(57)【要約】【課題】タッチ認識率の向上を図ることができる液晶表示装置を得る。【解決手段】光学センサを液晶パネルに内蔵して光学式タッチセンサ機能を備えた液晶表示装置において、前記光学センサ１３からのセンサ出力信号または映像信号に基づいて影測定領域か反射測定領域かを判別し、判別結果に応じて該当する領域のソースラインへのビット信号を増減させて輝度を制御する制御手段２０を備える。また、判別結果に応じて該当する領域の光学センサの認識アルゴリズムを変えてセンサの認識モードを変える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学センサを液晶パネルに内蔵して光学式タッチセンサ機能を備えた液晶表示装置において、
前記光学センサからのセンサ出力信号または映像信号に基づいて影測定領域か反射測定領域かを判別し、判別結果に応じて該当する領域のソースラインへのビット信号を増減させて輝度を制御する制御手段を備えた
ことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
光学センサを液晶パネルに内蔵して光学式タッチセンサ機能を備えた液晶表示装置において、
前記光学センサからのセンサ出力信号または映像信号に基づいて影測定領域か反射測定領域かを判別し、判別結果に応じて該当する領域の光学センサの認識アルゴリズムを変えてセンサの認識モードを変える制御手段を備えた
ことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項３】
光学センサを液晶パネルに内蔵して光学式タッチセンサ機能を備えた液晶表示装置において、
前記光学センサとして、性能の異なる複数種類の光学センサを内蔵し、影測定用光学センサと反射測定用光学センサとに分けて備えた
ことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項４】
請求項１から３までのいずれか１項に記載の液晶表示装置において、
前記制御手段は、使用者個人のタッチ動作時の癖に基づく指影を記憶した個人指影メモリと、前記光学センサからのセンサ出力信号に基づく入力画像による個人の指影と前記個人指影メモリに記憶された指影とを比較する指影比較部と、その比較結果に応じてタッチを認識するタッチ認識部とを有する
ことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項５】
請求項１から４までのいずれか１項に記載の液晶表示装置において、
前記制御手段は、使用者個人毎の指影を記憶した個人指影メモリと、前記光学センサからのセンサ出力信号に基づく入力画像による個人の指影と前記個人指影メモリに記憶された指影とを比較する指影比較部と、その比較結果に応じて指紋を認証する指紋認証部とを有する
ことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項６】
光学センサを液晶パネルに内蔵して光学式タッチセンサ機能を備えた液晶表示装置において、
バックライト側に背を向けるよう配置される前記光学センサに対し、バックライト側に対向するよう配置されたバックライト光検出用光学センサと、
前記バックライト光検出用光学センサのセンサ出力信号に基づいて前記バックライトの光量を制御するバックライト光量制御部と
を備えたことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項７】
請求項６に記載の液晶表示装置において、
前記バックライト光検出用光学センサに代えて反射材を用い、
バックライト側に背を向けるよう配置される前記光学センサは、前記反射材によるバックライトの反射光を検出し、
前記バックライト光量制御部は、バックライト側に背を向けるよう配置された前記光学センサのセンサ出力信号に基づいて前記バックライトの光量を制御する
ことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項８】
請求項６または７に記載の液晶表示装置において、
前記光学センサとして、ＲＧＢの各画素毎に備えると共に、前記バックライトとして、ＲＧＢのＬＥＤバックライトを備え、
前記バックライト光量制御部により、前記ＬＥＤバックライトのカラーフィードバック制御を行う
ことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項９】
光学センサを液晶パネルに内蔵して光学式タッチセンサ機能を備えた液晶表示装置において、
前記光学センサにより検出された周囲環境光に応じて映像データ信号及びバックライトを制御する映像データ調整部及びバックライト調整部を備えた
ことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１０】
