JP2014006413A - 表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】バックライトの点灯制御によるノイズを受けることなく、タッチ検出時のノイズの影響を低減し、検出精度の高い接触検出を可能とする。
【解決手段】タッチパネル１７を使用して近接物体のタッチ検出を行うタッチ検出部は、液晶パネル１４の複数の走査信号線により一画面を走査する走査期間を除く期間に、タッチ検出部によるタッチ検出を行なう。そしてバックライト１６は、タッチ検出を行う期間を除く期間にバックライトのオン・オフが行われるように点灯制御を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、表示装置、より詳細には、表示部と、表示部を照明するバックライトと、外部の近接物体を検出するタッチ検出部とを備え、タッチ検出時のノイズの発生を抑制した表示装置に関する。

外部の近接物体を検出するタッチ検出装置を液晶表示装置などの表示装置上に装着し、あるいは、タッチ検出装置を表示装置と一体化し、その表示装置に各種のボタン画像等を表示させることにより、通常の機械式ボタン等の代わりとして情報入力を可能とした表示装置が急速に普及、拡大している。このような表示装置は、携帯端末やタブレット端末などを始めとして、自動券売機や電子白板などにも広く使用されている。また、今後はＰＣ（Personal Computer）やテレビなどに対する適用も広がるものと考えられる。

タッチ検出機能を備えた表示装置の技術に関して、例えば、特許文献１には、ノイズの影響を抑えつつタッチ検出を行うための表示装置が開示されている。この表示装置は、画素信号および表示駆動信号に基づいて表示動作を行う複数の表示素子と、タッチ検出駆動信号に基づいて外部近接物体を検出するタッチ検出素子と、画素信号を複数の表示素子に時分割的に順次供給して表示走査を行うとともに、タッチ検出駆動信号をタッチ検出素子に供給する走査駆動部と、表示走査の周期よりも短い周期で、タッチ検出素子からの検出結果をサンプリングすることによりタッチ検出を行うタッチ検出部とを備える。上記走査駆動部は、表示走査を行う表示動作期間とは異なるタッチ検出動作期間において、タッチ検出駆動信号をタッチ検出素子に供給する。

特開２０１２−４８２９５号公報

タッチ検出装置としては、抵抗膜方式、超音波方式、静電容量方式、光学式などのタッチパネルや、静電容量型、誘導型、超音波型、電磁波型、赤外線型などの近接センサー方式の検出装置が知られている。特に、比較的単純な構造を有し、かつ低消費電力化を実現することができることから、静電容量型のタッチ検出装置が今後拡大するものと見込まれる。

しかしながら、静電容量型のタッチ検出装置は、例えばインバータ蛍光灯やＡＭ波、ＡＣ電源などに起因する外部からのノイズに加え、表示装置の内部で発生するノイズにより検出動作の安定性が損なわれたり、検出感度を低下させるという課題がある。特に、液晶パネルを使用した表示装置では、液晶の駆動信号によるノイズが問題となる。また、液晶パネルを照明するためのバックライトを備える表示装置では、バックライトの点灯時のノイズも重要なノイズ源となる。例えばタッチ検出時に、大きな電流を制御するバックライトのオン・オフが行われると、タッチ検出装置の検出結果にノイズが混入することになる。また、静電容量型に限らず、表示装置の内部のノイズ源は、タッチ検出装置のタッチ検出精度に影響を与える。

図６は、バックライトの点灯期間とタッチ検出タイミングの例を説明する図で、図６（Ａ）は映像信号に基づく走査期間を示し、図６（Ｂ）はバックライトの点灯期間を示し、図６（Ｃ）はタッチ検出のタイミングを示すものである。ここでは、１フレーム期間が約１６.７ｍｓｅｃ（６０Ｈｚ）のノーマル表示を行う例を示している。

図６（Ａ）に示すように、映像表示の１フレーム期間は、走査期間Ｓと走査が休止しているブランキング期間Ｂとからなっている。走査期間Ｓでは、表示部の液晶パネルの走査信号線に選択期間と非選択期間とのそれぞれに応じた電圧を出力して走査し、データ信号線に映像信号のデータ信号を出力し、選択されている走査信号線上にある画素のそれぞれに画像データを供給して書き込み、映像信号に応じた表示を行う。書き込まれた画像データに応じた画素の輝度は、１フレーム期間の間ホールドされる。走査期間Ｓとブランキング期間Ｂとを合わせた期間が１フレーム期間であり、６０Ｈｚのノーマル表示では、１フレーム期間は約１６.７ｍｓｅｃとなる。

