JP5008698B2

JP5008698B2 - 感知装置とその出力増幅方法

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Publication number: JP5008698B2
Application number: JP2009173816A
Authority: JP
Inventors: 修赫張; 桓周李
Original assignee: エルジーディスプレイカンパニーリミテッド
Priority date: 2008-10-21
Filing date: 2009-07-27
Publication date: 2012-08-22
Anticipated expiration: 2029-07-27
Also published as: US8605042B2; KR101323045B1; KR20100043794A; JP2010102687A; CN101727232A; US20100097345A1; CN101727232B

Description

本発明は、センサーの感度と正確度を高めるようにした感知装置とその出力増幅方法に関する。

家電器機やポータブル情報器機の軽量化、スリム化によってユーザー入力手段がボタン型スイッチからタッチセンサーに取り替えられている。

タッチセンサーは静電容量方式、抵抗方式、圧力方式、光学方式、超音波方式などが知られている。タッチスクリーンはディスプレイ素子上に形成されたタッチセンサーから構成される。

しかし、タッチスクリーンを指あるいはペンでタッチしてもそのタッチをしきい値と比べることだけではタッチ可否を判別しやすくなく、非タッチとして認識される場合が大部分であるという問題があった。
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、タッチセンサーの感度と正確度を高めるようにした感知装置とその出力増幅方法を提供することである。

上記課題を解決するために、本発明の感知装置は多数のセンサーを含むセンサーアレイと、センサーアレイから得た少なくとも一部のセンサー出力で隣合うセンサー出力にお互いに異なる加重値を付与してセンサー出力それぞれを増幅する増幅回路を備える。

増幅回路は増幅するセンサー出力に一番高い加重値を付与して、増幅するセンサー出力に隣合うセンサー出力には、相対的に低い加重値を付与する。

増幅回路は隣合う奇数個のセンサー出力それぞれに加重値を付与するマスクをシフトしながらセンサー出力それぞれを増幅する。

増幅回路はマスクの中央に位置するセンサー出力に一番高い加重値が付与されて、マスクの一側端と他側端に位置するセンサー出力に一番低い加重値を付与する。

増幅回路はマスクの中央からマスクの端に向うほど加重値が低く制御される。

本発明の感知装置の出力増幅方法は多数のセンサーを含むセンサーアレイからセンサー出力を得る段階と、少なくとも一部のセンサー出力でセンサー出力が互いに異なる加重値を付与してセンサー出力それぞれを増幅する段階を含む。

以上説明したように本発明の実施形態に係る感知装置とその出力増幅方法によれば、
隣合うセンサー出力データが互いに異なる加重値を付与してセンサーの感度と正確度を高めることができること及び、互いに異なる動作モードでしきい値を同一にして計算量とハードウェア複雑度を減らすことができる。

本発明の実施形態に係る感知装置とディスプレイ装置を示すブロック図である。タッチセンサーと表示パネルの多様な実施形態を示す図である。タッチセンサーと表示パネルの多様な実施形態を示す図である。タッチセンサーと表示パネルの多様な実施形態を示す図である。図４のような表示パネルの画素アレイに内蔵したタッチセンサーの一つの例を示す断面図である。図４のような表示パネルの画素アレイに内蔵したタッチセンサーの一つの例を示す等価回路図である。図４のような表示パネルの画素アレイに内蔵したタッチセンサーとＴＳＩＣの一つの例を示す等価回路図である。図１に示すタッチセンサー及びタッチセンサーの出力をイメージで表す実験装置を示す図である。タッチセンサー出力の補正方法を示す図である。図９の補正方法で増幅される指タッチモードのタッチセンサー出力増幅例を示す図である。図９の補正方法で増幅されるペンタッチモードのタッチセンサー出力増幅例を示す図である。本発明の実施形態に係る感知装置の出力増幅方法を示す図である。図１２の補正方法に増幅される指タッチモードのタッチセンサー出力増幅例を示す図である。図１２の補正方法で増幅されるペンタッチモードのタッチセンサー出力増幅例を示す図である。二つの指でタッチセンサーアレイ上の任意の二つの地点をタッチした時発生される増幅前のＴＳＩＣの出力データをモニターに表示した画面のキャプチャーイメージである。図１５のようなタッチデータを表す３次元グラフである。図１６のタッチセンサー出力データを図９の増幅方法で増幅した例を表す３次元グラフである。図１６のタッチセンサー出力データを図１２の増幅方法で増幅した例を表す３次元グラフである。ペンでタッチセンサーアレイ上の任意の一地点をタッチした時発生される増幅前のＴＳＩＣの出力データをモニターに表示した画面のキャプチャーイメージである。図１９のタッチセンサー出力データを表す３次元グラフである。図２０のタッチセンサー出力データを図９の増幅方法で増幅した例を表す３次元グラフである。図２０のタッチセンサー出力データを図１２の増幅方法で増幅した例を表す３次元グラフである。

前記目的外に本発明の他の目的及び特徴は、添付した図面を参照した実施形態の説明を通じて明確に現われるようになる。

以下図１乃至図２２を参照して本発明の好適な実施の形態についてタッチセンサーを中心に詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

図１乃至図７を参照すれば、本発明の実施形態に係る感知装置はタッチセンサーアレイ１４と、タッチセンサーアレイ１４の出力信号を処理するためのタッチ信号処理回路１５を含む。タッチセンサーアレイ１４はリードアウトライン（Ｒ１〜Ｒｉ）に接続された多数のタッチセンサーを含む。タッチセンサーアレイ１４は図１乃至図４のようにディスプレイ装置の表示パネル１０上に積層されるか、または表示パネル１０の内部に挿入されるか、あるいは、表示パネル１０の画素ＴＦＴアレイ内に形成されて表示パネル１０と一体化されることができる。タッチ信号処理回路１５は図８のように多数のタッチセンサー集積回路（Ｔｏｕｃｈｓｅｎｓｏｒｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｃｉｒｃｕｉｔ、以下”ＴＳＩＣ”とする)を含む。このタッチ信号処理回路１５はタッチセンサーアレイ１４のタッチセンサーに駆動電圧を供給してリードアウトライン（Ｒ１〜Ｒｉ）を通じてタッチセンサーから出力されたタッチデータ電圧と基準電圧の差電圧をデジタルデータに変換する。

