JP2016206732A - 表示装置及びタッチ検出システム - Google Patents

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Abstract

【課題】誤検出をより低減することができる表示装置等を提供する。又は、指示装置による指示入力をより確実に検出することができる表示装置等を提供する。
【解決手段】表示装置は、画像を表示する表示部と、指示装置による表示部の表示面に対する指示入力を検出するタッチ検出部と、指示装置が有する色センサにより検知された指示入力位置における表示色を示す情報を取得する取得部と、画像の色と取得部により取得された情報が示す色とに基づいて指示入力位置を判定する判定処理を行う判定部とを備える。
【選択図】図31

Description

本発明は、表示装置及びタッチ検出システムに関する。
画像が表示される表示面に対してタッチ指示装置(以下、指示装置)を用いて指示入力を行うことで表示内容に応じた入力操作を行うことができるタッチパネル方式の表示装置が知られている(例えば特許文献1)。
特開2010−218175号公報
しかしながら、特許文献1に記載されているようなタッチパネル方式の表示装置は、表示面に対する指示装置以外の物体の近接又は接触を誤検出することがあるという問題があった。具体的には、例えば入力者が一方の手で指示装置を用いて表示面に対する指示入力を行う時に他方の手を表示面上に沿えてしまうことで他方の手がタッチ検出されてしまうことがあった。また、紙面上に文字を書く場合のように一方の手を表示面上に置いてしまうことで、一方の手が表示面に接触した位置がタッチ検出されてしまうことがあった。
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたもので、誤検出をより低減することができる表示装置及びタッチ検出システムを提供することを目的とする。又は、指示装置による指示入力をより確実に検出することができる表示装置及びタッチ検出システムを提供することを目的とする。
本発明の一態様による表示装置は、画像を表示する表示部と、指示装置による前記表示部の表示面に対する指示入力を検出するタッチ検出部と、前記指示装置が有する色センサにより検知された前記指示入力位置における表示色を示す情報を取得する取得部と、前記画像の色と前記取得部により取得された情報が示す色とに基づいて指示入力位置を判定する判定処理を行う判定部とを備える。
本発明の一態様によるタッチ検出システムは、画像を表示する表示部及び前記表示部の表示面に対する指示入力を検出するタッチ検出部を有する表示装置と、前記表示面に対する指示入力を行う指示装置と、を備えるタッチ検出システムであって、前記指示装置は、指示入力位置における前記表示面の表示色を検知する色センサと、前記色センサにより検知された前記指示入力位置における表示色を示す情報を送信する送信部とを備え、前記表示装置は、前記送信部により送信された前記表示色を示す情報を取得する取得部と、前記画像の色と前記取得部により取得された情報が示す色とに基づいて前記指示入力位置を判定する判定部とを備える。
図1は、本発明の実施形態に係るタッチ検出システムの一例を示す斜視図である。 図2は、本発明の実施形態に係る表示装置の一構成例を表すブロック図である。 図3は、静電容量型タッチ検出方式の基本原理を説明するため、指示装置が接触又は近接していない状態を表す説明図である。 図4は、図3に示す指示装置が接触又は近接していない状態の等価回路の例を示す説明図である。 図5は、静電容量型タッチ検出方式の基本原理を説明するため、指示装置が接触又は近接した状態を表す説明図である。 図6は、図5に示す指示装置が接触又は近接した状態の等価回路の例を示す説明図である。 図7は、駆動信号及びタッチ検出信号の波形の一例を表す図である。 図8は、表示装置を実装したモジュールの一例を示す図である。 図9は、表示装置を実装したモジュールの一例を示す図である。 図10は、実施形態に係るタッチ検出機能付き表示デバイスの概略断面構造を表す断面図である。 図11は、本発明の実施形態に係るタッチ検出機能付き表示デバイスの画素配置を表す回路図である。 図12は、本発明の実施形態に係るタッチ検出機能付き表示デバイスの駆動電極及びタッチ検出電極の一構成例を表す斜視図である。 図13は、本発明の実施形態に係る表示装置の一動作例を表すタイミング波形図である。 図14は、指示装置の主要構成を示す図である。 図15は、部分領域と画像の色との関係を示す模式図である。 図16は、部分領域毎の色の一例を示す図である。 図17は、指示装置による指示入力位置と部分領域との関係の一例を示す模式図である。 図18は、図17における指示装置による指示入力位置付近の拡大図である。 図19は、指示入力装置の接触とともに他の物体の接触が検出された状態の一例を示す模式図である。 図20は、図19に示す検出結果に対して判定部によるパームリジェクション処理を適用した場合の例を示す図である。 図21は、ハイパーリンクの文字列毎に異なる色を設定することによるパームリジェクションの一例を示す模式図である。 図22は、指示入力に応じて画像の色が変ずる一例を示す模式図である。 図23は、指示入力に応じて画像の色が変ずる別の一例を示す模式図である。 図24は、ラジオボタン及びチェックボックスの選択前後の色の対応例を示す図である。 図25は、タッチ検出システムにおいて指示装置による指示入力位置の判定に係る各種の処理の関係の一例を示す図である。 図26は、画面の明るさと色センサによる表示色の検知結果との関係の一例を示す図である。 図27は、キャリブレーション画面の一例を示す図である。 図28は、キャリブレーション画面の別の一例を示す図である。 図29は、キャリブレーション画面の別の一例を示す図である。 図30は、アプリケーションソフトウェアを実行する情報処理装置と表示装置との関係の一例を示す図である。 図31は、スライタスモードに係る処理の流れの一例を示すフローチャートである。 図32は、キャリブレーション処理の流れの一例を示すフローチャートである。 図33は、変形例における部分領域毎の色の変化の差の一例を示すイメージ図である。 図34は、部分領域毎の色の変化の差を数値で表した例を示す図である。 図35は、指示装置による指示入力の開始前の表示例を示す図である。 図36は、指示装置による指示入力内容が反映された表示例を示す図である。 図37は、変形例におけるスライタスモードに係る処理の流れの一例を示すフローチャートである。
以下に、本発明の各実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、開示はあくまで一例にすぎず、当業者において、発明の主旨を保っての適宜変更について容易に想到し得るものについては、当然に本発明の範囲に含有されるものである。また、図面は説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一の符号を付して、詳細な説明を適宜省略することがある。
図1は、本発明の実施形態に係るタッチ検出システム1の一例を示す斜視図である。タッチ検出システム1は、表示装置と、指示装置と、を備えるタッチ検出システムである。表示装置は、画像を表示する表示部20及び表示部20の表示面に対する指示入力を検出するタッチ検出部30を有するデバイスであり、例えば本実施形態におけるタッチ検出機能付き表示装置10である。指示装置は、表示面に対する指示入力を行うためのデバイスであり、例えば本実施形態における指示装置90である。
まず、タッチ検出機能付き表示装置10について説明する。図2は、本発明の実施形態に係るタッチ検出機能付き表示装置10の一構成例を表すブロック図である。タッチ検出機能付き表示装置10は、制御部11と、ゲートドライバ12と、ソースドライバ13と、駆動電極ドライバ14と、表示部20と、タッチ検出部30と、検出部40と、光源装置50と、表示制御部60と、取得部70と、判定部80と、を備えている。このタッチ検出機能付き表示装置10は、タッチ検出機能を内蔵した表示デバイスである。タッチ検出機能付き表示装置10は、表示素子として透過型の液晶表示素子を用いている表示部20と静電容量型のタッチ検出機能を有するタッチ検出部30とを一体化した装置である。なお、タッチ検出機能付き表示装置10は、表示部20の上に、静電容量型のタッチ検出部30を装着した装置であってもよい。なお、表示部20は、例えば、有機EL表示デバイスであってもよい。
表示部20は、後述するように、ゲートドライバ12から供給される走査信号Vscanに従って、1水平ラインずつ順次走査して表示を行うデバイスである。制御部11は、外部より供給された映像信号Vdispに基づいて、ゲートドライバ12、ソースドライバ13、駆動電極ドライバ14、検出部40及び表示制御部60に対してそれぞれ制御信号を供給し、これらが互いに同期して動作するように制御する回路である。
