タッチパネル付き液晶表示装置
【課題】表示される画像の状態等に応じて、消費電力の低減を図るタッチパネル付き液晶表示装置を提供する。
【解決手段】ソースドライバ２０は、タッチパネル５０への接触が検知されず、かつ、入力画像信号による画像が静止画像である場合に、所定期間に亘ってソース配線１４をハイインピーダンス状態にし、ゲートドライバ３０は、所定期間に亘ってゲート配線１３の駆動を停止する。所定期間は、所定期間は、ソース配線１４にデータ電圧が印加された後にデータ電圧が印加されない状態が継続した場合に液晶の電圧の保持率があらかじめ決められている値になるまでの期間に応じて設定されたフレーム数に応じた期間であることが好ましい。
【解決手段】ソースドライバ２０は、タッチパネル５０への接触が検知されず、かつ、入力画像信号による画像が静止画像である場合に、所定期間に亘ってソース配線１４をハイインピーダンス状態にし、ゲートドライバ３０は、所定期間に亘ってゲート配線１３の駆動を停止する。所定期間は、所定期間は、ソース配線１４にデータ電圧が印加された後にデータ電圧が印加されない状態が継続した場合に液晶の電圧の保持率があらかじめ決められている値になるまでの期間に応じて設定されたフレーム数に応じた期間であることが好ましい。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示パネルの前面にタッチパネルが設けられたタッチパネル付き液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数の走査配線と複数のデータ配線とが交差するように配置され、走査配線に走査信号を順次供給して静止画像および動画像を表示可能な液晶表示装置において、動画像におけるあるフレームの画像を静止表示させる際に、走査信号の供給を停止させるように構成された液晶表示装置がある（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載された液晶表示装置では、走査信号の供給が数秒間停止される。そのような制御を行うことによって、液晶表示装置の消費電力が低減する。
【０００３】
また、あるフレームと次のフレームとの間に休止期間を設定し、休止期間においてデータ配線をハイインピーダンス状態にする液晶表示装置がある（例えば、特許文献２参照）。特許文献２に記載された液晶表示装置では、データ配線をハイインピーダンス状態にした後、さらに、駆動回路におけるアナログ回路（例えば、ソースドライバ）への電力供給を停止して消費電力を低減させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平３−２１９２８７号公報
【特許文献２】特開２００１−３１２２５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献２に記載された液晶表示装置は、休止期間においてデータ配線をハイインピーダンス状態にする等の制御を行うことによって消費電力を低減させるが、常にそのような制御を実行する。よって、表示品位がある程度低下することは否めない。
【０００６】
特許文献１に記載された液晶表示装置では、動画像におけるあるフレームの画像を静止表示させる際に走査信号の供給を停止させることによって、消費電力を低減させることができるが、画像を静止表示させる人為的な要請が生じない限り、消費電力を低減させることができる制御は実行されない。特許文献１に記載された発明の目的は、動画中の所望の画像を停止表示させることだからである。
【０００７】
本発明は、表示される画像の状態等に応じて、消費電力の低減を図るタッチパネル付き液晶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】
【０００８】
本発明によるタッチパネル付き液晶表示装置は、複数のゲート配線と複数のソース配線とが交差するように配置された液晶表示パネルと、ゲート配線にゲート電圧を順次印加するゲートドライバと、ソース配線にデータ電圧（ソース電圧）を印加するソースドライバと、液晶表示パネルの視認側に設けられたタッチパネルとを備えたタッチパネル付き液晶表示装置であって、ソースドライバが、タッチパネルへの接触が検知されず、かつ、入力画像信号による画像が静止画像である場合に、所定期間に亘ってソース配線をハイインピーダンス状態にし、タッチパネルへの接触が検知されたら、ソース配線のハイインピーダンス状態を解除することを特徴とする。
【０００９】
所定期間は、ソース配線にデータ電圧が印加された後にデータ電圧が印加されない状態が継続した場合に液晶の電圧の保持率があらかじめ決められている値になるまでの期間に応じて設定されたフレーム数に応じた期間であることが好ましい。そのような構成によれば、液晶表示パネルの表示画面の視認性を低下させないようにしつつ消費電力を低減することができる。
【００１０】
ゲートドライバが、所定期間に亘ってゲート配線の駆動を停止することが好ましい。そのような構成によれば、消費電力をより低減することができる。
【００１１】
ソースドライバが、出力バッファ回路を有し、出力バッファ回路が、複数の駆動能力のうちのいずれかの駆動能力でソース配線を駆動することが可能である場合には、所定期間に亘って複数の駆動能力のうちの最低の駆動能力でソース配線を駆動する状態に出力バッファ回路を設定することが好ましい。そのような構成によれば、消費電力をさらに低減することができる。
【００１２】
タッチパネル付き液晶表示装置は、入力画像信号にもとづく画像が静止画像であるのか動画像であるのか判定する動き検出部と、タッチパネルに対する接触があったか否か判定するタッチ検出部とを含むように構成されていてもよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、表示される画像の状態等に応じて、消費電力の低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】タッチパネル付き液晶表示装置の構成例を示すブロック図。
【図２】ソースドライバ、ゲートドライバおよびタイミング制御回路の内部構成の一例とそれらにおける入出力信号の状態を示すブロック図。
【図３】ラッチ回路の動作例を示すタイミング図。
【図４】電流増幅率の一例を示す説明図。