図６（Ｂ）では、バックライトの点灯期間Ｌが断続的に設定される。また、複数領域（図６（Ｂ）では４つの領域）のバックライトが点灯期間Ｌをずらしながら順次点灯される。ここでのバックライトは、動画ボヤケを軽減させるために点灯期間と消灯期間とを交互に設ける疑似インパルス駆動が行われる。疑似インパルス駆動を行うことにより、例えば画面内に動きのある物体があるときに、輝度の時間積分値が中間的な値になる領域が狭くなり、その中間的な値に起因する動画ボヤケを低減させることができる。そしてこのとき、バックライトを単純に点滅させるだけでなく、バックライトを複数領域に分割して、その分割した領域ごとに、映像の書き込み終了タイミング等に同期させて順次分割領域のバックライトを点灯させる制御が行われる。

また、タッチ検出装置は、タッチ検出動作を実行するタッチ検出期間を適宜設定する。例えば引用文献１では、図６（Ｃ）に示すように、映像表示制御におけるブランキング期間Ｂにタッチ検出を行うタッチ検出期間Ｄを設けている。ブランキング期間Ｂでタッチ検出を行うことで、表示動作によるノイズの影響を回避するようにしている。また、引用文献１には、ブランキング期間以外に、走査期間中に走査が中断するタイミングでタッチ検出を行うことも記載されている。
しかしながら、図６（Ｂ）に示すように、通常、バックライトの点灯制御はこれらブランキング期間Ｂや走査期間Ｓの間にも実行される。このときにタッチ検出を行えば、バックライトのオン・オフに起因するノイズが混入して接触検出装置の検出精度が悪化する。

図７は、バックライトの点灯期間とタッチ検出タイミングの他の例を説明する図で、１フレーム期間が約８.３ｍｓｅｃ（１２０Ｈｚ）の所謂倍速表示を行う例である。倍速表示では、入力映像信号のフレーム補間を行って内挿フレームを生成し、１２０Ｈｚのフレームレートで表示を行う。
倍速表示においても上記図６のノーマル表示と同様の課題が生じる。ここでは、図７（Ａ）に示すように、映像表示の１フレーム期間は、走査期間Ｓと走査が休止しているブランキング期間Ｂとからなっているが、その１フレーム期間は、ノーマル表示のときの１／２の期間となる。

図７（Ｂ）に示すように、バックライトの点灯期間Ｌが断続的に設定され、複数領域のバックライトが点灯期間Ｌをずらしながら順次点灯される。
また、タッチ検出装置は、図７（Ｃ）に示すように、映像表示制御におけるブランキング期間Ｂにタッチ検出を行うタッチ検出期間Ｄを設ける。あるいはブランキング期間以外に、走査期間中に走査が中断するタイミングでタッチ検出を行うことができる。
しかしながら、図７（Ｂ）に示すように、倍速表示中であっても、バックライトの点灯制御はこれらブランキング期間や表示走査中の期間にも実行される。このときにタッチ検出を行えば、バックライトのオン・オフに起因するノイズが混入してタッチ検出装置の検出精度が悪化する。

また、表示装置では、２４０Ｈｚのフレームレートで表示を行う所謂４倍速表示を行うものもある。２４０Ｈｚのフレームレートでは、例えば３Ｄ表示画像として、右目用の画像を２フレームずつ交互に表示し、同じ画像を２フレーム分連続して表示させるものも知られている。
この場合であっても、上記と同様にタッチ検出期間にバックライトの点灯制御が行われると、バックライトのオン・オフに起因するノイズが混入してタッチ検出装置の検出精度が悪化するという問題が生じる。

本発明は、上述のような実状に鑑みてなされたものであり、バックライトの点灯制御によるノイズを受けることなく、タッチ検出時のノイズの影響を低減し、検出精度の高いタッチ検出を可能とした表示装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の第１の技術手段は、液晶変調素子からなる画素がマトリクス状に配置されてなる表示部と、該表示部の各画素のラインを複数の走査信号線により線順次に選択して走査し、選択したラインの画素にデータ信号線からデータ信号を供給して液晶を駆動することで前記表示部に映像を表示させる表示制御部と、前記表示部と一体にもしくは近接して設けられ、外部の近接物体によりタッチされたことを検出するタッチ検出部と、前記表示部を照明する光源を備えたバックライトと、を有する表示装置であって、前記タッチ検出部は、前記表示制御部が前記表示部の複数の走査信号線により一画面を走査する走査期間を除く期間に、タッチを検出する動作を行ない、前記バックライトは、前記タッチを検出する動作を行う期間を除く期間にバックライトのオン・オフが行われるように前記光源の点灯制御を行うことを特徴としたものである。

