JP6022320B2 - 液晶表示装置 - Google Patents
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Description
本発明は、液晶表示装置に係わり、特に、タッチパネルを内蔵したインセル方式の液晶表示装置に適用して有効な技術に関する。
表示画面に使用者の指またはペンなどを用いてタッチ操作（接触押圧操作、以下、単にタッチと称する）して情報を入力する装置（以下、タッチセンサ又はタッチパネルとも称する）を備えた表示装置は、ＰＤＡや携帯端末などのモバイル用電子機器、各種の家電製品、現金自動預け払い機（Automated Teller Machine）等に用いられている。
このようなタッチパネルとして、タッチされた部分の容量変化を検出する静電容量方式が知られている。
この静電容量方式タッチパネルとして、タッチパネル機能を液晶表示パネルに内蔵した、所謂、インセル方式の液晶表示装置が知られている。
インセル方式の液晶表示装置では、タッチパネルの走査電極として、液晶表示パネルを構成する第１基板（所謂、ＴＦＴ基板）上に形成される対向電極（コモン電極ともいう）を分割して使用している。
このようなタッチパネルとして、タッチされた部分の容量変化を検出する静電容量方式が知られている。
この静電容量方式タッチパネルとして、タッチパネル機能を液晶表示パネルに内蔵した、所謂、インセル方式の液晶表示装置が知られている。
インセル方式の液晶表示装置では、タッチパネルの走査電極として、液晶表示パネルを構成する第１基板（所謂、ＴＦＴ基板）上に形成される対向電極（コモン電極ともいう）を分割して使用している。
従来のアウトセル方式タッチパネルを使用する液晶表示装置では、液晶表示パネルの表示動作をオフし、タッチパネルを疎検出モードにして、低消費電力のスタンバイモードを実現している。スタンバイモードのときに、タッチやスワイプを行うと、検出情報はタッチパネルコントローラＩＣからホストコントローラに送信され、ホストコントローラは通常表示、通常検出モードに遷移する。
タッチパネル機能を内蔵したインセル方式の液晶表示装置においても、同じ低消費電力のスタンバイモードの要求があるが、対向電極を、タッチパネルの走査電極（Ｔｘ）と兼用しているインセル方式の液晶表示装置では、液晶表示パネルの表示動作を停止させた状態で、走査電極（Ｔｘ）のスキャンを行うと、液晶表示パネルの液晶層に直流電圧が印加され、液晶層に焼き付きが発生してしまうという問題点がある。
本発明は、前記従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、タッチパネル機能を内蔵した液晶表示装置において、スタンバイモード時に、液晶表示パネルの液晶層に直流電圧が印加され、液晶層に焼き付きが発生するのを防止することが可能となる技術を提供することにある。
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らかにする。
タッチパネル機能を内蔵したインセル方式の液晶表示装置においても、同じ低消費電力のスタンバイモードの要求があるが、対向電極を、タッチパネルの走査電極（Ｔｘ）と兼用しているインセル方式の液晶表示装置では、液晶表示パネルの表示動作を停止させた状態で、走査電極（Ｔｘ）のスキャンを行うと、液晶表示パネルの液晶層に直流電圧が印加され、液晶層に焼き付きが発生してしまうという問題点がある。
本発明は、前記従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、タッチパネル機能を内蔵した液晶表示装置において、スタンバイモード時に、液晶表示パネルの液晶層に直流電圧が印加され、液晶層に焼き付きが発生するのを防止することが可能となる技術を提供することにある。
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らかにする。
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記の通りである。
（１）第１基板と、第２基板と、前記第１基板と前記第２基板との間に狭持される液晶とを有する液晶表示パネルを備え、マトリクス状に配置された複数の画素を有する液晶表示装置であって、前記第２基板は、タッチパネルの検出電極を有し、前記各画素は、画素電極と対向電極とを有し、前記対向電極は、複数のブロックに分割されており、前記分割された各ブロックの対向電極は、連続する複数の表示ラインの各画素に対して共通に設けられており、前記分割された各ブロックの対向電極は、前記タッチパネルの走査電極を兼用し、低消費電力のスタンバイモード時に、前記複数の検出電極だけを使用して、タッチの有無を検出する手段を有する。
（１）第１基板と、第２基板と、前記第１基板と前記第２基板との間に狭持される液晶とを有する液晶表示パネルを備え、マトリクス状に配置された複数の画素を有する液晶表示装置であって、前記第２基板は、タッチパネルの検出電極を有し、前記各画素は、画素電極と対向電極とを有し、前記対向電極は、複数のブロックに分割されており、前記分割された各ブロックの対向電極は、連続する複数の表示ラインの各画素に対して共通に設けられており、前記分割された各ブロックの対向電極は、前記タッチパネルの走査電極を兼用し、低消費電力のスタンバイモード時に、前記複数の検出電極だけを使用して、タッチの有無を検出する手段を有する。
