JP6440229B2 - タッチ機能を有する液晶表示装置及びそのタッチ検知方法 - Google Patents

タッチ機能を有する液晶表示装置及びそのタッチ検知方法 Download PDF

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Description

この発明は、液晶表示技術に関し、特にタッチ機能を有する液晶表示装置及びそのタッチ検知方法
に関する
目下、タッチ機能と表示機能とを一体化した液晶表示装置は、日増しに多用されている。その内コンデンサ式タッチ機能を液晶表示パネルの液晶セルに内蔵したインセル技術は、液晶表示パネルを薄くし、軽量化するという長所を有し、この領域においてますます発展の勢いを見せている。インセル技術を採用した液晶表示パネルでは、通常コモン電極をタッチスクリーン電極としてタッチ信号の送受信を行う。但し、コモン電極は、さらに表示信号の送受信をも行う。よって、表示信号とタッチ信号とが互いに干渉する。このため液晶表示装置のタッチ制御効果と表示の品質とに影響を与える。
この発明は、主に上述する技術問題を解決するためのものであって、即ち、表示信号とタッチ信号との互いの干渉を抑制し、液晶表示装置のタッチ制御効果と表示の品質を改善するタッチ機能を有する液晶表示装置及びそのタッチ検知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で採用する技術プランは次のとおりである。即ち、表示部材とタッチ部材とを含む液晶表示装置を提供する。該表示部材と該タッチ部材は、がコモン電極を共用し、該表示部材が１フレーム毎に複数回のゲート駆動とグレイスケール駆動の動作を順に実行し、該表示部材がその時点におけるゲート駆動とグレイスケール駆動の動作を行ない、かつ該コモン電極上の電圧が安定してから該タッチ部材がタッチ検知の動作を実行し、該タッチ部材がさらに一歩進んで、該表示部材が次のゲート駆動とグレイスケール駆動の動作を行う前に、その時点におけるタッチ検知の動作を終え、該表示部材がゲートドライバと、データドライバと、平行して配置される複数のゲート線と、平行して配置され、かつ該ゲート線と絶縁して交差する複数のデータ線とを含み、かつ複数の該ゲート線と複数の該データ線とによって、複数のアレイ方式で配置される画素領域を定義し、該表示部材が、それぞれの該画素領域に設けるＴＦＴと画素電極とを含み、該ＴＦＴのゲート電極が該ゲート線に対応して接続し、かつ、該ＴＦＴのソース電極が該データ線に対応して接続するとともに、該ＴＦＴのドレイン電極が該画素電極に対応し、該コモン電極が該画素電極に相対して設けられ、該ゲートドライバが複数の該ゲート線にゲート駆動信号を順に提供して該ゲート線に対応する該ＴＦＴを起動し、かつ該データドライバが複数の該データ線にグレイスケール駆動信号を提供して、起動した該ＴＦＴを介して該画素電極に該グレイスケール駆動信号を印加し、該ゲートドライバが該ゲート駆動信号を提供し、該データドライバが該グレイスケール駆動信号を提供し、かつ該コモン電極上の電圧が安定してから、該タッチ部材がタッチ検知の動作を実行する。
該タッチ部材は、該コモン電極と相対して設けるタッチ電極と、及び該タッチ電極と該コモン電極とに接続するタッチ回路とを含み、該タッチ回路が該コモン電極か該タッチ電極のいずれかに駆動信号を印加し、かつ該コモン電極か該タッチ電極の内の他の１つから検知信号を得て、タッチの動作に対して該コモン電極と該タッチ電極との間で起きた電気容量の変化を検知する。
該タッチ電極は複数あり、かつ該タッチ電極の数が該ゲート線の数より少なく、該タッチ回路において１フレーム毎にそれぞれの該タッチ電極がタッチ検知の動作を少なくとも２回行なう。
