(57)【要約】      （修正有）【課題】使用状況に対応して好適なタッチ検出動作及びノイズ検出動作を行うことができるタッチ検出機能付き表示装置を提供する。【解決手段】タッチ検出機能付き表示装置は、画像が表示される表示領域に行列配置された複数の画素電極と、表示領域に画像を表示する画像表示機能を有する表示機能層と、複数の画素電極と対向する複数のタッチ検出電極と、ノイズ検出を行う検出部と、を有する。１フレーム期間内に画像の表示を行う表示動作期間Ｐｄ１〜Ｐｄｎと、少なくともタッチ検出Ｐｔ１〜Ｐｔｎを行う検出動作期間Ｐｅ１〜Ｐｅｎとがそれぞれ複数回設けられ、検出部は、１フレーム期間内のいずれか１つの検出動作期間よりも短い期間で、検出動作期間にノイズ検出Ｐｎｄ１〜Ｐｎｄｎを行う。【選択図】図１１
2017091224.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１画面分の画像を表示する１フレーム期間内に、画像の表示と、タッチ検出とを時分割で行うタッチ検出機能付き表示装置であって、
画像が表示される表示領域に行列配置された複数の画素電極と、
前記表示領域に画像を表示する画像表示機能を有する表示機能層と、
複数の前記画素電極と対向する複数のタッチ検出電極と、
ノイズ検出を行う検出部と、を有し、
前記１フレーム期間内に前記画像の表示を行う表示動作期間と、少なくともタッチ検出を行う検出動作期間とがそれぞれ複数回設けられ、前記検出部は、前記１フレーム期間内のいずれか１つの前記検出動作期間よりも短い期間で、前記検出動作期間に前記ノイズ検出を行う、タッチ検出機能付き表示装置。
【請求項２】
前記１フレーム期間内に含まれる少なくとも１つの前記検出動作期間が、タッチ検出期間とノイズ検出期間とを含む、請求項１に記載のタッチ検出機能付き表示装置。
【請求項３】
前記１フレーム期間内に含まれる２つ以上の前記検出動作期間が、タッチ検出期間とノイズ検出期間とを含む、請求項１に記載のタッチ検出機能付き表示装置。
【請求項４】
さらにタッチ検出駆動信号が供給される駆動電極を含み、
前記タッチ検出期間には、前記駆動電極に前記タッチ検出駆動信号が供給され、前記ノイズ検出期間には、前記駆動電極への前記タッチ検出駆動信号の供給が停止される、請求項２又は請求項３に記載のタッチ検出機能付き表示装置。
【請求項５】
前記検出部がノイズを検出した場合、前記検出動作期間に含まれるノイズ検出期間の長さが変更される請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のタッチ検出機能付き表示装置。
【請求項６】
前記１フレーム期間内に複数のノイズ検出期間を含み、前記検出部は前記複数のノイズ検出期間においてそれぞれ検出対象となるノイズの周波数を変更する請求項４に記載のタッチ検出機能付き表示装置。
【請求項７】
異なる周波数毎に検出された前記ノイズの振幅の情報に基づいて、前記駆動電極に供給される前記タッチ検出駆動信号の周波数が変更される請求項６に記載のタッチ検出機能付き表示装置。
【請求項８】
前記タッチ検出電極から出力されるタッチ検出信号の、タッチ検出を行うタッチ検出面における分布の情報に基づいて、前記検出部は、ノイズを検出する期間が変更される請求項１から請求項７のいずれか１項に記載のタッチ検出機能付き表示装置。
【請求項９】
画像の表示機能を停止するスリープモードと、前記表示動作期間と前記検出動作期間とを時分割で行う通常動作モードとを有し、
前記スリープモードにおいて、検出動作が行われないアイドリング期間と、前記検出動作期間とが時分割で行われる請求項１から請求項８のいずれか１項に記載のタッチ検出機能付き表示装置。
【請求項１０】
前記スリープモードにおいて、前記検出部がノイズを検出した場合、前記検出動作期間に含まれるノイズ検出期間の長さが変更される請求項９に記載のタッチ検出機能付き表示装置。
【請求項１１】
前記１フレーム期間内に含まれる少なくとも１つのタッチ検出期間は、前記タッチ検出電極と駆動電極との相互静電容量に基づいて外部の物体の接触又は近接を検出する相互静電容量方式によりタッチ検出を行う期間と、前記タッチ検出電極の自己静電容量に基づいて外部の物体の接触又は近接を検出する自己静電容量方式によりタッチ検出を行う期間とを含む請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載のタッチ検出機能付き表示装置。
【請求項１２】
前記タッチ検出を行うタッチ検出面に、指よりも低い導電率を有する導体又は不導体が接触又は近接した場合、タッチ検出期間内の前記自己静電容量方式のタッチ検出の期間の長さ又は前記相互静電容量方式のタッチ検出の期間の長さが変更される請求項１１に記載のタッチ検出機能付き表示装置。
【請求項１３】
前記１フレーム期間内に含まれる複数の前記検出動作期間の長さが全て同じである、請求項１２に記載のタッチ検出機能付き表示装置。
【請求項１４】
１画面分の画像を表示する１フレーム期間内に、画像の表示と、タッチ検出とを時分割で行うタッチ検出機能付き表示装置であって、
画像が表示される表示領域に行列配置された複数の画素電極と、
前記表示領域に画像を表示する画像表示機能を有する表示機能層と、
複数の前記画素電極と対向する複数のタッチ検出電極と、
前記タッチ検出電極の出力信号を検出するタッチ検出部と、を有し、
前記１フレーム期間内に前記画像の表示を行う表示動作期間と、前記タッチ検出とを行う検出動作期間とがそれぞれ複数回設けられ、
前記検出動作期間に前記タッチ検出電極は前記タッチ検出部と電気的に接続され、かつ、
前記検出動作期間のうち少なくとも１つの期間において、前記タッチ検出電極にタッチ検出を行うためのタッチ検出駆動信号が印加されない期間がある、タッチ検出機能付き表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外部近接物体を検出可能なタッチ検出機能付き表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、いわゆるタッチパネルと呼ばれる、外部近接物体を検出可能なタッチ検出装置が注目されている。タッチパネルは、液晶表示装置等の表示装置上に装着され、又は表示装置と一体化されて、タッチ検出機能付き表示装置として用いられる。そして、タッチ検出機能付き表示装置は、表示装置に各種のボタン画像等を表示させることにより、タッチパネルを通常の機械式ボタンの代わりとして情報入力を可能としている。特許文献１には、タッチ検出素子の検出結果をタッチ駆動信号に同期したタイミングでサンプリングすることによりタッチ検出を行うタッチ検出部と、タッチ検出部でサンプリングした周波数成分に含まれるノイズを検出するノイズ検出部とが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−１３２４４５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、ノイズ検出技術については、ノイズ検出時間を短縮する方法や、ノイズ検出機能を強化する方法などについての要求があり、改善がさらに求められていた。
【０００５】
本発明は、使用状況に対応して好適なタッチ検出動作及びノイズ検出動作を行う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。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様のタッチ検出装置は、１画面分の画像を表示する１フレーム期間内に、画像の表示と、タッチ検出とを時分割で行うタッチ検出機能付き表示装置であって、画像が表示される表示領域に行列配置された複数の画素電極と、前記表示領域に画像を表示する画像表示機能を有する表示機能層と、複数の前記画素電極と対向する複数のタッチ検出電極と、ノイズ検出を行う検出部と、を有し、前記１フレーム期間内に前記画像の表示を行う表示動作期間と、少なくともタッチ検出を行う検出動作期間とがそれぞれ複数回設けられ、前記検出部は、前記１フレーム期間内のいずれか１つの前記検出動作期間よりも短い期間で、前記検出動作期間に前記ノイズ検出を行う。
【０００７】
本発明の一態様のタッチ検出装置は、１画面分の画像を表示する１フレーム期間内に、画像の表示と、タッチ検出とを時分割で行うタッチ検出機能付き表示装置であって、画像が表示される表示領域に行列配置された複数の画素電極と、前記表示領域に画像を表示する画像表示機能を有する表示機能層と、複数の前記画素電極と対向する複数のタッチ検出電極と、前記タッチ検出電極の出力信号を検出するタッチ検出部と、を有し、前記１フレーム期間内に前記画像の表示を行う表示動作期間と、前記タッチ検出とを行う検出動作期間とがそれぞれ複数回設けられ、前記検出動作期間に前記タッチ検出電極は前記タッチ検出部と電気的に接続され、かつ、前記検出動作期間のうち少なくとも１つの期間において、前記タッチ検出電極にタッチ検出を行うためのタッチ検出駆動信号が印加されない期間がある。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、第１の実施形態に係るタッチ検出機能付き表示装置の構成例を示すブロック図である。
【図２】図２は、相互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、指が接触又は近接していない状態を表す説明図である。
【図３】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】図４は、相互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、指が接触又は近接した状態を表す説明図である。
【図５】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】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】図７は、タッチ検出機能付き表示装置の概略断面構造を表す断面図である。
【図８】図８は、第１の実施形態に係るタッチ検出機能付き表示部の画素配列を表す回路図である。
