JP2018060195A - タッチセンサ内蔵型表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】タッチセンサ内蔵型表示装置を提供する。【解決手段】表示パネルは、タッチセンサが内蔵されたピクセルアレイがディスプレイ期間とタッチセンシング期間とに時分割駆動され、前記タッチセンサとピクセルとは、共通電極を共有する。ディスプレイ駆動回路は、ディスプレイ期間の間、表示パネルに映像データを書き込む。共通電圧調節部は、タッチセンシング期間の間、共通電圧の電圧レベルを指示する共通電圧データを出力する。タッチセンシング回路は、タッチセンシング期間の間、共通電圧の電圧レベルを可変し、可変された共通電圧を共通電極に印加してタッチセンサを駆動する。共通電圧調節部は、ピクセルアレイのライン単位で算出した映像データの平均値が予め設定されたしきい値Ｄｔｈ以上であり、正極性データである場合に、共通電圧の電圧レベルを低めるための第１の共通電圧データを出力する。【選択図】図８

Description

本発明は、タッチセンサ内蔵型表示装置に関する。

近年、マルチメディアの発達とともに、これを適宜表示できる表示装置の必要性に符合して、大型化が可能であり、値段が安いながら、高い表示品質（動映像表現力、解像度、明暗比、及び色再現力等）を有する平面型表示装置（あるいは、表示装置）が活発に開発されている。これらの平面型表示装置には、キーボード、マウス、トラックボール、ジョイスティック、デジタイザ（ｄｉｇｉｔｉｚｅｒ）などの様々な入力装置（Ｉｎｐｕｔ Ｄｅｖｉｃｅ）がユーザと表示装置との間のインターフェースを構成するために使用されている。しかし、上述したような入力装置を使用することは、使用法を習わなければならず、設置及び作動空間を占めるなどの不便を引き起こして、製品の完成度を高め難いという面がある。したがって、便利かつ簡単で、誤作動を減少させることができる表示装置用入力装置に対する要求が日増しに増えている。このような要求にしたがって、ユーザが表示装置を見ながら手やペン等で画面を直接タッチしたり近接させて情報を入力すれば、これを認識できるタッチセンサ（ｔｏｕｃｈ ｓｅｎｓｏｒ）が提案された。

表示装置に用いられるタッチセンサは、表示パネル内部に内蔵されるインセル（Ｉｎ Ｃｅｌｌ）方式で実現されることもある。インセルタッチ方式の表示装置は、タッチセンサのタッチ電極と表示パネルの共通電極とを共有し、表示期間とタッチセンシング期間とを時分割駆動する方式を利用することもある。すなわち、共通電極は、ディスプレイ期間の間、共通電圧を印加され、タッチセンシング期間には、タッチ駆動信号を印加される。

共通電極は、データラインと寄生キャパシタンスを形成するので、ディスプレイ期間の間、データラインに印加されるデータ電圧によって共通電極に印加される電圧は、カップリング現象で変動してリップル現象が生じることもある。特に、ディスプレイ期間の終了時点に共通電極にリップル現象が生じると、タッチセンシング期間の初期区間でタッチ駆動信号の電圧レベルに影響を与えるので、タッチノイズが発生するという問題点がある。

本発明に係るタッチセンサ内蔵型表示装置は、表示パネル、ディスプレイ駆動回路、共通電圧調節部、及びタッチセンシング回路を備える。表示パネルは、タッチセンサが内蔵されたピクセルアレイがディスプレイ期間とタッチセンシング期間とに時分割駆動され、前記タッチセンサとピクセルとは、共通電極を共有する。ディスプレイ駆動回路は、ディスプレイ期間の間、表示パネルに映像データを書き込む。共通電圧調節部は、タッチセンシング期間の間、共通電極に印加される共通電圧の電圧レベルを指示する共通電圧データを出力する。タッチセンシング回路は、タッチセンシング期間の間、共通電圧データをデコードして共通電圧の電圧レベルを可変し、可変された共通電圧を共通電極に印加してタッチセンサを駆動する。共通電圧調節部は、ピクセルアレイのライン単位で映像データの平均値を算出し、平均値が予め設定されたしきい値Ｄｔｈ以上であり、正極性データである場合に、共通電圧の電圧レベルを低めるための第１の共通電圧データを出力する。

本発明の利点及び特徴、そして、それらを達成する方法は、添付の図面とともに詳しく後述されている実施形態に示すように明らかになるであろう。しかし、本発明は、ここに説明される実施形態等に限定されるものではなく、他の形態として具体化されることもできる。