第２の技術手段は、第１の技術手段において、前記バックライトが、前記表示部の画素領域を複数に分割した領域に対応して、複数のエリアごとに前記光源の点灯制御を行うことを特徴としたものである。

第３の技術手段は、第１または２の技術手段において、前記バックライトが、前記走査期間で駆動された前記表示部の液晶変調素子の応答が完了した後に、該応答が完了した液晶変調素子に対応する前記光源を点灯させることを特徴としたものである。

第４の技術手段は、第１〜３のいずれか１の技術手段において、前記バックライトが、前記光源をＰＷＭ制御によって点灯駆動を行い、前記タッチ検出部がタッチを検出する動作を行う期間には、前記ＰＷＭ制御による前記光源の点灯制御を行わないことを特徴としたものである。

第５の技術手段は、第１〜４のいずれか１の技術手段において、前記表示部の各画素の液晶変調素子は、各画素に対する画像信号の書き込みを制御するためのトランジスタを有し、該トランジスタの半導体層は、酸化物半導体を含むことを特徴としたものである。

本発明によれば、バックライトの点灯制御によるノイズを受けることなく、タッチ検出時のノイズの影響を低減し、検出精度の高いタッチ検出を可能とした表示装置を提供することができる。

本発明に係る表示装置の一構成例を示すブロック図である。液晶表示装置である。 本発明による表示装置における映像表示制御とバックライト制御の一例を示すタイミングチャートである。 本発明による表示装置における映像表示制御とバックライト制御の他の例を示すタイミングチャートである。 本発明による表示装置における映像表示制御とバックライト制御の更に他の例を示すタイミングチャートである。 ａ−Ｓｉを用いたＴＦＴ、及び、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎから構成される酸化物の半導体を用いたＴＦＴの特性の一例を示す図である。 バックライトの点灯期間とタッチ検出タイミングの例を説明する図である。 バックライトの点灯期間とタッチ検出タイミングの例を説明する他の図である。

図１は、本発明に係る表示装置の構成例の要部を示すブロック図である。
表示装置で表示すべき映像信号は、タイミング制御部１１に入力する。タイミング制御部１１は、データドライバ１２、ゲートドライバ１３、バックライト制御部１５、タッチ検出ドライバ１８、タッチ位置検出部１９、及びシャッターメガネ制御部２０に対してそれぞれ制御信号を供給し、これらがお互いに同期して動作するように制御する回路部である。

タイミング制御部１１に入力させる映像信号は、必要に応じて倍速補間処理が行われる。倍速補間処理は、入力映像信号のフレームレートの変換処理を行って倍速表示を行わせるための補間処理である。ここでは入力映像信号の映像データに対してフレーム間を補間する補間処理を施し、これにより、フレーム周波数を補間前のｎ（ｎは２以上の自然数）倍にする。例えば倍速補間処理では、入力映像信号の動きベクトルを用いた動き補償により、フレーム間の内挿フレームを生成し、生成された内挿フレーム信号を入力フレーム信号とともに順次出力することで、入力画像信号のフレームレートを毎秒６０フレーム（６０Ｈｚ）から毎秒１２０フレーム（１２０Ｈｚ）に２倍速に変換する処理を行う。あるいは、６０Ｈｚの入力映像信号を２４０Ｈｚへと４倍速に変換して出力することができる。

また、表示装置が３Ｄ表示モードに対応し、３Ｄ表示モードで表示を行う場合、４倍速補間処理を行って、このときに右目用の同じフレーム画像を２回連続して表示し、左目用の同じフレーム画像を２回連続して表示し、これを交互に繰り返す所謂ダブル書き込みを行わせることができる。ダブル書き込みは、映像データを書き込んだときの液晶の応答の遅延や、液晶変調素子の容量変化による透過率不足などによる表示品位の低下を回避するために行われる。

液晶パネル１４は、本発明の表示部に相当するもので、液晶変調素子からなる画素がマトリクス状に配置された画面と、その画面を線順次に選択して走査する複数の走査信号線と、選択されたラインの画素にデータ信号を供給する複数のデータ信号線とを備えている。走査信号線とデータ信号線とは直交している。

ゲートドライバ１３は走査信号線ドライバであり、タイミング制御部１１の制御に従って、液晶パネル１４の各走査信号線に、選択期間と非選択期間とのそれぞれに応じた電圧を出力する。データドライバ１２はデータ信号線ドライバであり、液晶パネル１４の各データ信号線にデータ信号を出力し、選択されている走査信号線上にある画素のそれぞれに画像データを供給する。

