JP2015210696A - タッチパネル付き液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】バックライトの光源の駆動時に生じるノイズを防止し、高いタッチ座標検出精度を有するタッチパネルを備えた液晶表示装置を得る。
【解決手段】行方向に延在する複数の行方向電極と、列方向に延在する複数の列方向電極と、行方向電極と列方向電極とから得られる静電容量を検出する静電容量検出回路２１と、静電容量検出回路２１の検出結果に基づいて、指示体によるタッチ座標を算出するタッチ座標算出回路２２と、を有するタッチパネルと、液晶表示パネル３０と、液晶表示パネル３０の背面部分にバックライト４０とを有する液晶表示装置と、を備える。液晶表示パネル３０の液晶駆動停止期間とバックライト４０の光源駆動停止期間との重複期間において、前記タッチパネルの静電容量検出を行う。
【選択図】図３

Description

本発明はタッチパネル付き液晶表示装置に関するものであり、周辺ノイズを低減し、検出精度の高いタッチパネルを備えた液晶表示装置に関するものである。

指などの指示体によるタッチを検出し、そのタッチ位置の座標を特定するタッチパネルは優れた入力手段であり広く用いられている。一般に、タッチパネルは、タッチ位置に対応した信号を生じるタッチスクリーンとタッチスクリーンからの信号に基づいてタッチされた位置座標を特定する検出装置とから構成され、抵抗膜方式、静電容量方式など様々な検出方式のタッチパネルが製品化されている。

このような静電容量方式のタッチパネルの１つとして、投影型静電容量方式のタッチパネルがある（例えば特許文献１参照）。この投影型静電容量方式のタッチパネルは、タッチスクリーンの前面側を、厚さ数ｍｍ程度のガラス板などの保護板で覆った場合でもタッチの検出が可能である。このようなタッチスクリーンは堅牢性に優れ、手袋装着時においてもタッチを検出することが可能であり、さらに可動部を有さないので長寿命であるという特長を有している。

投影型静電容量方式のタッチパネルは、タッチスクリーン上に静電容量を検出するための検出用電極である、行方向に形成された行方向電極と列方向に形成された列方向電極とが絶縁膜を介して交差して配置している。これらの行方向電極、列方向電極と指示体との間に形成される静電容量であるタッチ容量の検出結果に基づいて、指示体のタッチ位置をタッチスクリーン上の座標として算出し、出力する。

これらの行方向電極、列方向電極は、ジグザグ状に連続した微細な金属細線で形成され、複数の金属細線を電気的に接続し、行方向束配線、列方向束配線として用いられものや、ITOなどの透明導電膜により行方向電極、列方向電極を形成して用いるものなどが知られている。

この投影型静電容量方式のタッチパネルを用いる場合、通常、液晶表示装置の表面にタッチスクリーンを配置して用いる。液晶表示装置は、その駆動時に、ソース配線、ゲート配線等からカップリングノイズを生じており、カップリングノイズによりタッチパネルの動作が不安定になることがある。このような問題を解決するため、ゲートドライバICやソースドライバICが駆動していないタイミング、つまり液晶画面の上端から下端へ１回の書き換えを行い、次の書き換え周期へと移行する間隙時間である垂直ブランキング期間に静電容量測定を行う方法が提案されている（例えば特許文献２参照）。

特開２０１０−６１５０２号公報 特開２００８−１６５４３４号公報

しかしながら、液晶表示装置を駆動するときに生じるソース配線やゲート配線のカップリングノイズを除いた場合であっても、液晶表示装置の中で、液晶表示パネルの背面に設置されたバックライトの光源であるＬＥＤやＣＣＦＬ等の駆動電流自体や駆動電流供給回路からのノイズが生じ、タッチパネルの検出ノイズとなる。そのため液晶駆動のブランキング期間の垂直ブランキング期間にタッチ位置の検出をおこなっても、バックライトの光源の駆動に起因するノイズの影響は防止することができないという問題があった。

さらに、近年、薄型軽量のタッチスクリーンを目指して、タッチスクリーンの検出用配線を直接液晶表示パネルのカラーフィルタ基板の表面に形成するオンセル型タッチパネルや、液晶表示パネルのアレイ基板やカラーフィルタ基板の内面に検出用配線を形成するインセル型のタッチパネルの検討が行われており、このようなタッチパネルではバックライト光源から検出用電極までの距離が短くなり、バックライトの光源の駆動に起因するノイズの影響はより顕著となるという問題がある。

