電磁ノイズの軽減を図ったタッチパネル・システム
【課題】ＬＣＤからの電磁ノイズが進入したときにもタッチパネルの入力を継続可能にする。
【解決手段】ＬＣＤ２９のＬＵＴ１１１には、通常使用するγ補正曲線が設定されている。入力パネル３１は、ＬＣＤ２９に積層されておりＬＣＤに発生した電磁ノイズの影響を受けやすい。ドライバ１１３は入力パネル３１に許容される入力点数以上の入力を検出したときにノイズ・メッセージを電圧振幅制御プログラム１００に送る。電圧振幅制御プログラムは、ノイズ・メッセージに応じてＬＵＴ１１１のγ補正曲線を出力階調の最大値と最小値の幅が小さな修正γ補正曲線に設定する。その結果、ＬＣＤ２９が発生するノイズ・レベルが低下して入力パネルからの入力操作を継続することができる。
【解決手段】ＬＣＤ２９のＬＵＴ１１１には、通常使用するγ補正曲線が設定されている。入力パネル３１は、ＬＣＤ２９に積層されておりＬＣＤに発生した電磁ノイズの影響を受けやすい。ドライバ１１３は入力パネル３１に許容される入力点数以上の入力を検出したときにノイズ・メッセージを電圧振幅制御プログラム１００に送る。電圧振幅制御プログラムは、ノイズ・メッセージに応じてＬＵＴ１１１のγ補正曲線を出力階調の最大値と最小値の幅が小さな修正γ補正曲線に設定する。その結果、ＬＣＤ２９が発生するノイズ・レベルが低下して入力パネルからの入力操作を継続することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入力パネルとフラット・パネル・ディスプレイが組み合わされたタッチパネルにおいてフラット・パネル・ディスプレイに発生した電磁ノイズが入力パネルに与える影響を除去する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯式電子機器の中には、指や専用ペンで表面をタッチして入力するタッチ式の入力パネル（以下、単に入力パネルという場合がある。）を液晶表示装置（ＬＣＤ）などのフラット・パネル・ディスプレイ（ＦＰＤ）に重ねて組み立てたタッチパネルを搭載するものがある。ＬＣＤは、アレイ・セル基板において走査線および信号線が高速で駆動されるため電磁ノイズを発生し易い。そして、入力パネルはＬＣＤに重ねて配置されているためＬＣＤから放射される電磁ノイズの影響を受け易い。ＬＣＤから電磁ノイズが進入すると、入力パネルはタッチ入力がないにもかかわらず入力信号を検知することがある。
【０００３】
入力パネルに対する電磁ノイズの影響を軽減するために、入力パネルとＬＣＤの間に透明の電極膜を配置する方法がある。また、特許文献１はＬＣＤの交流化信号の立ち上がりおよび立ち下がり時の変化点で発生するノイズによる抵抗膜式のタッチパネルの誤動作を防止する発明を開示する。同文献の発明では、交流化信号の変化点においてはノイズの影響を受けるとみなしてそのときに取り込まれたタッチパネル上の位置情報を破棄することで、ノイズの混入していないデータだけをメイン制御部に送っている。特許文献２は、交流化信号の切り替わり時に液晶の駆動電圧を低下させてタッチパネルのペン位置のデータ補正を不要にする技術を開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−１８４６３０号公報
【特許文献２】特開平１０−３１９３６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
タッチパネルは一般的に、１スキャン・サイクルの間に入力される入力点数が許容値を超えるとそれらの入力を無視するような処理を行っている。タッチパネル付きの携帯式コンピュータで入力パネルを操作しながらさまざまなアプリケーション・プログラム（以下、アプリケーションという。）を実行してみると、画素レベルで特定の画像パターンを表示する場合に、電磁ノイズのレベルが上昇することがわかった。しかも、電磁ノイズのレベルを上げる画像パターンはさらに、液晶の焼き付きを防止するための極性反転駆動方式における画素の極性反転パターンと関連することもわかってきた。画像パターンと極性反転パターンが合致するときは、その画像パターンの表示が変更されない限りタッチパネルから入力ができない状態になる。
【０００６】