タイミング制御部１１は、ゲートドライバ１３にゲートスタートパルス信号およびゲートクロック信号を与え、データドライバ１２にＲＧＢの階調データ、ソーススタートパルス信号、ソースラッチストローブ信号、およびソースクロック信号を与える。これら全ての信号は同期している。
ゲートドライバ１３は、ゲートスタートパルス信号を合図に液晶パネル１４の走査を開始し、ゲートクロック信号に従って各走査信号線に順次選択電圧を印加していく。データドライバ１２は、ソーススタートパルス信号を基に、送られてきた各画素の階調データをソースクロック信号に従ってレジスタに蓄え、次のソースラッチストローブ信号に従って液晶パネル１４の各データ信号線に階調データを書き込む。

タイミング制御部１１は、ゲートスタートパルス信号のパルス間隔を設定して、液晶の駆動周波数を制御することができる。ゲートスタートパルス信号のパルス間隔は、表示のフレーム周波数が通常の６０Ｈｚである場合は約１６.７ｍｓｅｃである。この値は、データリフレッシュ周期と呼ばれる。液晶を倍速駆動させて表示する場合には、このデータリフレッシュ周期は約８.３ｍｓｅｃとなる。また液晶を４倍速駆動させて表示する場合には、データリフレッシュ周期は、約４.２ｍｓｅｃとなる。また、タイミング制御部１１は、ゲートクロック信号の駆動周波数を設定することで、１走査期間の長さを制御する。
本発明の表示制御部は、タイミング制御部１１、ゲートドライバ１３、及びデータドライバ１２が相当する。

液晶パネルの１垂直期間を走査するとき、１垂直期間において最上部の走査信号線から最後の走査信号線までを走査する期間が走査期間であり、残りの期間が液晶駆動を休止するブランキング期間である。

バックライト制御部１５は、タイミング制御部１１による制御に従って、液晶パネル１４を照明するバックライト１６の発光を制御する。バックライト１６の発光を液晶パネル１４で変調することで、画像データに応じた画像を液晶パネル１４で表示させることができる。
バックライト１６は、例えば複数のＬＥＤ（Light Emitting Diode）より構成することができる。また、バックライト１６は、複数のエリア（例えばエリア１〜エリア４）ごとに発光制御が可能であり、エリアごとに液晶パネルの画素領域を分割した領域が対応付けられる。例えば、液晶パネル１４の分割領域に対する映像の階調データの書き込み走査に同期して、液晶パネル１４の分割領域に対応するバックライト１６のエリアごとに所定のタイミングでバックライトの各ＬＥＤを発光させることができる。

タッチパネル１７は、ユーザ等によるタッチ位置を検出する静電容量式のデバイスであり、液晶パネル１４と一体化されたインセルタイプのタッチパネル、もしくは液晶パネル１４上に近接させて装着したタッチパネルとして構成することができる。
タッチパネル１７は、複数のストライプ状の駆動電極と、それぞれの駆動電極の延在する方向に直交する方向に延在する複数のストライプ状のタッチ検出電極を備えている。駆動電極とタッチ電極とが交差した電極パターンは、その交差した部分に静電容量が形成される。これにより、液晶パネル１４の画面全体に、マトリクス状に静電容量が形成されている。

タッチ検出ドライバ１８は、タッチパネル１７の複数のストライプ状の駆動電極に対して駆動信号を順次供給し、時分割的に線順次走査駆動を行う。そしてこの線順次走査駆動に従って、駆動電極に交差するタッチ電極がタッチ検出信号を出力する。タッチ位置検出部１９は、タッチパネル１７のタッチ電極から出力されるタッチ検出信号に基づいて、ユーザ等の近接物体のタッチ位置を検出する。このタッチ位置検出部１９が検出したタッチ検出結果は、図示しない制御部に出力され、タッチ位置に応じた制御が行われる。本発明のタッチ検出部は、タッチパネル１７、タッチ検出ドライバ１８、及びタッチ位置検出部１９に相当する。

シャッターメガネ制御部２０は、映像をアクティブシャッター方式の３Ｄ表示モードで表示するために使用される。シャッターメガネ制御部２０は、タイミング制御部１１からの同期信号に基づいて、図示しないアクティブシャッターメガネを駆動するための駆動信号を生成し、無線（赤外線通信）にてアクティブシャッターメガネに駆動信号を送信する。

具体的には、シャッターメガネ制御部２０は、３Ｄ映像を表示する場合、左目用の映像の同期信号に基づいて、アクティブシャッターメガネの左側のシャッターをＯＮにし、右側のシャッターをＯＦＦにする駆動信号を出力する。一方、シャッターメガネ制御部２０は、右目用の映像の同期信号に基づいて、アクティブシャッターメガネの右側のシャッターをＯＮし、左側のシャッターをＯＦＦにする駆動信号を出力する。シャッターメガネ制御部２０は、上記の駆動信号を交互に出力することにより、アクティブシャッターメガネの駆動を制御する。また、倍速補間処理を行って、同じ目用の同じ映像フレームを連続して２回表示させ、これを交互に繰り返す所謂ダブル書き込みを行って３Ｄ表示を行う場合には、その表示映像に応じたシャッター制御を行う。

