JP5341057B2 - タッチ感知方法及びこれを用いる表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、タッチ感知方法に係り、特に、少なくとも３つのコーナーに位置している発光及び受光可能な赤外線カメラと該赤外線カメラから発光された光を再び赤外線カメラに反射させる再帰反射板を用いた構造においてより敏感にタッチを検出するタッチ感知方法及びこれを用いる表示装置に関するものである。

一般に、タッチパネル（Ｔｏｕｃｈ ｐａｎｅｌ）は、各種のディスプレイを用いる情報通信機器とユーザ間のインターフェースを構成する種々の方式中の一つで、ユーザが手やペンで画面を直接接触することによって機器とインターフェースできる入力装置のことをいう。

タッチパネルは、ディスプレイに表示されているボタンを指で接触することだけで会話的、直感的に操作できることから、老若男女誰でも容易に使用することができる入力装置である。このため、現在、銀行や官公署の書類発給装置、各種の医療装備、観光及び主要機関の案内、交通案内などの様々な分野に適用されている。

このタッチパネルは、認識する方法によって、抵抗膜方式（Ｒｅｓｉｓｔｉｖｅ Ｔｙｐｅ）、静電容量方式（Ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ Ｔｙｐｅ）、超音波方式（Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ Ｔｙｐｅ）、赤外線方式（Ｉｎｆｒａｒｅｄ Ｔｙｐｅ）などがある。

まず、抵抗膜方式のタッチパネルは、基本的に、伝導性を持つ透明な２層で構成されており、下部層は、伝導性物質コートのガラスやプラスチックで構成され、上部層は、伝導性物質コートのフィルムで構成される。そして、これら２層は、微小に印刷されたスペーサ（Ｓｐａｃｅｒ）によって一定の間隔を保ちながら電気的に絶縁される。このような抵抗膜方式のタッチパネルは、伝導性物質コートの両層に一定の電圧が加えられ、人の手やタッチペンで上板をタッチすると、タッチ位置によって上板（Ｘ軸）、下板（Ｙ軸）のそれぞれに抵抗の変化が生じ、この時、抵抗値の変わったＸ（上板）、Ｙ（下板）の位置をコントローラで計算してモニター上に座標を表示したりデータを入力する装置である。

静電容量方式のタッチパネルは、センサーが、表面に薄く伝導体がコーティングされている透明なガラスセンサーからなるものである。したがって、電極パターンは、伝導層上の縁に沿って精密に印刷され、透明なガラス質保護コーティング膜は、センサーを覆って保護する目的で、伝導体コーティング上に密着される。このような、静電容量方式のタッチパネルは、電圧がスクリーンに加えられ、電極パターンは伝導層を通じてタッチセンサーの表面に低電圧場を形成する。指がスクリーンをタッチする時、接触の地点には微細な電流の流れが発生する。そして、各コーナーからの電流の流れは、コーナーから指までの距離に比例するようになり、タッチスクリーンコントローラは、接触のなされた位置を探すために電流の流れの比例を計算する。

超音波方式のタッチパネルは、１００％ガラス材質で構成されており、微小の表面損傷や摩耗によっても直ちに高価のタッチスクリーンの寿命が尽きる他の製品に比べて、表面損傷や摩耗に全く影響を受けない。タッチスクリーンコントローラは、５ＭＨｚの電気信号を、超音波を生成する送信変換器に送り、ここで生成された超音波は反射線によってパネル表面を通過するようになる。このような超音波方式のタッチパネルは、ユーザがタッチスクリーン表面を押す場合には、その地点を通過する超音波の一部がユーザにより吸収され、受信された信号及びデジタル地図により損失された信号は、コントローラによって即座で確認され、これに基づいて現在信号において変化のある地点の座標値が算出される。このような一連の過程は、Ｘ、Ｙ軸によって独立して行なわれる。

赤外線方式は、赤外線が直進性を持っており、障害物があると遮断されて進行できないという属性を利用するもので、圧力を受けた部分は、横方向と縦方向からの赤外線を遮断し、遮断された部分のＸ、Ｙ座標を読んで感知する方式である。赤外線方式は、タッチスクリーンの上部で赤外線走査光線の遮断によってタッチされた位置を確認するものである。このような赤外線方式は、見えない赤外線格子を生成するために、ｘ、ｙ軸のそれぞれの一面では赤外線が放射され、反上面では、放射された赤外線を受信することで、赤外線格子を形成する。

一方、赤外線方式は、表示モジュール上に、別の赤外線センサー付きのタッチモジュールを取り付けることによって行うことができる。この場合、赤外線方式は、上記の抵抗膜方式や静電容量方式のようにパネルとその内部に電極を備える構造ではなく、強化ガラス上に赤外線センサーを配置させた構造である。

上述した各方式の利点はそれぞれ異なるが、最近では、タッチスクリーンが受ける圧力の最小化と配置の便利性から、赤外線方式が注目されている。

以下、添付の図面を参照しつつ、従来の赤外線方式のタッチスクリーンについて説明する。

図１は、従来の赤外線方式のタッチスクリーンを示す平面図である。

図１に示すように、従来の赤外線方式のタッチスクリーンは、強化ガラス１０と、強化ガラス１０の隣接した２つのコーナーに赤外線センサー５を備え、強化ガラス１０の４つの辺上に対応して反射板７を備えてなる。

