(57)【要約】【課題】タッチ検出面に作用するせん断力に関する情報を取得する。【解決手段】タッチコントローラが、タッチ検出面を有するタッチ検出デバイスから検出信号を取得するアナログフロントエンドと、検出信号に基づいてタッチ検出面に力が作用する着力点の位置及び着力点においてタッチ検出面に物体が作用する力を検出するように構成された演算装置とを具備する。タッチコントローラは、タッチ検出面に物体が作用する力の大きさが所定の閾値を超えたことに応じて押し込み検出状態に設定される。演算装置は、タッチコントローラが押し込み検出状態にあるときに、着力点の位置の変化に応じて、タッチ検出面に作用するせん断力の方向に対応する方向データを生成するように構成されている。【選択図】図６
2018200494.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タッチ検出面を有するタッチ検出デバイスから検出信号を取得するアナログフロントエンドと、
前記検出信号に基づいて前記タッチ検出面に力が作用する着力点の位置及び前記着力点において前記タッチ検出面に物体が作用する力を検出するように構成された演算装置
とを具備するタッチコントローラであって、
前記タッチコントローラは、前記タッチ検出面に前記物体が作用する前記力の大きさが所定の閾値を超えたことに応じて押し込み検出状態に設定され、
前記演算装置は、前記タッチコントローラが前記押し込み検出状態にあるときに、前記着力点の位置の変化に応じて、前記タッチ検出面に作用するせん断力の方向に対応する方向データを生成するように構成された
タッチコントローラ。
【請求項２】
請求項１に記載のタッチコントローラであって、
前記演算装置は、前記タッチコントローラが前記押し込み検出状態にあるときに、前記タッチコントローラが前記押し込み検出状態にある第１時刻において検出された前記着力点の位置である第１位置と前記第１時刻よりも前の第２時刻において検出された前記着力点の位置である第２位置とに基づいて、前記方向データを生成するように構成された
タッチコントローラ。
【請求項３】
請求項２に記載のタッチコントローラであって、
前記演算装置は、前記タッチコントローラが前記押し込み検出状態にあるときに、第１方向における前記第１位置の座標と前記第２位置の座標の差分である第１差分と、前記第１方向に垂直な第２方向における前記第１位置の座標と前記第２位置の座標の差分である第２差分とに基づいて前記方向データを生成する
タッチコントローラ。
【請求項４】
請求項３に記載のタッチコントローラであって、
前記演算装置は、前記第１差分の絶対値と前記第２差分の絶対値とのうちの少なくとも一方が所定の閾値よりも大きい場合に前記方向データを出力し、前記第１差分の絶対値と前記第２差分の絶対値の両方が所定の閾値よりも小さい場合には前記方向データを出力しない
タッチコントローラ。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載のタッチコントローラであって、
前記演算装置は、前記着力点の位置及び前記着力点に作用する力の大きさを示す作用力データを出力するように構成された
タッチコントローラ。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかに記載のタッチコントローラであって、
前記タッチ検出面への前記物体の接触が前記演算装置によって検知されていない場合に前記タッチコントローラがタッチ非検出状態に設定され、
前記演算装置が前記検出信号に基づいて前記タッチ検出面への前記物体の接触を検知すると、前記タッチコントローラがタッチ検出状態に移行し、
前記タッチコントローラが前記タッチ検出状態にあるときに前記タッチ検出面に前記物体が作用する力が前記所定の閾値を超えたことに応答して、前記タッチコントローラが前記押し込み検出状態に移行する
タッチコントローラ。
【請求項７】
タッチ検出面及び表示領域を有する表示モジュールと、
前記表示モジュールからアナログ検出信号を取得し、前記アナログ検出信号に応答してタッチ検出データを生成するように構成されたタッチコントローラと、
画像データを生成するホスト装置と、
前記画像データに応答して前記表示モジュールを駆動して前記画像データに対応する画像を前記表示領域に表示する表示ドライバ
とを具備し、
前記タッチコントローラは、前記タッチ検出面に物体が作用する力が所定の閾値を超えたことに応じて押し込み検出状態に移行し、
前記タッチコントローラは、前記タッチコントローラが前記押し込み検出状態にあるときに、前記タッチ検出面に前記力が作用する着力点の位置の変化に応じて、前記タッチ検出面に作用するせん断力の方向に対応する方向データを含む前記タッチ検出データを生成するように構成され、
前記ホスト装置は、前記タッチ検出データを受け取り、前記タッチ検出データに応じて前記画像データを生成する
表示システム。
【請求項８】
請求項７に記載の表示システムであって、