【図９】図９は、第１の実施形態に係る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１０】図１０は、複数フレーム期間における表示動作期間と検出動作期間との関係を表す模式図である。
【図１１】図１１は、１フレーム期間における表示動作期間、タッチ検出期間及びノイズ検出期間の関係を表す模式図である。
【図１２】図１２は、タッチ検出電極からノイズを検出する等価回路の例を示す説明図である。
【図１３】図１３は、タッチ検出機能付き表示部、制御部及びノイズ検出部の構成例を示すブロック図である。
【図１４】図１４は、第１の実施形態に係るノイズを検出した場合の表示動作期間、タッチ検出期間及びノイズ検出期間の関係を説明する模式図である。
【図１５】図１５は、第１の実施形態に係るタッチ検出動作及びノイズ検出動作を説明するためのフローチャートである。
【図１６】図１６は、第１の実施形態の変形例に係る１フレーム期間における表示動作期間、タッチ検出期間及びノイズ検出期間の関係を表す模式図である。
【図１７】図１７は、第２の実施形態に係るタッチ検出機能付き表示装置の、１フレーム期間における表示動作期間、タッチ検出期間及びノイズ検出期間の関係を表す模式図である。
【図１８】図１８は、第２の実施形態に係る、ノイズを検出した場合の表示動作期間、タッチ検出期間及びノイズ検出期間の関係を説明する模式図である。
【図１９】図１９は、第２の実施形態に係る、タッチ検出動作及びノイズ検出動作を説明するためのフローチャートである。
【図２０】図２０は、第３の実施形態に係る、ノイズを検出した場合の表示動作期間、タッチ検出期間及びノイズ検出期間の関係を説明する模式図である。
【図２１】図２１は、第３の実施形態に係る、タッチ検出動作及びノイズ検出動作を説明するためのフローチャートである。
【図２２】図２２は、指が接触又は近接した状態の第１タッチ検出信号とタッチ検出座標との関係の一例を模式的に示すグラフである。
【図２３】図２３は、スタイラスペンが接触又は近接した状態の第１タッチ検出信号とタッチ検出座標との関係の一例を模式的に示すグラフである。
【図２４】図２４は、グローブが接触又は近接した状態の第１タッチ検出信号とタッチ検出座標との関係の一例を模式的に示すグラフである。
【図２５】図２５は、第４の実施形態に係るタッチ検出機能付き表示装置の構成例を示すブロック図である。
【図２６】図２６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、指が接触又は近接していない状態を表す説明図である。
【図２７】図２７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、指が接触又は近接した状態を表す説明図である。
【図２８】図２８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２９】図２９は、第４の実施形態に係る、スリープモード及び通常動作モードの動作を説明するための模式図である。
【図３０】図３０は、第４の実施形態に係る、ノイズを検出した場合のアイドリング期間、タッチ検出期間及びノイズ検出期間の関係を説明する模式図である。
【図３１】図３１は、第４の実施形態に係る、タッチ検出動作及びノイズ検出動作を説明するためのフローチャートである。
【図３２】図３２は、第５の実施形態に係るタッチ検出機能付き表示装置の、水の付着を検出した場合のアイドリング期間、タッチ検出期間及びノイズ検出期間の関係を説明する模式図である。
【図３３】図３３は、タッチ検出面に水が付着した場合のタッチ検出動作及びノイズ検出動作を説明するためのフローチャートである。
【図３４】図３４は、水が付着した状態の第２タッチ検出信号とタッチ検出座標との関係の一例を模式的に示すグラフである。
【図３５】図３５は、変形例に係るタッチ検出機能付き表示装置の、スリープモード及び通常動作モードの動作を説明するための模式図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。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。
【００１０】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係るタッチ検出機能付き表示装置の構成例を示すブロック図である。図１に示すように、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、駆動電極ドライバ１４と、タッチ検出部４０と、ノイズ検出部５１を備えている。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がタッチ検出機能を内蔵した表示装置である。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表示パネル２０と、タッチ入力を検出するタッチ検出装置であるタッチパネル３０とを一体化した装置である。なお、タッチ検出機能付き表示部１０は、表示パネル２０の上にタッチパネル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。なお、表示パネル２０は、例えば、有機ＥＬ表示パネルであってもよい。
【００１１】
表示パネル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素子である。制御部１１は、外部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、タッチ検出部４０及びノイズ検出部５１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。
【００１２】
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。
【００１３】
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、後述する各副画素ＳＰｉｘに画素信号Ｖｐｉｘを供給する回路である。
【００１４】
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に駆動信号Ｖｃｏｍを供給する回路である。
【００１５】
タッチパネル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、相互静電容量方式によりタッチ検出動作を行い、表示領域に対する外部の導体の接触又は近接を検出する。
【００１６】
タッチ検出部４０は、制御部１１から供給される制御信号と、タッチパネル３０から供給される第１タッチ検出信号Ｖｄｅｔ１に基づいて、タッチパネル３０に対するタッチの有無を検出する回路である。また、タッチ検出部４０は、タッチがある場合においてタッチ入力が行われた座標などを求める。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とを備える。検出タイミング制御部４６は、制御部１１から供給される制御信号に基づいて、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。
【００１７】
上述のとおり、タッチパネル３０は、静電容量型タッチ検出の基本原理に基づいて動作する。ここで、図２から図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の相互静電容量方式によるタッチ検出の基本原理について説明する。図２は、相互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、相互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。なお、以下の説明では、指が接触又は近接する場合を説明するが、指に限られず、例えばスタイラスペン等の導体を含む物体であってもよい。
【００１８】
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、他端は電圧検出器（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。
【００１９】
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が印加されると、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、図６に示すような出力波形（第１タッチ検出信号Ｖｄｅｔ１）が現れる。なお、この交流矩形波Ｓｇは、駆動電極ドライバ１４から入力される駆動信号Ｖｃｏｍに相当するものである。
【００２０】
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Ｉ０が流れる。図３に示す電圧検出器ＤＥＴは、交流矩形波Ｓｇに応じた電流Ｉ０の変動を電圧の変動（実線の波形Ｖ０（図６参照））に変換する。
【００２１】
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Ｃ２が、タッチ検出電極Ｅ２と接触している又は近傍にあることにより、駆動電極Ｅ１及びタッチ検出電極Ｅ２の間にあるフリンジ分の静電容量が遮られる。このため、容量素子Ｃ１は、非接触状態での容量値よりも容量値の小さい容量素子Ｃ１’として作用する。そして、図５に示す等価回路でみると、容量素子Ｃ１’に電流Ｉ１が流れる。図６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Ｉ１の変動を電圧の変動（点線の波形Ｖ１）に変換する。この場合、波形Ｖ１は、上述した波形Ｖ０と比べて振幅が小さくなる。これにより、波形Ｖ０と波形Ｖ１との電圧差分の絶対値｜ΔＶ｜は、指などの外部から接触または近接する導体の影響に応じて変化することになる。なお、電圧検出器ＤＥＴは、波形Ｖ０と波形Ｖ１との電圧差分の絶対値｜ΔＶ｜を精度よく検出するため、回路内のスイッチングにより、交流矩形波Ｓｇの周波数に合わせて、コンデンサの充放電をリセットする期間Ｒｅｓｅｔを設けた動作とすることがより好ましい。
【００２２】
図１に示すタッチパネル３０は、駆動電極ドライバ１４から供給される駆動信号Ｖｃｏｍに従って、１検出ブロックずつ順次走査して、相互静電容量方式によるタッチ検出を行う。