図示してはいないが、タッチスクリーンは、強化ガラス１０、赤外線センサー５及び反射板７と共に、別の機構物に締結されることもでき、このように機構物に締結されたタッチスクリーンをタッチモジュール（ｔｏｕｃｈ ｍｏｄｕｌｅ）という。そして、このタッチモジュールは、映像を出射する表示パネルと、該表示パネルを収納する機構物とを含む表示モジュールの上部に配置される。

かかる従来の赤外線方式のタッチスクリーンにおけるタッチ検出方式は、次の通りである。すなわち、赤外線センサー５から出た光を反射させ、タッチ時に遮断された光を感知して角度として計算してタッチを認識する。

しかるに、従来の赤外線方式のタッチスクリーンでは、赤外線センサー５同士間の一定角以上の範囲は探知されないデッドゾーン（ｄｅａｄ ｚｏｎｅ）領域が発生する。したがって、特定領域においてタッチ正確度が減少し、これに対する調整が必要とされる。実際、このような調整の一つとして、表示パネルのコーナーよりも外側に赤外線センサーを位置させることで、デッドゾーン領域を表示パネルの外側にしている。この場合、表示パネルの大きさよりも大きさのタッチスクリーンが必要とされるが、これは、画像表示に寄与しない非有効面積を増やす結果とされ、表示装置として効率が落ちるという問題点があった。

従来の赤外線方式のタッチスクリーンにおいて、タッチスクリーンを含むタッチモジュールと表示モジュールは分離されており、タッチを行うには、それぞれの部品を組み合わせ、表示パネルに合わせてタッチスクリーンの座標を適用する作業と、タッチスクリーンを表示モジュールに固定する作業が必要である。

なお、このような従来の赤外線方式のタッチスクリーンは、正確な座標を選択し難く、一瞬間に一つの接触地点のみを認識する欠点があった。すなわち、タッチスクリーン上に同時に二つの地点をタッチする場合、これを認識できない、または、タッチされた両地点のうち、先にタッチされた地点のみを認識することによって、タッチ誤りが発生することがあった。

図２は、従来のタッチスクリーンにおけるタッチ感知方法を示すグラフであり、図３は、図２の方法を用いて実際のパネル上の各画素別位置による光量、臨界値、それによるタッチ検出を示すシミュレーション図である。

図２に示すように、従来のタッチスクリーンでは、タッチされた部分で光の遮断があるため、領域別に光量をセンシングしながら、一定値以下と光量の落ちた部分がある場合、タッチされたと判断する。

すなわち、所定のタッチ認識臨界値（ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ ｌｅｖｅｌ）よりもセンシングされた光量が大きいと、タッチされなかったと判断し、タッチ認識臨界値よりもセンシングされた光量が低いと、タッチされたと判断する。

図３は、実際に１台の赤外線カメラを用いて領域別光量をセンシングした値と各領域別タッチ認識臨界値とを比較したグラフである。

ここで、実際に赤外線カメラを適用する場合、領域別に赤外線カメラからの距離及び再帰反射板の入射角差によって、赤外線カメラから再帰反射板を反射して帰ってきた反射光量には差が出、よって、実際タッチによる光量変化ではなく領域別に固有光量差が存在する。これを勘案して、タッチ認識臨界値を領域別にそれぞれ変更したわけである。

この場合、約２５０ピクセルと３００ピクセルにおいてタッチ認識臨界値よりも低い光量がセンシングされ、これらの部位がタッチされたと判断する。

しかしながら、上記従来のタッチ感知方法には、下記のような問題点がある。
従来のタッチ感知方法のように、光量が臨界値以下となる場合をタッチと判断する場合には、例えば、所定部分に接触があるにもかかわらず、その接触手段が反射性材質を有する時には、特に、つめ、金属または鏡などの表面反射可能性が高い材質である時には、かえって反射光量を臨界値以上と検出してしまい、タッチされていないものと誤判断をする。

また、従来のタッチ感知では、タッチ認識検出用の臨界値を、領域別未タッチ時の赤外線カメラから光を出射して再帰反射板に到達した後に再び戻ってきた光量の約８０％の値に設定した。ところが、こうすると、細いペンなどを用いて特定区間をかすかにタッチする場合にはその変化量が小さいが、上記の約８０％の光量よりも低い場合をタッチと判断する場合には、微細な変化に対してはタッチと検出することが不可能になる。

そして、領域別赤外線カメラの配置と再帰反射板の入射角の度合の差によって、再帰反射板を通して反射された光量がタッチとは無関係に固有な差を持つことができるが、これによって、特に光量の低い部位では微細タッチの変化度合を検出するのが困難である。

本発明は上記のような問題点を解決するために案出されたもので、その目的は、少なくとも３つのコーナーに位置している発光及び受光可能な赤外線カメラと、該赤外線カメラから発光された光を再び赤外線カメラに反射させる再帰反射板とを用いる構造において、より敏感にタッチを検出するタッチ感知方法及びこれを用いる表示装置を提供することにある。

