WO2012117928A1

WO2012117928A1 - タッチパネル付き表示装置及びその駆動方法

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Publication number: WO2012117928A1
Application number: PCT/JP2012/054380
Authority: WO
Inventors: 杉田　靖博; 山岸　慎治; 和寿木田
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2011-03-01
Filing date: 2012-02-23
Publication date: 2012-09-07
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Abstract

　タッチパネル（２０）は、互いに直交する複数のドライブライン（２１）及び複数のセンスラインと、センスラインに接続されたサンプリングスイッチ（４１）と、サンプリングスイッチ（４１）を介してセンスラインに接続される積分回路とを備えている。サンプリングスイッチ（４１）は、ソースバスラインの電圧が変化する瞬間から一定期間（Ｐ）、オン状態またはオフ状態を保つ。

Description

タッチパネル付き表示装置及びその駆動方法

　本発明は、静電容量型タッチパネルを有する表示装置及びその駆動方法に関するものである。

　近年、Ａｐｐｌｅ社製のｉ－Ｐｈｏｎｅ（登録商標）やｉ－Ｐａｄ（登録商標）等により代表される、静電容量型タッチパネル付き表示装置の利用が広まっている。静電容量型タッチパネルは、指の非接触時と接触時におけるそれぞれの電極の容量差によって検出出力を得ている。

　従来の静電容量型タッチパネル付き表示装置の典型例について、図１９を参照して説明する。図１９は、従来の静電容量型タッチパネル付き液晶表示装置の概略的な構成を示す断面図である。この図に示すように、従来の液晶表示装置１００は、液晶パネル（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）１００、タッチパネル（ＴＰ：Touch Panel）２００、カバーガラス３００が順に積層されることにより構成されている。タッチパネル２００はエアギャップを介して液晶パネル１００上に配置されている。

　また、近年、タッチパネルのコスト低減、モジュール薄型化、軽量化、高機能化が求められており、これらを達成するためにタッチパネルと表示装置との一体化（インセル化）が進められている。例えば、将来的には、液晶表示装置と一体化されたタッチパネルは、液晶パネルとの間にエアギャップがない構成で配置されることによって、タッチパネルのタッチ機能層と液晶パネルとの間の距離がより近くなっていく。

　静電容量型タッチパネルは、上述のように一体化（インセル化）された場合、液晶パネルが発生するノイズの影響を強く受けることになる。すなわち、液晶パネルが表示を行いながらタッチパネルが検出動作を行う際、液晶パネルから発生する輻射ノイズがタッチパネルの検出感度に悪影響を及ぼしてしまう。そこで、静電容量型タッチパネルの性能が低下することを防ぐためには、液晶パネルからのノイズの影響を低減させる技術が開発されている。

　例えば、非特許文献１に開示された技術では、フレームを時分割し、液晶パネルが表示駆動を行っていない期間（フレーム間の表示を行っていない期間）にタッチパネルを駆動させることによって、タッチパネルが液晶パネルから受けるノイズを低減させている。

「Touch Panel Embedded IPS-LCD with parasitic Current Reduction Technique」, Hiroshi Haga et. al.，SID 2010，p.669-672

　しかしながら、非特許文献１に開示された技術では、１フレームの表示期間（約１４ｍｓ）を確保する必要があるために、タッチパネルのセンシング時間に上限が存在する。このため、タッチパネルが検出するシグナルは低下し、タッチパネルの性能を効果的に向上させることができない。

　また、非特許文献１に開示された技術では、フレーム間の表示を行っていない期間を利用してタッチパネルを駆動するため、タッチパネルにおける座標出力の周波数は６０Ｈｚに限定されてしまう。例えば、ペンなどの手書き入力による高速入力を検出するためには、一般的に、座標出力の周波数が１８０Ｈｚ～２４０Ｈｚ以上必要である。非特許文献１に開示された技術では、このようなタッチパネルの高速駆動に対して対応することができない。

　本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、タッチパネルにおける座標出力の周波数を制限されずに、ノイズの影響を抑えて検出精度を向上させたタッチパネル付き表示装置を提供することにある。

　本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討したところ、表示装置における表示パネルでは、データ信号線に供給される電圧が変化した瞬間に輻射ノイズが発生することを見出した。

　そこで、本発明の一態様に係るタッチパネル付き表示装置は、上記課題を解決するために、表示パネルと、前記表示パネルの観測者側の面上に配置されるかまたは前記表示パネルの内部に設けられる静電容量型のタッチパネルとを備えるタッチパネル付き表示装置であって、
　前記表示パネルは、
　　互いに直交する複数のデータ信号線及び複数の走査信号線と、
　　前記複数のデータ信号線の各々に対して順に電圧を供給するデータ信号線駆動回路とを備えており、
　前記タッチパネルは、
　　互いに直交する複数の送信電極及び複数の受信電極と、
　　積分回路と、
　　前記複数の受信電極のいずれか１つと前記積分回路とを接続するスイッチング素子と、
　　前記複数のデータ信号線に電圧が供給されている間に、少なくとも１回以上、前記スイッチング素子のオン・オフを切り替える制御手段とを備えており、
　前記制御手段は、前記データ信号線駆動回路が前記電圧を変化させた瞬間から一定期間、前記スイッチング素子のオン状態またはオフ状態を保つことを特徴としている。

　上記構成では、タッチパネルにおいて、送信電極に供給された電圧が変化する際、受信電極から電荷が流れる。このときスイッチング素子はオン状態になっており、受信電極と積分回路とを接続している。積分回路が受信電極から流れる電荷を積分することによって、タッチパネルはタッチ検出を行うことができる。

　また、上記構成では、データ信号線駆動回路がデータ信号線に対して表示のための電圧を供給している間、スイッチング素子は、少なくとも１回以上、オン・オフを切り替えられる。すなわち、タッチパネルは、表示パネルによる表示期間に、タッチ検出のための駆動を行うことになる。