ゲートドライバ12は、制御部11から供給される制御信号に基づいて、タッチ検出機能付き表示装置10の表示駆動の対象となる1水平ラインを順次選択する機能を有している。
ソースドライバ13は、制御部11から供給される制御信号に基づいて、タッチ検出機能付き表示装置10の、後述する各副画素SPixに画素信号Vpixを供給する回路である。
駆動電極ドライバ14は、制御部11から供給される制御信号に基づいて、タッチ検出機能付き表示装置10の、後述する駆動電極COMLに駆動信号Vcomを供給する回路である。
検出部40は、制御部11から供給される制御信号と、タッチ検出機能付き表示装置10のタッチ検出部30から供給されたタッチ検出信号Vdetとに基づいて、タッチ検出部30に対するタッチ(後述する接触又は近接の状態)の有無を検出し、タッチがある場合においてタッチ検出領域におけるその座標などを求める回路である。この検出部40はタッチ検出信号増幅部42と、A/D変換部43と、信号処理部44と、座標抽出部45と、検出タイミング制御部46とを備えている。
タッチ検出信号増幅部42は、タッチ検出部30から供給されるタッチ検出信号Vdetを増幅する。タッチ検出信号増幅部42は、タッチ検出信号Vdetに含まれる高い周波数成分(ノイズ成分)を除去し、タッチ成分を取り出してそれぞれ出力する低域通過アナログフィルタを備えていてもよい。
タッチ検出部30は、静電容量型タッチ検出の基本原理に基づいて動作し、タッチ検出信号Vdetを出力する。図2〜図7を参照して、本実施形態のタッチ検出機能付き表示装置10におけるタッチ検出の基本原理について説明する。図3は、静電容量型タッチ検出方式の基本原理を説明するため、指示装置90が接触または近接していない状態を表す説明図である。図4は、図3に示す指示装置90が接触または近接していない状態の等価回路の例を示す説明図である。図5は、静電容量型タッチ検出方式の基本原理を説明するため、指示装置90が接触または近接した状態を表す説明図である。図6は、図5に示す指示装置90が接触または近接した状態の等価回路の例を示す説明図である。図7は、駆動信号及びタッチ検出信号の波形の一例を表す図である。
例えば、図3及び図5に示すように、容量素子C1、C1’は、誘電体Dを挟んで互いに対向配置された一対の電極、駆動電極E1及びタッチ検出電極E2を備えている。図4に示すように、容量素子C1は、その一端が交流信号源(駆動信号源)Sに結合され、他端は電圧検出器(タッチ検出部)DETに結合される。電圧検出器DETは、例えば図2に示すタッチ検出信号増幅部42に含まれる積分回路である。
交流信号源Sから駆動電極E1(容量素子C1の一端)に所定の周波数(例えば数kHz〜数百kHz程度)の交流矩形波Sgを印加すると、タッチ検出電極E2(容量素子C1の他端)側に結合された電圧検出器DETを介して、出力波形(タッチ検出信号Vdet)が現れる。なお、この交流矩形波Sgは、後述するタッチ駆動信号Vcomtに相当するものである。
指示装置90がタッチしていない状態(非接触状態)では、図3及び図4に示すように、容量素子C1に対する充放電に伴って、容量素子C1の容量値に応じた電流Iが流れる。図7に示すように、電圧検出器DETは、交流矩形波Sgに応じた電流Iの変動を電圧の変動(実線の波形V)に変換する。
一方、指示装置90がタッチした状態(接触状態)では、図5に示すように、指示装置90によって形成される静電容量C2がタッチ検出電極E2と接している又は近傍にあることにより、駆動電極E1及びタッチ検出電極E2の間にあるフリンジ分の静電容量が遮られ、容量素子C1の容量値よりも容量値の小さい容量素子C1’として作用する。そして、図6に示す等価回路でみると、容量素子C1’に電流Iが流れる。図7に示すように、電圧検出器DETは、交流矩形波Sgに応じた電流Iの変動を電圧の変動(点線の波形V)に変換する。この場合、波形Vは、上述した波形Vと比べて振幅が小さくなる。これにより、波形Vと波形Vとの電圧差分の絶対値|ΔV|は、指示装置90などの外部から近接する物体の影響に応じて変化することになる。なお、電圧検出器DETは、波形Vと波形Vとの電圧差分の絶対値|ΔV|を精度よく検出するため、回路内のスイッチングにより、交流矩形波Sgの周波数に合わせて、コンデンサの充放電をリセットする期間Resetを設けた動作とすることがより好ましい。
図2に示すタッチ検出部30は、駆動電極ドライバ14から供給される駆動信号Vcom(後述するタッチ駆動信号Vcomt)に従って、1検出ブロックずつ順次走査してタッチ検出を行うようになっている。
タッチ検出部30は、複数の後述するタッチ検出電極TDLから、図4又は図6に示す電圧検出器DETを介して、検出ブロック毎にタッチ検出信号Vdetを出力し、検出部40のA/D変換部43に供給するようになっている。
A/D変換部43は、駆動信号Vcomに同期したタイミングで、タッチ検出信号増幅部42から出力されるアナログ信号をそれぞれサンプリングしてデジタル信号に変換する回路である。
信号処理部44は、A/D変換部43の出力信号に含まれる、駆動信号Vcomをサンプリングした周波数以外の周波数成分(ノイズ成分)を低減するデジタルフィルタを備えている。信号処理部44は、A/D変換部43の出力信号に基づいて、タッチ検出部30に対するタッチの有無を検出する論理回路である。信号処理部44は、指示装置90による差分の電圧のみ取り出す処理を行う。この指示装置90による差分の電圧は、上述した波形Vと波形Vとの差分の絶対値|ΔV|である。信号処理部44は、1検出ブロック当たりの絶対値|ΔV|を平均化する演算を行い、絶対値|ΔV|の平均値を求めてもよい。これにより、信号処理部44は、ノイズによる影響を低減できる。信号処理部44は、検出した指示装置90による差分の電圧を所定のしきい値電圧と比較し、このしきい値電圧以上であれば、外部から近接する外部近接物体の接触状態と判断し、しきい値電圧未満であれば、外部近接物体の非接触状態と判断する。
座標抽出部45は、信号処理部44においてタッチが検出されたときに、そのタッチパネル座標を求める論理回路である。検出タイミング制御部46は、A/D変換部43と、信号処理部44と、座標抽出部45とが同期して動作するように制御する。座標抽出部45は、タッチパネル座標を信号出力Voutとして出力する。
図8及び図9は、タッチ検出機能付き表示装置10を実装したモジュールの一例を示す図である。図8に示すように、タッチ検出機能付き表示装置10は、モジュールへ実装するにあたり、ガラス基板の薄膜トランジスタ(TFT;Thin Film Transistor)基板21上に上述した駆動電極ドライバ14を形成してもよい。
図8に示すように、タッチ検出機能付き表示装置10は、タッチ検出機能付き表示装置10と、駆動電極ドライバ14と、COG(Chip On Glass)19Aとを有している。このタッチ検出機能付き表示装置10は、後述するTFT基板21の表面に対する垂直方向において、駆動電極COMLと、駆動電極COMLと立体交差するように形成されたタッチ検出電極TDLとを模式的に示している。つまり、駆動電極COMLは、タッチ検出機能付き表示装置10の1辺に沿う方向に形成されており、タッチ検出電極TDLは、タッチ検出機能付き表示装置10の他辺に沿う方向に形成されている。タッチ検出電極TDLの出力は、タッチ検出機能付き表示装置10の他辺側に設けられ、フレキシブル基板などにより構成された端子部Tを介して、このモジュールの外部に実装された検出部40と結合されている。駆動電極ドライバ14は、ガラス基板であるTFT基板21に形成されている。COG19Aは、TFT基板21に実装されたチップであり、図2に示した制御部11、ゲートドライバ12、ソースドライバ13など、表示動作に必要な各回路を内蔵したものである。また、図9に示すように、タッチ検出機能付き表示装置10は、COG19Bに駆動電極ドライバ14を内蔵してもよい。
図9に示すように、タッチ検出機能付き表示装置10は、COG19Bを有している。図9に示すCOG19Bは、上述した表示動作に必要な各回路に加え、駆動電極ドライバ14をさらに内蔵したものである。タッチ検出機能付き表示装置10は、後述するように、表示動作の際に、1水平ラインずつ線順次走査を行う。つまり、タッチ検出機能付き表示装置10は、表示走査を、タッチ検出機能付き表示装置10の1辺に沿う方向と平行に行う。一方、タッチ検出機能付き表示装置10は、タッチ検出動作の際に、駆動電極COMLに駆動信号Vcomを順次印加することにより、1検出ラインずつ線順次走査を行う。つまり、タッチ検出機能付き表示装置10は、タッチ検出走査を、タッチ検出機能付き表示装置10の他辺に沿う方向と平行に行う。
次に、タッチ検出機能付き表示装置10の構成例を詳細に説明する。図10は、本実施形態に係るタッチ検出機能付き表示デバイスの概略断面構造を表す断面図である。図11は、本実施形態に係るタッチ検出機能付き表示デバイスの画素配置を表す回路図である。タッチ検出機能付き表示装置10は、画素基板2と、この画素基板2の表面に垂直な方向に対向して配置された対向基板3と、画素基板2と対向基板3との間に挿設された液晶層6とを備えている。