本発明に係るタッチセンサ内蔵型表示装置を示す図である。 本発明に係るピクセルアレイの一部を示す平面図である。 本発明に係る表示装置の駆動信号を示す図である。 データ駆動部の出力バッファを示す図である。 データ駆動部のガンマ電圧を示す図である。 データラインと共通電極との間の寄生キャパシタンスを説明する図である。 共通電極のリップル現象を説明する図である。 共通電極のリップル現象を説明する図である。 共通電極のリップル現象を説明する図である。 １つのラインの映像データの一例を示す図である。 共通電圧調節部の構成を示す図である。 本発明によってタッチセンシング期間のタッチ駆動信号の電圧レベルが安定的に維持されることを説明する図である。 本発明によってタッチセンシング期間のタッチ駆動信号の電圧レベルが安定的に維持されることを説明する図である。 本発明によってタッチセンシング期間のタッチ駆動信号の電圧レベルが安定的に維持されることを説明する図である。

以下、添付された図面を参照して本発明の好ましい実施形態を説明する。明細書全体にわたって同じ参照符号は、実質的に同じ構成要素を意味する。以下の説明において、本発明と関連した公知技術あるいは構成に対する具体的な説明が本発明の要旨を不必要にあいまいにすると判断される場合、その詳細な説明を省略する。また、以下の説明において使用される構成要素の名称は、明細書作成の容易さを考慮して選択されたものでありうるし、実際、製品の部品名称とは相違することができる。

図１は、本発明に係るタッチセンサ内蔵型表示装置を示す図であり、図２は、タッチセンサに含まれるピクセルを示す図である。そして、図３は、駆動回路部が信号配線に出力する信号を示す図である。図１〜図３において、それぞれのタッチセンサ及びセンシングラインは、個別的に図面符号を表示したが、詳細な説明において各構成の位置を区分せずに通称するときは、タッチセンサＴＣ及びセンシングラインＴＷとして説明する。

図１〜図３に示すように、本発明に係るタッチセンサ内蔵型表示装置は、表示パネル１００、ディスプレイ駆動回路、及びタッチセンシング回路１５０を備える。ディスプレイ駆動回路は、タイミングコントローラ１１０、データ駆動回路１２０、レベルシフタ１３０、及びシフトレジスタ１４０を備える。

表示パネル１００は、ピクセルアレイ１００Ａ及び非表示部１００Ｂを備える。ピクセルアレイ１００Ａには、映像情報を表示するためのピクセルＰ及びタッチセンサＴＣが配置される。非表示部１００Ｂは、ピクセルアレイ１００Ａの外側に配置される。

ピクセルアレイ１００Ａは、Ｎ個のパネルブロックＰＢ１〜ＰＢ［Ｎ］に分割され、各パネルブロックＰＢ単位で映像が表示され、タッチセンシングがなされる。パネルブロックＰＢ１〜ＰＢ［Ｎ］の各々は、ｋ（ｋは、自然数）個のピクセルラインを含み、それぞれのピクセルラインは、第１〜第ｋのゲートラインＧ１〜Ｇ［ｋ］と連結される。

表示パネル１００のピクセルアレイ１００Ａは、データラインＤＬ、ゲートラインＧＬ、データラインＤＬとゲートラインＧＬとの交差部に形成された薄膜トランジスタＴＦＴ、薄膜トランジスタＴＦＴに接続されたピクセル電極５、及びピクセル電極５に接続されたストレージキャパシタ（Ｓｔｏｒａｇｅ Ｃａｐａｃｉｔｏｒ、Ｃｓｔ）などを含む。薄膜トランジスタＴＦＴは、ゲートラインＧＬからのゲートパルスに応答してターンオンされて、データラインＤＬを介して印加されるデータ電圧をピクセル電極５に供給する。液晶層ＬＣは、ピクセル電極５に充電されるデータ電圧と共通電極ＶＣＬに印加される共通電圧ＶＣＯＭとの間の電圧差により駆動されて、光が透過される量を調節する。

タッチセンサＴＣは、複数のピクセルと連結され、静電容量（ｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ）タイプで実現されてタッチ入力を感知する。それぞれのタッチセンサＴＣには、複数のピクセルＰが含まれ得る。図２は、３×３行列方式で並べられた９個のピクセルＰが１つのタッチセンサＴＣに割り当てられた場合を図示している。共通電極ＶＣＬは、タッチセンサＴＣ単位で分割されるので、共通電極ＶＣＬが占める面積をタッチセンサＴＣと呼ぶことができる。各タッチセンサＴＣは、センシングラインＴＷが１つずつ割り当てられて連結される。例えば、１行１列のタッチセンサＴＣ［１、１］には、１行１列のセンシングラインＴＷ［１、１］が連結され、１行２列のタッチセンサＴＣ［１、２］には、１行２列のセンシングラインＴＷ［１、２］が連結される。