本発明はこのような問題を解決するためになされたものであり、バックライトの光源の駆動時に生じるノイズを防止し、高いタッチ座標検出精度を有するタッチパネルを備えた液晶表示装置を得ることを目的とする。

本発明のタッチパネル付き液晶表示装置は、行方向に延在する複数の行方向電極と、列方向に延在する複数の列方向電極と、行方向電極と列方向電極とから得られる静電容量を検出する静電容量検出回路と、静電容量検出回路の検出結果に基づいて、指示体によるタッチ座標を算出するタッチ座標算出回路と、を有するタッチパネルと、液晶表示パネルと、液晶表示パネルの背面部分にバックライトとを有する液晶表示装置と、を備え、液晶表示パネルの液晶駆動停止期間とバックライトの光源駆動停止期間との重複期間において、タッチパネルの静電容量検出を行うことを特徴とするタッチパネル付き液晶表示装置。

本発明のタッチパネル付き液晶表示装置は、液晶表示パネルの駆動およびバックライトの光源の駆動がともに停止している期間に、タッチ座標の検出を行うため、液晶表示パネルや光源装置の駆動に伴うノイズの静電容量検出に与える影響を防止し、タッチ座標検出精度の高いタッチパネル付き液晶表示装置を得ることができる。

本発明の実施の形態１に係るタッチスクリーンの構成を示す平面図である。 本発明の実施の形態１に係るタッチスクリーンの一部の構成を示す斜視断面図である。 本発明の実施の形態１に係るタッチパネル付き液晶表示装置の駆動を示すブロック図である。 本発明の実施の形態１に係るタッチパネル付き液晶表示装置の動作を示すタイミングチャートである。 本発明の実施の形態２に係るタッチパネル付き液晶表示装置の動作を示すタイミングチャートである。 本発明の実施の形態３に係るタッチパネル付き液晶表示装置の動作を示すタイミングチャートである。 本発明の実施の形態３に係るタッチパネル付き液晶表示装置の動作を示すタイミングチャートである。

実施の形態の説明および各図において、同一の符号を付した部分は、同一または相当する部分を示すものである。

また、本発明の実施の形態において、タッチスクリーンとは、指などの指示体の接触により接触位置に応じた信号を出力する位置センサーを言い、タッチパネルとは、タッチスクリーンと、タッチスクリーンからの出力信号に基づいて位置座標を特定する検出装置とから主に構成される入力装置を言う。

実施の形態１．
＜液晶表示装置の構造＞
図１、図２を用いて、本発明の実施の形態に係るタッチパネル１０が備えるタッチスクリーン１の構成を説明する。図１は本発明の実施の形態に係るタッチスクリーン１の平面図であり、図２（ａ）（ｂ）は本発明の実施の形態に係るタッチスクリーン１の一部を示す斜視図である。

図１に示すように、タッチスクリーン１は、列方向（図１中のｙ方向）に延在し、かつ所定の間隔で行方向（図１中のｘ方向）に繰り返し配列された複数の列方向電極２と、列方向電極２と直交する、行方向（ｘ方向）に延在し、かつ所定の間隔で列方向（ｙ方向）に繰り返し配列された複数の行方向電極３とを備えている。列方向電極２、行方向電極３は、各々列方向電極用接続配線４、行方向電極用接続配線５で数本ずつが接続され（図１では５本ずつ）、列方向検出束電極６、行方向検出束電極７（いずれも一点鎖線で囲まれた部分）を形成している。

列方向検出束電極６、行方向検出束電極７を各々構成する列方向電極２、行方向電極３は、金属製の数μｍ幅の金属細線で形成されており、図１においては、列方向電極２、行方向電極３は、直線で示しているが、ジグザグに折れ曲がった形状とすることもできる。ジグザグに折れ曲がった金属細線からなる列方向電極２、行方向電極３が各々列方向電極用接続配線４、行方向電極用接続配線５で接続され、メッシュ状の列方向検出束電極６、行方向検出束電極７を構成している。なお、列方向検出束電極６と行方向検出束電極７とは、絶縁膜を介して形成されており、各々が電気的に接することなく、立体的に交差して配置されている。列方向検出束電極６と行方向検出束電極７とは引き出し配線８によってタッチスクリーン１上を引き回され、接続端子９により外部と接続している。

次に図２（ａ）を用いてタッチスクリーン１の層構造を説明する。タッチスクリーン１は透明なガラス材料または透明な樹脂からなる透明基板（ベース基板）１２の裏面上にアルミニウム等からなる不透明で高導電率の金属材料から成る列方向検出束電極６が形成される。さらにベース基板１２の裏面上の列方向検出用束電極６を覆うように窒化シリコン膜からなる透明な層間絶縁膜１３が形成され、層間絶縁膜１３にアルミニウム等の金属材料からなる行方向検出束配線７が形成される。