従来から行われていた電極膜を設けて電磁ノイズを低減する方法では、電極膜により低下する透過率を補うためにバックライトの輝度を上げたり画質の低下を甘受したりする必要がある。また、透過率の観点から電極膜の厚さには制限があるため電磁ノイズの遮へい効果には限界がある。特許文献１の方法では、交流信号の変化点とタッチパネルのデータの取り込みタイミングが重なったポイントのデータを破棄しているが、画像パターンに起因して発生する電磁ノイズはタイミングを把握することができないので対策にはなり得ない。特許文献２の方法では、交流化信号の切り替わり時に液晶の駆動電圧を低下させるため電磁ノイズが発生していない場合でも画質が低下する可能性がある。
【０００７】
入力パネルの動作に影響を与えるほどの電磁ノイズを発生する画像パターンと極性反転パターンとの組み合わせは、実際に携帯式電子機器を使用する上では極まれに発生するだけである。しかし、一旦画像パターンと極性反転パターンが同期すると、当該画像パターンが表示されている間は大きなレベルの電磁ノイズが発生して入力パネルは動作を停止する。しかも、画像パターンは実行するアプリケーションにより作成されるので、同期のタイミングを予測したり、入力パネル上で電磁ノイズの影響を受けた座標を特定したりすることは困難である。製品保証上は、入力パネルの動作が極まれに停止する可能性があるような場合であっても、それを解消するために部品や材料の品質を向上させたり、設計上の工夫をしたり、あるいはソフトウエアによる処理を施したりといったノイズ対策をする必要がありコスト増大の要因になっている。また、採用するＬＣＤの極性反転駆動方式に制約を加えることは、部品調達の自由度を制約するので好ましくない。
【０００８】
そこで本発明の目的は、電磁ノイズのレベルを低下させて入力を継続することができるタッチパネル・システムを提供することにある。さらに本発明の目的は、入力パネルに対する電磁ノイズ対策を軽減することができるタッチパネル・システムを提供することにある。さらに本発明の目的は、ハードウエアに依存しないでタッチパネルの動作を保証することができるタッチパネル・システムを提供することにある。さらに本発明の目的は、そのようなタッチパネルを搭載したコンピュータ、タッチパネルの動作を保証する方法およびコンピュータ・プログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明にかかるタッチパネル・システムは、タッチ入力式の入力パネルと出力階調に対応する電圧を信号線に印可して画像を表示するＦＰＤを備えている。ＦＰＤは、信号線に印加する信号電圧を同一のフレームにおいては水平ラインに沿って所定のドット数ごとに反転する極性反転駆動方式を採用していてもよい。入力パネルとＦＰＤは積層されておりタッチパネルを構成する。システムは、入力階調を出力階調に変換する第１の変換データを設定する。第１の変換データは、入力パネルがＦＰＤからの電磁ノイズの影響を受けないときの通常動作のときに使用するものである。
【００１０】
第１の変換データが設定されている間に入力パネルに対して許容入力点数を超える入力が発生する場合は、入力検出部は電磁ノイズが進入したと判断してノイズ検出信号を出力する。ノイズ検出信号に応じてシステムは、ＦＰＤに対して出力階調の最大値と最小値との差が第１の変換データよりも小さい第２の変換データを設定する。第２の変換データは、入力パネルがＦＰＤからの電磁ノイズの影響を受けるときのノイズ時動作のときに使用するものである。その結果、入力パネルが誤動作するような画素の画像パターンと画素の極性反転パターンの組み合わせが成立しても、第２の変換データに基づいて生成された出力階調に対応する信号電圧によりＦＰＤが動作するため、ＦＰＤから発生する電磁ノイズのレベルが低下して、入力パネルに対する入力点数は許容入力点数以下に収まるようになる。本発明において、許容入力点数を超える入力を発生させる電磁ノイズは、典型的には画像パターンと極性反転パターンが同期したときに発生するが、本発明は予測できないタイミングで発生するいかなる電磁ノイズに対しても有効である。
【００１１】
第２の変換データを使用するとＦＰＤの画質が低下するので、画像パターンが変更されて電磁ノイズのレベルが低下したようなときにはすみやかに第１の変換データに戻すことが望ましい。しかし、入力検出部は第２の変換データが設定されている間は第１の変換データに戻したときに入力パネルがＦＰＤから進入する電磁ノイズの影響を受けるか否かを入力点数に基づいて判断することはできないので、第２の変換データが設定されてから所定の時間が経過した場合には一旦第１の変換データに戻す。そして、入力パネルに対して許容入力点数を超える入力を検出したときには、入力検出部は再度ノイズ検出信号を生成して第２の変換データを設定する。
