(57)【要約】【課題】光学式タッチセンサ機能付きの液晶表示装置において、交流駆動によるセンサ出力信号への影響を回避してタッチ位置の検出精度を向上させた液晶表示装置を得る。【解決手段】複数のドット電極を有する透明基板１１と、ドット電極の少なくとも１つに隣接するように透明基板１１に設けられた複数のセンサ１３と、各ドット電極を個別に駆動するためのゲート線およびソース線と、各センサ１３からのセンサ出力信号を読み出すためのセンサ出力線と、ゲート線およびソース線への印加電圧を制御して各ドット電極を交流駆動する表示駆動制御部２１と、各センサ１３からのセンサ出力信号に基づいて透明基板１１上のタッチ位置を認識するタッチ位置認識部２２とを備えている。タッチ位置認識部２２は、交流駆動時の同極性のドット電極に対応したセンサからのセンサ出力信号のみをタッチ位置の認識に用いる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学式タッチセンサ機能を有する液晶表示装置であって、
表示画素に対応した複数のドット電極を有する透明基板と、
前記複数のドット電極の少なくとも１つに隣接するように前記透明基板に設けられた複数のフォトセンサと、
前記複数のドット電極を個別に駆動するためのゲート線およびソース線と、
前記複数のフォトセンサからのセンサ出力信号を読み出すためのセンサ出力線と、
前記ゲート線および前記ソース線への印加電圧を制御して前記複数のドット電極を交流駆動する表示駆動制御手段と、
前記複数のフォトセンサからのセンサ出力信号に基づいて前記透明基板上のタッチ位置を認識するタッチ位置認識手段と
を備えた液晶表示装置において、
前記タッチ位置認識手段は、前記複数のセンサ出力信号のうち、前記複数のドット電極のうちの交流駆動時の同極性のドット電極に対応したフォトセンサからのセンサ出力信号のみを前記タッチ位置の認識に用いることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
表示駆動制御手段は、前記複数のドット電極に対して、表示フレームのライン方向に関して交互に同極性となるようなドット反転駆動を行い、
前記複数のフォトセンサは、前記複数のドット電極に対して、前記ライン方向の１つおきに設けられたことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
表示駆動制御手段は、前記複数のドット電極に対して、表示フレームのラインごとに交互に同極性となるようなライン反転駆動を行い、
前記複数のフォトセンサは、前記複数のドット電極に対して、１つおきのラインに対応するように設けられたことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記複数のフォトセンサは、前記複数のドット電極に対して、２以上の所定数おきに分布するように設けられたことを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、カーナビゲーションシステムなどに用いられる光学式タッチセンサ機能付きの液晶表示装置に関し、特にタッチ位置を高精度に検出することのできる液晶表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光学式タッチセンサ機能付きの液晶表示装置は、透明基板上の各画素に対応して設けられた複数のフォトセンサを有しており、カーナビゲーションシステムなどへの適用を目指している（たとえば、特許文献１参照）。
図６はカーナビゲーションシステムに適用される一般的な光学式タッチセンサ機能付き液晶表示装置１０Ａを示す外観図であり、液晶表示装置１０Ａは、表示駆動制御部およびセンサ出力信号の処理部など（図示せず）を有している。
【０００３】
図６において、液晶表示装置１０Ａの画面上にユーザの指を配置させると、周囲光の遮断またはバックライト光の反射により、タッチ位置のフォトセンサ（図示せず）の出力レベルが変動するので、センサ出力信号が変動する領域に基づき、タッチ位置を認識することができる。
【０００４】
ところで、液晶表示装置１０Ａにおいて、表示駆動制御部は、各画素に対応したドット電極を、表示フレームごとに、たとえば６０Ｈｚの周波数で正負（＋）、（−）に交流駆動している。
したがって、表示データに対応した信号線（ゲート線およびソース線）と、センサ出力線との容量結合などにより、各画素に対応して設けられたフォトセンサも、表示周波数で正負（＋）、（−）に帯電されることになる。
