JP2015087895A - 入力装置の駆動方法 - Google Patents

Abstract

【課題】入力装置において、液晶表示起因のノイズが発生した場合に、タッチ操作時の検出精度の低下を防ぐ。【解決手段】信号制御装置８は、液晶表示に起因する外部からのノイズを検出すると、モード２に移行する。信号制御装置８は、モード２に移行すると、映像信号の１Ｈをモード１の１Ｈ（Ｔ１）より短いＴ２に設定する。センサ制御回路１３は、信号制御装置８が１フレーム期間内で、映像信号に同期して生成するタイミング信号１を受信し、受信したタイミング信号に同期して、センサ駆動回路６及び信号検出回路７を駆動させるセンサ信号を生成する。センサ駆動回路６は、センサ制御回路１３が生成したセンサ信号に応じて駆動信号を駆動電極１１に供給する。また、信号検出回路７は、センサ信号に応じて、検出信号を受信する。【選択図】図１

Description

本技術は、画面へ座標を入力する入力装置の駆動方法に関するものである。

表示画面に使用者の指などでタッチ操作して情報を入力する画面入力機能をもつ入力装置を備えた表示装置は、ＰＤＡや携帯端末などのモバイル用電子機器、各種の家電製品、無人受付機等の据置型顧客案内端末に用いられている。このようなタッチによる入力装置として、タッチされた部分の抵抗値変化を検出する抵抗膜方式、あるいは容量変化を検出する静電容量結合方式、タッチにより遮蔽された部分の光量変化を検出する光センサ方式などが知られている。

タッチによる入力装置において、外部からのノイズの影響を抑制する手段としてタッチの駆動信号へのノイズ重畳を抑制する手段と、センス信号に重畳したノイズを分離・除去する手段が提案されている。また、タッチの駆動信号へのノイズ重畳を抑制する手段として、所定の複数の周波数帯のうちノイズの少ない周波数帯へ駆動周波数を変更する周波数ホッピングという手段が提案されている。

先行文献１では、静電容量方式のタッチパネルを配置したＣＲＴ表示端末において、ＣＲＴからの一定周波数の混信からタッチの駆動周波数を遠ざける方式が開示されている。また、先行文献２では、タッチの駆動ラインに駆動信号を印加しない状態で感知ラインからの信号を感知するダミースキャンにより、ノイズを評価し、周波数ホッピングを行う方式が開示されている。

特開昭６３−５８５２９号公報 特開２０１３−２０６４６３号公報

本技開示は、タッチ操作時の検出精度の低下を防ぐ入力装置の駆動方法を目的とする。

このような課題を解決するために本開示の入力装置は、タッチ駆動信号の周波数を変更する手段と、表示素子の駆動周波数を変更する手段と、タッチの駆動信号を表示素子の駆動信号と同期をとる手段を有する。

本開示にかかる入力装置は、タッチ操作時の検出精度の低下を防ぐのに有効である。

実施の形態１にかかるタッチセンサ機能を備えた液晶表示装置の全体構成を説明するためのブロック図 タッチセンサを構成する駆動電極と検知電極の配列の一例を示す斜視図 タッチセンサの概略構成と等価回路について、タッチ操作を行っていない状態とタッチ操作を行った状態とを説明するための説明図 タッチ操作を行っていない場合とタッチ操作を行った場合の検出信号の変化を示す説明図 液晶パネルの走査信号線の配列構造とタッチセンサの駆動電極および検知電極の配列構造を示す概略図 液晶パネルの表示更新を行う走査信号線のラインブロックへの走査信号の入力と、タッチセンサのタッチ検出を行うために駆動電極のラインブロックへの駆動信号の供給との関係の一例を示す説明図 駆動方法の通常モード時における１フレームにおける走査信号と駆動信号の印加の状態を示すタイミングチャート １水平走査期間における表示更新期間とタッチ検出期間との関係の一例を説明するためのタイミングチャート 実施の形態１におけるモード１の場合のタッチ検出動作を説明するためのタイミングチャート 実施の形態１におけるモード２の場合のタッチ検出動作を説明するためのタイミングチャート 実施の形態２におけるモード２の場合のタッチ検出動作を説明するためのタイミングチャート 実施の形態２におけるモード２の場合の他のタッチ検出動作を説明するタイミングチャート 実施の形態２におけるモード２の場合の他のタッチ検出動作を説明するタイミングチャート 実施の形態３におけるモード２の場合の他のタッチ検出動作を説明するタイミングチャート 実施の形態４における液晶駆動周波数に対する液晶パネルの透過率とバックライト輝度の関係を示す図

以下、適宜図面を参照しながら、実施の形態を詳細に説明する。ただし、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。

なお、出願人は、当業者が本開示を十分に理解するために添付図面および以下の説明を提供するのであって、これらによって特許請求の範囲に記載の主題を限定することを意図するものではない。

（実施の形態１）
以下、図１〜図１０を用いて、実施の形態１について説明する。

図１は、実施の形態１にかかる入力装置であるタッチセンサ機能を備えた液晶表示装置の全体構成を説明するためのブロック図である。図１に示すように、液晶表示装置は、液晶パネル１、バックライトユニット２、走査線駆動回路３、映像線駆動回路４、バックライト駆動回路５、信号制御装置８、タッチコントローラ１４を備えている。また、タッチコントローラ１４は、センサ制御回路１３、センサ駆動回路６、信号検出回路７を備えている。

