JPWO2010024179A1

JPWO2010024179A1 - 表示装置

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Publication number: JPWO2010024179A1
Application number: JP2010526670A
Authority: JP
Inventors: 雅博今井
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2008-08-25
Filing date: 2009-08-20
Publication date: 2012-01-26
Also published as: RU2468414C1; EP2320305A1; CN102132238A; BRPI0918836A2; WO2010024179A1; RU2011111270A; EP2320305A4; US20110157064A1

Abstract

表示部に画像表示のための信号が印加されることでノイズが生じた場合でも、タッチパネル部から、ノイズの影響のない正しい位置情報を取得することができる表示装置を提供すること。画像表示のための複数の電極を有する表示部と、表示部の複数の電極に、所定の周期で電圧レベルが変化する電極駆動信号を印加して前記表示部での画像表示を制御する表示制御部（２２）と、外部からの入力位置を検出するタッチパネル部と、タッチパネル部にスキャン信号を印加して位置検出信号を取得するタッチパネル制御部（２１）とを備え、タッチパネル制御部（２１）が、電極駆動信号の電圧レベルが変化する一周期の間に、スキャン信号を３回以上印加して得られたそれぞれのスキャン信号に対応する位置検出信号を比較し、同じ結果を示す２つ以上の位置検出信号が示す位置情報を正しい位置情報と判断して、位置信号として出力する。

Description

本発明は、画像を表示する表示部と、外部からの入力位置を検出するタッチパネル部とを有する、タッチパネル機能を備えた表示装置に関し、特に、表示部での画像表示のための電極駆動信号の電圧レベル切り替えの影響を受けても、タッチパネル部からの正しい位置信号を得ることができる表示装置に関する。

近年、パーソナル・デジタル・アシスタント（ＰＤＡ）、パームトップコンピュータ、携帯用ゲーム機器などの普及に伴い、タッチパネル機能を備えた表示装置として、液晶パネルなどの表示パネル上に、入力部としてのタッチパネルを重ね合わせたことにより、表示画像を用いたタッチパネルからの入力操作が可能なタッチパネル付きの表示装置が広く使用されるようになっている。

このタッチパネル付きの表示装置としての液晶表示装置では、透明なタッチパネルが液晶パネルの画像表示面に重ねられていて、タッチパネルを通して液晶パネルに表示される画像を視認することができる。そして、タッチパネルの外面、すなわち、液晶パネルの表示画像を観察する側の表面を入力ペンなどによって押圧すると、その位置を検出することができ、入力内容を、ＰＤＡなどタッチパネル付き表示装置を使用している機器の制御に反映させることができる。

しかし、タッチパネル付きの液晶表示装置では、液晶パネル内の各種電極に画像表示を行うための電極駆動信号が印加される際、液晶パネル自体がコンデンサとして作用することによってノイズを発生し、このノイズが液晶パネルに近接して配置されたタッチパネルの位置検出信号に重畳されて、検出される位置が正しいものではなくなってしまうなどの悪影響を及ぼす。

このような液晶パネルを動作させる際のノイズの影響を回避する方法として、液晶パネルの駆動用ＩＣから液晶パネルに印加される交流化信号を取り込んで、交流化信号の立ち上がりから一定時間の遅延を加えたタイミングでタッチパネルにスキャン信号を印加する、タッチパネル付きの液晶表示装置が提案されている（特許文献１参照）。

特開平４−３７１９１６号公報

上記従来のタッチパネル付きの液晶表示装置では、ノイズの原因となる画像表示のための交流化信号の変化のタイミングと、タッチパネルから位置情報を検出するためのスキャン信号の印加のタイミングをずらすことで、タッチパネルからの位置検出信号に液晶パネルからのノイズが影響することを回避しようとするものである。

しかし、液晶パネルなどの表示パネルから発生するノイズは、交流化信号の切り替えタイミングだけに発生するのではなく、表示パネル内に設けられた、画像表示のための各種電極に印加される電極駆動信号の電圧レベルが変化するタイミングで、タッチパネルからの位置検出信号に悪影響を与えるノイズが発生する。例えば液晶パネルの場合は、対向電極、ゲート電極、ソース電極といった、画像表示に必要な各電極にそれぞれ印加される電極駆動信号の電圧レベルが変化する都度、電圧レベルの変化が生じるタイミングでノイズが発生する。そして、これら各電極で電圧レベルが変化するタイミングは、全て一致するわけではない。このため、上記従来の方法のように、表示パネルに印加される交流化信号の印加のタイミングに所定の遅延時間を持たせて、タッチパネルのスキャンを行うという方法では、タッチパネルのスキャンのタイミングを、表示パネルからのノイズが発生するタイミングから確実にずらすことはできず、常に正しい位置検出信号を取得することはできない。