【図５】液晶の電圧の保持率の一例を示す説明図。
【図６】ソースドライバの動作を模式的に示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００１６】
図１は、本発明によるタッチパネル付き液晶表示装置の構成例を示すブロック図である。図１に示すタッチパネル付き液晶表示装置において、液晶表示パネル１０には、マトリクス状に多数の画素１２が形成されている。画素を形成するために、横方向（行方向）に多数のゲート配線１３が設けられ、ゲート配線１３と交差するように列方向に多数のソース配線１４が設けられている。そして、ゲート配線１３とソース配線１４との交差部には、ＴＦＴ１５が形成されている。ＴＦＴ１５のドレイン電極１６は画素電極に接続されている。
【００１７】
一般に、ゲート配線１３、ソース配線１４および画素１２が形成されている基板と対向する位置に対向基板（図示せず）が設けられ、画素１２が形成されている基板と対向基板との間に液晶が挟持されている。対向基板には共通電極（コモン電極）が形成されている。共通電極はコモン電位に設定される。なお、電気的には液晶は容量を有する素子であると見なすことができるので、図１には、一端が画素電極に接続され、他端の電位がコモン電位になるキャパシタ１７が示されている。
【００１８】
ゲートドライバ３０は、タイミング制御回路４０が出力する信号にもとづいて線順次にゲート配線１３を駆動する。選択されたゲート配線１３すなわちゲートオン電圧ＶＧＨが印加されているゲート配線１３に接続されている画素における画素電極には、ソース配線１４を介してソースドライバ２０によってデータ電圧（データ信号に応じた電圧）ＶＤが印加される。
【００１９】
なお、図１に示すソースドライバ２０、ゲートドライバ３０およびタイミング制御回路４０は、液晶表示パネルの駆動装置の構成要素である。
【００２０】
抵抗膜方式、静電容量方式またはその他の方式によるタッチパネル５０は、液晶表示パネル１０の表面側（視認側）に設置される。タッチパネル５０は、制御部６０に、接触された位置を特定可能な座標特定信号を出力する。
【００２１】
制御部６０は、画像信号を入力し、画像信号をタイミング制御回路４０に出力する。画像信号は、画像データの他に、水平同期信号および垂直同期信号、またはそれらに相当する信号が含まれる。また、制御部６０は、動き検出部６１とタッチ検出部６２とを含む。
【００２２】
動き検出部６１は、画像信号を用いて、現在入力されている画像信号にもとづく画像が静止画像であるのか動画像であるのか判定する。動き検出部６１は、動画像であると判定した場合には、タイミング制御回路４０に出力される動き検出信号の状態を有意な状態（例えば、ハイレベル）にする。
【００２３】
タッチ検出部６２は、座標特定信号にもとづいて、タッチパネル５０に対する接触があったか否か判定する。タッチ検出部６２は、タッチパネル５０に対する接触があったと判定した場合には、タイミング制御回路４０に出力されるタッチ信号の状態を有意な状態（例えば、ハイレベル）にする。
【００２４】
なお、制御部６０は、タッチパネル付き液晶表示装置に内蔵されていてもよいが、タッチパネル付き液晶表示装置の外部に設けられていてもよい。
【００２５】
図２は、ソースドライバ２０、ゲートドライバ３０およびタイミング制御回路４０の内部構成の一例とそれらに入出力される信号の状態を示すブロック図である。
【００２６】
タイミング制御回路４０は、タイミング発生器４１に加えてラッチ回路４２を有する。ラッチ回路４２は、タッチ信号と動き検出信号との論理和に相当する信号Ａを垂直同期信号（Ｖ−ｓｙｎｃ）がオン状態になったときにラッチし、ラッチ信号を、出力イネーブル信号ＯＥとして出力する。
【００２７】
図３は、ラッチ回路４２の動作例を示すタイミング図である。図３に示すように、タッチ信号がオン状態（この例では、ハイレベル）であるときにＶ−ｓｙｎｃが立ち上がると（図３における「ａ」参照）、出力イネーブル信号ＯＥはオン状態（この例では、ローレベル）になる。なお、図３には、タッチ信号が例示されているが、動き検出信号がオン状態になった場合にも、ラッチ回路４２は、出力イネーブル信号ＯＥをオン状態にする。
【００２８】
本実施の形態では、出力イネーブル信号ＯＥは、ローアクティブである。出力イネーブル信号ＯＥは、ソースドライバ２０およびゲートドライバ３０に供給される。
【００２９】
タイミング発生器４１は、画像データ信号（図示せず）、データシフト用のクロック信号ＣＬＫ、選択期間の開始を示す信号に相当する水平スタートパルスＳＴＨ、および１行のデータのラッチを指定するラッチ信号ＬＰを、ソースドライバ２０に出力する。また、タイミング発生器４１は、１フレームの開始を示す信号に相当するゲートスタートパルスＳＴＶ、およびラッチ信号と同等の信号であるシフトクロック信号ＣＬＫＶを、ゲートドライバ３０に出力する。
【００３０】
なお、タイミング発生器４１は、出力イネーブル信号ＯＥがオン状態からオフ状態に変化した後に開始される数フレーム（例えば、７フレーム）に亘って、信号の出力を停止する。具体的には、例えば、出力する信号の状態をハイインピーダンス状態にする。
【００３１】
ソースドライバ２０は、ソース信号生成部２１と出力バッファ回路２２とを有する。ソース信号生成部２１は、画像データ信号等にもとづいて各ソース配線１４を駆動するためのデータ信号を生成する。なお、ソースドライバ２０は、Ｄ−Ａ変換器を有し、データ信号をアナログ信号として出力バッファ回路２２に出力する。
【００３２】
出力バッファ回路２２は、Ｄ−Ａ変換器の出力を電流増幅して各ソース配線１４に印加する。本実施の形態では、出力バッファ回路２２の電流増幅率（駆動能力）は可変であるとする。
【００３３】
図４は、電流増幅率の一例を示す説明図である。図４に例示されているように、駆動能力として、１３０％（出力Ｐ）、１００％（出力Ｑ）、８０％（出力Ｒ）、およびＤ−Ａ変換器からの信号そのもの（出力Ｓ）とがある。駆動能力１３０％および８０％は出力Ｑの駆動能力を基準にした相対的な最大出力電流に相当する。また、Ｄ−Ａ変換器からの信号による駆動能力は、出力Ｒの駆動能力よりも低いとする。
【００３４】