本実施の形態においては、ベース基板１２の裏面に列方向検出束配線６を形成し、層間絶縁膜１３を介して、行方向検出束配線７を形成したが、列方向検出束配線６と行方向検出束配線７との構成を逆順とすることもできる。また、層間絶縁膜１３に形成した行方向検出束配線７の上に、窒化シリコン等からなる保護膜１４を形成することもできる。さらに本実施の形態においては、層間絶縁膜１３、保護膜１４は、窒化シリコンを用いたが、酸化シリコンや、有機樹脂膜等を用いることができる。

本実施の形態においては、図２（ａ）に示したように、ベース基板１２の裏面に各検出束配線を形成する構成を用いたが、全体構成を逆にして、図２（ｂ）に示すように、ベース基板１２の表面に列方向検出束配線６、層間絶縁膜１３、行方向検出束配線７を形成し、表面に粘着層１５を介して保護ガラス１６を貼付した構成とすることもできる。この保護ガラス１６を数ｍｍ程度の厚さとすることで堅牢性に優れたタッチスクリーン１を得ることができる。

本実施の形態においては、先にも述べたように、列方向電極２、行方向電極３は、直線状に描いているが、ジグザグに折れ曲がった金属細線を用いることができる。タッチスクリーン１を貼りつける液晶表示パネルには、液晶表示のための画素が、列方向および行方向に配列している。したがって、列方向電極２、行方向電極３を直線状の金属細線で形成した場合、液晶表示パネルの画素配列と光学干渉を生じ、モアレ（干渉縞）を生じる場合がある。しかし、行方向電極２、列方向電極３を行方向および列方向から４５度の傾斜させて、斜めのジグザグに形成することで、モアレの発生が少なくすることができる。

＜タッチパネル付き液晶表示装置の駆動＞
図３は、本発明の実施の形態１に係るタッチパネル付き液晶表示装置の駆動を示すブロック図である。本実施の形態においては、タッチスクリーン１がＷｘ(1)、Ｗｘ(2)・・・Ｗｘ(m)のｍ本の列方向検出束配線６と、Ｗｙ(1)、Ｗｙ(2)・・・Ｗｙ(n)のｎ本の行方向検出束配線７を備えている。

タッチスクリーン１の検出方式としては、列方向検出束配線６および行方向検出束配線７のそれぞれと指などの指示体との間に形成される静電容量を検出する自己容量検出方式と、列方向検出束配線６と行方向検出束配線７との間の電極間容量（相互容量）の指示体の近接による変化量を検出する相互容量検出方式とがあり、いずれの方式であっても本発明は適用することができる。そこで、本実施の形態においては、多点の同時検出が可能な相互容量検出方式を用いる場合について説明する。なお、それに伴って、ここまでのタッチスクリーン１の説明においては、その構成的特徴から、列方向検出束配線６、行方向検出用束配線７と呼んでいたが、以下では機能面から、列方向検出束配線６をセンス電極、行方向検出束配線７を励起電極と呼ぶ場合とがあり、静電容量検出回路を相互容量検出回路２１と呼ぶ場合がある。

励起電極ドライバ回路２０からは、各励起電極７であるＷｙ(1)、Ｗｙ(2)・・・Ｗｙ(n)へ順次、所定の電圧の励起パルス（充放電パルス）が印加される。つまり、励起電極ドライバ回路２０は、各励起電極７（Ｗｙ(1)、Ｗｙ(2)・・・Ｗｙ(n)）を順次スキャンしながら励起パルスを印加する。ここで励起電極７の内、選択され、励起パルスが印加された電極以外の励起電極７は、たとえばGND電位に固定される。

選択された励起電極７と各センス電極６との間の相互容量への充放電電流が相互容量検出回路２１で測定され、所定時間に渡って積分された後、Ａ／Ｄ変換し、選択した励起電極７と各センス電極６との相互容量検出値としてタッチ座標算出回路２２に入力する。ここで相互容量検出回路２１による相互容量への充放電電流の積分値は、相互容量に対して充放電される電荷量を表すものであり、この電荷量は相互容量に比例するので、相互容量に対する充放電電流の積分値（充放電に伴う電荷量）を検出することで、相互容量の変化を検出することができる。

各励起電極７への励起パルスの印加を所定回数繰り返すことで、その積分値の平均値を求め、さらにデジタルフィルタ処理を行う等することで、検出Ｓ／Ｎ比を向上させることができる。