本発明の実施形態に係る感知装置はタッチ信号処理回路１５からのデジタルデータに加重値を付与して隣合うデジタルデータに相対的に小さな加重値を付与してタッチ信号処理回路１５から出力されたデジタルデータを増幅するタッチデータ増幅回路と、タッチデータ増幅回路によって増幅されたタッチデータを所定のしきい値と比べてタッチ可否を判定するタッチ認識回路を備える。

ディスプレイ装置は表示パネル１０と、データ駆動回路１２、スキャン駆動回路１３、及びタイミングコントローラ１１を備える。このディスプレイ装置は液晶表示装置（ＬｉｑｕｉｄＣｒｙｓｔａｌＤｉｓｐｌａｙ、ＬＣＤ）、電界放出表示装置（ＦｉｅｌｄＥｍｉｓｓｉｏｎＤｉｓｐｌａｙ、ＦＥＤ）、プラズマディスプレイパネル（ＰｌａｓｍａＤｉｓｐｌａｙＰａｎｅｌ、ＰＤＰ）、及びＯＬＥＤ（ＯｒｇａｎｉｃＬｉｇｈｔＥｍｉｔｔｉｎｇＤｉｏｄｅ）のような電界発光素子（ＥｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅＤｅｖｉｃｅ、ＥＬ）などの平板表示装置に具現されることができる。以下の実施形態で液晶表示装置を中心にディスプレイ装置を説明する。

液晶表示装置は図５のように表示パネル１０に光を照射するためのバックライトユニット（ＢＬＵ）をさらに備えることができる。バックライトユニット（ＢＬＵ）は光源が導光板の側面と対向するように配置されるエッジ型バックライトユニットに具現されることができ、また、光源が拡散板の下に配置される直下型バックライトユニットに具現されることもできる。

表示パネル１０は二枚のガラス基板（ＧＬＳ１、ＧＬＳ２）の間に液晶層が形成される。表示パネル１０の下部ガラス基板ＧＬＳ２には図１乃至図６のように多数のデータライン（Ｄ１〜Ｄｍ）、データライン（Ｄ１〜Ｄｍ）と交差される多数のゲートライン（Ｇ１〜Ｇｎ）、データライン（Ｄ１〜Ｄｍ）とゲートライン（Ｇ１〜Ｇｎ）の交差部に形成される多数のＴＦＴ（ＴｈｉｎＦｉｌｍＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、液晶セル（Ｃｌｃ）にデータ電圧を充電させるための多数の画素電極１、及び画素電極１に接続されて液晶セル（Ｃｌｃ）の電圧を維持させるためのストレージキャパシター（ＳｔｏｒａｇｅＣａｐａｃｉｔｏｒ、Ｃｓｔ）などが形成される。データライン（Ｄ１〜Ｄｍ）とゲートライン（Ｇ１〜Ｇｎ）の交差構造によって液晶セルがマトリックス形態に配置される。表示パネル１０の上部ガラス基板(ＧＬＳ１）にはブラックマトリックス（ＢＭ）、カラーフィルター（ＣＦ）、共通電極２などが形成される。共通電極２はＴＮ（ＴｗｉｓｔｅｄＮｅｍａｔｉｃ）モードとＶＡ（ＶｅｒｔｉｃａｌＡｌｉｇｎｍｅｎｔ）モードのような垂直電界駆動方式で上部ガラス基板(ＧＬＳ１）に形成され、ＩＰＳ（ＩｎＰｌａｎｅＳｗｉｔｃｈｉｎｇ）モードとＦＦＳ（ＦｒｉｎｇｅＦｉｅｌｄＳｗｉｔｃｈｉｎｇ）モードのような水平電界駆動方式で画素電極１と一緒に下部ガラス基板（ＧＬＳ２）上に形成される。表示パネル１０の上部ガラス基板(ＧＬＳ１）と下部ガラス基板ＧＬＳ２それぞれには偏光板（ＰＯＬ１、ＰＯＬ２）が附着して液晶と接する内面に液晶のフリーチルト角を設定するための配向膜が形成される。表示パネル１０の上部ガラス基板(ＧＬＳ１）と下部ガラス基板ＧＬＳ２の間には液晶セルのセルギャップを維持するためのカラムスペーサー（ＣＳ）が形成されることができる。

タイミングコントローラ１１はデータイネーブル信号（ＤａｔａＥｎａｂｌｅ、ＤＥ）、ドットクロック（ＣＬＫ）などのタイミング信号を入力受けてデータ駆動回路１２とスキャン駆動回路１３の動作タイミングを制御するための制御信号を発生する。スキャン駆動回路１３を制御するための制御信号はゲートスタートパルス（ＧａｔｅＳｔａｒｔＰｕｌｓｅ、ＧＳＰ）、ゲートシフトクロック（ＧａｔｅＳｈｉｆｔＣｌｏｃｋ、ＧＳＣ）、ゲート出力イネーブル信号（ＧａｔｅＯｕｔｐｕｔＥｎａｂｌｅ、ＧＯＥ）、シフト方向制御信号（ＤＩＲ）などを含む。データ駆動回路１２を制御するための制御信号はソースサンプリングクロック（ＳｏｕｒｃｅＳａｍｐｌｉｎｇＣｌｏｃｋ、ＳＳＣ）、極性制御信号（Ｐｏｌａｒｉｔｙ、ＰＯＬ）、及びソース出力イネーブル信号（ＳｏｕｒｃｅＯｕｔｐｕｔＥｎａｂｌｅ、ＳＯＥ）などを含む。このタイミングコントローラ１１はデータ駆動回路１２とスキャン駆動回路１３を制御することと共に、タッチ信号処理回路１５の入/出力動作タイミングを制御するための制御信号を発生してタッチ信号処理回路１５を制御することもできる。例えば、タイミングコントローラ１１は図のようにＴＳＩＣの動作タイミングを制御するためのリセット信号（ＲＳＴ）、基準電圧サンプリング信号（ＳＨ０）、タッチ電圧サンプリング信号（ＳＨ１）などを発生することができる。

