JP2018018156A - 表示装置及びその駆動方法 - Google Patents

Abstract

【課題】寄生容量の影響を受けない静電容量式タッチ検出機能を備える表示装置を提供する。【解決手段】表示装置は、画素アレイ１８と、画素アレイ上に配置される静電容量式タッチ検出のための複数の共通電極と、表示期間に表示のための電圧を複数の共通電極に供給し、タッチ検出期間にタッチ検出のための駆動信号を複数の共通電極に供給する共通電極ドライバ１２６と、画素アレイの各列に接続される複数のソース線と、複数のソース線に画像信号を供給するソース増幅器１１８と、画素アレイの各行に接続される複数のゲート線と、表示期間に複数のゲート線に走査信号を順次供給し、タッチ検出期間に駆動信号と同位相の信号を複数のゲート線に供給するゲートドライバ１０２と、複数のソース線と複数の共通電極との間に接続され、タッチ検出期間にソース線と共通電極とを導通する選択スイッチ１０４と、を具備する。【選択図】図１１

Description

本発明の実施形態は、タッチ検出機能を備える表示装置及びその駆動方法に関する。

近年、スマートフォンやタブレット等の携帯可能な電子機器の表示装置は、人間の指やタッチペン等の導電体の接触あるいは近接（以下、接触あるいは近接をタッチと総称する）を検知する、いわゆるタッチ検出機能を備えることがある。このような電子機器は、例えば多数のアイコンを含むメニュー画像を画面に表示し、いずれのアイコンがタッチされたかを判定することにより、電子機器に対する操作を受け付け可能である。従って、ユーザは、キーボード、マウス、あるいはキーパッドのような入力装置を用いることなく電子機器を操作することが可能である。タッチ検出方式としては、光学式、抵抗式、静電容量式などいくつかの方式があるが、比較的単純な構造を有し、消費電力が少ない静電容量式が多く用いられている。静電容量式のタッチセンサは、導電体の存在により電極の静電容量が変化する（導電体が近づくと静電容量の値が増加）ことを利用してタッチを検出する。

特開2014-132446号公報

このようなタッチセンサを備えるタッチパネルは表示装置の画面上に外付けもできるが、近年は、表示装置に組み込まれることが多い。タッチパネルが組み込まれた表示装置では、薄型化が進むと、タッチセンサの電極と表示装置の表示駆動のための種々の配線とが近接、あるいは配線同士が近接し、これらの間に寄生容量が生じる。静電容量式のタッチセンサでは、駆動電極と配線の間に寄生容量が生じると、駆動信号の波形が劣化し、駆動信号の伝搬に遅延が生じ、タッチ検出の精度が低下する、あるいは検出時間が長くなる。このように、静電容量式のタッチセンサは、寄生容量の影響を受け易いという課題がある。

本発明の目的は、寄生容量の影響を受けにくい静電容量式のタッチ検出機能を備える表示装置及びその駆動方法を提供することである。

実施形態によれば、表示装置は、画素アレイと、画素アレイの上に配置される静電容量式のタッチ検出のための複数の共通電極と、表示期間に表示のための電圧を複数の共通電極に供給し、タッチ検出期間にタッチ検出のための駆動信号を複数の共通電極に供給する共通電極ドライバと、画素アレイの各列の画素に接続される複数のソース線と、複数のソース線に画像信号を供給するソース増幅器と、画素アレイの各行の画素に接続される複数のゲート線と、表示期間に走査信号を複数のゲート線に順次供給し、タッチ検出期間に駆動信号と同位相の信号を複数のゲート線に供給するゲートドライバと、複数のソース線と複数の共通電極との間に接続され、タッチ検出期間にソース線と共通電極とを導通するスイッチを具備する。

図１は実施形態によるタッチ検出機能付きの表示装置の一例の概略構造を示す斜視図である。 図２は、画素アレイの一例の回路図である。 図３は、表示装置の一例の概略構造を示す断面図である。 図４は、ミューチュアルセンシング方式のタッチ検出の原理を示す図である。 図５は、１フレーム期間中の表示期間とタッチ検出期間の配列の一例を示す図である。 図６は、セルフセンシング方式のタッチ検出の原理を示す図である。 図７は、セルフセンシング方式のタッチ検出の原理を示す図である。 図８は、セルフセンシング方式のタッチ検出回路の一例を示す図である。 図９は、図８に示した容量Ｃｘと電圧Ｖｘの関係と、容量Ｃｃと電圧Ｖｃの関係グラフの一例を示す図である。 図１０は、同時駆動のセルフセンシング方式の１フレーム期間中の表示期間とタッチ検出期間の配列の一例を示す図である。 図１１は、表示装置の電気的な概略構成の一例を示すブロック図である。 図１２は、表示制御装置の一構成例を示すブロック図である。 図１３は、パネル制御信号生成回路内のゲート線のガード駆動に関する部分の一構成例を示すブロック図である。 図１４は、ゲート線のガード駆動を示すタイミングチャートである。 図１５は、パネル制御信号生成回路内の選択スイッチの選択信号の生成に関する部分の一構成例を示す回路図である。 図１６は、選択スイッチの選択動作を示すタイミングチャートである。 図１７は、第２実施形態におけるパネル制御信号生成回路内の選択スイッチの選択信号生成回路の一例を示す回路図である。 図１８は、第２実施形態における選択スイッチの選択信号線のガード駆動を示すタイミングチャートである。 図１９は、第３実施形態におけるパネル制御信号生成回路内の選択スイッチの選択信号生成回路の一例を示す回路図である。 図２０は、第３実施形態における選択スイッチの選択信号線のガード駆動を示すタイミングチャートである。 図２１は、第４実施形態におけるソース増幅器の出力のガード駆動を説明する図である。 図２２は、第４実施形態におけるソース増幅器の出力のガード駆動を示すタイミングチャートである。 図２３は、第５実施形態におけるソース増幅器の出力のガード駆動を説明する図である。 図２４は、第６実施形態におけるソース増幅器の出力のガード駆動を説明する図である。 図２５は、第６実施形態におけるソース増幅器の出力のガード駆動を示すタイミングチャートである。 図２６は、第７実施形態のガード駆動を説明する図である。 図２７は、第８実施形態におけるパネル制御信号生成回路内のゲート線のガード駆動に関する部分の一構成例を示すブロック図である。 図２８は、第８実施形態における電源ラインの信号波形図である。

以下、実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
開示はあくまで一例にすぎず、以下の実施形態に記載した内容により開示が限定されるものではない。当業者が容易に想到し得る変形は、当然に開示の範囲に含まれる。説明をより明確にするため、図面において、各部分のサイズ、形状等について実際の実施態様に対して変更して模式的に表している場合もある。複数の図面において、対応する要素には同じ参照数字を付して、詳細な説明を省略する場合もある。

［第１実施形態（概略構成）］
図１は実施形態によるタッチ検出機能付きの表示装置の一例の全体的な概略構成例を示す斜視図である。表示装置は、タッチ検出機構を備える表示パネルと、その駆動回路、制御回路を備える。表示パネルとしては、液晶を用いた表示パネル及び有機ＥＬを用いた表示パネル等を用いることができるが、本明細書は、液晶を用いた表示パネルを説明する。液晶表示パネルは、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）の画素が形成される画素基板を含む。「タッチ検出」は、人間の指やタッチペン等の物体が表示パネルに接触したことのみでなく、物体が表示パネルに近接したことも検知することを意味する。「一体型」とは、タッチセンサを表示パネルに外付けするのではなく、タッチセンサを表示パネルに内蔵することを意味する。内蔵は、画素基板にタッチセンサを設けるインセル型と、カラ―フィルタを形成するガラス基板と偏光板との間にタッチセンサを設けるオンセル型とを含む。実施例は、インセル型のタッチセンサを説明するが、本発明はオンセル型のタッチセンサでも実施可能である。

表示パネルは、ガラス、樹脂等の透明な第１基板（図２に示すように、画素がマトリクス状に形成されるので、画素基板とも称する）１２、第１基板１２に対向配置されたガラス、樹脂等の透明な第２基板（対向基板とも称する）１４と、第１基板１２及び第２基板１４との間に形成された液晶層（図示せず）とを備える。表示パネルは、第２基板１４側から観察される。このため、第２基板１４を上側基板、第１基板１２を下側基板と称することもある。

表示パネルは矩形の平板形状であり、短辺が沿っている方向がＸ方向、長辺が沿っている方向がＹ方向であるとする。第１基板１２と第２基板１４は短辺のサイズは同じであるが、長辺のサイズが異なり、第１基板１２の方が第２基板１４より長い。第１基板１２の長辺の一端と第２基板１４の長辺の一端が揃っているので、第１基板１２の長辺の他端は第２基板１４の長辺の他端から延長している。Ｙ方向において第２基板１４より延長している第１基板１２の部分には、表示パネルを画像表示のために駆動する表示制御装置１６が搭載される。表示制御装置１６はＩＣ化されていてもよく、ＩＣ化されている場合、表示コントローラＩＣとも称される。

表示パネルの中央部の表示領域（またはアクティブエリア）には、ＴＦＴの画素アレイ１８が形成される。画素アレイ１８にタッチパネル２０が一体化される。タッチパネル２０は、第１基板１２に設けられた複数の駆動電極（タッチ検出のための駆動電極であるが、表示駆動のための駆動電極を兼ねているので、以下共通電極と称する）２２−１、２２−２、…（図４等に示す）（２２と総称することもある）と、第２基板１４に設けられた複数のタッチ検出のための検出電極２４とを含む。検出電極２４と共通電極２２は、表示に支障を与えないように、例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide）やＩＺＯ（Indium Zinc Oxide）等の透明電極材料によって形成される。

静電容量式のタッチセンサは、ミューチュアルセンシング（相互容量）方式と、セルフセンシング（自己容量）方式に分類される。いずれの方式でも、誘電体を挟む一対の電極が設けられる。ミューチュアルセンシング方式では、一方の電極（共通電極と称する）に駆動パルスが供給されると、共通電極と他方の電極（検出電極と称する）の間で電界が発生する。このとき、ユーザの指等の導電体がタッチパネルに対してタッチ状態であると、導電体と共通電極との間でも電界が発生し、共通電極と検出電極との間で発生している電界が減少し、共通電極と検出電極との間の電荷量が減少する。この電荷量の減少を検出電極を通して検出することにより、タッチ位置を検出する。セルフセンシング方式では、共通電極あるいは検出電極の一方のみを利用する。例えば、共通電極のみを利用する場合、共通電極と接地電圧との間で寄生容量が存在する。導電体が、共通電極の近傍をタッチすると、共通電極と導電体との間で電界が発生し、導電体が近接することにより、共通電極と接地電圧との間に接続される容量が増加し、共通電極と接地電圧との間に蓄積される電荷量が変化する。この電荷量の減少を共通電極を通して検出することにより、タッチ位置を検出する。第１実施形態はセルフセンシング方式の例を説明するが、本実施形態は、ミューチュアルセンシング方式のタッチセンサでも実施可能である。

表示装置の外部にはホスト装置２６が設けられる。表示装置とホスト装置２６とは、２つのフレキシブル配線基板２８、３２を介して接続される。ホスト装置２６は、フレキシブル配線基板２８を介して第１基板１２、第２基板１４に接続される。タッチパネル２０を制御するタッチ検出装置３４は、フレキシブル配線基板２８上に配置される。タッチ検出装置３４は、ＩＣ化されていてもよく、ＩＣ化されている場合、タッチコントローラＩＣとも称される。

表示制御装置１６とタッチ検出装置３４とは、相互に動作タイミングが連携しており、タイミングパルスなどで互いに電気的に接続される。表示制御装置１６及びタッチ検出装置３４は、別々のＩＣチップではなく、同一のＩＣチップとして構成されていても構わない。

第１基板１２の裏側（つまり、表示パネルの背面側）には、表示パネルを照明する照明装置としてのバックライトユニット３６が配置される。ホスト装置２６は、フレキシブル配線基板３２を介してバックライトユニット３６に接続される。バックライトユニット３６としては、種々の形態のバックライトユニットが利用可能であり、光源としては、発光ダイオード（ＬＥＤ）を利用したもの及び冷陰極管（ＣＣＦＬ）を利用したもの等がある。また、表示パネルの背面側に配置される導光板とそのサイドに配置されるＬＥＤまたは冷陰極管を用いた照明装置が使用されてもよいし、表示パネルの背面側に発光素子を平面的に配列した点状光源を用いた照明装置が使用されてもよい。照明装置は、バックライトに限らず、表示パネルの表示面側に配置されるフロントライトが使用されても構わない。さらに、表示装置が反射型の表示装置である場合、または表示パネルが有機ＥＬを用いる場合には、照明装置を備えない構成であってもよい。

