(57)【要約】  静電容量結合方式の入力装置において、タッチ操作時の検出精度を向上させることを目的とする。互いに交差する複数本の駆動電極および複数本の検知電極と、駆動電極と前記検知電極との交差部分それぞれに形成された容量素子とにより構成された入力装置であって、タッチ検出期間は、前記駆動電極に前記走査信号線のラインブロック毎に駆動信号を印加し、前記検知電極それぞれから出力される検出信号によりタッチ検出を行い、かつ前記タッチ検出期間は、前記表示装置の水平走査期間における表示更新期間に設け、さらに前記駆動電極に印加する駆動信号は、タッチ検出を行った特定の水平走査期間に続く次の水平走査期間において、前の水平走査期間とは逆方向に電位を変化させてタッチ検出を開始する。
2014041717.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１フレーム期間中に複数の走査信号線に順次走査信号を印加して表示の更新を行う表示装置に配置され、
互いに交差する複数本の駆動電極および複数本の検知電極と、前記駆動電極と前記検知電極との交差部分それぞれに形成された容量素子とにより構成された入力装置であって、
タッチ検出期間は、前記駆動電極に前記走査信号線のラインブロック毎に駆動信号を印加し、前記検知電極それぞれから出力される検出信号によりタッチ検出を行い、
かつ前記タッチ検出期間は、前記表示装置の水平走査期間における表示更新期間に設け、
さらに前記駆動電極に印加する駆動信号は、タッチ検出を行った特定の水平走査期間に続く次の水平走査期間において、前の水平走査期間とは逆方向に電位を変化させてタッチ検出を開始することを特徴とする入力装置。
【請求項２】
特定の水平走査期間において、走査信号が所定の電位に立ち上がる遷移期間が終了した時点で、駆動電極に駆動信号としてパルスを供給し、パルスの立ち上がりによる電位の変位点からタッチ検出期間を開始し、タッチ検出期間終了ポイントにタッチ検出タイミングを設定し、タッチ検出を行った水平走査期間に続く次の水平走査期間において、前の水平走査期間とは逆方向に電位を変化させてタッチ検出期間を開始し、タッチ検出期間終了ポイントにタッチ検出タイミングを設定したことを特徴とする請求項１に記載の入力装置。
【請求項３】
前記タッチ検出期間に印加する前記駆動信号が複数個のパルス電圧である請求項１に記載の入力装置。
【請求項４】
複数の画素電極およびこの画素電極に対向するように設けた共通電極を有し、前記画素電極への電圧印加を制御するスイッチング素子に順次走査信号を印加して表示の更新を行う液晶パネルと、
前記液晶パネルの前記共通電極を分割することにより形成された複数本の駆動電極、および、前記駆動電極と交差するように配置された複数本の検知電極を有し、前記駆動電極と前記検知電極との交差部分それぞれに容量素子が形成された入力装置とを備えた液晶表示装置であって、
前記入力装置は、前記駆動電極に前記走査信号線のラインブロック毎に駆動信号を印加し、前記検知電極それぞれから出力される検出信号によりタッチ検出を行い、
前記入力装置のタッチ検出期間は、前記表示装置の水平走査期間における表示更新期間に設け、
前記液晶パネルにおいて前記走査信号が印加されていないラインブロックを選択し、選択された前記ラインブロックに配列された前記駆動電極に駆動信号を印加して、前記検知電極それぞれから出力される検出信号によりタッチ位置を検出し、
さらに前記駆動電極に印加する駆動信号は、タッチ検出を行った特定の水平走査期間に続く次の水平走査期間において、前の水平走査期間とは逆方向に電位を変化させてタッチ検出を開始することを特徴とする液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本技術は、画面へ座標を入力する静電容量結合方式の入力装置、および、当該入力装置と表示素子としての液晶パネルとを備えた液晶表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
表示画面を使用者の指などでタッチ操作することで情報を入力する、画面入力機能をもつ入力装置を備えた表示装置は、ＰＤＡや携帯端末などのモバイル用電子機器、各種の家電製品、無人受付機等の据置型顧客案内端末等に用いられている。このようなタッチ操作による入力装置としては、タッチされた部分の抵抗値変化を検出する抵抗膜方式、あるいは容量変化を検出する静電容量結合方式、タッチにより遮蔽された部分の光量変化を検出する光センサ方式など、各種の方式が知られている。【０００３】
これら各種の方式の中で静電容量結合方式は、抵抗膜方式や光センサ方式と比較した場合に次のような利点がある。例えば、抵抗膜方式や光センサ方式ではタッチ装置の透過率が８０％程度と低いのに対し、静電容量結合方式のタッチ装置は約９０％と透過率が高く表示画像の画質を低下させない点があげられる。また、抵抗膜方式では抵抗膜の機械的接触によりタッチ位置を検知するため、抵抗膜が劣化または破損するおそれがあるのに対し、静電容量結合方式では検出用電極が他の電極などと接触するような機械的接触がなく、耐久性の点からも有利である。【０００４】
静電容量結合方式の入力装置としては、例えば、特許文献１で開示されているような方式がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−９０４５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本技術は、このような静電容量結合方式の入力装置において、タッチ操作時の検出精度を向上させることを目的とする。また、本技術は、タッチ操作時の検出精度を向上させた入力装置を備えた液晶表示装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
このような課題を解決するために本技術の入力装置は、１フレーム期間中に複数の走査信号線に順次走査信号を印加して表示の更新を行う表示装置に配置され、互いに交差する複数本の駆動電極および複数本の検知電極と、前記駆動電極と前記検知電極との交差部分それぞれに形成された容量素子とにより構成された入力装置であって、タッチ検出期間は、前記駆動電極に前記走査信号線のラインブロック毎に駆動信号を印加し、前記検知電極それぞれから出力される検出信号によりタッチ検出を行い、かつ前記タッチ検出期間は、前記表示装置の水平走査期間における表示更新期間に設け、さらに前記駆動電極に印加する駆動信号は、タッチ検出を行った特定の水平走査期間に続く次の水平走査期間において、前の水平走査期間とは逆方向に電位を変化させてタッチ検出を開始することを特徴とする。【０００８】
また、本技術の液晶表示装置は、複数の画素電極およびこの画素電極に対向するように設けた共通電極を有し、前記画素電極への電圧印加を制御するスイッチング素子に順次走査信号を印加して表示の更新を行う液晶パネルと、前記液晶パネルの前記共通電極を分割することにより形成された複数本の駆動電極、および、前記駆動電極と交差するように配置された複数本の検知電極を有し、前記駆動電極と前記検知電極との交差部分それぞれに容量素子が形成された入力装置とを備えた液晶表示装置であって、前記入力装置は、前記駆動電極に前記走査信号線のラインブロック毎に駆動信号を印加し、前記検知電極それぞれから出力される検出信号によりタッチ検出を行い、前記入力装置のタッチ検出期間は、前記表示装置の水平走査期間における表示更新期間に設け、前記液晶パネルにおいて前記走査信号が印加されていないラインブロックを選択し、選択された前記ラインブロックに配列された前記駆動電極に駆動信号を印加して、前記検知電極それぞれから出力される検出信号によりタッチ位置を検出し、さらに前記駆動電極に印加する駆動信号は、タッチ検出を行った特定の水平走査期間に続く次の水平走査期間において、前の水平走査期間とは逆方向に電位を変化させてタッチ検出を開始することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本技術によれば、入力装置において、タッチ位置の検出時に、表示更新を行うための走査信号によるノイズの発生を少なくして検出精度を向上させることができる。また、表示更新のための書込み時間を十分に確保することができ、検出精度を確保した状態で、表示装置の表示画像品位の低下を防ぐことができる。さらに、駆動信号の立ち上がり、立ち下がりを減らすことができ、駆動電極に印加する駆動信号の消費電力を減少させることができる。【００１０】
さらに、本技術の入力装置と液晶パネルとを備えることで、入力精度が向上し、画像表示品質の低下が少ない液晶表示装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本技術の一実施の形態によるタッチセンサ機能を備えた液晶表示装置の全体構成を説明するためのブロック図
【図２】タッチセンサを構成する駆動電極と検知電極の配列の一例を示す斜視図
【図３】タッチセンサの概略構成と等価回路について、タッチ操作を行っていない状態とタッチ操作を行った状態とを説明するための説明図
【図４】タッチ操作を行っていない場合とタッチ操作を行った場合の検出信号の変化を示す説明図
【図５】液晶パネルの走査信号線の配列構造とタッチセンサの駆動電極および検知電極の配列構造を示す概略図
【図６】液晶パネルの表示更新を行う走査信号線のラインブロックへの走査信号の入力タイミングと、タッチセンサのタッチ位置検出を行うために駆動電極のラインブロックへの駆動信号の印加タイミングとの関係の一例を示す説明図
【図７】液晶パネルの表示更新を行う走査信号線のラインブロックへの走査信号の入力タイミングと、タッチセンサのタッチ位置検出を行うために駆動電極のラインブロックへの駆動信号の印加タイミングとの関係の他の例を示す説明図
【図８】図６に示す例において、１水平走査期間における走査信号と駆動信号の印加の状態を示すタイミングチャート
【図９】１水平走査期間における表示更新期間とタッチ検出期間との関係の一例を説明するためのタイミングチャート
【図１０】１水平走査期間における表示更新期間とタッチ検出期間との関係の他の例を説明するためのタイミングチャート
【図１１】１水平走査期間における表示更新期間とタッチ検出期間との関係の他の例を説明するためのタイミングチャート
