説明

タッチセンサ機能付き表示装置

【課題】表示装置にタッチセンサ機能を付加することにより、良好な画像を提供することができるとともに、装置の小型化を図ることのできるタッチセンサ機能付き表示装置を提供すること。
【解決手段】液晶表示装置10は、共通電極23を有する対向基板2と、前記対向基板2に対して対向配置されたTFTアレイ基板3と、対向基板2とTFTアレイ基板3との間に設けられた液晶層4と、タッチ面211のタッチ位置を検出するタッチセンサ6とを有している。TFTアレイ基板3には、複数の画素領域Pが形成されている。タッチセンサ6は、各画素領域Pを充電する際の電位上昇率を検知する電位上昇率検知手段96を有し、電位上昇率検知手段96により検知された電位上昇率が所定範囲外である画素領域Pの位置を前記タッチ位置として検出する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、タッチセンサ機能付き表示装置に関する。
【背景技術】
【0002】
タッチセンサ機能付き表示装置としては、ATM等のように、液晶表示装置の上に入力装置を搭載した構成が知られている。また、入力装置としては、タッチペン等の入力器具や人間の指等をタッチ面の任意の位置に接触させることにより、接触位置を特定して電子機器の各種操作、入力等を行うタッチパネル装置が知られている。このようなタッチパネル装置としては、例えば、抵抗膜方式、静電容量方式、超音波弾性表面波方式等、種々の方式の装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。
特許文献1には、タッチセンサ機能付き表示装置として、液晶表示装置の上に超音波弾性表面波方式のタッチパネル装置を搭載した電気光学装置が開示されている。この電気光学装置では、タッチパネル装置を介して液晶表示装置に表示された画像を視認するため、タッチパネル装置(液晶表示装置の画面に対応する部分)を透明な部材で構成している。
【0003】
しかしながら、特許文献1に記載の電気光学装置では、液晶表示装置から発生した光がタッチパネル装置を透過する際に、タッチパネル装置の各部がその光を吸収したり、反射したりすることにより、良好な画像を提供することができなかった。また、特許文献1に記載の電気光学装置では、液晶表示装置の上にタッチパネル装置を搭載するという構成上、装置の大型化を招いてしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2009−3672号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本発明の目的は、表示装置にタッチセンサ機能を付加することにより、良好な画像を提供することができるとともに、装置の小型化を図ることのできるタッチセンサ機能付き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】
このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明のタッチセンサ機能付き表示装置は、共通電極を有する第1基板と、
前記第1基板に対して対向配置された第2基板と、
前記第1基板と前記第2基板との間に設けられた表示部と、
前記第1基板側または前記第2基板側に設けられたタッチ面のタッチ位置を検出するタッチセンサとを有し、
前記第2基板は、行方向に並んだ複数のデータ線と、
前記データ線に略直交する列方向に並んだ複数のゲート線と、
隣り合う一対の前記データ線および隣り合う一対の前記ゲート線とで囲まれた画素領域毎に配置された複数の画素電極と、
前記複数の画素電極毎に配置され、前記画素電極、前記データ線および前記ゲート線と電気的に接続された複数の薄膜トランジスタとを有し、
前記タッチセンサは、前記各画素領域を充電する際の電位上昇率を検知する電位上昇率検知手段を有し、前記電位上昇率検知手段により検知された前記電位上昇率が所定範囲外である前記画素領域の位置を前記タッチ位置として検出することを特徴とする。
これにより、表示装置にタッチセンサ機能を付加することにより、良好な画像を提供することができるとともに、装置の小型化を図ることのできるタッチセンサ機能付き表示装置を提供することができる。
【0007】