データ駆動回路１２は多数のソースドライブＩＣ（ＳｏｕｒｃｅＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔ）を含み、タイミングコントローラ１１の制御の下にデジタルビデオデータ（ＲＧＢ）をラッチする。そしてデータ駆動回路１２はデジタルビデオデータ（ＲＧＢ）をアナログ正極性/負極性ガンマ補償電圧に変換することでアナログ正極性/負極性画素電圧を発生してデータライン（Ｄ１〜Ｄｍ）に供給する。

スキャン駆動回路１３は一つ以上のスキャンドライブＩＣを含み、スキャンパルス(またはゲートパルス)をゲートライン（Ｇ１乃至Ｇｎ）に順に供給する。

図２乃至図４はタッチセンサーアレイ１４と表示パネル１０の多様な実施形態を示す。

タッチセンサーアレイ１４は図２のように表示パネル１０の上部偏光板（ＰＯＬ１）上に積層されるタッチセンサー（ＴＳ）を含むことができる。また、タッチセンサーアレイ１４は図３のように表示パネル１０内に内蔵することができる。例えば、タッチセンサーアレイ１４は上部偏光板（ＰＯＬ１）と上部ガラス基板(ＧＬＳ１）の間に狭持されるタッチセンサー（ＴＳ）を含むことができる。図２及び図３のようなタッチセンサーアレイ１４は抵抗膜方式のタッチセンサー、静電容量方式のタッチセンサー、表面弾性波方式のタッチセンサー、赤外線方式のタッチセンサーの中で何れかの一つに具現されることができる。

タッチセンサーアレイ１４は図４のように表示パネル１０の画素ＴＦＴアレイ内に形成されるタッチセンサー（ＴＳ）を含むことができる。表示パネル１０の画素ＴＦＴアレイは下部ガラス基板ＧＬＳ２上に形成されてデータライン（Ｄ１〜Ｄｍ）、ゲートライン（Ｇ１〜Ｇｎ）、画素スイッチング用ＴＦＴ、画素電圧維持用ストレージキャパシター（Ｃｓｔ）、及び液晶セル（Ｃｌｃ）の画素電極１などを含む。図４のタッチセンサー（ＴＳ）は画素ＴＦＴアレイの画素スイッチング用ＴＦＴと同時に形成されるＴＦＴ、画素電圧維持用ストレージキャパシターと同時に形成されるセンサー電圧検出用キャパシターなどを含むことができる。

図５乃至図７は図４のようにタッチセンサーが表示パネル１０の画素アレイ内に内蔵する例を示す。画素アレイ内蔵タッチセンサーは図５乃至図７に限定されず、多様な形態で変形することができる。

図５乃至図７を参照すれば、それぞれタッチセンサー（ＴＳ）はセンサーＴＦＴ（Ｔｓｓ）、ストレージキャパシター（ＣＳＴＯ）、及びスイッチＴＦＴ（Ｔｓｗ）などを備えることができる。

センサーＴＦＴ（Ｔｓｓ）は上部ガラス基板(ＧＬＳ１）の透明ウィンドウ（Ｗ）と対向する。透明ウィンドウ（Ｗ）にはブラックマトリックス（ＢＭ）が形成されない。センサーＴＦＴ（Ｔｓｓ）のゲート電極は、ストレージ基準電圧ライン（ＳＴＯＬ）とストレージキャパシター（ＣＳＴＯ）の一側端子に接続される。センサーＴＦＴ（Ｔｓｓ）のドレーン電極はバイアス電圧（Ｖｂｉａｓ）が供給されるバイアス電圧供給ライン（ＢＬ）と接続されて、センサーＴＦＴ（Ｔｓｓ）のソース電極は第１ノード（ｎ１）を経由してストレージキャパシター（ＣＳＴＯ）の他側端子とスイッチＴＦＴ（Ｔｓｗ）のドレーン電極に接続される。センサーＴＦＴ（Ｔｓｓ）と対向する上部ガラス基板(ＧＬＳ１）上に指やスタイラスペンなどのタッチ物体が置かれれば、バックライトユニット（ＢＬＵ）からの光は下部ガラス基板（ＧＬＳ２）、液晶層及び上部ガラス基板(ＧＬＳ１）を透過した後にタッチ物体に反射してセンサーＴＦＴ（Ｔｓｓ）の半導体層に入射される。センサーＴＦＴ（Ｔｓｓ）は半導体層に入射される入射光量によって電流を発生する。

ストレージキャパシター（ＣＳＴＯ）はスイッチＴＦＴ（Ｔｓｗ）がオフ状態を維持する間センサーＴＦＴ（Ｔｓｓ）からの電流を充電した後、スイッチＴＦＴ（Ｔｓｗ）がターン-オンされる時に放電する。

スイッチＴＦＴ（Ｔｓｗ）は光が照射されないようにするため、スイッチＴＦＴ（Ｔｓｗ）は、上部ガラス基板(ＧＬＳ１）のブラックマトリックス（ＢＭ）と対向するように設置される。スイッチＴＦＴ（Ｔｓｗ）はゲートライン（Ｇ１〜Ｇｎ）からのスキャンパルスに応答してターン-オンされる。このスイッチＴＦＴ（Ｔｓｗ）はストレージキャパシター（ＣＳＴＯ）から放電する電圧をリードアウトライン（Ｒ１〜Ｒｉ）に供給する。スイッチＴＦＴ（Ｔｓｗ）のゲート電極はゲートライン（Ｇ１〜Ｇｎ）に接続される。スイッチＴＦＴ（Ｔｓｗ）のドレーン電極は第１ノード（ｎ１）を経由してセンサーＴＦＴ（Ｔｓｓ）のソース電極とストレージキャパシター（ＣＳＴＯ）の他側端子に接続されて、スイッチＴＦＴ（Ｔｓｗ）のソース電極はリードアウトライン（Ｒ１〜Ｒｉ）に接続される。

