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JP2018004886A - 表示制御及びタッチ制御デバイス、並びに表示及びタッチ検出パネルユニット - Google Patents

表示制御及びタッチ制御デバイス、並びに表示及びタッチ検出パネルユニット Download PDF

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JP2018004886A JP2016130304A JP2016130304A JP2018004886A JP 2018004886 A JP2018004886 A JP 2018004886A JP 2016130304 A JP2016130304 A JP 2016130304A JP 2016130304 A JP2016130304 A JP 2016130304A JP 2018004886 A JP2018004886 A JP 2018004886A
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Takashi Kuroiwa
剛史 黒岩
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Abstract

【課題】表示フレーム期間を複数の表示駆動期間と非表示駆動期間に分割したとき、非表示駆動期間に表示駆動期間よりも長い期間に亘って表示パネルの同じ回路ノードに定電圧が長時間印加され続けても、当該回路ノードが受ける電圧負荷が過大にならず、パネルモジュールに経時的なダメージを与えることのない技術を提供する。【解決手段】表示フレーム期間を複数の表示駆動期間と非表示駆動期間に分割して表示動作とタッチ検出動作を行うとき、タッチ検出を行う非表示駆動期間にパネルモジュールに供給する動作電源電圧は表示期間に供給される動作電源電圧よりも絶対値的に低電圧とし、パネルモジュールの入力回路ノードに表示駆動期間よりも長い期間に加わる電圧負荷が過大にならないようにする。【選択図】図1

Description

本発明は、表示駆動期間と非表示駆動期間を交互に生成して表示パネルとタッチパネルを制御する表示制御及びタッチ制御デバイス、更にこれを組み込んだ表示及びタッチ検出パネルユニットに関し、例えば液晶
表示を行う表示パネルにタッチパネルを組み込んだパネルモジュールの駆動制御技術などに適用して有効なものに関する。
タブレットやスマートフォンなどの携帯情報端末の表面には表示パネルとタッチパネルが重ねて配置或いは一体的に形成されたパネルモジュールが配置され、表示パネルの画面表示に応じてタッチパネルの表面で指などによるタッチ操作が行われたとき、そのタッチ座標からその操作を判別できるようになっている。重ねて配置或いは一体的に形成されている表示パネルとタッチパネルの間の容量性カップリングなどにより表示パネルとタッチパネルには相互に一方から他方にノイズの影響がある。そこで、特許文献1に記載のように、表示フレーム期間を複数の表示駆動期間と表示駆動期間に挟まれた非表示駆動期間とに分割し、非表示駆動期間でタッチパネルを駆動してタッチ検出を行うようにして、表示パネルの動作ノイズと、タッチパネルの動作ノイズを相互に影響させないようにすることができる。
表示パネルの走査線に応ずるゲート線を順次選択していく走査回路にシフトレジスタを用いるものがある。例えば走査回路は特許文献2に記載のようにスタートパルスをシフトクロックの変化に同期させて後段にシフトさせ、各シフト段の出力をドライバで受け、そのドライバをシフトパルスの2倍の周波数のゲートクロックに同期して出力動作させることにより、スタートパルスのシフトに同期しながらシフトパルスの2倍の周波数に同期しながらにゲート線を順次選択レベルに駆動していく。
特開2014−203102号公報 特開2008−176159号公報
本発明者は上述の表示フレーム期間を複数の表示駆動期間と非表示駆動期間に分割したとき、タッチ検出を行う非表示駆動期間にゲート線の選択を停止させるために例えば非表示駆動期間に応じてシフトレジスタのシフトクロックを停止させると共にゲートクロックのクロック変化を停止させることについて検討した。これによれば、シフトレジスタのシフトクロックを停止させたとき、スタートパルスが伝達されていてシフト段の出力は出力指示の論理値にされる。非表示駆動期間中はそのシフト段の出力は上記出力指示の論理値に固定されることになる。その期間は表示駆動期間における走査線の選択期間(水平同期期間)よりも長くなり、シフト段の出力を受けるドライバの入力が受ける電圧負荷が大きくなり、経年的にドライバの入力トランジスタのゲート特性が劣化してオフリーク電流が増大する虞のあることが見出された。このような特性劣化は表示素子が保持する階調電圧信号の不所望なリークによる表示性能の劣化や表示むらを生ずる原因になる。
本発明の目的は、表示フレーム期間を複数の表示駆動期間と非表示駆動期間に分割したとき、非表示駆動期間に表示駆動期間よりも長い期間に亘って表示パネルの同じ回路ノードに定電圧が長時間印加され続けても、当該回路ノードが受ける電圧負荷が過大にならず、パネルモジュールに経時的なダメージを与えることのない技術を提供することにある。
本発明の前記並びにその他の目的と新規な特徴は本明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろう。
本願において開示される発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば下記の通りである。尚、本項において括弧内に記載した図面内参照符号などは理解を容易化するための一例である。
〔1〕<パネルモジュールへの動作電源を非表示駆動期間に低下させる>
表示制御及びタッチ制御デバイス(3A,3B,3C)は、複数個の表示素子(PXL)がマトリクス状に配置された表示パネル(10)とタッチ検出電極(ECR)が前記表示素子よりも低い密度でマトリクス状に配置されたタッチパネル(11)とが一体的に組み込まれたパネルモジュール(1)の駆動制御を行なう。表示制御及びタッチ制御デバイスは、表示駆動期間に前記表示素子の選択制御と選択した表示素子の表示駆動を行なう表示制御と、非表示駆動期間に前記タッチ検出電極を用いたタッチ検出動作を行なうタッチ制御と、表示フレーム期間毎に複数の前記表示駆動期間と前後の前記表示駆動期間に挟まれた前記非表示駆動期間とを生成する動作制御とを行う内部回路を有する。前記内部回路は、前記パネルモジュールに供給する動作電源電圧を前記表示駆動期間には第1動作電源電圧(VGH,VGL)とし、前記非表示駆動期間には前記第1動作電源電圧よりも絶対値的に低電圧の第2動作電源電圧(VGH−Δ1、VGL+Δ2)とする。
これによれば、表示フレーム期間を複数の表示駆動期間と非表示駆動期間に分割して表示動作とタッチ検出動作を行うとき、タッチ検出を行う非表示駆動期間にパネルモジュールに供給する動作電源電圧は表示期間に供給される動作電源電圧よりも絶対値的に低電圧であるから、そのときの表示動作の停止によって表示期間よりも長い期間に同じ回路ノードに定電圧が長時間印加され続けても、当該回路ノードが受ける電圧負荷は過大にならない。すなわち、パネルモジュールの入力回路ノードに表示駆動期間よりも長い期間に加わる電圧負荷が過大にならない。よって、パネルモジュールに経時的なダメージを与えないようにすることができる。例えば、表示素子の選択端子が走査線毎のゲート線に接続されて前記表示素子がマトリクス状に配置され、ゲート線を順次選択するためのシフトレジスタを備えた表示パネルを制御の対象とするとき、前記表示制御部が非表示駆動期間にゲート線の選択を停止させるために非表示駆動期間に応じてシフトレジスタのシフトクロック信号を停止してそのシフト段の出力が固定しても、非表示駆動期間におけるパネルモジュールの電源電圧は表示駆動期間の電源電圧に比べて低電圧であるから、シフト段の出力を受けるドライバの入力特性が劣化して表示性能に悪影響を及ぼすことはない。
〔2〕<パネルモジュールへ出力する動作電源を非表示駆動期間に直接低下させる>
項1において、表示制御及びタッチ制御デバイス(3A,3B)の前記内部回路は表示駆動期間に前記表示素子の選択制御と選択した表示素子の表示駆動を行なう表示制御部(23A、23B)と、非表示駆動期間に前記タッチ検出電極を用いたタッチ検出動作を行なうタッチ制御部(24)と、表示フレーム期間毎に複数の前記表示駆動期間と前後の前記表示駆動期間に挟まれた前記非表示駆動期間とを生成する動作制御部(21A、21B)とを有する。前記表示制御部は前記パネルモジュールに第1動作電源電圧(VGH,VGL)又は前記第1動作電源電圧よりも絶対値的に低電圧の第2動作電源電圧(VGH−Δ1、VGL+Δ2)を供給する電源部(60,62)を有する。前記動作制御部は前記表示駆動期間に前記電源部に前記第1動作電源電圧を供給させ、非表示駆動期間に前記電源部に前記第2動作電源電圧を供給させる。