（２）第１基板と、第２基板と、前記第１基板と前記第２基板との間に狭持される液晶とを有する液晶表示パネルを備え、マトリクス状に配置された複数の画素を有する液晶表示装置であって、前記第２基板は、タッチパネルの検出電極を有し、前記各画素は、画素電極と対向電極とを有し、前記対向電極は、複数のブロックに分割されており、前記分割された各ブロックの対向電極は、連続する複数の表示ラインの各画素に対して共通に設けられており、前記分割された各ブロックの対向電極は、前記タッチパネルの走査電極を兼用し、前記分割された各ブロックの対向電極には、対向電圧とタッチパネル走査電圧とが供給され、低消費電力のスタンバイモード時に、前記複数の検出電極の中の１つおきの検出電極を、仮走査電極として機能させ、前記仮走査電極として機能する各検出電極に前記タッチパネル走査電圧を供給する手段と、低消費電力のスタンバイモード時に、前記仮走査電極として機能する検出電極以外の検出電極で検出された検出電圧に基づき、タッチの有無を検出する手段とを有する。
（３）（２）において、前記分割された各ブロックの対向電極に、前記対向電圧と前記タッチパネル走査電圧とを供給する駆動回路を有し、低消費電力のスタンバイモード時に、前記駆動回路は、前記仮走査電極として機能する各検出電極に前記タッチパネル走査電圧を供給する。
（４）（２）において、前記仮走査電極として機能する複数の検出電極毎に設けられ、それぞれ前記仮走査電極として機能する各検出電極に接続される複数の第１スイッチ回路を有し、低消費電力のスタンバイモード時に、前記複数の第１スイッチ回路が順次オンとなり、前記仮走査電極として機能する検出電極に前記タッチパネル走査電圧を供給する。
（５）（２）において、前記複数の検出電極毎に設けられ、前記各検出電極に接続される複数の積分回路を有し、前記仮走査電極として機能する複数の検出電極に接続される前記積分回路は、第２スイッチ回路を介して、前記仮走査電極として機能する複数の検出電極に接続され、低消費電力のスタンバイモード時に、前記第２スイッチ回路がオフとされ、かつ、前記仮走査電極として機能する複数の検出電極に接続される前記積分回路がオフとされる。
（４）（２）において、前記仮走査電極として機能する複数の検出電極毎に設けられ、それぞれ前記仮走査電極として機能する各検出電極に接続される複数の第１スイッチ回路を有し、低消費電力のスタンバイモード時に、前記複数の第１スイッチ回路が順次オンとなり、前記仮走査電極として機能する検出電極に前記タッチパネル走査電圧を供給する。
（５）（２）において、前記複数の検出電極毎に設けられ、前記各検出電極に接続される複数の積分回路を有し、前記仮走査電極として機能する複数の検出電極に接続される前記積分回路は、第２スイッチ回路を介して、前記仮走査電極として機能する複数の検出電極に接続され、低消費電力のスタンバイモード時に、前記第２スイッチ回路がオフとされ、かつ、前記仮走査電極として機能する複数の検出電極に接続される前記積分回路がオフとされる。
本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下記の通りである。
本発明のタッチパネル機能を内蔵した液晶表示装置によれば、スタンバイモードに、液晶表示パネルの液晶層に直流電圧が印加され、液晶層に焼き付きが発生するのを防止することが可能となる。
本発明のタッチパネル機能を内蔵した液晶表示装置によれば、スタンバイモードに、液晶表示パネルの液晶層に直流電圧が印加され、液晶層に焼き付きが発生するのを防止することが可能となる。
以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。
なお、実施例を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。また、以下の実施例は、本発明の特許請求の範囲の解釈を限定するためのものではない。
図１は、液晶表示パネルの内部にタッチパネルを内蔵したインセル方式の液晶表示装置の概略構成を示す分解斜視図である。
図１において、２は第１基板（以下、ＴＦＴ基板という）、３は第２基板（以下、ＣＦ基板という）と、２１は対向電極（共通電極ともいう）、５は液晶ドライバＩＣ、ＭＦＰＣはメインフレキシブル配線基板、４０はフロントウィンドウ、５３は接続用フレキシブル配線基板である。
図１に示す液晶表示装置では、ＣＦ基板３上の裏面側透明導電膜（ＣＤ）を、帯状のパターンに分割して、タッチパネルの検出電極３１となし、ＴＦＴ基板２の内部に形成される対向電極２１を帯状のパターンに分割、即ち、複数のブロックに分割して、タッチパネルの走査電極として兼用することにより、通常のタッチパネルで使用されるタッチパネル基板を削減している。また、図１に示す液晶表示装置では、タッチパネル駆動用の回路が、液晶ドライバＩＣ（５）の内部に設けられる。
なお、実施例を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。また、以下の実施例は、本発明の特許請求の範囲の解釈を限定するためのものではない。