図２は、本発明による表示装置における映像表示制御とバックライト制御の一例を示すタイミングチャートである。表示装置の液晶パネルでは、最上段の画素から垂直走査により映像信号が書き込まれていく。つまり、液晶パネルの水平ラインである走査信号線の一ライン目（Ｎ＝１）から順に映像が更新され、徐々に書き込みタイミングが遅れながら最終の最下段の走査信号線の映像が更新される。更新された映像は、１フレーム期間の間ホールドされる。走査信号線の数としては種々のものがあるが、例えば画素数が縦１０８０×横１９２０の液晶パネルの場合には、Ｎ＝１０８０である。

ここでは、説明を簡単にするために、液晶パネル１４の走査信号線Ｎの数をＮ＝２０であるものとして説明する。そして、バックライトは、その点灯領域が４分割され、走査信号線Ｎ＝５行ごとに、点灯領域の分割領域が対応して設定されているものとする。ここで、２０行分の走査信号線の画素に対応する走査電極ＳＣＬを線順次走査する順に、符号ＳＣＬ１〜ＳＣＬ２０で表す。また、バックライトの各分割領域の制御線ＢＣＬを、上から順にＢＣＬ１〜ＢＣＬ４で表す。この場合、走査電極ＳＣＬ１〜ＳＣＬ５に対応する画素は、ＢＣＬ１で制御されるバックライトにより照明される。以下、５つの走査電極ごとに、各分割領域のバックライトの制御線が対応する。

また、期間Ｔは各走査信号線の走査期間を示すもので、１つの走査信号線の走査は１Ｔの期間で終了する。従ってＮ＝１〜２０の走査信号線の走査は、１フレーム期間において２０Ｔの期間内に終了する。そして、１つの領域のバックライトに対応する５行分の走査信号線の走査期間は５Ｔの期間内に終了する。また１フレーム期間は、２８Ｔの期間であり、従って１フレーム期間における走査が終了した後のブランキング期間は、２０Ｔの走査期間の後の８Ｔの期間となる。

タッチパネルによるタッチ検出の期間は、ブランキング期間内に設定する。つまり、タッチ検出ドライバ１８は、ブランキング期間内の所定の期間中、タッチパネル１７の複数のストライプ状の駆動電極に対して駆動信号を順次供給し、時分割的に線順次走査駆動を行う。そしてこの線順次走査駆動に従って、駆動電極に交差するタッチ電極がタッチ検出信号を出力する。タッチ位置検出部１９は、タッチパネル１７のタッチ電極から出力されるタッチ検出信号に基づいて、ユーザ等のタッチ位置を検出する。これにより表示走査を行う表示動作期間にタッチ検出を行わないようにすることで、表示動作によるノイズの影響を回避する。この例では、タッチ検出期間Ｄは、８Ｔのブランキング期間のうちの４Ｔの期間に設定する。

そして、バックライトのオン・オフ制御をタッチ検出期間に行わないように、バックライトの発光を制御する。例えば、ＢＣＬ１〜ＢＣＬ４で制御される４つの領域のバックライトを対応する走査信号線の書き込み終了のタイミングに同期させて所定期間発光させるものとする。この発光タイミングを、ＢＣＬ１〜ＢＣＬ４のタイミングで表し、発光している期間をＬで示す。ここでは各領域のバックライトの発光タイミングは、対応する５行分の走査信号線の書き込みが終了するタイミングに同期させるため、上から下に向かって徐々に時間的に遅れてくる。

この場合、そのままバックライトの発光制御を行うと、タッチ検出期間Ｄでバックライトのオン・オフが発生して、タッチ検出に対するノイズとなる恐れが生じる。そこで本発明に係る実施形態では、バックライトのオン・オフをタッチ検出期間中に行なわないようにバックライトの発光を制御する。
この例では、ＢＣＬ１で制御される１番目の領域（エリア１）のバックライトは、その点灯時のオン・オフがタッチ検出期間Ｄに重ならないため、ＢＣＬ１のタイミングでバックライトを点灯制御する。また、ＢＣＬ３で制御される３番目の領域（エリア３）のバックライトについても、タッチ検出期間Ｄに点灯されているが、そのタッチ検出期間ではバックライトのオン・オフが行われないため、タッチ検出におけるノイズの原因とはならない。従って、そのままＢＣＬ３のタイミングでバックライトの発光を制御する。