図１においては省略されるが、表示装置は、２次電池及び電源回路等を備える。

［画素アレイ］
図２は、画素アレイ１８の回路図である。第１基板１２の中央部には、マトリクス状の多数の（例えば、１０８０×１９２０）画素４０からなる画素アレイ１８が形成される。なお、１画素４０は赤、緑、青の３色のサブ画素４２_Ｒ、４２_Ｇ、４２_Ｂ（４２と総称することもある）からなる。サブ画素の色成分は赤、緑、青以外の３色でもよいし、赤、緑、青にさらに他の色（例えば、白）を加えた４色以上でもよい。各サブ画素４２は、薄膜ＭＯＳＦＥＴからなるスイッチング素子４５、画素電極４６と、共通電極４８とを有する。回路図では、各画素４０がそれぞれ共通電極４８を含むが、実際には、個別の共通電極４８が設けられるのではなく、共通電極２２（図３、図４参照）内の画素電極４６に対向する部分が仮想的に各サブ画素４２の共通電極４８となる。１または複数の画素４０（図２では１画素の場合を示す）に含まれるサブ画素４２の共通電極４８が１枚の共通電極２２に含まれる。

各列のサブ画素４２のスイッチング素子４５のソースは、共通のソース線（信号線とも称する）４４に接続される。ソース線４４は、図６等に示すように、ＲＧＢ選択スイッチ１０４を介してソース増幅器１１８に接続される。各行のサブ画素４２のスイッチング素子４５のゲートは、共通のゲート線（走査線とも称する）４６に接続される。ゲート線４６は、図６等に示すゲートドライバ１０２に接続される。各サブ画素４２のスイッチング素子４５のドレインは、画素電極４６に接続される。

各サブ画素の共通電極４８は共通電極２２に含まれるので、複数（図２では３本）の共通電極線５０は１枚の共通電極２２と等価である。ゲート線４６はＸ方向に延びて形成され、ソース線４４はＹ方向に延びて形成される。すなわち、ゲート線４６とソース線４４との交差部付近にサブ画素４２が形成される。

［断面構造］
図３は、図１の表示装置のＸ方向に沿った断面構造を示す。バックライト３６の上に第１光学素子５２、第１基板１２、液晶層５４、第２基板１４、第２光学素子５６が設けられる。図３は、表示モードとしてＦＦＳ（Fringe Field Switching）モードを使用した構成を示すが、他の表示モードを使用してもよい。第１基板１２と第２基板１４とは、所定のセルギャップを形成した状態で貼り合わされる。液晶層５４は、第１基板１２と第２基板１４との間のセルギャップに保持される。

第１基板１２は、ガラス基板や樹脂基板等の透光性の第１絶縁基板５８を含む。図示しないが、第１絶縁基板５８の第２基板１４に対向する表面領域には、スイッチング素子４５のソース領域、ドレイン領域、ゲート領域が形成される。第１絶縁基板５８の表面上に第１絶縁層６０が形成され、第１絶縁層６０の表面上に複数のソース線４４が形成される。各ソース線４４はＹ方向に延びて形成され、複数のソース線４４の配列方向がＸ方向となる。第１絶縁層６０の表面上に第２絶縁層６２が形成される。

第２絶縁層６２の表面上に複数の共通電極２２が形成される。各共通電極２２はＹ方向に延びて形成され、複数の共通電極２２の配列方向がＸ方向となる。複数の、例えば１画素を構成する３つのサブ画素に対応する３本のソース線４４に対して１つの共通電極２２が形成される。共通電極２２のサイズはこれに限らず、複数の画素に対応する３の倍数分のソース線４４に対して１つの共通電極２２が形成されてもよい。各共通電極２２はＹ方向に延びるストライブ状の形状であり、複数の共通電極２２の配列方向がＸ方向となる。共通電極２２の表面上に低抵抗化のための金属層６４が形成されるが、金属層６４は省略してもよい。金属層６４もＹ方向に沿って形成される。

第２絶縁層６２の表面上に第３絶縁層６６が形成される。第３絶縁層６６の表面上に複数の画素電極４６が形成される。画素電極４６は、隣接するソース線４４の間にそれぞれ位置する。画素電極４６に対向する共通電極２２の部分が図２に示す画素の共通電極４８に相当する。各画素電極４６はスリット６８を有していてもよい。画素電極４６は、表示に支障を与えないように、例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide）やＩＺＯ（Indium Zinc Oxide）等の透明電極材料によって形成される。第１配向膜７０が、画素電極４６及び第３絶縁膜６６を覆っている。

第２基板１４は、ガラス基板または樹脂基板等の透光性の第２絶縁基板７２を含む。第２絶縁基板７２の第１基板１２に対向する表面に、ブラックマトリクス７４、カラーフィルタ７６_Ｒ、７６_Ｇ、７６_Ｂ（７６と総称することもある）が形成され、第１基板１２に対向する面にオーバーコート層７８及び第２配向膜８０が形成される。

ブラックマトリクス７４は各サブ画素を区画するように配置される。カラーフィルタ７６_Ｒ、７６_Ｇ、７６_Ｂの一部がブラックマトリクス７４に重なっている。カラーフィルタ７６_Ｒは赤色カラーフィルタであり、カラーフィルタ７６_Ｇは緑色カラーフィルタであり、カラーフィルタ７６_Ｂは青色カラーフィルタである。カラーフィルタ７６_Ｒ、７６_Ｇ、７６_Ｂを覆うオーバーコート層７８は、透明な樹脂材料によって形成される。

複数の検出電極２４は、第２絶縁基板７２の外面（図３の上側）に形成される。各検出電極２４はＸ方向に延びるストライブ形状であり、複数の検出電極２４の配列方向がＹ方向となる。

バックライトユニット３６は、上記したように表示パネルの背面側（図３の下側）に配置される。第１光学素子５２は、第１絶縁基板５８とバックライトユニット３６との間に配置される。第２光学素子５６は、検出電極２４の上側に配置される。第１光学素子５２及び第２光学素子５６は、それぞれ少なくとも偏光板を含む。第１光学素子５２及び第２光学素子５６は、必要に応じて位相差板を含む構成であってもよい。

［タッチ検出原理］
図４はミューチュアルセンシング方式のタッチパネル２０の基本構成の一例を示す。第２基板１４に形成される検出電極２４−１、２４−２、…（２４と総称することもある）はＸ方向に延びるストライプ形状であり、Ｙ方向に配列される。第１基板１２に形成される共通電極２２はＹ方向に延びるストライプ形状であり、Ｘ方向に配列される。すなわち、タッチパネル２０上で共通電極２２は検出電極２４と直交する。ソース線はＹ方向に延びており、共通電極と平行である。この配置を縦ＣＯＭ型と称する。タッチパネル２０上で直交する検出電極２４と共通電極２２の配置は図４の逆に、検出電極２４をＹ方向に延びるストライプ形状とし、共通電極２２をＸ方向に延びるストライプ形状としてもよい。この場合、ソース線と共通電極は交差する。この配置を横ＣＯＭ型と称する。以下の説明は、縦ＣＯＭ型を例にとるが、本発明は横ＣＯＭ型にも同様に適用可能である。

第１基板１２と第２基板１４との間には液晶層５４があり、検出電極２４と共通電極２２とは間隔をあけて配置される。このため、検出電極２４と共通電極２２との間には静電容量Ｃ_１が存在する。検出電極２４は画素アレイの各行に対して１つ設ける必要は無く、任意の複数行に対して１つ設ければよい。共通電極２２も画素アレイの各列の画素に対して１つ設ける必要は無く、画素アレイの任意の複数列の画素に対して１つ設ければよい。

共通電極２２−１、２２−２、…がパルス状の駆動信号により順次駆動される。人間の指が検出電極２４−３と共通電極２２−４との交差部近傍に接触あるいは近接していると、共通電極２２−４に駆動信号が供給されたときに、検出電極２４−３からは、他の検出電極２４−１、２４−２、２４−４、２４−５、…から得られる信号よりも低レベルのパルス状の検出信号が出力される。検出電極２４は共通電極２２からのフリンジ電界をモニターしており、指のような導電性の物体が近接すると、このフリンジ電界が遮蔽され、静電容量が変化し、検出電極２４の検出電位が低下する。ミューチュアルセンシング方式のタッチセンサは、この検出電位の差をタッチ位置の検出信号として取り扱う。１つの共通電極に対して供給される駆動信号は複数のパルスからなってもよいし、単数のパルスからなってもよい。複数の共通電極全体にパルスの全体を駆動信号Ｔｘと称する。すなわち、駆動信号Ｔｘは高周波のパルス信号である。

静電容量Ｃ_１の値は、指が検出電極２４に近い場合と遠い場合とで異なる。このため、検出信号のレベルも指が検出電極２４に近い場合と、遠い場合とで異なる。従って、表示パネルの画面に対する指の近接度を検出信号のレベルで判断することができる。駆動パルスによる共通電極２２の駆動タイミングと、低レベルの検出信号が出力される検出電極２４の位置とに応じて画面上の指のタッチ位置を検出することができる。

共通電極２２は、表示のため液晶を駆動する駆動電極としても用いられる。このため、図５に示すように、複数の表示期間が１フレーム期間に設定され、表示期間と次の表示期間の間にタッチ検出期間（非表示期間とも称する）が設定され、表示動作とタッチ検出動作とがタイムシェアリング的に行われる。

表示期間に、ホスト装置２６から複数行分の画像信号Ｖsigが表示パネルに書込まれ、表示用の一定の直流電圧である駆動信号が全ての共通電極２２に供給され、画像信号に応じた複数行分の画像が表示される。画像信号Ｖsigは赤、緑、青の３色のサブ画素のサブ画素信号の時分割多重信号である画素信号の集合からなり、ＲＧＢ選択信号ＳＥＬ_{Ｒ／Ｇ／Ｂ}に基づいて画像信号Ｖsigは３色のサブ画素信号に分離される。１表示期間に表示される行数は、１フレーム期間に１フレームの表示が完了するように決められている。

各タッチ検出期間に、選択された共通電極２２−１、２２−２、２２−３、…に駆動信号Ｔｘ１、Ｔｘ２、Ｔｘ３、…が順次供給され、共通電極２２の電圧が変化する。１タッチ検出期間に駆動されるのは１つの共通電極に限らず、複数の共通電極が纏めて１タッチ検出期間に駆動されてもよく、その数は、任意に設定可能である。ミューチュアルセンシング方式のタッチセンサでは、全ての共通電極を同時に駆動することはなく、１つあるいは複数の共通電極ずつ順次駆動する。前者を同時駆動、後者を順次駆動と称する。順次駆動は、複数の共通電極を順番に駆動することに限らず、ランダムに駆動することも含む。後述するセルフセンシング方式のタッチセンサでは、同時駆動と順次駆動のいずれも可能である。そのため、図５は、ミューチュアルセンシング方式のタッチセンサに限らず、順次駆動のセルフセンシング方式のタッチセンサにも適用可能である。

タッチ検出期間において、選択された共通電極の電圧を駆動信号に基づいて変化させる駆動方法は２種類ある。１つは、直列接続される一対のスイッチを共通電極毎に用意し、ハイレベルの電圧ラインとローレベルの電圧ラインとを一対のスイッチで接続し、一対のスイッチの中間点を共通電極に接続し、選択された共通電極に設けられた一対のスイッチを駆動信号パルスによりオン、オフ制御し、選択共通電極に駆動信号のレベルに応じたハイレベルの電圧またはローレベルの電圧を供給する駆動方法（ＤＣ駆動とも称する）であり、他は、駆動信号を選択共通電極に直接供給する駆動方法（ＡＣ駆動とも称する）である。

次に、図６〜図１０を参照して、セルフセンシング方式のタッチ検出の原理を説明する。セルフセンシング方式では、共通電極２２と検出電極２４のいずれか一方、例えば共通電極２２が有する容量Ｃｘ１と、共通電極２２に近接しているユーザの指等の導電体により生じる容量Ｃｘ２が利用される。