前記ホスト装置は、前記タッチコントローラが前記押し込み検出状態にあるときに、前記タッチコントローラが前記押し込み検出状態にある第１時刻において検出された前記着力点の位置である第１位置と前記第１時刻よりも前の第２時刻において検出された前記着力点の位置である第２位置とに基づいて、前記方向データを生成するように構成された
表示システム。
【請求項９】
請求項７又は８に記載の表示システムであって、
前記タッチ検出データは、前記着力点の位置及び前記着力点に作用する力の大きさを示す作用力データを含んでいる
表示システム。
【請求項１０】
請求項９に記載の表示システムであって、
前記ホスト装置は、前記表示領域に画像要素を表示するように前記画像データを生成し、
前記ホスト装置は、前記画像要素が移動する移動速度が、前記作用力データに記述された前記着力点に作用する力の大きさに依存し、前記画像要素が移動する移動方向が、前記方向データに依存するように前記画像データを生成する
表示システム。
【請求項１１】
請求項１０に記載の表示システムであって、
前記ホスト装置は、前記画像要素が移動する移動速度が、前記着力点に作用する力の大きさに対して単調に増加するように前記画像データを生成する
表示システム。
【請求項１２】
請求項１０に記載の表示システムであって、
前記ホスト装置は、前記画像要素が移動する移動速度が、前記着力点に作用する力の大きさに比例するように前記画像データを生成する
表示システム。
【請求項１３】
タッチ検出面及び表示領域を有する表示モジュールと、前記表示モジュールからアナログ検出信号を取得し、前記アナログ検出信号に応答してタッチ検出データを生成するように構成されたタッチコントローラと、前記表示モジュールを駆動する表示ドライバを含む表示システムに使用されるホスト装置であって、
前記タッチ検出データを受け取るインタフェースと、
前記タッチ検出データに応答して前記表示領域に表示される画像に対応する画像データを生成するプロセッサ
とを具備し
前記タッチ検出データは、物体の接触によって前記タッチ検出面に作用する力の着力点の位置及び前記着力点に作用する前記力の大きさを示す作用力データと、前記着力点の位置の変化に応じて生成された前記タッチ検出面に作用するせん断力の方向に対応する方向データを含んでおり、
前記プロセッサは、前記タッチ検出データに応じて前記画像データを生成するように構成された
ホスト装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載のホスト装置であって、
前記プロセッサは、前記表示領域に画像要素を表示するように前記画像データを生成し、
前記プロセッサは、前記画像要素が移動する移動速度が、前記作用力データに記述された前記着力点に作用する力の大きさに依存し、前記画像要素が移動する移動方向が、前記方向データに依存するように前記画像データを生成するように構成された
ホスト装置。
【請求項１５】
請求項１４に記載のホスト装置であって、
前記プロセッサは、前記画像要素が移動する移動速度が、前記着力点に作用する力の大きさに対して単調に増加するように前記画像データを生成するように構成された
ホスト装置。
【請求項１６】
請求項１４に記載のホスト装置であって、
前記プロセッサは、前記画像要素が移動する移動速度が、前記着力点に作用する力の大きさに比例するように前記画像データを生成するように構成された
ホスト装置。
【請求項１７】
タッチ検出面を有するタッチ検出デバイスから取得した検出信号に基づいて生成されたタッチ検出データを受け取るインタフェースと、
前記タッチ検出データに応じてユーザインタフェース処理を行って表示モジュールに表示される画像に対応する画像データを生成するプロセッサ
とを具備し、
前記タッチ検出データは、物体の接触によって前記タッチ検出面に作用する力の着力点の位置及び前記着力点に作用する前記力の大きさを示す作用力データを含み、
前記ユーザインタフェース処理は、前記タッチ検出面に前記物体が作用する前記力の大きさが所定の閾値を超えたことに応じて押し込み検出状態に設定され、
前記プロセッサは、前記ユーザインタフェース処理が前記押し込み検出状態にあるときに、前記着力点の位置の変化に応じて、前記タッチ検出面に作用するせん断力の方向に対応する方向データを生成し、前記方向データに応じて前記画像データを生成するように構成された
ホスト装置。
【請求項１８】
請求項１７に記載のホスト装置であって、
前記プロセッサは、前記ユーザインタフェース処理が前記押し込み検出状態にあるときに、前記ユーザインタフェース処理が前記押し込み検出状態にある第１時刻において検出された前記着力点の位置である第１位置と前記第１時刻よりも前の第２時刻において検出された前記着力点の位置である第２位置とに基づいて、前記方向データを生成するように構成された
ホスト装置。
【請求項１９】
請求項１８に記載のホスト装置であって、
前記プロセッサは、前記表示モジュールの表示領域に画像要素を表示するように前記画像データを生成し、
前記プロセッサは、前記画像要素が移動する移動速度が、前記作用力データに記述された前記着力点に作用する力の大きさに依存し、前記画像要素が移動する移動方向が、前記方向データに依存するように前記画像データを生成する
