JP2012069066A - タッチ検出装置、タッチ検出機能付き表示装置、タッチ位置検出方法および電子機器 - Google Patents

タッチ検出装置、タッチ検出機能付き表示装置、タッチ位置検出方法および電子機器 Download PDF

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Abstract

【課題】タッチ位置の検出精度を高めるとともに、同時に複数のタッチの検出を行うことができるタッチ検出装置を得る。
【解決手段】外部近接物体に応じた検出強度値を有する検出強度マップ情報（検出強度マップＤmap）を生成するタッチ検出部（タッチ検出機能付き表示部１２およびタッチ検出信号処理部１３）と、各検出強度値を所定のしきい値と比較して得られた１または複数のタッチ領域に基づいてタッチ位置を求めるタッチ位置検出部（物体情報検出部１４）とを備える。上記タッチ位置検出部は、１または複数のタッチ領域からそれぞれ有効領域を選択し、その各有効領域に対してそれぞれ演算領域を設定し、その各演算領域において検出強度値を用いて重心を求め、この各重心をタッチ位置とするものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、外部近接物体を検出可能なタッチ検出装置、タッチ検出機能付き表示装置、タッチ位置検出方法および電子機器に関する。
近年、いわゆるタッチパネルと呼ばれる接触検出装置を液晶表示装置等の表示装置上に装着し、あるいはタッチパネルと表示装置とを一体化し、その表示装置に各種のボタン画像等を表示させることにより、通常の機械式ボタンの代わりとして情報入力を可能とした表示装置が注目されている。このようなタッチパネルを有する表示装置は、キーボードやマウス、キーパッドのような入力装置を必要としないため、コンピュータのほか、携帯電話のような携帯情報端末などでも、使用が拡大する傾向にある。
例えば、特許文献１には、表示装置と光学式のタッチ検出装置を一体化したタッチ検出機能付き表示装置が開示されている。このタッチ検出機能付き表示装置では、例えば、タッチ検出装置の撮像画像（検出強度マップ）における各検出強度のピーク値およびその位置を検出するとともに、その近隣の検出強度値も検出し、そのピーク値と近隣の検出強度値の差に基づいてタッチ検出を行うものである。これにより、このタッチ検出機能付き表示装置は、例えば、外部近接物体がペンのような先の細いものであっても、そのタッチを容易に検出することができるようになっている。
特開２００９−１９３３２９号公報
ところで、タッチ検出装置では、一般にタッチ位置の検出精度が重要である。タッチ検出装置を構成する各タッチセンサ素子が表示画素ごとに設けられている場合には、一般に高い位置検出精度を得やすいが、例えば製造コストやなんらかの技術的制約などにより、各タッチセンサ素子が、表示画素ごとではなく複数の表示画素ごとに設けられるような場合には、位置検出精度が低下するおそれがある。このような位置精度が低いタッチ検出装置では、例えばタッチにより斜めの直線を描く場合に、直線ではなく、ギザギザな線として認識されてしまう。
特許文献１には、例えば、検出強度がピーク値となる位置とその近隣の領域において、検出強度値による重み付け重心を求めることにより、位置検出精度を高くすることができる旨の記載がある。しかしながら、例えば、外部近接物体が広い面積でタッチ検出面に接触した場合には、検出強度がピーク値となる位置を正確に求められず、位置検出精度が低下するおそれがある。
また、近年、タッチ検出装置では、例えば２本の指などにより同時にタッチをして操作を行うことができるマルチタッチ方式が注目を集めている。しかしながら、特許文献１に開示されたタッチ検出機能付き表示装置では、同時に複数のタッチを検出することができる旨の記載は一切ない。
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その第１の目的は、タッチ位置の検出精度を高めることができるタッチ検出装置、タッチ検出機能付き表示装置、タッチ位置検出方法および電子機器を提供することにある。また、第２の目的は、同時に複数のタッチの検出を行うことができるタッチ検出装置、タッチ検出機能付き表示装置、タッチ位置検出方法および電子機器を提供することにある。
本発明のタッチ検出装置は、タッチ検出部と、タッチ位置検出部とを備えている。タッチ検出部は、外部近接物体に応じた検出強度値を有する検出強度マップ情報を生成するものである。タッチ位置検出部は、各検出強度値を所定のしきい値と比較して得られた１または複数のタッチ領域に基づいてタッチ位置を求めるものである。上記タッチ位置検出部は、１または複数のタッチ領域からそれぞれ有効領域を選択し、その各有効領域に対してそれぞれ演算領域を設定し、その各演算領域において検出強度値を用いて重心を求め、この各重心をタッチ位置とするものである。
