(57)【要約】【課題】静電容量方式のタッチパネルを備えたディスプレイ装置において、環境温度変化に起因するタッチパネルの誤動作を低減する。【解決手段】静電容量方式のタッチパネル、温度、湿度、および圧力のうちの少なくとも一つである環境を検出する検出部、前記検出の結果に基づいて、前記環境を調節する環境調節部を備え、該調節部は、前記調節の強さを段階的に変化させる。例えば、調節部として複数のファンを設け、このファンを用いてタッチパネルと液晶パネルの間の空間に冷却のための空気流を発生させると共に、このファンの回転速度や回転個数を段階的に変化させることで、これを実現する。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
静電容量方式のタッチパネル、
温度、湿度、および圧力のうちの少なくとも一つである環境を検出する検出部、
前記検出の結果に基づいて、前記環境を調節する環境調節部を備え、
該調節部は、前記調節の強さを段階的に変化させることを特徴とするディスプレイ装置。
【請求項２】
液晶パネル、
液晶パネルの前面に配置された光透過部材、
光透過部材の前面に配置されたタッチパネル、
液晶パネルと光透過部材の間の空間に空気流を発生させる発生部を備え、
前記発生部は、空気流の強さを段階的に変化させるように駆動することを特徴とするディスプレイ装置。
【請求項３】
温度変化に対応するためのオフセット初期化機能を備えた静電容量方式タッチパネルを備えたディスプレイ装置において、
前記タッチパネル温度変化の度合いを抑制する温度調節部を備えることを特徴とするディスプレイ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タッチパネルを備えたディスプレイ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、銀行のＡＴＭや駅の券売機などで、タッチパネルをインタフェースに採用したモニタを装備する機器が増えている。タッチパネルは、数インチ程度のサイズのものから、５０インチを超える大型ディスプレイ用のものがある。
【０００３】
タッチパネルを備えたディスプレイは、屋内に設置されることが多かったが、最近では、ガソリンスタンドや観光ガイド掲示板など屋外あるいは半屋外に設置される例が増えている。タッチパネルは、モニタ前面をインタフェースとして使用することができるので、ユーザが直感的に操作できる特長を有する。
【０００４】
タッチパネルはその動作原理によって、抵抗膜方式、静電容量方式、超音波方式、および赤外線方式などに分類される。それぞれの方式には利点や欠点があるため、用途に応じて適切なものが採用される。屋外や半屋外に設置される２０インチ以上の大型ディスプレイの場合、赤外線方式もしくは静電容量方式のものが、主に採用される。
【０００５】
但し赤外線方式のものは、雨に反応し易い点と、太陽光が当たるとセンサが動作しなくなるといった問題がある。そのため、屋外に設置する場合には、雨や太陽光を避けるためのひさしの設置などが必要となる。現状、屋外向けディスプレイのタッチパネルとして最も採用実績があるのは、雨や太陽光の影響を受けにくい静電容量方式のものである。
【０００６】
屋外用途に最適な静電容量方式タッチパネルにも弱点があり、天候の変化などで変化する気温、湿度、気圧などの影響を受け、液晶パネルが発する電気的なノイズの影響を受けてしまう場合がある。そのため、気温、湿度などの変化や電気的なノイズから影響を受けないように機器の構造を設計すると共にファンやコンプレッサーなどを最適にソフト制御しないとタッチパネルの誤作動が発生する場合がある。
【０００７】
また、モニタ内の温度は、電源ＯＮ後、スタンバイ状態に入った際などに急激に温度が変化するため、タッチパネルの動作に影響を与え、誤動作につながる場合もある。
誤動作対策として、タッチパネルは、定期的な初期化処理により使用環境の変化に対応する工夫がされている。
【０００８】
また、タッチパネルを接続しているＰＣにおいても、誤動作が発生したと思われる場合に、無視するなどの工夫がされている。例えば、有効エリア以外は無視するなどの処理が行われたり、一定時間クリックしていることを検出する方法などである。
【０００９】
屋外または半屋外にモニタを設置する場合、屋内ではそれほど必要とされない、防塵・防水性能が要求される。モニタは、防塵・防水性能を確保するために隙間をふさいでいるため、内部の温度が従来よりも上昇しやすくなる。屋外に設置されるモニタは、温度や湿度を調整するためファンやコンプレッサーなどを装備した物も存在する。