次に、タッチパネル付き液晶表示装置の動作を説明する。図５は、液晶の電圧の保持率の一例を示す説明図である。図５に示す例では、液晶の電圧保持率（Voltage Holding Ratio ：画素に蓄積された電荷が１フレーム（１６．７ｍｓ）間において保持される割合）は、９９．４％であるとする。また、画素へのデータ書き込み時に液晶に５Ｖの電圧が印加されるとする。図５において、黒丸印は、第１フレームの選択期間において画素にデータが書き込まれ（画素に対する充電がなされ）てから、ｎフレーム（ｎ：自然数）が経過した時点における電荷の保持率に相当する。１００％は、選択期間における電荷の保持率である。
【００３５】
１フレームの時間が経過したときの電圧の保持率は、以下のように表される。
（５＊EXP （−１６．７／ＣＲ））／５×１００ （ＣおよびＲは、画素に関する容量および抵抗値）
【００３６】
また、２フレーム以降の時間が経過したときの電圧の保持率は、以下のように表される。
保持率＝０．９９４ｎ×１００ （ｎ：フレーム数）
【００３７】
すると、あるフレーム（図５に示す例では、「１」で示されるフレーム）においてデータが書き込まれた後、後続する７フレーム間データの再書き込みが行われなかった場合に、電圧の保持率は約９５％になる。保持率が９５％であっても、視認者は、静止画を十分視認可能である。そこで、本実施の形態では、駆動装置は、所定の条件が成立すると、データが書き込まれた後の７フレーム間データの再書き込みが行われないように制御する。
【００３８】
データの再書き込みが行われない期間は、ソース配線１４にデータ電圧が印加された後にデータ電圧が印加されない状態が継続した場合に液晶の電圧の保持率があらかじめ決められている値（この例では、９５％を下回らないような値）になるまでの期間に応じて設定されたフレーム数に応じた期間である。よって、電圧保持率が９９．４％ではない液晶を使用する場合、または保持率が９５％になるまでの期間が７フレームではない液晶を使用する場合には、データの再書き込みが行われない期間は、７フレームとは異なることがある。
【００３９】
また、本実施の形態では、画素の電圧の保持率が９５％を下回らないように制御するが、保持率が９２％程度でも視認者は静止画を視認可能であり、９２％程度の保持率を許容する場合には、データの再書き込みを行わないフレーム数を、７よりも多くすることができる。
【００４０】
以下、ソースライン反転駆動（列反転駆動）方式を使用する場合を例にする。列反転駆動方式は、１フレームにおいてデータ電圧が例えば左側のソース配線（列）から右側の列に向かって、正極性（コモン電圧よりもソース電極の電位の方が高い）、負極性（コモン電圧よりもソース電極の電位の方が低い）、正極性、負極性、・・・になるようにし（奇数列は正極性駆動、偶数列は負極性駆動）、次のフレームでは各列のデータ電圧の極性が直前のフレームにおける極性と逆になるようにする駆動法である。
【００４１】
タッチ制御部６２は、接触された位置を特定可能な座標特定信号が入力されたときに、タッチ信号をオン状態にする。タッチ信号をオン状態にしてから所定期間（例えば、３秒間）はオン状態を維持する。
【００４２】
動き検出部６１は、入力される画像データを用いて、現在入力されている画像信号にもとづく画像が静止画像であるのか動画像であるのか判定する。一例として、動き検出部６１は、少なくとも１フレーム分の画像データを記憶可能なメモリを有し、入力されている画像データとメモリに記憶されている直前のフレームの画像データとを比較して、動き検出を行う。なお、動き検出方法として、公知のいずれの方法を使用してもよい。
【００４３】
動き検出部６１は、動き検出によって、動画像が入力されていると判定した場合に、動き検出信号をオン状態にする。
【００４４】
制御部６０からのタッチ信号がオン状態である場合（タッチセンサ２０への接触がなされた場合）または動き検出信号がオン状態である場合（動画像である場合）には、出力イネーブル信号ＯＥがオン状態になり、ソースドライバ２０およびゲートドライバ３０は、通常駆動動作を行う。ゲートドライバ３０の通常駆動動作は、線順次にゲート配線１３にゲートオン電圧を印加する動作である。ソースドライバ２０の通常の駆動動作は、各ソース配線１４にデータ電圧を印加する動作である。
【００４５】
タイミング制御回路４０において、ラッチ回路４２は、タッチ信号または動き検出信号がオン状態である場合に、出力イネーブル信号ＯＥをオン状態にする。
【００４６】
ソースドライバ２０における出力バッファ回路２２は、出力イネーブル信号ＯＥがオフ状態（この例では、ハイレベル）になると、以後開始される７フレームに亘って、出力をハイインピーダンス状態にする。すなわち、各ソース配線１４をハイインピーダンス状態にする。よって、ソースドライバ２０は、ソース配線１４に電流を流さない。その結果、７フレームの期間において、通常駆動動作を行うときに比べて、ソースドライバ２０の消費電力は低減する。
【００４７】
出力バッファ回路２２は、出力イネーブル信号ＯＥがオフ状態であるときに、駆動能力を最低（図４に示す例では、出力Ｒ）にすることが好ましい。出力バッファ回路２２の出力はハイインピーダンス状態であるが、その状態でも出力バッファ回路２２自体は電力消費し、駆動能力が最低であるときの電力消費量が最も小さいからである。
【００４８】
また、ゲートドライバ３０は、出力イネーブル信号ＯＥがオフ状態になると、以後開始される７フレームに亘って、各ゲート配線１３を駆動しない。すなわち、各ゲート配線１３にゲートオフ電圧（例えば、−６Ｖ）を印加する。ゲート配線１３を駆動しないようにすることによって、通常駆動動作を行うときに比べて、ゲートドライバ３０の消費電力は低減する。
【００４９】
なお、７フレームの期間が経過する前に、出力イネーブル信号ＯＥがオン状態に戻った場合には、直後に開始されるフレームから、ソースドライバ２０およびゲートドライバ３０は通常駆動動作を行う状態に戻る。
【００５０】
また、７フレームの期間が経過しても出力イネーブル信号ＯＥのオフ状態が継続している場合には、８フレーム目ではソースドライバ２０およびゲートドライバ３０は通常駆動動作を行い、次のフレームから７フレームに亘って、ソースドライバ２０は出力をハイインピーダンス状態にし、ゲートドライバ３０は各ゲート配線１３を駆動しない。
【００５１】