本発明のタッチセンサ機能付き表示装置では、前記電位上昇率検知手段は、前記複数のデータ線を介して前記各画素領域の電位上昇率を検知することが好ましい。
これにより、装置構成の簡易化を図ることができる。
本発明のタッチセンサ機能付き表示装置では、前記タッチセンサは、前記複数のゲート線に対して順次電圧を印加し、当該電圧の印加タイミングに合わせて前記複数のデータ線にそれぞれほぼ同時に電圧を印加することにより前記各画素領域を充電し、その際の前記各画素領域における電位上昇率を前記電位上昇率検知手段により検知することが好ましい。
これにより、正確に各画素領域の充電時の電位上昇率を検知することができる。
【0008】
本発明のタッチセンサ機能付き表示装置では、前記充電のためのデータ線への電圧の印加は、前記複数のデータ線に画像信号が印加されていない時間に行われることが好ましい。
これにより、各画素領域の充電時の電位上昇率を正確に検知することができ、タッチ面のタッチ位置を正確に検出することができる。
【0009】
本発明のタッチセンサ機能付き表示装置では、前記画像信号が印加されていない時間は、帰線期間であることが好ましい。
これにより、表示される画像の品質を落とすことなく、タッチ面のタッチ位置を検出することができる。
本発明のタッチセンサ機能付き表示装置では、前記タッチセンサは、複数の前記帰線期間に分けて、全ての前記画素領域の充電時の電位上昇率を検知することが好ましい。
これにより、実質的なタッチ位置検出精度の低下を招くことなく省電力駆動を図ることができる。
【0010】
本発明のタッチセンサ機能付き表示装置では、前記タッチセンサは、一度の前記帰線期間に、全ての前記画素領域の充電時の電位上昇率を検知することが好ましい。
これにより、タッチ位置検出精度が向上する。
本発明のタッチセンサ機能付き表示装置では、前記タッチセンサは、複数回の前記帰線期間に一度の割合で、前記画素領域の充電時の電位上昇率を検知することが好ましい。
これにより、実質的なタッチ位置検出精度の低下を招くことなく省電力駆動を図ることができる。
本発明のタッチセンサ機能付き表示装置では、前記表示部は、液晶層を有することが好ましい。
これにより、画像表示機能が優れたものとなる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】本発明のタッチセンサ機能付き表示装置の好適な実施形態を示す断面図である。
【図2】図1に示すタッチセンサ機能付き表示装置が備えるTFTアレイ基板の平面図である。
【図3】画素領域の拡大斜視図である。
【図4】図1に示すタッチセンサ機能付き表示装置が備える制御手段のブロック図である。
【図5】画素領域を等価回路で示した図である。
【図6】図1に示すタッチセンサ機能付き表示装置が備えるタッチセンサのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下、本発明のタッチセンサ機能付き表示装置を添付図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。
図1は、本発明のタッチセンサ機能付き表示装置の好適な実施形態を示す断面図、図2は、図1に示すタッチセンサ機能付き表示装置が備えるTFTアレイ基板の平面図、図3は、画素領域の拡大斜視図、図4は、図1に示すタッチセンサ機能付き表示装置が備える制御手段のブロック図、図5は、画素領域を等価回路で示した図、図6は、図1に示すタッチセンサ機能付き表示装置が備えるタッチセンサのブロック図である。なお、以下では、説明の便宜上、図1〜図3、図5および図6中の上側を「上」、下側を「下」、右側を「右」、左側を「左」と言う。
【0013】
図1に示す液晶表示装置(タッチセンサ機能付き表示装置)10は、互いに対向する対向基板(第1基板)2およびTFTアレイ基板(第2基板)3と、これらの間に形成された液晶層(表示部)4とを備える液晶パネル1と、液晶パネル1の下側に設けられたバックライト5とを有している。また、液晶表示装置10は、図4に示すように制御手段9を備えており、そのうちの一部がタッチセンサ6を構成している。タッチセンサ6は、液晶パネル1の上面(タッチ面211)のタッチ位置を検出することができる。このような液晶表示装置10では、例えば、タッチセンサ6により検出されたタッチ位置に応じた画像を表示することができる。
【0014】