図６（ａ）、（ｂ）は、タッチパネルに、ユーザの指が接触も近接もしていない状態を示す。この時、共通電極２２と指との間の静電容量Ｃｘ２は生じていない。図６（ａ）は、制御スイッチＳＷｃにより、電源Ｖｄｄと共通電極２２が接続された状態を示す。図６（ｂ）は、制御スイッチＳＷｃにより、電源Ｖｄｄと共通電極２２とが非接続とされ、共通電極２２が容量Ｃｃｐに接続された状態を示す。

図６（ａ）の状態では、容量Ｃｘ１は充電され、図６（ｂ）の状態では、容量Ｃｘ１は放電される。容量Ｃｘ１が充電されることは、共通電極２２に対して一定の信号が書込まれることであり、共通電極２２がタッチ検出のための駆動されることである。容量Ｃｘ１が放電されることは、共通電極２２に生じた静電容量の変化を示す信号が読取られることである。上記した書込み及び読み取り信号は、検出信号を取得するための専用のラインが利用される。

一方、図７（ａ）、（ｂ）は、タッチパネルに、ユーザの指が接触又は近接している状態を示す。この場合、共通電極２２と指との間に静電容量Ｃｘ２が生じる。図７（ａ）は、制御スイッチＳＷｃにより電源Ｖｄｄと共通電極２２が接続された状態を示す。図７（ｂ）は、制御スイッチＳＷｃにより、電源Ｖｄｄと共通電極２２が非接続とされ、共通電極２２が容量Ｃｃｐに接続された状態を示す。

図７（ａ）の状態で、容量Ｃｘ１は充電され、図７（ｂ）の状態で、容量Ｃｘ１は放電される。ここで、図６（ｂ）に示す放電時の容量Ｃｃｐの電圧変化特性に対して、図７（ｂ）に示す放電時の容量Ｃｃｐの電圧変化特性は、容量Ｃｘ２が存在するために、明らかに異なる。したがって、セルフセンシング方式では、容量Ｃｃｐの電圧変化特性が、容量Ｃｘ２の有り無しにより異なることを利用して、入力位置情報（例えば、操作入力の有無）を判断する。

図８（ａ）は、セルフセンシング方式のタッチ検出の基本回路の一例を示す。この回路は、例えば図１に示したタッチ検出回路３４に設けられる。図８（ａ）に示すように、共通電極２２は、分圧用の容量Ｃｐの第１端子に接続されるとともに、比較器ＣＯＭＰの第１入力端子に接続される。共通電極２２は、自己の容量Ｃｘを有する。比較器ＣＯＭＰの第２入力端子は、比較電圧Ｖｒｅｆの供給端子に接続される。

容量Ｃｐの第２端子は、スイッチＳＷ１を介して電圧Ｖｃｃの電源ラインに接続される。容量Ｃｐの第２端子は、抵抗Ｒｃを介して容量Ｃｃの第１端子に接続される。容量Ｃｃの第２端子は、基準電位（例えばアース電位）に接続される。

スイッチＳＷ２は、容量Ｃｐの第２端子と基準電位間に接続され、スイッチＳＷ３は、容量Ｃｐの第１端子と基準電位間に接続される。

図８（ａ）の回路の動作を説明する。スイッチＳＷ１は、一定の周期でオンし、容量Ｃｃを充電することができる。容量Ｃｃが充電されるときは、スイッチＳＷ２，ＳＷ３はオフされる。容量Ｃｃが充電されると、スイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３が全てオフされ、容量Ｃｃの電荷が保持される。

続いて、スイッチＳＷ２，ＳＷ３が一定時間オンされる。なお、スイッチＳＷ１はオフを維持する。すると、容量Ｃｐ、Ｃｘの電荷のほとんどが放電されるとともに、容量Ｃｃの電荷の一部が、抵抗Ｒｃを介して放電される。

次いで、スイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３が全てオフされる。すると、容量Ｃｃの電荷が、容量Ｃｐ，Ｃｘに移動する、このときの等価回路は、図８（ｂ）のように表すことができる。その後、容量Ｃｘの電圧Ｖｘが比較器ＣＯＭＰにおいて、比較電圧Ｖｒｅｆ又は閾値電圧Ｖｔｈと比較される。

図８（ｂ）の等価回路に示すように、スイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３が全てオフ状態にされると、容量Ｃｃの電荷が容量Ｃｐ，Ｃｘに移動し、次に、容量Ｃｘの電圧Ｖｘの変化が比較器ＣＯＭＰにおいて、比較電圧Ｖｒｅｆと比較される。上記したような動作がＶｘ＜Ｖｒｅｆとなるまで繰り返される。

即ち、容量Ｃｃに充電が実行された後、スイッチＳＷ２，ＳＷ３が一定時間オンされる。なお、スイッチＳＷ１はオフを維持する。すると、容量Ｃｐ，Ｃｘの電荷のほとんどが放電されるとともに、容量Ｃｃの電荷の一部が、抵抗Ｒｃを介して放電される。そして、スイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３が全てオフされる。すると、容量Ｃｃの電荷が、容量Ｃｐ，Ｃｘに移動する。

電圧Ｖｐ，Ｖｃ，Ｖｘと、容量Ｃｐ，Ｃｃ，Ｃｘの関係は、次の式（１）乃至（３）で表される。

Ｖｃ＝Ｖｐ＋Ｖｘ （１）
Ｖｐ：Ｖｘ＝（１／Ｃｐ）：（１／Ｃｘ） （２）
Ｖｘ＝（Ｃｐ／（Ｃｐ＋Ｃｘ））×Ｖｃ （３）
上記のように、スイッチＳＷ１を介して容量Ｃｃが電圧Ｖｃまで充電された後、スイッチＳＷ１がオフされたままスイッチＳＷ２，ＳＷ３が繰り返しオンとオフを繰り返すと、容量Ｃｃの電圧Ｖｃが次第に低下し、容量Ｃｘの電圧Ｖｘも次第に低下する。この動作、つまり容量Ｃｃが電圧Ｖｃまで充電された後、スイッチＳＷ２，ＳＷ３が繰り返しオンとオフを繰り返す動作は、電圧Ｖｘが比較電圧Ｖｒｅｆよりも小さくなるまで続けられる。

図９は、容量Ｃｃの電圧Ｖｃの変化波形と、比較器ＣＯＭＰの出力波形の例を示す。横軸は時間を示し、縦軸は電圧を示す。

スイッチＳＷ１がオンすると、容量Ｃｃは、電圧Ｖｃｃに充電される。その後、スイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３が全てオフ状態となり、容量Ｃｃの電荷が、容量Ｃｐ，Ｃｘに移動する。次に、容量Ｃｘの電圧Ｖｘの変化が比較器ＣＯＭＰにおいて、比較電圧Ｖｒｅｆと比較される。

電圧Ｖｃの変化の特性または変換の度合いは、容量Ｃｐと容量Ｃｘの合計値に応じて変化する。容量Ｃｃの変化は、容量Ｃｘの電圧Ｖｘに対しても影響を与える。容量Ｃｘの値は、共通電極２２に対する利用者の指の接近の程度に応じて異なる。

このため、図９に示すように、指が共通電極２２から遠い場合は、ゆっくりした変化を伴う特性ＶＣＰ１となり、指が共通電極２２に近い場合は、すばやい変化を伴う特性ＶＣＰ２となる。指が共通電極２２に近い場合に、遠い場合に比べて、Ｖｃの低下率が大きいのは、容量Ｃｃの値が指の容量により増加したからである。

比較器ＣＯＭＰは、スイッチＳＷ２，ＳＷ３が繰り返してオン／オフするのに同期して、電圧Ｖｐを比較電圧Ｖｒｅｆ又は閾値電圧Ｖｔｈと比較する。Ｖｐ＞Ｖｒｅｆのときは、比較器ＣＯＭＰは、出力パルスを得る。しかし、比較器ＣＯＭＰは、Ｖｐ＜Ｖｒｅｆになると出力パルスを停止する。

比較器ＣＯＭＰの出力パルスは、タッチ検出回路３４内の図示しない計測回路或いは計測アプリケーションにより監視される。つまり、容量Ｃｃに対する１回の充電の後、スイッチＳＷ１，ＳＷ２による短期間の繰り返し放電が実行され、電圧Ｖｐの値が繰り返し計測される。

このとき、比較器ＣＯＭＰの出力パルスが得られる期間（ＭＰ１或いはＰ２）が計測されてもよいし、比較器ＣＯＭＰの出力パル数（Ｃｃの充電後からＶｐ＜Ｖｒｅｆになるまでのパルス数）が計測されてもよい。

指が共通電極２２から遠い場合は、期間が長く、指が共通電極２２に近い場合は、期間が短い。指が共通電極２２から遠い場合は、比較器ＣＯＭＰの出力パルス数が多く、指が共通電極２２に近い場合は、比較器ＣＯＭＰの出力パルス数が少ない。

よって、タッチセンサの平面に対する指の近接度を検出パルスのレベルで判断することができる。なお、共通電極２２が２次元的（マトリックス）に配列されれば、タッチセンサの平面上の指の２次元上の位置を検出することができる。

上記のように、利用者の指が共通電極２２に影響しているか否かが検出されるが、その検出時間は、数十μｓ乃至数ｍｓオーダーである。

図１０は、同時駆動のセルフセンシング方式のタッチ検出のための共通電極の駆動方法を示す。図５に示したものと同様に、複数の表示期間が１フレーム期間に設定され、表示期間と次の表示期間の間にタッチ検出期間（非表示期間とも称する）が設定される。各タッチ検出期間に、全ての共通電極２２−１、２２−２、２２−３、…に駆動信号Ｔｘ１、Ｔｘ２、Ｔｘ３、…が供給される。

第１実施形態は、セルフセンシング方式のタッチセンサでもミューチュアルセンシング方式のタッチセンサでも同様に適用可能である。

［回路構成］
図１１は、表示装置の電気的構成の一例を示す回路図である。第１基板１２上の画素アレイ１８の少なくとも一方の長辺（例えば左側長辺）の外側にゲートドライバ１０２が形成される。第１基板１２上の画素アレイ１８の一方の短辺（例えば下側短辺）の外側にＲＧＢ選択スイッチ（マルチプレクサとも称する）１０４が形成される。

表示制御装置１６は、ホスト装置２６と接続されるホストＩ／Ｆ１１２と、タッチ検出装置３４と接続されるタッチパネルＩ／Ｆ１２２とを含む。ホスト装置２６から出力される画像信号は、ホストＩ／Ｆ１１２で受信され、映像メモリ１１４、ラインラッチ回路１１６、ソース増幅器１１８、ＲＧＢ選択スイッチ１０４を介して画素アレイ１８に供給される。ホストＩ／Ｆ１１２は、ホスト装置２６から供給された画像信号を表示装置の表示に適するように補間処理及び合成処理等する。映像メモリ１１４は、例えば１フレームの画像信号を格納可能であるＳＲＡＭあるいはＤＲＡＭ等からなる。

ラインラッチ回路１１６は、映像メモリ１１４から出力された１行分の画像信号をラッチする。ラインラッチ回路１１６の出力は、ソース増幅器１１８で階調に応じたアナログ信号に変換される。画像信号は、赤、緑、青の３色のサブ画素信号の時分割多重信号であり、ＲＧＢ選択信号ＳＥＬ_{Ｒ／Ｇ／Ｂ}に基づいて動作するＲＧＢ選択スイッチ１０４により各色のサブ画素信号に分離され、画素アレイ１８に供給される。図２に示したように、ゲートドライバ１０２によりゲート線４６を介して画素アレイ１８の各行のサブ画素４２のスイッチング素子４５がオンされる。サブ画素信号はオンしているスイッチング素子４５を通して画素電極４６に供給される。表示期間には、表示用の一定の直流電圧が全ての共通電極２２に供給されるので、各サブ画素４２は画素信号に応じて画像を表示する。

ゲートドライバ１０２の制御信号、ＲＧＢ選択スイッチ１０４の選択制御信号は、パネル制御信号生成回路１２４から供給される。パネル制御信号生成回路１２４はタッチパネル２０（の検出電極）にも制御信号を供給する。タッチパネル２０の検出信号はタッチ検出装置３４に供給される。画素アレイ１８の共通電極は共通電極ドライバ１２６により駆動され、共通電極ドライバ１２６の制御信号は、パネル制御信号生成回路１２４から供給される。共通電極の駆動方法は、ＤＣ駆動であるとする。図示しないが、共通電極ドライバ１２６は、ハイレベルの電圧ラインとローレベルの電圧ラインとを接続する直列接続された一対のスイッチを含む。共通電極の駆動方法は、ＡＣ駆動でもよい。表示制御装置１６は、例えば、ホスト装置２６から受けた同期信号やコマンド等に基づいて各部の動作タイミングを決めるタイミングコントローラ１２８を含む。