液晶パネル１は、ガラス基板などの透明基板からなるＴＦＴ基板と、このＴＦＴ基板に対向するように所定の間隙を設けて配置される対向基板とを有し、ＴＦＴ基板と対向基板との間に液晶材料を封入することにより構成されている。

前記ＴＦＴ基板は、液晶パネル１の背面側に位置し、ＴＦＴ基板を構成する基板に、マトリクス状に配置された画素電極と、前記画素電極に対応して設けられ画素電極への電圧印加をオンオフ制御するスイッチング素子としての薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）と、共通電極などを形成することにより構成されている。

また、対向基板は、液晶パネル１の前面側に位置し、対向基板を構成する透明な基板に、前記画素電極に対応する位置に少なくとも赤（Ｒ）緑（Ｇ）青（Ｂ）の３原色からなるカラーフィルタ（ＣＦ）と、前記ＲＧＢのサブピクセルの間、および／またはサブピクセルから構成される画素間に配置されるコントラストを向上させるための遮光材料からなるブラックマトリクスなどが形成されている。なお、本実施の形態では、ＴＦＴ基板の各サブピクセルに形成されるＴＦＴは、ｎチャネル型のＴＦＴを例にして、ドレイン電極およびソース電極を定義して説明する。

ＴＦＴ基板には、複数の映像信号線９と複数の走査信号線１０とが互いに概ね直交して形成される。走査信号線１０はＴＦＴの水平方向に設けられ、複数のＴＦＴのゲート電極に共通に接続される。映像信号線９はＴＦＴの垂直方向に設けられ、複数のＴＦＴのドレイン電極に共通に接続される。また、各ＴＦＴのソース電極にはＴＦＴに対応する画素領域に配置された画素電極が接続される。

ＴＦＴ基板に形成された各ＴＦＴは、走査信号線１０に印加される走査信号に応じて水平列単位で、オン／オフ動作が制御される。オン状態とされた水平列の各ＴＦＴは、画素電極を映像信号線９に印加される映像信号に応じた電位（画素電圧）に設定する。そして、液晶パネル１は、複数の画素電極およびこの画素電極に対向するように設けた共通電極を有し、前記画素電極と共通電極との間に生じる電界により画素領域毎に液晶の配向を制御して、バックライトユニット２から入射した光に対する透過率を変えることにより、表示面に画像を形成する。

バックライトユニット２は、液晶パネル１の裏面側に配置され、液晶パネル１の裏面から光を照射するもので、例えば複数の発光ダイオードを配列して面光源を構成する構造や、発光ダイオードの光を導光板と拡散反射板とを組み合わせて用い、面光源とする構成の構造のものが知られている。

走査線駆動回路３は、ＴＦＴ基板に形成された複数の走査信号線１０に接続されている。走査線駆動回路３は、信号制御装置８から入力されるタイミング信号に応じて走査信号線１０を順番に選択し、選択した走査信号線１０にＴＦＴをオンする電圧を印加する。例えば、走査線駆動回路３は、シフトレジスタを含んで構成され、シフトレジスタは信号制御装置８からのトリガ信号を受けて動作を開始し、垂直走査方向に沿った順序で走査信号線１０を順次選択し、選択した走査信号線１０に走査パルスを出力する。

映像線駆動回路４は、ＴＦＴ基板に形成された複数の映像信号線９に接続されている。映像線駆動回路４は、走査線駆動回路３による走査信号線１０の選択に合わせて、選択された走査信号線１０に接続されるＴＦＴそれぞれに、各サブピクセルの階調値を表す映像信号に応じた電圧を印加する。これにより、選択された走査信号線１０に対応するサブピクセルに映像信号が書き込まれる。

バックライト駆動回路５は、信号制御装置８から入力される発光制御信号に応じたタイミングや輝度でバックライトユニット２を発光させる。

前記液晶パネル１には、タッチセンサを構成する電極として、複数の駆動電極１１と複数の検知電極１２とが互いに交差するように配置されている。

これらの駆動電極１１および検知電極１２により構成されるタッチセンサは、駆動電極１１と検知電極１２との間で、電気信号の入力および静電容量変化による応答検出を行い、表示面への物体の接触を検出する。この接触を検出する電気回路として、センサ駆動回路６および信号検出回路７が設けられている。

センサ駆動回路６は、交流信号源であり、駆動電極１１に接続される。例えば、センサ駆動回路６は、センサ制御回路１３からセンサ信号が入力され、駆動電極１１を順番に選択し、選択した駆動電極１１に矩形状のパルス電圧による駆動信号Ｔｘｖを供給する。 なお、駆動電極１１および走査信号線１０は、ＴＦＴ基板に水平方向の列方向に延在するように形成され、垂直方向の行方向に複数本配列されている。これらの駆動電極１１および走査信号線１０に電気的に接続されるセンサ駆動回路６および走査線駆動回路３は、画素が配列される表示領域の垂直な辺に沿って配置され、左右の辺の一方に走査線駆動回路３を配置し、他方にセンサ駆動回路６を配置している。