バックライト5は、液晶パネル1に光を供給する機能を有し、その構成は特に限定されない。例えば、バックライト5は、反射板、導光板、プリズムシート(光学シート)および拡散板が下側(液晶パネル1と反対側)から順に積層された四角板状の積層体と、導光板の側面に設けられた冷陰極蛍光管とで構成することができる。なお、冷陰極蛍光管の代わりにLEDなどを用いてもよい。
【0015】
バックライト5の上側には、バックライト5からの光が照射される液晶パネル1が設けられている。液晶パネル1が備える対向基板2およびTFTアレイ基板3は、それぞれ、四角板状をなす無色透明のガラス基板であって、これらは、対向基板2の縁部に沿って設けられた四角枠状のシール部材7によって貼り合わされている。そして、対向基板2、TFTアレイ基板3およびシール部材7で画成された空間に液晶材料を充填することにより、液晶層4が形成されている。このような液晶層4を表示部として用いることにより、液晶表示装置10は、優れた画像表示機能を発揮することができる。
TFTアレイ基板3の下面(バックライト5側の面)には、偏光板や位相差板などからなる光学基板31が貼り合わされている。光学基板31は、バックライト5からの光を直線偏光にして液晶層4に出射する機能を有する。
【0016】
一方、TFTアレイ基板3の上面(液晶層4側の面)には、図2に示すように、ゲート線81、データ線82、画素電極83およびTFT(薄膜トランジスタ)84が、それぞれ複数形成されている。
複数のゲート線81は、図2中縦方向(列方向)に等ピッチで形成されており、それぞれ、図2の横方向(行方向)に延在している。各ゲート線81は、TFTアレイ基板3の縁部(液晶層4から図2中左方向へ突出する部位)に形成されたゲートドライバ94に電気的に接続されている。
【0017】
複数のデータ線82は、図2中横方向(行方向)に等ピッチで形成されており、それぞれ、図2中縦方向(列方向)に延在している。各データ線82は、TFTアレイ基板3の縁部(液晶層4から図2中上方向へ突出する部位)に形成されたデータドライバ95に電気的に接続されている。
隣り合う一対のゲート線81、81と隣り合う一対のデータ線82、82とで囲まれた複数の画素領域(画素)Pには、それぞれ、画素電極83およびTFT84が形成されている。
【0018】
図3は、1つの画素領域Pの拡大図である。同図に示すように、TFT84は、ゲート線81とデータ線82の交差部付近に設けられ、ソース電極、ゲート電極およびドレイン電極が、それぞれ、ゲート線81、データ線82および画素電極83に電気的に接続されている。また、画素電極83は、TFT84が形成された領域を除いて、画素領域Pの広域にわたって形成されている。この画素電極83は、透明導電膜などからなり光透過性を有している。
【0019】
また、図3に示すように、画素領域Pには、その右側に位置するデータ線82の一部を突出させて形成した蓄積容量電極821が設けられており、この蓄積容量電極821と画素電極83とを絶縁膜85を介して対向させることにより、蓄積容量コンデンサが形成されている。
このような構成の各画素領域Pの上側には、図1に示すように、配向処理の施された配向膜34が形成されている。配向膜34は、配向性ポリイミドなどの配向性高分子によって形成され、対応する画素電極83の近傍で液晶分子の配向を所定の方向に設定する。
このようなTFTアレイ基板3と液晶層4を介して対向する対向基板2の上面には、光学基板31からの光と直交する直線偏光の光を外方(図1中上方向)に出射する偏光板21が貼り合わされている。偏光板21の上面(装置外部に露出する面)は、タッチペン等の入力具や操作者の指などでタッチされるタッチ面211を構成する。
【0020】
一方、対向基板2の下面には、カラーフィルタ22が形成されている。また、カラーフィルタの下側には、共通電極23が形成されている。共通電極23も、画素電極83と同様、透明電導膜などからなり光透過性を有している。共通電極23は、接地(アース)されている。また、共通電極23の下側には、配向処理の施された配向膜24が形成されており、共通電極23の近傍で液晶分子の配向を所定の方向に設定する。
【0021】
次いで、液晶表示装置10の駆動を制御する制御手段9について説明する。