そこで、本発明は、上記の課題を鑑み、画像を表示する表示部に画像表示のための電極駆動信号が印加されることでノイズが生じた場合でも、タッチパネル部から、ノイズの影響のない正しい位置情報を取得することができる表示装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明の表示装置は、画像表示のための複数の電極を有する表示部と、前記表示部の前記複数の電極に、所定の周期で電圧レベルが変化する電極駆動信号を印加して前記表示部での画像表示を制御する表示制御部と、外部からの入力位置を検出するタッチパネル部と、前記タッチパネル部にスキャン信号を印加して位置検出信号を取得するタッチパネル制御部とを備え、前記タッチパネル制御部が、前記電極駆動信号の電圧レベルが変化する一周期の間に、前記スキャン信号を３回以上印加して得られたそれぞれの前記スキャン信号に対応する前記位置検出信号を比較し、同じ結果を示す２つ以上の位置検出信号が示す位置情報を正しい位置情報と判断して、位置信号として出力することを特徴とする。

本発明によれば、タッチパネル制御部が、表示部の動作時に生じるノイズの影響を受けていない、正しい位置検出信号を判別してこれを位置信号として出力することができるので、タッチパネル部を用いて、正確な入力操作を行える表示装置を得ることができる。

図１は、本発明の実施形態にかかるタッチパネル付き液晶表示装置の構成を示す分解斜視図である。図２は、本発明の実施形態にかかるタッチパネル付き液晶表示装置の回路構成を示すブロック図である。図３は、本発明の実施形態にかかるタッチパネル付き液晶表示装置における、画像表示のための電極に印加される電極駆動信号の電圧レベルの変化のタイミング例を示す図である。図４は、本発明の実施形態にかかるタッチパネル付き液晶表示装置における、画像表示のための電極駆動信号の電圧レベル変化のタイミングと、スキャン信号の発生タイミングの例を示す図である。図５は、本発明の実施形態にかかるタッチパネル付き液晶表示装置における、画像表示のための電極駆動信号の電圧レベル変化のタイミングと、スキャン信号の発生タイミングの別の例を示す図である。図６は、本発明の実施形態にかかるタッチパネル付き液晶表示装置における、タッチパネル制御部での位置検出情報の判断の手順を示す図である。図７は、本発明の実施形態にかかるタッチパネル付き液晶表示装置における、タッチパネル制御部での位置検出情報の判断対象を説明する図である。図８は、本発明の実施形態にかかるタッチパネル付き液晶表示装置における、スキャン信号の生成タイミングの一例を示す図である。

本発明にかかる表示装置は、画像表示のための複数の電極を有する表示部と、前記表示部の前記複数の電極に、所定の周期で電圧レベルが変化する電極駆動信号を印加して前記表示部での画像表示を制御する表示制御部と、外部からの入力位置を検出するタッチパネル部と、前記タッチパネル部にスキャン信号を印加して位置検出信号を取得するタッチパネル制御部とを備え、前記タッチパネル制御部が、前記電極駆動信号の電圧レベルが変化する一周期の間に、前記スキャン信号を３回以上印加して得られたそれぞれの前記スキャン信号に対応する前記位置検出信号を比較し、同じ結果を示す２つ以上の位置検出信号が示す位置情報を正しい位置情報と判断して、位置信号として出力する。

この構成により、３つ以上のスキャン信号に対してそれぞれ得られた位置検出信号を比較し、同じ結果を示す２つ以上の位置検出信号を正しい位置検出信号とすることで、検出された位置検出信号にノイズの影響を受けた正しくない位置検出信号が含まれている場合でも、正しい位置検出信号を判別することができる。このため、表示部の複数の電極に印加される、画像表示のための電極駆動信号の電圧レベルが変化することでノイズが発生した場合でも、ノイズの影響のない位置検出信号から正しい位置情報を正確に取得して、位置信号としてタッチパネル部から出力することができる。

さらに、前記表示制御部は、前記表示部の前記複数の電極に印加する電圧の、電極駆動信号の電圧レベルを変化させるタイミングを同一のタイミングとすることが好ましい。このようにすることで、位置検出信号にノイズが混じる可能性を少なくすることができるので、正確な位置検出信号を判別して出力することができる。

また、本発明の表示装置として、画像表示を行う前記表示部が形成された表示パネルと、入力位置を検出する前記タッチパネル部が形成されたタッチパネルとを有し、前記表示パネルの表示面に近接して前記タッチパネルが配置された構成とすることができる。

また、前記表示パネルが、対向する２つの基板間に液晶層を挟持した液晶パネルであることが好ましい。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。

なお、以下本発明の実施形態の説明では、本発明にかかる表示装置として、表示部が形成された表示パネルと、入力位置を検出する前記タッチパネル部が形成されたタッチパネルとを有し、前記表示パネルの表示面に近接して前記タッチパネルが配置された構成について説明する。より具体的には、表示パネルとして液晶パネルを用いた、ＰＤＡなどの画像表示に用いられるタッチパネル付き液晶表示装置として実施する場合の構成例を示す。