　さらに、上記構成において、スイッチング素子は、データ信号線の電圧が変化した瞬間から一定期間、オン状態またはオフ状態を保っている。

　例えば、上記一定期間にスイッチング素子がオフ状態を保っている場合、ノイズが発生している間、受信電極と積分回路とは切り離されていることになる。よって、積分回路は輻射ノイズの影響を受けることを回避することができる。

　また、上記初期期間の間にスイッチング素子がオン状態を保っている場合、積分回路はノイズの発生前から発生後までの間、受信電極から流れる電荷を積分することになる。このため、積分開始時と積分終了時との間におけるノイズ源の電位振幅Ｖ_{ｎｏｉｓｅ}は０になる。ここで、積分回路に影響を与えるノイズ量Ｑ_{ｎｏｉｓｅ}は、モデル式によれば、液晶パネルと受信電極との間に形成される容量Ｃ_{ｓｅｎｓｅ‐ＬＣＤ}と、積分開始時と積分終了時との間におけるノイズ源の電位振幅Ｖ_{ｎｏｉｓｅ}との積により求められる。このため、ノイズ源の電位振幅Ｖ_{ｎｏｉｓｅ}は０であれば、ノイズ量Ｑ_{ｎｏｉｓｅ}は０になる。よって、積分回路はノイズの影響を受けることなしに、受信電極から流れる電荷を積分することができる。

　以上のように、本発明の一態様に係るタッチパネル付き表示装置は、ノイズの影響を抑制しつつ、表示パネルの表示期間にもタッチパネルの駆動を行うことによって、タッチパネルの検出時間を十分に確保することができる。これによって、タッチパネルの検出精度を向上させることができる。また、積分回路による出力（座標出力）の周波数が６０Ｈｚに制限されないため、タッチパネルに対する高速入力に対して、好適に対応することができる。

　本発明の一態様に係るタッチパネル付き表示装置の動作方法は、表示パネルと、前記表示パネルの観測者側の面上に配置されるかまたは前記表示パネルの内部に設けられる静電容量型のタッチパネルとを備えるタッチパネル付き表示装置の動作方法であって、
前記表示パネルは、
　　互いに直交する複数のデータ信号線及び複数の走査信号線と、
　　前記複数のデータ信号線の各々に対して順に電圧を供給するデータ信号線駆動回路とを備えており、
　前記タッチパネルは、
　　互いに直交する複数の送信電極及び複数の受信電極と、
　　積分回路と、
　　前記複数の受信電極のいずれか１つと前記積分回路とを接続するスイッチング素子と、
　　前記複数のデータ信号線に電圧が供給されている間に、少なくとも１回以上、前記スイッチング素子のオン・オフを切り替える制御手段とを備えており、
　前記制御手段は、前記データ信号線駆動回路が前記電圧を変化させた瞬間から一定期間、前記スイッチング素子のオン状態またはオフ状態を保つことを特徴とする。

　上記方法によれば、本発明の一態様に係るタッチパネル付き表示装置に関して上述した効果と同様の効果を奏する。

　本発明の他の目的、特徴、および優れた点は、以下に示す記載によって十分分かるであろう。また、本発明の利点は、添付図面を参照した次の説明で明白になるであろう。

　本発明の一態様に係るタッチパネル付き表示装置は、表示パネルと、前記表示パネルの観測者側の面上に配置される静電容量型のタッチパネルとを備えるタッチパネル付き表示装置であって、前記表示パネルは、互いに直交する複数のデータ信号線及び複数の走査信号線と、前記複数のデータ信号線の各々に対して順に電圧を供給するデータ信号線駆動回路とを備えており、前記タッチパネルは、互いに直交する複数の送信電極及び複数の受信電極と、積分回路と、前記複数の受信電極のいずれか１つと前記積分回路とを接続するスイッチング素子と、前記複数のデータ信号線に電圧が供給されている間に、少なくとも１回以上、前記スイッチング素子のオン・オフを切り替える制御手段とを備えており、前記制御手段は、前記データ信号線駆動回路が前記電圧を変化させた瞬間から一定期間、前記スイッチング素子のオン状態またはオフ状態を保つため、タッチパネルの検出精度を好適に向上させることができる。

本発明の一実施形態に係るタッチパネル付き液晶表示装置における液晶パネル及びタッチパネルの動作を説明するためのタイミングチャートである。本発明の一実施形態に係るタッチパネル付き液晶表示装置の概略的な構成を示す断面図である。図２に示すタッチパネルの電極形状を示す平面図である。図２に示すタッチパネルの検出回路を示す図である。図２に示すタッチパネルの基本的な動作を説明するためのタイミングチャートである。図２に示すタッチパネルの基本的な動作の流れを説明するための表を示す図である。図２に示す液晶パネルにおける電極構造を示す平面図である。図２に示す液晶パネルの基本的な動作を説明するためのタイミングチャートである。液晶パネルから発生する輻射ノイズの波形を説明するためのタイミングチャートである。本発明の一実施形態に係るタッチパネル付き液晶表示装置における液晶パネル及びタッチパネルの動作を説明するための他のタイミングチャートである。液晶パネル、タッチパネル、およびその積分容量の関係を説明するための模式図である。ノイズ振幅を説明するための波形図である。センスラインの面積を説明するための図である。ノイズ波形とスイッチング素子のタイミングとを示す図である。タッチパネルが液晶パネルにインセル化された構成の液晶表示装置の概略的な構成を示す断面図である。（ａ）は、液晶パネル１０の平面構造を示す図であり、（ｂ）は、液晶パネル１０が備える１画素の等価回路を示す図であり、（ｃ）は、液晶パネル１０の断面を示す図である。液晶パネルの共通電極を交流駆動する際の各種の電圧波形を示す図である。液晶パネルの共通電極を直流駆動する際の各種の電圧波形を示す図である。従来の静電容量型タッチパネル付き液晶表示装置の概略的な構成を示す断面図である。