【０００５】
この結果、表示駆動に応じてセンサ出力信号がフレームごとに変動する。
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−１７２４４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来の液晶表示装置では、表示データを交流駆動で表示していることから、信号線の交流駆動の影響を受けて、センサ出力信号もフレーム周期（６０Ｈｚ）で大きく変動するので、タッチ位置の認識が困難となり、タッチセンサとしての検出精度が低下するという課題があった。
【０００８】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、複数のフォトセンサからのセンサ出力信号のうち、各ドット電極の同極性に対応したセンサ出力信号のみをタッチ位置の認識に用いることにより、交流駆動によるセンサ出力信号への影響を回避して、タッチ位置の検出精度を向上させ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】
【０００９】
この発明による液晶表示装置は、光学式タッチセンサ機能を有する液晶表示装置であって、表示画素に対応した複数のドット電極を有する透明基板と、複数のドット電極の少なくとも１つに隣接するように透明基板に設けられた複数のフォトセンサと、複数のドット電極を個別に駆動するためのゲート線およびソース線と、複数のフォトセンサからのセンサ出力信号を読み出すためのセンサ出力線と、ゲート線およびソース線への印加電圧を制御して複数のドット電極を交流駆動する表示駆動制御手段と、複数のフォトセンサからのセンサ出力信号に基づいて透明基板上のタッチ位置を認識するタッチ位置認識手段とを備え、タッチ位置認識手段は、複数のセンサ出力信号のうち、複数のドット電極のうちの交流駆動時の同極性のドット電極に対応したフォトセンサからのセンサ出力信号のみをタッチ位置の認識に用いるものである。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、データ表示用駆動信号の同極性のドット電極に対応したフォトセンサからの出力信号のみをタッチ位置認識に用いることにより、交流駆動による影響を受けることがなく、センサ出力信号が安定するのでタッチ位置の検出精度を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
実施の形態１．
以下、図面を参照しながら、この発明の実施の形態１について説明する。
図１はこの発明の実施の形態１に係る光学式タッチセンサ機能付き液晶表示装置を制御装置とともに示す側断面図である。
また、図２は図１内の透明基板部（ガラス基板部）の構成を示す平面図であり、信号線と関連した具体的な電極構成を拡大して模式的に示している。
【００１２】
図１において、光学式タッチセンサ機能を有する液晶表示装置１０は、液晶が介在された表示パネルを構成する２枚の透明基板１１と、透明基板１１の背面側から光（破線矢印参照）を照射するバックライト１２と、２枚の透明基板１１の間に介在された複数のフォトセンサ（以下、単に「センサ」という）１３と、表示駆動制御部２１およびタッチ位置認識部２２を有する制御装置２０とを備えている。
【００１３】
図示したように、光学式タッチセンサ機能付き液晶表示装置１０の表示パネル上に、操作者が指を配置させると、タッチ位置に対応した領域において、センサ１３に入射される周囲光（２点鎖線矢印参照）が遮断されるか、または、バックライト１２からの光（破線矢印参照）が反射してセンサ１３に入射される。
これにより、タッチ位置に対応した領域のセンサ出力信号のレベルが、他のセンサ出力信号のレベルと比べて著しく変動し、このセンサ出力信号のレベル変動は、制御装置２０内のタッチ位置認識部２２に入力される。
【００１４】
図２において、透明基板１１は、Ｂ（青）、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）の各表示画素に対応した複数のドット電極１４（１４ｂ、１４ｒ、１４ｇ）を有する。各ドット電極１４は、表示画面のライン（図中右）方向に順次的に配列されている。
また、複数のセンサ１３は、透明基板１１において、複数のドット電極１４（の少なくとも１つ）に隣接するように、１つずつ個別に設けられている。
【００１５】