【００２３】
タッチパネル３０は、後述する複数のタッチ検出電極ＴＤＬから、図３又は図５に示す電圧検出器ＤＥＴを介して、検出ブロック毎に第１タッチ検出信号Ｖｄｅｔ１を出力する。第１タッチ検出信号Ｖｄｅｔ１は、タッチ検出部４０のタッチ検出信号増幅部４２に供給される。
【００２４】
タッチ検出信号増幅部４２は、タッチパネル３０から供給される第１タッチ検出信号Ｖｄｅｔ１を増幅する。なお、タッチ検出信号増幅部４２は、第１タッチ検出信号Ｖｄｅｔ１に含まれる高い周波数成分（ノイズ成分）を除去して出力する低域通過アナログフィルタであるアナログＬＰＦ（Ｌｏｗ  Ｐａｓｓ  Ｆｉｌｔｅｒ）を備えていてもよい。
【００２５】
Ａ／Ｄ変換部４３は、駆動信号Ｖｃｏｍ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。
【００２６】
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Ｖｃｏｍ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、タッチパネル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、指による検出信号の差分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Ｖ０と波形Ｖ１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と比較し、このしきい値電圧未満であれば、外部近接物体が非接触状態であると判断する。一方、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と比較し、しきい値電圧以上であれば、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。
【００２７】
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。座標抽出部４５は、タッチパネル座標を検出信号出力Ｖｏｕｔとして出力する。
【００２８】
図１に示すノイズ検出部５１は、タッチパネル３０の後述するタッチ検出電極ＴＤＬに重畳するノイズを検出する。ここで、タッチパネル３０に外乱によるノイズが伝播するとタッチ検出の誤動作を生じる可能性がある。例えば、外乱によるノイズが、駆動電極ＣＯＭＬに供給される駆動信号Ｖｃｏｍの周波数近傍で大きい強度を有する場合、ノイズによって現れる電圧波形の変化をタッチ入力があったと判定して誤動作が生じる可能性がある。ノイズ検出部５１がノイズを検出することにより、誤動作が生じないようにタッチ検出の動作を適切に制御することができる。
【００２９】
なお、本実施形態において、ノイズ検出部５１が検出するノイズは、他の電気機器等からタッチ検出機能付き表示装置１に侵入する外部のノイズや、タッチ検出機能付き表示装置１にＡＣ電源が接続されている場合にＡＣ電源に起因するノイズや、表示パネル２０の表示動作に起因するノイズ等を含む。
【００３０】
図７は、タッチ検出機能付き表示装置の概略断面構造を表す断面図である。図７に示すように、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。
【００３１】
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の上方にマトリックス状に配設された複数の画素電極２２と、ＴＦＴ基板２１と画素電極２２との間に設けら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の下側には、接着層を介して偏光板（図示しない）が設けられていてもよい。
【００３２】
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、タッチパネル３０の検出電極であるタッチ検出電極ＴＤＬが設けられている。さらに、このタッチ検出電極ＴＤＬの上方には、偏光板３５が設けられている。
【００３３】
ＴＦＴ基板２１とガラス基板３１とは、図示しないスペーサを介して所定の間隔を設けて対向して配置される。ＴＦＴ基板２１とガラス基板３１との間の空間に液晶層６が設けられる。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り、例えば、ＦＦＳ（フリンジフィールドスイッチング）を含むＩＰＳ（インプレーンスイッチング）等の横電界モードの液晶が用いられる。なお、図７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。
【００３４】
図８は、第１の実施形態に係るタッチ検出機能付き表示部の画素配列を表す回路図である。図７に示すＴＦＴ基板２１には、図８に示す各副画素ＳＰｉｘの薄膜トランジスタ素子（以下、ＴＦＴ素子）Ｔｒ、各画素電極２２に画素信号Ｖｐｉｘを供給する画素信号線ＳＧＬ、各ＴＦＴ素子Ｔｒを駆動する走査信号線ＧＣＬ等の配線が形成されている。画素信号線ＳＧＬ及び走査信号線ＧＣＬは、ＴＦＴ基板２１の表面と平行な平面に延在する。
【００３５】
図８に示す表示パネル２０は、マトリックス状に配列された複数の副画素ＳＰｉｘを有している。副画素ＳＰｉｘは、それぞれ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画素信号線ＳＧＬに接続され、ゲートは走査信号線ＧＣＬに接続され、ソース又はドレインの他方は液晶素子ＬＣの一端に接続されている。液晶素子ＬＣは、一端がＴＦＴ素子Ｔｒのソース又はドレインの他方に接続され、他端が駆動電極ＣＯＭＬに接続されている。
【００３６】
副画素ＳＰｉｘは、走査信号線ＧＣＬにより、表示パネル２０の同じ行に属する他の副画素ＳＰｉｘと互いに接続されている。走査信号線ＧＣＬは、ゲートドライバ１２（図１参照）と接続され、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、画素信号線ＳＧＬにより、表示パネル２０の同じ列に属する他の副画素ＳＰｉｘと互いに接続されている。画素信号線ＳＧＬは、ソースドライバ１３（図１参照）と接続され、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、同じ行に属する他の副画素ＳＰｉｘと互いに接続されている。駆動電極ＣＯＭＬは、駆動電極ドライバ１４（図１参照）と接続され、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、走査信号線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、これに限定されず、例えば画素信号線ＳＧＬの延びる方向と平行な方向であってもよい。
【００３７】
図１に示すゲートドライバ１２は、走査信号線ＧＣＬを順次走査するように駆動する。走査信号Ｖｓｃａｎ（図１参照）が、走査信号線ＧＣＬを介して、副画素ＳＰｉｘのＴＦＴ素子Ｔｒのゲートに印加され、副画素ＳＰｉｘのうちの１水平ラインが表示駆動の対象として順次選択される。また、タッチ検出機能付き表示装置１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に対して駆動信号Ｖｃｏｍを印加する。
【００３８】
図７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が周期的に配列されていてもよい。上述した図８に示す各副画素ＳＰｉｘに、Ｒ、Ｇ、Ｂの３色の色領域が１組として対応付けられ、３色の色領域に対応する副画素ＳＰｉｘを１組として画素Ｐｉｘが構成される。図７に示すように、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。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、３色の組み合わせに限定されず、４色以上の組み合わせであってもよい。
【００３９】
図７及び図８に示す駆動電極ＣＯＭＬは、表示パネル２０の複数の画素電極２２に共通の電位を与える共通電極として機能するとともに、タッチパネル３０の相互静電容量方式によるタッチ検出を行う際の駆動電極としても機能する。図９は、第１の実施形態に係る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。タッチパネル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。
【００４０】
駆動電極ＣＯＭＬは、図９の左右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複数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（図７参照）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る（図１参照）。駆動電極ＣＯＭＬの各電極パターンとタッチ検出電極ＴＤＬの各電極パターンとの交差部分に、それぞれ静電容量が形成される。
【００４１】
タッチ検出電極ＴＤＬ及び駆動電極ＣＯＭＬは、例えば、ＩＴＯ等の透光性を有する導電性材料が用いられる。なお、タッチ検出電極ＴＤＬ及び駆動電極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及び駆動電極ＣＯＭＬは、櫛歯形状等であってもよい。あるいはタッチ検出電極ＴＤＬ及び駆動電極ＣＯＭＬ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。
【００４２】