　以下、図面を参照して、本発明の一実施形態に係る液晶表示装置の一実施形態について説明する。

　〔１．液晶表示装置１について〕
　図２は、本実施形態に係る液晶表示装置（タッチパネル付き表示装置）１の概略的な構成を示す断面図である。

　図２に示すように、液晶表示装置１は、液晶パネル（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）１０、タッチパネル（ＴＰ：Touch Panel）２０、カバーガラス３０が順に積層されることにより構成されている。タッチパネル２０は、液晶パネル１０における観察者側の面上に直接配置されている。すなわち、液晶パネル１０とタッチパネル２０との間にはエアギャップがない。

　本実施形態において、タッチパネル２０は静電容量型タッチパネルである。カバーガラス３０上に観察者の指２が接触すると、指２とタッチパネル２０の電極との間には容量が形成される。タッチパネル２０は、指２の非接触時と接触時におけるそれぞれの電極の容量差によって、指のタッチまたは非タッチを検出している。

　〔２．タッチパネル２０について〕
　（タッチパネル２０の構成）
　図３は、タッチパネル２０が備えるＸ電極（送信電極；送信ライン；ドライブライン）２１と及びＹ電極（受信電極；受信ライン；センスライン）２２を示す上面図である。図３に示すように、タッチパネル２０の基板上には、複数のＸ電極２１が配置され、これらと直交するように複数のＹ電極が配置されている。Ｘ電極２１及びＹ電極２２は、それぞれ、その延伸方向に沿って幅広部と幅狭部とが交互に配列されたパターンをなして形成されている。

　図４は、タッチパネル２０の備える処理回路４０を示す図である。

　図４に示すように、処理回路４０は、Ｘ電極２１に接続された信号発生器２３、Ｙ電極２２に接続されたサンプリングスイッチ４１、積分回路４２、アンプ４３、リセットスイッチ（リセット手段）４４、電荷キャンセル回路４５、検出器４７、及びタイミングコントローラ４８を備えている。また、本実施形態において、タッチパネル２０は相互容量方式を採用しており、Ｘ電極２１とＹ電極２２とは容量２４によって結合している。

　図４に示す処理回路４０は、図３に示す複数のＸ電極２１及び複数のＹ電極２２のうち、任意のＸ電極２１及びＹ電極２２に対する処理回路を代表して示している。すなわち、本実施形態では、複数のＹ電極２２の各々に対応して、サンプリングスイッチ４１、積分回路４２、アンプ４３、及びリセットスイッチ４４等がそれぞれ設けられているものとする。複数のＹ電極２２の各々は、各サンプリングスイッチ４１を介して、各積分回路４２にそれぞれ接続する。また、検出器４７は、処理回路４０に配置された全ての積分回路４２と接続可能なように１つ配置されている。すなわち、検出器４７は、処理回路４０ごとに、換言すればＹ電極２２ごとに配置されている。しかし、本発明の一実施形態はこれに限らず、複数のＹ電極２２に対して共通の１つの検出器４７を配置する構成であってもよい。

　信号発生器２３は、周期的な電圧信号をＸ電極に出力する。Ｘ電極に供給される電圧信号がＨレベルからＬレベル、またはＬレベルからＨレベルに変化したときに、Ｙ電極２２に電流が流れる。

　サンプリングスイッチ４１は、Ｙ電極２２と積分回路４２との間に配置される。サンプリングスイッチ４１は、信号発生器２３が電圧信号をＬレベルからＨレベルに変化させるとき、端子「１」に接続されていることによりオン状態になっている。これにより、Ｙ電極２２と積分回路４２とを接続している。一方、信号発生器２３が電圧信号をＨレベルからＬレベルに変化させるとき、端子「０」に接続されていることによりオフ状態になっている。これにより、Ｙ電極２２を接地させている。

　リセットスイッチ４４は、オン状態のときに積分回路４２を接地させ、その積分容量をリセットする。リセットスイッチ４４は、オン・オフの切り替えにより、タッチパネル２０における検出期間を所定の周期に制御する。

　信号発生器２３による電圧信号の出力タイミングと、サンプリングスイッチ４１及びリセットスイッチ４４のオン・オフのタイミングとは、タイミングコントローラ４８によって制御される。

　積分回路４２は、オペアンプ及び積分容量Ｃｓから構成される。積分容量Ｃｓは、サンプリングスイッチ４１がオンの時、Ｙ電極２２に流れた電荷を蓄積する。ここで、指の非接触時と接触時とでは容量２４が変化する（指の接触時には容量が小さくなる）。このため、積分回路４２は、Ｙ電極２２に流れた電流値を積分することにより、Ｘ電極２１とＹ電極２２との結合容量２４の容量差に比例する電圧を出力する。

　検出器４７は、積分回路４２による出力電圧の差を計測することによって、指の接触または非接触を検出する。

　なお、処理回路４０の構成は、上述のものに限られず、タッチパネル２０は、複数のＹ電極２２に対して選択的に接続するように設けられた積分回路４２、アンプ４３、及びリセットスイッチ４４をそれぞれ備えていてもよい。処理回路４０の詳細な構成については、米国特許6,452,514号を参照することができる。

　（タッチパネル２０の動作）
　次に、タッチパネル２０の動作について図５及び図６を参照して説明する。

　図５は、タッチパネル２０の動作を説明するためのタイミングチャートの一例を示す図である。また、図６は、タッチパネル２０の動作の工程をまとめた表を示す図である。

　なお、図５では、任意のある１つのＸ電極２１に供給される電圧の波形を示している。また、図５において、各サンプリングスイッチ４１及び各リセットスイッチ４４の各々に入力されるタイミング制御信号、任意の積分回路４２の出力電圧の例を示している。

　また、図６において、サンプリングスイッチ４１における端子「０」および端子「１」、ならびにリセットスイッチ４４について、記号「×」は接続状態を示し、記号「－」は非接続状態を示す。

