JP2013214180A - 表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】テーブル型の表示装置において、テーブル上に載置された物体とユーザ操作とを容易に区別して検知することを可能にする。
【解決手段】表示パネル１１を備えたテーブル型の表示装置１において、ユーザ操作を検知するユーザ操作検知センサ１２を、表示パネル１１に一体化して設け、さらに、表示パネル１１に載置された物体を検知する物体検知処理に用いる光センサを、表示パネル１１に一体化して設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、表示装置に関し、より詳細には、テーブル型の表示装置に関する。

液晶パネルや有機ＥＬ（electroluminescence）パネル等の表示パネルを備えた表示装置は、表示パネルが垂直になるように配置されることが一般的であるが、表示パネルが水平になるように配置したテーブル型の装置も開発されている。

特許文献１には、テーブルに取付けられた表示装置であって、脚部により水平に支持された枠部上に、透明な感圧タッチパネルが敷かれた表示パネルを配設した表示装置が開示されている。この表示装置では、この感圧タッチパネルでユーザ操作を検知している。

特許文献２には、作業を行う机の表面を表示画面とするテーブル型の表示装置であって、机の表面上に置かれた遮蔽物と表示画面内のウィンドウが重ならないようにした表示装置が開示されている。この表示装置では、テーブル上の物体を認識するためにカメラセンサを用いており、また、物体を認識した場合、表示画面内のウインドウをその物体に重ならないように表示している。

図１は、このような従来のテーブル型表示装置における物体検知処理とユーザ操作検知処理を説明するためのフロー図である。特許文献２に記載の表示装置を用いて、物体検知処理とユーザ操作検知処理を行う場合について説明する。まず、センサ出力が発生したとき（ステップＳ１）、そのセンサ出力を数フレーム分だけ観測して（ステップＳ２）、物体が動いているか否かを判定する（ステップＳ３）。動いていない場合（ステップＳ３でＮＯの場合）には、物体として認識し（ステップＳ４）、物体が認識されたとして出力された出力エリアを、非表示エリアにする（ステップＳ５）。一方、動いていた場合（ステップＳ３でＹＥＳの場合）には、その動きによる命令を判断し（ステップＳ６）、そこで判断（認識）した命令に応じた処理を実行する（ステップＳ７）。

また、表示装置にセンサを設ける技術として、特許文献３には、液晶パネルに光センサを内蔵させ、その光センサで画像を読み取る技術が開示されている。

特開平９−６２９８号公報 特開２００４−７７５１６号公報 特開２００６−３４３７１３号公報

しかしながら、特許文献１に記載の表示装置では、感圧タッチパネルによりユーザ操作を検知することはできるが、テーブル上に置かれた物体とユーザ操作との区別ができない。

また、特許文献２に記載の表示装置では、このような区別は可能であるが、カメラセンサを用いて物体を認識しているため、そのカメラセンサをテーブル面の上方にテーブル全体を写せる位置に配置する必要があり、設置上の制約がある。また、この表示装置は、表示装置本体が撮影できるような、例えば壁や天井などの場所を探してカメラセンサを設置すると、その後、カメラセンサ及びテーブル型の表示装置の配置を動かすことができない。また、この表示装置では、カメラセンサから表示装置本体までの情報伝送を行うケーブル又は無線通信回路や、カメラセンサに電力を供給するケーブルが必要になる。さらに、この表示装置では、表示装置本体とカメラセンサとを一体化としようとすると、表示装置本体にカメラセンサを固定するために支柱などの取り付け部材が必要になり、そのような取り付け部材は使用上、邪魔になる。また、この表示装置では、上述したステップＳ２〜Ｓ４のような処理が必要となる。

なお、特許文献３に記載の表示装置では、テーブル型の表示装置への適用について考慮されておらず、テーブル上に置かれた物体とユーザ操作との区別ができない。

本発明は、上述のような実状に鑑みてなされたものであり、その目的は、テーブル型の表示装置において、テーブル上に載置された物体とユーザ操作とを容易に区別して検知することを可能にすることにある。