図６は、ソースドライバ２０の動作を模式的に示す説明図である。図６（Ａ）には、出力イネーブル信号ＯＥがオフ状態（ハイレベル）であって、第１フレーム（１Ｆ）でソースドライバ２０が通常駆動動作を行った後に、以後の６フレーム（２〜６Ｆおよび７Ｆ）において出力をハイインピーダンス状態にしたが、第７フレーム（７Ｆ）において出力イネーブル信号ＯＥがオン状態（ローレベル）になった例が示されている。すなわち、７フレームにおいてハイインピーダンス状態を解除する状態となっている。その後、図６（Ａ）に示すように、第８フレーム以降では、ソースドライバ２０は通常駆動動作を行う。
【００５２】
なお、図６において、「奇数出力」は各々のフレームにおける奇数列のデータ電圧を模式的に示し、「偶数出力」は各々のフレームにおける偶数列のデータ電圧を模式的に示す。また、矢印の先で示されている箇所が実際にソース配線１４が駆動されるフレームを示し、矢印が付されていないフレームおよび矢印の出元のフレームにおけるソース配線１４は、実際には駆動されていない（ハイインピーダンス状態にされている。）。
【００５３】
図６（Ｂ）には、出力イネーブル信号ＯＥのオフ状態が長期間継続している場合の例が示されている。この場合には、第１フレーム（１Ｆ）でソースドライバ２０が通常駆動動作を行った後、以後の７フレーム（２〜８Ｆ）において出力をハイインピーダンス状態にし、第９フレーム（９Ｆ）において再び通常駆動動作を行った後、第１０フレーム以降では、出力をハイインピーダンス状態にする。
【００５４】
図６（Ｃ）には、従来例が示されている。図６（Ｃ）に示す例では、ソースドライバ２０は、全てのフレームにおいて通常駆動動作を行う。
【００５５】
なお、ソースドライバ２０が出力をハイインピーダンス状態にしているときに、ゲートドライバ３０は、ゲート配線１３にゲートオフ電圧を印加する。また、ソースドライバ２０およびゲートドライバ３０に入力される各信号の状態もハイインピーダンス状態になっている。
【００５６】
本実施の形態では、ソースドライバ２０が、タッチパネル５０へのタッチ操作が検出されず、かつ、入力画像信号が静止画像である場合に、ソース配線１４を駆動しないので、その場合におけるソースドライバ２０の消費電力が低減する。また、ゲートドライバ３０が、タッチパネル５０へのタッチ操作が検出されず、かつ、入力画像信号が静止画像である場合に、ゲート配線１３を駆動しないので、その場合におけるゲートドライバ３０の消費電力が低減する。
【００５７】
なお、上記の実施の形態のように、あるフレームで通常駆動動作を行った後７フレームに亘って通常駆動動作を実行しないように構成する場合には、その間の駆動に関する消費電力が１／８に低減する。
【００５８】
また、本実施の形態では、動画像である場合にソース配線１４を駆動するように制御するだけでなく、タッチパネル５０へのタッチ操作が検出された場合にもソース配線１４を駆動するように制御する。よって、タッチパネル５０へのタッチ操作がなされたときに液晶表示パネル１０の表示を切り替えるような装置であってタッチパネル付き液晶表示装置が組み込まれた装置において、通常駆動動作を実行していない状態から早めに通常駆動動作を実行する状態に移行することができる。すなわち、図２に示すタッチ信号を検知すると直ちにソース配線１４のハイインピーダンス状態を解除して、通常駆動動作の準備を整えていることができるので、動き検出信号を待たずに早く移行できる。つまり、動画像である（静止画の表示内容の切替を含む。）ことが検知される前に、タッチパネル５０へのタッチ操作が検知されるから早い状態移行が可能となる。
【００５９】
また、上記の実施の形態では、列反転駆動方式を使用する場合を例にしたが、他の反転駆動方式を用いる場合にも本発明を適用することができる。さらに、ＩＰＳ（In Plane Switching）方式の液晶表示装置にも適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明を、タッチパネルおよび液晶表示装置を搭載するタブレット端末や電子書籍端末等の装置に好適に適用することができる。
【符号の説明】
【００６１】
１０ 液晶表示パネル
１２ 画素
１３ ゲート配線
１４ ソース配線
１５ ＴＦＴ
１６ ドレイン電極
１７ キャパシタ
２０ ソースドライバ
２１ ソース信号生成部
２２ 出力バッファ回路
３０ ゲートドライバ
４０ タイミングコントロール回路
４１ タイミング発生器
４２ ラッチ回路
５０ タッチパネル
６０ 制御部
６１ 動き検出部
６２ タッチ検出部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示パネルの前面にタッチパネルが設けられたタッチパネル付き液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数の走査配線と複数のデータ配線とが交差するように配置され、走査配線に走査信号を順次供給して静止画像および動画像を表示可能な液晶表示装置において、動画像におけるあるフレームの画像を静止表示させる際に、走査信号の供給を停止させるように構成された液晶表示装置がある（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載された液晶表示装置では、走査信号の供給が数秒間停止される。そのような制御を行うことによって、液晶表示装置の消費電力が低減する。
【０００３】
また、あるフレームと次のフレームとの間に休止期間を設定し、休止期間においてデータ配線をハイインピーダンス状態にする液晶表示装置がある（例えば、特許文献２参照）。特許文献２に記載された液晶表示装置では、データ配線をハイインピーダンス状態にした後、さらに、駆動回路におけるアナログ回路（例えば、ソースドライバ）への電力供給を停止して消費電力を低減させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平３−２１９２８７号公報
【特許文献２】特開２００１−３１２２５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献２に記載された液晶表示装置は、休止期間においてデータ配線をハイインピーダンス状態にする等の制御を行うことによって消費電力を低減させるが、常にそのような制御を実行する。よって、表示品位がある程度低下することは否めない。