　図５及び図６に示すように、タッチパネル２０は、以下のステップＡ～Ｆを繰り返して行う。

　まず、リセットスイッチ４４がタイミング制御信号によりオフ状態になる。これによって、積分回路４２の積分容量が初期状態（例えば０Ｖ）にリセットされる（ステップＡ）。

　次いで、リセットスイッチ４４がオン状態になった後、Ｘ電極２１に供給される電圧信号がＬレベルからＨレベルに変化する間、サンプリングスイッチ４１は、タイミング制御信号により端子「１」を接続する。これにより、Ｙ電極２２は、端子「１」を介して積分回路４２に接続される。このとき、Ｙ電極２２から流れる電荷が積分回路４２の積分容量に転送される（ステップＣ）。

　その後、サンプリングスイッチ４１はタイミング制御信号により端子「０」を接続し、Ｙ電極２２は端子「０」を介して電気的に接地される。これにより、積分回路４２内の電荷は保持され、ホールド状態になる（ステップＥ）。

　なお、ステップＢ及びステップＤはデッドタイムであり、いずれのスイッチ及び端子も接続されない状態である。

　本実施形態では、１つのあるＸ電極２１において、ステップＢからステップＥまでを少なくとも１回繰り返することによって、少なくとも１回積分を行う。そして、当該あるＸ電極２１の処理が終われば、リセット処理を実行し、それから、次のＸ電極２１において、ステップＢからステップＥまでを少なくとも１回繰り返し実行する。

　最後の電荷転送（ステップＣ）を行った後、サンプリングスイッチ４１が端子「０」を接続してホールド状態を維持する間、検出器４７が積分回路４２の出力電圧を測定する（ステップＦ）。測定後、リセットスイッチ４４はタイミング制御信号により再びオフ状態になり、ステップＡに戻ることができる。

　〔３．液晶パネル１０について〕
　（液晶パネル１０の構成）
　次に、液晶パネル１０の構成について図７を参照して簡単に説明する。

　図７は、液晶パネル１０におけるアクティブマトリクス基板上の電極構成を示す図である。

　液晶パネル１０は、アクティブマトリクス基板と対向基板との間に液晶層を挟むことにより構成される。アクティブマトリクス基板には、複数のソースバスライン（データ信号線）１３と、複数のゲートバスライン（走査信号線）１４とが配置されている。アクティブマトリクス基板において、複数のソースバスライン１３と複数のゲートバスライン１４とは互いに直行し、表示領域をマトリクス状に分割している。

　また、本実施の形態に係る液晶パネル１０は、ＳＳＤ（Source Shared Driving）方式のアクティブマトリクス型液晶パネルである。複数のソースバスライン１３は、表示色を構成する３原色、すなわち赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各副画素に対応して配置されており、Ｒ、Ｇ、Ｂに対応する３本を一組として構成されている。ソースバスライン１３とゲートバスライン１４との交点には、各色に対応する副画素がそれぞれ形成され、これにより画素が構成される。

　複数のソースバスライン１３は、組ごとに、ＳＳＤスイッチ１５を介してソースドライバ（データ信号線駆動回路）１２に接続される。ＳＳＤスイッチ１５は、制御回路（図示しない）による制御信号によってオン／オフを制御され、複数のソースバスライン１３は、順次、ソースドライバ１２に接続される。すなわち、複数のソースバスライン１３は、各組ごとに、ＲＧＢの順にデータ信号（電圧信号）を供給される。

　また、複数のゲートバスライン１４はゲートドライバ（走査信号線駆動回路）１１に接続されている。複数のゲートバスライン１４は、ゲートドライバ１１によって順次選択され、走査信号が供給される。

　表示パネル１０は、ゲートバスライン１４が選択されている間、選択されたゲートバスライン１４に接続されている画素に対して、ソースバスライン１３からデータ信号を供給することによって書き込みを行う。これによって表示パネル１０の表示が行われる。

　なお、図７に示すソースバスライン１３及びゲートバスライン１４の数は例示的なものであり、特に限定されない。

　（液晶パネル１０の動作）
　次に、液晶パネル１０の動作について、図８を用いて説明する。図８は、液晶パネル１０の動作を説明するためのタイミングチャートの一例を示す図である。

　図８において、ＳＳＤ（Ｒ），ＳＳＤ（Ｇ），ＳＳＤ（Ｂ）は、ＳＳＤスイッチ１５を、Ｒ，Ｇ，Ｂに対応する各ソースバスライン１３に接続するための制御信号を示している。ＧＬ（ｎ）は、例示的なｎ番目のゲートバスライン１４の電位を示し、ＳＬ（Ｒ），ＳＬ（Ｇ），ＳＬ（Ｂ）は、Ｒ、Ｇ、Ｂの各副画素に対応する各ソースバスライン１３の電位を示している。

　図８に示すように、本実施形態に係る液晶パネル１０の駆動方法は、１水平走査期間にデータ信号を３分割して出力するものである。各ＳＳＤスイッチ１５は、制御信号がＨレベルのときにオン状態になる。具体的には、ＳＳＤスイッチ１５は、Ｒ、Ｇ、Ｂに対応する各制御信号がＨレベルのときに、当該色に対応するソースバスライン１３と接続する。これにより、ソースドライバ１２と接続されたソースバスライン１３には所望のソース電圧が印加される。このとき、選択されたゲートバスライン１４上において、当該ソースバスライン１３と接続された表示画素には書き込みが行われる。

　（液晶パネル１０から発生する輻射ノイズ）
　ここで、本発明者らは、液晶パネル１０から発生する輻射ノイズを解析した結果、図９に示すような波形を得ることができた。図９は、液晶パネル１０の駆動波形とノイズ波形とを示す図である。図９に示すように、液晶パネル１０では、ＳＳＤスイッチ１５がオンになった瞬間にノイズが発生している。すなわち、本発明者らは、ソースバスライン１３に加わる電圧が変化した瞬間にノイズが発生することを見出した。