画素基板2は、回路基板としてのTFT基板21と、このTFT基板21上に行列状に配設された複数の画素電極22と、TFT基板21及び画素電極22の間に形成された複数の駆動電極COMLと、画素電極22と駆動電極COMLとを絶縁する絶縁層24と、を含む。TFT基板21には、図11に示す各副画素SPixのTFT素子Tr、図10に示す各画素電極22に画素信号Vpixを供給する信号線SGL、各TFT素子Trを駆動する走査線GCL等の配線が形成されている。このように、信号線SGLは、TFT基板21の表面と平行な平面に延在し、画素に画像を表示するための画素信号Vpixを供給する。図11に示す表示部20は、行列状に配置した複数の副画素SPixを有している。副画素SPixは、TFT素子Tr及び液晶素子LCを備えている。TFT素子Trは、薄膜トランジスタにより構成されるものであり、この例では、nチャネルのMOS(Metal Oxide Semiconductor)型のTFTで構成されている。TFT素子Trのソース又はドレインの一方は信号線SGLに結合され、ゲートは走査線GCLに結合され、ソース又はドレインの他方は液晶素子LCの一端に結合されている。液晶素子LCは、例えば、一端がTFT素子Trのドレインに結合され、他端が駆動電極COMLに結合されている。
図11に示す副画素SPixは、走査線GCLにより、表示部20の同じ行に属する他の副画素SPixと互いに結合されている。走査線GCLは、ゲートドライバ12と結合され、ゲートドライバ12より走査信号Vscanが供給される。また、副画素SPixは、信号線SGLにより、表示部20の同じ列に属する他の副画素SPixと互いに結合されている。信号線SGLは、ソースドライバ13と結合され、ソースドライバ13より画素信号Vpixが供給される。さらに、副画素SPixは、駆動電極COMLにより、表示部20の同じ行に属する他の副画素SPixと互いに結合されている。駆動電極COMLは、駆動電極ドライバ14と結合され、駆動電極ドライバ14より駆動信号Vcomが供給される。つまり、この例では、同じ一行に属する複数の副画素SPixが一本の駆動電極COMLを共有するようになっている。本実施形態の駆動電極COMLの延びる方向は、走査線GCLの延びる方向と平行である。本実施形態の駆動電極COMLの延びる方向は、限定されず、例えば、駆動電極COMLの延びる方向は、信号線SGLの延びる方向と平行な方向であってもよい。
図2に示すゲートドライバ12は、走査信号Vscanを、図11に示す走査線GCLを介して、画素PixのTFT素子Trのゲートに印加することにより、表示部20に行列状に形成されている副画素SPixのうちの1行(1水平ライン)を表示駆動の対象として順次選択する。図2に示すソースドライバ13は、画素信号Vpixを、図11に示す信号線SGLを介して、ゲートドライバ12により順次選択される1水平ラインを構成する各副画素SPixにそれぞれ供給する。そして、これらの副画素SPixでは、供給される画素信号Vpixに応じて、1水平ラインの表示が行われるようになっている。図2に示す駆動電極ドライバ14は、駆動信号Vcomを印加し、図8及び図9に示す、所定の本数の駆動電極COMLからなるブロックごとに駆動電極COMLを駆動する。
上述したように、表示部20は、ゲートドライバ12が走査線GCLを時分割的に線順次走査するように駆動することにより、1水平ラインが順次選択される。また、表示部20は、1水平ラインに属する副画素SPixに対して、ソースドライバ13が画素信号Vpixを供給することにより、1水平ラインずつ表示が行われる。この表示動作を行う際、駆動電極ドライバ14は、その1水平ラインに対応する駆動電極COMLを含むブロックに対して駆動信号Vcomを印加するようになっている。
本実施形態に係る駆動電極COMLは、表示部20の駆動電極として機能するとともに、タッチ検出部30の駆動電極としても機能する。図12は、本実施形態に係るタッチ検出機能付き表示デバイスの駆動電極及びタッチ検出電極の一構成例を表す斜視図である。図12に示す駆動電極COMLは、図10に示すように、TFT基板21の表面に対する垂直方向において、画素電極22に対向している。タッチ検出部30は、画素基板2に設けられた駆動電極COMLと、対向基板3に設けられたタッチ検出電極TDLを含んで構成されている。タッチ検出電極TDLは、駆動電極COMLの電極パターンの延在方向と交差する方向に延びるストライプ状の電極パターンを含んで構成されている。そして、タッチ検出電極TDLは、TFT基板21の表面に対する垂直な方向において、駆動電極COMLと対向している。タッチ検出電極TDLの各電極パターンは、検出部40のタッチ検出信号増幅部42の入力にそれぞれ結合されている。駆動電極COMLとタッチ検出電極TDLにより互いに交差した電極パターンは、その交差部分に静電容量を生じさせている。なお、タッチ検出電極TDL又は駆動電極COML(駆動電極ブロック)は、ストライプ状に複数に分割される形状に限られない。例えば、タッチ検出電極TDL又は駆動電極COML(駆動電極ブロック)は、櫛歯形状であってもよい。あるいはタッチ検出電極TDL又は駆動電極COML(駆動電極ブロック)は、複数に分割されていればよく、駆動電極COMLを分割するスリットの形状は直線であっても、曲線であってもよい。
この構成により、タッチ検出部30では、タッチ検出動作を行う際、駆動電極ドライバ14が、駆動電極ブロックを時分割的に線順次走査するように駆動する。これにより、スキャン方向Scanに駆動電極COMLの1検出ブロックが順次選択される。そして、タッチ検出電極TDLからタッチ検出信号Vdetが出力される。このようにタッチ検出部30は、1検出ブロックのタッチ検出が行われるようになっている。つまり、駆動電極ブロックは、上述したタッチ検出の基本原理における駆動電極E1に対応し、タッチ検出電極TDLは、タッチ検出電極E2に対応するものであり、タッチ検出部30はこの基本原理に従ってタッチを検出するようになっている。図12に示すように、互いに交差した電極パターンは、静電容量式タッチセンサを行列状に構成している。よって、タッチ検出部30のタッチ検出面全体にわたって走査することにより、指示装置90等の外部近接物体のタッチが生じた位置の検出も可能となっている。
液晶層6は、電界の状態に応じてそこを通過する光を変調するものであり、例えば、FFS(Fringe Field Switching、フリンジフィールドスイッチング)を含むIPS(In Plane Switching、インプレーンスイッチング)等の横電界モードの液晶を用いた液晶表示デバイスが用いられる。なお、図10に示す液晶層6と画素基板2との間、及び液晶層6と対向基板3との間には、それぞれ配向膜が配設されてもよい。
対向基板3は、ガラス基板31と、このガラス基板31の一方の面に形成されたカラーフィルタ32とを含む。ガラス基板31の他方の面には、タッチ検出部30のタッチ検出電極TDLが形成され、さらに、このタッチ検出電極TDLの上には、偏光板35が配設されている。
図10に示すカラーフィルタ32は、例えば赤(R)、緑(G)、青(B)の3色に着色されたカラーフィルタの色領域を周期的に配置して、上述した図11に示す各副画素SPixにR、G、Bの3色の色領域32R、32G、32B(図11参照)が対応付けられ、色領域32R、32G、32Bを1組として画素Pixを構成している。画素Pixは、走査線GCLに平行な方向及び信号線SGLに平行な方向に沿って行列状に配置され、後述する表示領域Adを形成する。カラーフィルタ32は、TFT基板21と垂直な方向において、液晶層6と対向する。このように、副画素SPixは、単色の色表示を行うことができる。なお、カラーフィルタ32は、異なる色に着色されていれば、他の色の組み合わせであってもよい。また、カラーフィルタ32は、なくてもよい。このように、カラーフィルタ32が存在しない領域、すなわち着色しない副画素SPixがあってもよい。
駆動電極COMLは、表示部20の共通駆動電極として機能するとともに、タッチ検出部30の駆動電極としても機能するので、駆動信号Vcomが互いに影響を及ぼす可能性がある。このため、駆動電極COMLは、表示動作を行う表示期間Bと、タッチ検出動作を行うタッチ検出期間Aとに分けて駆動信号Vcomが印加される。駆動電極ドライバ14は、表示動作を行う表示期間Bにおいては表示駆動信号として駆動信号Vcomを印加する。そして、駆動電極ドライバ14は、タッチ検出動作を行うタッチ検出期間Aにおいてはタッチ駆動信号として駆動信号Vcomを印加する。以下の説明では、表示駆動信号としての駆動信号Vcomを、表示駆動信号Vcomdとして記載し、タッチ駆動信号としての駆動信号Vcomを、タッチ駆動信号Vcomtとして記載する。