ホスト装置。
【請求項２０】
請求項１９に記載のホスト装置であって、
前記プロセッサは、前記画像要素が移動する移動速度が、前記着力点に作用する力の大きさに対して単調に増加するように前記画像データを生成するように構成された
ホスト装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タッチコントローラ、表示システム及びホスト装置に関し、特に、所望のタッチ検出面（例えば、タッチパネルの表面）への物体の接触を検出するタッチ検出（touch sensing）に関する。
【背景技術】
【０００２】
表示パネルとタッチパネルとを組み合わせた表示モジュールは、最も広く用いられるユーザインタフェースの一つである。出力デバイスである表示パネルにタッチパネルを入力デバイスとして組み合わせることで、利便性の高いユーザインタフェースを実現することができる。
【０００３】
一般的なタッチパネルは、タッチ検出面への物体（例えば、人体の指）の接触を検出するように構成されるが、近年では、タッチ検出面への物体の接触のみならず、接触によりタッチ検出面に作用する圧力を感知する技術が開発されている。タッチ検出面に作用する圧力を感知することは、高度なユーザインタフェースの提供に好適である。このような技術は、例えば、米国特許出願公開第２０１６／０３３４９１７号（特許文献１）に開示されている。
【０００４】
最も典型的なタッチ検出では、タッチ検出面に垂直な方向に作用する法線力（Normal Force）が感知され、感知した法線力の大きさに基づいた動作が行われる。
【０００５】
しかしながら、発明者の検討によれば、タッチ検出面に作用するせん断力（Shear Force）に関する情報を取得し、この情報に応じた動作を行えば、一層に高度なユーザインタフェースを提供することができる。したがって、タッチ検出面に作用するせん断力に関する情報を取得することには、技術的なニーズが存在する。
【０００６】
なお、米国特許出願公開第２０１６／００７７６３８号（特許文献２）は、容量センサを用いたせん断力の検出について開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１６／０３３４９１７号
【特許文献２】米国特許出願公開第２０１６／００７７６３８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
したがって、本発明の目的の一つは、タッチ検出面に作用するせん断力に関する情報を取得する技術を提供することにある。本発明の他の目的及び新規な特徴は、以下の開示から当業者には理解されるであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一の観点では、タッチコントローラが、タッチ検出面を有するタッチ検出デバイスから検出信号を取得するアナログフロントエンドと、検出信号に基づいてタッチ検出面に力が作用する着力点の位置及び着力点においてタッチ検出面に物体が作用する力を検出するように構成された演算装置とを具備する。タッチコントローラは、タッチ検出面に物体が作用する力の大きさが所定の閾値を超えたことに応じて押し込み検出状態に設定される。演算装置は、タッチコントローラが押し込み検出状態にあるときに、着力点の位置の変化に応じて、タッチ検出面に作用するせん断力の方向に対応する方向データを生成するように構成されている。
【００１０】
本発明の他の観点では、表示システムが、タッチ検出面及び表示領域を有する表示モジュールと、表示モジュールからアナログ検出信号を取得し、アナログ検出信号に応答してタッチ検出データを生成するように構成されたタッチコントローラと、画像データを生成するホスト装置と、画像データに応答して表示モジュールを駆動して画像データに対応する画像を表示領域に表示する表示ドライバとを具備する。タッチコントローラは、タッチ検出面に物体が作用する力が所定の閾値を超えたことに応じて押し込み検出状態に移行する。タッチコントローラは、タッチコントローラが押し込み検出状態にあるときに、タッチ検出面に力が作用する着力点の位置の変化に応じて、タッチ検出面に作用するせん断力の方向に対応する方向データを含むタッチ検出データを生成するように構成されている。ホスト装置は、タッチ検出データを受け取り、タッチ検出データに応じて画像データを生成する。
【００１１】
本発明の更に他の観点では、タッチ検出面及び表示領域を有する表示モジュールと、表示モジュールからアナログ検出信号を取得し、アナログ検出信号に応答してタッチ検出データを生成するように構成されたタッチコントローラと、表示モジュールを駆動する表示ドライバを含む表示システムに使用されるホスト装置が提供される。当該ホスト装置は、タッチ検出データを受け取るインタフェースと、タッチ検出データに応答して表示領域に表示される画像に対応する画像データを生成するプロセッサとを具備する。タッチ検出データは、物体の接触によってタッチ検出面に作用する力の着力点の位置及び着力点に作用する力の大きさを示す作用力データと、着力点の位置の変化に応じて生成されたタッチ検出面に作用するせん断力の方向に対応する方向データを含んでいる。プロセッサは、タッチ検出データに応じて画像データを生成するように構成されている。