　〔４．液晶パネル１０とタッチパネル２０の同期〕
　本実施形態では、液晶パネル１０に駆動に対してタッチパネル２０の駆動を同期させることによって、タッチパネル２０は、液晶パネル１０から発生する輻射ノイズの影響を受けないようにすることができる。このような効果を発揮するための、液晶パネル１０と同期させたタッチパネル２０との駆動方法について、以下に説明する。

　（実施例１）
　図１は、実施例１に係るタッチパネル２０の駆動方法を説明するためのタイミングチャートである。なお、図１は、図８に示す液晶パネル１０における動作と、図５に示すタッチパネル２０における動作とを同期させるタイミングを示すものである。

　図１は、上述したタッチパネル２０の動作うち、ステップＢからステップＥが繰り返される期間を示している。すなわち、実施例１に係るタッチパネル２０の駆動方法では、液晶パネル１０における表示期間において、リセットスイッチ４４の制御信号をＬレベルに保ち、各Ｘ電極２１に電圧を順次供給し、各サンプリングスイッチ４１のオン・オフを少なくとも１回以上切り替えている。

　また図１に示すように、実施例１に係るタッチパネル２０の駆動方法では、ＳＳＤスイッチ１５の制御信号がＨレベル（ＳＳＤスイッチ１５がオン状態）の期間の初期、言い換えると、ソースバスライン１３に表示のための電圧が供給される期間の初期（以下、初期期間Ｐと称する）において、タッチパネル２０においてサンプリングスイッチ４１のタイミング制御信号をＬレベルに保っている。すなわち、タッチパネル２０では、初期期間（一定期間）Ｐにおいて、サンプリングスイッチ４１の端子「０」が接続し（オン状態）、ホールド（ステップＥ）が保たれる。

　なお、初期期間Ｐは、液晶パネル１０からの輻射ノイズの発生期間をオシロスコープなどにより分析し、求められた発生期間に合わせて設定することが好ましい。具体的には、初期期間Ｐは、ＳＳＤスイッチ１５の制御信号をＨレベルに変化させた瞬間、すなわちソースバスライン１３に加わる電圧が変化した瞬間から２μｓ～４μｓの期間であることが好ましい。ただし、液晶パネル１０の対向電極の抵抗を低減させれば、初期期間Ｐをさらに短い期間にすることも可能である。

　したがって、実施例１に係る駆動方法では、輻射ノイズの発生中、Ｙ電極２２と積分回路４２とが非接続状態になる。このため、例えＹ電極２２が表示パネル１０から発生する輻射ノイズを受けたとしても、積分回路４２は、Ｙ電極２２から当該輻射ノイズの影響を受けることはない。よって、実施例１に係る駆動方法によれば、表示パネル１０の表示期間にタッチパネル２０を駆動させつつ、積分回路４２の出力電圧に輻射ノイズの影響が乗ることはないため、タッチパネル２０の検出精度を向上させることができる。

　なお、タッチパネル１０がホールドを保つ期間は、図１に示すように、初期期間Ｐにオーバーラップする間であることが好ましいが、少なくとも初期期間Ｐをカバーする期間であればよい。

　また、実施例１に係る駆動方法は、タイミングコントローラ４８（制御手段）が、サンプリングスイッチ４１、信号発生器２３、及びリセットスイッチ４４も制御することによって実現される。

　（実施例２）
　図１０は、実施例２に係る液晶パネル１０の駆動方法を説明するためのタイミングチャートである。なお、図１０は、図８に示す液晶パネル１０における動作と、図５に示すタッチパネル２０における動作とを、同期させるタイミングを示すものである。

　図１０は、上述したタッチパネル２０の動作うち、ステップＢからステップＥが繰り返される期間を示している。すなわち、実施例２に係るタッチパネル２０の駆動方法においても、実施例１と同様に、液晶パネル１０における表示期間において、リセットスイッチ４４の制御信号をＬレベルに保ち、各Ｘ電極２１に電圧を順次供給し、各サンプリングスイッチ４１のオン・オフを切り替えている。

　図１０に示すように、実施例２に係る液晶パネル１０の駆動方法では、液晶パネル１０における初期期間Ｐ、タッチパネル２０において、サンプリングスイッチ４１のタイミング制御信号がＨレベルを保っている。すなわち、タッチパネル２０では、初期期間Ｐにおいて、サンプリングスイッチ４１の端子「１」が接続し（オフ状態）、電荷転送の状態（ステップＥ）が保たれる。よって、実施例２では、輻射ノイズの発生前から発生後までの間、積分回路４２がＹ電極２２から流れる電荷を積分していることになる。

　なお、その他の事項については、実施例１における説明と同様である。例えば、タッチパネル１０が電荷転送の状態を保つ期間は、初期期間Ｐにオーバーラップする間であることが好ましいが、少なくとも初期期間Ｐをカバーする期間であればよい。

　ここで、実施例２の効果を説明する前に、液晶パネル１０から発生する輻射ノイズによって、タッチパネル２０が受ける影響について説明する。

　本実施形態では、液晶パネル１０の対向電極がノイズ源となり、この対向電極から発生した輻射ノイズが、タッチパネル２０のＹ電極２２を介して積分回路４２の積分容量に加えられる。すなわち、ここで説明するタッチパネル２０が受ける影響とは、積分回路４２の積分容量に加えられるノイズ量Ｑ_{ｎｏｉｓｅ}を意味する。よって、以下では、シンプルなモデルにおけるノイズ量のモデル式について説明する。

　図１１は、液晶パネル１０、タッチパネル２０のＹ電極２２、及び積分回路４２の関係を示す図である。図１１に示すように、液晶パネル１０の対向電極またはソースバスラインと、タッチパネル２０のＹ電極（センスライン）２２との間には、容量Ｃ_{ｓｅｎｓｅ‐ＬＣＤ}が形成される。この容量Ｃ_{ｓｅｎｓｅ‐ＬＣＤ}は以下の式（１）により表される。

