JP6479625B2 - タッチ検出機能付き表示装置 - Google Patents

Description

本開示は、タッチ検出機能付き表示装置に関する。

近年、いわゆるタッチパネルと呼ばれる近接又は接触を検出する装置を液晶表示装置等の表示装置に重畳するように設け、あるいはタッチパネルと表示装置とを一体化することにより、タッチパネルを介した情報入力を可能とした表示装置（以下、タッチ検出機能付き表示装置）が知られている。タッチ検出機能付き表示装置では、表示装置としての構成が生じさせるノイズがタッチ検出に与える影響を低減することを目的として、表示装置による１フレームの画像の表示を複数回に分けて部分的に実施し、係る複数回の表示の間隙にタッチパネルによるタッチ検出を実施しているものがある（例えば特許文献１）。

特開２０１０−１８７２２１号公報

特許文献１に記載されているタッチ検出機能付き表示装置では、表示出力のための表示走査処理及び表示走査処理の間隙に実施されるタッチ検出処理の期間が周期的であった。係る周期的な表示走査処理及び周期的なタッチ検出処理は、表示及びタッチ検出に影響を与えるノイズを周期的に発生させることがあり、周期的な分割表示出力のための分割表示領域（分割ブロック）毎の表示スジ、分割ブロック周期の輻射ノイズによるタッチ検出結果への影響等として顕在化することがあった。

本開示は、ノイズの周期的な発生を低減することができるタッチ検出機能付き表示装置を提供することを目的とする。

本開示のタッチ検出機能付き表示装置は、第１電極及び第２電極に与えられる電荷に応じて表示出力内容が変化する表示部と、前記第１電極又は前記第２電極のいずれか一方の電極と静電容量を形成するタッチ検出電極を有し、前記静電容量の変化に基づいてタッチ検出を行う検出部と、前記表示部及び検出部の動作タイミングを制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記電荷の制御を行う表示処理と前記タッチ検出を行うタッチ検出処理とを１フレームの画像の表示期間中に交互に複数回実施し、１回分の前記表示処理が行われる第１期間と１回分の前記タッチ検出処理が行われる第２期間のうち少なくともいずれか一方の期間の長さを連続して表示される２フレームの画像の表示期間中に変化させる。

図１は、タッチ検出機能付き表示装置の一構成例を表すブロック図である。 図２は、静電容量型タッチ検出の基本原理を説明するため、指が接触又は近接していない状態を表す説明図である。 図３は、図２に示す指が接触又は近接していない状態の等価回路の例を示す説明図である。 図４は、静電容量型タッチ検出の基本原理を説明するため、指が接触又は近接した状態を表す説明図である。 図５は、図４に示す指が接触又は近接した状態の等価回路の例を示す説明図である。 図６は、駆動信号及びタッチ検出信号の波形の一例を表す図である。 図７は、タッチ検出機能付き表示装置を実装したモジュールの一例を示す図である。 図８は、タッチ検出機能付き表示部の概略断面構造を表す断面図である。 図９は、タッチ検出機能付き表示部の画素配置を表す回路図である。 図１０は、タッチ検出機能付き表示部の駆動電極及びタッチ検出電極の一構成例を表す斜視図である。 図１１は、自己静電容量方式のタッチ検出の基本原理を説明するための、指が接触または近接していない状態を表す説明図である。 図１２は、自己静電容量方式のタッチ検出の基本原理を説明するための、指が接触または近接した状態を表す説明図である。 図１３は、駆動信号及びタッチ検出信号の波形の一例を表す図である。 図１４は、タッチ検出機能付き表示装置を実装したモジュールの他の一例を示す図である。 図１５は、ＣＯＧの機能とＣＯＧに接続された主要構成との関係を示すブロック図である。 図１６は、ＤＣ／ＤＣコンバータが有するチャージポンプの機能を説明するための概略図である。 図１７は、ＤＣ／ＤＣコンバータが有するチャージポンプの機能を説明するための概略図である。 図１８は、ＤＣ／ＤＣコンバータが有するチャージポンプの機能を説明するための概略図である。 図１９は、第１期間と第２期間との関係の一例を示すタイミングチャートである。 図２０は、周期的な第１期間と第２期間との関係の一例を示すタイミングチャートである。 図２１は、変形例１に係る第１期間と第２期間との関係の一例を示すタイミングチャートである。 図２２は、変形例２に係る第１期間と第２期間との関係の一例を示すタイミングチャートである。

以下に、本発明の各実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、開示はあくまで一例にすぎず、当業者において、発明の主旨を保っての適宜変更について容易に想到し得るものについては、当然に本発明の範囲に含有されるものである。また、図面は説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一の符号を付して、詳細な説明を適宜省略することがある。

（実施形態）
図１は、タッチ検出機能付き表示装置の一構成例を表すブロック図である。タッチ検出機能付き表示装置１は、タッチ検出機能付き表示部１０と、制御部１１と、ゲートドライバ１２と、ソースドライバ１３と、ソースセレクタ部１３Ｓと、駆動電極ドライバ１４と、タッチ検出部４０とを備えている。このタッチ検出機能付き表示装置１は、タッチ検出機能付き表示部１０がタッチ検出機能を内蔵した表示デバイスである。タッチ検出機能付き表示部１０は、表示素子として液晶表示素子を用いている液晶表示デバイス２０に静電容量型のタッチ検出デバイス３０を内蔵して一体化した、いわゆるインセルタイプの装置である。なお、タッチ検出機能付き表示部１０は、表示素子として液晶表示素子を用いている液晶表示デバイス２０の上方に、静電容量型のタッチ検出デバイス３０を装着した、いわゆるオンセルタイプの装置であってもよい。オンセルタイプの装置の場合、液晶表示デバイス２０の直上にタッチ検出デバイス３０が設けられていてもよいし、液晶表示デバイス２０の直上ではなく他の層を介して上方にタッチ検出デバイス３０が設けられていてもよい。また、本実施形態では、表示部として液晶表示デバイス２０が採用されているが、表示部は、ＯＬＥＤを採用した構成であってもよい。この場合、ＯＬＥＤを形成するアノード及びカソードのうち一方を、後述するタッチ検出に係る駆動電極ＣＯＭＬとしても良い。

液晶表示デバイス２０は、後述するように、ゲートドライバ１２から供給される走査信号Ｖｓｃａｎに従って、１水平ラインずつ順次走査して表示を行うデバイスである。制御部１１は、後述するホストｈｏｓｔより供給された映像信号Ｖｄｉｓｐに基づいて、ゲートドライバ１２、ソースドライバ１３、駆動電極ドライバ１４、及びタッチ検出部４０に対してそれぞれ制御信号を供給し、これらが互いに同期して動作するように制御する回路である。本開示における制御装置は、制御部１１、ゲートドライバ１２、ソースドライバ１３、駆動電極ドライバ１４を含む。

ゲートドライバ１２は、制御部１１から供給される制御信号に基づいて、タッチ検出機能付き表示部１０の表示駆動の対象となる１水平ラインを順次選択する機能を有している。

ソースドライバ１３は、制御部１１から供給される制御信号に基づいて、タッチ検出機能付き表示部１０の、各画素Ｐｉｘ（副画素ＳＰｉｘ）に画素信号Ｖｐｉｘを供給する回路である。ソースドライバ１３には、例えば６ビットのＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）のデジタル画像信号Ｖｓｉｇが与えられる。ソースドライバ１３は、１水平ライン分の映像信号Ｖｄｉｓｐから、液晶表示デバイス２０の複数の副画素ＳＰｉｘの画素信号Ｖｐｉｘを時分割多重化した画素信号を生成し、ソースセレクタ部１３Ｓに供給する。また、ソースドライバ１３は、画像信号Ｖｓｉｇに多重化された画素信号Ｖｐｉｘを分離するために必要なスイッチ制御信号Ｖｓｅｌを生成し、画素信号Ｖｐｉｘとともにソースセレクタ部１３Ｓに供給する。ソースセレクタ部１３Ｓは、ソースドライバ１３と制御部１１との間の配線数を少なくすることができる。ソースセレクタ部１３Ｓはなくてもよい。

駆動電極ドライバ１４は、制御部１１から供給される制御信号に基づいて、タッチ検出機能付き表示部１０の、後述する駆動電極ＣＯＭＬにタッチ検出用の駆動信号（タッチ用駆動信号、以下駆動信号という。）ＶｃｏｍＡＣ、表示用の電圧である表示用駆動電圧ＶｃｏｍＤＣを供給する回路である。

タッチ検出部４０は、制御部１１から供給される制御信号と、タッチ検出機能付き表示部１０のタッチ検出デバイス３０から供給されたタッチ検出信号Ｖｄｅｔに基づいて、タッチ検出デバイス３０に対するタッチ（上述した接触状態）の有無を検出し、タッチがある場合においてタッチ検出領域におけるその座標などを求める回路である。このタッチ検出部４０はタッチ検出信号増幅部４２と、Ａ／Ｄ変換部４３と、信号処理部４４と、座標抽出部４５と、検出タイミング制御部４６とを備えている。