この構成により、タッチパネル３０では、相互静電容量方式のタッチ検出動作を行う際、駆動電極ドライバ１４が駆動電極ブロックとして時分割的に順次走査するように駆動することにより、駆動電極ＣＯＭＬの１検出ブロックが順次選択される。そして、タッチ検出電極ＴＤＬから第１タッチ検出信号Ｖｄｅｔ１が出力されることにより、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。つまり、駆動電極ブロックは、上述した相互静電容量方式の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、タッチパネル３０はこの基本原理に従ってタッチ入力を検出するようになっている。図９に示すように、タッチパネル３０において、互いに交差したタッチ検出電極ＴＤＬ及び駆動電極ＣＯＭＬ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、タッチパネル３０のタッチ検出面全体に亘って走査することにより、外部からの導体の接触又は近接が生じた位置の検出が可能となっている。
【００４３】
タッチ検出機能付き表示装置１の動作方法の一例として、タッチ検出機能付き表示装置１は、タッチ検出動作（タッチ検出期間）と表示動作（表示動作期間）とを時分割に行う。タッチ検出動作と表示動作とはどのように分けて行ってもよいが、以下、表示パネル２０の１フレーム期間（１Ｆ）、すなわち、１画面分の映像情報が表示されるのに要する時間の中において、タッチ検出動作と表示動作とをそれぞれ複数回に分割して行う方法について説明する。
【００４４】
図１０は、複数フレーム期間における表示動作期間と検出動作期間の配置の一例を表す模式図である。１フレーム期間（１Ｆ）は、複数の表示動作期間Ｐｄｘ（ｘ＝１、２、・・・ｎ）及び少なくともタッチ検出を行う複数の検出動作期間Ｐｅｘ（ｘ＝１、２、・・・ｎ）からなっている。これらの各期間は、時間軸上において、表示動作期間Ｐｄ１、検出動作期間Ｐｅ１、表示動作期間Ｐｄ２、検出動作期間Ｐｅ２、・・・のように交互に配置されている。検出動作期間Ｐｅｘは、表示動作を行わない表示停止期間に配置される。タッチ検出動作は複数の検出動作期間Ｐｅｘに行われるため、タッチ検出動作と表示動作とが時分割に行われることとなる。
【００４５】
制御部１１（図１参照）は、ゲートドライバ１２とソースドライバ１３とを介して、各表示動作期間Ｐｄｘに選択される複数行の画素Ｐｉｘ（図８参照）に画素信号Ｖｐｉｘを供給する。
【００４６】
また、タッチ検出期間は複数の検出動作期間Ｐｅｘにそれぞれ配置され、制御部１１（図１参照）は、駆動電極ドライバ１４を介してタッチ検出期間に選択される駆動電極ＣＯＭＬ（図９参照）に、タッチ検出用の駆動信号Ｖｃｏｍを供給する。タッチ検出部４０は、タッチ検出電極ＴＤＬから供給される第１タッチ検出信号Ｖｄｅｔ１に基づいて、タッチ入力の有無および入力位置の座標の演算を行う。
【００４７】
なお、本実施形態において、駆動電極ＣＯＭＬは表示パネル２０の共通電極を兼用するので、制御部１１は、表示動作期間Ｐｄｘにおいては、駆動電極ドライバ１４を介して選択される駆動電極ＣＯＭＬに、表示用の共通電極電位である駆動信号Ｖｃｏｍを供給する。
【００４８】
タッチ検出動作に駆動電極ＣＯＭＬを用いず、タッチ検出電極ＴＤＬのみで検出動作を行う場合、例えば、後述する自己静電容量方式のタッチ検出原理に基づいてタッチ検出を行う場合、駆動電極ドライバ１４は、タッチ検出電極ＴＤＬにタッチ検出用の駆動信号Ｖｃｏｍを供給してもよい。
【００４９】
図１０では、１フレーム期間（１Ｆ）において１画面分の映像表示をｎ回に分けて行うことになっているが、１フレーム期間（１Ｆ）内の表示動作期間Ｐｄｘは２回に分けて設けられていてもよく、３回以上の多くの回数に分けて設けられていてもよい。タッチ検出期間についても、１フレーム期間（１Ｆ）中に２回に分けて設けられていてもよく、３回以上の多くの回数に分けて設けられていてもよい。
【００５０】
複数のタッチ検出期間は、それぞれ１タッチ検出面をｎ分割した領域毎にタッチ検出を行ってもよく、それぞれが１タッチ検出面分のタッチ検出を行ってもよい。また、必要に応じて間引き検出等を行ってもよい。また、１フレーム期間（１Ｆ）中の表示動作期間Ｐｄｘと検出動作期間Ｐｅｘとを複数回に分けずに一回ずつ行ってもよい。また、図１０では、表示動作期間Ｐｄｘと検出動作期間Ｐｅｘとを同じ長さで示しているが、表示動作期間Ｐｄｘを検出動作期間Ｐｅｘよりも長く設けてもよく、表示動作期間Ｐｄｘを検出動作期間Ｐｅｘよりも短くしてもよい。
【００５１】
次に、本実施形態に係るタッチ検出機能付き表示装置１のノイズ検出動作について説明する。図１１は、１フレーム期間における表示動作期間、タッチ検出期間及びノイズ検出期間の関係を表す模式図である。
【００５２】
図１１に示すように、タッチ検出機能付き表示装置１は、検出動作期間Ｐｅｘ（ｘ＝１、２、…ｎ）に、タッチ検出動作を行うタッチ検出期間Ｐｔｘ（ｘ＝１、２、…ｎ）と、ノイズの検出を行うノイズ検出期間Ｐｎｄｘ（ｘ＝１、２、…ｎ）がそれぞれ配置されている。ノイズ検出期間Ｐｎｄｘは検出動作期間Ｐｅｘよりも短い期間であり、１フレーム期間（１Ｆ）に複数配置される。また、ノイズ検出期間Ｐｎｄｘはタッチ検出期間Ｐｔｘと異なる期間に配置されている。本実施形態において表示動作期間Ｐｄｘ、タッチ検出期間Ｐｔｘ、ノイズ検出期間Ｐｎｄｘの順に繰り返し配置される。
【００５３】
なお、ノイズ検出期間Ｐｎｄｘはタッチ検出期間Ｐｔｘと隣り合って配置されているがこれに限られない。例えば、検出動作期間Ｐｅｘはタッチ検出動作またはノイズ検出動作のいずれか一方のみを含んでいてもよい。また、ノイズ検出期間Ｐｎｄｘは、検出動作期間Ｐｅｘ内でタッチ検出期間Ｐｔｘの後に配置されていてもよくタッチ検出期間Ｐｔｘの前に配置されていてもよい。
【００５４】
このように、１フレーム期間（１Ｆ）にノイズ検出期間Ｐｎｄｘを多数に分けてノイズ検出を行うため、タッチ検出動作や表示動作による制約を少なくしてノイズを検出することができる。したがって、使用状況に対応して最適なタッチ検出動作及びノイズ検出動作を行うことができる。
【００５５】
タッチ検出期間Ｐｔｘにおいて、駆動電極ＣＯＭＬは駆動電極ドライバ１４（図１参照）から所定の周波数（例えばｆ１）の駆動信号Ｖｃｏｍが供給され、上述の駆動電極ＣＯＭＬとタッチ検出電極ＴＤＬとの相互静電容量に基づいてタッチ検出が行われる。ノイズ検出期間Ｐｎｄｘにおいて、駆動電極ＣＯＭＬは駆動電極ドライバ１４からの駆動信号Ｖｃｏｍの供給が停止される。このため、ノイズ検出部５１は、駆動信号Ｖｃｏｍによる制約を少なくしてタッチ検出電極ＴＤＬに重畳するノイズを検出することができる。本実施形態において、検出動作期間Ｐｅｘのうち少なくとも１つの期間において、タッチ検出電極ＴＤＬにタッチ検出を行うための駆動信号Ｖｃｏｍが印加されない期間がある。
【００５６】
図１２は、タッチ検出電極からノイズを検出する等価回路の例を示す説明図である。図１２に示すように、タッチ検出電極Ｅ２は、スイッチＳＷ２を介して電圧検出器ＤＥＴが接続されている。電圧検出器ＤＥＴは、上述した図３、図５に示すものと同様の積分回路である。
【００５７】
タッチ検出電極Ｅ２は、スイッチＳＷ１及びスイッチＳＷ２により切り離し可能な構成となっている。スイッチＳＷ１及びスイッチＳＷ２がオフの状態で、タッチ検出電極Ｅ２に外乱によるノイズが重畳した場合、タッチ検出電極Ｅ２の静電容量に電荷が蓄積される。ＳＷ２をオンにすると、蓄積されていた電荷が電圧検出器ＤＥＴ内の容量に移動するため、電圧検出器ＤＥＴの出力が上昇する（Ｖｎｄ）。これにより、タッチ検出電極Ｅ２に重畳したノイズの振幅を検出することができる。
【００５８】
スイッチＳＷ１のオン、オフ及びスイッチＳＷ２のオン、オフを所定の期間で繰り返すことにより、検出するノイズの周波数を変更することが可能である。本実施形態において、図１１に示すように、駆動信号Ｖｃｏｍの周波数がｆ１である場合、ノイズ検出期間Ｐｎｄｘに周波数ｆ１のノイズを検出することができる。上述のようにタッチ検出期間Ｐｔｘのタッチ検出動作において、駆動信号Ｖｃｏｍの周波数に同期したタイミングで第１タッチ検出信号Ｖｄｅｔ１がサンプリングされる。一方、ノイズ検出期間Ｐｎｄｘはタッチ検出期間Ｐｔｘと異なる期間に配置されており、ノイズ検出期間Ｐｎｄｘに駆動信号Ｖｃｏｍが駆動電極ＣＯＭＬに供給されない。このため、ノイズ検出部５１は、第１タッチ検出信号Ｖｄｅｔ１の周波数と一致する周波数、または近傍の周波数のノイズを精度よく検出することができる。
【００５９】
なお、ノイズ検出の際に、タッチ検出電極Ｅ２が固定された電位になるように、スイッチＳＷ１を介して電圧信号を供給してもよい。スイッチＳＷ１がオンであり、スイッチＳＷ２がオフの状態で、タッチ検出電極Ｅ２の固定された電位に外乱によるノイズが重畳する。そして、スイッチＳＷ１がオフ、スイッチＳＷ２がオンとなると、タッチ検出電極Ｅ２に蓄積されていた電荷が電圧検出器ＤＥＴ内の容量に移動し、ノイズが検出される。タッチ検出電極Ｅ２の電位を固定することでノイズの振幅を精度よく検出できる。
【００６０】
次に、本実施形態のタッチ検出機能付き表示装置１について、図１３から図１５を参照してノイズを検出した場合の動作について説明する。図１３は、タッチ検出機能付き表示部、制御部及びノイズ検出部の構成例を示すブロック図である。図１４は、ノイズを検出した場合の表示動作期間、タッチ検出期間及びノイズ検出期間の関係を説明する模式図である。図１５は、タッチ検出動作及びノイズ検出動作を説明するためのフローチャートである。
【００６１】
図１３に示すように、ノイズ検出部５１は、タッチ検出電極ＴＤＬから検出されたノイズ信号を増幅する増幅部５１Ａと、増幅部５１Ａから供給されたノイズ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部５１Ｂと、Ａ／Ｄ変換部４３の出力信号に基づいてノイズ信号の振幅の大きさを検出する信号処理部５１Ｃと、を備える。増幅部５１Ａは、図１２に示す電圧検出器ＤＥＴを含み、電圧信号として検出されたノイズ信号Ｖｎｄを増幅する。信号処理部５１Ｃは、ノイズ信号Ｖｎｄに含まれる所定の周波数以外の周波数成分を低減するデジタルフィルタを備えていてもよい。
【００６２】
制御部１１は、表示制御部１１Ａと、タッチ検出制御部１１Ｂと、判定部１１Ｃと、記憶部１１Ｄとを含む。表示制御部１１Ａは、図１に示すゲートドライバ１２、ソースドライバ１３、駆動電極ドライバ１４に対して制御信号を供給して表示パネル２０の表示動作を制御する。タッチ検出制御部１１Ｂは、駆動電極ドライバ１４、タッチ検出部４０に対して制御信号を供給してタッチパネル３０のタッチ検出動作を制御する。また、タッチ検出制御部１１Ｂは、ノイズ検出部５１のノイズ検出動作を制御することができ、タッチ検出動作とノイズ検出動作とを時分割で行う。判定部１１Ｃは、ノイズ検出部５１から受け取ったノイズ信号Ｖｎｄの情報に基づいて、ノイズの有無を判定する。記憶部１１Ｄは、判定部１１Ｃがノイズの有無を判定する際のノイズ信号Ｖｎｄのしきい値や、ノイズが検出された場合の、表示制御部１１Ａ及びタッチ検出制御部１１Ｂの動作のプログラムを記憶する。