　なお、式１において、Ｓ_{Ｓｅｎｃｅ}は、図１３に示すように１本のＹ電極２２あたりの面積を表す。また、ｄは、液晶パネル１０の対向電極と、タッチパネル２０のＹ電極２２との間の距離を表す。また、εは誘電率を表す。

　図１２の（ａ）および（ｂ）は、液晶パネル１０から発生する輻射ノイズ波形の例を示す図である。なお説明のために、タッチパネル２０が上述のステップＣを行う間、すなわち、積分回路４２が積分を行っている間に、図１２の（ａ）および（ｂ）に示すような輻射ノイズが発生したものと仮定する。

　図１２の（ａ）では、ノイズが発生しているが、積分回路４２による積分開始時と積分終了時との両方ではノイズが発生していないため、積分開始時と積分終了時との間のノイズ電圧振幅Ｖ_{ｎｏｉｓｅ}が０である。一方、図１２の（ｂ）では、積分回路４２による積分開始時にノイズが発生しており、積分終了時にはノイズが発生していないため、積分開始時と積分終了時との間のノイズ電圧振幅Ｖ_{ｎｏｉｓｅ}はある値を有する。

　以上をまとめると、積分回路４２の積分容量が受けるノイズ量Ｑ_{ｎｏｉｓｅ}のモデル式は、以下の式（２）により表される。

　Ｑ_{ｎｏｉｓｅ}＝Ｃ_{ｓｅｎｓｅ‐ＬＣＤ}・Ｖ_{ｎｏｉｓｅ}　・・・式（２）
　実施例２では、初期期間Ｐにオーバーラップする間、サンプリングスイッチ４１の端子「１」が接続されており、Ｙ電極２２は積分回路４２と接続している。ここで、積分回路４２による積分の途中にノイズが発生しているが、積分開始時にはノイズが発生しておらず、また、積分終了時にはノイズが初期電圧に戻っている。このため、積分回路４２による積分開始時と積分終了時との間のノイズ電圧振幅Ｖ_{ｎｏｉｓｅ}は０になる。

　したがって、上記式（２）によれば、実施例２において積分回路４２が受けるノイズ量Ｑ_{ｎｏｉｓｅ}は０になる。すなわち、実施例２に係る駆動方法によれば、表示パネル１０の表示期間にタッチパネル２０を駆動させつつ、積分回路４２の出力電圧に輻射ノイズの影響が乗ることはないため、タッチパネル２０の検出精度を向上させることができる。

　（比較例との比較）
　次に、実施例１及び２による作用効果について、図１４を参照し、比較例１及び２と比較しながら説明する。図１４は、液晶パネル１０から発生する輻射ノイズ波形と、サンプリングスイッチ４１（スイッチング素子４１；ＳＷ４１）のタイミング制御信号とを拡大して示す図である。なお、図１４では、輻射ノイズが発生する初期期間Ｐを拡大して示している。

　図１４に示すように、実施例１及び２において共通する事項は、初期期間Ｐの間に、サンプリングスイッチ４１を切り替えないということである。一方、比較例１及び２では、初期期間Ｐの間に、サンプリングスイッチ４１を切り替える動作を行っている。

　具体的には、比較例１では、初期期間Ｐの間に、サンプリングスイッチ４１のタイミング制御信号がＬレベルからＨレベルに変化している。これによって、サンプリングスイッチ４１では、端子「０」から端子「１」に接続が切り替えられ、初期期間Ｐの途中から積分回路４２による積分が開始する。このため、積分開始時と積分終了時との間におけるノイズ電圧振幅Ｖ_{ｎｏｉｓｅ}は任意の値を有する。よって、比較例１において積分回路４２が受けるノイズ量Ｑ_{ｎｏｉｓｅ}は、上記式（２）より求められる値を有する。

　また、比較例２では、初期期間Ｐの間に、サンプリングスイッチ４１のタイミング制御信号がＨレベルからＬレベルに変化している。これによって、サンプリングスイッチ４１では、端子「１」から端子「０」に接続が切り替えられ、初期期間Ｐの途中で積分回路４２による積分が終了している。このため、積分開始時と積分終了時との間におけるノイズ電圧振幅Ｖ_{ｎｏｉｓｅ}は任意の値を有する。よって、比較例２において積分回路４２が受けるノイズ量Ｑ_{ｎｏｉｓｅ}は、上記式（２）より求められる値を有する。

　以上により、タッチパネル２０は、初期期間Ｐにサンプリングスイッチ４１を切り替えることなく検出動作を行うことによって、表示パネル１０の表示期間にタッチパネル２０を駆動させつつ、積分回路４２の積分容量がノイズを受けることを回避することができる。このような検出動作によれば、タッチパネル２０の検出精度を向上させることができる。

　（その他の効果）
　また、実施例１及び２によれば、タッチパネル２０において、タッチパネル駆動周波数（積分回路４２による電圧出力の周波数）が、従来の技術（例えば非特許文献１）のように６０Ｈｚに制限されることはない。例えば、ペンなどの手書き入力を行う場合、ペン先が高速で動くため、一般的にはタッチパネル駆動周波数が１８０Ｈｚ～２４０Ｈｚ以上必要である。よって、本実施形態は、ペンなどによる高速入力に対して優位性を有する。

　また、従来の技術（例えば非特許文献１）では、フレームを時分割してタッチパネルのセンシング時間に割り当てているため、当該センシング時間が約２ｍｓに制限されている。しかしながら、本実施形態によれば、フレームを時分割せずとも、タッチパネル２０による検出動作（上述のステップＡ～Ｆ）を行うことができる。例えば、実施例１に係る駆動方法を１０インチクラスのタッチパネル付き表示装置（ＳＳＤなし）に適用した場合、そのセンシング時間（電荷転送の時間）は以下の式（３）により求められる。

