JP6532582B2 - 液晶モニタ、電子機器、制御方法、及びプログラム - Google Patents
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Description
本発明は、液晶モニタ、電子機器、制御方法、及びプログラムに関する。
スマートフォンをはじめとする携帯通信端末やデジタルカメラなどの表示用モニタとして、タッチパネル付きの液晶モニタが使用されている。例えば、マルチタッチやジェスチャー操作などの対応で静電容量方式のタッチパネルが多く搭載されている。タッチパネル付きの液晶モニタにおいて、タッチパネルは、図6に示すように液晶モニタの表示面側に配置されている。図6において、601はタッチパネル、602は液晶モニタ(ディスプレイ)のTFTパネル、603は液晶モニタのバックライトである。
液晶モニタ上にタッチパネルを配置する構造のため、液晶の駆動やバックライトの駆動によって発生するノイズにタッチパネルは影響を受けてしまう。特に、インセル型やオンセル型などの方式では、ガラスやフィルムを挟まずに液晶電極上やカラーフィルタ上にタッチパネルを配置する構造のために影響が顕著であることが分かっている。
液晶モニタのバックライトには主に白色発光ダイオードが用いられており、発光輝度は白色発光ダイオードに流す電流値によって決まる。発光ダイオードの電流制御としては、電流値を直流で制御する方法と、パルス幅変調制御(PWM制御)と呼ばれる、直流の電流値を固定にして電流を流すタイミングをパルス幅で制御する方法との2つの制御方法がある。直流制御を行うと白色発光ダイオードの色味が電流値によって変化するため、デジタルカメラなど撮影した画像をモニタで確認する用途のモニタについては、輝度によって色味が変化しないようにするため、PWM制御を使うことが多い。
しかし、PWM制御ではバックライト電流のオンとオフとのスイッチングを繰り返すためにスイッチングによるノイズが発生し、そのノイズをタッチパネルが受けてしまう。タッチパネルに対する操作を検出するためのタッチパネルの容量検出周波数とバックライト電流のPWM駆動周波数とが一致すると、ノイズによる影響が大きくなり、タッチパネルの出力信号が変動し操作を誤検出する要因となる。
例えば、特許文献1には、タッチパネルのタッチ検出とバックライトの駆動とを同期させることで、バックライトの駆動によるノイズを軽減する技術が開示されている。
しかしながら、特許文献1に開示された技術では、タッチパネルのタッチ検出を行う領域に沿って、バックライトを並列に配置する必要がある。また、タッチパネルのタッチ検出とバックライトの駆動とを同期させるための制御を並列接続したバックライトの各々に行う必要があるために、タッチパネルのタッチ検出及びバックライトの制御が複雑になってしまう。本発明の目的は、バックライトの駆動により発生するノイズの影響を抑え、タッチパネルに対する操作の誤検出を防ぐことを可能にした電子機器を提供することである。
本発明に係る液晶モニタは、静電容量方式のタッチパネル付きの液晶モニタであって、第1方向に配列されている複数の第1電極と、前記第1方向と交差する第2方向に配列されている複数の第2電極と、前記第1電極と前記第2電極との間の相互容量の変化に対応する検出信号を出力する出力手段と、バックライトと、を有し、前記バックライトは、前記検出信号を出力する周波数の自然数倍と異なるPWM周波数でPWM制御可能に構成されていることを特徴とする。
また、本発明に係る電子機器は、前述の液晶モニタと、前記バックライトを前記PWM周波数でPWM制御するバックライト制御手段と、を有することを特徴とする。
また、本発明に係る電子機器は、前述の液晶モニタと、前記バックライトを前記PWM周波数でPWM制御するバックライト制御手段と、を有することを特徴とする。