【００６３】
なお、表示制御部１１Ａは、表示制御用ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）に実装されていてもよく、タッチ検出制御部１１Ｂは、タッチ検出用ＩＣに実装されていてもよい。この場合、図１に示すタッチ検出部４０もタッチ検出用ＩＣに実装されていてもよい。記憶部１１Ｄは、ＲＡＭ（Ｒａｎｄａｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）等である。
【００６４】
図１４の上図は、例えばｙ番目の１フレーム期間（（ｙ）Ｆ）における、１回分の表示動作期間Ｐｄｘ及び検出動作期間Ｐｅｘを示している。また、図１４の下図は、ノイズの検出があった後、次のｙ＋１番目の１フレーム期間（（ｙ＋１）Ｆ）における、１回分の表示動作期間Ｐｄｘ及び検出動作期間Ｐｅｘを示している。表示制御部１１Ａは、表示動作と、表示停止動作とを１フレーム期間（１Ｆ）内に時分割に行い、図１４の上図に示すように、表示動作期間Ｐｄｘと検出動作期間Ｐｅｘとが交互に配置される。タッチ検出制御部１１Ｂは、検出動作期間Ｐｅｘ内にタッチ検出動作とノイズ検出動作とを時分割で行う。ノイズが検出されない状態（初期状態）において、検出動作期間Ｐｅｘ内でのタッチ検出期間Ｐｔｘ及びノイズ検出期間Ｐｎｄｘの割合は、タッチ検出期間Ｐｔｘが９０％、ノイズ検出期間Ｐｎｄｘが１０％である（図１５、ステップＳＴ１１）。
【００６５】
次に、ノイズ検出部５１は、１フレーム期間（（ｙ）Ｆ）内の各ノイズ検出期間Ｐｎｄｘにノイズを検出する。判定部１１Ｃは、ノイズ検出部５１から受け取ったノイズ信号Ｖｎｄの振幅がしきい値以上であるかどうかを判定する。判定部１１Ｃは、１フレーム期間（（ｙ）Ｆ）内又は複数フレーム期間内のノイズ検出期間Ｐｎｄｘで検出されたノイズ信号Ｖｎｄの履歴に基づいて判定してもよい。又は、判定部１１Ｃは、所定の回数のノイズ検出期間Ｐｎｄｘごとに判定を行ってもよい。
【００６６】
ノイズ信号Ｖｎｄの振幅がしきい値よりも小さい場合、判定部１１Ｃは、ノイズの検出が無いと判定する（図１５、ステップＳＴ１２、Ｎｏ）。タッチ検出制御部１１Ｂは、タッチ検出期間Ｐｔｘとノイズ検出期間Ｐｎｄｘとの割合を変更せず、タッチ検出期間Ｐｔｘが９０％、ノイズ検出期間Ｐｎｄｘが１０％の割合で、次の１フレーム期間（（ｙ＋１）Ｆ）のタッチ検出動作とノイズ検出動作とを実行する（図１５、ステップＳＴ１４）。ノイズ信号Ｖｎｄの振幅がしきい値以上である場合、判定部１１Ｃは、ノイズの検出が有ったと判定する（図１５、ステップＳＴ１２、Ｙｅｓ）。タッチ検出制御部１１Ｂは、図１４の下図に示すように、次の１フレーム期間（（ｙ＋１）Ｆ）で、検出動作期間Ｐｅｘ内のノイズ検出期間Ｐｎｄｘを長くしてノイズ検出を強化する。具体的には、タッチ検出期間Ｐｔｘ及びノイズ検出期間Ｐｎｄｘの割合を、例えばタッチ検出期間Ｐｔｘが８０％、ノイズ検出期間Ｐｎｄｘが２０％と変更する（図１５、ステップＳＴ１３）。そして、ノイズ検出を強化した状態で次の１フレーム期間（（ｙ＋１）Ｆ）のタッチ検出動作とノイズ検出動作を実行する（図１５、ステップＳＴ１４）。
【００６７】
本実施形態のタッチ検出機能付き表示装置１は、ノイズ検出期間Ｐｎｄｘが１フレーム期間（１Ｆ）内に複数配置されており、検出動作期間Ｐｅｘ内にタッチ検出期間Ｐｔｘとノイズ検出期間Ｐｎｄｘとが異なる期間に配置されているため、ノイズ検出動作の自由度を向上させることができる。すなわち、ノイズ検出部５１が検出した外部のノイズの大きさに応じて、ノイズ検出期間Ｐｎｄｘを長くしてノイズ検出を強化することができる。
【００６８】
なお、ノイズ検出を強化するタイミングは、ノイズ検出部５１がノイズを検出したｙ番目のフレーム期間の次の１フレーム期間（（ｙ＋１）Ｆ）から実行するとしたが、これに限られず、ノイズを検出したｙ番目の１フレーム期間（（ｙ）Ｆ）の途中からノイズ検出期間Ｐｎｄｘを長くしてもよい。また、本実施形態のタッチ検出機能付き表示装置１は、ノイズ検出期間Ｐｎｄｘを長くしてノイズ検出を強化した場合を示したが、ノイズが少ない環境で使用され、ノイズ検出部５１によりノイズが検出されない場合、例えばタッチ検出期間Ｐｔｘが９５％、ノイズ検出期間Ｐｎｄｘが５％となるようにノイズ検出期間Ｐｎｄｘを短くして、タッチ検出を強化した動作を実行してもよい。
【００６９】
（変形例）
図１６は、第１の実施形態の変形例に係る１フレーム期間における表示動作期間、タッチ検出期間及びノイズ検出期間の関係を表す模式図である。図１１では、１フレーム期間（１Ｆ）内の全ての検出動作期間Ｐｅｘが、それぞれタッチ検出期間Ｐｔｘとノイズ検出期間Ｐｎｄｘとを含んでいるが、これに限定されない。図１６に示すように、例えば、検出動作期間Ｐｅ１及び検出動作期間Ｐｅ２では、ノイズ検出を行わず、タッチ検出期間Ｐｔｘが１００％となるように配置されていてもよい。検出動作期間Ｐｅ３、Ｐｅ４、…Ｐｅｎにそれぞれ、ノイズ検出期間Ｐｎｄｘ（ｘ＝１、２、…ｎ−２）が配置されている。このような態様であっても、上述したように、ノイズ検出期間Ｐｎｄｘの長さを変更して、ノイズ検出の強化、又は、ノイズ検出時間の短縮を図ることができる。
【００７０】
このように、１フレーム期間内に含まれる複数の検出動作期間Ｐｅｘは、それぞれ少なくともタッチ検出期間Ｐｔｘを含むものである。かつ、１フレーム期間内の検出動作期間Ｐｅｘのうち少なくともいずれか１つの期間内において、タッチ検出期間Ｐｔｘとノイズ検出期間Ｐｎｄｘとが含まれるようになっている。タッチ検出のみを行う検出動作期間Ｐｅｘは、検出動作期間Ｐｅ１及び検出動作期間Ｐｅ２に限定されず、１フレーム期間（１Ｆ）内のいずれか１つの検出動作期間Ｐｅｘであってもよく、３つ以上の検出動作期間Ｐｅｘであってもよい。１フレーム期間（１Ｆ）内に含まれる少なくとも１つの検出動作期間Ｐｅｘが、タッチ検出期間Ｐｔｘとノイズ検出期間Ｐｎｄｘとを含んでいればよい。１フレーム期間（１Ｆ）内に含まれる２つ以上の検出動作期間Ｐｅｘが、タッチ検出期間Ｐｔｘとノイズ検出期間Ｐｎｄｘとを含むことがより好ましい。また、１フレーム期間（１Ｆ）内に含まれる複数の検出動作期間Ｐｅｘの長さが全て同じであってもよい。
【００７１】
（第２の実施形態）
図１７は、第２の実施形態に係るタッチ検出機能付き表示装置の、１フレーム期間における表示動作期間、タッチ検出期間及びノイズ検出期間の関係を表す模式図である。本実施形態のタッチ検出機能付き表示装置は、表示動作期間Ｐｄｘ、検出動作期間Ｐｅｘ、タッチ検出期間Ｐｔｘ、ノイズ検出期間Ｐｎｄｘの配置の順は第１の実施形態と同様であり、ノイズ検出期間Ｐｎｄｘは検出動作期間Ｐｅｘよりも短い期間である。本実施形態において、１フレーム期間（１Ｆ）内のノイズ検出期間Ｐｎｄｘで、それぞれ異なる周波数のノイズを検出する点が異なる。
【００７２】
例えば、ノイズ検出部５１は、ノイズ検出期間Ｐｎｄ１で周波数ｆ１のノイズを検出し、次のノイズ検出期間Ｐｎｄ２で周波数ｆ２のノイズを検出する。このように各ノイズ検出期間Ｐｎｄｘで周波数ｆ１、ｆ２、…ｆｍの各ノイズを検出する。ノイズ検出部５１は、図１２に示すスイッチＳＷ１及びスイッチＳＷ２の切り換えタイミングを、各ノイズ検出期間Ｐｎｄｘごとに異ならせて、周波数の異なるノイズを検出することができる。なお、周波数ｆ１、ｆ２、…ｆｍは、駆動信号Ｖｃｏｍの周波数の候補となる周波数であり、あらかじめ図１３に示す記憶部１１Ｄに記憶されている。なお、図１７では、１フレーム期間（１Ｆ）内の各ノイズ検出期間Ｐｎｄｘでそれぞれ異なる周波数のノイズを検出しているが、これに限られない。複数のノイズ検出期間Ｐｎｄｘ毎に異なる周波数のノイズを検出してもよい。例えば、ノイズ検出期間Ｐｎｄ１及びノイズ検出期間Ｐｎｄ２で周波数ｆ１のノイズを検出し、次のノイズ検出期間Ｐｎｄ３及びノイズ検出期間Ｐｎｄ４（図示しない）で周波数ｆ２のノイズを検出するようにしてもよい。
【００７３】
次に、図１３、図１８、図１９を参照して、本実施形態におけるノイズを検出した場合のタッチ検出機能付き表示装置の動作について説明する。図１８は、第２の実施形態に係る、ノイズを検出した場合の表示動作期間、タッチ検出期間及びノイズ検出期間の関係を説明する模式図である。図１９は、第２の実施形態に係る、タッチ検出動作及びノイズ検出動作を説明するためのフローチャートである。
【００７４】
表示制御部１１Ａは、表示動作と、表示停止動作とを１フレーム期間（１Ｆ）内に時分割に行い、図１８上図に示すように、表示動作期間Ｐｄｘと検出動作期間Ｐｅｘとが交互に配置される。タッチ検出制御部１１Ｂは、検出動作期間Ｐｅｘ内にタッチ検出動作とノイズ検出動作とを時分割で行う（図１９、ステップＳＴ２１）。ノイズが検出されない状態（初期状態）において、検出動作期間Ｐｅｘ内でのタッチ検出期間Ｐｔｘとノイズ検出期間Ｐｎｄｘとの割合は、タッチ検出期間Ｐｔｘが９０％、ノイズ検出期間Ｐｎｄｘが１０％である。また、タッチ検出期間Ｐｔｘに周波数ｆ１の駆動信号Ｖｃｏｍが駆動電極ＣＯＭＬに供給される。
【００７５】
ノイズ検出部５１は、ｙ番目の１フレーム期間（（ｙ）Ｆ）内に、異なる周波数（周波数ｆ１、ｆ２、…ｆｍ）のノイズ信号Ｖｎｄを検出する（図１９、ステップＳＴ２２）。ノイズ検出部５１は、検出したノイズ信号Ｖｎｄに関する情報を異なる周波数毎に制御部１１に出力する。ここで、ノイズに関する情報は、信号処理部５１Ｃが算出したノイズの振幅の大きさである。判定部１１Ｃは、異なる周波数ｆ１、ｆ２、…ｆｍ毎に各ノイズ信号Ｖｎｄの振幅の大きさを比較する（図１９、ステップＳＴ２３）。記憶部１１Ｄは、複数フレーム分のノイズ信号Ｖｎｄの情報を、異なる周波数ｆ１、ｆ２、…ｆｍ毎に記憶してもよい。判定部１１Ｃは、複数フレーム分の各ノイズの情報を用いて比較してもよい。こうすれば、各ノイズ信号Ｖｎｄについて精度よく比較して、ノイズが小さい周波数、ノイズが大きい周波数を求めることができる。
