JP2020118811A - Display device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば、車両に関連する各種車両情報を表示する車両用表示装置に用いて好適な表示装置に関するものである。 The present invention relates to a display device suitable for use in, for example, a vehicle display device that displays various types of vehicle information related to a vehicle.
従来の表示装置として、例えば、特許文献1に記載されたものが知られている。特許文献1の表示装置(情報処理装置)のタッチパネルは、タッチセンサおよび液晶パネルを備えている。液晶パネルにおける複数の第1のサブ画素に電圧をかけ、複数の第2のサブ画素には電圧をかけないようにしたノイズ駆動パターンを用いて、液晶パネルを駆動すると、表示が正常な領域では、液晶パネルからの放射電磁界が大きくなり、タッチセンサで検出される静電容量のノイズが大きくなる。逆に、表示異常を起こしている領域では、ノイズ駆動パターンで駆動しようとしても駆動しないためノイズは大きくならない。このようにタッチセンサにおけるノイズの大きさに基づいて、液晶パネルの表示異常となる領域の特定が可能となっており、表示異常の検出のための専用のハードウェアの追加を不要としている。
As a conventional display device, for example, one described in
しかしながら、特許文献1の表示装置においては、液晶パネルの各画素が駆動不能となる点欠陥や線欠陥等の異常状態になってからしか検出することができない。つまり、液晶パネルでの表示ができなくなってから異常を検出しても、既にユーザに対しては好適な表示を提供できない状態であり、速度表示、警告表示、更に周辺監視画像等が表示できなくなる前の異常兆候を検出して報知することができない。
However, in the display device of
本発明の目的は、上記問題に鑑み、異常の検出精度を高めて、異常の兆候を検出可能とする表示装置を提供することにある。 In view of the above problems, it is an object of the present invention to provide a display device that improves the detection accuracy of an abnormality and can detect the sign of the abnormality.
本発明は上記目的を達成するために、以下の技術的手段を採用する。 The present invention adopts the following technical means in order to achieve the above object.
本発明では、画像形成用の複数の画素(111)を有する表示部(110)と、表示部の表示面(112)側に設けられて、操作体のタッチ操作に基づく静電容量の変化に応じて、操作体の操作状態を検出する静電容量式の検出部(130)と、表示用の元画像データおよび操作状態に応じて、複数の画素における発光状態を制御して、表示部の画像表示を制御する制御部(140)と、を備える表示装置において、制御部は、操作体によるタッチ操作がない場合、画素を駆動するための基準ゲート電圧に対して、パルス幅を所定量短くした短幅ゲート電圧で、高周波駆動させることによって変化する静電容量の大きさに基づいて、表示部の異常兆候有無を判定することを特徴としている。 According to the present invention, a display unit (110) having a plurality of pixels (111) for image formation and a display surface (112) side of the display unit are provided, and a change in electrostatic capacitance based on a touch operation of an operating body is performed. Accordingly, the capacitance type detection unit (130) for detecting the operation state of the operation body, and the light emission state in a plurality of pixels are controlled according to the original image data for display and the operation state, and the display unit of the display unit is controlled. In a display device including a control unit (140) for controlling image display, the control unit shortens a pulse width by a predetermined amount with respect to a reference gate voltage for driving a pixel when there is no touch operation by an operating body. It is characterized in that the presence or absence of an abnormal sign of the display unit is determined based on the magnitude of the electrostatic capacitance that changes by driving at a high frequency with the short gate voltage.