　センシング時間＝１／６０－ＧＬ数×初期期間Ｐ　・・・式（３）
　したがって、ＧＬ数が７６８本（ＸＧＡ＝ｉ‐ｐａｄ）である場合、センシング時間は、初期期間Ｐ=１ｕｓのとき１５．９ｍｓであり、初期期間Ｐ＝２ｕｓのとき１５．１ｍｓであり、初期期間Ｐ＝４ｕｓのとき１３．６ｍｓである。よって、従来技術に比べてより多くのセンシング時間を確保することができるため、タッチパネルの感度を向上させることができることが分かる。

　〔５．インセル型〕
　本発明の一実施形態は図２に示す構成の液晶表示装置１に限定されず、例えば図１５に示す構成の液晶表示装置１ａとしても実現される。図１５は、タッチパネルが液晶パネルにインセル化された構成の液晶表示装置１ａの概略的な構成を示す断面図である。図１５に示すように、液晶表示装置１ａは、タッチパネル２０がインセル化された液晶パネル２０ａに、カバーガラス３０が積層されることにより構成されている。タッチパネル２０は、液晶パネル２０ａの内部にインセル化されて設けられている。したがって、液晶パネル２０ａの面上に別途タッチパネル２０を配置する必要がないので、液晶表示装置１ａをより小型化できる。

　〔６．駆動方式の違い〕
　図１６の（ａ）は、液晶パネル１０の平面構造を示す図である。図１６の（ｂ）は、液晶パネル１０が備える１画素の等価回路を示す図である。図１６の（ｃ）は、液晶パネル１０の断面を示す図である。

　図１６の（ｃ）に示すように、液晶パネル１０は、対向側ガラス基板５１と、ＴＦＴ側ガラス基板５２と、これらの間に挟まれた液晶層５３とを備えている。対向側ガラス基板５１における液晶層５３に向いた面には、共通電極（上部電極）５４が形成されている。ＴＦＴ側ガラス基板５２における液晶層５３に向いた面には、画素電極（下部電極）５５が形成されている。したがって液晶層５３は、共通電極５４と画素電極５５とによって挟まれている。

　図１６の（ａ）に示すように、液晶パネル１０には、複数の走査信号線（ＧＬ）と複数のデータ信号線（ＳＬ）とによって構成されるマトリクス状の画素アレイを備えている。図１６の（ｂ）は、一つの画素の等価回路を示す。この図において、ＴＣＯＭは共通電極５５に相当し、Ｖｐｉｘｅｌは画素電極５５に相当する。ＴＣＯＭは、画素アレイの全面を覆うように対向側ガラス基板５１上に形成されている。一方、Ｖｐｉｘｅｌは、１画素ごとに分かれて形成されている。液晶パネル１０は、Ｖｐｉｘｅｌに印加される電極を制御することによって、液晶層６２（ＬＣ）に任意の電圧を印加する。

　液晶表示装置１は、共通電極５４と画素電極５５との間に所定の電圧を印加することによって、液晶層５３の配向状態を制御する。これにより、液晶層５３を透過する光の透過率を制御する。この際、共通電極５４（ＴＣＯＭ）を交流（ＡＣ）駆動または直流（ＤＣ）駆動する。それぞれの駆動方式について、図１７および図１８を参照して以下に説明する。

　（ＴＣＯＭの交流駆動）
　図１７は、液晶パネル１０の共通電極５４を交流駆動する際の各種の電圧波形を示す図である。この図の例では、垂直同期信号Ｖｓｙｎｃの１周期が１フレームの期間に相当し、通常は６０分の１秒すなわち約１６．６ｍｓとなる。ゲートドライバ１１は、１フレームの間に、走査信号ＧＬを１本ずつ順に走査していく。その際、図示しない対向電極ドライバ（電圧印加手段）が、対向電極５４（ＴＣＯＭ）に対して交流の電圧を印加する。一方、ソースドライバ１２は、画素電極５５（Ｖｐｉｘｅｌ）に対して任意の振幅の電圧を印加する。これらの電圧印加によって、液晶層５３に印加される電圧が制御される。ＴＣＯＭを交流駆動することによって、Ｖｐｉｘｅｌに印加される電圧の振幅を、後述するＴＣＯＭの直流駆動に比べて約半分に抑えることができるので、消費電力をより低減させることができる。

　（ＴＣＯＭの直流駆動）
　図１８は、液晶パネル１０の共通電極５４を直流駆動する際の各種の電圧波形を示す図である。この図に示すように、対向電極ドライバは、対向電極５４（ＴＣＯＭ）に対して直流の電圧を印加する。一方、ソースドライバ１２は、画素電極５５（Ｖｐｉｘｅｌ）に対して任意の振幅の電圧を印加する。これらの電圧印加によって、液晶層５３に印加される電圧が制御される。ＴＣＯＭの直流駆動は、上述したＴＣＯＭの交流駆動に比べて単純な方式であると言える。しかし、Ｖｐｉｘｅｌに印加される電圧の振幅が比較的大きくなってしまう傾向がある。

　（両者の比較）
　ＴＣＯＭの交流駆動と直流駆動とを比較すると、本発明の一実施形態においては直流駆動の方が好ましい。理由は次の通りである。本実施の形態のように、液晶パネル１０をタッチパネル２０と組み合わせて用いる用途では、ＴＣＯＭを交流駆動すると、ＴＣＯＭに印加される電圧が変化することによって、一定のノイズが発生する。そして、このノイズが原因となって、タッチパネル２０における検出精度が低下してしまう問題が発生する。一方、ＴＣＯＭを直流駆動する場合は、ＴＣＯＭに印加される電圧が変化しないので、ノイズが発生しない。したがって、タッチパネル２０における検出精度をより高めることができる。

　〔７．その他〕
　なお、本実施形態に係る液晶パネル１０は、ＳＳＤ方式を採用することにより、ソースドライバ１２に接続する線を低減させているが、本発明の一実施形態はこれに限られるものではなく、ＳＳＤ方式を採用せずともよい。この場合、ソースバスライン１３の電圧を変化させた瞬間から次に変化させる瞬間までの間における初期期間を、初期期間Ｐとすればよい。