本発明によれば、タッチパネルから信号の検出を行う周波数とは異なる周波数でバックライトを駆動制御することで、バックライトの駆動により発生するノイズの影響を抑えることができ、タッチパネルに対するタッチ操作の誤検出を防ぐことができる。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図1は、本発明の一実施形態における電子機器1の構成例を示すブロック図である。CPU(Central Processing Unit)11は、電子機器1のシステムを制御するマイコンである。制御部としてのCPU11は、不揮発性メモリ12に格納されたプログラムをメインメモリ13に展開して実行することで、電子機器1の各機能部に係る制御を行う。例えば、CPU11は、後述するようにタッチパネル19に対するタッチ操作を検出するためのタッチパネル19の容量検出周波数に応じてバックライト23の電流駆動周波数を制御する。
不揮発性メモリ12は、CPU11が動作するための各種プログラムなどが格納されている記憶部である。メインメモリ13は、例えばRAM(Random Access Memory)からなる。例えばCPU11は、不揮発性メモリ12に格納されるプログラムに従い、メインメモリ13をワークメモリとして用いて、電子機器1の各部を制御する。また、電子機器1が不図示の撮像素子やレンズなどのカメラ機能を有する場合には、メインメモリ13は、撮影された静止画像や動画像を格納するメモリとしても用いられ、所定枚数の静止画像や所定時間の動画像を格納するのに十分な記憶容量を有している。
電源スイッチ(SW)14は、電子機器1のオンとオフとを制御するスイッチである。電源回路15は、電子機器1内の各部に電力を供給するための回路であり、電源SW14がオンになると電子機器1内の各部に電力を供給する。また、電源回路15は、CPU11からの省電力モードへの移行や復帰の信号などを受けて動作が制御される。電池16は、電子機器1の電源となる。なお、電池16に限らず、ACアダプタなどでもよい。記録メディア17は、電子機器1に挿抜可能な記録メディアである。外部接続インタフェース(I/F)18は、例えばUSB(Universal Serial Bus)やHDMI(登録商標)(High-Definition Multimedia Interface)などの、外部機器との接続を可能にするインタフェースである。
タッチパネル(タッチセンサ)19は、例えば静電容量方式のタッチパネルであり、タッチ操作に対し指などの電導物体との間に容量を発生させる。タッチパネル19は、例えば、表示部としてのディスプレイ21の表示面側に、二次元平面状に設置される。タッチパネル制御部20は、タッチパネル19を制御するコントローラ回路である。タッチパネル制御部20は、容量検出信号をタッチパネル19に送信し、タッチパネル19からの検出信号を基にタッチ操作を検出した座標や領域を演算してCPU11へ送信することで、タッチパネル19に対する操作検出を可能にする。
表示部としてのディスプレイ21は、例えば液晶パネルからなる表示用モニタである。表示制御部22は、CPU11からの表示データの制御信号を受信し、受信した制御信号を処理してディスプレイ21に対して画像を表示させるための表示信号を出力するコントローラ回路である。
バックライト23は、ディスプレイ21のバックライトである。バックライト23は、例えば白色発光ダイオードからなる。バックライト制御部24は、バックライト23の輝度を制御するためのコントローラ回路であり、バックライト23を駆動制御する。バックライト制御部24がパルス幅変調駆動(PWM駆動)でバックライト23に流す電流を制御し、バックライト23がPWM制御される。撮像素子25は、不図示のレンズを通して被写体として結像された光学像を電気信号に変換する光学センサである。
図2は、タッチパネル19及びタッチパネル制御部20の構成例について示す図である。タッチパネル19は、例えば静電容量方式のタッチパネルである。タッチパネル19は、列配列された複数の列電極205と、行配列された複数の行電極206とを有し、この直交するように配置された電極の行電極206を走査線とし、列電極205を読出線として使用する。
図2(b)は、図2(a)に示した枠Aに示される電極の交点部の拡大図である。列電極205は、所定の電位に固定され、行電極206は、定電流回路208に接続される。定電流回路208により微弱な電流が流されると、列電極205と行電極206との間に発生する相互容量207に電荷が蓄積される。1つの列電極205と1つの行電極206とが交差する1交点当たりの検出信号として十分なレベルの信号を得るためには、1回の蓄積のみでは蓄積時間が長くなるためにノイズの影響を受ける可能性が高い。