制御部11は、外部より供給された映像信号Vdispに基づいて、ゲートドライバ12、ソースドライバ13、駆動電極ドライバ14、及び検出部40に対してそれぞれ制御信号を供給し、これらがお互いに同期して動作するように制御する。ゲートドライバ12は、表示期間Bにおいて、表示部20に走査信号Vscanを供給し、表示駆動の対象となる1水平ラインを順次選択する。ソースドライバ13は、表示期間Bにおいて、ゲートドライバ12により選択された1水平ラインを構成する各画素Pixに、画素信号Vpixを供給する。
表示期間Bでは、駆動電極ドライバ14が1水平ラインに係る駆動電極ブロックに表示駆動信号Vcomdを印加する。タッチ検出期間Aでは、駆動電極ドライバ14がタッチ検出動作に係る駆動電極ブロックに対してタッチ駆動信号Vcomtを順次印加し、1検出ブロックを順次選択する。タッチ検出機能付き表示装置10は、表示期間Bにおいて、ゲートドライバ12、ソースドライバ13及び駆動電極ドライバ14により供給された信号に基づいて表示動作を行う。タッチ検出機能付き表示装置10は、タッチ検出期間Aにおいて、駆動電極ドライバ14により供給された信号に基づいてタッチ検出動作を行い、タッチ検出電極TDLからタッチ検出信号Vdetを出力する。タッチ検出信号増幅部42は、タッチ検出信号Vdetを増幅して出力する。A/D変換部43は、タッチ駆動信号Vcomtに同期したタイミングで、タッチ検出信号増幅部42から出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換する。信号処理部44は、A/D変換部43の出力信号に基づいて、タッチ検出部30に対するタッチの有無を検出する。座標抽出部45は、信号処理部44においてタッチ検出がなされたときに、そのタッチパネル座標を求める。
次に、タッチ検出機能付き表示装置10の詳細動作を説明する。図13は、本実施形態に係るタッチ検出機能付き表示装置10の一動作例を表すタイミング波形図である。図13に示すように、表示部20は、ゲートドライバ12から供給される走査信号Vscanに従って、走査線GCLのうちの、隣接する(n−1)行目、n行目、(n+1)行目の走査線GCLの1水平ラインずつ順次走査して表示を行う。同様に、駆動電極ドライバ14は、制御部11から供給される制御信号に基づいて、タッチ検出機能付き表示装置10の、駆動電極COMLのうちの、隣接する(n−1)行目、n行目、(n+1)行目に供給する。
このように、タッチ検出機能付き表示装置10では、1表示水平期間(1H)ごとに、タッチ検出動作(タッチ検出期間A)と表示動作(表示期間B)を時分割的に行う。タッチ検出動作では、1表示水平期間1Hごとに、異なる駆動電極COMLを選択して駆動信号Vcomを印加することにより、タッチ検出の走査を行う。以下に、その動作を詳細に説明する。
まず、ゲートドライバ12が、(n−1)行目の走査線GCLに対して走査信号Vscanを印加し、走査信号Vscan(n−1)が低レベルから高レベルに変化する。これにより、1表示水平期間(1H)が開始する。
次に、タッチ検出期間Aにおいて、駆動電極ドライバ14が、(n−1)行目の駆動電極COMLに対して駆動信号Vcomを印加し、駆動信号Vcom(n−1)が低レベルから高レベルに変化する。この駆動信号Vcom(n−1)は、静電容量を介してタッチ検出電極TDLに伝わり、タッチ検出信号Vdetが変化する。次に、駆動信号Vcom(n−1)が高レベルから低レベルに変化すると、タッチ検出信号Vdetは同様に変化する。このタッチ検出期間Aにおけるタッチ検出信号Vdetの波形は、上述したタッチ検出の基本原理における、タッチ検出信号Vdetに対応するものである。A/D変換部43は、このタッチ検出期間Aにおけるタッチ検出信号VdetをA/D変換することによりタッチ検出を行う。これにより、タッチ検出機能付き表示装置10では、1検出ラインのタッチ検出が行われる。
次に、表示期間Bにおいて、ソースドライバ13が、信号線SGLに対して画素信号Vpixを印加し、1水平ラインに対する表示を行う。なお、図13に示したように、この画素信号Vpixの変化が、駆動電極と検出電極間に形成された容量を介してタッチ検出電極TDLに伝わり、タッチ検出信号Vdetが変化し得るが、表示期間BではA/D変換部43がA/D変換を行わないようにすることにより、この画素信号Vpixの変化のタッチ検出に対する影響を抑えることができる。ソースドライバ13による画素信号Vpixの供給が終了したのち、ゲートドライバ12が、(n−1)行目の走査線GCLの走査信号Vscan(n−1)を高レベルから低レベルに変化させ、1表示水平期間(1H)が終了する。
次に、ゲートドライバ12は、先ほどとは異なるn行目の走査線GCLに対して走査信号Vscanを印加し、走査信号Vscan(n)が低レベルから高レベルに変化する。これにより、次の1表示水平期間(1H)が開始する。
次のタッチ検出期間Aにおいて、駆動電極ドライバ14が、先ほどとは異なるn行目の駆動電極COMLに対して駆動信号Vcomを印加する。そして、タッチ検出信号Vdetの変化を、A/D変換部43がA/D変換することにより、この1検出ラインのタッチ検出が行われる。
次に、表示期間Bにおいて、ソースドライバ13が、信号線SGLに対して画素信号Vpixを印加し、1水平ラインに対する表示を行う。また、駆動電極ドライバ14が表示駆動信号Vcomdを駆動電極COMLに共通電位として印加している。ここで、表示駆動信号Vcomdの電位は、例えば、タッチ検出期間Aにおける駆動信号Vcomの低レベルの電位となっている。なお、本実施形態のタッチ検出機能付き表示装置10はドット反転駆動を行うため、ソースドライバ13が印加する画素信号Vpixは、前の1表示水平期間のものと比べて、その極性が反転している。この表示期間Bが終了した後、この1表示水平期間1Hが終了する。
これ以降、上述した動作を繰り返すことにより、タッチ検出機能付き表示装置10は、表示面全面にわたる走査により表示動作を行うとともに、タッチ検出面全面にわたる走査によりタッチ検出動作を行う。
タッチ検出機能付き表示装置10では、1表示水平期間(1H)において、タッチ検出動作はタッチ検出期間Aに行い、表示動作は表示期間Bに行うようにしている。このように、タッチ検出動作と表示動作とを別々の期間に行うようにしたので、同じ1表示水平期間において表示動作とタッチ検出動作の両方を行うことができるとともに、表示動作のタッチ検出に対する影響を抑えることができる。
光源装置50は、タッチ検出機能付き表示装置10の背面、すなわち、表示面と反対側の面に面するよう設けられて、背面側で発光してタッチ検出機能付き表示装置10の照明として機能する。具体的には、光源装置50は、例えば、発光ダイオード等、通電に応じて発光する光源51、光源51からの光を表示部20側に射出するよう導く導光板52等を有する。光源装置50は、表示素子として透過型の液晶表示素子を用いている表示部20に設けられるものであり、表示部20が自発光型の表示デバイス(例えば、有機EL表示デバイス)である場合には省略される。
本実施形態のタッチ検出機能付き表示装置10は、画面の明るさを調節する機能を有している。具体的には、例えば図示しない設定画面等を介して画面の明るさを設定することができる。光源装置50は、係る設定に応じた明るさで発光するよう動作する。表示部20が自発光型の表示デバイスである場合、係る設定に応じた明るさで各表示素子が発光する。
取得部70、判定部80及び表示制御部60は、例えばタッチ検出機能付き表示装置10に設けられた回路であり、予め定められた処理の流れで信号処理を行う。取得部70、判定部80及び表示制御部60の機能については後述する。
次に、指示装置90について説明する。図14は、指示装置90の主要構成を示す図である。指示装置90は、感知部91と、色センサ92と、データ変換部93と、送信部94とを備える。本実施形態の指示装置90は所謂スライタスであり、感知部91が設けられた先端側が先細り(錐形状)に形成されて筆記具を模した形態を有しているが、これは指示装置90の形態の一例であってこれに限られるものでなく、適宜変更可能である。
感知部91は、表示部20の表示面とのタッチ位置における光を色センサ92に導く。具体的には、感知部91は、例えば所謂光ファイバーの一端であり、指示装置90の先端側から光が進入するよう設けられている。進入した光は、感知部91と色センサ92とを接続する光ファイバー等の導光部を介して色センサ92に導く。
色センサ92は、指示入力位置における表示面の表示色を検知する。具体的には、色センサ92は、感知部91から進入した表示面からの光の色に応じた電気信号を出力する回路である。データ変換部93は、色センサ92から出力されたアナログの電気信号を所定のフォーマット(例えば、R,G,Bの階調値)のデジタル信号に変換する回路である。なお、本実施形態では、色センサ92とデータ変換部93とが別構成であるが、一体化されていてもよい。送信部94は、色センサ92により検知された指示入力位置における表示色を示す情報を送信する。具体的には、送信部94は、例えば短距離無線通信による通信機能を有する通信デバイスを有する。送信部94は、データ変換部93から出力されるデジタル信号、すなわち、色センサ92により検知された指示入力位置における表示面の表示色を示す情報をデジタル化したデータを送信する。