上記課題を解決するために、本発明の第１の技術手段は、表示パネルを備えたテーブル型の表示装置において、ユーザ操作を検知するユーザ操作検知センサを、前記表示パネルに一体化して設け、さらに、前記表示パネルに載置された物体を検知する物体検知処理に用いる光センサを、前記表示パネルに一体化して設けたことを特徴としたものである。

本発明の第２の技術手段は、第１の技術手段において、前記物体検知処理は、前記光センサの出力から前記ユーザ操作検知センサの出力を差し引くことで行うことを特徴としたものである。

本発明の第３の技術手段は、第１の技術手段において、前記物体検知処理は、前記光センサの出力が予め定められた所定値より暗い領域を、物体が載置されている領域として検知することを特徴としたものである。

本発明の第４の技術手段は、第１〜第３のいずれか１の技術手段において、前記光センサの出力と前記ユーザ操作検知センサの出力との論理和から、前記ユーザ操作を検知することを特徴としたものである。

本発明の第５の技術手段は、第１〜第４のいずれか１の技術手段において、前記ユーザ操作検知センサは、シート状の静電感知型センサであることを特徴としたものである。

本発明の第６の技術手段は、第１〜第５のいずれか１の技術手段において、前記ユーザ操作検知センサ及び／又は前記光センサで、指紋又は掌紋を検知し、検知した指紋又は掌紋を用いてユーザ認証を行うユーザ認証部を、さらに備えたことを特徴としたものである。

本発明の第７の技術手段は、第１〜第６のいずれか１の技術手段において、前記物体検知処理で物体が検知された領域を非表示領域とすることを特徴としたものである。

本発明の第８の技術手段は、第１〜第７のいずれか１の技術手段において、前記表示装置の表示領域を複数の領域に分割した領域である分割領域毎に、前記光センサの出力に応じて前記表示装置の輝度を制御することを特徴としたものである。

本発明によれば、テーブル型の表示装置において、テーブル上に載置された物体とユーザ操作とを容易に区別して検知することが可能になる。

従来のテーブル型表示装置における物体検知処理とユーザ操作検知処理を説明するためのフロー図である。 本発明に係るテーブル型表示装置の一例を示す概略図である。 本発明に係るテーブル型表示装置における物体検知処理とユーザ操作検知処理の一例を説明するためのフロー図である。 本発明に係るテーブル型表示装置における光透過について説明するための模式図である。 本発明に係るテーブル型表示装置に組み込まれる光センサの回路の一例を説明するための図である。 本発明に係るテーブル型表示装置における処理例を説明するための概略図である。 本発明に係るテーブル型表示装置における他の処理例を説明するための概略図である。

図２は、本発明に係るテーブル型表示装置の一例を示す概略図である。ここで、図２（Ａ）はその表示装置に物体が載置されてユーザが指で操作する様子を示す図で、図２（Ｂ）はその表示装置におけるユーザ操作検知センサと物体認識用光センサの検出結果の一例を示す図である。

図２（Ａ）で例示するように、本発明に係る表示装置１は、テーブル型（天板型）の表示装置であり、脚部と、液晶パネル１１等の表示パネルを支える枠又は天板とを有する筐体１０を備えている。この表示装置１は、カップで例示するように物体Ｏが載置可能となっており、ユーザの指Ｆやタッチペン等によるユーザ操作も可能となっている。ユーザ操作としては、ウィンドウ指定、エリア指定、拡大、縮小、文字入力などの各種タッチ操作が該当する。以下、表示装置１が備える表示パネルとして、液晶パネル１１を例に挙げて説明するが、有機ＥＬパネルなど様々な表示方式のパネルが適用できる。

そして、本発明の主たる特徴の一つとして、表示装置１は、上記のユーザ操作を検知するユーザ操作検知センサを液晶パネル１１に一体化して設けている。このユーザ操作検知センサとしては、シート状の静電感知型センサ（静電容量方式の静電センサ）、つまり静電感知型センサシート（以下、静電センサシート）１２が挙げられる。静電センサシート１２は、液晶パネル１１上に貼り付けることで一体化して設置することができ、また汎用的であるため低コストで済む。