図１２は、表示制御装置１６内の画素マトリクスの駆動に関する部分を示す。ソース増幅器１１８から出力される画素信号は、ＲＧＢ選択スイッチ１０４−１、１０４−２、…（１０４と総称することもある）によりＲＧＢの３つのサブ画素信号に分離される。各色のサブ画素信号は、ソース線４４−１、４４−２、４４−３（４４と総称することもある）を介して各列のサブ画素４２_Ｒ、４２_Ｇ、４２_Ｂのスイッチング素子４５のソースに供給される。サブ画素４２_Ｒ、４２_Ｇ、４２_Ｂの構成は、図２に示したものと同じである。ゲートドライバ１０２によりスイッチング素子４５がオンされた行のみにおいて、サブ画素信号はサブ画素４２の画素電極４６に供給される。１画素４０に対応する所定数、ここでは３本のソース線４４−１、４４−２、４４−３がSIG-COMスイッチ１４８を介して共通電極２２に接続される。共通電極２２は共通電極ドライバ１２６により駆動される。ＲＧＢ選択スイッチ１０４、SIG-COMスイッチ１４８−１、１４８−２、…（１４８と総称することもある）のオン、オフはパネル制御信号生成回路１２４により制御される。

パネル制御信号生成回路１２４は、２つの電圧端子１６２、１６４と、ガード端子１６６を含む。電圧端子１６２は正電圧の端子、電圧端子１６４は負電圧の端子である。ガード端子１６６はフレキシブル基板（FPC）２８内のカップリングコンデンサ１４４、１４２を介して正電圧端子１６２、負電圧端子１６４に接続される。正電圧端子１６２、負電圧端子１６４はゲートドライバ１０２にも接続される。ゲートドライバ１０２は、正電圧端子１６２の電圧と負電圧端子１６４の電圧に応じてゲート線４６の電位を制御する。画素アレイ１８の左右両側に２つのゲートドライバ１０２をそれぞれ設ける場合は、奇数番目の画素行のゲート線が一方のゲートドライバに、偶数番目の画素行のゲート線が他方のゲートドライバに接続される。ゲートドライバ１０２は、正電圧端子１６２と負電圧端子１６４との間に接続される直列接続の一対のスイッチ１５６、１５４を含む。スイッチ１５６、１５４はゲート線毎に設けられ、スイッチ１５６、１５４のオン、オフはパネル制御信号生成回路１２４により制御される。

ゲートドライバ１０２は、表示期間に複数のゲート線４６にオン電圧を順次供給してゲート線を順次選択する。選択されたゲート線４６に接続されたサブ画素４２のスイッチング素子４５のゲートにオン電圧が供給される。ゲートにオン電圧が供給されたサブ画素４２のスイッチング素子４５のソース−ドレイン間が導通する。ソース増幅器１１８は、表示期間にＲＧＢ選択スイッチ１０４を介して複数のソース線４４にサブ画素信号を供給する。ソース線４４に供給されたサブ画素信号は、ソース−ドレイン間が導通したスイッチング素子４５を介して、対応する画素電極４６に供給される。共通電極ドライバ１２６は、表示期間に共通電極２２に一定の直流電圧を供給する。

共通電極ドライバ１２６は、タッチ検出期間に１または複数の共通電極２２に駆動信号Ｔｘを供給する。ゲートドライバ１０２は、駆動信号Ｔｘを構成するパルス信号と同位相、同振幅（パルスの振幅レベルの絶対値ではなく、ハイレベルとローレベルの差が同じ）のパルス信号からなるガード信号によりタッチ検出期間に全てのゲート線４６を駆動（ガード駆動とも称する）する。

［ゲート線のガード駆動］
図１３は、ゲート線のガード駆動に関するパネル制御信号生成回路１２４の部分を示す。正負の外部入力電源ＶＳＰ（例えば、＋５．５Ｖ）、ＶＳＮ（例えば、−５．５Ｖ）が夫々昇圧回路１７０、１７２に接続される。昇圧回路１７０は、２倍昇圧回路であり、例えば、＋１１．０Ｖの正の高電圧ＶＧＨを出力する。高電圧ＶＧＨは、ＬＤＯレギュレータ１７２により降圧され、例えば、＋８．５Ｖの正出力電圧ＶＧＨＯとされる。正出力電圧ＶＧＨＯは、正電圧端子１６２に接続されるセレクタ１７４の第１端子に供給される。セレクタ１７４の第２端子はハイインピーダンス状態である。セレクタ１７４は、表示期間に第１端子を選択して正出力電圧ＶＧＨＯを正電圧端子１６２から出力し、タッチ検出期間に第２端子を選択して正電圧端子１６２をハイインピーダンス状態とする。図示しないが、高電圧ＶＧＨは、画素アレイ１８、タッチパネル２０にも供給され、種々の電源に利用される。

昇圧回路１８０も、２倍昇圧回路であり、例えば、−１１．０Ｖの負の高電圧ＶＧＬを出力する。高電圧ＶＧＬは、ＬＤＯレギュレータ１８２により降圧され、例えば、−８．５Ｖの負出力電圧ＶＧＬＯとされる。負出力電圧ＶＧＬＯは、負電圧端子１６４に接続されるセレクタ１８４の第１端子に供給される。セレクタ１８４の第２端子はハイインピーダンス状態である。セレクタ１８４は、表示期間に第１端子を選択して負出力電圧ＶＧＬＯを負電圧端子１６４から出力し、タッチ検出期間に第２端子を選択して負電圧端子１６４をハイインピーダンス状態とする。

１タッチ検出期間に１または複数の共通電極が選択され、選択された共通電極に駆動信号Ｔｘが供給される。共通電極ドライバ１２６では、ある周波数のパルス信号が所定の電圧レベルまで増幅され駆動信号Ｔｘが生成される。駆動信号のハイレベル（例えば、ＶＳＰ＝５．５Ｖ）とローレベル（例えば、グランドレベル）との差（振幅とも称する）をＶＨＩとする。パネル制御信号生成回路１２４では、この駆動信号の基となるパルス信号が供給される端子１７５がガードアンプ１７６に接続され、端子１７５に生じるパルス信号がガードアンプ１７６で増幅され、ガード信号が生成される。そのため、ガード信号と駆動信号Ｔｘは同位相である。また、共通電極ドライバ１２６内のアンプと、パネル制御信号生成回路１２４内のガードアンプ１７６は、駆動信号Ｔｘのハイレベルとローレベルの差とガード信号のハイレベルとローレベルの差が略等しくなるようにパルス信号を増幅するように設定されていてもよい。

ガードアンプ１７６から出力されるガード信号はガード端子１６６に接続されるセレクタ１７８の第１端子に供給される。セレクタ１７８の第２端子は接地される。セレクタ１７８は、ガードイネーブル信号により制御され、イネーブル期間に第１端子を選択してガード信号をガード端子１６６から出力し、ディセーブル期間に第２端子を選択してガード端子１６６を接地する。セレクタ１７４、１７８、１８４の切替はパネル制御信号生成回路１２４により行われる。セレクタは、第１端子と第２端子との間に接続され、制御信号に応じて第１、第２端子のいずれかを選択するＣＭＯＳスイッチにより構成することができる。

ガード端子１６６は、フレキシブル配線基板２８内のカップリングコンデンサ１４４を介して正電圧端子１６２に接続され、フレキシブル配線基板２８内のカップリングコンデンサ１４２を介して負電圧端子１６４に接続される。正電圧端子１６２は、スイッチ１５６を介してゲート線４６に接続され、負電圧端子１６４は、スイッチ１５４を介してゲート線４６に接続される。

図１４のタイミングチャートを参照して図１３のパネル制御信号生成回路１２４によるゲート線のガード駆動を説明する。図１４（ａ）は、セレクタ１７８の状態を示す。図１４（ｃ）は、セレクタ１７４、１８４の状態を示す。セレクタ１７８は、表示期間はディセーブル側に、タッチ検出期間はイネーブル側に切替えられる。端子１７５には、イネーブル期間にのみ、駆動信号Ｔｘの基となるパルス信号が供給されるので、セレクタ１７８がディセーブルからイネーブルに切り替わると、図１４（ｂ）に示すように、端子１７５に生じるパルスに応じたガード信号がガード端子１６６から出力される。セレクタ１７８がイネーブルからディセーブルに切り替わると、ガード端子１６６からのガード信号の出力が停止する。

正電圧端子１６２は、図１４（ｄ）に示すように、表示期間は、ＬＤＯレギュレータ１７２の出力である正出力電圧ＶＧＨＯを出力する。正出力電圧ＶＧＨＯはカップリングコンデンサ１４４に充電される。カップリングコンデンサ１４４の容量は、電流のリークが無視でき、充電電荷をタッチ検出期間に保持できる程度に設定されている。このため、正電圧端子１６２は、図１４（ｄ）に示すように、タッチ検出期間は、カップリングコンデンサ１４４に充電されていた正出力電圧ＶＧＨＯに対して、ガード端子１６６から出力されたガード信号が重畳されたパルス信号を出力する。

負電圧端子１６４は、図１４（ｅ）に示すように、表示期間は、ＬＤＯレギュレータ１８２の出力である負出力電圧ＶＧＬＯを出力する。負出力電圧ＶＧＬＯはカップリングコンデンサ１４２に充電される。カップリングコンデンサ１４２の容量は、電流のリークが無視でき、充電電荷をタッチ検出期間に保持できる程度に設定されている。このため、負電圧端子１６４は、図１４（ｅ）に示すように、タッチ検出期間は、カップリングコンデンサ１４２に充電されていた負出力電圧ＶＧＬＯに対して、ガード端子１６６から出力されたガード信号が重畳されたパルス信号を出力する。

ゲート線４６はゲートドライバ１０２内のスイッチ１５６を介してパネル制御信号生成回路１２４の正電圧端子１６２に接続されるとともに、ゲートドライバ１０２内のスイッチ１５４を介してパネル制御信号生成回路１２４の負電圧端子１６４に接続される。スイッチ１５６は、図１４（ｆ）に示すように、通常はオフであり、表示期間にゲート線４６をオンする時だけオンする。スイッチ１５４は、図１４（ｇ）に示すように、通常はオンであり、表示期間にゲート線４６をオンする時だけオフする。これにより、図１４（ｈ）に示すように、表示期間、ゲート線４６には、通常は負出力電圧ＶＧＬＯが供給され、スイッチ１５４がオフ、スイッチ１５６がオンする時だけ正出力電圧ＶＧＨＯが供給され、スイッチング素子４５がオンする。

タッチ検出期間、ゲート線４６には、負電圧端子１６４に生じる負出力電圧ＶＧＬＯに対して、ガード端子１６６から出力されたガード信号が重畳された信号が供給される。端子１６４に生じる信号は負の電圧であるので、ガード信号が重畳された信号がゲート線４６に供給されても、サブ画素のスイッチング素子４５がオンすることがない。ガード信号は、タッチ検出期間に共通電極に供給される駆動信号Ｔｘと同じ位相、同じ振幅のパルス信号であるので、タッチ検出期間に、ゲート線４６は駆動信号Ｔｘと同じ振幅、同じ位相でパルス駆動される。このため、共通電極とゲート線の間に寄生容量が生じにくく、共通電極の負荷が軽減される。

ＲＧＢ選択スイッチ１０４は、図１４（ｉ）に示すように、表示期間にＲ、Ｇ、Ｂのサブ画素を順次選択し、タッチ検出期間にオフされる。このため、ソース線４４は、タッチ検出期間にハイインピーダンス状態である。SIG-COMスイッチ１４８は、図１４（ｊ）に示すように、表示期間にオフされ、タッチ検出期間にオンされる。タッチ検出期間に全てのSIG-COMスイッチ１４８をオンしてもよいし、順次駆動の場合は、駆動信号Ｔｘが供給される共通電極２２に接続されるSIG-COMスイッチ１４８のみをオンしてもよい。このため、タッチ検出期間に共通電極２２とソース線４４とが短絡され、共通電極２２に供給される駆動信号Ｔｘ（図１４（ｋ））がSIG-COMスイッチ１４８を介してソース線４４にも供給される。これにより、共通電極２２とソース線４４との間の寄生容量の影響が低減され、共通電極２２を駆動信号Ｔｘにより所望の波形で駆動することが可能となる。