本発明のタッチ検出機能付き表示装置は、複数の表示素子と、タッチ検出部と、タッチ位置検出部とを備えている。タッチ検出部は、外部近接物体に応じた検出強度値を有する検出強度マップ情報を生成するものである。タッチ位置検出部は、各検出強度値を所定のしきい値と比較して得られた１または複数のタッチ領域に基づいてタッチ位置を求めるものである。上記タッチ位置検出部は、１または複数のタッチ領域からそれぞれ有効領域を選択し、その各有効領域に対してそれぞれ演算領域を設定し、その各演算領域において検出強度値を用いて重心を求め、この各重心をタッチ位置とするものである。
本発明のタッチ位置検出方法は、外部近接物体に応じた検出強度値を有する検出強度マップ情報に基づいて、その検出強度値を所定のしきい値と比較して１または複数のタッチ領域を求め、１または複数のタッチ領域からそれぞれ有効領域を選択し、有効領域のそれぞれに対して演算領域を設定し、演算領域のそれぞれにおいて検出強度値を用いて重心を求め、この各重心をタッチ位置とするものである。
本発明の電子機器は、上記タッチ検出機能付き表示装置を備えたものであり、例えば、テレビジョン装置、デジタルカメラ、パーソナルコンピュータ、ビデオカメラあるいは携帯電話等の携帯端末装置などが該当する。
本発明のタッチ検出装置、タッチ位置検出方法および電子機器では、検出強度マップ情報に基づいて得られたタッチ領域に基づいてタッチ位置が求められる。その際、そのタッチ領域のうちの有効なものである有効領域のそれぞれに対して演算領域が設定され、その演算領域において各検出強度値を用いてタッチ位置が求められる。
本発明のタッチ検出装置では、例えば、演算領域は以下の２つの方法で設定することができる。第１の方法では、演算領域は、選択された有効領域の中心点を含む範囲に設定される。この場合、例えば、タッチ検出部は、方向によって異なる配置密度で並設された複数のタッチ検出素子を含んで構成され、演算領域は、タッチ検出素子の配置密度が低い方向に広く設定されるようにしてもよい。第２の方法では、演算領域は、検出強度マップ情報の各検出強度値を所定のしきい値よりも低い他のしきい値と比較して得られる領域のうち有効領域を含む領域に設定される。
タッチ検出部は、例えば、１または複数のタッチ領域からノイズに起因するノイズ領域を検出し、そのノイズ領域以外の領域を有効領域として選択するのが望ましい。また、タッチ検出部は、例えば、外部近接物体による静電容量の変化に基づいて検出強度マップを生成してもよい。
本発明のタッチ検出装置、タッチ検出機能付き表示装置、タッチ位置検出方法および電子機器によれば、有効領域のそれぞれに対して演算領域を設定し、その演算領域において各検出強度値を用いてタッチ位置を求めるようにしたので、タッチ位置の検出精度を高めることができるとともに、同時に複数のタッチの検出を行うことができる。
本発明の実施の形態に係る情報入出力装置の一構成例を表すブロック図である。 図１に示したタッチ検出機能付き表示部の概略断面構造を表す断面図である。 図１に示したタッチ検出機能付き表示部の画素配列を表す回路図である。 図１に示したタッチ検出機能付き表示部の共通電極およびタッチ検出電極 の一構成例を表す斜視図である。 第１の実施の形態に係る物体情報検出部の一動作例を表す流れ図である。 第１の実施の形態に係る物体情報検出部の一動作例を表す模式図である。 第２の実施の形態に係る物体情報検出部の一動作例を表す流れ図である。 第２の実施の形態に係る物体情報検出部の一動作例を表す模式図である。 実施の形態を適用したタッチ検出装置のうち、適用例１の外観構成を表す斜視図である。 適用例２の外観構成を表す斜視図である。 適用例３の外観構成を表す斜視図である。 適用例４の外観構成を表す斜視図である。 適用例５の外観構成を表す正面図、側面図、上面図および下面図である。 変形例に係る情報入出力装置の一構成例を表すブロック図である。 変形例に係るタッチ検出機能付き表示部の概略断面構造を表す断面図である。
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．第１の実施の形態
２．第２の実施の形態
３．適用例
＜１．第１の実施の形態＞
［構成例］
（全体構成例）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る情報入出力装置の一構成例を表すものである。なお、本発明の実施の形態に係るタッチ検出装置、タッチ検出機能付き表示装置、およびタッチ位置検出方法は、本実施の形態により具現化されるので、併せて説明する。
情報入出力装置１は、タッチ検出機能付き表示パネル１０と、電子機器本体４０とを備えている。
タッチ検出機能付き表示パネル１０は、電子機器本体４０から供給される表示データＤdに基づいて表示を行うとともに、外部近接物体を検出してそのタッチ位置などの物体情報Ｄobjを電子機器本体４０に供給するものである。このタッチ検出機能付き表示パネル１０は、この例では、液晶表示デバイスと、静電容量式タッチ検出デバイスを一体化したいわゆるインセルタイプのものである。タッチ検出機能付き表示パネル１０は、表示信号処理部１１と、タッチ検出機能付き表示部１２と、タッチ検出信号処理部１３と、物体情報検出部１４とを備えている。