しかし、以下の説明は、本発明にかかる表示装置を限定するものではない。本発明の表示装置としては、表示パネルが液晶パネルである場合以外にも、有機または無機のＥＬディスプレイや電界放出型の冷陰極表示装置といった各種の表示パネルを備えた、表示装置に適用できる。また、表示パネルが液晶パネルである場合を含め、その用途はＰＤＡなどのモバイル機器に限らず、キャッシュディスペンサーや博物館での画像説明システムの表示端末等、タッチパネルを入力手段として備える各種の据え置き型のタッチパネル付き表示装置として用いることができる。

なお、以下で参照する各図は、説明の便宜上、本発明の実施形態の構成部材のうち、本発明を説明するために必要な主要部材のみを簡略化して示したものである。従って、本発明にかかる表示装置は、参照する各図に示されていない任意の構成部材を備えることができる。また、各図中の部材の寸法は、実際の構成部材の寸法および各部材の寸法比率等を必ずしも忠実に表したものではない。

図１は、本発明の実施形態にかかるタッチパネル付きの表示装置である、タッチパネル付きの液晶表示装置の全体構成を示す分解斜視図である。

本実施形態のタッチパネル付き液晶表示装置１００は、データを入力するためのタッチパネル部を備えたタッチパネル１０と、画像を表示する表示部が形成された表示パネルである液晶パネル２０と、液晶パネル２０で画像表示を行うための照射光を照射するバックライト１６から概略構成されている。タッチパネル１０は、液晶パネル２０の画像を観察する側に配置されている。

本実施形態のタッチパネル付き液晶表示装置１００のタッチパネル１０は、例えば抵抗膜方式と称されるものであり、ポリカーボネート（ＰＣ）などのプラスチックフィルムによって形成される可撓性の前面基板１と、同じく、プラスチックフィルムによって形成される可撓性の背面基板２とが、図示しないシール材によって張り合わされて形成されている。なお、前面基板１と背面基板２との間には、両基板の間隔を維持するための図示しないスペーサーが配置されている。

前面基板１の内表面、すなわち背面基板２に対向する表面には、液晶パネル２０の画像表示を行う表示領域１４と重なり合う領域にＩＴＯなどで形成された前面基板電極３を有している。この前面基板電極３が設けられている領域が、タッチパネルの入力領域となる。また、前面基板電極３のＸ方向、すなわち液晶パネル２０の表示領域１４の左右方向に当たる側方には、銀ペーストなどの低抵抗部材からなる一対のＸ電極４が配置されている。

背面基板２の内表面、すなわち前面基板１に対向する表面にも、前面基板１と同様、液晶パネル２０の表示領域１４と重複する領域にＩＴＯなどで形成された背面基板電極５が形成されていて、背面基板電極５のＹ方向、すなわち液晶パネル２０の表示領域１４の上下方向に当たる側方には、銀ペーストなどの低抵抗部材からなる一対のＹ電極６が配置されている。また、背面基板２には、前面基板１のＸ電極４と接続された図示しない接続電極が形成されていて、接続電極の出力は、Ｙ電極６の出力線７とともに、フレキシブル基板８に接続されている。

フレキシブル基板８は、タッチパネル１０へ入力されるスキャン信号と、タッチパネル１０から出力される位置検出信号とを、タッチパネル制御部が形成された図示しない外部基板との間でやりとりする。

より具体的には、タッチパネル１０にフレキシブル基板８を介してスキャン信号が印加されることにより、まず、前面基板電極３に所定の電界傾度でＸ方向に電圧分布を発生させ、タッチペンなどの図示しない押圧手段で押圧された位置のＸ座標を、図示しない検出手段で検出する。検出手段の出力信号は、背面基板２上の図示しない出力端子を介して、フレキシブル基板８により、タッチパネル制御部に伝達される。続いて、背面基板電極５にも所定の電界傾度でＹ方向に電圧分布を発生させ、押圧された位置のＹ座標を図示しない検出手段で検出する。この場合の検出手段の出力信号も、フレキシブル基板８を介して、タッチパネル制御部に伝達される。タッチパネル制御部では、このようにして得られた、タッチペンなどの押圧手段により押圧された、タッチパネル１０上の位置のＸ座標、Ｙ座標を特定することができる。

液晶パネル２０は、ガラス製の対向基板１１と、同じくガラス製のパネル基板１２とが、所定間隔を隔てて配置されていて、対向基板１１とパネル基板１２との間には、図示しない液晶層が挟持されている。

対向基板１１とパネル基板１２とのそれぞれの外側の面には、液晶層と組み合わされることで透過光を制御して画像表示を行うために、一対の偏光板１３が、それぞれの偏光角を所定角度異ならせた状態で配置されている。なお、図１では、対向基板１１の表面の偏光板１３のみが見えていて、パネル基板１２の背面の偏光板は隠れている。

