JP2018507427A - タッチ機能を有する表示パネル、表示装置及び制御方法 - Google Patents

タッチ機能を有する表示パネル、表示装置及び制御方法 Download PDF

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Abstract

【課題】画面の正常な表示という前提下でタッチ信号のレポートレートを増加させることのできるタッチ機能を有する表示パネル、表示装置及び制御方法を提供する。【解決手段】 表示パネルは、対向して設ける第１基板と、第２基板と、該第１基板と該第２基板との間に設ける液晶層とを含んでなり、該第１基板は、複数の走査線と、複数のデータ線と、２つずつ絶縁が交錯して形成される複数の画素ユニットとを含み、それぞれの画素ユニットは、液晶コンデンサと、第１スイッチと、第２スイッチと、第１蓄積コンデンサとを含み、該第１スイッチは制御端が第１制御線を介して第１コントローラに接続し、入力端が該液晶コンデンサに接続し、出力端が該第１蓄積コンデンサに接続し、該第２スイッチは制御端が信号制御線を介して信号コントローラに接続し、入力端がコモン電極に接続し、出力端が該液晶コンデンサと該第１蓄積コンデンサとに接続し、表示装置は係る表示パネルを含む。また、表示する画像の変化の速度が予め設定された閾値より低い場合は該信号コントローラが該第２スイッチを制御してオフにする時間が増大し、該第１コントローラが該第１スイッチを制御してオンにし該第１蓄積コンデンサの電気量を増大させ、該液晶コンデンサの電圧を維持する。【選択図】図１

Description

この発明は、タッチ機能を有する表示技術に関し、特にタッチ機能を有する表示パネル、表示装置及び制御方法に関する。
タッチスクリーン、又はタッチパネルとも称し、例えば指でタッチするなどの方式で入力した信号を感知する感知式の液晶表示装置であって、画面上に図形で表示されるキーに触れることによって、スクリーン上の触覚フィードバックシステムがあらかじめ設定された駆動走査方式に基づいてタッチの動作が行われた位置を確定し、さらに一歩進んでクリックされた図形のキーを確定する。従来のプッシュキーを具えたパネルに比して、タッチスクリーンは便利であって、このため広く応用されている。
投影型の静電容量方式のタッチスクリーンは、常用されるタッチスクリーンの一種であって、指が静電容量パネルに近接することで電容量の変化が発生するタッチ技術を利用したものであって、自己完結型タッチ技術と互換性タッチ技術とを含む。また外部取り付けタッチ技術と埋め込み式タッチ技術とを含み、埋め込み式タッチ技術は、さらにインセル式タッチ技術とオンセル式タッチ技術とを含む。インセル自己完結型タッチ技術を例に挙げると、ガラスの表面に光透過性の導電材料で複数のタッチ電極を形成し、これらタッチ電極は、それぞれリード線とコントローラによって接続する。タッチ電極は、グラウンドとコンデンサを構成する。これが常に言われる自己容量である。指がタッチスクリーンに触れると、指の静電容量がスクリーン体の静電容量に加えられ、スクリーン体の静電容量が増加する。触れる前後の静電容量の変化に基づき、触れた位置を確定することができる。
タッチスクリーンのスクリーン技術発展に伴い、インセル技術は中小サイズのタッチスクリーンの主流技術となっていった。タッチ電極を節内部に整合することによって、同一のコントローラで時分割多重の原理を利用して表示信号とタッチ信号とにそれぞれ処理を行うことによって、タッチパネルの厚さと重量をある程度まで軽減することができる。
例えば図１に開示するとおりである。図１は従来のタッチパネルの一作動方式の等価回路図である。
図面に開示する１０１はデータ線であって、１０２は走査線である。第１薄膜トランジスタＴ１は、ゲート電極が走査線に接続し、ソース電極がデータ線に接続し、ドレイン電極には並列した液晶コンデンサＣLCと蓄積コンデンサＣst1との一端が接続する。液晶コンデンサＣLCと蓄積コンデンサＣst1との他端は第２薄膜トランジスタＴ2のドレイン電極に接続する。Ｔ2のソース電極には信号制線ＴＰＥが接続し、第２薄膜トランジスタＴ2のゲート電極にはコモン電極が接続する。ＴＰＥがＴ2を制御してオンにすると、タッチパネルが表示段階となる。この場合、データ線１０１と走査線１０２とは、行ごとに液晶コンデンサＣLCと蓄積コンデンサＣst1と対し充、放電を行ない、液晶分子の偏れを制御して異なる画面の標示を実現する。ＴＰＥのＴ2に対する制御を終えると、タッチ段階となり、タッチ信号を検知する。
上述するように、インセル技術の作動の原理は、タッチ段階と表示段階との時分割多重にある。即ち、１フレーム毎の時間を表示信号とタッチ信号の送信と処理の２つの時間帯に分割する。然しながら、表示パネルは一般に、比較的高いレポートレートがあって、はじめて理想のタッチ効果が得られる。但し、時分割多重方式を採用した場合、タッチ信号の処理段階における時間領域が一定制御を受けることは避けられない、即ち、タッチ信号のレポートレートが制限を受ける。