表示信号処理部１１は、表示データＤｄに基づいて各種制御信号を生成してタッチ検出機能付き表示部１２を駆動する回路である。
タッチ検出機能付き表示部１２は、外部近接物体を検出する機能を有する表示部である。タッチ検出機能付き表示部１２は、表示信号処理部１１から供給された各種制御信号に基づいて表示動作を行うとともに、タッチ検出面に近接または接触する外部近接物体に応じたタッチ検出信号Ｖdetを出力し、タッチ検出信号処理部１３に供給するものである。
タッチ検出信号処理部１３は、タッチ検出機能付き表示部１２から供給されたタッチ検出信号Ｖdetに基づいて、タッチ検出面の各部分における検出強度を示すマップ（検出強度マップＤmap）を生成し、物体情報検出部１４に供給する機能を有している。
物体情報検出部１４は、タッチ検出信号処理部１３から供給された検出強度マップＤmapに基づいて、外部近接物体の物体情報Ｄobjを求め、電子機器本体４０に供給する機能を有している。ここで、物体情報Ｄobjは、例えば、外部近接物体のタッチ検出面におけるタッチ位置や、タッチの範囲や大きさなどである。その際、物体情報検出部１４は、後述するように、まず検出駆動マップＤmapに基づいておおまかなタッチ位置を求め、その後に領域を絞ってより高い精度で再度タッチ位置を求めるようになっている。
電子機器本体４０は、制御部４１を有している。制御部４１は、タッチ検出機能付き表示パネル１０に供給するための表示データＤｄを生成するとともに、タッチ検出機能付き表示パネル１０から供給された物体情報Ｄobjを受け取り、電子機器本体４０の他の回路ブロックに供給するものである。
（タッチ検出機能付き表示部１２）
次に、タッチ検出機能付き表示部１２の構成例を詳細に説明する。
図２は、タッチ検出機能付き表示部１２の要部断面構造の例を表すものである。このタッチ検出機能付き表示部１２は、画素基板２と、この画素基板２に対向して配置された対向基板３と、画素基板２と対向基板３との間に挿設された液晶層６とを備えている。
画素基板２は、回路基板としてのＴＦＴ基板２１と、共通電極ＣＯＭＬと、画素電極２２とを有している。ＴＦＴ基板２１は、各種電極や配線、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ；Thin Film Transistor）などが形成される回路基板として機能するものである。ＴＦＴ基板２１は例えばガラスにより構成されるものである。ＴＦＴ基板２１の上には、共通電極ＣＯＭＬが形成される。共通電極ＣＯＭＬは、複数の画素Ｐix（後述）に共通の電圧を供給するための電極である。この共通電極ＣＯＭＬは、液晶表示動作のための共通駆動電極として機能するとともに、タッチ検出動作のための駆動電極としても機能するものである。共通電極ＣＯＭＬの上には絶縁層２３が形成され、その上に画素電極２２が形成される。画素電極２２は、表示を行うための画素信号を供給するための電極であり、透光性を有するものである。共通電極ＣＯＭＬおよび画素電極２２は、例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide）により構成される。
対向基板３は、ガラス基板３１と、カラーフィルタ３２と、タッチ検出電極ＴＤＬとを有している。カラーフィルタ３２は、ガラス基板３１の一方の面に形成されている。このカラーフィルタ３２は、例えば赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３色のカラーフィルタ層を周期的に配列して構成したもので、各表示画素にＲ、Ｇ、Ｂの３色が１組として対応付けられている。また、ガラス基板３１の他方の面には、タッチ検出電極ＴＤＬが形成されている。タッチ検出電極ＴＤＬは、例えばＩＴＯにより構成され、透光性を有する電極である。このタッチ検出電極ＴＤＬの上には、偏光板３５が配設されている。
液晶層６は、表示機能層として機能するものであり、電界の状態に応じてそこを通過する光を変調するものである。この電界は、共通電極ＣＯＭＬの電圧と画素電極２２の電圧との電位差により形成される。液晶層６には、ＦＦＳ（フリンジフィールドスイッチング）やＩＰＳ（インプレーンスイッチング）等の横電界モードの液晶が用いられる。
なお、液晶層６と画素基板２との間、および液晶層６と対向基板３との間には、それぞれ配向膜が配設され、また、画素基板２の下面側には入射側偏光板が配置されるが、ここでは図示を省略している。