光学センサを液晶パネルに内蔵して光学式タッチセンサ機能を備えた液晶表示装置において、
前記光学センサの上部位置に反射材を配置すると共に、
前記反射材で反射されて前記光学センサにより検出された検出値に応じてコモン調整、ガンマ調整及びカラー調整を行う調整部を備えた
ことを特徴とする液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、光学式タッチセンサ機能を備えた液晶表示装置に関し、特に、タッチ認識精度を向上するための液晶表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の液晶表示装置として、表示パネル上に指がタッチすると、タッチ位置に対応した領域において、光学センサに入射される周囲環境光が遮断されるか（影測定モード）、またはバックライトからの光を反射して入射される光を検出する（反射測定モード）ことで、タッチ位置を認識するものがある(例えば、特許文献１参照)。
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−１７２４４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した液晶表示装置において、光学センサの出力性能が低く、また、影測定モードと反射測定モードの両用は困難であり、このため、ノイズの影響を受けやすく、タッチ認識率が悪いものとなっていた。
【０００５】
この発明は上述した点に鑑みてなされたもので、タッチ認識率の向上を図ることができる液晶表示装置を得ることを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係る液晶表示装置は、光学センサを液晶パネルに内蔵して光学式タッチセンサ機能を備えた液晶表示装置において、前記光学センサからのセンサ出力信号にまたは映像信号に基づいて影測定領域か反射測定領域かを判別し、判別結果に応じて該当する領域のソースラインへのビット信号を増減させて輝度を制御する制御手段を備えたことを特徴とする。これは、影測定では表示輝度が小さいほど認識性能が向上し、また、反射測定では表示輝度が大きいほど認識性能が向上するためである。
【０００７】
また、光学センサを液晶パネルに内蔵して光学式タッチセンサ機能を備えた液晶表示装置において、前記光学センサからのセンサ出力信号または映像信号に基づいて影測定領域か反射測定領域かを判別し、判別結果に応じて該当する領域の光学センサの認識アルゴリズムを変えてセンサの認識モードを変える制御手段を備えたことを特徴とする。
【０００８】
また、光学センサを液晶パネルに内蔵して光学式タッチセンサ機能を備えた液晶表示装置において、前記光学センサとして、性能の異なる複数種類の光学センサを内蔵し、影測定用光学センサと反射測定用光学センサとに分けて備えたことを特徴とする。
【０００９】
また、光学センサを液晶パネルに内蔵して光学式タッチセンサ機能を備えた液晶表示装置において、バックライト側に背を向けるよう配置される前記光学センサに対し、バックライト側に対向するよう配置されたバックライト光検出用光学センサと、前記バックライト光検出用光学センサのセンサ出力信号に基づいて前記バックライトの光量を制御するバックライト光量制御部と備えたことを特徴とする。
【００１０】
また、光学センサを液晶パネルに内蔵して光学式タッチセンサ機能を備えた液晶表示装置において、前記光学センサにより検出された周囲環境光に応じて映像データ信号及びバックライトを制御する映像データ調整部及びバックライト調整部を備えたことを特徴とする。
【００１１】
さらに、光学センサを液晶パネルに内蔵して光学式タッチセンサ機能を備えた液晶表示装置において、前記光学センサの上部位置に反射材を配置すると共に、前記反射材で反射されて前記光学センサにより検出された検出値に応じてコモン調整、ガンマ調整及びカラー調整を行う調整部を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
この発明によれば、従来の光学センサの出力性能を補い、タッチ認識率の向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る光学式タッチセンサ機能を備えた液晶表示装置を制御装置とともに示す側面断面図である。また、図２は、図１内の透明基板部の半導体素子部分を模式的に示す平面図である。さらに、図３は、図２のセンサ部構成を示している。
【００１４】
図１において、液晶表示装置１０は、液晶が介在された表示パネルを構成する２枚の透明基板１１と、透明基板１１の背面側から光（破線矢印参照）を照射するバックライト１２と、２枚の透明基板１１の間に介在された複数の光学センサ（以下、単にセンサという）１３と、表示駆動制御部２１及びタッチ位置認識部２２を有する制御手段２０とを備えている。この制御手段２０は、タイミングコントローラ内に設けられ、またはタイミングコントローラであってもよい。