信号検出回路７は、静電容量変化を検出する検出回路であり、検知電極１２に接続される。信号検出回路７は、検知電極１２毎に検出回路を設け、検知電極１２において検出信号Ｒｘｖとして検出する構成としている。なお、他の構成例としては、複数の検知電極１２群に１つの検出回路を設け、駆動電極１１に印加される複数回のパルス電圧において、複数の検知電極１２で検出信号Ｒｘｖの監視を時分割で行い、検出信号Ｒｘｖを検出するように構成してもよい。
また、信号検出回路７は、検出信号Ｒｘｖへのノイズの有無を評価し、評価結果をモード制御信号として、信号制御装置８に出力する。信号検出回路７がノイズを検出する方法は、特に限定するものではない。例えば、信号検出回路７で検知電極１２それぞれから出力される検出信号の電位とノイズの有無を判断する所定の電圧範囲とを比較して、前記電圧範囲外の場合ノイズ有と判断してもよい。あるいは、検知電極１２それぞれから出力される検出信号の電流変化から、所定の周波数範囲のノイズ信号を弁別してもよい。

表示面上での物体の接触位置は、センサ制御回路１３において、どの駆動電極１１に駆動信号Ｔｘｖを印加したときに、どの検知電極１２で接触時の信号が検出されたかに基づいて求められ、それら駆動電極１１と検知電極１２との交点が接触位置として演算により求められる。

信号制御装置８は、ＣＰＵなどの演算処理回路およびＲＯＭやＲＡＭなどのメモリを備えている。信号制御装置８は、入力される映像データに基づき、色調整などの各種の画像信号処理を行って各サブピクセルの階調値を示す画像信号を生成し、前記映像線駆動回路４に供給する。また、信号制御装置８は、入力された映像データに基づき、前記走査線駆動回路３、映像線駆動回路４、バックライト駆動回路５、センサ制御回路へのタイミング信号を生成し、それら回路に供給する。また、信号制御装置８は、バックライト駆動回路５への発光制御信号として、入力された映像データに基づいて発光ダイオードの輝度を制御するための輝度信号を供給する。

センサ制御回路１３は、信号制御装置８から入力されるタイミング信号に応じてセンサ信号を生成し、センサ駆動回路６及び信号検出回路７を制御する。

ここで、前記液晶パネル１の各信号線および電極に接続される走査線駆動回路３、映像線駆動回路４、センサ駆動回路６、センサ制御回路１３および信号検出回路７は、フレキシブル配線板やプリント配線板やガラス基板に各回路の半導体チップを搭載することにより構成しているが、前記走査線駆動回路３、映像線駆動回路４、センサ駆動回路６、センサ制御回路１３は、ＴＦＴ基板に、ＴＦＴなどとともに同時に形成することにより搭載してもよい。

タッチコントローラ１４は、センサ駆動回路６、信号検出回路７、センサ制御回路１３を備え、信号制御装置８より入力されるタイミング信号に基づいて、タッチセンサを制御する。

図２は、タッチセンサを構成する駆動電極と検知電極の配列の一例を示す斜視図である。図２に示すように、入力装置としてのタッチセンサは、図２の左右方向に延在する複数本のストライプ状の電極パターンである駆動電極１１と、駆動電極１１の電極パターンの延在方向と交差する方向に延びる複数本のストライプ状の電極パターンである検知電極１２とから構成されている。それぞれの駆動電極１１と検知電極１２とが互いに交差した交差部分それぞれに、静電容量を持つ容量素子が形成されている。

また、前記駆動電極１１は、前記走査信号線１０が延在する方向に対して平行な方向に延在するように配列されている。そして、前記駆動電極１１は、後で詳細に説明するが、Ｍ（Ｍは自然数）本の走査信号線を１ラインブロックとしたとき、複数のＮ（Ｎは自然数）本のラインブロックそれぞれに対応するように配置され、ラインブロック毎に駆動信号を印加するように構成している。

タッチ検出動作を行う際は、センサ駆動回路６から駆動電極１１に対し、ラインブロック毎に時分割的に線順次走査するように駆動信号Ｔｘｖを供給することにより、検出対象となる１つのラインブロックが順次選択される。また、検知電極１２から検出信号Ｒｘｖを受信することにより、１つのラインブロックのタッチ検出が行われるように構成されている。

次に、静電容量方式のタッチセンサにおけるタッチ検出の原理（電圧検知方式）について、図３、図４を用いて説明する。

図３（ａ）、（ｂ）は、タッチセンサの概略構成と等価回路について、タッチ操作を行っていない状態（図３（ａ））とタッチ操作を行った状態（図３（ｂ））とを説明する図である。図４は、図３に示すように、タッチ操作を行っていない場合とタッチ操作を行った場合の検出信号の変化を示す説明図である。

静電容量方式のタッチセンサは、図２に示すように、互いに交差するようにマトリクス状に配置された一対の駆動電極１１と検知電極１２との交差部が、図３（ａ）に示すように、誘電体Ｄを挟んで対向配置していることにより容量素子を構成している。等価回路は、図３（ａ）のように表わされ、駆動電極１１、検知電極１２および誘電体Ｄによって、容量素子Ｃ１が構成される。容量素子Ｃ１は、その一端が交流信号源としてのセンサ駆動回路６に接続され、他端Ｐは抵抗器Ｒを介して接地されるとともに、電圧検出器としての信号検出回路７に接続される。

交流信号源としてのセンサ駆動回路６から駆動電極１１（容量素子Ｃ１の一端）に、数十ｋＨｚ〜数百ｋＨｚ程度の所定の周波数のパルス電圧による駆動信号Ｔｘｖ（図４）を印加すると、検知電極１２（容量素子Ｃ１の他端Ｐ）に、図４に示すような出力波形（検出信号Ｒｘｖ）が現れる。