タッチ検出信号増幅部４２は、タッチ検出デバイス３０から供給されるタッチ検出信号Ｖｄｅｔを増幅する。タッチ検出信号増幅部４２は、タッチ検出信号Ｖｄｅｔに含まれる高い周波数成分（ノイズ成分）を除去し、タッチ成分を取り出してそれぞれ出力する低域通過アナログフィルタを備えていてもよい。

以下の説明では、図１に示したタッチ検出機能付き表示装置１の構成要素のうち、専ら表示のために用いられる構成要素をまとめて「表示部」ということがある。「表示部」は、例えば、液晶表示デバイス２０と、ゲートドライバ１２、ソースドライバ１３、駆動電極ドライバ１４とを含む。

タッチ検出デバイス３０は、静電容量型タッチ検出の基本原理に基づいて動作し、タッチ検出信号Ｖｄｅｔを出力する。図２〜図６を参照して、本実施形態のタッチ検出機能付き表示装置１におけるタッチ検出の基本原理について説明する。図２は、静電容量型タッチ検出の基本原理を説明するため、指が接触又は近接していない状態を表す説明図である。図３は、図２に示す指が接触又は近接していない状態の等価回路の例を示す説明図である。図４は、静電容量型タッチ検出の基本原理を説明するため、指が接触又は近接した状態を表す説明図である。図５は、図４に示す指が接触又は近接した状態の等価回路の例を示す説明図である。図６は、駆動信号及びタッチ検出信号の波形の一例を表す図である。

例えば、図２に示すように、容量素子Ｃ１は、誘電体Ｄを挟んで互いに対向配置された一対の電極、駆動電極Ｅ１及びタッチ検出電極Ｅ２を備えている。図３に示すように、容量素子Ｃ１は、その一端が交流信号源（駆動信号源）Ｓに接続され、他端Ｐは抵抗器Ｒを介して接地されると共に、電圧検出器（タッチ検出部）ＤＥＴに接続される。電圧検出器ＤＥＴは、例えば図１に示すタッチ検出信号増幅部４２に含まれる積分回路である。

交流信号源Ｓから駆動電極Ｅ１（容量素子Ｃ１の一端）に所定の周波数（例えば数ｋＨｚ〜数百ｋＨｚ程度）の交流矩形波Ｓｇを印加すると、タッチ検出電極Ｅ２（容量素子Ｃ１の他端）側に接続された電圧検出器ＤＥＴを介して、出力波形（タッチ検出信号Ｖｄｅｔ）が現れる。なお、この交流矩形波Ｓｇは、後述する駆動信号ＶｃｏｍＡＣに相当するものである。

指が接触（又は近接）していない状態（非接触状態）では、図２及び図３に示すように、容量素子Ｃ１に対する充放電に伴って、容量素子Ｃ１の容量値に応じた電流Ｉ_０が流れる。このときの容量素子Ｃ１の他端Ｐの電位波形は、例えば図６に示す波形Ｖ_０のようになり、図３に示す電圧検出器ＤＥＴは、波形Ｖ_０を検出する。

一方、指が接触（又は近接）した状態（接触状態）では、図４に示すように、指によって形成される静電容量があたかも容量素子Ｃ２として容量素子Ｃ１に付加するように作用する。そして、図５に示す等価回路でみると、容量素子Ｃ２は容量素子Ｃ１に直列に追加された形となる。この状態では、容量素子Ｃ１，Ｃ２に対する充放電に伴って、容量素子Ｃ１，Ｃ２に電流Ｉ_１，Ｉ_２が流れる。このときの容量素子Ｃ１の他端Ｐの電位波形は、例えば図６の波形Ｖ_１のようになり、電圧検出器ＤＥＴは、波形Ｖ_１を検出する。このとき、他端Ｐの電位は、容量素子Ｃ１，Ｃ２を流れる電流Ｉ_１，Ｉ_２の値によって定まる分圧電位となる。このため、波形Ｖ_１は、非接触状態での波形Ｖ_０よりも小さい値となる。電圧検出器ＤＥＴは、検出した電圧を所定のしきい値電圧Ｖｔｈと比較し、このしきい値電圧Ｖｔｈ以上であれば非接触状態と判断する一方、しきい値電圧Ｖｔｈ未満であれば接触状態と判断する。このようにして、タッチ検出が可能となる。

図１に示すタッチ検出デバイス３０は、駆動電極ドライバ１４から供給される駆動信号Ｖｃｏｍ（後述する駆動信号ＶｃｏｍＡＣ）に従って、１検出ブロックずつ順次走査してタッチ検出を行うようになっている。

タッチ検出デバイス３０は、複数の後述するタッチ検出電極ＴＤＬから、図３又は図５に示す電圧検出器ＤＥＴを介して、検出ブロック毎にタッチ検出信号Ｖｄｅｔを出力し、タッチ検出部４０のＡ／Ｄ変換部４３に供給するようになっている。

Ａ／Ｄ変換部４３は、駆動信号ＶｃｏｍＡＣに同期したタイミングで、タッチ検出信号増幅部４２から出力されるアナログ信号をそれぞれサンプリングしてデジタル信号に変換する回路である。

信号処理部４４は、Ａ／Ｄ変換部４３の出力信号に含まれる、駆動信号ＶｃｏｍＡＣをサンプリングした周波数以外の周波数成分（ノイズ成分）を低減するデジタルフィルタを備えている。信号処理部４４は、Ａ／Ｄ変換部４３の出力信号に基づいて、タッチ検出デバイス３０に対するタッチの有無を検出する論理回路である。信号処理部４４は、指による差分の信号のみ取り出す処理を行う。この指による差分の信号は、上述した波形Ｖ_０と波形Ｖ_１との差分の絶対値｜ΔＶ｜である。信号処理部４４は、１検出ブロック当たりの絶対値｜ΔＶ｜を平均化する演算を行い、絶対値｜ΔＶ｜の平均値を求めてもよい。これにより、信号処理部４４は、ノイズによる影響を低減できる。信号処理部４４は、検出した指による差分の信号を所定のしきい値電圧Ｖｔｈと比較し、このしきい値電圧Ｖｔｈ以上であれば、外部近接物体の非接触状態と判断する。一方、信号処理部４４は、検出したデジタル電圧を所定のしきい値電圧Ｖｔｈと比較し、しきい値電圧Ｖｔｈ未満であれば、外部近接物体の接触状態と判断する。このようにして、タッチ検出部４０はタッチ検出が可能となる。

座標抽出部４５は、信号処理部４４においてタッチが検出されたときに、そのタッチパネル座標を求める論理回路である。検出タイミング制御部４６は、Ａ／Ｄ変換部４３と、信号処理部４４と、座標抽出部４５とが同期して動作するように制御する。座標抽出部４５は、タッチパネル座標を信号出力Ｖｏｕｔとして出力する。

図７は、タッチ検出機能付き表示装置を実装したモジュールの一例を示す図である。図７に示すように、タッチ検出機能付き表示装置１は、後述する画素基板２（ＴＦＴ基板２１）と、フレキシブルプリント基板Ｔとを備えている。画素基板２（ＴＦＴ基板２１）は、ＣＯＧ（Chip On Glass）１９を搭載し、上述した液晶表示デバイス２０の表示領域Ａｄと、額縁Ｇｄとが形成されている。ＣＯＧ１９は、ＴＦＴ基板２１に実装されたＩＣドライバのチップであり、図１に示した制御部１１として機能する動作制御回路８０等、表示動作に必要な各回路を内蔵した制御装置である。本実施形態では、上述したソースドライバ１３及びソースセレクタ部１３Ｓは、ＴＦＴ基板２１上に形成されている。ソースドライバ１３及びソースセレクタ部１３Ｓは、ＣＯＧ１９に内蔵されていてもよい。また、駆動電極ドライバ１４の一部である、駆動電極走査部１４Ａ，１４Ｂは、ＴＦＴ基板２１に形成されている。また、ゲートドライバ１２は、ゲートドライバ１２Ａ，１２Ｂとして、ＴＦＴ基板２１に形成されている。また、タッチ検出機能付き表示装置１は、ＣＯＧ１９に駆動電極走査部１４Ａ，１４Ｂ、ゲートドライバ１２などの回路を内蔵してもよい。なお、ＣＯＧ１９はあくまで実装の一形態であってこれに限られるものでない。例えば、ＣＯＧ１９と同様の機能を有する構成をＣＯＦ（Chip on film又はChip on flexible）で設けてもよい。

図７に示すように、ＴＦＴ基板２１の表面に対する垂直方向において、駆動電極ＣＯＭＬの駆動電極ブロックＢと、タッチ検出電極ＴＤＬとは、立体交差するように形成されている。