共通電極２２は、例えばＩＴＯやＩＺＯ等の透明電極材料によって形成され、ソース線４４は、通常は金属で形成されているので、共通電極２２はソース線４４よりも抵抗が高い。タッチ検出期間に共通電極２２とソース線４４とが短絡されると、共通電極２２の抵抗が下がり、消費電力が少なくなるメリットがある。

共通電極２２を駆動する共通電極ドライバ１２６は、図１４（ｋ）に示すように、表示期間に一定の直流電圧を出力し、タッチ検出期間に高周波パルスである駆動信号Ｔｘを出力する。

以上説明したように、共通電極２２−１、２２−２、…に対して駆動信号Ｔｘを供給するタッチ検出期間に、駆動信号と同振幅、同位相のパルス信号であるガード信号を共通電極２２と交差するゲート線４６に供給するので、画素アレイ１８内で共通電極２２とゲート線４６との間に寄生容量が生じにくい。このため、タッチ検出期間において、駆動信号による共通電極２２の駆動の応答性が良くなるので、検出精度が低下することがないとともに検出時間が長くなることがない。さらに、タッチ検出期間にソース線４４と共通電極２２が短絡されるので、画素アレイ１８内でソース線４４と共通電極２２との間や、画素アレイ１８内でソース線４４とゲート線４６との間も寄生容量が生じにくい。このため、タッチ検出期間に共通電極の駆動パルスによる画素アレイ１８内の寄生容量の影響を抑えることができる。

［選択スイッチ］
図１５は、パネル制御信号生成回路１２４内のＲＧＢ選択スイッチ１０４の選択制御信号の生成に関する部分を示す。外部入力電源ＶＳＰとＶＳＮとの間にセレクタとしてのＣＭＯＳスイッチ１９０_Ｒ、１９０_Ｇ、１９０_Ｂが接続される。ＣＭＯＳスイッチ１９０は直列接続されたＰＭＯＳＦＥＴと、ＮＭＯＳＦＥＴとからなる。ＣＭＯＳスイッチ１９０において、ＰＭＯＳＦＥＴがＶＳＰ側に、ＮＭＯＳＦＥＴがＶＳＮ側に接続され、ＰＭＯＳＦＥＴ、ＮＭＯＳＦＥＴの両ＦＥＴのゲートはクロック端子ＣＬＫに接続される。ＣＭＯＳスイッチ１９０は、クロック端子ＣＬＫのレベルに応じて、ＶＳＰ、ＶＳＮのいずれかを両ＦＥＴの接続点から出力する。ＣＯＭＳスイッチ１９０の出力がインバータ１９１を介して選択制御信号ｓｅｌ_Ｒ、ｓｅｌ_Ｇ、ｓｅｌ_Ｂとして選択スイッチ１０４に供給される。インバータ１９１の電源は、次段を駆動する電圧が出力できるように、ＶＳＰとＶＳＮに接続されている。

選択スイッチ１０４は赤、緑、青のサブ画素信号を選択的に通過、遮断するスイッチ１０４_Ｒ、１０４_Ｇ、１０４_Ｂを含む。各スイッチ１０４_Ｒ、１０４_Ｇ、１０４_ＢはＰＭＯＳＦＥＴ１９２とＮＭＯＳＦＥＴ１９６からなるＣＭＯＳトランスファーゲートを含む。選択制御信号ｓｅｌ_Ｒ、ｓｅｌ_Ｇ、ｓｅｌ_ＢがＮＭＯＳＦＥＴ１９６のゲートに供給され、インバータ１９４を介して反転選択制御信号ｓｅｌ_ＸＲ、ｓｅｌ_ＸＧ、ｓｅｌ_ＸＢとしてＰＭＯＳＦＥＴ１９２のゲートに供給される。インバータ１９４の電源も、次段を駆動する電圧が出力できるように、ＶＳＰとＶＳＮに接続されている。

図１６は、図１５のパネル制御信号生成回路１２４により生成される選択制御信号ｓｅｌ_Ｒ、ｓｅｌ_Ｇ、ｓｅｌ_Ｂの波形図である。図１６（ａ）、（ｄ）、（ｇ）に示すように、クロックＣＬＫ_Ｒ、ＣＬＫ_Ｇ、ＣＬＫ_Ｂは位相が１パルス期間ずれているが同じ周期のパルス信号であり、表示期間に生成され、タッチ検出期間には生成されない。ＣＭＯＳスイッチ１９０_Ｒ、１９０_Ｇ、１９０_Ｂは、クロックＣＬＫ_Ｒ、ＣＬＫ_Ｇ、ＣＬＫ_Ｂがハイレベルの期間に負電圧ＶＳＮを出力し、クロックＣＬＫ_Ｒ、ＣＬＫ_Ｇ、ＣＬＫ_Ｂがローレベルの期間に正電圧ＶＳＰを出力する。この出力がインバータ１９１で反転されるので、選択制御信号ｓｅｌ_Ｒ、ｓｅｌ_Ｇ、ｓｅｌ_Ｂは、図１６（ｂ）、（ｅ）、（ｈ）に示すようにクロックＣＬＫと同期した信号となる。反転選択制御信号ｓｅｌ_ＸＲ、ｓｅｌ_ＸＧ、ｓｅｌ_ＸＢを図１６（ｃ）、（ｆ）、（ｉ）に示す。これにより、選択スイッチ１０４は選択制御信号ｓｅｌ_Ｒ、ｓｅｌ_Ｇ、ｓｅｌ_Ｂがハイレベルの間、オンする。

以下、他の実施形態を説明する。他の実施形態は、第１実施形態の部分的な変形に関するものであり、任意の数の他の実施形態を適宜組み合わせる実施形態が実現可能である。

［第２実施形態］
第１実施形態では、タッチ検出期間にタッチ検出のための駆動信号Ｔｘに同期したガード信号に基づいてガード駆動する対象は、図１４（ｈ）に示すように、画素アレイ１８内のゲート線４６、及びSIG-COMスイッチ１４８がオンすることにより駆動信号が供給されるソース線４４である。第１実施形態では、図１４（ｉ）に示すように、画素信号をサブ画素信号に分離するためのＲＧＢ選択スイッチ１０４は表示期間に順次オンし、タッチ検出期間にオフである。そのため、タッチ検出期間にＲＧＢ選択スイッチ１０４の制御信号線に寄生容量が生じる可能性がある。この寄生容量の影響を抑える第２実施形態を説明する。第１実施形態と同様に、第２実施形態もセルフセンシング方式のタッチセンサでもミューチュアルセンシング方式のタッチセンサでも同様に適用可能である。

図１７は、第２実施形態のパネル制御信号生成回路１２４内のＲＧＢ選択スイッチ１０４の選択制御（ＳＥＬ）信号生成回路２０２_Ｒの回路図である。他の色の選択制御信号生成回路２０２_Ｇ、２０２_Ｂも同様である。

期間切替信号（タッチ検出期間にハイレベル）とガードイネーブル信号がＡＮＤゲート２０４に入力される。

正電圧端子１６２と外部入力電源ＶＳＰとの間にＰＭＯＳＦＥＴ２０５、２０６が直列に接続される。ＰＭＯＳＦＥＴ２０５が正電圧端子１６２に接続され、ＰＭＯＳＦＥＴ２０６が外部入力電源ＶＳＰに接続される。ＡＮＤゲート２０４の出力がＰＭＯＳＦＥＴ２０６のゲートに接続され、ＡＮＤゲート２０４の出力がインバータ２０７を介してＰＭＯＳＦＥＴ２０５のゲートに接続される。インバータ２０７の電源は、次段を駆動する電圧が出力できるように、正電圧端子１６２とグランドに接続されている。

負電圧端子１６４と外部入力電源ＶＳＮとの間にＮＭＯＳＦＥＴ２０８、ＰＭＯＳＦＥＴ２０９が直列に接続される。ＮＭＯＳＦＥＴ２０８が負電圧端子１６４に接続され、ＰＭＯＳＦＥＴ２０９が外部入力電源ＶＳＮに接続される。ＡＮＤゲート２０４の出力がＮＭＯＳＦＥＴ２０８、ＰＭＯＳＦＥＴ２０９のゲートに接続される。

ＰＭＯＳＦＥＴ２０５、２０６の接続点と、ＮＭＯＳＦＥＴ２０８、ＰＭＯＳＦＥＴ２０９の接続点との間にＰＭＯＳＦＥＴ２１０、ＮＭＯＳＦＥＴ２１２が直列に接続される。ＰＭＯＳＦＥＴ２１０がＰＭＯＳＦＥＴ２０５、２０６の接続点に接続され、ＮＭＯＳＦＥＴ２１２がＮＭＯＳＦＥＴ２０８、ＰＭＯＳＦＥＴ２０９の接続点に接続される。

クロックＣＬＫ_Ｒがレベルシフタ２１４、インバータ２１５を介してＰＭＯＳＦＥＴ２１０、ＮＭＯＳＦＥＴ２１２のゲートに接続される。ＰＭＯＳＦＥＴ２１０、ＮＭＯＳＦＥＴ２１２の接続点がセレクタ２１６の第１端子２１６ａに接続される。セレクタ２１６の第２端子２１６ｂは正電圧端子１６２に接続される。セレクタ２１６はガードイネーブル信号により制御され、ディセーブル期間は第１端子２１６ａを選択し、イネーブル期間は第２端子２１６ｂを選択する。セレクタ２１６の出力から選択制御信号ＳＥＬ_Ｒがスイッチ１０４_Ｒを構成するＮＭＯＳＦＥＴ１９６のゲートに供給される。インバータ２１５の電源は、次段を駆動する電圧が出力できるように、ＰＭＯＳＦＥＴ２０５、２０６の接続点と、ＮＭＯＳＦＥＴ２０８、ＰＭＯＳＦＥＴ２０９の接続点に接続される。

ＰＭＯＳＦＥＴ２１０、ＮＭＯＳＦＥＴ２１２の接続点がインバータ２２４を介してセレクタ２１７の第１端子２１７ａに接続される。セレクタ２１７の第２端子２１７ｂは負電圧端子１６４に接続される。セレクタ２１７もガードイネーブル信号により制御され、ディセーブル期間は第１端子２１７ａを選択し、イネーブル期間は第２端子２１７ｂを選択する。セレクタ２１７の出力から反転選択制御信号ＳＥＬ_ＸＲがスイッチ１０４_Ｒを構成するＰＭＯＳＦＥＴ１９２のゲートに供給される。インバータ２２４の電源は、次段を駆動する電圧が出力できるように、外部入力電源ＶＳＰとグランドに接続されている。なお、ＰＭＯＳＦＥＴ２０５、２０６、ＮＭＯＳＦＥＴ２０８、ＰＭＯＳＦＥＴ２０９のゲートにレベルシフタが接続されることもある。

図１８は、図１７の選択制御信号生成回路２０２_Ｒにより生成される選択制御信号ＳＥＬ_Ｒ、ＳＥＬ_ＸＲを示す波形図である。図１８（ａ）、（ｂ）は、それぞれガードイネーブル信号、タッチ検出期間信号を示す。ガードイネーブル信号はイネーブル期間にハイレベルであり、タッチ検出期間信号はタッチ検出期間にハイレベルである。図１４の場合と同様に、表示期間はガードイネーブル信号がディセーブル（ローレベル）であり、タッチ検出期間はイネーブル（ハイレベル）である。タッチ検出期間信号は、表示期間はローレベルであり、タッチ検出期間はハイレベルである。このため、ＡＮＤゲート２０４の出力は、図１８（ｃ）に示すように、表示期間はローレベルであり、タッチ検出期間はハイレベルである。図１８（ｄ）に示すクロックＣＬＫ_Ｒは図１６（ａ）のクロックと同じクロックであり、表示期間に生成され、タッチ検出期間には生成されない。

表示期間は、ＡＮＤゲート２０４の出力はローレベルであるので、ＰＭＯＳＦＥＴ２０６、２０９がオンする。セレクタ２１６、２１７は第１端子２１６ａ、２１７ａを選択する。クロックＣＬＫ_Ｒのハイ、ローレベルに応じて、ＰＭＯＳＦＥＴ２１０、ＮＭＯＳＦＥＴ２１２がオンするので、選択制御信号ＳＥＬ_Ｒは、図１８（ｇ）に示すように、クロックＣＬＫ_Ｒのハイ、ローレベルに応じてＶＳＰ、ＶＳＮレベルとなるパルスとなり、反転選択制御信号ＳＥＬ_ＸＲは、図１８（ｈ）に示すように、クロックＣＬＫ_Ｒのハイ、ローレベルに応じてＶＳＮ、ＶＳＰレベルとなるパルスとなる。