これによれば、パネルモジュールへの動作電源を表示制御部が出力する構成において項1と同様の作用効果を奏する。
〔3〕<レジスタ設定で動作電源の電圧を指定>
項2において、前記電源部(60)は、電圧設定データが前記動作制御部によって書換え可能に設定されるレジスタ回路(36)と、前記レジスタ回路に設定された電圧設定データに応じた電圧の電源を生成する電源回路(35)をと有する。前記動作制御部(21A)は、前記表示駆動期間に前記第1動作電源電圧を指定する第1電圧設定データ(DTa+,DTa−)を前記レジスタ回路に設定し、非表示駆動期間に前記第2動作電源電圧を指定する第2電圧設定データ(DTbc+,DTbc−)を前記レジスタ回路に設定する。
これによれば、レジスタ回路の設定する電圧設定データに従って第1動作電源電圧と第2動作電源電圧を所望に設定することができる。
〔4〕<第1電圧設定データ及び第2電圧設定データを書換え可能に保持する不揮発性メモリ>
項3において、前記第2動作電源電圧は非選択状態の前記表示素子が保有する階調情報の変化を抑制するのに必要な電圧を有し、前記動作制御部は前記第1電圧設定データ及び第2電圧設定データを書換え可能に保持する不揮発性メモリ(26)を有し、不揮発性メモリから前記第1電圧設定データ及び第2電圧設定データを前記レジスタ回路に設定する。
これによれば、動作制御部は動作に際してホストプロセッサなどから前記第1電圧設定データ及び第2電圧設定データを受け取ることを要しない。
〔5〕<シフトレジスタ制御による表示素子の選択制御>
項3において、前記表示制御部(23A)は、前記表示素子の選択制御用に、シフトレジスタ(SFTREG)を構成する直列されたマスタ・スレーブラッチ(LTC1,…)の入力動作とラッチ動作を規定するシフトクロック信号(CK1,CKB1,CK2,CKB2)と、前記シフトレジスタに供給するシフトデータ(SFTd)と、シフトデータのシフト動作を停止させるシフト抑制パルス信号(GToff)との出力機能を備える。前記動作制御部は前記非表示駆動期間に同期して前記シフト抑制パルス信号をパルス変化させる。
これによれば、表示パネルの走査線毎のゲート線の選択にシフトレジスタとそのシフト段の出力を受けるゲートドライバによって構成された走査回路を用いた表示パネルを表示制御対象とする場合に前記表示制御部が好適である。
〔6〕<出力する動作電源をスイッチ制御で切り替え>
項2において、前記電源部(62)は、前記第1動作電源電圧と前記第2動作電源電圧を生成する電源回路(37)と、前記電源回路が生成する前記第1動作電源電圧又は前記第2動作電源電圧を選択して出力するスイッチ回路(39a、39b)とを有する。前記動作制御部(21B)は、前記表示駆動期間に前記スイッチ回路に前記第1動作電源電圧を選択させ、非表示駆動期間に前記スイッチ回路の前記第2動作電源電圧を選択させる。
これによれば、スイッチ回路の操作によって第1動作電源電圧と第2動作電源電圧を簡単に切り替えることができる。
〔7〕<表示素子が保有する階調情報の維持を保証するのに必要な電圧の第2動作電源>
項6において、前記第2動作電源は非選択状態の前記表示素子が保有する階調情報の変化を抑制するのに必要な電圧を有する。
これによれば、非表示駆動期間に表示素子から階調情報が失われる虞はない。
〔8〕<シフトレジスタ制御による表示素子の選択制御>
項6において、前記表示制御部(23B)は、前記表示素子の選択制御用に、シフトレジスタ(SFTREG)を構成する直列されたマスタ・スレーブラッチ(LTC1,…)の入力動作とラッチ動作を規定するシフトクロック信号(CK1,CKB1,CK2,CKB2)と、前記シフトレジスタに供給するシフトデータ(SFTd)と、シフトデータのシフト動作を停止させるシフト抑制パルス信号(GToff)との出力機能を備える。前記動作制御部は前記非表示期間に同期して前記シフト抑制パルス信号をパルス変化させる。
これによれば、表示パネルの走査線毎のゲート線の選択にシフトレジスタとそのシフト段の出力を受けるゲートドライバによって構成された走査回路を用いた表示パネルを表示制御対象とする場合に前記表示制御部が好適である。
〔9〕<パネルモジュールへ出力する動作電源を非表示駆動期間に容量性カップリングで低下させる> 項1において、表示制御及びタッチ制御デバイス(3C)の前記内部回路は、表示駆動期間に前記表示素子の選択制御と選択した表示素子の表示駆動を行なう表示制御部(23C)と、非表示駆動期間に前記タッチ検出電極を用いたタッチ検出動作を行なうタッチ制御部(24C)と、表示フレーム期間毎に複数の前記表示駆動期間と前後の前記表示駆動期間に挟まれた前記非表示駆動期間とを生成する動作制御部(21C)とを有する。前記表示制御部は前記パネルモジュールに電源出力端子(P1,P2)から第1動作電源電圧(VGH,VGL)を供給する電源部(62C)を有する。前記タッチ制御部は、前記電源出力端子に電源安定化容量(4,5)を介して容量性カップリングにて結合させることによって前記第1動作電源電圧よりも絶対値的に低電圧の第2動作電源電圧(VGH−Δ1、VGL+Δ2)を生成するための調整電圧(−Δ1、+Δ2)を電圧出力端子(P3,P4)から出力する電圧生成部(41C、43p、43n)と、を有する。前記動作制御部は、前記表示駆動期間において前記電源部に前記動作電源電圧を出力させると共に前記電圧生成部に電源安定化容量の基準電位(Vdt)を出力させ、非表示駆動期間において前記電源部の出力を高インピーダンスにすると共に前記電圧生成部に前記調整電圧を出力させて、前記電源部の出力に前記調整電圧を容量性カップリングにて結合可能にする。
これによれば、パネルモジュールへ出力する動作電源を非表示駆動期間に容量性カップリングで低下させる構成によっても項1と同様の作用効果を奏する。
〔10〕<電源部と電圧生成部の具体例>
項9において、前記電源部は、前記第1動作電源電圧を生成する電源回路(37C)と、前記電源出力端子から前記第1動作電源電圧の出力又は前記電源出力端子の高出力インピーダンス状態を選択する電源スイッチ回路(39a、39b)とを有する。前記電圧生成部は、前記調整電圧を生成する電圧生成回路(41C)と、前記調整電圧又は前記基準電位を前記電圧出力端子から選択的に出力する電圧スイッチ回路(43p、43n)とを有する。前記動作制御部は、前記表示駆動期間に、前記電源スイッチ回路に前記第1動作電源電圧の出力を選択させ、且つ前記電圧スイッチ回路に前記基準電圧の出力を選択させ、非表示駆動期間に前記電源スイッチ回路に高出力インピーダンス状態を選択させ、且つ前記電圧スイッチ回路に前記調整電圧の出力を選択させる。
これによれば、非表示駆動期間に電源部の出力動作が停止されるので低消費電力に寄与する。
〔11〕<表示素子が保有する階調情報の維持を保証するのに必要な電圧の第2動作電源>
項10において、前記第2動作電源電圧は非選択状態の前記表示素子が保有する階調情報の変化を抑制するのに必要な電圧を有する。
これによれば、非表示駆動期間に表示素子から階調情報が失われる虞はない。
〔12〕<シフトレジスタ制御による表示素子の選択制御>
項10において、前記表示制御部は、前記表示素子の選択制御用に、シフトレジスタを構成する直列されたマスタ・スレーブラッチの入力動作とラッチ動作を規定するシフトクロック信号と、前記シフトレジスタに供給するシフトデータと、シフトデータのシフト動作を停止させるシフト抑制パルス信号との出力機能を備える。前記動作制御部は前記非表示期間に同期して前記シフト抑制パルス信号をパルス変化させる。
これによれば、表示パネルの走査線毎のゲート線の選択にシフトレジスタとそのシフト段の出力を受けるゲートドライバによって構成された走査回路を用いた表示パネルを表示制御対象とする場合に前記表示制御部が好適である。
〔13〕<ホストインタフェース回路を有するシングルチップのLSI>
項9において、前記表示制御部、前記タッチ制御部及び前記動作制御部をホスト装置にインタフェースさせるためのホストインタフェース回路(25)を更に有し、1個の半導体基板に形成されて成る。
これによれば、1チップの半導体集積回路化によって表示制御及びタッチ制御デバイスを小型化することができる。ホストインタフェースを持つことによってホスト装置からの指示に従った制御が可能になる。
〔14〕<パネルモジュールへの動作電源を非表示駆動期間に低下させる>
