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WO2006043660A1 - タッチセンサ付き表示装置およびその駆動方法 - Google Patents

タッチセンサ付き表示装置およびその駆動方法 Download PDF

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Publication number
WO2006043660A1
WO2006043660A1 PCT/JP2005/019391 JP2005019391W WO2006043660A1 WO 2006043660 A1 WO2006043660 A1 WO 2006043660A1 JP 2005019391 W JP2005019391 W JP 2005019391W WO 2006043660 A1 WO2006043660 A1 WO 2006043660A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
signal
voltage
touch sensor
position detection
frequency
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2005/019391
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Tomohiko Nishimura
Saburoh Miyamoto
Toshihisa Nakano
Hiroshi Hamada
Takeshi Yamaguchi
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sharp Corp filed Critical Sharp Corp
Priority to US11/665,999 priority Critical patent/US8274481B2/en
Priority to JP2006543091A priority patent/JPWO2006043660A1/ja
Priority to EP05795610A priority patent/EP1821175A1/en
Publication of WO2006043660A1 publication Critical patent/WO2006043660A1/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/044—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means
    • G06F3/0443—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means using a single layer of sensing electrodes

Definitions

  • the present invention relates to a display device with a touch sensor that can detect a position touched by a pen or a finger on a display surface, and a driving method thereof.
  • a touch sensor (also called a "touch panel”) is an input device for detecting the position of a place where contact is made with a finger, a pen, etc., and transmitting the operator's intention to the information processing system.
  • Known methods of position detection include capacitive coupling, resistive film, infrared, ultrasonic, and electromagnetic induction Z coupling.
  • a capacitive coupling type touch sensor is disclosed in, for example, Patent Document 1!
  • the position detection conductive film has four terminals for position detection, and an AC voltage is applied to the terminals.
  • the position detecting transparent conductive film is capacitively coupled to the ground (ground plane).
  • the position coordinates of the contact part are found by detecting the current value flowing between the capacitively coupled contact part and the four corner terminals of the transparent conductive film for position detection.
  • the touch sensor When the touch sensor is used integrally with the display device, for example, the touch sensor is disposed on the front surface (observer side) of a display panel such as a liquid crystal panel. In this case, there is a problem that the touch sensor receives noise from the display panel and the position detection accuracy of the touch sensor is lowered.
  • the noise from the display panel includes, for example, an induced voltage generated in the position detection transparent conductive film provided in the touch sensor due to a common voltage applied to the counter electrode provided in the liquid crystal panel.
  • a shield layer is arranged between the position detection transparent conductive film provided in the touch sensor and the liquid crystal panel.
  • the negative effect of noise caused by the power of the LCD panel was suppressed.
  • a transparent conductive film for detecting the position of the touch sensor is sufficient for the liquid crystal panel. It is placed away from each other, which also suppresses the influence of noise on the liquid crystal panel force.
  • a display device including a resistive film type touch sensor is disclosed in Patent Document 2, for example.
  • Patent Document 2 by changing the timing of fetching output data from the touch sensor, noise generated by the liquid crystal panel force is prevented from being mixed into the output data.
  • the applicant of the present invention has disclosed a display device including a capacitive coupling type touch sensor that positively uses a voltage induced in the position detection conductive film by a voltage supplied to the display panel, and position detection.
  • the method is disclosed in Patent Document 3. If this configuration is adopted, there is no need to provide a shield layer, so that the parallax can be made smaller than before.
  • Patent Document 4 discloses that an AC voltage applied to the position detection conductive film is reduced between the nth harmonic and the (n + 1) th harmonic of the induced voltage in order to suppress the influence of noise.
  • a coordinate detection device for setting the frequency is disclosed.
  • Patent Document 5 describes how to suppress the influence of noise.
  • Discloses a coordinate input device that sets an alternating voltage applied to a position detecting conductive film in a period in the vicinity of lZn of the period of an induced voltage.
  • Patent Document 1 JP-T 56-500230
  • Patent Document 2 JP-A-9-128146
  • Patent Document 3 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-21327
  • Patent Document 4 Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-037725
  • Patent Document 5 Japanese Patent Laid-Open No. 62-165229
  • the transparent conductive film for position detection of the Z or touch sensor is disposed with a sufficient distance from the liquid crystal panel, there is a problem that parallax increases. Also, the transmittance may decrease due to the presence of the shield layer. Furthermore, the display device provided with the touch sensor has become larger and thinner. There is also a problem that it is difficult to make it.
  • the sampling clock of the touch sensor and the output change timing of the driving signal of the liquid crystal panel are constantly monitored, and the driving signal output may be mixed into the touch sensor signal as noise. Requires a separate circuit to change the sampling clock of the touch sensor. Therefore, there arises a problem that the circuit of the apparatus becomes complicated.
  • the horizontal blanking period does not have enough time to perform processing for noise avoidance, so the vertical blanking period It is necessary to perform detection.
  • the sampling interval is 16.7 ms. At this interval, it is too late for the touch sensor user to enter the contact position smoothly.
  • the display device with a touch sensor described in Patent Document 3 has advantages such as a small parallax compared to the previous one, but the position detection conductive film is used. Since an induced voltage is used instead of an AC voltage source for applying an AC voltage, the change in current when touching the touch sensor is small compared to the current value when touched. Sufficient position detection accuracy that is easily affected by the display panel drive status (contents of the display screen) may not be obtained.
  • the present invention has been made in view of the above-mentioned points, and a main object of the present invention is to provide a capacitively coupled display device with a touch panel having a small parallax and high position detection accuracy.
  • a display device with a touch sensor of the present invention is disposed on an observer side of the active matrix substrate via an active matrix substrate having a plurality of pixel electrodes, a display medium layer, and the display medium layer,
  • a display panel having a counter substrate having a counter electrode opposed to the plurality of pixel electrodes, and supplying a display signal voltage to the plurality of pixel electrodes and supplying a common voltage with periodic inversion of polarity to the counter electrodes
  • a display panel driving circuit to be positioned, a transparent conductive film for position detection arranged to face the counter electrode via the counter substrate, and a plurality of terminals connected to different locations of the transparent conductive film for position detection
  • An AC voltage generating circuit for supplying a position detecting AC voltage to the plurality of terminals, and a straw for generating a strobe signal synchronized with a polarity inversion period of the common voltage.
  • a signal generation circuit each of which is connected to one of the plurality of terminals, and a current force that flows through one of the plurality of terminals based on the strobe signal.
  • a plurality of noise generation current signals excluding a predetermined portion
  • a position data generation circuit that generates position data of contact points formed directly or indirectly on the transparent conductive film for position detection based on the noise cut current signal. It is characterized by that.
  • each of the plurality of noise cut current signal generation circuits is based on the current detection circuit that detects a current flowing from one of the plurality of terminals and outputs a current signal, and the strobe signal. And a noise removal circuit for removing a predetermined portion of the current signal.
  • the noise removal circuit is output from the current detection circuit.
  • a portion including noise generated by polarity inversion of the common voltage is removed from the current signal.
  • a horizontal synchronization signal is supplied to the display panel drive circuit, and the strobe signal generation circuit generates the strobe signal based on the horizontal synchronization signal.
  • the strobe signal generation circuit becomes active after a predetermined time (Tsl) from the rising or falling edge of the pulse included in the horizontal synchronization signal, and the polarity of the common voltage is inverted.
  • Tsl a predetermined time
  • Ts2 a predetermined time
  • the display panel drive circuit supplies the display panel with the common voltage whose polarity is inverted with a delay of a predetermined time (Tc) from the rise or fall of the horizontal synchronization signal
  • the strobe signal generation circuit becomes active after a predetermined time (Tsl) from the rising or falling edge of the horizontal synchronizing signal, and is predetermined from the rising or falling edge of the horizontal synchronizing signal.
  • Tsl predetermined time
  • a strobe signal including a pulse that becomes inactive after a time (Ts2) is generated, and the relationship of Tsl ⁇ Tc ⁇ Ts2 is satisfied.
  • the pulse width of the strobe signal is an integral multiple of one period of the AC voltage for position detection.
  • the AC voltage for position detection has a frequency that is an integral multiple of the horizontal synchronizing signal.
  • the AC voltage for position detection has a frequency that is an integral multiple of the strobe signal.
  • an inverter is further provided, and the drive frequency of the inverter is a frequency that is an integer multiple or a half integer multiple of the horizontal synchronization signal.
  • the inverter is a separately-excited inverter, and the drive frequency of the inverter is the same as the frequency of the AC voltage for position detection.
  • the drive frequency of the inverter is an integer multiple or a half integer multiple of the strobe signal.
  • an AZD converter provided in common to the plurality of noise cut current signal generation circuits is further provided, and the position data generation circuit is based on an output signal of the AZD converter. !, The position data is generated.
  • the apparatus further includes a plurality of sample and hold circuits that simultaneously sample and hold output signals of the plurality of noise cut current signal generation circuits.
  • each of the plurality of noise cut current signal generation circuits is based on a current detection circuit that detects a current flowing from one of the plurality of terminals and outputs a current signal, and the strobe signal.
  • a noise removing circuit for removing a predetermined portion of the current signal, and an independent compensation element is connected to each of the plurality of current detecting circuits.
  • each of the plurality of current detection circuits includes a differential amplifier.
  • One of the inputs of the differential amplifier is electrically connected to one of the plurality of terminals, and the other is electrically connected to the compensation element.
  • the impedance of the plurality of compensating elements is substantially equal to the impedance of the stray capacitance when the contact point is formed on the position detecting transparent conductive film.
  • the contact point is formed! Cunning! It further has a circuit that holds the noise cut current signal output from each of the plurality of noise cut current signal generation circuits in an analog or digital manner.
  • a horizontal synchronization signal is supplied to the display panel drive circuit.
  • the AC voltage for position detection has a frequency n (n is an integer) times or lZn times the horizontal synchronizing signal and is synchronized with the horizontal synchronizing signal.
  • a horizontal synchronization signal is supplied to the display panel drive circuit.
  • the frequency of the AC voltage for position detection is a first frequency that is n (n is an integer) times or lZn times the horizontal synchronization signal and n + 1 times or lZ (n + l) times the horizontal synchronization signal. It is a frequency between 2 frequencies.
  • the frequency of the position detecting AC voltage is the same as the frequency of the position detecting AC voltage even when the frequency of the position detecting AC voltage is shifted due to a constant error of the AC voltage generating circuit.
  • the frequency is set to be between the first frequency and the second frequency.
  • the frequency of the AC voltage for position detection is 1 kHz or more away from each of the first frequency and the second frequency.
  • the frequency m (m is an integer) times or lZm times the AC voltage for position detection is approximately equal to the frequency M (M is an integer) times or 1ZM times the horizontal synchronization signal. .
  • the driving method of the present invention includes an active matrix substrate having a plurality of pixel electrodes, a display medium layer, and an observer side of the active matrix substrate via the display medium layer.
  • a display panel having a counter substrate provided with a counter electrode facing the pixel electrode, and supplying a display signal voltage to the plurality of pixel electrodes and supplying a common voltage with periodic inversion of polarity to the counter electrode
  • a display panel driving circuit ; a transparent conductive film for position detection arranged to face the counter electrode through the counter substrate; and a plurality of terminals connected to different locations of the transparent conductive film for position detection;
  • An AC voltage generating circuit for supplying an AC voltage for position detection to each of the plurality of terminals, and a plurality of noise-cut current signal generating circuits each connected to one of the plurality of terminals
  • a method of driving a display device with a touch sensor comprising: a step of supplying a horizontal synchronizing signal to the display panel driving circuit; and a pulse force of the horizontal
  • a step of generating a strobe signal having a falling or rising pulse, and a plurality of noise cut current signals in which a portion corresponding to the pulse of the strobe signal is removed from a current flowing from each of the plurality of terminals.
  • directly or indirectly formed on the transparent conductive film for position detection based on the generating step and the plurality of noise cut current signals Characterized in that it comprises the step of generating position data of the contact points that.
  • the step of generating the plurality of noise cut current signals includes a step of detecting a current flowing from each of the plurality of terminals and generating a plurality of current signals, Corresponding to each pulse of the strobe signal from each of the current signals Removing the portion.
  • the contact point is formed on the transparent conductive film for position detection, and the plurality of noise-cut current signals generated in a state of V or the like are held in an analog or digital manner. Is further included.
  • stray capacitance when the contact point is not formed on the transparent conductive film for position detection is compensated based on the plurality of noise cut current signals held in an analog manner or digitally.
  • the method further includes a step.
  • the method further includes a step of amplifying an amount of current change due to formation of a contact point on the position-detecting transparent conductive film.
  • An active matrix substrate including a plurality of pixel electrodes, a display medium layer, and a counter electrode disposed on the viewer side of the active matrix substrate via the display medium layer and facing the plurality of pixel electrodes
  • a display panel having a counter substrate, a display panel driving circuit that supplies a display signal voltage to the plurality of pixel electrodes and a common voltage to the counter electrode, and the counter electrode via the counter substrate.
  • a transparent conductive film for position detection arranged so as to face each other, a plurality of terminals connected to different portions of the transparent conductive film for position detection, and a current flowing from one of the plurality of terminals.
  • a plurality of current detection circuits for outputting current signals, and generating position data of contact points formed directly or indirectly on the transparent conductive film for position detection based on the current signals. That position a touch sensor-equipped display device and a data generation circuit, compensation elements independent to each of the plurality of current detection circuits are connected, touch sensor with Display device.
  • each of the plurality of current detection circuits includes a differential amplifier.
  • One of the inputs of the differential amplifier is electrically connected to one of the plurality of terminals, and the other is electrically connected to the compensation element.
  • the impedance of the plurality of compensation elements is substantially equal to the impedance of the stray capacitance when the contact point is formed on the position detecting transparent conductive film.
  • an alternating current that supplies an AC voltage for position detection to the plurality of terminals.
  • a voltage generation circuit is further included.
  • a horizontal synchronizing signal is supplied to the display panel driving circuit, and the position detecting AC voltage has a frequency that is an integral multiple of the horizontal synchronizing signal.
  • an inverter is further provided, and the drive frequency of the inverter is a frequency that is an integer multiple or a half integer multiple of the horizontal synchronization signal.
  • the inverter is a separately-excited inverter, and the drive frequency of the inverter is the same as the frequency of the AC voltage for position detection.
  • an AZD converter provided in common to the plurality of current detection circuits is further provided, and the position data generation circuit is configured to determine the position based on an output signal of the AZD converter by V. Generate data.
  • the apparatus further includes a plurality of sample and hold circuits that simultaneously sample and hold output signals of the plurality of current detection circuits.
  • the driving method of the present invention includes an active matrix substrate having a plurality of pixel electrodes, a display medium layer, and an observer side of the active matrix substrate via the display medium layer.
  • a display panel having a counter substrate having a counter electrode facing the pixel electrode; a display panel driving circuit for supplying a display signal voltage to the plurality of pixel electrodes and supplying a common voltage to the counter electrode;
  • a position-detecting transparent conductive film disposed so as to face the counter electrode via a substrate, a plurality of terminals connected to different locations of the position-detecting transparent conductive film, and each of the plurality of terminals being one of the plurality of terminals
  • a plurality of current detection circuits for detecting a current flowing from one of them and outputting a current signal, and a contact formed directly or indirectly on the transparent conductive film for position detection based on the current signal.
  • a display device with a touch sensor comprising a position data generating circuit for generating position data of the touch panel, the driving method comprising: (a) the common voltage whose polarity is inverted every predetermined period on the display panel; (B) generating position data of the contact point based on the current signal output from each of the plurality of current detection circuits; and (c) for detecting the position. And a step of compensating for stray capacitance when the contact point is not formed on the transparent conductive film.
  • each of the plurality of current detection circuits includes This is performed before detecting the current flowing from one of the plurality of terminals.
  • the method further includes a step of sample-holding a current signal output from each of the plurality of current detection circuits for a predetermined period.
  • the method further includes a step of amplifying an amount of current change due to the formation of a contact point on the position detecting transparent conductive film.
  • noise generated in the current that also flows through the terminal force of the position detection conductive film due to the common voltage accompanied by the reversal of the periodic polarity supplied to the counter electrode of the display panel is converted into the strobe signal. Use to remove. This improves the signal-to-noise ratio and improves the position detection accuracy.
  • the circuit configuration can be simplified by generating the strobe signal based on the horizontal synchronization signal supplied to the display panel.
  • the position detection accuracy is improved.
  • a display device with a touch sensor with a small parallax which does not require a shield layer between the touch sensor and the liquid crystal panel or a position detecting conductive film being kept away from the surface force of the liquid crystal panel. it can.
  • FIG. 1A is a diagram schematically showing a configuration of a display device with a touch sensor according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1B is a diagram schematically showing a configuration of a display device with a touch sensor according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 2A is a diagram showing an example of a time change of a common voltage applied to a transparent counter electrode of a display panel.
  • FIG. 2B is a diagram showing the time change of the induced voltage generated in the transparent conductive film for position detection when the common voltage shown in FIG. 2A is applied to the transparent counter electrode.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining the basic principle of a position detection method using a capacitive coupling method employed in the present invention.
  • FIG. 4 is a block diagram showing an example of a position data generation circuit included in the display device with a touch sensor according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining the operation of the noise elimination circuit 33.
  • (a) is a waveform of the horizontal synchronizing signal H of the display panel
  • (b) is a waveform of a common voltage supplied to the counter electrode
  • (D) is the waveform of the strobe signal
  • (e) is the waveform of the AC voltage for position detection
  • (f) is the superimposed noise component shown in (c).
  • the waveform of the current signal (g) is the current signal waveform force shown in (f), the waveform of the current signal with the noise component removed (the waveform of the noise cut current signal), and (h) is the integer of the horizontal sync signal H Has twice the frequency
  • the waveform of the strobe signal having a pulse width of one cycle of the position detection AC voltage, G) is the waveform of the noise cut current signal obtained by removing the noise component using the strobe signal shown in (i). Respectively.
  • FIG. 6A is a diagram showing a configuration of an analog drive strobe signal generation circuit.
  • FIG. 6B is a diagram showing a configuration of a digital drive strobe signal generation circuit.
  • FIG. 6C is a diagram illustrating a configuration example of a circuit that generates the AC voltage for position detection illustrated in FIG. 5 (h).
