(57)【要約】【課題】接触した指の本数を検出可能な表示装置を提供することを課題とする。【解決手段】対向する両主面を有するカバーガラス１において表示領域に対向する側の一主面に形成された透明電極２と、カバーガラス１の他方側の一主面に接触した指７と透明電極２との間に形成され、接触面積の大きさに応じて変化する静電容量の変化量を検出する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向する両主面を有するカバーガラスにおいて表示領域に対向する側の一主面に形成された透明電極と、
前記カバーガラスの他方側の一主面に接触した指と前記透明電極との間に形成され、接触面積の大きさに応じて変化する静電容量の変化量を検出する接触状態検出部と、
を有することを特徴とする表示装置。
【請求項２】
前記接触状態検出部は、
前記静電容量の変化量に対応する複数の閾値を前記指の本数に関連付けて記憶しておき、検出された前記変化量がいずれかの閾値を超える場合に、当該閾値に関連付けられた本数分の指が接触していることを検出し、
前記複数の閾値は、１本分の指に関連付けられた第１の閾値と、２本分の指に関連付けられた第２の閾値とであって、
第１の猶予期間を更に記憶しておき、検出された前記変化量が前記第１の猶予期間内に前記第１の閾値を超えて更に前記第２の閾値を超える場合には、１本分の指が接触しているとして検出し、
第１の傾斜閾値を更に記憶しておき、検出された前記変化量の軌跡の傾きが時間軸方向に対して前記第１の傾斜閾値以上であって、前記第１の閾値を越えてから前記第２の閾値を超えるまでの間の前記変化量の傾きが略一定である場合に、１本分の指が接触しているとして検出することを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前記接触状態検出部は、
第２の猶予期間を更に記憶しておき、前記第１の猶予期間内に前記第２の閾値を超えた後に検出された前記変化量が前記第２の猶予期間内で略一定であって、２本目の指の接触により当該変化量が更に変化した場合に、前記第２の閾値を当該変化後の変化量に対応付けることを特徴とする請求項２に記載の表示装置。
【請求項４】
前記接触状態検出部は、
第２の傾斜閾値を記憶しておき、検出された前記変化量の軌跡の傾きが時間軸方向に対して前記第２の傾斜閾値を超えた時から前記指が接触していると判定し、
前記第２の傾斜閾値よりも大きい第３の傾斜閾値を更に記憶しておき、検出された前記変化量の軌跡の傾きが時間軸方向に対して前記第３の傾斜閾値を超えている場合には、前記指は接触していないと判定し、
前記第２の傾斜閾値を、検出された前記変化量の軌跡の傾きの増減に応じて変化させると共に、前記第３の傾斜閾値を当該第２の傾斜閾値の変化に追従するよう変化させることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項５】
前記表示領域において縦横に列設される信号線及び走査線の各交点付近に形成される表示素子と、
前記表示素子のそれぞれに対応して少なくとも１個づつ設けられ、それぞれが指定された範囲の入射光を受光して電気信号に変換する撮像部と、
前記撮像部で変換された前記電気信号に応じた電荷を蓄積する電荷蓄積部と、
前記電荷蓄積部に蓄積された前記電荷に応じた信号を一時的に格納する撮像結果格納部と、
制御信号線の論理に応じて、前記撮像結果格納部に格納された前記信号を出力するか否かを切替制御する出力切替部と、を更に有し、
前記接触状態検出部は、
交流電流を前記透明電極に印加することにより、前記静電容量の変化量を検出することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像を表示する表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、表示光出射面に接触した指先の位置を光学的手法により検出する表示装置の技術が開示されている（特許文献１参照）。
【０００３】