【図１２】図６に示す駆動方法の例において、走査信号線のラインブロックへの走査信号の印加と、タッチセンサの駆動電極のラインブロックへの駆動信号の印加との関係を示すタイミングチャート
【図１３】走査信号線のラインブロックへの走査信号の印加と、タッチセンサの駆動電極のラインブロックへの駆動信号の印加のタイミングとの関係の他の例を示すタイミングチャート
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本技術にかかる入力装置は、１フレーム期間中に複数の走査信号線に順次走査信号を印加して表示の更新を行う表示装置に配置され、互いに交差する複数本の駆動電極および複数本の検知電極と、前記駆動電極と前記検知電極との交差部分それぞれに形成された容量素子とにより構成された入力装置であって、タッチ検出期間は、前記駆動電極に前記走査信号線のラインブロック毎に駆動信号を印加し、前記検知電極それぞれから出力される検出信号によりタッチ検出を行い、かつ前記タッチ検出期間は、前記表示装置の水平走査期間における表示更新期間に設け、さらに前記駆動電極に印加する駆動信号は、タッチ検出を行った特定の水平走査期間に続く次の水平走査期間において、前の水平走査期間とは逆方向に電位を変化させてタッチ検出を開始する。
【００１３】
このようにすることで、本技術の入力装置では、タッチ位置の検出時に表示更新を行うための走査信号によるノイズの発生を少なくして検出精度を向上させることができる。また、表示装置における表示更新期間内にタッチ位置の検出を行うため、表示更新のための書込み時間を十分に確保することができ、検出精度を確保した状態で、表示装置の表示画像品位の低下を防ぐことができる。さらに、タッチ位置の検出を行う一の水平走査期間において前記駆動電極に印加された前記駆動信号の電圧と逆方向の電位の前記駆動信号を、これに続く次の水平走査期間において印加するため、駆動信号の立ち上がり、立ち下がりを減らすことが可能となり、駆動電極に印加する駆動信号の消費電力を減少させることができる。
【００１４】
本技術の液晶表示装置は、複数の画素電極およびこの画素電極に対向するように設けた共通電極を有し、前記画素電極への電圧印加を制御するスイッチング素子に順次走査信号を印加して表示の更新を行う液晶パネルと、前記液晶パネルの前記共通電極を分割することにより形成された複数本の駆動電極、および、前記駆動電極と交差するように配置された複数本の検知電極を有し、前記駆動電極と前記検知電極との交差部分それぞれに容量素子が形成された入力装置とを備えた液晶表示装置であって、前記入力装置は、前記駆動電極に前記走査信号線のラインブロック毎に駆動信号を印加し、前記検知電極それぞれから出力される検出信号によりタッチ検出を行い、前記入力装置のタッチ検出期間は、前記表示装置の水平走査期間における表示更新期間に設け、前記液晶パネルにおいて前記走査信号が印加されていないラインブロックを選択し、選択された前記ラインブロックに配列された前記駆動電極に駆動信号を印加して、前記検知電極それぞれから出力される検出信号によりタッチ位置を検出し、さらに前記駆動電極に印加する駆動信号は、タッチ検出を行った特定の水平走査期間に続く次の水平走査期間において、前の水平走査期間とは逆方向に電位を変化させてタッチ検出を開始する。
【００１５】
このようにすることで、本技術の入力装置の特徴を活かした、入力精度が向上し、画像表示品質の低下が少ない液晶表示装置を得ることができる。
【００１６】
（実施の形態）
以下、本技術の一実施の形態にかかる入力装置の一例として、表示パネルとして液晶パネルを備えた液晶表示装置に用いるタッチセンサを例に図面を用いて説明する。なお、本実施形態は例示に過ぎず、本技術はこの実施形態で示した構成に限定されるものではない。
【００１７】
図１は、本技術の一実施の形態にかかるタッチセンサ機能を備えた液晶表示装置の全体構成を説明するためのブロック図である。
【００１８】
図１に示すように、液晶表示装置は、液晶パネル１、バックライトユニット２、走査線駆動回路３、映像線駆動回路４、バックライト駆動回路５、センサ駆動回路６、信号検出回路７および制御装置８を備えている。
【００１９】
液晶パネル１は矩形の平板形状であり、ガラス基板などの透明基板からなるＴＦＴ基板と、このＴＦＴ基板に対向するように所定の間隙を設けて配置される対向基板とを有し、ＴＦＴ基板と対向基板との間に液晶材料を封入することにより構成されている。
【００２０】
ＴＦＴ基板は、液晶パネル１の背面側に位置し、基材であるガラスなどからなる基板上に、マトリクス状に配置された複数の画素電極と、それぞれの画素電極に対応して設けられ、画素電極への電圧印加をオン／オフ制御するスイッチング素子としての薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）と、共通電極などが形成されることにより構成されている。
【００２１】
また、対向基板は、液晶パネル１の前面側に位置し、基材であるガラスなどからなる透明な基板上に、ＴＦＴ基板の画素電極に対応する位置に、それぞれがサブピクセルを構成する赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３原色からなるカラーフィルタ（ＣＦ）が配置されている。また、対向基板には、ＲＧＢのサブピクセルの間、および／または、サブピクセルから構成される画素の間に配置される、コントラストを向上させるための遮光材料からなるブラックマトリクスが形成されている。なお、本実施の形態では、ＴＦＴ基板の各画素に形成されるＴＦＴは、ｎチャネル型のＴＦＴを例として、ドレイン電極およびソース電極を備えた構成について説明する。
【００２２】
ＴＦＴ基板には、複数の映像信号線９と複数の走査信号線１０とが互いに概ね直交して形成される。走査信号線１０はＴＦＴの水平列ごとに設けられ、水平列の複数のＴＦＴのゲートに共通に接続される。映像信号線９はＴＦＴの垂直列ごとに設けられ、垂直列の複数のＴＦＴのドレイン電極に共通に接続される。また、各ＴＦＴのソース電極には、ＴＦＴに対応する画素領域に配置された画素電極が接続される。
【００２３】
ＴＦＴ基板に形成された各ＴＦＴは、走査信号線１０に印加される走査信号に応じて水平列単位で、オン／オフ動作が制御される。オン状態とされた水平列の各ＴＦＴは、画素電極を映像信号線９に印加される映像信号に応じた電位（画素電圧）に設定する。そして、液晶パネル１は、複数の画素電極およびこの画素電極に対向するように設けた共通電極を有し、前記画素電極と共通電極との間に生じる電界により画素領域ごとに液晶の配向を制御して、バックライトユニット２から入射した光に対する透過率を変えることにより、表示面に画像を形成する。
【００２４】
バックライトユニット２は、液晶パネル１の背面側に配置され、液晶パネル１の背面から光を照射するもので、例えば複数の発光ダイオードを配列して面光源を構成する構造や、導光板と拡散反射板とを組み合わせて用い、発光ダイオードの光を面光源とする構造のものが知られている。
【００２５】
走査線駆動回路３は、ＴＦＴ基板に形成された複数の走査信号線１０に接続されている。走査線駆動回路３は、制御装置８から入力されるタイミング信号に応じて走査信号線１０を順番に選択し、選択した走査信号線１０にＴＦＴをオンする電圧を印加する。例えば、走査線駆動回路３は、シフトレジスタを含んで構成され、シフトレジスタは制御装置８からのトリガ信号を受けて動作を開始し、垂直走査方向に沿った順序で走査信号線１０を順次選択し、選択した走査信号線１０に走査パルスを出力する。
【００２６】
映像線駆動回路４は、ＴＦＴ基板に形成された複数の映像信号線９に接続されている。映像線駆動回路４は、走査線駆動回路３による走査信号線１０の選択に合わせて、選択された走査信号線１０に接続されるＴＦＴそれぞれに、各画素の階調値を表す映像信号に応じた電圧を印加する。これにより、選択された走査信号線１０に対応する画素に映像信号が書き込まれる。この画素への映像信号の書き込み動作は、ラスター画像の水平走査に相当する。また、走査線駆動回路３による走査信号線１０を選択する動作は、垂直走査に相当する。
【００２７】
バックライト駆動回路５は、制御装置８から入力される発光制御信号に応じたタイミングや輝度でバックライトユニット２を発光させる。
【００２８】
液晶パネル１には、タッチセンサを構成する電極として、複数の駆動電極１１と複数の検知電極１２とが互いに交差するように配置されている。
【００２９】
なお、本実施の形態においては、一方の駆動電極１１は、ＴＦＴ基板の画素電極の周囲に互いに電気的に絶縁された状態で形成され、画素配列の行方向（水平方向）に延在するように形成されている。他方の検知電極１２は、対向基板のブラックマトリクスに対応する位置に形成され、画素配列の列方向（垂直方向）に延在するように形成されている。
【００３０】
なお、複数の駆動電極１１と複数の検知電極１２を構成する他の例として、複数の駆動電極１１は、ＴＦＴ基板に形成する共通電極を分割することにより駆動電極として共用し、複数の検知電極１２を、ＴＦＴ基板の画素電極の周囲に電気的に絶縁された状態で形成する構成とすることができる。
【００３１】
これらの駆動電極１１および検知電極１２により構成されるタッチセンサは、駆動電極１１と検知電極１２との間で、電気信号の入力および応答検出を行い、表示面への物体の接触を検出する。この接触を検出する電気回路として、センサ駆動回路６および信号検出回路７が設けられている。
【００３２】
センサ駆動回路６は、交流信号源であり、駆動電極１１に接続される。例えば、センサ駆動回路６は制御装置８からタイミング信号が入力され、液晶パネル１の画像表示に同期して駆動電極１１を順番に選択し、選択した駆動電極１１に矩形状のパルス電圧による駆動信号Ｔｘｖを印加する。より具体的に例示すれば、センサ駆動回路６は、走査線駆動回路３と同様にシフトレジスタを含んで構成され、制御装置８からのトリガ信号を受けてシフトレジスタを動作させて垂直走査方向に沿った順序で駆動電極１１を順次選択し、選択した駆動電極１１にパルス電圧による駆動信号Ｔｘｖを印加する。
【００３３】
なお、駆動電極１１および走査信号線１０は、ＴＦＴ基板に水平方向である列方向に延在するように形成され、垂直方向である行方向に複数本配列されている。これらの駆動電極１１および走査信号線１０に電気的に接続されるセンサ駆動回路６および走査線駆動回路３は、画素が配列される表示領域の垂直な辺に沿って配置することが望ましく、本実施形態の液晶表示装置では、左右の辺の一方に走査線駆動回路３を配置し、他方にセンサ駆動回路６を配置している。
