(57)【要約】【課題】光学式タッチセンサ機能付きの液晶表示装置において、タッチ位置の検出精度を向上させた液晶表示装置を得る。【解決手段】複数のドット電極を有する透明基板と、ドット電極の少なくとも１つに隣接するように透明基板に設けられた複数のセンサと、各ドット電極を個別に駆動するためのゲート線およびソース線と、各センサからのセンサ出力信号を読み出すためのセンサ出力線と、ゲート線およびソース線への印加電圧を制御して各ドット電極を駆動する表示駆動制御部と、各センサからのセンサ出力信号に基づいて透明基板上のタッチ位置を認識するタッチ位置認識部とを備えている。表示駆動制御部は、タッチ位置認識部による認識位置にカーソル３１を表示させるカーソル表示制御部を含む。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学式タッチセンサ機能を有する液晶表示装置であって、
表示画素に対応した複数のドット電極を有する透明基板と、
前記複数のドット電極の少なくとも１つに隣接するように前記透明基板に設けられた複数のフォトセンサと、
前記複数のドット電極を個別に駆動するためのゲート線およびソース線と、
前記複数のフォトセンサからのセンサ出力信号を読み出すためのセンサ出力線と、
前記ゲート線および前記ソース線への印加電圧を制御して前記複数のドット電極を駆動する表示駆動制御手段と、
前記複数のフォトセンサからのセンサ出力信号に基づいて前記透明基板上のタッチ位置を認識するタッチ位置認識手段と
を備えた液晶表示装置において、
前記表示駆動制御手段は、前記タッチ位置認識手段による認識位置にカーソルを表示させるカーソル表示制御手段を含むことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
前記タッチ位置認識手段は、前記センサ出力信号に基づいて透明基板と操作者の指との間の距離を判別する距離判別手段を含み、
前記カーソル表示制御手段は、前記距離判別手段の判別結果に応答して前記カーソルの表示サイズを変化させることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記カーソル表示制御手段は、前記距離判別手段により判別された距離が近くなるほど、前記カーソルの表示サイズを拡大させることを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記タッチ位置認識手段は、カーソル位置が所定領域内に所定時間以上持続した時点で、前記カーソルの位置を操作決定位置と認識することを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、カーナビゲーションシステムなどに用いられる光学式タッチセンサ機能付きの液晶表示装置に関し、特にタッチ位置を高精度に入力することのできる液晶表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光学式タッチセンサ機能付きの液晶表示装置は、透明基板上の各画素に対応して設けられた複数のフォトセンサを有しており、カーナビゲーションシステムなどへの適用を目指している（たとえば、特許文献１参照）。
図５はカーナビゲーションシステムに適用される一般的な光学式タッチセンサ機能付き液晶表示装置１０Ａを示す外観図であり、液晶表示装置１０Ａは、表示駆動制御部およびセンサ出力信号の処理部など（図示せず）を有している。
【０００３】
図５において、液晶表示装置１０Ａの画面上にユーザの指を配置させると、周囲光の遮断または表示光の反射により、タッチ位置のフォトセンサ（図示せず）の出力レベルが変動するので、センサ出力信号が変動する領域に基づいてタッチ位置を認識することができる。
【０００４】
しかしながら、周知のように、液晶表示装置１０Ａにおける光学式タッチセンサとしての認識性能はあまり高くないので、位置座標や接触認識でのエラーが発生し易い。
すなわち、操作者が意図したタッチ位置と実際の指の認識位置との間に微妙な差が生じることから、たとえば操作者が意図したメニュー画面上の選択肢が誤入力されてしまう可能性がある。
【０００５】
【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】
【０００６】
従来の液晶表示装置では、操作者が意図したタッチ位置と実際の指の検出位置との間に微妙な差が生じるので、操作者が意図したタッチ位置と認識された検出位置とが異なり、タッチセンサとしての入力精度が低下するという課題があった。