共通電極ＶＣＬは、ディスプレイ期間の間、ピクセルの基準電圧である共通電圧ＶＣＯＭを受信し、タッチセンシング期間の間、タッチ駆動信号ＬＦＤを受信する。

ディスプレイ駆動回路は、タイミングコントローラ１１０、データ駆動部１２０、及びゲート駆動部１３０、１４０を備え、入力映像のデータを表示パネル１００のピクセルＰに書き込む。ディスプレイ駆動回路は、１フレーム期間を複数のディスプレイ期間と、複数のタッチセンシング期間とに時分割し、ディスプレイ期間にブロック単位でピクセルに入力映像のデータを書き込む。

タイミングコントローラ１１０は、図示しないホストシステムから受信された入力映像のデータをデータ駆動部１２０に送信する。タイミングコントローラ１１０は、入力映像のデータと同期してホストシステムから受信された垂直同期信号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を用いてデータ駆動部１２０の動作タイミングを制御するためのデータタイミング制御信号と、ゲート駆動部１３０、１４０の動作タイミングを制御させるためのゲートタイミング制御信号とを出力する。タイミングコントローラ１１０は、ディスプレイ駆動回路とタッチセンシング回路１５０とを同期させる。

また、タイミングコントローラ１１０は、タッチセンシング期間の間、共通電極ＶＣＬに印加される共通電圧を可変するための共通電圧調節部２００を備える。共通電圧調節部２００は、図２のように、タイミングコントローラ１００に搭載されるか、タイミングコントローラ１１０の外部に配置されることができる。共通電圧調節部２００の詳細な説明は後述する。

データ駆動部１２０は、ディスプレイ期間Ｔｄ１、Ｔｄ２、．．．の間、タイミングコントローラ１１０から映像データを受信して正極性／負極性ガンマ補償電圧に変換して、正極性／負極性データ電圧を出力する。

ゲート駆動部１３０、１４０は、タイミングコントローラ１１０の制御下にゲートラインＧＬにゲートパルスを順次供給する。ゲート駆動部１３０、１４０から出力されたゲートパルスは、データ電圧に同期する。ゲート駆動部１３０、１４０は、タイミングコントローラ１１０と表示パネル１００のスキャンライン間に接続されたレベルシフタ（ｌｅｖｅｌ ｓｈｉｆｔｅｒ）１３０、及びゲートシフトレジスタ１４０を備える。レベルシフタ１３０は、タイミングコントローラ１１０から入力されるゲートクロックＣＬＫのＴＴＬ（Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ−Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ−Ｌｏｇｉｃ）ロジックレベル電圧をゲートハイ電圧ＶＧＨとゲートロー電圧ＶＧＬとでレベルシフティングする。シフトレジスタ１４０は、スタート信号ＶＳＴをゲートクロックＣＬＫに合わせてシフトさせ、順次ゲートパルスＧｏｕｔを出力するステージで構成される。

タッチセンシング回路１５０は、タイミングコントローラ１１０またはホストシステムから入力されるタッチイネーブル信号Ｔｓｙｎｃに応答してタッチセンシング期間の間、タッチセンサを駆動する。タッチセンシング回路１５０は、タッチセンシング期間の間、タッチ駆動信号ＬＦＤをセンシングラインＴＷを介してタッチセンサＴＣに供給してタッチ入力をセンシングする。タッチセンシング回路１５０は、タッチ入力有無によって変わるタッチセンサの電荷変化量を分析してタッチ入力を判断し、タッチ入力位置の座標を計算する。タッチ入力位置の座標情報は、ホストシステムに送信される。

図３は、本発明の実施形態に係る表示装置の駆動信号を示す波形図である。図３において、ＧＬは、ゲートラインＧＬに印加される電圧であり、ＤＬは、データラインＤＬに印加される電圧である。ＶＣＬは、共通電極ＶＣＬに印加される電圧である。

図３に示すように、１フレーム期間は、複数のディスプレイ期間Ｔｄ１、Ｔｄ２、．．．と複数のタッチセンシング期間Ｔｔ１、Ｔｔ２、．．．とに時分割されることができる。ディスプレイ駆動回路１１０、１２０、１３０、１４０は、第１のディスプレイ期間Ｔｄ１の間、第１のパネルブロックＰＢ１のピクセルに現在フレームデータを書き込んで第１のパネルブロックＰＢ１で再現される映像を現在フレームデータにアップデートする。

第１のディスプレイ期間Ｔｄ１の間、第１のパネルブロックＰＢ１を除いた残りのパネルブロックＰＢ２〜ＰＢＮは、以前フレームデータを維持し、タッチセンシング回路１５０は、タッチセンサを駆動しない。次いで、タッチセンシング回路１５０は、第１のタッチセンシング期間Ｔｔ１の間、全てのタッチセンサを順次駆動してタッチ入力をセンシングし、タッチ入力の各々に対する座標情報と識別情報ＩＤとを含むタッチレポートを発生してホストシステムに送信する。タッチセンシング回路１５０は、タッチセンシング期間Ｔｔ１の間、センシングラインＴＷを介してタッチセンサにタッチセンサ駆動信号を供給してタッチ入力前後のタッチセンサの電荷量を検出し、その電荷量をしきい電圧と比較してタッチ入力を判定する。