図３は、タッチ検出機能付き表示部１２の表示画素構造の構成例を表すものである。タッチ検出機能付き表示部１２は、マトリックス状に配列した複数の画素Ｐixを有している。画素Ｐixは、ＴＦＴ素子Ｔｒおよび液晶素子ＬＣを有している。ＴＦＴ素子Ｔｒは、薄膜トランジスタにより構成されるものであり、この例では、ｎチャネルのＭＯＳ（Metal Oxide Semiconductor）型のＴＦＴで構成されている。ＴＦＴ素子Ｔｒのソースは画素信号線ＳＧＬに接続され、ゲートは走査信号線ＧＣＬに接続され、ドレインは液晶素子ＬＣの一端に接続されている。液晶素子ＬＣは、一端がＴＦＴ素子Ｔｒのドレインに接続され、他端が共通電極ＣＯＭＬに接続されている。
画素Ｐixは、走査信号線ＧＣＬにより、タッチ検出機能付き表示部１２の同じ行に属する他の画素Ｐixと互いに接続されている。画素Ｐixは、画素信号線ＳＧＬにより、タッチ検出機能付き表示部１２の同じ列に属する他の画素Ｐixと互いに接続されている。また、画素Ｐixは、共通電極ＣＯＭＬにより、タッチ検出機能付き表示部１２の同じ行に属する他の画素Ｐixと互いに接続されている。走査信号線ＧＣＬ、画素信号線ＳＧＬ、および共通電極ＣＯＭＬには、表示信号処理部１１から各種信号が供給されるようになっている。
図４は、タッチ検出機能付き表示部１２のタッチセンサの一構成例を斜視的に表すものである。タッチセンサは、画素基板２に設けられた共通電極ＣＯＭＬおよび対向基板３に設けられたタッチ検出電極ＴＤＬにより構成されている。共通電極ＣＯＭＬは、図の左右方向に延在する複数のストライプ状の電極パターンに分割されている。タッチ検出動作を行う際は、各電極パターンには、駆動信号Ｖcomが順次供給され、時分割的に順次走査駆動が行われるようになっている。タッチ検出電極ＴＤＬは、共通電極ＣＯＭＬの電極パターンの延在方向と直交する方向に延びる電極パターンにより構成されている。共通電極ＣＯＭＬとタッチ検出電極ＴＤＬにより互いに交差した電極パターンは、その交差部分に静電容量（タッチセンサ素子）を形成している。
この構成により、共通電極ＣＯＭＬに供給された駆動信号Ｖcomは、この静電容量を介してタッチ検出電極ＴＤＬに伝わり、タッチ検出信号Ｖdetとしてタッチ検出信号処理部１３に供給されるようになっている。この静電容量は、外部近接物体により変化する。タッチ検出機能付き表示パネル１０では、このタッチ検出信号Ｖdetを解析することにより、外部近接物体に関する情報を求めることができるようになっている。
また、図４に示したように、互いに交差した電極パターンは、静電容量式タッチセンサ素子をマトリックス状に構成している。よって、タッチ検出機能付き表示部１２のタッチ検出面全体にわたって走査することにより、外部近接物体の接触または近接が生じた位置の検出が可能となっている。
ここで、検出強度マップＤmapは、本発明における「検出強度マップ情報」の一具体例に対応する。タッチ検出機能付き表示部１２およびタッチ検出信号処理部１３は、本発明における「タッチ検出部」の一具体例に対応する。物体情報検出部１４は、本発明における「タッチ位置検出部」の一具体例に対応する。
［動作および作用］
続いて、本実施の形態の情報入出力装置１の動作および作用について説明する。
まず、図１を参照して、タッチ検出機能付き表示装置１の全体動作概要を説明する。電子機器本体４０の制御部４１は、表示データＤｄを生成し、タッチ検出機能付き表示パネル１０に供給する。タッチ検出機能付き表示パネル１０において、表示信号処理部１１は、表示データＤｄに基づいて各種制御信号を生成してタッチ検出機能付き表示部１２を駆動する。タッチ検出機能付き表示部１２は、表示信号処理部１１から供給された各種制御信号に基づいて表示動作を行うとともに、タッチ検出面に近接または接触する外部近接物体に応じたタッチ検出信号Ｖdetを出力し、タッチ検出信号処理部１３に供給する。タッチ検出信号処理部１３は、タッチ検出機能付き表示部１２から供給されたタッチ検出信号Ｖdetに基づいて、タッチ検出面における検出強度マップＤmapを生成し、物体情報検出部１４に供給する。物体情報検出部１４は、タッチ検出信号処理部１３から供給された検出強度マップＤmapに基づいて、外部近接物体のタッチ位置などの物体情報Ｄobjを求める。
物体情報検出部１４では、検出強度マップＤmapに基づいて物体情報Ｄobjを求める際、まず、大まかなタッチ位置を求め、その後に領域を絞ってより高い精度で再度タッチ位置を求めるように動作を行う。以下に、その詳細動作を説明する。
図５は、物体情報検出部１４における動作の流れ図を表すものである。図６は、物体情報検出部１４の動作を説明するための模式図を表すものであり、タッチ検出面内におけるある領域の動作を示している。
まず、物体情報検出部１４は、タッチ検出信号処理部１３から検出強度マップＤmapを取得する（ステップＳ１０１）。検出強度マップＤmapは、タッチ検出面の各タッチセンサ素子（検出要素）における検出強度Ｐをマップで示すものであり、この例では、外部近接物体がない部分は“０”であり、外部近接物体がタッチ検出面に近いほど大きい正の値になるものである。