【００１２】
本発明の更に他の観点では、ホスト装置が、タッチ検出面を有するタッチ検出デバイスから取得した検出信号に基づいて生成されたタッチ検出データを受け取るインタフェースと、タッチ検出データに応じてユーザインタフェース処理を行って表示モジュールに表示される画像に対応する画像データを生成するプロセッサとを具備する。タッチ検出データは、物体の接触によってタッチ検出面に作用する力の着力点の位置及び着力点に作用する力の大きさを示す作用力データを含む。ユーザインタフェース処理は、タッチ検出面に物体が作用する力の大きさが所定の閾値を超えたことに応じて押し込み検出状態に設定される。プロセッサは、ユーザインタフェース処理が押し込み検出にあるときに、着力点の位置の変化に応じて、タッチ検出面に作用するせん断力の方向に対応する方向データを生成し、方向データに応じて画像データを生成するように構成されている。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、タッチ検出面に作用するせん断力に関する情報を取得することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】一実施形態における表示システムの構成を示すブロック図である。
【図２】表示領域における表示パネルの構成を図示する図である。
【図３】本実施形態におけるタッチパネルの構成を示す図である。
【図４】本実施形態におけるタッチ検出を概念的に示す図である。
【図５】着力点のｘ座標の算出について説明する図である。
【図６】本実施形態のタッチ検出におけるタッチコントローラの状態遷移を示している。
【図７】タッチ検出状態及び押し込み検出状態におけるタッチコントローラの動作の一例を示す図である。
【図８】表示領域に表示されるポインタの一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。
【００１６】
図１は、一実施形態における表示システム１００の構成を示すブロック図である。表示システム１００は、表示モジュール１と、タッチコントローラ内蔵ドライバＩＣ２と、ホスト装置３とを備えている。
【００１７】
表示モジュール１は、表示パネル１１と、タッチパネル１２とを備えている。
【００１８】
表示パネル１１は、表示領域１３とスキャンドライバ回路１４とを備えている。表示領域１３は、画像が表示される領域である。図２は、表示領域１３における表示パネル１１の構成を図示している。図２に図示されているように、表示領域１３には、走査線１５とデータ線１６と画素回路１７とが設けられている。スキャンドライバ回路１４は、表示領域１３に設けられた走査線１５を駆動する。スキャンドライバ回路１４は、ＳＯＧ（system on glass）技術を用いて表示パネル１１に集積化されてもよい。
【００１９】
タッチパネル１２は、タッチ検出面を有するタッチ検出デバイスであり、該タッチ検出面に物体が接触すると、接触した事実のみならず、タッチ検出面に作用した力が検出可能であるように構成されている。図３は、本実施形態におけるタッチパネル１２の構成を示している。タッチパネル１２は、行列に配置された検出キャパシタ１８を備えている。検出キャパシタ１８は、タッチ検出面１２ａに近接して配置されており、各検出キャパシタ１８は、それが近接する位置においてタッチ検出面１２ａに力が作用すると容量が変化するように構成されている。一実施形態では、検出キャパシタ１８が、一対のキャパシタ電極を有しており、タッチ検出面１２ａの近接する位置に力が作用すると該キャパシタ電極の間の距離が変化し、これにより検出キャパシタ１８の容量が変化するように構成される。後述されるように、本実施形態では、各検出キャパシタ１８の容量から、タッチ検出面１２ａに作用する力が検出される。
【００２０】
タッチパネル１２のタッチ検出面１２ａには、ｘｙ直交座標系が規定されている。図３では、タッチパネル１２の横方向にｘ軸が定義され、縦方向にｙ軸が定義される。タッチパネル１２のタッチ検出面１２ａにおける位置は、ｘ座標及びｙ座標によって特定することができる。
【００２１】
なお、図１には、別体に形成された表示パネル１１とタッチパネル１２とが組み合わされた表示モジュール１が図示されているが、表示パネル１１とタッチパネル１２とが一体に形成されてもよい。例えば、検出キャパシタ１８が表示パネル１１に集積化された表示モジュール１が用いられてもよい。
【００２２】
図１を再度に参照して、タッチコントローラ内蔵ドライバＩＣ２は、表示パネル１１を駆動して表示パネル１１の表示領域１３に画像を表示すると共に、タッチパネル１２の検出キャパシタ１８から得られる検出信号に基づいてタッチ検出を行うように構成されている半導体装置である。なお、以下では、タッチコントローラ内蔵ドライバＩＣ２を、単に「ドライバＩＣ２」と記載する。