そこで、1交点当たり短時間で複数回の蓄積を実施するサブスキャンを行い、積分回路209にて積分を行う。1交点(1スキャン)の測定の結果は、A/Dコンバータ210によりデジタル信号に変換される。A/Dコンバータ210から出力される検出信号の信号値の変化量を静電容量変化量として測定することで、タッチパネル19に対するタッチ操作の有無を判定することが可能である。積分回路209及びA/Dコンバータ210は、例えば検出信号処理回路203に設けられる。
図2(a)において、制御回路201は、外部クロック入力或いは内部発振回路を源振として、クロック信号を生成するためのPLL(Phase Locked Loop)回路を有する。制御回路201のPLL回路により、1スキャンの周期或いは1サブスキャンの周期を変更することが可能である。走査線駆動回路202及び検出信号処理回路203は、制御回路201により供給されるクロック信号によって駆動される。
また、制御回路201は、検出信号処理回路203から出力された各電極の交点における検出信号の信号値が、任意のタッチ判定の閾値を超えているか否かを順次検出する。制御回路201は、検出信号の信号値がタッチ判定の閾値を超えていれば、タッチ検出フラグをつけてデータをメモリ204に転送する。制御回路201は、1フレーム分、言い換えればタッチパネル19における電極のすべての交点部のスキャンが完了すると、メモリ204に格納された1フレームの検出データから、タッチ検出領域のグルーピング及びタッチ位置の重心演算を行う。これにより制御回路201は、タッチ検出数とタッチ検出座標とを算出する。
走査線駆動回路202は、スキャンパルスY0〜Y8を出力し、走査線としての行電極206(Y0〜Y8)を順次選択し駆動する。選択された行電極206には、定電流回路208により微弱な電流が流される。1走査線当たりのサブスキャン回数は、CPU11から制御回路201への指令により任意に変更することが可能である。検出信号処理回路203は、読出線としての列電極205を順次選択して検出信号X0〜X8を読み出す。
図3は、タッチパネル制御部20が行うタッチパネル19の容量検出タイミングの例を示す図である。図3において、VSYNCは、ディスプレイ21の1フレームの表示を示す垂直同期信号であり、HSYNCは、ディスプレイ21の1ラインの描画を示す水平同期信号である。
ディスプレイ21の表示に合わせてタッチパネル19に対するタッチ操作の検出を行うには、1フレーム(1VSYNC)期間以内にタッチパネル19のすべての電極の交点部での容量を検出し、タッチ検出数とタッチ検出座標を算出する必要がある。上述したように1交点当たり複数回の蓄積を実施するサブスキャンを行い、かつ1フレーム以内に全点の容量検出及び演算処理を行うには、長くとも列電極数とサブスキャン回数とでフレームレートを割った周期TTCで1回のサブスキャンを行うことになる。
図3に示す例では、スキャンパルスY1〜Y8がハイレベル(オン)のときに、サブスキャン、すなわち容量検出が行われる。また、スキャンパルスY1〜Y8がローレベル(オフ)のときに、図2(b)に示した積分回路209及びA/Dコンバータ210を経由して検出信号が生成する演算処理が行われる。
例えば、タッチパネル19は、ディスプレイ(液晶モニタ)21のTFT画素のゲート駆動によるノイズの影響も受けるため、水平同期のブランキング期間中やゲート電圧が安定しているタイミングにタッチパネル19の容量検出を行うことが多い。特に、インセル型やオンセル型のタッチパネルでは、TFTの電極がタッチパネルの電極も兼ねるため、タッチパネル19のサブスキャン周波数が水平同期周波数HSYNCと同期することになる。
図4は、タッチパネル制御部20が行うタッチパネル19の容量検出タイミングとバックライト23の駆動タイミングとの例を示す図である。図4(a)に示す例では、タッチパネル制御部20がタッチパネル19の制御を行う周期(サブスキャンを行う周期)TTCとバックライト23の電流駆動周期TBL1とが同期している。このとき、バックライト23の電流のスイッチングのタイミングとタッチパネル19でのサブスキャン(容量検出)のタイミングTSCとが常に一致する場合が発生する。