図７に示されたＴＳＩＣは図６のようなタッチセンサーに接続されたタッチ信号処理回路の一つの例としてここに限定されるのではなく、ＴＦＴとストレージキャパシターを含む多様な形態に具現されることができる。図７のようなＴＳＩＣはリードアウトライン（Ｒ１〜Ｒｉ）に接続される。ＴＳＩＣは演算増幅器（ＯＰａｍｐ）、第１及び第２出力スイッチ素子（ＳＨ０、ＳＨ１）、出力バッファー、アナログ-デジタル変換器（ＡｎａｌｏｇｔｏＤｉｇｉｔａｌＣｏｎｖｅｒｔｏｒ、ＡＤＣ）などを備える。演算増幅器（ＯＰａｍｐ）の非反転入力端子と出力端子にはリセットスイッチ素子（ＲＳＴ）とフィードバックキャパシター（Ｃｆｂ）が接続される。演算増幅器（ＯＰａｍｐ）の反転端子には２Ｖの基準電圧（ＶＯ）が供給される。演算増幅器（ＯＰａｍｐ）はリードアウトライン（Ｒ１乃至Ｒｉ）からの出力と基準電圧を差動増幅して第１及び第２出力スイッチ素子（ＳＨ０、ＳＨ１）に供給する。第１出力スイッチ素子（ＳＨ０）はスイッチＴＦＴ（Ｔｓｗ）がターン-オンされる前にターン-オンされて基準電圧（Ｖ０）を出力する。第２出力スイッチ素子（ＳＨ１）はスイッチＴＦＴ（Ｔｓｗ）がターン-オされた後にターン-オンされてリードアウトライン（Ｒ１〜Ｒｉ）を経由して入力されるタッチセンサー出力電圧（Ｖ１）を出力する。ＴＳＩＣは基準電圧（Ｖ０）とタッチセンサー出力電圧（Ｖ１）の差をアナログ-デジタル変換器（ＡＤＣ）を通じてデジタルデータに変換してコントロールボード５０に送る。

図８は感知装置に接続されたタッチデータの実験装置を示す。

図８を参照すれば、コントロールボード５０はタイミングコントローラ１１とタッチデータ増幅回路を備える。タイミングコントローラ１１はデータ駆動回路１２にデジタルビデオデータを供給して、データ駆動回路１２とスキャン駆動回路１３の動作タイミングを制御する。また、タイミングコントローラ１１はタッチ信号処理回路１５の動作タイミングを制御する。

コントロールボード５０のタッチデータ増幅回路はＴＳＩＣからのデジタルデータに図１２のような加重値を付与してそのデジタルデータを増幅する。
タッチデータ増幅回路はノイズ除去アルゴリズムを利用して増幅されたデジタルデータに混入されたノイズをとり除く。また、タッチデータ増幅回路は増幅及びノイズ除去過程を経たデジタルデータを分析してタッチ領域を判断し、そのタッチ領域の座標を算出する。

タッチデータ増幅回路はコントロールボード５０と分離してＴＳＩＣそれぞれに内蔵することもできる。

タッチデータの実験装置はコントロールボード５０に接続されたインターフェースボード５１、コンピューター５２及びモニター５３を備える。この実験装置はタッチセンサーの出力をイメージで表示してタッチセンサーの動作及び感度を肉眼で確認するための装置である。したがって、タッチデータの実験装置はコントロールボード５０と分離することができる。インターフェースボード５１はＳＰＩ（ｓｅｒｉａｌｐｅｒｉｐｈｅｒａｌｉｎｔｅｒｆａｃｅ）、ＲＳ２３２、Ｉ２Ｃなどのようなインターフェースを利用してタッチデータ増幅回路からのタッチデータと座標値をコンピューター５２に送る。インターフェースボード５１はコンピューター５２のＰＣＩ（ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌｃｏｍｐｏｎｅｎｔｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔ）スロットに挿入される。コンピューター５２はＰＣＩスロットを通じて入力されるタッチデータをモニター５３に供給する。モニター５３はコンピューター５２からのタッチデータを表示する。図１５及び図１９はモニター５３に表示されるＴＳＩＣの出力データの一つの例としてモニター５３の表示画像を表したイメージである。
図１５及び図１９で円中の明るい階調部分がタッチセンサーアレイ１４のタッチ領域である。

タッチデータ増幅回路は図９及び図１２のような増幅方法を利用してＴＳＩＣの出力データを増幅することができるが、後述するように指タッチとペンタッチのそれぞれで感度と正確度を高めて指タッチとペンタッチで同一なしきい値でタッチ可否を判断することができる図１２の増幅方法が望ましい。

図９の増幅方法はＴＳＩＣから出力されたデジタルデータそれぞれに対して一定の大きさのマスクサイズに含まれるデジタルデータを合算して増幅データ（ＡＴＳｄａｔａ）を算出する。マスクサイズは連続される１０個のデジタルデータを含む。この増幅方法はマスクを１センサー出力単位でシフトさせながらセンサー出力のデジタルデータそれぞれを増幅する。例えば、（ｎ＋１）ｔｈＡＴＳｄａｔａ＝（ｎ＋１）ｔｈｄａｔａ＋（ｎ＋２）ｔｈｄａｔａ＋（ｎ＋３）ｔｈｄａｔａ＋（ｎ＋４）ｔｈｄａｔａ＋（ｎ＋５）ｔｈｄａｔａ＋（ｎ＋６）ｔｈｄａｔａ＋（ｎ＋７）ｔｈｄａｔａ＋（ｎ＋８）ｔｈｄａｔａ＋（ｎ＋９）ｔｈｄａｔａ＋（ｎ＋１０）ｔｈｄａｔａ。（ｎ＋２）ｔｈＡＴＳｄａｔａ＝（ｎ＋２）ｔｈｄａｔａ＋（ｎ＋３）ｔｈｄａｔａ＋（ｎ＋４）ｔｈｄａｔａ＋（ｎ＋５）ｔｈｄａｔａ＋（ｎ＋６）ｔｈｄａｔａ＋（ｎ＋７）ｔｈｄａｔａ＋（ｎ＋８）ｔｈｄａｔａ＋（ｎ＋９）ｔｈｄａｔａ＋（ｎ＋１０）ｔｈｄａｔａ＋（ｎ＋１１）ｔｈｄａｔａ。