また、上述する課題を解決するためこの発明で別途採用する技術プランは次のとおりである。即ち、表示部材とタッチ部材とを含み、タッチ機能を具える液晶表示装置を提供し、該表示部材と該タッチ部材とがコモン電極を共用し、該表示部材が１フレーム毎に複数回のゲート駆動とグレイスケール駆動の動作を順に実行し、該表示部材がその時点におけるゲート駆動とグレイスケール駆動の動作を実行し、かつ該コモン電極上の電圧が安定してから該タッチ部材が検査の動作を行う。
該タッチ部材は、さらに一歩進んで該表示部材が次のゲート駆動とグレイスケール駆動の動作を行う前に、その時点におけるタッチ検知の動作を終える。
該記表示部材は、ゲートドライバと、データドライバと、平行して配置される複数のゲート線と、平行して配置され、かつ該ゲート線と絶縁して交差する複数のデータ線とを含み、かつ複数の該ゲート線と複数の該データ線とによって、複数のアレイ方式で配置される画素領域を定義し、該表示部材が、それぞれの該画素領域に設けるＴＦＴと画素電極とを含み、該ＴＦＴのゲート電極が該ゲート線に対応して接続し、かつ、該ＴＦＴのソース電極が該データ線に対応して接続するとともに、該ＴＦＴのドレイン電極が該画素電極に対応し、該コモン電極が該画素電極に相対して設けられ、該ゲートドライバが複数の該ゲート線にゲート駆動信号を順に提供して該ゲート線に対応する該ＴＦＴを起動し、かつ該データドライバが複数の該データ線にグレイスケール駆動信号を提供して、起動した該ＴＦＴを介して該画素電極に該グレイスケール駆動信号を印加し、該ゲートドライバが該ゲート駆動信号を提供し、該データドライバが該グレイスケール駆動信号を提供し、かつ該コモン電極上の電圧が安定してから、該タッチ部材がタッチ検知の動作を実行する。
該タッチ部材は、該コモン電極と相対して設けるタッチ電極と、及び該タッチ電極と該コモン電極とに接続するタッチ回路とを含み、該タッチ回路が該コモン電極か該タッチ電極のいずれかに駆動信号を印加し、かつ該コモン電極か該タッチ電極の内の他の１つから検知信号を得て、タッチの動作に対して該コモン電極と該タッチ電極との間で起きた電気容量の変化を検知する。
該タッチ電極は複数あり、かつ該タッチ電極の数が該ゲート線の数より少なく、該タッチ回路において１フレーム毎にそれぞれの該タッチ電極がタッチ検知の動作を少なくとも２回行なう。
また、上述する課題を解決するために、この発明で採用する他の技術プランは、液晶表示装置のタッチ検知方法であって、該液晶表示装置が表示部材とタッチ部材とを含み、かつ該表示部材と該タッチ部材とがコモン電極を共用し、該表示部材が１フレーム毎に複数回のゲート駆動とグレイスケール駆動の動作を順に実行し、該表示部材がその時点におけるゲート駆動とグレイスケール駆動の動作を実行し、かつ該コモン電極上の電圧が安定してから該タッチ部材が検査の動作を行う。
上述するタッチ検知方法が、該表示部材が次のゲート駆動とグレイスケール駆動の動作を行なう前に、該タッチ部材がその時点でのタッチ検知の動作を終えることを更に含む。
また、上述するタッチ検知方法において、該表示部材がゲートドライバと、データドライバと、平行して配置される複数のゲート線と、平行して配置され、かつ該ゲート線と絶縁して交差する複数のデータ線とを含み、かつ複数の該ゲート線と複数の該データ線とによって、複数のアレイ方式で配置される画素領域を定義し、該表示部材が、それぞれの該画素領域に設けるＴＦＴと画素電極とを含み、該ＴＦＴのゲート電極が該ゲート線に対応して接続し、かつ、該ＴＦＴのソース電極が該データ線に対応して接続するとともに、該ＴＦＴのドレイン電極が該画素電極に対応し、該コモン電極が該画素電極に相対して設けられ、該ゲートドライバが複数の該ゲート線にゲート駆動信号を順に提供して該ゲート線に対応する該ＴＦＴを起動し、かつ該データドライバが複数の該データ線にグレイスケール駆動信号を提供して、起動した該ＴＦＴを介して該画素電極に該グレイスケール駆動信号を印加し、該ゲートドライバが該ゲート駆動信号を提供し、該データドライバが該グレイスケール駆動信号を提供し、かつ該コモン電極上の電圧が安定してから、該タッチ部材がタッチ検知の動作を実行する。