対向基板１１の内表面には、カラー画像表示のためにそれぞれの画素に対応してカラーフィルタが形成され、また、液晶層に所定の電圧を印加する対向電極が形成されている。

パネル基板１２の内表面には、複数の行および複数の列を形成してマトリクス状に画素電極が配置されていて、この画素電極と対向基板１１の対向電極との間の電位を調整することで、液晶層の配向状態を変化させて画像表示が行われる。したがって、パネル基板１２の画素電極が形成されている領域が液晶パネル２０の表示領域１４となる。

表示領域１４には、画素電極の行方向に配置された複数のゲート線、列方向に配置された複数のソース線、さらに、直交するゲート線とソース線との交点近傍に配置され、それぞれの画素電極に接続されたＴＦＴが形成されている。ゲート線に順次ゲート電圧が印加されることで、行ごとにスイッチング素子であるＴＦＴがオンとなって選択され、さらに、ソース線を介して選択された行に属するそれぞれの画素電極に、画像表示に必要な電圧が印加される。なお、これら対向基板１１とパネル基板１２の内部構造に関する図示は省略する。

パネル基板１２は、対向基板１１よりも少し大きな表面積を持っていて、図１に示すように、液晶パネル２０の図中右側の部分で、その表面が露出している。この表面が露出している領域には、表示領域に形成されたゲート線やソース線から引き出された図示しない引き出し線が設けられていて、引き出し線はパネル基板に接続されたフレキシブル基板１５に接続される。フレキシブル基板１５は、表示制御部が形成された図示しない外部基板に接続されていて、表示制御部からの画像表示に必要な各種の信号や回路素子を動作させる電圧が、フレキシブル基板１５を介して液晶パネル２０のパネル基板１２に印加される。

なお、パネル基板１２の露出領域に、液晶パネル２０を駆動するための半導体素子が搭載されるＣＯＧ（Chip On Glass）技術が採用される場合や、フレキシブル基板１５上に、液晶パネル２０を駆動するための半導体素子やコンデンサなどの回路素子が搭載されるＴＣＰ（Tape Carrier Package）技術が採用される場合もある。

液晶パネル２０の背面には、液晶パネル２０で画像を表示するために必要な照射光を照射するバックライト１６が配置される。図１での詳細の図示は省略するが、本実施形態のタッチパネル付き液晶表示装置１００のバックライト１６は、例えば、サイドライト型またはエッジライト型と呼ばれるタイプであり、平板状の導光体と、その側面に設けられた冷陰極蛍光管または発光ダイオードなどの光源から構成されている。導光体の側面から入射した光源からの照射光が、導光体内部で反射を繰り返して拡散伝搬され、液晶パネル２０に対向する側の導光体の主面から均一光として照射される。

なお、本発明の液晶表示装置１００のバックライト１６としては、上記したサイドライト型に限られるものではなく、直下型とばれる、液晶パネル２０の背面に、液晶パネル２０側に光を照射するように光源を平面的に配置して、光源からの照射光が集光シートや拡散シートなどの光学シートを介して液晶パネルに照射されるタイプを用いてもよい。また、光源も、冷陰極蛍光管や発光ダイオードに限られず、熱陰極蛍光管やＥＬ発光体など各種のものを用いることができる。

さらに、液晶パネル２０としても、バックライト１６からの照射光を画像表示に用いる透過型または半透過型と呼ばれるものに限らず、対向基板１１を透過して入射する外光をパネル基板１２に形成された反射電極で反射させて画像表示に用いる、反射型の液晶パネル２０を用いることができ、この場合にはバックライト１６自体が不要となる。

タッチパネル１０の背面基板２は、液晶パネル２０の対向基板１１上に配置された偏光板１３上に積層され、接着剤などで貼着される。

また、タッチパネル１０が積層された液晶パネル２０と、バックライト１６とは、ベゼルと称される図示しない有底枠状の機構部材内部に収容される。このベゼルの背面には、フレキシブル基板８を介して接続された、タッチパネル１０を駆動してその出力である位置検出信号を生成するタッチパネル制御部の制御回路が形成される外部基板や、フレキシブル基板１５を介して接続された、液晶パネル２０で表示する画像を制御する表示制御部が形成された外部基板などが固着され、タッチパネル付き液晶表示装置としてモジュール化される場合もある。

次に、本実施形態にかかるタッチパネル付き液晶表示装置１００の概略回路構成を示すブロック図である図２を用いて、タッチパネル付き液晶表示装置１００の信号処理の主な流れを説明する。

図２に示すように、本実施形態のタッチパネル付き液晶表示装置１００では、液晶パネル２０で表示される画像信号が表示制御部２２に入力される。表示制御部２２は入力された画像信号から、液晶パネル２０で画像表示を行うために必要な、ゲート駆動信号とソース駆動信号を生成する。