以下、ユーザ操作検知センサの好ましい例として静電センサシート１２を挙げて説明するが、ユーザ操作検知センサとしては、これに限ったものではなく、マルチタッチに対応していればよく、例えば磁界抵抗方式や抵抗膜方式のセンサであってもよい。マルチタッチに対応していれば、物体が載置されている状態でもユーザ操作を検知することができる。

さらに、本発明の主たる特徴の一つとして、表示装置１は、液晶パネル１１に載置された物体を検知する物体検知処理に用いる光センサ（物体認識用の光センサ）を、液晶パネル１１に一体化して設けている。なお、図２（Ａ），（Ｂ）では液晶パネル１１に光センサを内蔵した状態を示しているが、光センサは光センサシートとして静電センサシート１２と液晶パネル１１との間に貼り付けてもよい。

上記の光センサは、明るさを検出するセンサであり、液晶パネル１１と一体化して設けることは、例えば特許文献３等に記載されたように実現できる。例えば、液晶パネルでは、画素スイッチと同プロセスで製造できるＴＦＴ（Thin Film Transistor）を用いて、光センサを埋め込むことができる。有機ＥＬパネルでも同様にして光センサを埋め込むことができる。また、光センサは、表示画面を構成する１つの画素毎に或いは複数の画素毎に設けておけばよい。

次に、図２（Ｂ）及び図３参照しながら、表示装置１上（つまりテーブル上）に物体が置かれた場合にその領域を非表示エリアとし、指で描いたジェスチャーで操作を行う処理について、説明する。図３は、本発明に係るテーブル型表示装置における物体検知処理とユーザ操作検知処理の一例を説明するためのフロー図である。

まず、光センサと静電センサシート１２の静電センサとで独立して検知を行っておく（ステップＳ１１，Ｓ１２）。ステップＳ１１で発生した光センサの出力とステップＳ１２で発生した静電センサの出力とを入力し、前者から後者を差し引く（ステップＳ１３）。図２（Ｂ）の例では、前者はＦｓで示す出力であり（無論、この線Ｆｓは一度に検出されるものではなく、ユーザの操作速度に応じて検出される）、後者はＦｏとＯで示す出力となる。

そして、その差し引いた値の出力エリア、つまり差し引いた値が存在する領域（Ｏで示す領域）を、非表示エリア（非表示領域）とする（ステップＳ１４）。なお、差し引いた値が存在する領域をそのまま非表示エリアとするのではなく、差し引いた値が所定値を超える領域を非表示エリアにするようにしておいてもよい。

非表示エリアとされた領域には、文書ファイル等の画像は表示しないようにするが、背景画像についてはそのまま表示させておいてもよい。また、物体が置かれていない状態から置かれた状態に移行した場合で、且つ置かれた領域に既に文書ファイル等の画像が表示されていた場合には、その画像を物体を避けるように移動させればよい。

一方で、ステップＳ１２で発生した静電センサの出力は、ユーザ操作の検知にも用いる。つまり、この静電センサの出力に対し、動きによる命令を判断し（ステップＳ１５）、そこで判断（認識）した命令に応じた処理を実行する（ステップＳ１６）。図３の処理では、特許文献２に記載の表示装置で必要な図１のステップＳ２〜Ｓ４が不要となっている。よって、図３の処理では、図１の処理に比べ、処理量や処理プログラム量を削減することができ、表示装置１の全体を制御するＣＰＵ（Central Processing Unit）等の制御部への負荷を減らすことができる。

このように、上記の物体検知処理は、光センサの出力（検知結果）から静電センサの出力（検知結果）を差し引くことで行うことが好ましい。そして、静電センサの出力はユーザ操作の検知処理に用い、出力があった領域がユーザ操作されている領域と検知すればよい。つまり、光センサの出力と静電センサの出力との差分が存在する領域を静止物（物体）が存在する領域と識別し、静電センサの出力をユーザ操作のための入力と識別する。

但し、光センサの出力（検知結果）と静電センサの出力との論理和から、ユーザ操作を検知するようにしてもよい。このような論理和が有効な領域をユーザ操作された領域と認識することにより、静電センサによる誤検知を防止することができる。