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration example of a circuit that generates the AC voltage for position detection illustrated in FIG. 5 (h).
  • 6E is a diagram showing a sine wave generation circuit according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6F is a diagram illustrating a sine wave generation circuit according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 Frequency of horizontal synchronizing signal H and AC voltage for position detection of the embodiment according to the present invention.
  • FIG. 8 is a diagram showing a position data generation circuit provided with a compensation element according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 10A is a diagram illustrating an example of a time change of a signal received by a noise elimination DC circuit of a conventional detection circuit and having a detection filtering circuit power.
  • FIG. 10B is a diagram showing an example of the time change of the DC voltage applied to the conventional AZD converter.
  • FIG. 1A and FIG. 1B schematically show the configuration of a display device 20 with a touch sensor according to an embodiment of the present invention.
  • the display device 20 with a touch sensor includes an active matrix type (for example, TFT type) display panel 10, a position detecting transparent conductive film 7, a drive circuit 14 for supplying various signals to the display panel 10, and a touch panel circuit 16 I have.
  • the drive circuit 14 is connected to a source driver 12a and a gate driver 12b that are mounted or monolithically formed on the active matrix substrate 8 of the display panel 10 via an FPC (flexible circuit board) 13.
  • a predetermined signal such as a display video signal is supplied to the driving circuit 14 via an external interface (IZF), and a horizontal synchronizing signal H, a vertical synchronizing signal V, a clock signal CLK (pixel clock)
  • the clock signal CLK may be generated by a PLL circuit within the drive circuit 14, for example.
  • the touch panel circuit 16 is connected to the vertical synchronization signal V or horizontal via the drive circuit 14 or directly from the outside.
  • a synchronization signal H and, if necessary, a clock signal CLK are supplied. It will be detailed later
  • the position data generation circuit (reference numeral 50 in FIG. 4) and the AC voltage generation circuit (reference numeral 18 in FIG. 4) are included in the touch panel circuit 16, and the display panel drive circuit (reference numeral 40 in FIG. 6). ) Includes a drive circuit 14, a source driver 12a, and a gate driver 12b. Further, the flow of each signal (connection form between circuits) in the display device with a touch sensor 20 of the present embodiment is merely an example, and needless to say, it can be modified to a logically equivalent connection form.
  • the display panel 10 includes at least an active matrix substrate 8 having a plurality of pixel electrodes, a display medium layer 4 made of, for example, liquid crystal, an observer side of the display medium layer 4, and the display medium layer And a counter substrate (insulating layer) 6 on which a transparent counter electrode 5 for driving 4 is formed.
  • the position-detecting transparent conductive film 7 is disposed so as to face the transparent counter electrode 5 through the counter substrate 6 of the display panel 10.
  • the transparent conductive film 7 for position detection is made of indium 'tin oxide (ITO), indium' lead oxide (IZO), tin oxide (NESA), zinc oxide, etc. formed by a well-known thin film formation technique such as sputtering. It is a transparent conductive film.
  • the sheet resistance value of the transparent conductive film 7 for position detection is preferably 500 to 2000 ⁇ , and more preferably 800 to 1200 ⁇ .
  • the film thickness of the position detecting transparent conductive film 7 is preferably 10 to 20 nm.
  • the material and film formation method of the position-detecting transparent conductive film 7 are not particularly limited, and known materials and film formation methods can be used, but in order to obtain a transparent conductive film with good heat resistance and durability, It is preferable to form a film by sputtering using a target containing Mg
  • the position-detecting transparent conductive film 7 is formed on the surface of a touch sensor substrate (not shown) made of another glass or transparent plastic, and the adhesive is applied to the outer surface (observer side surface) of the display panel 10. May be attached directly or with a gap (air layer).
  • the transparent conductive film 7 for position detection may be disposed on the display panel 10 side, and conversely, the touch sensor substrate may be disposed on the display panel 10 side.
  • the structure including the touch sensor substrate is advantageous in terms of yield and production efficiency because the display panel and touch sensor are manufactured separately and combined at the end. Further, when the touch sensor substrate is directly bonded to the display panel 10, an interface with air is not formed between the two, so that reflection of external light that hinders display can be reduced.
  • the touch sensor substrate when the touch sensor substrate is mounted with a gap on the outer surface of the display panel 10, it is possible to prevent the display image from being disturbed due to the pressure generated by the contact point being directly applied to the display panel 10. It can Alternatively, the position detecting transparent conductive film 7 may be directly formed on the outer surface of the counter substrate 6 of the display panel 10. With this configuration, the thickness of the entire display device with a touch sensor can be reduced.
  • a protective layer made of a transparent resin film such as TAC may be formed. Further, anti-reflection treatment and Z or anti-fouling treatment may be applied as necessary.
  • a low-resistance conductive pattern and a wiring pattern for connection to an external touch panel circuit 16 for the purpose of adjusting the electric field distribution on the outer periphery of the position detection region of the position detection transparent conductive film 7 (both not shown) ) Is formed by a well-known thin film forming technique or thick film printing technique.
  • the position data generation circuit 50 included in the touch panel circuit 16 generates position data of the contact point based on the current flowing through the position detecting transparent conductive film 7 as described later. Generate.
  • a shield layer is provided between the counter electrode 5 and the position detecting transparent conductive film 7, or the distance between the counter electrode 5 and the position detecting transparent conductive film 7 is sufficiently increased.
  • the position detecting transparent conductive film 7 is arranged so as to face the transparent counter electrode 5 through the counter substrate 6 and has a small parallax.
  • a color filter layer, a polarizing plate, a retardation plate, or the like that is formed only by the counter substrate (glass substrate) is disposed between the counter electrode 5 and the position detecting transparent conductive film 7 as necessary. Since these thicknesses are small, the effect on parallax is small.
  • the distance between the counter electrode 5 and the position-detecting transparent conductive film 7 is preferably 2 mm or less.
  • the display device 20 with a touch sensor since the distance between the counter electrode 5 and the position-detecting transparent conductive film 7 is small, the common voltage with periodic inversion of the polarity applied to the transparent counter electrode 5 is An induced voltage is generated in the transparent conductive film 7 for position detection. As will be described later, the display device with a touch sensor 20 has a straw synchronized with the polarity inversion period of the common voltage. The effect of the induced voltage, which is a noise component, is removed using the noise signal to achieve high position detection accuracy.
  • an active matrix type (for example, TFT type) liquid crystal display panel is preferably used.
  • the active matrix substrate provided with TFTs and pixel electrodes and the counter substrate including the counter electrodes facing the plurality of pixel electrodes
  • the counter substrate is disposed on the viewer side.
  • the common voltage polarity is constant. Inverts every cycle (eg 1 horizontal sync period) (1H inversion).
  • the horizontal synchronization period is also called a horizontal scanning period and is the reciprocal of the horizontal synchronization frequency.
  • a known TFT type liquid crystal display panel and its drive circuit can be used. Since the configuration and operation of the TFT type liquid crystal display panel and its driving circuit are well known, a detailed description thereof will be omitted here.
  • the display device 20 with a touch sensor according to the embodiment of the present invention will be described in more detail with reference to FIG.
  • a case where a liquid crystal panel is used as the display panel 10 will be exemplified.
  • the display panel 10 When a liquid crystal panel is used as the display panel 10, for example, as shown in FIG. 1, the display panel 10 has a counter substrate 6, a transparent counter electrode 5, and a display medium layer 4 containing a liquid crystal material. Furthermore, an active matrix substrate 8 and a first polarizing plate 1 are further provided so as to face the transparent counter electrode 5 with the display medium layer 4 interposed therebetween.
  • the active matrix substrate 8 includes a substrate 2 formed of a transparent material such as glass or plastic.
  • a TFT array 3 is formed on the main surface of the substrate 2, and pixel electrodes (not shown) are arranged in a matrix. ing.
  • the counter substrate 6 is, for example, a glass substrate or a plastic substrate, and may further include a color filter and a second polarizing plate as necessary. In addition, the color filter and the second polarizing plate may be arranged on the observer side of the position detection transparent electrode 7.
  • the thickness of the counter substrate 6 is, for example, 0.2 mm or more and 1.1 mm or less, and is a capacitor formed of the position detecting transparent conductive film 7, the transparent counter electrode 5, and the counter substrate 6 (insulating layer) between them.
  • the capacity of the substrate is about 200 pF or more, and the voltage induced in the position detecting transparent conductive film 7 becomes a noise component.
  • FIG. 2A is a diagram showing an example of a time change of the common voltage applied to the transparent counter electrode 5 of the display panel 10.
  • the vertical axis represents the potential of the transparent counter electrode 5, and the horizontal axis represents time.
  • 1H inversion line inversion driving
  • FIG. 2A is a diagram showing an example of a time change of the common voltage applied to the transparent counter electrode 5 of the display panel 10.
  • the vertical axis represents the potential of the transparent counter electrode 5, and the horizontal axis represents time.
  • 1H inversion line inversion driving (inversion every 1 horizontal synchronization period: sometimes referred to as 1H inversion) is shown as an example, but the present invention is not limited to this and is applied to 2-line inversion (2H inversion). You can also.
  • the positive and negative polarities of the common voltage are inverted every horizontal synchronization period.
  • the absolute value of the positive voltage value is not necessarily equal to the absolute value of the negative voltage value.
  • this common voltage generates an induced voltage in the position detecting transparent conductive film 7.
  • FIG. 2B shows the time change of the induced voltage generated in the position-detecting transparent conductive film 7 when the common voltage shown in FIG. 2A is applied to the transparent counter electrode 5.
  • the vertical axis represents the potential of the transparent conductive film 7 for position detection, and the horizontal axis represents time.
  • This induced voltage is synchronized with the voltage change of the transparent counter electrode 5 shown in FIG. 2A, and is a pulse wave that alternately takes a maximum value or a minimum value every horizontal synchronization period.
  • the induced voltage shown in Fig. 2B is a noise component that cannot be ignored.
  • the distance between the transparent counter electrode 5 and the position detecting transparent conductive film 7 is 0.8 mm, and the voltage shown in FIG.
  • the induced voltage shown in FIG. 2B having an amplitude of 0.65 V may be generated in the position-detecting transparent conductive film 7 depending on the use environment.
  • the position detecting transparent conductive film 7 is formed at, for example, corners of position detecting terminals El, E2, E3, and E4 force S4.
  • An AC voltage for position detection is supplied from the AC voltage generating circuit 18 to the transparent conductive film 7 for position detection via the terminals El, E2, E3, and E4.
  • an example in which an AC voltage generation circuit 18 common to four terminals is used is shown, but the present invention is not limited to this as long as an AC voltage with the same homologous potential can be applied. If there are at least two terminals, the position between the terminals can be determined.
  • a contact point is formed on the transparent conductive film 7. In the present specification, these may be expressed as forming contact points directly or indirectly on the position-detecting transparent conductive film 7.
  • the position detecting transparent conductive film 7 When a contact point is formed on the position detecting transparent conductive film 7, the position detecting transparent conductive film 7 is capacitively coupled to the ground (ground plane).
  • This capacitance is, for example, a combination of a capacitance between the protective layer and the position detecting transparent conductive film 7 and an impedance existing between the operator and the ground (ground).
  • the electrical resistance value between the capacitively coupled contact portion and the four corner terminals of the position detecting transparent conductive film 7 is proportional to the distance between the contact portion and each terminal. Therefore, a current approximately inversely proportional to the distance between the contact portion and each terminal flows through the terminals at the four corners of the transparent conductive film 7 for position detection. By detecting the magnitude (relative ratio) of these currents, the position coordinates of the contact portion can be obtained.
  • the current does not flow in this case.
  • the current flows through the stray capacitance even when the contact point is formed. In order to detect the position, it is necessary to obtain a change (increase) in current due to the formation of the contact point.
  • the X coordinate and Y coordinate of the contact position with respect to the position detecting transparent conductive film 7 can be determined based on, for example, the following equations.
  • X is the X coordinate of the contact position on the transparent conductive film 7 for position detection
  • Y is the position detection. It is a Y coordinate of the contact position on the transparent conductive film 7 for use.
  • K is the offset (output position)
  • the position of contact with the position-detecting transparent conductive film 7 is i, i,
  • the position data generation circuit detects currents flowing from a plurality of locations of the position detection transparent conductive film 7, and based on the detected currents (changes due to the formation of contact points), Generate position data.
  • FIG. 4 is a block diagram illustrating an example of the position data generation circuit.
  • the position data generation circuit 50 illustrated in FIG. 4 includes a strobe signal generation circuit 32 that generates a strobe signal synchronized with the polarity inversion period of the common voltage, and four strobe signal generation circuits each connected to one of four terminals. And a noise cut current signal generation circuit 30. Based on the strobe signal, the noise cut current signal generation circuit 30 removes a predetermined portion from the current flowing from each terminal and generates a noise cut current signal. The position data generation circuit 50 generates the noise cut current signal. Based on the signal, the position data of the contact point is generated.
  • the noise cut current signal generation circuit 30 detects a current flowing from each terminal and outputs a current signal, and a current detection circuit 31 outputs a current signal based on the strobe signal.
  • a noise removal circuit 33 for removing a predetermined portion of the signal is shown.
  • the last circuit 33 may be connected between each terminal and the current detection circuit 31.
  • the operation of the current detection circuit 31 may be controlled ONZOFF based on the strobe signal.
  • the four noise cut current signal generation circuits 30 exemplified here are each provided with a current detection circuit 31.
  • the four current detection circuits 31 are connected to terminals E1 to E4 at the four corners of the position detecting transparent conductive film 7, respectively.
  • the current detection circuit 31 measures the current flowing between each of the four terminals E1 to E4 of the position-detecting transparent conductive film 7 and the dull. Since the position detection transparent conductive film 7 is applied with a position detection AC voltage, the current flowing through each of the terminals E1 to E4 due to contact with a finger or the like has an AC component, and the common voltage The voltage induced by is included as a noise component.
  • the noise removal circuit 33 removes noise associated with the polarity inversion of the common voltage.
  • the current signal from which noise has been removed by the noise removal circuit 33 has the same frequency component as the AC voltage for position detection, but is detected by the detection filtering circuit 34 as necessary.
  • the detection filtering circuit 34 includes, for example, a half-wave rectification circuit, a full-wave rectification circuit, or a synchronous detection circuit (with the frequency of the AC voltage generation circuit 18 as a reference). Synchronous detection circuits are said to have higher frequency discrimination capability than CR filters or LC filters.
  • the detection filtering circuit 34 performs filtering (band limiting) to remove various noises having a frequency different from the frequency of the AC voltage generation circuit 18 from the frequency component contained in the received noise force current signal. I do.
  • the signal output from the detection filtering circuit 34 is input to the sample hold circuit 35 and held for a predetermined period.
  • the sample-and-hold circuit 35 is a single AZD provided in common to the four sample-and-hold circuits 35 via the analog multiplexer 36, and holds the signal held in synchronization with the externally supplied 4-channel simultaneous drive hold signal. Send to strange 37.
  • current signals of a plurality of channels here, 4 channels
  • an AZD converter 37 is provided for each channel. As a result, the variation between channels can be reduced, and the position detection accuracy can be improved.
  • This sample and hold operation is synchronized with the vertical sync signal V supplied to the display panel.
  • the sample hold circuit 35 may be omitted.
  • the analog multiplexer 36 sends the output corresponding to the current signals from the four terminals E1 to E4 to the AZD converter 37.
  • the AZD converter 37 generates a digitized current signal (digitized current data) and sends it to the processing device 38.
  • the digitized current data is obtained by converting i, i, i, and i in Equation 1 and Equation 2 described above into DC voltage values.
  • the processing device 38 obtains coordinates X and Y based on the above formulas 1 and 2, determines an input command by the operator who formed the contact point, and performs predetermined data processing, etc. I do.
  • the processing device 38 is installed in, for example, a car navigation device, a portable information terminal (PDA), an ATM, a ticket vending machine, or various computers equipped with the display device of FIG. 1 and executes data processing. It is.
  • the position data generated by the position data generation circuit 50 is not limited to the above example.
  • the position data generation circuit 50 may obtain an XY coordinate using the digitized DC voltage value and output it as position data.
  • the noise removal circuit 33 uses the strobe signal supplied from the strobe signal generation circuit 32 to remove a noise component caused by the polarity inversion of the common voltage contained in the current signal output from the current detection circuit 31. Remove.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining the operation of the noise removal circuit 33.
  • FIG. 5 (a) shows the waveform of the horizontal synchronizing signal H of the display panel.
  • Figure 5 (b) shows the common voltage supplied to the counter electrode.
  • FIG. 5 (c) shows the waveform of the induced voltage (noise component) induced in the conductive film for position detection.
  • Figure 5 (d) shows the waveform of the strobe signal.
  • Figure 5 (e) shows the waveform of the AC voltage for position detection.
  • Figure 5 (f) shows the current signal waveform (before noise cut) on which the noise component shown in Figure 5 (c) is superimposed.
  • Fig. 5 (g) shows the current signal waveform force noise component shown in Fig. 5 (f).
  • Current signal waveform (noise-cut current signal waveform) is shown.
  • Fig. 5 (h) has a frequency that is an integral multiple of the horizontal sync signal H (for example, 4 times) and is synchronized with the horizontal sync signal H.
  • Figure 5 (i) shows the waveform of the strobe signal with a pulse width of one period of the AC voltage for position detection shown in Figure 5 (h).
  • Figure 5 (j) shows the waveform of the noise cut current signal obtained by removing the noise component using the strobe signal shown in Figure 5 (i).
  • the pulse width of the strobe signal may be a pulse width that is an integral multiple of one period of the AC voltage for position detection. If the phase relationship between the rising and falling edges of the strobe signal shown in Fig. 5 (d) and the AC voltage for position detection shown in Fig. 5 (e) is not fixed, it is shown in Fig. 5 (g). Thus, a steep waveform change occurs before and after the noise component removal part of the noise cut current signal. On the other hand, when the timing of the rising and falling edges of the strobe signal (Fig. 5 (i)) is adjusted so that the AC voltage for position detection shown in Fig. As shown in (3), there is no sharp waveform change before and after the noise component removal unit, and the SN ratio is improved.
  • the horizontal synchronization frequency is, for example, 15.75 kHz (NTSC, EGA, QVGA) or 31.5 kHz (VGA, wide VGA), and the vertical synchronization frequency is, for example, 60 Hz.