また、上述するタッチ検知方法において、該タッチ部材が、該コモン電極と相対して設けるタッチ電極と、及び該タッチ電極と該コモン電極とに接続するタッチ回路とを含み、該タッチ回路が該コモン電極か該タッチ電極のいずれかに駆動信号を印加し、かつ該コモン電極か該タッチ電極の内の他の１つから検知信号を得て、タッチの動作に対して該コモン電極と該タッチ電極との間で起きた電気容量の変化を検知する。
また、上述するタッチ検知方法において、該タッチ電極が複数あり、かつ該タッチ電極の数が該ゲート線の数より少なく、該タッチ回路において１フレーム毎にそれぞれの該タッチ電極がタッチ検知の動作を少なくとも２回行なう。
上述する技術プランによって、この発明に発生する有益な効果は次のとおりである。即ち、この発明の実施例のタッチ機能を具える液晶表示装置は、表示部材がその時点におけるゲート駆動とグレイスケール駆動の動作を実行し、かつ該コモン電極上の電圧が安定してから該タッチ部材が検査の動作を行うように設計することで、表示信号とタッチ信号とにタイムシェアリング処理を行う。ここから表示信号とタッチ信号との互いの干渉を抑制し、液晶表示装置のタッチ効果と表示の品質を改善する。
この発明の優先的な実施例における液晶表示装置の構造を示した説明図である。 図１に開示する表示部材の構造を示した説明図である。 この発明による液晶表示装置のそれぞれの信号のシーケンス図である。 この発明による液晶表示装置のそれぞれのタッチ電極の信号のシーケンス図である。 この発明の優先的な実施例におけるタッチ検知方法を示したフローチャートである。
この発明の技術プランについてはっきりと、かつ完全に説明するために、具体的な実施例を挙げ、図面を参照にして以下に詳述する。この発明に関して以下に述べる実施例は、この発明の実施の形態の一部分にすぎず、その全てではない。よって、当業者で通常の技術者がこの発明の実施の形態に基づき、かつ創作的な作業を行わなという前提の下でなし得たその他実施例は、いずれもこの発明の特許請求の範囲に含まれるものとする。
図１は、この発明の優先的な実施例の液晶表示装置の構造を示した説明図である。実施例における液晶表示装置１０は、表示部材１１とタッチ部材１２とを含む。表示部材１１とタッチ部材１２とは、コモン電極１３を共用する。タッチ部材１２は液晶表示装置１０のタッチ機能を実現するためのものであって、タッチ電極１２１とタッチ回路１２２とを含む。タッチ電極１２１はコモン電極１３と相対して設けられ、短冊状であってもよい。タッチ回路１２２はタッチ電極１２１とコモン電極１３とに接続する。
コモン電極１３は、液晶表示装置１０のカラーフィルタ基板上に設けてもよく、表示部材１１は液晶表示装置１０のアレイ基盤上に設ける。
図２は、図１に開示する表示部材の構造を示した説明図である。図２に開示するように、表示部材１１はタッチ機能を有しない液晶表示パネルである。実施例における表示部材１１は、ゲートドライバ１１１と、データドライバ１１２と、平行して配置される複数のゲート線G1,G2,…,Gnと、平行して配置され、かつデータ線G1,G2,…,Gnと絶縁して交差する複数のデータ線D1,D2,…,Dnとを含む。複数のゲート線G1,G2,…,Gnと複数のデータ線D1,D2,…,Dnとによって複数のアレイ方式で配置される画素領域１１３を定義する。