上記目的を達成するための本発明のタッチ感知方法は、表示パネルの３つ以上のコーナーに設けられた赤外線カメラセンサーと、前記表示パネルの４つの辺に対応する再帰反射板とを含む光学センシングフレームを有する表示装置のタッチ検出方法であって、前記赤外線カメラセンサーから光量を検出できる各領域別にタッチ認識用の下限臨界値及び上限臨界値を設定する段階と、前記各領域別に前記赤外線カメラセンサーを用いて光量をセンシングする段階と、前記センシングされた光量と下限臨界値とを対比して、該光量が下限臨界値よりも小さいか否か判断する段階と、前記下限臨界値よりもセンシングされた光量が小さい場合をタッチと判断し、該当の領域をタッチ地点として検出する段階と、前記下限臨界値よりもセンシングされた光量が大きいと、センシングされた光量が前記上限臨界値よりも大きいか判断する段階と、前記上限臨界値よりもセンシングされた光量が大きい場合をタッチと判断し、該当の領域をタッチ地点として検出する段階とを含んでなることを特徴とする。

また、本発明のタッチ感知方法は、タッチ領域に相当して光をセンシングする第１段階と、第１下限臨界値と前記タッチ領域に相当してセンシングされた光である第１光量とを比較する第２段階と、前記第１光量が前記第１下限臨界値と等しいまたは小さい時、タッチと感知する第３段階と、前記第１光量と上限臨界値とを比較する第４段階と、前記上限臨界値と等しいまたは大きい時、タッチと感知する第５段階とを含んでなることを特徴とする。

また、本発明の光学センシングフレームを有する表示装置は、表示パネルと、前記表示パネルの３個以上のコーナーに設けられる赤外線カメラセンサーと、前記表示パネルの４つの辺に対応する再帰反射板と、前記各赤外線カメラセンサーと連結されて、前記各赤外線カメラセンサーが検出する領域別のタッチ認識用の上限臨界値と下限臨界値を有する臨界値設定部、前記上限臨界値及び下限臨界値と前記赤外線カメラからセンシングされた光量とを比較する比較部、及び前記比較部でセンシングされた光量と前記下限限界値とを対比して、該光量が下限臨界値よりも小さいか否かを判断し、前記下限臨界値よりもセンシングされた光量が小さい場合をタッチと判断し、前記下限臨界値よりもセンシングされた光量が大きいと、前記上限臨界値よりもセンシングされた光量が大きい場合をタッチと判断し、該当の領域をタッチ地点として検出するようにタッチ演算を行うタッチ演算部を含むタッチ制御部とを含んでなることを特徴とする。

上述した本発明のタッチ感知方法及びこれを用いる光学センシングフレームを有する表示装置は、下記のような効果を有する。

第一、タッチ認識のための下限臨界値の他に上限臨界値も設定するので、全般的なタッチ性能を向上及び安定化させることができる。

第二、つめ及びその他反射材質でタッチした時に、上限臨界値によってタッチエラーを補正し、タッチ認識率を向上させることができる。

第三、特定領域で下限臨界値を上げて微細タッチに脆弱な特定区間に新しいタッチ臨界値を設定することで、タッチ解像力を向上させることができる。

第四、領域別上限臨界値、下限臨界値及び特定領域での臨界値を別々にすることによって、光量差により感知するタッチ感知の敏感度を高め、タッチ検出に失敗する確率を低減することができる。

従来の赤外線方式のタッチスクリーンでのタッチ感知方法を示す平面図である。 従来のタッチスクリーンでのタッチ感知方法を示すグラフである。 図２の方法を用いて実際のパネル上の各画素別位置による光量、臨界値、これによるタッチ検出を示すシミュレーション図である。 本発明のタッチ感知方法を用いる光学センシングフレームを有する表示装置を示す平面図である。 図４の赤外線カメラセンサーとその周辺部を示す斜視図である。 再帰反射板を表示パネルの側部に配置した時、測定角度と入射角との差を示す図である。 再帰反射板の入射角による反射効率を示す図である。 本発明のタッチ感知方法を示すフローチャートである。 本発明のタッチ感知方法が適用された光学センシングフレームを有する表示装置の概略図である。 図９のタッチ制御部を示すブロック図である。 本発明のタッチ感知方法を概略的に示すグラフである。 図１１のタッチ感知方法を実際のパネル上の各領域別に異なる光量に対して適用したシミュレーション図である。 本発明のタッチ感知方法を適用する場合、つめなどの表面反射によるタッチを検出する方式を示すシミュレーション図である。 本発明のタッチ感知方法を適用する場合、細いペンなどの微細タッチによるタッチを検出する方式を示すシミュレーション図である。

以下、添付の図面を参照しつつ、本発明のタッチ感知方法及びこれを用いる表示装置について詳細に説明する。

まず、本発明のタッチ感知方法を適用する表示装置を説明した後、これに適用するタッチ感知方法について説明する。

図４は、本発明のタッチ感知方法を用いる光学センシングフレームを有する表示装置を示す平面図であり、図５は、図４の赤外線カメラセンサーとその周辺部を示す斜視図である。

図４に示すように、本発明の光学センシングフレームを有する表示装置１０００は、表示パネル８０の３つのコーナー以上に対応して赤外線カメラセンサーモジュール２００が配置され、カメラセンサーモジュール２００の設置されているコーナーを除く表示パネル８０の辺にガイド構造物（図示せず）が設けられ、該ガイド構造物（図示せず）の側部に、一列に整列された複数個のプリズム（ｐｒｉｓｍ）からなる再帰反射層（ｒｅｔｒｏ−ｒｅｆｌｅｃｔｉｎｇ ｌａｙｅｒ）を含む再帰反射板３００が付着されている。