【００７６】
判定部１１Ｃは、駆動信号Ｖｃｏｍの周波数ｆ１と、振幅が最も小さいノイズ信号Ｖｎｄの周波数とが一致するかどうか判定する。一致している場合、駆動信号Ｖｃｏｍの周波数を変更しないで次の１フレーム期間（（ｙ＋１）Ｆ）のタッチ検出動作及びノイズ検出動作を実行する（図１９、ステップＳＴ２４、Ｙｅｓ）。駆動信号Ｖｃｏｍの周波数ｆ１と、振幅の最も小さいノイズ信号の周波数とが一致していない場合（図１９、ステップＳＴ２４、Ｎｏ）、タッチ検出制御部１１Ｂは、駆動信号Ｖｃｏｍの周波数を周波数ｆ１から、ノイズ信号Ｖｎｄの振幅が小さい周波数（例えば周波数ｆ２）に変更する（図１９、ステップＳＴ２５）。そして、図１８下図に示すように、次のｙ＋１番目の１フレーム期間（（ｙ＋１）Ｆ）について、駆動信号Ｖｃｏｍの周波数ｆ２でタッチ検出動作を実行する。これを繰り返し実行し、ノイズ信号Ｖｎｄの振幅が小さい周波数が異なる周波数となった場合には、その周波数に駆動信号Ｖｃｏｍの周波数を変更する。
【００７７】
このように、本実施形態のタッチ検出機能付き表示装置は、１フレーム期間（１Ｆ）内に複数のノイズ検出期間Ｐｎｄｘを配置し、かつ、複数のノイズ検出期間Ｐｎｄｘをタッチ検出期間Ｐｔｘと異なる期間に配置している。このため、異なる周波数毎にノイズ信号Ｖｎｄを検出することが容易である。そして、異なる周波数毎に検出されたノイズ信号Ｖｎｄを比較し、駆動信号Ｖｃｏｍの周波数を、ノイズ信号Ｖｎｄの振幅が小さい周波数に変更することで、ノイズに対する耐性を向上させて、タッチ検出の誤検出や誤動作を抑制することができる。
【００７８】
なお、上述の説明では、駆動信号Ｖｃｏｍの周波数ｆ１と、振幅が最も小さいノイズ信号Ｖｎｄの周波数とを比較しているが、駆動信号Ｖｃｏｍの周波数ｆ１と、振幅が最も大きいノイズ信号の周波数とを比較してもよい。周波数が一致する場合、所定のしきい値以下の振幅となるノイズ信号Ｖｎｄの周波数に、駆動信号Ｖｃｏｍの周波数を変更することで、ノイズに対する耐性を向上させることができる。また、図１８は、タッチ検出期間Ｐｔｘとノイズ検出期間Ｐｎｄｘとの割合は変更していないが、ノイズが大きい環境の場合、第１の実施形態と同様に、ノイズ検出期間Ｐｎｄｘを長くしてノイズ検出を強化してもよい。
【００７９】
（第３の実施形態）
図２０は、第３の実施形態に係る、ノイズを検出した場合の表示動作期間、タッチ検出期間及びノイズ検出期間の関係を説明する模式図である。図２１は、第３の実施形態に係る、タッチ検出動作及びノイズ検出動作を説明するためのフローチャートである。上述した第１の実施形態及び第２の実施形態のタッチ検出機能付き表示装置は、ノイズを検出することでタッチ検出期間及びノイズ検出期間の関係を変更しているが、このような態様に限定されない。第３の実施形態のタッチ検出機能付き表示装置は、指によるタッチ入力であるか、スタイラスペン、グローブ等を使用してのタッチ入力であるかにより、タッチ検出期間及びノイズ検出期間の最適化を図ることができる。
【００８０】
図２０上図に示すように、指の接触又は近接を検出する動作の場合、検出動作期間Ｐｅｘ内でのタッチ検出期間Ｐｔｘとノイズ検出期間Ｐｎｄｘとの割合は、例えば、タッチ検出期間Ｐｔｘが９０％、ノイズ検出期間Ｐｎｄｘが１０％である（図２１、ステップＳＴ３１）。次に、タッチ検出部４０は、タッチ入力を検出すると、検出された第１タッチ検出信号Ｖｄｅｔ１の分布の情報を制御部１１に供給する。判定部１１Ｃは、第１タッチ検出信号Ｖｄｅｔ１の分布の情報から、スタイラスペン又はグローブによるタッチ入力があったかどうかを判定する（図２１、ステップＳＴ３２）。
【００８１】
ここで、図２２は、指が接触又は近接した状態の第１タッチ検出信号とタッチ検出座標との関係の一例を模式的に示すグラフである。図２３は、スタイラスペンが接触又は近接した状態の第１タッチ検出信号とタッチ検出座標との関係の一例を模式的に示すグラフである。図２４は、グローブが接触又は近接した状態の第１タッチ検出信号とタッチ検出座標との関係の一例を模式的に示すグラフである。なお、図２２から図２４のタッチ検出座標は、図９に示す駆動電極ＣＯＭＬが複数配列される方向の座標を示す。
【００８２】
なお、本実施形態においてスタイラスペン１０２とは、先端に導体の指示部が設けられた、ペン型の入力指示装置である。スタイラスペン１０２の指示部は指等に比べ細いため、タッチ検出感度が低下する可能性がある。また、グローブ１０３は、防寒、保護、装飾等のために手にはめる装身具であるが、例えば指先部分に導体が設けられており、グローブ１０３を手にはめた状態でタッチ入力を行うことが可能となっている。
【００８３】
図２３に示すようにスタイラスペン１０２が接触又は近接した場合、図２２に示す指１０１が接触又は近接した場合に比べて、第１タッチ検出信号Ｖｄｅｔ１のピークが鋭くなる。図２４に示すように指１０１にグローブ１０３などを装着してタッチ入力が行われ、グローブ１０３が接触又は近接した場合、指１０１が接触又は近接した場合に比べてタッチ検出面と対向する面積が大きくなり、第１タッチ検出信号Ｖｄｅｔ１のピークがブロードになる。このように、スタイラスペン１０２又はグローブ１０３等によりタッチ入力が行われた場合、第１タッチ検出信号Ｖｄｅｔ１の出力が変化して、第１タッチ検出信号Ｖｄｅｔ１とタッチ検出座標との関係が変化するため、誤検出が生じる可能性がある。
【００８４】
記憶部１１Ｄは、これらの第１タッチ検出信号Ｖｄｅｔ１とタッチ検出座標との関係を示すカーブを基準情報として記憶している。判定部１１Ｃは、タッチ検出部４０から供給された第１タッチ検出信号Ｖｄｅｔ１の分布の情報と、記憶部１１Ｄの基準情報とを比較することで、スタイラスペン１０２又はグローブ１０３によるタッチ入力があったかどうかを判定することができる。判定部１１Ｃは、第１タッチ検出信号Ｖｄｅｔ１の半値幅を比較することで判定してもよい。
【００８５】
スタイラスペン１０２又はグローブ１０３によるタッチ入力が無い場合（図２１、ステップＳＴ３２、Ｎｏ）、判定部１１Ｃは指によるタッチ入力であると判定し、タッチ検出期間Ｐｔｘ及びノイズ検出期間Ｐｎｄｘを変更せずに次の１フレーム期間のタッチ検出動作とノイズ検出動作を実行する（図２１、ステップＳＴ３４）。判定部１１Ｃが、スタイラスペン１０２又はグローブ１０３によるタッチ入力が有ったと判定した場合（図２１、ステップＳＴ３２、Ｙｅｓ）、タッチ検出制御部１１Ｂは、図２０下図に示すように、タッチ検出期間Ｐｔｘを９５％、ノイズ検出期間Ｐｎｄｘを５％に変更し、タッチ検出を強化する（図２１、ステップＳＴ３３）。そして、次の１フレーム期間（１Ｆ）のタッチ検出動作とノイズ検出動作を実行する（図２１、ステップＳＴ３４）。
【００８６】
以上のように、本実施形態によれば、ノイズ検出期間Ｐｎｄｘが１フレーム期間（１Ｆ）内に複数配置されており、検出動作期間Ｐｅｘ内にタッチ検出期間Ｐｔｘとノイズ検出期間Ｐｎｄｘとが異なる期間に配置されているため、タッチ検出動作及びノイズ検出動作の自由度を向上させることができる。つまり、第１タッチ検出信号Ｖｄｅｔ１の分布が変化した場合等に、タッチ検出を強化してタッチ検出動作を行うことで、検出精度を向上させることができる。また、検出動作期間Ｐｅｘ内でタッチ検出期間Ｐｔｘの割合を増加させているため、表示動作を変更せずタッチ検出を強化することができる。
【００８７】
本実施形態で説明した第１タッチ検出信号Ｖｄｅｔ１の分布の情報に基づいてタッチ検出期間Ｐｔｘ及びノイズ検出期間Ｐｎｄｘを変更する方法は、上述した第１の実施形態及び第２の実施形態と組み合わせてもよい。例えば、ノイズ検出部５１がしきい値以上のノイズを検出した場合、図２０下図に示す、ノイズ検出期間Ｐｎｄｘを５％から１０％に変更してノイズ検出を強化してもよい。
【００８８】
（第４の実施形態）
図２５は、第４の実施形態に係るタッチ検出機能付き表示装置の構成例を示すブロック図である。本実施形態のタッチ検出機能付き表示装置１Ａは、通常動作モードと、スリープモードとを有する。通常動作モードは、第１の実施形態から第３の実施形態のタッチ検出機能付き表示装置１と同様に、画像表示機能を動作させて表示パネル２０への画像表示を行う表示動作と、タッチパネル３０に対するタッチ入力を検出するタッチ検出動作とを時分割で行う。スリープモードは、画像表示機能を停止、すなわち表示パネル２０への画像表示を行わず、かつタッチ検出動作も停止する期間を含む。タッチ検出機能付き表示装置１Ａは、通常動作モードで一定期間タッチ操作が無いと、スリープモードに移行する。タッチ検出機能付き表示装置１Ａは、スリープモードで指の接触又は近接を検出した場合、通常動作モードに移行する。
【００８９】
本実施形態のタッチパネル３０は、上述した相互静電容量方式によるタッチ検出動作に加えて、自己静電容量方式によるタッチ検出動作を行うことができる。図２５に示すように、タッチ検出部４０は、自己静電容量方式によるタッチ検出動作を行う際に、タッチ検出電極ＴＤＬに駆動信号を供給するための駆動ドライバ４７を有する。タッチ検出電極ＴＤＬは自己静電容量に応じた第２タッチ検出信号Ｖｄｅｔ２を出力し、第２タッチ検出信号Ｖｄｅｔ２はタッチ検出信号増幅部４２に供給される。そして、Ａ／Ｄ変換部４３、信号処理部４４、座標抽出部４５により、指等の導体の接触又は近接が検出される。
【００９０】
本実施形態において、通常動作モードでは主に相互静電容量方式によるタッチ検出を行い、タッチ入力の座標を検出する。スリープモードでは主に自己静電容量方式によるタッチ検出により、外部の導体の接触又は近接を検出する。
【００９１】
なお、タッチ検出部４０は、自己静電容量方式によるタッチ検出動作を行う際に、駆動ドライバ４７からタッチ検出電極ＴＤＬに駆動信号が供給されるが、駆動電極ＣＯＭＬは、電圧信号を印加せず電位が固定されていないフローティングとしても良い。また、駆動電極ＣＯＭＬは、タッチ検出電極ＴＤＬに供給される駆動信号と同レベルの電圧信号を同時に印加してもよい。
【００９２】