現有の技術において、上述する難点を克服するために、一般にはフレーム周波数を低下させてタッチ信号の時間領域を増加させる。但し、フレーム周波数の低下は表示時間の間隔の増大を意味する。タッチ段階において、Ｔ2の箇所が停止状態となっても、回路においては漏電流の出現する現象は避けることができず、このため液晶コンデンサの両端の電圧が効果する。甚だしくは液晶表示に必要とする正常な傳ある電圧を得ることができなくなり、液晶タッチパネルの表示効果に深刻な影響を与える。
この発明は、上述する従来の技術にみられる問題を解決するためのものであって、画面の正常な表示という前提下でタッチ信号のレポートレートを増加させることのできるタッチ機能を有する表示パネル、表示装置及び制御方法を提供することを課題とする。
上述する課題を解決するために、この発明が採用する技術プランは次の通りである。即ち、対向して設ける第１基板と、第２基板と、該第１基板と該第２基板との間に設ける液晶層とを含んでなる表示パネルを提供する。
該第１基板は、複数の走査線と、複数のデータ線と、２つずつ絶縁が交錯して形成される複数の画素ユニットとを含み、それぞれの画素ユニットは、液晶コンデンサと、第１スイッチと、第２スイッチと、第１蓄積コンデンサとを含む。
該第１スイッチは制御端が第１制御線を介して第１コントローラに接続し、入力端が該液晶コンデンサに接続し、出力端が該第１蓄積コンデンサに接続する。
該第２スイッチは制御端が信号制御線を介して信号コントローラに接続し、入力端がコモン電極に接続し、出力端が該液晶コンデンサと該第１蓄積コンデンサとに接続する。
表示する画像の変化の速度が予め設定された閾値より低い場合は該信号コントローラが該第２スイッチを制御してオフにする時間が増大し、該第１コントローラが該第１スイッチを制御してオンにし該第１蓄積コンデンサの電気量を増大させ、該液晶コンデンサの電圧を維持する。
ぞれぞれの画素領域に第３スイッチと第２蓄積コンデンサとを更に含み、該第３スイッチは制御端が該走査線に接続し、入力端が該データ線に接続し、出力端が該液晶コンデンサと該第２蓄積コンデンサと該第１スイッチの入力端とに接続し、該第２蓄積コンデンサがさらに該第２スイッチの出力端に接続する。
該第１スイッチが、該第１蓄積コンデンサと該第２基板の間に位置してもよい。
該表示パネルの表示する画像の変化の速度が予め設定された閾値より低い場合は、該信号コントローラが該第１スイッチを制御してオフにする時間を減少させて該第１蓄積コンデンサの電気量を低下させる。
該第１スイッチと第２スイッチと第３スイッチとがいずれも薄膜トランジスタであり、かつそれぞれが第１薄膜トランジスタと第２薄膜トランジスタと第３薄膜トランジスタであって、該第１スイッチは制御端と入力端と出力端とが、該第１薄膜トランジスタのゲート電極とソース電極とドレイン電極とにそれぞれ対応し、該第２スイッチの制御端と入力端と出力端とが該第２薄膜トランジスタのゲート電極とソース電極とドレイン電極とにそれぞれ対応し、該第３スイッチの制御端と第１端と第２端とが該第３薄膜トランジスタのゲート電極とソース電極とドレイン電極とにそれぞれ対応する。
上述する課題を解決するためにこの発明に採用する他の技術プランは次のとおりである。即ち、タッチ機能を具える表示装置を提供する。該表示装置は表示パネルを含んでなり、該表示パネルが対向して設ける第１基板と、第２基板と、該第１基板と該第２基板との間に設ける液晶層とを含む。
該第１基板は、複数の走査線と、複数のデータ線と、２つずつ絶縁が交錯して形成される複数の画素ユニットとを含み、それぞれの画素ユニットは、液晶コンデンサと、第１スイッチと、第２スイッチと、第１蓄積コンデンサとを含む。
該第１スイッチは制御端が第１制御線を介して第１コントローラに接続し、入力端が該液晶コンデンサに接続し、出力端が該第１蓄積コンデンサに接続する。
該第２スイッチは制御端が信号制御線を介して信号コントローラに接続し、入力端がコモン電極に接続し、出力端が該液晶コンデンサと該第１蓄積コンデンサとに接続する。
表示する画像の変化の速度が予め設定された閾値より低い場合は該信号コントローラが該第２スイッチを制御してオフにする時間が増大し、該第１コントローラが該第１スイッチを制御してオンにし該第１蓄積コンデンサの電気量を増大させ、該液晶コンデンサの電圧を維持する。
該画素ユニットのそれぞれが第３スイッチと第２蓄積コンデンサとを更に含み、該第３スイッチは制御端が該走査線に接続し、入力端が該データ線に接続し、出力端が該液晶コンデンサと該第２蓄積コンデンサと該第１スイッチの入力端とに接続し、該第２蓄積コンデンサがさらに該第２スイッチの出力端に接続する。
該表示パネルの表示する画像の変化の速度が予め設定された閾値より低い場合は、該信号コントローラが該第１スイッチを制御してオフにする時間を減少させて該第１蓄積コンデンサの電気量を低下させる。
該第１スイッチが、該第１蓄積コンデンサと該第２基板の間に位置してもよい。
該第１スイッチと第２スイッチと第３スイッチとがいずれも薄膜トランジスタであり、かつそれぞれが第１薄膜トランジスタと第２薄膜トランジスタと第３薄膜トランジスタであって、該第１スイッチは制御端と入力端と出力端とが、該第１薄膜トランジスタのゲート電極とソース電極とドレイン電極とにそれぞれ対応し、該第２スイッチの制御端と入力端と出力端とが該第２薄膜トランジスタのゲート電極とソース電極とドレイン電極とにそれぞれ対応し、該第３スイッチの制御端と第１端と第２端とが該第３薄膜トランジスタのゲート電極とソース電極とドレイン電極とにそれぞれ対応する。