このように、選択した励起電極７への励起パルス印加を行った後、充放電電流を積分し、相互容量の検出値を平均化等の処理を行う一連の処理を、選択した励起電極７を順次走査しながら切り替えることで、各励起電極７と各センス電極６とで形成するすべての電極間容量（相互容量）を測定することができる（本実施の形態においては、ｍ×ｎ個の静電容量検出値）。

タッチ座標算出回路２２においては、相互容量検出回路２１から入力されたデジタル相互容量検出値に基づいて、指などの指示体によるタッチ有無の判定、およびタッチがあると判定されたときのタッチ座標の算出が行われ、タッチ座標のデータが外部へ送出される。

励起電極ドライバ回路２０による励起電極７の走査や、励起パルス印加のタイミング、相互容量検出回路２１による相互容量充放電電流の積分タイミング等が検出制御回路２３によって制御される。

本発明は、タッチスクリーンのタッチによる相互容量の変化の測定を、液晶表示パネルの駆動とバックライトの駆動とが、いずれも停止したタイミングで行うものであり、液晶表示パネルとバックライトの駆動の概略を説明した後に、詳細に述べる。なお、本明細書においては、先にも述べたように、指等の指示体がタッチする対象をタッチスクリーン１と呼び、タッチスクリーン１に、励起電極ドライバ回路２０、相互容量検出回路２１、タッチ座標算出回路２２、検出制御回路２３といった周辺回路を含めてタッチパネル１０と呼ぶ。

一方、液晶表示パネル３０は、ガラス基板（アレイ基板）上には、行方向に延在した複数のゲート配線と、列方向に延在した複数のソース配線とが形成されており、それぞれの交差部分にスイッチング素子であるＴＦＴ(薄膜トランジスタ)が形成されている。このアレイ基板と対向してカラーフィルタ（ＣＦ）、ブラックマトリクス（ＢＭ）が形成された対向基板が配置され、これらの間隙に液晶材料が挟持して液晶表示パネル３０を形成している。

液晶表示パネル３０の駆動において、ゲート配線は順次走査され、ゲートドライバ回路３１から出力されるゲート信号が印加され、対応するゲート配線に接続されたＴＦＴがＯＮ状態となる。ソースドライバ回路３２は、外部から画素単位で入力される１ライン分の画像信号を行方向に展開した後にＤ／Ａ変換し、液晶材料への印加電圧として各ソース配線に印加する。この操作を、各ゲート配線を順次走査しながら行い、液晶表示パネル３０の前面に表示を行うことができる。このような液晶表示パネルの駆動方法は、一般に線順次駆動と呼び、表示制御回路３３により制御される。

液晶表示パネル３０の背面に設置されたバックライト４０の側面には、たとえば、列方向に複数のＬＥＤが配列されたＬＥＤアレイ４１を光源として備えている。ＬＥＤアレイ４１の各ＬＥＤには、ＬＥＤ駆動回路４２により駆動電流が供給される。またライティング制御回路４３に調光レベル調整信号が送られ、それに基づいて各ＬＥＤへのＬＥＤ駆動電流の供給タイミングが制御される。

＜タッチパネル付き液晶表示装置の駆動タイミング＞
図４をもとに、本実施の形態のタッチパネル付きの液晶表示装置の、タッチパネル、液晶表示パネル３０、およびバックライト４０の駆動のタイミングを説明する。図４は本発明の実施の形態１に係るタッチパネル付き液晶表示装置の動作を示すタイミングチャートである。

図４の上から、液晶表示パネルのゲート配線を順次走査して、１画面の書き換えと次の１画面の書き換えのタイミングを示す信号である垂直同期信号ＶＤ、ゲート配線を順次走査するときの、各ゲート配線を１本ずつ切り替えるタイミングを示す信号である水平同期信号ＨＤ、画面に表示する画像の書き換え期間を示す画像信号有効期間信号ＤＥＮＡ、液晶表示パネルに表示画像の書き込みを行っている期間を示す液晶表示パネル駆動信号、バックライト４０を構成するＬＥＤの点灯のために印加するＬＥＤ駆動電流、タッチスクリーンのタッチ位置を検出するための励起パルス信号を示しており、測定した相互容量の値を積分しＡ／Ｄ変換するタイミングは矢印で示したＡ／Ｄ変換タイミングであらわしている。