次に、物体情報検出部１４は、しきい値Ｔｈを用いて検出強度Ｐを２値化する（ステップＳ１０２）。具体的には、物体情報検出部１４は、まず、検出強度マップＤmapの各検出強度Ｐをしきい値Ｔｈと比較する（図６（Ａ）の左の図）。そして、各検出強度Ｐが、そのしきい値より大きい場合に“１”（図６（Ａ）の右の図の領域Ｒｄ）とし、しきい値より小さい場合に“０”とすることにより２値化マップＤmap2を作成する。
次に、物体情報検出部１４は、孤立点除去（ノイズ除去）を行う（ステップＳ１０３）。孤立点除去の方法としては、例えば、特開２００７−１０２７３０号公報に示されている方法を使用可能である。この方法では、２値化マップＤmap2に対してフィルタをかけることにより、領域Ｒｄにおける“１”を示す検出要素の数が少なく孤立している領域を孤立点とみなし、その領域Ｒｄにおける値を全て“０”に設定することによりノイズ除去を行う。この例では、図６（Ａ）の右の図に示した領域Ｒｄ（孤立領域ＲＩ）がこの条件を満たすため、この孤立点除去により、図６（Ｂ）に示したように除去される。
次に、物体情報検出部１４は、ラベリングを行う（ステップＳ１０４）。具体的には、物体情報検出部１４は、例えば、２値化マップＤmap2において、領域Ｒｄごとに分類を行う。この際、物体情報検出部１４は、２値化マップＤmap2における領域Ｒｄの領域数も求める。例えば、２本の指でタッチ検出面をタッチした場合には、領域Ｒｄは、そのタッチ位置に対応する位置に計２つ存在することとなり、領域数は２となる。
次に、物体情報検出部１４は、物体情報検出を行う（ステップＳ１０５）。具体的には、物体情報検出部１４は、２値化マップＤmap2において、ステップＳ１０４においてラベリングした各領域Ｒｄに対して、その領域Ｒｄの重心Ｃ１の座標（Ｘｃ１，Ｙｃ１）を求める（図６（Ｂ）の右の図）。この重心Ｃ１の演算は、この例では、単に２値化した値を用いて領域Ｒｄの重心を求めるものとしたが、これに限定されるものではなく、これに代えて、例えば、領域Ｒｄの各検出要素における検出強度Ｐを用いて重み付けを行うことにより重心を求める（後述する重み付け重心演算）ようにしてもよい。なお、物体情報検出部１４は、このステップＳ１０５における物体情報検出において、その領域Ｒｄの２値化マップＤmap2における範囲や大きさなどもさらに求めても良い。
次に、物体情報検出部１４は、範囲を設定して、再度物体情報検出を行う（ステップＳ１０６）。具体的には、物体情報検出部１４は、各領域Ｒｄにおいて、ステップＳ１０５で求めた重心Ｃ１の座標に基づいて、より高い精度で再度物体情報検出を行うための領域Ｒｃを設定する（図６（Ｂ））。この例では、重心Ｃ１を有する検出要素とそれに隣接する検出要素を領域Ｒｃとして設定している。そして、物体情報検出部１４は、この領域Ｒｃの各検出要素における検出強度Ｐを用いて、重み付け重心演算を行うことにより重心座標を求め、それをタッチ位置とする。重み付け重心演算は、領域Ｒｃの各検出要素における検出強度Ｐを用いて重み付けを行うことにより重心Ｃ２の座標（ｘｃ２，ｙｃ２）を求めるものである。重み付け重心演算は、例えば、以下の式を用いることができる。
Figure 2012069066
 ここで、Ｐxyは、座標（ｘ，ｙ）における検出強度Ｐを示す。またΣによる加算は、領域Ｒｃ内に対して行うものである。この演算は、各領域Ｒｃごとに行われる。すなわち、物体情報検出部１４は、タッチ検出面において複数のタッチが存在する場合に、それぞれのタッチ位置を高精度で求めることができる。なお、物体情報検出部１４は、このステップＳ１０６における物体情報検出において、タッチの範囲や大きさなどをさらに求めてもよい。
この例では、重心Ｃ１を有する検出要素とそれに隣接する検出要素を領域Ｒｃとして設定したが、これに限定されるものではなく、例えば、さらに外側の検出要素も含んで領域Ｒｃを構成するようにしてもよい。もしくは、図４において、例えば、タッチ検出電極ＴＤＬの本数の密度が共通駆動電極ＣＯＭＬの本数の密度よりも少ない場合など、ある方向においてタッチセンサ素子の密度が少ない場合には、領域Ｒｃがその方向に対してより広くなるように領域Ｒｃを設定してもよい。これにより、領域Ｒｃに含まれるｘ軸方向のデータが多くなるため、重心演算を行うときの精度を向上することができる。また、ステップＳ１０５において、領域Ｒｄの範囲や大きさを求めた場合には、重心Ｃ１の座標に加えてこれらも用いることにより領域Ｒｃを設定するようにしてもよい。
以上で、物体情報検出部１４のフローは終了する。
ここで、しきい値Ｔｈは、本発明における「所定のしきい値」の一具体例に対応する。孤立領域ＲＩが除去される前の領域Ｒｄは、本発明における「タッチ領域」の一具体例に対応し、孤立領域ＲＩが除去された後の領域Ｒｄは、本発明における「有効領域」の一具体例に対応する。領域Ｒｃは、本発明における「演算領域」の一具体例に対応する。
