(57)【要約】【課題】異常の検出精度を高めて、異常の兆候を検出可能とする表示装置を提供する。【解決手段】画像形成用の複数の画素１１１を有する表示部１１０と、表示部の表示面１１２側に設けられて、操作体のタッチ操作に基づく静電容量の変化に応じて、操作体の操作状態を検出する静電容量式の検出部１３０と、表示用の元画像データおよび操作状態に応じて、複数の画素における発光状態を制御して、表示部の画像表示を制御する制御部１４０と、を備える表示装置において、制御部は、操作体によるタッチ操作がない場合、画素を駆動するための基準ゲート電圧に対して、パルス幅を所定量短くした短幅ゲート電圧で、高周波駆動させることによって変化する静電容量の大きさに基づいて、表示部の異常兆候有無を判定する。【選択図】図１
2020118811.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像形成用の複数の画素（１１１）を有する表示部（１１０）と、
前記表示部の表示面（１１２）側に設けられて、操作体のタッチ操作に基づく静電容量の変化に応じて、前記操作体の操作状態を検出する静電容量式の検出部（１３０）と、
表示用の元画像データおよび前記操作状態に応じて、複数の前記画素における発光状態を制御して、前記表示部の画像表示を制御する制御部（１４０）と、を備える表示装置において、
前記制御部は、前記操作体による前記タッチ操作がない場合、複数の前記画素を駆動するための基準ゲート電圧に対して、パルス幅を所定量短くした短幅ゲート電圧で、高周波駆動させることによって変化する前記静電容量の大きさに基づいて、前記表示部の異常兆候有無を判定する表示装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記高周波駆動させる際に、正極と負極とを反転させる反転駆動におけるフレームごとに、複数の前記画素のうち、所定方向に並ぶ画素の単位で、順にスイープさせながら駆動させる検出駆動パターンを用いる請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前記検出駆動パターンは、前記所定方向に並ぶ画素の単位を、列の単位とした請求項２に記載の表示装置。
【請求項４】
前記検出駆動パターンは、前記所定方向に並ぶ画素の単位を、行の単位とした請求項２に記載の表示装置。
【請求項５】
前記検出駆動パターンは、前記所定方向に並ぶ画素の単位を、斜め方向の並びの単位とした請求項２に記載の表示装置。
【請求項６】
前記異常兆候有無の判定結果を記憶する記憶部（１４６）を備え、
前記制御部は、前回の前記判定結果の一番評価の低かった画素領域から、次回の判定を行う請求項１〜請求項５のいずれか１つに記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、車両に関連する各種車両情報を表示する車両用表示装置に用いて好適な表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の表示装置として、例えば、特許文献１に記載されたものが知られている。特許文献１の表示装置（情報処理装置）のタッチパネルは、タッチセンサおよび液晶パネルを備えている。液晶パネルにおける複数の第１のサブ画素に電圧をかけ、複数の第２のサブ画素には電圧をかけないようにしたノイズ駆動パターンを用いて、液晶パネルを駆動すると、表示が正常な領域では、液晶パネルからの放射電磁界が大きくなり、タッチセンサで検出される静電容量のノイズが大きくなる。逆に、表示異常を起こしている領域では、ノイズ駆動パターンで駆動しようとしても駆動しないためノイズは大きくならない。このようにタッチセンサにおけるノイズの大きさに基づいて、液晶パネルの表示異常となる領域の特定が可能となっており、表示異常の検出のための専用のハードウェアの追加を不要としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７−１３４１７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１の表示装置においては、液晶パネルの各画素が駆動不能となる点欠陥や線欠陥等の異常状態になってからしか検出することができない。つまり、液晶パネルでの表示ができなくなってから異常を検出しても、既にユーザに対しては好適な表示を提供できない状態であり、速度表示、警告表示、更に周辺監視画像等が表示できなくなる前の異常兆候を検出して報知することができない。