  • the polarity of the common voltage is reversed as shown in FIG. 5 (b).
  • This time Tc is typically determined based on the time ⁇ of the falling edge of the pulse of the horizontal sync signal (rising edge when the polarity of the pulse of the horizontal sync signal is opposite to the example shown in the figure).
  • the horizontal synchronization signal pulse rises (or falls when the polarity of the horizontal synchronization signal pulse is opposite to that shown in the example).
  • the power to make a positive pulse or a negative pulse and whether the rising edge or the falling edge is the reference are arbitrary, and are generally determined by the system that supplies various signals to the display element. It is determined.
  • the noise removal circuit 33 removes the noise component from the current signal output from the current detection circuit 31 using the strobe signal shown in FIG. 5 (d). To do.
  • the strobe signal shown in Fig. 5 (d) is the falling edge T of the horizontal sync signal H pulse.
  • ⁇ active '' means ⁇ active '' in the sense that the noise cut function is activated, and in the circuit example of FIG. 8, it means that the output of the analog switch 31b is in the ⁇ OFF '' state.
  • “Inactive” means that the analog switch is turned “ON”.
  • the noise cut current signal shown in Fig. 5 (g) is obtained. Get. For example, by inputting the strobe signal and the current signal output from the current detection circuit 31 to the analog switch 31b in FIG. 8, the output corresponding to the pulse of the strobe signal is also removed from the current signal power, that is, the noise. A cut current signal (Fig. 5 (g)) can be obtained.
  • the frequency of the AC voltage for position detection is an integer multiple of the horizontal synchronizing signal H.
  • the frequency of the AC voltage for position detection set in this way has a frequency that is an integral multiple of the strobe signal. After setting the frequency of the AC voltage for position detection in this way, the AC voltage for position detection and the horizontal synchronization signal are shown in Fig. 5 (h). H (synchronized with each other) and the strobe signal pass as shown in Fig. 5 (i).
  • the pulse width is an integral multiple of one period of the AC voltage for position detection.
  • a noise cut current signal as shown in Fig. 5 (j) can be obtained, the current signal can be cut at a constant timing, and interference between the current signal and the horizontal synchronization signal H (i.e., position AC for detection
  • the AC voltage for position detection has a frequency that is an integral multiple of the horizontal synchronizing signal H and is horizontal.
  • the AC voltage for position detection has a frequency that is 1 / integer times the horizontal synchronizing signal H and is the same as the horizontal synchronizing signal H.
  • the transmissive liquid crystal display device includes a knocklight and includes an inverter of the knocklight.
  • the drive frequency of the inverter is the horizontal sync signal H
  • the drive frequency of the inverter has a frequency that is an integer multiple or a half integer multiple of the strobe signal.
  • Inverters are classified into self-excited type and separately excited type. It is difficult to always satisfy the above-mentioned condition that the oscillation frequency of the self-excited inverter easily fluctuates due to the influence of fluctuations in the load of the fluorescent discharge tube used for the power supply voltage or the backlight. On the other hand, the oscillation frequency of the separately-excited inverter is controlled by an external oscillation circuit.
  • the phase relation to the current signal or video signal is fixed by dividing the clock signal CLK appropriately or using the horizontal synchronization signal as the original oscillation. Therefore, it is possible to suppress the degradation of position detection accuracy and interference with the display screen.
  • the horizontal sync frequency is 31.5kHz
  • the drive frequency of the inverter is 15.75kHz, 31.5kHz, 47.25kHz, 63kHz, which is an integer multiple or half integer multiple. If the horizontal synchronization frequency is 15.75 kHz, it may be an intermediate frequency between the above frequencies.
  • the drive frequency of the inverter may be the same as the frequency of the position detection AC voltage.
  • the strobe signal can be generated by using various known circuits. When the signal used by the driving circuit of the liquid crystal display panel or the signal generated by the driving circuit is used, the circuit configuration can be simplified and the cost can be reduced. Can be reduced. [0121]
  • the strobe signal can be generated using a signal used by the display panel drive circuit 40, as shown in FIGS. 6A and 6B.
  • FIG. 6A shows the case where the display panel drive circuit 40 is an analog signal input type
  • FIG. 6B shows the case where the drive circuit 40 is a digital signal input type. Note that the power display panel drive circuit 40, which is omitted for simplicity in FIGS.
  • V for data line driving circuit or column driving circuit
  • gate driver for scanning line driving circuit or row driving circuit
  • the vertical synchronizing signal V and the horizontal synchronizing signal H are supplied to the analog signal input type display panel driving circuit 40 shown in FIG. 6A.
  • the reference clock signal is used to control the source driver and the like.
  • the timing generation circuit 144 receives the reference clock signal and the vertical synchronization signal V, and uses, for example, an FF circuit to
  • a common voltage whose polarity is inverted in synchronization with the flat sync signal is generated and supplied to the counter electrode.
  • the polarity of the common voltage is inverted every horizontal synchronization period or every two horizontal synchronization periods. Further, the polarity of the common voltage is inverted every field in synchronization with the vertical synchronizing signal V.
  • the strobe signal generation circuit 32 includes a Tsl generation circuit 132, a Ts2 generation circuit 134, and a timing synthesis circuit 136.
  • the strobe signal generation circuit 32 generates a signal that defines Tsl and Ts2 based on the reference clock signal and the horizontal synchronization signal H supplied to the Ts 1 generation circuit 132 and the Ts2 generation circuit 134 via the drive circuit 40, and generates a timing signal.
  • the circuit 136 combines these to generate the strobe signal shown in Fig. 5 (d).
  • the time width of Tsl, Ts2, and Tc can also be determined by counting the force reference clock signal that can also be generated by a one-shot multivibrator.
  • a pixel clock signal is supplied as a clock signal CLK to the digital drive circuit 40 shown in FIG. 6B.
  • the pixel clock signal corresponds to the reference clock signal in the analog driving circuit and is synchronized with the horizontal synchronizing signal H.
  • H horizontal synchronizing signal
  • the drive circuit 40 does not need to be provided with a PLL circuit like the drive circuit 40 shown in FIG. 6A. Based on the vertical synchronization signal V, the horizontal synchronization signal H, and the image clock signal CLK, the drive circuit 40 has a common power supply.
  • the strobe signal generation circuit 32 can also generate a strobe signal based on the image clock signal CLK and the horizontal synchronization signal H in the same manner as described above.
  • the time width of Tsl, Ts2, and Tc can be generated by a one-shot multivibrator as in the case of the display panel drive circuit with analog signal input, but the timing is determined by counting the reference clock signal. You may decide. In mass-produced products, these time widths are generated in a dedicated gate array.
  • the reference clock signal output from the PLL circuit 142 is divided as shown in FIG. 6C.
  • AC voltage generation circuit 18 includes frequency divider circuit 137.
  • the reference clock signal generated by the horizontal synchronization signal H is input to the frequency dividing circuit 137.
  • Frequency divider 1 Frequency divider 1
  • the frequency dividing circuit 137 generates an AC voltage for position detection by dividing the pixel clock signal CLK instead of the reference clock signal.
  • the period of the AC voltage for position detection is ⁇ '( ⁇ ' is an integer) times the period of polarity inversion of the common voltage or lZn 'Double period and synchronized with polarity inversion period of common voltage.
  • a dot clock signal may be used as the reference clock signal, and the position detection AC voltage may be generated by dividing the dot clock signal.
  • the position detecting AC voltage may be generated by dividing the color carrier included in the video signal.
  • the divided frequency obtained by the frequency division is a square wave
  • a sine wave synchronized with the square wave can be generated by using, for example, the sine wave generation circuit 138 shown in FIG. 6E.
  • the sine wave generation circuit 138 may be incorporated in the frequency divider circuit 137, for example, or may be arranged on the output side of the frequency divider circuit 137.
  • Noise is generated by interference between the position detection AC voltage and the common voltage. Since such interference noise causes a decrease in position detection accuracy, it is desirable to set the frequency of the AC voltage for position detection so that interference noise does not occur.
  • the frequency of the AC voltage for position detection is set between the first frequency and the second frequency, and the frequency of the AC voltage for position detection is set to a frequency that is more than a predetermined frequency (for example, 1 kHz) between AC voltage for position detection and horizontal sync signal H
  • the frequency of the position detection AC voltage is m (m is an integer) times or lZm times and the horizontal synchronization signal H is M (M is an adjustment).
  • the frequency of the position detection AC voltage so that the frequency is approximately equal to the frequency of 1) or 1ZM, the interference between the position detection AC voltage and the horizontal sync signal H is further reduced.
  • substantially equal means, for example, that the first two digits of the frequency value are equal.
  • the frequency of the horizontal sync signal H is 15. 73426374kHz, and the position detection AC
  • the frequency of the AC voltage for position detection is set between the frequency and the frequency of the AC voltage for position detection at a frequency 1 kHz or more away from each of the first frequency and the second frequency.
  • the frequency of the nth harmonic and n + first harmonic of the horizontal sync signal H is 45
  • n 2 to make it near kHz.
  • the frequency of the position detection AC voltage is set so that the frequency m times the position detection AC voltage and the frequency M times the horizontal synchronization signal H are substantially equal.
  • the lower limit frequency of the AC voltage for position detection is 44.96 kHz
  • the AC voltage for position detection is 44. 96kHz ⁇ (AC voltage for position detection) ⁇ 46. 20kHz may be set.
  • the frequency of the horizontal synchronization signal H is 15. 73426374 kHz
  • the position detection AC An example of setting the current voltage to a frequency around 6.5 kHz is explained.
  • the frequency of the position detection AC voltage is set between the first frequency and the second frequency, and the frequency of the position detection AC voltage is set to a frequency 1 kHz or more away from each of the first frequency and the second frequency.
  • Interference can be further suppressed by setting to 479kHz.
  • the upper limit frequency of the AC voltage for position detection is 6.479 kHz
  • the AC voltage for position detection is 6 245kHz ⁇ (AC voltage for position detection) ⁇ 6. 479kHz may be set.
  • the contents described above are examples of the frequency setting method when using an NTSC analog signal input display panel.
  • Analog signal input display panels such as PAL and SECAM, and digital signal input When using other display panels, Interference can be suppressed by setting the frequency of the AC voltage for position detection by the same setting method as described above.
  • the position detection AC voltage within the numerical range as described above can be set by setting constants of components (capacitor, resistance, etc.) included in the AC voltage generation circuit to appropriate values.
  • the AC voltage generation circuit 18 includes a sine wave generation circuit 139 as shown in FIG. 6F.
  • the sine wave generation circuit 139 is a self-excited oscillation circuit, and the oscillation frequency f is f
  • the position data generation circuit 50 of the present embodiment generates a strobe signal using a signal used for driving the liquid crystal display panel, and inverts the polarity of the common voltage using the strobe signal. Can be efficiently removed.
  • the position data generation circuit (detection circuit) described in Patent Document 3 does not include an AC voltage source for position detection, and as shown in FIG.
  • the output current signal is input to an analog signal processing circuit without removing a signal corresponding to the voltage induced by the common voltage, and is subjected to amplification and band-pass filtering. Thereafter, the output signal of the analog signal processing circuit is detected by a detection filtering circuit, and various noises are removed.
  • the output signal of the detection filtering circuit power is input to the noise elimination DC circuit and converted to DC to generate a signal having a value proportional to the current flowing through each terminal.
  • Patent Document 3 describe an example in which the display mode period T1 and the position detection mode period T2 are operated in a time-sharing manner.
  • the detection mode period T2 shall be assigned to a period other than the display mode period T1. In other words, it is based on the technical idea of effectively using the non-display period.
  • the present invention The purpose of this method is to eliminate the voltage induced by the common voltage whose polarity is inverted during the indicated period (generally the horizontal blanking period or horizontal blanking period) and improve the position detection accuracy. Is different.
  • the noise elimination DC circuit described in Patent Document 3 is provided with a capacitor in the amplification circuit, and smoothes the input signal.
  • a signal having an induced noise component as shown in FIG. 10A is time-averaged between the induced noise component and the current value that should be detected other than the induced noise component as shown in FIG. 10B. Converted to a direct current signal.
  • FIG. 10A is a diagram illustrating an example of a time change of a signal (voltage value) received by the noise canceling DC circuit by the detection filtering circuit force, where the vertical axis indicates potential and the horizontal axis indicates time.
  • the strobe signal can be obtained with a simple circuit configuration by using the signal used for driving the liquid crystal display panel.
  • Another reason for the low position detection accuracy of the conventional touch sensor is that a contact point is formed on the conductive film for position detection (that is, when the touch sensor is not touched with a finger or a pen). ) Through the stray capacitance, and as a result, the output voltage value of the position detection circuit (hereinafter referred to as the output bias value) takes a non-zero value. When a contact point is formed, the amount of current flowing through the finger and the like further increases. Therefore, only the increased amount must be taken out and used as a base value for coordinate calculation.
  • each channel of the current detection circuit is associated with a terminal of the transparent conductive film for position detection. And a compensation element.
  • FIG. 8 exemplifies a configuration in which a compensation element is provided for the position data generation circuit 50 described above.
  • a compensation element is provided in the detection circuit described in Patent Document 3, it is possible to prevent a decrease in detection accuracy due to stray capacitance.
  • the current detection circuit 31 illustrated here constitutes an analog differential amplifier by three operational amplifiers.
  • the resistance values and compensation element (capacitor) values shown in Fig. 8 are examples of values for a 7-inch wide-screen TFT liquid crystal display panel. It goes without saying that these values are adjusted according to the screen size of the display panel and the configuration of the transparent conductive film for position detection.
  • the impedance of the compensation elements Ccl to Cc4 is set to a value almost equal to the stray capacitance (including the capacitance of the wiring section) seen from the corresponding terminals E1 to E4.
  • a configuration in which a capacitor (capacitor) is provided as a compensation element is illustrated, but the present invention is not limited to this. For example, if the wiring resistance from the transparent conductive film for position detection to the current detection circuit cannot be ignored, a compensation element that is connected in series with a capacitor and a resistor or a parallel connection may be used. .
  • each of the compensation elements Ccl to Cc4 is independently provided in the corresponding current detection circuit 31.
  • Each current detection circuit 31 constitutes a differential amplifier, and one input of the differential amplifier is electrically connected to one of the terminals, and the other is electrically connected to a compensation element (capacitor).
  • compensation element (capacitance) Ccl electrode and position detection The transparent conductive film terminal El is connected to the + terminals of two operational amplifiers arranged on the input side of the analog differential amplifier 31a.
  • the analog differential amplifier 3 la converts the difference between the current flowing from the terminal E1 and the current flowing from the compensation element (capacitance) Ccl into a voltage and amplifies it.
  • the capacitance of the compensation elements (capacitances) Ccl to Cc4 is set equal to the stray capacitance when the contact point is not formed in the position detection conductive film, the position detection conductive film Only the current change caused by the capacitance change (ie, impedance change) due to the formation of the contact point can be amplified.
  • the impedance of the compensation elements Ccl to Cc4 is substantially equal to the impedance of the stray capacitance when no contact point is formed on the position detection transparent conductive film.
  • the impedance of the compensation element is preferably set to the value of the stray capacitance obtained by actual measurement for each touch sensor, but may be set to a representative value in consideration of the range of manufacturing variation. Of course, as a configuration in which the impedance can be made variable, it may be adjusted for each touch sensor.
  • a circuit that holds the noise cut current signal output from each of the noise cut current signal generation circuits 30 in an analog or digital manner in a state where no contact point is formed is provided. Based on the noise-cut current signal held in a digital or digital manner, the contribution of stray capacitance when no contact point is formed on the position-detecting transparent conductive film 7 may be compensated and canceled. In order to compensate for the noise-cut current signal in a poor state when a contact point is formed, for example, another sample hold circuit 35 shown in FIG. 4 is provided for each channel, and the contact point is not formed. The noise cut current signal when there is no signal may be held in advance as an analog voltage.
  • the noise cut current signal in the state where no contact point is formed is converted into digital data by an AD converter.
  • the noise cut current signal in the state where no contact point is formed is converted into digital data by an AD converter.
  • the sample hold circuit 35 may hold it.
  • the noise cut current signal when a contact point is formed on the transparent conductive film for position detection 7 is also converted into digital data by the AD converter, and the above digital data is subtracted to reduce the contribution of stray capacitance. You can compensate and cancel.
  • the effect of improving the detection sensitivity obtained by providing the compensating element is not limited to the present embodiment.
  • the effect of improving the detection sensitivity can be obtained.
  • the display panel 10 used in the present embodiment is not limited to this.
  • an electrophoretic display panel having an electrophoretic layer as the display medium layer can be used.
  • the noise cutting technology using the strobe signal of the present invention can be used in any display panel as long as a common voltage with periodic inversion of polarity is applied to the transparent counter electrode provided in the display panel. Is possible.
  • the present invention it is possible to provide a display device with a touch sensor that has high position detection accuracy, requires a complicated circuit configuration, is thin, and has low parallax.
  • the display device with a touch sensor of the present invention can be suitably used for, for example, a car navigation device, a portable information terminal (PDA), an ATM, a ticket machine, and the like.