図4に示すように、制御手段9は、CPU91、表示電圧作動回路92、タッチ位置検出電圧作動回路93、ゲートドライバ94、データドライバ95、電位上昇率検知手段96およびタッチ位置計算回路97を有している。これらのうち、CPU91、表示電圧作動回路92、ゲートドライバ94およびデータドライバ95により、液晶表示装置10に所望の画像が表示され、また、CPU91、タッチ位置検出電圧作動回路93、ゲートドライバ94、データドライバ95、電位上昇率検知手段96およびタッチ位置計算回路97により、タッチ面211のタッチ位置が検出される。すなわち、CPU91、タッチ位置検出電圧作動回路93、ゲートドライバ94、データドライバ95、電位上昇率検知手段96およびタッチ位置計算回路97によりタッチセンサ6が構成されている。
【0022】
まず、制御手段9による画像表示について説明する。
CPU91は、表示電圧作動回路92、ゲートドライバ94およびデータドライバ95に必要なタイミング信号、表示用データ信号、制御信号等を形成する。CPU91からの信号を受けた表示電圧作動回路92は、液晶表示装置10に所望の画像を表示するのに必要な複数の電圧レベル(各画素電極83に印加する電圧レベル)を形成する。
【0023】
ゲートドライバ94は、表示電圧作動回路92からの信号や、CPU91からのタイミング信号等に基づいて、複数のゲート線81に順次1本ずつ(例えば、図2中上側のゲート線81から順に)所定のタイミングで電圧を印加する。これにより、電圧が印加されたゲート線81に接続されたTFT84がON状態となる。
データドライバ95は、表示電圧作動回路92からの表示用データ信号(各画素電極83へ印加する電圧レベル)やCPU91からのタイミング信号等に基づいて、ゲート線81に電圧が印加されるタイミングに合わせて各データ線82に電圧を印加する。データドライバ95は、このような電圧印加を全てのゲート線81に対して順次行って、全ての画素電極83に電圧を印加する。
各画素領域Pでは、画素電極84に電圧が印加されると、その電圧レベルに応じて液晶が駆動する。これにより、画素領域P毎に、バックライト5からの光が液晶層4を通過する際に、その光の偏光状態を変調することができる。その結果、液晶層4を通過した光によりタッチ面211に所望の画像が表示される。
【0024】
次いで、制御手段9(タッチセンサ6)によるタッチ面211のタッチ位置の検出について説明する。
CPU91は、タッチ位置検出電圧作動回路93、ゲートドライバ94、データドライバ95、電位上昇率検知手段96およびタッチ位置計算回路97に必要な、タイミング信号、チャージ用信号、制御信号等を形成する。CPU91からの信号を受けたタッチ位置検出電圧作動回路93は、各画素領域Pを充電するのに必要な電圧レベル(各画素電極83に印加する電圧のレベル)を形成する。なお、各画素電極83に印加する電圧のレベルは、それぞれ等しいことが好ましい。
【0025】
ゲートドライバ94は、タッチ位置検出電圧作動回路93からの信号や、CPU91からのタイミング信号等に基づいて、複数のゲート線81に順次1本ずつ所定のタイミングで電圧を印加する。
データドライバ95は、タッチ位置検出電圧作動回路93からの信号(各画素領域Pを充電するためのチャージ信号)やCPU91からのタイミング信号等に基づいて、ゲート線81に電圧が印加されるタイミングに合わせて各データ線82に同一レベルの電圧(チャージ信号電圧)を印加し、電圧が印加されているゲート線81に対応する各画素領域Pを充電する。データドライバ95は、このような電圧の印加を全てのゲート線81に対して順次行って、全ての画素領域Pを充電する。このような充電方法によれば、簡単かつ確実に、全ての画素領域Pを充電することができるし、また、画像を表示する際の駆動方法と似ているため制御も簡単となる。
電位上昇率検知手段96は、各画素領域Pの充電時における電位上昇率をデータ線82を介して検知し、検知結果をタッチ位置計算回路97に送信する。データ線82を用いて各画素領域Pの電位上昇率を検知するため、すなわち、データ線82が画像表示用の配線と充電用の配線とを兼ねているため、装置構成を簡易化することができる。
【0026】