ここで、赤外線カメラセンサー２００、ガイド構造物及び再帰反射板３００をまとめて光学センシングフレーム（ｏｐｔｉｃａｌ ｓｅｎｓｉｎｇ ｆｒａｍｅ）５５０と称する。

場合によって、光学センシングフレーム５５０中のガイド構造物１７０は省略しても良い。

ここで、赤外線カメラセンサー２００を３個以上とした理由は、２個の赤外線カメラセンサーを備える時には赤外線カメラセンサー間に三角形状のデッドゾーンが発生するが、これら隣接した２個の赤外線カメラセンサー間のデッドゾーンを、残り１個の赤外線カメラセンサーによりセンシングするためである。この場合、デッドゾーンに相当して位置している赤外線カメラセンサーと残りの一辺に配置された赤外線カメラセンサーとの測量によって、デッドゾーンに相当する領域のタッチ有無が検出可能になる。

以下では、３個の赤外線カメラセンサー２００を有する場合を挙げて説明するが、これに限定されず、表示パネル８０の各コーナーに対応して赤外線カメラセンサー２００を有する場合も可能である。

一方、赤外線カメラセンサー２００は、対角正面で向かい合っている赤外線カメラセンサーから発光される光及び再帰反射板３００で反射される光をセンシングし、該センシングされた情報を受信して、タッチ制御部（図示せず）は、タッチ物体が表示パネルをタッチする時、再帰反射板３００からの反射光または対角正面の赤外線カメラセンサー２００から発光される光が遮断されることを感知することでタッチ有無を検出する。

ここで、赤外線カメラセンサー２００及び再帰反射板３００は、表示パネル８０上の周縁の同一水平面上に形成されることが、再帰反射効率を最適化するのに好適である。

この場合、再帰反射板３００は、表示パネル８０の周縁の表面上に形成されたガイド構造物の内側壁に取り付けられ、ガイド構造物は、赤外線カメラセンサー２００の位置する部位では除去される。このようにガイド構造物の除去された部位に赤外線カメラセンサー２００が配置される。このガイド構造物は、表示パネル８０の周縁の上側及び側部を取り囲むケーシング構造物、例えば、ケーストップ１８０内に着座されて、一体として形成される。

そして、光学センシングフレーム５５０において電気的連結を有するものは赤外線カメラセンサー２００であり、再帰反射板３００は電気的な連結関係なしに、表面に自体の再帰反射層を備えることによって、受光した光を反射する機能を果たす。

一方、光学センシングフレーム５５０は、表示パネル８０の周縁の上側と側面を取り囲むケーストップ１８０の内側に装着される。場合によって、ケーストップが省かれる場合、光学センシングフレーム５５０はシステムカバー（図示せず）で覆われることができる。

赤外線カメラセンサー２００は、表示モジュール５０上の周縁において対応する部分に配置され、再帰反射板３００は、赤外線カメラセンサー２００を除く残りの辺に対応して配置される。

赤外線カメラセンサー２００は、２つ以上の辺から再帰反射される光を受光する受光部（Ｓｅｎｓｏｒ）及び対角正面に向かって光を発光する発光部（ＬＥＤ）を備える。

そして、受光部（Ｓｅｎｓｏｒ）は、フォトセンサーを含むもので、例えば、フォトセンサーは、複数個のセンサーを含むラインセンサーアレイである。この場合、赤外線カメラセンサー２００がセンシングできる領域は、表示パネル８０のコーナーに隣接したドゥ２辺の間であり、該赤外線カメラセンサーと隣接した表示パネルの２辺のうち、一辺は、０゜の測定角度と定め、他の辺は９０゜の測定角度とする。万一、受光部のラインセンサーアレイが５００個のピクセルを有するとすれば、このラインセンサーアレイの０ピクセル隣接領域と５００番目のピクセル隣接領域は、再帰反射板３００により遮られる。すなわち、赤外線カメラセンサーのラインセンサーアレイが有する画角は、９０゜を越えるが、再帰反射板やガイド構造物により遮られるため、ｎ番目のピクセルから５００−ｍ番目のピクセルまでのみセンシング可能であり、前記ｎ番目のピクセルから５００−ｍ番目のピクセルまでに対して測定角度０〜９０゜に該当する角度を与える該当の測定角度で光量センシングを行う。

一方、赤外線カメラセンサー２００は、光量をセンシングしてその値をタッチ制御部（図示せず）に伝達し、該タッチ制御部は、タッチ時に再帰反射板３００から反射された反射光またはタッチ物体（手やペンなどの入力手段）のタッチ地点で赤外線カメラから出射された光が遮断されることを感知する。

ここで、表示パネル８０は、例えば、液晶パネルとすることができ、それ以外にも、有機発光表示パネル、電気泳動表示パネル、プラズマディスプレイパネル等としても良い。ここで、表示パネルを有機発光表示パネルまたは電気泳動表示パネルとする場合は、バックライトユニットを省略する。

そして、再帰反射板３００は、再帰反射層（ｒｅｔｒｏ−ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ ｌａｙｅｒ）と、再帰反射層の下面及び上面にそれぞれ形成された第１接着層及び第２接着層と、第２接着層上の光学フィルターとからなる。