タッチ検出期間は、ＡＮＤゲート２０４の出力はハイレベルであるので、ＰＭＯＳＦＥＴ２０５、ＮＭＯＳＦＥＴ２０８がオンする。セレクタ２１６、２１７は第２端子２１６ｂ、２１７ｂを選択する。そのため、選択制御信号ＳＥＬ_Ｒは、図１８（ｇ）に示すように、端子１６２から出力される信号と同じ信号となり、反転選択制御信号ＳＥＬ_ＸＲは、図１８（ｈ）に示すように、端子１６４から出力される信号と同じ信号となる。すなわち、選択制御信号ＳＥＬ_Ｒは、正出力電圧ＶＧＨＯに対してガード信号が重畳されたパルス信号であり、反転選択制御信号ＳＥＬ_ＸＲは、負出力電圧ＶＧＬＯに対してガード信号が重畳されたパルス信号である。

このように第２実施形態では、タッチ検出期間にＲＧＢ選択スイッチ１０４の選択制御信号が駆動信号Ｔｘと同期したガード信号に応じて振幅変調されるので、画素アレイ１８外部の配線エリア内で、選択制御信号線、反転選択制御信号線とソース線との間の寄生容量が生じにくい。

さらに、第２実施形態では、選択制御信号は、表示期間にはＶＳＰ（例えば、＋５．５Ｖ）とＶＳＮ（例えば、−５．５Ｖ）との間でレベルが変動するが、タッチ検出期間には、選択制御信号のローレベルはＶＧＨＯであり、ＶＳＰよりも高い。一方、第１実施例と同様に、タッチ検出期間は、SIG-COMスイッチ１４８はオンであるので、共通電極ドライバ１２６からの駆動信号Ｔｘが共通電極２２からソース線４４を介してＲＧＢ選択スイッチ１０４に戻る。タッチ検出期間に選択制御信号が、表示期間と同様にＶＳＰとＶＳＮとの間でレベル変動すると、選択制御信号にノイズ等が混入すると、ＲＧＢ選択スイッチ１０４がオンして、駆動信号がＲＧＢ選択スイッチ１０４を介してソース増幅器１１８に入力され、ソース増幅器１１８が破壊される恐れがある。しかし、図１８（ｇ）、（ｈ）に示すような選択制御信号、反転選択制御信号を生成することにより、タッチ検出期間にＲＧＢ選択スイッチ１０４を確実にオフに保つことができる。

第２実施形態をミューチュアルセンシング方式のタッチセンサに適用する場合、共通電極には図５に示すように駆動信号が順次供給されているので、ガード駆動するのは、駆動信号が供給されている共通電極に対応するソース線に対応するＲＧＢ選択スイッチ１０４の選択制御信号だけでもよい。それを実現するため、各ソース線に接続される選択スイッチ１０４毎にＳＥＬ信号生成回路を設けてもよい。

［第３実施形態］
第２実施形態の選択制御信号生成回路の変形例に関する第３実施形態を説明する。図１９は、第３実施形態の選択制御（ＳＥＬ）信号生成回路２２２_Ｒの回路図である。他の色の選択制御信号生成回路２２２_Ｇ、２２２_Ｂも同様である。第１実施形態、第２実施形態の選択制御信号生成回路は表示制御回路１６内に設けてもよいし、ゲートドライバ１０２やＲＧＢ選択スイッチ１０４と同様に第１基板１２上に設けてもよいが、第３実施形態の生成回路２２２は第１基板１２上に設けられる。第１、第２実施形態と同様に、第３実施形態もセルフセンシング方式のタッチセンサでもミューチュアルセンシング方式のタッチセンサでも同様に適用可能である。

図１５に示す選択制御信号ｓｅｌ_Ｒが供給される端子と正電圧端子１６２との間にＰＭＯＳＦＥＴ２２１、２２０が直列に接続される。ＰＭＯＳＦＥＴ２２１が選択制御信号ｓｅｌ_Ｒ端子に接続され、ＰＭＯＳＦＥＴ２２０が正電圧端子１６２に接続される。

図１５に示す反転選択制御信号ｓｅｌ_ＸＲが供給される端子と負電圧端子１６４との間にＮＭＯＳＦＥＴ２２３、ＰＭＯＳＦＥＴ２２２が直列に接続される。ＮＭＯＳＦＥＴ２２３が反転選択制御信号ｓｅｌ_ＸＲ端子に接続され、ＰＭＯＳＦＥＴ２２２が負電圧端子１６４に接続される。

期間切替信号とガードイネーブル信号がＡＮＤゲート２１８に入力される。ＡＮＤゲート２１８の出力がＰＭＯＳＦＥＴ２２１のゲートに接続され、ＡＮＤゲート２１８の出力がインバータ２３２を介してＰＭＯＳＦＥＴ２２０、２２２、ＮＭＯＳＦＥＴ２２３のゲートに接続される。

ＰＭＯＳＦＥＴ２２１、２２０の接続点から選択制御信号ＳＥＬ_Ｒがスイッチ１０４_Ｒを構成するＮＭＯＳＦＥＴ１９６のゲートに供給される。ＮＭＯＳＦＥＴ２２３、ＰＭＯＳＦＥＴ２２２の接続点から反転選択制御信号ＳＥＬ_ＸＲがスイッチ１０４_Ｒを構成するＰＭＯＳＦＥＴ１９２のゲートに供給される。

図２０は、図１９の選択制御信号生成回路２２２_Ｒにより生成される選択制御信号ＳＥＬ_Ｒ、ＳＥＬ_ＸＲを示す波形図である。図２０（ａ）、（ｂ）は、図１８（ａ）、（ｂ）と同じガードイネーブル信号、タッチ検出期間信号を示す。ＡＮＤゲート２１８の出力は、図２０（ｃ）に示すように、タッチ検出期間が開始すると、ハイレベルとなる。

表示期間は、ＡＮＤゲート２１８の出力はローレベルであるので、ＰＭＯＳＦＥＴ２２１、ＮＭＯＳＦＥＴ２２３がオンするので、選択制御信号ＳＥＬ_Ｒは、図２０（ｈ）に示すように、選択制御信号ｓｅｌ_Ｒ（図２０（ｆ））と同じ信号となり、反転選択制御信号ＳＥＬ_ＸＲは、図２０（ｉ）に示すように、反転選択制御信号ｓｅｌ_Ｒ（図２０（ｇ））と同じ信号となる。

タッチ検出期間は、ＡＮＤゲート２１８の出力はハイレベルであるので、ＰＭＯＳＦＥＴ２２０、２２２がオンするので、選択制御信号ＳＥＬ_Ｒは、図２０（ｈ）に示すように、端子１６２の信号（図２０（ｄ））と同じ信号となり、反転選択制御信号ＳＥＬ_ＸＲは、図２０（ｉ）に示すように、端子１６４の信号（図２０（ｅ））と同じ信号となる。

すなわち、図１９の生成回路２２２によっても、図１８と同様に、正出力電圧ＶＧＨＯに対してガード信号が重畳されたパルス信号である選択制御信号ＳＥＬ_Ｒと、負出力電圧ＶＧＬＯに対してガード信号が重畳されたパルス信号である反転選択制御信号ＳＥＬ_ＸＲを生成することができ、第２実施形態と同様な効果を得ることができる。

第３実施形態をミューチュアルセンシング方式のタッチセンサに適用する場合、共通電極には図５に示すように駆動信号が順次供給されているので、ガード駆動するのは、駆動信号が供給されている共通電極に対応するソース線に対応するＲＧＢ選択スイッチ１０４の選択制御信号だけでもよい。それを実現するため、各ソース線に接続される選択スイッチ１０４毎にＳＥＬ信号生成回路を設けてもよい。

［第４実施形態］
第２、第３実施形態ではタッチ検出期間にガード駆動する対象はＲＧＢ選択スイッチ１０４の選択制御信号であった。タッチ検出期間にガード駆動する対象をＲＧＢ選択スイッチ１０４の入力信号、すなわちソース増幅器１１８の出力信号とし、全ての駆動電極を同時に駆動するセルフセンシング方式のタッチセンサに適用する第４実施形態を説明する。

液晶は直流電圧を供給し続けると劣化するため、ソース線に供給する電圧を交流駆動することがある。交流駆動は、上下左右に隣接する画素で極性が逆になるようにフレームごとに反転駆動するドット反転方式と、上下は反転させずに、左右に隣接する画素で極性が逆になるようにフレームごとに反転駆動するカラム反転方式とを含む。第４実施形態はカラム反転方式を例にとり説明する。

ソース増幅器は、図２１（ｄ）に示すように、正電源で動作する正極アンプ２４８と負電源で動作する負極アンプ２４９とを含み、ソース線毎にいずれかのアンプ２４８、２４９により画像信号を増幅する。例えば、あるフレームでは、奇数番目のソース線の画像信号が正極アンプ２４８に供給され、偶数番目のソース線の画像信号が負極アンプ２４９に供給される。タッチ検出期間にガード駆動する対象は正極アンプ２４８の出力とし、負極アンプ２４９の出力はタッチ検出期間にハイインピーダンスとする。正極アンプ２４８の出力信号をガード駆動する例を図２１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示す。

図２１（ａ）の正極アンプ２４８は、タッチ検出期間は駆動信号Ｔｘの基となるパルス信号が供給される端子１７５（図１３）が入力に接続されるオペアンプ２４８Ａを備える。オペアンプ２４８Ａは、外部入力電源ＶＳＰ、ＶＳＮにより動作する。表示期間はオペアンプ２４８Ａには通常の画像信号が入力される。タッチ検出期間にオペアンプ２４８Ａは、端子１７５のパルス信号を増幅して、ＶＨＩの振幅のパルスからなるガード信号（図１４（ｂ）参照）を出力する。

図２１（ａ）はソース増幅器を構成する正極アンプ２４８自体が駆動信号Ｔｘの基となるパルスを増幅してガード信号を生成するが、正極アンプ２４８自体は通常のアンプとし、その出力端にタッチ検出期間にのみガード信号を与え、アンプの出力端からガード信号を出力するものでもよい。その例を図２１（ｂ）、（ｃ）に示す。

図２１（ｂ）の正極アンプ２４８は、画像信号が供給されるオペアンプ２４８Ａの出力端に接続されるオン／オフスイッチ２４８Ｃ、２４８Ｄ、２４８Ｅを備える。外部入力電源ＶＳＰとグランド間にオン／オフスイッチ２４８Ｄ、２４８Ｅが直列に接続され、オペアンプ２４８Ａの出力端と、オン／オフスイッチ２４８Ｄ、２４８Ｅの接続点との間にオン／オフスイッチ２４８Ｃが接続される。タッチ検出期間に、スイッチ２４８Ｃをオフし、駆動信号Ｔｘに同期してスイッチ２４８Ｄ、２４８Ｅを交互にオン、オフすることにより、オペアンプ２４８Ａの出力レベルが外部入力電源ＶＰＮ、グランドレベル間で変動する。このため、オペアンプ２４８Ａの出力端から図１４（ｂ）に示すガード信号を出力することができる。

図２１（ｃ）の正極アンプ２４８は、画像信号が供給されるオペアンプ２４８Ａの出力に接続されるオン／オフスイッチ２４８Ｆと、端子１７５が入力に接続されるオペアンプ２４８Ｇを備える。タッチ検出期間に、スイッチ２４８Ｆをオフすることにより、ガード信号と同様なパルス信号を出力するオペアンプ２４８Ｇが正極アンプ２４８の出力とされる。この構成によっても、オペアンプ２４８Ａの出力端から図１４（ｂ）に示すガード信号を出力することができる。

例えば、図２１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）のように構成される正極アンプ２４８の出力は、図２１（ｄ）に示すように、セレクタ２３６を介してセレクタ２３８、２４２の第１端子に供給される。セレクタ２３６の第１端子がセレクタ２３８の第１端子に接続され、セレクタ２３６の第２端子がセレクタ２４２の第１端子に接続される。負極アンプ２４９の出力は、セレクタ２４０を介してセレクタ２３８、２４２の第２端子に供給される。セレクタ２４０の第１端子がセレクタ２３８の第２端子に接続され、セレクタ２４０の第２端子がセレクタ２４２の第２端子に接続される。

