专利名称：触摸检测器、显示单元、触摸位置检测方法和电子设备的制作方法
技术领域：
本公开涉及通过其来检测外部接近物体的触摸检测器、具有触摸检测功能的显示单元、触摸位置检测方法和电子设备。
背景技术：
近年来，已经对如下配置的显示单元给出了关注在诸如液晶显示器等的显示单元上安装接触感测器件(所谓的触摸面板)，或集成触摸面板和显示单元，由此使得显示单元显示各种按钮图像等从而使能信息输入，以代替普通的机械按钮。具有这样的触摸面板的显示单元不必具有诸如键盘、鼠标或小键盘的输入设备，因此，存在除了计算机之外，在诸如便携式电话的便携式信息终端中使用该显示单元的增长趋势。例如，日本未审专利申请公开No. 2009-193329中公开了一种具有触摸检测功能的显示单元，其中显示单元和光学触摸显示器集成在一起。例如，在该具有触摸检测功能的显示单元中，检测在触摸检测器的图像拾取图像(检测强度映射(map))中的每个检测强度的峰值及其位置，还检测邻近的检测强度的值，并根据在峰值和邻近的检测强度的值之间的差来进行触摸检测。这使得该具有触摸检测功能的显示单元能够容易地检测接近物体的触摸，即使当接近物体是例如诸如笔的尖锐物体。
发明内容
在触摸检测器中，通常检测触摸位置的精确度是重要的。当对于每个显示像素提供触摸检测器的每个触摸感测元件时，通常易于获得高位置检测精确度。然而，当由于例如制造成本、某种技术限制等而对于每两个或多个显示像素提供每个触摸检测器元件、而不是对于每个显示像素提供时，位置检测精确度会降低。在具有这样的低位置精确度的触摸检测器中，当例如通过触摸画一条斜的直线时，这条线被识别为锯齿状的线，而不是直线。在日本未审专利申请公开No. 2009-193329中描述了下述事实在具有峰值的位置及其邻近区域中，通过基于检测强度值确定加权质心(centroid)，可以提高位置检测精确度。然而，当例如外部接近物体在大面积上触摸触摸检测表面时，不能准确地确定检测强度变为峰值的位置，这样位置检测精确度会被降低。此外，近年来，就触摸检测器而言，用两个手指同时触摸来进行触摸操作的多触摸系统已受到关注。然而，日本未审专利申请公开No. 2009-1933 并未描述具有能够同时检测两个或多个触摸的触摸检测功能的显示单元。鉴于以上所述，希望提供触摸检测器、具有触摸检测功能的显示单元、触摸位置检测方法和电子设备，其中，首先能够增大检测触摸位置的精确度，其次，能够同时检测两个或多个触摸。根据本公开的实施例，提供一种触摸检测器，包括触摸检测部分，产生包括根据外部接近物体的检测强度值的检测强度映射信息；和触摸位置检测部分，基于通过比较每个检测强度值和预定的阈值而确定的一个或多个触摸区域来确定触摸位置。触摸位置检测部分从一个触摸区域或多个触摸区域中的每个选择有效区域，建立有效区域的计算区域， 并使用在计算区域中的检测强度值来确定质心作为触摸位置。根据本公开的实施例，提供具有触摸检测功能的显示单元，该显示单元包括多个显示元件；触摸检测部分，产生包括根据外部接近物体的检测强度值的检测强度映射信息； 和触摸位置检测部分，基于通过比较每个检测强度值和预定的阈值而确定的一个或多个触摸区域来确定触摸位置。触摸位置检测部分从一个触摸区域或多个触摸区域中的每个选择有效区域，建立有效区域的计算区域，并使用在计算区域中的检测强度值来确定质心作为触摸位置。根据本公开的实施例，提供触摸位置检测方法，包括基于包括根据外部接近物体的检测强度值的检测强度映射信息，通过比较检测强度值和预定的阈值，来确定一个或多个触摸区域；从一个触摸区域或多个触摸区域中的每个选择有效区域；建立有效区域的计算区域；使用计算区域中的检测强度值来确定质心作为触摸位置。