【００３４】
信号検出回路７は、静電容量変化を検出する検出回路であり、検知電極１２に接続される。信号検出回路７は、検知電極１２毎に検出回路を設け、検知電極１２の電圧を検出信号Ｒｘｖとして検出する構成としている。なお、他の構成例としては、複数の検知電極１２群に１つの検出回路を設け、駆動電極１１に印加されるパルス電圧の持続時間内において、複数の検知電極１２の電圧監視を時分割で行い、検出信号Ｒｘｖを検出するように構成してもよい。なお、信号検出回路７は、容量変化を検知するための電流積分回路であってもよい。
【００３５】
表示面上での物体の接触位置、すなわちタッチ位置は、どの駆動電極１１に駆動信号Ｔｘｖを印加したときにどの検知電極１２で接触時の電圧が検出されたかに基づいて求められ、それら駆動電極１１と検知電極１２との交点が接触位置として演算により求められる。なお、接触位置を求める演算方法としては、液晶表示装置内に演算回路を設けて行う方法や、液晶表示装置の外部の演算回路により行う方法がある。
【００３６】
制御装置８は、ＣＰＵなどの演算処理回路およびＲＯＭやＲＡＭなどのメモリを備えている。制御装置８は、入力される映像データに基づき、色調整などの各種の画像信号処理を行って各画素の階調値を示す画像信号を生成し、映像線駆動回路４に印加する。また、制御装置８は、入力された映像データに基づき、走査線駆動回路３、映像線駆動回路４、バックライト駆動回路５、センサ駆動回路６および信号検出回路７の動作の同期をとるためのタイミング信号を生成し、それらの回路に印加する。また、制御装置８は、バックライト駆動回路５への発光制御信号として、入力された映像データに基づいて発光ダイオードの輝度を制御するための輝度信号を印加する。
【００３７】
本実施形態で説明する液晶表示装置では、液晶パネル１の各信号線および電極に接続される走査線駆動回路３、映像線駆動回路４、センサ駆動回路６および信号検出回路７は、フレキシブル配線板やプリント配線板に各回路の半導体チップを搭載することにより構成している。しかし、前記走査線駆動回路３、映像線駆動回路４、センサ駆動回路６は、ＴＦＴ基板上に、ＴＦＴなどとともに半導体チップや所定の電子回路を同時に形成することにより搭載してもよい。
【００３８】
図２は、タッチセンサを構成する駆動電極と検知電極の配列の一例を示す斜視図である。
【００３９】
図２に示すように、入力装置としてのタッチセンサは、図２の左右方向に延在する複数本のストライプ状の電極パターンである駆動電極１１と、駆動電極１１の電極パターンの延在方向と交差する方向に延びる複数本のストライプ状の電極パターンである検知電極１２とから構成されている。それぞれの駆動電極１１と検知電極１２とが互いに交差した交差部分それぞれに、静電容量を持つ容量素子が形成されている。駆動電極１１と検知電極１２との交差部分の静電容量は、駆動電極１１と検知電極１２との間に液晶パネル１を構成する絶縁体層などからなる誘電体要素を介在させることで形成することかできる。
【００４０】
また、駆動電極１１は、走査信号線１０が延在する方向に対して平行な方向に延在するように配列されている。そして、駆動電極１１は、後で詳細に説明するが、Ｍ（Ｍは自然数）本の走査信号線を１ラインブロックとしたとき、複数のＮ（Ｎは自然数）本のラインブロックそれぞれに対応するように配置され、ラインブロック毎に駆動信号を印加するように構成している。
【００４１】
タッチ位置の検出動作を行う際は、センサ駆動回路６から駆動電極１１に対し、ラインブロック毎に時分割的に線順次走査するように駆動信号Ｔｘｖを印加することにより、検出対象となる１つのラインブロックが順次選択される。また、検知電極１２から検出信号Ｒｘｖを出力することにより、１つのラインブロックのタッチ位置検出が行われるように構成されている。
【００４２】
次に、静電容量方式のタッチセンサにおけるタッチ位置の検出原理について、図３、図４を用いて説明する。
【００４３】
図３（ａ）、図３（ｂ）は、タッチセンサの概略構成と等価回路について、タッチ操作を行っていない状態（図３（ａ））とタッチ操作を行った状態（図３（ｂ））とを説明するための説明図である。図４は、図３に示したような、タッチ操作を行っていない場合とタッチ操作を行った場合の検出信号の変化を示す説明図である。
【００４４】
静電容量方式のタッチセンサは、図２に示すように、互いに交差するようにマトリクス状に配置された一対の駆動電極１１と検知電極１２との交差部が、図３（ａ）に示すように、誘電体Ｄを挟んで対向配置していることにより容量素子を構成している。等価回路は、図３（ａ）の図中右側に示すように表わされ、駆動電極１１、検知電極１２および誘電体Ｄによって、容量素子Ｃ１が構成される。容量素子Ｃ１は、その一端が交流信号源としてのセンサ駆動回路６に接続され、他端Ｐは抵抗器Ｒを介して接地されるとともに、電圧検出器としての信号検出回路７に接続される。
【００４５】
交流信号源としてのセンサ駆動回路６から駆動電極１１（容量素子Ｃ１の一端）に、数ｋＨｚ〜十数ｋＨｚ程度の所定の周波数のパルス電圧による駆動信号Ｔｘｖ（図４）を印加すると、検知電極１２（容量素子Ｃ１の他端Ｐ）に、図４に示すような出力波形（検出信号Ｒｘｖ）が現れる。
【００４６】
指が接触（または近接）していない状態では、図３（ａ）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Ｉ０が流れる。このときの容量素子Ｃ１の他端Ｐの電位波形は、図４の波形Ｖ０のようになり、これが電圧検出器である信号検出回路７によって検出される。
【００４７】
一方、指が接触（または近接）した状態では、図３（ｂ）に示すように、等価回路は、指によって形成される容量素子Ｃ２が容量素子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、それぞれ電流Ｉ１、Ｉ２が流れる。このときの容量素子Ｃ１の他端Ｐの電位波形は、図４の波形Ｖ１のようになり、これが電圧検出器である信号検出回路７によって検出される。このとき、点Ｐの電位は、容量素子Ｃ１、Ｃ２を流れる電流Ｉ１、Ｉ２の値によって定まる分圧電位となる。このため、波形Ｖ１は、非接触状態での波形Ｖ０よりも小さい値となる。
【００４８】
信号検出回路７は、検出電極１２それぞれから出力される検出信号の電位を所定のしきい値電圧Ｖｔｈと比較し、このしきい値電圧以上であれば非接触状態と判断し、しきい値電圧未満であれば接触状態と判断する。このようにして、タッチ位置の検出が可能となる。
【００４９】
次に、本技術によるタッチセンサの駆動方法の一例について、図５〜図１３を用いて説明する。
【００５０】
図５は、液晶パネルの走査信号線の配列構造とタッチセンサの駆動電極および検知電極の配列構造を示す概略図である。
【００５１】
図５に示すように、水平方向に延在する走査信号線１０は、Ｍ（Ｍは自然数）本の走査信号線Ｇ１−１、Ｇ１−２・・・Ｇ１−Ｍを１ラインブロックとし、複数のＮ（Ｎは自然数）本のラインブロック１０−１、１０−２・・・１０−Ｎに分割して配列されている。
【００５２】
タッチセンサの駆動電極１１は、ラインブロック１０−１、１０−２・・・１０−Ｎにそれぞれ対応させて、Ｎ本の駆動電極１１−１、１１−２・・・１１−Ｎが水平方向に延在するように配列されている。そして、Ｎ本の駆動電極１１−１、１１−２・・・１１−Ｎと交差するように、複数本の検知電極１２が配列されている。
【００５３】
図６は、液晶パネルにおいて、表示画像を更新する表示更新を行う走査信号線の各ラインブロックへの走査信号の入力タイミングと、タッチセンサでタッチ位置検出を行うために、各ラインブロックに配列された駆動電極への駆動信号の印加タイミングとの関係の一例を示す説明図である。図６の（ａ）〜図６（ｆ）それぞれが、１ラインブロック走査期間における状態を示している。
【００５４】
図６（ａ）に示すように、一番上のラインの最初のラインブロック１０−１の走査信号線それぞれに走査信号を順次入力している水平走査期間においては、一番下のラインの最後のラインブロック１０−Ｎに対応する駆動電極１１−Ｎに駆動信号を印加している。この後に続く水平走査期間、すなわち、図６（ｂ）に示すように、上から２番目のラインブロック１０−２の走査信号線それぞれに走査信号を順次入力している水平走査期間においては、１ライン前の最初のラインブロック１０−１に対応する駆動電極１１−１に駆動信号を印加している。
【００５５】
そして、図６（ｃ）〜図６（ｆ）に示すように、ラインブロック１０−３、１０−４、１０−５・・・１０−Ｎの走査信号線それぞれに走査信号を順次入力している水平走査期間が順次進行するのに対応し、１ライン前のラインブロック１０−２、１０−３、１０−４、１０−５に対応する駆動電極１１−２、１１−３、１１−４、１１−５に駆動信号を印加するように構成している。
【００５６】
すなわち、本技術においては、複数の駆動電極１１への駆動信号の印加は、表示更新を行う１ラインブロック走査期間において、複数の走査信号線に走査信号を印加していないラインブロックに対応する駆動電極を選択して印加するように構成している。
【００５７】
図７は、液晶パネルにおいて、表示画像を更新する表示更新を行う走査信号線の各ラインブロックへの走査信号の入力タイミングと、タッチセンサでのタッチ位置検出を行うために、各ラインブロックに配列された駆動電極への駆動信号の印加タイミングとの関係の図６とは異なる他の例を示す説明図である。
【００５８】
図６においては、１水平走査期間において、走査信号を入力している走査信号線のラインブロックに対し、１ライン前のラインブロックに対応する駆動電極に駆動信号を印加するように構成した。一方、この図７に示す例においては、１ライン前に限るのではなく、表示更新を行う１水平走査期間において、複数の走査信号線に走査信号を印加していないいずれかのラインブロックに対応する駆動電極を選択して、駆動信号を印加するように構成したものである。なお、図７（ａ）〜図７（ｆ）では、いずれも走査信号が印加されているラインブロックの２ライン前のラインブロックに駆動信号が印加されているが、駆動信号の印加のタイミングはこの構成には限られない。すなわち、走査信号が順次各ラインブロックに印加されるタイミングに対応して、それぞれ、走査信号が印加されていないいずれかのラインブロックが選択されて駆動信号が印加されるとともに、全てのラインブロックに走査信号の印加が終了するタイミングで、全てのラインブロックの駆動電極に駆動信号が印加されればよい。