【００１０】
なお静電容量方式は、更に、表面型のものや投影型（または透過型）のものに分類できる。表面型は、液晶パネル前面に配備される保護ガラスの前面側にセンサがある。このセンサとしては、シート状の透明導電膜が用いられる。一方、投影型では、縦横（Ｘ−Ｙ）の格子状の駆動電極が保護ガラスの液晶パネル側に装着される。即ち、投影型はセンサが液晶パネル側に配置される構造となるため、雨や雪による水分の付着や磨耗には比較的強いので、屋外や半屋外用に採用されることが多い。
【００１１】
また静電容量は、誘電体を介して二つの導体が配置されている状態で発生する。静電容量Ｃの大きさは、次の（１）式によって表される。
【００１２】
Ｃ ＝ Ｅ0×ＥS×Ｓ／ｄ      ・・・・・（１）式
但し、Ｃ ：静電容量値（Ｆ）
Ｅ0：真空の誘電率＝８．８５４×１０-12（Ｆ／ｍ）
ＥS：誘電体の比誘電率
Ｓ ：導体の面積（ｍ2）
ｄ ：導体間の距離（ｍ）とする。
【００１３】
表面型の場合、一方の電極がＩＴＯ(Indium Tin Oxide、酸化インジウムにスズを添加した化合物)などの透明電極であり、もう一方の電極が指である。投影型の場合、ＩＴＯなどの２つの透明電極膜またはセンサワイヤ間の静電容量が指で触ると変化することを利用して操作入力の検知が行われる。
【００１４】
ところで、誘電率は、空気中の場合、圧力がを一定である場合、温度に反比例するという特性がある。また、空気の比誘電率は１．０００５８であるのに対し、水の比誘電率は８１であるため、湿度の変化によっても静電容量は変化する。このように、静電容量式タッチパネルは、温度、湿度、および圧力などの影響を受ける。
【００１５】
投影型静電容量方式のタッチパネルの位置検出原理を図９に示す。Ｘ１〜Ｘ５、Ｙ１〜Ｙ５で表されるＸ−Ｙ電極がガラスの液晶パネル側に装着されている。点線○部（１００）の付近に指が接触した場合、接触した指の容量に起因した電圧や周波数の変化が発生し、コントローラ部のＣＰＵでデータを積算してタッチした位置が決定される。
【００１６】
タッチパネルのコントローラは、設置環境の変化に対応するため、画面全体の静電容量の変化を監視している。監視結果を元に画面のセンサ値を平均的な値にするべく、１０数秒程度の周期で初期化処理を定期的に行っている。初期化処理を行うことで、温度、湿度だけでなく、タッチパネル面に付いたゴミなどの影響をキャンセルし誤動作を起こさないようにすることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１７】
【特許文献１】特開２００９−２５８９０３号公報
【特許文献２】特開２００９−２９６１０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
上述したように、静電容量方式のタッチパネルは、温度、湿度、気圧などの影響を受けるため、屋外など、条件が変化する立地条件下では問題が発生する場合がある。また、ディスプレイ内の温度は電源ＯＮ後やスタンバイ状態に入った際などに急激に変化するので、タッチパネルの動作に影響を与え、タッチパネルの誤動作が発生する場合がある。これらの問題に対応するためには、上記説明した初期化処理が有効ではあるが、温度変化の度合いが大きいと、初期化処理だけでは不十分な場合がある。
【００１９】
上述した問題に鑑み、本発明は静電容量方式のタッチパネルの誤動作を更になる低減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明のある態様のディスプレイ装置は、静電容量方式のタッチパネル、温度、湿度、および圧力のうちの少なくとも一つである環境を検出する検出部、前記検出の結果に基づいて、前記環境を調節する環境調節部を備え、該調節部は、前記調節の強さを段階的に変化させる。
【００２１】
本発明の他の態様のディスプレイ装置は、液晶パネル、液晶パネルの前面に配置された光透過部材、光透過部材の前面に配置されたタッチパネル、液晶パネルと光透過部材の間の空間に空気流を発生させる発生部を備え、前記発生部は、空気流の強さを段階的に変化させるように駆動する。
【発明の効果】
【００２２】
本発明のディスプレイ装置によれば、静電容量方式のタッチパネルの誤動作を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本実施形態のディスプレイシステムのシステム構成を示す図である。
【図２】モニタ部（１）を上部から見た図である。
【図３】モニタ部（１）を側方から見た図である。
【図４】モニタ部（１）のブロック図である。
