図６のＣｌｃ）にデータ電圧を充電させるための複数の画素電極１１、画素電極１１に接続され液晶セルの電圧を維持させるためのキャパシタストレージキャパシタ（Storage Capacitor、図６のＣｓｔ）、タッチセンサなどを含む。

タッチセンサは、図４乃至図６のように、ゲートライン（Ｇ１〜Ｇｎ）と並んでいるＴｘライン（Ｔ１〜Ｔｊ、ｊはｎより小さな正の整数）、Ｔｘライン（Ｔ１〜Ｔｊ）と交差しデータライン（Ｄ１〜Ｄｍ）と並んでいるＲｘライン（Ｒ１〜Ｒｉ、ｉはｍより小さな正の整数）、及びＴｘライン（Ｔ１〜Ｔｊ）とＲｘライン（Ｒ１〜Ｒｉ）の交差部に形成された相互容量（mutual capacitance、Ｃｍ）などを含む。

Ｔｘライン（Ｔ１〜Ｔｊ）とＲｘライン（Ｒ１〜Ｒｉ）は、共通電極１２に接続され、ディスプレイ期間の間、共通電極１２に共通電圧（Ｖｃｏｍ）を供給する。タッチセンサ駆動期間の間、Ｔｘライン（Ｔ１〜Ｔｊ）にはタッチセンサを駆動するための駆動パルスが供給され、Ｒｘライン（Ｒ１〜Ｒｉ）にはタッチ基準電圧（Ｖｒｅｆ）が供給される。

表示パネル１００のピクセルは、データライン（Ｄ１〜Ｄｍ）とゲートライン（Ｇ１〜Ｇｎ）により定義されたピクセル領域に形成され、マトリックス状に配置される。ピクセルそれぞれの液晶セルは、画素電極１１に印加されるデータ電圧と共通電極１２に印加される共通電圧（Ｖｃｏｍ）の電圧差によって印加される電界により駆動されて入射光の透過量を調節する。ＴＦＴは、ゲートライン（Ｇ１〜Ｇｎ）からのゲートパルスに応答してターンオンされ、データライン（Ｄ１〜Ｄｍ）からの電圧を液晶セルの画素電極１１に供給する。

表示パネル１００の上部ガラス基板には、ブラックマットリックス、カラーフィルタなどを含むことができる。一方、表示パネル１００の下部ガラス基板は、ＣＯＴ（Color filter On ＴＦＴ）構造で具現することができる。この場合に、ブラックマットリックスとカラーフィルタは、表示パネル１００の下部ガラス基板に形成される。

共通電極１２は、ＴＮ（Twisted Nematic）モードとＶＡ（Vertical Alignment）モードのような垂直電界駆動方式で上部ガラス基板に形成され、ＩＰＳ（In Plane Switching）モードとＦＦＳ（Fringe Field Switching）モードのような水平電界駆動方式で画素電極１１と共に下部ガラス基板上に形成される。共通電極１２に供給される共通電圧（Ｖｃｏｍ）は７Ｖ〜８Ｖ間の直流電圧で有り得る。共通電極１２はＴｘライン（Ｔ１〜Ｔｊ）とＲｘライン（Ｒ１〜Ｒｉ）の内、一つ以上に接続され、そのＴｘライン（Ｔ１〜Ｔｊ）とＲｘライン（Ｒ１〜Ｒｉ）を通じて共通電圧（Ｖｃｏｍ）の供給を受ける。

表示パネル１００の上部ガラス基板と下部ガラス基板それぞれには偏光板が附着し液晶と接する内面に液晶のプレチルト角を設定するための配向膜が形成される。表示パネル１００の上部ガラス基板と下部ガラス基板の間には液晶セルのセルギャップ（Cell gap）を維持するためのカラムスペーサが形成される。