表示及びタッチ検出パネルユニット(DTPU_A,DTPU_B,DTPU_C)は、表示素子(PXL)の選択端子が走査線毎のゲート線(GL1〜GL1080)に接続されて前記表示素子がマトリクス状に配置された表示パネル(10)とタッチ検出電極(ECR)が前記表示素子よりも低い密度でマトリクス状に配置されたタッチパネル(11)とが一体的に組み込まれたパネルモジュール(1)と、前記パネルモジュールの駆動制御を行なう表示制御及びタッチ制御デバイス(3A,3B,3C)とを有する。前記パネルモジュールは、前記ゲート線を順次選択していく走査回路(12)を備える。前記走査回路はシフトデータ(SFTd)をシフトクロック信号(CK1,CKB1,CK2,CKB2)の変化に同期させて後段にシフトするシフトレジスタ(SFTREG)と、前記シフトレジスタの各シフト段の出力(Ld,…)を受けてゲート線の選択信号を出力するゲートドライバ(NOR1,…)とを有する。前記表示制御及びタッチ制御デバイスは、表示駆動期間に前記走査回路による前記ゲート線の選択制御及び選択した表示素子の表示駆動を行なう表示制御と、非表示駆動期間に前記タッチ検出電極を用いたタッチ検出動作を行なうタッチ制御と、表示フレーム期間毎に複数の前記表示駆動期間と前後の前記表示駆動期間に挟まれた前記非表示駆動期間とを生成する動作制御とを行う内部回路を有する。前記内部回路は、前記パネルモジュールに供給する動作電源電圧を前記表示駆動期間には第1動作電源電圧(VGH,VGL)とし、前記非表示期間には前記第1動作電源電圧よりも絶対値的に低電圧の第2動作電源電圧(VGH−Δ1、VGL+Δ2)とする。
これによれば、表示制御部が非表示駆動期間にゲート線の選択を停止させるために非表示駆動期間に応じてシフトレジスタのシフトクロック信号を停止してそのシフト段の出力が固定しても、非表示駆動期間におけるパネルモジュールの電源電圧は表示駆動期間の電源電圧に比べて低電圧であるから、シフト段の出力を受けるゲートドライバの入力特性が経時的に劣化して表示性能に悪影響を及ぼすことはない。
〔15〕<パネルモジュールへ出力する動作電源を非表示駆動期間に直接低下させる>
項14において、表示制御及びタッチ制御デバイス(3A,3B)の前記内部回路は、表示駆動期間に前記走査回路による前記ゲート線の選択制御と選択した表示素子の表示駆動を行なう表示制御部(23A,23B)と、非表示駆動期間に前記タッチ検出電極を用いたタッチ検出動作を行なうタッチ制御部(24)と、表示フレーム期間毎に複数の前記表示駆動期間と前後の前記表示駆動期間に挟まれた前記非表示駆動期間とを生成する動作制御部(21A,21B)とを有する。前記表示制御部は前記表示駆動期間に前記シフトクロック信号をクロック変化させ、前記非表示駆動期間に前記シフトクロック信号のクロック変化を停止させる。前記表示制御部は前記パネルモジュールに第1動作電源電圧(VGH,VGL)又は前記第1動作電源電圧よりも絶対値的に低電圧の第2動作電源電圧(VGH−Δ1,VGL+Δ2)を供給する電源部(62)を有する。前記動作制御部は前記表示駆動期間に前記電源部に前記第1動作電源電圧を供給させ、非表示駆動期間に前記電源部に前記第2動作電源電圧を供給させる。
これによれば、パネルモジュールへの動作電源を表示制御部が出力する構成において項14と同様の作用効果を奏する。
〔16〕<レジスタ設定で動作電源の電圧を指定>
項15において、前記電源部(60)は、電圧設定データが前記動作制御部によって書換え可能に設定されるレジスタ回路(36)と、前記レジスタ回路に設定された電圧設定データに応じた電圧の電源を生成する電源回路(35)をと有する。前記動作制御部(21A)は、前記表示駆動期間に前記第1動作電源電圧を指定する第1電圧設定データを前記レジスタ回路に設定し、非表示駆動期間に前記第2動作電源電圧を指定する第2電圧設定データを前記レジスタ回路に設定する。
これによれば、レジスタ回路の設定する電圧設定データに従って第1動作電源と第2動作電源の電源電圧を所望に設定することができる。
〔17〕<出力する動作電源をスイッチ制御で切り替え>
項15において、前記電源部(62)は、前記第1動作電源電圧と前記第2動作電源電圧を生成する電源回路(37)と、前記電源回路が生成する前記第1動作電源電圧又は前記第2動作電源電圧を選択して出力するスイッチ回路(39a,39b)とをと有する。前記動作制御部(21B)は、前記表示駆動期間に前記スイッチ回路に前記第1動作電源電圧を選択させ、非表示駆動期間に前記スイッチ回路の前記第2動作電源電圧を選択させる。
これによれば、スイッチ回路の操作によって第1動作電源電圧と第2動作電源の電源電圧を簡単に切り替えることができる。
〔18〕<パネルモジュールへ出力する動作電源を非表示駆動期間に容量性カップリングで低下させる>
項14において、表示制御及びタッチ制御デバイス(3C)の前記内部回路は、表示駆動期間に前記表示素子の選択制御と選択した表示素子の表示駆動を行なう表示制御部(23C)と、非表示駆動期間に前記タッチ検出電極を用いたタッチ検出動作を行なうタッチ制御部(24C)と、表示フレーム期間毎に複数の前記表示駆動期間と前後の前記表示駆動期間に挟まれた前記非表示駆動期間とを生成する動作制御部(21C)とを有する。前記表示制御部は前記パネルモジュールに電源出力端子(P1,P2)から第1動作電源電圧(VGH,VGL)を供給する電源部(62C)を有する。前記タッチ制御部は、前記電源端子に電源安定化容量(4,5)を介して容量性カップリングにて結合させることによって前記第1動作電源電圧よりも絶対値的に低電圧の第2動作電源電圧(VGH−Δ1、VGL+Δ2)を生成するための調整電圧(−Δ1、+Δ2)を電圧出力端子から出力する電圧生成部(41C、43p、43n)と、電源端子(P4,P5)を有する。前記動作制御部は、前記表示駆動期間において前記電源部に前記動作電源電圧を出力させると共に前記電圧生成部に電源安定化容量の基準電位(Vdt)を出力させ、非表示駆動期間において前記電源部の出力を高インピーダンスにすると共に前記電圧生成部に前記調整電圧を出力させて、前記電源部の出力に前記調整電圧を容量性カップリングにて結合可能にする。
これによれば、パネルモジュールへ出力する動作電源を非表示駆動期間に容量性カップリングで低下させる構成によっても項14と同様の作用効果を奏する。
〔19〕<電源部と電圧生成部の具体例>
請求項18において、前記電源部は、前記第1動作電源電圧を生成する電源回路(37C)と、前記電源出力端子から前記第1動作電源電圧の出力又は前記電源出力端子の高出力インピーダンス状態を選択する電源スイッチ回路(39a、39b)とを有する。前記電圧生成部は、前記調整電圧を生成する電圧生成回路(41C)と、前記調整電圧又は前記基準電圧を前記電圧出力端子から選択的に出力する電圧スイッチ回路(43p、43n)とを有する。前記動作制御部は、前記表示駆動期間に、前記電源スイッチ回路に前記第1動作電源電圧の出力を選択させ、且つ前記電圧スイッチ回路に前記基準電圧の出力を選択させ、非表示駆動期間に前記電源スイッチ回路に高出力インピーダンス状態を選択させ、且つ前記電圧スイッチ回路に前記調整電圧の出力を選択させる。
これによれば、非表示駆動期間に電源部の出力動作が停止されるので低消費電力に寄与する。
本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば下記の通りである。
すなわち、表示フレーム期間を複数の表示駆動期間と非表示駆動期間に分割したとき、非表示駆動期間に表示駆動期間よりも長い期間に亘って表示パネルの入力回路ノードに定電圧が長時間印加され続けても、当該入力回路ノードが受ける電圧負荷が過大にならず、パネルモジュールに経時的なダメージを与えず、また、表示性能の劣化や表示むらの抑制に資することができる。
図1は表示及びタッチ検出パネルユニットの第1の例を示すブロック図である。 図2はインセル構造のパネルモジュールの概略的な回路構成を例示する回路図である。 図3はパネルモジュールの走査回路の一例を示すブロック図である。 図4は走査回路が有するマスタ・スレーブラッチ回路のブロック図である。 図5は図3のパネルモジュールの走査回路の動作タイミングを例示するタイミング図である。 図6はレジスタ回路の一例を示す説明図である。 図7はレジスタ制御によるパネルモジュールに対する電源制御の状態遷移を例示する状態遷移図である。 図8は表示及びタッチ検出パネルユニットの第2の例を示すブロック図である。 図9はスイッチ制御によるパネルモジュールに対する電源制御の状態遷移を例示する状態遷移図である。 図10は表示及びタッチ検出パネルユニットの第3の例を示すブロック図である。 図11はスイッチ制御によるパネルモジュールに対する電源制御の状態遷移を例示する状態遷移図である。
図1には第1の実施の形態に係る表示及びタッチ検出パネルユニットDTPU_Aが例示され、これは、パネルモジュール1と表示制御及びタッチ制御デバイス3Aを有する。