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Description

タツチセンサ付き表示装置およびその駆動方法
技術分野
[0001] 本発明は、表示面におけるペンや指などによって接触された位置を検出することの できるタツチセンサ付き表示装置およびその駆動方法に関する。
背景技術
[0002] タツチセンサ（「タツチパネル」とも 、う。）は、指やペンなどによる接触が行われた場 所の位置検出を行い情報処理システムに操作者の意図を伝達するための入力装置 である。位置検出の方式としては、静電容量結合方式、抵抗膜方式、赤外線方式、 超音波方式および電磁誘導 Z結合方式などが知られている。
[0003] 静電容量結合方式のタツチセンサは、例えば特許文献 1に開示されて!、る。静電 容量結合方式のタツチセンサでは、位置検出用導電膜には位置検出用の端子が 4 隅に形成され、上記端子に交流電圧を印加する構成を有している。上記位置検出用 導電膜に指やペンなどによって接触点が形成されると、位置検出用透明導電膜がグ ランド (接地面)と容量的に結合される。容量結合した接触部分と位置検出用透明導 電膜の 4隅の端子との間に流れる電流値を検出することで接触部分の位置座標を求 めている。
[0004] タツチセンサを表示装置と一体的に使用する場合、例えば、液晶パネルなどの表 示パネルの前面 (観察者側）にタツチセンサを配置することになる。この場合、タツチ センサが表示パネルからのノイズを受け、タツチセンサの位置検出精度が低下するこ とが問題になっている。表示パネルからのノイズには、例えば、液晶パネルが備える 対向電極に印加される共通電圧に起因して、タツチセンサが備える位置検出用透明 導電膜に発生する誘起電圧が含まれる。
[0005] 従来、液晶パネルに静電容量結合方式のタツチセンサを配置する場合、タツチセン サが備える位置検出用透明導電膜と液晶パネルとの間にシールド層を配置し、この シールド層により、タツチセンサが液晶パネル力ものノイズによって悪影響を受けるの を抑制していた。さらに、タツチセンサの位置検出用透明導電膜を液晶パネル力も十 分遠ざけて配置し、これによつても液晶パネル力 のノイズによる影響を抑制して 、た
[0006] 抵抗膜方式のタツチセンサを備えた表示装置は、例えば特許文献 2に開示されて いる。この公報では、タツチセンサから出力データを取り込むタイミングを変化させる ことにより、出力データに液晶パネル力 発生するノイズが混入しないようにしている
[0007] また、表示信号に起因するノイズを回避する方法として、表示信号のな!、ブランキ ング期間に、接触が行われた場所の位置検出を行う方法も用いられている。
[0008] 一方、本出願人は、表示パネルに供給される電圧によって位置検出用導電膜に誘 起される電圧を積極的に利用した静電容量結合方式のタツチセンサを備える表示装 置および位置検出方法を特許文献 3に開示して ヽる。この構成を採用するとシールド 層を設ける必要が無いので、従来よりも視差を小さくできる。
[0009] また、特許文献 4は、ノイズの影響を抑制するために、位置検出用導電膜に印加さ れる交流電圧を、誘起電圧の n次高調波および (n+ 1)次高調波の間の周波数に設 定する座標検出装置を開示している。特許文献 5は、ノイズの影響を抑制するために
、位置検出用導電膜に印加される交流電圧を、誘起電圧の周期の lZnの近傍の周 期に設定する座標入力装置を開示している。
特許文献 1：特表昭 56— 500230号公報
特許文献 2：特開平 9 - 128146号公報
特許文献 3：特開 2004 - 21327号公報
特許文献 4：特開昭 62— 037725号公報
特許文献 5 :特開昭 62— 165229号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0010] し力しながら、タツチセンサと液晶パネルとの間にシールド層を設けた場合、および
Zまたは、タツチセンサの位置検出用透明導電膜を液晶パネル力 十分遠ざけて配 置した場合、視差が大きくなるという問題がある。また、シールド層の存在により透過 率が低下する場合がある。さらに、タツチセンサを設けた表示装置が大型化し、薄型 化が困難になるという問題もある。
[0011] また、特許文献 2の表示装置では、タツチセンサのサンプリングクロックと液晶パネ ルの駆動信号の出力変化タイミングとを常時監視して、駆動信号出力がタツチセンサ 信号にノイズとして混入するおそれがある場合には、タツチセンサのサンプリングクロ ックを変化させるための回路が別途必要となる。従って、装置の回路が複雑化すると いう問題が生じる。
[0012] また、ブランキング期間に位置検出を行うことによってノイズの影響を回避する場合 、水平ブランキング期間はノイズ回避のための処理を行うのに時間が十分でな 、ため 、垂直ブランキング期間に検出を行う必要がある。垂直ブランキング期間に位置検出 を行うには、液晶を、例えば、 60Hzで駆動している場合、サンプリング間隔は 16. 7 msとなる。この間隔では、タツチセンサの使用者がスムーズに接触位置を入力するの には遅すぎる。また、このブランキング期間に位置検出を行う方法を実現するために は、液晶パネルの駆動タイミングを知る必要があるため、タイミング信号を得るための 回路が別途必要となる。従って、装置の回路が複雑ィ匕するという問題が生じる。
[0013] 特許文献 3に記載されているタツチセンサ付き表示装置は、上述したように、それ以 前のものに比べて、視差が小さいなどの利点を有しているものの、位置検出用導電 膜に交流電圧を印加するための交流電圧源に変えて誘起電圧を利用するため、タツ チして 、な 、時に流れて 、る電流値に比べ、タツチセンサへの接触時の電流変化が 小さぐまた、表示パネルの駆動状態 (表示画面の内容)の影響を受け易ぐ十分な 位置検出精度が得られないことがある。
[0014] また、特許文献 4の座標検出装置では、位置検出用導電膜に印加される交流電圧 の 2次高調波と、誘起電圧の（2n+ 1)次高調波とが干渉してノイズが発生すると！/、う 問題がある。特許文献 5の座標入力装置では、位置検出用導電膜に印加される交流 電圧の n次高調波と誘起電圧とが干渉してノイズが発生すると ヽぅ問題がある。
[0015] さらに、従来の静電容量結合方式タツチセンサの位置検出精度が低い原因として、 位置検出用導電膜に接触点を形成していないときの浮遊容量を通じて定常的に電 流が流れ、その結果、位置検出回路の出力電圧値はゼロではない値をとることが挙 げられる。位置検出のためには、接触点が形成された場合に接触点を通して流れる 電流の増加分だけを取り出して位置検出のベースとなる値としなければならな 、。し かし、浮遊容量を通じて定常的に流れる電流が大きぐ接触点の形成による増加分 が少ないと、位置検出回路の出力電圧値は外部要因による不規則な変動 ·揺らぎの 影響を受け、取り出したい信号成分の SN比が低下し、位置検出精度が低下すると いう問題がある。
[0016] 本発明は上記の諸点に鑑みてなされたものであり、その主な目的は、視差が小さく 且つ位置検出精度が高い静電容量結合方式のタツチパネル付き表示装置を提供す ることにめる。
課題を解決するための手段
[0017] 本発明のタツチセンサ付き表示装置は、複数の画素電極を備えるアクティブマトリク ス基板と、表示媒体層と、前記表示媒体層を介して前記アクティブマトリクス基板の観 察者側に配置され、前記複数の画素電極に対向する対向電極を備える対向基板と を有する表示パネルと、前記複数の画素電極に表示信号電圧を供給するとともに、 前記対向電極に極性の周期的な反転を伴う共通電圧を供給する表示パネル駆動回 路と、前記対向基板を介して前記対向電極に対向するように配置された位置検出用 透明導電膜と、前記位置検出用透明導電膜の異なる箇所に接続された複数の端子 と、前記複数の端子に位置検出用交流電圧を供給する交流電圧発生回路と、前記 共通電圧の極性反転の周期に同期したストローブ信号を生成するストローブ信号生 成回路と、それぞれが前記複数の端子の 1つに接続され前記ストローブ信号に基づ いて前記複数の端子の 1つ力 流れる電流力 所定の部分を除いたノイズカット電流 信号を生成する複数のノイズカット電流信号生成回路とを備え、前記ノイズカット電流 信号に基づいて、前記位置検出用透明導電膜に直接または間接に形成された接触 点の位置データを生成する位置データ生成回路とを備えることを特徴とする。
[0018] ある実施形態において、前記複数のノイズカット電流信号生成回路のそれぞれは、 前記複数の端子の 1つから流れる電流を検出し電流信号を出力する電流検出回路 と、前記ストローブ信号に基づ!、て前記電流信号の所定の部分を除去するノイズ除 去回路とを有する。
[0019] ある実施形態において、前記ノイズ除去回路は、前記電流検出回路から出力され た前記電流信号から、前記共通電圧の極性反転により発生するノイズを含む部分を 除去する。
[0020] ある実施形態において、前記表示パネル駆動回路には、水平同期信号が供給され 、前記ストローブ信号生成回路は、前記水平同期信号に基づいて前記ストローブ信 号を生成する。
[0021] ある実施形態において、前記ストローブ信号生成回路は、前記水平同期信号が含 むパルスの立ち上がりまたは立ち下がりから所定の時間（Tsl)だけ遅れてアクティブ になり、かつ、前記共通電圧の極性反転後において所定の時間 (Ts2)だけ遅れて 非アクティブになるパルスを含むストローブ信号を生成する。
[0022] ある実施形態において、前記表示パネル駆動回路は、前記水平同期信号の立ち 上がりまたは立ち下がりから所定の時間 (Tc)だけ遅れて極性反転する前記共通電 圧を前記表示パネルに供給し、前記ストローブ信号生成回路は、前記水平同期信号 の前記立ち上がりまたは前記立ち下がりから所定の時間 (Tsl)だけ遅れてァクティ ブになり、かつ、前記水平同期信号の前記立ち上がりまたは前記立ち下がりから所 定の時間 (Ts2)だけ遅れて非アクティブになるパルスを含むストローブ信号を生成し 、かつ、 Tsl <Tc<Ts2の関係を満足する。
[0023] ある実施形態において、前記ストローブ信号のパルス幅は前記位置検出用交流電 圧の 1周期の整数倍である。
[0024] ある実施形態において、前記位置検出用交流電圧は、前記水平同期信号の整数 倍の周波数を有する。
[0025] ある実施形態において、前記位置検出用交流電圧は、前記ストローブ信号の整数 倍の周波数を有する。
[0026] ある実施形態において、更にインバータを備え、前記インバータの駆動周波数は、 前記水平同期信号の整数倍または半整数倍の周波数である。
[0027] ある実施形態において、前記インバータは、他励式インバータであり、前記インバ ータの駆動周波数は、前記位置検出用交流電圧の周波数と同じである。
[0028] ある実施形態において、前記インバータの駆動周波数は、前記ストローブ信号の整 数倍または半整数倍の周波数である。 [0029] ある実施形態において、前記複数のノイズカット電流信号生成回路に共通に設けら れた AZD変換器を更に有し、前記位置データ生成回路は、前記 AZD変換器の出 力信号に基づ!、て前記位置データを生成する。
[0030] ある実施形態において、前記複数のノイズカット電流信号生成回路の出力信号を 同時にサンプルホールドする複数のサンプルホールド回路を更に備える。
[0031] ある実施形態において、前記複数のノイズカット電流信号生成回路のそれぞれは、 前記複数の端子の 1つから流れる電流を検出し電流信号を出力する電流検出回路 と、前記ストローブ信号に基づ!、て前記電流信号の所定の部分を除去するノイズ除 去回路とを有し、前記複数の電流検出回路のそれぞれに独立した補償用素子が接 続されている。
[0032] ある実施形態において、前記複数の電流検出回路のそれぞれは差動アンプを有し
、前記差動アンプの入力の一方は前記複数の端子の 1つに電気的に接続され、他 方は前記補償用素子に電気的に接続されている。
[0033] ある実施形態において、前記複数の補償用素子のインピーダンスは前記位置検出 用透明導電膜に前記接触点が形成されて ヽな ヽときの浮遊容量のインピーダンスと 略等しい。
[0034] ある実施形態にお!ヽて、前記接触点が形成されて！ヽな！ヽ状態で、前記複数のノィ ズカット電流信号生成回路のそれぞれから出力されるノイズカット電流信号をアナ口 グ的またはデジタル的に保持する回路をさらに有する。
[0035] ある実施形態において、前記表示パネル駆動回路には、水平同期信号が供給され
、前記位置検出用交流電圧は、前記水平同期信号の n (nは整数)倍または lZn倍 の周波数を有し、前記水平同期信号と同期している。
[0036] ある実施形態において、前記表示パネル駆動回路には、水平同期信号が供給され
、前記位置検出用交流電圧の周波数は、前記水平同期信号の n (nは整数)倍また は lZn倍の第 1周波数と、前記水平同期信号の n+ 1倍または lZ (n+ l)倍の第 2 周波数との間の周波数である。
[0037] ある実施形態において、前記位置検出用交流電圧の周波数は、前記交流電圧発 生回路の定数誤差により前記位置検出用交流電圧の周波数がずれた場合でも、前 記第 1周波数と前記第 2周波数との間の周波数となるように設定されている。
[0038] ある実施形態において、前記位置検出用交流電圧の周波数は、前記第 1周波数 および前記第 2周波数のそれぞれから 1kHz以上離れている。
[0039] ある実施形態において、前記位置検出用交流電圧の m(mは整数)倍または lZm 倍の周波数と、前記水平同期信号の M (Mは整数)倍または 1ZM倍の周波数とは ほぼ等しい。
[0040] 本発明の駆動方法は、複数の画素電極を備えるアクティブマトリクス基板と、表示媒 体層と、前記表示媒体層を介して前記アクティブマトリクス基板の観察者側に配置さ れ、前記複数の画素電極に対向する対向電極を備える対向基板とを有する表示パ ネルと、前記複数の画素電極に表示信号電圧を供給するとともに、前記対向電極に 極性の周期的な反転を伴う共通電圧を供給する表示パネル駆動回路と、前記対向 基板を介して前記対向電極に対向するように配置された位置検出用透明導電膜と、 前記位置検出用透明導電膜の異なる箇所に接続された複数の端子と、前記複数の 端子のそれぞれに位置検出用交流電圧を供給する交流電圧発生回路と、それぞれ が前記複数の端子の 1つに接続された複数のノイズカット電流信号生成回路とを備 えるタツチセンサ付き表示装置の駆動方法であって、前記駆動方法は、前記表示パ ネル駆動回路に水平同期信号を供給する工程と、前記表示パネルに、前記水平同 期信号のパルス力 所定の期間が経過した時点で極性が反転する前記共通電圧を 供給する工程と、前記水平同期信号のパルスから前記所定の期間が経過する前に 立ち上がりまたは立ち下がり、且つ、前記所定の期間が経過した後に立ち下がるまた は立ち上がるパルスを有するストローブ信号を生成する工程と、前記複数の端子の それぞれから流れる電流カゝら前記ストローブ信号の前記パルスに対応する部分が除 去された複数のノイズカット電流信号を生成する工程と、前記複数のノイズカット電流 信号に基づいて、前記位置検出用透明導電膜に直接または間接に形成された接触 点の位置データを生成する工程とを包含することを特徴とする。
[0041] ある実施形態にお!ヽて、前記複数のノイズカット電流信号を生成する工程は、前記 複数の端子のそれぞれから流れる電流を検出し複数の電流信号を生成する工程と、 前記複数の電流信号のそれぞれから前記ストローブ信号の前記パルスに対応する 部分を除去する工程とを包含する。
[0042] ある実施形態において、前記位置検出用透明導電膜に前記接触点が形成されて V、な 、状態で生成された前記複数のノイズカット電流信号をアナログ的またはデジタ ル的に保持する工程をさらに包含する。
[0043] ある実施形態において、アナログ的またはデジタル的に保持された前記複数のノィ ズカット電流信号に基づき、前記位置検出用透明導電膜に前記接触点が形成され ていないときの浮遊容量を補償する工程をさらに包含する。
[0044] ある実施形態において、前記位置検出用透明導電膜に接触点が形成されることに よる電流変化量を増幅する工程をさらに包含する。
[0045] 複数の画素電極を備えるアクティブマトリクス基板と、表示媒体層と、前記表示媒体 層を介して前記アクティブマトリクス基板の観察者側に配置され、前記複数の画素電 極に対向する対向電極を備える対向基板とを有する表示パネルと、前記複数の画素 電極に表示信号電圧を供給するとともに、前記対向電極に共通電圧を供給する表 示パネル駆動回路と、前記対向基板を介して前記対向電極に対向するように配置さ れた位置検出用透明導電膜と、前記位置検出用透明導電膜の異なる箇所に接続さ れた複数の端子と、それぞれが前記複数の端子の 1つから流れる電流を検出し電流 信号を出力する複数の電流検出回路を備え、前記電流信号に基づいて前記位置検 出用透明導電膜に直接または間接に形成された接触点の位置データを生成する位 置データ生成回路とを備えるタツチセンサ付き表示装置であって、前記複数の電流 検出回路のそれぞれに独立した補償用素子が接続されている、タツチセンサ付き表 示装置。
[0046] ある実施形態において、前記複数の電流検出回路のそれぞれは差動アンプを有し
、前記差動アンプの入力の一方は前記複数の端子の 1つに電気的に接続され、他 方は前記補償用素子に電気的に接続されている。
[0047] ある実施形態において、前記複数の補償用素子のインピーダンスは前記位置検出 用透明導電膜に前記接触点が形成されて ヽな ヽときの浮遊容量のインピーダンスと 略等しい。
[0048] ある実施形態において、前記複数の端子に位置検出用交流電圧を供給する交流 電圧発生回路を更に有する。
[0049] ある実施形態において、前記表示パネル駆動回路には、水平同期信号が供給され 、前記位置検出用交流電圧は、前記水平同期信号の整数倍の周波数を有する。
[0050] ある実施形態において、更にインバータを備え、前記インバータの駆動周波数は、 前記水平同期信号の整数倍または半整数倍の周波数である。
[0051] ある実施形態において、前記インバータは、他励式インバータであり、前記インバ ータの駆動周波数は、前記位置検出用交流電圧の周波数と同じである。
[0052] ある実施形態において、前記複数の電流検出回路に共通に設けられた AZD変換 器を更に有し、前記位置データ生成回路は、前記 AZD変換器の出力信号に基づ V、て前記位置データを生成する。