【０００６】
特許文献１に記載された液晶表示装置では、動画像におけるあるフレームの画像を静止表示させる際に走査信号の供給を停止させることによって、消費電力を低減させることができるが、画像を静止表示させる人為的な要請が生じない限り、消費電力を低減させることができる制御は実行されない。特許文献１に記載された発明の目的は、動画中の所望の画像を停止表示させることだからである。
【０００７】
本発明は、表示される画像の状態等に応じて、消費電力の低減を図るタッチパネル付き液晶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】
【０００８】
本発明によるタッチパネル付き液晶表示装置は、複数のゲート配線と複数のソース配線とが交差するように配置された液晶表示パネルと、ゲート配線にゲート電圧を順次印加するゲートドライバと、ソース配線にデータ電圧（ソース電圧）を印加するソースドライバと、液晶表示パネルの視認側に設けられたタッチパネルとを備えたタッチパネル付き液晶表示装置であって、ソースドライバが、タッチパネルへの接触が検知されず、かつ、入力画像信号による画像が静止画像である場合に、所定期間に亘ってソース配線をハイインピーダンス状態にし、タッチパネルへの接触が検知されたら、ソース配線のハイインピーダンス状態を解除することを特徴とする。
【０００９】
所定期間は、ソース配線にデータ電圧が印加された後にデータ電圧が印加されない状態が継続した場合に液晶の電圧の保持率があらかじめ決められている値になるまでの期間に応じて設定されたフレーム数に応じた期間であることが好ましい。そのような構成によれば、液晶表示パネルの表示画面の視認性を低下させないようにしつつ消費電力を低減することができる。
【００１０】
ゲートドライバが、所定期間に亘ってゲート配線の駆動を停止することが好ましい。そのような構成によれば、消費電力をより低減することができる。
【００１１】
ソースドライバが、出力バッファ回路を有し、出力バッファ回路が、複数の駆動能力のうちのいずれかの駆動能力でソース配線を駆動することが可能である場合には、所定期間に亘って複数の駆動能力のうちの最低の駆動能力でソース配線を駆動する状態に出力バッファ回路を設定することが好ましい。そのような構成によれば、消費電力をさらに低減することができる。
【００１２】
タッチパネル付き液晶表示装置は、入力画像信号にもとづく画像が静止画像であるのか動画像であるのか判定する動き検出部と、タッチパネルに対する接触があったか否か判定するタッチ検出部とを含むように構成されていてもよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、表示される画像の状態等に応じて、消費電力の低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】タッチパネル付き液晶表示装置の構成例を示すブロック図。
【図２】ソースドライバ、ゲートドライバおよびタイミング制御回路の内部構成の一例とそれらにおける入出力信号の状態を示すブロック図。
【図３】ラッチ回路の動作例を示すタイミング図。
【図４】電流増幅率の一例を示す説明図。
【図５】液晶の電圧の保持率の一例を示す説明図。
【図６】ソースドライバの動作を模式的に示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００１６】
図１は、本発明によるタッチパネル付き液晶表示装置の構成例を示すブロック図である。図１に示すタッチパネル付き液晶表示装置において、液晶表示パネル１０には、マトリクス状に多数の画素１２が形成されている。画素を形成するために、横方向（行方向）に多数のゲート配線１３が設けられ、ゲート配線１３と交差するように列方向に多数のソース配線１４が設けられている。そして、ゲート配線１３とソース配線１４との交差部には、ＴＦＴ１５が形成されている。ＴＦＴ１５のドレイン電極１６は画素電極に接続されている。
【００１７】
一般に、ゲート配線１３、ソース配線１４および画素１２が形成されている基板と対向する位置に対向基板（図示せず）が設けられ、画素１２が形成されている基板と対向基板との間に液晶が挟持されている。対向基板には共通電極（コモン電極）が形成されている。共通電極はコモン電位に設定される。なお、電気的には液晶は容量を有する素子であると見なすことができるので、図１には、一端が画素電極に接続され、他端の電位がコモン電位になるキャパシタ１７が示されている。
【００１８】
ゲートドライバ３０は、タイミング制御回路４０が出力する信号にもとづいて線順次にゲート配線１３を駆動する。選択されたゲート配線１３すなわちゲートオン電圧ＶＧＨが印加されているゲート配線１３に接続されている画素における画素電極には、ソース配線１４を介してソースドライバ２０によってデータ電圧（データ信号に応じた電圧）ＶＤが印加される。
【００１９】
なお、図１に示すソースドライバ２０、ゲートドライバ３０およびタイミング制御回路４０は、液晶表示パネルの駆動装置の構成要素である。
【００２０】
抵抗膜方式、静電容量方式またはその他の方式によるタッチパネル５０は、液晶表示パネル１０の表面側（視認側）に設置される。タッチパネル５０は、制御部６０に、接触された位置を特定可能な座標特定信号を出力する。
【００２１】
制御部６０は、画像信号を入力し、画像信号をタイミング制御回路４０に出力する。画像信号は、画像データの他に、水平同期信号および垂直同期信号、またはそれらに相当する信号が含まれる。また、制御部６０は、動き検出部６１とタッチ検出部６２とを含む。
【００２２】
動き検出部６１は、画像信号を用いて、現在入力されている画像信号にもとづく画像が静止画像であるのか動画像であるのか判定する。動き検出部６１は、動画像であると判定した場合には、タイミング制御回路４０に出力される動き検出信号の状態を有意な状態（例えば、ハイレベル）にする。
【００２３】
タッチ検出部６２は、座標特定信号にもとづいて、タッチパネル５０に対する接触があったか否か判定する。タッチ検出部６２は、タッチパネル５０に対する接触があったと判定した場合には、タイミング制御回路４０に出力されるタッチ信号の状態を有意な状態（例えば、ハイレベル）にする。