図１０及び図１１は指タッチとペンタッチで図９の増幅方法を適用した例である。図１０及び図１１で、タッチ領域のタッチデータ値を‘１０’で、非タッチ領域のタッチデータ値を‘１’で仮定する。

図１０を参照すれば、指タッチはペンタッチに比べてタッチ領域に含まれるタッチセンサーの個数が多い。このために指タッチのタッチ領域でしきい値（ＴＨ１）以上の値に発生されるタッチデータは比較的広い区間で発生される。図９の増幅方法はタッチ領域のタッチデータ値が‘１０’で、非タッチ領域のタッチデータ値が‘１’であるタッチデータを加重値を付与しないで単純合算する。その結果、増幅データ（ＡＴＳ）はタッチ領域のデータを増幅することができるが、その増幅領域が広く分散する。したがって、図９の増幅方法は指タッチの時にタッチセンサーの感度と正確度を満足する程度の水準で改善しにくい。

図１１を参照すれば、ペンタッチのタッチ領域でしきい値（ＴＨ２）以上の値に発生されるタッチデータは狭い区間で発生される。図９の増幅方法はタッチ領域のタッチデータ値が‘１０’で、非タッチ領域のタッチデータ値が‘１’であるタッチデータを加重値を付与しないで単純合算する。その結果、増幅データ（ＡＴＳｄａｔａ）はタッチ領域のデータを増幅することができるがその増幅領域が広く分散する。したがって、図９の増幅方法はペンタッチ時にタッチセンサーの感度と正確度を満足する程度の水準で改善しにくい。

また、図９の増幅方法は指タッチのタッチ可否を判断するための第１しきい値（ＴＨ１）と、ペンタッチのタッチ可否を判断するための第２しきい値（ＴＨ２）を一致させれば感度と正確度がめっきり落ちるしかない。指タッチ時に発生される増幅データ（ＡＴＳｄａｔａ）は図１０のように非タッチ領域のデータとタッチ領域のデータの差が大きいのに比べて、ペンタッチ時に発生される増幅データ（ＡＴＳｄａｔａ）は図１１のように非タッチ領域のデータとタッチ領域のデータの差が相対的に小さい。第１しきい値（ＴＨ１）を第２しきい値（ＴＨ２）のように低めれば指タッチ時のタッチ領域が実際タッチ領域よりさらに広く感知される。反対に、第２しきい値（ＴＨ２）を第１しきい値（ＴＨ１）のように高めればペンタッチ領域が非タッチ領域に認識されることができる。したがって、図９の増幅方法でタッチデータを増幅すれば指タッチとペンタッチで互いに異なるしきい値でタッチ可否を判断しなければならない。これを改善するために、本発明は図１２の増幅方法でタッチデータを増幅する。

図１２の増幅方法はＴＳＩＣから出力されたデジタルデータそれぞれに対して一定の大きさのマスクサイズに含まれるデジタルデータにタッチセンサー位置によって相異な加重値を掛けた後、加重値が掛けられたデジタルデータを合算して増幅データ（ＡＴＳｄａｔａ）を算出する。マスクサイズは増幅されるデジタルデータを中心に左右同一なデジタルデータを含む。したがって、マスクには同一なラインに配置された奇数個のタッチセンサーから得られた奇数個のデジタルデータに加重値を付与するようにその大きさが設定される。図１２の増幅方法はマスクを１センサー出力単位でシフトさせながらセンサー出力のデジタルデータそれぞれを増幅する。

マスク内で中心に位置する増幅されるタッチセンサーのデジタルデータに一番高い加重値が付与される。マスクの両側端に位置するタッチセンサーのデジタルデータには一番低い加重値が付与される。マスクの中心の位置からマスクの端に行くほど加重値は低くなる。図１２の例のように、マスクの一側から他側までの加重値は１、２、３、４、８、４、３、２、１が付与されることができる。このように加重値が付与された場合に、第Ｎ（Ｎは正の定数)デジタルデータの増幅データ（ＮｔｈＡＴＳｄａｔａ）は下の数学式１のように算出される。

［数学式 1］
ＮｔｈＡＴＳｄａｔａ＝（Ｎ−４）ｔｈｄａｔａ×１＋（Ｎ−３）ｔｈｄａｔａ×２＋（Ｎ−２）ｔｈｄａｔａ×３＋（Ｎ−１）ｔｈｄａｔａ×４＋Ｎｔｈｄａｔａ×８＋（Ｎ＋１）ｔｈｄａｔａ×４＋（Ｎ＋２）ｔｈｄａｔａ×３＋（Ｎ＋３）ｔｈｄａｔａ×２＋（Ｎ＋４）ｔｈｄａｔａ×１