【００２３】
ドライバＩＣ２は、表示ドライバ２１とタッチコントローラ２２とを備えている。本実施形態では、表示ドライバ２１とタッチコントローラ２２とが、モノリシックに（即ち、同一の半導体チップに）集積化されている。ただし、表示ドライバ２１とタッチコントローラ２２とは、別々の半導体チップに集積化されてもよい。
【００２４】
表示ドライバ２１は、データドライバ回路２３とパネルインタフェース回路２４とを備えている。データドライバ回路２３は、ホスト装置３から受け取った画像データに応答して表示パネル１１のデータ線１６を駆動する。パネルインタフェース回路２４は、表示パネル１１のスキャンドライバ回路１４を制御するスキャン制御信号を生成してスキャンドライバ回路１４に供給する。
【００２５】
タッチコントローラ２２は、アナログフロントエンド２５と演算装置２６とを備えている。アナログフロントエンド２５は、タッチパネル１２の検出キャパシタ１８からアナログ検出信号を取得し、取得したアナログ検出信号に対してアナログ−デジタル変換を行ってデジタルデータであるＡＤＣデータを生成する。本実施形態では、ＡＤＣデータは、検出キャパシタ１８のそれぞれの容量を示す容量データを含んでいる。生成されたＡＤＣデータは、演算装置２６に供給される。演算装置２６は、アナログフロントエンド２５から受け取ったＡＤＣデータ（容量データ）に対してタッチ検出のための演算処理を行い、タッチ検出データを生成する。タッチ検出データは、タッチ検出の結果を示すデータである。演算装置２６としては、例えば、ＭＣＵ（micro control unit）が使用され得る。演算装置２６によって生成されたタッチ検出データは、ホスト装置３に送信される。
【００２６】
ホスト装置３は、ドライバＩＣ２の表示ドライバ２１に画像データを供給すると共に、タッチコントローラ２２から受け取ったタッチ検出データに基づいて、ユーザインタフェース処理を行う。ユーザインタフェース処理は、例えば、ユーザがタッチパネル１２に対して行った操作の認識のための処理や、表示パネル１１においてユーザに提示する画像の生成のための処理を含んでいる。ホスト装置３は、プロセッサ３１と、記憶装置３２と、インタフェース３３とを備えている。
【００２７】
プロセッサ３１は、記憶装置３２に格納されている制御ソフトウェア３４を実行し、表示システム１００の制御のための様々な演算、例えば、表示ドライバ２１に供給される画像データの生成を行う。
【００２８】
記憶装置３２は、制御ソフトウェア３４を格納している。制御ソフトウェア３４は、ＵＩ制御モジュール３４ａを含んでおり、ユーザインタフェース処理は、プロセッサ３１がＵＩ制御モジュール３４ａを実行することによって実現される。
【００２９】
インタフェース３３は、ドライバＩＣ２とホスト装置３の間でデータの送受信を行う。具体的には、インタフェース３３は、プロセッサ３１によって生成された画像データをドライバＩＣ２に送信すると共に、ドライバＩＣ２からタッチ検出データを受け取る。
【００３０】
続いて、本実施形態の表示システム１００の動作を説明する。本実施形態の表示システム１００は、図４に図示されているように、タッチパネル１２のタッチ検出面１２ａに対する物体４（例えば、人間の指）の接触を感知するタッチ検出を行うように構成されている。本実施形態のタッチ検出では、アナログフロントエンド２５によって生成されるＡＤＣデータ（容量データ）に基づいて、物体４がタッチ検出面１２ａに接触して作用する力の大きさと、タッチ検出面１２ａにおいて当該力が作用する点である着力点（force application point）の座標とが検出される。
【００３１】
着力点の座標の検出は、一実施形態では、関数フィッティングによって行ってもよい。図５は、着力点のｘ座標の算出について説明する図である。一実施形態では、着力点のｘ座標が、容量データの値が極大となる検出キャパシタ１８を含む所定数の隣接する検出キャパシタ１８の容量データに対して関数フィッティングを行うことで算出してもよい。
【００３２】
図５には、検出キャパシタ１８の特定の行の、左からｎ−１番目、ｎ番目、ｎ＋１番目の検出キャパシタ１８から着力点のｘ座標を算出する手法が図示されている。ここで、ｎ番目の検出キャパシタ１８の容量データの値が極大値をとるものとする。ｎ−１番目、ｎ番目、ｎ＋１番目の検出キャパシタ１８の容量データの値を、それぞれ、Ｚｎ−１、Ｚｎ、Ｚｎ＋１とし、ｎ−１番目、ｎ番目、ｎ＋１番目の検出キャパシタ１８の座標が、それぞれ、ｘｎ−１、ｘｎ、ｘｎ＋１であるとして、着力点のｘ座標ｘＦは、下記の関数ｆ（ｘ）：
【数１】
2018200494.tif 000003
について、
ｆ（ｘｎ−１）＝Ｚｎ−１
ｆ（ｘｎ）＝Ｚｎ
ｆ（ｘｎ＋１）＝Ｚｎ＋１
を成立させるようなｘＦとして算出してもよい。ここで、Ａは、容量データの値域の幅に対応する定数であり、ｗｘは、ｆ（ｘ）のピークの幅に対応する定数である。なお、着力点のｘ座標の算出に用いられる検出キャパシタ１８の数は、３に限定されず、４以上であってもよい。この場合、適宜の手法により関数ｆ（ｘ）を用いたフィッティングが行われて着力点のｘ座標ｘＦが算出される。