【０００５】
本発明の目的は、上記問題に鑑み、異常の検出精度を高めて、異常の兆候を検出可能とする表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は上記目的を達成するために、以下の技術的手段を採用する。
【０００７】
本発明では、画像形成用の複数の画素（１１１）を有する表示部（１１０）と、表示部の表示面（１１２）側に設けられて、操作体のタッチ操作に基づく静電容量の変化に応じて、操作体の操作状態を検出する静電容量式の検出部（１３０）と、表示用の元画像データおよび操作状態に応じて、複数の画素における発光状態を制御して、表示部の画像表示を制御する制御部（１４０）と、を備える表示装置において、制御部は、操作体によるタッチ操作がない場合、画素を駆動するための基準ゲート電圧に対して、パルス幅を所定量短くした短幅ゲート電圧で、高周波駆動させることによって変化する静電容量の大きさに基づいて、表示部の異常兆候有無を判定することを特徴としている。
【０００８】
この発明によれば、正常時に対して異常兆候が発生している場合では、表示部（１１０）における過渡応答特性は低下する。低下した過渡応答特性においては、基準ゲート電圧が掛けられたときのドレイン電圧の低下度合（電圧差）に対して、短幅ゲート電圧が掛けられたときのドレイン電圧の低下度合い（電圧差）はより大きく得られる。よって、表示部（１１０）を短幅ゲート電圧によって高周波駆動させると、電圧差が大きい分、検出部（１３０）においては、ノイズに基づく静電容量の変化により異常兆候の検出精度を上げることができるので、異常の兆候を検出することが可能となる。
【０００９】
尚、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１実施形態における表示装置の全体構成を示す説明図である。
【図２】反転駆動時のフレームごとの各画素に対するソース電圧およびゲート電圧を示す説明図である。
【図３】反転駆動時のフレームごとの各画素に対するソース電圧を示す説明図である。
【図４】第１実施形態における制御内容を示すフローチャートである。
【図５】表示部の過渡応答特性とゲート電圧との関係を示すグラフである。
【図６】各画素を列ごとにスイープ駆動させる様子を示す説明図である。
【図７】ノイズによって、画素の異常有無を判定する要領を示す説明図である。
【図８】第２実施形態における表示装置の全体構成を示す説明図である。
【図９】第２実施形態における制御内容を示すフローチャートである。
【図１０】前回の判定結果の一番評価の低かった画素領域から次回の判定を行う様子を示す説明図である。
【図１１】各画素を行ごとにスイープ駆動させる様子を示す説明図である。
【図１２】各画素を斜め方向の並びの単位ごとにスイープ駆動させる様子を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に、図面を参照しながら本発明を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を適用することができる。各実施形態で具体的に組み合わせが可能であることを明示している部分同士の組み合わせばかりではなく、特に組み合わせに支障が生じなければ、明示していなくても実施形態同士を部分的に組み合せることも可能である。
【００１２】
（第１実施形態）