根据本公开的实施例，提供了包括上述具有触摸检测功能的显示单元的电子设备，并对应于例如电视接收机、数字相机、膝上计算机、摄像机或诸如便携式电话的便携式终端设备。在根据本公开的实施例的触摸检测器、触摸位置检测方法和电子设备中，基于通过检测强度映射信息确定的触摸区域来确定触摸位置。此时，对于触摸区域中有效的有效区域建立计算区域，并使用计算区域中的检测强度值来确定触摸位置。在根据本公开的实施例的触摸检测器中，例如，可以以下面两种方法来建立计算区域。在第一种方法中，建立计算区域，以包括所选择的有效区域的中心。在此情况下，例如，触摸检测部分可以包括多个并排放置的触摸检测元件，触摸检测元件在一个方向上的排列密度不同于在另一个方向上的排列密度，并且计算区域可以被建立为在触摸检测元件的排列密度低的方向上较宽。在第二种方法中，对于包括有效区域并通过将在检测强度映射信息中的每个检测强度值与低于预定阈值的另一阈值进行比较而确定的区域建立计算区域。例如，希望触摸检测部分从一个或多个触摸区域中检测由噪声导致的噪声区域， 并选择除了噪声区域以外的区域作为有效区域。此外，例如，触摸检测部分可以基于由于外部接近物体引起的电容变化产生检测强度映射信息。根据在本公开的实施例中的触摸检测器、具有触摸检测功能的显示单元、触摸位置检测方法和电子设备，为每个有效区域建立计算区域，并使用计算区域中的检测强度值来确定触摸位置。因此，可以增大触摸位置检测的精确度并能同时检测多个触摸。应当注意，上面的大致说明和下面的详细说明只是示范性的，并意欲提供所要求的技术的进一步说明。
包括附图以提供本公开的进一步理解，并且附图被并入并构成本说明书的一部分。附示说明实施例并与说明书一起用于解释技术的原理。图1是图示说明根据本公开的实施例的信息输入-输出设备的配置示例的框图。图2是图示说明图1图示说明的具有触摸检测功能的显示单元的示意截面结构的
5截面图。图3是图示说明图1图示说明的具有触摸检测功能的显示器的像素阵列的电路图。图4是图示说明图1图示说明的具有触摸检测功能的显示器的公共电极和触摸检测电极的配置示例的透视图。图5是图示说明根据第一实施例的物体信息检测部分的操作示例的流程图。图6A到6C是图示说明了根据第一实施例的物体信息检测部分的操作示例的示意图。图7是图示说明根据第二实施例的物体信息检测部分的操作示例的流程图。图8A到8C是图示说明根据第二实施例的物体信息检测部分的操作示例的示意图。图9是图示说明应用本实施例的触摸检测器的应用示例1的外观配置的透视图。图IOA和IOB是图示说明应用示例2的外观配置的透视图。图11是图示说明应用示例3的外观配置的透视图。图12是图示说明应用示例4的外观配置的透视图。图13A到13G每一个是图示说明应用示例5的外观配置的正视图、侧视图、顶视图和底视图。图14是图示说明根据修改的信息输入-输出设备的配置示例的框图。图15是图示说明根据修改的具有触摸检测功能的显示单元的示意截面结构的截面图。
具体实施例方式以下，将参照附图来详细说明本公开的实施例。将按照以下顺序提供说明。1.第一实施例2.第二实施例3.应用示例(1.第一实施例)(配置示例)[整体配置的示例]图1是图示说明根据本公开的第一实施例的信息输入-输出设备的配置示例的框图。应当注意，根据本实施例的触摸检测器、具有触摸检测功能的显示单元和触摸位置检测方法通过本实施例来例示，因此将集体地描述。信息输入-输出设备1包括具有触摸检测功能的显示面板10和电子设备主单元 40。具有触摸检测功能的显示面板10基于从电子设备主单元40提供的显示数据Dd 进行显示，并检测外部接近物体，由此将诸如物体的触摸位置的物体信息Dobj提供到电子设备主单元40。在此示例中，具有触摸检测功能的显示面板10是所谓的内嵌(in-cell)类型，其中集成了液晶显示器和电容触摸检测器件。具有触摸检测功能的显示面板10包括显示信号处理部分11、具有触摸检测功能的显示部分12、触摸检测信号处理部分13、物体信息检测部分14。