図１は、液晶表示パネルの内部にタッチパネルを内蔵したインセル方式の液晶表示装置の概略構成を示す分解斜視図である。
図１において、２は第１基板（以下、ＴＦＴ基板という）、３は第２基板（以下、ＣＦ基板という）と、２１は対向電極（共通電極ともいう）、５は液晶ドライバＩＣ、ＭＦＰＣはメインフレキシブル配線基板、４０はフロントウィンドウ、５３は接続用フレキシブル配線基板である。
図１に示す液晶表示装置では、ＣＦ基板３上の裏面側透明導電膜（ＣＤ）を、帯状のパターンに分割して、タッチパネルの検出電極３１となし、ＴＦＴ基板２の内部に形成される対向電極２１を帯状のパターンに分割、即ち、複数のブロックに分割して、タッチパネルの走査電極として兼用することにより、通常のタッチパネルで使用されるタッチパネル基板を削減している。また、図１に示す液晶表示装置では、タッチパネル駆動用の回路が、液晶ドライバＩＣ（５）の内部に設けられる。
次に、図２を用いて、図１に示す液晶表示装置の対向電極２１と検出電極３１について説明する。
前述したように、対向電極２１はＴＦＴ基板２上に設けられているが、複数本の（例えば３２本程度）対向電極２１が両端で共通に接続され、対向電極信号線２２と接続されている。
図２に示す液晶表示装置では、帯状の対向電極２１が走査電極（Ｔｘ）を兼用し、また、検出電極３１が検出電極（Ｒｘ）を構成する。
したがって、対向電極信号には、画像表示に用いられる対向電圧と、タッチ位置の検出に用いられるタッチパネル走査電圧とが含まれる。タッチパネル走査電圧が対向電極２１に印加されると、対向電極２１と一定の間隔を持って配置され容量を構成する検出電極３１に検出信号が生じる。この検出信号は検出電極用端子３６を介して外部に取り出される。
なお、検出電極３１の両側にはダミー電極３３が形成されている。検出電極３１は一方の端部でダミー電極３３側に向かい広がりＴ字状の検出電極用端子３６を形成している。また、ＴＦＴ基板２には対向電極信号線２２以外にも駆動回路用入力端子２５のような様々な配線、端子等が形成される。
前述したように、対向電極２１はＴＦＴ基板２上に設けられているが、複数本の（例えば３２本程度）対向電極２１が両端で共通に接続され、対向電極信号線２２と接続されている。
図２に示す液晶表示装置では、帯状の対向電極２１が走査電極（Ｔｘ）を兼用し、また、検出電極３１が検出電極（Ｒｘ）を構成する。
したがって、対向電極信号には、画像表示に用いられる対向電圧と、タッチ位置の検出に用いられるタッチパネル走査電圧とが含まれる。タッチパネル走査電圧が対向電極２１に印加されると、対向電極２１と一定の間隔を持って配置され容量を構成する検出電極３１に検出信号が生じる。この検出信号は検出電極用端子３６を介して外部に取り出される。
なお、検出電極３１の両側にはダミー電極３３が形成されている。検出電極３１は一方の端部でダミー電極３３側に向かい広がりＴ字状の検出電極用端子３６を形成している。また、ＴＦＴ基板２には対向電極信号線２２以外にも駆動回路用入力端子２５のような様々な配線、端子等が形成される。
図１に示す液晶表示装置における、表示部の断面の一部を拡大した概略断面図を図３に示す。
図３に示すようにＴＦＴ基板２には画素部２００が設けられており、対向電極２１は画素の一部として画像表示に用いられる。また、ＴＦＴ基板２とＣＦ基板３との間には液晶組成物４が狭持されている。ＣＦ基板３に設けられた検出電極３１とＴＦＴ基板に設けられた対向電極２１とは容量を形成しており、対向電極２１に駆動信号が印加されると検出電極３１の電圧が変化する。
この時、図３に示すように、フロントウィンドウ４０を介して指５０２等の導電体が近接または接触すると、容量に変化が生じ検出電極３１に生じる電圧に、近接・接触が無い場合に比較して変化が生じる。
このように、液晶表示パネルに形成した対向電極２１と検出電極３１との間に生じる容量の変化を検出することで、液晶表示パネルにタッチパネルの機能を備えることが可能となる。
図３に示すようにＴＦＴ基板２には画素部２００が設けられており、対向電極２１は画素の一部として画像表示に用いられる。また、ＴＦＴ基板２とＣＦ基板３との間には液晶組成物４が狭持されている。ＣＦ基板３に設けられた検出電極３１とＴＦＴ基板に設けられた対向電極２１とは容量を形成しており、対向電極２１に駆動信号が印加されると検出電極３１の電圧が変化する。
この時、図３に示すように、フロントウィンドウ４０を介して指５０２等の導電体が近接または接触すると、容量に変化が生じ検出電極３１に生じる電圧に、近接・接触が無い場合に比較して変化が生じる。
このように、液晶表示パネルに形成した対向電極２１と検出電極３１との間に生じる容量の変化を検出することで、液晶表示パネルにタッチパネルの機能を備えることが可能となる。
図４は、本発明の前提となるインセル方式の液晶表示装置における、タッチパネルの全体概略構成を示すブロック図である。
図４において、１０１はＬＣＤドライバ、１０２はシーケンサ、１０３はタッチパネル走査電圧生成回路、１０６はデコーダ回路、１０７はタッチパネル、１０８は検出回路である。
タッチパネル１０７には、ユーザのタッチを検出するためのセンサ端子である電極パターン（Ｔｘ１〜Ｔｘ５の走査電極、Ｒｘ１〜Ｒｘ５の検出電極）が形成されている。