【図５】従来技術による内部温度変化を表すグラフである。
【図６】図３のモニタ部（１）のように吸気用３つ、排気用３つのファンが取り付けられた場合の制御例である。
【図７】図６の制御を更に改善した場合の例である。
【図８】タッチパネルの誤動作防止制御に係るフローチャートである。
【図９】投影型静電容量方式のタッチパネルの位置検出原理を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本発明の実施形態を以下に説明する。
【００２５】
図１は、本実施形態のディスプレイシステムのシステム構成を示す図である。このディスプレイシステムはモニタ部（１）とＰＣ（パーソナルコンピュータ）部２とがケーブル（３）で接続された構成となっている。モニタ部（１）は、液晶ディスプレイである。ＰＣ（２）はモニタ部（１）を制御したり、モニタ部（１）で表示する映像／音声コンテンツを格納したりする。
【００２６】
図２は、モニタ部（１）を上部から見た図である。モニタ部（１）の筺体は、画面側のフロントキャビネット（２４）と背面側のバックキャビネット（２５）からなる。内部には液晶パネル（２３）が取り付けられている。また、本モニタ部（１）は一般的なモニタの構成に加え、液晶パネル（２３）の前面側に静電容量式のタッチパネル（２２）が、液晶パネル（２３）の各側面側にファン（２０）（２１）が取り付けられている。これらのファンにより、モニタ外からの吸気、モニタ外への排気が行える構成となっている。また、防塵防水性能の確保のため、ファン（２０）（２１）にはフィルタが取り付けられている。
【００２７】
図３は、モニタ部（１）を側方から見た図である。図２ではファン（２０）（２１）の２つのファンしか示されていないが、実際には各ファン（２０）（２１）はそれぞれ３つのファンで構成される。即ち、吸気用のファンが３つ、排気用のファンが３つである。尚、ファンの個数は３組に限定されるわけではない。ファン（２０）（２１）により、液晶パネル（２３）とタッチパネル（２２）の間の空間への送風が行われる。これにより、液晶パネル（２３）やタッチパネル（２２）の冷却を図ることができる。
【００２８】
図４は、モニタ部（１）のブロック図である。入力１（４１）、入力２（４２）、入力３（４３）は入力端子である。例えば、端子（４１）は屋外アンテナが受信した放送信号が入力されるＵＨＦ／ＶＨＦ端子、端子（４２）は、ＰＣ部（２）等の外部機器からのＲＧＢ信号が入力されるＲＧＢ入力端子、端子（４３）は、ＰＣ部（２）等の外部機器からのコンポーネント信号が入力されるコンポーネント入力端子である。なお、これら以外にも入力端子（４１）〜（４３）は、ＨＤＭＩ端子、ＤＶＩ端子、ＵＳＢ端子、あるいはインターネットで伝送された映像信号等を受けるイーサネット（登録商標）端子であっても良い。ＳＷ（４５）はユーザの選択に基づき、入力端子（４１）〜（４３）のうちのいずれかの入力信号を選択する。
【００２９】
ＳＷ（４５）で選択された映像信号は、映像処理回路（４６）、ＯＳＤ／スケーラ（４８）を通り、映像出力回路（５０）からパネル部（５２）へ渡される。これにより映像が表示される。以下、パネルには液晶モジュールを採用したとして説明をする。
【００３０】
ＳＷ（４５）で選択された音声信号は、音声処理回路（４７）、音声出力回路（４９）を通り、スピーカ（５１）へ渡たる。これにより、音声が出力される。
【００３１】
リモコン送信機（５３）のキー信号はリモコン受光部（５４）で受信され、ＣＰＵ（５６）へ入力される。キー信号はＣＰＵ（５６）で解析され制御が変更される。
【００３２】
ＣＰＵ（５６）は、映像信号処理部（４４）全般の制御を行う。また、ＣＰＵ（５６）の制御内容を決定するプログラムはメモリ（５５）に格納されている。メモリ（５５）には、ユーザが選択した入力の情報、画質や音質の設定情報などが記憶される。
【００３３】
映像出力回路（５０）と液晶モジュール（５２）でやり取りされる信号は、映像信号以外に、液晶モジュール（５２）の電源や制御信号含んでいる。液晶モジュール（５２）は、ＣＰＵ（５６）の指示により映像出力回路（５０）を制御することにより、ＯＮ／ＯＦＦなどが容易に行える構成となっている。
【００３４】
温度センサ（５８）と湿度センサ（５９）もＣＰＵ（５６）に接続されており、温度と湿度をリアルタイムに測定することが可能である。ファン（６１）もＣＰＵ（５６）により制御される。
【００３５】
また、図１のＰＣ（２）との接続されるケーブル（３）内の通信ケーブル（ＲＳ２３２ＣやＵＳＢなど）は、シリアル通信部（５７）に接続され通信が行われる。
【００３６】