ディスプレイデータ駆動回路２０２は複数のソースドライブＩＣ（Integrated Circuit）を含む。ソースドライブＩＣは、あらかじめ設定されたディスプレイ期間の間にアナログビデオデータ電圧を出力し、タッチセンサ駆動期間の間に特定直流電圧を出力する。ここで、特定直流電圧は、タッチセンサ駆動期間の間、タッチセンサの相互容量（Ｃｍ）に充電された電圧の変動を最小化することができる電圧である。特定直流電圧は、基底電圧（ＧＮＤ）またはそれと近接した直流電圧で有り得る。ソースドライブＩＣはタイミングコントローラ１０４から入力されるデジタルビデオデータ（ＲＧＢ）をラッチする。そして、ソースドライブＩＣはデジタルビデオデータ（ＲＧＢ）をアナログ正極性/負極性ガンマ補償電圧に変換してアナログビデオデータ電圧を出力する。アナログビデオデータ電圧はデータライン（Ｄ１〜Ｄｍ）に供給される。

ディスプレイスキャン駆動回路２０４は一つ以上のスキャンドライブＩＣを含む。スキャンドライブＩＣは、ディスプレイ期間の間にタイミングコントローラ１０４の制御の下にアナログビデオデータ電圧に同期するスキャンパルス（またはゲートパルス）をゲートライン（Ｇ１〜Ｇｎ）に順次供給して、アナログビデオデータ電圧が記入される表示パネルのラインを選択する。スキャンパルスはゲートハイ電圧（ＶＧＨ）とゲートロー電圧（ＶＧＬ）の間でスイングするパルスとして発生する。ディスプレイスキャン駆動回路２０４は、タッチセンサ駆動期間の間にスキャンパルスを発生しないでゲートロー電圧（ＶＧＬ）をゲートライン（Ｇ１〜Ｇｎ）に持続的に供給する。したがって、ゲートライン（Ｇ１〜Ｇｎ）は、ディスプレイ期間の間ゲートパルスをピクセルのＴＦＴに供給して、表示パネル１００でデータが記入されるラインを順次選択し、タッチセンサ駆動期間の間ゲートロー電圧（ＶＧＬ）を維持する。ゲートハイ電圧（ＶＧＨ）はおおよそ１８Ｖ〜２０Ｖ間の電圧であり得、ゲートロー電圧（ＶＧＬ）はおおよそ０Ｖ〜−１５Ｖ間の電圧で有り得る。

タッチセンサ駆動回路３０２は、ディスプレイ期間の間にＴｘライン（Ｔ１〜Ｔｊ）に共通電圧（Ｖｃｏｍ）を供給し、タッチセンサ駆動期間の間にＴｘライン（Ｔ１〜Ｔｊ）に駆動パルスを順次印加してタッチセンサをスキャニングする。

タッチセンサ読み出し回路３０４は、ディスプレイ期間の間、Ｒｘライン（Ｒ１〜Ｒｉ）に共通電圧（Ｖｃｏｍ）を供給し、タッチセンサ駆動期間の間、Ｒｘライン（Ｒ１〜Ｒｉ）にタッチ基準電圧（Ｖｒｅｆ）を供給する。タッチ基準電圧（Ｖｃｏｍ）は０Ｖより高く３Ｖ以下の直流電圧に設定される。タッチセンサ読み出し回路３０４は、Ｒｘライン（Ｒ１〜Ｒｉ）を通じて入力されるタッチセンサのアナログ出力（相互容量の電圧）を増幅しＨＩＤフォーマットのデジタルデータに変換してタッチコントローラ３０６に送る。

タッチコントローラ３０６は、タッチセンサ読み出し回路３０４から入力されたデジタルデータをあらかじめ設定されたタッチ認識アルゴリズムで分析して座標値を算出する。タッチコントローラ３０６から出力されたタッチ位置の座標値データは外部のホストシステムに伝送する。ホストシステムはタッチ位置の座標値が指示する応用プログラムを実行する。