また、駆動電極ＣＯＭＬは、一方向に延在する複数のストライプ状の電極パターンに分割されている。タッチ検出動作を行う際は、各電極パターンには、駆動電極ドライバ１４によって駆動信号ＶｃｏｍＡＣが順次供給される。同時に駆動信号ＶｃｏｍＡＣが供給される、駆動電極ＣＯＭＬの複数のストライプ状の電極パターンが図７に示す駆動電極ブロックＢである。駆動電極ブロックＢ（駆動電極ＣＯＭＬ）は、タッチ検出機能付き表示部１０の長辺方向に形成されており、後述するタッチ検出電極ＴＤＬは、駆動電極ブロックＢの延在方向と交差する方向に延在されており、例えば、タッチ検出機能付き表示部１０の短辺方向に形成されている。タッチ検出電極ＴＤＬの出力は、タッチ検出機能付き表示部１０の短辺側に設けられ、フレキシブルプリント基板Ｔを介して、フレキシブルプリント基板Ｔに実装されたタッチ検出部４０と接続されている。このように、タッチ検出部４０は、フレキシブルプリント基板Ｔ上に実装され、並設された複数のタッチ検出電極ＴＤＬのそれぞれと接続されている。フレキシブルプリント基板Ｔは、端子であればよく、フレキシブルプリント基板に限られず、この場合、モジュールの外部にタッチ検出部４０が備えられる。本実施形態では、タッチ検出部４０はフレキシブルプリント基板Ｔに実装されたタッチドライバＩＣであるが、タッチ検出部４０の一部の機能は、他のＭＰＵの機能として設けられてもよい。具体的には、タッチドライバＩＣの機能として設けられ得るＡ／Ｄ変換、ノイズ除去等の各種機能のうち一部の機能（例えば、ノイズ除去等）は、タッチドライバＩＣと別個に設けられたＭＰＵ等の回路で実施されてもよい。また、ドライバＩＣを１つ（１チップ構成）にする場合等、例えば、フレキシブルプリント基板Ｔ等の配線を介して検出信号をアレイ基板上のタッチドライバＩＣに伝送するようにしてもよい。

ソースセレクタ部１３Ｓは、ＴＦＴ基板２１上の表示領域Ａｄの近傍に、ＴＦＴ素子を用いて形成されている。表示領域Ａｄには、後述する画素Ｐｉｘがマトリックス状（行列状）に多数配置されている。額縁Ｇｄは、ＴＦＴ基板２１の表面を垂直な方向からみて画素Ｐｉｘが配置されていない領域である。ゲートドライバ１２と、駆動電極ドライバ１４のうち駆動電極走査部１４Ａ，１４Ｂとは、額縁Ｇｄに配置されている。

ゲートドライバ１２は、例えば、第１ゲートドライバ１２Ａ、第２ゲートドライバ１２Ｂを備え、ＴＦＴ基板２１上にＴＦＴ素子を用いて形成されている。第１ゲートドライバ１２Ａ及び第２ゲートドライバ１２Ｂは、後述する副画素ＳＰｉｘ（画素）がマトリックス状に配置された表示領域Ａｄを挟んで両側から駆動することができるようになっている。また、走査線は、第１ゲートドライバ１２Ａ、第２ゲートドライバ１２Ｂとの間に配列する。このため、走査線は、ＴＦＴ基板２１の表面に対する垂直方向において、駆動電極ＣＯＭＬの延在方向と平行な方向に延びるように設けられている。本実施形態では、第１ゲートドライバ１２Ａ、第２ゲートドライバ１２Ｂとして２つの回路が設けられているが、これはゲートドライバ１２の具体的構成の一例であってこれに限られるものでない。例えば、ゲートドライバ１２は、走査線の一方端のみに設けられた１つの回路であってもよい。

駆動電極走査部１４Ａ，１４Ｂは、ＴＦＴ基板２１上にＴＦＴ素子を用いて形成されている。駆動電極走査部１４，１４Ｂは、駆動信号生成部から、表示用配線ＬＤＣを介して、表示用駆動電圧ＶｃｏｍＤＣの供給を受けると共に、タッチ用配線ＬＡＣを介して駆動信号ＶｃｏｍＡＣの供給を受ける。駆動電極走査部１４Ａ，１４Ｂは、並設された複数の駆動電極ブロックＢのそれぞれを、両側から駆動することができるようになっている。表示用駆動電圧ＶｃｏｍＤＣを供給する表示用配線ＬＤＣと、タッチ用駆動信号ＶｃｏｍＡＣを供給するタッチ用配線ＬＡＣとは、並列に額縁Ｇｄ、Ｇｄに配置されている。表示用配線ＬＤＣは、タッチ用配線ＬＡＣよりも表示領域Ａｄ側に配置されている。この構造により、表示用配線ＬＤＣにより供給される表示用駆動電圧ＶｃｏｍＤＣが、表示領域Ａｄの端部の電位状態を安定させる。このため、特に、横電界モードの液晶を用いた液晶表示デバイスにおいて、表示が安定する。本実施形態では、駆動電極走査部１４Ａ，１４Ｂとして２つの回路が設けられているが、いずれか１つのみであってもよい。

図７に示すタッチ検出機能付き表示装置１は、上述したタッチ検出信号Ｖｄｅｔを、タッチ検出機能付き表示部１０の短辺側から出力する。これにより、タッチ検出機能付き表示装置１は、端子部であるフレキシブルプリント基板Ｔを介してタッチ検出部４０に接続する際の配線の引き回しが容易になる。

図８は、タッチ検出機能付き表示部の概略断面構造を表す断面図である。図９は、タッチ検出機能付き表示部の画素配置を表す回路図である。タッチ検出機能付き表示部１０は、画素基板２と、この画素基板２の表面に垂直な方向に対向して配置された対向基板３と、画素基板２と対向基板３との間に挿設された液晶層６とを備えている。

画素基板２は、回路基板としてのＴＦＴ基板２１と、このＴＦＴ基板２１上に行列状に配設された複数の画素電極２２と、ＴＦＴ基板２１及び画素電極２２の間に形成された複数の駆動電極ＣＯＭＬと、画素電極２２と駆動電極ＣＯＭＬとを絶縁する絶縁層２４と、を含む。ＴＦＴ基板２１には、図９に示す各副画素ＳＰｉｘの薄膜トランジスタ（ＴＦＴ；Thin Film Transistor）素子Ｔｒ、図８に示す各画素電極２２に画素信号Ｖｐｉｘを供給する信号線ＳＧＬ、各ＴＦＴ素子Ｔｒを駆動する走査線ＧＣＬ等の配線が形成されている。このように、信号線ＳＧＬは、ＴＦＴ基板２１の表面と平行な平面に延在し、画素に画像を表示するための画素信号Ｖｐｉｘを供給する。図９に示す液晶表示デバイス２０は、行列状に配置した複数の副画素ＳＰｉｘを有している。副画素ＳＰｉｘは、ＴＦＴ素子Ｔｒ及び液晶素子ＬＣを備えている。ＴＦＴ素子Ｔｒは、薄膜トランジスタにより構成されるものであり、この例では、ｎチャネルのＭＯＳ（Metal Oxide Semiconductor）型のＴＦＴで構成されている。ＴＦＴ素子Ｔｒのソース又はドレインの一方は信号線ＳＧＬに結合され、ゲートは走査線ＧＣＬに結合され、ソース又はドレインの他方は液晶素子ＬＣの一端に結合されている。液晶素子ＬＣは、例えば、一端がＴＦＴ素子Ｔｒのドレインに結合され、他端が駆動電極ＣＯＭＬに結合されている。なお、画素電極２２と駆動電極ＣＯＭＬとの位置関係は逆であってもよい。

図９に示す副画素ＳＰｉｘは、走査線ＧＣＬにより、液晶表示デバイス２０の同じ行に属する他の副画素ＳＰｉｘと互いに結合されている。走査線ＧＣＬは、ゲートドライバ１２と結合され、ゲートドライバ１２より走査信号Ｖｓｃａｎが供給される。また、副画素ＳＰｉｘは、信号線ＳＧＬにより、液晶表示デバイス２０の同じ列に属する他の副画素ＳＰｉｘと互いに結合されている。信号線ＳＧＬは、ソースドライバ１３と結合され、ソースドライバ１３より画素信号Ｖｐｉｘが供給される。さらに、副画素ＳＰｉｘは、駆動電極ＣＯＭＬにより、液晶表示デバイス２０の同じ行に属する他の副画素ＳＰｉｘと互いに結合されている。駆動電極ＣＯＭＬは、駆動電極ドライバ１４と結合され、駆動電極ドライバ１４より駆動信号Ｖｃｏｍが供給される。つまり、この例では、同じ一行に属する複数の副画素ＳＰｉｘが一本の駆動電極ＣＯＭＬを共有するようになっている。本実施形態の駆動電極ＣＯＭＬの延びる方向は、走査線ＧＣＬの延びる方向と平行である。本実施形態の駆動電極ＣＯＭＬの延びる方向は、限定されず、例えば、駆動電極ＣＯＭＬの延びる方向は、信号線ＳＧＬの延びる方向と平行な方向であってもよい。

図１に示すゲートドライバ１２は、走査信号Ｖｓｃａｎを、図９に示す走査線ＧＣＬを介して、画素ＰｉｘのＴＦＴ素子Ｔｒのゲートに印加することにより、液晶表示デバイス２０に行列状に形成されている副画素ＳＰｉｘのうちの１行（１水平ライン）を表示駆動の対象として順次選択する。図１に示すソースドライバ１３は、画素信号Ｖｐｉｘを、図９に示す信号線ＳＧＬを介して、ゲートドライバ１２により順次選択される１水平ラインを構成する各副画素ＳＰｉｘにそれぞれ供給する。そして、これらの副画素ＳＰｉｘでは、供給される画素信号Ｖｐｉｘに応じて、１水平ラインの表示が行われるようになっている。図１に示す駆動電極ドライバ１４は、駆動信号Ｖｃｏｍを印加し、所定の本数の駆動電極ＣＯＭＬからなるブロックごとに駆動電極ＣＯＭＬを駆動する。