　また、本実施形態に係るタッチパネル２０は相互容量方式であるが、本発明の一実施形態は自己容量方式のものにも適用可能である。

　（変形例）
　また、本発明の一態様に係るタッチパネル付き表示装置において、前記一定期間は、前記表示パネルからの輻射ノイズの発生期間に合わせて予め設定されていることが好ましい。これにより、積分回路の出力電圧に液晶表示パネルの輻射ノイズが乗ることがないため、タッチパネルの検出精度をより一層向上できる。

　また、本発明の一態様に係るタッチパネル付き表示装置において、前記一定期間は２μｓ～４μｓであることが好ましい。

　上記構成によれば、表示パネルから発生する輻射ノイズの影響をより適切に抑制することができる。よって、タッチパネルの検出精度をより好適に向上させることができる。

　また、本発明の一態様に係るタッチパネル付き表示装置において、前記表示パネルは、同期信号を発生する手段をさらに備えており、前記タッチパネルは、前記同期信号に応じて動作することが好ましい。

　上記の構成によれば、表示パネルの表示期間にタッチパネルを動作させつつ、積分回路の積分容量がノイズを受けることを回避できる。そのため、タッチパネルの検出精度をより一層向上できる。

　また、本発明の一態様に係るタッチパネル付き表示装置において、前記タッチパネルは、相互容量方式のタッチパネルであることが好ましい。

　上記の構成によれば、検出精度の高い相互容量方式のタッチパネルを備えた表示装置を実現できる。

　また、本発明の一態様に係るタッチパネル付き表示装置において、前記表示パネルは、ＳＳＤスイッチをさらに備えていることが好ましい。

　上記の構成によれば、検出精度の高いタッチパネルを備えたＳＳＤ方式の表示装置を実現することができる。

　また、本発明の一態様に係るタッチパネル付き表示装置は、前記表示パネルの対向電極に直流電圧を印加する電圧印加手段をさらに備えていることが好ましい。

　上記の構成によれば、対向電極の電位変化に起因するノイズが発生しないので、タッチパネルの検出精度をより高めることができるという効果を奏する。

　本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

　本発明は、タッチパネル付き表示装置に対して好適に利用することができる。

１　液晶表示装置
１０　液晶パネル
１１　ゲートドライバ
１２　ソースドライバ
１３　ソースバスライン
１４　ゲートバスライン
１５　ＳＳＤスイッチ
２０　タッチパネル
２１　Ｘ電極
２２　Ｙ電極
２３　信号発生器
２４　容量
３０　カバーガラス
４０　処理回路
４１　サンプリングスイッチ
４２　積分回路
４４　リセットスイッチ
４７　検出器
４８　タイミングコントローラ
５１　対向側ガラス基板
５２　ＴＦＴ側ガラス基板
５３　液晶層
５４　対向電極
５５　画素電極

Claims

　表示パネルと、前記表示パネルの観察者側の面上に配置されるかまたは前記表示パネルの内部に設けられる静電容量型のタッチパネルとを備えるタッチパネル付き表示装置であって、
　前記表示パネルは、
　　互いに直交する複数のデータ信号線及び複数の走査信号線と、
　　前記複数のデータ信号線の各々に対して順に電圧を供給するデータ信号線駆動回路とを備えており、
　前記タッチパネルは、
　　互いに直交する複数の送信電極及び複数の受信電極と、
　　積分回路と、
　　前記複数の受信電極のいずれか１つと前記積分回路とを接続するスイッチング素子と、
　　前記複数のデータ信号線に電圧が供給されている間に、少なくとも１回以上、前記スイッチング素子のオン・オフを切り替える制御手段とを備えており、
　前記制御手段は、前記データ信号線駆動回路が前記電圧を変化させた瞬間から一定期間、前記スイッチング素子のオン状態またはオフ状態を保つことを特徴とするタッチパネル付き表示装置。
　前記一定期間は、前記表示パネルからの輻射ノイズの発生期間に合わせて予め設定されていることを特徴とする請求項１に記載のタッチパネル付き表示装置。
　前記一定期間は２μｓ～４μｓであることを特徴とする請求項１または２に記載のタッチパネル付き表示装置。
　前記表示パネルは、同期信号を発生する手段をさらに備えており、
　前記タッチパネルは、前記同期信号に応じて動作することを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載のタッチパネル付き表示装置。
　前記タッチパネルは、相互容量方式のタッチパネルであることを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載のタッチパネル付き表示装置。
　前記表示パネルは、ＳＳＤスイッチをさらに備えていることを特徴とする請求項１に記載のタッチパネル付き表示装置。
　前記表示パネルの対向電極に直流の電圧を印加する電圧印加手段をさらに備えていることを特徴とする請求項１に記載のタッチパネル付き表示装置。
　表示パネルと、前記表示パネルの観察者側の面上に配置されるかまたは前記表示パネルの内部に設けられる静電容量型のタッチパネルとを備えるタッチパネル付き表示装置の動作方法であって、
前記表示パネルは、
　　互いに直交する複数のデータ信号線及び複数の走査信号線と、
　　前記複数のデータ信号線の各々に対して順に電圧を供給するデータ信号線駆動回路とを備えており、
　前記タッチパネルは、
　　互いに直交する複数の送信電極及び複数の受信電極と、
　　積分回路と、
　　前記複数の受信電極のいずれか１つと前記積分回路とを接続するスイッチング素子と、
　　前記複数のデータ信号線に電圧が供給されている間に、少なくとも１回以上、前記スイッチング素子のオン・オフを切り替える制御手段とを備えており、
　前記制御手段は、前記データ信号線駆動回路が前記電圧を変化させた瞬間から一定期間、前記スイッチング素子のオン状態またはオフ状態を保つことを特徴とする駆動方法。