次いで、ディスプレイ駆動回路１１０、１２０、１３０、１４０は、第２のディスプレイ期間Ｔｄ２の間、第２のパネルブロックＰＢ２のピクセルに現在フレームデータを書き込んで第２のパネルブロックＰＢ２で再現される映像を現在フレームデータにアップデートする。第２のディスプレイ期間Ｔｄ２の間、第１のパネルブロックＰＢ１は、以前フレームデータを維持し、タッチセンシング回路１５０は、タッチセンサを駆動しない。次いで、タッチセンシング回路１５０は、第２のタッチセンシング期間Ｔｔ２の間、全てのタッチセンサを順次駆動してタッチ入力をセンシングし、タッチ入力の各々に対する座標情報と識別情報ＩＤとを含むタッチレポートを発生してホストシステムに送信する。

このような方法によってそれぞれのパネルブロックＰＢ１〜ＰＢＮは、時分割で駆動され、各パネルブロックＰＢ１〜ＰＢＮを駆動した後、タッチセンシング回路１５０がタッチセンサを駆動する。

タッチセンシング回路１５０は、タッチセンシング期間Ｔｔ１、Ｔｔ２の間、センシングラインＴＷを介してタッチセンサにタッチセンサ駆動信号を供給してタッチ入力前後のタッチセンサの電荷量を検出し、その電荷量をしきい電圧と比較してタッチ入力を判定する。

タッチセンシング回路１５０は、フレームレート（Ｆｒａｍｅ ｒａｔｅ）より高いタッチレポートレート（Ｔｏｕｃｈ ｒｅｐｏｒｔ ｒａｔｅ）でタッチレポートをホストシステムに送信することができる。例えば、フレームレートが６０Ｈｚであるとき、タッチレポートレートは、１２０Ｈｚ以上でありうる。フレームレートは、１フレームのイメージがピクセルアレイに書き込まれるフレーム周波数である。タッチレポートレートは、タッチ入力の座標情報が発生される速度である。タッチレポートレートが高いほど、タッチ入力の座標認識速度が速くなるので、タッチ感度が良くなる。

データ駆動部１２０は、ピクセルＰとタッチセンサＴＣとの間の寄生容量を減らすために、タッチセンシング期間Ｔｔ１、Ｔｔ２の間、タッチ駆動信号と同じ位相と同じ電圧のタッチ駆動信号ＬＦＤを供給できる。同様に、ゲート駆動部１３０、１４０は、ピクセルＰとタッチセンサとの間の寄生容量を減らすために、タッチセンシング期間Ｔｔ１、Ｔｔ２の間、タッチセンサ駆動信号と同じ位相と同じ電圧のタッチ駆動信号ＬＦＤを供給できる。タッチセンシング回路１５０は、現在タッチ入力をセンシングするタッチセンサと連結されるセンサ配線以外の他のセンサ配線にタッチ駆動信号ＬＦＤを供給して、隣接したタッチセンサ間の寄生容量を防止する。

インセル方式のタッチセンサ内蔵型表示装置は、タッチセンサＴＣがピクセルＰと結合されるので、タッチセンサＴＣとピクセルＰとの間には寄生キャパシタンス（ｐａｒａｓｉｔｉｃ ｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ）が発生する。タッチセンサとピクセルとは、寄生キャパシタンスのため、タッチセンサのタッチ感度とタッチ認識正確度が落ちる可能性がある。

タッチセンシング期間Ｔｔ１、Ｔｔ２の間、表示パネル１００のデータラインＤＬ１〜ＤＬｍとゲートラインＧＬ、そして、現在連結されないタッチセンサにタッチセンサ駆動信号と同じ位相のタッチ駆動信号ＬＦＤを供給すれば、表示パネル１００の寄生キャパシタンスの電荷量を減らすことができる。これは、寄生容量両端の電圧差を最小化して、寄生容量の充電量を最小化できるためである。タッチセンサの寄生容量を減らすと、タッチセンサ信号の信号対雑音比（Ｓｉｇｎａｌ ｔｏ Ｎｏｉｓｅ Ｒａｔｉｏ、以下、「ＳＮＲ」という）を向上させてタッチセンシング部の動作マージン（ｍａｒｇｉｎ）を広げ、タッチ入力とタッチ感度とを改善できる。

本発明は、タッチ駆動信号ＬＦＤを用いてタッチノイズを減らすことができるが、ディスプレイ期間Ｔｄの終了時点に印加されるデータ電圧の極性のため、共通電極に印加される共通電圧にリップルが発生することもある。その結果、タッチノイズが完全に除去されない現象が生じることもある。データ電圧の極性偏りと共通電圧のリップルのため、共通電圧の電圧レベルが一定に維持されない現象を説明すれば、次のとおりである。