本発明の前提となるインセル方式の液晶表示装置は、タッチパネル機能が液晶表示パネルに内蔵されているため、図２に示す帯状の対向電極２１が走査電極（Ｔｘ）を兼用し、また、検出電極３１が検出電極（Ｒｘ）を構成する。
ＬＣＤドライバ１０１は、液晶表示パネルに画像を表示するための同期信号（垂直同期信号（Ｖｓｙｎｃ）及び水平同期信号（Ｈｓｙｎｃ））をシーケンサ１０２へ送出する。
シーケンサ１０２は、タッチパネル走査電圧生成回路１０３、デコーダ回路１０６、及び検出回路１０８を制御して、タッチ検出動作のタイミングを制御する。
タッチパネル走査電圧生成回路１０３は、Ｔｘ１〜Ｔｘ５の走査電極を駆動するためのタッチパネル走査電圧（Ｖｓｔｃ）を生成して出力する。
デコーダ回路１０６は、シーケンサ１０２から入力される選択信号に基づいて、タッチパネル走査電圧（Ｖｓｔｃ）を、Ｔｘ１〜Ｔｘ５の走査電極の中１つの走査電極へ出力するアナログスイッチ（デマルチプレクサ）である。
検出回路１０８は、Ｔｘ１〜Ｔｘ５の走査電極の中で、タッチパネル走査電圧（Ｖｓｔｃ）が供給されている１つの走査電極と、Ｒｘ１〜Ｒｘ５の各検出電極との交点における電極間容量（相互容量）を検出する。
図４において、１０１はＬＣＤドライバ、１０２はシーケンサ、１０３はタッチパネル走査電圧生成回路、１０６はデコーダ回路、１０７はタッチパネル、１０８は検出回路である。
タッチパネル１０７には、ユーザのタッチを検出するためのセンサ端子である電極パターン（Ｔｘ１〜Ｔｘ５の走査電極、Ｒｘ１〜Ｒｘ５の検出電極）が形成されている。
本発明の前提となるインセル方式の液晶表示装置は、タッチパネル機能が液晶表示パネルに内蔵されているため、図２に示す帯状の対向電極２１が走査電極（Ｔｘ）を兼用し、また、検出電極３１が検出電極（Ｒｘ）を構成する。
ＬＣＤドライバ１０１は、液晶表示パネルに画像を表示するための同期信号（垂直同期信号（Ｖｓｙｎｃ）及び水平同期信号（Ｈｓｙｎｃ））をシーケンサ１０２へ送出する。
シーケンサ１０２は、タッチパネル走査電圧生成回路１０３、デコーダ回路１０６、及び検出回路１０８を制御して、タッチ検出動作のタイミングを制御する。
タッチパネル走査電圧生成回路１０３は、Ｔｘ１〜Ｔｘ５の走査電極を駆動するためのタッチパネル走査電圧（Ｖｓｔｃ）を生成して出力する。
デコーダ回路１０６は、シーケンサ１０２から入力される選択信号に基づいて、タッチパネル走査電圧（Ｖｓｔｃ）を、Ｔｘ１〜Ｔｘ５の走査電極の中１つの走査電極へ出力するアナログスイッチ（デマルチプレクサ）である。
検出回路１０８は、Ｔｘ１〜Ｔｘ５の走査電極の中で、タッチパネル走査電圧（Ｖｓｔｃ）が供給されている１つの走査電極と、Ｒｘ１〜Ｒｘ５の各検出電極との交点における電極間容量（相互容量）を検出する。
図５は、本発明の前提となるインセル方式の液晶表示装置における、タッチパネルの検出原理を説明するための図である。
図６は、本発明の前提となるインセル方式の液晶表示装置における、タッチ検出動作のタイミング図である。
シーケンサ１０２は、タッチパネル走査電圧生成回路１０３等を制御し、垂直同期信号（Ｖｓｙｎｃ）及び水平同期信号（Ｈｓｙｎｃ）に同期しながら、Ｔｘ１〜Ｔｘ５の走査電極へ順次タッチパネル走査電圧（Ｖｓｔｃ）を供給する。ここで、図５、図６に示すように、各走査電極には、タッチパネル走査電圧（Ｖｓｔｃ）が複数回（図６では８回）供給される。
図６に示すように、検出回路１０８は、Ｒｘ１〜Ｒｘ５の各検出電極に流れる電流を積算し（図６では負方向への積算）、到達した電圧値（△Ｖａ，△Ｖｂ）を記録する。
走査電極（Ｔｘ）と検出電極（Ｒｘ）との交点付近を、指（導体）がタッチしている場合、指へも電流が流れるため、積算結果の電圧値に変化が生じる。
例えば、図６において、走査電極（Ｔｘ１）と検出電極（ＲｘＮ）との交点付近に指が存在しない場合（図６のＮＡに示すタッチ無しの状態）、検出電極に流れる電流を積算した電圧は、非タッチレベル（ＬＡ）となる。
これに対して、走査電極（Ｔｘ２）と検出電極（ＲｘＮ）との交点付近には指が存在する場合（図６のＮＢに示すタッチ有りの状態）、指へも電流が流れ、検出電極に流れる電流を積算した電圧は、非タッチレベル（ＬＡ）よりも高電位の電圧となる。この変化量（タッチ信号）によりタッチ位置を検出することができる。
図６は、本発明の前提となるインセル方式の液晶表示装置における、タッチ検出動作のタイミング図である。
シーケンサ１０２は、タッチパネル走査電圧生成回路１０３等を制御し、垂直同期信号（Ｖｓｙｎｃ）及び水平同期信号（Ｈｓｙｎｃ）に同期しながら、Ｔｘ１〜Ｔｘ５の走査電極へ順次タッチパネル走査電圧（Ｖｓｔｃ）を供給する。ここで、図５、図６に示すように、各走査電極には、タッチパネル走査電圧（Ｖｓｔｃ）が複数回（図６では８回）供給される。
図６に示すように、検出回路１０８は、Ｒｘ１〜Ｒｘ５の各検出電極に流れる電流を積算し（図６では負方向への積算）、到達した電圧値（△Ｖａ，△Ｖｂ）を記録する。
走査電極（Ｔｘ）と検出電極（Ｒｘ）との交点付近を、指（導体）がタッチしている場合、指へも電流が流れるため、積算結果の電圧値に変化が生じる。
例えば、図６において、走査電極（Ｔｘ１）と検出電極（ＲｘＮ）との交点付近に指が存在しない場合（図６のＮＡに示すタッチ無しの状態）、検出電極に流れる電流を積算した電圧は、非タッチレベル（ＬＡ）となる。