セレクタ２３８の出力は奇数番目のソース線Ｓ_１に接続され、セレクタ２４２の出力は偶数番目のソース線Ｓ_２に接続される。ソース線Ｓ_１、Ｓ_２が例えばＲＧＢ選択スイッチ１０４−１、１０４−２にそれぞれ接続される。他のソース線にも同様に正極アンプ、負極アンプの出力が供給される。

セレクタ２３６、２３８、２４０、２４２は１フレーム毎に切替えられる。セレクタ２３６、２３８、２４０、２４２は、あるフレーム、例えば奇数フレームに正極アンプ２４８の出力をソース線Ｓ_１に出力し、負極アンプ２４９の出力をソース線Ｓ_２に出力するように設定され、例えば偶数フレームに正極アンプ２４８の出力をソース線Ｓ_２に出力し、負極アンプ２４９の出力をソース線Ｓ_１に出力するように設定される。

図２２（ａ）、（ｂ）は、あるフレーム、例えば奇数フレームのＲＧＢ選択スイッチ１０４の選択制御信号ＳＥＬ_{Ｒ／Ｇ／Ｂ}と反転選択制御信号ＳＥＬ_{ＸＲ／ＸＧ／ＸＢ}を示し、図２２（ｃ）、（ｄ）はソース線Ｓ_１、Ｓ_２のレベルを示す。

このように、タッチ検出期間にソース増幅器１１８（正極アンプ２４８）からガード信号を出力することにより、ソース増幅器１１８の出力線（ソース増幅器１１８とＲＧＢ選択スイッチ１０４との間の信号線）と共通電極２２との間の寄生容量が生じにくい。

［第５実施形態］
第５実施形態は、第４実施形態と同様に、タッチ検出期間にソース増幅器１１８からガード信号を出力する。第４実施形態は、同時駆動のセルフセンシングに適用するが、第５実施形態は、ミューチュアルセンシング方式のタッチセンサに適用する。前に述べたように、ミューチュアルセンシング方式のタッチセンサは、タッチ検出期間に共通電極２２−１、２２−２、…を順次選択し、選択した共通電極に駆動パルスＴｘ_１、Ｔｘ_２、…を順次供給する。

同時駆動のセルフセンシング方式のタッチセンサに適用する第４実施形態では、タッチ検出期間に１行分の全ての画素に対するソース増幅器１１８の正極アンプ２４８からガード信号を出力するが、第５実施形態のミューチュアルセンシング方式のタッチセンサでは、図２３に示すように、共通電極を順次選択し、選択した共通電極に対応するソース増幅器１１８の正極アンプのみからガード信号を出力し、選択されない共通電極に対応するソース増幅器１１８の正極アンプからはガード信号を出力しない。タッチ検出期間にガード信号を出力する第１の正極アンプを正極アンプ（＋）２５４と表記し、タッチ検出期間にガード信号を出力しない第２の正極アンプを正極アンプ（＋´）２５６と表記する。正極アンプ（＋´）２５６の出力はタッチ検出期間にハイインピーダンス状態である。第１の正極アンプ（＋）２５４、第２の正極アンプ（＋´）２５６とも、図２１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示す正極アンプ２４８から構成される。正極アンプ２４８をタッチ検出期間にガード信号を出力する／しないように制御することにより、正極アンプ２４８を第１、第２の正極アンプとして用いることができる。負極アンプ（−）２５８は図２１に示す負極アンプ２４９と同じであり、表示期間に負極性の画素信号を出力し、タッチ検出期間にハイインピーダンス信号を出力する。

共通電極ドライバ１２６は、表示期間は表示のための一定電圧VCOMDCを出力し、タッチ検出期間は共通電極２２−１、２２−２、…毎の駆動信号Ｔｘ_１、Ｔｘ_２、…を出力する。

ＲＧＢ選択スイッチ１０４と、共通電極２２との間に、タッチ検出期間に電圧VCOMDCと駆動信号Ｔｘのいずれかをソース線に接続するための電圧選択スイッチ２５２が接続される。電圧選択スイッチ２５２は、選択された共通電極、例えば共通電極２２−１に対応するソース線は駆動信号Ｔｘ_１に接続し、非選択の共通電極、例えば共通電極２２−２、…に対応するソース線は電圧VCOMDCに接続するように、パネル制御信号生成回路１２４により切替えられる。

これにより、タッチ検出期間に共通電極ドライバ１２６から共通電極２２に供給される駆動信号Ｔｘに対してソース増幅器１１８（正極アンプ２５４）からのガード信号が加えられるので、共通電極２２を駆動信号Ｔｘのみにより駆動する場合に比べて、表示パネル内の駆動信号Ｔｘのスルーレートが改善し、タッチ検出の精度が向上する。

第５実施形態は、順次駆動であればセルフセンシング方式のタッチセンサにも適用可能である。

［第６実施形態］
タッチ検出期間に共通電極ドライバ１２６から共通電極２２に供給される駆動信号Ｔｘにソース増幅器１１８からのガード信号を加える第５実施形態は、通常の２チップ（表示コントローラＩＣとタッチコントローラＩＣ）構成のミューチュアルセンシング方式のタッチセンサにも適用できる。

通常の２チップ構成の表示装置では、図２４に示すように、共通電極ドライバ１２６Ｂからは共通電極２２−１、２２−２、…毎の駆動信号Ｔｘ_１、Ｔｘ_２、…ではなく、全ての共通電極に対して１つの駆動信号TSVCOMが出力される。駆動信号TSVCOMは、各共通電極２２−１、２２−２、…に対応するスイッチを備えるTSVCOM選択スイッチ２６４を介して選択共通電極のみに駆動信号Ｔｘとして供給される。共通電極ドライバ１２６Ｂは一定電圧VCOMDCも出力する。一定電圧VCOMDCは、各共通電極２２−１、２２−２、…に対応するスイッチを備えるVCOMDC選択スイッチ２６２を介して非選択共通電極に供給される。

このような通常の２チップ構成のタッチセンサでは、駆動信号の供給源がTSVCOM端子のみであり、駆動信号Ｔｘの負荷が大きい場合、セトリング特性が悪くなる可能性がある。

しかし、図２４に示すように、ソース増幅器１１８の出力はＲＧＢ選択スイッチ１０４を介して画素４０に供給されるとともに、ソース増幅器１１８の出力は、SIG-COMスイッチ１４８を介して選択共通電極２２に供給される。SIG-COMスイッチ１４８は、タッチ検出期間に共通電極２２とソース線４４とを短絡する。

共通電極ドライバ１２６Ｂから出力される一定の直流電圧VCOMDCがＶＣＯＭ選択スイッチ２６２を介して非選択共通電極２２に供給される。共通電極ドライバ１２６Ｂから出力される駆動信号TSVCOMがＴｘ選択スイッチ２６４を介して選択共通電極２２に供給される。ＶＣＯＭ選択スイッチ２６２とＴｘ選択スイッチ２６４が電圧VCOMDCラインと電圧TSVCOMラインとの間に直列に接続され、ＶＣＯＭ選択スイッチ２６２とＴｘ選択スイッチ２６４の接続点が共通電極２２に接続される。表示期間にスイッチ２６２はオンし、スイッチ２６４はオフする。このため、表示期間に共通電極２２には直流電圧VCOMDCが供給される。タッチ検出期間に非選択共通電極、例えば２２−２に対応するスイッチ２６２、２６４の状態は、表示期間と同じである。タッチ検出期間に選択共通電極、例えば２２−１に関するスイッチ２６２、２６４はオフ、オンとなる。このため、タッチ検出期間に共通電極２２には駆動信号TSVCOMが供給される。

ソース増幅器１１８は、図２３と同様に構成される。すなわち、選択共通電極２２−１に対応するソース増幅器１１８は第１の正極アンプ（＋）２５４と、負極アンプ（−）２５８からなり、非選択共通電極２２−２に対応するソース増幅器１１８は第２の正極アンプ（＋´）２５６と、負極アンプ（−）２５８からなる。

図２４の共通電極ドライバ１２６Ｂとソース増幅器１１８は表示制御装置（表示コントローラＩＣ）１６内に設けられ、ＲＧＢ選択スイッチ１０４、ＶＣＯＭ選択スイッチ２６２、Ｔｘ選択スイッチ２６４、SIG-COMスイッチ１４８は表示パネル内に設けられる。

図２５は選択共通電極の駆動に関するタイミングチャートであり、図２５（ａ）は選択駆動電極に供給される駆動信号Ｔｘ、図２５（ｂ）はソース増幅器１１８の動作、図２５（ｃ）は選択スイッチ１０４の選択制御信号ＳＥＬ_{Ｒ／Ｇ／Ｂ}を示す。表示期間に、駆動信号Ｔｘはローレベルであり、選択制御信号ＳＥＬ_{Ｒ／Ｇ／Ｂ}はＲＧＢを順次選択し、ソース増幅器１１８は画像信号を出力する。タッチ検出期間に、駆動信号Ｔｘはハイレベルとローレベルとを繰り返すパルス信号となり、選択制御信号ＳＥＬ_{Ｒ／Ｇ／Ｂ}はＶＧＨＯレベルに対して駆動信号と同期したガード信号が重畳されたパルス信号となる。第５実施形態と同様に、選択共通電極に対応するソースアンプ１１８の第１の正極アンプ２５４も、タッチ駆動期間にガード信号に応じたパルス信号を出力する。正極アンプ２５４は、パルス信号を出力する際、パルスの立上りと立下りにはパワー（電源）が必要であるが、立上り、立下り後のレベルが一定の間は、パワーが不要であり、ハイインピーダンス状態とされる。そのため、図２５（ｂ）に示すように、選択共通電極２２に対応するソース増幅器１１８の第１の正極アンプ２５４は、タッチ駆動期間には、パルスの立上りのために正電圧ＶＳＰで駆動され、その後ハイインピーダンスとされ、パルスの立下がりのためにグランドレベルで駆動される。ハイインピーダンスにするのは、正極アンプ２５４の電源をオフすることにより実現しても良いし、正極アンプ２５４の出力にスイッチを接続し、そのスイッチをオフすることにより実現しても良い。

第６実施形態によれば、第５実施形態と同様に、タッチ検出期間に選択共通電極に供給される駆動信号Ｔｘに対してソース増幅器１１８（正極アンプ２５４）からのガード信号が加えられるので、表示パネル内の駆動信号Ｔｘのスルーレートが改善し、タッチ検出の精度が向上する。さらに、第６実施形態によれば、タッチ検出期間中正極アンプ２５４を駆動し続けるのではなく、立上り、立下り後レベルが一定になるとハイインピーダンス状態とするので、駆動信号の供給源がTSVCOM端子のみであっても、セトリング特性が悪化することがないとともに、消費電力も削減できる。

［第７実施形態］
図２６は、セルフセンシング式のタッチパネルに応用された第７実施形態のブロック図である。

第１〜第５実施形態もセルフセンシング方式に適用可能であるが、第１〜第５実施形態では共通電極の形状は、図４に示すように、画素列（Ｙ方向）に沿って配置される細長い形状であり、複数の複数の共通電極が行方向（Ｘ方向）に沿って配列される。第７実施形態は、セルフセンシング方式のタッチパネルの共通電極の形状の変形例に関する。

図２６に示すタッチパネルでは、共通電極２２が２次元アレイ状に配列されており、共通電極２２からの出力信号が、座標そのものとして利用できる。共通電極は１画素毎に設けてもよいし、複数の画素毎に設けても良い。複数の画素毎に設ける場合、２次元アレイ状に配置される複数の画素毎に設けても良い。共通電極の形状は対応する画素をカバーできればどのような形状でも良い。さらに、複数の共通電極は縦、横に整列していなくてもよい。タッチ検出期間に、共通電極ドライバ１２６、ソース増幅器１１８、パネル制御信号生成回路１２４を、上述の実施形態と同様に駆動することにより、図２６に示すようなセルフセンシング方式のタッチパネルにおいても、タッチ検出のための共通電極の駆動信号に対して共通電極と配線間に生じる寄生容量の影響を抑えることができる。

［第８実施形態］
上述した全ての実施形態の共通な変形例に関する第８実施形態を説明する。図２７は、第８実施形態のゲート線のガード駆動に関するパネル制御信号生成回路１２４の部分を示す。図１３に示した第１実施形態のパネル制御信号生成回路１２４に対して、電圧端子３０８が追加されている。正外部入力電源ＶＳＰ（例えば、＋５．５Ｖ）を２倍昇圧する昇圧回路１７０の出力ＶＧＨ（例えば、＋１１．０Ｖ）がＬＤＯレギュレータ１７２に供給されるとともに、セレクタ３１２の第１端子に供給される。セレクタ３１２の第２端子はハイインピーダンスとされる。セレクタ３１２は表示期間に第１端子を選択し、タッチ検出期間に第２端子を選択する。セレクタ３１２の出力端子は電圧端子３０８に接続される。