【００５９】
図８は、図６に示す例において、１水平走査期間における走査信号と駆動信号の印加の状態を示すタイミングチャートである。図８に示すように、１フレーム期間のそれぞれの水平走査期間（１Ｈ、２Ｈ、３Ｈ・・・ＭＨ）において、走査信号線１０にはラインブロック単位（１０−１、１０−２・・・１０−Ｎ）で走査信号が入力されて表示更新が行われる。この走査信号が入力されている期間内に、走査信号線のラインブロックに対応する駆動電極１１−１、１１−２・・・１１−Ｎには、タッチ位置検出のための駆動信号が印加されている。
【００６０】
図９は、液晶表示パネルでの画像表示のための１水平走査期間（１Ｈ）における表示更新期間と、タッチセンサにおけるタッチ位置検出のためのタッチ検出期間との関係の一例を説明するためのタイミングチャートである。
【００６１】
図９に示すように、表示更新期間においては、走査信号線１０に走査信号が順次入力されるとともに、各画素の画素電極のスイッチング素子に接続される映像信号線９には、入力される映像信号に応じた画素信号が入力される。なお、図９において、水平走査期間の前後には、パルス状の走査信号が所定の電位に立ち上がるまでの時間と、所定の電位に立ち下がるまでの時間に相当する遷移期間が存在している。このうち、表示更新期間は、図９に示すように、走査信号が入力されてその電位が立ち上がる遷移期間の開始時点から、走査信号の入力が終了してその電位が立ち下がる遷移期間が始まる前までの期間、すなわち、水平走査期間から走査電位が立ち下がる遷移期間を除いた期間に相当する。
【００６２】
本技術においては、この表示更新期間と同じタイミングでタッチ検出期間を設けており、表示更新期間から遷移期間を除いた期間をタッチ検出期間としている。具体的には、図９に示すように、水平走査期間から、その前半と後半に存在する、走査信号の電位が立ち上がる遷移期間と、走査信号の電位が立ち下がる遷移期間とを除いた期間がタッチ検出期間である。
【００６３】
図９に示す例では、走査信号が所定の電位に立ち上がる遷移期間がほぼ終了したタッチ検出期間の開始と同時に、駆動電極１１に駆動信号としてのパルス電圧を印加している。そして、駆動電圧パルスを、タッチ検出期間のほぼ中間時点で立ち下げている。タッチ位置の検出タイミングＳは、図９に示すように、駆動信号であるパルス電圧の立ち下がりポイント直前の時点と、タッチ検出期間終了ポイントの２箇所に存在している。
【００６４】
なお、タッチ検出期間におけるタッチ位置の検出動作は、図３、図４によりその原理を説明した通りである。
【００６５】
図１０は、本技術によるタッチパネルにおいて、１水平走査期間における表示更新期間とタッチ検出期間との関係について、図９に示したものとは異なる他の例を説明するためのタイミングチャートである。
【００６６】
図１０に示すように、本技術においては、まず特定の水平走査期間（一の水平走査期間）において、走査信号が所定の電位に立ち上がる遷移期間が終了した時点で、駆動電極１１に駆動信号としてパルス電圧を印加し、タッチ検出期間終了ポイントにタッチ位置検出タイミングＳを設定している。そして、タッチ位置検出を行った一の水平走査期間に続く次の水平走査期間において、タッチ検出期間の開始時点で前の一の水平走査期間とは逆方向に電位を変化させた駆動信号を印加し、タッチ検出期間を開始し、タッチ検出期間終了ポイントにタッチ位置の検出タイミングＳを設定している。
【００６７】
すなわち、この例においては、タッチ位置検出を行った特定の水平走査期間に続く次の水平走査期間において、前の水平走査期間とは逆方向に電位を変化させた駆動信号を用いてタッチ位置の検出を行うように構成したもので、駆動信号の立ち上がり、立ち下がりの回数を減らすことにより、駆動電極１１に印加する駆動信号の消費電力を減少させることができる。
【００６８】
なお、図１０に示すように、本実施形態にかかる入力装置では、特定の一の水平走査期間に続く水平走査期間にさらに続く次の水平走査期間でも、一つ前の水平走査期間において印加された駆動信号の電位とは逆方向に変化させた電位の駆動信号、すなわち、一の水平走査期間において印加された駆動信号と同じ極性の電位の駆動信号が印加される。このように、順次異なる水平走査期間において、それぞれ前の水平走査期間に印加された電位と逆方向に変化させた電位の駆動信号を印加することで、駆動信号の消費電力を減少させる効果を十分に得ることができる。
【００６９】
ただし、全ての水平走査期間において一つ前の水平走査期間において印加された電位とは逆の電位の駆動信号を印加することは必須ではなく、液晶表示装置の全てのラインブロックが順次選択されて、駆動信号が印加される中で、少なくとも一つの水平走査期間に続く水平走査期間において、一つ前の水平走査期間に印加された電位と逆方向の電位の駆動信号が印加されればよい。
【００７０】
図１１に示す例は、図１０に示す例と同様に、タッチ位置検出を行った特定の水平走査期間（一の水平走査期間）に続く次の水平走査期間において、前の一の水平走査期間とは逆方向に電位を変化させた駆動信号を印加するように構成し、さらに、それぞれの水平走査期間内のタッチ検出期間に印加する駆動信号として、複数個（図示のものは２個）のパルスを印加するようにしたものである。図１１に、タッチ位置の検出タイミングＳを示すとおり、複数のパルス電圧である駆動信号に対応して、それぞれのパルスにおいて２回のタッチ位置検出を行うことで、タッチ位置検出期間内に４回のタッチ位置検出を行うことができる。このようにすることで、駆動信号の消費電力を低減しつつ、タッチ位置の検出を高精度に行うことができる。
【００７１】
次に、本技術におけるタッチセンサの駆動方法の他の例について、図１２、図１３を用いて説明する。
【００７２】
図１２は、図６に示す駆動方法の例において、走査信号線のラインブロックへの走査信号の入力のタイミングと、タッチセンサの駆動電極のラインブロックへの駆動信号の印加のタイミングとの関係を示すタイミングチャートである。
【００７３】
図１２は、図６において説明したように、本技術においては、一番上のラインの最初のラインブロックの走査信号線それぞれに走査信号を順次入力している水平走査期間においては、一番下のラインの最後のラインブロックに対応する駆動電極に駆動信号を印加している。この後に続く、上から２番目のラインブロックの走査信号線それぞれに走査信号を順次入力している水平走査期間においては、１ライン前の最初のラインブロックに対応する駆動電極に駆動信号を印加している。そして、走査信号を順次入力している水平走査期間が順次進行するのに対応し、１ライン前のラインブロックに対応する駆動電極に駆動信号が印加されることを示している。
【００７４】
図１３は、走査信号線のラインブロックへの走査信号と、タッチセンサの駆動電極のラインブロックへの駆動信号との、それぞれの印加タイミングの関係の他の例を示すタイミングチャートである。図１３においては、図１２において示したタイミングチャートの一部分に相当する期間のみを示している。
【００７５】
この図１３に示す例においては、駆動電極に印加する駆動信号を、走査信号を印加していないラインブロックを選択して印加する点においては図１２に示した例と同じであるが、１本のラインブロックに対応する駆動電極に印加する駆動信号のパルス電圧の立ち上がりまたは立ち下がりを１／２とした点が異なっている。また、図１３に示す例では、次の駆動電極に印加する駆動信号におけるパルス電圧の立ち上がりまたは立ち下がりのエッジ数も１／２としたもので、走査信号に対するタッチ位置検出時の駆動信号の走査速度を２倍とすることができる。
【００７６】
同様に、１本のラインブロックに対応する駆動電極に印加する駆動信号のパルス電圧の立ち上がりまたは立ち下がりのエッジ数を１／４とすれば、走査信号に対するタッチ検出時の駆動信号の走査速度を４倍とすることができる。
【００７７】
なお、上記本技術の入力装置の説明において、画像を表示する表示パネルとして、液晶パネルを備えた液晶表示装置に用いるタッチセンサを例示して説明した。このように、本技術の入力装置が、液晶表示装置に用いられるタッチセンサである場合には、画像を表示する液晶パネルの画像表示方式に制限はなく、例えば、液晶層に垂直に電界を印加する垂直配向方式の液晶パネルや、液晶層にパネル基板と平行な水平方向に電圧を印加するインプレーンスイッチング（ＩＰＳ）方式の液晶パネルなど、各種方式の液晶パネルを用いた液晶表示装置のタッチセンサとして用いることかできる。
【００７８】
また、上記実施形態では、液晶パネルの背面側に配置された、バックライトの輝度や点灯タイミングを、制御装置８から入力される発光制御信号で制御する、いわゆるアクティブバックライト方式の液晶表示装置を例示して説明した。しかし、本技術が用いられる液晶表示装置のバックライトは、上記例示したアクティブバックライト方式のものには限られず、常に一定の輝度の光を照射する、従前方式のバックライトを用いることもできる。
【００７９】
さらに、液晶表示装置の液晶パネルとしても、バックライトを用いない、いわゆる反射型の液晶パネルを用いることもできる。
【００８０】
さらに、本技術による入力装置は、画像表示装置として液晶パネルを用いた液晶表示装置に限らず、有機または無機のＥＬ（エレクトロルミネッセンス）パネルなど、各種の平板型画像表示パネルを備えた表示装置に用いられるタッチセンサとすることができる。
【００８１】
以上のように本技術による入力装置は、タッチ検出期間において、駆動電極に走査信号線のラインブロック毎に駆動信号を印加するとともに、検知電極それぞれから出力される検出信号の電位を検出することによりタッチ位置検出を行うように構成している。そして、タッチ検出期間は、表示装置の水平走査期間における表示更新期間に設け、さらに前の水平走査期間に印加された駆動信号とは逆方向の電位の駆動信号を駆動電極に印加する。このため、表示更新のための書込み時間を十分に確保することができ、検出精度を確保した状態で、表示品位の低下を防ぐことができる。また、タッチ位置検出のために駆動電極に印加する駆動信号として、前の水平走査期間とは逆方向に電位を変化させたものを用いるため、駆動信号の立ち上がり、立ち下がりを減らすことができて、駆動信号の消費電力を低下させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００８２】