パネルモジュール1は、例えば図2に例示されるように複数個の表示素子PXLがマトリクス状に配置された表示パネル10と、検出容量Ctpを構成するタッチ検出電極ECRが前記表示素子PXLよりも低い密度でマトリクス状に配置されたタッチパネル11とが一体的に組み込まれた、所謂インセル形態で構成される。インセル形態の構造は、例えばガラス基板上に表示素子PXLを構成するTFT及び画素電極をマトリクス状に配置したTFTアレイ基板を有し、その上に、液晶層、画素電極に対するコモン電極層、カラーフィルタ、検出容量を構成するタッチ検出電極、並びに表面ガラスなどが積層されて構成される。図2では便宜上、表示パネル10とタッチパネル11を左右に分離して図示しているが、実際には両者は重ねられている。
図2に従えば、表示パネル10は、特に制限されないが、交差配置されたゲート線としての走査電極GL1〜GL1080と信号電極SL1〜SLj(jは正の整数)の各交点にTFTと呼ばれる薄膜トランジスタTrが配置され、薄膜トランジスタTrのゲートに対応する走査電極GL1〜GL1080、薄膜トランジスタTrのソースに対応する信号電極SL1〜SLjが設けられ、そして薄膜トランジスタTrのドレインにはコモン電極VCOMとの間にサブピクセルとなる液晶素子及び蓄積コンデンサ(図では液晶素子及び蓄積コンデンサを1個のコンデンサCpxで代表する)が形成されて、各表示素子PXLが形成される。走査電極GL1〜GL1080の夫々に沿った画素のラインを走査ライン又は表示ラインと称する。表示制御では順次走査電極GL1〜GL1080が駆動され、走査電極単位で薄膜トランジスタTrがオン状態にされることで、ソースとドレイン間に電流が流れ、そのとき、信号電極SL1〜SLjを介してソースに加えられている各々の信号電圧(階調信号)が液晶素子Cpxに印加されることによって液晶の状態が制御される。パネルモジュール1は走査電極GL1〜GL1080を順次駆動する走査回路12を備えている。
タッチパネル11は、特に制限されないが、静電容量式の内の自己容量方式に対応するものであり、タッチ検出電極ECRが図1のようにマトリクス状に配置されている。タッチ検出電極ECRは個別にタッチ検出信号線TRX1〜TRX20に接続され、夫々のタッチ検出電極ECRの対極は浮遊容量を形成して回路のグランド端子GNDに共通接続される。特に制限されないが、図2では54本の表示ライン単位でコモン電極VCOMを20分割し、分割されたコモン電極VCOMの夫々は対応するタッチ検出信号線TRX1〜TRX20と共通化されていて、パネルモジュール1の薄型化を図っている。例えば、タッチ検出信号線TRX1〜TRX20を介してタッチ検出電極ECRの浮遊容量を充電する。そばに指があれば浮遊容量が増える。充電した電荷をタッチ検出回路の参照容量との間で電荷再配分し、再配分された電荷のディスチャージ時間の長短によってタッチの有無を検出可能になる。表示パネル10に重ねられたタッチパネル11を用いることによって、表示パネル10の画面表示に応じてタッチパネル11でタッチ操作が行われたとき、そのタッチ操作によるタッチ座標からその操作が判別可能になる。
表示制御及びタッチ制御デバイス3Aは、特に制限されないが、1個の半導体基板に形成された1チップの半導体集積回路として構成される。例えば、公知のCMOS集積回路製造技術などにより単結晶シリコンのような1個の半導体基板に形成される。
この表示制御及びタッチ制御デバイス3Aは、特に制限されないが、表示制御部(以下表示コントローラとも称する)23A、タッチ制御部(以下タッチコントローラとも称する)24、表示駆動期間と非表示駆動期間を生成してタイミング制御などを行なう動作制御部(以下タイミング制御回路とも称する)21A、コモン電極VCOMに与えるコモン電圧を生成するコモン電圧生成回路22、システム電源回路20、及びホストインタフェース回路25を有し、上記パネルモジュール1のTFT基板にCOG(Chip on Glass)などの形態で実装されている。表示駆動期間と非表示駆動期間は例えば図5に例示されるように、垂直同期信号のようなフレーム同期信号VSYNCの周期で規定される表示フレーム期間FLMにおいて、その先頭のバックポーチBCKPと末尾のフロントポーチFRNTPの間に配置され、複数の表示駆動期間DISPの間に非表示駆動期間LHBが挟まれる配置になっている。この表示制御及びタッチ制御デバイス3Aは、例えばパネルモジュール1をユーザインタフェースとして搭載するスマートフォンなどの情報端末装置のホストプロセッサ2にホストインタフェース回路25を介して接続され、ホストプロセッサ2との間で、動作コマンド、表示データ、タッチ検出座標データなどの入出力を行う。システム電源回路20は外部から供給される電源電圧に基づいてロジック用内部電源及び駆動用中圧電圧を生成する。
表示コントローラ23Aは、フレームバッファメモリのような画像メモリ30、ソース信号発生回路31、ソースドライバ32、ゲート信号発生回路33、パネルインタフェース回路34、及び電源部60を有し、表示駆動期間に表示素子PXLを走査ライン単位で選択する制御と選択した表示素子の表示駆動を行なう。即ちゲート信号発生回路33は表示駆動期間に走査電極GL1〜GL1080を順次選択するためのタイミング信号を生成して、パネルインタフェース回路34から走査回路12に出力する。電源部60は電源出力端子P1,P2からパネルインタフェース回路34及び表示パネル11に供給する正負両極性の高圧電源Vgp,Vgnを生成する。
ホストプロセッサ2からホストインタフェース回路25に供給されビットマップデータやビデオデータ等の表示データは必要に応じて一旦画像メモリ30に蓄積されてソース信号発生回路31に供給される。ソース信号発生回路31は入力した画像データを走査ライン単位でラインラッチ(図示せず)にラッチ、ソースドライバ32はラインラッチから受け取ったラッチデータに応ずる階調電圧の階調信号を走査ライン単位で生成し、走査ラインの選択に同期して階調信号を信号電極SL1〜SLjに並列的に出力する。
タッチコントローラ24は、検出電極駆動信号発生回路40、検出電圧生成回路41、タッチ検出回路42、及び選択回路43を有し、非表示駆動期間にタッチ検出電極ECRを用いたタッチ検出動作を行なう。選択回路43は端子Ta,Tb,Tc,43sを有し、特に制限されないが、端子43sはタッチ検出信号線TRX1〜TRX20の夫々に対応して個別化され、端子Tcは個別の端子43sに対応して個別化され、端子Taは個別の端子43sに対して共通化され、同様に端子Tbは個別の端子43sに対して共通化される。表示駆動期間において端子Taと端子43sが接続され、これによってコモン電圧がコモン電極VCOMに共通に供給される。非表示駆動期間において先ず端子Tbと端子43sが接続され、検出電圧生成回路41から出力される検出電圧(基準電位)Vdtによってタッチ検出信号線TRX1〜TRX20を介して夫々のタッチ検出電極ECRの浮遊容量を充電し、次に端子TCと端子43sを対応するもの同士を個別に接続し、これによってタッチ検出電極ECRの充電電荷をタッチ検出回路42の参照容量との間で電荷再配分し、再配分された電荷のディスチャージ時間の長短によってタッチの有無を検出する。この検出動作は複数のタッチ検出電極ECRに対して順次行えばよい。検出結果はホストインタフェース回路25を介してホストプロセッサ2が取得する。端子Ta,Tb,Tcと端子43sとの接続はタイミング制御回路21Aが表示駆動期間と非表示駆動期間に応じて出力する選択信号44によって制御される。
尚、特に制限されないが、表示素子PXLが経時的に劣化するのを防止するために表示パネル10は正極性駆動と負極性駆動が交互に行われるようになっている。このため、パネルモジュール1には正極性の高圧電源Vgpと負極性の高圧電源Vgnが動作電源として与えられるようになっている。デバイス3Aに外付けされた容量5は正極性の高圧電源Vgpの安定化容量、同じく容量4は負極性の高圧電源Vgnの安定化容量である。一方の容量電極に正極性の高圧電源Vgpを受ける容量5と一方の容量電極に負極性の高圧電源Vgnを受ける容量4の夫々の他方の容量電極は外部端子P3を介して前記端子Tbに共通接続されて検出電圧Vdtが基準電圧として与えられる。規準電圧としてグランド電位に代えて検出電圧Vdtを用いることにより、電源電圧がグランド電位の変動の影響を直接受けずに済み、この点でも安定化する。
以上の説明を前提に、非表示駆動期間に走査回路12に過大な電圧付加が作用しないようにする工夫について説明する。