タイミングが常に一致することで、タッチパネル19がバックライト23の電流のスイッチングにより発生するノイズの影響を受けて、タッチパネル19からの検出信号が変動する。タッチパネル19からの検出信号が変動することで、タッチ操作をしてもタッチ操作として検出しない、或いはタッチ操作をしていないにもかかわらずタッチ操作として検出してしまうなどの誤検出の要因につながる。
図4(b)に示す例では、タッチパネル制御部20がタッチパネル19の制御を行う周期TTCとバックライト23の電流駆動周期TBL2とは異なる周期の周波数に設定している。このように異なる周波数にすることで、バックライト23の電流のスイッチングのタイミングとタッチパネル19でのサブスキャン(容量検出)のタイミングTSCとが一致する回数が減っていることが分かる。したがって、バックライト23の電流のスイッチングにより発生するノイズの影響を抑制することができ、タッチパネル19に対するタッチ操作の誤検出を防ぐことができる。
そこで、本実施形態では、タッチパネル制御部20がタッチパネル19の制御を行う周期TTCに応じて、図4(b)に一例を示すように、周期TTCとバックライト23の電流駆動周期TBL2とが異なる周期の周波数となるように設定する。より詳細には、タッチパネル19の制御を行う周期TTCの周波数の自然数倍の周波数とは異なる周波数となるようにバックライト23の電流駆動周期TBL2を設定する。例えば、CPU11が、タッチパネル制御部20がタッチパネル19の制御を行う周期TTCを取得する。そして、CPU11が、取得した周期TTC(及び逓倍した周期)とは異なる周期となるようにバックライト制御部24にバックライト23をPWM駆動するときの電流駆動周期TBL2を設定する。
なお、タッチパネル制御部20がタッチパネル19の制御を行う周期TTCを予め設定して、周期TTCの情報を不揮発性メモリ12に格納しておき、その情報をCPU11が読み出すことによって周期TTCを取得するようにしても良い。また、バックライト23の電流駆動周期をタッチパネル19の制御を行う周期よりも遅くするほうが、タッチパネル19での容量検出回数よりもバックライト23の電流のスイッチング回数が少なくなるため、よりノイズの影響を少なくできる。
図5は、本実施形態におけるバックライト23の電流駆動周波数の設定領域について説明するための図である。20KHz以下は、一般的な人間の可聴域に当たっている。動画記録機能を搭載したデジタルカメラなどの電子機器では、バックライト制御部24がバックライト23の電流駆動のスイッチング制御を行う。ここで、バックライト制御部24が20KHz以下でスイッチング制御を行うと、コンデンサなどの周辺部品の振動が電子機器1の内部にある不図示のマイクに伝わって、人間が聴き取り可能な周波数領域の音声ノイズとして記録されてしまう。
よって、動画記録機能を持つ電子機器においては、20KHz以上にバックライト23の電流駆動周波数を設定する必要がある。以下のようにバックライト23の電流駆動周波数を設定することで、動画記録機能を有するデジタルカメラなどの電子機器において、バックライト23のスイッチング制御により可聴な音声ノイズが記録されることを防止することができる。
図5(a)は、タッチパネル19のサブスキャン周波数FTC(=1/周期TTC)が水平同期周波数と同一周波数となった場合のバックライト23の電流駆動周波数FBL(=1/周期TBL2)の設定周波数帯を示した図である。例えば、液晶モニタのTFT画素のゲート駆動によるノイズにも考慮した場合にサブスキャン周波数FTCが水平同期周波数と同一周波数に設定される。その場合には、例えば電流駆動周波数FBLは、サブスキャン周波数FTCの周期TTCにサブスキャン時間TSCを加算した斜線部の周波数帯よりも遅い周波数で下記の数式を満たすように設定する。
20KHz<FBL<1/(TTC+TSC)
20KHz<FBL<1/(TTC+TSC)