上述したように、液晶表示デバイス２０は、ゲートドライバ１２が走査線ＧＣＬを時分割的に線順次走査するように駆動することにより、１水平ラインが順次選択される。また、液晶表示デバイス２０は、１水平ラインに属する副画素ＳＰｉｘに対して、ソースドライバ１３が画素信号Ｖｐｉｘを供給することにより、１水平ラインずつ表示が行われる。この表示動作を行う際、駆動電極ドライバ１４は、その１水平ラインに対応する駆動電極ＣＯＭＬを含むブロックに対して駆動信号Ｖｃｏｍを印加するようになっている。

液晶層６は、電界の状態に応じてそこを通過する光を変調するものである。駆動電極ＣＯＭＬの駆動時、画素電極２２に供給された画素信号Ｖｐｉｘに応じた電圧が印加され、電界が生じることで、液晶層６を構成する液晶が電界に応じた配向を示して液晶層６を通過する光を変調する。このように、画素電極２２及び駆動電極ＣＯＭＬは、液晶層に電界を生じさせる第１電極及び第２電極として機能する。すなわち、液晶表示デバイス２０は、第１電極及び第２電極に与えられる電荷に応じて表示出力内容が変化する表示部として機能する。なお、以下の説明では、画素電極２２を第１電極とし、駆動電極ＣＯＭＬを第２電極としているが、逆でもよい。

本実施形態では、例えば、ＦＦＳ（フリンジフィールドスイッチング）又はＩＰＳ（インプレーンスイッチング）等の横電界モードの液晶を用いた液晶表示デバイスが用いられる。なお、図８に示す液晶層６と画素基板２との間、及び液晶層６と対向基板３との間には、それぞれ配向膜が配設されてもよい。

対向基板３は、ガラス基板３１と、このガラス基板３１の一方の面に形成されたカラーフィルタ３２とを含む。ガラス基板３１の他方の面には、タッチ検出デバイス３０の検出電極であるタッチ検出電極ＴＤＬが形成され、さらに、このタッチ検出電極ＴＤＬの上には、偏光板３５が配設されている。なお、カラーフィルタ３２の実装方式は、アレイ基板である画素基板２にカラーフィルタ３２が形成された所謂カラーフィルタ・オン・アレイ（ＣＯＡ：Color-filter On Array）方式であってもよい。

図８に示すカラーフィルタ３２は、例えば赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３色に着色されたカラーフィルタの色領域を周期的に配置して、各副画素ＳＰｉｘにＲ、Ｇ、Ｂの３色の色領域３２Ｒ，３２Ｇ，３２Ｂが対応付けられ、色領域３２Ｒ，３２Ｇ，３２Ｂを１組として画素Ｐｉｘを構成している。画素Ｐｉｘは、走査線ＧＣＬに平行な方向及び信号線ＳＧＬに平行な方向に沿って行列状に配置され、後述する表示領域Ａｄを形成する。カラーフィルタ３２は、ＴＦＴ基板２１と垂直な方向において、液晶層６と対向する。このように、副画素ＳＰｉｘは、単色の色表示を行うことができる。なお、カラーフィルタ３２は、異なる色に着色されていれば、他の色の組み合わせであってもよい。また、カラーフィルタ３２は、なくてもよい。このように、カラーフィルタ３２が存在しない領域、すなわち着色しない副画素ＳＰｉｘがあってもよい。また、画素Ｐｉｘが有する副画素ＳＰｉｘは４以上であってもよい。

図１０は、タッチ検出機能付き表示部の駆動電極及びタッチ検出電極の一構成例を表す斜視図である。本実施形態に係る駆動電極ＣＯＭＬは、液晶表示デバイス２０の駆動電極として機能するとともに、タッチ検出デバイス３０の駆動電極としても機能する。図１０に示す駆動電極ＣＯＭＬは、ＴＦＴ基板２１の表面に対する垂直方向において、画素電極に対向している。タッチ検出デバイス３０は、画素基板２に設けられた駆動電極ＣＯＭＬと、対向基板３に設けられたタッチ検出電極ＴＤＬにより構成されている。タッチ検出電極ＴＤＬは、駆動電極ＣＯＭＬの電極パターンの延在方向と交差する方向に延びるストライプ状の電極パターンから構成されている。そして、タッチ検出電極ＴＤＬは、ＴＦＴ基板２１の表面に対する垂直な方向において、駆動電極ＣＯＭＬと対向している。タッチ検出電極ＴＤＬの各電極パターンは、タッチ検出部４０のタッチ検出信号増幅部４２の入力にそれぞれ接続されている。駆動電極ＣＯＭＬとタッチ検出電極ＴＤＬにより互いに交差した電極パターンは、その交差部分に静電容量を生じさせている。タッチ検出デバイス３０では、駆動電極ドライバ１４が駆動電極ＣＯＭＬに対して駆動信号ＶｃｏｍＡＣを印加することにより、タッチ検出電極ＴＤＬからタッチ検出信号Ｖｄｅｔを出力し、タッチ検出が行われるようになっている。つまり、駆動電極ＣＯＭＬは、図２〜図６に示したタッチ検出の基本原理における駆動電極Ｅ１に対応し、タッチ検出電極ＴＤＬは、タッチ検出電極Ｅ２に対応するものであり、タッチ検出デバイス３０はこの基本原理に従ってタッチを検出するようになっている。このように、タッチ検出部デバイス３０は、第１電極又は第２電極のいずれか一方の電極（例えば、第２電極としての駆動電極ＣＯＭＬ）と静電容量を形成するタッチ検出電極ＴＤＬを有し、静電容量の変化に基づいてタッチ検出を行う。

図１０に示すように互いに交差した電極パターンは、静電容量式タッチセンサをマトリックス状に構成している。よって、タッチ検出デバイス３０のタッチ検出面全体にわたって走査することにより、外部近接物体の接触又は近接が生じた位置の検出も可能となっている。つまり、タッチ検出デバイス３０では、タッチ検出動作を行う際、駆動電極ドライバ１４が、図７に示す駆動電極ブロックＢを時分割的に線順次走査するように駆動する。これにより、スキャン方向Ｓｃａｎに駆動電極ＣＯＭＬの駆動電極ブロックＢ（１検出ブロック）は、順次選択される。そして、タッチ検出デバイス３０は、タッチ検出電極ＴＤＬからタッチ検出信号Ｖｄｅｔを出力する。このようにタッチ検出デバイス３０は、１検出ブロックのタッチ検出が行われるようになっている。

検出ブロックと表示出力におけるライン数との関係は任意であるが、本実施形態では、２ライン分の表示領域Ａｄに対応するタッチ検出領域が１検出ブロックとなっている。なお、１検出ブロックを構成する２ラインのうちいずれか１ライン分に対応するタッチ検出領域でのタッチ検出を行いたい場合、当該１検出ブロックをそのまま動作させる。つまり、この場合、タッチ検出デバイス３０は、タッチ検出を行いたい１ライン分と、必ずしもそうでない１ライン分とを含んだタッチ検出領域でのタッチ検出に係る動作を行う。１検出ブロックが３ライン分以上の表示領域Ａｄに対応するタッチ検出領域である場合も、タッチ検出デバイス３０は、同様の仕組みでタッチ検出領域の一部分に対応するタッチ検出に係る動作を行う。

なお、タッチ検出電極ＴＤＬ又は駆動電極ＣＯＭＬ（駆動電極ブロック）は、ストライプ状に複数に分割される形状に限られない。例えば、タッチ検出電極ＴＤＬ又は駆動電極ＣＯＭＬ（駆動電極ブロック）は、櫛歯形状であってもよい。あるいはタッチ検出電極ＴＤＬ又は駆動電極ＣＯＭＬ（駆動電極ブロック）は、複数に分割されていればよく、駆動電極ＣＯＭＬを分割するスリットの形状は直線であっても、曲線であってもよい。

また、図２〜図６を参照して基本原理を説明した本実施形態のタッチ検出に係る方式はいわゆる相互静電容量方式であるが、他の方式であってもよく、例えば自己静電容量方式であってもよい。以下、図１１〜図１３を参照して、自己静電容量方式のタッチ検出の基本原理について説明する。図１１は、自己静電容量方式のタッチ検出の基本原理を説明するための、指が接触または近接していない状態を表す説明図である。図１２は、自己静電容量方式のタッチ検出の基本原理を説明するための、指が接触または近接した状態を表す説明図である。図１３は、駆動信号及びタッチ検出信号の波形の一例を表す図である。なお、図１１及び図１２は、検出回路を併せて示している。