表示制御部２２で生成されたゲート駆動信号は、ゲート駆動回路２３に印加され、ゲート駆動回路２３に接続された液晶パネル２０のゲート線が、所定のタイミングで順次選択される。また、表示制御部２２で生成されたソース駆動信号は、ソース駆動回路２４に印加され、ソース駆動回路２４は、ソース線を介して、選択されたゲート線に接続されている画素電極に対して順次画像表示に必要な電位を供給する。

このような液晶パネル２０での、画像表示のためのゲート駆動信号とソース駆動信号は、それぞれゲート電極とソース電極に対して、電圧レベルが変化する電極駆動信号によって走査のタイミングが定められて供給される。そして、この電極駆動信号の信号レベルが変化する際に、液晶層を挟んで電極が対向配置されている液晶パネル２０がコンデンサとして機能して誘導ノイズが発生し、その表面に貼着されたタッチパネル１０に伝わる。

表示制御部２２は、液晶パネル２０での画像表示を行うために出力する、上記したゲート駆動信号やソース駆動信号を生成するために、垂直同期信号や水平同期信号、クロック信号などを、入力された画像信号から画像表示のための制御信号として取得している。そして、これらの各種の制御信号のうちの一つ以上を、タッチパネル１０の動作タイミングを制御する基準となるタイミング信号として、タッチパネル制御部２１に出力する。

タッチパネル制御部２１は、表示制御部２２から入力されたタイミング信号に基づいて、タッチパネル１０から位置検出信号を取得するタイミングを定める。そして、定められた位置検出信号を取得するタイミングで、スキャン信号をタッチパネル１０に印加する。

タッチパネル１０では、スキャン信号が印加されたタイミングで、タッチペンなどの入力手段によって指示されているタッチパネル１０上の座標を検出し、これを位置検出信号としてタッチパネル制御部２１に出力する。

タッチパネル制御部２１では、表示制御部２２が液晶パネル２０に画像表示のために印加する、電極駆動信号の電圧レベルが変化する一周期の間に、所定の間隔で連続して３回以上のスキャン信号を発生する。そして、それぞれのスキャン信号に対して得られたタッチパネル１０からの位置検出信号を比較して、得られた３つ以上の位置検出信号のうち２つ以上の同じ結果を示す位置検出信号を判別する。そして、この、同じ結果を示している２つ以上位置検出信号による位置情報の検出結果を、正しい位置信号として出力する。なお、タッチパネル制御部２１での、得られた位置検出信号の比較の具体的な手法については後述する。

図３は、本実施形態の液晶パネル２０での、画像表示のためのそれぞれの電極に印加される、電極駆動信号の電圧レベルの変化タイミングを示すイメージ図である。

図３に示すように、本実施形態にかかる液晶パネル２０では、液晶層に印加される電界の方向を反転させるいわゆる反転駆動方法を採用しているため、水平同期信号と同じ周期で対向電極に印加される対向電極駆動信号の電圧レベルが変化する。対向電極駆動信号の電圧レベルの変化幅としては、例えば５Ｖとすることができる。なお、フリッカが発生しないような調整が行われた結果として、電圧レベルを−１Ｖと＋４Ｖとの間で変化させることができる。

ゲート電極駆動信号は、１つの水平同期期間に対応して、順次異なるゲート電極に印加される。図３では、このことを示すために、ｎ番目のゲート電極に印加されるゲート電極駆動信号ｎと、ｎ＋１番目のゲート電極に印加されるゲート電極駆動信号ｎ＋１との電圧レベルの変化を示している。ゲート電極の電位は、選択されている一定の期間正となり、残りの期間は負の状態となる。具体的には、正の電位として１５Ｖ、負の電位として−１０Ｖとすることができる。

ソース電極駆動信号は、対向電極駆動信号と同じく、水平同期信号と同じ周期で信号電圧の電圧レベルが変化する。図３では、電圧レベルを便宜的に２値にて記載しているが、対向電極駆動信号の低電圧レベル、高電圧レベルのそれぞれに、階調表示数分の電圧レベル数が存在する。電圧レベル範囲の例としては、低い電圧レベルを０Ｖ、高い電圧レベルが例えば５Ｖである。なお、高い電圧レベルは、駆動回路の特性などを考慮して、４Ｖ〜７Ｖ程度の範囲で設定されることが多い。

なお、図３に示す例では、水平同期信号が印加されるタイミングから、対向電極駆動信号、ゲート電極駆動信号、ソース電極駆動信号が、順次同じ間隔分だけ位相をずらした状態で電圧レベルの切り替えを行っているが、これは駆動タイミングの例を示すものに過ぎず、本実施形態のタッチパネル付き液晶表示装置の駆動タイミングを規定するものではない。

図４は、図３に示した駆動タイミングで液晶パネル２０の各電極に電圧が印加されて画像表示が行われている時に、タッチパネル１０に伝わる誘導ノイズの発生タイミングと、タッチパネルから位置検出信号を取得するためのスキャン信号の印加タイミングを示すイメージ図である。