上述する課題を解決するために。この発明が別途作用する技術プランは次のとおりである。即ち、制御方法を提供する。該制御方法は、タッチ機能を具える表示装置がその時点における画像の変化の速度を得る。
該画像の変化の速度が予め設定された閾値より低いか確定する。
該画像の変化の速度が予め設定された閾値より低い場合はスイッチを制御してオンにし、第１蓄積コンデンサに充電を行って該第１蓄積コンデンサの電気量を増大させ、液晶コンデンサの電圧を維持する。また、該第１コンデンサと該液晶コンデンサと該第２蓄積コンデンサとが並列する。
該図形の変化の速度が予め設定された閾値より低い場合は、スイッチを制御してオンにし、第１蓄積コンデンサに充、放電を行い、該第１蓄積コンデンサの静電容量を増大させ、液晶コンデンサの電圧を維持するステップの前に、表示信号のフレーム周波数を低下させてタッチ信号の制御時間を増加させるステップをさらに含む。
従来の技術に比して、この実施の形態による液晶パネルは、従来のタッチパネルを基礎とし、第１スイッチと第１蓄積コンデンサを追加することによって、液晶コンデンサの漏電によって流失する両端の電圧を補償し、表示パネルの表示画面の速度が低く、表示信号のフレーム周波数が比較的低いという状況下で正常な画面を表示することができる。しかも、表示信号周波数が低い場合には、これに対応して表示パネルのタッチ信号の処理時間を増加する。このためタッチ信号のレポートレートを増加し、タッチパネルの損耗を減少させる。
従来の技術による表示デバイスの等価回路の構造を示した説明図である。 この発明によるタッチ機能を具える表示パネルの実施の形態の構造を示した説明図である。 図２に開示する表示パネルの第１基板の実施例の等価回路の構造を示した説明図である。 この発明の実施の形態の制御方法を示したフローチャートである。 この発明の実施の形態の他の制御方法を示したフローチャートである。
図２は、この発明によるタッチ機能を具える表示パネルの実施の形態の構造を示した説明図である。この実施の形態における表示パネルは対向して設ける第１基板２０１と、第２基板２０２と、第１基板２０１と第２基板２０２との間に設ける液晶層２０３とを含む。
タッチ機能と表示機能とを実現させるために、タッチ機能を具える表示パネルは、一般にタッチ電極と画素電極とを必要とする。タッチ電極は互いに垂直の水平に分布するタッチ電極ＲＸと縦方向に分布するタッチ電極ＴＸとを含む。水平に分布するタッチ電極ＲＸは第２基板２０２の外側に位置する（図示しない）。タッチパネルの厚さと重さを軽減させるために、実施例においては縦方向のタッチ電極ＴＸと第１基板のコモン電極Ａｒｒａｙ Ｖｃｏｍとを一体に合成し、第1基板の内側に位置させて、マトリクス方式で表示パネル上に配列する。
表示パネルは、表示とタッチの二重の機能を実現させるために、時分割多重方式でタッチ信号と表示信号との制御を実現する。即ち、１フレーム毎の時間を表示信号とタッチ信号の送信及び処理の２つの時間帯に分ける。表示パネルタッチ段階にある場合、理論上は画素電極に対して更なる充電は行わない。すべての画素電極の両端の電圧差が一定であることを保証し、液晶静電容量の電圧を維持するために、この実施例における表示パネルは、液晶静電容量の第１コンデンサを含む。
図３は、図２に開示する表示パネルの第１基板の実施例の等価回路の構造を示した説明図である。
実施例における第１基板は、複数の走査線３０２と、複数のデータ線３０１と、２つずつ絶縁が交錯して形成される複数の画素ユニット３００とを含む。それぞれの画素ユニット３００は、液晶コンデンサＣLC３１０と、第１蓄積コンデンサＣst1３０７と、第２蓄積コンデンサＣst2３１１と、第１スイッチＴ１ ３０６と第２スイッチＴ２ ３０８と含むほか、さらに第３スイッチＴ３ ３０９を含む。
第１スイッチＴ１ ３０６と第２スイッチＴ２ ３０８と第３スイッチＴ３ ３０９とは、いずれも薄膜トランジスタであって、それぞれ第１薄膜トランジスタ、第２薄膜トランジスタ、第３薄膜トランジスタである。第１スイッチＴ１ ３０６の制御端と入力端と出力端とは、それぞれ第１薄膜トランジスタの ゲート電極とソース電極とドレイン電極とに対応する。第２スイッチＴ１ ３０８の制御端と入力端と出力端とは、それぞれ第２薄膜トランジスタのゲート電極とソース電極とドレイン電極とに対応する。第３スイッチＴ３ ３０９の制御端と第１端と第２端とは、それぞれ第３薄膜トランジスタのゲート電極とソース電極とドレイン電極とに対応する。
ここで説明すべきは、第１スイッチＴ１ ３０６と第２スイッチＴ２ ３０８と第３スイッチＴ３ ３０９とは、他の実施の形態において、その他タイプのスイッチであってもよいということである。例えば、第１スイッチと第２スイッチと第３スイッチとが、第１ダーリントントランジスタか、又は三極管と、第２ダーリントントランジスタか、又は三極管と、及び第３ダーリントントランジスタか、又は三極管であってもよい。