走査回路12は、図3にその具体例が示されるように、シフトデータSFTdを2相の各相が相補クロックとされるシフトクロック信号CK1,CKB1,CK2,CKB2の変化に同期させて後段にシフトするシフトレジスタSFTREGと、シフトレジスタSFTREGの各シフト段(ラッチ段とも称する)LTC1〜LTC1080の出力を受けて走査電極GL1〜GL1080の選択信号を出力するゲートドライバNOR1〜NOR1080とを有する。特に制限されないが、ゲートドライバNOR1〜NOR1080はノアゲート回路で構成され、シフト段LTC1〜LTC1080はマスタ・スレーブラッチで構成される。ゲートドライバNOR1〜NOR1080の一方の入力端子にはシフトデータSFTdのシフト動作を停止させるシフト抑制パルス信号GToffが共通に供給され、ゲートドライバNOR1〜NOR1080の他方の入力端子には対応するシフト段LTC1〜LTC1080の出力Ld1〜Ld1080の反転信号が供給される。図1などにおいてシフトクロック信号CK1,CKB1,CK2,CKB2の及びシフト抑制パルス信号GToffは参照符号38で総称されている。
シフト段LTC1は、特に制限されないが、図4にその具体例が示されるように、逆並列接続されたインバータ51,52に入力インバータ50が直列されたマスタ段MSTと、逆並列接続されたインバータ54,55に入力インバータ53が直列されたスレーブ段SLVからなる。インバータ50,52,53,55は夫々クロックドインバータで構成され、インバータ50はクロック信号CK1のハイレベルで出力動作可能にされ、ローレベルで高出力インピーダンス(Hz)にされ、その他のインバータ52,53,55も同様にクロック信号CKB1、CK2,CKB2のハイレベルで出力動作可能にされ、ローレベルで高出力インピーダンス(Hz)にされる。残りのシフト段LTC2〜LTC1080も同様に構成される。
表示駆動期間DISP及び非表示駆動期間LHBにおける走査回路12の動作波形としてその一部が図5に例示される。図示のように1フレーム期間FLMが60Hzを満足するように表示駆動期間においてシフトクロック信号CK1,CKB1,CK2,CKB2は所定周波数でクロック変化され、シフト抑制パルス信号GToffはローレベルにネゲートされている。ラッチ段LTCiは、前段からのシフトデータSFTdをそのマスタ段MSTがラッチした後に、当該ラッチしたシフトデータをスレーブ段SLVが入力して保持しているラッチ期間(t1〜t2)にその出力Ld1をハイレベルとする。即ちシフトクロック信号CK2のサイクル毎に順次初段のラッチ段Ld1から終段のラッチ段Ld1080の出力がハイレベルに変化される。非表示駆動期間はスレーブ段SLVのラッチ期間に開始され、この期間において走査回路12へのシフトクロック信号CK1,CKB1,CK2,CKB2の供給が停止され、各スレーブ段SLVのラッチ状態が維持される。パネルインタフェース回路34は非表示駆動期間においてクロック信号CK2に同期してシフト抑制パルス信号GToffをハイレベルにアサートする。例えば時刻t3に非表示駆動期間が開始されると、時刻t4にシフト抑制パルス信号GToffがハイレベルにアサートされる。シフト抑制パルス信号GToffがハイレベルにされていると、論理値1のシフトデータをラッチするスレーブ段SLVの出力がハイレベルであっても対応するゲートドライバNOR2の出力がローレベルに反転される。したがって、論理値1のシフトデータをラッチするスレーブ段SLVの出力を用いるゲート線はシフト抑制パルス信号GToffのハイレベル期間に非選択にされ、その結果全てのゲート線GL1〜GL1080が非選択にされ、全ての表示素子は非表示駆動期間直前の階調情報を保持する。尚、パネルインタフェース回路34は非表示駆動期間を終了(t6)するときは、クロック信号CK2のサイクルに同期して予めシフト抑制パルス信号GToffをローレベルにネゲートして(t5)、シフトクロック信号CK1,CKB1,CK2,CKB2の供給を再開する。
ここで、図5の時刻t2〜t7のように、論理値1のシフトデータをラッチするスレーブ段SLVのハイレベル出力Ld2は非表示駆動期間に応じて表示駆動期間よりも長くされることになる。ハイレベル期間が長いと、この信号を長く受けるゲートドライバNOR2の入力負荷が過大になる。
表示コントローラ23AはゲートドライバNOR1〜NOR1080の入力負荷が過大にならないようにするために、電源部60が生成するパネルモジュール1の高圧電源Vgp,Vgnの電圧を可変とし、可変にされた高圧電源Vgp,Vgnをパネルインタフェース回路34の動作電源に用いる。即ち、図1に例示するように、パネルモジュール1の高圧電源Vgp,Vgnは表示コントローラ23Aの電源部60が供給する。表示駆動期間における高圧電源Vgp、Vgnの電圧(第1動作電源電圧VGH、VGL)は、例えばVGH=15V、VGL=−15Vである。非表示駆動期間における高圧電源Vgp,Vgnの電圧(第2動作電源電圧VGH−Δ1、VGL+Δ2)は表示駆動期間の場合よりも絶対値的に低い電圧とされ、例えば、VGH−Δ1=7V、VGL+Δ2=−7Vである(−Δ1=−8V、+Δ2=8V)。この場合、パネルインタフェース回路34が出力するシフト抑制パルス信号GToff及びシフトクロック信号CK1,CKB1,CK2,CKB2クロック信号等の信号38の振幅は高圧電源Vgp,Vgnの電圧と同じくされ、ソースドライバ32が出力する階調信号の振幅はグランドGNDを中心に±5V、コモン電圧生成回路22が出力するコモン電圧VCOMは0〜5Vとされる。
電源部60は、電圧設定データがタイミング制御回路21Aによって書換え可能に設定されるレジスタ回路36と、レジスタ回路36に設定された電圧設定データに応じた電圧の電源を生成する高圧電源回路35を有する。高圧電源回路35は例えば正の高圧電源端子TVGHの高電圧と負の高圧電源端子TVGHの高電圧を動作電源として第1動作電源電圧VGH,VGLと第2動作電源電圧VGH−Δ1、VGL+Δ2を生成する電圧レギュレータ又は抵抗分圧回路等によって構成される。正の高圧電源端子TVGHの高電圧と負の高圧電源端子TVGHの高電圧は、特に制限されないが、デバイス3Aの外部から供給される外部電源とされる。
タイミング制御回路21Aは、表示駆動期間に前記第1動作電源電圧VGH,VGLを指定する第1電圧設定データDTa+,DTa−をレジスタ回路36に設定し、非表示駆動期間に第2動作電源電圧VGH−Δ1、VGL+Δ2を指定する第2電圧設定データDTbc+,DTbc−をレジスタ回路36に設定する。図1において61はタイミング制御回路26によるレジスタ回路36に対する設定信号を総称する。レジスタ回路36の電圧設定データのデータ設定領域は、特に制限されないが、図6に例示されるように、+電源電圧の領域と、−電源電圧の領域に分けられている。レジスタ回路36に設定する第1電圧設定データDTa+,DTa−及び第2動作電源電圧VGH−Δ1、VGL+Δ2はその都度ホストプロセッサ2からワークメモリ(図示せず)にダウンロードして、これを設定するようにしてもよいが、図1のようにタイミング制御回路21Aに不揮発性メモリ(NVOL)26を設け、表示制御及びタッチ検出デバイス3Aの製造段階、又は、表示及びタッチ検出パネルユニットDTPU_Aの組立段階で不揮発性メモリ(NVOL)26に第1電圧設定データDTa+,DTa−及び第2動作電源電圧VGH−Δ1、VGL+Δ2を予め書き込んでおいて、これをレジスタ設定に用いるようにしてもよい。
電圧設定データのレジスタ設定制御による電源制御の状態遷移を図7に基づいて説明する。表示駆動期間は表示状態(STa)とされ、第1電圧設定データDTa+,DTa−がレジスタ回路36に設定され、高圧電源Vgp、Vgnは第1動作電源電圧VGH,VGLにされる。このとき、スイッチ回路43の端子43sは端子Taに接続される。
非表示駆動期間においてタッチ検出を開始する場合には、最初にタッチ検出電極ECRの浮遊容量を充電するタッチ電極駆動状態(STb)にされ、次に、充電電荷の再配分とディスチャージ時間を計測するタッチ検出状態(STc)にされる。タッチ検出を終了する場合には表示状態(STa)に遷移するが、タッチ検出を繰り返す場合にはタッチ電極駆動状態(STb)とタッチ検出状態(STc)が繰り返される。タッチ電極駆動状態(STb)では第2電圧設定データDTbc+,DTbc−がレジスタ回路36に設定され、高圧電源Vgp、Vgnは第2動作電源電圧VGH−Δ1,VGL+Δ2にされる。このとき、スイッチ回路43の端子43sは端子Tbに接続される。タッチ検出状態(STc)では第2電圧設定データDTbc+,DTbc−がレジスタ回路36に設定され、高圧電源Vgp、Vgnは第2動作電源電圧VGH−Δ1,VGL+Δ2にされる。このとき、スイッチ回路43の端子43sは端子Tcに接続される。
第1の実施の形態によれば以下の作用効果を得る。