次に、図２６から図２８を参照して、本実施形態のタッチ検出機能付き表示装置１Ａの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２６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、指が接触又は近接していない状態を表す説明図である。図２７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、指が接触又は近接した状態を表す説明図である。図２８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２６及び図２７は、検出回路を併せて示している。
【００９３】
図２６に示すように、指が接触又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Ｖ４（図２８参照））に変換する。
【００９４】
次に、図２７に示すように、指が接触又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２８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Ｖ５）に変換する。そして、得られた波形Ｖ４及び波形Ｖ５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、指の接触又は近接の有無を判別することができる。なお、図２８では、波形Ｖ４と波形Ｖ５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。
【００９５】
具体的には、図２６及び図２７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２８において、時刻Ｔ０１のタイミングで交流矩形波Ｓｇは電圧Ｖ０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はオンしておりスイッチＳＷ２はオフしている。このためタッチ検出電極Ｅ２の電圧も電圧Ｖ０に上昇する。次に時刻Ｔ１１のタイミングの前にスイッチＳＷ１をオフとする。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Ｅ２の静電容量Ｃ３（図２６参照）、あるいはタッチ検出電極Ｅ２の静電容量Ｃ３に指等の接触又は近接よる静電容量Ｃ４を加えた容量（Ｃ３＋Ｃ４、図２７参照）によって、タッチ検出電極Ｅ２の電位はＶ０が維持される。さらに、時刻Ｔ１１のタイミングの前にスイッチＳＷ３をオンさせ所定の時間経過後にオフさせ電圧検出器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。
【００９６】
続いて、時刻Ｔ１１のタイミングでスイッチＳＷ２をオンさせると、電圧検出器ＤＥＴの反転入力部がタッチ検出電極Ｅ２の電圧Ｖ０となり、その後、タッチ検出電極Ｅ２の静電容量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の静電容量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Ｖ４となり、Ｖｄｅｔ２＝Ｃ３×Ｖ０／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Ｖ５となり、Ｖｄｅｔ２＝（Ｃ３＋Ｃ４）×Ｖ０／Ｃ５となる。
【００９７】
その後、タッチ検出電極Ｅ２の静電容量Ｃ３（またはＣ３＋Ｃ４）の電荷が容量Ｃ５に十分移動した後の時刻Ｔ３１のタイミングでスイッチＳＷ２をオフさせ、スイッチＳＷ１及びスイッチＳＷ３をオンさせることにより、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をオンさせるタイミングは、スイッチＳＷ２をオフさせた後、時刻Ｔ０２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をオフさせた後、時刻Ｔ１２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Ｖ４と波形Ｖ５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２８に示すように、指等が近接していないときはＶ２の波形となり、指等の影響による静電容量Ｃ４が付加されるときはＶ３の波形となる。波形Ｖ２と波形Ｖ３とが、それぞれ所定の電圧ＶＴＨ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。
【００９８】
本実施形態において、タッチパネル３０は、図２５に示す駆動ドライバ４７から供給される駆動信号に従って、タッチ検出電極ＴＤＬにそれぞれ電荷が供給され、自己静電容量方式によるタッチ検出を行う。複数のタッチ検出電極ＴＤＬはそれぞれ第２タッチ検出信号Ｖｄｅｔ２をタッチ検出信号増幅部４２に出力する。Ａ／Ｄ変換部４３は、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デジタル信号に変換する。信号処理部４４は、Ａ／Ｄ変換部４３から信号を受け取ってタッチ入力の有無を検出する。
【００９９】
図２９は、第４の実施形態に係るスリープモード及び通常動作モードの動作を説明するための模式図である。図３０は、ノイズを検出した場合のアイドリング期間、タッチ検出期間及びノイズ検出期間の関係を説明する模式図である。図３１は、タッチ検出動作及びノイズ検出動作を説明するためのフローチャートである。
【０１００】
図２９に示すように、スリープモードにおいて１スリープ期間（１Ｓ）が繰り返し配置される。１スリープ期間（１Ｓ）は、それぞれ、表示動作、タッチ検出動作及びノイズ検出動作を行わないアイドリング期間Ｐｉと、表示動作を行わずタッチ検出動作及びノイズ検出動作を行うアイドリング停止期間Ｐｊとを有する。スリープモードでは、アイドリング期間Ｐｉとアイドリング停止期間Ｐｊとが交互に配置される。また、通常動作モードでは、上述した表示動作期間Ｐｄｘ（ｘ＝１、２、…ｎ）と検出動作期間Ｐｅｘ（ｘ＝１、２、…ｎ）とが交互に配置される。
【０１０１】
なお、スリープモードでは表示動作が行われないため、表示制御部１１Ａ（図１３参照）、ゲートドライバ１２及びソースドライバ１３（図２５参照）が停止することとなり、タッチ検出機能付き表示装置１Ａの消費電力が低減される。また、１スリープ期間（１Ｓ）は任意の長さにしてもよい。表示動作期間Ｐｄｘ及び検出動作期間Ｐｅｘを合計した期間と異なる長さであってもよく、同じ長さとしてもよい。この場合、１スリープ期間（１Ｓ）は、タッチ検出部４０が備えるクロック生成部４８の基準クロックに基づいて設定される。
【０１０２】
図３０に示すように、１スリープ期間（１Ｓ）にアイドリング期間Ｐｉとアイドリング停止期間Ｐｊとが配置される。例えば、１スリープ期間（１Ｓ）内でのアイドリング期間Ｐｉとアイドリング停止期間Ｐｊとの割合は、アイドリング期間Ｐｉが７５％で、アイドリング停止期間Ｐｊが２５％である。そして、アイドリング停止期間Ｐｊにおいて、自己静電容量方式によるタッチ検出を行うタッチ検出期間Ｐｔｓ、ノイズ検出を行うノイズ検出期間Ｐｎｄ、相互静電容量によるタッチ検出を行うタッチ検出期間Ｐｔｍが、異なる期間に配置されている。アイドリング停止期間Ｐｊの自己静電容量によるタッチ検出期間Ｐｔｓ又は相互静電容量によるタッチ検出期間Ｐｔｍに、スリープモードにおけるタッチ検出動作が実行される。スリープモードのノイズが検出されない状態において、１スリープ期間（１Ｓ）に対して、自己静電容量によるタッチ検出期間Ｐｔｓが１０％、相互静電容量によるタッチ検出期間Ｐｔｍが５％、ノイズ検出期間Ｐｎｄが１０％の割合となっている（図３１、ステップＳＴ４１）。
【０１０３】
ノイズ検出部５１は、スリープモードのノイズ検出期間Ｐｎｄにノイズ検出動作を実行する。ノイズが検出されない場合（図３１、ステップＳＴ４２、Ｎｏ）、タッチ検出制御部１１Ｂ（図１３参照）は、図３０及び図３１のステップＳＴ４１の１スリープ期間（１Ｓ）を繰り返し実行する。アイドリング停止期間Ｐｊの自己静電容量によるタッチ検出期間Ｐｔｓにタッチ検出動作を行い、タッチ検出部４０が指の接触又は近接を検出した場合（図３１、ステップＳＴ４６、Ｙｅｓ）、制御部１１は通常動作モードに移行する（図３１、ステップＳＴ４７）。この場合、検出動作期間Ｐｅｘ内でのタッチ検出期間Ｐｔｘとノイズ検出期間Ｐｎｄｘとの割合は、タッチ検出期間Ｐｔｘが９０％、ノイズ検出期間Ｐｎｄｘが１０％である。
【０１０４】
アイドリング停止期間Ｐｊの自己静電容量によるタッチ検出期間Ｐｔｓにタッチ検出動作を行い、タッチ検出部４０が指の接触又は近接を検出しない場合（図３１、ステップＳＴ４６、Ｎｏ）、制御部１１はスリープモードを継続する。この場合、自己静電容量によるタッチ検出期間Ｐｔｓが１０％、相互静電容量によるタッチ検出期間Ｐｔｍが５％、ノイズ検出期間Ｐｎｄが１０％の割合を維持して、スリープモードのタッチ検出動作を実行する。
【０１０５】
スリープモードのノイズ検出期間Ｐｎｄにおいて、ノイズが検出された場合（図３１、ステップＳＴ４２、Ｙｅｓ）、タッチ検出制御部１１Ｂ（図１３参照）は、１スリープ期間（１Ｓ）のノイズ検出を強化する（図３０、図３１、ステップＳＴ４３）。具体的には、１スリープ期間（１Ｓ）に対するノイズ検出期間Ｐｎｄの割合を１０％から２０％に増加させる。この場合、アイドリング期間Ｐｉの割合を６５％に減少させて、自己静電容量によるタッチ検出期間Ｐｔｓを１０％、相互静電容量によるタッチ検出期間Ｐｔｍを５％確保する。
【０１０６】
次に、アイドリング停止期間Ｐｊの自己静電容量によるタッチ検出期間Ｐｔｓに、タッチ検出部４０が指の接触又は近接を検出した場合（図３１、ステップＳＴ４４、Ｙｅｓ）、制御部１１は、ノイズ検出を強化した状態で通常動作モードに移行する。つまり、検出動作期間Ｐｅｘに対してタッチ検出期間Ｐｔｘが８０％、ノイズ検出期間Ｐｎｄｘが２０％の割合で、タッチ検出動作及びノイズ検出動作を開始する（図３０、図３１、ステップＳＴ４５）。
【０１０７】
アイドリング停止期間Ｐｊの自己静電容量によるタッチ検出期間Ｐｔｓに、タッチ検出部４０が指の接触又は近接を検出しない場合（図３１、ステップＳＴ４４、Ｎｏ）、制御部１１は、ノイズ検出を強化した状態でスリープモードを継続する。
【０１０８】