垂直同期信号ＶＤは、１画面の書き換えのタイミングを示しており、各表示フレーム期間（ｊ）、（Ｊ−１）、（Ｊ＋１）で全面の画像の書き換えを行う。一般に表示フレーム期間（ｊ）は１／６０秒以下である。

水平同期信号ＨＤは、全ゲート配線を順次選択し、１回の表示フレーム期間を構成する場合に、それぞれ１本のゲート配線を選択するタイミングを示している。したがって１回の表示フレーム期間に、ゲート配線の本数だけパルス状の水平同期信号ＨＤが印加される。

画像信号有効期間信号ＤＥＮＡは、液晶表示パネルに印加する画像信号のタイミングを制御する。画像信号有効期間信号ＤＥＮＡの間隙期間は液晶表示パネルへの画像信号が印加されない期間である垂直ブランキング期間と呼ばれる。この映像信号有効期間信号ＤＥＮＡに基づいて液晶表示パネル駆動信号が液晶表示パネルに印加される。したがって、画像信号有効期間信号ＤＥＮＡを受け、一定の処理の後に液晶表示パネルに液晶表示パネル駆動信号が印加されるので、画像信号有効期間信号ＤＥＮＡの間隙期間である垂直ブランキング期間から一定期間遅れて液晶表示パネル駆動期間が始まることになる。

バックライト４０の光源であるＬＥＤの点灯／非点灯はＬＥＤ駆動電流の印加／無印加により制御される。ＬＥＤの点灯タイミングは、液晶表示パネル３０に画像が表示されている期間であればよい。本実施の形態においては、液晶駆動停止期間とＬＥＤの非点灯期間である光源駆動停止期間ができるだけ重なるように設定するため、ＬＥＤを点灯させるＬＥＤ駆動電流を印加する光源駆動期間は、液晶駆動期間と重複するタイミングとしたが、光源駆動期間の一部は液晶駆動停止期間と重なるように設定することもできる。

ただし、本発明では、液晶駆動停止期間と光源駆動停止期間とが重複するタイミングにタッチパネル１０の励起パルス信号を印加して、相互容量を検出し、タッチ座標の検出を行うものであるので、液晶起動停止期間と光源駆動停止期間とが重複するタイミングを有することは不可欠である。

ここまでに述べてきた画像信号有効期間信号ＤＥＮＡが印加されると、図３に示すように表示制御回路３３によって垂直ブランキング期間に対応して液晶駆動停止期間を設けるようゲートドライバ回路３１、ソースドライバ回路３２が制御される。またＬＥＤを制御するライティング制御回路４３は、垂直ブランキング期間に対応した液晶駆動停止期間とＬＥＤの非点灯期間である光源駆動停止期間が重なるようにＬＥＤ駆動回路４２からバックライト４０のＬＥＤアレイ４１の各ＬＥＤへの駆動電流を停止する期間を設けるように制御する。

すなわち、ライティング制御回路４３はＬＥＤ駆動回路４２を介して、垂直同期信号ＶＤから所定期間遅延したタイミングで、ＬＥＤアレイ４１を構成する各ＬＥＤに駆動電流を供給して、バックライト４０を点灯させる。続いて、液晶駆動停止期間と重複する期間には駆動電流の供給を停止して、バックライト４０を消灯させる。

タッチパネル１０は、液晶駆動停止期間と光源駆動停止期間の重複する期間、すなわち液晶表示パネル３０とバックライト４０とがいずれも停止している期間に励起電極ドライバ回路２０は励起電極Ｗｙ（１）、Ｗｙ（２）・・・Ｗｙ（ｎ）に対して順次励起パルス信号（相互容量充放電パルス）を印加し、励起パルス信号を印加した励起電極７と各センス電極６との間の相互容量に対する充放電電流を相互容量検出回路２１により積分し、Ａ／Ｄ変換して各相互容量検出値を得る。

この時、Ａ／Ｄ変換のタイミングを図４の最下段の「↑」で示している。垂直ブランキング期間に対応した液晶駆動停止期間において、励起電極７に順次印加する励起パルス信号に対応したＡ／Ｄ変換を含む相互容量検出を繰り返し、すべての励起電極７とセンス電極６との間の相互容量（ｍ×ｎ個）の検出結果を求める。

このように、液晶駆動停止期間および光源駆動停止期間の重複する期間、すなわち、液晶表示パネル３０とバックライト４０を構成するＬＥＤとの駆動がともに停止している期間にタッチスクリーン１の相互容量検出を行うようにしたので、液晶表示パネルの駆動やＬＥＤ駆動に伴って見られる相互容量検出回路２１の積分結果、すなわち検出結果に表れるノイズの発生を防止することができ、タッチ座標検出精度を向上させることができる。