図１１に示すように、指が接触または近接していない状態において、タッチ検出電極Ｅ２に所定の周波数（例えば数ｋＨｚ〜数百ｋＨｚ程度）の交流矩形波Ｓｇが印加される。タッチ検出電極Ｅ２は、静電容量Ｃ３を有しており、静電容量Ｃ３に応じた電流が流れる。電圧検出器ＤＥＴは、交流矩形波Ｓｇに応じた電流の変動を電圧の変動（実線の波形Ｖ_４（図１３参照））に変換する。

次に、図１２に示すように、指が接触または近接した状態において、指とタッチ検出との間の静電容量Ｃ４が、タッチ検出電極Ｅ２の静電容量Ｃ３に加わる。したがって、タッチ検出電極Ｅ２に交流矩形波Ｓｇが印加されると、静電容量Ｃ３及びＣ４に応じた電流が流れる。図１３に示すように、電圧検出器ＤＥＴは、交流矩形波Ｓｇに応じた電流の変動を電圧の変動（点線の波形Ｖ_５）に変換する。そして、得られた波形Ｖ_４及び波形Ｖ_５の電圧値をそれぞれ積分し、これらの値を比較することで、タッチ検出電極Ｅ２への、指の接触または近接の有無を判別することができる。なお、タッチ検出部４０は、当該内容に限らず、圧力値を積分せずに比較するようにしてもよい。また、図１３では、波形Ｖ_２と波形Ｖ_３について、所定の基準電圧に低下するまでの期間を求めて、これらの期間を比較する等の方法であってもよい。

具体的には、図１１及び図１２に示すように、タッチ検出電極Ｅ２はスイッチＳＷ１及びスイッチＳＷ２で切り離すことが可能な構成となっている。図１３において、時刻Ｔ_０１のタイミングで交流矩形波Ｓｇは電圧Ｖ_０に相当する電圧レベルを上昇させる。このときスイッチＳＷ１はＯＮしておりスイッチＳＷ２はＯＦＦしている。このためタッチ検出電極Ｅ２も電圧Ｖ_０の電圧上昇となる。次に時刻Ｔ_１１のタイミングの前にスイッチＳＷ１をＯＦＦとする。このときタッチ検出電極Ｅ２はフローティング状態であるが、タッチ検出電極の容量Ｃ３（図１１参照）、あるいはタッチ検出電極の容量Ｃ３に指等の接触または近接よる容量Ｃ４を加えた容量（Ｃ３＋Ｃ４、図１２参照）によって、タッチ検出電極Ｅ２の電位はＶ_０が維持される。更に、時刻Ｔ_１１のタイミングの前にスイッチＳＷ３をＯＮさせ所定の時間経過後にＯＦＦさせ電圧検出器ＤＥＴをリセットさせる。このリセット動作により出力電圧はＶｒｅｆと略等しい電圧となる。

続いて、時刻Ｔ_１１のタイミングでスイッチＳＷ２をＯＮさせると、電圧検出器ＤＥＴの反転入力部がタッチ検出電極Ｅ２の電圧Ｖ_０となり、その後、タッチ検出電極Ｅ２の容量Ｃ３（またはＣ３＋Ｃ４）と電圧検出器ＤＥＴ内の容量Ｃ５の時定数に従って電圧検出器ＤＥＴの反転入力部は基準電圧Ｖｒｅｆまで低下する。このとき、タッチ検出電極Ｅ２の容量Ｃ３（またはＣ３＋Ｃ４）に蓄積されていた電荷が電圧検出器ＤＥＴ内の容量Ｃ５に移動するため、電圧検出器ＤＥＴの出力が上昇する（Ｖｄｅｔ２）。電圧検出器ＤＥＴの出力（Ｖｄｅｔ２）は、タッチ検出電極Ｅ２に指等が近接していないときは、実線で示す波形Ｖ_４となり、Ｖｄｅｔ２＝Ｃ３・Ｖ_０／Ｃ５となる。指等の影響による容量が付加されたときは、点線で示す波形Ｖ_５となり、Ｖｄｅｔ２＝（Ｃ３＋Ｃ４）・Ｖ_０／Ｃ５となる。その後、タッチ検出電極Ｅ２の容量Ｃ３（またはＣ３＋Ｃ４）の電荷が容量Ｃ５に十分移動した後の時刻Ｔ_３１のタイミングでスイッチＳＷ２をＯＦＦさせ、スイッチＳＷ１及びスイッチＳＷ３をＯＮさせることにより、タッチ検出電極Ｅ２の電位を交流矩形波Ｓｇと同電位のローレベルにするとともに電圧検出器ＤＥＴをリセットさせる。なお、このとき、スイッチＳＷ１をＯＮさせるタイミングは、スイッチＳＷ２をＯＦＦさせた後、時刻Ｔ_０２以前であればいずれのタイミングでもよい。また、電圧検出器ＤＥＴをリセットさせるタイミングは、スイッチＳＷ２をＯＦＦさせた後、時刻Ｔ_１２以前であればいずれのタイミングとしてもよい。以上の動作を所定の周波数（例えば数ｋＨｚ〜数百ｋＨｚ程度）で繰り返す。波形Ｖ_４と波形Ｖ_５との差分の絶対値｜ΔＶ｜に基づいて、外部近接物体の有無（タッチの有無）を測定することができる。なお、タッチ検出電極Ｅ２の電位は、図１３に示すように、指等が近接していないときはＶ_２の波形となり、指等の影響によるＣ４が付加されるときはＶ_３の波形となる。波形Ｖ_２と波形Ｖ_３とが、それぞれ所定の電圧Ｖ_ＴＨまで下がる時間を測定することにより外部近接物体の有無（タッチの有無）を測定することも可能である。

図１４は、タッチ検出機能付き表示装置を実装したモジュールの他の一例を示す図である。自己静電容量方式の場合、マトリクス状に設けられた電極ＥＬをタッチ検出電極ＴＤＬ及び駆動電極ＣＯＭＬの機能を兼用する電極として用いるようにしてもよい。この場合、個々の電極ＥＬが配線Ｌ１，Ｌ２等の接続部を介して駆動電極走査部１４Ａ，１４Ｂ及びタッチ検出部４０に接続される。なお、図１４では一部の電極ＥＬの配線Ｌ２のみ図示されているが、実際には全ての電極ＥＬに個別に配線Ｌ２又はそれに類する接続部が設けられる。電極ＥＬの形状及び大きさは任意であるが、例えば大きさを画素の大きさに対応させてもよい。この場合、画素を構成する電極（例えば、液晶表示装置の画素における画素電極２２又は対向電極としての駆動電極ＣＯＭＬ）の１つを当該電極ＥＬとして用いてもよい。すなわち、タッチ検出電極ＥＬは、複数の画素を有する表示装置の画素の各々に設けられた電極と兼用されていてもよい。

図１５は、ＣＯＧ１９の機能とＣＯＧに接続された主要構成との関係を示すブロック図である。ＣＯＧ１９は、Ｉ／Ｆ回路６１、データ処理回路６２、メモリ６３、タイミング生成回路６４、ラッチ回路６５、出力回路６６、ＤＣ／ＤＣコンバータ７０、動作制御回路８０等を含む。

Ｉ／Ｆ回路６１は、ホストｈｏｓｔとＣＯＧ１９とを接続するインターフェースとして機能し、ホストｈｏｓｔから出力された映像信号Ｖｄｉｓｐを受け付ける。データ処理回路６２は、映像信号Ｖｄｉｓｐに基づいて画素信号Ｖｐｉｘを、行方向に並ぶ１ラインの画素の分だけ連続させたライン単位のデータとしてメモリ６３に出力する。ホストｈｏｓｔは、例えばタッチ検出機能付き表示装置１が設けられる電子機器が備える制御装置であり、液晶表示デバイス２０の表示出力内容の決定及びタッチ検出デバイス３０によるタッチ検出結果に基づいた各種の処理を行う回路を有する。

メモリ６３は、データ処理回路６２から出力されたライン単位のデータを記憶する。すなわち、本実施形態のメモリ６３は、表示部として機能する液晶表示デバイス２０により表示される画像のデータをライン単位で記憶する。具体的には、メモリ６３は、例えば所定数のライン分のデータを記憶する記憶領域を複数（例えば、２つ）有するパーシャルＲＡＭ（Partial Random Access Memory）である。これらの記憶領域は、書き込みと読み出しとを個別に行うことができるよう設けられている。このように、メモリ６３は、書き込みと読み出しとを個別に行うことができる複数の記憶領域を有する。図１５等では、メモリ６３が有する２つの記憶領域を「ＢＡＮＫ−Ａ」、「ＢＡＮＫ−Ｂ」と記載している。以後の説明でも当該記載を用いて２つの記憶領域を区別することがある。なお、メモリ６３が有する記憶領域は、３つ以上であってもよい。

メモリ６３は、ＢＡＮＫ−ＡとＢＡＮＫ−Ｂに対する書き込みを交互に行う。ここで、ＢＡＮＫ−Ａに書き込まれるデータの量（ライン数）と、ＢＡＮＫ−Ｂに書き込まれるデータの量（ライン数）とはそれぞれ異なってもよい。また、メモリ６３は、ＢＡＮＫ−Ａ又はＢＡＮＫ−Ｂのいずれか一方に書き込みが行われている間に、他方に既に書き込まれているデータの読み出しが行われるよう設けられている。