図１２の例で、第ｎデジタルデータの増幅データ（ｎｔｈＡＴＳｄａｔａ）は“ｎｔｈＡＴＳｄａｔａ＝（ｎ−４）ｔｈｄａｔａ（＝０）×１＋（ｎ−３）ｔｈｄａｔａ（＝０）×２＋（ｎ−２）ｔｈｄａｔａ（＝０）×３＋（ｎ−１）ｔｈｄａｔａ（＝０）×４＋（ｎ）ｔｈｄａｔａ×８＋（ｎ＋１）ｔｈｄａｔａ×４＋（ｎ＋２）ｔｈｄａｔａ×３＋（ｎ＋３）ｔｈｄａｔａ×２＋（ｎ＋４）ｔｈｄａｔａ×１”で算出される。第ｎ＋１デジタルデータの増幅データ［（ｎ＋１）ｔｈＡＴＳｄａｔａ］は “（ｎ＋１）ｔｈＡＴＳｄａｔａ＝（ｎ−３）ｔｈｄａｔａ（＝０）×１＋（ｎ−２）ｔｈｄａｔａ（＝０）×２＋（ｎ−１）ｔｈｄａｔａ（＝０）×３＋（ｎ）ｔｈｄａｔａ×４＋（ｎ＋１）ｔｈｄａｔａ×８＋（ｎ＋２）ｔｈｄａｔａ×４＋（ｎ＋３）ｔｈｄａｔａ×３＋（ｎ＋４）ｔｈｄａｔａ×２＋（ｎ＋５）ｔｈｄａｔａ×１”で算出される。第ｎ＋２デジタルデータの増幅データ［（ｎ＋２）ｔｈＡＴＳ data]は “（ｎ＋２）ｔｈＡＴＳｄａｔａ＝（ｎ−２）ｔｈｄａｔａ（＝０）×１＋（ｎ−１）ｔｈｄａｔａ（＝０）×２＋ｎｔｈｄａｔａ×３＋（ｎ＋１）ｔｈｄａｔａ×４＋（ｎ＋２）ｔｈｄａｔａ×８＋（ｎ＋３）ｔｈｄａｔａ×４＋（ｎ＋４）ｔｈｄａｔａ×３＋（ｎ＋５）ｔｈｄａｔａ×２＋（ｎ＋６）ｔｈｄａｔａ×１”で算出される。第ｎ＋３デジタルデータの増幅データ［（ｎ＋３）ｔｈＡＴＳｄａｔａ］は“（ｎ＋３）ｔｈＡＴＳｄａｔａ＝（ｎ−１）ｔｈｄａｔａ（＝０）×１＋ｎｔｈｄａｔａ×２＋（ｎ＋１）ｔｈｄａｔａ×３＋（ｎ＋２）ｔｈｄａｔａ×４＋（ｎ＋３）ｔｈｄａｔａ×８＋（ｎ＋４）ｔｈｄａｔａ×４＋（ｎ＋５）ｔｈｄａｔａ×３＋（ｎ＋６）ｔｈｄａｔａ×２＋（ｎ＋７）ｔｈｄａｔａ×１”で算出される。第ｎ＋４デジタルデータの増幅データ［（ｎ＋４）ｔｈＡＴＳｄａｔａ］は“（ｎ＋４）ｔｈＡＴＳｄａｔａ＝ｎｔｈｄａｔａ×１＋（ｎ＋１）ｔｈｄａｔａ×２＋（ｎ＋２）ｔｈｄａｔａ×３＋（ｎ＋３）ｔｈｄａｔａ×４＋（ｎ＋４）ｔｈｄａｔａ×８＋（ｎ＋５）ｔｈｄａｔａ×４＋（ｎ＋６）ｔｈｄａｔａ×３＋（ｎ＋７）ｔｈｄａｔａ×２＋（ｎ＋８）ｔｈｄａｔａ×１”で算出される。第ｎ＋５デジタルデータの増幅データ［（ｎ＋５）ｔｈＡＴＳｄａｔａ]は“（ｎ＋５）ｔｈＡＴＳｄａｔａ＝（ｎ＋１）ｔｈｄａｔａ×１＋（ｎ＋２）ｔｈｄａｔａ×２＋（ｎ＋３）ｔｈｄａｔａ×３＋（ｎ＋４）ｔｈｄａｔａ×４＋（ｎ＋５）ｔｈｄａｔａ×８＋（ｎ＋６）ｔｈｄａｔａ×４＋（ｎ＋７）ｔｈｄａｔａ×３＋（ｎ＋８）ｔｈｄａｔａ×２＋（ｎ＋９）ｔｈｄａｔａ×１”で算出される。そして第ｎ＋６デジタルデータの増幅データ［（ｎ＋６）ｔｈＡＴＳｄａｔａ］は“（ｎ＋６）ｔｈＡＴＳｄａｔａ＝（ｎ＋２）ｔｈｄａｔａ×１＋（ｎ＋３）ｔｈｄａｔａ×２＋（ｎ＋４）ｔｈｄａｔａ×３ + （ｎ＋５）ｔｈｄａｔａ×４＋（ｎ＋６）ｔｈｄａｔａ×８＋（ｎ＋７）ｔｈｄａｔａ×４＋（ｎ＋８）ｔｈｄａｔａ×３＋（ｎ＋９）ｔｈｄａｔａ×２＋（ｎ＋１０）ｔｈｄａｔａかける１”で算出される。

図１３及び図１４は指タッチとペンタッチで図１２の増幅方法を適用した例である。図１３及び図１４の指タッチとペンタッチそれぞれの非タッチ領域とタッチ領域を図１０及び図１１と同一であると仮定する。また図１３及び図１４の指タッチとペンタッチそれぞれでタッチ領域のタッチデータ値を ‘１０’で、非タッチ領域のタッチデータ値を‘１’と仮定する。

図１３を参照すれば、指タッチはペンタッチに比べてタッチ領域に含まれるタッチセンサーの個数が多い。このために指タッチのタッチ領域でしきい値（Ｔｈｒｅｓｈｏｌｄｖａｌｕｅ）以上の値に発生されるタッチデータは比較的広い区間で発生される。図１２の増幅方法で図１３の指タッチの時にタッチセンサーから得たデジタルデータを増幅すれば、タッチ領域の増幅データ（ＡＴＳｄａｔａ）は“２６０”に増幅され、一方、非タッチ領域の増幅データ（ＡＴＳｄａｔａ）は“２８”に増幅される。したがって、図１２の増幅方法は指タッチの時にタッチ領域の分散度を減らすことができるし、タッチ領域の増幅度を非タッチ領域の増幅度よりさらに大きくできる。その結果、図１２の増幅方法は図９の増幅方法に比べてタッチ感度と正確度をさらに高めることができる。