[0053] ある実施形態において、前記複数の電流検出回路の出力信号を同時にサンプル ホールドする複数のサンプルホールド回路を更に有する。
[0054] 本発明の駆動方法は、複数の画素電極を備えるアクティブマトリクス基板と、表示媒 体層と、前記表示媒体層を介して前記アクティブマトリクス基板の観察者側に配置さ れ、前記複数の画素電極に対向する対向電極を備える対向基板とを有する表示パ ネルと、前記複数の画素電極に表示信号電圧を供給するとともに、前記対向電極に 共通電圧を供給する表示パネル駆動回路と、前記対向基板を介して前記対向電極 に対向するように配置された位置検出用透明導電膜と、前記位置検出用透明導電 膜の異なる箇所に接続された複数の端子と、それぞれが前記複数の端子の 1つから 流れる電流を検出し電流信号を出力する複数の電流検出回路を備え、前記電流信 号に基づいて前記位置検出用透明導電膜に直接または間接に形成された接触点 の位置データを生成する位置データ生成回路とを備えるタツチセンサ付き表示装置 の駆動方法であって、前記駆動方法は、（a)前記表示パネルに、所定の期間毎に極 性が反転する前記共通電圧を供給する工程と、 (b)前記複数の電流検出回路のそ れぞれから出力された前記電流信号に基づいて、前記接触点の位置データを生成 する工程と、（c)前記位置検出用透明導電膜に前記接触点が形成されていないとき の浮遊容量を補償する工程とを包含することを特徴とする。
[0055] ある実施形態において、前記工程 (c)は、前記複数の電流検出回路のそれぞれが 前記複数の端子の 1つから流れる電流を検出する前に行われる。
[0056] ある実施形態において、前記複数の電流検出回路のそれぞれから出力される電流 信号を所定の期間だけサンプルホールドする工程をさらに包含する。
[0057] ある実施形態において、前記位置検出用透明導電膜に接触点が形成されることに よる電流変化量を増幅する工程をさらに包含する。
発明の効果
[0058] 本発明によると、表示パネルの対向電極に供給される周期的な極性の反転を伴う 共通電圧に起因して位置検出用導電膜の端子力も流れる電流に生じるノイズを、スト ローブ信号を用いて除去する。これにより、 SN比が改善され、位置検出精度が向上 する。また、表示パネルに供給される水平同期信号に基づいてストローブ信号を生 成すること〖こよって、回路構成を簡略化できる。
[0059] また、本発明によると、位置検出用透明導電膜に接触点が形成されていない状態 で発生している浮遊容量を、補償用素子によって補償するので、位置検出精度が向 上する。
[0060] また、本発明によると、タツチセンサと液晶パネルの間にシールド層を設けたり、位 置検出用導電膜を液晶パネル表面力 遠ざけたりする必要がなぐ視差の小さいタツ チセンサ付表示装置を提供できる。
図面の簡単な説明
[0061] [図 1A]本発明の一実施形態に係るタツチセンサ付き表示装置の構成を模式的に示 す図である。
[図 1B]本発明の一実施形態に係るタツチセンサ付き表示装置の構成を模式的に示 す図である。
[図 2A]表示パネルの透明対向電極に印加される共通電圧の時間変化の一例を示す 図である。
[図 2B]透明対向電極に図 2Aに示す共通電圧が印加された場合の位置検出用透明 導電膜に発生する誘起電圧の時間変化を示す図である。
[図 3]本発明で採用する静電容量結合方式による位置検出方法の基本原理を説明 するための図である。 圆 4]本発明による実施形態のタツチセンサ付き表示装置が備える位置データ生成 回路の一例を示すブロック図である。
[図 5]ノイズ除去回路 33の動作を説明するための図であり、 (a)は表示パネルの水平 同期信号 H の波形、（b)は対向電極に供給される共通電圧の波形、（c)は位置検
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出用導電膜に誘起される誘起電圧の波形、（d)はストローブ信号の波形、（e)は位置 検出用交流電圧の波形、 (f)は（c)に示したノイズ成分が重畳された電流信号の波 形、（g)は (f)に示した電流信号波形力 ノイズ成分が除去された電流信号の波形（ ノイズカット電流信号の波形)、 (h)は、水平同期信号 H の整数倍の周波数を有し
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、且つ、水平同期信号 H と同期した位置検出用交流電圧の波形、（i)は (h)に示し
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た位置検出用交流電圧の 1周期分のパルス幅を有するストローブ信号の波形、 G)は (i)に示したストローブ信号を用いてノイズ成分を除去することによって得られたノイズ カット電流信号の波形をそれぞれ示す。
圆 6A]アナログ駆動用ストローブ信号生成回路の構成を示す図である。
圆 6B]デジタル駆動用ストローブ信号生成回路の構成を示す図である。
圆 6C]図 5 (h)に示した位置検出用交流電圧を生成する回路の構成例を示す図で ある。
圆 6D]図 5 (h)に示した位置検出用交流電圧を生成する回路の構成例を示す図で ある。
圆 6E]本発明による実施形態の正弦波生成回路を示す図である。
圆 6F]本発明による実施形態の正弦波生成回路を示す図である。
[図 7]本発明による実施形態の水平同期信号 H の周波数と位置検出用交流電圧
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の周波数との関係を示す図である。
圆 8]本発明による実施形態の補償用素子を設けた位置データ生成回路を示す図で ある。
圆 9]従来の検出回路 (位置データ生成回路)のノイズ消去直流化回路に含まれる増 幅回路（ローパスフィルター）を示す図である。
[図 10A]従来の検出回路のノイズ消去直流回路が検波フィルタリング回路力 受け取 つた信号の時間変化の一例を示す図である。 [図 10B]従来の AZD変換器に与えられる直流電圧の時間変化の一例を示す図であ る。
符号の説明
1 第 1偏光板
2 ガラス基板
3 TFTアレイ
4 表示媒体層
5 透明対向電極
6 対向基板
7 位置検出用透明導電膜
8 アクティブマトリクス基板
10 表示パネル
12a ソースドライノ
12b ゲートドライバ
13 FPC
14 表示パネル駆動回路
16 タツチパネル用回路
18 交流電圧発生回路
20 タツチセンサ付き表示装置
30 ノイズカット電流信号生成回路
31 電流検出回路
32 ストローブ信号生成回路
33 ノイズ除去回路
34 検波フィルタリング回路
35 サンプルホールド回路
36 アナログマルチプレクサ
37 AZD変
38 処理装置 40 表示パネル駆動回路
50 位置データ生成回路
132 T 1発生回路
s
134 T 2発生回路
s
136 タイミング合成回路
137 分周回路
138、 139 正弦波生成回路
142 PLL回路
144 タイミング発生回路
発明を実施するための最良の形態
[0063] 以下、図面を参照しながら、本発明によるタツチセンサ付き表示装置の実施形態を 説明する。
[0064] 図 1Aおよび図 1Bは本発明の一実施形態に係るタツチセンサ付き表示装置 20の 構成を模式的に示している。
[0065] タツチセンサ付き表示装置 20は、アクティブマトリクス型（例えば TFT型）の表示パ ネル 10、位置検出用透明導電膜 7、表示パネル 10に各種信号を供給する駆動回路 14、タツチパネル用回路 16を備えている。駆動回路 14は、 FPC (フレキシブル回路 基板） 13を介して、表示パネル 10のアクティブマトリクス基板 8上に実装又はモノリシ ックに形成されたソースドライバ 12aおよびゲートドライバ 12bに接続されて!、る。駆 動回路 14には外部インターフェース (IZF)を介して、表示映像信号など所定の信 号が供給され、水平同期信号 H 、垂直同期信号 V 、クロック信号 CLK (画素クロ
SYC SYC
ック)などが入力される。なお、映像信号がアナログの場合には、クロック信号 CLKは 例えば駆動回路 14の内部で PLL回路によって生成されてもよい。タツチパネル用回 路 16には駆動回路 14を介して、或いは、外部から直接に垂直同期信号 V 、水平
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同期信号 H 、および必要に応じてクロック信号 CLKが供給される。なお、後に詳述
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する位置データ生成回路（図 4の参照符号 50)および交流電圧発生回路（図 4の参 照符号 18)は、タツチパネル用回路 16に含まれており、表示パネル駆動回路（図 6の 参照符号 40)は、駆動回路 14とソースドライバ 12aおよびゲートドライバ 12bを含む。 また、本実施形態のタツチセンサ付き表示装置 20における各信号の流れ (回路間の 接続形態）は、一例であり、論理的に等価な接続形態に改変できることは言うまでも 無い。
[0066] 表示パネル 10は少なくとも、複数の画素電極を備えたアクティブマトリクス基板 8と、 例えば液晶からなる表示媒体層 4と、表示媒体層 4の観察者側に配置され、かつ、表 示媒体層 4を駆動するための透明対向電極 5が形成された対向基板 (絶縁層） 6とを 有している。
[0067] 位置検出用透明導電膜 7は、この表示パネル 10の対向基板 6を介して、透明対向 電極 5に対向するように配置されている。位置検出用透明導電膜 7は、スパッタなど の周知の薄膜形成技術にて形成されたインジウム '錫酸化物 (ITO)、インジウム '亜 鉛酸化物 (IZO)、酸化錫 (NESA)、酸化亜鉛等の透明導電膜である。位置検出用 透明導電膜 7の面抵抗値は 500〜2000 Ω Ζ口が好適であり、特に 800〜1200 Ω がより好適である。位置検出用透明導電膜 7の膜厚は 10〜20nmが好適である 。位置検出用透明導電膜 7の材料および成膜方法は特に限定されず、公知の材料 および成膜方法を用いることができるが、耐熱性 ·耐久性の良好な透明導電膜を得る ためには、 Mgを含有するターゲットを用いてスパッタ法にて成膜することが好ましい
[0068] 位置検出用透明導電膜 7は、別のガラスまたは透明プラスチックからなるタツチセン サ基板 (不図示）の表面に形成し、それを表示パネル 10の外面 (観察者側表面）に 接着剤などを用いて直接接着または間隙 (空気層）を設けて装着してもよい。このとき 位置検出用透明導電膜 7を表示パネル 10側に配置しても良いし、逆に、タツチセン サ基板を表示パネル 10側に配置しても良い。いずれの場合も、タツチセンサ基板を 備える構成では、表示パネルの製造とタツチセンサ部を別々に製造し、最後に組み 合わせるので、歩留まり、生産効率の面で有利である。更に、タツチセンサ基板を表 示パネル 10に直接接着した場合は両者の間に空気との界面が形成されないので、 表示の妨げになる外光反射を低減することができる。一方、タツチセンサ基板を表示 パネル 10の外面に間隙を設けて装着する場合は、接触点の形成による押圧が表示 パネル 10に直接カ卩わることに起因して表示画像が乱れることを抑止することができる [0069] あるいは、位置検出用透明導電膜 7は、表示パネル 10の対向基板 6の外面に直接 形成してもよい。この構成ではタツチセンサ付き表示装置全体の厚さを薄くできるとい ぅ禾 IJ点がある。
[0070] 位置検出用透明導電膜 7が形成されたタツチセンサ基板を用いる構成および表示 パネル 10の外面に直接位置検出用透明導電膜 7を形成する構成のいずれの場合も 、観察者側の最表面に SiOや SiNO等の無機薄膜、透明樹脂の塗膜あるいは PET
2
、 TAC等の透明榭脂フィルムカゝらなる保護層を形成してもよい。さら〖こ、必要に応じ て反射防止処理および Zまたは防汚処理を施してもよい。
[0071] 位置検出用透明導電膜 7の位置検出領域の外周部に電界分布の調整を目的とし て低抵抗の導電パターンおよび外部のタツチパネル用回路 16に接続する為の配線 パターン (いずれも不図示）が、周知の薄膜形成技術あるいは厚膜印刷技術等により 形成される。
[0072] タツチパネル用回路 16が有する位置データ生成回路 50 (図 4)は、後述するように 、位置検出用透明導電膜 7の複数の箇所力 流れる電流に基づいて、接触点の位 置データを生成する。
[0073] タツチセンサ付き表示装置 20においては、対向電極 5と位置検出用透明導電膜 7 との間にシールド層を設けたり、対向電極 5と位置検出用透明導電膜 7との距離を十 分遠ざけることなぐ位置検出用透明導電膜 7は対向基板 6を介して透明対向電極 5 に対向するように配置されており、視差が小さい。なお、対向電極 5と位置検出用透 明導電膜 7との間には、対向基板 (ガラス基板)だけでなぐカラーフィルタ層や偏光 板、あるいは位相差板等が必要に応じて配置される力 これらの厚さは小さいので、 視差に与える影響は小さい。対向電極 5と位置検出用透明導電膜 7との距離は、例 えば、 2mm以下にすることが好ましい。
[0074] タツチセンサ付き表示装置 20においては、対向電極 5と位置検出用透明導電膜 7 との距離が小さいので、透明対向電極 5に印加される極性の周期的な反転を伴う共 通電圧によって、位置検出用透明導電膜 7に誘起電圧が発生される。タツチセンサ 付き表示装置 20は、後述するように共通電圧の極性反転の周期に同期したストロー ブ信号を用いてノイズ成分となる誘起電圧の影響を除去し、高 、位置検出精度を実 現する。
[0075] 表示パネル 10としては、アクティブマトリクス型（例えば TFT型）液晶表示パネルが 好適に用いられる。 TFTおよび画素電極が設けられたアクティブマトリクス基板 (TF T基板)と複数の画素電極に対向する対向電極を備える対向基板との内、対向基板 が観察者側に配置される。液晶表示パネルの液晶層に直流電圧が印加されるのを 防止するため、および、駆動用 IC (ゲートドライバ、ソースドライノく）に要求される耐圧 を低減させるために、共通電圧の極性を一定周期（例えば 1水平同期期間）毎に反 転させる（1H反転)。なお、水平同期期間は、水平走査期間とも言われ、水平同期周 波数の逆数である。本発明による実施形態のタツチパネル付き表示装置 20には、公 知の TFT型液晶表示パネルおよびその駆動回路を用いることができる。 TFT型液晶 表示パネルおよびその駆動回路の構成や動作は良く知られているのでこれらの詳細 な説明はここでは省略する。
[0076] 以下、図 1を参照しながら、本発明による実施形態のタツチセンサ付き表示装置 20 をより詳細に説明する。以下の説明では、表示パネル 10に液晶パネルを用いた場合 を例示する。
[0077] 表示パネル 10に液晶パネルを用いた場合、例えば、図 1に示すように表示パネル 10は、対向基板 6と、透明対向電極 5と、液晶材料を含む表示媒体層 4とに加えて、 さらに、表示媒体層 4を挟んで透明対向電極 5と対向するように配置された、ァクティ ブマトリクス基板 8および、第 1偏光板 1をさらに備えている。アクティブマトリクス基板 8 は、ガラスまたはプラスチックなどの透明材料カゝら形成された基板 2を備え、基板 2の 主面には TFTアレイ 3が形成され、画素電極 (不図示）がマトリクス状に配列されてい る。
[0078] 対向基板 6は、例えば、ガラス基板またはプラスチック基板などであり、さらに、必要 に応じて、カラーフィルタ、および、第 2偏光板を有しても良い。また、カラーフィルタ、 および、第 2偏光板は、位置検出用透明電極 7の観察者側に配置されていても良い 。対向基板 6の厚さは、例えば 0. 2mm以上 1. 1mm以下であり、位置検出用透明導 電膜 7と透明対向電極 5とこれらの間の対向基板 6 (絶縁層）から形成されるコンデン サの容量は、例えば 3. 7型の場合、約 200pF以上となり、位置検出用透明導電膜 7 に誘起される電圧がノイズ成分となる。
[0079] 図 2Aは、表示パネル 10の透明対向電極 5に印加される共通電圧の時間変化の一 例を示す図である。縦軸は透明対向電極 5の電位、横軸は時間を示している。ここで は、ライン反転駆動（1水平同期期間毎に反転： 1H反転ということがある）の場合を例 示するが、本発明はこれに限定されず、 2ライン反転 (2H反転）に適用することもでき る。
[0080] 図 2Aに示すように、共通電圧は、 1水平同期期間毎に正および負の極性が反転す る。但し、 TFT型液晶パネルの場合は、正極性の電圧値の絶対値は、負極性の電圧 値の絶対値と必ずしも等しくない。タツチセンサ付き表示装置 20では、この共通電圧 が位置検出用透明導電膜 7に誘起電圧を発生させる。
[0081] 図 2Bは、透明対向電極 5に図 2Aに示す共通電圧が印加された場合の位置検出 用透明導電膜 7に発生する誘起電圧の時間変化を示す。縦軸は位置検出用透明導 電膜 7の電位、横軸は時間を示している。この誘起電圧は、図 2Aに示した透明対向 電極 5の電圧変化に同期しており、 1水平同期期間毎に極大値または極小値を交互 にとるパルス波である。図 2Bに示した誘起電圧は、無視できないノイズ成分となる。 例えばある実施形態に於いては、透明対向電極 5と位置検出用透明導電膜 7との間 の距離を 0. 8mmとし、振幅が 4. 9Vの図 2Aに示す電圧を透明対向電極 5に印加し た場合、使用環境によっては、位置検出用透明導電膜 7には、例えば振幅が 0. 65 Vの図 2Bに示す誘起電圧が発生することがある。
[0082] ここで、図 3を参照しながら、本発明で採用する静電容量結合方式による位置検出 方法の基本原理を簡単に説明する。
[0083] 位置検出用透明導電膜 7には、例えば、位置検出用の端子 El、 E2、 E3および E4 力 S4隅に形成されている。また、端子 El、 E2、 E3および E4を介して、交流電圧発生 回路 18から位置検出用の交流電圧が位置検出用透明導電膜 7に供給される。ここ では、 4つの端子に共通の交流電圧発生回路 18を用いた例を示すが、同相同電位 の交流電圧を印加できれば、これに限られない。また、端子の数は少なくとも 2つあれ ば、端子間の位置を求めることができる。 [0084] タツチセンサ付き表示装置 20の位置検出用透明導電膜 7またはその観察者側に 設けられた保護層の表面を、ペンや指などによって触れる、あるいは十分に近接する こと〖こよって、位置検出用透明導電膜 7に接触点が形成される。なお、本明細書では 、これらを位置検出用透明導電膜 7に直接または間接に接触点を形成すると表現す ることがある。