この発明によれば、正常時に対して異常兆候が発生している場合では、表示部(110)における過渡応答特性は低下する。低下した過渡応答特性においては、基準ゲート電圧が掛けられたときのドレイン電圧の低下度合(電圧差)に対して、短幅ゲート電圧が掛けられたときのドレイン電圧の低下度合い(電圧差)はより大きく得られる。よって、表示部(110)を短幅ゲート電圧によって高周波駆動させると、電圧差が大きい分、検出部(130)においては、ノイズに基づく静電容量の変化により異常兆候の検出精度を上げることができるので、異常の兆候を検出することが可能となる。 According to the present invention, the transient response characteristic of the display unit (110) is deteriorated when the abnormal sign is generated in the normal state. In the degraded transient response characteristics, the degree of decrease in drain voltage (voltage difference) when a short gate voltage is applied is lower than the degree of drain voltage decrease (voltage difference) when a reference gate voltage is applied. You get bigger. Therefore, when the display unit (110) is driven at a high frequency by the short gate voltage, the voltage difference is large, and therefore the detection unit (130) can improve the detection accuracy of the abnormal sign due to the change in the capacitance based on the noise. Therefore, it is possible to detect the sign of abnormality.
尚、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示すものである。 The reference numerals in parentheses of the above-mentioned means indicate the correspondence with the specific means described in the embodiments described later.
以下に、図面を参照しながら本発明を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を適用することができる。各実施形態で具体的に組み合わせが可能であることを明示している部分同士の組み合わせばかりではなく、特に組み合わせに支障が生じなければ、明示していなくても実施形態同士を部分的に組み合せることも可能である。 Hereinafter, a plurality of modes for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. In each form, parts corresponding to the items described in the preceding form may be designated by the same reference numerals, and redundant description may be omitted. In the case where only a part of the configuration is described in each mode, the other mode described above can be applied to the other part of the configuration. Not only the combination of the parts clearly showing that the respective embodiments can be specifically combined, but also the combination of the embodiments is partially combined even if the combination is not particularly specified, unless there is a problem in the combination. It is also possible.
(第1実施形態)
第1実施形態における表示装置100について図1〜図7を用いて説明する。本実施形態の表示装置100は、画像によって各種情報を表示するものとなっている。表示装置100は、例えば、車両に搭載されて、車両の所定機器、即ち、カーナビゲーション装置の表示部、カーエアコンの表示部、あるいはコンビネーションメータ部等に使用される。表示装置100は、操作者(視認者)の指(操作体)によるタッチ操作が可能となっており、図1に示すように、表示部110、光源120、タッチパネル130、および制御部140等を備えている。制御部140は、車載LANと接続されており、各種情報を、表示部110に表示するようになっている。