メモリ６３は、データの書き込みに要する時間よりもデータの読み出しに要する時間が短い。具体的には、ＢＡＮＫ−Ａ及びＢＡＮＫ−Ｂは、書き込みに要する時間の二分の一の時間で読み出しを行うことができる。このため、例えばＢＡＮＫ−Ａに４ライン分のデータの書き込みを行う時間（４）の二分の一の時間（２）で、ＢＡＮＫ−Ａから当該４ライン分のデータを読み出すことができる（図１９等参照）。

タイミング生成回路６４は、例えば、いわゆるクロックジェネレータであり、所定周期でクロック信号を出力する。メモリ６３におけるデータの入出力は、当該クロック信号に応じたタイミングで行われる。ラッチ回路６５は、メモリ６３から出力されたライン単位のデータを出力回路６６の前段で保持する。出力回路６６は、メモリ６３から出力され、ラッチ回路６５に保持されたライン単位のデータをソースドライバに出力する。

ＤＣ／ＤＣコンバータ７０は、タッチ検出機能付き表示部１０に電力を供給する電源部として機能する。具体的には、ＤＣ／ＤＣコンバータ７０は、ＣＯＧ１９の外部にコンデンサ（例えば、図１５等に示すコンデンサ７１，７２等）が設けられたチャージポンプを有する。チャージポンプは、ＣＯＧ１９に接続された直流電源（図１６〜図１８参照）からの電圧Ｖａに基づいた電圧でソースドライバ及びゲートドライバ等に直流電流を流す。

図１６〜図１８は、ＤＣ／ＤＣコンバータ７０が有するチャージポンプの機能を説明するための概略図である。チャージポンプは、電源から二又に分岐した配線を有する。二又に分岐した配線のうち一方の配線は、ソースドライバ及びゲートドライバ等、電流の供給先である出力側に接続されている。他方の配線は、グランド電位に接続されている。また、二又に分岐した配線にはそれぞれ２つのスイッチが直列に設けられている。図１６〜図１８では、一方の配線に設けられたスイッチに対して、直流電源に近い側からＳＷ１，ＳＷ２の符号を付している。また、他方の配線に設けられたスイッチに対して、直流電源に近い側からＳＷ３，ＳＷ４の符号を付している。

コンデンサ７１，７２は、二又に分岐した配線間を接続するよう設けられる。具体的には、コンデンサ７１は、スイッチＳＷ１とスイッチＳＷ２との間及びスイッチＳＷ３とスイッチＳＷ４との間を接続する配線間に設けられている。コンデンサ７２は、スイッチＳＳＷ２及びスイッチＳＷ４の下流側で二又に分岐した配線間を接続するよう設けられる。

図１６に示すように、スイッチＳＷ１，ＳＷ２がＯＮとなり、スイッチＳＷ３，ＳＷ４がＯＦＦとなった場合、チャージポンプは、直流電源の電圧Ｖａに応じた電流を流す。一方、図１７に示すように、スイッチＳＷ１，ＳＷ４がＯＮとなり、スイッチＳＷ２，ＳＷ３がＯＦＦとなった場合、チャージポンプは、コンデンサ７１に電圧Ｖａに応じた静電容量を充電する。コンデンサ７１の充電後、図１８に示すように、スイッチＳＷ２，ＳＷ３がＯＮとなり、スイッチＳＷ１，ＳＷ４がＯＦＦとなった場合、直流電源とコンデンサ７１とが直列となって出力側に接続される。このため、出力側には直流電源及びコンデンサ７１の静電容量による電圧（Ｖａ×２）が印加されることになり、ソースドライバ及びゲートドライバに流れる電流も当該電圧に応じた電流になる。なお、コンデンサ７２は、平滑コンデンサとして機能する。

図１６〜図１８を参照した説明のように、ＤＣ／ＤＣコンバータ７０は、チャージポンプの動作によって電圧を調節することができる。なお、図１６〜図１８及び図１６〜図１８を参照した説明は、あくまでチャージポンプの動作原理に係る模式的な説明であり、ＤＣ／ＤＣコンバータ７０に設けられているチャージポンプが図１６〜図１８に示すものであることを意味しない。上記で説明したチャージポンプの原理に基づいてチャージポンプを多段にする等の回路構成により、ＤＣ／ＤＣコンバータ７０は、タッチ検出機能付き表示部１０の各種動作に係り要求される電圧に応じて調節された電圧を出力することができる。

コンデンサ７１，７２は、例えばセラミックコンデンサであるが、タンタルコンデンサ等、チャージポンプに要求される静電容量に応じた各種コンデンサをコンデンサ７１，７２として用いることができる。本実施形態では、ＤＣ／ＤＣコンバータ７０は、セラミックコンデンサを用いたチャージポンプを有する。

本実施形態のタッチ検出機能付き表示部１０は、後述するように、動作制御回路８０による制御下で、液晶表示デバイス２０による画像の表示とタッチ検出デバイス３０によるタッチ検出とを１フレームの画像の表示期間中に交互に行う。なお、液晶表示デバイス２０のフレームレートは任意であるが、例えば６０ｆｐｓ又は１２０ｆｐｓとすることができるし、他のフレームレートとすることもできる。

液晶表示デバイス２０による画像の表示処理が行われるタイミングと当該表示処理が行われないタイミングとでは、タッチ検出機能付き表示部１０の消費電力が大きく変化する。これに伴い、ＤＣ／ＤＣコンバータ７０からの出力も、表示処理が行われるタイミングと表示処理が行われないタイミングとで大きく変化する。

セラミックコンデンサは、充放電に伴い伸縮する。当該伸縮は、セラミックコンデンサが設けられた基板等の構成に振動を生じさせる。当該伸縮が周期的に生じると、当該振動が周期的に発生することで可聴音を発生させることがある。このため、セラミックコンデンサの周期的な伸縮を伴うような周期的な表示処理のＯＮ／ＯＦＦは、いわゆる音鳴きの原因となる。仮に、チャージポンプのコンデンサがセラミックコンデンサでなかったとしても、周期的な表示処理のＯＮ／ＯＦＦは、例えば、分割ブロック毎の表示スジ、分割ブロック周期の輻射ノイズによるタッチ検出結果への影響等、タッチ検出機能付き表示装置１の動作に影響を与えるノイズを発生させることがある。

そこで、本実施形態では、動作制御回路８０が、係る音鳴きやノイズを低減するための動作制御を行う。動作制御回路８０は、ＣＯＧ１９に設けられて上記の制御部１１に係る機能を担う。具体的には、動作制御回路８０は、ゲートドライバ１２及びソースドライバ１３等に対して制御信号を供給することで、表示部として機能する液晶表示デバイス２０の動作タイミングを制御する。また、動作制御回路８０は、タッチ検出部４０に対して制御信号を供給することで、検出部として機能するタッチ検出デバイス３０の動作タイミングを制御する。具体的には、動作制御回路８０は、例えば、表示用駆動電圧ＶｃｏｍＤＣ及び駆動信号ＶｃｏｍＡＣの出力タイミングを制御する。

より具体的には、動作制御回路８０は、電荷の制御（例えば、第１電極及び第２電極（画素電極２２及び駆動電極ＣＯＭＬ）を介して液晶層６に印加される電圧の制御）を行う表示処理と、タッチ検出を行うタッチ検出処理と、を１フレームの画像の表示期間中に交互に複数回実施する。ここで、動作制御回路８０は、１回分の表示処理が行われる第１期間と１回分のタッチ検出処理が行われる第２期間のうち少なくともいずれか一方の期間の長さを連続して表示される２フレームの画像の表示期間中に変化させる。

図１９は、第１期間と第２期間との関係の一例を示すタイミングチャートである。図１９等を参照した説明では、１１０ライン分の映像信号Ｖｄｉｓｐに対応した表示出力と、当該表示出力に伴い実施されるタッチ検出とを一例として説明している。

本実施形態では、動作制御回路８０は、第１期間及び第２期間の長さを１フレームの画像の表示期間中に変化させる。例えば、動作制御回路８０は、図１９に示すように、タッチ検出処理が行われる第２期間を挟んで複数回実施される表示処理の期間（第１期間）を、４ライン分（２）、６ライン分（３）、８ライン分（４）、１４ライン分（７）、１０ライン分（５）、８ライン分（４）、６ライン分（３）、１０ライン分（５）、１２ライン分（６）、１６ライン分（８）、１０ライン分（５）、６ライン分（３）のようにすることで、第１期間の長さを毎回変化させる。上記のように、メモリ６３は、書き込みに要する時間の二分の一の時間で読み出しを行うことができるため、クロック信号の周期と１ライン分の書き込みに要する時間とを合わせた場合、１周期で２ライン分の読み出し及び当該読み出しによる表示出力を行うことができる。このように、動作制御回路８０は、表示処理においてメモリ６３からライン単位でデータを読み出させる。また、第１期間の最小単位は、１又は複数ライン（例えば、２ライン）のデータ読み出し期間に対応する。なお、このうち奇数回目の第１期間は、ＢＡＮＫ−Ａに書き込まれたデータを読み出すことによる表示処理に係る第１期間である。また、偶数回目の第１期間は、ＢＡＮＫ−Ｂに書き込まれたデータを読み出すことによる表示処理に係る第１期間である。動作制御回路８０は、係る第１期間に対応した制御信号をゲートドライバ１２及びソースドライバ１３等に出力して、液晶表示デバイス２０を動作させる。