また、タッチパネル１０を構成するタッチスクリーン１の相互容量の検出は、励起電極７を順次選択し、各センス電極６についての相互容量を検出する線順次検出を行う。この検出方法は、ゲート配線を順次選択し、各ソース電極に電圧を印加して液晶材料に電圧を印加する線順次駆動を行う液晶表示パネル３０との制御方法の共通性が高い。そのため、液晶表示パネル３０とタッチスクリーン１との駆動方法の共通性により、検出制御回路２３、表示制御回路３３の一部を共有化することが可能であり、回路構成の簡素化を図ることができるという特長も有する。

なお、垂直ブランキング期間に対応する１回の液晶駆動停止期間にタッチスクリーンのすべての励起電極７とすべてのセンス電極６との間の相互容量の検出結果を得るように説明したが、タッチパネル１０の応答性（応答速度）の問題が生じない範囲で、複数の垂直ブランキング期間に対応する液晶駆動停止期間に渡って、すべての相互容量を検出する構成とすることもできる。

実施の形態２．
本実施の形態においては、基本的な構成、駆動タイミングは実施の形態１と同様であるが、バックライト４０の光源であるＬＥＤアレイ４１を構成するＬＥＤの点灯期間を調整することにより、液晶表示パネル３０の表示輝度を調整する構成を有している。

図５は、本発明の実施の形態２に係るタッチパネル付き液晶表示装置の動作を示すタイミングチャートである。バックライト４０を構成するＬＥＤの明るさは光源駆動期間により調整している。具体的には図５に示した３種類の調光レベルの内、調光レベル「最大」では光源駆動期間が最も長く、最も明るい。調光レベルが「中」から「低」となるにつれて光源駆動期間は短くなり、表示は暗くなる。

光源駆動期間が最も長い時、言い換えれば光源駆動停止期間が最も短い時、調光レベルが最大となり、この時の光源駆動停止期間と液晶駆動停止期間との重複期間に合わせてタッチパネルの検出のタイミングを設定する。

外部からの調光レベル調整信号に応じて、ＬＥＤアレイ４１を構成するＬＥＤの点灯期間を調整して液晶表示パネルの調光レベル（バックライト４０の輝度）を調整する場合、調光レベルが最大となる時の光源駆動停止期間を前または後、またはその双方に拡張することでＰＷＭ（Pulse Width Modulation）調光を行う。図５では、光源駆動停止期間を後方へ拡張することにより調光する場合を例として示している。

このように、液晶駆動停止期間と調光レベル最大時の光源駆動停止期間との重複期間に合わせて、タッチパネルのタッチ位置検出が行われる期間を設定するとともに、バックライトの調光においては、調光レベル最大時の光源駆動停止期間を前または後、またはその双方に拡張する。これにより、液晶表示パネルの駆動や光源の駆動に伴って見られる、相互容量検出回路の積分結果に見られるノイズを防止することができ、タッチ座標検出精度を向上させることができる。

実施の形態３．
実施の形態１、２においては、各表示フレーム期間の間隙期間である垂直ブランキング期間に対応する液晶駆動停止期間と光源駆動停止期間との重複期間にタッチパネルの検出を行うように構成した。本実施の形態においては、ゲート配線を順次選択して画面の書き換えを行う場合、あるゲート配線を選択し、次のゲート配線を選択するまでの期間、つまり水平同期信号ＨＤの間隙期間を表示ライン期間Ｔｈと呼び、この期間内に存在する液晶駆動が停止した期間も利用してタッチパネル１０の検出動作を行うものである。

図６は、本実施の形態におけるタッチパネル付き液晶表示装置の動作を示すタイミングチャートであり、垂直同期信号ＶＤ、液晶表示パネルの駆動信号、ＬＥＤ駆動電流、タッチパネルの駆動タイミング、水平同期信号ＨＤ、ＬＥＤの３種の調光レベルを示している。

実施の形態１と同様に、図６に示すように垂直ブランキング期間に対応する液晶駆動停止期間と光源駆動停止期間とが重複する期間、つまり、画面の書き換え期間相互の間隙期間に設けられる液晶表示パネルとＬＥＤの駆動とがいずれも停止している期間に、励起電極ドライバ回路２０は励起電極Ｗｙ（１）、Ｗｙ（２）・・・Ｗｙ（ｎ）に対してそれぞれ所定の回数、励起パルス信号（相互容量充放電パルス）を印加し、励起電極７とセンス電極６との間の相互容量に対する充放電電流を相互容量検出回路２１により積分し、その結果をＡ／Ｄ変換して各相互容量検出値を得る。