(First embodiment)
The
表示部110は、マトリックス状(網目状)に配置された複数の画素111を有しており(図2)、この画素111が駆動されることによって表示面112に、画像が形成されるようになっている。表示部110としては、例えば、薄膜状のトランジスタを利用したTFT(Thin Film Transistor)液晶ディスプレイが使用されている。複数の画素111は、トランジスタによって駆動され、表示面112には、各種情報の画像として、車両の各種作動状態の画像、および車両の所定機器を操作するための各種操作アイコンの画像等、が表示されるようになっている。
The
光源120は、表示部110の例えば、背面に配置されて、表示部110を照射する部材、即ち、表示部110に対して画像形成のための光を出射する部材となっている。光源120としては、例えば、LEDが使用されている。光源120は、後述するCPU141からの輝度制御信号によって、発光量(輝度)が調節(制御)されるようになっている。
The
タッチパネル130は、表示部110の表示面112側に設けられて、操作者の指によるタッチ操作に基づく静電容量の変化に応じて、指による操作状態を検出する静電容量式の検出部となっている。指による操作状態(各種操作アイコンへの指操作)に応じて、車両の各種所定機器に対する作動条件の入力操作等ができるようになっている。
The
タッチパネル130は、タッチパネルセンサ(電極部)、および樹脂カバー等を有している。タッチパネルセンサは、例えば、透明なフィルム部材の裏面に、マトリックス状に配置された透明な静電容量式の電極部が接合されて形成されている。また、樹脂カバーは、タッチパネルセンサを保護する透明薄肉の樹脂製の板材であり、タッチパネルセンサの操作者側に設けられている。
The
タッチパネルセンサは、樹脂カバーを介して、操作者の指操作時の指との間でコンデンサを形成し、静電容量を発生させるようになっている。上記のように、タッチパネルセンサ、および樹脂カバーは、透明部材から形成されていることから、表示部110における各種情報の画像は、操作者に透過して視認されるようになっている。タッチパネルセンサは、操作者が、各種情報のうち、各種操作アイコンのいずれかに指を近づけたとき(例えば、5mm程度)、更には指タッチしたとき、操作した指の位置に応じて生ずる静電容量の変化を、タッチ操作座標情報として、後述する制御部140(タッチパネルコントローラ144)に出力するようになっている。
The touch panel sensor is configured to form a capacitor between the touch panel sensor and a finger when the operator operates the finger to generate an electrostatic capacitance. As described above, since the touch panel sensor and the resin cover are formed of the transparent member, the images of various information on the
また、タッチパネル130は、後述する検出駆動パターンを用いた高周波駆動の際に、表示部110が輻射する電磁波に起因するノイズを検出するようになっており、このノイズ成分を静電容量値として後述する制御部140にタッチパネルコントローラ144を介して出力するようになっている。
Further, the
制御部140は、表示用の元画像データ、および指による操作状態に応じて、複数の画素111における発光状態(色、輝度等)を調整して、表示部110の画像表示を制御する制御手段となっている。制御部140は、CPU141、映像処理部142、液晶駆動部143、タッチパネルコントローラ144、および故障判定部145等を有している。
The
CPU141は、内部映像信号(表示部110に表示させるための画像)を形成(描画)して、映像処理部142に出力すると共に、故障判定部145によって判定された故障判定結果に基づいて、ユーザに対する故障通知を行う部位となっている。
The
映像処理部142は、CPU141から出力される内部映像信号、あるいは、外部のカメラ、ビデオ等から出力された外部映像信号に対して所定の画像処理を行って、液晶駆動部143に出力する部位となっている。内部映像信号、および外部映像信号は、元画像データに対応する。
The
液晶駆動部143は、内部映像信号(元画像データ)、あるいは外部映像信号(元画像データ)に基づく画像を表示部110に表示(形成)させるために、各画素111に通常の基準ゲート電圧を付加して、複数の画素111を駆動制御(発光状態調整)する部位となっている。
The liquid
また、液晶駆動部143は、製品の出荷時や定期点検時等で、表示部110の異常兆候有無の判定を行う際に、基準ゲート電圧に対して、後述する短幅ゲート電圧を各画素111に付加して、高周波駆動するようになっている(詳細後述)。
In addition, the liquid
タッチパネルコントローラ144は、表示部110の異常兆候有無の判定を行う際に、タッチパネル130で検出されたノイズ信号を受けて、故障判定部145に対して、静電容量値を出力する部位となっている。