ここで、再帰反射層３１２は、一種の広角が０゜〜６５゜の入射角に良い効率を示すキューブコーナー（ｃｕｂｅ−ｃｏｒｎｅｒ）構造の立方体からなるもので、一種のマイクロプリズム（ｍｉｃｒｏｐｒｉｓｍ）が連続して形成された形状とすることができる。

そして、上記光学フィルターは、約７００ｎｍ以上の波長を有する赤外線のみを透過させる性質を有する光学フィルターである。この光学フィルターは、アクリル系樹脂からなることができる。例えば、ＰＭＭＡ（Ｐｏｌｙ Ｍｅｔｈｙｌ ｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ）またはポリカーボネート（Ｐｏｌｙｃａｒｂｏｎａｔｅ）を用いることができる。

そして、該光学フィルターは、赤外線のみを透過させる目的で、可視光吸収特性を有するように色相をブラックレジンなどで黒くすることもできる。

あるいは、この光学フィルターは、ガラス（ｇｌａｓｓ）成分を含んでなることもできる。

ここで、再帰反射板３００は、赤外線カメラセンサーモジュール２００から発光／出射された光を受光してこれを再び反射させる機能を果たす。

図６は、再帰反射板を表示パネルの側部に配置した時、測定角度と入射角の差を示す図であり、図７は、再帰反射板の入射角による反射効率を示す図である。

図５の再帰反射板は、表示パネルの各辺に対して、再帰反射板内のプリズムの山の頂点が外側に向かうように配置される。この場合、再帰反射板は相対的に表示パネルよりも高い位置において再帰反射板の周縁に対応して形成される。

この場合、図６に示すように、１個の赤外線カメラセンサー２００が左上側に配置されると、この赤外線カメラセンサー２００を基準に、上側辺及び右上側コーナー（まる１）は測定角度が０°となり、右下側のコーナー（まる３）は約２９°、左下側のコーナーは９０°となる。すなわち、例えば、一つの赤外線カメラセンサー２００から感知できるピクセルを５００ピクセルとする時、赤外線カメラセンサー２００は約９８°の画角を有するが、赤外線カメラセンサー２００は正面が対角線上のコーナーに向かうように配置されており、その両辺にガイド構造物１１０の機構物が配置されているため、９８°の画角全体が表示パネルに含まれず、前後４°程度が機構物に遮られる領域帯に含まれる。したがって、ピクセルを測定角度とマッチングすると、約１９ピクセルから４８１ピクセルに対応する領域がも測定角度０°乃至９０°の範囲に対応することとなる。

この場合、再帰反射板のプリズム３１２からみると、測定角度０°と９０°の地点では入射角が０°とされるが、例えば、まる２の地点では、赤外線カメラセンサー２００の正面から光が入射されずに正面から外れて入射されるから、約１０°の入射角とされる。

ところが、図７に示すように、入射角の値にしたがって再帰反射効率が変わり、入射角が０°（再帰反射板の三角プリズムの下面に対して垂直）の時に再帰反射効率が最も大きく、入射角が増加するほど再帰反射効率は減少する。

したがって、このような再帰反射効率から、再帰反射板の入射角９０°に対応する測定角度０°及び９０°で最大の光量を有し、これら両角度の間では最大光量よりも低い光量を有することが予想できる。

図８は、本発明のタッチ感知方法を示すフローチャートである。

図８を参照すると、まず、ピクセルの各領域別タッチ認識用の下限臨界値と上限臨界値を設定する（Ｓ１０）。

その後、領域別に赤外線カメラセンサーを用いて光量をセンシングする（Ｓ１５）。

続いて、該センシングされた光量と下限臨界値とを対比して、センシングされた光量が下限臨界値よりも小さいか判断する（Ｓ２０）。

上記の判断結果、センシングされた光量が下限臨界値よりも小さいと、タッチされたと判断する（Ｓ３０）。

その後、該光量が小さいと判断された該当の領域に対する座標を読み、それをタッチ地点として検出する（Ｓ４０）。

一方、Ｓ２０の判断結果、センシングされた光量が下限臨界値より小さくないと判断されると、上限臨界値と比較して光量が大きいか判断する（Ｓ５０）。

上限臨界値よりも光量が大きいとタッチされたと判断し（Ｓ３０）、該当の領域に対する座標を読んでタッチ地点として検出する（Ｓ４０）。

一方、Ｓ５０の判断結果、光量が上限臨界値より大きくないと判断されると、センシングされた該当の領域はタッチされなかったと判断する（Ｓ６０）。

その後、Ｓ１５以降の過程を所定の時間間隔で行って、該当の領域がタッチされたか否かを判断することで、タッチ検出を行う。

一方、上述したタッチアセンブリーを有する表示装置では、光学的に類似な大きい値の光量が連続することから、タッチ検出し難い領域がある。

これに鑑みて、上記Ｓ１０の段階で下限臨界値を設定するに当たり、光学的に微細タッチに脆弱な領域では下限臨界値を上げて設定することによって、微細タッチに対する敏感度も向上させることができる。