このように、情報入出力装置１では、検出強度マップＤmapに基づいて物体情報Ｄobjを求める際、まず、検出強度Ｐを所定のしきい値Ｔｈと比較して重心Ｃ１の座標を求め、その重心Ｃ１の座標に基づいて、その近傍をも含めた領域Ｒｃに絞って再度重心Ｃ２の座標を求めるようにしたので、効率よくタッチ位置の検出精度を高めることができる。
［効果］
以上のように本実施の形態では、検出強度を所定のしきい値と比較して重心座標を求め、その重心座標に基づいて設定した領域Ｒｃにおいて再度重心座標を求め、それをタッチ位置としたので、効率よくタッチ位置の検出精度を高めることができる。
また、以上のように本実施の形態では、複数の領域Ｒｄのそれぞれに対して物体情報検出を行うようにしたので、同時に複数のタッチの検出を行うことができる。
また、本実施の形態では、２度目に重心座標を求める際に、重み付け重心演算を行うようにしたので、タッチ位置の検出精度を高めることができる。
＜２．第２の実施の形態＞
次に、本発明の第２の実施の形態に係る情報入出力装置７について説明する。本実施の形態は、検出強度マップＤmapに基づいて物体情報Ｄobjを求める際、まず高めのしきい値を用いて大まかなタッチ位置を求め、その後に、低めのしきい値を用いて詳細なタッチ位置を求めるものである。すなわち、本実施の形態では、このような動作を行う物体情報検出部１５を用いて情報入力装置７を構成している。その他の構成は、上記第１の実施の形態（図１）と同様である。なお、上記第１の実施の形態に係る情報入力装置１と実質的に同一の構成部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
情報入力装置７は、タッチ検出機能付き表示パネル７０を備えている。タッチ検出機能付き表示パネル７０は、物体情報検出部１５を有している。物体情報検出部１５は、検出強度マップＤmapに基づいて物体情報Ｄobjを求める際、まず高しきい値ＴｈＨを用いて大まかなタッチ位置を求め、その後に、低しきい値ＴｈＬを用いて詳細なタッチ位置を求めるものである。以下に、その詳細動作を説明する。
図７は、物体情報検出部１５における動作の流れ図を表すものである。図８は、物体情報検出部１５の動作を説明するための模式図を表すものであり、タッチ検出面内におけるある領域の動作を示している。
まず、物体情報検出部１５は、タッチ検出信号処理部１３から検出強度マップＤmapを取得する（ステップＳ２０１）。次に、物体情報検出部１５は、高しきい値ＴｈＨを用いて検出強度Ｐを２値化し（ステップＳ２０２）、孤立点除去（ノイズ除去）を行い（ステップＳ２０３）、ラベリングを行い（ステップＳ２０４）、物体情報検出を行う（ステップＳ２０５）。これらのステップＳ２０１〜Ｓ２０５の動作は、上記第１の実施の形態におけるステップＳ１０１〜Ｓ１０５の動作と同様である。
次に、物体情報検出部１５は、低めのしきい値ＴｈＬを用いて検出強度Ｐを２値化する（ステップＳ２０６）。具体的には、物体情報検出部１５は、まず、検出強度マップＤmapの各検出強度Ｐを低しきい値ＴｈＬと比較し（図８（Ｃ）の左の図）、各検出強度Ｐが、その低しきい値ＴｈＬより大きい場合に“１”（図８（Ｃ）の右の図の領域Ｒｄ２）とし、低しきい値ＴｈＬより小さい場合に“０”とすることにより２値化マップＤmap3を作成する。その際、物体情報検出部１５は、ステップＳ２０４でラベリングした各領域Ｒｄ付近においてのみこの動作を行う。具体的には、例えば、物体情報検出部１５は、タッチ検出面全体の検出強度Ｐを２値化した結果が“１”になった領域のうち、２値化マップＤmap2における領域Ｒｄを含む領域を領域Ｒｄ２とし、領域Ｒｄを含まない領域については“０”とすることにより、２値化マップＤmap3を作成する。これにより、２値化マップＤmap3における領域Ｒｄ２は、２値化マップＤmap2における領域Ｒｄを含むようになる。よって、例えば、検出強度Ｐが低しきい値ＴｈＬより大きく高しきい値ＴｈＨよりも低い領域があった場合、この領域は、ステップＳ２０２において高しきい値ＴｈＨと比較したときに“０”となりラベリングされないため、検出強度Ｐが低しきい値ＴｈＬより大きくても、ステップＳ２０６で生成された２値化マップＤmap3 において“１”になることはない。
次に、物体情報検出部１５は、範囲を設定して、再度物体情報検出を行う（ステップＳ２０７）。具体的には、物体情報検出部１５は、この領域Ｒｄ２を領域Ｒｃに設定し（図８（Ｃ）の右の図）、この領域Ｒｃの各検出要素における検出強度Ｐを用いて、上記第１の実施の形態と同様に、重み付け重心演算を行うことにより重心座標を求め、それをタッチ位置とする。なお、物体情報検出部１５は、このステップＳ２０７における物体情報検出において、タッチの範囲や大きさなどをさらに求めてもよい。
以上で、物体情報検出部１５のフローは終了する。
ここで、高しきい値ＴｈＨは、本発明における「所定のしきい値」の一具体例に対応し、低しきい値ＴｈＬは、本発明における「他のしきい値」の一具体例に対応する。