タイミングコントローラ１０４は、外部のホストシステムから入力される垂直同期信号（Ｖｓｙｎｃ）、水平同期信号（Ｈｓｙｎｃ）、データイネーブル信号（Data Enable、ＤＥ）、メインクロック（ＭＣＬＫ）などのタイミング信号の入力を受け、ディスプレイデータ駆動回路２０２とディスプレイスキャン駆動回路２０４の動作タイミングを制御するためのタイミング制御信号を発生する。ディスプレイスキャン駆動回路２０４のタイミング制御信号は、ゲートスタートパルス（Gate Start Pulse ＧＳＰ）、ゲートシフトクロック（Gate Shift Clock、ＧＳＣ）、ゲート出力イネーブル信号（Gate Output Enable、ＧＯＥ）、シフト方向制御信号（ＤＩＲ）などを含む。ディスプレイデータ駆動回路２０２のタイミング制御信号は、ソースサンプリングクロック（Source Sampling Clock、ＳＳＣ）、極性制御信号（Polarity、POL）、及びソース出力イネーブル信号（Source Output Enable、ＳＯＥ）などを含む。

タイミングコントローラ１０４は、タッチセンサ駆動回路３０２とタッチセンサ読み出し回路３０４の動作タイミングを制御するためのタイミング制御信号（Ｃｔｘ、Ｃｒｘ）を発生する。

タイミングコントローラ１０４は、タイミング制御信号を制御し１フレーム期間をディスプレイ期間とタッチセンサ駆動期間に時分割する。例えば、１フレーム期間が１／６０秒（１６．６７ｍｓｅｃ）であれば、タイミングコントローラ１０４は、おおよそ１１ｍｓｅｃをディスプレイ期間として設定し、そのディスプレイ期間の間、ディスプレイデータ駆動回路２０２とディスプレイスキャン駆動回路２０４の出力をイネーブルさせてビデオデータをピクセルに表示する。そして、タイミングコントローラ１０４は、５．６７ｍｓｅｃをタッチセンサ駆動期間として設定し、そのタッチセンサ駆動期間の間にタッチセンサ駆動回路３０２とタッチセンサ読み出し回路３０４を駆動してタッチスクリーンのタッチ位置を検出する。ディスプレイ期間とタッチセンサ駆動期間は、表示パネル１００の種類にしたがってパネル特性を考慮し適切に調節される。

図３は図２に示された表示パネル１００に内蔵したピクセルアレイとタッチセンサの一部を示す平面図である。

図３において、Ｔｘライン（Ｔ１〜Ｔｊ）は透明導電ブロックパターン（Ｔ１１〜Ｔ２３）とリンクパターン（Ｌ１１〜Ｌ２２）を含む。

透明導電ブロックパターン（Ｔ１１〜Ｔ２３）それぞれの大きさはピクセルそれぞれの大きさより大きくパターニングされる。透明導電ブロックパターン（Ｔ１１〜Ｔ２３）それぞれは絶縁層を間に置いてピクセルと重畳され、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）のような透明導電物質でパターニングされる。リンクパターン（Ｌ１１〜Ｌ２２）はＲｘライン（Ｒ１、Ｒ２）を横切って横方向（または水平方向）で隣合う透明導電ブロックパターン（Ｔ１１〜Ｔ２３）を電気的に連結する。リンクパターン（Ｌ１１〜Ｌ２２）は絶縁層を間に置いてＲｘライン（Ｒ１、Ｒ２）と重畳される。リンクパターン（Ｌ１１〜Ｌ２２）は電気伝導率が高い金属アルミニウム（Ａｌ）、アルミニウムネオジム（ＡｌＮｄ）、モリブデン（Ｍｏ）、クロム（Ｃｒ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）などの金属でパターニングされるか、透明導電物質でパターニングされる。図３において、第１Ｔｘラインはリンクパターン（Ｌ１１、Ｌ１２）を経由し横方向に沿って接続された複数の透明導電ブロックパターン（Ｔ１１〜Ｔ１３）を含む。第２Ｔｘラインはリンクパターン（Ｌ２１、Ｌ２２）を経由し横方向に沿って接続された複数の透明導電ブロックパターン（Ｔ２１〜Ｔ２３）を含む。

Ｒｘライン（Ｒ１、Ｒ２）は横方向に隣合う透明導電ブロックパターン（Ｔ１１〜Ｔ２３）の間で縦方向（または垂直方向）に沿って長くパターニングされる。Ｒｘライン（Ｒ１、Ｒ２）はＩＴＯのような透明導電物質で形成される。Ｒｘライン（Ｒ１、Ｒ２）それぞれは図示しない複数のピクセルと重畳される。