以上のように、本実施形態のタッチ検出機能付き表示装置１Ａは、スリープモードの期間中に、ノイズ検出期間Ｐｎｄを繰り返し配置することで、スリープモードでのノイズ検出が可能となる。また、１スリープ期間（１Ｓ）において、自己静電容量によるタッチ検出期間Ｐｔｓ及び相互静電容量によるタッチ検出期間Ｐｔｍと異なる期間にノイズ検出期間Ｐｎｄを設けているため、ノイズ検出を強化して動作する等、適切にタッチ検出動作及びノイズ検出動作を実行することができる。さらに、スリープモードにおいてノイズを検出した場合には、ノイズ検出を強化した状態で通常動作モードに移行するため、通常動作モードでのノイズ耐性を向上させることが可能である。
【０１０９】
なお、図３０及び図３１では、スリープモードでノイズ検出を強化する場合を一例をして示したが、ノイズが少ない環境で使用され、ノイズ検出部５１によりノイズが検出されない場合、ノイズ検出期間Ｐｎｄを短くしてアイドリング期間Ｐｉを長くすることで、省電力化が可能となる。また、スリープモードにおいて、自己静電容量によるタッチ検出期間Ｐｔｓに指の接触又は近接を検出しているが、相互静電容量によるタッチ検出期間Ｐｔｍに指の接触又は近接や、ジェスチャ等の指の移動を検出してもよい。また、第４の実施形態のタッチ検出機能付き表示装置１Ａは、第１の実施形態から第３の実施形態で説明した技術を組み合わせることが可能である。
【０１１０】
（第５の実施形態）
図３２は、第５の実施形態に係るタッチ検出機能付き表示装置の、水の付着を検出した場合のアイドリング期間、タッチ検出期間及びノイズ検出期間の関係を説明する模式図である。図３３は、タッチ検出面に水が付着した場合のタッチ検出動作及びノイズ検出動作を説明するためのフローチャートである。
【０１１１】
本実施形態のタッチ検出機能付き表示装置は、図２５に示す第４の実施形態のタッチ検出機能付き表示装置１Ａと同様の構成であり、通常動作モードとスリープモードとを有する。スリープモードにおいて、１スリープ期間（１Ｓ）内にアイドリング期間Ｐｉが７５％、アイドリング停止期間Ｐｊが２５％の割合で配置される。アイドリング停止期間Ｐｊにタッチ検出動作及びノイズ検出動作が実行される。１スリープ期間（１Ｓ）に対して、自己静電容量によるタッチ検出期間Ｐｔｓが１０％、相互静電容量によるタッチ検出期間Ｐｔｍが５％、ノイズ検出期間Ｐｎｄが１０％の割合で配置される（図３２、図３３、ステップＳＴ５１）。
【０１１２】
本実施形態のタッチ検出機能付き表示装置は、自己静電容量方式によるタッチ検出動作によりタッチ検出面に付着した水を検出することができる。図３４は、水が付着した状態の第２タッチ検出信号とタッチ検出座標との関係の一例を模式的に示すグラフである。図３４に示すように、水１０４が存在するタッチ検出座標で、第２タッチ検出信号Ｖｄｅｔ２は水１０４が存在しないタッチ検出座標よりも小さい値となる。制御部１１の記憶部１１Ｄ（図１３参照）は、第２タッチ検出信号Ｖｄｅｔ２とタッチ検出座標との関係を示すカーブのパターンを基準情報として記憶している。判定部１１Ｃは、タッチ検出部４０から供給された第２タッチ検出信号Ｖｄｅｔ２の分布の情報と、記憶部１１Ｄの基準情報とを比較することで、水の検出の有無を判定する。
【０１１３】
水が検出されない場合（図３３、ステップＳＴ５２、Ｎｏ）、自己静電容量によるタッチ検出期間Ｐｔｓ及び相互静電容量によるタッチ検出期間Ｐｔｍでタッチ検出動作を行う。タッチ検出部４０が指の接触又は近接を検出した場合（図３３、ステップＳＴ５６、Ｙｅｓ）、制御部１１は通常動作モードに移行する（図３３、ステップＳＴ５７）。この場合、検出動作期間Ｐｅｘ内でのタッチ検出期間Ｐｔｘとノイズ検出期間Ｐｎｄｘとの割合は、タッチ検出期間Ｐｔｘが９０％、ノイズ検出期間Ｐｎｄｘが１０％である。
【０１１４】
タッチ検出部４０が指の接触又は近接を検出しない場合、（図３３、ステップＳＴ５６、Ｎｏ）、制御部１１はスリープモードを継続し、自己静電容量によるタッチ検出期間Ｐｔｓが１０％、相互静電容量によるタッチ検出期間Ｐｔｍが５％、ノイズ検出期間Ｐｎｄが１０％の割合でタッチ検出動作を実行する。
【０１１５】
水が検出された場合（図３３、ステップＳＴ５２、Ｙｅｓ）、タッチ検出制御部１１Ｂ（図１３参照）は、タッチ検出を強化してスリープモードのタッチ検出動作を実行する（図３３、ステップＳＴ５３）。この場合、相互静電容量によるタッチ検出期間Ｐｔｍの割合を５％から１０％に増加させて、アイドリング期間Ｐｉを７５％から７０％に減少させる。これにより、自己静電容量によるタッチ検出期間Ｐｔｓと相互静電容量によるタッチ検出期間Ｐｔｍとの両方でタッチ検出を行い、水が付着した場合でも指の接触又は近接を良好に検出することができる。
【０１１６】
スリープモードにおいて、タッチ検出部４０が指の接触又は近接を検出しない場合、（図３３、ステップＳＴ５４、Ｎｏ）、制御部１１はスリープモードを継続する。タッチ検出部４０が指の接触又は近接を検出した場合（図３３、ステップＳＴ５４、Ｙｅｓ）、制御部１１はタッチ検出を強化して通常動作モードに移行する（図３２、図３３、ステップＳＴ５５）。この場合、検出動作期間Ｐｅｘ内で、相互静電容量によるタッチ検出期間Ｐｔｍｘが８０％、自己静電容量によるタッチ検出期間Ｐｔｓｘが１０％、ノイズ検出期間Ｐｎｄｘが１０％の割合で、通常動作モードが実行される。このように、通常動作モードにおいて、相互静電容量方式によるタッチ検出動作と、自己静電容量方式によるタッチ検出動作とを併用して、水の付着と指等の導体の接触又は近接を検出することができる。したがって、水が付着した場合の第２タッチ検出信号Ｖｄｅｔ２の分布と、指等の導体が接触又は近接した場合の第１タッチ検出信号Ｖｄｅｔ１とを比較して、指等の導体が接触又は近接した座標の検出誤差を抑制することができる。
【０１１７】
このように、本実施形態によれば、通常動作モードにおいて、相互静電容量によるタッチ検出期間Ｐｔｍｘ、自己静電容量によるタッチ検出期間Ｐｔｓｘ、及びノイズ検出期間Ｐｎｄｘの割合を変更することにより、タッチ検出面に水が付着した場合であっても、指等の導体の接触又は近接の検出感度の低下や検出誤差を抑制することができる。
【０１１８】
なお、本実施形態では、タッチ検出面に水が付着した例を説明したが、これに限られない。水以外の指よりも導電率が小さい導体又は不導体の液体等が付着した場合であってもよい。また、第５の実施形態に示す技術と、第１の実施形態から第４の実施形態に示した技術とを適宜、組み合わせることができる。例えば、スリープモードを有しないタッチ検出機能付き表示装置において、相互静電容量方式によるタッチ検出動作に加えて自己静電容量方式によるタッチ検出動作を行い、水の付着を検出する機能を追加してもよい。また、第５の実施形態において、ノイズ検出期間Ｐｎｄｘの割合を変更してもよく、駆動信号の周波数を変更してもよい。
【０１１９】
第４の実施形態及び第５の実施形態のタッチ検出機能付き表示装置１Ａは、スリープモードにおいて表示動作を停止しているがこれに限られない。図３５は、変形例に係るタッチ検出機能付き表示装置の、スリープモード及び通常動作モードの動作を説明するための模式図である。図３５に示すように、本変形例は、スリープモードにおいて表示動作を行う表示動作期間Ｐｄと少なくともタッチ検出を行う検出動作期間Ｐｅとを繰り返し配置している。検出動作期間Ｐｅに、表示動作を停止し、かつタッチ検出動作を停止するアイドリング期間Ｐｉを設けている。このように、スリープモードは表示動作を実行しつつ、タッチ検出動作を停止する期間を設けることで、消費電力を低減することができる。このような態様であっても、第４の実施形態で説明したようにノイズ検出を強化し、また、第５の実施形態で説明したように水の付着を検出してタッチ検出を強化することが可能である。
【０１２０】
以上、本発明の好適な実施の形態を説明したが、本発明はこのような実施の形態に限定されるものではない。実施の形態で開示された内容はあくまで一例にすぎず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。本発明の趣旨を逸脱しない範囲で行われた適宜の変更についても、当然に本発明の技術的範囲に属する。
【０１２１】
例えば、各実施形態で示したタッチ検出期間Ｐｔｘ、ノイズ検出期間Ｐｎｄｘ等の割合はあくまで一例にすぎず、ノイズ検出期間Ｐｎｄｘをより長くする又は短くするなど外部の環境に合わせて変更することができる。
【０１２２】
また、駆動電極ＣＯＭＬは、表示パネル２０の複数の画素に共通の電位を与える共通電極として機能するとともに、タッチパネル３０の駆動電極としても機能しているが、表示パネル２０の上にタッチパネル３０を装着し、表示パネル２０の共通電極と、タッチパネル３０の駆動電極とをそれぞれ設けた構成であってもよい。自己静電容量方式によるタッチ検出動作では、駆動電極ＣＯＭＬの自己静電容量に基づいて、外部の導体の接触又は近接を検出してもよい。この場合、図２５に示す駆動ドライバ４７又は駆動電極ドライバ１４が、駆動信号を駆動電極ＣＯＭＬに供給してもよい。
【符号の説明】
【０１２３】
１、１Ａ  タッチ検出機能付き表示装置
２  画素基板
３  対向基板
６  液晶層
１０  タッチ検出機能付き表示部
１１  制御部
１２  ゲートドライバ
１３  ソースドライバ
１４  駆動電極ドライバ
２０  表示パネル
２１  ＴＦＴ基板
２２  画素電極
３０  タッチパネル
３１  ガラス基板
３２  カラーフィルタ
３７、３７Ａ、３７Ｂ  配線
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
ＣＯＭＬ  駆動電極
ＧＣＬ  走査信号線
Ｐｄ  表示動作期間
Ｐｅ  検出動作期間
Ｐｉ  アイドリング期間
Ｐｊ  アイドリング停止期間
Ｐｎｄ  ノイズ検出期間
Ｐｔ  タッチ検出期間
Ｐｔｍ  相互静電容量によるタッチ検出期間
Ｐｔｓ  自己静電容量によるタッチ検出期間
Ｐｉｘ  画素
ＳＧＬ  画素信号線
ＳＰｉｘ  副画素
ＴＤＬ  タッチ検出電極
Ｔｒ  ＴＦＴ素子
Ｖｃｏｍ  駆動信号
Ｖｄｅｔ１  第１タッチ検出信号
Ｖｄｅｔ２  第２タッチ検出信号
Ｖｄｉｓｐ  映像信号
Ｖｐｉｘ  画素信号
Ｖｓｃａｎ  走査信号
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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