[0085] 位置検出用透明導電膜 7に接触点が形成されると、位置検出用透明導電膜 7がグ ランド (接地面)と容量的に結合される。この容量とは、例えば、保護層と位置検出用 透明導電膜 7との間の容量、および、操作者と地面 (グランド)との間に存在するイン ピーダンスが合成されたものである。
[0086] 容量結合した接触部分と位置検出用透明導電膜 7の 4隅の端子との間における電 気抵抗値は、接触部分と各端子との間の距離に比例する。従って、位置検出用透明 導電膜 7の 4隅の端子を介して、接触部分と各端子との間の距離に概ね反比例した 電流が流れることになる。これらの電流の大きさ（相対比）を検出すれば、接触部分の 位置座標を求めることができる。
[0087] 指などの接触によって位置検出用透明導電膜 7の 4隅を流れる電流のそれぞれを i
1
、 i、 i、および iとする（図 3参照)。ここでは簡単のために、位置検出用透明導電膜 7
2 3 4
に接触点が形成されて 、な 、場合には電流が流れな 、として説明するが、後述する ように実際には、接触点が形成されて ヽな ヽときにも浮遊容量を通じて電流が流れる ので、位置検出のためには、接触点が形成されたことによる電流の変化分 (増加分） を求める必要がある。
[0088] 位置検出用透明導電膜 7に対する接触位置の X座標および Y座標は、たとえば次 式に基づ 、て決定することができる。
[0089] X=k +k - (i (i +i +i +i ) (式 1)
1 2 2 3 1 2 3 4
Y=k +k · (i +i +i +i +i ) (式 2)
1 2 1 2 1 2 3 4
[0090] また、以下の計算式を用いてもよい。
X=k +k +i ) +i / (i +i ) ] (式 3)
1 2 2 2 4 3 1 3
Y=k +k +i ) +i / (i +i ) ] (式 4)
1 2 1 1 3 2 2 4
[0091] ここで、 Xは位置検出用透明導電膜 7上における接触位置の X座標、 Yは位置検出 用透明導電膜 7上における接触位置の Y座標である。また、 kはオフセット（出力座
1
標を原点とする場合は 0)、 kは倍率である。 kおよび kは、操作者のインピーダンス
2 1 2
に依存しない定数である。
[0092] 位置検出領域のセンターを原点とすると、（式 1)〜（式 4)は、（式 5)〜（式 8)と表す ことができる。
[0093] X=k- (i +i -i -i +i +i +i ) (式 5)
2 3 1 4 1 2 3 4
Y=k- (i +i -i -i +i +i +i ) (式 6)
1 2 3 4 1 2 3 4
[0094] あるいは、以下の計算式を用いてもよ!、。
X=k- [(i -i)/(i +i)-(i -i)/(i +i)] (式 7)
2 4 2 4 1 3 1 3
Y=k- [(i -i)/(i +i) + (i -i)/(i +i)] (式 8)
1 3 1 3 2 4 2 4
[0095] 従って、位置検出用透明導電膜 7に対する接触位置は、 4つの端子を流れる i、 i、
1 2 i
3、および iの
4 測定値力 求めることが可能である。但し、この計算式だけで、十分な 座標精度が得られない場合は、必要に応じて更に高次の補正計算を行なう。
[0096] 次に、タツチセンサ付き表示装置 20が備える位置データ生成回路の構成を説明す る。位置データ生成回路は、位置検出用透明導電膜 7の複数の箇所から流れる電流 を検出し、検出された電流 (接触点の形成による変化）に基づいて位置検出用透明 導電膜 7に対する接触点の位置データを生成する。
[0097] 図 4は、位置データ生成回路の一例を示すブロック図である。図 4に例示する位置 データ生成回路 50は、共通電圧の極性反転の周期に同期したストローブ信号を生 成するストローブ信号生成回路 32と、それぞれが 4つの端子の 1つに接続された 4つ のノイズカット電流信号生成回路 30とを有して 、る。ノイズカット電流信号生成回路 3 0は、ストローブ信号に基づ 、て各端子から流れる電流から所定の部分を除!、たノィ ズカット電流信号を生成し、位置データ生成回路 50は、このノイズカット電流信号に 基づ 、て接触点の位置データを生成する。
[0098] ここでは、ノイズカット電流信号生成回路 30が、各端子から流れる電流を検出し電 流信号を出力する電流検出回路 31と、ストローブ信号に基づいて電流検出回路 31 力もの出力である電流信号の所定の部分を除去するノイズ除去回路 33とを有する例 を示す。但し、ノイズカット電流信号生成回路 30の構成はこれに限られず、ノイズ除 去回路 33を各端子と電流検出回路 31との間に接続しても良い。さらには、電流検出 回路 31の動作をストローブ信号に基づいて、 ONZOFF制御してもよい。
[0099] ここで例示する 4つのノイズカット電流信号生成回路 30は、それぞれ電流検出回路 31を備えている。この 4つの電流検出回路 31は、それぞれ、位置検出用透明導電 膜 7の 4隅の端子 E1〜E4に接続されて 、る。
[0100] 電流検出回路 31は、位置検出用透明導電膜 7の 4つの端子 E1〜E4の各々とダラ ンドとの間を流れる電流を測定する。位置検出用透明導電膜 7には、位置検出用交 流電圧が印加されて 、るため、指などの接触によって各端子 E 1〜E4を流れる電流 は交流成分を有しており、さらに共通電圧によって誘起された電圧がノイズ成分とし て含まれている。
[0101] 電流検出回路 31から出力される電流信号は、ノイズ除去回路 33によって、共通電 圧の極性反転に伴うノイズが除去される。
[0102] ノイズ除去回路 33によってノイズが除去された電流信号 (ノイズカット電流信号）は 位置検出用交流電圧と同じ周波数成分を有するが、必要に応じて、検波フィルタリン グ回路 34によって検波される。検波フィルタリング回路 34は、例えば半波整流回路、 全波整流回路、あるいは同期検波回路 (交流電圧発生回路 18の周波数をレフアレン スとする）を含む。同期検波回路は CRフィルタまたは LCフィルタと比べて周波数弁 別能力が高いとされている。また、検波フィルタリング回路 34は、受け取ったノイズ力 ット電流信号に含まれている周波数成分から、交流電圧発生回路 18の周波数と異な る周波数の様々なノイズを除去するためにフィルタリング (帯域制限)を行う。
[0103] 検波フィルタリング回路 34から出力された信号は、サンプルホールド回路 35に入 力され、所定の期間保持される。サンプルホールド回路 35は、外部から供給される 4 チャネル同時駆動用ホールド信号に同期して保持した信号を、アナログマルチプレ クサ 36を介して、 4つのサンプルホールド回路 35に共通に設けられた 1つの AZD変 37に送る。このように、サンプルホールド回路 35を設けることによって、複数の チャネル (ここでは 4チャンネル)の電流信号を 1つの AZD変換器 37を用いて順次 処理できるので、装置の構成を簡略化できる結果、コストを低減することができる。ま た、 AZD変換器 37を共有することにより、 AZD変換器 37を各チャンネル毎に設け るよりもチャンネル間のバラツキを低減することができ、位置検出精度が向上する。こ のサンプルホールド動作は、表示パネルに供給される垂直同期信号 V に同期させ
SYC
て行なってもよい。もちろん、 AZD変換器 37の変換速度が十分速ければサンプル ホールド回路 35を省略してもよ 、。
[0104] アナログマルチプレクサ 36は、 4つの端子 E1〜E4からの電流信号に対応する出 力を AZD変換器 37に送出する。 AZD変換器 37は、デジタル化された電流信号（ デジタル化電流データ）を生成し、処理装置 38に送出する。ここでいうデジタル化電 流データは、上述した式 1および式 2の i、 i、 i、および iを直流電圧値に変換し、こ
1 2 3 4
れらをさらにデジタルィ匕したものを指す。
[0105] 処理装置 38は、これらの値を用いて、上記式 1および式 2に基づいて座標 X、 Yを 求め、接触点を形成した操作者による入力命令を判断し、所定のデータ処理などを 行う。処理装置 38は、例えば、図 1の表示装置を備えたカーナビゲーシヨン装置、携 帯型情報端末 (PDA)、 ATM、券売機、または各種コンピュータ内部に搭載され、デ ータ処理を実行するものである。
[0106] なお、位置データ生成回路 50が生成する位置データは上記の例に限られな 、。位 置データ生成回路 50が、例えば、上記デジタル化された直流電圧値を用いて XY座 標を求めて、これを位置データとして出力しても良い。
[0107] 次に、本実施形態の位置データ生成回路 50が有するノイズ除去回路 33の動作を 詳細に説明する。
[0108] ノイズ除去回路 33は、ストローブ信号生成回路 32から供給されるストローブ信号を 用いて、電流検出回路 31から出力された電流信号に含まれる、共通電圧の極性反 転に起因するノイズ成分を除去する。
[0109] 図 5は、ノイズ除去回路 33の動作を説明するための図であり、図 5 (a)は表示パネ ルの水平同期信号 H の波形を示す。図 5 (b)は対向電極に供給される共通電圧の
SYC
波形を示す。図 5 (c)は位置検出用導電膜に誘起される誘起電圧 (ノイズ成分)の波 形を示す。図 5 (d)はストローブ信号の波形を示す。図 5 (e)は位置検出用交流電圧 の波形を示す。図 5 (f)は図 5 (c)に示したノイズ成分が重畳された電流信号波形 (ノ ィズカット前)を示す。図 5 (g)は図 5 (f)に示した電流信号波形力 ノイズ成分が除去 された電流信号波形 (ノイズカット電流信号の波形)を示す。図 5 (h)は、水平同期信 号 H の整数倍 (例えば 4倍)の周波数を有し、且つ、水平同期信号 H と同期した
SYC SYC
位置検出用交流電圧の波形を示す。図 5 (i)は図 5 (h)に示した位置検出用交流電 圧の 1周期分のパルス幅のストローブ信号の波形を示す。図 5 (j)は図 5 (i)に示した ストローブ信号を用いてノイズ成分を除去することによって得られたノイズカット電流 信号の波形を示す。
[0110] ストローブ信号のパルス幅は、位置検出用交流電圧の 1周期の整数倍のパルス幅 であってもよい。図 5 (d)に示すストローブ信号の立ち上がりエッジおよび立ち下がり エッジと、図 5 (e)に示す位置検出用交流電圧との位相関係が固定されていない場 合は、図 5 (g)に示すようにノイズカット電流信号のノイズ成分除去部の前後で急峻な 波形変化が生じる。一方、図 5 (h)に示す位置検出用交流電圧が電圧ゼロを横切る タイミングに合うようにストローブ信号（図 5 (i) )の立ち上がりエッジおよび立ち下がり エッジのタイミングを合わせると、図 5 (j)に示すようにノイズ成分除去部の前後での急 峻な波形変化がなくなり、 SN比が向上する。尚、水平同期周波数は、例えば、 15. 7 5kHz (NTSC、 EGA, QVGA)あるいは 31. 5kHz (VGA,ワイド VGA)であり、垂 直同期周波数は、例えば 60Hzである。
[0111] 1H反転で駆動される液晶パネルにおいては、図 5 (a)に示す水平同期信号 H に
SYC
同期して、図 5 (b)に示すように共通電圧の極性が反転される。共通電圧の極性が反 転する時点 Tは、水平同期信号のパルス力も所定の時間 (Tc)だけ経過した後に設
1
定される。この時間 Tcは、典型的には水平同期信号のパルスの立ち下がり（水平同 期信号のパルスの極性が図示の例と逆の場合には立ち上がり）時点 τを基準に決定
0
される。なお、水平同期信号のパルスの立ち上がり（水平同期信号のパルスの極性 が図示の例と逆の場合には立ち下がり）時点を基準にする場合もある。正極性パルス とするか負極性パルスとする力、また、立ち上がりエッジを基準とするか立ち下がりェ ッジを基準とするかは任意であり、一般には表示素子に各種信号を供給するシステ ムにより決定される。
[0112] 2H反転で駆動される液晶パネルにおいては、水平同期期間の 2倍の間隔（2H)で 共通電圧の極性が反転される。これに応じて、ストローブ信号の周期も 2Hとなり、スト ローブ信号の周波数は水平同期周波数の 1Z2となる。それ以外は 1H反転駆動に 準じる。
[0113] 共通電圧の極性が反転すると、図 5 (c)に示すように位置検出用導電膜に誘起され る電圧 (誘起電圧）が過渡的に変化し、共通電圧の極性反転に同期したノイズ成分 が生成される。この過渡的な電圧変化 (ノイズ成分）は、図 5 (f)に示すように位置検 出用導電膜から電流検出回路 31に流れる電流の値を変化させるので、位置検出の 精度を低下させる原因となる。
[0114] 本実施形態の位置データ生成回路 50においては、ノイズ除去回路 33が、図 5 (d) に示すストローブ信号を用いて、電流検出回路 31から出力される電流信号から上記 ノイズ成分を除去する。
[0115] 図 5 (d)に示すストローブ信号は、水平同期信号 H のパルスの立ち下がり時点 T
SYC 0 力 所定の期間 Tslが経過した時点でアクティブとなり（例えば立ち下がり）、且つ、 水平同期信号 H のパルスの立ち下がり時点 T力も所定の期間 Ts2が経過した時
SYC 0
点で非アクティブとなる（例えば立ち上がる)パルスを有する。このように、上記ノイズ 成分による電圧変化が生じる過渡的な期間を含む幅 (パルス幅 =Ts2—Tsl)のパ ルスを有するストローブ信号を用意する。ここで「アクティブ」とは、ノイズカット機能を 働かせるという意味で「アクティブ」という意味であり、図 8の回路例では、アナログスィ ツチ 31bの出力を「OFF」状態にすることを意味し、「非アクティブ」は同アナログスィ ツチを「ON」状態にすることを意味する。
[0116] 次に、このストローブ信号に基づいて、図 5 (f)に示した電流信号からノイズ成分（図 5 (c) )を除去することによって、図 5 (g)に示すノイズカット電流信号を得る。例えば、 ストローブ信号と電流検出回路 31から出力された電流信号とを、図 8のアナログスィ ツチ 31bに入力することによって、ストローブ信号のパルスに対応する部分を電流信 号力も除去した出力、すなわちノイズカット電流信号 (図 5 (g) )を得ることができる。
[0117] ここで、位置検出用交流電圧の周波数は、水平同期信号 H の整数倍の周波数
SYC
を有することが好ましい。このように設定された位置検出用交流電圧の周波数は、スト ローブ信号の整数倍の周波数を有することになる。位置検出用交流電圧の周波数を このように設定した上で、図 5 (h)に示すように位置検出用交流電圧と水平同期信号 H とを同期させ (位相を一致させ）、且つ、図 5 (i)に示すようにストローブ信号のパ
SYC
ルス幅を位置検出用交流電圧の 1周期の整数倍とする。これによつて、図 5 (j)に示 すようなノイズカット電流信号を得ることができ、電流信号を一定のタイミングでカット できるとともに、電流信号と水平同期信号 H との干渉 (すなわち、位置検出用交流
SYC
電圧と共通電圧との干渉）によるノイズの発生を防止することができる。
[0118] 位置検出用交流電圧が水平同期信号 H の整数倍の周波数を有し、且つ、水平
SYC
同期信号 H と同期していることにより、位置検出用交流電圧と水平同期信号との干
SYC
渉によるノイズの発生を防止することができる。また、同様に、位置検出用交流電圧 が水平同期信号 H の整数分の 1倍の周波数を有し、且つ、水平同期信号 H と同
SYC SYC
期していることにより、位置検出用交流電圧と水平同期信号との干渉によるノイズの 発生を防止することができる。
[0119] また、透過型の液晶表示装置は、ノ ックライトを有し、ノ ックライトのインバータを備 える。インバータの駆動周波数は、水平同期信号 H
SYCの整数倍または半整数倍の周 波数を有することが好ましい。また、インバータの駆動周波数は、ストローブ信号の整 数倍または半整数倍の周波数を有することが好ましい。インバータには自励式と他励 式に分類される。自励式インバータの発振周波数は、電源電圧やバックライトに用い られる蛍光放電管の負荷変動の影響で変動し易ぐ前記条件を常時満足することは 難しい。一方、他励式インバータの発振周波数は外部の発振回路によって制御され るので、例えばクロック信号 CLKを適宜分周するか水平同期信号を原発振とすること によって、電流信号や映像信号に対する位相関係が固定され、位置検出精度の低 下や表示画面への干渉などを抑制できる。インバータの駆動周波数は、水平同期周 波数が 31. 5kHzの場合、その整数倍あるいは半整数倍である 15. 75kHz, 31. 5k Hz、 47. 25kHz, 63kHzなどである。水平同期周波数が 15. 75kHzの場合は、上 記各周波数の中間の周波数でもよい。インバータの駆動周波数は、位置検出用交 流電圧の周波数と同じであってもよい。
[0120] ストローブ信号は、公知の種々の回路を用いて生成することが出来る力 液晶表示 パネルの駆動回路が用いる信号あるいは駆動回路が生成する信号を用いると、回路 構成を簡略にできるとともにコストを低減することができる。 [0121] 例えば、ストローブ信号は、図 6Aおよび図 6Bに示すように、表示パネル駆動回路 40が用いる信号を用いて生成することができる。図 6Aは、表示パネル駆動回路 40 がアナログ信号入力型の場合を示し、図 6Bは駆動回路 40がデジタル信号入力型の 場合を示している。なお、図 6Aおよび図 6Bでは簡単のために省略している力 表示 パネル駆動回路 40は、複数の画素電極に表示信号電圧 (映像信号または階調信号 とも 、う）を供給するためのソースドライバ (データ線駆動回路または列駆動回路とも V、う）やゲートドライバ (走査線駆動回路または行駆動回路とも 、う）など必要な回路 を有している。
[0122] 図 6Aに示すアナログ信号入力型の表示パネル用駆動回路 40には、垂直同期信 号 V 、水平同期信号 H が供給される。駆動回路 40に外部から基準クロック信号
SYC SYC
が供給されない場合には、例えば PLL回路 142で基準クロック信号 (水平同期信号 H
SYCよりも周波数が高い信号であり、典型的には画素クロック信号)を生成する。基準 クロック信号は、ソースドライバ等を制御する為に用いられる。タイミング発生回路 14 4は、基準クロック信号と垂直同期信号 V とを入力し、例えば FF回路を用いて、水