指が接触（または近接）していない状態では、図３（ａ）に示すように、容量素子Ｃ１に対する充放電に伴って、容量素子Ｃ１の容量値に応じた電流Ｉ０が流れる。このときの容量素子Ｃ１の他端Ｐの電位波形は、図４の波形Ｖ０のようになり、これが電圧検出器である信号検出回路７によって検出される。

一方、指が接触（または近接）した状態では、図３（ｂ）に示すように、等価回路は、指によって形成される容量素子Ｃ２が容量素子Ｃ１に直列に追加された形となる。この状態では、容量素子Ｃ１、Ｃ２に対する充放電に伴って、それぞれ電流Ｉ１、Ｉ２が流れる。このときの容量素子Ｃ１の他端Ｐの電位波形は、図４の波形Ｖ１のようになり、これが電圧検出器である信号検出回路７によって検出される。このとき、点Ｐの電位は、容量素子Ｃ１、Ｃ２を流れる電流Ｉ１、Ｉ２の値によって定まる分圧電位となる。このため、波形Ｖ１は、非接触状態での波形Ｖ０よりも小さい値となる。

信号検出回路７は、検知電極１２それぞれから出力される検出信号の電位を所定のしきい値電圧Ｖｔｈと比較し、このしきい値電圧以上であれば非接触状態と判断し、しきい値電圧未満であれば接触状態と判断する。このようにして、タッチ検出が可能となる。これ以外の静電容量の変化の信号を検知する方法として、電流を検知する方法等がある。

次に、本技術によるタッチセンサの駆動方法の一例について、図５〜図１５を用いて説明する。

図５は、液晶パネルの走査信号線の配列構造とタッチセンサの駆動電極および検知電極の配列構造を示す概略図である。図５に示すように、水平方向に延在するＸ本の走査信号線１０は、Ｍ（Ｍは自然数）本の走査信号線Ｇ１−１、Ｇ１−２・・・Ｇ１−Ｍを１ラインブロックとし、複数のＮ（Ｎは自然数）本のラインブロック１０−１、１０−２・・・１０−Ｎに分割して配列されている。

タッチセンサの駆動電極１１は、前記ラインブロック１０−１、１０−２・・・１０−Ｎに対応させてＮ本の駆動電極１１−１、１１−２・・・１１−Ｎが水平方向に延在するように配列され、前記Ｎ本の駆動電極１１−１、１１−２・・・１１−Ｎと交差するように複数本の検知電極１２が配列されている。

図６は、液晶パネルの表示更新を行う走査信号線のラインブロックへの走査信号の入力と、タッチセンサのタッチ検出を行うために駆動電極のラインブロックへの駆動信号の供給との関係の一例を示す説明図である。図６の（ａ）〜（ｆ）それぞれが１ラインブロック走査期間における状態を示している。

図６（ａ）に示すように、一番上のラインの最初のラインブロック１０−１の走査信号線それぞれに走査信号を順次入力している水平走査期間においては、一番下のラインの最後のラインブロック１０−Ｎに対応する駆動電極１１−Ｎに駆動信号を供給している。この後に続く水平走査期間、すなわち、図６（ｂ）に示すように、上から２番目のラインブロック１０−２の走査信号線それぞれに走査信号を順次入力している水平走査期間においては、１ライン前の最初のラインブロック１０−１に対応する駆動電極１１−１に駆動信号を供給している。

そして、図６（ｃ）〜（ｆ）に示すように、ラインブロック１０−３、１０−４、１０−５・・・１０−Ｎの走査信号線それぞれに走査信号を順次入力している水平走査期間が順次進行するのに対応し、１ライン前のラインブロック１０−２、１０−３、１０−４、１０−５に対応する駆動電極１１−２、１１−３、１１−４、１１−５に駆動信号を供給するように構成している。

すなわち、本技術においては、複数の駆動電極１１への駆動信号の供給は、表示更新を行う１ラインブロック走査期間において、複数の走査信号線に走査信号を印加していないラインブロックに対応する駆動電極を選択して供給するように構成している。

図７は、図６に示す例において、１フレームにおける走査信号と駆動信号の印加の状態を示すタイミングチャートである。図７は本実施の形態における駆動方法の通常モード時にタッチ検出動作を示すタイミングチャートである。

図７に示すように、１フレーム期間のそれぞれの水平走査期間（１Ｈ、２Ｈ、３Ｈ、…、ＭＨ）おいて、走査信号線１０にはラインブロック単位（１０−１、１０−２、…、１０−Ｎ）で走査信号が入力されて表示更新が行われる。この走査信号が入力されている期間内に、走査信号線のラインブロックに対応する駆動電極１１−１、１１−２、…、１１−Ｎには、タッチ検出のための駆動信号が供給されている。

タイミング信号は液晶パネル１の動作のために、信号制御装置８により生成される。図７において、タイミング信号１は走査信号のタイミングを表す信号であり、タイミング信号２は走査信号の開始タイミングを表す信号である。図７の例では、ラインブロック１０−１から走査を始める場合を示している。具体的には、タイミング信号２の入力後、タイミング信号１が入力されると、走査信号線Ｇ１−１に走査信号が入力される動作となる。