ここで、図5は、1つの画素領域Pの等価回路である。図5中「C1」は、画素電極83および共通電極23で液晶層4を挟むことにより形成された画素容量であり、「C2」は、蓄積容量電極821および画素電極83で絶縁膜85を挟むことにより形成された蓄積容量である。そして、タッチ面211上のタッチ位置に対応する画素領域Pでは、指や入力具等によるタッチ面211の押圧で、共通電極23と画素電極83とのギャップが押圧されていない状態と比べて小さくなることにより画素容量C1が変化(増加)したり、指がタッチ面211に触れることで浮遊容量が発生したりすることにより、画素領域P全体の容量が変化し、その画素領域Pを充電する際の電位上昇率が変化(低下)する。すなわち、タッチ面211のタッチ位置に対応する画素領域Pの充電時の電位上昇率は、その他の画素領域Pの充電時の電位上昇率と異なっている。
【0027】
タッチ位置計算回路97は、上述のような性質(電位上昇率の変化)を利用し、電位上昇率が所定範囲T外にある画素領域Pの位置(タッチ面211の平面視での位置)をタッチ位置として検出する。なお、前記「所定範囲T」としては、例えば、タッチされていない画素領域Pの充電時の電位上昇率を基準にし、その前後(高い方向および低い方向)に所定幅を持たせた範囲とすることができる。
【0028】
以下、図6に基づいて具体的に説明する。
なお、以下では、複数のゲート線81を図6中上側から順に「ゲート線81」、「ゲート線81n+1」、「ゲート線81n+2」とし、複数のデータ線82を図6中左側から順に「データ線82」、「データ線82m+1」、「データ線82m+2」とする。また、以下では、ゲート線81とデータ線82に対応する画素領域P、画素電極83およびTFT84をそれぞれ「画素領域P(n、m)」、「画素電極83(n、m)」および「TFT84(n、m)」とする。他の画素領域P、画素電極83およびTFT84についても同様とする。また、ここでは、タッチ面211の画素領域P(n+2、m+1)に対応する個所がタッチされたときについて説明する。すなわち、画素領域P(n+2、m+1)の充電時の電位上昇率のみが、タッチ位置計算回路97に設定されている所定範囲Tの範囲外となる。
【0029】
[1]ゲート線81について
まず、ゲートドライバ94により、ゲート線81に電圧を印加し、ゲート線81に接続されたTFT84(n、m)、TFT84(n、m+1)およびTFT84(n、m+2)をそれぞれON状態とする。なお、このとき、ゲート線81n+1に接続されたTFT84(n+1、m)〜84(n+1、m+2)およびゲート線81n+2に接続されたTFT84(n+2、m)〜84(n+2、m+2)は、それぞれ、OFF状態である。
【0030】
次いで、ゲート線81への電圧印加に合わせて(すなわち、ゲート線81へ電圧が印加されている時に)、データドライバ95により、データ線82〜82m+2にそれぞれ同一レベルの電圧(チャージ信号)を印加する。
上記電圧(チャージ信号)がデータ線82〜82m+2に印加されると、ON状態となっているTFT84(n、m)〜84(n、m+2)に対応する画素電極83(n、m)〜83(n、m+2)に電圧(チャージ信号)が印加され、画素領域P(n、m)〜P(n、m+2)の充電が開始される。画素領域P(n、m)〜P(n、m+2)の充電が開始されると、電位上昇率検知手段96が、各画素領域P(n、m)〜P(n、m+2)における電位上昇率を検知し、その検知結果をタッチ位置計算回路97に送信する。
【0031】
タッチ位置計算回路97は、受信した画素領域P(n、m)〜画素領域P(n、m+2)の電位上昇率をそれぞれ設定された所定範囲Tと比較する。タッチ面211の画素領域P(n、m)〜P(n、m+2)に対応する位置はタッチされていないため、画素領域P(n、m)〜画素領域P(n、m+2)の電位上昇率は、それぞれ、所定範囲Tの範囲内である。この比較を受け、タッチ位置計算回路97は、タッチ面211の画素領域P(n、m)〜P(n、m+2)に対応する位置はタッチされていないと判断する。
【0032】
[2]ゲート線81n+1について
次いで、ゲートドライバ94により、ゲート線81n+1に電圧を印加し、ゲート線81n+1に接続されたTFT84(n+1、m)、TFT84(n+1、m+1)およびTFT84(n+1、m+2)をそれぞれON状態とする。なお、このとき、ゲート線81に接続されたTFT84(n、m)〜84(n、m+2)およびゲート線81n+2に接続されたTFT84(n+2、m)〜84(n+2、m+2)は、それぞれ、OFF状態である。