SYC
平同期信号に同期して極性が反転する共通電圧を生成し、対向電極に供給する。 共通電圧は、例えば、 1水平同期期間毎あるいは 2水平同期期間毎に極性が反転す る。共通電圧は更に、垂直同期信号 V に同期してフィールド毎に極性反転する。
SYC
[0123] ストローブ信号生成回路 32は、 Tsl発生回路 132、 Ts2発生回路 134およびタイミ ング合成回路 136を備える。ストローブ信号生成回路 32は、駆動回路 40を介して Ts 1発生回路 132および Ts2発生回路 134に供給される基準クロック信号および水平 同期信号 H に基づいて Tslおよび Ts2を規定する信号を生成し、タイミング合成
SYC
回路 136においてこれらを合成することによって図 5 (d)に示したストローブ信号を生 成する。
[0124] Tsl、 Ts2、 Tcの各時間幅は、ワンショットマルチバイブレーターによって発生させ ることもできる力 基準クロック信号をカウントすることによってタイミングを決めることも できる。
[0125] 表示パネル 10を制御する為には上記以外にソースドライバやゲートドライバを制御 する為の種々の信号を外部信号に同期させて発生させる必要がある。これらの信号 発生回路をディスクリート部品で構成することもできるが、量産品では一般にタイミン グジェネレータまたはコントローラと呼ばれる 1チップの専用ゲートアレイを用いる。ス トローブ信号生成回路 32もこの専用ゲートアレイに組み込み 1チップ化することがで きる。
[0126] 図 6Bに示すデジタル駆動用の駆動回路 40には、クロック信号 CLKとして画素クロ ック信号が供給される。画素クロック信号は、アナログ駆動用回路における基準クロッ ク信号に相当し、水平同期信号 H と同期している。図 6Bに示すデジタル駆動用の
SYC
駆動回路 40は、図 6Aに示した駆動回路 40のように PLL回路を設ける必要が無ぐ 垂直同期信号 V 、水平同期信号 H 、画像クロック信号 CLKに基づいて、共通電
SYC SYC
圧を生成することができる。ストローブ信号生成回路 32も画像クロック信号 CLKと水 平同期信号 H とに基づいて、上記と同様にしてストローブ信号を生成することがで
SYC
きる。この場合もアナログ信号入力の表示パネル用駆動回路の場合と同様に、 Tsl、 Ts2、 Tcの各時間幅は、ワンショットマルチバイブレーターによって発生させることも できるが、基準クロック信号をカウントすることによってタイミングを決めてもよい。量産 品では専用のゲートアレイにそれらの時間幅を発生させる。
[0127] また、位置検出用交流電圧の周波数をストローブ信号の整数倍の周波数に固定す る方法としては、例えば、図 6Cに示すように PLL回路 142から出力された基準クロッ ク信号を分周することにより位置検出用交流電圧を生成する方法、あるいは図 6Dに 示すようにクロック信号 CLKを分周することにより位置検出用交流電圧を生成する方 法がある。
[0128] 図 6Cを参照して、交流電圧発生回路 18は分周回路 137を備えている。水平同期 信号 H カゝら生成された基準クロック信号は分周回路 137に入力される。分周回路 1
SYC
37は、基準クロック信号を分周することにより位置検出用交流電圧を生成する。図 6 Dに示す例では、分周回路 137は、基準クロック信号の代わりに画素クロック信号 CL Kを分周することにより位置検出用交流電圧を生成する。
[0129] 基準クロック信号 (または画素クロック信号 CLK)を分周して位置検出用交流電圧 を生成することにより、水平同期信号 H の n (nは整数)倍または lZn倍の周波数を
SYC
有し、且つ水平同期信号 H と同期した位置検出用交流電圧を生成することができ る。共通電圧も基準クロック信号 (または画素クロック信号 CLK)を用いて生成されて いるので、位置検出用交流電圧の周期は、共通電圧の極性反転の周期の η' (η'は 整数)倍または lZn'倍の周期であり、且つ共通電圧の極性反転の周期と同期して いる。
[0130] なお、基準クロック信号としてドットクロック信号を用い、ドットクロック信号を分周する ことにより位置検出用交流電圧を生成しても良い。また、 NTSC方式および PAL方 式等を採用した映像信号を用いる場合は、映像信号に含まれる色搬送波を分周す ることにより位置検出用交流電圧を生成しても良い。これらの分周により得られた分 周波が方形波である場合は、例えば図 6Eに示す正弦波生成回路 138を用いること により、方形波に同期した正弦波を生成することができる。これにより正弦波形の位 置検出用交流電圧を得ることができる。正弦波生成回路 138は、例えば、分周回路 1 37内に組み込まれてもよ 、し、分周回路 137の出力側に配置されてもょ 、。
[0131] 位置検出用交流電圧と水平同期信号 H とが同期しておらず且つ互いの周波数
SYC
が近接している場合、位置検出用交流電圧と水平同期信号 H との干渉 (すなわち
SYC
、位置検出用交流電圧と共通電圧との干渉）により、ノイズが発生する。このような干 渉ノイズは位置検出精度の低下を招くので、干渉ノイズが発生しな 、ように位置検出 用交流電圧の周波数を設定することが望ましい。
[0132] 図 7を参照して、本願発明者らは、水平同期信号 H の n (nは整数)倍または lZn
SYC
倍の第 1周波数と、水平同期信号 H の n+ 1倍または lZ (n+ l)倍の第 2周波数と
SYC
の間に、位置検出用交流電圧の周波数を設定し、且つ、第 1周波数および第 2周波 数のそれぞれから所定の周波数 (例えば 1kHz)以上離れている周波数に位置検出 用交流電圧の周波数を設定することにより、位置検出用交流電圧と水平同期信号 H
S
YCとの干渉を抑制できることを見出した。カロえて、本願発明者らは、位置検出用交流 電圧の m (mは整数)倍または lZm倍の周波数と、水平同期信号 H の M (Mは整
SYC
数)倍または 1ZM倍の周波数とがほぼ等しくなるように、位置検出用交流電圧の周 波数を設定することにより、位置検出用交流電圧と水平同期信号 H との干渉をさら
SYC
に抑制できることを見出した。ここで、「ほぼ等しい」とは例えば、周波数の値の上 2桁 が等しいことを指す。 [0133] 一例として、 NTSC方式の映像信号を用いる場合の位置検出用交流電圧の周波 数の設定方法を説明する。
[0134] まず、水平同期信号 H の周波数は 15. 73426374kHzであり、位置検出用交流
SYC
電圧を 45kHz付近の周波数に設定する例を説明する。
[0135] 水平同期信号 H の n倍の第 1周波数と、水平同期信号 H の n+ 1倍の第 2周波
SYC SYC
数との間に、位置検出用交流電圧の周波数を設定し、且つ、第 1周波数および第 2 周波数のそれぞれから 1kHz以上離れている周波数に位置検出用交流電圧の周波 数を設定する。水平同期信号 H の n次高調波および n+ 1次高調波の周波数を 45
SYC
kHz付近にするには nの値は 2となる。 n= 2のとき、
(水平同期信号の 2次高調波） ^ 31. 47kHz
(水平同期信号の 3次高調波） =47. 20kHz
31. 47kHz + lkHz = 32. 47kHz
47. 20kHz- lkHz= 46. 20kHz
となり、位置検出用交流電圧を 32. 47kHz≤ (位置検出用交流電圧）≤ 46. 20kHz に設定することにより、位置検出用交流電圧と水平同期信号 H との干渉を抑制す
SYC
ることがでさる。
[0136] 干渉をさらに抑制するためには、位置検出用交流電圧の m倍の周波数と、水平同 期信号 H の M倍の周波数とがほぼ等しくなるように、位置検出用交流電圧の周波
SYC
数を設定する。位置検出用交流電圧の 7次高調波以上の高調波に起因する干渉ノ ィズがほとんど発生しないと仮定したとき、 mの値は 7となる。 m= 7のとき、
( 7次高調波） = 45kHz X 7 = 315kHz
(水平同期信号の 20次高調波） = 314. 69kHz = 315kHz
より、 M = 20となる。 314. 69kHz/7=44. 96kHzより、位置検出用交流電圧を 4 4. 96kHzに設定することにより、干渉をさらに抑制することができる。
[0137] また、干渉ノイズがほとんど発生しない周波数は 7次高調波の周波数以上であるこ とを考慮して、位置検出用交流電圧の下限周波数を 44. 96kHzとし、位置検出用交 流電圧を 44. 96kHz≤ (位置検出用交流電圧）≤ 46. 20kHzに設定してもよい。
[0138] 次に、水平同期信号 H の周波数は 15. 73426374kHzであり、位置検出用交 流電圧を 6. 5kHz付近の周波数に設定する例を説明する。
[0139] 水平同期信号 H の lZn倍の第 1周波数と、水平同期信号 H の lZ (n+ l)倍
SYC SYC
の第 2周波数との間に、位置検出用交流電圧の周波数を設定し、且つ、第 1周波数 および第 2周波数のそれぞれから 1kHz以上離れている周波数に位置検出用交流 電圧の周波数を設定する。第 1周波数および第 2周波数を 6. 5kHz付近にするには ηの値は 2となる。 η= 2のとさ、
(水平同期信号の第 2低調波） ^ 7. 867kHz
(水平同期信号の第 3低調波） ^ 5. 245kHz
7. 867kHz- lkHz = 6. 867kHz
5. 245kHz + lkHz = 6. 245kHz
となり、位置検出用交流電圧を 6. 245kHz≤ (位置検出用交流電圧）≤ 6. 867kHz に設定することにより、位置検出用交流電圧と水平同期信号 H との干渉を抑制す
SYC
ることがでさる。
[0140] 干渉をさらに抑制するためには、位置検出用交流電圧の lZm倍の周波数と、水 平同期信号 H の
C 1ZM倍の周波数とがほぼ等しくなるように、位置検出用交流電
SY
圧の周波数を設定する。位置検出用交流電圧の 1Z7の周波数以下の低調波に起 因する干渉ノイズがほとんど発生しないと仮定したとき、 mの値は 7となる。 m= 7のと さ、
(第 7低調波） =6. 5kHz/7 = 0. 9286kHz
(水平同期信号の第 17低調波） 0. 9255kHz = 0. 9286kHz
より、 M= 17となる。 0. 9255kHz X 7 = 6. 479kHzより、位置検出用交流電圧を 6
. 479kHzに設定することにより、干渉をさらに抑制することができる。
[0141] また、干渉ノイズがほとんど発生しない周波数は第 7低調波の周波数以下であるこ とを考慮して、位置検出用交流電圧の上限周波数を 6. 479kHzとし、位置検出用交 流電圧を 6. 245kHz≤ (位置検出用交流電圧）≤ 6. 479kHzに設定してもよい。
[0142] 上述した内容は、 NTSC方式のアナログ信号入力型の表示パネルを用いる場合の 周波数設定方法の一例である力 PAL方式や SECAM方式等のアナログ信号入力 型の表示パネルや、デジタル信号入力型の表示パネルを用いる場合についても、上 記と同様の設定方法で位置検出用交流電圧の周波数を設定することにより干渉を抑 ff¾することができる。
[0143] 上述のような数値範囲への位置検出用交流電圧の設定は、交流電圧発生回路が 備える部品（キャパシタおよび抵抗等)の定数を適切な値に設定することにより、行う ことができる。例えば、交流電圧発生回路 18が図 6Fに示すような正弦波生成回路 1 39を備えるとする。正弦波生成回路 139は自励発振回路であり、発振周波数 f は f
0 0
= ΐΖ2 π （R -C -R -C )で表される。 R 、C 、R 、C のそれぞれを適切な
Tl Tl T2 T2 Tl Tl T2 T2
値に設定することにより、所望の発振周波数 f
0 (すなわち位置検出用交流電圧の周 波数)を得ることができる。
[0144] なお、使用環境により交流電圧発生回路の構成要素の定数誤差が発生し、位置検 出用交流電圧の周波数が若干ずれてしまう場合がある。このような場合でも、上述の ような数値範囲内に位置検出用交流電圧の周波数が収まるように、位置検出用交流 電圧の周波数の代表値を設定して!/、ることが望ま 、。
[0145] 上述したように、本実施形態の位置データ生成回路 50は、液晶表示パネルの駆動 に用いられる信号を用いてストローブ信号を生成し、このストローブ信号を用いて共 通電圧の極性の反転に伴うノイズを効率良く除去することができる。
[0146] これに対して、特許文献 3に記載の位置データ生成回路 (検出回路）は、位置検出 用交流電圧源は設けず、公報の図 4に示されているように、電流検出回路から出力さ れる電流信号は、共通電圧によって誘起された電圧に対応する信号を除去すること なぐアナログ信号処理回路に入力し、増幅およびバンドパスフィルタリング処理を受 ける。その後、アナログ信号処理回路の出力信号は、検波フィルタリング回路によつ て検波され、様々なノイズが除去される。検波フィルタリング回路力 の出力信号は、 ノイズ消去直流化回路に入力され、直流化し、各端子を流れる電流に比例した値を もつ信号を生成する。
[0147] また、特許文献 3の [0054]段落〜 [0058]段落には、表示モードの期間 T1と位置 検出モード期間 T2とを時分割動作させる例が記載されているが、この例では位置検 出モード期間 T2を表示モード期間 T1以外の期間に割り当てなければならない。す なわち、非表示期間を有効利用しようとの技術思想に基づいている。本発明は、非表 示期間中（一般に水平帰線期間または水平ブランキング期間）に極性反転される共 通電圧に誘起される電圧を除外し、位置検出精度を向上させることを目的とするとこ ろが特許文献 3と相違する。
[0148] 特許文献 3に記載されているノイズ消去直流化回路は、図 9に示すように、増幅回 路にコンデンサが設けられており、入力された信号を平滑化する。ノイズ消去直流化 回路によって、図 10Aに示すような誘起ノイズ成分を有する信号が、図 10Bに示すよ うに、誘起ノイズ成分と、誘起ノイズ成分以外の本来検出されるべき電流値とが時間 平均された直流信号に変換される。図 10Aは、ノイズ消去直流回路が検波フィルタリ ング回路力 受け取った信号 (電圧値)の時間変化の一例を示す図であり、縦軸は 電位、横軸は時間を示している。
[0149] 特許文献 3に記載の方法では、誘起ノイズ成分による信号の過渡的な変動がある 程度抑制されるものの完全に除去することは出来ず、平均化された直流信号の電圧 レベルが変動することがある。
[0150] これに対し、本実施形態によるストローブ信号を用いる方法によると、極性の反転に 伴う誘起ノイズ成分によるレベルの変動をほぼ完全に除去することが可能となり、そ の結果、特許文献 3に記載されている方法よりも位置検出精度を向上する。すなわち 、誘起電圧による信号の過度的な変動は、周波数スペクトラムが広範囲に亘つており 、特許文献 3の帯域フィルタではこれを十分除去できな力つたのに対し、本発明の実 施形態によると、この過度的な変動をストローブ信号によって十分に除去することが できる。さらに、本発明の実施形態において、液晶表示パネルの駆動に用いられる 信号を利用することによって、単純な回路構成によってストローブ信号を得ることがで きる。
[0151] また、従来のタツチセンサの位置検出精度が低い他の原因として、位置検出用導 電膜に接触点を形成して 、な 、とき (すなわち、指やペンでタツチセンサに触れて ヽ ないとき）の浮遊容量を通じて定常的に電流が流れ、その結果、位置検出回路の出 力電圧値 (以下出力バイアス値と呼ぶ）がゼロではない値をとることが挙げられる。接 触点が形成された場合は、更に指などを通して流れる電流分が増加するので、その 増加分だけを取り出して座標計算のベースとなる値としなければならない。しかし、出 力バイアスが大きぐ接触点の形成による増加分が少ないと、外部要因による出カバ ィァスの不規則な変動 ·揺らぎの影響により取り出した 、信号成分の SN比が低下し、 座標データの精度が悪くなる。また座標データ生成を行なう為に AZD変換を行なう 力 出力バイアス値が大きいと、 AZD変換の有効ダイナミックレンジを狭め、有効ビ ット数を減少させてしま 、座標データの精度を低下させること ( 、わゆる桁落ち）が問 題となる。
[0152] 本発明による他の実施形態のタツチセンサ付き表示装置は、上記浮遊容量による 検出精度の低下を抑制するために、電流検出回路の各チャンネルに、位置検出用 透明導電膜の端子に対応させた補償用素子をさらに有している。
[0153] 図 8は、上述した位置データ生成回路 50に対して補償用素子を設けた構成を例示 している。なお、例えば特許文献 3に記載されている検出回路に補償用素子を設け ても、浮遊容量による検出精度の低下を防止することが出来る。もちろん、位置検出 精度を向上するためには、ここで例示するように上述の位置データ生成回路 50に補 償用素子を設けることが好ましい。
[0154] ここで例示する電流検出回路 31は、 3つのオペアンプによりアナログ差動アンプを 構成している。図 8中に示した抵抗値および補償用素子 (コンデンサ）の値は、 7イン チのワイド型 TFT型の液晶表示パネルにつ!、ての数値の例である。これらの値は、 表示パネルの画面サイズや位置検出用透明導電膜の構成'配置に応じて調整され るのは言うまでもない。補償用素子 Ccl〜Cc4のインピーダンスは、それぞれ対応す る端子 E1〜E4から見た浮遊容量 (配線部の容量を含む）とほぼ等しい値に設定され て!、る。ここでは補償用素子として容量 (コンデンサ）を設けた構成を例示して 、るが 、これに限られない。例えば、位置検出用透明導電膜から電流検出回路に至るまで の配線抵抗が無視できない場合には、補償用素子として、コンデンサと抵抗を直列 接続したもの、あるいは並列接続したものを用いてもょ 、。
[0155] 図 8に示すように、補償用素子 Ccl〜Cc4のそれぞれは、対応する電流検出回路 3 1に独立に設けられている。各電流検出回路 31は差動アンプを構成しており、差動 アンプの入力の一方は端子の 1つに電気的に接続され、他方は補償用素子 (容量） に電気的に接続されている。例えば補償用素子 (容量) Cclの電極および位置検出 用透明導電膜の端子 Elは、アナログ差動アンプ 31aの入力側に配置された 2つの オペアンプの +端子に接続されている。アナログ差動アンプ 3 laは、端子 E1から流 れる電流と補償用素子 (容量) Cclから流れる電流の差を電圧に変換して増幅する。