また、センサ信号はセンサの動作のために作られる信号であり、センサ制御回路１３が信号制御装置８より入力されるタイミング信号１、２に基づいて、所定の遅延を設けて生成する。センサ駆動回路６は、センサ制御回路１３が生成するセンサ信号に基づいて、駆動電極１１に駆動信号を供給する。図７に示すように、センサ信号は通常モードにおいては走査信号に同期した信号となる。

図８は、１水平走査期間における表示更新期間とタッチ検出期間との関係の一例を説明するためのタイミングチャートである。また、本実施の形態の駆動方法においては、走査信号間には所定の期間は存在しない。

図８に示すように、表示更新期間においては、走査信号線１０に走査信号が順次入力されるとともに、各画素の画素電極のスイッチング素子に接続される映像信号線９には、入力される映像信号に応じた画素信号が入力される。

本技術においては、この表示更新期間と同じタイミングでタッチ検出期間を設けており、表示更新期間から遷移期間を除いた期間をタッチ検出期間としている。すなわち、走査信号が所定の電位に立ち上がり、電圧の変位が収束した時点で、駆動電極１１に駆動信号としてパルス電圧を供給し、パルス電圧の立上りによる電位の変位点からタッチ検出期間を開始している。また、タッチ検出タイミングＳは、パルス電圧の立下りポイント直前とタッチ検出期間終了ポイントの２箇所に存在している。ここで、前記遷移期間は、前半の画素信号が変位する期間ｔ１と、画素信号の変位に伴い共通電極の電位が変位する期間ｔ２とを設定している。これは、画素信号の遷移期間後に，パネル内寄生容量の容量結合により、共通電極の電位の変動が、タッチ検出期間で起こらないようにするためである。

なお、タッチ検出期間におけるタッチ検出動作は、図３、図４により説明した通りである。

以下、本開示において、図７で示す通常モードである場合をモード１、外部からノイズの影響を受けている場合をモード２として説明する。

以下、図９、図１０を用いて、本実施の形態におけるタッチ検出動作について説明する。まず、モード１の場合の動作について説明する。

図９は、実施の形態１におけるモード１の場合のタッチ検出動作を説明するためのタイミングチャートである。図９は図７のタイミングチャートを簡略化し、モード１の場合の１フレームにおける信号制御装置８が生成するタイミング信号１と、センサ制御回路１３が生成するセンサ信号の関係を示している。図９において、Ｒ１は、画像書込期間、Ｖ１は帰線期間、Ｔ１は１Ｈの期間、Ｓ１はセンサ制御回路１３がセンサ信号を出力する周期を示す。図９に示すように、モード１の場合、センサ制御回路１３は、信号制御装置８が１フレーム期間内で、映像信号に同期して生成するタイミング信号１を受信し、受信したタイミング信号１に同期して、センサ駆動回路６及び信号検出回路７を駆動させるセンサ信号を生成する。センサ駆動回路６は、センサ制御回路１３が生成したセンサ信号に応じて駆動信号Ｔｘｖを駆動電極１１に供給する。また、信号検出回路７は、センサ信号に応じて、検出信号Ｒｘｖを受信する。

次にモード２の場合の動作について説明する。

図１０は、実施の形態１におけるモード２の場合のタッチ検出動作を説明するためのタイミングチャートである。図１０はモード２の場合の１フレームにおけるタイミング信号１とセンサ信号の関係を示している。

信号検出回路７は、液晶表示あるいは電源等に起因する外部からのノイズを検出すると、モード２に移行したことをモード制御信号により信号制御装置８へ通知する。信号検出回路７がモード制御信号を出力するタイミングは、検出信号へのノイズの判断をする度でもよいし、モードが移行する時だけでもよい。これらに限定するものではない。信号制御装置８は、モード制御信号によりモード２に移行したことを検出すると、映像信号の１Ｈをモード１の１Ｈ（Ｔ１）より短いＴ２に設定する。従って、図１０に示すように、信号制御装置８が映像信号に同期して生成するタイミング信号１の周期も短くなる。センサ制御回路１３は、タイミング信号１に同期したセンサ信号を生成するため、センサ制御回路１３が出力するセンサ信号の周期Ｓ２は図９に示すモード１の場合の信号周期Ｓ１よりも短くなる。従って、センサ駆動回路６が駆動信号Ｔｘｖを駆動電極１１に供給する周期と、信号検出回路７が検出信号Ｒｘｖを受信する周期も早くなる。また、図９に示すように、１Ｈが短くなることから、モード１に比べて、画像書込期間Ｒ１が短くなり、帰線期間Ｖ２が長くなる。

例えば、画素数がＷＵＸＧＡ（１９２０×１２００）の液晶パネルを６０Ｈｚのフレーム周波数で駆動すると、１フレームは１６．７ｍｓｅｃで、液晶表示の１Ｈの周波数は７２ｋＨｚになり、タッチの駆動信号の周波数も７２ｋＨｚになる。ここで、信号制御装置８は、映像信号の７２ｋＨｚ近傍の周波数にノイズが発生したことを検出すると、モード２に移行する。