図３において、“Ｄ１〜Ｄ３．．．”はデータラインであり、“Ｇ１〜Ｇ３．．．”はゲートラインを示す。

図４は表示パネル１００のピクセルに接続された信号配線とカップリングされない理想的なタッチセンサを示す等価回路図である。図５は表示パネル１００のピクセルに接続された信号配線とカップリングされたタッチセンサを示す等価回路図である。図６は表示パネル１００のピクセルに接続された信号配線を通じタッチセンサに流入されるノイズ成分を示す回路図である。

図４乃至図６において、“Ｃｔ”はＴｘラインに接続された寄生容量、“Ｃｒ”はＲｘラインに接続された寄生容量、“Ｃｇｒ”はゲートライン（Ｇｘ）とＲｘラインの間の寄生容量、“Ｒｔ”はＴｘラインの抵抗、“Ｒｒ”は Ｒｘラインの抵抗をそれぞれ意味する。

静電容量方式のタッチセンサがピクセルに接続された信号配線とカップリングされない理想的な条件（図４）で、ＴｘラインとＲｘラインの交差部に形成された相互容量（Ｃｍ）電圧のタッチ前後の変化量がノイズなしに検出される。これに比べて、図５のようにピクセルに接続されたゲートライン（Ｇｘ）と静電容量方式のタッチセンサがカップリングされれば、Ｔｘライン、ゲートライン（Ｇｘ）、ゲートライン（Ｇｘ）とＲｘラインの間の寄生容量（Ｃｇｒ）を通じノイズ成分の電流が流れるようになり、その電流がＲｘラインを通じ出力されるタッチ信号に混入される。タッチ信号は相互容量（Ｃｍ）から出力される電圧である。このノイズ成分にしたがって、タッチ前後に相互容量（Ｃｍ）電圧変化量が小さくなるのでタッチ可否が区分しにくくなりタッチ感度が低くなる。ノイズ成分がゲートライン（Ｇｘ）と接続された抵抗（Ｒｏｎ）を通じ放電すればタッチ信号に混入されるノイズ成分を小さくできる。したがって、ゲートライン（Ｇｘ）に接続された抵抗（Ｒｏｎ）を減らせばタッチ信号に混入されたノイズ成分を減らすことができる。

図６において、図面符号“４０”はディスプレイスキャン駆動回路２０４の出力部を示す。ディスプレイスキャン駆動回路２０４の出力部４０はゲートハイ電圧（ＶＧＨ）をゲートライン（Ｇｘ）に供給するプルアップ（Pull-up）トランジスタ（Ｔup）と、ゲートロー電圧（ＶＧＬ）をゲートライン（Ｇｘ）に供給するプルダウン（Pull-down）トランジスタ（Ｔdn）を含む。

タッチセンサの駆動期間の間、ゲートライン（Ｇｘ）に接続された抵抗（Ｒｏｎ）は、図６のように、ディスプレイスキャン駆動回路２０４の出力部４０に形成されたプルダウン（Pull-down）トランジスタ（Ｔdn）のソース−ドレーン間の抵抗を含む。したがって、ゲートライン（Ｇｘ）に接続された抵抗（Ｒｏｎ）を減らすためにはプルダウントランジスタ（Ｔdn）の大きさを大きくしなければならない。

表示パネル１００の下部ガラス基板にＧＩＰ（Gate in panel）でディスプレイスキャン駆動回路２０４が直接実装される。この場合、ピクセルアレイのＴＦＴとディスプレイスキャン駆動回路２０４のトランジスタが非晶質シリコン（Amorpous Si、ａ−Ｓｉ）上に形成されることができる。非晶質シリコン基盤のトランジスタの抵抗（Ｒｏｎ）はＬＴＰＳ（Low Temperature Poly Silicon）基板の表示パネルに形成されたトランジスタの抵抗に比べて格段に高い。したがって、非晶質シリコン基盤のトランジスタの抵抗（Ｒｏｎ）を充分に小さくするためにはトランジスタの大きさが非常に大きくなる。ディスプレイスキャン駆動回路２０４のプルダウントランジスタ（Ｔdn）の大きさを大きくすれば非表示領域であるベゼル（bezel）領域が大きくなるので表示パネル１００をナローベゼル（Narrow bezel）パネルで具現しにくい。