しかしながら、接触した指の本数を検出できないという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−８３３２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記を鑑みてなされたものであり、接触した指の本数を検出可能な表示装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、対向する両主面を有するカバーガラスにおいて表示領域に対向する側の一主面に形成された透明電極と、前記カバーガラスの他方側の一主面に接触した指と前記透明電極との間に形成され、接触面積の大きさに応じて変化する静電容量の変化量を検出する検出部と、を有することを要旨とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、接触した指の本数を検出可能な表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本実施の形態に係る表示装置の構成を示す図である。
【図２】接触位置検出部の機能ブロックを示す図である。
【図３】接触状態検出部の回路構成を示す図である。
【図４】指の接触本数を検出するための説明図である。
【図５】指の接触本数を検出するための説明図である。
【図６】指の接触本数を検出するための説明図である。
【図７】指の接触本数を検出するための説明図である。
【図８】指の接触本数を検出するための説明図である。
【図９】指の接触本数を検出するための説明図である。
【図１０】指の接触本数を検出するための説明図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１は、本実施の形態に係る表示装置の構成を示す図である。この表示装置は、対向する両主面を有するカバーガラス１と、カバーガラス１において表示領域４に対向する側の一主面に成膜された透明電極２と、表示領域４を表面に形成したアレイ基板３と、フレキシブルプリント基板６を介してアレイ基板３に接続された静電容量駆動基板５と、アレイ基板３において表示領域４の周辺に形成された接触位置検出部１０と、静電容量駆動基板５の表面に形成された接触状態検出部２０とを備えている。なお、透明電極２としては、例えばＩＴＯ（Indium. Tin. Oxide）を用いることができる。
【００１０】
表示領域４は、縦横に列設される信号線４ｂ及び走査線４ａの各交点付近に表示素子を形成し、走査線４ａに印加された走査信号によって表示素子のＴＦＴ９がオンに制御されるタイミングで、信号線４ｂに印加された画像信号を画素電極４ｄに供給し、画素電極４ｄに対向配置された対向電極４ｆとの間に生じた電位差に応じて液晶層４ｄの液晶分子の傾きを変化させることにより、画像を表示可能となっている。
【００１１】
また、各表示素子には画像取込用の画像センサ４ｇが更に形成されており、各画像センサ４ｇによって取込まれた各入射光は接触位置検出部１０に対して出力されるようになっている。接触位置検出部１０は、図２に示すように、撮像部１０ａと、電荷蓄積部１０ｂと、撮像結果格納部１０ｃと、出力切替部１０ｄと、位置座標演算部１０ｅとを備えている。
【００１２】
最初に、各表示素子のそれぞれに対応して少なくとも１個づつ設けられた撮像部１０ａが、それぞれが指定された範囲の入射光を受光して電気信号に変換する。次に、電荷蓄積部１０ｂが、撮像部１０ａで変換された電気信号に応じた電荷を蓄積する。そして、撮像結果格納部１０ｃが、電荷蓄積部１０ｂに蓄積された電荷に応じた信号を一時的に格納する。その後、出力切替部１０ｄが、制御信号線８の論理に応じて、撮像結果格納部１０ｃに格納された信号を出力するか否かを切替制御し、位置座標演算部１０ｅが、出力された信号に基づいて、カバーガラス１に接触してきた指７の接触位置を計算する。
【００１３】
一方、接触状態検出部２０は、透明電極２に接続されており、カバーガラス１の他方側の一主面に指７が接触した場合には、指７と透明電極２との間に接触面積の大きさに比例した静電容量が形成されるため、その静電容量の変化量を検出する機能を備えている。以下、接触状態検出部２０の構成及び機能について説明する。
【００１４】