[0156] ここで、補償用素子 (容量) Ccl〜Cc4の容量を位置検出用導電膜に接触点を形 成していないときの浮遊容量と等しく設定しておけば、位置検出用導電膜に接触点 を形成することによる容量変化 (すなわちインピーダンス変化）に起因する電流変化 だけを増幅することができる。このとき、補償用素子 Ccl〜Cc4のインピーダンスは位 置検出用透明導電膜に接触点が形成されていないときの浮遊容量のインピーダンス と略等しい。このような構成によって、位置検出用透明導電膜の異なる箇所力 流れ る電流の変化を検出する前に、位置検出用透明導電膜に接触点が形成されていな いときの浮遊容量の寄与分を補償しキャンセルすることができる。
[0157] ネ ΐ償用素子のインピーダンスは、タツチセンサ毎に実測によって求めた浮遊容量の 値に設定することが望ましいが、製造のばらつきの範囲を考慮して代表値に設定して もよい。もちろん、インピーダンスを可変にできる構成として、タツチセンサ毎に調整し てもよい。
[0158] さらに、接触点が形成されていない状態で、ノイズカット電流信号生成回路 30のそ れぞれから出力されるノイズカット電流信号をアナログ的またはデジタル的に保持す る回路を設け、アナログ的またはデジタル的に保持されたノイズカット電流信号に基 づき、位置検出用透明導電膜 7に接触点が形成されていないときの浮遊容量の寄与 分を補償しキャンセルするようにしてもょ ヽ。接触点が形成されて ヽな ヽ状態でのノィ ズカット電流信号をアナログ的に補償するには、例えば図 4に示すサンプルホールド 回路 35を各チャンネルにもう一つずつ設け、接触点が形成されていない状態でのノ ィズカット電流信号を予めアナログ電圧として保持しておけばよい。位置検出用透明 導電膜 7に接触点が形成された時のノイズカット電流信号に対応するアナログ電圧か ら、上記保持されているアナログ電圧を差し引くことにより、浮遊容量の寄与分を補償 しキャンセルすることができる。接触点が形成されて!、な 、状態でのノイズカット電流 信号をデジタル的に補償するには、例えば接触点が形成されていない状態でのノィ ズカット電流信号を ADコンバータによりデジタルデータに変換して、上記の追加のサ ンプルホールド回路 35に保持しておけばよい。位置検出用透明導電膜 7に接触点 が形成された時のノイズカット電流信号も同様に ADコンバータによりデジタルデータ に変換し、上記保持されているデジタルデータを差し引くことにより、浮遊容量の寄与 分を補償しキャンセルすることができる。実用的には、汎用のコンデンサの容量値の 刻みが大きぐ補償用素子として任意のインピーダンスのものを用意することは困難 であるので、浮遊容量の一部を補償用素子でキャンセルし、補償用素子でキャンセ ルできない残りの部分を上述の処理によってキャンセルすることができる。勿論、補償 用素子を設けない場合にも適用できる。
[0159] 補償用素子を設けることによって得られる検出感度が向上する効果は、本実施の 形態に限定されるものではない。例えば、図 4を参照して、ストローブ信号生成回路 3 2およびノイズ除去回路 33を省略した位置データ生成回路 50に補償用素子を設け ても、検出感度が向上する効果を得ることができる。
[0160] 上述の説明では、表示パネル 10としてアクティブマトリクス型液晶パネルを用いる 例を示したが、本実施形態に使用される表示パネル 10はこれに限定されない。例え ば、表示媒体層として電気泳動層を有する電気泳動表示パネルなどを用いることも できる。また、本発明のストローブ信号を用いたノイズカット技術は、表示パネルが備 える透明対向電極に、極性の周期的な反転を伴う共通電圧が印加されるものであれ ば、任意の表示パネルで利用可能である。
産業上の利用可能性
[0161] 本発明によると、複雑な回路構成を必要とすることなぐ位置検出精度が高く且つ 薄型で視差が小さいタツチセンサ付き表示装置を提供することができる。本発明のタ ツチセンサ付き表示装置は、例えば、カーナビゲーシヨン装置、携帯型情報端末 (P DA)、 ATM、券売機などに好適に用いることができる。

Claims

請求の範囲
[1] 複数の画素電極を備えるアクティブマトリクス基板と、表示媒体層と、前記表示媒体 層を介して前記アクティブマトリクス基板の観察者側に配置され、前記複数の画素電 極に対向する対向電極を備える対向基板とを有する表示パネルと、
前記複数の画素電極に表示信号電圧を供給するとともに、前記対向電極に極性の 周期的な反転を伴う共通電圧を供給する表示パネル駆動回路と、
前記対向基板を介して前記対向電極に対向するように配置された位置検出用透明 導電膜と、
前記位置検出用透明導電膜の異なる箇所に接続された複数の端子と、 前記複数の端子に位置検出用交流電圧を供給する交流電圧発生回路と、 前記共通電圧の極性反転の周期に同期したストローブ信号を生成するストローブ 信号生成回路と、それぞれが前記複数の端子の 1つに接続され前記ストローブ信号 に基づいて前記複数の端子の 1つ力 流れる電流力 所定の部分を除いたノイズ力 ット電流信号を生成する複数のノイズカット電流信号生成回路とを備え、前記ノイズ力 ット電流信号に基づいて、前記位置検出用透明導電膜に直接または間接に形成さ れた接触点の位置データを生成する位置データ生成回路と、
を備える、タツチセンサ付き表示装置。
[2] 前記複数のノイズカット電流信号生成回路のそれぞれは、前記複数の端子の 1つ から流れる電流を検出し電流信号を出力する電流検出回路と、前記ストローブ信号 に基づいて前記電流信号の所定の部分を除去するノイズ除去回路とを有する、請求 項 1に記載のタツチセンサ付き表示装置。
[3] 前記ノイズ除去回路は、前記電流検出回路から出力された前記電流信号から、前 記共通電圧の極性反転により発生するノイズを含む部分を除去する、請求項 2に記 載のタツチセンサ付き表示装置。
[4] 前記表示パネル駆動回路には、水平同期信号が供給され、
前記ストローブ信号生成回路は、前記水平同期信号に基づ!、て前記ストローブ信 号を生成する、請求項 1から 3の 、ずれかに記載のタツチセンサ付き表示装置。
[5] 前記ストローブ信号生成回路は、前記水平同期信号が含むパルスの立ち上がりま たは立ち下がりから所定の時間 (Tsl)だけ遅れてアクティブになり、かつ、前記共通 電圧の極性反転後にお ヽて所定の時間 (Ts2)だけ遅れて非アクティブになるパルス を含むストローブ信号を生成する、請求項 4に記載のタツチセンサ付き表示装置。
[6] 前記表示パネル駆動回路は、前記水平同期信号の立ち上がりまたは立ち下がりか ら所定の時間 (Tc)だけ遅れて極性反転する前記共通電圧を前記表示パネルに供 糸 Pし、
前記ストローブ信号生成回路は、前記水平同期信号の前記立ち上がりまたは前記 立ち下がりから所定の時間 (Tsl)だけ遅れてアクティブになり、かつ、前記水平同期 信号の前記立ち上がりまたは前記立ち下がりから所定の時間 (Ts2)だけ遅れて非ァ クティブになるパルスを含むストローブ信号を生成し、かつ、 TsKTcく Ts2の関係 を満足する、請求項 4に記載のタツチセンサ付き表示装置。
[7] 前記ストローブ信号のパルス幅は前記位置検出用交流電圧の 1周期の整数倍であ る、請求項 4から 6のいずれかに記載のタツチセンサ付き表示装置。
[8] 前記位置検出用交流電圧は、前記水平同期信号の整数倍の周波数を有する、請 求項 4から 7のいずれかに記載のタツチセンサ付き表示装置。
[9] 前記位置検出用交流電圧は、前記ストローブ信号の整数倍の周波数を有する、請 求項 4から 8のいずれかに記載のタツチセンサ付き表示装置。
[10] 更にインパータを備え、
前記インバータの駆動周波数は、前記水平同期信号の整数倍または半整数倍の 周波数である、請求項 4から 9のいずれかに記載のタツチセンサ付き表示装置。
[11] 前記インバータは、他励式インバータであり、前記インバータの駆動周波数は、前 記位置検出用交流電圧の周波数と同じである請求項 10に記載のタツチセンサ付き 表示装置。
[12] 前記インバータの駆動周波数は、前記ストローブ信号の整数倍または半整数倍の 周波数である、請求項 10または 11に記載のタツチセンサ付き表示装置。
[13] 前記複数のノイズカット電流信号生成回路に共通に設けられた AZD変換器を更 に有し、前記位置データ生成回路は、前記 AZD変換器の出力信号に基づいて前 記位置データを生成する、請求項 1から 12のいずれかに記載のタツチセンサ付き表 示装置。
[14] 前記複数のノイズカット電流信号生成回路の出力信号を同時にサンプルホールド する複数のサンプルホールド回路を更に備える、請求項 1から 13のいずれかに記載 のタツチセンサ付き表示装置。
[15] 前記複数のノイズカット電流信号生成回路のそれぞれは、前記複数の端子の 1つ から流れる電流を検出し電流信号を出力する電流検出回路と、前記ストローブ信号 に基づいて前記電流信号の所定の部分を除去するノイズ除去回路とを有し、 前記複数の電流検出回路のそれぞれに独立した補償用素子が接続されている、 請求項 1から 14のいずれかに記載のタツチセンサ付き表示装置。
[16] 前記複数の電流検出回路のそれぞれは差動アンプを有し、前記差動アンプの入 力の一方は前記複数の端子の 1つに電気的に接続され、他方は前記補償用素子に 電気的に接続されている、請求項 15に記載のタツチセンサ付き表示装置。
[17] 前記複数の補償用素子のインピーダンスは前記位置検出用透明導電膜に前記接 触点が形成されて 、な ヽときの浮遊容量のインピーダンスと略等 ヽ、請求項 15また は 16に記載のタツチセンサ付き表示装置。
[18] 前記接触点が形成されて ヽな ヽ状態で、前記複数のノイズカット電流信号生成回 路のそれぞれから出力されるノイズカット電流信号をアナログ的またはデジタル的に 保持する回路をさらに有する、請求項 1から 17のいずれかに記載のタツチセンサ付き 表示装置。
[19] 前記表示パネル駆動回路には、水平同期信号が供給され、
前記位置検出用交流電圧は、前記水平同期信号の n (nは整数)倍または lZn倍 の周波数を有し、前記水平同期信号と同期している、請求項 1に記載のタツチセンサ 付き表示装置。
[20] 前記表示パネル駆動回路には、水平同期信号が供給され、
前記位置検出用交流電圧の周波数は、前記水平同期信号の n (nは整数)倍また は lZn倍の第 1周波数と、前記水平同期信号の n+ 1倍または lZ (n+ l)倍の第 2 周波数との間の周波数である、請求項 1に記載のタツチセンサ付き表示装置。
[21] 前記位置検出用交流電圧の周波数は、前記交流電圧発生回路の定数誤差により 前記位置検出用交流電圧の周波数がずれた場合でも、前記第 1周波数と前記第 2 周波数との間の周波数となるように設定されている、請求項 20に記載のタツチセンサ 付き表示装置。
[22] 前記位置検出用交流電圧の周波数は、前記第 1周波数および前記第 2周波数の それぞれから 1kHz以上離れている、請求項 20または 21に記載のタツチセンサ付き 表示装置。
[23] 前記位置検出用交流電圧の m(mは整数)倍または lZm倍の周波数と、前記水平 同期信号の M (Mは整数)倍または 1ZM倍の周波数とはほぼ等しい、請求項 20か ら 22の 、ずれかに記載のタツチセンサ付き表示装置。
[24] 複数の画素電極を備えるアクティブマトリクス基板と、表示媒体層と、前記表示媒体 層を介して前記アクティブマトリクス基板の観察者側に配置され、前記複数の画素電 極に対向する対向電極を備える対向基板とを有する表示パネルと、前記複数の画素 電極に表示信号電圧を供給するとともに、前記対向電極に極性の周期的な反転を 伴う共通電圧を供給する表示パネル駆動回路と、前記対向基板を介して前記対向 電極に対向するように配置された位置検出用透明導電膜と、前記位置検出用透明 導電膜の異なる箇所に接続された複数の端子と、前記複数の端子のそれぞれに位 置検出用交流電圧を供給する交流電圧発生回路と、それぞれが前記複数の端子の 1つに接続された複数のノイズカット電流信号生成回路とを備えるタツチセンサ付き 表示装置の駆動方法であって、
前記駆動方法は、
前記表示パネル駆動回路に水平同期信号を供給する工程と、
前記表示パネルに、前記水平同期信号のパルスから所定の期間が経過した時点 で極性が反転する前記共通電圧を供給する工程と、
前記水平同期信号のパルス力 前記所定の期間が経過する前に立ち上がりまたは 立ち下がり、且つ、前記所定の期間が経過した後に立ち下がるまたは立ち上がるパ ルスを有するストローブ信号を生成する工程と、
前記複数の端子のそれぞれから流れる電流から前記ストローブ信号の前記パルス に対応する部分が除去された複数のノイズカット電流信号を生成する工程と、 前記複数のノイズカット電流信号に基づいて、前記位置検出用透明導電膜に直接 または間接に形成された接触点の位置データを生成する工程と、
を包含する、駆動方法。
[25] 前記複数のノイズカット電流信号を生成する工程は、
前記複数の端子のそれぞれから流れる電流を検出し複数の電流信号を生成する 工程と、
前記複数の電流信号のそれぞれから前記ストローブ信号の前記パルスに対応する 部分を除去する工程と、
を包含する請求項 24に記載の駆動方法。
[26] 前記位置検出用透明導電膜に前記接触点が形成されて ヽな ヽ状態で生成された 前記複数のノイズカット電流信号をアナログ的またはデジタル的に保持する工程をさ らに包含する、請求項 24または 25に記載の駆動方法。
[27] アナログ的またはデジタル的に保持された前記複数のノイズカット電流信号に基づ き、前記位置検出用透明導電膜に前記接触点が形成されていないときの浮遊容量 を補償する工程をさらに包含する、請求項 26に記載の駆動方法。
[28] 前記位置検出用透明導電膜に接触点が形成されることによる電流変化量を増幅す る工程をさらに包含する請求項 24から 27のいずれかに記載の駆動方法。
[29] 複数の画素電極を備えるアクティブマトリクス基板と、表示媒体層と、前記表示媒体 層を介して前記アクティブマトリクス基板の観察者側に配置され、前記複数の画素電 極に対向する対向電極を備える対向基板とを有する表示パネルと、
前記複数の画素電極に表示信号電圧を供給するとともに、前記対向電極に共通電 圧を供給する表示パネル駆動回路と、
前記対向基板を介して前記対向電極に対向するように配置された位置検出用透明 導電膜と、
前記位置検出用透明導電膜の異なる箇所に接続された複数の端子と、 それぞれが前記複数の端子の 1つ力 流れる電流を検出し電流信号を出力する複 数の電流検出回路を備え、前記電流信号に基づいて前記位置検出用透明導電膜 に直接または間接に形成された接触点の位置データを生成する位置データ生成回 路とを備えるタツチセンサ付き表示装置であって、
前記複数の電流検出回路のそれぞれに独立した補償用素子が接続されている、タ ツチセンサ付き表示装置。
[30] 前記複数の電流検出回路のそれぞれは差動アンプを有し、前記差動アンプの入 力の一方は前記複数の端子の 1つに電気的に接続され、他方は前記補償用素子に 電気的に接続されている、請求項 29に記載のタツチセンサ付き表示装置。
[31] 前記複数の補償用素子のインピーダンスは前記位置検出用透明導電膜に前記接 触点が形成されて 、な ヽときの浮遊容量のインピーダンスと略等 ヽ、請求項 29また は 30に記載のタツチセンサ付き表示装置。
[32] 前記複数の端子に位置検出用交流電圧を供給する交流電圧発生回路を更に有 する、請求項 29から 31のいずれかに記載のタツチセンサ付き表示装置。
[33] 前記表示パネル駆動回路には、水平同期信号が供給され、
前記位置検出用交流電圧は、前記水平同期信号の整数倍の周波数を有する、請 求項 32に記載のタツチセンサ付き表示装置。
[34] 更にインバータを備え、
前記インバータの駆動周波数は、前記水平同期信号の整数倍または半整数倍の 周波数である、請求項 33に記載のタツチセンサ付き表示装置。
[35] 前記インバータは、他励式インバータであり、前記インバータの駆動周波数は、前 記位置検出用交流電圧の周波数と同じである請求項 34に記載のタツチセンサ付き 表示装置。
[36] 前記複数の電流検出回路に共通に設けられた AZD変換器を更に有し、前記位置 データ生成回路は、前記 AZD変換器の出力信号に基づいて前記位置データを生 成する、請求項 29から 35のいずれかに記載のタツチセンサ付き表示装置。
[37] 前記複数の電流検出回路の出力信号を同時にサンプルホールドする複数のサン プルホールド回路を更に有する、請求項 29から 36のいずれかに記載のタツチセンサ 付き表示装置。
[38] 複数の画素電極を備えるアクティブマトリクス基板と、表示媒体層と、前記表示媒体 層を介して前記アクティブマトリクス基板の観察者側に配置され、前記複数の画素電 極に対向する対向電極を備える対向基板とを有する表示パネルと、前記複数の画素 電極に表示信号電圧を供給するとともに、前記対向電極に共通電圧を供給する表 示パネル駆動回路と、前記対向基板を介して前記対向電極に対向するように配置さ れた位置検出用透明導電膜と、前記位置検出用透明導電膜の異なる箇所に接続さ れた複数の端子と、それぞれが前記複数の端子の 1つから流れる電流を検出し電流 信号を出力する複数の電流検出回路を備え、前記電流信号に基づいて前記位置検 出用透明導電膜に直接または間接に形成された接触点の位置データを生成する位 置データ生成回路とを備えるタツチセンサ付き表示装置の駆動方法であって、 前記駆動方法は、
(a)前記表示パネルに、所定の期間毎に極性が反転する前記共通電圧を供給す る工程と、
(b)前記複数の電流検出回路のそれぞれから出力された前記電流信号に基づい て、前記接触点の位置データを生成する工程と、
(c)前記位置検出用透明導電膜に前記接触点が形成されて ヽな ヽときの浮遊容 量を補償する工程と、
を包含する、駆動方法。
[39] 前記工程 (c)は、前記複数の電流検出回路のそれぞれが前記複数の端子の 1つ 力も流れる電流を検出する前に行われる、請求項 38に記載の駆動方法。
[40] 前記複数の電流検出回路のそれぞれから出力される電流信号を所定の期間だけ サンプルホールドする工程をさらに包含する、請求項 38または 39に記載の駆動方法
[41] 前記位置検出用透明導電膜に接触点が形成されることによる電流変化量を増幅す る工程をさらに包含する請求項 38から 40のいずれかに記載の駆動方法。
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