図７は本発明の実施の形態に係るタッチセンサ内蔵型表示装置の駆動信号を示す波形図である。

図７を参照すれば、本発明の実施の形態に係るタッチセンサ内蔵型表示装置は、１フレーム期間をディスプレイ期間（P１）とタッチセンサ駆動期間（P２）で時分割してタッチセンサが内蔵した表示パネル１００を駆動する。

ディスプレイ期間（P１）間、データライン（Ｄ１〜Ｄ４）には正極性/負極性アナログビデオデータ電圧（Vd）が供給され、ゲートライン（Ｇ１〜Ｇ３）にはデータ電圧と同期するゲートパルスが供給される。Ｔｘライン（Ｔ１〜Ｔｊ）とＲｘライン（Ｒ１〜Ｒｉ）にはディスプレイ期間（P１）間共通電極１２に供給される共通電圧（Ｖｃｏｍ）が供給される。

タッチセンサ駆動期間（P２）間、データライン（Ｄ１〜Ｄ４）には特定直流電圧、例えば、基底電圧（ＧＮＤ）が供給され、ゲートライン（Ｇ１〜Ｇ３）にはゲートロー電圧（ＶＧＬ）が供給される。Ｔｘライン（Ｔ１〜Ｔｊ）にはタッチセンサ駆動期間（P２）間駆動パルス（Vdrv）が順次供給される。Ｒｘライン（Ｒ１〜Ｒｉ）にはタッチセンサ駆動期間（P２）間タッチ基準電圧（Ｖｒｅｆ）が供給される。タッチセンサ駆動期間（P２）間、図７のようにすべてのデータライン（Ｄ１〜Ｄ４）に同一である特定直流電圧を供給すれば、図８のようにピクセルに接続された信号配線を通じタッチ信号に混入されるノイズ成分を最小化することができる。

一方、従来のタッチセンサ内蔵型表示装置は、ディスプレイデータ駆動回路２０２のソースドライブＩＣが最後の正極性/負極性データ電圧をタッチセンサ駆動期間（Ｔ２）間維持した後次フレーム期間のディスプレイ期間（P１）に新しい正極性/負極性データ電圧を出力した。例えば、従来のタッチセンサ内蔵型表示装置において、第１データライン（Ｄ１）はディスプレイ期間（P１）の最後のデータ電圧である負極性データ電圧をタッチセンサ駆動期間の間維持し、第２データライン（Ｄ２）はディスプレイ期間（P1）の最後のデータ電圧である正極性データ電圧をタッチセンサ駆動期間（P2）の間維持した。

図７において、タッチセンサ駆動期間の間にＴｘライン（Ｔ１〜Ｔｊ）に供給される駆動パルスの電圧は２Ｖ〜１８Ｖ間の電圧であり、タッチセンサ駆動回路３０２のＩＣ駆動特性にしたがって変わる。

タッチセンサ駆動期間の間、Ｒｘライン（Ｒ１〜Ｒｉ）に供給されるタッチ基準電圧（Ｖｒｅｆ）が印加される。図４及び図７を参照すれば、本発明はＴｘライン（Ｔ１〜Ｔｊ）に駆動パルスを印加しＲｘライン（Ｒ１〜Ｒｉ）の電荷（Chargh）変化に基づいてタッチ可否を検出する。Ｒｘライン（Ｒ１〜Ｒｉ）に一定なタッチ基準電圧（Ｖｒｅｆ）が印加されれば、Ｔｘライン（Ｔ１〜Ｔｊ）のパルシング（pulsing）により相互容量（Ｃｍ）の電荷量が変わって相互容量（Ｃｍ）の電荷量変動に比例してＲｘライン（Ｒ１〜Ｒｉ）の電荷量が振れるようになる。Ｒｘライン（Ｒ１〜Ｒｉ）の電荷振れが再びタッチ基準電圧（Ｖｒｅｆ）として変わるのが、この過程でＲｘライン（Ｒ１〜Ｒｉ）の変化を感知することができる。