複数のドット電極１４には、各ドット電極を個別に駆動するための信号線として、ラインごとのゲート線Ｇｎ＋１、Ｇｎ＋２、・・・と、各ゲート線Ｇｎ＋１、Ｇｎ＋２、・・・に直交配置されたＢソース線Ｓｂ、Ｒソース線ＳｒおよびＧソース線Ｓｇとが接続されている。
各センサ１３には、各センサ１３からのセンサ出力信号を読み出すためのセンサ出力線ＲＯが接続されている。
【００１６】
ゲート線Ｇｎ＋１、Ｇｎ＋２、・・・およびソース線Ｓｂ、Ｓｒ、Ｓｇは、表示データに応じて、制御装置２０内の表示駆動制御部２１により駆動制御される。
表示駆動制御部２１は、ゲート線Ｇｎ＋１、Ｇｎ＋２、・・・およびソース線Ｓｂ、Ｓｒ、Ｓｇへの印加電圧を制御して、複数のドット電極１４を交流駆動する。
【００１７】
センサ出力線ＲＯは、制御装置２０内のタッチ位置認識部２２に入力される。
タッチ位置認識部２２は、複数のセンサ１３からのセンサ出力信号に基づいて、たとえばセンサ出力信号の変動量が閾値以上を示す領域を抽出することにより、透明基板１１上のタッチ位置を認識する。
【００１８】
また、タッチ位置認識部２２は、複数のセンサ出力信号のうち、複数のドット電極１４のうちの交流駆動時の同極性のドット電極に対応したセンサからのセンサ出力信号のみをタッチ位置の認識に用いる。
【００１９】
図３は交流駆動によるドット反転駆動時の各ドット電極およびセンサの極性状態を示す説明図であり、上段は奇数フレームの極性、下段は偶数フレームの極性を示している。
図３においては、各表示フレーム上の第１ラインの１番目の青（Ｂ１１）のドット電極１４ｂと、これに属する赤、緑（Ｒ１１、Ｇ１１）のドット電極１４ｒ、１４ｇと、第１ラインの２番目の青（Ｂ１２）のドット電極１４ｂと、第２ラインの１番目の青（Ｂ２１）のドット電極１４ｂと、これに属する赤、緑（Ｒ２１、Ｇ２１）のドット電極１４ｒ、１４ｇと、第２ラインの２番目の青（Ｂ１２）のドット電極１４ｂとが、それぞれの極性（＋）、（−）と関連付けて示されている。
【００２０】
図３に示すように、ドット反転駆動においては、各ドット電極が１つおきに同極性となるように制御され、かつ６０Ｈｚの周波数で奇数フレームと偶数フレームとの状態が交互に繰り返される。
このとき、画素が正負（＋）、（−）に駆動されることにより、センサ１３からの出力信号も、図示したように、正負（＋）、（−）に帯電される。
【００２１】
ここで、各ドット電極１４に対応したすべてのセンサ１３の出力信号をタッチ位置認識処理に用いると、前述のように、各センサ１３と画素（ドット電極１４）との位置関係によりキャパシタンス成分を有することから、画素の交流駆動がセンサ出力信号に影響して誤検出を招く可能性がある。
【００２２】
しかし、この発明の実施の形態１によるタッチ位置認識部２２は、正極性（＋）または負極性（−）に帯電したドット電極１４に属するセンサ１３からのセンサ出力信号のみをタッチ位置認識処理に用いる。すなわち、奇数フレームにおいては、正極性に帯電されたセンサ１３（＋）からの出力信号のみを用い、偶数フレームにおいては、負極性に帯電されたセンサ１３（＋）からの出力信号のみを用いる。
したがって、実際の映像信号に応じたフリッカ現象の影響を受けることがなく、タッチセンサ機能が改善することができる。
【００２３】
なお、タッチ位置認識部２２は、表示駆動制御部２１の交流駆動状態に応じて、タッチ位置認識処理に用いるセンサ出力信号を選択してもよく、または、あらかじめ交流駆動状態が既知であれば、図３内の１つおきのセンサ１３からの出力信号にみをタッチ位置認識処理に用いてもよい。
【００２４】
また、図２および図３においては、センサ１３を各ドット電極１４のすべてに設けた場合を示したが、図３内の１つおきのドット電極１４のみにセンサ１３を設けてもよい。
すなわち、表示駆動制御部２１が、複数のドット電極１４に対して、表示フレームのライン方向に関して交互に同極性となるようなドット反転駆動を行う場合において、複数のセンサ１３は、複数のドット電極１４に対して、ライン方向の１つおきに設けられればよい。
【００２５】
以上のように、この発明の実施の形態１に係る光学式タッチセンサ機能を有する液晶表示装置１０は、表示画素に対応した複数のドット電極１４を有する透明基板１１と、複数のドット電極１４の少なくとも１つに隣接するように透明基板１１に設けられた複数のセンサ１３と、複数のドット電極１４を個別に駆動するためのゲート線Ｇｎ＋１、Ｇｎ＋２、・・・およびソース線Ｓｂ、Ｓｒ、Ｓｇと、複数のセンサ１３からのセンサ出力信号を読み出すためのセンサ出力線ＲＯと、ゲート線およびソース線への印加電圧を制御して複数のドット電極１４を交流駆動する表示駆動制御部２１と、複数のセンサ１３からのセンサ出力信号に基づいて透明基板１１上のタッチ位置を認識するタッチ位置認識部２２とを備えている。