表示領域Ａｄにおけるどのラインをどのタイミングで出力するかは任意である。例えば、図１９に示すように一端側から他端側に向かって順次ライン単位の表示出力を行うようにしてもよいし、所謂インターレース出力のように間欠的にライン単位の表示出力を行うようにしてもよい。

動作制御回路８０が係る第１期間となるように液晶表示デバイス２０を動作させることで、液晶表示デバイス２０による画像の表示処理が行われるタイミングと当該表示処理が行われないタイミングとの間で生じるタッチ検出機能付き表示部１０の消費電力の変化が非周期的になる。このため、本実施形態のようにチャージポンプにセラミックコンデンサが用いられていても音鳴きは生じない。また、ノイズが発生したとしても当該ノイズも非周期的となり、周期的なノイズに比してその影響を不確定な状況下に分散しやすくなることから、ノイズの影響を顕在化させにくくすることができる。

動作制御回路８０は、期間の長さが毎回変化する第１期間と交互に実施されるタッチ検出処理の期間（第２期間）を、４検出ブロック（４）、５検出ブロック（５）、１０検出ブロック（１０）、３検出ブロック（３）、３検出ブロック（３）、２検出ブロック（２）、７検出ブロック（７）、７検出ブロック（７）、１０検出ブロック（１０）、２検出ブロック（２）、１検出ブロック（１）、１検出ブロック（１）のようにすることで、第２期間の長さを間欠的に変化させる。動作制御回路８０は、係る第２期間に対応した制御信号をタッチ検出部４０に出力して、タッチ検出デバイス３０を動作させる。なお、図１９等においてタッチ検出期間である第２期間の長さを表す数値が示す時間と第１期間の長さを表す数値が示す時間とは、等価の関係である。

本実施形態では、第２期間の長さとタッチ検出処理が行われる範囲の大きさとを対応させている。すなわち、第２期間の長さを示す数値がそのまま検出ブロック数に対応する。上記のように、１検出ブロックは２ライン分の表示領域に対応する。よって、上記で説明した第２期間の総期間長（５５）により、タッチ検出デバイス３０は、１１０ライン分の表示領域に対応するタッチ検出を行うことができることになる。また、どの位置のタッチ検出ブロックをどのタイミングで出力するかは任意であり、例えば上記の表示領域Ａｄにおけるライン出力と同様のルールで扱うことができる。

本実施形態に係る第２期間は、並行して行われるメモリ６３へのデータ書き込み時間に対応して設定されている。例えば、最初の４ライン分の表示処理に係る第１期間（２）後に実施されるタッチ検出処理に係る第２期間（４）は、当該第２期間に並行するＢＡＮＫ−Ｂへの６ライン分のデータ書き込み時間（６）のうち、当該第１期間（２）が行われている期間を除いた長さになっている。このように、本実施形態の第２期間は、具体的には、並行するデータの書き込み処理に係る時間から、当該データの書き込みに並行して行われるデータの読み出しに係る時間を差し引いた時間となっている。このように第２期間を決定することで、表示処理とタッチ検出処理とをインターバルを挟まず交互に実施することができ、表示処理及びタッチ検出処理に必要な総時間長をより短くすることができる。

なお、動作制御回路８０は、連続して表示される複数フレームの表示期間において、図１９に示すような第１期間及び第２期間の長さを１フレームの画像の表示期間中に変化させたパターンを所定のパターンとして毎フレーム繰り返してもよいし、第１期間及び第２期間の長さを毎フレーム変化させてもよい。

図２０は、周期的な第１期間と第２期間との関係の一例を示すタイミングチャートである。従来のタッチ検出機能付き表示装置では、周期的に表示処理及びタッチ検出処理を繰り返していた。具体的には、例えば図２０に示すように、従来のタッチ検出機能付き表示装置は、１１０ライン分の画像を１１ラインずつ表示出力する表示処理に係る第１期間（５．５）と、表示処理後に５．５検出ブロック分のタッチ検出処理に係る第２期間（５．５）とを交互に周期的に実施していた。このため、画像の表示処理が行われるタイミングと当該表示処理が行われないタイミングとの間で生じる消費電力の変化が周期的になり、周期的なノイズの発生原因となっていた。また、チャージポンプにセラミックコンデンサが用いられている場合、音鳴きが生じていた。これに対し、本実施形態では、例えば図１９に示すような非周期的な第１期間によって消費電力の変化を非周期的とし、これらの問題を解決することができる。

なお、連続する第１期間を例えば第１−１期間、第１−２期間とし、第１−１期間のデータ量を１２、第１−２期間のデータ量を４とした場合、第１−１の書き込み期間は１２×１/２の６となる。この場合、６を書き込む時間内に、第１−２期間の４の読み込みが終わってしまう。このようにすると、６−４＝２データ分が、書き込みも読出しもしない期間となってしまう。このようなことが無ければ、総データ数１１０の場合にその半分に相当する５５の期間でデータの書き込みを行ってもう半分（５５の期間）を第２期間とすることができる。一方、このような場合、５５＋２の期間分のデータ書き込み時間が必要となり、第１期間と第２期間の関係性に変動が出てしまう。そこで、読み込み時間に対して、書き込み時間が１／ｎであった場合、第１−ｎ期間の読み込み時間をａ、第１−ｎ＋１期間の読み込み期間をｂとした場合に、ａ×１／ｎ≧ｂを満たすように制御した方がより好ましい。

以上、本実施形態によれば、第１期間と第２期間のうち少なくともいずれか一方の期間の長さを連続して表示される２フレームの画像の表示期間中に変化させるので、第１期間を非周期的にすることができる。よって、ノイズの周期的な発生を低減することができる。また、ノイズの周期的な発生が低減されることから、表示及びタッチ検出の精度をより高めやすくなる。

また、第１期間及び第２期間の長さを１フレームの画像の表示期間中に変化させることで、１フレームの画像の表示期間中に第１期間を非周期的にすることができることから、ノイズの周期的な発生の抑制のための非周期性の確保を１フレームの画像の表示期間中で完結させることができ、ノイズの周期的な発生をより確実に低減することができる。

また、メモリ６３が書き込みと読み出しとを個別に行うことができる複数の記憶領域（例えば、ＢＡＮＫ−Ａ及びＢＡＮＫ−Ｂ）を有し、データの書き込みに要する時間よりもデータの読み出しに要する時間が短く、第１期間が１又は複数ラインのデータ読み出し期間に対応することで、データの書き込みに要する時間とデータの読み出しに要する時間との差に対応する時間を第２期間に割り当てることができる。よって、表示処理とタッチ検出処理とをインターバルを挟まず交互に実施することができ、表示処理及びタッチ検出処理に必要な総時間長をより短くすることができる。また、第１期間及び第２期間をライン単位で取り扱うことができることから、表示処理及びタッチ検出処理の実施に係る制御をより容易にすることができる。

（変形例）
以下、本発明の実施形態に係る変形例である変形例１及び変形例２について、図２１及び図２２を参照して説明する。変形例の説明に係り、実施形態と同様の構成については同じ符号を付して説明を省略することがある。なお、変形例は、第１期間及び第２期間の長さが実施形態と異なることを除き、実施形態と同様である。

（変形例１）
図２１は、変形例１に係る第１期間と第２期間との関係の一例を示すタイミングチャートである。動作制御回路８０は、１フレームの画像の表示期間における第１期間及び第２期間の長さを固定の期間とし、連続して表示される２フレームの画像の各々の表示期間で第１期間及び第２期間のうち少なくともいずれか一方の期間の長さを異ならせるようにしてもよい。具体的には、例えば図２１に示すように、動作制御回路８０が最初の１フレームの画像に対応する１１０ライン分の画像を１１ラインずつ表示出力する表示処理に係る第１期間（１１／２）を１フレームの画像の表示期間中だけ周期的に行う場合について考える。この場合、動作制御回路８０は、次の１フレームの画像に対応する１１０ライン分の画像を、直前の１フレームとは異なる第１期間（例えば、１０ライン分に対応する第１期間（５））として１フレームの画像の表示期間中だけ周期的に行う。各フレームの第１期間は連続するフレーム同士で異なればよく、直前のフレームより第１期間が短くなってもよいし、長くなってもよい。

図２１では、連続する２フレームの画像の表示期間について例示しているが、３フレーム目以降についても、動作制御回路８０は、直前のフレームとは異なる第１期間で１フレームの画像の表示期間中だけ第１期間の長さを固定させるようにする。

変形例１では、各フレームの画像の表示期間中に実施されるタッチ検出処理に係る第２期間は、第１期間に応じた周期となる。例えば、１１０ライン分の画像を１１ラインずつ表示出力する表示処理に係る第１期間（５．５）の場合、第２期間の長さも５．５検出ブロック分となる。また、１１０ライン分の画像を１０ラインずつ表示出力する表示処理に係る第１期間（５）の場合、第２期間の長さも５検出ブロック分となる。