The
故障判定部145は、タッチパネルコントローラ144から出力されるノイズ信号による静電容量に基づいて、表示部110の異常兆候有無の判定を行う部位となっている。故障判定部145は、故障判定の結果をCPU141に出力するようになっている。
The
本実施形態の表示装置100は、上記のような構成となっており、以下、図2〜図7を加えて、作動および作用効果について説明する。
The
制御部140(液晶駆動部143)は、表示部110の画像表示を制御するにあたって、図2、図3に示すように、通常の基準ゲート電圧(基準幅パルスの電圧)を各画素111に付加して、各画素111を駆動する。本実施形態では、例えば、列ライン反転駆動方式を採用している。即ち、列ライン反転駆動においては、列方向の画素111にかかるソース電圧の正と負の電位は、列の隣同士で逆になっており、フレーム(今のフレームと次のフレーム)ごとに、正と負の電位を反転させる駆動方式である。このように各画素111が駆動されることで、表示部110における各種画像が表示されることになる。
When controlling the image display of the
ここで、本実施形態の表示装置100においては、例えば、製品の出荷時や定期点検時等に、表示部110の異常兆候有無の検査判定が可能となっている。以下、異常兆候有無判定の要領について、図4のフローチャートおよび、図5〜図7を用いて説明する。
Here, in the
まず、図4において、制御部140は、ステップS100にて、光源120を消灯し、ステップS102で、表示部110を駆動し、ステップS104で、表示部110におけるノイズを除去するためのノイズ除去フィルタの作動をオフにする。
First, in FIG. 4, the
そして、制御部140は、ステップS106で、表示部110(画素111)を駆動させるための条件として、通常駆動から高周波駆動に設定する。ここで、高周波駆動というのは、図5に示すように、通常の基準ゲート電圧に対して、パルス幅を所定量短くした短幅ゲート電圧で画素111を駆動するものである。短幅ゲート電圧は、基準ゲート電圧に比べて、パルス幅が短いことから、周波数は高くなり、高周波の電圧による駆動となる。
Then, in step S106, the
次に、制御部140は、ステップS108で、表示部110における異常兆候有無判定の領域を選択し、ステップS110で、予め定めた掃引検出駆動パターンで各画素111を駆動する。ここで、図6に示すように、掃引検出駆動パターンというのは、上記図3で説明した反転駆動におけるフレームごとに、複数の画素111のうち、所定方向に並ぶ画素111の単位で、各画素111におけるソース電圧の正負電位のうち、一方の電位(ここでは正電位)のみを付加して、順にスイープさせながら駆動させるものである。本実施形態では、掃引検出駆動パターンは、所定方向に並ぶ画素111の単位を、列の単位としている(列ラインスイープ)。
Next, in step S108, the
次に、制御部140(故障判定部145)は、ステップS112で、タッチパネル130における静電容量値をタッチパネルコントローラ144から取得し、表示部110における異常兆候有無の判定を開始する。
Next, the control unit 140 (fault determination unit 145) acquires the capacitance value of the
ここで、図7に示すように、表示部110の画素111が正常であると、掃引検出駆動パターンで高周波駆動されたときの、ノイズによる静電容量の変化は、大きく発生するが、異常兆候があるとノイズによる静電容量の変化は小さくなる(検出されない)。
Here, as shown in FIG. 7, when the
よって、故障判定部145は、ステップS114で、各画素111について、発生するノイズと予め定めた閾値との比較を行い(閾値との差分を取得し)、ステップS116で、発生ノイズが閾値以上か否かを判定する。閾値は、画素111の異常兆候の有無を判定するため(表示異常検出のため)の判定値であり、予め故障判定部145に記憶されている。
Therefore, the
そして、故障判定部145は、ステップS116で、発生ノイズが閾値より小さいと判定(No判定)すると、ステップS118で、その画素111については、表示異常兆候ありと判定する。そして、ステップS120で、全ての画素111について判定が完了したかを判定して、否(No)の場合は、ステップS108〜ステップS118を繰り返す。そして、ステップS120で、肯定判定(Yes)すると、制御部140(CPU141)は、ステップS122で、ユーザに対して、表示異常領域(表示異常兆候のある画素111の領域)を出力する。
When the
一方、故障判定部145は、ステップS116で、発生ノイズが閾値以上であると判定(Yes判定)すると、ステップS124に移行して、取得した静電容量は、操作者が通常の指操作を行うときの接触検出用閾値以下であるか否かを判定する。
On the other hand, when the
故障判定部145は、ステップS124で、肯定判定(Yes)すると、ステップS126で、操作者による指操作はなく、画素111の表示異常の兆候なしと判定して、ステップS120に移行する。また、故障判定部145は、ステップS124で、否定判定(No)すると、ステップS128で、操作者による指操作があり、得られた静電容量は指操作によるものであることから、画素111の表示異常の兆候有無判定を中止する。