以上のように本技術は、静電容量結合方式の入力装置において有用な発明である。また、タッチ位置の検出精度が高く、かつ、表示画像の画像品位が高い液晶表示装置を得ることができる有用な発明である。
【図１】
2014041717.tif 000003
【図２】
2014041717.tif 000004
【図３】
2014041717.tif 000005
【図４】
2014041717.tif 000006
【図５】
2014041717.tif 000007
【図６】
2014041717.tif 000008
【図７】
2014041717.tif 000009
【図８】
2014041717.tif 000010
【図９】
2014041717.tif 000011
【図１０】
2014041717.tif 000012
【図１１】
2014041717.tif 000013
【図１２】
2014041717.tif 000014
【図１３】
2014041717.tif 000015
【手続補正書】
【提出日】平成26年9月22日(2014.9.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１フレーム期間中に複数の走査信号線に順次走査信号を印加して表示の更新を行う表示装置に配置され、
互いに交差する複数本の駆動電極および複数本の検知電極と、前記駆動電極と前記検知電極との交差部分それぞれに形成された容量素子とにより構成された入力装置であって、
タッチ検出期間は、前記駆動電極に前記走査信号線のラインブロック毎に駆動信号を印加し、前記検知電極それぞれから出力される検出信号によりタッチ検出を行い、
かつ前記タッチ検出期間は、前記表示装置の水平走査期間における表示更新期間に設け、
さらに前記駆動電極に印加する駆動信号は、タッチ検出を行った特定の水平走査期間に続く次の水平走査期間において、前の水平走査期間とは逆方向に電位を変化させてタッチ検出を開始することを特徴とする入力装置。
【請求項２】
前記駆動信号は、前記表示装置の走査信号を印加していないラインブロックを選択して前記駆動電極に印加される請求項１に記載の入力装置。
【請求項３】
特定の水平走査期間において、走査信号が所定の電位に立ち上がる遷移期間が終了した時点で、駆動電極に駆動信号としてパルスを供給し、パルスの立ち上がりによる電位の変位点からタッチ検出期間を開始し、タッチ検出期間終了ポイントにタッチ検出タイミングを設定し、タッチ検出を行った水平走査期間に続く次の水平走査期間において、前の水平走査期間とは逆方向に電位を変化させてタッチ検出期間を開始し、タッチ検出期間終了ポイントにタッチ検出タイミングを設定したことを特徴とする請求項１に記載の入力装置。
【請求項４】
前記タッチ検出期間に印加する前記駆動信号が複数個のパルス電圧である請求項１に記載の入力装置。
【請求項５】
複数の画素電極およびこの画素電極に対向するように設けた共通電極を有し、前記画素電極への電圧印加を制御するスイッチング素子に順次走査信号を印加して表示の更新を行う液晶パネルと、
前記液晶パネルの前記共通電極を分割することにより形成された複数本の駆動電極、および、前記駆動電極と交差するように配置された複数本の検知電極を有し、前記駆動電極と前記検知電極との交差部分それぞれに容量素子が形成された入力装置とを備えた液晶表示装置であって、
前記入力装置は、前記駆動電極に前記走査信号線のラインブロック毎に駆動信号を印加し、前記検知電極それぞれから出力される検出信号によりタッチ検出を行い、
前記入力装置のタッチ検出期間は、前記表示装置の水平走査期間における表示更新期間に設け、
前記液晶パネルにおいて前記走査信号が印加されていないラインブロックを選択し、選択された前記ラインブロックに配列された前記駆動電極に駆動信号を印加して、前記検知電極それぞれから出力される検出信号によりタッチ位置を検出し、
さらに前記駆動電極に印加する駆動信号は、タッチ検出を行った特定の水平走査期間に続く次の水平走査期間において、前の水平走査期間とは逆方向に電位を変化させてタッチ検出を開始することを特徴とする液晶表示装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【書類名】明細書
【発明の名称】入力装置および液晶表示装置
【技術分野】
本技術は、画面へ座標を入力する静電容量結合方式の入力装置、および、当該入力装置と表示素子としての液晶パネルとを備えた液晶表示装置に関するものである。
【背景技術】
表示画面を使用者の指などでタッチ操作することで情報を入力する、画面入力機能をもつ入力装置を備えた表示装置は、ＰＤＡや携帯端末などのモバイル用電子機器、各種の家電製品、無人受付機等の据置型顧客案内端末等に用いられている。このようなタッチ操作による入力装置としては、タッチされた部分の抵抗値変化を検出する抵抗膜方式、あるいは容量変化を検出する静電容量結合方式、タッチにより遮蔽された部分の光量変化を検出する光センサ方式など、各種の方式が知られている。
これら各種の方式の中で静電容量結合方式は、抵抗膜方式や光センサ方式と比較した場合に次のような利点がある。例えば、抵抗膜方式や光センサ方式ではタッチ装置の透過率が８０％程度と低いのに対し、静電容量結合方式のタッチ装置は約９０％と透過率が高く表示画像の画質を低下させない点があげられる。また、抵抗膜方式では抵抗膜の機械的接触によりタッチ位置を検知するため、抵抗膜が劣化または破損するおそれがあるのに対し、静電容量結合方式では検出用電極が他の電極などと接触するような機械的接触がなく、耐久性の点からも有利である。
静電容量結合方式の入力装置としては、例えば、特許文献１で開示されているような方式がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【特許文献１】特開２０１１−９０４５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
本技術は、このような静電容量結合方式の入力装置において、タッチ操作時の検出精度を向上させることを目的とする。また、本技術は、タッチ操作時の検出精度を向上させた入力装置を備えた液晶表示装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
このような課題を解決するために本技術の入力装置は、１フレーム期間中に複数の走査信号線に順次走査信号を印加して表示の更新を行う表示装置に配置され、互いに交差する複数本の駆動電極および複数本の検知電極と、前記駆動電極と前記検知電極との交差部分それぞれに形成された容量素子とにより構成された入力装置であって、タッチ検出期間は、前記駆動電極に前記走査信号線のラインブロック毎に駆動信号を印加し、前記検知電極それぞれから出力される検出信号によりタッチ検出を行い、かつ前記タッチ検出期間は、前記表示装置の水平走査期間における表示更新期間に設け、さらに前記駆動電極に印加する駆動信号は、タッチ検出を行った特定の水平走査期間に続く次の水平走査期間において、前の水平走査期間とは逆方向に電位を変化させてタッチ検出を開始することを特徴とする。
また、本技術の液晶表示装置は、複数の画素電極およびこの画素電極に対向するように設けた共通電極を有し、前記画素電極への電圧印加を制御するスイッチング素子に順次走査信号を印加して表示の更新を行う液晶パネルと、前記液晶パネルの前記共通電極を分割することにより形成された複数本の駆動電極、および、前記駆動電極と交差するように配置された複数本の検知電極を有し、前記駆動電極と前記検知電極との交差部分それぞれに容量素子が形成された入力装置とを備えた液晶表示装置であって、前記入力装置は、前記駆動電極に前記走査信号線のラインブロック毎に駆動信号を印加し、前記検知電極それぞれから出力される検出信号によりタッチ検出を行い、前記入力装置のタッチ検出期間は、前記表示装置の水平走査期間における表示更新期間に設け、前記液晶パネルにおいて前記走査信号が印加されていないラインブロックを選択し、選択された前記ラインブロックに配列された前記駆動電極に駆動信号を印加して、前記検知電極それぞれから出力される検出信号によりタッチ位置を検出し、さらに前記駆動電極に印加する駆動信号は、タッチ検出を行った特定の水平走査期間に続く次の水平走査期間において、前の水平走査期間とは逆方向に電位を変化させてタッチ検出を開始することを特徴とする。
【発明の効果】
本技術によれば、入力装置において、タッチ位置の検出時に、表示更新を行うための走査信号によるノイズの発生を少なくして検出精度を向上させることができる。また、表示更新のための書込み時間を十分に確保することができ、検出精度を確保した状態で、表示装置の表示画像品位の低下を防ぐことができる。さらに、駆動信号の立ち上がり、立ち下がりを減らすことができ、駆動電極に印加する駆動信号の消費電力を減少させることができる。
さらに、本技術の入力装置と液晶パネルとを備えることで、入力精度が向上し、画像表示品質の低下が少ない液晶表示装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本技術の一実施の形態によるタッチセンサ機能を備えた液晶表示装置の全体構成を説明するためのブロック図
【図２】タッチセンサを構成する駆動電極と検知電極の配列の一例を示す斜視図
【図３】タッチセンサの概略構成と等価回路について、タッチ操作を行っていない状態とタッチ操作を行った状態とを説明するための説明図
【図４】タッチ操作を行っていない場合とタッチ操作を行った場合の検出信号の変化を示す説明図
【図５】液晶パネルの走査信号線の配列構造とタッチセンサの駆動電極および検知電極の配列構造を示す概略図
【図６】液晶パネルの表示更新を行う走査信号線のラインブロックへの走査信号の入力タイミングと、タッチセンサのタッチ位置検出を行うために駆動電極のラインブロックへの駆動信号の印加タイミングとの関係の一例を示す説明図
【図７】液晶パネルの表示更新を行う走査信号線のラインブロックへの走査信号の入力タイミングと、タッチセンサのタッチ位置検出を行うために駆動電極のラインブロックへの駆動信号の印加タイミングとの関係の他の例を示す説明図