一方、ＢＣＬ２で制御される２番目の領域（エリア２）のバックライトと、ＢＣＬ４で制御される４番目の領域（エリア４）のバックライトは、そのままではタッチ検出期間Ｄとバックライトのオン・オフのタイミングとが重複し、タッチ検出時のノイズとなる可能性がある。
従ってこの場合には、それぞれＢＣＬ２´、ＢＣＬ４´に示すタイミングとなるようにバックライトの点灯タイミングをずらし、タッチ検出期間Ｄにバックライトをオン・オフしないように制御する。これにより、バックライトのオン・オフに起因するタッチ検出の精度の悪化を防ぐことができる。この例は、書き込み終了に同期させてバックライトの点灯制御を行うタイミングに対して、タッチ検出期間にバックライトのオン・オフが行われないように個々のバックライトの点灯タイミングを適宜ずらして設定する例である。

図３は、本発明による表示装置における映像表示制御とバックライト制御の他の例を示すタイミングチャートである。図３のタイミングチャートは、図２と同様に、走査信号線（水平ライン）の数Ｎ＝２０として、４つの分割領域でバックライトを発光制御したときの制御タイミングの例を示すものである。

図２の例と同様に、タッチパネルによるタッチ検出期間Ｄは、ブランキング期間内に設定する。そして、バックライトのオン・オフ制御をタッチ検出期間に行わないように、バックライトの発光を制御する。
例えば、ＢＣＬ１〜ＢＣＬ４で制御される４つの領域のバックライトを対応する走査信号線の書き込み終了のタイミングに同期させて所定期間発光させるものとする。この発光タイミングを、ＢＣＬ１〜ＢＣＬ４のタイミングで表し、発光期間をＬで示す。

この場合、そのままバックライトの発光制御を行うと、タッチ検出期間Ｄにバックライトのオン・オフが発生して、タッチ検出に対するノイズとなる恐れが生じる。従って本例の場合、ＢＣＬ１〜ＢＣＬ４で制御される全てのバックライトの点灯タイミングを一括してずらして、ＢＣＬ１´〜ＢＣＬ４´の点灯タイミングで制御することで、その点灯時のオン・オフがタッチ検出期間Ｄに重ならないようにする。

このとき、ＢＣＬ１´で制御される１番目の領域（エリア１）のバックライトと、ＢＣＬ４´で制御される４番目の領域（エリア４）のバックライトは、それらの点灯期間がタッチ検出期間Ｄと重ならないため、バックライトのオン・オフもタッチ検出に影響しない。また、ＢＣＬ２´で制御される２番目の領域（エリア２）のバックライトと、ＢＣＬ３´で制御される３番目の領域（エリア３）のバックライトはタッチ検出期間Ｄに点灯されているが、そのタッチ検出期間Ｄではバックライトのオン・オフが行われないため、タッチ検出におけるノイズの原因とはならない。この例は、書き込み終了に同期させてバックライトの点灯制御を行うタイミングに対して、タッチ検出期間にバックライトのオン・オフが行われないようにバックライトの点灯タイミングを一括して所定時間ずらして設定する例である。

なお、図２及び図３の例では、タッチ検出期間にバックライトのオン・オフが行われないように、走査期間終了に同期したタイミングに対して、バックライトの点灯タイミングをずらして制御するようにした。このときに、ＬＥＤの駆動電流に余裕があれば、ＬＥＤの駆動電流を上げて、その分バックライトの点灯期間を短くし、光量の総量を変えることなくバックライトの点灯期間を設定してもよい。そしてその点灯期間において、タッチ検出期間にバックライトのオン・オフが行われないように点灯タイミングを制御すればよい。

図４は、本発明による表示装置における映像表示制御とバックライト制御の更に他の例を示すタイミングチャートである。図４のタイミングチャートは、図２及び図３と同様に、走査信号線の数Ｎ＝２０として、４つの分割領域でバックライトを発光制御したときの制御タイミングの例を示すものである。

本例の制御は、バックライトの点灯をＰＷＭ（pulse width modulation）で制御する構成のものに適用する。バックライトのドライバは、調光回路が生成したデューティ比のＰＷＭ信号に従って、バックライトの点灯を行う。このデューティ比は，ＰＷＭ信号の１周期における点灯期間の割合（点灯期間／（点灯期間＋消灯期間））である。ＰＷＭ制御に従ってバックライトの点灯制御を行うことで、バックライトの発光輝度を制御することができる。ＰＷＭ制御によってバックライトを点灯させる場合、その点灯期間においては、デューティ比に応じて点灯のオン・オフのスイッチングが繰り返される。