次に、指示装置90から送信される表示色を示す情報と、タッチ検出機能付き表示装置10が備える表示制御部60、取得部70及び判定部80の関係について説明する。表示制御部60は、表示部20の表示領域を構成する複数の部分領域の各々で、表示出力される色が異なるように画像の色を設定する。
図15は、部分領域と画像の色との関係を示す模式図である。図15及び後述する図16を参照した説明では、表示制御部60が行う処理の説明の簡略化を目的とし、表示部20の表示領域全体に白色(例えば、RGB=(255,255,255))を示す映像信号Vdispが入力された場合について説明するが、他の色を示す映像信号Vdispが入力された場合であっても同様である。表示制御部60は、表示部20の表示領域に複数の部分領域を設定する。具体的には、例えば図15に示すように、画素PixがX方向に沿ってP個、Y方向にQ個設けられた表示部20の表示領域に複数の部分領域を設定する。X方向に沿ってV個、Y方向に沿ってW個の部分領域が設けられている場合、1≦V≦P、1≦W≦Qが成り立つ。ただし、V、Wがともに1であることはなく、少なくともいずれか一方は2以上である。図15の模式図は、V=4、W=8の場合を例示している。図16との対応関係を示す目的で、X方向に沿って部分領域A1,A2,A3,A4のように4つの部分領域が並び、かつ、Y方向に沿って部分領域A1,B1,C1,D1,…のように8つの部分領域が並ぶものとして符号を付している。
図16は、部分領域毎の色の一例を示す図である。表示制御部60は、複数の部分領域の各々で、表示出力される色が異なるように画像の色を設定する。具体的には、表示制御部60は、例えば図16に示すように、R,G,Bの階調値の組み合わせが同一となる部分領域がないように、複数の部分領域の各々の出力信号Veditを決定する。より具体的には、表示制御部60は、指示装置90の色センサ92が複数の部分領域の各々の色を識別することができる色の差を設定する。また、本実施形態において、表示制御部60は、係る色の差を複数の部分領域に設定するとともに、部分領域の色をできるだけ映像信号Vdispが示す色に近い色とする。また、本実施形態において、表示制御部60は、隣接する部分領域同士の色の差の度合いを、指示装置90の色センサ92が識別可能な最小限の差とする。
上記で説明したように、この説明では、表示部20の表示領域全体に白色(例えば、RGB=(255,255,255))を示す映像信号Vdispが入力された場合について説明している。よって、図16に示す例では、複数の部分領域A1,A2,…の各々の色は、RGB=(255,255,255)の階調値又はこの階調値に近い階調値になっている。表示制御部60による複数の部分領域の色の設定により、厳密には部分領域毎に色が異なるグラデーション状の表示出力が表示部20によって行われることになる。本実施形態では、隣接する部分領域同士の色の差の度合いを指示装置90の色センサ92が識別可能な最小限の差としているので、タッチ検出システム1のユーザからは実質的に同一色(白色)が表示領域全体に表示されているように見える。
図16では、一例として、左下の部分領域A1がRGB=(255,255,255)であるものとしている。また、Y方向(列方向)について、部分領域A1の列は、部分領域A1を除いてR<G=Bが成立するようにRGBの階調値が設定されている。また、部分領域A2の列は、R<G>Bが成立するようにRGBの階調値が設定されている。また、部分領域A3の列は、R≧G<Bが成立するようにRGBの階調値が設定されている。また、部分領域A4の列は、RGB=(255,255,255)を含まず、かつ、R≧G=Bが成立するようにRGBの階調値が設定されている。このような設定によれば、図15に示すように、右上の部分領域H4は、例えばRGB=251,251,251になる。図16に示すようなRGBの階調値の設定方法はあくまで複数の部分領域の各々の階調値を異ならせるための方法の一例であってこれに限られるものでない。実際には、部分領域間の色差がより視認しにくくなるように複数の部分領域の各々の階調値が決定される。
表示領域における部分領域の数、形状その他の具体的態様は、任意である。ただし、部分領域は、2以上である。例えば、1つの画素Pixを1つの部分領域としてもよい。この場合が実質的に最小の部分領域の単位となる。
図17、図18を参照して、本実施形態における判定処理の基本的な考え方について説明する。図17は、指示装置90による指示入力位置と部分領域との関係の一例を示す模式図である。図18は、指示装置90から送信される情報の一例を示すイメージ図である。図18に示すタッチ検出機能付き表示装置10の部分領域は、図17における指示装置90による指示入力位置付近の拡大図である。図18は、図17における左下側のX方向×Y方向:2個×4個分の部分領域に係る拡大図である。図17、図18に示すように、特定の部分領域(例えば、部分領域B1)に対応する指示入力位置に指示装置90がタッチした場合、RGB=(254,255,255)の階調値に対応する色が色センサ92により検出され、送信部94により係る検出結果を示す情報の送信が行われることになる。
取得部70は、指示装置90が有する色センサ92により検知された指示入力位置における表示色を示す情報を取得する。具体的には、取得部70は、送信部94からの送信データを受信することができる短距離無線通信の通信デバイスを有し、送信部94から送信されたデータ、すなわち、色センサ92により検知された指示入力位置における表示面の表示色を示す情報をデジタル化したデータを受信して取得する。取得部70及び送信部94に採用することができる短距離無線通信として、例えばBluetooth(登録商標)のような所定の通信規格が挙げられるが、これはタッチ検出機能付き表示装置10と指示装置90との通信を実現するための構成の具体例であってこれに限られるものでない。取得部70及び送信部94に採用される通信方式は、タッチ検出機能付き表示装置10が備える取得部70と通信が可能であればどのような通信方式であってもよい。
判定部80は、表示部20により表示されている画像の色と取得部70により取得された情報が示す色とに基づいて指示入力位置を判定する判定処理を行う。具体的には、判定部80は、取得部70により取得された情報が示す色と、表示制御部60により設定された複数の部分領域の各々の色とを照合し、取得部70により取得された情報が示す色と一致する部分領域を特定する。ここで、取得部70により取得された情報が示す色とは、すなわち指示装置90の色センサ92により検知された色である。指示装置90の色センサ92により検知された色は、指示装置90の感知部91がタッチしている位置(すなわち、指示入力位置)の表示色である。判定部80は、特定された部分領域内に指示装置90による指示入力位置が存すると判定する。このように、判定部80は、判定処理において表示部20の表示領域を構成する複数の部分領域の各々で異なるように設定された画像の色と取得部70により取得された情報が示す色とを照合する。表示部20の表示領域における複数の部分領域の配置及び複数の部分領域の各々で異なるように設定された画像の色を示すデータは、例えば色設定データ81として判定部80に設けられたメモリに保持される(図25参照)。判定部80は、係る色設定データ81と取得部70により取得された情報が示す色とを照合する。
判定部80は、判定処理による判定結果を用いてパームリジェクション処理を行う。以下、パームリジェクション処理について図19、図20を参照して説明する。
図19は、指示入力装置のタッチとともに他の物体のタッチが検出された状態の一例を示す模式図である。図20は、図19に示す検出結果に対して判定部80によるパームリジェクション処理を適用した場合の例を示す図である。図19、図20に示す部分領域は、図18に示す部分領域と同一である。例えば図19に示すように、部分領域B1に対して指示装置90による指示入力が行われている時に、係る指示入力に対応する検出に加えて、他のタッチパネル座標での検出を示す信号出力Voutがタッチ検出部30から得られたとする。図19に示す例では、指示装置90のタッチ位置を示すタッチパネル座標Sig、指示装置90以外の物体(例えば、ヒトの指等)が表示面にタッチしていること(パーム:Palm)により生じた静電容量により検出されたタッチパネル座標Pal、何らかの理由(例えば、布等の近接)により生じたノイズにより検出されたタッチパネル座標Noiが一度に検出された信号出力Voutが得られた場合を模式的に示している。