【図８】図６に示す例において、１水平走査期間における走査信号と駆動信号の印加の状態を示すタイミングチャート
【図９】１水平走査期間における表示更新期間とタッチ検出期間との関係の一例を説明するためのタイミングチャート
【図１０】１水平走査期間における表示更新期間とタッチ検出期間との関係の他の例を説明するためのタイミングチャート
【図１１】１水平走査期間における表示更新期間とタッチ検出期間との関係の他の例を説明するためのタイミングチャート
【図１２】図６に示す駆動方法の例において、走査信号線のラインブロックへの走査信号の印加と、タッチセンサの駆動電極のラインブロックへの駆動信号の印加との関係を示すタイミングチャート
【図１３】走査信号線のラインブロックへの走査信号の印加と、タッチセンサの駆動電極のラインブロックへの駆動信号の印加のタイミングとの関係の他の例を示すタイミングチャート
【発明を実施するための形態】
本技術にかかる入力装置は、１フレーム期間中に複数の走査信号線に順次走査信号を印加して表示の更新を行う表示装置に配置され、互いに交差する複数本の駆動電極および複数本の検知電極と、前記駆動電極と前記検知電極との交差部分それぞれに形成された容量素子とにより構成された入力装置であって、タッチ検出期間は、前記駆動電極に前記走査信号線のラインブロック毎に駆動信号を印加し、前記検知電極それぞれから出力される検出信号によりタッチ検出を行い、かつ前記タッチ検出期間は、前記表示装置の水平走査期間における表示更新期間に設け、さらに前記駆動電極に印加する駆動信号は、タッチ検出を行った特定の水平走査期間に続く次の水平走査期間において、前の水平走査期間とは逆方向に電位を変化させてタッチ検出を開始する。
このようにすることで、本技術の入力装置では、タッチ位置の検出時に表示更新を行うための走査信号によるノイズの発生を少なくして検出精度を向上させることができる。また、表示装置における表示更新期間内にタッチ位置の検出を行うため、表示更新のための書込み時間を十分に確保することができ、検出精度を確保した状態で、表示装置の表示画像品位の低下を防ぐことができる。さらに、タッチ位置の検出を行う一の水平走査期間において前記駆動電極に印加された前記駆動信号の電圧と逆方向の電位の前記駆動信号を、これに続く次の水平走査期間において印加するため、駆動信号の立ち上がり、立ち下がりを減らすことが可能となり、駆動電極に印加する駆動信号の消費電力を減少させることができる。
本技術の液晶表示装置は、複数の画素電極およびこの画素電極に対向するように設けた共通電極を有し、前記画素電極への電圧印加を制御するスイッチング素子に順次走査信号を印加して表示の更新を行う液晶パネルと、前記液晶パネルの前記共通電極を分割することにより形成された複数本の駆動電極、および、前記駆動電極と交差するように配置された複数本の検知電極を有し、前記駆動電極と前記検知電極との交差部分それぞれに容量素子が形成された入力装置とを備えた液晶表示装置であって、前記入力装置は、前記駆動電極に前記走査信号線のラインブロック毎に駆動信号を印加し、前記検知電極それぞれから出力される検出信号によりタッチ検出を行い、前記入力装置のタッチ検出期間は、前記表示装置の水平走査期間における表示更新期間に設け、前記液晶パネルにおいて前記走査信号が印加されていないラインブロックを選択し、選択された前記ラインブロックに配列された前記駆動電極に駆動信号を印加して、前記検知電極それぞれから出力される検出信号によりタッチ位置を検出し、さらに前記駆動電極に印加する駆動信号は、タッチ検出を行った特定の水平走査期間に続く次の水平走査期間において、前の水平走査期間とは逆方向に電位を変化させてタッチ検出を開始する。
このようにすることで、本技術の入力装置の特徴を活かした、入力精度が向上し、画像表示品質の低下が少ない液晶表示装置を得ることができる。
（実施の形態）
以下、本技術の一実施の形態にかかる入力装置の一例として、表示パネルとして液晶パネルを備えた液晶表示装置に用いるタッチセンサを例に図面を用いて説明する。なお、本実施形態は例示に過ぎず、本技術はこの実施形態で示した構成に限定されるものではない。
図１は、本技術の一実施の形態にかかるタッチセンサ機能を備えた液晶表示装置の全体構成を説明するためのブロック図である。
図１に示すように、液晶表示装置は、液晶パネル１、バックライトユニット２、走査線駆動回路３、映像線駆動回路４、バックライト駆動回路５、センサ駆動回路６、信号検出回路７および制御装置８を備えている。
液晶パネル１は矩形の平板形状であり、ガラス基板などの透明基板からなるＴＦＴ基板と、このＴＦＴ基板に対向するように所定の間隙を設けて配置される対向基板とを有し、ＴＦＴ基板と対向基板との間に液晶材料を封入することにより構成されている。
ＴＦＴ基板は、液晶パネル１の背面側に位置し、基材であるガラスなどからなる基板上に、マトリクス状に配置された複数の画素電極と、それぞれの画素電極に対応して設けられ、画素電極への電圧印加をオン／オフ制御するスイッチング素子としての薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）と、共通電極などが形成されることにより構成されている。
また、対向基板は、液晶パネル１の前面側に位置し、基材であるガラスなどからなる透明な基板上に、ＴＦＴ基板の画素電極に対応する位置に、それぞれがサブピクセルを構成する赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３原色からなるカラーフィルタ（ＣＦ）が配置されている。また、対向基板には、ＲＧＢのサブピクセルの間、および／または、サブピクセルから構成される画素の間に配置される、コントラストを向上させるための遮光材料からなるブラックマトリクスが形成されている。なお、本実施の形態では、ＴＦＴ基板の各画素に形成されるＴＦＴは、ｎチャネル型のＴＦＴを例として、ドレイン電極およびソース電極を備えた構成について説明する。
ＴＦＴ基板には、複数の映像信号線９と複数の走査信号線１０とが互いに概ね直交して形成される。走査信号線１０はＴＦＴの水平列ごとに設けられ、水平列の複数のＴＦＴのゲートに共通に接続される。映像信号線９はＴＦＴの垂直列ごとに設けられ、垂直列の複数のＴＦＴのドレイン電極に共通に接続される。また、各ＴＦＴのソース電極には、ＴＦＴに対応する画素領域に配置された画素電極が接続される。
ＴＦＴ基板に形成された各ＴＦＴは、走査信号線１０に印加される走査信号に応じて水平列単位で、オン／オフ動作が制御される。オン状態とされた水平列の各ＴＦＴは、画素電極を映像信号線９に印加される映像信号に応じた電位（画素電圧）に設定する。そして、液晶パネル１は、複数の画素電極およびこの画素電極に対向するように設けた共通電極を有し、前記画素電極と共通電極との間に生じる電界により画素領域ごとに液晶の配向を制御して、バックライトユニット２から入射した光に対する透過率を変えることにより、表示面に画像を形成する。
バックライトユニット２は、液晶パネル１の背面側に配置され、液晶パネル１の背面から光を照射するもので、例えば複数の発光ダイオードを配列して面光源を構成する構造や、導光板と拡散反射板とを組み合わせて用い、発光ダイオードの光を面光源とする構造のものが知られている。
走査線駆動回路３は、ＴＦＴ基板に形成された複数の走査信号線１０に接続されている。走査線駆動回路３は、制御装置８から入力されるタイミング信号に応じて走査信号線１０を順番に選択し、選択した走査信号線１０にＴＦＴをオンする電圧を印加する。例えば、走査線駆動回路３は、シフトレジスタを含んで構成され、シフトレジスタは制御装置８からのトリガ信号を受けて動作を開始し、垂直走査方向に沿った順序で走査信号線１０を順次選択し、選択した走査信号線１０に走査パルスを出力する。
映像線駆動回路４は、ＴＦＴ基板に形成された複数の映像信号線９に接続されている。映像線駆動回路４は、走査線駆動回路３による走査信号線１０の選択に合わせて、選択された走査信号線１０に接続されるＴＦＴそれぞれに、各画素の階調値を表す映像信号に応じた電圧を印加する。これにより、選択された走査信号線１０に対応する画素に映像信号が書き込まれる。この画素への映像信号の書き込み動作は、ラスター画像の水平走査に相当する。また、走査線駆動回路３による走査信号線１０を選択する動作は、垂直走査に相当する。
バックライト駆動回路５は、制御装置８から入力される発光制御信号に応じたタイミングや輝度でバックライトユニット２を発光させる。
液晶パネル１には、タッチセンサを構成する電極として、複数の駆動電極１１と複数の検知電極１２とが互いに交差するように配置されている。
なお、本実施の形態においては、一方の駆動電極１１は、ＴＦＴ基板の画素電極の周囲に互いに電気的に絶縁された状態で形成され、画素配列の行方向（水平方向）に延在するように形成されている。他方の検知電極１２は、対向基板のブラックマトリクスに対応する位置に形成され、画素配列の列方向（垂直方向）に延在するように形成されている。
なお、複数の駆動電極１１と複数の検知電極１２を構成する他の例として、複数の駆動電極１１は、ＴＦＴ基板に形成する共通電極を分割することにより駆動電極として共用し、複数の検知電極１２を、ＴＦＴ基板の画素電極の周囲に電気的に絶縁された状態で形成する構成とすることができる。
これらの駆動電極１１および検知電極１２により構成されるタッチセンサは、駆動電極１１と検知電極１２との間で、電気信号の入力および応答検出を行い、表示面への物体の接触を検出する。この接触を検出する電気回路として、センサ駆動回路６および信号検出回路７が設けられている。
センサ駆動回路６は、交流信号源であり、駆動電極１１に接続される。例えば、センサ駆動回路６は制御装置８からタイミング信号が入力され、液晶パネル１の画像表示に同期して駆動電極１１を順番に選択し、選択した駆動電極１１に矩形状のパルス電圧による駆動信号Ｔｘｖを印加する。より具体的に例示すれば、センサ駆動回路６は、走査線駆動回路３と同様にシフトレジスタを含んで構成され、制御装置８からのトリガ信号を受けてシフトレジスタを動作させて垂直走査方向に沿った順序で駆動電極１１を順次選択し、選択した駆動電極１１にパルス電圧による駆動信号Ｔｘｖを印加する。