【0033】
次いで、ゲート線81n+1への電圧印加に合わせて、データドライバ95により、データ線82〜82m+2にそれぞれ同一レベルの電圧(チャージ信号)を印加する。この電圧レベルは、前記[1]でデータ線82〜82m+2に印加した電圧と同じレベルであるのが好ましい。
上記電圧がデータ線82〜82m+2に印加されると、ON状態となっているTFT84(n+1、m)〜84(n+1、m+2)に対応する画素電極83(n+1、m)〜83(n+1、m+2)に電圧が印加され、画素領域P(n+1、m)〜P(n+1、m+2)の充電が開始される。画素領域P(n+1、m)〜P(n+1、m+2)の充電が開始されると、電位上昇率検知手段96が、各画素領域P(n+1、m)〜P(n+1、m+2)における電位上昇率を検知し、その検知結果をタッチ位置計算回路97に送信する。
【0034】
タッチ位置計算回路97は、受信した画素領域P(n+1、m)〜画素領域P(n+1、m+2)の電位上昇率をそれぞれ設定された所定範囲Tと比較する。タッチ面211の画素領域P(n+1、m)〜P(n+1、m+2)に対応する位置はタッチされていないため、画素領域P(n+1、m)〜画素領域P(n+1、m+2)の電位上昇率は、それぞれ、所定範囲Tの範囲内である。この比較を受け、タッチ位置計算回路97は、タッチ面211の画素領域P(n+1、m)〜P(n+1、m+2)に対応する位置はタッチされていないと判断する。
【0035】
[3]ゲート線81n+2について
次いで、ゲートドライバ94により、ゲート線81n+2に電圧を印加し、ゲート線81n+2に接続されたTFT84(n+2、m)、TFT84(n+2、m+1)およびTFT84(n+2、m+2)をそれぞれON状態とする。なお、このとき、ゲート線81に接続されたTFT84(n、m)〜84(n、m+2)およびゲート線81n+1に接続されたTFT84(n+1、m)〜84(n+1、m+2)は、それぞれ、OFF状態である。
【0036】
次いで、ゲート線81n+2への電圧印加に合わせて、データドライバ95により、データ線82〜82m+2にそれぞれ同一レベルの電圧(チャージ信号)を印加する。この電圧レベルは、前記[1]でデータ線82〜82m+2に印加した電圧と同じレベルであるのが好ましい。
上記電圧がデータ線82〜82m+2に印加されると、ON状態となっているTFT84(n+2、m)〜84(n+2、m+2)に対応する画素電極83(n+2、m)〜83(n+2、m+2)に電圧が印加され、画素領域P(n+2、m)〜P(n+2、m+2)の充電が開始される。画素領域P(n+2、m)〜P(n+2、m+2)の充電が開始されると、電位上昇率検知手段96が、各画素領域P(n+2、m)〜P(n+2、m+2)における電位上昇率を検知し、その検知結果をタッチ位置計算回路97に送信する。
【0037】
タッチ位置計算回路97は、受信した画素領域P(n+2、m)〜画素領域P(n+2、m+2)の電位上昇率をそれぞれ設定された所定範囲Tと比較する。タッチ面211の画素領域P(n+2、m)、P(n+2、m+2)に対応する位置はタッチされていないため、画素領域P(n+2、m)、(n+2、m+2)の電位上昇率は、それぞれ、所定範囲Tの範囲内である。この比較を受け、タッチ位置計算回路97は、タッチ面211の画素領域P(n+2、m)、P(n+2、m+2)に対応する位置はタッチされていないと判断する。
【0038】
一方、タッチ面211の画素領域P(n+2、m+1)に対応する位置はタッチされているため、画素領域P(n+2、m+1)の充電時の電位上昇率は、所定範囲Tの範囲外である。この比較を受け、タッチ位置計算回路97は、タッチ面211の画素領域P(n+2、m+1)に対応する位置はタッチされている(すなわちタッチ位置である)と判断する。
【0039】
このように、タッチ位置計算回路97は、全ての画素領域Pについて充電時の電位上昇率を所定範囲Tと比較し、画素領域P毎にその領域に対応するタッチ面211がタッチされているがどうかを判断して、タッチ面211のタッチ位置を検出する。そして、タッチ位置計算回路97は、その検出結果(タッチ位置情報)をCPU91に送信する。