判定部80は、上記の判定処理により指示装置90のタッチ位置を示す部分領域を判定すると、信号出力Voutが示すタッチパネル座標のうち、判定処理により指示装置90のタッチ位置と判定された部分領域以外のタッチパネル座標を無効にするパームリジェクション処理を行う。図19に示すような信号出力Voutが得られた場合にパームリジェクション処理を適用したとき、図20に示すように、パームによるタッチパネル座標Pal及びノイズによるタッチパネル座標Noiが無効にされ、指示装置90のタッチ位置を示すタッチパネル座標Sigのみが有効なタッチ検出結果として残る。このように、判定部80は、検出部40による検出結果のうち判定処理により判定された指示入力位置に対応しない検出結果を無効にする。パームリジェクション処理により、タッチ検出システム1は、指示装置90以外がタッチ検出機能付き表示装置10の表示面にタッチしたとしても指示装置90による指示入力位置のみを抽出することができる。よって、指示入力装置を用いた指示入力をより正確に行うことができる。なお、図19等では分かりやすさを優先してタッチパネル座標Sigを指示装置90の先端の大きさよりも大きく図示しているが、実際にはもっと小さく検出される。図2等では、パームリジェクション処理後の判定結果を示す出力を、出力Vfinとして示している。
図21は、ハイパーリンクの文字列毎に異なる色を設定することによるパームリジェクションの一例を示す模式図である。例えば、図21に示すように、複数行のハイパーリンクの文字列の各々を異なる部分領域(例えば、Y方向に沿って並ぶ複数の部分領域の各々)に配置し、各ハイパーリンクの文字列の色を色センサ92が識別することができる程度に異なる色にする。ここで、いずれか一つのハイパーリンクが表示されている位置である部分領域F1に対して指示装置90による指示入力が行われてタッチパネル座標Sigが検出される時に、パームによるタッチパネル座標Palやノイズによるタッチパネル座標Noiが混じっていたとする。このような場合でも、パームリジェクション処理を行うことで、図21における部分領域F1に対する指示入力を指示装置90による指示入力として判定し、他の部分領域におけるタッチの検出を無効とすることができる。よって、パームやノイズを無効にして部分領域F1に文字列が含まれるハイパーリンクに対する指示入力をより正確に判定することができる。なお、図21に示す場合、X方向に沿って部分領域を複数設けることは必須でない。また、図21における一つのハイパーリンクを構成する文字列を表示出力している画素の集合を一つの部分領域とするようにしてもよい。
図17〜図21で示してきた例では、タッチ検出が行われる際の画面の色は固定である。すなわち、タッチ検出中に画面の表示内容が変化することはなく、複数の部分領域の各々で色センサにより検知される表示色は検出タイミングによって変化することはない。一方、本実施形態は、指示入力に応じて画像の色が変ずる場合にも対応することができる。以下、図22〜図24を参照して指示入力に応じて画像の色が変ずる場合について説明する。
図22は、指示入力に応じて画像の色が変ずる一例を示す模式図である。図23は、指示入力に応じて画像の色が変ずる別の一例を示す模式図である。図22に示すように、複数のラジオボタンのうち一つを指示装置90による指示入力で選択するような画面が表示される場合において、ラジオボタンをそれぞれ異なる部分領域に配置する。これによって、判定処理及びパームリジェクション処理により、指示装置90による指示入力位置をより正確に判定することができる。また、図23に示すように、複数のチェックボックスのうち任意の数のチェックボックスを指示装置90による指示入力で選択するような画面が表示される場合においても同様に、チェックボックスをそれぞれ異なる部分領域に配置することで指示装置90による指示入力位置をより正確に判定することができる。
図24は、ラジオボタン及びチェックボックスの選択前後の色の対応例を示す図である。図22におけるラジオボタンの円内の領域は、指示入力による選択前後でボタン内にチェック結果を示す画像(塗りつぶされた円)の表示の有無が切り替わる。このため、図24に示すように、選択前の色(背景色)に加えて、選択後の色(塗りつぶされた円の画像の色)を複数の部分領域の各々で異なるように設定することで、選択前後に関わらず指示装置90による指示入力位置と部分領域との照合を行うことができる。図24では、選択前の色を図16の例と同様に白色に近い色とし、選択後の色を黒色に近い色としているが、これらの色は適宜変更可能である。なお、図24のような指示入力前後の色の設定は、ラジオボタンに限らず、図23で示すチェックボックス等、指示入力前後で表示内容が変ずる他の表示内容にも適用することができる。
図25は、タッチ検出システム1において指示装置90による指示入力位置の判定に係る各種の処理の関係の一例を示す図である。図24の例で示すように指示入力に応じて色が変ずる表示が行われる場合、タッチ検出機能付き表示装置10は、判定処理で用いられる情報のうち複数の部分領域の各々の色の情報を表示内容に応じて更新するための処理を行う。具体的には、例えば映像信号Vdispが示す表示態様を1フレーム分バッファリングし、連続する2フレーム間での表示色の変化を監視し、表示色の変化が確認された場合に照合に用いられる複数の部分領域の色設定を更新するようにしてもよい。図25に示す例では、表示制御部60に設けられた表示色監視部62が表示色の変化を監視し、色設定更新部63が色設定を更新しているが、表示色監視部62、色設定更新部63及びバッファリングのためのバッファメモリ61は表示制御部60が有する構成であってもよいし独立した構成であってもよい。
なお、図18に示す例では、表示色の階調値がそのまま色センサ92により検知されているが、これは分かりやすさを優先した説明のための記載であり、実際には表示色の階調値がそのまま検知されるわけでない。
図26は、画面の明るさと色センサ92による表示色の検知結果との関係の一例を示す図である。図26の例で示すように、色センサ92により検知される色は、同じ部分領域であって、かつ、同じ表示内容であったとしても、画面の明るさによって異なる。図26では、異なる2種類の画面の明るさ(明るさ1、明るさ2)における部分領域A1〜A4を例示しているが、他の部分領域についても同様に明るさによって検知結果がそれぞれ異なるものになる。また、図26では、明るさ1よりも明るさ2の方が明るい表示出力が行われるものとしているが、3種類以上の画面の明るさの設定でも同様に検知結果がそれぞれ異なるものになる。図26では、色センサ92がR,G,Bの階調値で検出結果を出力する例を示しているが、これは色センサ92の出力内容の一例であってこれに限られるものでない。
図26を参照して説明したように、色センサ92による検知結果は画面の明るさによって変わりうる。このため、本実施形態のタッチ検出機能付き表示装置10は、色センサ92による検知結果と表示色との対応付けに係る処理(キャリブレーション処理)を行う。
図27は、キャリブレーション画面の一例を示す図である。図27に示すキャリブレーション画面における円画像Cirの表示色は、所定の色(例えば、RGB=(128,128,128))である。キャリブレーション処理において、表示制御部60は、例えば図27に示すようなキャリブレーション画面を表示させる。円画像Cirの表示位置に対して指示装置90による指示入力が行われると、指示装置90の色センサ92が円画像Cirの表示色を検知し、送信部94が当該表示色を示す情報を送信する。タッチ検出機能付き表示装置10の取得部70は、当該情報を取得する。タッチ検出機能付き表示装置10は、当該情報が示す色と、円画像Cirの色とを対応付ける。具体的には、例えば図25に示すように、判定部80がキャリブレーション画面で表示された円画像Cirの色と色センサ92による円画像Cirの表示色の検知結果との関係を示す対応付けデータ82を記憶保持するためのメモリを有する。判定部80は、判定処理に際して対応付けデータ82を参照し、色センサ92により検知された色が示す画像の色を特定するための処理を行う。判定部80は、特定された色と部分領域の色とを照合し、指示装置90による指示入力位置を判定する。
なお、対応付けデータ82が示す「色センサ92の検知結果が示す色と、円画像Cirの色との関係」から、「判定処理に際して色センサ92により検知された検知結果が示す色と、他の画像の色との関係」を特定する処理の具体的内容は、事前に決定されている。例えば「色センサ92により円画像Cirの色があるRGB階調値で検知された場合における、他の色の検知結果」を予め測定し、測定結果に基づいた「検知結果と画像の色との関係」を示すデータ又はアルゴリズムを判定部80に組み込むことで、判定部80は係る処理を行うことができるようになる。係る処理の具体的な実現方法は、適宜変更可能である。
図27に示す例では、円画像Cirへの指示入力を指示装置90で行うよう促すメッセージが表示内容に含まれているが、係る表示内容に対応する通知はキャリブレーション画面を表示する前の別画面によってもよいし、タッチ検出機能付き表示装置10が設けられた電子機器(例えば、図30に示す電子機器200)が有する図示しない音声デバイスを用いた音声等によってもよい。