これに対して、走査電極（Ｔｘ２）と検出電極（ＲｘＮ）との交点付近には指が存在する場合（図６のＮＢに示すタッチ有りの状態）、指へも電流が流れ、検出電極に流れる電流を積算した電圧は、非タッチレベル（ＬＡ）よりも高電位の電圧となる。この変化量（タッチ信号）によりタッチ位置を検出することができる。
図７は、図４に示す検出回路１０８のより具体的な回路構成を示す回路図である。
図８は、図７に示す回路の動作を説明するためのタイミングチャートである。
図７において、１０は積分回路、１１はサンプルホールド回路、１２は１０ビットのＡＤ変換器、１３はＡＤ変換器１２から出力されるデータ（以下、ＲＡＷデータ）を格納するメモリ（ＲＡＭ）である。
以下、図８を用いて、図７に示す回路の動作を説明する。なお、図８において、Ｈｓｙｎｃは水平同期信号である。
（１）各検出電極（Ｒｘ１〜Ｒｘｎ）に流れる電流を検出（積分）前に、スイッチ（Ｓ１）をＯＮして、積分回路１０をリセットするとともに、スイッチ（Ｓ３）をＯＮとして、各検出電極（Ｒｘ１〜Ｒｘｎ）をリセットする（図８のＡ１の期間）。
基準電圧（ＶＲＥＦ）を４Ｖ（ＶＲＥＦ＝４Ｖ）とすると、積分回路１０の出力は４Ｖ、各検出電極（Ｒｘ１〜Ｒｘｎ）は、４Ｖにプリチャージされる。
（２）次に、スイッチ（Ｓ１）とスイッチ（Ｓ３）をＯＦＦとした後、Ｔｘ１〜Ｔｘｍの走査電極の１つから、タッチパネル走査電圧（Ｖｓｔｃ）を出力し、これに同期して、スイッチ（Ｓ２）をＯＮとして積分を行う（図８のＢ１の期間）。
これにより、Ｔｘ１〜Ｔｘｍの走査電極の１つ⇒交差容量（Ｃｘｙ）⇒積分容量（ＣＩＮＴ）の経路で電流が流れ、積分回路１０の出力電圧（ＶＩＮＴ）が低下する。
ここで、ＶＩＮＴ＝ＶＲＥＦ−Ｖｓｔｃ＊（Ｃｘｙ／ＣＩＮＴ）
図８は、図７に示す回路の動作を説明するためのタイミングチャートである。
図７において、１０は積分回路、１１はサンプルホールド回路、１２は１０ビットのＡＤ変換器、１３はＡＤ変換器１２から出力されるデータ（以下、ＲＡＷデータ）を格納するメモリ（ＲＡＭ）である。
以下、図８を用いて、図７に示す回路の動作を説明する。なお、図８において、Ｈｓｙｎｃは水平同期信号である。
（１）各検出電極（Ｒｘ１〜Ｒｘｎ）に流れる電流を検出（積分）前に、スイッチ（Ｓ１）をＯＮして、積分回路１０をリセットするとともに、スイッチ（Ｓ３）をＯＮとして、各検出電極（Ｒｘ１〜Ｒｘｎ）をリセットする（図８のＡ１の期間）。
基準電圧（ＶＲＥＦ）を４Ｖ（ＶＲＥＦ＝４Ｖ）とすると、積分回路１０の出力は４Ｖ、各検出電極（Ｒｘ１〜Ｒｘｎ）は、４Ｖにプリチャージされる。
（２）次に、スイッチ（Ｓ１）とスイッチ（Ｓ３）をＯＦＦとした後、Ｔｘ１〜Ｔｘｍの走査電極の１つから、タッチパネル走査電圧（Ｖｓｔｃ）を出力し、これに同期して、スイッチ（Ｓ２）をＯＮとして積分を行う（図８のＢ１の期間）。
これにより、Ｔｘ１〜Ｔｘｍの走査電極の１つ⇒交差容量（Ｃｘｙ）⇒積分容量（ＣＩＮＴ）の経路で電流が流れ、積分回路１０の出力電圧（ＶＩＮＴ）が低下する。
ここで、ＶＩＮＴ＝ＶＲＥＦ−Ｖｓｔｃ＊（Ｃｘｙ／ＣＩＮＴ）
（３）積分回路１０での積分終了後、スイッチ（Ｓ２）をＯＦＦ、スイッチ（Ｓ３）をＯＮとして、各検出電極（Ｒｘ１〜Ｒｘｎ）を４Ｖにプリチャージする（図８のＡ２の期間）。
（４）（２）の積分回路１０での積分動作を繰り返し、電圧を積み上げる（図８のＢ２，…の期間）。
（５）積分回路１０での積分完了後（図８のＢｎの期間後）、スイッチ（Ｓ４）をＯＮとして、サンプルホールド回路１１でサンプル＆ホールドし（図８のＣの期間）、その後、スイッチ（Ｓ６）を順次ＯＮとして、ＡＤ変換器１２でＡＤ変換し、メモリ（ＲＡＭ）１３に、Ｒｘ１〜Ｒｘｎの走査電極分のＲＡＷデータを格納する。
ＡＤ変換器１２が、１０ｂｉｔのＡＤ変換器の場合、ＲＡＷデータは０（積分０Ｖ）〜１０２３（積分４Ｖ）の範囲となる。
（６）交差容量（Ｃｘｙ）は非タッチ時＞タッチ時であるので、図６のＶａ、Ｖｂに示すように、積分回路１０での積分出力電圧（ＶＩＮＴ）の降下に差が生じ、ここにしきい値を設けて、タッチ検出する。
（４）（２）の積分回路１０での積分動作を繰り返し、電圧を積み上げる（図８のＢ２，…の期間）。
（５）積分回路１０での積分完了後（図８のＢｎの期間後）、スイッチ（Ｓ４）をＯＮとして、サンプルホールド回路１１でサンプル＆ホールドし（図８のＣの期間）、その後、スイッチ（Ｓ６）を順次ＯＮとして、ＡＤ変換器１２でＡＤ変換し、メモリ（ＲＡＭ）１３に、Ｒｘ１〜Ｒｘｎの走査電極分のＲＡＷデータを格納する。
ＡＤ変換器１２が、１０ｂｉｔのＡＤ変換器の場合、ＲＡＷデータは０（積分０Ｖ）〜１０２３（積分４Ｖ）の範囲となる。
（６）交差容量（Ｃｘｙ）は非タッチ時＞タッチ時であるので、図６のＶａ、Ｖｂに示すように、積分回路１０での積分出力電圧（ＶＩＮＴ）の降下に差が生じ、ここにしきい値を設けて、タッチ検出する。
図９は、インセル方式の液晶表示装置における、タッチパネル検出時と、画素書込み時のタイミングを説明するための図である。なお、図９において、Ｔ３は帰線期間、ＶＳＹＮＣは垂直同期信号、ＨＳＹＮＣは水平同期信号である。
図９のＡは、１フレームの画素書込み期間（Ｔ４）に、１番目の表示ラインから１２８０表示ラインまでの画素書込みタイミングを示し、図９のＢが、２０ブロックに分割された各ブロックの対向電極（ＣＴ１〜ＣＴ２０）におけるタッチパネル検出タイミングを示す。