それぞれの画素領域１１３は、薄膜トランジスタ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ，ＴＦＴ）Ｔと、画素電極Ｐと、を含む。画素電極Ｐはコモン電極１３に相対して設ける。薄膜トランジスタＴはゲート電極ｇと、ソース電極ｓと、ドレイン電極ｄとを含む。画素電極Ｐはドレイン電極ｄに対応して接続する。ゲート線はゲート電極ｇに対応して接続する。データ線はソース電極ｓに対応して接続する。薄膜トランジスタＴがオン状態になるとソース電極ｓを介してデータ駆動信号を画素電極Ｐに伝送する。
ゲートドライバ１１１は、複数のゲート線G1,G2,…,Gnの順によってゲート駆動信号を提供してゲート線に対応する薄膜トランジスタＴを順に起動する。データドライバ１１２は、複数のデータ線D1,D2,…,Dnにグレイスケール駆動信号を提供し、起動した薄膜トランジスタＴを介して画素電極Ｐにグレイスケール駆動信号を印加する。具体的に述べると次のとおりである。
実施例においては、同一のゲート線で複数の画素領域１１３を駆動し、かつ複数の画素領域１１３は、それぞれ図２に開示するカラーＧ（緑色，Ｇｒｅｅｎ）、Ｒ（赤色，Ｒｅｄ）及びＢ（青色，Ｂｌｕｅ）を表示する。ゲート線がゲート駆動信号を伝送する場合、同一のゲート線が駆動する複数の画素領域１１３の薄膜トランジスタＴは、いずれもオン状態にある。複数のデータ線D1,D2,…,Dnは、グレイスケール駆動信号を対応する画素電極Ｐに同時に伝送して異なるカラーを表示する画素領域１１３に充電を行う。
図３は、この発明の優先的な実施例におけるそれぞれの信号のシーケンス図である。図１から図３に開示するように、ゲート電極駆動信号ＧＯＥによってゲート線の信号出力を制御し、グレイスケール駆動信号ＳＴＢによってデータ線の信号出力を制御することで、表示部材１１が１フレーム毎に複数回のゲート駆動とグレイスケール駆動の動作を順に実行し、タッチ駆動信号ＴＰＥ（Ｔｏｕｃｈ Ｐａｎｅｌ Ｅｎａｂｌｅｄ）によってタッチ回路１２２を制御してタッチ検知の動作を実行する。
表示段階においてゲート駆動信号ＧＯＥが高レベルを出力してゲート線G1を制御し、高レベル出力を行うとともに、薄膜トランジスタＴをオンにする。同時に、グレイスケール信号ＳＴＢが高レベルを出力してデータ線D1を駆動し、対応する電圧値を入力する。ここから画素領域１１３に充電する。充電が完了すると、ゲートドライバ１１１がゲート駆動信号を提供し、データドライバ１１２がグレイスケール駆動信号を提供し、かつコモン電極１３上の電圧Ｖｃｏｍが安定に向かう。この場合、タッチ検知信号ＴＰＥが高レベルを出力して液晶表示装置１０がタッチ段階に入るように指示する。
タッチ段階において、タッチ回路１２２は、コモン電極１３かタッチ電極１２１のいずれかに駆動信号を印加し、かつコモン電極１３かタッチ電極１２１の内の他の１つから検知信号を得て、ここからタッチの動作に対してコモン電極１３とタッチ電極１２１との間で起きた電気容量の変化を検知する。
タッチ部材１２は、さらに一歩進んで、表示部材１１が次のゲート駆動とグレイスケール駆動の動作を行う前に、その時点におけるタッチ検知の動作を終える。具体的に述べると、タッチ段階が終了する場合に、タッチ検知信号ＴＰＥによって低レベルを出力して指示を行い、同時にゲート駆動信号ＧＯＥが低レベルを出力し、ゲート線G1を制御して低レベルの出力を行い、薄膜トランジスタＴをオフにして当該行の走査を終える。次いで、ゲート駆動信号ＧＯＥを制御して高レベルを出力し、ゲート線G2に走査の開始を指示して、再度タッチ段階に入る。