図28及び図29は、キャリブレーション画面の別の一例を示す図である。キャリブレーション処理に用いる画像は、円画像Cir以外の画像であってもよく、適宜変更可能である。例えば、図28に示すように、一方向(例えば、X方向)に沿って順次表示色が変化するグラデーション領域Graを設け、当該グラデーション領域Graを指示装置90でなぞるように指示入力するよう促してもよい。この場合、複数の表示色について色センサ92の検知結果を得ることができることから、検知結果と画像の色との関係の精度をより高めることができる。また、例えば赤(R)、緑(G)、青(B)のような特定の色を個別に表示した表示領域SR,SG,SBを設け、これらの表示領域を個別に指示装置90でタッチするよう促してもよい。特定の色は、適宜変更可能である。
図27及び図28では、キャリブレーション画面として専用に設けられた画面を示しているが、他の画面を用いてキャリブレーション処理を行うようにしてもよい。例えば、図29に示すように、携帯端末(例えば、スマートフォン)のロック解除ボタンとして円画像Cirと同様の画像を表示させ、当該携帯端末のユーザがロック解除操作を指示装置90で行うタイミングでキャリブレーション処理を行うことができるようにしてもよい。なお、キャリブレーション画面では、部分領域毎の表示色の制御は不要である。
図30は、アプリケーションソフトウェアを実行する情報処理装置とタッチ検出機能付き表示装置10との関係の一例を示す図である。タッチ検出機能付き表示装置10に対する入力は、指示装置90を用いた指示入力以外もありうる。例えば、タッチ検出機能付き表示装置10は、複数本の指を用いたマルチタッチ操作等による指示入力も受け付けることができる。タッチ検出機能付き表示装置10がどのような指示入力を受け付けるかは任意に決定することができるが、本実施形態では、タッチ検出機能付き表示装置10が設けられた電子機器200(例えば、スマートフォン又はタブレット等)が有する情報処理装置100の演算部101が記憶部102に記憶されているプログラム103を読み出して実行するアプリケーションソフトウェアと、当該アプリケーションソフトウェアの実行に際して用いられる指示入力方式とが対応付けられている。係る情報処理装置100は、指示入力方式として指示装置90を用いた指示入力を採用することを示す命令Senを出力する。タッチ検出機能付き表示装置10の判定部80は、係る命令Senに応じて、指示装置90による指示入力を検知するとともにパームリジェクション処理で他の物体のタッチを無効にするモード(スライタスモード)で動作する。
図31は、スライタスモードに係る処理の流れの一例を示すフローチャートである。制御部11は、スライタスモードで動作するよう要求する命令Senがあるか否か判定する(ステップS1)。スライタスモードで動作するよう要求する命令Senがない又は当該命令Senが終了したと判定された場合(ステップS1;No)、制御部11は、スライタスモードに係る処理を終了する。
スライタスモードで動作するよう要求する命令Senがあると判定された場合(ステップS1;Yes)、判定部80は、キャリブレーション処理が実施済みであるか否か判定する(ステップS2)。キャリブレーション処理が実施済みであるか否かの判定基準の具体例を挙げると、その時点で採用されている画面の明るさでのキャリブレーション処理が実施済みであるか否かである。キャリブレーション処理が実施済みでない場合(ステップS2;No)、キャリブレーション処理に移行する(ステップS3)。
図32は、キャリブレーション処理の流れの一例を示すフローチャートである。表示制御部60は、キャリブレーション画面(例えば図27、図28又は図29等)を表示させる(ステップS21)。指示装置90は、ユーザの操作によって表示面の所定位置(例えば、円画像Cir等の表示領域のように、キャリブレーション画面で指示入力することを示唆された位置)にタッチする(ステップS22)。指示装置90の色センサ92は、ステップS22でタッチした位置の表示色を検知する(ステップS23)。指示装置90の送信部94は、ステップS23で検知された表示色を示す情報を送信する(ステップS24)。タッチ検出機能付き表示装置10の取得部70は、ステップS24で送信された情報を取得する(ステップS25)。判定部80は、ステップS25で取得された情報が示す色とキャリブレーション画面における画面の色(例えば、キャリブレーション画面で指示入力することを示唆された位置に対応する画素領域の出力階調値)とを対応付け(ステップS26)、キャリブレーション処理を終了する。
なお、図32の処理の流れでは省略しているが、ステップS26の処理に際して、ステップS25で取得された情報が示す色と表示色とが所定の閾値を超えて異なっている場合、キャリブレーション処理をやりなおさせるための処理を行ってもよい。具体的には、例えばキャリブレーション画面の表示時における指示装置90のタッチ位置が誤ったタッチ位置(指示入力することを示唆された位置以外の位置)であった場合、キャリブレーション処理で意図した色の照合を行うことができない。この場合、表示制御部60は、正しい位置に対する指示入力を行うよう示唆する通知を伴うキャリブレーション画面の再表示を行うようにしてもよい。また、この場合、判定部80は、対応付けをキャンセルし、正しい位置に対する指示入力が行われた場合に対応付けを行う。
キャリブレーション処理の終了後又はステップS2においてキャリブレーション処理が実施済みであると判定された場合(ステップS2;Yes)、表示制御部60は、複数の部分領域の各々で表示出力される色が異なるように画像の色を設定した画面(入力用画面)を表示部20に表示させる(ステップS4)。その後、指示装置90の送信部94から送信された情報が取得部70により取得されるまで待機する(ステップS5;No)。取得部70により取得される情報が示す色の検知に係る指示装置90の動作は、図32におけるステップS23、ステップS24の処理と同様であるので、詳細な説明を省略する。指示装置90の送信部94から送信された情報が取得部70により取得されると(ステップS5;Yes)、判定部80は、入力用画像の色と取得部70により取得された情報が示す色とに基づいて判定処理を行い(ステップS6)、指示装置90のタッチ位置に対応する部分領域を判定する。判定部80は、信号出力Voutが示すタッチパネル座標のうち、判定処理により指示装置90のタッチ位置と判定された部分領域以外のタッチパネル座標を無効にするパームリジェクション処理を行い(ステップS7)、ステップS1に移行する。
以上説明したように、本実施形態のタッチ検出システム1によれば、タッチ検出機能付き表示装置10が、画像を表示する表示部20と、指示装置90による表示部20の表示面に対する指示入力を検出するタッチ検出部30と、指示装置90が有する色センサ92により検知された指示入力位置における表示色を示す情報を取得する取得部70と、画像の色と取得部70により取得された情報が示す色とに基づいて指示入力位置を判定する判定処理を行う判定部80とを備える。これによって、指示装置90による指示入力がタッチ検出部30により検出された場合に、タッチ検出部30により検出された指示入力位置と、指示入力位置における表示色と画像の色とに基づいて判定された指示入力位置とに基づいて指示入力位置を特定することができる。よって、指示装置90による指示入力がタッチ検出部30により検出された時に指示装置90以外の物体の近接又はタッチの検出があったとしても、指示装置90による指示入力をより確実に検出することができる。また、表示面に対する指示装置90以外の物体のタッチ(近接又は接触)による入力の誤検出をより低減することができる。
また、判定部80は、判定処理において表示部20の表示領域を構成する複数の部分領域の各々で異なるように設定された画像の色と取得部70により取得された情報が示す色とを照合する。これによって、指示装置90による指示入力位置と表示部20の表示領域における部分領域の位置とを対応付けることができることから、指示装置90による指示入力位置をより高い精度で特定することができる。
また、タッチ検出部30は、駆動電極COMLと、駆動電極COMLの少なくとも一部と誘電体を挟んで対向するタッチ検出電極TDLと、駆動電極COMLに印加された駆動信号に応じてタッチ検出電極TDLに生じた検出信号に基づいて指示入力を検出する検出部とを有し、判定部80は、検出部による検出結果のうち判定処理により判定された指示入力位置に対応しない検出結果を無効にする。これによって、タッチ検出部30により指示入力による指示入力が検出された時に指示装置90以外の物体のタッチの検出があったとしても、指示装置90以外の物体のタッチの検出を無効とすることができることから、指示装置90による指示入力をより確実に検出することができる。また、表示面に対する指示装置90以外の物体のタッチによる入力の誤検出をより低減することができる。
また、画像の色が固定の色であることで、判定処理をより単純化することができる。
また、画像の色が固定の色である画像が表示色と色センサ92による検知結果とを対応付けるためのキャリブレーション画像であることで、画面の明るさ等、色センサ92による検知結果が変ずる理由がある場合においても当該キャリブレーション画像を用いた対応付けによって判定処理による判定の精度をより高めることができる。