タッチにより相互容量（Ｃｍ）の電荷量が変わるようになれば、微細な波形の変化が生ずるようになり、これを積分すれば電荷の変化として示される。ここで、Ｒｘライン（Ｒ１〜Ｒｉ）にタッチ基準電圧（Ｖｒｅｆ）が印加された状態ならば、Ｔｘライン（Ｔ１〜Ｔｊ）に駆動パルスが印加される前にはＲｘライン（Ｒ１〜Ｒｊ）はタッチ基準電圧（Ｖｒｅｆ）により電荷を充電している。Ｔｘライン（Ｔ１〜Ｔｊ）のパルシングでＴｘライン（Ｔ１〜Ｔｊ）の電圧がスイングすれば、Ｒｘライン（Ｒ１〜Ｒｉ）の電荷量も変わるようになる。Ｔｘライン（Ｔ１〜Ｔｊ）の電位がまたタッチ基準電圧（Ｖｒｅｆ）に安定化されれば、Ｒｘライン（Ｒ１〜Ｒｉ）の電荷も駆動パルスが印加される前の状態に復元される。すると、Ｒｘライン（Ｒ１〜Ｒｉ）の電荷量変化は相互容量（Ｃｍ）の変化にしたがって誘発された電荷量変化分検出される。このように、タッチセンシング期間の間にＲｘライン（Ｒ１〜Ｒｉ）に一定な直流電圧に設定されたタッチ基準電圧（Ｖｒｅｆ）が印加されれば、Ｒｘライン（Ｒ１〜Ｒｉ）に接続された寄生容量の電荷変動にほとんど影響を受けることなく相互容量（Ｃｍ）の変化が検出される。

図８において、“Ｃｄｔ”はデータラインとＴｘラインの間の寄生容量、“Ｃｇｄ、Ｃｇｄ１、Ｃｇｄ２”はゲートライン（Ｇｘ）とデータラインの間の寄生容量、“Ｃｇｔ”はゲートライン（Ｇｘ）とＴｘラインの間の寄生容量、“Ｃｇｒ１,Ｃｇｒ２”はゲートラインとＲｘラインの間の寄生容量、“Ｃｄｒ１、Ｃｄｒ２”はデータラインとＲｘラインの間の寄生容量をそれぞれ意味する。図面符号“６１”はタッチセンサ読み出し回路３０４に内蔵した増幅回路である。増幅回路６１は演算増幅器（operation amplifier、ＯＰ ａｍｐ）と、キャパシタ（Ｃｏｐ）を含む。演算増幅器の非反転入力端子にはＲｘラインを通じタッチ信号が入力され、演算増幅器の反転入力端子には基準電圧（Ｖｒｘ）が供給される。基準電圧（Ｖｒｘ）はタッチ基準電圧（Ｖｒｅｆ）に設定される。キャパシタ（Ｃｏｐ）は演算増幅器の非反転入力端子と演算増幅器の出力端子の間に接続されタッチ信号を累積して貯蔵する。

タッチが発生されたタッチセンサの相互容量（Ｃｍ）は寄生容量（Ｃｄｔ、Ｃｇｄ、Ｃｇｔ、Ｃｇｒ１、Ｃｇｄ１、Ｃｄｒ１）を通じピクセルに接続された信号配線と接続される。タッチセンサ駆動期間（Ｔ２）の間、データラインに基底電圧（ＧＮＤ）やそれと近い特定直流電圧が供給されゲートライン（Ｇｘ）にゲートロー電圧（ＶＧＬ）が供給されるので寄生容量（Ｃｄｔ、Ｃｇｄ、Ｃｇｔ、Ｃｇｒ１、Ｃｇｄ１、Ｃｄｒ１）の変動がない。特に、データラインに基底電圧（ＧＮＤ）やそれと近い特定直流電圧が供給されるからピクセルに接続されたデータラインとゲートラインを通じ流れるノイズ成分の信号がＲｘラインに流れないでデータラインを通じ放電する。したがって、相互容量（Ｃｍ）から出力されＲｘラインを経由しタッチセンサ読み出し回路３０４に伝達するタッチ信号にノイズ成分がほとんど混入されないので、タッチ信号でタッチ前後の変化を大きくでき、タッチ感度とタッチ認識率を高めることができる。