【０００７】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、操作者の指の近接位置を含むタッチ位置の認識位置にカーソルを表示させることにより、タッチ位置の入力精度を向上させた液晶表示装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明による液晶表示装置は、光学式タッチセンサ機能を有する液晶表示装置であって、表示画素に対応した複数のドット電極を有する透明基板と、複数のドット電極の少なくとも１つに隣接するように透明基板に設けられた複数のフォトセンサと、複数のドット電極を個別に駆動するためのゲート線およびソース線と、複数のフォトセンサからのセンサ出力信号を読み出すためのセンサ出力線と、ゲート線およびソース線への印加電圧を制御して複数のドット電極を駆動する表示駆動制御手段と、複数のフォトセンサからのセンサ出力信号に基づいて透明基板上のタッチ位置を認識するタッチ位置認識手段とを備えた液晶表示装置において、表示駆動制御手段は、タッチ位置認識手段による認識位置にカーソルを表示させるカーソル表示制御手段を含むものである。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、操作者の指の実際の認識位置をカーソルで確認しながら入力操作を行うことにより、操作者がリアルタイムで容易に補完可能となるので、誤入力を回避してタッチ位置の入力精度を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
実施の形態１．
以下、図面を参照しながら、この発明の実施の形態１について説明する。
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付き液晶表示装置を制御装置とともに示す側断面図である。
また、図２は図１内の透明基板部（ガラス基板部）の構成を示す平面図であり、信号線と関連した具体的な電極構成を拡大して模式的に示している。
【００１１】
図１において、光学式タッチセンサ機能を有する液晶表示装置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フォトセンサ（以下、単に「センサ」という）１３と、表示駆動制御部２１およびタッチ位置認識部２２を有する制御装置２０とを備えている。
【００１２】
表示駆動制御部２１は、タッチ位置認識部２２による認識位置にカーソル（後述する）を表示させるカーソル表示制御部２３を含む。
また、タッチ位置認識部２２は、センサ出力信号に基づいて指３０のタッチ位置（近接位置）を認識する機能に加えて、距離判別部２４を含む。距離判別部２４は、センサ出力信号に基づいて透明基板１１と操作者の指３０との間の距離を判別する。
【００１３】
図示したように、光学式タッチセンサ機能付き液晶表示装置１０の表示パネル上に、操作者が指３０を配置させると、タッチ位置に対応した領域において、センサ１３に入射される周囲光（２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。
【００１４】
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、制御装置２０内のタッチ位置認識部２２に入力される。
【００１５】
図２において、透明基板１１は、Ｂ（青）、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）の各表示画素に対応した複数のドット電極１４（１４ｂ、１４ｒ、１４ｇ）を有する。各ドット電極１４は、表示画面のライン（図中右）方向に順次的に配列されている。
また、複数のセンサ１３は、透明基板１１において、複数のドット電極１４（の少なくとも１つ）に隣接するように、１つずつ個別に設けられている。
【００１６】
複数のドット電極１４には、各ドット電極を個別に駆動するための信号線として、ラインごとのゲート線Ｇｎ＋１、Ｇｎ＋２、・・・と、各ゲート線Ｇｎ＋１、Ｇｎ＋２、・・・に直交配置されたＢソース線Ｓｂ、Ｒソース線ＳｒおよびＧソース線Ｓｇとが接続されている。
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線ＲＯが接続されている。
【００１７】
ゲート線Ｇｎ＋１、Ｇｎ＋２、・・・およびソース線Ｓｂ、Ｓｒ、Ｓｇは、表示データに応じて、制御装置２０内の表示駆動制御部２１により駆動制御される。
表示駆動制御部２１は、ゲート線Ｇｎ＋１、Ｇｎ＋２、・・・およびソース線Ｓｂ、Ｓｒ、Ｓｇへの印加電圧を制御して、複数のドット電極１４を駆動する。
【００１８】
センサ出力線ＲＯは、制御装置２０内のタッチ位置認識部２２に入力される。
タッチ位置認識部２２は、複数のセンサ１３からのセンサ出力信号に基づいて、たとえばセンサ出力信号の変動量が閾値以上を示す領域を抽出することにより、透明基板１１上のタッチ位置を認識する。
【００１９】
表示駆動制御部２１内のカーソル表示制御部２３は、タッチ位置認識部２２による認識位置にカーソル３１（図３参照）を表示させるように構成されており、操作者の指３０の移動にともなって、カーソル３１を追従移動させるようになっている。
図３はこの発明の実施の形態１による操作状態の一例を示す説明図であり、メニュー画面上に操作者の指３０が近接または接触した位置にカーソル３１が表示された状態を示している。
【００２０】
図３において、ガラス基板４０を有する液晶表示装置１０には、表示駆動制御部２１（図１参照）と協働するソースＩＣ４１およびゲートＩＣ４２と、タッチ位置認識部２２と協働する出力ＩＣ４３と、各ＩＣ４１〜４３に関連したフレキシブルプリント基板４４とが載置されている。
ソースＩＣ４１は、Ｂソース線Ｓｂ、Ｒソース線ＳｒおよびＧソース線Ｓｇ（図２参照）を含み、ゲートＩＣ４２は、ゲート線Ｇｎ＋１、Ｇｎ＋２、・・・を含む。また、出力ＩＣ４３は、センサ出力線ＲＯを含む。
【００２１】
タッチ位置認識部２２は、センサ出力信号に基づいて透明基板１１と操作者の指３０との間の距離を判別する距離判別部２４を含み、表示駆動制御部２１は、距離判別部２４の判別結果に応答してカーソル３１の表示サイズを変化させる。