図１のモニタ（１）に装着されたタッチパネルは、ＰＣ（２）内のＣＰＵにより制御される。  
【００３７】
前述の通り、タッチパネルの初期化処理により、温度、湿度、気圧の変化にはある程度は対応可能であるが、急激な変化が起きた際などにはタッチパネルの初期化処理が追従できないことがあるため誤動作が発生する場合がある。そこで、本実施形態では以下のようにファン制御を行うことにより、温度、湿度、気圧などが急激に変化しないように工夫している。
【００３８】
以下、本発明のモニタ部（１）のファン（２０）（２１）の制御について説明する。
【００３９】
まず、温度の情報を図４の温度センサ（５８）で数秒程度の周期で測定する。温度センサ（５８）の測定値は、誤差を考慮して、移動平均で求めた値を採用する。湿度も同様に、湿度センサ（５９）から数秒程度の周期で測定し移動平均で値を求める。
【００４０】
既存のモニタにおいても温度センサの値によりファンを制御する場合もあるが、本実施形態では、温度、湿度に加え、タッチパネルの初期化周期を考慮する。採用したタッチパネルの初期化周期が１０数秒程度の場合、初期化周期の３〜５倍程度の周期で平均するようにデータサンプル数を設定する。これは、タッチパネルの初期化周期よりもファン制御周期が短いとタッチパネルの初期化処理の精度が落ちるためである。
【００４１】
湿度センサ（５９）は、モニタ内部の露付きを感知するために使用するが、露が発生する特性は、温度により変化するため、温度センサー（５８）と湿度センサー（５９）の値を測定してファン制御を行う。
【００４２】
温度と湿度の測定値をあらかじめ決められた閾値と比較し、ファン制御のＯＮを行う閾値を超えた場合、ファンを回す。同様に、閾値より低い場合は、ファンを停止する
図５は、従来技術によるモニタの内部温度変化を表すグラフである。点線はファン制御なしの場合のモニタ内の温度変化を表す。実線は、ファン制御を行っているモニタの内部温度の変化を表す。
【００４３】
モニタ内の温度は、設置場所の気温、液晶モニタの発熱など内部と外部の要因により変化する。例えば、外気温が急激に変化する場合、モニタ自体の電源がＯＦＦ状態からＯＮ状態になった場合、或いは液晶パネルがＯＦＦ状態（非表示状態）からＯＮ状態（表示状態）に変わった場合などである。外気温は高温でも４０度程度までしか上がらないが、液晶パネルは６０度程度まで温度が上昇することがある。外気の低温は０度程度まで下がる場合もあるためモニタ内の温度変化幅は広い。液晶パネルは温度が上昇すると動作特性が悪化したり、場合によっては破損したりする。
【００４４】
そこで、この既存モニタの例では、（Ａ）のタイミングでファンをＯＮし、（Ｂ）のタイミングでファンをＯＦＦすることでモニタの内部温度をコントロールしている。これにより、液晶パネル等の誤動作防止や保護を図る。
【００４５】
図６は、図３のモニタ部（１）のように吸気用３つ、排気用３つのファンが取り付けられた場合の制御例である。（Ｃ）で吸気、排気のファンの計２つ（１組）をＯＮし、（Ｄ）で更に吸気、排気ファンの１組をＯＮし、（Ｅ）で残りの１組のファンをＯＮする。ＯＦＦする際は、（Ｆ）でファンの１組をＯＦＦし、（Ｇ）でファンを更に１組をＯＦＦにする。（Ｈ）で最後の１組のファンをＯＦＦにする。
【００４６】
図７は、図６の制御を更に改善した場合の例である。図７の制御では各ファンをＯＮにするタイミングが最適化されている。換言すれば、各ファンをＯＮにする閾値温度が最適化されている。即ち、図６の例では、一組目のファンをＯＮにするタイミング（Ｃ）が、図５におけるファンの起動タイミング（Ａ）と同じになっている。これに対し、図７の例では、一組目のファンをＯＮにするタイミング（Ｉ）を、（Ａ）や（Ｃ）の場合よりも早くしている。これにより、図５の場合と比較して、緩やかに温度制御を行うことができ、タッチパネルの誤動作を防止できる。
【００４７】
補足すると、液晶パネルの誤動作防止や保護を図る目的であれば、単に液晶パネルが所定温度以上にならないよう制御すれば良いので、図５で示すような温度制御でも十分である。つまり、図５の（Ａ）のタイミングになって初めてファン制御を行うようにしても十分である。
【００４８】
しかし、タッチパネルは、比較的低い温度であっても温度によって動作特性が変わる。タッチパネルでは温度変化に対応すべくオフセット初期化処理を行っているが、その変化が急激な場合、それだけでは不十分である。本モニタ部（１）がデジタルサイネージ用として屋外に常設される場合、ユーザが常時タッチパネルを使用できる必要がある。ゆえに、温度変化がある環境下でもタッチパネルが誤動作しない必要がある。そこで、環境温度が急激に変化してもモニタ内の温度変化はゆるやかになるよう制御すべく、図７の例では、ファンの駆動個数を段階的に変化させると共に、その駆動タイミングも最適化している（例えば従来よりも早めに駆動させる）。