第１スイッチの制御端と入力端と出力端とは、それぞれ第１ダーリントントランジスタ、又は三極管のベース、コレクタ、エミッタに対応する。第２スイッチの制御端と入力端と出力端とは、それぞれ第２ダーリントントランジスタ、又は三極管のベース、コレクタ、エミッタに対応する。第３スイッチの制御端と第１端と第２端とは、それぞれ第３ダーリントントランジスタ、又は三極管のベース、コレクタ、エミッタに対応する。
さらに、図３に開示するように、第１スイッチＴ１ ３０６は、制御端が第１制御線３０３を介して第１コントローラ（図示しない）に接続し、入力端が液晶コンデンサＣLC３１０に接続し、出力端が第１蓄積コンデンサＣst1３０７に接続する。第２スイッチＴ２ ３０８は、制御端が信号制御線３０４を介して信号コントローラ（図示しない）に接続し、入力端がコモン電極Ａｒｒａｙ Ｖｃｏｍ３０５に接続し、出力端が液晶コンデンサＣLC３１０と第１蓄積コンデンサＣst1３０７とに接続する。
第３スイッチＴ３ ３０９は、制御端が走査線３０２に接続して画素ユニットに走査信号を入力するために用いられ、入力端がデータ線３０１に接続して液晶コンデンサＣLC３１０と第２蓄積コンデンサＣst2３１１とにデータ信号を入力するために用いられる。即ち、液晶コンデンサＣLC３１０と第２蓄積コンデンサＣst2３１１とに入力電圧を提供する、出力端は液晶コンデンサＣLC３１０と第２蓄積コンデンサＣst2３１１と第１スイッチＴ１ ３０６の入力端のそれぞれに接続する。第２蓄積コンデンサＣst2３１１は、さらに第２スイッチＴ２ ３０８の出力端に接続する。
第２スイッチＴ２ ３０８は、１フレーム毎の時間内に１回の通電と遮断の切換を行うことによって表示パネルの表示機能とタッチ機能との切換を実現する。第２スイッチＴ２ ３０８がオンになると、表示パネルは表示段階に入り、表示信号に対して処理を行ない、回路図３に対応し、入力信号によって液晶コンデンサＣLC３１０と第２蓄積コンデンサＣst2３１１に対して充電を行ってタッチ段階の表示の保存に必要な電気量とする。第２スイッチＴ２ ３０８がオフになると表示パネルはタッチ段階となり、表示信号に対して処理を行う。
表示パネルのタッチ信号に対する制御は、一定の反応処理の時間を必要とする。タッチ信号のレポートレートを高め、タッチの精度をさらに高めるためには、タッチ信号に対する制御の時間を相対的に延長させる必要がある。実施例において採用する方式は、信号コントローラが表示信号のフレーム周波数を降下させることによって１フレーム毎の時間の周期において表示信号が占める時間の比例を減少させ、タッチ信号の制御時間は占める時間の比率を相対的に拡大する。
タッチ信号の処理時間の制御時間を延ばすと同時に、液晶コンデンサＣLC３１０に対する充電時間の停止を延長することによって、信号コントローラは表示信号のフレーム周波数を降下させる前に、先にタッチパネルに表示した図形の変化の速度があらかじめ設定された速度の閾値より低いか判断する。例えば、表示する画像が０．５秒内にいかなる変化も発生しない場合には、あらかじめ設定された速度の閾値より低ことを確定する。具体的に述べれば、信号コントローラは獲得した目下の画面と前の画面とを隔てる時間差によって表示する画像の変化の速度を確定する。
この場合、コントローラの制御によって第２スイッチＴ２ ３０８がオフになる時間が増大し、タッチ信号に対する制御時間が増加する。しかも第１コントローラが第１制御線３０３を介して第１スイッチＴ１ ３０６をオンにする。第２スイッチＴ２ ３０８がオンになると、第１蓄積コンデンサＣst1３０７に対して充電を行い、第１蓄積コンデンサＣst1３０７の電気量も増加する。第２スイッチＴ２ ３０８が再度オフになると第１蓄積コンデンサＣst1３０７と第２蓄積コンデンサＣst2３１１とのいずれもが放電することで液晶コンデンサＣLC３１０が充電され、液晶コンデンサＣLC３１０の表示用の正常な電圧を維持する。即ち、それぞれの画素ユニットの液晶コンデンサＣLC３１０の電圧差が定常になり、表示パネルの画面の均一性を保証する。
タッチパネルの表示する図形の変化の速度が予め設定された速度の閾値よりも大きいことを信号コントローラが確定すると、第１スイッチのオフの時間が伝承するように制御して、第１蓄積コンデンサの電気量を低下させる。
ここで説明すべきは、一般的な状況下では、第１蓄積コンデンサＣst2３１１の静電容量と表示信号のフレーム周波数は反比例するということである。表示信号のフレーム周波数が低くなるほど対応する表示パネルのタッチ信号を処理する時間が長くなり、液晶コンデンサＣLC３１０の正常な表示を維持するための電気量が増大し、対応する第１蓄積コンデンサＣst1３０７の静電容量も大きくなる。通常、表示信号のフレーム周波数が低くなり１０〜２０Ｈｚに至ると、第１蓄積コンデンサＣst1３０７の静電容量値は２ｐｆ〜０．８ｐｆになる。
別途、液晶コンデンサＣLC３１０と第１蓄積コンデンサＣst1３０７及び第２蓄積コンデンサＣst2３１１が放電する過程でカップリング現象が出現