【００２４】
なお、制御部６０は、タッチパネル付き液晶表示装置に内蔵されていてもよいが、タッチパネル付き液晶表示装置の外部に設けられていてもよい。
【００２５】
図２は、ソースドライバ２０、ゲートドライバ３０およびタイミング制御回路４０の内部構成の一例とそれらに入出力される信号の状態を示すブロック図である。
【００２６】
タイミング制御回路４０は、タイミング発生器４１に加えてラッチ回路４２を有する。ラッチ回路４２は、タッチ信号と動き検出信号との論理和に相当する信号Ａを垂直同期信号（Ｖ−ｓｙｎｃ）がオン状態になったときにラッチし、ラッチ信号を、出力イネーブル信号ＯＥとして出力する。
【００２７】
図３は、ラッチ回路４２の動作例を示すタイミング図である。図３に示すように、タッチ信号がオン状態（この例では、ハイレベル）であるときにＶ−ｓｙｎｃが立ち上がると（図３における「ａ」参照）、出力イネーブル信号ＯＥはオン状態（この例では、ローレベル）になる。なお、図３には、タッチ信号が例示されているが、動き検出信号がオン状態になった場合にも、ラッチ回路４２は、出力イネーブル信号ＯＥをオン状態にする。
【００２８】
本実施の形態では、出力イネーブル信号ＯＥは、ローアクティブである。出力イネーブル信号ＯＥは、ソースドライバ２０およびゲートドライバ３０に供給される。
【００２９】
タイミング発生器４１は、画像データ信号（図示せず）、データシフト用のクロック信号ＣＬＫ、選択期間の開始を示す信号に相当する水平スタートパルスＳＴＨ、および１行のデータのラッチを指定するラッチ信号ＬＰを、ソースドライバ２０に出力する。また、タイミング発生器４１は、１フレームの開始を示す信号に相当するゲートスタートパルスＳＴＶ、およびラッチ信号と同等の信号であるシフトクロック信号ＣＬＫＶを、ゲートドライバ３０に出力する。
【００３０】
なお、タイミング発生器４１は、出力イネーブル信号ＯＥがオン状態からオフ状態に変化した後に開始される数フレーム（例えば、７フレーム）に亘って、信号の出力を停止する。具体的には、例えば、出力する信号の状態をハイインピーダンス状態にする。
【００３１】
ソースドライバ２０は、ソース信号生成部２１と出力バッファ回路２２とを有する。ソース信号生成部２１は、画像データ信号等にもとづいて各ソース配線１４を駆動するためのデータ信号を生成する。なお、ソースドライバ２０は、Ｄ−Ａ変換器を有し、データ信号をアナログ信号として出力バッファ回路２２に出力する。
【００３２】
出力バッファ回路２２は、Ｄ−Ａ変換器の出力を電流増幅して各ソース配線１４に印加する。本実施の形態では、出力バッファ回路２２の電流増幅率（駆動能力）は可変であるとする。
【００３３】
図４は、電流増幅率の一例を示す説明図である。図４に例示されているように、駆動能力として、１３０％（出力Ｐ）、１００％（出力Ｑ）、８０％（出力Ｒ）、およびＤ−Ａ変換器からの信号そのもの（出力Ｓ）とがある。駆動能力１３０％および８０％は出力Ｑの駆動能力を基準にした相対的な最大出力電流に相当する。また、Ｄ−Ａ変換器からの信号による駆動能力は、出力Ｒの駆動能力よりも低いとする。
【００３４】
次に、タッチパネル付き液晶表示装置の動作を説明する。図５は、液晶の電圧の保持率の一例を示す説明図である。図５に示す例では、液晶の電圧保持率（Voltage Holding Ratio ：画素に蓄積された電荷が１フレーム（１６．７ｍｓ）間において保持される割合）は、９９．４％であるとする。また、画素へのデータ書き込み時に液晶に５Ｖの電圧が印加されるとする。図５において、黒丸印は、第１フレームの選択期間において画素にデータが書き込まれ（画素に対する充電がなされ）てから、ｎフレーム（ｎ：自然数）が経過した時点における電荷の保持率に相当する。１００％は、選択期間における電荷の保持率である。
【００３５】
１フレームの時間が経過したときの電圧の保持率は、以下のように表される。
（５＊EXP （−１６．７／ＣＲ））／５×１００ （ＣおよびＲは、画素に関する容量および抵抗値）
【００３６】
また、２フレーム以降の時間が経過したときの電圧の保持率は、以下のように表される。
保持率＝０．９９４ｎ×１００ （ｎ：フレーム数）
【００３７】
すると、あるフレーム（図５に示す例では、「１」で示されるフレーム）においてデータが書き込まれた後、後続する７フレーム間データの再書き込みが行われなかった場合に、電圧の保持率は約９５％になる。保持率が９５％であっても、視認者は、静止画を十分視認可能である。そこで、本実施の形態では、駆動装置は、所定の条件が成立すると、データが書き込まれた後の７フレーム間データの再書き込みが行われないように制御する。
【００３８】
データの再書き込みが行われない期間は、ソース配線１４にデータ電圧が印加された後にデータ電圧が印加されない状態が継続した場合に液晶の電圧の保持率があらかじめ決められている値（この例では、９５％を下回らないような値）になるまでの期間に応じて設定されたフレーム数に応じた期間である。よって、電圧保持率が９９．４％ではない液晶を使用する場合、または保持率が９５％になるまでの期間が７フレームではない液晶を使用する場合には、データの再書き込みが行われない期間は、７フレームとは異なることがある。
【００３９】
また、本実施の形態では、画素の電圧の保持率が９５％を下回らないように制御するが、保持率が９２％程度でも視認者は静止画を視認可能であり、９２％程度の保持率を許容する場合には、データの再書き込みを行わないフレーム数を、７よりも多くすることができる。
【００４０】
以下、ソースライン反転駆動（列反転駆動）方式を使用する場合を例にする。列反転駆動方式は、１フレームにおいてデータ電圧が例えば左側のソース配線（列）から右側の列に向かって、正極性（コモン電圧よりもソース電極の電位の方が高い）、負極性（コモン電圧よりもソース電極の電位の方が低い）、正極性、負極性、・・・になるようにし（奇数列は正極性駆動、偶数列は負極性駆動）、次のフレームでは各列のデータ電圧の極性が直前のフレームにおける極性と逆になるようにする駆動法である。
【００４１】
タッチ制御部６２は、接触された位置を特定可能な座標特定信号が入力されたときに、タッチ信号をオン状態にする。タッチ信号をオン状態にしてから所定期間（例えば、３秒間）はオン状態を維持する。