図９は、本発明のタッチ感知方法が適用された光学センシングフレームを有する表示装置の概略図であり、図１０は、図９に示すタッチ制御部のブロック図である。

上述の赤外線カメラセンサーを用いる光量センシング段階（Ｓ１５）以外の残り段階（Ｓ１０、Ｓ２０、Ｓ３０、Ｓ４０、Ｓ５０、Ｓ６０）は、赤外線カメラセンサー２００と連結されたタッチ制御部７００により行われる。

すなわち、図９に示すように、タッチ制御部７００は、赤外線カメラセンサー２００からセンシングされた光量を受けてタッチ有無を判断し、タッチを感知するとタッチ座標を演算する。そして、タッチ制御部７００は、タッチ有無及びタッチ座標に関する情報をシステム８００に伝達する。該伝達された情報に基づいて、システム８００ではタッチイベントを行う。

図１０に示すように、タッチ制御部７００は、各赤外線カメラセンサーと連結されて、各赤外線カメラセンサーが検出する領域別のタッチ認識用の上限臨界値及び下限臨界値を有する臨界値設定部と、上限臨界値及び下限臨界値と赤外線カメラからセンシングされた光量とを比較する比較部と、該比較部で判断されたタッチ有無によってタッチ演算を行うタッチ演算部と、を含んでなる。そして、タッチ演算部は、システム８００にタッチ有無及びタッチ座標に関する情報を伝達する。

一方、タッチ制御部７００は、表示パネル側の制御部に含まれてなることもでき、表示パネル側の制御部と分離してなることもできる。

図１１は、本発明のタッチ感知方法を概略的に示すグラフである。

例えば、図１１に示すように、残りの領域において正常状態でセンシングされた光量の８０％をタッチ認識下限臨界値に設定した時、微細タッチに脆弱な特定領域では、正常状態でセンシングされた光量の９０％をタッチ認識下限臨界値に設定する。

図１１では、タッチ認識下限臨界値が残りの領域において同一の値と示されているが、これは単なる概略図であり、実際に、表示パネルに赤外線カメラと再帰反射板を配置すると、領域別に再帰反射板で受光する入射角の相違と、別の赤外線カメラの有無あるいは赤外線カメラからの距離によって、光量の相違が発生するので、実際にシミュレーションで適用すると、下限臨界値と上限臨界値は領域別に別々の値を有することになる。

図１２は、図１１のタッチ感知方法を、実際パネル上の各領域別に異なる光量に対して適用したシミュレーション図である。

図１２は、図１１のタッチ感知方法を実際の表示パネル上に適用した例で、前述したように、実際に表示パネルに赤外線カメラと再帰反射板を配置すると、領域別再帰反射板で受光する入射角の相違と、別の赤外線カメラの有無あるいは赤外線カメラからの距離によって、正常状態（タッチ無し）では光量差が発生するので、これを勘案して具現すると、領域別下限臨界値、上限臨界値、特定領域での調節値の相異が発生する。

すなわち、特定領域を除く残りの領域において定常状態の光量の８０％の数値にタッチ認識用の下限臨界値を設定する。この場合、特定領域は、フォトセンサーの解像度を約５００ピクセルを基準とする時、約３５０〜４５０ピクセルに該当する領域で、例えば、図４を基準に説明すると、左上側コーナーに位置している赤外線カメラセンサーから上側辺のコーナーが０°であり、左側辺が９０°である時、６０〜８７゜の測定角度に相当する。

例えば、構造的に説明すると、特定タッチ領域は、１６：９の横／縦比を有する直方形のタッチ領域（８０に相当する。）を有するとすれば、このタッチ領域内に、第１及び第２光量をセンシングする赤外線カメラセンサーが位置している第１頂点、この第１頂点と隣接するタッチ領域の横線末端の第２頂点、及びこの第２頂点からタッチ領域の縦線上の縦の長さの３／８地点の第３頂点により描かれる三角領域に相当するものである。

このように、下限臨界値を、赤外線カメラセンサーが検出できる領域のうち一部の領域においてのみ上げることができる。このような一部の領域は、タッチがない時に光量の出力が増加する領域である。

そして、赤外線カメラセンサーが検出できる領域のうち一部の領域は、赤外線カメラセンサーと隣接している表示パネルの２辺のうち一辺に対して測定角度を０゜とし、他の辺に対して測定角度を９０゜とする時、６０〜８７゜の測定角度であることが好ましい。

そして、上限臨界値は、金属、つめまたは反射性の強い材質によるタッチ入力をセンシングするために備えたもので、定常状態の光量の約１．３倍の範囲内で定められる。すなわち、センシングされた光量が上限臨界値を超える場合、タッチされたと判断し、このような上限臨界値を超過する光量のセンシングは、反射性材質によるタッチ及び乱反射の生じるつめなどの材料によるタッチを意味する。

そして、下限臨界値は、タッチのない時に受光された光量の約８０％に設定する。

ここで、上限臨界値と下限臨界値が必ずしも正常状態の光量に対して１．３と０．８の数値に限定されるわけではなく、使用する光学センシングフレームを有する表示装置の解像力及び敏感度を考慮して増減させることができる。敏感度を向上させるには、上限臨界値を正常状態における光量の１．３±０．１５倍の範囲とすることが好ましい。