図９に示すように、任意の表示ラインの対向電極を走査電極（ＴＸ）として機能させ、タッチパネル検出時のスキャン動作は、画素書き込みを行うゲートスキャンとは異なる箇所で行う。
図９で説明したように、ゲートスキャンと、タッチパネル走査は異なる表示ラインで実施しているが、映像線と対向電極（ＣＴ）との間、および、走査線と対向電極（ＣＴ）との間には寄生容量があるため、映像線上の電圧（ＶＤＬ）の変動、あるいは、走査電圧（ＶＧＬ）の立ち上がり、あるいは、立ち下り時に生じるノイズにより、タッチパネル検出時の検出感度が低下する。
そこで、本発明の前提となるインセル方式の液晶表示装置では、タッチ位置検出動作は、映像線上の電圧（ＶＤＬ）の変動、あるいは、走査電圧（ＶＧＬ）の立ち上がり、あるいは、立ち下りがない期間に実行される。
図９のＡは、１フレームの画素書込み期間（Ｔ４）に、１番目の表示ラインから１２８０表示ラインまでの画素書込みタイミングを示し、図９のＢが、２０ブロックに分割された各ブロックの対向電極（ＣＴ１〜ＣＴ２０）におけるタッチパネル検出タイミングを示す。
図９に示すように、任意の表示ラインの対向電極を走査電極（ＴＸ）として機能させ、タッチパネル検出時のスキャン動作は、画素書き込みを行うゲートスキャンとは異なる箇所で行う。
図９で説明したように、ゲートスキャンと、タッチパネル走査は異なる表示ラインで実施しているが、映像線と対向電極（ＣＴ）との間、および、走査線と対向電極（ＣＴ）との間には寄生容量があるため、映像線上の電圧（ＶＤＬ）の変動、あるいは、走査電圧（ＶＧＬ）の立ち上がり、あるいは、立ち下り時に生じるノイズにより、タッチパネル検出時の検出感度が低下する。
そこで、本発明の前提となるインセル方式の液晶表示装置では、タッチ位置検出動作は、映像線上の電圧（ＶＤＬ）の変動、あるいは、走査電圧（ＶＧＬ）の立ち上がり、あるいは、立ち下りがない期間に実行される。
［実施例］
タッチパネル機能を内蔵したインセル方式の液晶表示装置において、低消費電力のスタンバイモードの要求があるが、対向電極を、タッチパネルの走査電極（Ｔｘ）と兼用しているインセル方式の液晶表示装置では、液晶表示パネルの表示動作を停止させた状態で、走査電極（Ｔｘ）のスキャンを行うと、液晶表示パネルの液晶層に直流電圧が印加され、液晶層に焼き付きが発生してしまうという問題点がある。
前述の問題点を解決するために、本発明の実施例のインセル方式の液晶表示装置では、図１、図２に示すＣＦ基板３上に形成される、裏面側透明導電膜（ＣＤ）を、帯状のパターンに分割して構成されたタッチパネルの検出電極（Ｒｘ）のみを使用して、タッチ検出処理を実行することを特徴とする。
図１０は、本発明の実施例の低消費電力のスタンバイモード時のタッチ有無を検出する処理を説明するための図である。
図１０に示すように、本実施例では、低消費電力のスタンバイモード時には、裏面側透明導電膜（ＣＤ）を帯状のパターンに分割して構成されたタッチパネルの検出電極（Ｒｘ）の中で、一つおきの検出電極（Ｒｘ）を仮走査電極（Ｔ’ｘ）として機能させ、仮走査電極（Ｔｘ）からタッチパネル走査電圧（Ｖｓｔｃ）を出力する。
図１０では、検出電極（Ｒｘ２）を仮走査電極（Ｔ’ｘ１）、検出電極（Ｒｘ４）を仮走査電極（Ｔ’ｘ２）として動作させる。
また、ＬＣＤドライバ１０１内のレジスタ設定により、図１０に示すように、仮走査電極（Ｔ’ｘ１，Ｔ’ｘ２）に接続されるスイッチ（Ｓａ）をオフとし、かつ、仮走査電極（Ｔ’ｘ１，Ｔ’ｘ２）に接続される積分回路１０とサンプルホールド回路１１をオフとする。
タッチパネル機能を内蔵したインセル方式の液晶表示装置において、低消費電力のスタンバイモードの要求があるが、対向電極を、タッチパネルの走査電極（Ｔｘ）と兼用しているインセル方式の液晶表示装置では、液晶表示パネルの表示動作を停止させた状態で、走査電極（Ｔｘ）のスキャンを行うと、液晶表示パネルの液晶層に直流電圧が印加され、液晶層に焼き付きが発生してしまうという問題点がある。
前述の問題点を解決するために、本発明の実施例のインセル方式の液晶表示装置では、図１、図２に示すＣＦ基板３上に形成される、裏面側透明導電膜（ＣＤ）を、帯状のパターンに分割して構成されたタッチパネルの検出電極（Ｒｘ）のみを使用して、タッチ検出処理を実行することを特徴とする。
図１０は、本発明の実施例の低消費電力のスタンバイモード時のタッチ有無を検出する処理を説明するための図である。
図１０に示すように、本実施例では、低消費電力のスタンバイモード時には、裏面側透明導電膜（ＣＤ）を帯状のパターンに分割して構成されたタッチパネルの検出電極（Ｒｘ）の中で、一つおきの検出電極（Ｒｘ）を仮走査電極（Ｔ’ｘ）として機能させ、仮走査電極（Ｔｘ）からタッチパネル走査電圧（Ｖｓｔｃ）を出力する。
図１０では、検出電極（Ｒｘ２）を仮走査電極（Ｔ’ｘ１）、検出電極（Ｒｘ４）を仮走査電極（Ｔ’ｘ２）として動作させる。
また、ＬＣＤドライバ１０１内のレジスタ設定により、図１０に示すように、仮走査電極（Ｔ’ｘ１，Ｔ’ｘ２）に接続されるスイッチ（Ｓａ）をオフとし、かつ、仮走査電極（Ｔ’ｘ１，Ｔ’ｘ２）に接続される積分回路１０とサンプルホールド回路１１をオフとする。