信号制御装置８は、液晶表示の１Ｈの周波数を２５％変化させ９０Ｈｚに移行したとすると、１Ｈの周波数に同期して生成するタイミング信号１の周期も短くなる。この場合、タイミング信号１に同期したタッチの駆動信号の周波数が９０Ｈｚに上昇する。この時、画素信号において、９０ｋＨｚ近傍の周波数のノイズが小さければ、タッチ検出が正常動作する。ここで、モード２に移行した後も、映像信号において９０ｋＨｚ近傍の周波数のノイズが小さくない場合は、信号制装置８は、再度、液晶表示の１Ｈの周波数を異なる周波数に変化させてもよい。

なお、信号制御装置８は、移行する周波数をあらかじめ設定された複数の周波数の中から選択してもよい。あるいは、ノイズが小さい周波数帯を検出する機構を設け、検出した周波数帯に液晶表示の１Ｈの周波数を移行してもよい。

以上のように、本実施の形態では、信号検出回路７は、液晶表示あるいは電源等に起因する外部からのノイズを評価し、信号制御装置８は、信号検出回路７の評価結果に従って、液晶表示の１Ｈの周波数（表示タイミング）を異なる周波数に変更する。１Ｈの周波数を異ならせると、信号制御装置８が出力するタイミング信号１の周期が更新される。

このように、表示装置がタッチの駆動周波数を変更させ、変更した周波数における外部からのノイズが小さければ、タッチ検出を正常動作にすることができる。
（実施の形態２）
以下、図１１〜図１３を用いて、実施の形態２について説明する。

実施の形態２では、モード２の場合の他の動作の例について説明する。

図１１は、実施の形態２におけるモード２の場合のタッチ検出動作を説明するためのタイミングチャートの一例である。

信号検出回路７が、外部からのノイズを検出し、モード制御信号により信号制御装置８へ通知する。信号制御装置８は、モード制御信号によりモード２に移行したことを検出すると、画像信号の１Ｈ期間をモード１より短くする。従って、信号制御装置８が画像信号に同期して生成するタイミング信号１の周期も短くなる。本実施の形態においては、信号制御装置８は、画素信号を出力しない帰線期間Ｖ２にも、画像信号を出力していた期間と同じタイミングのタイミング信号１を発生させる。

センサ制御回路１３は、タイミング信号１に同期してセンサ信号を生成し、センサ駆動回路６はセンサ信号に同期して駆動信号Ｔｘｖを駆動電極１１に供給する。また、信号検出回路７は、センサ信号に同期して、検出信号Ｒｘｖを受信する。従って、帰線期間Ｖ２にもタッチ操作を行うことが可能になる。帰線期間Ｖ２は液晶からのノイズが無いため、検出信号ＲｘｖのＳ／Ｎ比が大きい。このように、画素書込み期間Ｒ２と帰線期間Ｖ２の両方でタッチ検出を行うことで、画素書込期間のみタッチ検出動作を行う場合より精度の良いタッチ検出動作が可能になる。

図１２は、実施の形態２におけるモード２の場合の他のタッチ検出動作を説明するためのタイミングチャートである。

信号検出回路７が、外部からのノイズを検出すると、モード２に移行したことをモード制御信号により信号制御装置８へ通知する。信号制御装置８は、モード制御信号によりモード２に移行したことを検出すると、画像信号の水平走査期間をモード１より短く設定する。従って、信号制御装置８が画像信号に同期して生成するタイミング信号１の周期も短くなる。ここで、帰線期間Ｖ２においては、画素信号と同期をとる必要がないことから、信号制御装置８は、図１２に示すように、帰線期間Ｖ２のタイミング信号１のタイミングを画素書込み期間Ｒ２におけるタイミングと異なるタイミングに変更する。図１２の場合は、帰線期間Ｖ２におけるタイミング信号１の周期を、画像書込期間Ｒ２におけるタイミング信号１の周期よりも短く設定している。すなわち、帰線期間Ｖ２は画像書込期間Ｒ２より、タイミング信号１の周波数が上がっている。

センサ制御回路１３は、タイミング信号１に同期してセンサ信号を生成し、センサ駆動回路６はセンサ信号に同期して駆動信号Ｔｘｖを駆動電極１１に供給する。従って、帰線期間Ｖ２において、画像書込期間Ｒ２と異なるタイミングでタッチ操作を行うことが可能となる。

このように、信号制御装置８が帰線期間のタイミング信号１の周波数を、画素書込み期間のタイミング信号１の周波数より上げることで、センサ駆動回路６が帰線期間により多くの駆動信号Ｔｘｖを出力可能になる。従って、信号検出回路７が検出する検出信号ＲｘｖのＳ／Ｎ比が大きくなり、より精度の良いタッチ検出動作が可能になる。

図１３は実施の形態２におけるモード２の場合のタッチ検出動作の他の一例を説明するためのタイミングチャートである。

信号検出回路７が、外部からのノイズを検出すると、モード２に移行したことをモード制御信号により信号制御装置８へ通知する。信号制御装置８は、モード制御信号によりモード２に移行したことを検出すると、画像信号の水平走査期間をモード１より短く設定する。従って、信号制御装置８が画像信号に同期して生成するタイミング信号１の周期も短くなる。

図１３は、画像書込期間と帰線期間を１フレーム内で２つに分割し、交互に設けている。この場合、１つ目の画素書込期間Ｒ３１と隣接した１つ目の帰線期間Ｖ３１で１回目のタッチ検出動作を行い、２つめの画素書込期間Ｒ３２と隣接した２つ目の帰線期間Ｖ３２で２回目のタッチ検出動作行う。従って、１フレーム内に２回タッチ検出動作を行うことができる。この場合、画像書込期間Ｒ３１、Ｒ３２における１Ｈの期間はＴ２、タイミング信号１の周期はＳ２、帰線期間Ｖ３、Ｖ４におけるタイミング信号１の期間はそれぞれＴ３１、Ｔ３２、センサ信号の周期はＳ４１とする。