図１４を参照すれば、ペンタッチのタッチ領域でしきい値（ＴＨ２）以上の値に発生されるタッチデータは狭い区間で発生される。図１２の増幅方法で図１４のペンタッチの時にタッチセンサーから得たデジタルデータを増幅すれば、タッチ領域の増幅データ（ＡＴＳｄａｔａ）は“１３６”に増幅され、一方、非タッチ領域の増幅データ（ＡＴＳｄａｔａ）は“２８”に増幅される。
したがって、図１２の増幅方法はペンタッチの時にタッチ領域の分散度を減らすことができ、タッチ領域の増幅度を非タッチ領域の増幅度よりさらに大きくすることができる。その結果、図１２の増幅方法は図９の増幅方法に比べてタッチ感度と正確度をさらに高めることができる。

図１２の増幅方法は指タッチのタッチ可否を判断するためのしきい値と、ペンタッチのタッチ可否を判断するためのしきい値を同一にできる。図１３及び図１４で、しきい値を１１８〜１３６間の値で決めれば指タッチとペンタッチそれぞれで高い感度でタッチ領域が感知されることができる。タッチ認識回路は図１２の増幅方法に増幅されたタッチデータを一つのしきい値と比べてタッチ可否を判断することができ、しきい値以上に大きく連続された増幅データの幅によってペンタッチと指タッチを区分することができる。

図１５乃至図２２は本発明の効果を立証するために施行された実験結果を示す図である。

図１５は二つの指でタッチセンサーアレイ１４上の任意の二つの地点（Ｐｏｉｎｔ＃１、Ｐｏｉｎｔ＃２）をタッチした時発生される増幅前のＴＳＩＣの出力データをモニター５３に表示した画面である。この増幅前のタッチデータを３次元グラフで表現すれば図１６のようになる。図１６のグラフで最小値は約 “９０”であり最大値は約“１１０”でその値の間の偏差は約“２０”である。タッチセンサーアレイ１４のノイズを考慮した時、約”１００”を非タッチ領域の上限レベルとして見られ、指タッチ点を感知するために偏差の中間値例えば”１０”をしきい値で設定することができる。この場合に、第２指タッチ点（Ｐｏｉｎｔ＃２）は感知されない。

図１７は図１６のタッチセンサー出力データを図９の増幅方法で増幅した例である。図９の増幅方法で図１６のデータを増幅した結果、最小値“９０”は約”９２０”に増幅され、最大値”１１０”は”１１３０”に増幅される。図１７で非タッチ領域とタッチ領域を区分するための基準レベルを“１０２０”で設定すれば、第１指タッチ点（Ｐｏｉｎｔ＃１）は基準レベルより“１１”以上高い増幅値に感知されることができ、第２指タッチ点（Ｐｏｉｎｔ＃２）は基準レベルより”４”以上高い増幅値に感知されることができる。この増幅方法によってはタッチセンサーの出力データ値が増幅されて図１５に比べて感度を高めることができるが、タッチ点が分散してそれぞれのタッチ点を検出するために計算量が増加される。

図１８は図１６のタッチセンサー出力データを図１２の増幅方法で増幅した例である。図１２の増幅方法で図１６のデータを増幅した結果、最小値“９０”は約“２５９０”に増幅され、最大値”１１０”は”３２６０“に増幅される。図１８で非タッチ領域とタッチ領域を区分するための基準レベルを ”２８１０“で設定すれば、第１指タッチ点（Ｐｏｉｎｔ＃１）は基準レベルより”４５“以上高い増幅値に感知されることができ、第２指タッチ点（Ｐｏｉｎｔ＃２）は基準レベルより”２４“以上高い増幅値に感知されることができる。この増幅方法によってはタッチ領域の増幅度を非タッチ領域の増幅度より大きくして非タッチ領域のノイズを抑制することができる。また、本発明は図１７の例で分かるように図１６の例に比べてタッチ点それぞれの分散度を低めて図１６に比べてさらに小さな計算量でタッチ点それぞれの感度を高めることができる。

図１９はペンでタッチセンサーアレイ１４上の任意の一地点（ＴｏｕｃｈＰｏｉｎｔ）をタッチした時発生される増幅前のＴＳＩＣの出力データをモニター５３に表示した画面である。この増幅前のタッチデータを３次元グラフで表現すれば図２０のようになる。図２０のグラフで最大値は約“８０”である。
タッチセンサーアレイ１４のノイズを考慮した時、約５０を非タッチ領域の上限レベルで見られ、ペンタッチ点を感知するために偏差内で“２０”をしきい値で設定することができる。ペンタッチの圧力が微弱であるとペンタッチ点のしきい値“２０”以下で低くなるので微弱なペンタッチを感知するためにはＴＳＩＣの出力データを増幅しなければならない。

図２１は図２０のタッチセンサー出力データを図９の増幅方法で増幅した例である。図９の増幅方法で図２０のデータを増幅した結果、最大値は“５５０”に増幅される。図２１で非タッチ領域とタッチ領域を区分するための基準レベルを“４８０”で設定すれば、ペンタッチ点は基準レベルより“７”以上高い増幅値に感知されることができる。この増幅方法によってはタッチセンサーの出力データ値が増幅され、図２０に比べて感度を高めることができるが、増幅率が低くタッチ点が分散してタッチ感度と正確度が下がる。また、図９の増幅方法は図１０及び図１１で分かるように指タッチの時のしきい値とペンタッチの時のしきい値が異なるので指タッチモードとペンタッチモードを区分して計算しなければならない。

図２２は図２０のタッチセンサー出力データを図１２の増幅方法で増幅した例である。図１２の増幅方法で図２０のデータを増幅した結果、最大値は “１７５０”に増幅される。図２２で非タッチ領域とタッチ領域を区分するための基準レベルを“１３５０”で設定すれば、ペンタッチ点は基準レベルより “４０”以上高い増幅値で感知されることができる。この増幅方法によって、タッチ領域の増幅度を非タッチ領域の増幅度より大きくして非タッチ領域のノイズを抑制することができる。また、本発明は図２２の例から分かるように図２１の例に比べてタッチ点の分散度を低め、さらに小さな計算量でタッチ点それぞれの感度を高めることができる。また、図１２の増幅方法は図１３及び図１４から分かるように指タッチの時のしきい値とペンタッチの時のしきい値を同一にできるので、指タッチモードとペンタッチモードを区分する必要がない。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明に係る例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