このように、情報入出力装置７では、検出強度マップＤmapに基づいて物体情報Ｄobjを求める際、まず、検出強度Ｐを所定の高しきい値ＴｈＨと比較してラベリングを行い、そのラベリングを行った領域において所定の低しきい値ＴｈＬと比較し、その結果得られた領域Ｒｄ２において重心Ｃ２の座標を求めるようにしたので、効率よくタッチ位置の検出精度を高めることができる。
［効果］
以上のように本実施の形態では、検出強度を高しきい値と比較してラベリングを行い、そのラベリングを行った領域付近の検出強度を低しきい値と比較し、その結果得られた領域に基づいて重心座標を求め、それをタッチ位置としたので、効率よくタッチ位置の検出精度を高めることができる。その他の効果は、上記第１の実施の形態の場合と同様である。
＜３．適用例＞
次に、図９〜図１３を参照して、上記実施の形態および変形例で説明したタッチ検出装置の適用例について説明する。上記実施の形態等のタッチ検出装置は、テレビジョン装置、デジタルカメラ、ノート型パーソナルコンピュータ、携帯電話等の携帯端末装置あるいはビデオカメラなどのあらゆる分野の電子機器に適用することが可能である。言い換えると、上記実施の形態等のタッチ検出装置は、外部から入力された映像信号あるいは内部で生成した映像信号を、画像あるいは映像として表示するあらゆる分野の電子機器に適用することが可能である。
（適用例１）
図９は、上記実施の形態等のタッチ検出装置が適用されるテレビジョン装置の外観を表すものである。このテレビジョン装置は、例えば、フロントパネル５１１およびフィルターガラス５１２を含む映像表示画面部５１０を有しており、この映像表示画面部５１０は、上記実施の形態等に係るタッチ検出装置により構成されている。
（適用例２）
図１０は、上記実施の形態等のタッチ検出装置が適用されるデジタルカメラの外観を表すものである。このデジタルカメラは、例えば、フラッシュ用の発光部５２１、表示部５２２、メニュースイッチ５２３およびシャッターボタン５２４を有しており、その表示部５２２は、上記実施の形態等に係るタッチ検出装置により構成されている。
（適用例３）
図１１は、上記実施の形態等のタッチ検出装置が適用されるノート型パーソナルコンピュータの外観を表すものである。このノート型パーソナルコンピュータは、例えば、本体５３１、文字等の入力操作のためのキーボード５３２および画像を表示する表示部５３３を有しており、その表示部５３３は、上記実施の形態等に係るタッチ検出装置により構成されている。
（適用例４）
図１２は、上記実施の形態等のタッチ検出装置が適用されるビデオカメラの外観を表すものである。このビデオカメラは、例えば、本体部５４１、この本体部５４１の前方側面に設けられた被写体撮影用のレンズ５４２、撮影時のスタート／ストップスイッチ５４３および表示部５４４を有している。そして、その表示部５４４は、上記実施の形態等に係るタッチ検出装置により構成されている。
（適用例５）
図１３は、上記実施の形態等のタッチ検出装置が適用される携帯電話機の外観を表すものである。この携帯電話機は、例えば、上側筐体７１０と下側筐体７２０とを連結部（ヒンジ部）７３０で連結したものであり、ディスプレイ７４０、サブディスプレイ７５０、ピクチャーライト７６０およびカメラ７７０を有している。そのディスプレイ７４０またはサブディスプレイ７５０は、上記実施の形態等に係るタッチ検出装置により構成されている。
以上、いくつかの実施の形態、および電子機器への適用例を挙げて本発明を説明したが、本発明はこれらの実施の形態等には限定されず、種々の変形が可能である。
例えば、上記各実施の形態では、タッチ検出機能付き表示パネルが物体情報検出部を有するようにしたが、これに限定されるものではなく、これに代えて、図１４に示したように、電子機器本体が物体情報検出部を有していてもよい。
例えば、上記各実施の形態等では、ＦＦＳやＩＰＳ等の横電界モードの液晶を用いた液晶表示デバイスとタッチ検出デバイスとを一体化したが、これに代えて、ＴＮ（ツイステッドネマティック）、ＶＡ（垂直配向）、ＥＣＢ（電界制御複屈折）等の各種モードの液晶を用いた液晶表示デバイスとタッチ検出デバイスとを一体化してもよい。このような液晶を用いた場合には、タッチ検出機能付き表示装置を、図１５にしめしたように構成可能である。図１５は、本変形例に係るタッチ検出機能付き表示装置の要部断面構造の一例を表すものであり、画素基板２Ｂと対向基板３Ｂとの間に液晶層６Ｂを挟持された状態を示している。その他の各部の名称や機能等は図５の場合と同様なので、説明を省略する。この例では、図２の場合とは異なり、表示用とタッチ検出用の双方に兼用される共通電極ＣＯＭＬは、対向基板３Ｂに形成されている。
また、例えば、上記各実施の形態では、液晶表示デバイスと静電容量式のタッチ検出デバイスとを一体化したいわゆるインセルタイプとしたが、これに限定されるものではなく、これに代えて、例えば液晶表示デバイスに静電容量式のタッチ検出デバイスを装着したものあってもよい。