例えば液晶が６０フレーム/秒で表示している場合、図１３の例では１２０Ｈｚのタッチ検出動作が可能になる。なお、図１３では画像書込期間と帰線期間を各々２つに分割しているが、３つ以上に分割してもよい。また、帰線期間Ｖ３１におけるセンサ信号の周期Ｔ３１と帰線期間Ｖ３２におけるセンサ信号Ｔ３２の周期は同じでなくてもよい。すなわち、１つ目の帰線期間の駆動信号の周波数と２つ目の帰線期間の駆動信号の周波数は同じでなくてもよい。また、図１３の例では、画像書込期間と帰線期間を交互に設けているが、これに限定するものではない。分割した期間の配置はこれ以外の配置でも構わない。

また、実施の形態２において、図１１〜１３の説明では、帰線期間において、センサ制御回路１３は、タイミング信号１に同期してセンサ信号を生成しているが、タイミング信号１と同期せずにセンサ信号を生成してもよい。あるいは、帰線期間において、信号制御装置８はタイミング信号１を出力せず、センサ制御回路１３は、タイミング信号１を受信しなくても、センサ信号を生成してもよい。

以上のように、本実施の形態では、信号検出回路７は、液晶表示あるいは電源等に起因する外部からのノイズを評価し、信号制御装置８は、評価結果に従って、液晶表示の１Ｈの周波数を異なる周波数に更新すると共に、帰線期間においてもタイミング信号１を出力する。

帰線期間においてタイミング信号１が出力されると、センサ制御回路１３がセンサ信号を出力するので、帰線期間においてもタッチ検出動作が行われる。

このことにより、画素書込期間のみタッチ検出動作を行う場合より、精度の良いタッチ検出動作が可能になる。
（実施の形態３）
以下、図１４を用いて、実施の形態３について説明する。

図１４は、実施の形態３におけるモード２の場合のタッチ検出動作を説明するためのタイミングチャートである。図１４において、画像書込期間Ｒ２における信号制御装置８の動作は、実施の形態１と同じなので、説明を省略する。

実施の形態３においては、図１４に示すように、センサ制御回路１３は、帰線期間Ｖ２において、タイミング信号１を受信しても、センサ駆動回路６にセンサ信号を出力しない。従って、帰線期間Ｖ２には、センサ駆動回路６から駆動信号が出力されない。

この場合、センサ制御回路１３は、信号検出回路７にはセンサ信号を出力する。信号検出回路７は帰線期間Ｖ２において、検出信号Ｒｘｖの波形からノイズ成分を評価し、評価結果に従って、ノイズの小さい周波数帯を選択する。信号検出回路７は、信号制御装置８へ評価結果として選択した周波数帯をモード制御信号に格納して出力する。信号制御装置８はモード制御信号が周波数帯を示している場合は、その周波数帯へ周波数ホッピングする。モード制御信号は、評価する度に出力してもよいし、周波数ホッピングする場合に出力してもよい。これらに限定するものではない。また、モード制御信号には、周波数帯を直接格納してもよいし、その周波数帯を特定する番号などを格納してもよいが、これらに限定するものではない。

図１４の検出信号波形に示すように、画素書込み期間には、液晶表示起因のノイズ（図１４のＫ２期間）が入るタイミングがあるので、センサ制御回路１３は、水平走査期間内で液晶表示起因のノイズが入るタイミングとずらしてセンサ信号を出力するので、センサ駆動回路６もノイズが入るタイミングとずらして駆動信号を出力している。

ノイズは、その発生源によっては、パルス成分を持ったものやバースト波のように間欠的に発生する。このような波形がノイズに含まれている場合、帰線期間の大半で検出信号波形からノイズ成分を評価すると、タッチの駆動タイミングと異なるタイミングで入るパルス成分を持ったものやバースト波成分のノイズも評価することになり、正しいノイズ成分の評価が出来ない。そこで、信号検出回路７は、帰線期間Ｖ２において、タイミング信号１に同期して、検出信号を評価する。図１４においては、タイミング信号１のタイミングから期間Ｓ５後に、検出期間Ｋ１を設けている。従って、信号検出回路７は、画素書込期間の検出信号と同じタイミング（同じ遅延時間）のノイズを評価することができる。

以上のように、本実施の形態によれば、信号検出回路７は、帰線期間において、タイミング信号１に同期して検出信号を評価することで、画素書込期間の検出信号と同じタイミングのノイズを評価することができる。

従って、帰線期間Ｖ２において、ノイズの小さい周波数帯を特定し、その周波数帯へ周波数ホッピングすることができる。
（実施の形態４）
以下、図１５を用いて、実施の形態４について説明する。

図１５は、実施の形態４における液晶駆動周波数に対する液晶パネルの透過率（ａ．ｕ．:Ａｒｂｉｔｒａｒｙ Ｕｎｉｔ）とバックライト輝度（ａ．ｕ．）の関係を示す図である。図１５において、横軸は、モード変更により変わる画素の駆動周波数、縦軸は、それに対応した液晶の駆動電圧を一定としたときの液晶パネルの透過率変化と、液晶のバックライトの輝度変化を示す。