【００４２】
動き検出部６１は、入力される画像データを用いて、現在入力されている画像信号にもとづく画像が静止画像であるのか動画像であるのか判定する。一例として、動き検出部６１は、少なくとも１フレーム分の画像データを記憶可能なメモリを有し、入力されている画像データとメモリに記憶されている直前のフレームの画像データとを比較して、動き検出を行う。なお、動き検出方法として、公知のいずれの方法を使用してもよい。
【００４３】
動き検出部６１は、動き検出によって、動画像が入力されていると判定した場合に、動き検出信号をオン状態にする。
【００４４】
制御部６０からのタッチ信号がオン状態である場合（タッチセンサ２０への接触がなされた場合）または動き検出信号がオン状態である場合（動画像である場合）には、出力イネーブル信号ＯＥがオン状態になり、ソースドライバ２０およびゲートドライバ３０は、通常駆動動作を行う。ゲートドライバ３０の通常駆動動作は、線順次にゲート配線１３にゲートオン電圧を印加する動作である。ソースドライバ２０の通常の駆動動作は、各ソース配線１４にデータ電圧を印加する動作である。
【００４５】
タイミング制御回路４０において、ラッチ回路４２は、タッチ信号または動き検出信号がオン状態である場合に、出力イネーブル信号ＯＥをオン状態にする。
【００４６】
ソースドライバ２０における出力バッファ回路２２は、出力イネーブル信号ＯＥがオフ状態（この例では、ハイレベル）になると、以後開始される７フレームに亘って、出力をハイインピーダンス状態にする。すなわち、各ソース配線１４をハイインピーダンス状態にする。よって、ソースドライバ２０は、ソース配線１４に電流を流さない。その結果、７フレームの期間において、通常駆動動作を行うときに比べて、ソースドライバ２０の消費電力は低減する。
【００４７】
出力バッファ回路２２は、出力イネーブル信号ＯＥがオフ状態であるときに、駆動能力を最低（図４に示す例では、出力Ｒ）にすることが好ましい。出力バッファ回路２２の出力はハイインピーダンス状態であるが、その状態でも出力バッファ回路２２自体は電力消費し、駆動能力が最低であるときの電力消費量が最も小さいからである。
【００４８】
また、ゲートドライバ３０は、出力イネーブル信号ＯＥがオフ状態になると、以後開始される７フレームに亘って、各ゲート配線１３を駆動しない。すなわち、各ゲート配線１３にゲートオフ電圧（例えば、−６Ｖ）を印加する。ゲート配線１３を駆動しないようにすることによって、通常駆動動作を行うときに比べて、ゲートドライバ３０の消費電力は低減する。
【００４９】
なお、７フレームの期間が経過する前に、出力イネーブル信号ＯＥがオン状態に戻った場合には、直後に開始されるフレームから、ソースドライバ２０およびゲートドライバ３０は通常駆動動作を行う状態に戻る。
【００５０】
また、７フレームの期間が経過しても出力イネーブル信号ＯＥのオフ状態が継続している場合には、８フレーム目ではソースドライバ２０およびゲートドライバ３０は通常駆動動作を行い、次のフレームから７フレームに亘って、ソースドライバ２０は出力をハイインピーダンス状態にし、ゲートドライバ３０は各ゲート配線１３を駆動しない。
【００５１】
図６は、ソースドライバ２０の動作を模式的に示す説明図である。図６（Ａ）には、出力イネーブル信号ＯＥがオフ状態（ハイレベル）であって、第１フレーム（１Ｆ）でソースドライバ２０が通常駆動動作を行った後に、以後の６フレーム（２〜６Ｆおよび７Ｆ）において出力をハイインピーダンス状態にしたが、第７フレーム（７Ｆ）において出力イネーブル信号ＯＥがオン状態（ローレベル）になった例が示されている。すなわち、７フレームにおいてハイインピーダンス状態を解除する状態となっている。その後、図６（Ａ）に示すように、第８フレーム以降では、ソースドライバ２０は通常駆動動作を行う。
【００５２】
なお、図６において、「奇数出力」は各々のフレームにおける奇数列のデータ電圧を模式的に示し、「偶数出力」は各々のフレームにおける偶数列のデータ電圧を模式的に示す。また、矢印の先で示されている箇所が実際にソース配線１４が駆動されるフレームを示し、矢印が付されていないフレームおよび矢印の出元のフレームにおけるソース配線１４は、実際には駆動されていない（ハイインピーダンス状態にされている。）。
【００５３】
図６（Ｂ）には、出力イネーブル信号ＯＥのオフ状態が長期間継続している場合の例が示されている。この場合には、第１フレーム（１Ｆ）でソースドライバ２０が通常駆動動作を行った後、以後の７フレーム（２〜８Ｆ）において出力をハイインピーダンス状態にし、第９フレーム（９Ｆ）において再び通常駆動動作を行った後、第１０フレーム以降では、出力をハイインピーダンス状態にする。
【００５４】
図６（Ｃ）には、従来例が示されている。図６（Ｃ）に示す例では、ソースドライバ２０は、全てのフレームにおいて通常駆動動作を行う。
【００５５】
なお、ソースドライバ２０が出力をハイインピーダンス状態にしているときに、ゲートドライバ３０は、ゲート配線１３にゲートオフ電圧を印加する。また、ソースドライバ２０およびゲートドライバ３０に入力される各信号の状態もハイインピーダンス状態になっている。
【００５６】
本実施の形態では、ソースドライバ２０が、タッチパネル５０へのタッチ操作が検出されず、かつ、入力画像信号が静止画像である場合に、ソース配線１４を駆動しないので、その場合におけるソースドライバ２０の消費電力が低減する。また、ゲートドライバ３０が、タッチパネル５０へのタッチ操作が検出されず、かつ、入力画像信号が静止画像である場合に、ゲート配線１３を駆動しないので、その場合におけるゲートドライバ３０の消費電力が低減する。
【００５７】
なお、上記の実施の形態のように、あるフレームで通常駆動動作を行った後７フレームに亘って通常駆動動作を実行しないように構成する場合には、その間の駆動に関する消費電力が１／８に低減する。
【００５８】