図5(b)は、タッチパネル19のサブスキャン周波数FTCが可聴域20KHz以下である場合のバックライト23の電流駆動周波数FBLの設定周波数帯を示した図である。その場合には、電流駆動周波数FBLは、サブスキャン周波数FTCの逓倍の周波数と同期することを避ける必要がある。このとき、例えば電流駆動周波数FBLは、可聴域20KHzを超える、サブスキャン周波数FTCの逓倍周波数(本例では2倍)の周期TTC/2にサブスキャン時間TSCを加算した斜線部の周波数帯よりも遅い周波数で下記の数式を満たすように設定する。
20KHz<FBL<1/(TTC/2+TSC)
20KHz<FBL<1/(TTC/2+TSC)
図5(c)は、タッチパネル19のサブスキャン周波数FTCが可聴域20KHzよりも十分に高い場合のバックライト23の電流駆動周波数FBLの設定周波数帯を示した図である。その場合には、電流駆動周波数FBLは、サブスキャン周波数FTCの分周となる周波数と同期することを避ける必要がある。このとき、例えば電流駆動周波数FBLは、可聴域20KHzを超える、サブスキャン周波数FTCの分周周波数(本例では1/2倍)の周期2×TTCにサブスキャン時間TSCを加算した斜線部の周波数帯よりも遅い周波数で下記の数式を満たすように設定する。
20KHz<FBL<1/(2×TTC+TSC)
20KHz<FBL<1/(2×TTC+TSC)
本実施形態によれば、タッチパネル19の制御を行う周期の周波数に応じて、バックライト23の駆動周波数を設定するだけで、タッチパネル19での容量検出におけるバックライト23の電流のスイッチングノイズの影響を容易に抑えることができる。これにより、タッチパネル19に対するタッチ操作の誤検出を防ぐことができ、タッチパネル19の操作性を向上させることが可能となる。
なお、図3及び図5(a)においては、タッチパネル19のサブスキャン周波数FTCを水平同期周波数と同じ周波数にしているが、可聴域20KHzを超える周波数であれば任意である。また、バックライト23の電流駆動周波数FBLは固定してあるが、図5(a)、(b)、(c)の各条件を満たすようにバックライト23の電流駆動周波数FBLを設定するのであれば、デューティ比や各動作条件に応じて動的に可変にするなど任意である。
また、本実施形態では、タッチパネルを静電容量方式としたが、走査線によりセンサを順次駆動する方式のタッチパネルであれば、方式に関わらず本発明は適用可能である。また、本実施形態に示した電極数や電極の構成、タッチ操作検出の方法に限定されるものではない。例えば、A/Dコンバータや積分回路の構成、データ変換の順番や有無に至るまで限定されるものではない。本実施形態では、適宜、インセルタッチパネルと呼ばれる構成を一例として示したが、それ以外の方式のタッチパネルにおいても適用可能である。
なお、タッチパネル19のサブスキャン周波数FTCとは異なる周波数にバックライト23の駆動周波数を設定するための制御は、1つのハードウェアが行ってもよいし、複数のハードウェアが処理を分担することで行ってもよい。
また、本発明をその好適な実施形態に基づいて詳述してきたが、本発明はこれら特定の実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の様々な形態も本発明に含まれる。さらに、上述した各実施形態は本発明の一実施形態を示すものにすぎず、各実施形態を適宜組み合わせることも可能である。
また、上述した実施形態においては、本発明を電子機器に適用した場合を例にして説明したが、これはこの例に限定されずタッチパネル及び表示部を有する機器であれば適用可能である。すなわち、本発明は、パーソナルコンピュータやPDA、携帯通信端末やデジタルカメラ、携帯電話端末や携帯型の画像ビューワ、ディスプレイを備えるプリンタ装置、デジタルフォトフレーム、音楽プレーヤー、ゲーム機、電子ブックリーダ等に適用可能である。
(その他の実施形態)
本発明は、上述の実施形態の1以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける1つ以上のプロセッサーがプログラムを読み出し実行する処理でも実現可能である。また、1以上の機能を実現する回路(例えば、ASIC)によっても実現可能である。
本発明は、上述の実施形態の1以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける1つ以上のプロセッサーがプログラムを読み出し実行する処理でも実現可能である。また、1以上の機能を実現する回路(例えば、ASIC)によっても実現可能である。