図１５に示すように、画素の駆動周波数を高くしていくと、液晶の駆動に必要な十分な電位を与えられず、液晶の透過率が所望の値より低下してくる。そこで、実施の形態１、２あるいは３で示したような方法でモード２に移行すると、信号制御装置８は、液晶の透過率が所望の値より低下する高い画素周波数になったことを検出すると、バックライト駆動回路５を制御して、バックライトの輝度を調整し、透過光強度が同じになるようにする。このようにすることで、画質の劣化を抑制することができる。調整する値は、あらかじめ駆動周波数と調整値のテーブルをもって調整してもよい。あるいは透過光強度を測定するセンサを設け、透過光強度が所望の値になるようフィードバックをしてもよい。あるいは所望の輝度が得られるように、液晶の駆動電圧で調整してもよい。

本実施の形態によれば、透過光強度を所望の値になるように調整することで、より広い周波数範囲で周波数ホッピングをすることができ、よりノイズに強いタッチ検出ができる。

上記実施の形態４においては、透過光強度が同じになるようにしたが、コントラストあるいは色度が同じになるようにしてもよい。また、駆動周波数の変更による表示画質の変化が識別できないよう補正できればよく、透過光強度、コントラスト、色度の補正に限定するものではない。

（他の実施の形態）
以上のように、本開示における実装の例示とし、実施の形態１〜４を説明した。しかしながら、本開示は、これに限定されず、適宜、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施の形態にも適用可能である。また、上記実施の形態１〜４で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施の形態とすることも可能である。

なお、表示装置およびタッチの駆動方法は、各実施の形態で説明した駆動方法に限定されるものではない。

また、１水平期間に印加されるパルス数は１つではなく、複数個でも構わない。

また、ノイズの検出は、ノイズ検出をする期間全体で行う必要はなく、少なくとも一部の期間で行うだけでもよい。

以上のように、添付図面および詳細な説明によって、出願人がベストモードと考える実施の形態と他の実施の形態とを提供した。これらは、特定の実施の形態を参照することにより、当業者に対して、特許請求の範囲に記載の主題を例証するために提供されるものである。したがって、添付図面および詳細な説明に記載された構成要素の中には、課題解決のために必須な構成要素だけでなく、それ以外の構成要素も含まれ得る。そのため、それらの必須ではない構成要素が添付図面や詳細な説明に記載されているからといって、直ちにそれらの必須ではない構成要素が必須であるとの認定を受けるべきではない。また、特許請求の範囲またはその均等の範囲において、上述の実施の形態に対して、種々の変更、置き換え、付加、省略などを行うことができる。

本開示は、入力装置を具備した表示装置において適用可能である。

１ 液晶パネル
２ バックライトユニット
３ 走査線駆動回路
４ 映像線駆動回路
５ バックライト駆動回路
６ センサ駆動回路
７ 信号検出回路
８ 信号制御装置
９ 映像信号線
１０ 走査信号線
１０−１、１０−２・・・１０−Ｎ ラインブロック
１１ 駆動電極
１２ 検知電極
１３ センサ制御回路
１４ タッチコントローラ

Claims (9)

1. １フレーム期間中に複数の走査信号線に走査信号を印加して表示の更新を行う表示装置に配置され、
   複数本の駆動電極と複数本の検知電極とが互いに交差するように配置され、
   タッチ検出期間において、前記駆動電極に駆動信号を印加するとともに、前記検知電極それぞれから出力される検出信号を検出することによりタッチ位置の検出を行うように構成した入力装置の駆動方法であって、
   前記入力装置は、前記表示装置が画素書込期間に出力する走査信号のタイミングを表すタイミング信号１に同期してタッチ位置検出を行うと共に、前記検出信号のノイズを評価し、
   前記表示装置は、前記評価の結果に従って、前記タイミング信号１の周期を更新する入力装置の駆動方法。
2. 前記表示装置は、画素書込みを行っていない帰線期間においても、前記タイミング信号１を出力する請求項１記載の入力装置の駆動方法。
3. 前記帰線期間おけるタイミング信号１は、前記画素書込期間におけるタイミング信号１と周期が異なる請求項２記載の入力装置の駆動方法。
4. 前記表示装置は、画素書込みを行っていない帰線期間において、前記検出信号のノイズ評価を行う請求項１記載の入力装置の駆動方法。
5. 前記入力装置は、前記帰線期間において、前記タイミング信号１に同期して、前記駆動電極に駆動信号を印加せず、前記検出信号の検出のみを行い、
   前記表示装置は、前記帰線期間において、前記検出信号のノイズを評価し、前記評価結果に従って、前記タイミング信号１の周期を更新する請求項２記載の入力装置の駆動方法。
6. 前記画素書込期間と前記帰線期間を複数に分割する請求項２記載の入力装置の駆動方法。
7. 前記ノイズの評価は、前記画素書込期間の少なくとも一部の期間で行う請求項１ないし６記載の入力装置の駆動方法。
8. 前記ノイズの評価は、前記帰線期間の少なくとも一部の期間で行う請求項２ないし６記載の入力装置の駆動方法。
9. 前記表示装置は、前記タイミング信号１の更新による表示画質の変化を、所望の画質に補正することを特徴とする請求項１ないし８記載の入力装置の駆動方法。

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