【００１５】
図示したように、液晶表示装置１０の表示パネル上に、操作者が指３０でタッチすると、タッチ位置に対応した領域において、センサ１３に入射される周囲環境光（二点鎖線矢印参照）が遮断されるか、またはバックライト１２からの光（破線矢印参照）が反射してセンサ１３に入射される。
【００１６】
これにより、タッチ位置に対応した領域のセンサ出力信号のレベルが他のセンサ出力信号のレベルと比べて著しく変動し、このセンサ出力信号のレベル変動は、制御手段２０内のタッチ位置認識部２２に入力される。
【００１７】
また、図２に示すように、各画素には、信号線として、ゲートラインＧｎ＋１、Ｇｎ＋２、・・・と、各ゲート線に直交配置されるＢソースラインＳｂ、ＲソースラインＳｒ、ＧソースラインＳｇとが設けられ、各センサ１３には、各センサ１３からのセンサ出力信号を読み出すためのセンサ出力ラインＲＯが接続されている。これらの信号線は、制御手段（タイミングコントローラ）２０に接続されている。具体的には、ゲートラインはゲート電極駆動部を介して制御手段２０に接続され、ソースラインはソース電極駆動部を介して制御手段２０に接続され、センサ出力ラインは、リードアウトＩＣを介して制御手段２０に接続される。
【００１８】
また、図３に示すように、例えば反射モード時に、表示パネル上に、操作者が指３０でタッチすると（または所定レベル以上の光が入射すると）、その位置に対応した領域のセンサ１３のゲートが開いて電流Ｉｓが流れ、電荷蓄積容量１４に電流Ｉｓによる電荷が蓄積され、各画素毎に備えられる表示制御用のＴＦＴ１５のゲートが開いたときに電荷蓄積容量１４に蓄積された電荷による電流がセンサ出力ラインＲＯ及びリードアウトＩＣを介してタッチ位置認識部２２に流れるようになっている。なお、影モード時は逆の動作となる。
【００１９】
図４は、本実施の形態１に係る液晶表示装置の動作例を説明するものである。本実施の形態１では、制御手段２０により、図示するように、映像の影測定領域では暗い表示、反射測定領域では明るい表示を行うべく、表示を制御する。
【００２０】
具体的には、制御手段２０により、センサ１３からのセンサ出力信号に基づいて影測定領域か反射測定領域かを判別し、判別結果に応じて該当する領域のソースラインへのビット信号を増減させて輝度を制御する。なお、タイミングコントローラとしての制御手段２０は、センサ１３からのセンサ出力信号以外に、直接入力される映像信号に基づいて影測定領域か反射測定領域かを判別するようにしてもよい。
【００２１】
図５は、影測定領域か反射測定領域かの判別結果に応じて該当する領域のソースラインへのビット信号を増減させて輝度を変えた場合の一例を示す説明図である。図５に示すように、反射測定領域では発光画素となり明るく表示されるのに対し、影測定領域では減光画素となり暗く表示されるよう制御される。
【００２２】
このように制御することで、影測定領域では暗く表示されることで反射が少なくなり、また、反射測定領域では明るく表示されることで反射が多くなり、このため、タッチ認識率が向上する。
【００２３】
または、制御手段２０により、影測定領域か反射測定領域かで対応する位置のセンサ１３の認識アルゴリズムを変えてセンサの認識モードを変えるように制御することによっても、タッチ認識率を向上させることができる。
【００２４】
実施の形態２．
図６は、この発明の実施の形態２に係る光学式タッチセンサ機能を備えた液晶表示装置を説明する図である。図６に示すように、本実施の形態２では、センサ１３として、性能の異なる複数種類の光学センサ、つまり影測定用光学センサ１３ａと反射測定用光学センサ１３ｂとに分けて備えるようにしている。
【００２５】
影測定用光学センサ１３ａと反射測定用光学センサ１３ｂとの配置は、指の大きさが例えば１２ｍｍとすると、指を認識するのに８ないし９個のセンサを用いるとして、３ないし４ｍｍのピッチ間隔で配置する。そして、影測定用光学センサ１３ａと反射測定用光学センサ１３ｂは、周囲光に対する認識可能な明るさの範囲が互いにオーバーラップする性能を有するようにする。
【００２６】
このように、センサ１３として、影測定用光学センサ１３ａと反射測定用光学センサ１３ｂとを分けて備えることで、タッチ認識率の向上を図ることができる。
【００２７】
実施の形態３．
図７は、この発明の実施の形態３に係る光学式タッチセンサ機能を備えた液晶表示装置を説明する図である。本実施の形態３では、使用者個人のタッチ動作の癖を記憶して、個人のタッチ認識精度を向上させるもので、図７に示すように、制御手段２０に、センサ１３からのセンサ出力信号に基づきリードアウトＩＣから出力される入力画像のノイズ除去等画像補正を行う画像補正部７１と、使用者個人のタッチ動作時の癖に基づく指影を記憶した個人指影メモリ７２と、画像補正部７１を介した個人の指影と個人指影メモリ７２に記憶された指影とを比較する指影比較部７３と、指影比較部７３の比較結果に基づいてタッチを認識するタッチ認識部７４とを備えている。