図４は、データ駆動部の出力バッファを示す図であり、図５は、出力バッファが出力するデータ電圧を示す図である。

図４及び図５に示すように、データ駆動部１２０は、正極性／負極性データ電圧を出力するために、第１及び第２の出力バッファＢＵＦ１、ＢＵＦ２を備える。第１の出力バッファＢＵＦ１は、正極性の映像データ０〜２５５Ｇ＋の階調を表現するためのデータ電圧Ｖｄａｔａ（＋）を出力し、第２の出力バッファＢＵＦ２は、負極性の映像データ０〜２５５Ｇ−の階調を表現するための負極性（−）のデータ電圧Ｖｄａｔａ（−）を出力する。それぞれの第１及び第２の出力バッファＢＵＦ１、ＢＵＦ２は、電源電圧ＶＤＤ、ＶＳＳが供給される演算増幅器（Ｏｐｅｒａｔｉｏｎａｌ ａｍｐｌｉｆｉｅｒ、ＯＰ−ＡＭＰ）を用いることができる。

図６は、データラインと共通電極との間の寄生キャパシタンスを説明する図であり、図７〜図９は、共通電圧のリップル現象を説明する図である。

図６〜図９に示すように、データラインＤＬと共通電極ＶＣＬとは、第１及び第２の層間絶縁膜ＩＬＤ１、ＩＬＤ２を挟んで配置される。データラインＤＬは、ディスプレイ期間Ｔｄ１の間、データ電圧を印加される。共通電極ＶＣＬは、センシングラインＴＷを介してディスプレイ期間Ｔｄ１の間、共通電圧ＶＣＯＭを印加され、タッチセンシング期間Ｔｔ１の間、タッチ駆動信号ＬＦＤを印加される。

第１のディスプレイ期間Ｔｄ１の間、データラインＤＬは、最初のピクセルラインからｋ番目のピクセルラインに印加されるデータ電圧を順次印加される。第１のディスプレイ期間Ｔｄ１が終了される時点に、データラインＤＬの電圧は、第ｋのピクセルラインに印加される第ｋのデータ電圧Ｖｄａｔａ＿Ｌ［ｋ］から０階調（０Ｇ）に該当する共通電圧ＶＣＯＭに変わる。

図７のように、第ｋのデータ電圧Ｖｄａｔａ＿Ｌ［ｋ］が共通電圧ＶＣＯＭ値と同一であれば、第１のディスプレイ期間Ｔｄ１が終了される時点に、データラインＤＬに印加される電圧値は変わらない。その結果、データラインＤＬと寄生キャパシタンスＣｄｃとを形成する共通電極ＶＣＬの電圧値は変わらない。

図８のように、第ｋのデータ電圧Ｖｄａｔａ＿Ｌ［ｋ］が共通電圧ＶＣＯＭより大きい値であれば、第１のディスプレイ期間Ｔｄ１が終了される時点に、データラインＤＬに印加される電圧は低い電圧に変わる。その結果、データラインＤＬと寄生キャパシタンスＣｄｃとを形成する共通電極ＶＣＬの電圧は低くなる。

タッチセンシング期間Ｔｔの初期区間には共通電圧ＶＣＯＭが印加されるので、カップリング現象により下降した共通電極ＶＣＬの電圧は、第１のタッチセンシング期間Ｔｔ１の開始時点から次第に共通電圧ＶＣＯＭまで上昇する。すなわち、第１のタッチセンシング期間Ｔｔ１の開始時点で、共通電圧ＶＣＯＭは、一定の値を維持できず、瞬間的に変動するリップル（Ｒｉｐｐｌｅ）現象が生じる。

タッチ駆動信号ＬＦＤは、共通電圧ＶＣＯＭとセンシングハイ電圧Ｖａの範囲内でスイングするが、リップル現象のため、第１のタッチセンシング期間Ｔｔ１の初期区間では、タッチ駆動信号ＬＦＤのハイ電圧レベルは、センシングハイ電圧Ｖａを維持できず、電圧偏差ΔＶが発生する。その結果、第１のタッチセンシング期間Ｔｔ１の初期には、タッチ駆動信号ＬＦＤの電圧レベルがデータラインＤＬ及びゲートラインＧＬに印加されるタッチ駆動信号ＬＦＤと同じ電圧レベルを有することができないため、タッチノイズが円滑に除去されない。つまり、第１のタッチセンシング期間Ｔｔ１の初期には、タッチノイズを発生することもある。