図３は、接触状態検出部の回路構成を示す図である。この接触状態検出部２０は、形成された静電容量の変化を把握するための基準となる交流電流を交流信号発生部２０ａで発生させ、透明電極２に対して継続的に印加しておく。交流電流印加中に指７がカバーガラス１に接触した場合には、透明電極２との間に形成された静電容量の影響により、接触状態検出部２０に流れる交流電流に変化が生じることになる。また、透明電極２の接続先の構成（図３に示す２０ｇ）と同様の構成を用いて比較容量２０ｂを形成しておき、第１のアナログフィルタ２０ｃ１を介して静電容量の影響によって変化した交流電流のノイズを除去すると共に、第２のアナログフィルタ２０ｃ２を介して比較容量２０ｂから出力された交流電流のノイズを除去した後に、ノイズ除去後の各交流電流を差動増幅器２０ｄに入力する。これにより、指７がカバーガラス１に接触していない場合には、差動増幅器２０ｄの出力は０となり、接触した場合には、その接触面積の大きさに応じた交流電流分のみを増幅するので、静電容量の変化量を正確に検出することが可能となる。その後、差動増幅器２０ｄから出力された変化量はＡ／Ｄコンバータ２０ｅによりデジタル変換された後に、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等で構成された検出処理部２０ｆによって指７の接触が検出されることになる。
【００１５】
すなわち、接触位置検出部１０により、指７の影やバックライト（図示せず）光が指７で反射する光の撮像画像から指７の接触している位置座標を検出することが可能となると共に、接触状態検出部２０により、接触面積の大きさに応じて変化した静電容量の変化量を検出するので、接触した指７の本数を検出することが可能なタッチパネル機能を有する表示装置を提供することができる。
【００１６】
続いて、接触状態検出部２０の検出処理部２０ｆにおける指７の接触本数の検出処理について具体的に説明する。前述したように、指７の接触による静電容量の変化量は接触面積に比例するため、検出処理部２０ｆは、静電容量の変化量に対応する複数の閾値を指７の本数に関連付けて予め記憶しておき、検出された変化量がいずれかの閾値を超える場合に、その超えた閾値に関連付けられた本数分の指が接触していることを検出する。例えば、図４に示すように、１本分の指に関連付けられた第１の閾値と、２本分の指に関連付けられた第２の閾値とを予め記憶しておく。そして、検出処理部２０ｆは、検出された変化量が第１の閾値を超えた場合に、１本の指が接触しているものとし、更に第２の閾値を超えた場合に、２本の指が接触しているものとして検出結果を出力する。
【００１７】
また、１本の指でベタ押しすることにより接触面積が大きくなった場合であっても接触した指の本数を確実に検出するため、検出処理部２０ｆは、図５に示すように、短い第１の猶予期間を更に記憶しておき、検出された変化量が第１の猶予期間内に第１の閾値を超えて更に第２の閾値を超える場合には、１本分の指が接触しているとして検出する。これは、ベタ押しされた場合には、検出された変化量の変位が急峻に変動することを利用するものである。これにより、１本の指でベタ押しされた場合であっても、接触した指の本数が２本であるとするような誤った検出結果の出力を防止することが可能となる。
【００１８】
さらに、じわじわと１本の指でベタ押しすることにより接触面積が大きくなった場合であっても接触した指の本数を確実に検出するため、検出処理部２０ｆは、図６に示すように、ある一定の第１の傾斜閾値を更に記憶しておき、第１の閾値を超えてから静電容量の変化量の軌跡の傾きを監視し、監視した変化量の軌跡の傾きが時間軸方向に対して第１の傾斜閾値以上であって、第１の閾値を越えてから第２の閾値を超えるまでの間の変化量の傾きが略一定である場合には、１本分の指が接触しているとして検出する。これにより、じわじわと１本の指でベタ押しされた場合であっても、接触した指の本数が２本であるとするような誤った検出結果の出力を防止することが可能となる。
【００１９】