【００２８】
このように、使用者個人のタッチ動作の癖に伴う指影を記憶して、タッチ認識を行うことにより、個人のタッチ認識精度を向上させることができる。
【００２９】
実施の形態４．
図８は、この発明の実施の形態４に係る光学式タッチセンサ機能を備えた液晶表示装置を説明する図である。本実施の形態４では、指紋認証機能を付加したもので、図８に示すように、制御手段２０に、センサ１３からのセンサ出力信号に基づきリードアウトＩＣから出力される入力画像のノイズ除去等画像補正を行う画像補正部８１と、指の形状や模様等使用者個人毎の指影を記憶した個人指影メモリ８２と、画像補正部７１を介した個人の指影と個人指影メモリ７２に記憶された指影とを比較する指影比較部８３と、指影比較部８３の比較結果に基づいて指紋を認証する指紋認証部８４とを備えている。
【００３０】
このように、使用者個人毎の指紋を認証する機能を付加することにより、個人毎の指紋の認証に加え、個人のタッチ認識精度を向上させることができる。
【００３１】
実施の形態５．
図９は、この発明の実施の形態５に係る光学式タッチセンサ機能を備えた液晶表示装置を説明する図である。本実施の形態５では、バックライトの発光をセンサにより検出し、バックライト制御を行うもので、図９（ａ）、（ｂ）に示すように、例えば実施の形態１の如く、バックライト１２側に背を向けるよう配置されるタッチ位置認識用のセンサ１３とは別に、センサ１３と同様なバックライト光検出用光学センサ１３’を、バックライト１２側に対向するよう配置することで、バックライト１２からの光を検出し、バックライト光量制御部１６及びバックライトドライバ１７により、センサ１３’のセンサ出力信号に基づいてバックライトの光量を制御する。
【００３２】
このように、バックライト１２側に対向するよう配置したセンサ１３’と、センサ１３’のセンサ出力信号に基づいてバックライトの光量を制御するバックライト光量制御部１６とを備えることで、バックライト１２の光量を常に制御することができる。
【００３３】
また、図９（ｃ）に示すように、バックライト光検出用光学センサ１３’に代えて反射材２５を用い、この反射材２５を、表示パネルを構成する２枚の透明基板１１のうち、上部基板側に設け、実施の形態１の如く、バックライト１２側に背を向けるよう下部基板側に配置されるタッチ位置認識用のセンサ１３により、反射材２５によるバックライトの反射光を検出し、バックライト光量制御部１６により、センサ１３によるセンサ出力信号に基づいてバックライト１２の光量を制御することもできる。さらに、反射材２５をブラックマスクに代えて、その反射光を用いるようにしてもよい。
【００３４】
実施の形態６．
図１０と図１１は、この発明の実施の形態６に係る光学式タッチセンサ機能を備えた液晶表示装置を説明する図である。本実施の形態６では、実施の形態５におけるセンサ１３’により検出したバックライトの発光量を用いてＬＥＤバックライトのカラーフィードバックを行うもので、図１０に示すように、ＲＧＢの各画素毎にセンサ１３’を備えると共に、図１１に示すように、バックライトとして、ＲＧＢのＬＥＤバックライト１２’を備え、バックライト光量制御部１６により、ＬＥＤバックライト１２’のカラーフィードバック制御を行う。
【００３５】
このように、ＲＧＢの各画素毎にセンサ１３’を備えると共に、バックライトとして、ＲＧＢのＬＥＤバックライト１２’を備え、バックライト光量制御部１６及びＲＧＢバックライトドライバ１７’により、ＬＥＤバックライト１２’のカラーフィードバック制御を行うことで、ＲＧＢ毎に、色と明るさを制御できる。この場合、センサをカラーセンサとしても良く、また、液晶パネルに設置されたカラーフィルタを透過した光がセンサに入射する配置としても良い。
【００３６】
実施の形態７．
図１２と図１３は、この発明の実施の形態７に係る光学式タッチセンサ機能を備えた液晶表示装置を説明する図である。本実施の形態７では、センサ１３により、液晶表示パネル面に入射する周囲環境光を検出し、検出された周囲環境光に応じて、映像データ信号及びバックライトを制御するもので、図１２に示すように、センサ１３により周囲環境光を検出し、図１３に示すように、映像データ調整部１８により、検出された周囲環境光に応じて液晶パネル１９の映像データを調整し、バックライト調整部２３により、バックライト１２の明るさ補正、色補正及びガンマ補正を行う。なお、映像データ調整部１８は、制御手段としてのタイミングコントローラ内に備えてもよい。
【００３７】
このように、センサ１３により検出された周囲環境光に応じて、映像データ信号及びバックライトを制御する映像データ調整部１８及びバックライト調整部２３を備えることで、液晶パネル１９の映像データを調整すると共に、バックライト１２の明るさ補正、色補正及びガンマ補正を行うことができる。