【００１２】
入力パネルに対して許容入力点数を超える入力を検出しない場合は、ＦＰＤは第１の変換データを使用して動作する。入力階調を出力階調に変換する変換データは、γ補正のデータとしたりコントラスト調整のデータとしたりすることができる。入力パネルは１スキャン・サイクルの間に２個以上の入力を許容するマルチタッチ入力を採用することができる。また、出力階調の最大値と最小値との差が異なる変換データを複数設けて、ノイズ検出信号が生成されたときには差が大きな方の変換データを先に使用し、それでもノイズ検出信号が生成されるような場合にそれよりも差が小さな変換データを使用するようにすれば、必要以上に画質を低下させないでタッチパネルの入力を確保することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明により、電磁ノイズのレベルを低下させて入力を継続することができるタッチパネル・システムを提供することができた。さらに本発明により、入力パネルに対する電磁ノイズ対策を軽減することができるタッチパネル・システムを提供することができた。さらに本発明により、ハードウエアに依存しないでタッチパネルの動作を保証することができるタッチパネル・システムを提供することができた。さらに本発明により、そのようなタッチパネルを搭載したコンピュータ、タッチパネルの動作を保証する方法およびコンピュータ・プログラムを提供することができた。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本実施の形態にかかるコンピュータの概略構成を示す機能ブロック図である。
【図２】コンピュータに実装されるタッチパネル・システムのソフトウエアとハードウエアの構成を示す機能ブロック図である。
【図３】ＬＣＤの全体構成を示す機能ブロック図である。
【図４】ＬＣＤを構成する信号制御回路の概略構成を示す機能ブロック図を示す
【図５】ＬＵＴに設定するγ補正曲線を説明する図である。
【図６】入力パネルに電磁ノイズが進入したときに、電磁ノイズを低減して入力パネルの動作を可能にする手順を示すフローチャートである。
【図７】電磁ノイズの影響を受けたときにＬＵＴに設定する修正γ補正曲線を説明する図である。
【図８】電磁ノイズの低減に必要な範囲で電圧振幅を小さくすることで入力パネルの動作を継続する手順を示すフローチャートである。
【図９】電磁ノイズの影響を受けたときにＬＵＴに設定する修正γ補正曲線を説明する図である。
【図１０】画像パターンと極性反転パターンが同期した状態の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
［タッチパネル付きコンピュータ］
図１は、本実施の形態にかかるタッチパネル付きコンピュータの概略構成を示す機能ブロック図である。コンピュータ１０は、典型的にはノートブック型携帯式コンピュータ（以下、ノートＰＣという。）であるが、スマートフォンまたはＰＤＡとすることができる。ディスプレイに対して指やペンによる入力で操作するノートＰＣを特にタブレットＰＣという。タブレットＰＣには、大きく分けてコンバーチブル型とピュアタブレット型の２種類がある。コンバーチブル型は、キーボードを内蔵したノートＰＣのディスプレイの方向を変えて、タブレットＰＣとしても利用できる構造のものである。ピュアタブレット型は、キーボードを内蔵せず指またはペンによる入力操作のみを行う構造のものである。コンピュータ１０は、コンパーチブル型およびピュアタブレット型のいずれのノートＰＣであってもよい。
【００１６】
ＣＰＵ１１は、コンピュータ１０の中枢機能を担う演算処理装置で、ＯＳ、ＢＩＯＳ、デバイス・ドライバ、あるいはアプリケーションなどを実行する。ＣＰＵ１１は、メモリ・コントローラ・ハブ（ＭＣＨ）１５およびアイオー・コントローラ・ハブ（ＩＣＨ）１９を中心に構成されるチップ・セットにさまざまなバスを経由して接続されたデバイスを制御する。ＭＣＨ１５はメイン・メモリ１３およびグラフィック・プロセッシング・ユニット（ＧＰＵ）１７が接続され、メイン・メモリ１３へのアクセス動作を制御するためのメモリ・コントローラ機能や、ＣＰＵ１１と他のデバイスとの間のデータ転送速度の差を吸収するためのデータ・バッファ機能などを含む。メイン・メモリ１３はＭＣＨ１５に接続され、ＣＰＵ１１が実行するプログラムの読み込み領域、処理データを書き込む作業領域として利用される揮発性のＲＡＭである。