以上についてさらに述べると、タッチ部材１２は表示部材１１がその時点におけるゲート駆動とグレイスケール駆動の動作を実行し、かつコモン電極１３上の電圧が安定した状態になると、タッチ検知の動作を実行し、表示信号とタッチ信号とにタイムシェアリング処理を行う。ここから表示信号とタッチ信号との互いの干渉を抑制し、液晶表示装置１０のタッチ効果と表示の品質を改善する。
この発明の実施例において、タッチ電極１２１の数はゲート線の数より優先的に少なくする。よって、タッチ回路１２２において１フレーム毎にそれぞれのタッチ電極がタッチ検知の動作を少なくとも２回行ない、タッチ検知の回数が多くなる。このため液晶表示装置１０のタッチ効果を高めることができる。
タッチ段階において、タッチ検知の周波数はＩＣの駆動機能によって決まる。例えば４４の電極ピン（Ｔｘ ｐｉｎｓ）を有するタッチＩＣであって、周波数１２０Ｈｚのタッチ検知を実現し、表示部材１１が８８０本のゲート線を具え、フレーム周波数が６０Ｈｚの場合、図４にも開示するように、それぞれのタッチ電極１２１は、1フレーム画面の時間内に信号を２回送信し、１２０Ｈｚのタッチ検知を完了させるために必要とするタッチ検知信号ＴＰＥが１フレームの時間内に８８回送信されて、このためタッチ検知の動作が予期する時間帯に発生することを保証する。また、ゲート線の数の変化に基づき、毎次送信する信号の間隔は対応した調整を行うことができる。
図５は、この発明の優先的な実施例におけるタッチ検知方法を示したフローチャートである。図面に開示する検知方法は図１と図２に開示する液晶表示装置１０に対して行なうタッチ検知方法である。図５に開示するように、該タッチ検知方法は次のとおりである。
ステップＳ５１において、液晶表示装置の表示部材において、フレーム毎に複数回のゲート駆動とグレイスケール駆動の動作を順に実行する。
ステップＳ５２において、表示部材がその時点のゲート駆動とグレイスケール駆動の動作を行ない、かつコモン電極の電圧が安定してから、液晶法表示装置のタッチ部材がタッチ検知の動作を行う。
さらに一歩進んで、表示部材が次のゲート駆動とグレイスケール駆動の動作を行なう前にタッチ部材がその時点でのタッチ検知の動作を終える。
実施例におけるタッチ検知方法は、上述する液晶表示装置１０のそれぞれの構造素子が対応して実行する。該タッチ検知方法の具体的な過程は、液晶表示装置１０が表示段階とタッチ段階に在る場合の作動の過程を参照することができる。よって、ここでは詳述しない。
以上をまとめると、実施例におけるタッチ機能を具えた液晶表示装置は、表示部材がその時点におけるゲート駆動とグレイスケール駆動の動作を実行し、かつコモン電極上の電圧が安定してからタッチ部材がタッチ検知の動作を行うように設計し、表示信号とタッチ信号とにタイムシェアリング処理を行い、ここから表示信号とタッチ信号との互いの干渉を抑制し、液晶表示装置のタッチ効果と表示の品質を改善する。
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、この発明の特許請求の範囲を限定するものではない。この発明の説明書の記載および添付する図面の内容に基づいてなされ、この発明に対して均等の効果を有する構造、又は工程の変更、もしくは直接、間接問わずその他関連技術の領域に転用することは、いずれも同一の理論によるものであって、これらはすべてこの発明の特許請求の範囲に含まれるものとする。
１０ 液晶表示
１１ 表示部材
１１１ ゲートドライバ
１１２ データドライバ
１１３ 画素領域
１２ タッチ部材
１２１ タッチ電極
１２２ タッチ回路
１３ コモン電極
D1,D2,…,Dn データ線
G1,G2,…,Gn ゲート線
Ｇ カラー
Ｒ カラー
Ｂ カラー
ｄ ドレイン電極
ｇ ゲート電極
ｓ ソース電極
Ｔ 薄膜トランジスタ
Ｐ 画素電極
ＧＯＥ ゲート駆動信号
ＳＴＢ グレイスケール駆動信号