し、直流バイアス値が発生する。しかも液晶コンデンサＣLC３１０と第１蓄積コンデンサＣst1３０７及び第２蓄積コンデンサＣst2３１１の両端の電圧値の変化が速くなるほどカップリング効果は深刻になる。即ち、直流バイアス値が大きくなる。表示パネルの作動電圧は交流であって、即ち交流駆動である。電流のプス、マイナス極に転換が発生すると、直流バイアス値が存在することから、液晶コンデンサＣLC３１０両端の電圧が、表示する画像の正常な表示を支持するに足りなくなる。しかも、それぞれの画素ユニット３００の直流バイアス値は異なり、それぞれの液晶コンデンサＣLC３１０両端の電圧も異なり、最終的に全体的な画面表示の不均一を招く。
カップリング現象によって発生する直流バイアス値を克服するために、実施例においては表示パネルのコモン電極Ａｒｒａｙ Ｖｃｏｍ３０５端に対する電圧値に補償を行い、液晶コンデンサＣLC３１０の電源のプラス、マイナス極性が転換する前後の電圧差を定常化することで、画面の正常な表示を維持する。具体的に述べると、理想的な状況下での液晶コンデンサ両端の電圧Vpixelは、次に掲げる式１のとおりになる。
（式１）
Vpixel=Vdata-Vcom，
式１におけるVdataは、液晶コンデンサＣLC３１０の入力端の入力電圧である。Vcom，は、コモン電極Ａｒｒａｙ Ｖｃｏｍ３０５端の電圧である。直流バイアス値ΔＶが存在する場合、入力する電圧差Vdataは、次に掲げる式２のとおりになる。
（式２）
Vdata=Vdata-ΔV
液晶コンデンサＣLC３１０両端の電圧差を定常に保つためには、コモン電極Ａｒｒａｙ Ｖｃｏｍ端に電圧Ｖｃｏｍを補償しなければならない。しかも、次に掲げる式３から明らかなように、電源信号が高周波状態にあり、直流バイアス値ΔＶが比較的大きい場合、コモン電極Ａｒｒａｙ Ｖｃｏｍ端に電圧Ｖｃｏｍに対する補償電圧ΔＶも大きくなる。この場合、コモン電極Ａｒｒａｙ Ｖｃｏｍの電圧値は比較的小さくなる。電源信号が低周波状態にあり、直流バイアス値ΔＶが比較的小さい場合、コモン電極Ａｒｒａｙ Ｖｃｏｍ端に電圧Ｖｃｏｍに対する補償電圧ΔＶも小さくなる。この場合、コモン電極Ａｒｒａｙ Ｖｃｏｍの電圧値は比較的大きくなり、最終的に液晶コンデンサＣLC３１０両端の電圧差の定常化を保証する。
（式３）
Vpixel=（Vdata-ΔV）-（Vcom-ΔV）
ここで説明すべきは、第１スイッチＴ１ ３０６の位置が第１基板上に限定されることはないという点である。他の実施の形態において、第１スイッチは第１蓄積コンデンサと第２基板との間に位置してもよい。その他の実施の形態においては、第１スイッチが液晶パネルの他の層に位置していてもよく、要するにオン、オフ制御によって第１蓄積コンデンサに充、放電できればよく、その位置については、ここでは限定しない。
従来の技術に比して、この実施の形態による液晶パネルは、従来のタッチパネルを基礎とし、第１スイッチと第１蓄積コンデンサを追加することによって、液晶コンデンサの漏電によって流失する両端の電圧を補償し、表示パネルの表示画面の速度が低く、表示信号のフレーム周波数が比較的低いという状況下で正常な画面を表示することができる。しかも、表示信号周波数が低い場合には、これに対応して表示パネルのタッチ信号の処理時間を増加する。このためタッチ信号のレポートレートを増加し、タッチパネルの損耗を減少させる。また、コモン電極端の電圧に対して補償を行うことで、液晶コンデンサの電源のプラス、マイナス極性転換前後の電圧差を定常化し、画面の正常な表示を維持する。
この発明は、タッチ機能を具える表示装置をさらに提供する。該表示装置は、上述する実施の形態の内の任意の一の表示パネルを含んでなり、具体的には図２、図３に関連する文字説明を参照することができる。よって、ここでは詳述しない。
図４は、この発明の制御方法に係る実施の形態の構造を示した説明図である。図４の開示によればこの発明の実施の形態における制御方法は、以下を含む。
４０１のステップにおいて、タッチ機能を具える表示装置が、その時点において表示する画像の変化の速度を得る。
表示パネルは表示とタッチの二重の機能を実現させるために、時分割多重方式によってタッチ信号と表示信号に対する制御をそれぞれ実現する。即ち、１フレーム毎の時間を表示信号とタッチ信号の送信と処理の２つの時間帯にそれぞれ分けて用い、１つの時間帯はタッチ信号の処理に用い、他の時間帯は表示信号の処理に用いる。表示パネルがタッチ段階になると、理論上は画素電極にさらなる充電はしない。すべての画素電極の両端の電圧の定常化を保証し、すべての液晶コンデンサの電圧を維持するために、一般には第２蓄積コンデンサによって液晶コンデンサに対して充電を行う。
表示パネルのタッチ信号に対する制御には、一定の反応処理時間を必要とする。タッチ信号のレポートレートを高め、さらにタッチの精度を高まるには、タッチ信号に対する処理時間を相対的に延長する必要がある。タッチ信号の制御時間を拡大すると同時に、液晶コンデンサに対する充電の停止時間を延長する。その時点における画像の正常な表示に影響を与えないためには、即ち液晶が明らかに充電停止時間内に十分な電気量を維持して表示することを保証するためには、表示装置はその時点における画像の変化の速度を得る必要がある。