第１実施形態における表示装置１００について図１〜図７を用いて説明する。本実施形態の表示装置１００は、画像によって各種情報を表示するものとなっている。表示装置１００は、例えば、車両に搭載されて、車両の所定機器、即ち、カーナビゲーション装置の表示部、カーエアコンの表示部、あるいはコンビネーションメータ部等に使用される。表示装置１００は、操作者（視認者）の指（操作体）によるタッチ操作が可能となっており、図１に示すように、表示部１１０、光源１２０、タッチパネル１３０、および制御部１４０等を備えている。制御部１４０は、車載ＬＡＮと接続されており、各種情報を、表示部１１０に表示するようになっている。
【００１３】
表示部１１０は、マトリックス状（網目状）に配置された複数の画素１１１を有しており（図２）、この画素１１１が駆動されることによって表示面１１２に、画像が形成されるようになっている。表示部１１０としては、例えば、薄膜状のトランジスタを利用したＴＦＴ（Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）液晶ディスプレイが使用されている。複数の画素１１１は、トランジスタによって駆動され、表示面１１２には、各種情報の画像として、車両の各種作動状態の画像、および車両の所定機器を操作するための各種操作アイコンの画像等、が表示されるようになっている。
【００１４】
光源１２０は、表示部１１０の例えば、背面に配置されて、表示部１１０を照射する部材、即ち、表示部１１０に対して画像形成のための光を出射する部材となっている。光源１２０としては、例えば、ＬＥＤが使用されている。光源１２０は、後述するＣＰＵ１４１からの輝度制御信号によって、発光量（輝度）が調節（制御）されるようになっている。
【００１５】
タッチパネル１３０は、表示部１１０の表示面１１２側に設けられて、操作者の指によるタッチ操作に基づく静電容量の変化に応じて、指による操作状態を検出する静電容量式の検出部となっている。指による操作状態（各種操作アイコンへの指操作）に応じて、車両の各種所定機器に対する作動条件の入力操作等ができるようになっている。
【００１６】
タッチパネル１３０は、タッチパネルセンサ（電極部）、および樹脂カバー等を有している。タッチパネルセンサは、例えば、透明なフィルム部材の裏面に、マトリックス状に配置された透明な静電容量式の電極部が接合されて形成されている。また、樹脂カバーは、タッチパネルセンサを保護する透明薄肉の樹脂製の板材であり、タッチパネルセンサの操作者側に設けられている。
【００１７】
タッチパネルセンサは、樹脂カバーを介して、操作者の指操作時の指との間でコンデンサを形成し、静電容量を発生させるようになっている。上記のように、タッチパネルセンサ、および樹脂カバーは、透明部材から形成されていることから、表示部１１０における各種情報の画像は、操作者に透過して視認されるようになっている。タッチパネルセンサは、操作者が、各種情報のうち、各種操作アイコンのいずれかに指を近づけたとき（例えば、５ｍｍ程度）、更には指タッチしたとき、操作した指の位置に応じて生ずる静電容量の変化を、タッチ操作座標情報として、後述する制御部１４０（タッチパネルコントローラ１４４）に出力するようになっている。
【００１８】
また、タッチパネル１３０は、後述する検出駆動パターンを用いた高周波駆動の際に、表示部１１０が輻射する電磁波に起因するノイズを検出するようになっており、このノイズ成分を静電容量値として後述する制御部１４０にタッチパネルコントローラ１４４を介して出力するようになっている。
【００１９】
制御部１４０は、表示用の元画像データ、および指による操作状態に応じて、複数の画素１１１における発光状態（色、輝度等）を調整して、表示部１１０の画像表示を制御する制御手段となっている。制御部１４０は、ＣＰＵ１４１、映像処理部１４２、液晶駆動部１４３、タッチパネルコントローラ１４４、および故障判定部１４５等を有している。
【００２０】
ＣＰＵ１４１は、内部映像信号（表示部１１０に表示させるための画像）を形成（描画）して、映像処理部１４２に出力すると共に、故障判定部１４５によって判定された故障判定結果に基づいて、ユーザに対する故障通知を行う部位となっている。
【００２１】