この例においても、タッチパネルによるタッチ検出期間Ｄは、ブランキング期間内に設定する。そして、バックライトのオン・オフ制御をタッチ検出期間に行わないように、バックライトの発光を制御する。例えば、ＢＣＬ１〜ＢＣＬ４で制御される４つの領域のバックライトを対応する走査信号線の書き込み終了のタイミングに同期させて所定期間発光させるものとする。この発光タイミングを、ＢＣＬ１〜ＢＣＬ４のタイミングで表し、発光期間をＬで示す。

この場合、そのままバックライトの発光制御を行うと、タッチ検出期間Ｄに点灯期間Ｌが重なる場合が生じる。上記のように、ＰＷＭ制御でバックライトを点灯させると、その点灯期間の間、点灯のオン・オフのスイッチングが繰り返されるため、点灯期間Ｌとタッチ検出期間Ｄとが少しでも重なると、タッチ検出に対するノイズとなる恐れが生じる。従って本例の場合、ＢＣＬ１〜ＢＣＬ４で制御される全てのバックライトの点灯タイミングを個々に制御して、その点灯期間Ｌがタッチ検出期間Ｄに重ならないようにする。

この例では、ＢＣＬ１で制御される１番目の領域（エリア１）のバックライトは、その点灯期間Ｌがタッチ検出期間Ｄに重ならないため、ＢＣＬ１のタイミングでバックライトを点灯制御する。
また、ＢＣＬ２で制御される２番目の領域（エリア２）のバックライトと、また、ＢＣＬ３で制御される３番目の領域（エリア３）のバックライトは、タッチ検出期間Ｄに点灯されるため、そのタッチ検出期間Ｄではバックライトの点灯を行わないように点灯期間を時間的に分割し、それぞれＢＣＬ２´、ＢＣＬ３´のタイミングで制御する。また、ＢＣＬ４で制御される４番目の領域（エリア４）のバックライトは、点灯期間を時間的に後にずらしてタッチ検出期間に重ならないようにする。これにより、バックライトのオン・オフに起因するタッチ検出の精度の悪化を防ぐことができる。この例は、書き込み終了に同期させてバックライトの点灯制御を行うタイミングに対して、タッチ検出期間にバックライトの点灯が行われないように、バックライトの点灯タイミングを時間的に分割し、もしくは所定時間ずらして設定する例である。

なお、図４の例では、タッチ検出期間にＰＷＭ制御を行うバックライトの点灯が行われないように、走査期間終了に同期したタイミングに対して、バックライトの点灯タイミングをずらして制御するようにした。このときに、ＰＷＭ制御のデューティ比をさらに上げることができれば、デューティ比を上げてその分バックライトの点灯期間を短くし、光量の総量を変えることなくバックライトの点灯期間を設定してもよい。そしてその点灯期間において、タッチ検出期間にバックライトの点灯が行われないように点灯タイミングを制御すればよい。

また、上記の各制御例において、タッチ検出により人間の指等の近接物体が検知されたときにのみ、上記のようなタッチ検出時にバックライトのオン・オフを行わないようにする点灯制御に切り換え、タッチ検出により近接物体が検知されていないときには、例えば、走査期間終了に同期させたタイミングでバックライトの点灯制御を行うようにしてもよい。

上記のように本発明に係る表示装置では、複数の走査信号線により一画面を走査する走査期間を除く期間にタッチ検出を行ない、タッチ検出を行う期間を除く期間にバックライトのオン・オフが行われるようにバックライトの光源の点灯制御を行う。
このときに、バックライトの点灯期間は、液晶の応答を考慮して制御することが好適である。通常の液晶パネルでは、表示すべき映像信号に基づいて１フレーム期間毎に階調が決められるため、階調が変更されれば、その変更後の階調に応答して液晶が動き、変更後の階調に相当する状態で液晶が安定する。

上記の例で、バックライトの点灯期間を制御するときに、バックライトに対応する液晶パネルの領域における各画素の応答が完了した後にバックライトを点灯させることが好ましい。つまり、バックライトに対応する液晶パネルの領域の各画素における液晶の最大応答時間が経過した後に、バックライトを点灯させることが好ましい。
液晶が動いているときにバックライトを点灯させると、点灯期間に視認される平均階調が目標階調から乖離し、疑似輪郭の発生などの映像品位の低下の要因となり得る。従って、階調変更時の液晶の応答が完了した後に、バックライトを点灯させるようにすることで映像品位の高い映像表示を行うことができる。

このとき、例えば倍速駆動のようにフレーム周波数が高い駆動を行う場合等においては、液晶の応答が完了した後にバックライトの点灯期間を設けることが難しい場合もある。この場合にも、視認できる平均階調と目標階調との乖離量を小さくするために、できるだけ目標階調に近い状態のタイミングでバックライトを点灯させるようにするとよい。