Claims

多数のセンサーを含むセンサーアレイと、
前記センサーアレイから得た少なくとも一部の前記センサーのセンサー出力に基づいて、隣り合うセンサーの前記センサー出力に互いに異なる加重値を付与して前記センサー出力のそれぞれを増幅する増幅回路を備え、
前記センサーは表示パネルの画素アレイ内に形成され、
前記表示パネルは液晶表示装置（ＬｉｑｕｉｄＣｒｙｓｔａｌＤｉｓｐｌａｙ、ＬＣＤ）、電界放出表示装置（ＦｉｅｌｄＥｍｉｓｓｉｏｎＤｉｓｐｌａｙ、ＦＥＤ）、プラズマディスプレイパネル（ＰｌａｓｍａＤｉｓｐｌａｙＰａｎｅｌ、ＰＤＰ）、及び電界発光素子（ＥｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅＤｅｖｉｃｅ、ＥＬ）のうち何れかの一つの平板表示装置の表示パネルから成り、
前記増幅回路は、タッチされた前記センサーの前記センサー出力に一番高い前記加重値を付与して、前記タッチされたセンサーのセンサー出力と隣り合うセンサー出力に相対的に低い前記加重値を付与することを特徴とする感知装置。
前記増幅回路は、
同一なラインに配置された奇数個の前記センサーから出力された前記センサー出力のそれぞれに前記加重値を付与するマスクを設定し、
前記マスクをシフトさせながら前記センサー出力のそれぞれを増幅することを特徴とする、請求項１に記載の感知装置。
前記増幅回路は、
前記マスクの中央に位置する前記センサーの前記センサー出力に一番高い前記加重値を付与し、前記マスクの一端と他端に位置する前記センサーの前記センサー出力に一番低い前記加重値を付与することを特徴とする、請求項２に記載の感知装置。
前記増幅回路は、
前記マスクの中央から前記マスクの端に行くほど前記加重値を低く設定することを特徴とする、請求項３に記載の感知装置。
前記センサーからの前記センサー出力と所定の基準電圧との電圧差を出力して、前記電圧差をデジタルデータに変換して前記増幅回路に供給するタッチ信号処理回路をさらに備え、
前記増幅回路は、
前記デジタルデータのそれぞれに前記加重値を掛けて前記センサー出力を増幅することを特徴とする、請求項４に記載の感知装置。
前記増幅回路によって増幅されたデータをしきい値と比べてタッチの有無を判定するタッチ認識回路をさらに備えることを特徴とする、請求項５に記載の感知装置。
前記タッチ認識回路は、
同一の前記しきい値を利用して指タッチとペンタッチを認識することを特徴とする、請求項５に記載の感知装置。
表示パネルの画素アレイ内に形成された多数のセンサーを含むセンサーアレイと前記センサーアレイから得た少なくとも一部のセンサー出力に基づいて、隣り合うセンサーのセンサー出力に互いに異なる加重値を付与して前記センサー出力それぞれを増幅し、前記表示パネルは液晶表示装置（ＬｉｑｕｉｄＣｒｙｓｔａｌＤｉｓｐｌａｙ、ＬＣＤ）、電界放出表示装置（ＦｉｅｌｄＥｍｉｓｓｉｏｎＤｉｓｐｌａｙ、ＦＥＤ）、プラズマディスプレイパネル（ＰｌａｓｍａＤｉｓｐｌａｙＰａｎｅｌ、ＰＤＰ）、及び電界発光素子（ＥｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅＤｅｖｉｃｅ、ＥＬ）のうち何れかの一つの平板表示装置の表示パネルから成る感知装置における出力増幅方法であって、
前記出力増幅方法は、
多数のセンサーを含むセンサーアレイから前記センサー出力を得る段階と、
タッチされた前記センサーの前記センサー出力に最も高い加重値を付与し、前記タッチされたセンサーのセンサー出力と隣り合うセンサー出力に、相対的に低い前記加重値を付与して前記センサー出力のそれぞれを増幅する段階とを含むことを特徴とする感知装置の出力増幅方法。
前記センサー出力のそれぞれを増幅する段階は、
隣り合う奇数個の前記センサー出力のそれぞれに前記加重値を付与するマスクを設定する段階と、
前記マスクをシフトさせながら前記センサー出力のそれぞれを増幅する段階を含むことを特徴とする、請求項８に記載の感知装置の出力増幅方法。
前記マスクの中央に位置する前記センサーの前記センサー出力に一番高い前記加重値が付与され、前記マスクの一端と他端に位置する前記センサーの前記センサー出力に一番低い前記加重値が付与されることを特徴とする、請求項９に記載の感知装置の出力増幅方法。
前記マスクの中央から前記マスクの端に向うほど前記加重値が低くなることを特徴とする、請求項１０に記載の感知装置の出力増幅方法。
前記センサーからの前記センサー出力と所定の基準電圧との電圧差を出力する段階と、
前記電圧差をデジタルデータに変換して前記増幅回路に供給する段階をさらに含み、前記センサー出力のそれぞれを増幅する段階は、
前記デジタルデータのそれぞれに前記加重値を掛けて前記センサー出力を増幅することを特徴とする、請求項１１に記載の感知装置の出力増幅方法。
前記増幅されたデータをしきい値と比べてタッチの有無を判定する段階をさらに含むことを特徴とする、請求項１２に記載の感知装置の出力増幅方法。
前記タッチの有無を判定する段階は、
同一の前記しきい値を利用して指タッチとペンタッチを認識することを特徴とする、請求項１３に記載の感知装置の出力増幅方法。