具体的には、操作者の指３０が透明基板１１に接近するほど（距離判別部２４により判別された距離が近くなるほど）、カーソル３１を拡大表示させることにより、最終的な操作決定位置を操作者に確認し易くする。
【００２２】
さらに、タッチ位置認識部２２は、センサ出力信号に基づくカーソル表示が所定以上の大きさを有し（指３０が透明基板１１に接触し）かつ所定領域内に存在する状態が、所定時間以上持続（操作者の意図する選択位置で静止）した時点で、カーソル３１を操作決定位置と認識する。
【００２３】
次に、図４のフローチャートを参照しながら、この発明の実施の形態１によるタッチ位置認識部２２の処理動作について説明する。
図４において、タッチ位置認識部２２は、センサ出力信号に基づく入力画像に対して、画像補正処理（ステップＳ１０）を施した後に、ステップＳ２１〜Ｓ２３からなる画像解析処理（ステップＳ２０）を実行する。
【００２４】
まず、画像補正処理（ステップＳ１０）においては、入力画像に対して正規化およびノイズ除去が行われる。正規化によりその後の処理が安定し、また、ノイズ除去により、解析に悪影響を与える要素が取り除かれて解析精度が向上する。
【００２５】
次に画像解析処理（ステップＳ２１）において、画像のヒストグラムから閾値を求め（ステップＳ２１）、閾値による画像抽出（ステップＳ２２）を行い、抽出画像の重心を求める（ステップＳ２３）
【００２６】
なお、タッチ位置認識部２２内の距離判別部２４は、ステップＳ２２において、抽出画像の大きさから、タッチ位置（近接位置を含む）における指３０の透明基板１１との距離を判別する。
【００２７】
これにより、表示駆動制御部２１内のカーソル表示制御部２３は、距離判別部２４による判別結果に応答して、指３０と透明基板１１との距離が近いほど、カーソル３１を拡大表示させることができる。
【００２８】
また、タッチ位置認識部２２は、センサ出力信号に基づくカーソル表示が所定以上の大きさを有しかつ所定範囲内に存在する状態が、所定時間以上持続した（変化しない）時点で、カーソル３１の位置を操作決定位置（タッチ位置）と認識する。
【００２９】
以上のように、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有する液晶表示装置１０は、表示画素に対応した複数のドット電極１４を有する透明基板１１と、複数のドット電極１４の少なくとも１つに隣接するように透明基板１１に設けられた複数のセンサ１３と、複数のドット電極１４を個別に駆動するためのゲート線Ｇｎ＋１、Ｇｎ＋２、・・・およびソース線Ｓｂ、Ｓｒ、Ｓｇと、複数のセンサ１３からのセンサ出力信号を読み出すためのセンサ出力線ＲＯと、ゲート線およびソース線への印加電圧を制御して複数のドット電極１４を駆動する表示駆動制御部２１と、複数のセンサ１３からのセンサ出力信号に基づいて透明基板１１上のタッチ位置を認識するタッチ位置認識部２２とを備えており、表示駆動制御部２１は、タッチ位置認識部２２による認識位置にカーソル３１を表示させるカーソル表示制御部２３を含む。
【００３０】
これにより、光学式タッチセンサを内蔵した液晶表示装置１０において、操作者は、指３０の移動に追従するカーソル３１を見ながら選択位置を指示することができるので、認識性能を補完して誤入力を回避することができ、入力精度を向上させることができる。
また、指３０が液晶表示装置１０のパネルに近づくと、カーソル３１が拡大表示されるので、操作者は、最終的な操作位置（選択位置）を容易かつ確実に確認することができる。
【００３１】
すなわち、カーソル３１は、指３０の動きに追従して移動するとともに、指３０のパネルへの接近に追従して拡大表示されるので、操作者がタッチセンサの座標補正およびタッチ（クリック）認識を容易に行うことができる。
さらに、タッチ位置認識部２２は、カーソル３１が所定以上の大きさに達し、かつ所定範囲（一定の座標エリア）内に所定時間以上にわたって存在した場合に、操作者のクリック位置（操作決定位置）と認識することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】この発明の実施の形態１に係る液晶表示装置を御装置とともに示す側断面図である。
【図２】図１内の透明基板部の具体的構成を模式的に示す平面図である。
【図３】この発明の実施の形態１による操作状態を示す説明図である。
【図４】この発明の実施の形態１によるタッチ位置認識部の動作を示すフローチャートである。
【図５】一般的な光学式タッチセンサ機能付き液晶表示装置を示す外観図である。
【符号の説明】
【００３３】
１０  液晶表示装置、１１  透明基板、１２  バックライト、１３  センサ（フォトセンサ）、１４、１４ｂ、１４ｒ、１４ｇ  ドット電極、２０  制御装置、２１  表示駆動制御部、２２  タッチ位置認識部、２３  カーソル表示制御部、２４  距離判別部、３０  操作者の指、３１  カーソル、Ｇｎ＋１、Ｇｎ＋２、・・・  ゲート線、Ｓｂ、Ｓｒ、Ｓｇ  ソース線、ＲＯ  センサ出力線。
【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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