変形例１によれば、１フレームの画像の表示期間中、第１期間及び第２期間を固定の期間とすることができるので、表示処理及びタッチ検出処理に係るタイミング制御をより単純化することができる。また、変形例１のように、連続して表示される２フレームの画像の各々の表示期間で第１期間を異ならせることで、連続して表示される複数フレームの画像の表示期間中における第１期間を非周期的にすることができる。よって、より単純化されたタイミング制御で、ノイズの周期的な発生を低減することができる。

（変形例２）
図２２は、変形例２に係る第１期間と第２期間との関係の一例を示すタイミングチャートである。変形例１では、連続して表示される２フレームの画像の各々の表示期間で第１期間及び第２期間を異ならせているが、動作制御回路８０は、１フレームの画像の表示期間における第１期間及び第２期間の長さを固定の期間とし、連続して表示される２フレームの画像の各々の表示期間で第１期間を異ならせるようにしてもよい。具体的には、動作制御回路８０は、例えば図２２に示すように、第１期間に係る制御を変形例１と同様としつつ、第２期間を連続する複数フレームの表示期間に渡って固定の期間（ｎ）とするようにしてもよい。この場合であっても、連続して表示される複数フレームの画像の表示期間中における第１期間を非周期的にすることができるので、さらに単純化されたタイミング制御で、ノイズの周期的な発生を低減することができる。

なお、変形例２に係る第２期間は、連続する複数フレームの画像の表示期間中で採用される最短の第１期間の実施周期に収まる期間となる。図２２に示す例の場合、第２期間（ｎ）は、図示する２フレームに係る第１期間のうちより短い第１期間（５）の実施周期に収まる期間となることから、ｎ≧５である。

この他、第１期間又は第２期間のいずれか一方の長さを１フレームの画像の表示期間中に変化させ、他方を固定にするようにしてもよい。例えば、１フレームの画像の表示期間中に連続する第１期間の長さをａ，ｂ，…（ａ，ｂは異なる数値）とすることで、第１期間同士の間の第２期間の長さが固定であっても、第１期間を非周期的にすることができる。また、逆に、１フレームの画像の表示期間中に連続する第２期間の長さをｃ，ｄ，…（ｃ，ｄは異なる数値）とすることで、第１期間の長さが固定であっても、第１期間を非周期的にすることができる。

また、上記の変形例では１回の表示処理におけるライン数を変えることで第１期間の長さを変えているが、液晶の駆動速度を増減させるようにしてもよい。具体例を挙げると、表示処理及びタッチ検出処理の処理単位となる複数（Ｍ）の処理ブロックを表示領域Ａｄ及びタッチ検出領域で共通して定め、係る処理ブロックに１回ずつ表示処理及びタッチ検出処理を行うのに係る時間を１ブロック時間とすると、１ブロック時間（Ｂｌｏｃｋ）は、以下の式（１）のように表すことができる。式（１）において、ＦＰＳは、フレームレートを示す。また、１ブロック時間（Ｂｌｏｃｋ）中には、１回ずつ表示処理及びタッチ検出処理が行われることから、第１期間をＬＣ、第２期間をＴＯとすると、１ブロック時間（Ｂｌｏｃｋ）は、以下の式（２）のように表すことができる。また、第１期間（ＬＣ）は、１ブロックのライン数（Ｌ）と１ラインの駆動時間（ｔ）とを用いて、以下の式（３）のように表すことができる。ここで、連続するフレームの各々における１ラインの駆動時間（ｔ）を異ならせることで、第１期間（ＬＣ）を変化させることができる。また、第１期間（ＬＣ）を変化させることで、式（２）により導かれる第２期間（ＴＯ）の長さ、すなわち、１ブロック時間（Ｂｌｏｃｋ）から第１期間（ＬＣ）を差し引いた時間を変化させることもできる。
Ｂｌｏｃｋ＝１／ＦＰＳ／Ｍ…（１）
Ｂｌｏｃｋ＝ＬＣ＋ＴＯ…（２）
ＬＣ＝Ｌ×ｔ…（３）

また、１ブロック時間（Ｂｌｏｃｋ）における第１期間の割合を表す数をＹとすると、Ｙは、以下の式（４）のように表すことができる。また、１秒間でいくつの処理ブロックで表示処理が行われるかを示す数をブロック周波数（ＢＨｚ）とすると、ブロック周波数（ＢＨｚ）は、以下の式（５）のように表すことができる。ここで、連続するフレームの各々でＹの値が変わるように、１ブロック時間（Ｂｌｏｃｋ）に対する第１期間の割合を連続するフレームの各々で異ならせるようにしてもよい。
Ｙ＝ＬＣ／Ｂｌｏｃｋ…（４）
ＢＨｚ＝ＦＰＳ×Ｍ×Ｙ…（５）

また、メモリ６３はパーシャルＲＡＭに限られず、ソースドライバ１３経由で液晶表示デバイス２０に出力される画像のデータを記憶することができる記憶装置（メモリ）であればよい。また、メモリ６３の書き込み時間と読み出し時間との関係についても適宜変更可能である。また、第１期間の最小単位は、１ラインのデータ読み出し期間に対応していてもよいし、３ライン以上のデータ読み出し期間に対応していてもよい。

以上、実施形態及び電子機器への適用例を挙げて本技術を説明したが、本技術はこれらの実施形態等には限定されず、種々の変形が可能である。また、実施形態において述べた態様によりもたらされる他の作用効果について本明細書記載から明らかなもの、又は当業者において適宜想到し得るものについては、当然に本発明によりもたらされるものと解される。

１ タッチ検出機能付き表示装置
２ 画素基板
３ 対向基板
１０ タッチ検出機能付き表示部
１１ 制御部
１２、１２Ａ、１２Ｂ ゲートドライバ
１３ ソースドライバ
１４ 駆動電極ドライバ
１４Ａ，１４Ｂ 駆動電極走査部
１９ ＣＯＧ
２０ 液晶表示デバイス
２１ ＴＦＴ基板
２２ 画素電極
３０ タッチ検出デバイス
４０ タッチ検出部
４２ タッチ検出信号増幅部
４３ Ａ／Ｄ変換部
４４ 信号処理部
４５ 座標抽出部
４６ 検出タイミング制御部
６１ Ｉ／Ｆ回路
６２ データ処理回路
６３ メモリ
６４ タイミング生成回路
６５ ラッチ回路
６６ 出力回路
７０ ＤＣ／ＤＣコンバータ
７１，７２ コンデンサ
８０ 動作制御回路
ＣＯＭＬ 駆動電極
ＴＤＬ タッチ検出電極

Claims (4)

1. 第１電極及び第２電極に与えられる電荷に応じて表示出力内容が変化する表示部と、
   前記第１電極又は前記第２電極のいずれか一方の電極と静電容量を形成するタッチ検出電極を有し、前記静電容量の変化に基づいてタッチ検出を行う検出部と、
   前記表示部及び検出部の動作タイミングを制御する制御部とを備え、
   前記制御部は、前記電荷の制御を行う表示処理と前記タッチ検出を行うタッチ検出処理とを１フレームの画像の表示期間中に交互に複数回実施し、１回分の前記表示処理が行われる第１期間と１回分の前記タッチ検出処理が行われる第２期間のうち少なくともいずれか一方の期間の長さを連続して表示される２フレームの画像の表示期間中に変化させ、
   前記制御部は、１フレームの画像の表示期間における前記第１期間及び前記第２期間の長さを固定の期間とし、連続して表示される２フレームの画像の各々の表示期間で前記第１期間及び前記第２期間のうち少なくともいずれか一方の期間の長さを異ならせる
   タッチ検出機能付き表示装置。
2. 第１電極及び第２電極に与えられる電荷に応じて表示出力内容が変化する表示部と、
   前記第１電極又は前記第２電極のいずれか一方の電極と静電容量を形成するタッチ検出電極を有し、前記静電容量の変化に基づいてタッチ検出を行う検出部と、
   前記表示部及び検出部の動作タイミングを制御する制御部とを備え、
   前記制御部は、前記電荷の制御を行う表示処理と前記タッチ検出を行うタッチ検出処理とを１フレームの画像の表示期間中に交互に複数回実施し、１回分の前記表示処理が行われる第１期間と１回分の前記タッチ検出処理が行われる第２期間のうち少なくともいずれか一方の期間の長さを連続して表示される２フレームの画像の表示期間中に変化させ、
   前記制御部は、前記第１期間及び前記第２期間の長さを１フレームの画像の表示期間中に変化させる
   タッチ検出機能付き表示装置。
3. 前記表示部により表示される画像のデータをライン単位で記憶するメモリを備え、
   前記制御部は、前記表示処理において前記メモリからライン単位でデータを読み出させ、
   前記第１期間の最小単位は、前記制御部による１又は複数ラインのデータ読み出し期間に対応する
   請求項１又は２に記載のタッチ検出機能付き表示装置。
4. 前記表示部に電力を供給する電源部を備え、
   前記電源部は、セラミックコンデンサを用いたチャージポンプを有する
   請求項１から３のいずれか一項に記載のタッチ検出機能付き表示装置。

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