表示フレーム期間FLMを複数の表示駆動期間DISPと非表示駆動期間HLBに分割して表示動作とタッチ検出動作を行うとき、タッチ検出を行う非表示駆動期間HLBにパネルモジュール1に供給する動作電源Vgp,Vgnの電圧は表示期間に供給される動作電源電圧VGH,VGLよりも絶対値的に低電圧VGH−Δ1、VGL+Δ2であるから、表示動作の停止によって表示期間よりも長い期間に、ゲートドライバNOR1〜NOR1080の入力には第1動作電源電圧VGH,VGLよりも絶対値的に低電圧の第2動作電源電圧VGH−Δ1、VGL+Δ2が印加されるので、第1動作電源電圧VGH,VGLを受ける場合に比べてゲートドライバNOR1〜NOR1080の入力負荷が過大にならない。よって、ゲートドライバNOR1〜NOR1080の入力特性が劣化して表示性能に悪影響を及ぼすことはない。
また、第1動作電源電圧VGH,VGLと、第2動作電源電圧VGH−Δ1、VGL+Δ2はレジスタ設定で可変とすることができる。したがって、電源の電圧に対する特性若しくは耐性の異なるパネルモジュールに表示制御及びタッチ制御デバイス3Aを柔軟に対応させることができる。
また、第1電圧設定データ及び第2電圧設定データを書換え可能に保持する不揮発性メモリ26を備えるから、タイミング制御部は動作に際してホストプロセッサ2から第1電圧設定データ及び第2電圧設定データを受け取ることを要しない。
図8には第2の実施の形態に係る表示及びタッチ検出パネルユニットDTPU_Bが例示され、これは、パネルモジュール1と表示制御及びタッチ制御デバイス3Bを有する。表示制御及びタッチ制御デバイス3Bは、電源部62の点で表示制御及びタッチ制御デバイス3Aと相違する。電源部62は高圧電源Vgp,Vgnの電圧をスイッチ制御で切り替える。即ち、電源部62は、第1動作電源電圧VGH、VGLと前記第2動作電源電圧VGH−Δ1、VGL+Δ2を生成する高圧電源回路37と、高圧電源回路37が生成する第1動作電源電圧VGH、VGL又は第2動作電源電圧VGH−Δ1、VGL+Δ2を選択して出力するスイッチ回路39a、39bとを有する。高圧電源回路37は例えば正の高圧電源端子TVGHの高電圧と負の高圧電源端子TVGHの高電圧を動作電源として第1動作電源電圧VGH,VGLと第2動作電源電圧VGH−Δ1、VGL+Δ2を生成する電圧レギュレータ又は抵抗分圧回路等によって構成される。正の高圧電源端子TVGHの高電圧と負の高圧電源端子TVGHの高電圧は、特に制限されないが、デバイス3Bの外部から供給される外部電源とされる。
タイミング制御回路21Bは、表示駆動期間DISPではスイッチ回路39a,39bに第1動作電源電圧VGH,VGLを選択させ、非表示駆動期間ではスイッチ回路39a,39bに第2動作電源電圧VGH−Δ1、VGL+Δ2を選択させる。第1動作電源電圧VGH,VGLと第2動作電源電圧VGH−Δ1、VGL+Δ2の電圧値をレジスタ設定でプログラマブル化することはできないが、スイッチ回路39a,39bの操作によって第1動作電源電圧VGH,VGLと第2動作電源電圧VGH−Δ1、VGL+Δ2を簡単に切り替えることができる。
スイッチ回路39a,39bのスイッチ制御による電源制御の状態遷移を図9に基づいて説明する。表示駆動期間は表示状態(STa’)とされ、スイッチ回路39aの端子39aが端子Taaに、スイッチ回路39bの端子39bsが端子Taaに接続され、高圧電源Vgp、Vgnは第1動作電源電圧VGH,VGLにされる。このとき、スイッチ回路43の端子43sは端子Taに接続される。
非表示駆動期間においてタッチ検出を開始する場合には、最初にタッチ検出電極ECRの浮遊容量を充電するタッチ電極駆動状態(STb’)にされ、次に、充電電荷の再配分とディスチャージ時間を計測するタッチ検出状態(STc’)にされる。タッチ検出を終了する場合には表示状態(STa’)に遷移するが、タッチ検出を繰り返す場合にはタッチ電極駆動状態(STb’)とタッチ検出状態(STc’)が繰り返される。タッチ電極駆動状態(STb’)ではスイッチ回路39aの端子39aが端子Tbcに、スイッチ回路39bの端子39bsが端子Tbcに接続され、高圧電源Vgp、Vgnは第2動作電源電圧VGH−Δ1,VGL+Δ2にされる。このとき、スイッチ回路43の端子43sは端子Tbに接続される。タッチ検出状態(STc’)ではスイッチ回路39aの端子39aが端子Tbcに、スイッチ回路39bの端子39bsが端子Tbcに接続され、高圧電源Vgp、Vgnは第2動作電源電圧VGH−Δ1,VGL+Δ2にされる。このとき、スイッチ回路43の端子43sは端子Tcに接続される。
その他の構成については第1の実施の形態と同様であるからそれと同一機能を有する構成要素には同じ参照符号を付してその詳細な説明を省略する。第2の実施の形態によっても、第1の実施の形態と同様に、ゲートドライバNOR1〜NOR1080の入力負荷が過大にならず、ゲートドライバNOR1〜NOR1080の入力特性が劣化して表示性能に悪影響を及ぼすことはない。
図10には第3の実施の形態に係る表示及びタッチ検出パネルユニットDTPU_Cが例示され、これは、パネルモジュール1と表示制御及びタッチ制御デバイス3Cを有する。表示制御及びタッチ制御デバイス3Cは、表示コントローラ23Cの電源部62C、並びにタッチコントローラ24Cの検出電圧生成回路41C及び選択回路43BLKの点で表示制御及びタッチ制御デバイス3Bと相違する。この第3の実施の携帯は、は安定化容量4,5による容量性カップリングを用いて第1動作電源電圧VGH、VGLを絶対値的に低い第2動作電源電圧VGH−Δ1、VGL+Δ2に選択的に変化させるものである。以下にその詳細を説明する。
表示コントローラ23Cはパネルモジュール1に電源出力端子P1,P2から第1動作電源電圧VGH,VGLを供給する電源部62Cを有し、この電源部62Cは、第1動作電源電圧VGH,VGLを生成する高圧圧電源回路37Cと、電源出力端子P1,P2から第1動作電源電圧VGH,VGLの出力又は電源出力端子P1,P2の高出力インピーダンス状態を選択する電源スイッチ回路39a、39bとを有する。
タッチコントローラ24Cは電圧生成部として検出電圧生成回路41Cとスイッチ回路ブロック43BLKとを有する。検出電圧生成回路41Cは前記検出電圧(基準電位)Vdtのほかに、調整電圧−Δ1、+Δ2を生成する。スイッチ回路ブロック43BLKはスイッチ回路43のほかに、電圧出力端子P4から調整電圧−Δ1又は検出電圧Vdtを選択的に出力する電圧スイッチ回路43pと、電圧出力端子P5から調整電圧Δ2又は検出電圧Vdtを選択的に出力する電圧スイッチ回路43nとを有する。これにより、電源端子P1,P2に電源安定化容量4,5を介して容量性カップリングにて調整電圧+Δ2,−Δ1を結合させることによって前記第1動作電源電圧よりも絶対値的に低電圧の第2動作電源電圧VGH−Δ1、VGL+Δ2を生成可能になる。高圧電源回路37Cは例えば正の高圧電源端子TVGHの高電圧と負の高圧電源端子TVGHの高電圧を動作電源として第1動作電源電圧VGH,VGLを生成する電圧レギュレータ又は抵抗分圧回路等によって構成される。正の高圧電源端子TVGHの高電圧と負の高圧電源端子TVGHの高電圧は、特に制限されないが、デバイス3Cの外部から供給される外部電源とされる。
タイミング制御回路21Cは、制御信号44Cにより、表示駆動期間DISPにおいて電源スイッチ回路39a、39bに第1動作VGH,VGLを出力させると共に電圧スイッチ回路43p、43nに検出電圧Vdtを出力させる。また、非表示駆動期間LHBにおいて電源スイッチ回路39a、39bをオープンにする(即ち電源部62Cの出力を高インピーダンス状態にする)と共に電圧スイッチ回路43p、43nに調整電圧−Δ1、+Δ2を選択させて、安定化容量5,4を用いた容量性カップリングにて電源電圧VGH,VGLに調整電圧−Δ1、+Δ2を結合可能にする。
電源スイッチ回路39a、39b及び電圧スイッチ回路43p、43nのスイッチ制御による電源制御の状態遷移を図11に基づいて説明する。表示駆動期間は表示状態(STa’ ’)とされ、スイッチ回路39aの端子39aが端子Taaに、スイッチ回路39bの端子39bsが端子Taaに接続され、高圧電源Vgp、Vgnは第1動作電源電圧VGH,VGLにされる。このとき、スイッチ回路43の端子43sは端子Taに接続される。表示状態(STa’ ’)において電圧スイッチ回路43pの端子Tgpが端子Tbpに接続され、電圧スイッチ回路は43nの端子Tgnが端子Tbnに接続され、安定化容量4,5の他方の容量電極が共通接続されて検出電圧Vdtを受ける。このときの検出電圧Vdtは安定化容量4,5にとってグランドに変わる基準電圧とされる。
非表示駆動期間においてタッチ検出を開始する場合には、最初にタッチ検出電極ECRの浮遊容量を充電するタッチ電極駆動状態(STb’ ’)にされ、次に、充電電荷の再配分とディスチャージ時間を計測するタッチ検出状態(STc’ ’)にされる。タッチ検出を終了する場合には表示状態(STa’ ’)に遷移するが、タッチ検出を繰り返す場合にはタッチ電極駆動状態(STb’ ’)とタッチ検出状態(STc’ ’)が繰り返される。