显示信号处理部分11是电路，它基于显示数据Dd产生各种控制信号，从而驱动具有触摸检测功能的显示部分12。具有触摸检测功能的显示部分12是具有检测外部接近物体的功能的显示部分。 具有触摸检测功能的显示部分12基于从显示信号处理部分11提供的各个控制信号中的每一个来进行显示操作，根据外部接近物体靠近或触及触摸检测表面来输出触摸检测信号 Vdet,并将触摸检测信号Vdet提供到触摸检测信号处理部分13。触摸检测信号处理部分13具有以下功能基于从具有触摸检测功能的显示部分 12提供的触摸检测信号Vdet产生指示在触摸检测表面的每个部分中的检测强度的映射 (检测强度映射Dmap)，并将所产生的映射提供给物体信息检测部分14。物体信息检测部分14具有以下功能基于从触摸检测信号处理部分13提供的检测强度映射Dmap确定外部接近物体的物体信息Dobj，并将所确定的物体信息Dobj提供到电子设备主单元40。在此，物体信息Dobj是例如外部接近物体在触摸检测表面上的触摸位置，或者是触摸的范围或大小等。此时，如下面将要描述的，首先，物体信息检测部分14基于检测强度映射Dmap大致确定触摸位置，然后通过缩小区域以更高的精确度确定触摸位置。电子设备主单元40具有控制部分41。控制部分41产生要提供给具有触摸检测功能的显示面板10的显示数据Dd，接收从具有触摸检测功能的显示面板10提供的物体信息 Dobj，并将接收的物体信息Dobj提供给在电子设备主单元40中的其它电路块。[具有触摸检测功能的显示部分12]下面，将详细说明具有触摸检测功能的显示部分12的配置示示例。图2图示说明了在具有触摸检测功能的显示部分12中的主体部分的截面结构的示例。该具有触摸检测功能的显示部分12包括像素基板2、放置为面向该像素基板2的相对基板3以及置于像素基板2和相对基板3之间的液晶层6。像素基板2具有作为电路板的TFT板21、公共电极COML和像素电极22。TFT板 21起电路板的作用，在此形成各种电极和布线、薄膜晶体管(TFT)等。TFT板21例如由玻璃制成的。在TFT板21上形成公共电极C0ML。公共电极COML是向多个像素Pix提供公共电压的电极(下面将说明)。该公共电极COML起着液晶显示操作的公共驱动电极的作用， 还起着触摸检测操作的驱动电极的作用。在公共电极COML上形成绝缘层23，在绝缘层23上形成像素电极22。像素电极22 是提供用于显示的像素信号的电极，并且是半透明的。公共电极COML和像素电极22的每一个都由ITO (氧化铟锡)制成。相对基板3具有玻璃基板31、滤色器32和触摸检测电极TDL。在玻璃基板31的一个表面上形成滤色器32。该滤色器32由例如周期性地排列红(R)、绿(G)、蓝(B)三种颜色的滤色器层而配置，并且R、G、B三种颜色的一组与每个显示像素相关联。此外，在玻璃基板31的另一表面上形成触摸检测电极TDL。触摸检测电极TDL是半透明电极，并且例如由 ITO制成。在触摸检测电极TDL上放置偏振板35。液晶层6起显示功能层的作用，并根据电场的状态调制通过其的光。通过在公共