図４においても、図３で示したものと同様に、対向電極、ゲート電極、ソース電極それぞれの電極に印加される、電極駆動信号の電圧レベルを示している。それぞれの電極の電圧レベルの変化タイミングは、図３にも示したとおり順次その位相がずれている。

図４に示すとおり、タッチパネルのノイズは、対向電極、ゲート電極、ソース電極それぞれに印加される電極駆動信号の電圧レベルが変化するタイミングで生じる。なお、各電極に印加される電圧の電位差の大きさや、それぞれの電極が反転駆動しているか否かによって、タッチパネルに伝わるノイズの大きさも変化している。

ここで、図４の最下段に示すＳ１、Ｓ２、Ｓ３のタイミングで、タッチパネルに３回スキャン信号が印加されたとすると、最初のスキャン信号Ｓ１は、ソース電極の電極駆動信号の変化するタイミングとほぼ重なるため、ソース電極の駆動電圧レベルの変化によって生じるノイズの影響を受ける。このため、この１回目のスキャン信号Ｓ１に対応して検出される位置検出信号は、正しい位置情報を示していない可能性が高い。しかし、２回目のスキャン信号Ｓ２と３回目のスキャン信号Ｓ３が印加されるタイミングは、いずれも液晶パネル２０の各電極の電極駆動信号の電圧レベルが変化するタイミングから外れているため、ノイズとは重ならない。したがって、これら２つのスキャン信号Ｓ２、Ｓ３に対応して取得される位置検出信号は、タッチパネル１０上の正確な位置情報を示していると考えられる。

このとき、スキャン信号を印加する間隔を適切に設定することで、スキャン信号Ｓ２とスキャン信号Ｓ３とにそれぞれ対応して得られる位置検出信号が同じ結果を示す。したがって、３つのスキャン信号Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３を印加したことによって得られた位置検出信号を比較して、同じ結果を示す２つの位置検出信号による位置情報データが、タッチパネル上の正しい位置情報を示していると判断できる。

図５は、液晶パネル２０での画像表示のための各電極へ印加される電極駆動信号の電圧レベルの変化タイミングを、図３，図４に示したものから異ならせた場合の例である。なお、図の見方は図４と同じである。

図５では、図３および図４で示した例では少しずつ位相がずれていた、対向電極、ゲート電極、ソース電極それぞれに印加される電極駆動信号の、電圧レベルの変化が生じる開始タイミングを、全て揃えて同じタイミングとした場合の例を示している。この場合、水平同期信号と同じ周期であった対向電極の駆動タイミングと、ソース電極の駆動タイミングは一致し、ゲート電極の駆動タイミングのうち、電圧レベルが負から正に変化するタイミングは一致するが、正から負に変化するタイミングのみが少しずれることになる。したがって、タッチパネル１０でノイズが生じるタイミングは、対向電極と、ゲート電極、ソース電極の電極駆動信号の電圧レベルが同時に変化するタイミングと、ゲート電極駆動信号の電圧レベルが正から負に変化するタイミングの２回となる。

液晶パネル２０の各電極に印加される電圧が、上記のタイミングで変化する場合に、図５に示すタイミングで３つのスキャン信号Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３を印加した場合について考える。この場合は、スキャン信号を印加するタイミングは、いずれもノイズの発生タイミングとは異なるため、それぞれのスキャン信号に対応してタッチパネル１０から得られる位置検出信号は、いずれもノイズの影響を受けていない正しい信号と考えられる。したがって、図５に示す場合には、得られる３つの位置検出信号の結果は同じとなる。

本実施形態において説明した液晶パネル２０をはじめとして、画像表示を行う表示パネルでは、一般的に画像表示のための基準信号として、垂直同期信号と水平同期信号とを用いる。特に、垂直同期信号に比べて高い周波数レートを有する水平同期信号は、画像表示のための基準信号として取り扱われるため、図５に示した場合のように、それぞれの電極に印加される電極駆動信号の電圧レベル変化のタイミングを揃えて動作させることで、タッチパネルに影響を与えるノイズの発生の回数を減らし、より良好な状態で、タッチパネルからの位置検出信号を取得できるようになる。

次に、図６と図７を用いて、タッチパネル制御部２１において行われる、取得された位置検出信号の比較と正しい信号の判断手法についての具体例について説明する。図６は、本実施形態にかかるタッチパネル付き液晶表示装置１００の、タッチパネル制御部２１で位置検出信号の判断を行うための回路構成を示すブロック図であり、図７は、タッチパネル制御部２１で行われる位置検出信号の比較判断の対象をＳＴＥＰ１からＳＴＥＰ３の３つのステップについてまとめたものである。

図６に示すように、まず、１回目のスキャン信号がタッチパネル１０に印加される。これが最初のＳＴＥＰ１となる。

ＳＴＥＰ１では、１回目のスキャン信号に対応してタッチパネル１０から最初の位置検出信号が出力される。出力された位置検出信号をＡＤ変換器３２でデジタルデータに変換する。このときＡＤ変換器３２の出力である位置検出信号Ａは、図７に示すように１回目のスキャン信号に対応したデータである。