また、下限臨界値は、相対的に下限臨界値を上げる特定領域との比較のために、特定領域と残り領域との光量差は約０．１とすることが好ましい。

例えば、特定領域の下限臨界値は、正常状態における光量の約０．９倍とし、残り領域の下限臨界値は、正常状態における光量の約０．８倍とすることが好ましい。

図１３は、本発明のタッチ感知方法を適用する場合、つめなどの表面反射によるタッチを検出する方式を示すシミュレーション図である。

図１３に示すように、本発明のタッチ感知方法を適用する場合、例えば、つめなどの表面から乱反射されて、赤外線カメラセンサーの光量出力が急激に増加したり飽和したりすると、この光量を上限臨界値と比較し、上限臨界値より大きいと、乱反射が発生したと認識してタッチと判断し、該当の位置を検出することができる。

この場合、上述したように、上限臨界値は、定常状態における光量の１．３±０．１５倍とする。

図１４は、本発明のタッチ感知方法を適用する場合、細いペンなどの微細タッチ時にこのタッチを検出する方式を示すシミュレーション図である。

図１４は、本発明のタッチ感知方法を用いて、特に微細タッチに対するタッチ認識に脆弱な約３５０ピクセルから４５０ピクセルまでに相当する領域に対して下限臨界値を上げたものである。

こうすると、細いペンなどの微細タッチを行う場合、従来の全領域に対して正常状態における光量の０．８倍と下限臨界値を設定した場合には測定不可能だった微細タッチを、検出することが可能になるため、微細タッチ時に解像力を高め、安定且つ向上したタッチ性能を発揮することができる。

このように、本発明のタッチ感知方法は、乱反射と微細タッチの両方を検出できるようにし、全般的なタッチ性能を向上させ、検出値を安定化させることができる。

また、つめ及びその他反射材質でタッチした時、赤外線カメラセンサーモジュールの光出力が増加してタッチ認識が不可能な場合を改善することによって、タッチエラーを補正し、タッチ認識率を向上させる。

例えば、赤外線カメラセンサーが５００ピクセルの解像度を有するとすれば、光学的に約３５０〜４５０ピクセルの領域帯では微細タッチの感知が不可能だったが、この領域にに対して新しい下限臨界値を設定することによってタッチ性能及び解像力を向上させることができる。

上述の動作原理によってタッチ検出に失敗する確率を低減することができる。

そして、上述のタッチ感知方法を行うために、赤外線カメラセンサーは、ＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）を介して表示パネルの制御部と連結されており、この制御部は、赤外線カメラセンサーで受光して検出された光量と既設定の下限臨界値及び上限臨界値とを比較する比較部を含むタッチ認識プロセッサーをさらに含むことができる。

一方、本発明は、以上説明した具体的な実施例及び添付の図面に限定されるものではなく、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲内で種々の置換、変形及び変更が可能であるということが、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にとっては明らかである。

８０ 表示パネル
２００ 赤外線カメラセンサーモジュール
ＬＥＤ 発光部
Ｓｅｎｓｏｒ 受光部
３００ 再帰反射板
５５０ 光学センシングフレーム
７００ タッチ制御部
８００ システム

Claims (25)