図９は、第ｋのデータ電圧Ｖｄａｔａ＿Ｌ［ｋ］が共通電圧ＶＣＯＭより小さい値であるときに発生するリップル現象を説明する図である。第ｋのデータ電圧Ｖｄａｔａ＿Ｌ［ｋ］が共通電圧ＶＣＯＭより小さい値であるときには、第１のディスプレイ期間Ｔｄ１が終了される時点に、データラインＤＬに印加される電圧は高くなり、共通電極ＶＣＬの電圧も高くなる。その結果、第１のタッチセンシング期間Ｔｔ１の開始時点で、共通電圧ＶＣＯＭは一定の値を維持できず、瞬間的に変動するリップル（Ｒｉｐｐｌｅ）現象が生じる。このようなリップル現象のため、第１のタッチセンシング期間Ｔｔ１の初期には、タッチノイズが発生する。

本発明の共通電圧調節部２００は、リップル現象によるタッチノイズを除去するために、共通電圧ＶＣＯＭの大きさを可変するように制御する。

図１０は、共通電圧調節部の構成を示す図である。

図１０に示すように、共通電圧調節部２００は、平均値算出部２０１及び共通電圧データ生成部２０３を備える。

平均値算出部２０１は、ライン単位で映像データＤａｔａの平均値を算出する。特に、平均値算出部２０１は、パネルブロックＰＢの最後のピクセルラインに書き込まれる映像データＤａｔａの平均値を算出する。例えば、平均値算出部２０１は、第１のパネルブロックＰＢ１の最後のピクセルラインに該当する第ｋのピクセルラインに書き込まれる映像データＤａｔａの平均値Ｄａｖｇを算出する。

図１１は、第ｋのピクセルラインに印加される映像データを示す図である。

図１１に示すように、第ｋのピクセルラインに書き込まれる第ｋの映像データは、第１の映像データＤａｔａ１〜第ｍの映像データＤａｔａ［ｍ］を含む。第１の映像データＤａｔａ１は、第１のデータ電圧に変換されて第１のデータラインＤＬに書き込まれ、第ｍの映像データＤａｔａ［ｍ］は、第ｍのデータ電圧に変換されて第ｍのデータラインＤＬｍに書き込まれる。

第１〜第ｍの映像データＤａｔａ１〜Ｄａｔａ［ｍ］は、正極性（＋）または負極性（−）のデータ電圧に変換される。一例として、データ駆動部１２０が水平１ドットインバージョン方式で駆動すれば、奇数番目の映像データＤａｔａ１、Ｄａｔａ３、．．．、Ｄａｔａ［ｍ−１］は、正極性（＋）のデータ電圧に変換され、偶数番目の映像データＤａｔａ２、．．．、Ｄａｔａ［ｍ］は、負極性（−）のデータ電圧に変換される。以下、本明細書において正極性（＋）のデータ電圧に変換される映像データを正極性映像データ、負極性（−）のデータ電圧に変換される映像データを負極性映像データと呼ぶことにする。１つのラインの映像データで正極性映像データまたは負極性映像データの位置は、インバージョン方式によって変わることができる。

平均値算出部２０１は、下記のような数式（１）の方法でライン単位の映像データの平均値Ｄａｖｇを算出する。

Davg=(Data1+Data2+...Data(m-1)+Data(m)/m （１）

図５のように、正極性の映像データは、０Ｇ〜２５５Ｇ（＋）の範囲内に属し、負極性の映像データは、０Ｇ〜２５５Ｇ（−）の範囲内に属する。したがって、平均値算出部２０１が算出する平均値の絶対値の大きさは、０〜２５５の範囲に属するようになる。

平均値算出部２０１は、上記のように算出したライン単位の映像データの平均値Ｄａｖｇを共通電圧データ生成部２０３に提供する。

共通電圧データ生成部２０３は、平均値Ｄａｖｇと予め設定されたしきい値Ｄｔｈとを比較する。共通電圧データ生成部２０３は、平均値Ｄａｖｇの絶対値がしきい値Ｄｔｈ以上であり、正極性データである場合、第１の共通電圧データＤＶＣＯＭ１を出力し、平均値Ｄａｖｇの絶対値がしきい値Ｄｔｈ以上であり、負極性データである場合、第２の共通電圧データＤＶＣＯＭ２を出力する。すなわち、共通電圧データ生成部２０３は、平均値Ｄａｖｇが図５において第１の階調領域ＧＡ１に属する場合に第１の共通電圧データＤＶＣＯＭ１を出力し、第２の階調領域ＧＡ２に属する場合に第２の共通電圧データＤＶＣＯＭ２を出力する。図５においてしきい値は、正極性しきい値Ｄｖｈ＋と負極性しきい値Ｄｔｈ−とが図示されているが、共通電圧データ生成部２０３が比較する対象は、平均値Ｄａｖｇの絶対値との大きさであるため、しきい値も極性が考慮されなかった絶対値を意味する。