タッチ電極駆動状態(STb’ ’)では、スイッチ回路43の端子43sは端子Tbに接続されて、タッチ検出信号線TRX1〜TRX20に検出電圧Vdtが供給される。また、電源スイッチ回路39aの端子39aが端子Tbcに、電源スイッチ回路39bの端子39bsが端子Tbcに接続されて、オープン状態にされると共に、電圧スイッチ回路43pの端子Tgpが端子Td1に接続され、電圧スイッチ43nの端子Tgnが端子Td2に接続され、安定化容量素子5には調整電圧−Δ1がカップリングされ、安定化容量4には調整電圧+Δ2がカップリングされる。これによって正極性の高圧電源Vgpは第2電源電圧VGH−−Δ1になり、負極性の高圧電源Vgnは第2電源電圧VGH+Δ2になる。
タッチ検出状態(STc’ ’)ではタッチ電極駆動状態(STb’ ’)に対してスイッチ回路43の接続状態が端子43sと端子Tcの接続状態に遷移される点だけが相違される。
その他の構成については第1の実施の形態と同様であるからそれと同一機能を有する構成要素には同じ参照符号を付してその詳細な説明を省略する。
パネルモジュール1へ出力する動作電源を非表示駆動期間に容量性カップリングで低下させる第3の実施の形態によっても、第1の実施の形態と同様に、ゲートドライバNOR1〜NOR1080の入力負荷が過大にならず、ゲートドライバNOR1〜NOR1080の入力特性が劣化して表示性能に悪影響を及ぼすことはない。
特に、第2の実施の形態と比べて第3の実施の形態は、非表示駆動期間に電源部62Cの電源電圧VGH,VGLの出力動作が停止されるので低消費電力に優れる。
以上本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づいて具体的に説明したが、本発明はそれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは言うまでもない。
例えば、パネルモジュールには表示パネルの上にタッチパネルを重ねたオンセル構造を採用してもよい。タッチ制御部は表示制御部などとは個別の半導体集積回路化してもよい。
走査回路のゲートドライバはノアゲートに限定されず、その他の論理回路やバッファ回路に置き換え可能であることは言うまでもない。走査回路は図3の構造に限定されない。
走査電極や信号電極の本数、タッチ検出電極の個数などは上記の例に限定されず適宜変更可能である。表示パネルは液晶表示パネルに限定されずエレクトロルミネッセンスパネルなどであってもよい。
正負の高電圧電源は±15Vに限定されない。第1動作電源電圧は正負の高電圧電源に限定されず、単一極性の電圧であってもよい。第2動作電源電圧を規定するΔ1、Δ2の電圧は、表示パネルの製造プロセスやトランジスタ特性に依存するから、その電圧値を一義的に特定することに実益はなく、むしろ機能的に、トランジスタのオフリーク電流が実用上支障にならない範囲、即ち、表示素子が階調情報を維持できる範囲である、と特定することが有意義であると考える。その意味においても、表示制御及びタッチ制御デバイスが種々のパネルモジュールに汎用的に用いるものである場合にはレジスタ設定でその電圧値を任意に設定できる図1の例が図8の例よりも優れていると考える。
1 パネルモジュール
3A,3B,3C 表示制御及びタッチ制御デバイス
10 表示パネル
11 タッチパネル
21A,21B,21C 動作制御部
23A,23B,23C 表示制御部
24,24C タッチコントローラ
25 ホストインタフェース回路
26 不揮発性メモリ
35 電源回路
36 レジスタ回路
37,37C 電源回路
39a、39b 電源スイッチ回路
P1,P2b 電源出力端子
43 スイッチ回路
43n、43p 電圧スイッチ回路
43BLK スイッチ回路ブロック
P4,P5 電圧出力端子
60,62,62C 電源部
PXL 表示素子
GL1〜GL1080 走査電極
SL1〜SLj 信号電極
ECR タッチ検出電極
TRX1〜TRX20 タッチ検出信号線
Vgp 正極性の高電源圧
Vgn 負極性の高圧電源
VGH,VGL 第1動作電源電圧
VGH−Δ1、VGL+Δ2 第2動作電源電圧
DTa+,DTa− 第1電圧設定データ
DTbc+,DTbc− 第2電圧設定データ
SFTREG シフトレジスタ
LTC1〜LTC1080 マスタ・スレーブラッチ(シフト段)
CK1,CKB1,CK2,CKB2 シフトクロック信号
SFTd シフトデータ
GToff シフト抑制パルス信号
DTPU_A,DTPU_B,DTPU_C 表示及びタッチ検出パネルユニット

Claims (19)

  1. 複数個の表示素子がマトリクス状に配置された表示パネルとタッチ検出電極が前記表示素子よりも低い密度でマトリクス状に配置されたタッチパネルとが一体的に組み込まれたパネルモジュールの駆動制御を行なう表示制御及びタッチ制御デバイスであって、
    表示駆動期間に前記表示素子の選択制御と選択した表示素子の表示駆動を行なう表示制御と、
    非表示駆動期間に前記タッチ検出電極を用いたタッチ検出動作を行なうタッチ制御と、
    表示フレーム期間毎に複数の前記表示駆動期間と前後の前記表示駆動期間に挟まれた前記非表示駆動期間とを生成する動作制御とを行う内部回路を有し、
    前記内部回路は、前記パネルモジュールに供給する動作電源電圧を前記表示駆動期間には第1動作電源電圧とし、前記非表示駆動期間には前記第1動作電源電圧よりも絶対値的に低電圧の第2動作電源電圧とする、表示制御及びタッチ制御デバイス。
  2. 請求項1において、前記内部回路は、表示駆動期間に前記表示素子の選択制御と選択した表示素子の表示駆動を行なう表示制御部と、
    非表示駆動期間に前記タッチ検出電極を用いたタッチ検出動作を行なうタッチ制御部と、
    表示フレーム期間毎に複数の前記表示駆動期間と前後の前記表示駆動期間に挟まれた前記非表示駆動期間とを生成する動作制御部とを有し、
    前記表示制御部は前記パネルモジュールに第1動作電源電圧又は前記第1動作電源電圧よりも絶対値的に低電圧の第2動作電源電圧を供給する電源部を有し、
    前記動作制御部は前記表示駆動期間に前記電源部に前記第1動作電源電圧を供給させ、非表示駆動期間に前記電源部に前記第2動作電源電圧を供給させる、表示制御及びタッチ制御デバイス。
  3. 請求項2において、前記電源部は、電圧設定データが前記動作制御部によって書換え可能に設定されるレジスタ回路と、前記レジスタ回路に設定された電圧設定データに応じた電圧の電源を生成する電源回路をと有し、
    前記動作制御部は、前記表示駆動期間に前記第1動作電源電圧を指定する第1電圧設定データを前記レジスタ回路に設定し、非表示駆動期間に前記第2動作電源電圧を指定する第2電圧設定データを前記レジスタ回路に設定する、表示制御及びタッチ制御デバイス。
  4. 請求項3において、前記第2動作電源電圧は非選択状態の前記表示素子が保有する階調情報の変化を抑制するのに必要な電圧を有し、
    前記動作制御部は前記第1電圧設定データ及び第2電圧設定データを書換え可能に保持する不揮発性メモリを有し、前記不揮発性メモリから前記第1電圧設定データ及び第2電圧設定データを前記レジスタ回路に設定する、表示制御及びタッチ制御デバイス。
  5. 請求項3において、前記表示制御部は、前記表示素子の選択制御用に、シフトレジスタを構成する直列されたマスタ・スレーブラッチの入力動作とラッチ動作を規定するシフトクロック信号と、前記シフトレジスタに供給するシフトデータと、シフトデータのシフト動作を停止させるシフト抑制パルス信号との出力機能を備え、
    前記動作制御部は前記非表示駆動期間に同期して前記シフト抑制パルス信号をパルス変化させる、表示制御及びタッチ制御デバイス。
  6. 請求項2において、前記電源部は、前記第1動作電源電圧と前記第2動作電源電圧を生成する電源回路と、前記電源回路が生成する前記第1動作電源電圧又は前記第2動作電源電圧を選択して出力するスイッチ回路とを有し、
    前記動作制御部は、前記表示駆動期間に前記スイッチ回路に前記第1動作電源電圧を選択させ、非表示駆動期間に前記スイッチ回路の前記第2動作電源電圧を選択させる、表示制御及びタッチ制御デバイス。
  7. 請求項6において、前記第2動作電源電圧は非選択状態の前記表示素子が保有する階調情報の変化を抑制するのに必要な電圧を有する、表示制御及びタッチ制御デバイス。
  8. 請求項6において、前記表示制御部は、前記表示素子の選択制御用に、シフトレジスタを構成する直列されたマスタ・スレーブラッチの入力動作とラッチ動作を規定するシフトクロック信号と、前記シフトレジスタに供給するシフトデータと、シフトデータのシフト動作を停止させるシフト抑制パルス信号との出力機能を備え、