ＴＰＥ タッチ検知信号
Ｖｃｏｍ 電圧

Claims (2)

  1. 表示部材と、タッチ部材と、前記表示部材と前記タッチ部材とで共用するコモン電極と、を含む液晶表示装置の駆動方法であって、
    前記表示部材は、
    ゲートドライバと、
    データドライバと、
    平行して配置された複数のゲート線と、
    平行して配置されかつ前記ゲート線と絶縁して交差する複数のデータ線と、
    複数の前記ゲート線と複数の前記データ線とによって定義される画素領域ごとに設けられたＴＦＴおよび画素電極と、を有し、
    前記ＴＦＴのゲート電極が前記ゲート線に対応して接続し、かつ、前記ＴＦＴのソース電極が前記データ線に対応して接続するとともに、前記ＴＦＴのドレイン電極が前記画素電極に対応して接続し、
    前記コモン電極が前記画素電極に相対して設けられ、
    前記ゲートドライバが複数の前記ゲート線にゲート駆動信号を順に提供して前記ゲート線に対応する前記ＴＦＴを起動し、
    前記データドライバが複数の前記データ線にグレイスケール駆動信号を提供して前記画素電極に充電し、
    このとき、複数の前記ゲート線を上から順にゲート線Ｇ１、ゲート線Ｇ２、・・ゲート線Ｇｋ、ゲート線Ｇｋ＋１・・ゲート線Ｇｎとするとき、
    前記ゲートドライバは、前記ゲート線を上から順に一本ずつ時間間隔を空けずに順次駆動し、
    前記データドライバは、前記ゲートドライバが前記ゲート線に前記ゲート駆動信号の提供の開始と同時に、対応する前記ゲート線に繋がった前記画素領域に対応するグレイスケール駆動信号の提供を開始して前記画素電極を充電し、
    前記ゲート線Ｇｋの駆動の開始から次のゲート線Ｇｋ＋１の駆動の開始までの時間をゲート線サイクルタイムとし、
    前記タッチ部材は、
    前記コモン電極と相対して設けられた複数のタッチ電極と、
    前記タッチ電極と前記コモン電極とに接続するタッチ回路と、を有し、
    前記タッチ回路が実行するタッチ検知動作は、前記コモン電極および前記タッチ電極のうちのいずれか一方にタッチ駆動信号を印加し、かつ、前記コモン電極か前記タッチ電極のうちのいずれか他方からタッチ検知信号を得て、タッチの動作に対して前記コモン電極と前記タッチ電極との間で起きた電気容量の変化を検知するものであり、
    当該液晶表示装置の駆動方法は、
    前記ゲートドライバが複数の前記ゲート線のうちの一本の前記ゲート線Ｇｋに前記ゲート駆動信号の提供を介してゲート駆動を行うと同時に、前記データドライバが複数の前記データ線に前記グレイスケール駆動信号の提供を開始してグレイスケール駆動を行い、前記データドライバが前記一本のゲート線に繋がった前記画素電極に充電する画素充電工程と、
    前記ゲート線Ｇｋをゲート駆動する前記ゲート線サイクルタイムの後半であってその終了の直前から前記タッチ回路が１回の前記タッチ検知動作を開始し、かつ、次の前記ゲート線Ｇｋ＋１のゲート駆動が開始される前に前記１回の前記タッチ検知動作を終了するタッチ検知工程と、を有し、
    前記ゲート線Ｇｋに繋がった前記画素電極に充電する画素充電工程の終了後間隔を空けずに次のゲート線Ｇｋ＋１に繋がった前記画素電極に充電する画素充電工程を開始する
    ことを特徴とする液晶表示装置の駆動方法。
  2. 請求項１に記載の液晶表示装置の駆動方法において、
    前記タッチ検知工程の前記タッチ検知動作の開始は、前記画素充電工程において前記画素電極に充電が完了して前記コモン電極の電圧が安定した後である
    ことを特徴とする液晶表示装置の駆動方法。
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