映像処理部１４２は、ＣＰＵ１４１から出力される内部映像信号、あるいは、外部のカメラ、ビデオ等から出力された外部映像信号に対して所定の画像処理を行って、液晶駆動部１４３に出力する部位となっている。内部映像信号、および外部映像信号は、元画像データに対応する。
【００２２】
液晶駆動部１４３は、内部映像信号（元画像データ）、あるいは外部映像信号（元画像データ）に基づく画像を表示部１１０に表示（形成）させるために、各画素１１１に通常の基準ゲート電圧を付加して、複数の画素１１１を駆動制御（発光状態調整）する部位となっている。
【００２３】
また、液晶駆動部１４３は、製品の出荷時や定期点検時等で、表示部１１０の異常兆候有無の判定を行う際に、基準ゲート電圧に対して、後述する短幅ゲート電圧を各画素１１１に付加して、高周波駆動するようになっている（詳細後述）。
【００２４】
タッチパネルコントローラ１４４は、表示部１１０の異常兆候有無の判定を行う際に、タッチパネル１３０で検出されたノイズ信号を受けて、故障判定部１４５に対して、静電容量値を出力する部位となっている。
【００２５】
故障判定部１４５は、タッチパネルコントローラ１４４から出力されるノイズ信号による静電容量に基づいて、表示部１１０の異常兆候有無の判定を行う部位となっている。故障判定部１４５は、故障判定の結果をＣＰＵ１４１に出力するようになっている。
【００２６】
本実施形態の表示装置１００は、上記のような構成となっており、以下、図２〜図７を加えて、作動および作用効果について説明する。
【００２７】
制御部１４０（液晶駆動部１４３）は、表示部１１０の画像表示を制御するにあたって、図２、図３に示すように、通常の基準ゲート電圧（基準幅パルスの電圧）を各画素１１１に付加して、各画素１１１を駆動する。本実施形態では、例えば、列ライン反転駆動方式を採用している。即ち、列ライン反転駆動においては、列方向の画素１１１にかかるソース電圧の正と負の電位は、列の隣同士で逆になっており、フレーム（今のフレームと次のフレーム）ごとに、正と負の電位を反転させる駆動方式である。このように各画素１１１が駆動されることで、表示部１１０における各種画像が表示されることになる。
【００２８】
ここで、本実施形態の表示装置１００においては、例えば、製品の出荷時や定期点検時等に、表示部１１０の異常兆候有無の検査判定が可能となっている。以下、異常兆候有無判定の要領について、図４のフローチャートおよび、図５〜図７を用いて説明する。
【００２９】
まず、図４において、制御部１４０は、ステップＳ１００にて、光源１２０を消灯し、ステップＳ１０２で、表示部１１０を駆動し、ステップＳ１０４で、表示部１１０におけるノイズを除去するためのノイズ除去フィルタの作動をオフにする。
【００３０】
そして、制御部１４０は、ステップＳ１０６で、表示部１１０（画素１１１）を駆動させるための条件として、通常駆動から高周波駆動に設定する。ここで、高周波駆動というのは、図５に示すように、通常の基準ゲート電圧に対して、パルス幅を所定量短くした短幅ゲート電圧で画素１１１を駆動するものである。短幅ゲート電圧は、基準ゲート電圧に比べて、パルス幅が短いことから、周波数は高くなり、高周波の電圧による駆動となる。
【００３１】
次に、制御部１４０は、ステップＳ１０８で、表示部１１０における異常兆候有無判定の領域を選択し、ステップＳ１１０で、予め定めた掃引検出駆動パターンで各画素１１１を駆動する。ここで、図６に示すように、掃引検出駆動パターンというのは、上記図３で説明した反転駆動におけるフレームごとに、複数の画素１１１のうち、所定方向に並ぶ画素１１１の単位で、各画素１１１におけるソース電圧の正負電位のうち、一方の電位（ここでは正電位）のみを付加して、順にスイープさせながら駆動させるものである。本実施形態では、掃引検出駆動パターンは、所定方向に並ぶ画素１１１の単位を、列の単位としている（列ラインスイープ）。
【００３２】
次に、制御部１４０（故障判定部１４５）は、ステップＳ１１２で、タッチパネル１３０における静電容量値をタッチパネルコントローラ１４４から取得し、表示部１１０における異常兆候有無の判定を開始する。
【００３３】