第８実施形態では、図１３に示したフレキシブル配線基板２８において、電圧端子３０８とガード端子１６６の間に、カップリングコンデンサ３１６が追加されている。

図２８のタイミングチャートを参照して図２７のパネル制御信号生成回路１２４によるゲート線のガード駆動を説明する。図２８（ａ）はセレクタ１７８の状態（図１４（ａ）と同じ）を示す。図２８（ｂ）はガード端子１６６の状態（図１４（ｂ）と同じ）を示す。図２８（ｃ）はセレクタ１７４、１８４、３１２の状態（セレクタ１７４、１８４については図１４（ｃ）と同じ）を示す。図２８（ｅ）は正電圧端子１６２の状態（図１４（ｄ）と同じ）を示す。表示期間、セレクタ３１２は第１端子を選択するので、端子３０８の電圧は、図２８（ｄ）に示すように、ＶＧＨである。表示期間、セレクタ１７４は第１端子を選択するので、端子１６２の電圧は、図２８（ｅ）に示すように、ＶＧＨＯである。表示期間、セレクタ１７８はディセーブル側に接続されるので、端子１６６は接地される。このため、表示期間、電圧ＶＧＨはカップリングコンデンサ３１６に充電される。

表示期間からタッチ検出期間に切り替わると、セレクタ１７８がイネーブル側に切り替わるので、ガード端子１６６は、図２８（ｂ）に示すように、パルス状のガード信号を出力する。ガード信号の振幅はＶＨＩである。セレクタ３１２は、表示期間からタッチ検出期間に切り替わると、第２端子（ハイインピーダンス）に切替えられるので、ガード端子１６６から出力されるガード信号がカップリングコンデンサ３１６を介して電圧端子３０８に印加される。カップリングコンデンサ３１６の容量は、電流のリークが無視でき、充電電荷をタッチ検出期間に保持できる程度に設定されている。そのため、電圧端子３０８の電圧は、図２８（ｄ）に示すように、ＶＧＨに対してガード信号が重畳された信号となる。図示しないが、端子３０８は、画素アレイ１８にも接続され、電源ＶＧＨが種々の電源として利用されている。そのため、タッチ検出期間にゲート線４６、ソース線４４、ＲＧＢ選択スイッチ１０４の制御信号線等がガード駆動されると、端子３０８に接続される画素アレイ１８、タッチパネル２０の内部配線にも寄生容量の影響が出る可能性がある。しかし、タッチ検出期間に端子３０８の電圧がＶＧＨに対してガード信号が重畳された電圧になる（ガード駆動される）ので、電圧ＶＧＨもガード駆動されると見なされ、内部配線に寄生容量の影響が出ることがない。

第１実施形態と同様に、セレクタ１６２は、表示期間からタッチ検出期間に切り替わると、第２端子（ハイインピーダンス）に切替えられるので、ガード端子１６６から出力されるガード信号がカップリングコンデンサ１４４を介して正電圧端子１６２に印加される。正電圧端子１６２の電圧は、図２８（ｅ）に示すように、ＶＧＨＯに対してガード信号が重畳された信号となる。

カップリングコンデンサ３１６が無い図１３の構成の場合、正電圧端子１６２にガード信号を重畳する際、ガード信号振幅あるいはＶＧＨ／ＶＧＨＯ設定電圧によっては正電圧端子１６２を高電圧ＶＧＨより高い電圧に設定しなければならない可能性がある。電圧ＶＧＨと電圧ＶＧＨＯとの差がガード信号振幅ＶＨＩ以上である必要があるが、セルフセンシング方式ではガード信号振幅が小さいので、図１３の構成でも問題は無い。

第８実施形態では、カップリングコンデンサ３１６によりガード信号を端子３０８の電圧に重畳するので、電圧ＶＧＨＯとともに電圧ＶＧＨもガード駆動されるので、電圧ＶＧＨと電圧ＶＧＨＯとの差が必ずガード信号振幅ＶＨＩ以上となり、ゲート線を確実にガード駆動することができる。

［実施形態のまとめ］
本発明の実施形態は以下の態様を含む。

（１） 表示装置は、
行列状に配置された複数の画素４０からなる画素アレイ１８と、
画素アレイ１８の上に設けられる静電容量式タッチ検出のための複数の共通電極２２と、
表示期間に表示のための直流電圧を共通電極２２に供給し、タッチ検出期間にタッチ検出のための駆動信号Ｔｘを共通電極２２に供給する共通電極ドライバ１２６と、
画素アレイ１８中の各列の画素４０に接続される複数のソース線４４と、
複数のソース線４４に画像信号を供給するソース増幅器１１８と、
画素アレイ１８中の各行の画素４０に接続される複数のゲート線４６と、
表示期間に複数のゲート線４６に順次走査信号を供給し、タッチ検出期間に複数のゲート線４６に駆動信号と同位相のガード信号を供給するゲートドライバ１０２と、
ソース線４４と共通電極２２との間に接続され、タッチ検出期間にソース線４４と共通電極２２とを導通するスイッチ１４８と、
を具備する。

この表示装置によれば、タッチ検出期間にスイッチ１４８によりソース線４４と共通電極２２とが導通され、共通電極２２を流れる駆動信号Ｔｘがソース線４４にも流れるので、ソース線４４と共通電極２２との間に寄生容量が生じることがない。また、タッチ検出期間に共通電極２２を流れる駆動信号Ｔｘがゲート線４６にも流れるので、ゲート線４６と共通電極２２との間に寄生容量が生じることがない。このため、寄生容量によるタッチ検出の精度の低下を防止し、共通電極を駆動信号Ｔｘにより所望の波形で駆動することができる。

（２） （１）の表示装置において、共通電極２２は縦ＣＯＭ型の共通電極であり、複数の信号線４４と平行である。

（３） （１）の表示装置において、共通電極２２は横ＣＯＭ型の共通電極であり、複数の信号線４４と交差である。

（４） （１）の表示装置において、複数の共通電極２２に交差する複数の検出電極２４を具備する。共通電極２２に駆動信号Ｔｘを与え、検出電極２４の検出電位に基づいてタッチ検出がミューチュアルセンシング方式により行われる。

（５） （１）の表示装置において、共通電極２２に駆動信号を与え、共通電極２２の静電容量の変化に基づいてタッチ検出がセルフセンシング方式により行われる。

（６） （１）の表示装置において、１フレーム期間に複数のタッチ検出期間が設定され、表示期間と次の表示期間の間にタッチ検出期間が設定される。表示期間に一定の直流電圧が共通電極に供給され、タッチ検出動作に複数の共通電極に駆動パルスが順次供給される。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１２…第１基板、１４…第２基板、１６…表示制御装置、１８…画素アレイ、２２…共通電極、２４…検出電極、３４…タッチ検出装置、４０…画素、４２…サブ画素、１０２…ゲートドライバ、１０４…選択スイッチ、１１８…ソース増幅器、１２４…パネル制御信号生成回路、１２６…共通電極ドライバ。

Claims (13)

1. ２次元的に配列された複数の画素からなる画素アレイと、
   前記画素アレイの上に配置される静電容量式のタッチ検出のための複数の共通電極と、
   表示期間に表示のための電圧を前記複数の共通電極に供給し、タッチ検出期間に前記共通電極にタッチ検出のための駆動信号を前記複数の共通電極に供給する共通電極ドライバと、
   前記画素アレイの各列の画素に接続される複数のソース線と、
   前記複数のソース線に画像信号を供給するソース増幅器と、
   前記画素アレイの各行の画素に接続される複数のゲート線と、
   表示期間に前記複数のゲート線に走査信号を順次供給し、タッチ検出期間に前記複数のゲート線に前記駆動信号と同位相の信号を供給するゲートドライバと、
   前記複数のソース線と前記複数の共通電極との間に接続され、タッチ検出期間に前記複数のソース線と前記複数の共通電極とを導通する第１スイッチと、
   を具備する表示装置。
2. 前記複数の画素の各々は複数の色のサブ画素からなり、
   前記画像信号は時分割多重されている複数の色のサブ画素信号を具備し、
   前記表示装置は、
   前記複数のソース線と前記ソース増幅器との間に接続され、前記画像信号を前記複数の色のサブ画素信号に分離する複数の第２スイッチからなる選択スイッチと、
   前記選択スイッチに接続され、前記複数の第２スイッチの導通を制御する制御信号を前記選択スイッチに供給するコントローラであって、表示期間に前記複数の第２スイッチを順次オンする制御信号を前記選択スイッチに供給し、タッチ検出期間に前記駆動信号と同位相の信号を含む制御信号を前記選択スイッチに供給するコントローラと、
   をさらに具備する請求項１記載の表示装置。
3. 前記複数の共通電極に前記駆動信号を同時に供給し、前記共通電極の静電容量に基づいてセルフセンシング方式のタッチ検出を行う請求項１または請求項２記載の表示装置。
4. 前記ソース増幅器は、タッチ検出期間に前記選択スイッチに前記駆動信号と同位相の信号を供給する請求項２記載の表示装置。
5. 前記ソース増幅器は、正極増幅器と負極増幅器とを具備し、タッチ検出期間に前記正極増幅器が前記駆動信号と同位相の信号を出力する請求項４記載の表示装置。
6. 前記複数の共通電極に前記駆動信号を同時に供給し、前記共通電極の静電容量に基づいてセルフセンシング方式のタッチ検出を行う請求項４または請求項５記載の表示装置。
7. 前記複数の共通電極に交差する複数の検出電極を具備し、
   前記複数の共通電極に前記駆動信号を順次供給し、前記検出電極の検出電位に基づいてミューチュアルセンシング方式のタッチ検出を行い、
   タッチ検出期間に前記共通電極にTSVCOM信号を供給する請求項４または請求項５記載の表示装置。
8. 前記ソース増幅器は、タッチ検出期間に前記選択スイッチに供給される信号の立上り期間と立下り期間は所定の電源で駆動され、信号の立上り期間と立下り期間の間のレベルが一定の期間は出力がハイインピーダンスとされる請求項２記載の表示装置。
9. 前記複数の共通電極は、２次元的に配列され、
   前記複数の共通電極に前記駆動信号を順次供給し、前記共通電極の静電容量に基づいてセルフセンシング方式のタッチ検出を行う請求項１記載の表示装置。
10. 前記ゲートドライバは、外部電源電圧を昇圧して第１電圧を生成する昇圧回路を具備し、表示期間に前記複数のゲート線に前記第１電圧に基づいた走査信号を順次供給し、タッチ検出期間に前記複数のゲート線に前記駆動信号と同位相の信号が前記第１電圧に重畳された信号を供給する請求項１記載の表示装置。
11. 前記ゲートドライバは、
    前記昇圧回路の出力端子に前記駆動信号と同位相の信号を重畳する帰還回路とを具備する請求項１０記載の表示装置。
12. 前記駆動信号と同位相の信号は、前記駆動信号に含まれるパルスの振幅と同じ振幅のパルスを含む請求項１から請求項１１のいずれか一項記載の表示装置。
13. ２次元的に配列された複数の画素からなる画素アレイと、
    前記画素アレイの上に配置される静電容量式のタッチ検出のための複数の共通電極と、
    前記複数の共通電極に接続される共通電極ドライバと、
    前記画素アレイの各列の画素に接続される複数のソース線と、
    前記複数のソース線に接続されるソース増幅器と、
    前記画素アレイの各行の画素に接続される複数のゲート線と、
    前記複数のゲート線に接続されるゲートドライバと、
    前記複数のソース線と前記複数の共通電極との間に接続されるスイッチと、を具備する表示装置の駆動方法であって、
    前記共通電極ドライバは、表示期間に表示のための電圧を前記複数の共通電極に供給し、タッチ検出期間にタッチ検出のための駆動信号を前記複数の共通電極に供給し、
    前記ソース増幅器は、前記複数のソース線に画像信号を供給し、
    前記ゲートドライバは、表示期間に前記複数のゲート線に走査信号を順次供給し、タッチ検出期間に前記複数のゲート線に前記駆動信号と同位相の信号を供給し、
    前記スイッチは、タッチ検出期間に前記複数のソース線と前記複数の共通電極とを導通する駆動方法。

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