４０２のステップにおいて、画像変化の速度が予め設定された速度の閾値より低いか確定する。
具体的に述べると、表示装置が得たその時点における画面と前１画面とを隔てる時間差によって表示する画像の変化の速度を確定する。例えば、表示する画像が０.５秒内に如何なる変化も発生しなければ、予め設定された速度の閾値より低いことが確定する。
４０３のステップにおいて、図形の変化の速度が予め設定された閾値より低い場合、スイッチを制御してオンにし、第１蓄積コンデンサに充電して第１蓄積コンデンサの電気量を増大させ、液晶コンデンサの電圧を維持する。該第１蓄積コンデンサと該液晶コンデンサと第２蓄積コンデンサとは並列する。
該スイッチは、制御端が第１制御線を介して第１コントローラに接続し、入力端が該液晶コンデンサに接続し、出力端が第１蓄積コンデンサに接続する。第１蓄積コンデンサと該液晶コンデンサと第２蓄積コンデンサとは並列する。
図形の変化の速度が予め設定された閾値より低く、しかも表示装置が表示信号に対して処理を行う段階にある場合、第１コントローラが第１制御線を介して該スイッチをオンにし、第１蓄積コンデンサに対して充電を行い、第１蓄積コンデンサの電気量をも増加させる。第２スイッチが再度オフになると、第１蓄積コンデンサと第２蓄積コンデンサのとのいずれもが放電をして液晶コンデンサが放電することによって、液晶コンデンサが表示に用いる正常な電圧を維持する。即ち、それぞれの画素ユニットの液晶コンデンサの電圧差の定常化を保証し、表示パネルの画面の均一性を保証する。
表示する図形の変化の速度が予め設定された閾値より大きい場合は、表示装置が該スイッチを制御してオフにし、第１蓄積コンデンサの充電を中断する。
ここで説明すべきは、一般的な状況下では、第１蓄積コンデンサの静電容量と表示信号のフレーム周波数は反比例するということである。表示信号のフレーム周波数が小さくなるほど対応する表示パネルのタッチ信号を処理する時間が長くなり、液晶コンデンサＣLC３１０の正常な表示を維持するための電気量が増大し、これに対応して第１蓄積コンデンサの静電容量も大きくなる。通常、表示信号のフレーム周波数が低くなり１０〜２０Ｈｚに至ると、第１蓄積コンデンサＣst1３０７の静電容量値は２ｐｆ〜０．８ｐｆになる。
別途、液晶コンデンサと第１蓄積コンデンサ及び第２蓄積コンデンサが充放電する過程でカップリング現象が出現し、直流バイアス値が発生する。しかも液晶コンデンサと第１蓄積コンデンサ及び第２蓄積コンデンサの両端の電圧値の変化が速くなるほどカップリング効果は深刻になる。即ち、直流バイアス値が大きくなる。表示パネルの作動電圧は交流であって、即ち交流駆動である。電流のプス、マイナス極に転換が発生すると、直流バイアス値が存在することから、液晶コンデンサ両端の電圧が、表示する画像の正常な表示を支持するに足りなくなる。しかも、それぞれの画素ユニットの直流バイアス値は異なり、それぞれの液晶コンデンサ両端の電圧も異なり、最終的に全体的な画面表示の不均一を招く。
カップリング現象によって発生する直流バイアス値を克服するために、実施例においては表示装置と液晶コンデンサとに接続するコモン電極Ａｒｒａｙ Ｖｃｏｍ端に対する電圧値に補償を行い、液晶コンデンサＣLC３１０の電源のプラス、マイナス極性が転換する前後の電圧差を定常化することで、画面の正常な表示を維持する。具体的に述べると、理想的な状況下での液晶コンデンサ両端の電圧Vpixelは、次に掲げる式４のとおりになる。
（式４）
Vpixel=Vdata- Vcom，
式４におけるVdataは、液晶コンデンサＣLC３１０入力端の入力電圧であって、Vcomはコモン電極Ａｒｒａｙ Ｖｃｏｍ３０５端の電圧である。直流バイアス値ΔＶが存在する場合、入力電圧差は次に掲げる式５によって得られる。
（式５）
Vdata=Vdata-ΔV
液晶コンデンサＣLC３１０の両端の電圧差を定常化するためには、コモン電極Ａｒｒａｙ Ｖｃｏｍ端の電圧Ｖｃｏｍに対しても補償を行わなければならない。しかも、次に掲げる式６から明らかなように、電源信号が高周波状態にあり、直流バイアス値ΔＶが比較的大きい場合には、コモン電極Ａｒｒａｙ Ｖｃｏｍ端の電圧Ｖｃｏｍに対する補償電圧ΔＶも大きくなる。この場合、コモン電極Ａｒｒａｙ Ｖｃｏｍの電圧値は比較的小さくなる。電源信号が低周波状態にあり、直流バイアス値ΔＶが比較的小さい場合には、コモン電極Ａｒｒａｙ Ｖｃｏｍ端の電圧Ｖｃｏｍに対する補償電圧ΔＶも小さくなる。この場合、コモン電極Ａｒｒａｙ Ｖｃｏｍの電圧値は比較的大きくなり、最終的に液晶コンデンサの電圧差の定常化を保証する。
（式６）
Vpixel=（Vdata-ΔV）-（Vcom-ΔV）
従来の技術に比して、この実施の形態による制御方法は、表示する図形の変化の速度が予め設定された閾値より低い場合、スイッチを制御してオンにし、第１蓄積コンデンサに対して充電を行い、第１蓄積コンデンサの静電容量を増加させ、液晶コンデンサの漏電によって流失する両端の電圧を補償し、液晶コンデンサの電圧を維持するとともに、表示パネルの表示画面の速度が低く、表示信号のフレーム周波数が比較的低いという状況下で正常な画面を表示することができる。しかも、表示信号周波数が低い場合には、これに対応して表示パネルのタッチ信号の処理時間を増加する。このためタッチ信号のレポートレートを増加し、タッチパネルの損耗を減少させる。また、コモン電極端の電圧に対して補償を行うことで、液晶コンデンサの電源のプラス、マイナス極性転換前後の電圧差を定常化し、画面の正常な表示を維持する。