タッチセンシング回路１５０は、第１及び第２の共通電圧データＤＶＣＯＭ１、ＤＶＣＯＭ２をデコードしてタッチセンシング期間Ｔｔ１の間、第１の共通電圧ＶＣＯＭ１及び第２の共通電圧ＶＣＯＭ２を出力する。第１の共通電圧ＶＣＯＭ１は、初期に設定された共通電圧ＶＣＯＭより小さい電圧レベルを有し、第２の共通電圧ＶＣＯＭ２は、初期に設定された共通電圧ＶＣＯＭより大きい電圧レベルを有する。初期に設定された共通電圧ＶＣＯＭは、ディスプレイ期間に印加される共通電圧ＶＣＯＭと同じ電圧レベルを有する。

図１２〜図１４を参照して、可変された共通電圧を用いてタッチセンシング期間のノイズを除去する方法を説明すれば、次のとおりである。図１２〜図１４に示された平均データ電圧ＶＤａｖｇは、ｋ番目の水平ラインの映像データの平均値Ｄａｖｇが変換されたデータ電圧を意味する。

図１２に示すように、ディスプレイ期間Ｔｄ１において最後のラインの平均データ電圧ＶＤａｖｇが第１の階調領域ＧＡ１に属する場合、第１のディスプレイ期間Ｔｄ１が終了する時点で共通電圧ＶＣＯＭは、カップリング現象によって下降する。第１のタッチセンシング期間Ｔｔ１の間、タッチセンシング回路１５０は、タッチ駆動信号ＬＦＤの初期値を共通電圧ＶＣＯＭより低い電圧値を有する第１の共通電圧ＶＣＯＭ１に出力する。したがって、第１のディスプレイ期間Ｔｄ１から下降した共通電極ＶＣＬの電圧レベルは、第１のタッチセンシング期間Ｔｔ１で共通電圧ＶＣＯＭへ復帰せずに第１の共通電圧ＶＣＭ１値を維持する。その結果、第１のタッチセンシング期間Ｔｔ１の間に、共通電極ＶＣＬに印加されるタッチ駆動信号ＬＦＤのハイレベル電圧値は、変わらずに一定の値を維持する。すなわち、タッチセンシング回路１５０は、タッチ駆動信号ＬＦＤの電圧レベルが不安定であって、タッチノイズが発生することを改善できる。

図１３に示すように、ディスプレイ期間Ｔｄ１において最後のラインの平均データ電圧ＶＤａｖｇが第２の階調領域ＧＡ２に属する場合、第１のディスプレイ期間Ｔｄ１が終了する時点で共通電圧ＶＣＯＭは、カップリング現象によって上昇する。第１のタッチセンシング期間Ｔｔ１の間、タッチセンシング回路１５０は、タッチ駆動信号ＬＦＤの初期値を共通電圧ＶＣＯＭより高い電圧値を有する第２の共通電圧ＶＣＯＭ２に出力する。したがって、第１のディスプレイ期間Ｔｄ１から上昇した共通電極ＶＣＬの電圧レベルは、第１のタッチセンシング期間Ｔｔ１で共通電圧ＶＣＯＭへ復帰せずに第２の共通電圧ＶＣＭ１値を維持する。その結果、第１のタッチセンシング期間Ｔｔ１の間に、共通電極ＶＣＬに印加されるタッチ駆動信号ＬＦＤのハイレベル電圧値は、変わらずに一定の値を維持する。すなわち、タッチセンシング回路１５０は、タッチ駆動信号ＬＦＤの電圧レベルが不安定であって、タッチノイズが発生することを改善できる。

図１４に示すように、ディスプレイ期間Ｔｄ１において最後のラインの平均データ電圧ＶＤａｖｇが共通電圧ＶＣＯＭと同一である場合には、ディスプレイ期間Ｔｄ１が終了する時点でリップル現象が生じない。したがって、タッチセンシング回路１５０は、タッチセンシング期間Ｔｔ１に印加されるタッチ駆動信号ＬＦＤの初期値を変更せずに、共通電圧ＶＣＯＭの電圧レベルに維持する。

図１４のように、最後のラインの平均データ電圧ＶＤａｖｇが共通電圧ＶＣＯＭと同一である場合には、リップル現象が生じないので、共通電圧ＶＣＯＭの電圧レベルを可変しないことが可能である。しかし、最後のラインの平均データ電圧ＶＤａｖｇが共通電圧ＶＣＯＭと完全に同一でなくても、最後のラインの平均データ電圧ＶＤａｖｇと共通電圧ＶＣＯＭの電圧との間の差が小さければ、リップルの大きさも小さくなる。それにより、タッチセンシング期間Ｔｔの初期においてタッチ駆動信号ＬＦＤの電圧レベル偏差は無視できる程度に小さい値を有する。したがって、言及したように、最後のラインの平均データ電圧ＶＤａｖｇがしきい値Ｄｔｈ以下である場合には、共通電圧ＶＣＯＭの大きさを可変しなくても関係ない。すなわち、しきい値Ｄｔｈの大きさは、映像データの大きさに比例して生じる共通電圧のリップルが無視され得る程度の範囲内で設定される。