次に、ＳＴＥＰ２として、２回目のスキャン信号がタッチパネル１０に印加される。このスキャン信号が生成印加されるタイミングに応じて、タッチパネル１０から得られた位置検出信号が順次メモリ３３、３４に転送される。このため、図７にも示すように、ＳＴＥＰ２において、ＡＤ変換器３２でデジタル信号に変換された信号は、２回目のスキャン信号によって得られたデータであり、ＳＴＥＰ１において検出された１回目のスキャン信号によって得られたデータは、一つめのメモリ３３に転送され、位置検出信号Ｂが、１回目のスキャン信号により得られたデータとなる。

ここで、比較器３５において、位置検出信号Ａと位置検出信号Ｂとの比較を行う。比較器の出力が、比較した信号が同じであるときに「Ｈ」となるとすると、比較器３５は、位置検出信号Ａと位置検出信号Ｂとが同じ信号である場合に「Ｈ」を出力し、位置検出信号Ａと位置検出信号Ｂとが同じでない場合には「Ｌ」を出力する。

次に、ＳＴＥＰ３では、３回目のスキャン信号がタッチパネル１０に印加される。タッチパネル１０から得られ、ＡＤ変換器３２でデジタルデータに変換された位置検出信号Ａは、３回目の検出データとなる。３回目のスキャン信号が印加されると同時に、位置検出信号が順次メモリに転送されるため、２回目の検出データがメモリ３３に転送されて位置検出信号Ｂとなり、１回目の検出データがメモリ３３からメモリ３４に転送されて位置検出信号Ｃとなる。

位置検出信号Ａと位置検出信号Ｂとを比較する比較器３５の出力は、３回目の検出データと２回目の検出データとが同じであるときに「Ｈ」を出力する。また、位置検出信号Ａと位置検出信号Ｃとを比較する比較器３６は、１回目の検出データと３回目の検出データとを比較し、両者が同じ時に「Ｈ」を出力する。

比較器３５と比較器３６の出力のＯＲを出力するＯＲ回路３７を設けることで、ＯＲ回路３７の出力が「Ｈ」である場合には、位置検出信号Ａ、すなわち３回目のスキャン信号により得られた検出データが、１回目の検出データまたは２回目の少なくともいずれかと同じ、すなわちノイズの含まれていない正しい位置情報のデータであることが分かる。

なお、図６で示した比較器３５と比較器３６での一致／不一致の判別においては、ＡＤ変換器３２で変換された出力の全てのビットでの判定としてもよいし、下位の何ビットかは、検出誤差として無視することもできる。

次に、図８は、タッチパネル制御部２１での、スキャン信号の生成を示すタイミング図である。

図８に示す例では、画像表示のために用いられるクロック信号をカウントして得られた、クロックカウント信号に同期してスキャン信号を発生させている。このようにすることで、画像表示の基準となる水平同期信号と関連づけられた状態で、複数のスキャン信号を、所定の間隔で発生させることができる。上記したとおり、タッチパネルでの位置検出信号のノイズとなる、画像表示のために表示パネルに印加される信号は、画像表示の水平同期信号と関連づけられて発生する。このため、タッチパネルのスキャン信号を、画像表示のために印加される信号と同じく水平同期信号を基準として発生させることで、タッチパネルから得られる位置検出信号に及ぼされるノイズの影響を限定でき、スキャン信号の発生タイミングを工夫することで、より正確な位置検出信号が得られることになる。

また、スキャンクロック信号は、表示制御部２２で映像信号から生成される信号の中で、最も高い周波数の信号となるため、このスキャンクロック信号に基づいてタッチパネル１０へのスキャン信号の印加のタイミングを計ることで、タッチパネル１０上のタッチペンなどでの情報入力位置が高速度で移動する場合にも対応することができる。

なお、上記の実施形態においては、タッチパネル１０へのスキャン信号の印加を、３回行う場合について説明した。これは、通常、３つのスキャン信号に対応する位置検出信号を比較することで、そのうちの２つ以上が同じとなって正しい位置検出情報が得られるからである。しかし、３回のスキャンでは、２つ以上の同じ位置情報が得られない場合もあり得る。この場合は、３つ以上のスキャン信号を印加して、３つ以上のスキャン信号によって得られた位置情報を合わせて比較判断することで、２つ以上の同じ値となる正しい位置検出情報を得ることができる。

また、上記実施形態ではスキャンクロック信号に基づくクロックカウンタ信号を用いて、スキャンクロック信号を印加する時間間隔を同じものとする例について示したが、本発明はこれに限られものではなく、３つのスキャン信号、もしくは、さらに追加する補足的なスキャン信号を印加する時間間隔については、必ずしも同じ間隔に定められるものではない。