同様に、ＬＣＤドライバ１０１内のレジスタ設定により、スイッチ（Ｓｂ１，…Ｓｂｎ）を順次オンとして、仮走査電極（Ｔ’ｘ１，Ｔ’ｘ２，…）に、順次タッチパネル走査電圧（Ｖｓｔｃ）を供給する。ここで、仮走査電極（Ｔ’ｘ１，Ｔ’ｘ２，…）には、タッチパネル走査電圧（Ｖｓｔｃ）が複数回（例えば、６４回；１回当たりの時間は、０．１１ｕｓ）供給される。
前述したように、仮走査電極（Ｔ’ｘ１，Ｔ’ｘ２）に接続される積分回路１０以外の積分回路１０は、各検出電極（Ｒｘ１，Ｒｘ３，…）に流れる電流を積算し（本実施例ででは負方向への積算）、到達した電圧値（△Ｖａ，△Ｖｂ）を記録する。
各検出電極（Ｒｘ１，Ｒｘ３，…）と、仮走査電極（Ｔ’ｘ１，Ｔ’ｘ２）とを、指（導体）がタッチしている場合、あるいは、各検出電極（Ｒｘ１，Ｒｘ３，…）と、仮走査電極（Ｔ’ｘ１，Ｔ’ｘ２）に、指（導体）が近接した場合、指へも電流が流れるため、各検出電極（Ｒｘ１，Ｒｘ３，…）に流れる電流を積分した積算結果の電圧値に変化が生じる。
前述の図６で説明したように、各検出電極（Ｒｘ１，Ｒｘ３，…）と、仮走査電極（Ｔ’ｘ１，Ｔ’ｘ２）とに、指が近接していない場合、検出電極に流れる電流を積算した電圧は、非タッチレベル（例えば、図６のＬＡ）となる。
これに対して、各検出電極（Ｒｘ１，Ｒｘ３，…）と、仮走査電極（Ｔ’ｘ１，Ｔ’ｘ２）とを、指がタッチしている場合、指へも電流が流れるので、各検出電極（Ｒｘ１，Ｒｘ３，…）に流れる電流を積算した電圧は、非タッチレベル（例えば、図６のＬＡ）よりも高電位の電圧となる。この変化量（タッチ信号）によりタッチ位置を検出することができる。
前述したように、仮走査電極（Ｔ’ｘ１，Ｔ’ｘ２）に接続される積分回路１０以外の積分回路１０は、各検出電極（Ｒｘ１，Ｒｘ３，…）に流れる電流を積算し（本実施例ででは負方向への積算）、到達した電圧値（△Ｖａ，△Ｖｂ）を記録する。
各検出電極（Ｒｘ１，Ｒｘ３，…）と、仮走査電極（Ｔ’ｘ１，Ｔ’ｘ２）とを、指（導体）がタッチしている場合、あるいは、各検出電極（Ｒｘ１，Ｒｘ３，…）と、仮走査電極（Ｔ’ｘ１，Ｔ’ｘ２）に、指（導体）が近接した場合、指へも電流が流れるため、各検出電極（Ｒｘ１，Ｒｘ３，…）に流れる電流を積分した積算結果の電圧値に変化が生じる。
前述の図６で説明したように、各検出電極（Ｒｘ１，Ｒｘ３，…）と、仮走査電極（Ｔ’ｘ１，Ｔ’ｘ２）とに、指が近接していない場合、検出電極に流れる電流を積算した電圧は、非タッチレベル（例えば、図６のＬＡ）となる。
これに対して、各検出電極（Ｒｘ１，Ｒｘ３，…）と、仮走査電極（Ｔ’ｘ１，Ｔ’ｘ２）とを、指がタッチしている場合、指へも電流が流れるので、各検出電極（Ｒｘ１，Ｒｘ３，…）に流れる電流を積算した電圧は、非タッチレベル（例えば、図６のＬＡ）よりも高電位の電圧となる。この変化量（タッチ信号）によりタッチ位置を検出することができる。
本実施例では、低消費電力のスタンバイモード時に、前述したタッチ検出処理を、５０ｍｓ周期、かつ、タッチ検出期間（１．７３ｍｓ）で実行する。
低消費電力のスタンバイモード中に、タッチを検出すると、検出情報は、ＬＣＤドライバ１０１からホストコントローラに送信され、ホストコントローラは、通常表示、通常検出モードに遷移する。
以上説明したように、本実施例では、低消費電力のスタンバイモード時に、ＣＦ基板３上に形成される、裏面側透明導電膜（ＣＤ）を、帯状のパターンに分割して構成されたタッチパネルの検出電極（Ｒｘ）のみを使用してタッチ検出処理を実行し、液晶表示パネルの表示動作を停止させた状態で、走査電極（Ｔｘ）のスキャンを行うことがないので、液晶表示パネルの液晶層に直流電圧が印加され、液晶層に焼き付きが発生するのを防止することが可能となる。
また、本実施例では、低消費電力のスタンバイモード時に、仮走査電極（Ｔ’ｘ）として機能する検出電極（Ｒｘ）に接続される積分回路１０およびサンプルホールド回路１１をオフとするので、検出回路１０８で消費される電力は半分となるので、スタンバイモード時の消費電力をより低減することが可能となる。
以上、本発明者によってなされた発明を、前記実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは勿論である。
低消費電力のスタンバイモード中に、タッチを検出すると、検出情報は、ＬＣＤドライバ１０１からホストコントローラに送信され、ホストコントローラは、通常表示、通常検出モードに遷移する。
以上説明したように、本実施例では、低消費電力のスタンバイモード時に、ＣＦ基板３上に形成される、裏面側透明導電膜（ＣＤ）を、帯状のパターンに分割して構成されたタッチパネルの検出電極（Ｒｘ）のみを使用してタッチ検出処理を実行し、液晶表示パネルの表示動作を停止させた状態で、走査電極（Ｔｘ）のスキャンを行うことがないので、液晶表示パネルの液晶層に直流電圧が印加され、液晶層に焼き付きが発生するのを防止することが可能となる。
また、本実施例では、低消費電力のスタンバイモード時に、仮走査電極（Ｔ’ｘ）として機能する検出電極（Ｒｘ）に接続される積分回路１０およびサンプルホールド回路１１をオフとするので、検出回路１０８で消費される電力は半分となるので、スタンバイモード時の消費電力をより低減することが可能となる。