7电极COML电压和像素电极22电压之间的电势差来形成此电场。在诸如FFS (边缘场开关)、 IPS(平面开关)等的横向电场模式中的液晶被用于液晶层6。应当注意，在液晶层6和像素基板2之间以及在液晶层6和相对基板3之间的每一个中放置定向膜(alignment film)，并将入射侧偏振板放置在像素基板2的底面侧，但是在此省略图示说明。图3示出了具有触摸检测功能的显示部分12的显示像素结构的配置示例。具有触摸检测功能的显示部分12具有以矩阵形式排列的像素Pix。每个像素Pix具有TFT元件 Tr和液晶元件LC。TFT元件Tr通过使用薄膜晶体管来配置，在此示例中，通过使用n_沟道MOS (金属氧化物半导体)TFT来配置。TFT元件Tr的源极连接到像素信号线SGL，栅极连接到扫描信号线GCL，并且漏极连接到液晶元件LC的一端。就液晶元件LC而言，其一端连接到TFT元件Tr的漏极，另一端连接到公共电极C0ML。像素Pix通过扫描信号线GCL连接到属于具有触摸检测功能的显示部分12的同一行的其它像素Pix。像素Pix通过像素信号线SGL连接到属于具有触摸检测功能的显示部分12的同一列的其它像素Pix。此外，像素Pix通过公共电极COML连接到属于具有触摸检测功能的显示部分12的同一行的其它像素Pix。从显示信号处理部分11将各个信号提供到扫描信号线GCL、像素信号线SGL和公共电极C0ML。图4透视地图示说明了具有触摸检测功能的显示部分12的触摸传感器的配置示例。触摸传感器被配置为包括在像素基板2中配备的公共电极COML和在相对基板3中配备的触摸检测电极TDL。公共电极COML被划分为多个在该图的横向方向上延伸的条状电极图案(pattern)。在进行触摸检测操作时，驱动信号Vcom被顺序地提供给每个电极图案，并通过时分方式进行顺序扫描驱动。触摸检测电极TDL被配置为具有在与公共电极COML的电极图案延伸的方向垂直的方向延伸的电极图案。由公共电极COML和触摸检测电极TDL 彼此相交的电极图案在交叉点形成电容(触摸传感器元件)。通过这种配置，提供到公共电极COML的驱动信号Vcom经由该电容被传送到触摸检测电极TDL，并作为触摸检测信号Vdet提供到触摸检测信号处理部分13。该电容由外部接近物体改变。在具有触摸检测功能的显示面板10中，可以通过分析该触摸检测信号Vdet 来获得关于外部接近物体的信息。进而，如图4所示，彼此相交的电极图案形成矩阵形状的电容触摸传感器元件。因此，可以通过扫描具有触摸检测功能的显示部分12的整个触摸检测表面来检测发生外部接近物体触摸或靠近的位置。在此，检测强度映射Dmap对应于根据本发明的实施例的“检测强度映射信息”的具体示例。具有触摸检测功能的显示部分12和触摸检测信号处理部分13对应于根据本发明的实施例的“触摸检测部分”的具体示例。物体信息检测部分14对应于根据本发明的实施例的“触摸位置检测部分”的具体示例。(操作和动作)随后，将说明本实施例的信息输入-输出设备1的操作和动作。首先，将参照图1来说明信息输入-输出设备1的整体操作的概要。电子设备主单元40的控制部分41产生并向具有触摸检测功能的显示面板10提供显示数据Dd。在具有触摸检测功能的显示面板10中，显示信号处理部分11基于显示数据Dd产生各个控制信号，由此驱动具有触摸检测功能的显示部分12。具有触摸检测功能的显示部分12基于从显示信号处理部分11提供的各个控制信号进行显示操作，并根据外部接近物体靠近或触及触摸检测表面输出触摸检测信号Vdet，并将触摸检测信号Vdet提供到触摸检测信号处理部分13。基于从具有触摸检测功能的显示部分12提供的触摸检测信号Vdet，触摸检测信号处理部分13在触摸检测表面中产生检测强度映射Dmap，并将所产生的映射Dmap提供到物体信息检测部分14。物体信息检测部分14基于从触摸检测信号处理部分13提供的检测强度映射Dmap确定诸如外部接近物体的触摸位置的物体信息Dobj。