さらに、上記実施形態では、スキャン信号の印加のタイミングとして、表示パネルで画像を表示する水平同期信号を基準とする例について述べた。このようにすることで、スキャン信号の印加のタイミングと、位置検出信号のノイズの原因となる表示パネルでの画像表示のための電圧の極性が変化するタイミングとをより有効に分離できるからである。しかし、スキャン信号の印加のタイミングは、上記した水平同期信号を基準とするものに限られるものではなく、表示パネルでの画像表示の切り替わりのタイミングの早さや、タッチパネル上の取得すべき位置情報の座標の変化の早さなどに応じて、適宜印加のタイミングを選択すべきものである。

例えば、表示パネルにおいて水平同期信号と垂直同期信号を用いて画像表示を行う場合であっても、対応する全ての画素に同時に、水平同期信号のタイミングに合わせて画像表示のための信号を書き込む場合以外に、順次それぞれの画素に連続的に信号を書き込む場合などがある。この場合には、水平同期信号の周期を基準にするのではなく、適宜、ノイズ発生の可能性があるタイミングに対応して、タッチパネルのスキャン信号を３つ以上発生させるタイミングを設定することとなる。具体的には、例えば、表示パネルに印加される電極駆動信号の電圧レベルが変化するタイミング期間内に、タッチパネルスキャン信号が３回以上発生するように設定することが好ましいと考えられる。

また、上記実施形態では、タッチパネルとして、一対のＸ電極とＹ電極との間の電位勾配からタッチ位置を検出するいわゆる抵抗膜方式のタッチパネルについて説明したが、本発明のタッチパネル付き表示装置に使用できるタッチパネルの方式は、これに限られない。例えば、光センサを用いてタッチ位置を検出するタッチパネルにおいても、タッチパネル内での信号の伝送時に、表示パネルの電極駆動信号の電圧レベルが変化して誘導ノイズが生じ、これが、タッチパネルからの位置検出信号に重畳してしまう場合があるからである。したがって、本発明を適用することによって、表示パネルと近接して配置された各種のタッチパネルを備えたタッチパネル付き表示装置において、タッチパネルから正しい位置情報を得ることができる。

なお、上記実施形態では、本発明にかかる表示装置として、表示部が形成された表示パネルと、入力位置を検出する前記タッチパネル部が形成されたタッチパネルとを有し、表示パネルの表示面に近接してタッチパネルが配置された構成について説明した。しかし、本発明の表示装置は、このような表示部としてのパネルと、タッチパネル部としてのタッチパネルとが別々のパネルであって、これら２つのパネルが近接して配置された場合に限らず、表示パネルである液晶パネル内にタッチパネル部としての位置検出素子を配置したもののように、表示部とタッチパネル部とが一つのパネルに形成されている表示装置をも含むものである。このような、表示パネル内に例えばＣＣＤなどの位置検出素子を設けたタッチパネル付きの表示パネルの場合であっても、位置検出素子で検出された位置信号は、信号処理をするために表示領域内部の電極配線を介して、表示領域の外に引き出される。このような位置信号を引き出すために用いられる電極配線は、抵抗成分を有しており、また、表示領域内部の画像表示のために用いられる他の電極配線との間に寄生容量を有するために、表示のために用いられる他の電極配線の電圧レベルが変化すると位置検出信号のノイズが誘起される。このような場合に、本発明を適用することで、タッチパネル部からの位置検出信号におけるノイズの影響を抑制することができる。

本発明は、画像表示する表示部と、外部からの入力位置を検出するタッチパネル部を有し、タッチパネル部を用いて、表示画像に対応した情報入力操作ができる表示装置として産業上利用可能である。

Claims

画像表示のための複数の電極を有する表示部と、
前記表示部の前記複数の電極に、所定の周期で電圧レベルが変化する電極駆動信号を印加して前記表示部での画像表示を制御する表示制御部と、
外部からの入力位置を検出するタッチパネル部と、
前記タッチパネル部にスキャン信号を印加して位置検出信号を取得するタッチパネル制御部とを備え、
前記タッチパネル制御部が、前記電極駆動信号の電圧レベルが変化する一周期の間に、前記スキャン信号を３回以上印加して得られたそれぞれの前記スキャン信号に対応する前記位置検出信号を比較し、同じ結果を示す２つ以上の位置検出信号が示す位置情報を正しい位置情報と判断して、位置信号として出力することを特徴とする表示装置。
前記表示制御部は、前記表示部の前記複数の電極に印加する電圧の、電極駆動信号の電圧レベルを変化させるタイミングを同一のタイミングとする請求項１に記載の表示装置。
画像表示を行う前記表示部が形成された表示パネルと、
入力位置を検出する前記タッチパネル部が形成されたタッチパネルとを有し、
前記表示パネルの表示面に近接して前記タッチパネルが配置されている請求項１または２に記載の表示装置。
前記表示部が、対向する２つの基板間に液晶層を挟持した液晶パネルである請求項１から３のいずれか１項に記載の表示装置。