本発明の他の実施の形態として、タッチセンサ駆動期間の間（Ｔ２）データラインに特定直流電圧を供給し、ゲートラインに接続されたディスプレイスキャン駆動回路２０４のプルダウントランジスタ抵抗（Ｒｏｎ）を小さく設計する。一例として、非晶質シリコン基盤の表示パネル１００上にＧＩＰ形態でスキャン駆動回路２０４が直接形成される場合に、スキャン駆動回路２０４のプルダウントランジスタ抵抗（Ｒｏｎ）は１０ＫΩ〜１５０ＫΩ位に設計される。この場合に、ベゼル領域が大きくなることがあるがタッチ信号に混入されるノイズ成分の信号がデータラインとゲートラインを通じ効果的に放電される。

他の例として、スキャン駆動回路２０４をＴＡＢ（Tape Automated Bonding）ＩＣ状に製作して表示パネル１００の基板上に接着する場合にスキャン駆動回路２０４のプルダウントランジスタ抵抗（Ｒｏｎ）は０より大きく２ＫΩ以下に設計される。

図９は図４のようなＲｘラインの電流変化を示す実験結果の図である。図１０はＬＴＰＳ基盤の表示パネルにおけるタッチ前後のＲｘラインの電流変化を示す実験結果図である。

図１０はＬＴＰＳ基盤の表示パネルに内蔵したタッチセンサにおけるタッチ前後の電流変化を示す実験結果図である。ＬＴＰＳ基盤の表示パネルに形成されたスキャン駆動回路２０４のプルダウントランジスタ抵抗（Ｒｏｎ）は非晶質シリコン基盤の表示パネル１００に形成されたスキャン駆動回路２０４のプルダウントランジスタ抵抗（Ｒｏｎ）の１／１０水準である。図１０の実験結果で分かるように、ＬＴＰＳ基盤の表示パネルにおいてＲｘラインで測定された電流は７０μＡ〜８０μＡ以上に測定されて消費電力を上昇させる。タッチセンサ読み出し回路３０４のＩＣは一般的に消費電力を考慮しＲｘライン（Ｒ１〜Ｒｉ）に１０μＡ以内の電流を供給することができ、１０μＡ以内の電流変化を感知することができる。本発明のようにタッチセンサ駆動期間の間にデータラインに特定直流電圧を供給すればＬＴＰＳ基盤の表示パネルにおいてＲｘラインを通じ流れる電流を１０μＡ以内に低めることができる。

図１１は本発明の実施の形態に係るタッチセンサ内蔵型表示装置のタッチセンサでタッチ前後のＲｘラインの電流変化を示す図である。図１１で分かるように、タッチセンサ駆動期間（Ｔ２）の間にデータラインの電圧が特定直流電圧で維持されれば、たとえＬＴＰＳ基盤の表示パネル１００に比べてスキャン駆動回路２０４のプルダウントランジスタ抵抗（Ｒｏｎ）が相対的に高いとしてもタッチセンサでタッチ前後にタッチ信号の差が現われるのでタッチセンサの出力がピクセルに接続された信号配線の影響をほとんど受けないということが確認された。

本発明は非晶質シリコン基盤またはＬＴＰＳ基盤の表示パネル１００を有する表示装置に適用されることができる。

Claims (10)