また、例えば、上記各実施の形態では、タッチ検出デバイスは静電容量式としたが、これに限定されるものではなく、これに代えて、例えば光学式であってもよいし、抵抗膜式であってもよい。
また、例えば、上記各実施の形態では、表示素子は液晶素子としたが、これに限定されるものではなく、これに代えて、例えばＥＬ（Electro Luminescence）素子であってもよい。
１，１Ｂ，７…情報入出力装置、２…画素基板、３…対向基板、６…液晶層、１０，１０Ｂ，７０…タッチ検出機能付き表示パネル、１１…表示信号処理部、１２…タッチ検出機能付き表示部、１３…タッチ検出信号処理部、１４，１５，４２…物体情報検出部、２１…ＴＦＴ基板、２２…画素電極、２３…絶縁層、３１…ガラス基板、３２…カラーフィルタ、３５…偏光板、４０，４０Ｂ…電子機器本体、４１…制御部、ＣＯＭＬ…共通電極、Ｃ１，Ｃ２…重心、Ｄｄ…表示データ、Ｄmap…検出強度マップ、Ｄobj…物体情報、ＧＣＬ…走査信号線、ＬＣ…液晶素子、Ｐix…画素、Ｒｃ，Ｒｄ，Ｒｄ２…領域、ＲＩ…孤立領域、ＳＧＬ…画素信号線、ＴＤＬ…タッチ検出電極、Ｔｈ…しきい値、ＴｈＬ…低しきい値、ＴｈＨ…高しきい値、Ｔｒ…ＴＦＴ素子、Ｖcom…駆動信号、Ｖdet…タッチ検出信号。

Claims (9)

  1. 外部近接物体に応じた検出強度値を有する検出強度マップ情報を生成するタッチ検出部と、
    前記各検出強度値を所定のしきい値と比較して得られた１または複数のタッチ領域に基づいてタッチ位置を求めるタッチ位置検出部と
    を備え、
    前記タッチ位置検出部は、前記１または複数のタッチ領域からそれぞれ有効領域を選択し、その各有効領域に対してそれぞれ演算領域を設定し、その各演算領域において前記検出強度値を用いて重心を求め、この各重心を前記タッチ位置とする
    タッチ検出装置。
  2. 前記演算領域は、選択された有効領域の中心点を含む範囲に設定される
    請求項１に記載のタッチ検出装置。
  3. 前記タッチ検出部は、方向によって異なる配置密度で並設された複数のタッチ検出素子を含んで構成され、
    前記演算領域は、前記タッチ検出素子の配置密度が低い方向に広く設定される
    請求項２に記載のタッチ検出装置。
  4. 前記演算領域は、前記検出強度マップ情報の各検出強度値を前記所定のしきい値よりも低い他のしきい値と比較して得られる領域のうち前記有効領域を含む領域に設定される
    請求項１に記載のタッチ検出装置。
  5. 前記タッチ検出部は、前記１または複数のタッチ領域からノイズに起因するノイズ領域を検出し、そのノイズ領域以外の領域を前記有効領域として選択する
    請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のタッチ検出装置。
  6. 前記タッチ検出部は、外部近接物体による静電容量の変化に基づいて前記検出強度マップ情報を生成する
    請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のタッチ検出装置。
  7. 複数の表示素子と、
    外部近接物体に応じた検出強度値を有する検出強度マップ情報を生成するタッチ検出部と、
    前記各検出強度値を所定のしきい値と比較して得られた１または複数のタッチ領域に基づいてタッチ位置を求めるタッチ位置検出部と
    を備え、
    前記タッチ位置検出部は、前記１または複数のタッチ領域からそれぞれ有効領域を選択し、その各有効領域に対してそれぞれ演算領域を設定し、その各演算領域において前記検出強度値を用いて重心を求め、この各重心を前記タッチ位置とする
    タッチ検出機能付き表示装置。
  8. 外部近接物体に応じた検出強度値を有する検出強度マップ情報に基づいて、その検出強度値を所定のしきい値と比較して１または複数のタッチ領域を求め、
    前記１または複数のタッチ領域からそれぞれ有効領域を選択し、
    前記有効領域のそれぞれに対して演算領域を設定し、
    前記演算領域のそれぞれにおいて前記検出強度値を用いて重心を求め、この各重心をタッチ位置とする
    タッチ位置検出方法。
  9. タッチ検出装置と、
    前記タッチ検出装置を利用した動作制御を行う制御部と
    を備え、
    前記タッチ検出装置は、
    外部近接物体に応じた検出強度値を有する検出強度マップ情報を生成するタッチ検出部と、
    前記各検出強度値を所定のしきい値と比較して得られた１または複数のタッチ領域に基づいてタッチ位置を求めるタッチ位置検出部と
    を有し、
    前記タッチ位置検出部は、前記１または複数のタッチ領域からそれぞれ有効領域を選択し、その各有効領域に対してそれぞれ演算領域を設定し、その各演算領域において前記検出強度値を用いて重心を求め、この各重心を前記タッチ位置とする
    電子機器。
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