【００３８】
実施の形態８．
図１４と図１５は、この発明の実施の形態８に係る光学式タッチセンサ機能を備えた液晶表示装置を説明する図である。本実施の形態８では、ＬＣＤ特性測定用に用いるセンサ１３の上部に反射材を配置することで、反射材で反射された液晶パネルの発光をセンサ１３で検出し、検出値に応じて、コモン調整及びガンマ調整を行うもので、図１４に示すように、センサ１３の上部に位置するように、外装であるベゼルに反射材として例えば反射ミラー２１を取り付けて、液晶パネルの発光をセンサ１３で検出し、図１５に示すように、映像データ調整・駆動電圧調整部２４により、検出値に応じて液晶パネル１９の映像データを調整すると共に輝度、ガンマ補正、及びフリッカ補正を行い、バックライト調整部２３により、バックライト１２の明るさ補正、色補正を行う。
【００３９】
なお、図１４では、ベゼルに反射材としての反射ミラー２１を取り付けているが、反射材は、液晶パネルの発光を下部基板側に設けられるセンサ１３で検出できるように、上部基板側の任意の位置に設けてもよい。また、映像データ調整・駆動電圧調整部２４は、制御手段としてのタイミングコントローラ内に備えてもよい。
【００４０】
このように、センサ１３の上部に反射材を配置することで、反射材で反射された液晶パネルの発光をセンサ１３で検出でき、センサ１３をＬＣＤ特性測定用に用いることができ、検出値に応じてコモン調整及びガンマ調整を行うことができる。また、その際、センサ１３は、カラーフィルタを通過する光を受光することになるので、色測定及びホワイトバランス等特性を測定することができる。
【００４１】
なお、上述した各実施の形態１−８は、単独または用途に応じて複数組み合わせて実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】この発明の実施の形態１に係る光学式タッチセンサ機能を備えた液晶表示装置を制御装置とともに示す側面断面図である。
【図２】図１内の透明基板部の半導体素子部分を模式的に示す平面図である。
【図３】図２のセンサ部構成を示す図である。
【図４】本実施の形態１に係る液晶表示装置の動作例を説明する図である。
【図５】画素に応じて輝度を変えた場合の一例を示す説明図である。
【図６】この発明の実施の形態２に係る光学式タッチセンサ機能を備えた液晶表示装置を説明する図である。
【図７】この発明の実施の形態３に係る光学式タッチセンサ機能を備えた液晶表示装置を説明する図である。
【図８】この発明の実施の形態４に係る光学式タッチセンサ機能を備えた液晶表示装置を説明する図である。
【図９】この発明の実施の形態５に係る光学式タッチセンサ機能を備えた液晶表示装置を説明する図である。
【図１０】この発明の実施の形態６に係る光学式タッチセンサ機能を備えた液晶表示装置を説明する図である。
【図１１】この発明の実施の形態６に係る光学式タッチセンサ機能を備えた液晶表示装置の構成を説明する図である。
【図１２】この発明の実施の形態７に係る光学式タッチセンサ機能を備えた液晶表示装置を説明する図である。
【図１３】この発明の実施の形態７に係る光学式タッチセンサ機能を備えた液晶表示装置の構成を説明する図である。
【図１４】この発明の実施の形態８に係る光学式タッチセンサ機能を備えた液晶表示装置を説明する図である。
【図１５】この発明の実施の形態８に係る光学式タッチセンサ機能を備えた液晶表示装置の構成を説明する図である。
【符号の説明】
【００４３】
１０  液晶表示装置、１１  透明基板、１２  バックライト、１２’  ＲＧＢ  ＬＥＤ、１３  光学センサ、１３ａ  影測定用光学センサ、１３ｂ  反射測定用光学センサ、１３’  光学センサ、１４  電荷蓄積容量、１５  ＴＦＴ、１６  バックライト光量制御部、１７  バックライトドライバ、１７’  ＲＧＢ ＬＥＤバックライト、１８  映像データ調整部、１９  液晶パネル、２０  制御手段、２１  表示駆動制御部、２２  タッチ位置認識部、２３  バックライト調整部、２４  映像データ調整・駆動電圧調整部、２５  反射材、３０  指、７１  画像補正部、７２  個人指影メモリ、７３  指影比較部、７４  タッチ認識部、８１  画像補正部、８２  個人指影メモリ、８３  指影比較部、８４  指紋認証部。
【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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【図１１】
2009181085.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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