本実施の形態においては、垂直ブランキング期間に対応する液晶駆動停止期間と光源駆動停止期間とが重複する期間に相互容量検出を行うだけでなく、水平同期信号ＨＤに対応した期間においても相互容量検出を行う点で異なっている。

図６の水平同期信号ＨＤをあらわしたタイミングチャートに記載した破線丸で囲んだ期間を拡大して図７に示す。図７は実施の形態３に係るタッチパネル付き液晶表示装置の動作を示すタイミングチャートである。本実施の形態においては、液晶表示パネル駆動期間内の表示ライン期間Ｔｈに対応し、液晶表示パネルの駆動とＬＥＤの駆動とが同時に停止している期間においても、タッチパネルの検出動作を行うものである。つまり、ライティング制御回路４３は、たとえば、表示ライン期間Ｔｈの整数倍ａ（図６においてはａ＝８の例を示す）を調光期間単位として、外部からの調光レベルを指示する信号に対応してＬＥＤ駆動回路４２からＬＥＤアレイ４１の点灯期間と消灯期間とを切り替えるＬＥＤ駆動電流が印加される。

本実施の形態においては、図６の下段に示すように、調光期間単位（ａ＝８）の点灯期間と消灯期間との割合を変化させＬＥＤの調光レベルを調整する。図６に示す具体的な例としては、調光レベルが最大では、点灯期間は６×Ｔｈ、消灯期間は２×Ｔｈとし、調光レベルが中では、点灯期間、消灯期間とも４×Ｔｈとし、調光レベルが低では、点灯期間が２×Ｔｈ、消灯期間が６×ＴｈとしてＬＥＤの調光レベルを調整する。

図７にこの表示ライン期間Ｔｈに対応した液晶表示装置のタイミングチャートを示す。図６、図７に示すように、調光レベルが最大時（ＬＥＤ駆動停止期間が最も短い場合）では、ＬＥＤ駆動停止期間は２×Ｔｈであり、その間に画像信号有効期間信号ＤＥＮＡおよびこれに対応する液晶表示パネル駆動信号を調整することができ、液晶駆動停止期間と光源駆動停止期間とを重複させる。この重複期間において、励起電極ドライバ回路２０から励起電極７へ励起パルスを印加し、励起電極７とセンス電極６との相互容量に対する充放電電流を相互容量検出回路２１により積分し、相互容量の検出値を得ることができる。

以上のように、本実施の形態においては、垂直ブランキング期間に対応した期間のみではなく、水平ブランキング期間の一部に対応する期間においても、液晶駆動停止期間および光源駆動停止期間とを重複させ、この液晶駆動停止期間と光源駆動停止期間との重複する期間において、タッチパネル１０の検出が行われるようにした。

ＴＦＴがアモルファスシリコンから構成される液晶表示装置の場合、スイッチング素子であるＴＦＴの移動度が十分ではなく、液晶表示パネルの書き込み時間が比較的長く必要である。しかし、液晶駆動停止期間を十分に長く確保することができず、垂直ブランキング期間に対応した液晶駆動停止期間のみではタッチパネル１０の検出期間として不十分となる場合がある。

このような場合、垂直ブランキング期間に対応する液晶駆動停止期間だけでなく、水平ブランキング期間の一部に対応する期間に液晶駆動停止期間を設け、タッチパネル１０の検出期間として利用することができ、ＴＦＴの液晶表示パネルへの書き込み能力が十分でない等により、垂直ブランキング期間に対応する液晶駆動停止期間を拡張することができない場合であっても、検出期間を確保することができ、液晶表示パネルの駆動やＬＥＤの駆動に伴う相互容量の検出結果に表れるノイズの発生を低減することができる。

また、タッチスクリーン１上の励起電極７、センス電極６の本数が多く、垂直ブランキング期間に対応する液晶駆動停止期間ではタッチパネル１０の検出期間が不十分な場合にも、水平ブランキング期間に対応した液晶駆動停止期間を利用することで検出期間を確保することができ、相互容量の検出結果に表れるノイズの発生を低減することができる。

また、本実施の形態において、バックライトの調光制御を、表示ライン期間Ｔｈ単位で行った。表示ライン期間Ｔｈは、液晶表示パネル３０の線順次駆動（ゲート配線を順次選択する駆動）の各ゲート配線を選択する期間と同等であるので、液晶表示パネル３０との親和性が高く、ライティング制御回路４３と表示制御回路３３の一部を容易に共用化することができ、回路構成の簡素化を図ることができるという効果を有する。