以上、本発明者によってなされた発明を、前記実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは勿論である。
２ 第１基板
３ 第２基板
４ 液晶組成物
５ 液晶ドライバＩＣ
１０ 積分回路
１１ サンプルホールド回路
１２ ＡＤ変換器
１３ メモリ（ＲＡＭ）
２１ 対向電極
２２ 対向電極信号線
２５ 駆動回路用入力端子
３１ 検出電極
３３ ダミー電極
３６ 検出電極用端子
４０ フロントウィンドウ（又は、保護フィルム）
５３ 接続用フレキシブル配線基板
１０１ ＬＣＤドライバ
１０２ シーケンサ
１０３ タッチパネル走査電圧生成回路
１０６ デコーダ回路
１０７ タッチパネル
１０８ 検出回路
２００ 画素部
５０２ 指
ＭＦＰＣ メインフレキシブル配線基板
Ｔｘ タッチパネルの走査電極
Ｔ’ｘ スタンバイモード時に走査電極として機能する検出電極
Ｒｘ タッチパネルの検出電極
３ 第２基板
４ 液晶組成物
５ 液晶ドライバＩＣ
１０ 積分回路
１１ サンプルホールド回路
１２ ＡＤ変換器
１３ メモリ（ＲＡＭ）
２１ 対向電極
２２ 対向電極信号線
２５ 駆動回路用入力端子
３１ 検出電極
３３ ダミー電極
３６ 検出電極用端子
４０ フロントウィンドウ（又は、保護フィルム）
５３ 接続用フレキシブル配線基板
１０１ ＬＣＤドライバ
１０２ シーケンサ
１０３ タッチパネル走査電圧生成回路
１０６ デコーダ回路
１０７ タッチパネル
１０８ 検出回路
２００ 画素部
５０２ 指
ＭＦＰＣ メインフレキシブル配線基板
Ｔｘ タッチパネルの走査電極
Ｔ’ｘ スタンバイモード時に走査電極として機能する検出電極
Ｒｘ タッチパネルの検出電極
Claims (5)
- 第１基板と、
第２基板と、
前記第１基板と前記第２基板との間に狭持される液晶とを有する液晶表示パネルを備え、マトリクス状に配置された複数の画素を有する液晶表示装置であって、
前記第２基板は、タッチパネルの検出電極を有し、
前記各画素は、画素電極と対向電極とを有し、
前記対向電極は、複数のブロックに分割されており、
前記分割された各ブロックの対向電極は、連続する複数の表示ラインの各画素に対して共通に設けられており、
前記分割された各ブロックの対向電極は、前記タッチパネルの走査電極を兼用し、
低消費電力のスタンバイモード時に、前記複数の検出電極だけを使用して、タッチの有無を検出する手段を有し、
前記スタンバイモード時に、隣り合う２本の検出電極の一方にタッチ検出用の電圧を印加し、他方の検出電極を検出電極として使用することを特徴とする液晶表示装置。 - 第１基板と、
第２基板と、
前記第１基板と前記第２基板との間に狭持される液晶とを有する液晶表示パネルを備え、マトリクス状に配置された複数の画素を有する液晶表示装置であって、
前記第２基板は、タッチパネルの検出電極を有し、
前記各画素は、画素電極と対向電極とを有し、
前記対向電極は、複数のブロックに分割されており、
前記分割された各ブロックの対向電極は、連続する複数の表示ラインの各画素に対して共通に設けられており、
前記分割された各ブロックの対向電極は、前記タッチパネルの走査電極を兼用し、
前記分割された各ブロックの対向電極には、対向電圧とタッチパネル走査電圧とが供給され、
低消費電力のスタンバイモード時に、前記複数の検出電極の中の１つおきの検出電極を、仮走査電極として機能させ、前記仮走査電極として機能する各検出電極に前記タッチパネル走査電圧を供給する手段と、
低消費電力のスタンバイモード時に、前記仮走査電極として機能する検出電極以外の検出電極で検出された検出電圧に基づき、タッチの有無を検出する手段とを有することを特徴とする液晶表示装置。 - 前記分割された各ブロックの対向電極に、前記対向電圧と前記タッチパネル走査電圧とを供給する駆動回路を有し、
低消費電力のスタンバイモード時に、前記駆動回路は、前記仮走査電極として機能する各検出電極に前記タッチパネル走査電圧を供給することを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置。 - 前記仮走査電極として機能する複数の検出電極毎に設けられ、それぞれ前記仮走査電極として機能する各検出電極に接続される複数の第１スイッチ回路を有し、
低消費電力のスタンバイモード時に、前記複数の第１スイッチ回路が順次オンとなり、
前記仮走査電極として機能する検出電極に前記タッチパネル走査電圧を供給することを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置。 - 前記複数の検出電極毎に設けられ、前記各検出電極に接続される複数の積分回路を有し、
前記仮走査電極として機能する複数の検出電極に接続される前記積分回路は、第２スイッチ回路を介して、前記仮走査電極として機能する複数の検出電極に接続され、
低消費電力のスタンバイモード時に、前記第２スイッチ回路がオフとされ、かつ、前記仮走査電極として機能する複数の検出電極に接続される前記積分回路がオフとされることを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置。
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