図５は、この発明の制御方法に係る他の実施の形態の構造を示した説明図である。図５の開示によれば、この実施の形態と上述する実施の形態とは、以下の点において異なる。即ち、５０２のステップにおいて、図形変化の速度が予め設定された速度の閾値より低いか確定する。５０４のステップにおいて、画像変化の速度が予め設定された速度の閾値より低い場合、スイッチを制御してオンにし、第１蓄積コンデンサに対して充電を行ない、該第１蓄積コンデンサの静電容量を増大する。液晶コンデンサの電圧を維持する前に、５０３のステップをさらに含む。即ち、表示信号のフレーム周波数を低下させ、タッチ信号を制御する時間をさらに増加する。
図形変化の速度が予め設定された速度の閾値より低い場合、例えば表示する画像が０．５秒内に如何なる変化も発生しない場合には、１フレーム毎の時間の周期内に伝送する画像信号量が十分に多いとはいえず、表示信号を処理するために表示デバイスは過多の時間を必要としない。１フレーム毎の時間の周期の利用率を高めるために、表示信号のフレーム周波数を低下させ、１フレーム毎の時間の周期において表示信号の占める時間の比率を制御し、タッチ信号を処理する制御時間の占める時間の比率を拡大することで、タッチ信号の制御時間を増加し、制御信号のレポートレートを増加し、表示装置のタッチの精度を高める。
従来の技術に比して、この実施の形態による制御方法は、図形の変化の速度が予め設定された閾値より低い場合、スイッチを制御してオンにし、第１蓄積コンデンサに対して充電を行い、第１蓄積コンデンサの静電容量量を増加させ、液晶コンデンサの漏電によって流失する両端の電圧を補償し、液晶コンデンサの電圧を維持するとともに、表示パネルの表示画面の速度が低く、表示信号のフレーム周波数が比較的低いという状況下で正常な画面を表示することができる。しかも、表示信号周波数が低い場合には、これに対応して表示パネルのタッチ信号の処理時間を増加する。このためタッチ信号のレポートレートを増加し、タッチパネルの損耗を減少させる。また、コモン電極端の電圧に対して補償を行うことで、液晶コンデンサの電源のプラス、マイナス極性転換前後の電圧差を定常化し、画面の正常な表示を維持する。
前掲の実施の形態に比して、この実施の形態では、図形の変化の速度が予め設定された閾値より低い場合、表示信号のフレーム周波数を低下させて１フレーム毎の時間の周期における表示信号の占める時間の比率を制御し、タッチ信号を処理する制御時間の占める時間の比率を拡大することで、タッチ信号の制御時間を増加し、制御信号のレポートレートを増加し、表示装置のタッチの精度を高める。
以上は、この発明の好ましい実施の形態を述べたにすぎず、この発明の実施の範囲を限定するものではない。よって、この発明の明細書と添付の図面の内容を利用してなし得る構造、又はプロセスの変換であって、均等の効果を有するもの、もしくは直接又は間接的に他の技術分野に転用したものは、いずれも同一の理論に基づくものであり、この発明の特許請求の範囲に属するものとする。
１０１ データ線
１０２ 走査線
２０１ 第１基板
２０２ 第２基板
２０４ 液晶層
３００ 画素ユニット
３０１ データ線
３０２ 走査線
３０３ 第１制御線
３０４ 信号制御線
３０５ コモン電極Ａｒｒａｙ Ｖｃｏｍ
３０６ 第１スイッチＴ１
３０７ 第１蓄積コンデンサＣst1
３０８ 第２スイッチＴ２
３０９ 第３スイッチＴ３
３１０ 液晶コンデンサＣLC
３１１ 第２蓄積コンデンサＣst2
ＣＬＣ 液晶コンデンサ
ＣＳＴ１ 蓄積コンデンサ
Ｔ１ 第１薄膜トランジスタ
Ｔ２ 第２薄膜トランジスタ
Ｔ３ 第３スイッチ

Claims (12)

  1. 対向して設ける第１基板と、第２基板と、該第１基板と該第２基板との間に設ける液晶層とを含んでなり、
    該第１基板は、複数の走査線と、複数のデータ線と、２つずつ絶縁が交錯して形成される複数の画素ユニットとを含み、それぞれの画素ユニットは、液晶コンデンサと、第１スイッチと、第２スイッチと、第１蓄積コンデンサとを含み、
    該第１スイッチは制御端が第１制御線を介して第１コントローラに接続し、入力端が該液晶コンデンサに接続し、出力端が該第１蓄積コンデンサに接続し、
    該第２スイッチは制御端が信号制御線を介して信号コントローラに接続し、入力端がコモン電極に接続し、出力端が該液晶コンデンサと該第１蓄積コンデンサとに接続し、
    表示する画像の変化の速度が予め設定された閾値より低い場合は該信号コントローラが該第２スイッチを制御してオフにする時間が増大し、該第１コントローラが該第１スイッチを制御してオンにし該第１蓄積コンデンサの電気量を増大させ、該液晶コンデンサの電圧を維持することを特徴とする、タッチ機能を具える表示パネル。