なお、本発明の実施の形態においては、バックライト４０の光源としてＬＥＤアレイ４１を用いたが、たとえばＣＣＦＬ（Cold Cathode Fluoresent Lamp:冷陰極管）や有機ＥＬ（Organic Electro Luminescence）等、その他の光源であっても同様に用いることができる。

また、本発明の実施の形態においては、タッチスクリーン１上の列方向電極２、行方向電極３は、それぞれ微細な金属配線材料からなるメッシュ配線により構成され、さらに電極形状が矩形の場合につき説明したが、これらに限定されるものではなく、たとえば透明導電膜を用いて構成することも可能であり、また電極形状も通常用いられる菱形連鎖形状などの種々の形状であっても用いることができる。

１ タッチスクリーン、２ 列方向電極、３ 行方向電極、４ 列方向電極用接続配線、５ 行方向電極用接続配線、６ 列方向検出束電極（センス電極）、７ 行方向検出束電極（励起電極）、８ 引き出し配線、９ 接続端子、１０ タッチパネル、１２ ベース基板、１３ 層間絶縁膜、１４ 保護膜、１５ 粘着層、１６ 保護ガラス、２０ 励起電極ドライバ回路、２１ 相互容量検出回路、２２ タッチ座標算出回路、２３ 検出制御回路、３０ 液晶表示パネル、３１ ゲートドライバ回路、３２ ソースドライバ回路、３３ 表示制御回路、４０ バックライト、４１ ＬＥＤアレイ、４２ ＬＥＤ駆動回路、４３ ライティング制御回路、ＶＤ 垂直同期信号、ＨＤ 水平同期信号、ＤＥＮＡ 画像信号有効期間信号。

Claims (8)

1. 行方向に延在する複数の行方向電極と、
   列方向に延在する複数の列方向電極と、
   前記行方向電極と前記列方向電極とから得られる静電容量を検出する静電容量検出回路と、
   前記静電容量検出回路の検出結果に基づいて、指示体によるタッチ座標を算出するタッチ座標算出回路と、を有するタッチパネルと、
   液晶表示パネルと、前記液晶表示パネルの背面部分にバックライトとを有する液晶表示装置と、を備え、
   前記液晶表示パネルの液晶駆動停止期間と前記バックライトの光源駆動停止期間との重複期間において、前記タッチパネルの静電容量検出を行うことを特徴とするタッチパネル付き液晶表示装置。
2. 前記液晶駆動停止期間は、前記液晶表示パネルの画像信号有効期間信号に基づいて停止する液晶駆動停止期間であることを特徴とする請求項１に記載のタッチパネル付き液晶表示装置。
3. 前記静電容量検出回路は、複数の前記行方向電極と複数の前記列方向電極との間の電極間容量である相互容量を検出する請求項１または２に記載のタッチパネル付き液晶表示装置。
4. 前記静電容量検出回路は、複数の前記行方向電極に前記相互容量を充放電するための励起パルスを順次印加する励起電極ドライバ回路と、
   前記相互容量の充放電電流を複数の前記列方向電極のそれぞれを介して所定期間に渡って積分することで前記相互容量を検出する相互容量検出回路を備えたことを特徴とする請求項３に記載のタッチパネル付き液晶表示装置。
5. 前記液晶表示パネルが、前記バックライトの点灯期間を調整することにより調光レベル調整を行う液晶表示パネルであり、
   前記バックライトの点灯期間の調整は、前記バックライトの光源駆動停止期間を、時間的に前または後、またはその双方に伸縮することである、請求項１〜４のいずれか１項に記載のタッチパネル付き液晶表示装置。
6. 前記液晶表示パネルの水平同期信号相互の間隔の整数倍（ａ倍）を、前記バックライトの点灯期間と非点灯期間との割合を調整する単位時間とし、非点灯期間を水平同期信号相互の間隔の整数倍（ｂ倍）（ただしａ＞ｂ）としてバックライト調光を行う液晶表示パネルであることを特徴とする請求項５に記載のタッチパネル付き液晶表示装置。
7. 複数の前記行方向電極および複数の前記列方向電極の少なくとも一部が、前記液晶表示パネルを構成するカラーフィルタ基板の外表面上に形成されたことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のタッチパネル付き液晶表示装置。
8. 複数の前記行方向電極および複数の前記列方向電極の少なくとも一部が、前記液晶表示パネルを構成する２枚の基板の内表面上に形成されたことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のタッチパネル付き液晶表示装置。

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