また、物体検知処理は、上述のような差分を用いる代わりに、光センサの出力だけを用いることもできる。この場合、物体検知処理は、光センサの出力が予め定められた所定値より暗い領域を、物体が載置されている領域として検知ればよい。例えば、光センサの出力にＡＤ変換器を設け、センサ出力の値をディジタル的に認識し、予め定められた所定値より暗い領域を、表示装置１上に載置された物体の領域として検知すればよい。この場合、静電センサの出力はユーザ操作の検知処理に用い、出力があった領域がユーザ操作されている領域と検知すればよい。

以上のように液晶パネル１１に物体認識用の光センサとユーザ操作検知用の静電センサとを設けておき、ユーザ操作を検知する場合と物体を検知する場合とで異なる処理を採用することで、テーブル上に載置された物体とユーザ操作とを容易に区別して検知することが可能になり、物体をユーザ操作と誤認識して誤動作するようなことを防止することができる。また、本発明に係る表示装置１では、物体認証用のセンサをテーブル本体に内蔵しており、特許文献２に記載のカメラのようにテーブルから離れた位置に設置する必要がないため、センサを設置する場所の制約もなく、可搬性にも優れる。

次に、光センサの設置及び回路の例について、図４及び図５を参照しながら説明する。
図４は、本発明に係るテーブル型表示装置における光透過について説明するための模式図である。ここで、図４（Ａ）は液晶表示パネルに光センサを内蔵した場合の光透過の様子を示す図で、図４（Ｂ）は液晶表示パネルに光センサシートを貼り付けた場合の光透過の様子を示す図である。

図４（Ａ）に示すように、液晶パネル１１に光センサを内蔵し、その上に静電センサシート１２を貼り付けた場合には、バックライト１３から照射された光は、光センサ内蔵の液晶パネル１１及び静電センサシート１２を透過してユーザに視認されることになる。これに対し、図４（Ｂ）に示すように、液晶パネル１１ａ上に光センサシート１１ｂを貼り付け、さらにその上に静電センサシート１２を貼り付けた場合には、バックライト１３から照射された光は、液晶パネル１１ａ、光センサシート１１ｂ、及び静電センサシート１２を透過してユーザに視認されることになる。

よって、図４（Ａ）の構成の方が図４（Ｂ）の構成に比べて、通過するセンサシートの枚数を低減でき、その分だけバックライト１３から照射された光の透過による減衰が少なく、同じ明るさを得るのにバックライト１３の明るさを暗くでき、消費電力が削減される。また、液晶パネル１１として、４Ｋ２Ｋのような高精細パネルを採用することで画素につけた光センサの解像度も高くできる。

図５は、本発明に係るテーブル型表示装置に組み込まれる光センサの回路の一例を説明するための図である。ここで、図５（Ａ）は光センサの一例を示す回路図で、図５（Ｂ）は図５（Ａ）の回路におけるタイミングチャートを示す図である。

光センサの回路は、例えば図５（Ａ）に示すように、光を検知するダイオード（フォトセンサ、フォトダイオード）、ダイオードから出力された電荷を蓄積するコンデンサ、及びコンデンサの容量に応じて電流を流すトランジスタを備える。

この回路の駆動を図５（Ｂ）を参照しながら説明する、まず、＜I＞で示すように、Ｖrstをｈｉｇｈ（例えば−６［Ｖ］）にして、Ｎｅｔ＿Ａをリセットする（Ｎｅｔ＿Ａを−６［Ｖ］とし、ＡＭＰ＿ＴｒをＯＦＦにする）。次に、＜II＞で示すように、ＶrstをＬｏｗ（例えば−１６［Ｖ］）にして、ダイオード（フォトセンサ）を逆バイアスにする。ここで、＜III＞で示すように、ダイオードに光が当たっているため、ダイオードを通す電流に差が生じ、暗部と明部のＮｅｔ＿Ａ電位に差が生じる。

＜IV＞で示すように、このような状態から、一定チャージ時間後（例えば１６．７ｍｓｅｃ後）に、Ｖsをｈｉｇｈ（例えば０［Ｖ］→１５［Ｖ］）にし、Ｖrwをｈｉｇｈ（例えば−１６［Ｖ］→２４［Ｖ］）にする。これにより、明暗部の電位差は保ったまま、Ｃstの容量結合でＮｅｔ＿Ａがプラス電位に持ち上がる。そして、＜V＞で示すように、明暗部のＮｅｔ＿Ａの電位に応じてＡＭＰ＿Ｔｒが出力することになる。