また、上記のように液晶の応答を待ってバックライトを点灯させるためには、１フレーム期間の走査期間を短くすることが有効となる。これにより、走査が行われてから次のフレームにおける走査が行われるまでの時間が長くなるため、走査時の階調変更に応じた液晶の応答時間を待ってバックライトを点灯させる制御を行うことがより容易となる。

走査期間を短くするためには、液晶の駆動周波数を上げてデータ書き込みを高速化する必要がある。データ書き込みの高速化を実現するために、液晶パネル１４のＴＦＴ（Thin Film Transistor）を構成する薄膜トランジスタの半導体層として、酸化物半導体を含むものを用いることができる。酸化物半導体としては、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ（インジウム−ガリウム−亜鉛）の酸化物を適用することができる。

図５は、ａ−Ｓｉを用いたＴＦＴ、及び、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ（インジウム−ガリウム−亜鉛）から構成される酸化物の半導体を用いたＴＦＴの特性の一例を示す図である。
Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎから構成される酸化物の半導体を用いたＴＦＴのドレイン電流−ゲート電圧のスイッチング特性では、ＴＦＴのスイッチングのオフ時に流れるリーク電流（オフ電流）は、従来一般的に使用されているアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）によるリーク電流の例えば１０００分の１以下であり、ＴＦＴのスイッチング時のオン時に流れるオン電流は、アモルファスシリコンによるオン電流の例えば２０倍以上である。
つまりオン電流が従来のアモルファスシリコン等よりも非常に大きいため、画素へのデータの書き込みを高速化することができる。ＴＦＴのスイッチング時のオン電流の特性に応じて、駆動周波数をどこまで高めて走査期間を短くするかを定めることができる。

また、従来の例えばアモルファスシリコンを用いたＴＦＴの場合、リーク電流が高いので、ブランキング期間に画素の電荷が抜けて輝度が変化するため、ブランキング期間を長くすると表示画面上でフリッカが発生する。これに対して、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎから構成される酸化物の半導体を用いたＴＦＴでは、リーク電流が低いので、ブランキング期間でも画素の電荷が抜けず、フリッカが生じることなく画質を維持することができる。従って例えば静止画などを表示しているときには、画質品位を低下させることなくブランキング期間を長くとることができ、階調変更時の液晶の応答が完了した後に、バックライトの点灯期間を設ける制御をより容易に行うことができる。

１１…タイミング制御部、１２…データドライバ、１３…ゲートドライバ、１４…液晶パネル、１５…バックライト制御部、１６…バックライト、１７…タッチパネル、１８…タッチ検出ドライバ、１９…タッチ位置検出部、２０…シャッターメガネ制御部。

Claims (5)

1. 液晶変調素子からなる画素がマトリクス状に配置されてなる表示部と、
   該表示部の各画素のラインを複数の走査信号線により線順次に選択して走査し、選択したラインの画素にデータ信号線からデータ信号を供給して液晶を駆動することで前記表示部に映像を表示させる表示制御部と、
   前記表示部と一体にもしくは近接して設けられ、外部の近接物体によりタッチされたことを検出するタッチ検出部と、
   前記表示部を照明する光源を備えたバックライトと、を有する表示装置であって、
   前記タッチ検出部は、前記表示制御部が前記表示部の複数の走査信号線により一画面を走査する走査期間を除く期間に、前記タッチを検出する動作を行ない、
   前記バックライトは、前記タッチを検出する動作を行う期間を除く期間にバックライトのオン・オフが行われるように前記光源の点灯制御を行うことを特徴とする表示装置。
2. 請求項１に記載の表示装置において、
   前記バックライトは、前記表示部の画素領域を複数に分割した領域に対応して、複数のエリアごとに前記光源の点灯制御を行うことを特徴とする表示装置。
3. 請求項１または２に記載の表示装置において、
   前記バックライトは、前記走査期間で駆動された前記表示部の液晶変調素子の応答が完了した後に、該応答が完了した液晶変調素子に対応する前記光源を点灯させることを特徴とする表示装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１に記載の表示装置において、
   前記バックライトは、前記光源をＰＷＭ制御によって点灯駆動を行い、前記タッチ検出部が前記タッチを検出する動作を行う期間には、前記ＰＷＭ制御による前記光源の点灯制御を行わないことを特徴とする表示装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１に記載の表示装置において、
   前記表示部の各画素の液晶変調素子は、各画素に対する画像信号の書き込みを制御するためのトランジスタを有し、該トランジスタの半導体層は、酸化物半導体を含むことを特徴とする表示装置。

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