タッチ位置情報を受信したCPU91は、その位置情報に応じた表示用データ信号を形成し、形成した表示用データ信号をタイミング信号、制御信号等とともに、表示電圧作動回路92、ゲートドライバ94およびデータドライバ95の必要な箇所に送信する。これにより、タッチ位置に応じた画像がタッチ面211に表示される。
【0040】
以上、タッチセンサ6のタッチ位置を検出する方法について詳細に説明した。
このようなタッチセンサ6によれば、例えば、タッチ面211に対して同時に2か所以上がタッチがされた場合でも、全てのタッチ位置を検出することができる。すなわち、タッチセンサ6は、マルチタッチに対応することができ、これを備える液晶表示装置10の利便性が向上する。
【0041】
また、タッチセンサ6によるタッチ位置の検出は、データ線82に画像を表示するための電圧(表示用データ信号)が印加されていない期間に行うことが好ましい。これにより、各画素領域の充電時の電位上昇率を正確に検知することができ、タッチ面211のタッチ位置を正確に検出することができる。
特に、タッチセンサ6によるタッチ位置の検出は、上記期間のうちでも、帰線期間に行うことが好ましい。これにより、タッチ面に表示される画像の品質を落とすことなく、タッチ面211のタッチ位置を検出することができる。なお、「帰線期間」とは、所定の画像(フレーム)を表示し終えてから、次の画像(フレーム)の表示を開始するまでの期間を言う。言い換えれば、図6中の上側に位置するゲート線81から下側に向かって順に電圧を印加する場合、ゲート線81n+2への電圧印加が終了してから、ゲート線81への電圧印加が開始されるまでの期間を言う。
【0042】
また、タッチセンサ6は、タッチ面211のタッチ位置の検出を全ての帰線期間で行ってもよいし、複数回に1回(例えば60回に1回)の割合(周期)で行ってもよい。
タッチ面211のタッチ位置の検出を全ての帰線期間で行う場合には、高速タッチ(タッチ面211との接触時間が短いタッチ)でも、そのタッチ位置を検出することができ、タッチ位置検出精度が向上するという利点がある。
【0043】
一方、タッチ面211のタッチ位置の検出を複数回の帰線期間に1回の割合で行う場合には、液晶表示装置10の省電力駆動を図ることができる利点がある。なお、通常の液晶表示装置では、タッチ面211に表示される画像は、1秒間に60フレーム程度であるため、帰線期間も1秒間に60回存在する。しかしながら、タッチ面211をタッチする際にタッチ面211に触れている時間は、帰線期間の周期(例えば1/60秒)よりも長いため、複数回の帰線期間に1回の割合でタッチ位置の検出を行っても、実質的にタッチ位置検出の精度が低下することはない。
【0044】
また、タッチ面211全域に対するタッチ位置の検出を1回の帰線期間で行ってもよいし、複数回の帰線期間に分けて行ってもよい。すなわち、全ての画素領域Pに対するタッチの有無を1回の帰線期間で判断してもよいし、複数回の帰線期間に分けて判断してもよい(例えば、図6にて、1回目の帰線期間では、画素領域P(n、m)〜P(n、m+2)についてタッチの有無を判断し、2回目の帰線期間では、画素領域P(n+1、m)〜P(n+1、m+2)についてタッチの有無を判断し、3回目の帰線期間では、画素領域P(n+2、m)〜P(n+2、m+2)についてタッチの有無を判断する)。
【0045】
タッチ面211全域に対するタッチ位置の検出を1回の帰線期間で行う場合には、高速タッチ(タッチ面211との接触時間が短いタッチ)でも、そのタッチ位置を検出することができ、タッチ位置検出精度が向上するという利点がある。
一方、タッチ面211全域に対するタッチ位置の検出を複数回の帰線期間に分けて行う場合には、液晶表示装置10の省電力駆動を図ることができる。なお、前述したのと同様に、タッチ面211全域に対するタッチ位置の検出を複数回の帰線期間に分けて行っても、実質的にタッチ位置検出の精度が低下することはない。
【0046】
以上のような構成の液晶表示装置10によれば、内部にタッチセンサ6が組み込まれていることにより、装置の上側(表示面側)に別途タッチセンサを装着する必要がない。そのため、液晶表示装置10は、良好な画像を提供することができるとともに、装置の小型化を図ることができる。
以上、本発明のタッチセンサ機能付き表示装置を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、他の任意の構成物や、工程が付加されていてもよい。
【符号の説明】
【0047】