次に、表示パネルが液晶パネルのように非自発光型の表示パネルであり、表示装置が表示パネルを背面から照射するバックライトを備える構成における処理の応用例について、図６を参照しながら説明する。図６は、本発明に係るテーブル型表示装置における処理例を説明するための概略図である。

図６に示すように、表示装置１の表面にはユーザの影Ｓが差すことがあり、表示装置１では、書類Ｄやコップなどの物体と区別を付ける必要がある。図３での処理例のように差分をとればこのような区別は可能であり、また、光センサだけで物体を検知する場合にも、検知の閾値を上げておくことで影Ｓを物体と検知しなくて済む。

しかし、影Ｓが存在する領域としない領域とでユーザに対する表示画像の見え方が異なるため、光センサによりテーブル上の光の当たり方（影、電灯、外光）を分割領域毎に認識し、表示パネル上の明るさに応じてバックライトの発光輝度を制御することが好ましい。ここで、分割領域とは、バックライトを複数の領域に分割した領域である。特にＬＥＤ（Light Emitting Diode）を用いたバックライトの場合、この分割領域を細かく設定しておくことができる。

また、非自発光型の表示パネルについて、分割領域に対応するバックライトの輝度（発光輝度）を調整した例を挙げたが、表示パネルが自発光型の表示パネルである場合にも、表示装置の輝度を制御することができる。

より具体的には、光センサによりテーブル上の光の当たり方（影、電灯、外光）を分割領域毎に認識し、表示装置上の明るさに応じて、表示装置における輝度を制御する。ここでは、自発光型の表示パネルについて説明しているため、この輝度制御は、表示パネルにおける表示輝度となる。例えば、分割領域にある画素の輝度制御信号を、光センサからの信号を基に制御することにより、自身の発光輝度を調整すればよい。ここで分割領域とは、輝度制御を同一に制御する領域であり、表示装置の表示領域（つまり表示パネルの表示領域）を複数個の制御領域に分割するものである。なお、究極的には各画素毎まで分割できるが、本発明では分割領域数、形状まで限定するものではない。

以上のような輝度制御により、表示パネルが自発光型であるか非自発光型であるかに拘わらず、表示パネル上の明暗に対応して、見えやすいように制御することができる。光センサの出力に応じた表示装置の輝度の制御としては、例えば（i）光センサの出力が影に該当するような範囲の出力であったのか、（ii）電灯が当たっているような範囲の出力であったのか、（iii）外光が当たっているような範囲の出力であったのかに応じて、各分割領域について輝度を制御するなどしてもよい。ユーザに視認させ易くするためには、（i）の場合が最も輝度を抑えることができ、（iii）の場合が最も輝度を上げる必要がある。

さらに、表示パネル上の物体（この例では文書Ｄ）を認識することにより、表示パネル上に物体が載置されたことが検知された場合には、その検知された領域の輝度をゼロにするかある程度下げることで、消費電力を削減することができる。また、検知された領域だけでなく、その物体の載置によりユーザから見えない領域についても輝度をゼロにするかある程度下げることが好ましい。このような構成ではユーザから見えない領域を検出するために、ユーザの位置を検出する必要があるが、上述したような影Ｓの検出を利用してもよいし、より正確に把握させるためには別途、表示装置の枠上などにユーザ検知センサを複数個設けておくなどしてもよい。

このように、表示装置は、その表示領域の分割領域毎に、光センサの出力に応じて（つまり検知された明るさの分布に合わせて）表示装置の輝度を制御することが好ましい。特に、物体検知処理で物体が検知された領域では、非自発光型の表示パネルである場合、バックライトによる照射を停止するか、検知されていない領域に比べてバックライトの発光輝度を下げることが好ましい。自発光型の表示パネルである場合にも、その領域にある画素の輝度制御信号を調整することで、輝度をゼロにするか、ある程度下げることが好ましい。

次に、表示パネルが非自発光型か自発光型かに拘わらず適用可能な表示装置における処理の応用例について、図７を参照しながら説明する。図７は、本発明に係るテーブル型表示装置における他の処理例を説明するための概略図である。