  2. 前記画素領域のそれぞれに第３スイッチと第２蓄積コンデンサとを更に含み、該第３スイッチは制御端が該走査線に接続し、入力端が該データ線に接続し、出力端が該液晶コンデンサと該第２蓄積コンデンサと該第１スイッチの入力端とに接続し、該第２蓄積コンデンサがさらに該第２スイッチの出力端に接続することを特徴とする請求項１に記載のタッチ機能を具える表示パネル。
  3. 前記第１スイッチが、該第１蓄積コンデンサと該第２基板の間に位置することを特徴とする請求項１に記載のタッチ機能を具える表示パネル。
  4. 前記表示パネルの表示する画像の変化の速度が予め設定された閾値より低い場合は、該信号コントローラが該第１スイッチを制御してオフにする時間を減少させて該第１蓄積コンデンサの電気量を低下させることを特徴とする、請求項１に記載のタッチ機能を具える表示パネル。
  5. 前記第１スイッチと第２スイッチと第３スイッチとがいずれも薄膜トランジスタであり、かつそれぞれが第１薄膜トランジスタと第２薄膜トランジスタと第３薄膜トランジスタであって、該第１スイッチは制御端と入力端と出力端とが、該第１薄膜トランジスタのゲート電極とソース電極とドレイン電極とにそれぞれ対応し、該第２スイッチの制御端と入力端と出力端とが該第２薄膜トランジスタのゲート電極とソース電極とドレイン電極とにそれぞれ対応し、該第３スイッチの制御端と第１端と第２端とが該第３薄膜トランジスタのゲート電極とソース電極とドレイン電極とにそれぞれ対応することを特徴とする、請求項１に記載のタッチ機能を具える表示パネル。
  6. 表示パネルを含んでなり、該表示パネルが対向して設ける第１基板と、第２基板と、該第１基板と該第２基板との間に設ける液晶層とを含み、
    該第１基板は、複数の走査線と、複数のデータ線と、２つずつ絶縁が交錯して形成される複数の画素ユニットとを含み、それぞれの画素ユニットは、液晶コンデンサと、第１スイッチと、第２スイッチと、第１蓄積コンデンサとを含み、
    該第１スイッチは制御端が第１制御線を介して第１コントローラに接続し、入力端が該液晶コンデンサに接続し、出力端が該第１蓄積コンデンサに接続し、
    該第２スイッチは制御端が信号制御線を介して信号コントローラに接続し、入力端がコモン電極に接続し、出力端が該液晶コンデンサと該第１蓄積コンデンサとに接続し、
    表示する画像の変化の速度が予め設定された閾値より低い場合は該信号コントローラが該第２スイッチを制御してオフにする時間が増大し、該第１コントローラが該第１スイッチを制御してオンにし該第１蓄積コンデンサの電気量を増大させ、該液晶コンデンサの電圧を維持することを特徴とする、タッチ機能を具える表示装置。
  7. 前記画素ユニットのそれぞれが第３スイッチと第２蓄積コンデンサとを更に含み、該第３スイッチは制御端が該走査線に接続し、入力端が該データ線に接続し、出力端が該液晶コンデンサと該第２蓄積コンデンサと該第１スイッチの入力端とに接続し、該第２蓄積コンデンサがさらに該第２スイッチの出力端に接続することを特徴とする請求項６に記載のタッチ機能を具える表示装置。
  8. 前記表示パネルの表示する画像の変化の速度が予め設定された閾値より低い場合は、該信号コントローラが該第１スイッチを制御してオフにする時間を減少させて該第１蓄積コンデンサの電気量を低下させることを特徴とする、請求項６に記載のタッチ機能を具える表示装置。
  9. 前記第１スイッチが、該第１蓄積コンデンサと該第２基板の間に位置することを特徴とする請求項６に記載のタッチ機能を具える表示装置。
  10. 前記第１スイッチと第２スイッチと第３スイッチとがいずれも薄膜トランジスタであり、かつそれぞれが第１薄膜トランジスタと第２薄膜トランジスタと第３薄膜トランジスタであって、該第１スイッチは制御端と入力端と出力端とが、該第１薄膜トランジスタのゲート電極とソース電極とドレイン電極とにそれぞれ対応し、該第２スイッチの制御端と入力端と出力端とが該第２薄膜トランジスタのゲート電極とソース電極とドレイン電極とにそれぞれ対応し、該第３スイッチの制御端と入力端と出力端とが該第３薄膜トランジスタのゲート電極とソース電極とドレイン電極とにそれぞれ対応することを特徴とする、請求項６に記載のタッチ機能を具える表示装置。
  11. タッチ機能を具える表示装置がその時点における画像の変化の速度を得て、
    該画像の変化の速度が予め設定された閾値より低いか確定し、
    該画像の変化の速度が予め設定された閾値より低い場合はスイッチを制御してオンにし、第１蓄積コンデンサに充電を行って該第１蓄積コンデンサの電気量を増大させ、液晶コンデンサの電圧を維持し、
    該第１蓄積コンデンサと該液晶コンデンサと該第２蓄積コンデンサとが並列することを特徴とする制御方法。
  12. 前記図形の変化の速度が予め設定された閾値より低い場合は、スイッチを制御してオンにし、第１蓄積コンデンサに充、放電を行い、該第１蓄積コンデンサの静電容量を増大させ、液晶コンデンサの電圧を維持するステップの前に、表示信号のフレーム周波数を低下させてタッチ信号の制御時間を増加させるステップをさらに含むことを特徴とする請求項１１に記載の制御方法。
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