また、本実施の形態では、動画像である場合にソース配線１４を駆動するように制御するだけでなく、タッチパネル５０へのタッチ操作が検出された場合にもソース配線１４を駆動するように制御する。よって、タッチパネル５０へのタッチ操作がなされたときに液晶表示パネル１０の表示を切り替えるような装置であってタッチパネル付き液晶表示装置が組み込まれた装置において、通常駆動動作を実行していない状態から早めに通常駆動動作を実行する状態に移行することができる。すなわち、図２に示すタッチ信号を検知すると直ちにソース配線１４のハイインピーダンス状態を解除して、通常駆動動作の準備を整えていることができるので、動き検出信号を待たずに早く移行できる。つまり、動画像である（静止画の表示内容の切替を含む。）ことが検知される前に、タッチパネル５０へのタッチ操作が検知されるから早い状態移行が可能となる。
【００５９】
また、上記の実施の形態では、列反転駆動方式を使用する場合を例にしたが、他の反転駆動方式を用いる場合にも本発明を適用することができる。さらに、ＩＰＳ（In Plane Switching）方式の液晶表示装置にも適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明を、タッチパネルおよび液晶表示装置を搭載するタブレット端末や電子書籍端末等の装置に好適に適用することができる。
【符号の説明】
【００６１】
１０ 液晶表示パネル
１２ 画素
１３ ゲート配線
１４ ソース配線
１５ ＴＦＴ
１６ ドレイン電極
１７ キャパシタ
２０ ソースドライバ
２１ ソース信号生成部
２２ 出力バッファ回路
３０ ゲートドライバ
４０ タイミングコントロール回路
４１ タイミング発生器
４２ ラッチ回路
５０ タッチパネル
６０ 制御部
６１ 動き検出部
６２ タッチ検出部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のゲート配線と複数のソース配線とが交差するように配置された液晶表示パネルと、前記ゲート配線にゲート電圧を順次印加するゲートドライバと、前記ソース配線にデータ電圧を印加するソースドライバと、前記液晶表示パネルの視認側に設けられたタッチパネルとを備えたタッチパネル付き液晶表示装置であって、
前記ソースドライバは、前記タッチパネルへの接触が検知されず、かつ、入力画像信号による画像が静止画像である場合に、所定期間に亘って前記ソース配線をハイインピーダンス状態にし、前記タッチパネルへの接触が検知されたら、前記ソース配線のハイインピーダンス状態を解除する
ことを特徴とするタッチパネル付き液晶表示装置。
【請求項２】
前記所定期間は、ソース配線にデータ電圧が印加された後にデータ電圧が印加されない状態が継続した場合に液晶の電圧の保持率があらかじめ決められている値になるまでの期間に応じて設定されたフレーム数に応じた期間である
請求項１記載のタッチパネル付き液晶表示装置。
【請求項３】
ゲートドライバは、前記所定期間に亘ってゲート配線の駆動を停止する
請求項１または請求項２記載のタッチパネル付き液晶表示装置。
【請求項４】
ソースドライバは、出力バッファ回路を有し、
前記出力バッファ回路は、複数の駆動能力のうちのいずれかの駆動能力でソース配線を駆動し、
前記所定期間に亘って前記複数の駆動能力のうちの最低の駆動能力でソース配線を駆動する状態に前記出力バッファ回路を設定する
請求項１から請求項３のうちのいずれか１項に記載のタッチパネル付き液晶表示装置。
【請求項５】
入力画像信号にもとづく画像が静止画像であるのか動画像であるのか判定する動き検出部と、タッチパネルに対する接触があったか否か判定するタッチ検出部とを含む
請求項１から請求項４のうちのいずれか１項に記載のタッチパネル付き液晶表示装置。
【請求項１】
複数のゲート配線と複数のソース配線とが交差するように配置された液晶表示パネルと、前記ゲート配線にゲート電圧を順次印加するゲートドライバと、前記ソース配線にデータ電圧を印加するソースドライバと、前記液晶表示パネルの視認側に設けられたタッチパネルとを備えたタッチパネル付き液晶表示装置であって、
前記ソースドライバは、前記タッチパネルへの接触が検知されず、かつ、入力画像信号による画像が静止画像である場合に、所定期間に亘って前記ソース配線をハイインピーダンス状態にし、前記タッチパネルへの接触が検知されたら、前記ソース配線のハイインピーダンス状態を解除する
ことを特徴とするタッチパネル付き液晶表示装置。
【請求項２】
前記所定期間は、ソース配線にデータ電圧が印加された後にデータ電圧が印加されない状態が継続した場合に液晶の電圧の保持率があらかじめ決められている値になるまでの期間に応じて設定されたフレーム数に応じた期間である
請求項１記載のタッチパネル付き液晶表示装置。
【請求項３】
ゲートドライバは、前記所定期間に亘ってゲート配線の駆動を停止する
請求項１または請求項２記載のタッチパネル付き液晶表示装置。
【請求項４】
ソースドライバは、出力バッファ回路を有し、
前記出力バッファ回路は、複数の駆動能力のうちのいずれかの駆動能力でソース配線を駆動し、
前記所定期間に亘って前記複数の駆動能力のうちの最低の駆動能力でソース配線を駆動する状態に前記出力バッファ回路を設定する
請求項１から請求項３のうちのいずれか１項に記載のタッチパネル付き液晶表示装置。
【請求項５】
入力画像信号にもとづく画像が静止画像であるのか動画像であるのか判定する動き検出部と、タッチパネルに対する接触があったか否か判定するタッチ検出部とを含む
請求項１から請求項４のうちのいずれか１項に記載のタッチパネル付き液晶表示装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−１７３３８０（Ｐ２０１２−１７３３８０Ａ）
【公開日】平成２４年９月１０日（２０１２．９．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−３２９６１（Ｐ２０１１−３２９６１）
【出願日】平成２３年２月１８日（２０１１．２．１８）
【出願人】（０００１０３７４７）京セラディスプレイ株式会社 (843)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年９月１０日（２０１２．９．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月１８日（２０１１．２．１８）
【出願人】（０００１０３７４７）京セラディスプレイ株式会社 (843)
【Ｆターム（参考）】
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