1. ピクセルにデータ電圧を供給するデータライン、前記ピクセルにスキャンパルスを供給するゲートライン、互いに交差されその交差部に相互容量が形成されたＴｘライン及びＲｘラインを含む表示パネルと、
   ディスプレイ期間の間に前記データラインにアナログビデオデータ電圧を供給しタッチセンサ駆動期の間に前記データラインの電圧を特定直流電圧で同一に維持させるディスプレイデータ駆動回路と、
   前記ディスプレイ期間の間に前記アナログビデオデータ電圧に同期するスキャンパルスを前記ゲートラインに順次供給するディスプレイスキャン駆動回路と、
   前記タッチセンサ駆動期間の間に前記Ｔｘラインに駆動パルスを順次供給するタッチセンサ駆動回路と、
   前記タッチセンサ駆動期間の間に前記Ｒｘラインを経由し前記相互容量からタッチ信号を受信するタッチセンサ読み出し回路と
   を含むことを特徴とするタッチセンサ内蔵型表示装置。
2. 前記特定直流電圧は基底電圧（ＧＮＤ）や基底電圧（ＧＮＤ）に近い直流電圧であることを特徴とする、請求項１記載のタッチセンサ内蔵型表示装置。
3. 前記スキャンパルスはゲートハイ電圧とゲートロー電圧の間でスイングし、
   前記ディスプレイスキャン駆動回路は前記タッチセンサ駆動期間の間に前記ゲートラインの電圧を前記ゲートロー電圧に維持させることを特徴とする、請求項１記載のタッチセンサ内蔵型表示装置。
4. 前記ディスプレイスキャン駆動回路の出力端は前記ゲートラインと接続されたプルダウントランジスタを含み、
   前記プルダウントランジスタそれぞれのソース−ドレーンの間の抵抗は１０KΩ〜１５０KΩの間の値であることを特徴とする、請求項１記載のタッチセンサ内蔵型表示装置。
5. 前記ディスプレイスキャン駆動回路の出力端は前記ゲートラインと接続されたプルダウントランジスタを含み、
   前記プルダウントランジスタそれぞれのソース−ドレーンの間の抵抗は０より大きく２KΩ以下であることを特徴とする、請求項１記載のタッチセンサ内蔵型表示装置。
6. ピクセルにデータ電圧を供給するデータライン、前記ピクセルにスキャンパルスを供給するゲートライン、互いに交差されその交差部に相互容量が形成されたＴｘライン及び Ｒｘラインを含む表示パネルを備えるタッチセンサ内蔵型表示装置の駆動方法において、
   ディスプレイ期間の間に前記データラインにアナログビデオデータ電圧を供給する段階と、
   前記ディスプレイ期間、前記アナログビデオデータ電圧に同期するスキャンパルスを前記ゲートラインに順次供給する段階と、
   タッチセンサ駆動期間の間、前記データラインの電圧を特定直流電圧で同一に維持させる段階と、
   前記タッチセンサ駆動期間の間に前記Ｔｘラインに駆動パルスを順次供給する段階と、
   前記タッチセンサ駆動期間の間、前記Ｒｘラインを経由し前記相互容量からタッチ信号をタッチセンサ読み出し回路に受信する段階と
   を含むことを特徴とするタッチセンサ内蔵型表示装置の駆動方法。
7. 前記特定直流電圧は基底電圧（ＧＮＤ）や基底電圧（ＧＮＤ）に近い直流電圧であることを特徴とする、請求項６記載のタッチセンサ内蔵型表示装置の駆動方法。
8. 前記タッチセンサ駆動期間の間、Ｆ前記ゲートラインの電圧をゲートロー電圧で維持させる段階をさらに含み、
   前記スキャンパルスはゲートハイ電圧と前記ゲートロー電圧の間でスイングすることを特徴とする、請求項６記載のタッチセンサ内蔵型表示装置の駆動方法。
9. 前記スキャンパルスを出力するディスプレイスキャン駆動回路の出力端は前記ゲートラインと接続されたプルダウントランジスタを含み、
   前記プルダウントランジスタそれぞれのソース−ドレーンの間の抵抗は１０KΩ 〜１５０KΩの間の値であることを特徴とする、請求項６記載のタッチセンサ内蔵型表示装置の駆動方法。
10. 前記ディスプレイスキャン駆動回路の出力端は前記ゲートラインと接続されたプルダウントランジスタを含み、
    前記プルダウントランジスタそれぞれのソース−ドレーンの間の抵抗は０より大きく２KΩ以下であることを特徴とする、請求項６記載のタッチセンサ内蔵型表示装置の駆動方法。

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