1:電子機器 11:CPU 12:不揮発性メモリ 13:メインメモリ 19:タッチパネル 20:タッチパネル制御部 21:ディスプレイ 22:表示制御部 23:バックライト 24:バックライト制御部 25:撮像素子 201:制御回路 202:走査線駆動回路 203:検出信号処理回路 204:メモリ 205:列電極 206:行電極 207:相互容量 208:定電流回路 209:積分回路 210:A/Dコンバータ
Claims (16)
- 静電容量方式のタッチパネル付きの液晶モニタであって、
第1方向に配列されている複数の第1電極と、
前記第1方向と交差する第2方向に配列されている複数の第2電極と、
前記第1電極と前記第2電極との間の相互容量の変化に対応する検出信号を出力する出力手段と、
バックライトと、を有し、
前記バックライトは、前記検出信号を出力する周波数の自然数倍と異なるPWM周波数でPWM制御可能に構成されていることを特徴とする液晶モニタ。 - 前記タッチパネルは、インセル型又はオンセル型のタッチパネルであることを特徴とする請求項1に記載の液晶モニタ。
- 液晶パネルを有し、
前記液晶パネルの電極は、前記タッチパネルの電極を兼ねていることを特徴とする請求項2に記載の液晶モニタ。 - 請求項1乃至3のいずれか1項に記載の液晶モニタと、
前記バックライトを前記PWM周波数でPWM制御するバックライト制御手段と、を有することを特徴とする電子機器。 - 前記周波数のほうが前記PWM周波数よりも高いことを特徴とする請求項4に記載の電子機器。
- 前記バックライト制御手段は、前記周波数に関する情報を取得し、取得したその情報に基づいて前記バックライトをPWM制御することを特徴とする請求項4又は5に記載の電子機器。
- 前記情報を記憶する記憶手段を有し、
前記バックライト制御手段は、前記記憶手段から前記情報を取得することを特徴とする請求項6に記載の電子機器。 - 静電容量方式のタッチパネルと液晶パネルとバックライトとを有する電子機器であって、
前記タッチパネルの検出信号を検出するタイミングを制御するタッチパネル制御手段と、
前記検出信号を検出する周波数の自然数倍と異なるPWM周波数で前記バックライトをPWM制御するバックライト制御手段と、を有する
ことを特徴とする電子機器。 - 前記タッチパネルは、インセル型又はオンセル型のタッチパネルであることを特徴とする請求項8に記載の電子機器。
- 前記液晶パネルの電極は、前記タッチパネルの電極を兼ねていることを特徴とする請求項9に記載の電子機器。
- 前記周波数のほうが前記PWM周波数よりも高いことを特徴とする請求項8乃至10のいずれか1項に記載の電子機器。
- 前記バックライト制御手段は、前記周波数に関する情報を取得し、取得したその情報に基づいて前記バックライトをPWM制御することを特徴とする請求項8乃至11のいずれか1項に記載の電子機器。
- 前記情報を記憶する記憶手段を有し、
前記バックライト制御手段は、前記記憶手段から前記情報を取得することを特徴とする請求項12に記載の電子機器。 - 第1方向に配列されている複数の第1電極と、前記第1方向と交差する第2方向に配列されている複数の第2電極と、バックライトと、を有する静電容量方式のタッチパネル付きの液晶モニタの制御方法であって、
前記第1電極と前記第2電極との間の相互容量の変化に対応する検出信号を出力するステップと、
前記検出信号を出力する周波数の自然数倍と異なるPWM周波数で前記バックライトをPWM制御するステップと、を有する
ことを特徴とする制御方法。 - 静電容量方式のタッチパネルと液晶パネルとバックライトとを有する電子機器の制御方法であって、
前記タッチパネルの検出信号を検出するタイミングを制御するステップと、
前記検出信号を検出する周波数の自然数倍と異なるPWM周波数で前記バックライトをPWM制御するステップと、を有する
ことを特徴とする制御方法。 - 請求項14又は15に記載の制御方法の各ステップをコンピュータに実行させるためのプログラム。
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