当基于检测强度映射Dmap来确定物体信息Dob时，物体信息检测部分14首先大致确定触摸位置，然后，通过缩小区域再以更高的精确度来确定触摸位置。下面将详细说明此操作。图5是在物体信息检测部分14中的操作的流程图，图6A到6C是用于说明物体信息检测部分14的操作的示意图，并示出了在触摸检测表面中的某个区域的操作。首先，物体信息检测部分14从触摸检测信号处理部分13获取检测强度映射 Dmap (步骤S101)。检测强度映射Dmap在映射中指示在触摸检测表面上的每个传感器元件 (检测元件)中的检测强度P。在此示例中，没有外部接近物体的部分是“0”，并且外部接近物体越接近触摸检测表面，映射指示越大的正值。接着，物体信息检测部分14通过使用阈值Th来进行检测强度P的二值化 (binarization)处理(步骤S102)。具体地说，首先，物体信息检测部分14将检测强度映射Dmap的每个检测强度P和阈值Th相比较(在图6A的左图中)。随后，通过当检测强度 P高于阈值Th时将每个检测强度P认为是“1” (在图6A的右图中的区域Rd)，以及当检测强度P小于阈值Th时将每个检测强度P认为是“0”，来创建二值化映射Dmap2。接着，物体信息检测部分14进行孤立点去除(噪声去除)(步骤S103)。作为去除孤立点的方法，例如，可以使用在日本未审专利申请公开No. 2007-102730中描述的方法。 在此方法中，通过过滤二值化映射Dmap2并且由此将区域Rd中指示“ 1”的检测元件的数目为小的区域认为是孤立点、并将在区域Rd中的所有值设置为“0”来去除噪声。在此示例中， 在图6A的右图中所示的区域Rd(孤立区RI)满足这个条件，因此如图6B所示通过所述孤立点去除而被去除。随后，物体信息检测部分14进行标记(步骤S104)。具体地说，例如，物体信息检测部分14对二值化映射Dmap2中的每个区域Rd进行分类。此时，物体信息检测部分14还确定在二值化映射Dmap2中的区域Rd的数量。例如，当两个手指触摸触摸检测表面时，在与触摸位置对应的位置上总共有两个区域Rd，由此区域Rd的数量为二。接着，物体信息检测部分14进行物体信息检测(步骤。具体地说，物体信息检测部分14在二值化映射Dmap2中，对于在步骤S104中标记的每个区域Rd确定区域Rd 的质心Cl的坐标0(C1，YC1)(图6B的右图)。在此示例中，进行质心Cl的计算，以便使用仅仅二值化了的值来确定区域Rd的质心，但是并非仅限于此。作为替换，例如，可以通过使用在区域Rd的每个检测元件中的检测强度P进行加权来确定质心(下面将说明加权质心计算)。应当注意，在步骤S105的物体信息检测中，物体信息检测部分14可以进一步确定在二值化映射Dmap2中的区域Rd的范围和大小。随后，物体信息检测部分14设置范围并再次进行物体信息检测(步骤S106)。具体地说，物体信息检测部分14设置区域Re，以便在每个区域Rd (图6B)中，基于在步骤S105 中确定的质心Cl的坐标以较高的精确度再次进行物体信息检测。在此示例中，将具有质心 Cl的检测元件和邻近的检测元件设置为区域Re。随后，物体信息检测部分14通过使用在区域Rc的每个检测元件中的检测强度P进行加权质心计算来确定质心坐标，并将确定的质心坐标认为是触摸位置。加权质心计算是通过使用在区域Rc的每个检测元件中的检测强度P进行加权来确定质心C2的坐标(Xc2，yc2)。例如，加权质心计算可以使用以下表达式。
权利要求
1.一种触摸检测器，包括触摸检测部分，产生包括根据外部接近物体的检测强度值的检测强度映射信息；和触摸位置检测部分，基于通过将每个检测强度值与预定的阈值进行比较而确定的一个或多个触摸区域来确定触摸位置，其中，触摸位置检测部分从一个触摸区域或多个触摸区域中的每个选择有效区域，建立有效区域的计算区域，并使用在计算区域中的检测强度值来确定质心作为触摸位置。