1. 表示パネルの３つ以上のコーナーに設けられた赤外線カメラセンサーと、前記表示パネルの４つの辺に対応する再帰反射板とを含む光学センシングフレームを有する表示装置のタッチ検出方法であって、
   前記赤外線カメラセンサーから光量を検出できる各領域別にタッチ認識用の下限臨界値及び上限臨界値を設定する段階と、
   前記各領域別に前記赤外線カメラセンサーを用いて光量をセンシングする段階と、
   前記センシングされた光量と下限臨界値とを対比して、該光量が下限臨界値よりも小さいか否か判断する段階と、
   前記下限臨界値よりもセンシングされた光量が小さい場合をタッチと判断し、該当の領域をタッチ地点として検出する段階と、
   前記下限臨界値よりもセンシングされた光量が大きいと、センシングされた光量が前記上限臨界値よりも大きいか判断する段階と、
   前記上限臨界値よりもセンシングされた光量が大きい場合をタッチと判断し、該当の領域をタッチ地点として検出する段階と、
   を含んでなることを特徴とするタッチ感知方法。
2. 前記上限臨界値よりもセンシングされた光量が小さい場合、未タッチと判断する段階をさらに含んでなることを特徴とする、請求項１に記載のタッチ感知方法。
3. 前記タッチ認識用の上限臨界値は、未タッチ時の光量に対して１１５％乃至１４５％の範囲と定めることを特徴とする、請求項１に記載のタッチ感知方法。
4. 前記下限臨界値を、前記赤外線カメラセンサーが検出できる領域のうち一部の領域でのみ上げることを特徴とする、請求項１に記載のタッチ感知方法。
5. 前記一部の領域は、未タッチ時に光量の出力が増加する領域であることを特徴とする、請求項４に記載のタッチ感知方法。
6. 前記赤外線カメラセンサーが検出できる領域のうち一部の領域は、
   前記赤外線カメラセンサーと隣接する表示パネルの２つの辺のうち一辺に対して測定角度を０゜にし、他の辺に対して９０゜にする時、６０〜８７゜の測定角度であることを特徴とする、請求項５に記載のタッチ感知方法。
7. 前記タッチ認識用の下限臨界値は、一部領域を除く領域では未タッチ時の光量に対して８０％に設定し、前記一部領域は９０％に上げることを特徴とする、請求項５に記載のタッチ感知方法。
8. 前記下限臨界値及び上限臨界値の設定、前記下限臨界値とセンシングされた光量との比較、前記センシングされた光量と上限臨界値との比較、及び前記タッチ地点の検出は、前記赤外線カメラセンサーと連結されたタッチ制御部で行われることを特徴とする、請求項１に記載のタッチ感知方法。
9. タッチ領域に相当して光をセンシングする第１段階と、
   第１下限臨界値と前記タッチ領域に相当してセンシングされた光である第１光量とを比較する第２段階と、
   前記第１光量が前記第１下限臨界値と等しいまたは小さい時、タッチと感知する第３段階と、
   前記第１光量と上限臨界値とを比較する第４段階と、
   前記上限臨界値と等しいまたは大きい時、タッチと感知する第５段階と、
   を含んでなることを特徴とするタッチ感知方法。
10. 前記第２段階で、前記第１光量が第１下限臨界値よりも大きい時、前記第５段階を進行することを特徴とする、請求項９に記載のタッチ感知方法。
11. 前記上限臨界値は、未タッチ時の前記タッチ領域に相当する反射光の１１５％乃至１４５％とすることを特徴とする、請求項９に記載のタッチ感知方法。
12. 前記第１下限臨界値は、未タッチ時の前記タッチ領域に相当する反射光の８０％にすることを特徴とする、請求項９に記載のタッチ感知方法。
13. 特定タッチ領域に相当する光をセンシングする第６段階と、
    前記特定タッチ領域に相当してセンシングした光である第２光量を、前記第１下限臨界値よりも大きい第２下限臨界値と比較する第７段階と、
    前記第２光量が前記第２下限臨界値より小さいまたは等しい時、タッチと感知する第８段階と、
    をさらに含むことを特徴とする、請求項１０に記載のタッチ感知方法。
14. 前記特定タッチ領域は、前記第１及び第２光量をセンシングする赤外線カメラセンサーから測定角度６０゜乃至８７゜の範囲であることを特徴とする、請求１３に記載のタッチ感知方法。
15. 前記特定タッチ領域は、５００ピクセルを有する赤外線カメラセンサーにおいて３５０乃至４５０のピクセルに相当する領域であることを特徴とする、請求項１３に記載のタッチ感知方法。
16. 前記特定タッチ領域は、１６：９の横／縦比を有する直方形のタッチ領域内に、前記第１及び第２光量をセンシングする赤外線カメラセンサーの位置している第１頂点、前記第１頂点と隣接する前記タッチ領域の横線末端の第２頂点、及び前記第２頂点から前記タッチ領域の縦線上に縦の長さの３／８の地点である第３頂点により描かれる三角領域に相当することを特徴とする、請求項１３に記載のタッチ感知方法。
17. 前記第２下限臨界値は、未タッチ時の前記特定タッチ領域に相当するセンシングされた光量の９０％に相当する値であることを特徴とする、請求項１３に記載のタッチ感知方法。
18. 表示パネルと、
    前記表示パネルの３個以上のコーナーに設けられる赤外線カメラセンサーと、
    前記表示パネルの４つの辺に対応する再帰反射板と、
    前記各赤外線カメラセンサーと連結されて、前記各赤外線カメラセンサーが検出する領域別のタッチ認識用の上限臨界値と下限臨界値を有する臨界値設定部、前記上限臨界値及び下限臨界値と前記赤外線カメラからセンシングされた光量とを比較する比較部、及び前記比較部でセンシングされた光量と前記下限限界値とを対比して、該光量が下限臨界値よりも小さいか否かを判断し、前記下限臨界値よりもセンシングされた光量が小さい場合をタッチと判断し、前記下限臨界値よりもセンシングされた光量が大きいと、前記上限臨界値よりもセンシングされた光量が大きい場合をタッチと判断し、該当の領域をタッチ地点として検出するようにタッチ演算を行うタッチ演算部を含むタッチ制御部と、
    を含んでなることを特徴とする、光学センシングフレームを有する表示装置。
19. 前記赤外線カメラセンサーが検出する領域は、前記赤外線カメラセンサーの位置している表示パネルのコーナーに隣接した２つの辺の間であることを特徴とする、請求項１８に記載の光学センシングフレームを有する表示装置。
20. 前記赤外線カメラセンサーと隣接した表示パネルの２つの辺のうち、一辺は０゜の測定角度とし、他の辺は９０゜の測定角度とすることを特徴とする、請求項１９に記載の光学センシングフレームを有する表示装置。
21. 前記上限臨界値は、未タッチ時の光量の１１５％乃至１４５％の範囲と定めることを特徴とする、請求項１８に記載の表示装置。
22. 前記下限臨界値を、前記赤外線カメラセンサーが検出できる領域のうち一部の領域でのみ上げることを特徴とする、請求項２０に記載の表示装置。
23. 前記一部の領域は、未タッチ時に光量の出力が増加する領域であることを特徴とする、請求項２２に記載の表示装置。
24. 前記一部の領域は、前記赤外線カメラセンサーからの測定角度が６０〜８７゜であることを特徴とする、請求項２３に記載の表示装置。
25. 前記タッチ認識用の下限臨界値は、一部の領域を除く領域では未タッチ時の光量の８０％にし、該一部の領域では９０％に上げることを特徴とする、請求項２３に記載の表示装置。

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