なお、駆動電極１１および走査信号線１０は、ＴＦＴ基板に水平方向である列方向に延在するように形成され、垂直方向である行方向に複数本配列されている。これらの駆動電極１１および走査信号線１０に電気的に接続されるセンサ駆動回路６および走査線駆動回路３は、画素が配列される表示領域の垂直な辺に沿って配置することが望ましく、本実施形態の液晶表示装置では、左右の辺の一方に走査線駆動回路３を配置し、他方にセンサ駆動回路６を配置している。
信号検出回路７は、静電容量変化を検出する検出回路であり、検知電極１２に接続される。信号検出回路７は、検知電極１２毎に検出回路を設け、検知電極１２の電圧を検出信号Ｒｘｖとして検出する構成としている。なお、他の構成例としては、複数の検知電極１２群に１つの検出回路を設け、駆動電極１１に印加されるパルス電圧の持続時間内において、複数の検知電極１２の電圧監視を時分割で行い、検出信号Ｒｘｖを検出するように構成してもよい。なお、信号検出回路７は、容量変化を検知するための電流積分回路であってもよい。
表示面上での物体の接触位置、すなわちタッチ位置は、どの駆動電極１１に駆動信号Ｔｘｖを印加したときにどの検知電極１２で接触時の電圧が検出されたかに基づいて求められ、それら駆動電極１１と検知電極１２との交点が接触位置として演算により求められる。なお、接触位置を求める演算方法としては、液晶表示装置内に演算回路を設けて行う方法や、液晶表示装置の外部の演算回路により行う方法がある。
制御装置８は、ＣＰＵなどの演算処理回路およびＲＯＭやＲＡＭなどのメモリを備えている。制御装置８は、入力される映像データに基づき、色調整などの各種の画像信号処理を行って各画素の階調値を示す画像信号を生成し、映像線駆動回路４に印加する。また、制御装置８は、入力された映像データに基づき、走査線駆動回路３、映像線駆動回路４、バックライト駆動回路５、センサ駆動回路６および信号検出回路７の動作の同期をとるためのタイミング信号を生成し、それらの回路に印加する。また、制御装置８は、バックライト駆動回路５への発光制御信号として、入力された映像データに基づいて発光ダイオードの輝度を制御するための輝度信号を印加する。
本実施形態で説明する液晶表示装置では、液晶パネル１の各信号線および電極に接続される走査線駆動回路３、映像線駆動回路４、センサ駆動回路６および信号検出回路７は、フレキシブル配線板やプリント配線板に各回路の半導体チップを搭載することにより構成している。しかし、前記走査線駆動回路３、映像線駆動回路４、センサ駆動回路６は、ＴＦＴ基板上に、ＴＦＴなどとともに半導体チップや所定の電子回路を同時に形成することにより搭載してもよい。
図２は、タッチセンサを構成する駆動電極と検知電極の配列の一例を示す斜視図である。
図２に示すように、入力装置としてのタッチセンサは、図２の左右方向に延在する複数本のストライプ状の電極パターンである駆動電極１１と、駆動電極１１の電極パターンの延在方向と交差する方向に延びる複数本のストライプ状の電極パターンである検知電極１２とから構成されている。それぞれの駆動電極１１と検知電極１２とが互いに交差した交差部分それぞれに、静電容量を持つ容量素子が形成されている。駆動電極１１と検知電極１２との交差部分の静電容量は、駆動電極１１と検知電極１２との間に液晶パネル１を構成する絶縁体層などからなる誘電体要素を介在させることで形成することかできる。
また、駆動電極１１は、走査信号線１０が延在する方向に対して平行な方向に延在するように配列されている。そして、駆動電極１１は、後で詳細に説明するが、Ｍ（Ｍは自然数）本の走査信号線を１ラインブロックとしたとき、複数のＮ（Ｎは自然数）本のラインブロックそれぞれに対応するように配置され、ラインブロック毎に駆動信号を印加するように構成している。
タッチ位置の検出動作を行う際は、センサ駆動回路６から駆動電極１１に対し、ラインブロック毎に時分割的に線順次走査するように駆動信号Ｔｘｖを印加することにより、検出対象となる１つのラインブロックが順次選択される。また、検知電極１２から検出信号Ｒｘｖを出力することにより、１つのラインブロックのタッチ位置検出が行われるように構成されている。
次に、静電容量方式のタッチセンサにおけるタッチ位置の検出原理について、図３、図４を用いて説明する。
図３（ａ）、図３（ｂ）は、タッチセンサの概略構成と等価回路について、タッチ操作を行っていない状態（図３（ａ））とタッチ操作を行った状態（図３（ｂ））とを説明するための説明図である。図４は、図３に示したような、タッチ操作を行っていない場合とタッチ操作を行った場合の検出信号の変化を示す説明図である。
静電容量方式のタッチセンサは、図２に示すように、互いに交差するようにマトリクス状に配置された一対の駆動電極１１と検知電極１２との交差部が、図３（ａ）に示すように、誘電体Ｄを挟んで対向配置していることにより容量素子を構成している。等価回路は、図３（ａ）の図中右側に示すように表わされ、駆動電極１１、検知電極１２および誘電体Ｄによって、容量素子Ｃ１が構成される。容量素子Ｃ１は、その一端が交流信号源としてのセンサ駆動回路６に接続され、他端Ｐは抵抗器Ｒを介して接地されるとともに、電圧検出器としての信号検出回路７に接続される。
交流信号源としてのセンサ駆動回路６から駆動電極１１（容量素子Ｃ１の一端）に、数ｋＨｚ〜十数ｋＨｚ程度の所定の周波数のパルス電圧による駆動信号Ｔｘｖ（図４）を印加すると、検知電極１２（容量素子Ｃ１の他端Ｐ）に、図４に示すような出力波形（検出信号Ｒｘｖ）が現れる。
指が接触（または近接）していない状態では、図３（ａ）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Ｉ０が流れる。このときの容量素子Ｃ１の他端Ｐの電位波形は、図４の波形Ｖ０のようになり、これが電圧検出器である信号検出回路７によって検出される。
一方、指が接触（または近接）した状態では、図３（ｂ）に示すように、等価回路は、指によって形成される容量素子Ｃ２が容量素子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、それぞれ電流Ｉ１、Ｉ２が流れる。このときの容量素子Ｃ１の他端Ｐの電位波形は、図４の波形Ｖ１のようになり、これが電圧検出器である信号検出回路７によって検出される。このとき、点Ｐの電位は、容量素子Ｃ１、Ｃ２を流れる電流Ｉ１、Ｉ２の値によって定まる分圧電位となる。このため、波形Ｖ１は、非接触状態での波形Ｖ０よりも小さい値となる。
信号検出回路７は、検出電極１２それぞれから出力される検出信号の電位を所定のしきい値電圧Ｖｔｈと比較し、このしきい値電圧以上であれば非接触状態と判断し、しきい値電圧未満であれば接触状態と判断する。このようにして、タッチ位置の検出が可能となる。
次に、本技術によるタッチセンサの駆動方法の一例について、図５〜図１３を用いて説明する。
図５は、液晶パネルの走査信号線の配列構造とタッチセンサの駆動電極および検知電極の配列構造を示す概略図である。
図５に示すように、水平方向に延在する走査信号線１０は、Ｍ（Ｍは自然数）本の走査信号線Ｇ１−１、Ｇ１−２・・・Ｇ１−Ｍを１ラインブロックとし、複数のＮ（Ｎは自然数）本のラインブロック１０−１、１０−２・・・１０−Ｎに分割して配列されている。
タッチセンサの駆動電極１１は、ラインブロック１０−１、１０−２・・・１０−Ｎにそれぞれ対応させて、Ｎ本の駆動電極１１−１、１１−２・・・１１−Ｎが水平方向に延在するように配列されている。そして、Ｎ本の駆動電極１１−１、１１−２・・・１１−Ｎと交差するように、複数本の検知電極１２が配列されている。
図６は、液晶パネルにおいて、表示画像を更新する表示更新を行う走査信号線の各ラインブロックへの走査信号の入力タイミングと、タッチセンサでタッチ位置検出を行うために、各ラインブロックに配列された駆動電極への駆動信号の印加タイミングとの関係の一例を示す説明図である。図６の（ａ）〜図６（ｆ）それぞれが、１ラインブロック走査期間における状態を示している。
図６（ａ）に示すように、一番上のラインの最初のラインブロック１０−１の走査信号線それぞれに走査信号を順次入力している水平走査期間においては、一番下のラインの最後のラインブロック１０−Ｎに対応する駆動電極１１−Ｎに駆動信号を印加している。この後に続く水平走査期間、すなわち、図６（ｂ）に示すように、上から２番目のラインブロック１０−２の走査信号線それぞれに走査信号を順次入力している水平走査期間においては、１ライン前の最初のラインブロック１０−１に対応する駆動電極１１−１に駆動信号を印加している。
そして、図６（ｃ）〜図６（ｆ）に示すように、ラインブロック１０−３、１０−４、１０−５・・・１０−Ｎの走査信号線それぞれに走査信号を順次入力している水平走査期間が順次進行するのに対応し、１ライン前のラインブロック１０−２、１０−３、１０−４、１０−５に対応する駆動電極１１−２、１１−３、１１−４、１１−５に駆動信号を印加するように構成している。
すなわち、本技術においては、複数の駆動電極１１への駆動信号の印加は、表示更新を行う１ラインブロック走査期間において、複数の走査信号線に走査信号を印加していないラインブロックに対応する駆動電極を選択して印加するように構成している。
図７は、液晶パネルにおいて、表示画像を更新する表示更新を行う走査信号線の各ラインブロックへの走査信号の入力タイミングと、タッチセンサでのタッチ位置検出を行うために、各ラインブロックに配列された駆動電極への駆動信号の印加タイミングとの関係の図６とは異なる他の例を示す説明図である。
図６においては、１水平走査期間において、走査信号を入力している走査信号線のラインブロックに対し、１ライン前のラインブロックに対応する駆動電極に駆動信号を印加するように構成した。一方、この図７に示す例においては、１ライン前に限るのではなく、表示更新を行う１水平走査期間において、複数の走査信号線に走査信号を印加していないいずれかのラインブロックに対応する駆動電極を選択して、駆動信号を印加するように構成したものである。なお、図７（ａ）〜図７（ｆ）では、いずれも走査信号が印加されているラインブロックの２ライン前のラインブロックに駆動信号が印加されているが、駆動信号の印加のタイミングはこの構成には限られない。すなわち、走査信号が順次各ラインブロックに印加されるタイミングに対応して、それぞれ、走査信号が印加されていないいずれかのラインブロックが選択されて駆動信号が印加されるとともに、全てのラインブロックに走査信号の印加が終了するタイミングで、全てのラインブロックの駆動電極に駆動信号が印加されればよい。