さらにまた、１本の指でベタ押しされた状態で２本目の指が更に接触した場合であっても、接触した指の本数を確実に検出するため、検出処理部２０ｆは、図７に示すように、第２の猶予期間を更に記憶しておき、第１の猶予期間内に第２の閾値を超えた後に検出された変化量が、第２の猶予期間内で略一定（すなわち、ある程度の猶予期間後をもって安定化）であって、２本目の指の接触によりその変化量が更に変化した場合に、第２の閾値を変化後の変化量に対応付けるように設定する。これにより、ベタ押しされた状況において本来の２本目の指が接触してきた場合であっても、接触した指の本数を確実に検出することが可能となる。
【００２０】
また、検出処理部２０ｆは、指７がカバーガラス１に接触した瞬間からいずれかの閾値を超えるまでの期間を接触判定期間として検出可能となっている。例えば、図８に示すように、接触なしの状態で指７がカバーガラス１に接触し、静電容量の変化量が変化し始めてから第１の閾値を超えるまでの期間を接触判定期間Ａとしている。ここで、指の触り方によっては緩やかに変化量が変動するため、接触判定が成立するまでに時間を要することになる。そこで、検出処理部２０ｆは、ある一定の第２の傾斜閾値を記憶しておき、検出された変化量の軌跡の傾きが時間軸方向に対して第２の傾斜閾値を超えた時から指が接触していると判定する。すなわち、その第２の傾斜閾値を超えた場合には指がカバーガラスに接触していると判定するため、接触判定が成立するまでの期間を短くすることが可能となり（図８に示す接触判定期間Ｂに相当）、タッチパネルを操作しているユーザに対して速いレスポンスを与え、表示装置の実用性を高めることが可能となる。
【００２１】
さらに、第２の傾斜閾値を超えた理由がノイズの影響であった場合でも正確に接触判定を行うため、検出処理部２０ｆは、図９に示すように、第２の傾斜閾値よりも大きい第３の傾斜閾値を更に記憶しておき、検出された変化量の軌跡の傾きが時間軸方向に対して第３の傾斜閾値を超えている場合には、指は接触していないと判定する。すなわち、第２の傾斜閾値を超えている場合であっても、更に第３の傾斜閾値をも超えている場合には、その指の接触判定を無効にすることにより、ノイズによる誤入力を防止することが可能となる。
【００２２】
さらにまた、傾きの計算値の振れ幅（ベースライン）が周囲の電磁波等の影響によって変化した場合であっても正確に接触判定を行うため、検出処理部２０ｆは、図１０に示すように、第２の傾斜閾値を、検出された変化量の軌跡の傾きの増減に応じて変化させると共に、第３の傾斜閾値を第２の傾斜閾値の変化に追従するよう変化させる。具体的には、Ａ時間から、ベースラインが高いＢ時間に変化した場合に、傾きの値が増加したことに対応して第２の傾斜閾値と第３の傾斜閾値を増加させる。また、Ｂ時間から、Ｂ時間よりも低いがＡ時間よりも高いベースラインのＣ時間に変化した場合に、傾きの値が低下したことに対応して第２の傾斜閾値と第３の傾斜閾値を減少させる。ただし、Ｂ時間において、傾きが一時的に第２の傾斜閾値を超えて第３の傾斜閾値未満である場合には（図１０に示すＤ）、第２の傾斜閾値と第３の傾斜閾値は変化させない。同様に、Ｃ時間において、傾きが一時的に第３の傾斜閾値を超える場合にも（図１０に示すＥ）、第２の傾斜閾値と第３の傾斜閾値は変化させない。すなわち、ベースラインの増減に応じて第２の傾斜閾値と第３の傾斜閾値をリアルタイムで更新するため、環境の変化による誤認識率の増加や認識率の低下を防止することが可能となる。
【００２３】
本実施の形態によれば、対向する両主面を有するカバーガラス１において表示領域に対向する側の一主面に形成された透明電極２と、カバーガラス１の他方側の一主面に接触した指７と透明電極２との間に形成され、接触面積の大きさに応じて変化する静電容量の変化量を検出するので、接触した指の本数を検出可能な表示装置を提供することができる。
【符号の説明】
【００２４】
１…カバーガラス
２…透明電極
４…表示領域
７…指
８…制御信号線
１０…接触位置検出部
１０ａ…撮像部
１０ｂ…電荷蓄積部
１０ｃ…撮像結果格納部
１０ｄ…出力制御部
１０ｅ…位置座標演算部
２０…接触状態検出部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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