JP2009181085A - 液晶表示装置 - Google Patents
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Abstract
【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
【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
Description
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。
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)。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
Claims (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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。
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