【００４９】
なお、ファンをＯＦＦする状況とは例えば、晴天だったのが曇天に変わった場合、夕方の日の入り前後、或いは液晶パネルの電源がＯＦＦになる場合などである。
【００５０】
また、３組のファンを用いる代わりに、ＰＷＭ制御で回転数を変更できるファンを採用することにより、風の吸気と排気の量を調整することにより同様の効果も実現することができる。  
【００５１】
次に、上記実施形態の電気的なノイズに対する効果を説明する。
【００５２】
静電容量方式タッチパネルは、温度や湿度だけではなく、電気的なノイズに弱いという弱点がある。そのため、ノイズの放出が多い液晶パネルに極端に近づけることはできない。液晶パネルから離しすぎると、液晶モニタとタッチパネルに視差が発生するためタッチパネルと液晶に表示されている映像のずれによる誤動作が発生しやすい。モニタのサイズが４０インチ程度の場合、タッチパネルと液晶モジュールは、通常、１〜２ｃｍ程度の距離を空けることが一般的である。
【００５３】
液晶パネルのノイズについては、コントローラの初期化処理により数十秒後にはノイズをある程度、キャンセルをすることが可能であるが、液晶パネルのＯＮ後とＯＦＦ後の数十秒程度は特に不安定な状態になり誤動作が発生しやすい。
【００５４】
そこで、本実施形態のシステムでは、図１のモニタ部（１）とＰＣ（２）で通信が行えるため双方の情報をやり取りすることが可能である。
【００５５】
また、図４の映像出力回路（５０）と液晶モジュール（５２）でやり取りされる信号は、映像信号以外に、液晶モジュール（５２）の電源やコントロール信号などを含んでいるため、ＣＰＵ（５６）の指示により、映像出力回路（５０）を制御することにより、液晶モジュール（５２）のＯＮ／ＯＦＦが容易に行える構成となっている。このような構成となっているため、以下の制御が可能でありタッチパネルによる誤動作が起きにくいように制御を行うことが可能である。
【００５６】
具体的には、図８のフローチャートを参照して、電源ＯＮ時であれば、先ずモニタ部の電源をＯＮする（液晶モジュール部は除く）（ステップ７０）。次に、液晶モジュールの点灯を行う前に温度、湿度などの制御が安定するまで待つ（ステップ７１）。次に、
ＰＣ側が液晶パネルの点灯を許可しているか確認する（ステップ７２）。そして、液晶モジュールをＯＮする（ステップ７３）。
【００５７】
ＰＣ（２）は、ＲＣ−２３２Ｓコマンド等により液晶パネルの点灯タイミングを随時指示できると共に、モニタ部（１）にタッチパネル動作が安定しているか、モニタ部（１）の温度変化状況等の情報を同じくＲＣ−２３２Ｓコマンド等により随時問い合わせることも可能なため、ＰＣ側でも誤動作が発生しそうな時間帯を予測できる。誤動作が起きやすい状態かどうか判定できるため、タッチパネルの情報を無視するようにすることも容易に可能である。例えば、液晶パネルをＯＦＦからＯＮ状態にした場合、図５等のグラフに示すような温度上昇が起きることが予測できる。また、温度変化がゼロになるタイミングもおおよそ予測できる。よって、この予測情報を用い、例えば温度変化がゼロになるタイミングになるまではタッチパネルへの入力操作を禁止するといった制御を行うことも有効である。
【００５８】
この際、モニタ部としては起動済みであるため液晶をＯＮするのにかかる時間は１秒程度であるが、従来よりも液晶パネルを点灯させるタイミングが遅れることになる。ただし、制御しているＰＣとしては既知の状態であり、大きな問題はない。また、ＰＣを見なくても判別できるように図４のＬＥＤ（６０）を点滅することにより、液晶パネルの点灯が遅れている理由が一目で判るようにすると使用者にも安心してもらえる。同様に、モニタ部をスタンバイ状態にする場合もＰＣ側でタイミングを制御できるためノイズの変化が大きい期間は、ＰＣ側でタッチパネルの情報を無視するようにすることで誤動作を回避できる。
【００５９】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこの内容に限定されるものではない。また本発明の実施形態は、本発明の主旨を逸脱しない限り、種々の改変を加えることが可能である。
【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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