ここで、図７に示すように、表示部１１０の画素１１１が正常であると、掃引検出駆動パターンで高周波駆動されたときの、ノイズによる静電容量の変化は、大きく発生するが、異常兆候があるとノイズによる静電容量の変化は小さくなる（検出されない）。
【００３４】
よって、故障判定部１４５は、ステップＳ１１４で、各画素１１１について、発生するノイズと予め定めた閾値との比較を行い（閾値との差分を取得し）、ステップＳ１１６で、発生ノイズが閾値以上か否かを判定する。閾値は、画素１１１の異常兆候の有無を判定するため（表示異常検出のため）の判定値であり、予め故障判定部１４５に記憶されている。
【００３５】
そして、故障判定部１４５は、ステップＳ１１６で、発生ノイズが閾値より小さいと判定（Ｎｏ判定）すると、ステップＳ１１８で、その画素１１１については、表示異常兆候ありと判定する。そして、ステップＳ１２０で、全ての画素１１１について判定が完了したかを判定して、否（Ｎｏ）の場合は、ステップＳ１０８〜ステップＳ１１８を繰り返す。そして、ステップＳ１２０で、肯定判定（Ｙｅｓ）すると、制御部１４０（ＣＰＵ１４１）は、ステップＳ１２２で、ユーザに対して、表示異常領域（表示異常兆候のある画素１１１の領域）を出力する。
【００３６】
一方、故障判定部１４５は、ステップＳ１１６で、発生ノイズが閾値以上であると判定（Ｙｅｓ判定）すると、ステップＳ１２４に移行して、取得した静電容量は、操作者が通常の指操作を行うときの接触検出用閾値以下であるか否かを判定する。
【００３７】
故障判定部１４５は、ステップＳ１２４で、肯定判定（Ｙｅｓ）すると、ステップＳ１２６で、操作者による指操作はなく、画素１１１の表示異常の兆候なしと判定して、ステップＳ１２０に移行する。また、故障判定部１４５は、ステップＳ１２４で、否定判定（Ｎｏ）すると、ステップＳ１２８で、操作者による指操作があり、得られた静電容量は指操作によるものであることから、画素１１１の表示異常の兆候有無判定を中止する。
【００３８】
そして、制御部１４０は、ステップＳ１２２、およびステップＳ１２８の後に、ステップＳ１３０で、ノイズ除去フィルタの作動をオンにして、本制御を終了する。
【００３９】
以上のように、本実施形態では、制御部１４０は、指によるタッチ操作がない場合、画素１１１を駆動するための基準ゲート電圧に対して、パルス幅を所定量短くした短幅ゲート電圧で、高周波駆動させることによって変化する静電容量の大きさに基づいて、表示部１１０における画素１１１の異常兆候有無を判定するようにしている。
【００４０】
これにより、正常時に対して異常兆候が発生している場合では、図５に示すように、表示部１１０における過渡応答特性τは低下する（実線特性→点線特性）。低下した過渡応答特性τにおいては、基準ゲート電圧が掛けられたときのドレイン電圧の低下度合（電圧差ΔＶ１）に対して、短幅ゲート電圧が掛けられたときのドレイン電圧の低下度合い（電圧差ΔＶ２）は、より大きく得られる。よって、表示部１１０を短幅ゲート電圧によって高周波駆動させると、電圧差が大きい分、タッチパネル１３０においては、ノイズに基づく静電容量の変化により異常兆候の検出精度を上げることができるので、異常の兆候を検出することが可能となる。
【００４１】
尚、過渡応答特性τは、以下の数式１によって示されるものである。
【００４２】
（数１）
τ＝｛−μ・Ｗ／Ｌ・Ｃｉ／Ｃｐｘ・（ＶＧ−Ｖｔｈ−ＶＤ）｝−１
但し、μ＝トランジスタの移動度、
Ｗ＝トランジスタのチャンネル幅、
Ｌ＝トランジスタのチャンネル長、
Ｃｉ＝ゲート絶縁膜の単位面積あたりの容量、
Ｃｐｘ＝液晶セルの容量、
ＶＧ＝ゲート−ソース間電圧、
Ｖｔｈ＝閾値電圧、
ＶＤ＝ドレイン−ソース間電圧、である。
【００４３】
また、制御部１４０は、高周波駆動させる際に、正と負の電位（正極と負極）とを反転させる反転駆動におけるフレームごとに、複数の画素１１１のうち、所定方向に並ぶ画素の単位で、順にスイープさせながら駆動させる検出駆動パターンを用いている。ここでは、検出駆動パターンは、所定方向に並ぶ画素の単位を、列の単位としている（列ラインスイープ）。