When the determination in step S124 is affirmative (Yes), the
そして、制御部140は、ステップS122、およびステップS128の後に、ステップS130で、ノイズ除去フィルタの作動をオンにして、本制御を終了する。
Then, the
以上のように、本実施形態では、制御部140は、指によるタッチ操作がない場合、画素111を駆動するための基準ゲート電圧に対して、パルス幅を所定量短くした短幅ゲート電圧で、高周波駆動させることによって変化する静電容量の大きさに基づいて、表示部110における画素111の異常兆候有無を判定するようにしている。
As described above, in the present embodiment, when there is no touch operation with a finger, the
これにより、正常時に対して異常兆候が発生している場合では、図5に示すように、表示部110における過渡応答特性τは低下する(実線特性→点線特性)。低下した過渡応答特性τにおいては、基準ゲート電圧が掛けられたときのドレイン電圧の低下度合(電圧差ΔV1)に対して、短幅ゲート電圧が掛けられたときのドレイン電圧の低下度合い(電圧差ΔV2)は、より大きく得られる。よって、表示部110を短幅ゲート電圧によって高周波駆動させると、電圧差が大きい分、タッチパネル130においては、ノイズに基づく静電容量の変化により異常兆候の検出精度を上げることができるので、異常の兆候を検出することが可能となる。
As a result, when the abnormal sign is generated compared to the normal state, as shown in FIG. 5, the transient response characteristic τ in the
尚、過渡応答特性τは、以下の数式1によって示されるものである。
The transient response characteristic τ is represented by the following
(数1)
τ={−μ・W/L・Ci/Cpx・(VG−Vth−VD)}−1
但し、μ=トランジスタの移動度、
W=トランジスタのチャンネル幅、
L=トランジスタのチャンネル長、
Ci=ゲート絶縁膜の単位面積あたりの容量、
Cpx=液晶セルの容量、
VG=ゲート−ソース間電圧、
Vth=閾値電圧、
VD=ドレイン−ソース間電圧、である。
(Equation 1)
τ = {- μ · W / L · Ci / Cpx · (V G -Vth-V D)} -1
Where μ=transistor mobility,
W = transistor channel width,
L = transistor channel length,
Ci=capacitance per unit area of the gate insulating film,
Cpx=capacity of liquid crystal cell,
V G =gate-source voltage,
Vth=threshold voltage,
V D =drain-source voltage.
また、制御部140は、高周波駆動させる際に、正と負の電位(正極と負極)とを反転させる反転駆動におけるフレームごとに、複数の画素111のうち、所定方向に並ぶ画素の単位で、順にスイープさせながら駆動させる検出駆動パターンを用いている。ここでは、検出駆動パターンは、所定方向に並ぶ画素の単位を、列の単位としている(列ラインスイープ)。
In addition, the
これにより、所定方向に並ぶ画素111の単位で、異常兆候有無を検出できるので、1つの画素111ごとに対応する場合に対して、短時間での異常兆候有無の判定が可能となる。
Accordingly, the presence/absence of an abnormality sign can be detected in units of
(第2実施形態)
第2実施形態の表示装置100Aを図8〜図10に示す。第2実施形態の表示装置100Aは、上記第1実施形態の表示装置100に対して、記憶部146(図8)を追加し、表示部110の異常兆候発生有無の判定要領(図9)を変更したものである。
(Second embodiment)
A
記憶部146は、CPU141と接続されており、異常兆候有無の判定結果を記憶する部位となっている。記憶部146は、毎回の検査ごとに、判定結果として、複数の画素111におけるノイズの変化に基づくデータを記憶するようになっている。
The
また、図9に示す異常兆候有無判定のためのフローチャートは、上記図4で説明した第1実施形態のフローチャートに対して、ステップS107を追加し、ステップS122をステップS123に変更したものである。 Further, the flowchart for determining the presence or absence of an abnormal sign shown in FIG. 9 is obtained by adding step S107 and changing step S122 to step S123 with respect to the flowchart of the first embodiment described in FIG.