2.根据权利要求1的触摸检测器，其中，建立计算区域以包括所选择的有效区域的中心。
3.根据权利要求2的触摸检测器，其中，触摸检测部分包括多个并排放置的触摸检测元件，触摸检测元件在一个方向上的排列密度不同于在另一个方向上的排列密度，以及计算区域被建立为在触摸检测元件的排列密度低的方向上较宽。
4.根据权利要求1的触摸检测器，其中，对于包括有效区域并通过将在检测强度映射信息中的每个检测强度值与低于预定阈值的另一阈值进行比较而确定的区域建立计算区域。
5.根据权利要求1的触摸检测器，其中，触摸检测部分从一个或多个触摸区域检测噪声区域，所述噪声区域由噪声导致，并且触摸检测部分选择除了噪声区域以外的区域作为有效区域。
6.根据权利要求1的触摸检测器，其中，触摸检测部分基于由外部接近物体引起的电容变化产生检测强度映射信息。
7.一种触摸检测器，包括 触摸检测部分；和触摸位置检测部分，从触摸检测部分获取检测强度值，其中，触摸位置检测部分建立通过比较检测强度值和预定阈值而确定的有效区域的计算区域，并使用在计算区域中的检测强度值来确定质心。
8.根据权利要求7的触摸检测器，其中，建立计算区域以包括有效区域的中心。
9.根据权利要求8的触摸检测器，其中，触摸检测部分包括多个并排放置的触摸检测元件，触摸检测元件在一个方向上的排列密度不同于在另一个方向上的排列密度，以及计算区域被建立为在触摸检测元件的排列密度低的方向上较宽。
10.根据权利要求7的触摸检测器，其中，对于包括有效区域并通过与低于预定阈值的另一阈值进行比较而确定的区域建立计算区域。
11.一种具有触摸检测功能的显示单元，该显示单元包括 多个显示元件；触摸检测部分，产生包括根据外部接近物体的检测强度值的检测强度映射信息； 触摸位置检测部分，基于通过将每个检测强度值与预定的阈值进行比较而确定的一个或多个触摸区域来确定触摸位置，其中，触摸位置检测部分从一个触摸区域或多个触摸区域中的每个选择有效区域，建立有效区域的计算区域，并使用在计算区域中的检测强度值来确定质心作为触摸位置。
12.一个触摸位置检测方法，包括基于包括根据外部接近物体的检测强度值的检测强度映射信息，通过比较检测强度值和预定的阈值，来确定一个或多个触摸区域；从一个触摸区域或多个触摸区域中的每个选择有效区域； 建立有效区域的计算区域；和使用计算区域中的检测强度值来确定质心作为触摸位置。
13. 一种电子设备，包括 触摸检测器；和使用触摸检测器进行操作控制的控制部分， 其中，触摸检测器包括触摸检测部分，产生包括根据外部接近物体的检测强度值的检测强度映射信息；和触摸位置检测部分，基于通过将每个检测强度值与预定的阈值进行比较而确定的一个或多个触摸区域来确定触摸位置，触摸位置检测部分从一个触摸区域或多个触摸区域中的每个选择有效区域，建立有效区域的计算区域，并使用在计算区域中的检测强度值来确定质心作为触摸位置。
全文摘要
一种触摸检测器，包括触摸检测部分，产生包括根据外部接近物体的检测强度值的检测强度映射信息；和触摸位置检测部分，基于通过将每个检测强度值与预定的阈值进行比较而确定的一个或多个触摸区域来确定触摸位置。触摸位置检测部分从一个触摸区域或多个触摸区域中的每个选择有效区域，建立有效区域的计算区域，并使用在计算区域中的检测强度值来确定质心作为触摸位置。
文档编号G06F3/041GK102419652SQ20111027907
公开日2012年4月18日 申请日期2011年9月20日 优先权日2010年9月27日
发明者津崎亮一 申请人:索尼公司