また、画像の色が指示入力に応じて変化し、判定部80が指示入力に応じた変化前後の画像の色に基づいて判定処理を行うことで、指示入力に応じて画像の色が変ずる場合であっても指示装置90による指示入力をより確実に検出することができる。また、表示面に対する指示装置90以外の物体のタッチによる入力の誤検出をより低減することができる。
(変形例)
次に、本発明の変形例について説明する。変形例の説明に係り、上記の実施形態と同様の構成及び処理に係る説明については同じ符号を付して説明を省略することがある。
図33は、変形例における部分領域毎の色の変化の差の一例を示すイメージ図である。図34は、部分領域毎の色の変化の差を数値で表した例を示す図である。変形例における画像の色は、色の変化パターンが複数の部分領域の各々で異なる。具体的には、変形例における表示制御部60は、例えば図33及び図34に示すように、複数の部分領域の各々で所定周期での色の変化パターンが異なるように入力用画面の表示内容を制御する。図33及び図34では、部分領域A2でR,G,Bの各階調値のうちRの階調値が所定周期で変動し、部分領域A3でR,G,Bの各階調値のうちGの階調値が所定周期で変動し、部分領域A4でR,G,Bの各階調値のうちBの階調値が所定周期で変動する例等を示しているが、これは一例であってこれに限られるものでなく、適宜変更可能である。また、色の変化量について図示していない他の部分領域も、それぞれ異なる階調値の変動をするように表示制御される。表示制御部60は、複数の部分領域の各々で予め定められた画像の色の変動範囲に従って表示出力内容を制御する。複数の部分領域の各々で予め定められた画像の色の変動範囲は、それぞれ異なっている。なお、図33及び図34における部分領域A1のように、色の変化量がゼロである部分領域が混在していてもよい。また、図34における部分領域B1のように、R,G,Bの各階調値のうち複数の階調値(例えば、R及びG)が変化していてもよい。
変形例における指示装置90の色センサ92は、変動している表示色を所定周期以上の時間をかけて検知することで、表示色の変動を検知する。すなわち、色センサ92によって表示色の変動範囲が検知されることになる。取得部70は、色センサ92により検知された表示色を示す情報を逐次送信する。タッチ検出機能付き表示装置10の取得部70は、逐次送信される情報を逐次取得することで、表示色の変動範囲を示す情報を取得する。判定部80は、判定処理において表示色の変動範囲を示す情報と複数の部分領域の各々で予め定められた画像の色の変動範囲とを照合し、指示入力位置を判定する。指示入力位置の判定後のパームリジェクション処理及びキャリブレーション処理については、上記の実施形態と同様である。ただし、変形例では、キャリブレーション画面における円画像Cir等、キャリブレーション処理において指示入力することを示唆するための画像も図33及び図34に示す例と同様に所定周期で色が変化する。変形例における判定部80は、指示装置90の色センサ92により検知される色と円画像Cir等の色との対応付けとともに、色センサ92により検知される色の変動範囲と表示制御部60により制御される変動範囲との関係を対応付ける。画像の色が変化する所定周期は任意であるが、例えば色センサ92による検知の時間分解能(fps)に応じて決定されることが望ましい。また、複数の部分領域の各々で画像の色が変化する周期が一律でなくてもよい。例えば、複数の部分領域の各々で色が変化する周期がそれぞれ異なるようにしてもよい。
図35は、指示装置90による指示入力の開始前の表示例を示す図である。図36は、指示装置90による指示入力内容が反映された表示例を示す図である。図36は、図35に示すような白表示の入力画面において、灰色の線分を引く指示入力が行われた場合の例を示している。図36に示すように、指示入力により引かれた灰色の線分は各部分領域で色の変化が異なるよう表示制御される。このように、変形例では、指示入力に応じて表示内容が変化する場合に変化前及び変化後の両方で色の変化パターンを複数の部分領域の各々で異ならせる。図35、図36では部分領域F4,G4に灰色の線分が引かれる場合を示しているが、これは指示入力内容に応じて表示内容が変化する場合の一例であってこれに限られるものでなく、他の変化についても同様の処理が適用される。
図37は、変形例におけるスライタスモードに係る処理の流れの一例を示すフローチャートである。図37に示すフローチャートは、図31に示すフローチャートのステップS4〜ステップS6をステップS31〜ステップS33に置き換えたフローチャートである。以下、ステップS31〜ステップS33について説明する。
表示制御部60は、複数の部分領域の各々で色の変化パターンが異なるように制御された画面を表示部20に表示させる(ステップS31)。その後、指示装置90の送信部94から送信された情報が取得部70により取得されるまで待機する(ステップS32;No)。指示装置90の送信部94から送信された情報が取得部70により取得されると(ステップS32;Yes)、判定部80は、ステップS31の表示内容における複数の部分領域の各々の色の変動範囲と取得部70により取得された情報が示す色の変動範囲とに基づいて判定処理を行い(ステップS33)、指示装置90の接触位置を示すタッチパネル座標Sigを判定する。
以上のように、変形例における画像の色は、色の変化パターンが複数の部分領域の各々で異なる。これによって、複数の部分領域の各々を識別するための色のパターンをより多くすることができる。また、部分領域をより細分化した場合においても、色の変化パターンの差による部分領域の識別ができることから、固定された色の差のみで部分領域を識別する場合に比して最も色差が大きくなる部分領域同士の色差をより小さくすることができる。
また、本実施形態において述べた態様によりもたらされる他の作用効果について本明細書記載から明らかなもの、又は当業者において適宜想到し得るものについては、当然に本発明によりもたらされるものと解される。
1 タッチ検出システム
10 タッチ検出機能付き表示装置
20 表示部
30 タッチ検出部
40 検出部
50 光源装置
60 表示制御部
70 取得部
80 判定部
90 指示装置
92 色センサ
94 送信部
COML 駆動電極
TDL タッチ検出電極

Claims (8)

  1. 画像を表示する表示部と、
    指示装置による前記表示部の表示面に対する指示入力を検出するタッチ検出部と、
    前記指示装置が有する色センサにより検知された前記指示入力位置における表示色を示す情報を取得する取得部と、
    前記画像の色と前記取得部により取得された情報が示す色とに基づいて指示入力位置を判定する判定処理を行う判定部と
    を備える表示装置。
  2. 前記判定部は、前記判定処理において前記表示部の表示領域を構成する複数の部分領域の各々で異なるように設定された画像の色と前記取得部により取得された情報が示す色とを照合する
    請求項1に記載の表示装置。
  3. 前記タッチ検出部は、駆動電極と、前記駆動電極の少なくとも一部と誘電体を挟んで対向するタッチ検出電極と、前記駆動電極に印加された駆動信号に応じて前記タッチ検出電極に生じた検出信号に基づいて前記指示入力を検出する検出部とを有し、
    前記判定部は、前記検出部による検出結果のうち前記判定処理により判定された前記指示入力位置に対応しない検出結果を無効にする
    請求項2に記載の表示装置。
  4. 前記画像の色は、固定の色である
    請求項1から3のいずれか一項に記載の表示装置。
  5. 前記画像の色が前記固定の色である画像は、前記表示色と前記色センサによる検知結果とを対応付けるためのキャリブレーション画像である
    請求項4に記載の表示装置。
  6. 前記画像の色は、前記指示入力に応じて変化し、
    前記判定部は、前記指示入力に応じた変化前後の前記画像の色に基づいて前記判定処理を行う
    請求項1から3のいずれか一項に記載の表示装置。
  7. 前記画像の色は、色の変化パターンが複数の部分領域の各々で異なる
    請求項1から3のいずれか一項に記載の表示装置。
  8. 画像を表示する表示部及び前記表示部の表示面に対する指示入力を検出するタッチ検出部を有する表示装置と、前記表示面に対する指示入力を行う指示装置と、を備えるタッチ検出システムであって、
    前記指示装置は、
    指示入力位置における前記表示面の表示色を検知する色センサと、
    前記色センサにより検知された前記指示入力位置における表示色を示す情報を送信する送信部とを備え、
    前記表示装置は、
    前記送信部により送信された前記表示色を示す情報を取得する取得部と、
    前記画像の色と前記取得部により取得された情報が示す色とに基づいて前記指示入力位置を判定する判定部と
    を備えるタッチ検出システム。
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