表示装置１は、ユーザ認証部を備えることが好ましい。このユーザ認証部は、静電センサシート１２及び／又は光センサで、ユーザの指Ｆの指紋又は手の掌紋を検知し、検知した指紋又は掌紋を用いて、つまり検知した指紋又は掌紋と表示装置１の内蔵メモリに予め記憶された指紋又は掌紋の情報（パターン）と照合することで、ユーザ認証を行う。このように、表示装置１では、静電センサシート１２及び／又は光センサで、指紋や掌紋を読み取るような制御を行うことが好ましい。また、指紋又は掌紋は、予め指定された領域Ａfp若しくはユーザによって指定された領域をスキャンすることで読み取ってもよいし、指紋又は掌紋の形状であるか否かを自動的に判定し、指又は手と判定した領域をスキャンすることで読み取ってもよい。

なお、認証に用いる指紋又は掌紋の情報は、表示装置１の内蔵メモリに記憶しておく必要はなく、ネットワーク接続しておけば認証用のサーバ装置などに記憶しておいてもよい。いずれの場合でも、ユーザ認証部が記憶先からこの情報を取得してユーザ認証すればよい。無論、表示装置１は、読み取った指紋又は掌紋を認証用のサーバ装置に送り、その認証結果を受信するだけでもよい。

指紋又は掌紋についてスキャンを行う例を説明したが、同様の方法を採用することで、書類Ｄに記載された画像を光学的に読み取る（スキャンする）こともできる。つまり、書類Ｄは、予め指定された領域Ａd若しくはユーザによって指定された領域をスキャンすることで読み取ってもよいし、書類や図面の形状であるか否か（例えば長方形であるか否か、或いはＡ４等の所定のサイズの長方形であるか否か）を自動的に判定し、書類や図面であると判定した領域Ａdをスキャンすることで読み取ってもよい。無論、ユーザは書類の表面を表示装置１の表面に合わせるように載置する。

以上、本発明に係る表示装置について説明した。この表示装置の全体を制御する制御部は、ＣＰＵ、作業領域としてのＲＡＭ（Random Access Memory）、及び、上述した本発明に係る処理をＣＰＵに実行させるためのプログラムを記録したＲＯＭ（Read Only Memory）等の記憶部などで構成される。ここで、本発明に係る処理とは、例えばユーザ操作検知処理や物体検知処理が該当し、さらにユーザ操作に応じた画像の表示処理、ファイルの書き換えや消去などの情報処理、上述したユーザ認証処理、バックライト発光輝度制御のための処理など、様々な処理を加えてもよい。

１…表示装置、１０…筐体、１１，１１ａ…液晶パネル、１１ｂ…光センサシート、
１２…静電センサシート、１３…バックライト。

Claims (8)

1. 表示パネルを備えたテーブル型の表示装置において、
   ユーザ操作を検知するユーザ操作検知センサを、前記表示パネルに一体化して設け、さらに、前記表示パネルに載置された物体を検知する物体検知処理に用いる光センサを、前記表示パネルに一体化して設けたことを特徴とする表示装置。
2. 前記物体検知処理は、前記光センサの出力から前記ユーザ操作検知センサの出力を差し引くことで行うことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
3. 前記物体検知処理は、前記光センサの出力が予め定められた所定値より暗い領域を、物体が載置されている領域として検知することを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
4. 前記光センサの出力と前記ユーザ操作検知センサの出力との論理和から、前記ユーザ操作を検知することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の表示装置。
5. 前記ユーザ操作検知センサは、シート状の静電感知型センサであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の表示装置。
6. 前記ユーザ操作検知センサ及び／又は前記光センサで、指紋又は掌紋を検知し、検知した指紋又は掌紋を用いてユーザ認証を行うユーザ認証部を、さらに備えたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の表示装置。
7. 前記物体検知処理で物体が検知された領域を非表示領域とすることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の表示装置。
8. 前記表示装置の表示領域を複数の領域に分割した領域である分割領域毎に、前記光センサの出力に応じて前記表示装置の輝度を制御することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の表示装置。

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