【００３３】
同様の手法により、着力点のｙ座標も算出可能である。
【００３４】
注目すべきことは、本実施形態では、タッチパネル１２のタッチ検出面１２ａに垂直な方向に作用する法線力（Normal Force）ＦＮに関する情報のみならず、タッチ検出面１２ａの面内方向に作用するせん断力（Shear Force）ＦＳに関する情報が取得されることである。タッチパネル１２の各検出キャパシタ１８から得られるアナログ検出信号は各検出キャパシタ１８の容量に依存しており、各検出キャパシタ１８の容量は法線力ＦＮに依存している。よって、各検出キャパシタ１８から得られたアナログ検出信号から生成されたＡＤＣデータ（容量データ）に基づいて行われるタッチ検出では、基本的には、法線力ＦＮに関する情報が得られることになる。加えて、本実施形態のタッチ検出では、着力点（force application point）の座標の変化から、せん断力ＦＳに関する情報が取得される。着力点の座標が時間的に変化した場合、座標の変化は、概ね、せん断力ＦＳが作用する方向を表しており、また、このときにタッチ検出面１２ａに作用する力はせん断力ＦＳを含んでいると考えてよい。本実施形態では、着力点の座標の変化と、着力点の座標が変化したときにタッチ検出面１２ａに作用する力とが、せん断力ＦＳに関する情報として取得される。このような情報に基づいたユーザインタフェース処理を行うことで、高度なユーザインタフェースを提供することができる。
【００３５】
図６は、本実施形態におけるタッチ検出方法を示しており、より具体的には、タッチ検出におけるタッチコントローラ２２の状態遷移を示している。図６に示されているタッチ検出方法では、物体４（例えば、人体の指）がタッチ検出面１２ａに接触した後、更に、タッチ検出面１２ａに押し込まれた場合について、タッチ検出面１２ａに作用するせん断力（Shear Force）ＦＳに関する情報が取得される。
【００３６】
タッチパネル１２に何らの物体も接触していない状態では、タッチコントローラ２２は、タッチ非検出状態に設定される。タッチ非検出状態では、演算装置２６は、アナログフロントエンド２５から受け取ったＡＤＣデータ（容量データ）に基づき、タッチパネル１２のタッチ検出面１２ａへの物体の接触をモニタする。この間、タッチコントローラ２２は、タッチコントローラ２２がタッチ非検出状態にあることを示すタッチ検出データをホスト装置３に送信する。
【００３７】
アナログ検出信号から生成されたＡＤＣデータ（容量データ）に基づき、タッチパネル１２に物体が接触したことが演算装置２６によって検知されると、タッチコントローラ２２は、タッチ検出状態に移行する。タッチ検出状態では、物体４がタッチ検出面１２ａに接触して作用する力の大きさＦと、当該力が作用する着力点の位置の座標（ｘ，ｙ）とがＡＤＣデータ（容量データ）に基づいて検出される。演算装置２６は、力の大きさＦと着力点の位置の座標（ｘ，ｙ）とを記述する作用力データを生成し、作用力データを含むタッチ検出データをホスト装置３に送信する。このときにホスト装置３に送信されるタッチ検出データは、タッチコントローラ２２がタッチ検出状態に移行したことを示すデータを含んでいてもよい。
【００３８】
例えば、図７の左図は、タッチ検出状態におけるタッチコントローラ２２の動作の一例を示している。図７の左図の動作では、人体の指５がタッチパネル１２のタッチ検出面１２ａに接触したことが検知されたときに、タッチ検出面１２ａに作用する力の大きさＦが２．８６Ｎであり、当該力が作用する着力点の位置の座標（ｘ，ｙ）が（５０６，８２３）であると検出されている。
【００３９】
本実施形態では、人体の指５がタッチ検出面１２ａに接触した後、更に押し込まれる操作が検出される。具体的には、タッチコントローラ２２がタッチ検出状態にあるときにタッチ検出面１２ａに作用する力の大きさＦが所定の閾値Ｔｈ１を超えたことが演算装置２６によって検知されると、タッチコントローラ２２は、押し込み検出状態に移行する。押し込み検出状態では、演算装置２６は、着力点の位置の座標（ｘ，ｙ）の変化に応じて、タッチ検出面１２ａに作用するせん断力ＦＳに関連する情報、より具体的には、せん断力ＦＳの方向を示す方向データを生成し、生成した方向データを含むタッチ検出データを生成する。
【００４０】
より具体的には、押し込み検出状態では、タッチ検出が下記のようにして行われる。現時刻ｔｉにおける着力点の位置の座標を（ｘｉ，ｙｉ）とし、現時刻ｔｉよりも前の時刻ｔｉ−１における着力点の位置の座標を（ｘｉ−１，ｙｉ−１）とする。ここで、現時刻ｔｉは、タッチコントローラ２２が押し込み検出状態にある時刻であるが、時刻ｔｉ−１は、現時刻ｔｉより前であれば、タッチコントローラ２２が押し込み検出状態にある時刻でもタッチ検出状態にある時刻であるもあり得ることに留意されたい。
【００４１】