【００２６】
タッチ位置認識部２２は、複数のセンサ出力信号のうち、複数のドット電極１４のうちの交流駆動時の同極性のドット電極に対応したセンサ１３からのセンサ出力信号のみをタッチ位置の認識処理に用いる。
これにより、交流駆動による影響を受けることがなく、センサ出力信号が安定するので、光学式タッチセンサを内蔵した液晶表示装置１０のタッチ位置検出精度を向上させることができる。
【００２７】
実施の形態２．
なお、上記実施の形態１では、ライン方向に関して、１つおきのドット電極１４に対してセンサ１３を設ける場合を例示したが、図４に示すように、複数のドット電極１４に対して、２以上の所定数おきに分布するようにセンサ１３を設けてもよい。
図４はこの発明の実施の形態２によるドット反転駆動時の各ドット電極およびセンサの極性状態を示す説明図であり、前述（図３参照）と同様に、上段は奇数フレームの極性、下段は偶数フレームの極性を示している。
【００２８】
一般に、ドット電極１４の大きさは数μｍ程度なので、透明基板１１にタッチする操作者の指のサイズを考慮すれば、図４のように、各ラインの３個おきの青（Ｂ１１、Ｂ２２、Ｂ３１）のドット電極１４ｂのみにセンサ１３を設けても、タッチセンサとしての機能が損なわれることはない。
【００２９】
図４のように、ドット反転駆動においてセンサ１３を間引き配置した場合も、タッチ位置認識部２２は、正極性（＋）または負極性（−）に帯電されたセンサ１３からの出力信号のみをタッチ位置認識処理に用いるので、前述と同様の作用効果が得られる。
また、この場合、センサ１３の個数が軽減されるので、コストダウンを実現することができる。
【００３０】
実施の形態３．
なお、上記実施の形態１、２では、表示駆動制御部２１がドット反転駆動を行う場合について説明したが、図５のように、ライン反転駆動を行う場合に適用してもよい。
図５はこの発明の実施の形態３によるライン反転駆動時の各ドット電極およびセンサの極性状態を示す説明図であり、前述（図３、図４参照）と同様に、上段は奇数フレームの極性、下段は偶数フレームの極性を示している。
【００３１】
この場合、表示駆動制御部２１は、複数のドット電極１４に対して、表示フレームのラインごとに交互に同極性となるようなライン反転駆動を行うので、各センサ１３も、ライン反転駆動に同期して、各フレームのラインごとに正負に帯電される。
したがって、タッチ位置認識部２２は、１つおきのラインに対応したセンサ１３からのセンサ出力信号を用いて、タッチ位置認識処理を行う。
【００３２】
図５のように、ライン反転駆動の場合も、タッチ位置認識部２２は、正極性（＋）または負極性（−）に帯電されたセンサ１３からの出力信号のみをタッチ位置認識処理に用いるので、前述と同様の作用効果が得られる。
なお、この場合も、複数のドット電極に対して、１つおきのラインに対応するように、センサ１３を間引き配置することができ、前述と同様にコストダウンを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】この発明の実施の形態１に係る液晶表示装置を御装置とともに示す側断面図である。
【図２】図１内の透明基板部の具体的構成を模式的に示す平面図である。
【図３】この発明の実施の形態１によるドット反転駆動時の各ドット電極およびセンサの極性を示す説明図である。
【図４】この発明の実施の形態２によるドット反転駆動時の各ドット電極およびセンサの極性を示す説明図である。
【図５】この発明の実施の形態３によるドット反転駆動時の各ドット電極およびセンサの極性を示す説明図である。
【図６】一般的な光学式タッチセンサ機能付き液晶表示装置を示す外観図である。
【符号の説明】
【００３４】
１０  液晶表示装置、１１  透明基板、１２  バックライト、１３  センサ（フォトセンサ）、１４、１４ｂ、１４ｒ、１４ｇ  ドット電極、２０  制御装置、２１  表示駆動制御部、２２  タッチ位置認識部、Ｇｎ＋１、Ｇｎ＋２、・・・  ゲート線、Ｓｂ、Ｓｒ、Ｓｇ  ソース線、ＲＯ  センサ出力線。
【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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