【００４４】
これにより、所定方向に並ぶ画素１１１の単位で、異常兆候有無を検出できるので、１つの画素１１１ごとに対応する場合に対して、短時間での異常兆候有無の判定が可能となる。
【００４５】
（第２実施形態）
第２実施形態の表示装置１００Ａを図８〜図１０に示す。第２実施形態の表示装置１００Ａは、上記第１実施形態の表示装置１００に対して、記憶部１４６（図８）を追加し、表示部１１０の異常兆候発生有無の判定要領（図９）を変更したものである。
【００４６】
記憶部１４６は、ＣＰＵ１４１と接続されており、異常兆候有無の判定結果を記憶する部位となっている。記憶部１４６は、毎回の検査ごとに、判定結果として、複数の画素１１１におけるノイズの変化に基づくデータを記憶するようになっている。
【００４７】
また、図９に示す異常兆候有無判定のためのフローチャートは、上記図４で説明した第１実施形態のフローチャートに対して、ステップＳ１０７を追加し、ステップＳ１２２をステップＳ１２３に変更したものである。
【００４８】
図９において、制御部１４０は、ステップＳ１００〜Ｓ１０６の後に、ステップＳ１０７で、前回の判定結果に基づいて、今回の異常兆候有無判定の開始領域を選択する。具体的には、制御部１４０は、図１０に示すように、前回の判定結果の一番評価の低かった画素１１１の領域から、今回（本発明の次回に対応）の判定を開始するようにしている。
【００４９】
そして、ステップＳ１２０、およびステップＳ１２８の後に、制御部１４０（記憶部１４６）は、ステップＳ１２３で、ユーザに対して、表示異常領域（表示異常兆候のある画素１１１の領域）を出力すると共に、今回の判定結果を記憶していく。
【００５０】
これにより、前回の判定結果の一番低かった画素１１１の領域は、劣化度合いが最も大きいと推測されるので、今回、この画素領域から判定を行うことで、短時間で、異常兆候有無を判定することができる。
【００５１】
（第３実施形態）
上記第１、第２実施形態では、掃引検出駆動パターンとして、複数の画素１１１に対して、列ラインを単位として、順にスイープさせながら駆動させるものとしたが、これに限らず、例えば、図１１、図１２のような他のパターンとしてもよい。
【００５２】
図１１は、スイープ時の所定方向に並ぶ画素１１１の単位を、行の単位としたものである（行ラインスイープ）。また、図１２は、スイープ時の所定方向に並ぶ画素１１１の単位を、斜め方向の並びの単位としたものである（斜めラインスイープ）。
【００５３】
このように、スイープのパターンを変更したものにおいても、上記第１、第２実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００５４】
（その他の実施形態）
上記各実施形態では、表示部１１０として、液晶ディスプレイを用いたものとして説明したが、これに限定されることなく、例えば、有機化合物を用いた有機ＥＬ素子を有する自発光式の有機ＥＬディスプレイ等の他の型式のものを使用してもよい。尚、有機ＥＬディスプレイは、自発光式であるので、液晶ディスプレイの場合に設けられた光源１２０は不要となる。
【符号の説明】
【００５５】
１００、１００Ａ  表示装置
１１０  表示部
１１１  画素
１１２  表示面
１３０  タッチパネル（検出部）
１４０  制御部
１４６  記憶部
【図１】
2020118811.tif 000003
【図２】
2020118811.tif 000004
【図３】
2020118811.tif 000005
【図４】
2020118811.tif 000006
【図５】
2020118811.tif 000007
【図６】
2020118811.tif 000008
【図７】
2020118811.tif 000009
【図８】
2020118811.tif 000010
【図９】
2020118811.tif 000011
【図１０】
2020118811.tif 000012
【図１１】
2020118811.tif 000013
【図１２】
2020118811.tif 000014