演算装置２６は、着力点の位置の変化、より具体的には、現時刻ｔｉにおける着力点の位置の座標を（ｘｉ，ｙｉ）と現時刻ｔｉよりも前の時刻ｔｉ−１における着力点の位置の座標を（ｘｉ−１，ｙｉ−１）との差分（Δｘ，Δｙ）を算出する。ここで、
Δｘ＝ｘｉ−ｘｉ−１          ・・・（２ａ）
Δｙ＝ｙｉ−ｙｉ−１          ・・・（２ｂ）
である。
【００４２】
差分Δｘ、Δｙの絶対値｜Δｘ｜、｜Δｙ｜のいずれかが、所定の閾値Ｔｈ２よりも大きい場合、タッチ検出面１２ａにせん断力ＦＳが作用していると考えてよい。この場合、演算装置２６は、力の大きさＦと着力点の座標（ｘ，ｙ）とを記述する作用力データに加え、方向データを生成する。方向データは、せん断力ＦＳの方向に対応する情報を含んでおり、差分（Δｘ，Δｙ）に基づいて生成される。一実施形態では、方向データは、差分（Δｘ，Δｙ）から、下記式（３）に従って算出されたθを記述するデータとして生成してもよい：
θ＝ａｒｃｔａｎ（Δｙ／Δｘ）        ・・・（３）
ここで、ａｒｃｔａｎは、逆正接関数である。他の実施形態では、方向データは、差分（Δｘ，Δｙ）そのものを記述するデータとして生成してもよい。
【００４３】
演算装置２６は、生成した作用力データと方向データとを含むタッチ検出データを生成し、生成したタッチ検出データをホスト装置３に送信する。このときにホスト装置３に送信されるタッチ検出データは、タッチコントローラ２２が押し込み検出状態に移行したことを示すデータを含んでいてもよい。
【００４４】
一方、差分Δｘ、Δｙの絶対値｜Δｘ｜、｜Δｙ｜の両方が、所定の閾値Ｔｈ２よりも小さい場合、タッチ検出面１２ａに作用するせん断力ＦＳが小さいと考えてよい。この場合、演算装置２６は、方向データは生成せず、力の大きさＦと着力点の座標（ｘ，ｙ）とを記述する作用力データのみを生成する。演算装置２６は、作用力データを含み、方向データを含まないタッチ検出データをホスト装置３に送信する。
【００４５】
図７の右図は、タッチコントローラ２２がタッチ検出状態から押し込み検出状態に移行したときのタッチコントローラ２２の動作の一例を示している。例えば、閾値Ｔｈ１が、５．００Ｎであり、閾値Ｔｈ２が、１５であるとする。図７に図示されているように、タッチ検出面１２ａに作用する力の大きさＦが２．８６Ｎから閾値Ｔｈ１を超え、１０．００Ｎに増大したとする。この場合、タッチコントローラ２２は、押し込み検出状態に移行する。押し込み検出状態に移行した後、着力点の座標の差分（Δｘ，Δｙ）が算出される。図７の例では、差分（Δｘ，Δｙ）は、それぞれ、下記のようにして算出される。
Δｘ＝４９２−５０６＝−１４
Δｙ＝８２５−８２３＝２
【００４６】
図７の例では、Δｘの絶対値｜Δｘ｜が閾値Ｔｈ２より大きい。このような事象は、例えば、人体の指５がタッチ検出面１２ａに接触した後、左側に押し込まれた場合に発生する。絶対値｜Δｘ｜が閾値Ｔｈ２より大きいので、作用力データに加えて方向データが演算装置２６によって生成される。生成された作用力データ及び方向データを含むタッチ検出データが、ホスト装置３に送信される。
【００４７】
ホスト装置３は、タッチコントローラ２２からタッチ検出データを受け取り、タッチ検出データに基づいて、ユーザインタフェース処理を行う。上述のように、ユーザインタフェース処理は、プロセッサ３１がＵＩ制御モジュール３４ａを実行することによって実行される。
【００４８】
方向データを含むタッチ検出データがホスト装置３に送信された場合、ホスト装置３におけるユーザインタフェース処理において方向データが用いられる。タッチ検出データに含まれる方向データの有用な用途の一つは、表示パネル１１の表示領域１３に表示されるポインタの移動である。図８は、表示領域１３に表示されるポインタ１３ａの一例を図示している。ユーザがタッチ検出面１２ａを押し込む操作を行った場合に作用力データと方向データに応答してポインタ１３ａを移動させることにより、利便性が高いユーザインタフェースを実現できる。
【００４９】
一実施形態では、人体の指５がタッチ検出面１２ａに接触した後、更に押し込まれた場合に、ポインタ１３ａが移動する移動方向が方向データに応じて決定され、ポインタ１３ａが移動する移動速度が作用力データに記述されている力の大きさＦによって決定されてもよい。ホスト装置３のプロセッサ３１は、画像要素（image element）、例えば、ポインタ１３ａが、方向データに応じて決定された移動方向に、作用力データに記述されている力の大きさＦに応じて決定された移動速度で移動するように画像データを生成し、ドライバＩＣ２の表示ドライバ２１に送信する。
【００５０】
一実施形態では、ポインタ１３ａの移動速度ｖは、作用力データに記述されている力の大きさＦに対して単調に増加するように決定されてもよい。例えば、ポインタ１３ａの移動速度ｖが、力の大きさＦに比例するとして決定されてもよい。具体的には、移動速度ｖは、下記式（４）に従って決定されてもよい。
ｖ＝ＫＶＦ          ・・・（４）
ここで、ＫＶは、定数である。
【００５１】