図9において、制御部140は、ステップS100〜S106の後に、ステップS107で、前回の判定結果に基づいて、今回の異常兆候有無判定の開始領域を選択する。具体的には、制御部140は、図10に示すように、前回の判定結果の一番評価の低かった画素111の領域から、今回(本発明の次回に対応)の判定を開始するようにしている。
In FIG. 9, after a step S100 to a step S106, the
そして、ステップS120、およびステップS128の後に、制御部140(記憶部146)は、ステップS123で、ユーザに対して、表示異常領域(表示異常兆候のある画素111の領域)を出力すると共に、今回の判定結果を記憶していく。
Then, after step S120 and step S128, the control unit 140 (storage unit 146) outputs the display abnormal region (the region of the
これにより、前回の判定結果の一番低かった画素111の領域は、劣化度合いが最も大きいと推測されるので、今回、この画素領域から判定を行うことで、短時間で、異常兆候有無を判定することができる。
As a result, the region of the
(第3実施形態)
上記第1、第2実施形態では、掃引検出駆動パターンとして、複数の画素111に対して、列ラインを単位として、順にスイープさせながら駆動させるものとしたが、これに限らず、例えば、図11、図12のような他のパターンとしてもよい。
(Third Embodiment)
In the first and second embodiments, as the sweep detection drive pattern, the plurality of
図11は、スイープ時の所定方向に並ぶ画素111の単位を、行の単位としたものである(行ラインスイープ)。また、図12は、スイープ時の所定方向に並ぶ画素111の単位を、斜め方向の並びの単位としたものである(斜めラインスイープ)。
In FIG. 11, the unit of the
このように、スイープのパターンを変更したものにおいても、上記第1、第2実施形態と同様の効果を得ることができる。 As described above, even when the sweep pattern is changed, the same effect as that of the first and second embodiments can be obtained.
(その他の実施形態)
上記各実施形態では、表示部110として、液晶ディスプレイを用いたものとして説明したが、これに限定されることなく、例えば、有機化合物を用いた有機EL素子を有する自発光式の有機ELディスプレイ等の他の型式のものを使用してもよい。尚、有機ELディスプレイは、自発光式であるので、液晶ディスプレイの場合に設けられた光源120は不要となる。
(Other embodiments)
In each of the above-described embodiments, the liquid crystal display is used as the
100、100A 表示装置
110 表示部
111 画素
112 表示面
130 タッチパネル(検出部)
140 制御部
146 記憶部
100,
140
Claims (6)
前記表示部の表示面(112)側に設けられて、操作体のタッチ操作に基づく静電容量の変化に応じて、前記操作体の操作状態を検出する静電容量式の検出部(130)と、
表示用の元画像データおよび前記操作状態に応じて、複数の前記画素における発光状態を制御して、前記表示部の画像表示を制御する制御部(140)と、を備える表示装置において、
前記制御部は、前記操作体による前記タッチ操作がない場合、複数の前記画素を駆動するための基準ゲート電圧に対して、パルス幅を所定量短くした短幅ゲート電圧で、高周波駆動させることによって変化する前記静電容量の大きさに基づいて、前記表示部の異常兆候有無を判定する表示装置。 A display unit (110) having a plurality of pixels (111) for image formation;
A capacitance type detection unit (130), which is provided on the display surface (112) side of the display unit and detects the operating state of the operating body in response to a change in electrostatic capacitance based on a touch operation of the operating body. When,
A control unit (140) for controlling the image display of the display unit by controlling the light emitting states of the plurality of pixels according to the original image data for display and the operation state;
When the touch operation by the operating body is not performed, the control unit performs high-frequency driving with a short gate voltage with a pulse width shortened by a predetermined amount with respect to a reference gate voltage for driving the plurality of pixels. A display device for determining the presence/absence of an abnormality sign of the display unit based on the magnitude of the changing capacitance.
前記制御部は、前回の前記判定結果の一番評価の低かった画素領域から、次回の判定を行う請求項1〜請求項5のいずれか1つに記載の表示装置。 A storage unit (146) for storing the determination result of the presence or absence of the abnormal sign,
The display device according to claim 1, wherein the control unit performs the next determination from the pixel region having the lowest evaluation result of the determination result of the previous time.
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