1……液晶パネル 10……液晶表示装置 2……対向基板(第1の基板) 21……偏光板 211……タッチ面 22……カラーフィルタ 23……共通電極 24……配向膜 3……TFTアレイ基板(第2の基板) 31……光学基板 34……配向膜 4……液晶層 5……バックライト 6……タッチセンサ 7……シール部材 81、81、81n+1、81n+2……ゲート線 82、82、82m+1、82m+2……データ線 821……蓄積容量電極 83、83(n、m)〜83(n+2、m+2)……画素電極 84、84(n、m)〜84(n+2、m+2)……TFT(薄膜トランジスタ) 85……絶縁膜 9……制御手段 91……CPU 92……表示電圧作動回路 93……タッチ位置検出電圧作動回路 94……ゲートドライバ 95……データドライバ 96……電位上昇率検知手段 97……タッチ位置計算回路 P、P(n、m)〜P(n+1、m+1)……画素領域 C1……画素容量 C2……蓄積容量

【特許請求の範囲】
【請求項1】
共通電極を有する第1基板と、
前記第1基板に対して対向配置された第2基板と、
前記第1基板と前記第2基板との間に設けられた表示部と、
前記第1基板側または前記第2基板側に設けられたタッチ面のタッチ位置を検出するタッチセンサとを有し、
前記第2基板は、行方向に並んだ複数のデータ線と、
前記データ線に略直交する列方向に並んだ複数のゲート線と、
隣り合う一対の前記データ線および隣り合う一対の前記ゲート線とで囲まれた画素領域毎に配置された複数の画素電極と、
前記複数の画素電極毎に配置され、前記画素電極、前記データ線および前記ゲート線と電気的に接続された複数の薄膜トランジスタとを有し、
前記タッチセンサは、前記各画素領域を充電する際の電位上昇率を検知する電位上昇率検知手段を有し、前記電位上昇率検知手段により検知された前記電位上昇率が所定範囲外である前記画素領域の位置を前記タッチ位置として検出することを特徴とするタッチセンサ機能付き表示装置。
【請求項2】
前記電位上昇率検知手段は、前記複数のデータ線を介して前記各画素領域の電位上昇率を検知する請求項1に記載のタッチセンサ機能付き表示装置。
【請求項3】
前記タッチセンサは、前記複数のゲート線に対して順次電圧を印加し、当該電圧の印加タイミングに合わせて前記複数のデータ線にそれぞれほぼ同時に電圧を印加することにより前記各画素領域を充電し、その際の前記各画素領域における電位上昇率を前記電位上昇率検知手段により検知する請求項1または2に記載のタッチセンサ機能付き表示装置。
【請求項4】
前記充電のためのデータ線への電圧の印加は、前記複数のデータ線に画像信号が印加されていない時間に行われる請求項3に記載のタッチセンサ機能付き表示装置。
【請求項5】
前記画像信号が印加されていない時間は、帰線期間である請求項4に記載のタッチセンサ機能付き表示装置。
【請求項6】
前記タッチセンサは、複数の前記帰線期間に分けて、全ての前記画素領域の充電時の電位上昇率を検知する請求項5に記載のタッチセンサ機能付き表示装置。
【請求項7】
前記タッチセンサは、一度の前記帰線期間に、全ての前記画素領域の充電時の電位上昇率を検知する請求項5に記載のタッチセンサ機能付き表示装置。
【請求項8】
前記タッチセンサは、複数回の前記帰線期間に一度の割合で、前記画素領域の充電時の電位上昇率を検知する請求項5ないし7のいずれかに記載のタッチセンサ機能付き表示装置。
【請求項9】
前記表示部は、液晶層を有する請求項1ないし8のいずれかに記載のタッチセンサ機能付き表示装置。

【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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【公開番号】特開2010−198388(P2010−198388A)
【公開日】平成22年9月9日(2010.9.9)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−43224(P2009−43224)
【出願日】平成21年2月25日(2009.2.25)
【出願人】(000002369)セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Fターム(参考)】