上記には、タッチコントローラ２２が、タッチ検出面１２ａを押し込む操作を検出し、更に、押し込む操作を検出した場合に作用力データと方向データとを含むタッチ検出データを生成する実施形態を記載しているが、タッチ検出面１２ａを押し込む操作の検出、及び、それに続く方向データの生成は、ホスト装置３におけるユーザインタフェース処理において行われてもよい。この場合、図６に図示されている状態遷移は、ホスト装置３において実行されるユーザインタフェース処理において行われる。より具体的には、表示システム１００は、下記のように動作する。
【００５２】
タッチパネル１２に何らの物体も接触していない状態では、タッチコントローラ２２は、何らの物体も接触していないことを示すタッチ検出データをホスト装置３に送信する。この場合、ユーザインタフェース処理がタッチ未検出状態に設定される。
【００５３】
タッチコントローラ２２は、タッチパネル１２のタッチ検出面１２ａへの物体の接触を検出すると、力の大きさＦと着力点の座標（ｘ，ｙ）とを記述する作用力データを生成し、作用力データを含むタッチ検出データをホスト装置３に送信する。作用力データを含むタッチ検出データに応答して、ユーザインタフェース処理がタッチ検出状態に設定される。以後、タッチパネル１２のタッチ検出面１２ａへの物体の接触を検出している限り、タッチコントローラ２２は、作用力データを含むタッチ検出データをホスト装置３に送信し続ける。
【００５４】
ホスト装置３のプロセッサ３１は、タッチ検出データに含まれる作用力データに基づいて、物体（例えば、人体の指５）がタッチ検出面１２ａに接触した後、タッチ検出面１２ａを押し込む操作を検出する。具体的には、ユーザインタフェース処理がタッチ検出状態にあるときにタッチ検出面１２ａに作用する力の大きさＦが所定の閾値Ｔｈ１を超えたことがプロセッサ３１によって検知されると、ユーザインタフェース処理は、押し込み検出状態に移行する。押し込み検出状態では、プロセッサ３１は、着力点の座標（ｘ，ｙ）の変化に応じて、タッチ検出面１２ａに作用するせん断力ＦＳに関連する情報、より具体的には、せん断力ＦＳの方向を示す方向データを生成する。
【００５５】
より具体的には、押し込み検出状態では、ユーザインタフェース処理が下記のようにして行われる。現時刻ｔｉにおける着力点の座標を（ｘｉ，ｙｉ）とし、現時刻ｔｉよりも前の時刻ｔｉ−１における着力点の座標を（ｘｉ−１，ｙｉ−１）とする。ここで、現時刻ｔｉは、ユーザインタフェース処理が押し込み検出状態にある時刻であるが、時刻ｔｉ−１は、現時刻ｔｉより前であれば、ユーザインタフェース処理が押し込み検出状態にある時刻でもタッチ検出状態にある時刻であるもあり得ることに留意されたい。
【００５６】
プロセッサ３１は、着力点の座標（ｘ，ｙ）の変化、より具体的には、現時刻ｔｉにおける着力点の座標を（ｘｉ，ｙｉ）と現時刻ｔｉよりも前の時刻ｔｉ−１における着力点の座標を（ｘｉ−１，ｙｉ−１）との差分（Δｘ，Δｙ）を算出する。上述の通り、差分（Δｘ，Δｙ）は、式（２ａ）、（２ｂ）に従って算出される。
【００５７】
差分Δｘ、Δｙの絶対値｜Δｘ｜、｜Δｙ｜のいずれかが、所定の閾値Ｔｈ２よりも大きい場合、タッチ検出面１２ａにせん断力ＦＳが作用していると考えてよい。この場合、プロセッサ３１は、差分（Δｘ，Δｙ）に基づいて方向データを生成する。一実施形態では、方向データは、差分（Δｘ，Δｙ）から、上記の式（３）に従って算出されたθを記述するデータとして生成してもよい。他の実施形態では、方向データは、差分（Δｘ，Δｙ）そのものを記述するデータとして生成してもよい。上述のように、生成された方向データは、例えば、表示パネル１１に表示されるポインタ１３ａの移動に用いられてもよい。
【００５８】
以上には、本発明の実施形態が具体的に記述されているが、本発明は、上記の実施形態に限定されない。本発明が種々の変更と共に実施され得ることは、当業者には理解されよう。
【符号の説明】
【００５９】
１００  ：表示システム
１      ：表示モジュール
２      ：タッチコントローラ内蔵ドライバＩＣ
３      ：ホスト装置
４      ：物体
５      ：指
１１    ：表示パネル
１２    ：タッチパネル
１２ａ  ：タッチ検出面
１３    ：表示領域
１３ａ  ：ポインタ
１４    ：スキャンドライバ回路
１５    ：走査線
１６    ：データ線
１７    ：画素回路
１８    ：検出キャパシタ
２１    ：表示ドライバ
２２    ：タッチコントローラ
２３    ：データドライバ回路
２４    ：パネルインタフェース回路
２５    ：アナログフロントエンド
２６    ：演算装置
３１    ：プロセッサ
３２    ：記憶装置
３３    ：インタフェース
３４    ：制御ソフトウェア
３４ａ  ：ＵＩ制御モジュール
【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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