    前記動作制御部は前記非表示期間に同期して前記シフト抑制パルス信号をパルス変化させる、表示制御及びタッチ制御デバイス。
  9. 請求項1において、前記内部回路は、表示駆動期間に前記表示素子の選択制御と選択した表示素子の表示駆動を行なう表示制御部と、
    非表示駆動期間に前記タッチ検出電極を用いたタッチ検出動作を行なうタッチ制御部と、
    表示フレーム期間毎に複数の前記表示駆動期間と前後の前記表示駆動期間に挟まれた前記非表示駆動期間とを生成する動作制御部とを有し、
    前記表示制御部は前記パネルモジュールに電源出力端子から第1動作電源電圧を供給する電源部を有し、
    前記タッチ制御部は、前記電源出力端子に電源安定化容量を介して容量性カップリングにて結合させることによって前記第1動作電源電圧よりも絶対値的に低電圧の第2動作電源電圧を生成するための調整電圧を電圧出力端子から出力する電圧生成部と、を有し、
    前記動作制御部は、前記表示駆動期間において前記電源部に前記動作電源電圧を出力させると共に前記電圧生成部に電源安定化容量の基準電位を出力させ、非表示駆動期間において前記電源部の出力を高インピーダンスにすると共に前記電圧生成部に前記調整電圧を出力させて、前記電源部の出力に前記調整電圧を容量性カップリングにて結合可能にする、表示制御及びタッチ制御デバイス。
  10. 請求項9において、前記電源部は、前記第1動作電源電圧を生成する電源回路と、前記電源出力端子から前記第1動作電源電圧の出力又は前記電源出力端子の高出力インピーダンス状態を選択する電源スイッチ回路とを有し、
    前記電圧生成部は、前記調整電圧を生成する電圧生成回路と、前記調整電圧又は前記基準電位を前記電圧出力端子から選択的に出力する電圧スイッチ回路とを有し、
    前記動作制御部は、前記表示駆動期間に、前記電源スイッチ回路に前記第1動作電源電圧の出力を選択させ、且つ前記電圧スイッチ回路に前記基準電圧の出力を選択させ、非表示駆動期間に前記電源スイッチ回路に高出力インピーダンス状態を選択させ、且つ前記電圧スイッチ回路に前記調整電圧の出力を選択させる、表示制御及びタッチ制御デバイス。
  11. 請求項10において、前記第2動作電源電圧は非選択状態の前記表示素子が保有する階調情報の変化を抑制するのに必要な電圧を有する、表示制御及びタッチ制御デバイス。
  12. 請求項10において、前記表示制御部は、前記表示素子の選択制御用に、シフトレジスタを構成する直列されたマスタ・スレーブラッチの入力動作とラッチ動作を規定するシフトクロック信号と、前記シフトレジスタに供給するシフトデータと、シフトデータのシフト動作を停止させるシフト抑制パルス信号との出力機能を備え、
    前記動作制御部は前記非表示期間に同期して前記シフト抑制パルス信号をパルス変化させる、表示制御及びタッチ制御デバイス。
  13. 請求項9において、前記表示制御部、前記タッチ制御部及び前記動作制御部をホスト装置にインタフェースさせるためのホストインタフェース回路を更に有し、1個の半導体基板に形成されて成る、表示制御及びタッチ制御デバイス。
  14. 表示素子の選択端子が走査線毎のゲート線に接続されて前記表示素子がマトリクス状に配置された表示パネルとタッチ検出電極が前記表示素子よりも低い密度でマトリクス状に配置されたタッチパネルとが一体的に組み込まれたパネルモジュールと、前記パネルモジュールの駆動制御を行なう表示制御及びタッチ制御デバイスとを有する表示及びタッチ検出パネルユニットであって、
    前記パネルモジュールは、前記ゲート線を順次選択していく走査回路を備え、
    前記走査回路はシフトデータをシフトクロック信号の変化に同期させて後段にシフトするシフトレジスタと、前記シフトレジスタの各シフト段の出力を受けてゲート線の選択信号を出力するゲートドライバとを有し、
    前記表示制御及びタッチ制御デバイスは、表示駆動期間に前記走査回路による前記ゲート線の選択制御及び選択した表示素子の表示駆動を行なう表示制御と、非表示駆動期間に前記タッチ検出電極を用いたタッチ検出動作を行なうタッチ制御と、表示フレーム期間毎に複数の前記表示駆動期間と前後の前記表示駆動期間に挟まれた前記非表示駆動期間とを生成する動作制御とを行う内部回路を有し、
    前記内部回路は、前記パネルモジュールに供給する動作電源電圧を前記表示駆動期間には第1動作電源電圧とし、前記非表示期間には前記第1動作電源電圧よりも絶対値的に低電圧の第2動作電源電圧とする、表示及びタッチ検出パネルユニット。
  15. 請求項14において、前記内部回路は、表示駆動期間に前記走査回路による前記ゲート線の選択制御と選択した表示素子の表示駆動を行なう表示制御部と、非表示駆動期間に前記タッチ検出電極を用いたタッチ検出動作を行なうタッチ制御部と、表示フレーム期間毎に複数の前記表示駆動期間と前後の前記表示駆動期間に挟まれた前記非表示駆動期間とを生成する動作制御部とを有し、
    前記表示制御部は前記表示駆動期間に前記シフトクロック信号をクロック変化させ、前記非表示駆動期間に前記シフトクロック信号のクロック変化を停止させ、
    前記表示制御部は前記パネルモジュールに第1動作電源電圧又は前記第1動作電源電圧よりも絶対値的に低電圧の第2動作電源電圧を供給する電源部を有し、
    前記動作制御部は前記表示駆動期間に前記電源部に前記第1動作電源電圧を供給させ、非表示駆動期間に前記電源部に前記第2動作電源電圧を供給させる、表示及びタッチ検出パネルユニット。
  16. 請求項15において、前記電源部は、電圧設定データが前記動作制御部によって書換え可能に設定されるレジスタ回路と、前記レジスタ回路に設定された電圧設定データに応じた電圧の電源を生成する電源回路をと有し、
    前記動作制御部は、前記表示駆動期間に前記第1動作電源電圧を指定する第1電圧設定データを前記レジスタ回路に設定し、非表示駆動期間に前記第2動作電源電圧を指定する第2電圧設定データを前記レジスタ回路に設定する、表示及びタッチ検出パネルユニット。
  17. 請求項15において、前記電源部は、前記第1動作電源電圧と前記第2動作電源電圧を生成する電源回路と、前記電源回路が生成する前記第1動作電源電圧又は前記第2動作電源電圧を選択して出力するスイッチ回路とをと有し、
    前記動作制御部は、前記表示駆動期間に前記スイッチ回路に前記第1動作電源電圧を選択させ、非表示駆動期間に前記スイッチ回路の前記第2動作電源電圧を選択させる、表示及びタッチ検出パネルユニット。
  18. 請求項14において、前記内部回路は、表示駆動期間に前記表示素子の選択制御と選択した表示素子の表示駆動を行なう表示制御部と、
    非表示駆動期間に前記タッチ検出電極を用いたタッチ検出動作を行なうタッチ制御部と、
    表示フレーム期間毎に複数の前記表示駆動期間と前後の前記表示駆動期間に挟まれた前記非表示駆動期間とを生成する動作制御部とを有し、
    前記表示制御部は前記パネルモジュールに電源出力端子から第1動作電源電圧を供給する電源部を有し、
    前記タッチ制御部は、前記電源端子に電源安定化容量を介して容量性カップリングにて結合させることによって前記第1動作電源電圧よりも絶対値的に低電圧の第2動作電源電圧を生成するための調整電圧を電圧出力端子から出力する電圧生成部と、を有し、
    前記動作制御部は、前記表示駆動期間において前記電源部に前記動作電源電圧を出力させると共に前記電圧生成部に電源安定化容量の基準電位を出力させ、非表示駆動期間において前記電源部の出力を高インピーダンスにすると共に前記電圧生成部に前記調整電圧を出力させて、前記電源部の出力に前記調整電圧を容量性カップリングにて結合可能にする、表示及びタッチ検出パネルユニット。
  19. 請求項18において、前記電源部は、前記第1動作電源電圧を生成する電源回路と、前記電源出力端子から前記第1動作電源電圧の出力又は前記電源出力端子の高出力インピーダンス状態を選択する電源スイッチ回路とを有し、
    前記電圧生成部は、前記調整電圧を生成する電圧生成回路と、前記調整電圧又は前記基準電圧を前記電圧出力端子から選択的に出力する電圧スイッチ回路とを有し、
    前記動作制御部は、前記表示駆動期間に、前記電源スイッチ回路に前記第1動作電源電圧の出力を選択させ、且つ前記電圧スイッチ回路に前記基準電圧の出力を選択させ、非表示駆動期間に前記電源スイッチ回路に高出力インピーダンス状態を選択させ、且つ前記電圧スイッチ回路に前記調整電圧の出力を選択させる、表示及びタッチ検出パネルユニット。
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