本発明の実施形態は、共通電圧の大きさを可変する階調領域を第１の階調領域ＧＡ１及び第２の階調領域ＧＡ２に区分した。リップルの大きさは、映像データの平均値Ｄａｖｇに応じて比例するので、本発明の実施形態は、映像データの平均値Ｄａｖｇの絶対値が大きくなるほど、共通電圧が可変される大きさを大きく設定することができる。

以上、添付された図面を参照して本発明の好ましい一実施形態を説明したが、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者であれば、本発明がその技術的思想や必須的な特徴を変更せずに、他の具体的な形態で実施され得るということが理解できるであろう。したがって、以上で記述した一実施形態は、あらゆる面において例示的なものであり、限定的でないものと理解しなければならない。

Claims (10)

1. タッチセンサが内蔵されたピクセルアレイがディスプレイ期間とタッチセンシング期間とに時分割駆動され、前記タッチセンサとピクセルとが共通電極を共有する表示パネルと、
   前記ディスプレイ期間の間、表示パネルに映像データを書き込むディスプレイ駆動回路と、
   前記タッチセンシング期間の間、前記共通電極に印加される共通電圧の電圧レベルを指示する共通電圧データを出力する共通電圧調節部と、
   前記タッチセンシング期間の間、共通電圧データをデコードして前記共通電圧の電圧レベルを可変し、可変された前記共通電圧を前記共通電極に印加して前記タッチセンサを駆動するタッチセンシング回路と、
   を備え、
   前記共通電圧調節部は、
   前記ピクセルアレイのライン単位で映像データの平均値を算出し、前記平均値の絶対値が予め設定されたしきい値以上であり、正極性データである場合に、前記共通電圧の電圧レベルを低めるための第１の共通電圧データを出力するタッチセンサ内蔵型表示装置。
2. 前記タッチセンシング回路は、
   前記ディスプレイ期間の間、前記共通電極に共通電圧を印加し、
   前記タッチセンシング期間の間、前記第１の共通電圧データを受信して、前記共通電圧の電圧レベルより低い電圧レベルを有する第１の共通電圧を前記共通電極に印加する請求項１に記載のタッチセンサ内蔵型表示装置。
3. 前記共通電圧調節部は、前記平均値が予め設定されたしきい値以上であり、負極性データである場合に、第２の共通電圧データを出力し、
   前記タッチセンシング回路は、前記第２の共通電圧データを受信して、前記タッチセンシング期間の間に前記共通電圧の電圧レベルより高い電圧レベルを有する第２の共通電圧を前記共通電極に印加する請求項２に記載のタッチセンサ内蔵型表示装置。
4. 前記平均値が予め設定されたしきい値未満である場合に、前記タッチセンシング回路は、前記共通電極に印加される電圧レベルを前記ディスプレイ期間に印加される共通電圧の電圧レベルに維持する請求項２に記載のタッチセンサ内蔵型表示装置。
5. 前記タッチセンシング期間の間に、前記タッチセンシング回路は、前記共通電圧と前記共通電圧より高い所定のハイ電圧との間でスイングする交流信号を前記共通電圧に印加する請求項１に記載のタッチセンサ内蔵型表示装置。
6. 前記共通電圧調節部は、
   前記ディスプレイ期間において最後のピクセルラインに書き込まれる前記映像データの平均値を算出する請求項１に記載のタッチセンサ内蔵型表示装置。
7. 前記表示パネルは、第１及び第２のパネルブロックを備え、
   前記ディスプレイ駆動回路は、第１のディスプレイ期間の間、前記第１のパネルブロックに映像データを書き込んだ後、第２のディスプレイ期間の間、前記第２のパネルブロックに映像データを書き込み、
   前記共通電圧調節部は、前記第１のパネルブロックの最後のピクセルラインに書き込まれる前記映像データの平均値を算出する請求項１に記載のタッチセンサ内蔵型表示装置。
8. 前記ライン単位の映像データは、正極性映像データ及び負極性映像データを含み、
   前記平均値は、０階調から２５５階調の範囲内の正極性データまたは０階調から２５５階調の範囲内の負極性データである請求項１に記載のタッチセンサ内蔵型表示装置。
9. 前記平均値の絶対値が大きいほど、前記第１の共通電圧の電圧レベルを大きく下げる請求項２に記載のタッチセンサ内蔵型表示装置。
10. 前記平均値の絶対値が前記しきい値より大きいほど、前記第２の共通電圧の電圧レベルを大きく上げる請求項３に記載のタッチセンサ内蔵型表示装置。

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