図８は、図６に示す例において、１水平走査期間における走査信号と駆動信号の印加の状態を示すタイミングチャートである。図８に示すように、１フレーム期間のそれぞれの水平走査期間（１Ｈ、２Ｈ、３Ｈ・・・ＭＨ）において、走査信号線１０にはラインブロック単位（１０−１、１０−２・・・１０−Ｎ）で走査信号が入力されて表示更新が行われる。この走査信号が入力されている期間内に、走査信号線のラインブロックに対応する駆動電極１１−１、１１−２・・・１１−Ｎには、タッチ位置検出のための駆動信号が印加されている。
図９は、液晶表示パネルでの画像表示のための１水平走査期間（１Ｈ）における表示更新期間と、タッチセンサにおけるタッチ位置検出のためのタッチ検出期間との関係の一例を説明するためのタイミングチャートである。
図９に示すように、表示更新期間においては、走査信号線１０に走査信号が順次入力されるとともに、各画素の画素電極のスイッチング素子に接続される映像信号線９には、入力される映像信号に応じた画素信号が入力される。なお、図９において、水平走査期間の前後には、パルス状の走査信号が所定の電位に立ち上がるまでの時間と、所定の電位に立ち下がるまでの時間に相当する遷移期間が存在している。このうち、表示更新期間は、図９に示すように、走査信号が入力されてその電位が立ち上がる遷移期間の開始時点から、走査信号の入力が終了してその電位が立ち下がる遷移期間が始まる前までの期間、すなわち、水平走査期間から走査電位が立ち下がる遷移期間を除いた期間に相当する。
本技術においては、この表示更新期間と同じタイミングでタッチ検出期間を設けており、表示更新期間から遷移期間を除いた期間をタッチ検出期間としている。具体的には、図９に示すように、水平走査期間から、その前半と後半に存在する、走査信号の電位が立ち上がる遷移期間と、走査信号の電位が立ち下がる遷移期間とを除いた期間がタッチ検出期間である。
図９に示す例では、走査信号が所定の電位に立ち上がる遷移期間がほぼ終了したタッチ検出期間の開始と同時に、駆動電極１１に駆動信号としてのパルス電圧を印加している。そして、駆動電圧パルスを、タッチ検出期間のほぼ中間時点で立ち下げている。タッチ位置の検出タイミングＳは、図９に示すように、駆動信号であるパルス電圧の立ち下がりポイント直前の時点と、タッチ検出期間終了ポイントの２箇所に存在している。
なお、タッチ検出期間におけるタッチ位置の検出動作は、図３、図４によりその原理を説明した通りである。
図１０は、本技術によるタッチパネルにおいて、１水平走査期間における表示更新期間とタッチ検出期間との関係について、図９に示したものとは異なる他の例を説明するためのタイミングチャートである。
図１０に示すように、本技術においては、まず特定の水平走査期間（一の水平走査期間）において、走査信号が所定の電位に立ち上がる遷移期間が終了した時点で、駆動電極１１に駆動信号としてパルス電圧を印加し、タッチ検出期間終了ポイントにタッチ位置検出タイミングＳを設定している。そして、タッチ位置検出を行った一の水平走査期間に続く次の水平走査期間において、タッチ検出期間の開始時点で前の一の水平走査期間とは逆方向に電位を変化させた駆動信号を印加し、タッチ検出期間を開始し、タッチ検出期間終了ポイントにタッチ位置の検出タイミングＳを設定している。
すなわち、この例においては、タッチ位置検出を行った特定の水平走査期間に続く次の水平走査期間において、前の水平走査期間とは逆方向に電位を変化させた駆動信号を用いてタッチ位置の検出を行うように構成したもので、駆動信号の立ち上がり、立ち下がりの回数を減らすことにより、駆動電極１１に印加する駆動信号の消費電力を減少させることができる。
なお、図１０に示すように、本実施形態にかかる入力装置では、特定の一の水平走査期間に続く水平走査期間にさらに続く次の水平走査期間でも、一つ前の水平走査期間において印加された駆動信号の電位とは逆方向に変化させた電位の駆動信号、すなわち、一の水平走査期間において印加された駆動信号と同じ極性の電位の駆動信号が印加される。このように、順次異なる水平走査期間において、それぞれ前の水平走査期間に印加された電位と逆方向に変化させた電位の駆動信号を印加することで、駆動信号の消費電力を減少させる効果を十分に得ることができる。
ただし、全ての水平走査期間において一つ前の水平走査期間において印加された電位とは逆の電位の駆動信号を印加することは必須ではなく、液晶表示装置の全てのラインブロックが順次選択されて、駆動信号が印加される中で、少なくとも一つの水平走査期間に続く水平走査期間において、一つ前の水平走査期間に印加された電位と逆方向の電位の駆動信号が印加されればよい。
図１１に示す例は、図１０に示す例と同様に、タッチ位置検出を行った特定の水平走査期間（一の水平走査期間）に続く次の水平走査期間において、前の一の水平走査期間とは逆方向に電位を変化させた駆動信号を印加するように構成し、さらに、それぞれの水平走査期間内のタッチ検出期間に印加する駆動信号として、複数個（図示のものは２個）のパルスを印加するようにしたものである。図１１に、タッチ位置の検出タイミングＳを示すとおり、複数のパルス電圧である駆動信号に対応して、それぞれのパルスにおいて２回のタッチ位置検出を行うことで、タッチ位置検出期間内に４回のタッチ位置検出を行うことができる。このようにすることで、駆動信号の消費電力を低減しつつ、タッチ位置の検出を高精度に行うことができる。
次に、本技術におけるタッチセンサの駆動方法の他の例について、図１２、図１３を用いて説明する。
図１２は、図６に示す駆動方法の例において、走査信号線のラインブロックへの走査信号の入力のタイミングと、タッチセンサの駆動電極のラインブロックへの駆動信号の印加のタイミングとの関係を示すタイミングチャートである。
図１２は、図６において説明したように、本技術においては、一番上のラインの最初のラインブロックの走査信号線それぞれに走査信号を順次入力している水平走査期間においては、一番下のラインの最後のラインブロックに対応する駆動電極に駆動信号を印加している。この後に続く、上から２番目のラインブロックの走査信号線それぞれに走査信号を順次入力している水平走査期間においては、１ライン前の最初のラインブロックに対応する駆動電極に駆動信号を印加している。そして、走査信号を順次入力している水平走査期間が順次進行するのに対応し、１ライン前のラインブロックに対応する駆動電極に駆動信号が印加されることを示している。
図１３は、走査信号線のラインブロックへの走査信号と、タッチセンサの駆動電極のラインブロックへの駆動信号との、それぞれの印加タイミングの関係の他の例を示すタイミングチャートである。図１３においては、図１２において示したタイミングチャートの一部分に相当する期間のみを示している。
この図１３に示す例においては、駆動電極に印加する駆動信号を、走査信号を印加していないラインブロックを選択して印加する点においては図１２に示した例と同じであるが、１本のラインブロックに対応する駆動電極に印加する駆動信号のパルス電圧の立ち上がりまたは立ち下がりを１／２とした点が異なっている。また、図１３に示す例では、次の駆動電極に印加する駆動信号におけるパルス電圧の立ち上がりまたは立ち下がりのエッジ数も１／２としたもので、走査信号に対するタッチ位置検出時の駆動信号の走査速度を２倍とすることができる。
同様に、１本のラインブロックに対応する駆動電極に印加する駆動信号のパルス電圧の立ち上がりまたは立ち下がりのエッジ数を１／４とすれば、走査信号に対するタッチ検出時の駆動信号の走査速度を４倍とすることができる。
なお、上記本技術の入力装置の説明において、画像を表示する表示パネルとして、液晶パネルを備えた液晶表示装置に用いるタッチセンサを例示して説明した。このように、本技術の入力装置が、液晶表示装置に用いられるタッチセンサである場合には、画像を表示する液晶パネルの画像表示方式に制限はなく、例えば、液晶層に垂直に電界を印加する垂直配向方式の液晶パネルや、液晶層にパネル基板と平行な水平方向に電圧を印加するインプレーンスイッチング（ＩＰＳ）方式の液晶パネルなど、各種方式の液晶パネルを用いた液晶表示装置のタッチセンサとして用いることかできる。
また、上記実施形態では、液晶パネルの背面側に配置された、バックライトの輝度や点灯タイミングを、制御装置８から入力される発光制御信号で制御する、いわゆるアクティブバックライト方式の液晶表示装置を例示して説明した。しかし、本技術が用いられる液晶表示装置のバックライトは、上記例示したアクティブバックライト方式のものには限られず、常に一定の輝度の光を照射する、従前方式のバックライトを用いることもできる。
さらに、液晶表示装置の液晶パネルとしても、バックライトを用いない、いわゆる反射型の液晶パネルを用いることもできる。
さらに、本技術による入力装置は、画像表示装置として液晶パネルを用いた液晶表示装置に限らず、有機または無機のＥＬ（エレクトロルミネッセンス）パネルなど、各種の平板型画像表示パネルを備えた表示装置に用いられるタッチセンサとすることができる。
以上のように本技術による入力装置は、タッチ検出期間において、駆動電極に走査信号線のラインブロック毎に駆動信号を印加するとともに、検知電極それぞれから出力される検出信号の電位を検出することによりタッチ位置検出を行うように構成している。そして、タッチ検出期間は、表示装置の水平走査期間における表示更新期間に設け、さらに前の水平走査期間に印加された駆動信号とは逆方向の電位の駆動信号を駆動電極に印加する。このため、表示更新のための書込み時間を十分に確保することができ、検出精度を確保した状態で、表示品位の低下を防ぐことができる。また、タッチ位置検出のために駆動電極に印加する駆動信号として、前の水平走査期間とは逆方向に電位を変化させたものを用いるため、駆動信号の立ち上がり、立ち下がりを減らすことができて、駆動信号の消費電力を低下させることができる。
【産業上の利用可能性】
以上のように本技術は、静電容量結合方式の入力装置において有用な発明である。また、タッチ位置の検出精度が高く、かつ、表示画像の画像品位が高い液晶表示装置を得ることができる有用な発明である。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【国際調査報告】
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