【００１７】
ＧＰＵ１７には、図示しないビデオ・メモリ（ＶＲＡＭ）およびＬＣＤ２９が接続されている。ＧＰＵ１７は、ＣＰＵ１１から受け取った描画命令に基づいてＶＲＡＭにイメージを書き込む専用プロセッサで、グラフィックス・アクセラレータともいう。ＧＰＵ１７は、ＬＶＤＳ（Low voltage differential signaling）などの規格のインターフェースでＬＣＤ２９に接続されている。ＧＰＵ１７はＶＲＡＭから読み出した画像データと制御信号を所定のタイミングでＬＣＤ２９に供給する。ＬＣＤ２９の構成については後に説明する。
【００１８】
タッチパネル２７は、表示デバイスとしてのＬＣＤ２９と座標入力デバイスとしての入力パネル３１で構成されている。ＬＣＤ２９と入力パネル３１は別々に形成された後に積層して組み立てられるが、タッチパネルは表示デバイスと座標入力デバイスがガラス板の間に一体に組み込まれるようにして形成してもよい。入力パネル３１は、ユーザが指または専用のペンでタッチした表面上のＸ座標およびＹ座標を検出して、ＬＣＤ２９において現在フォアグラウンドで動作しているウインドウのアプリケーションに位置情報を送る。
【００１９】
入力パネル３１は、一度に複数の入力が可能なマルチタッチが可能であり、本実施の形態にかかるＥＣ２５は１スキャン・サイクルの間に検出された２点までの入力を同時に処理することができる。ＥＣ２５およびシステムは、１スキャン・サイクルの間に３点以上の入力があると、その入力信号を処理することはできないためその入力をエラーとして扱い無視する。したがって、入力パネル３１にＬＣＤ２９から高レベルの電磁ノイズが進入するような場合は、その電磁ノイズが継続している間ユーザは入力操作をすることができない。本実施の形態では後に説明するように、入力パネル３１が電磁ノイズの影響を受けたときにＬＣＤ２９の信号線の電圧振幅を小さくすることで電磁ノイズのレベルを低下させ入力パネル３１に対する入力を可能にする。
【００２０】
入力パネル３１が許容する１スキャン・サイクルあたりの入力点数を許容入力点数ということにする。入力パネル３１の許容入力点数は人間の左右の指の数に相当する１０個程度までは実現の可能性がある。本発明は３個以上の許容入力点数を備える入力パネルに適用することもできる。入力パネル３１は抵抗膜方式、電磁誘導式、または表面弾性波方式などのさまざまな検出方式を採用することができるが、本発明の適用には、静電容量式のような電磁ノイズに対する耐性が比較的小さい座標入力デバイスが適している。
【００２１】
アイオー・コントローラ・ハブ（ＩＣＨ）１９は、周辺入出力デバイスに関するデータ転送を処理する。ＩＣＨ１９は、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）、シリアルＡＴＡ（AT Attachment）、ＳＰＩ (Serial Peripheral Interface)バス、 ＰＣＩ（Peripheral Component Interconnect）バス、ＰＣＩ−Ｅｘｐｒｅｓｓバス、およびＬＰＣ（Low Pin Count）などのポートを備え、それらに対応したデバイスが接続される。図２では、ＩＣＨ１９にＨＤＤ２１だけが接続された様子を示している。ＨＤＤ２１には、ＯＳ、デバイス・ドライバ、あるいはアプリケーション・プログラムなどが格納されと同時に本実施の形態にかかる電圧振幅制御プログラム１０１（図２参照）が格納される。ＩＣＨ１９のＬＰＣポートには、主としてコンピュータ１０の電源および温度を管理するマイクロ・プロセッサであるエンベデッド・コントローラ（ＥＣ）２５が接続されている。エンベデッド・コントローラ（ＥＣ）２５は入力パネル３１のコントローラも含んでいる。
【００２２】
［タッチパネル・システム］
図２は、コンピュータ１０に実装されるタッチパネル・システム１００のソフトウエアとハードウエアの構成を示す機能ブロック図である。本明細書においては同一の要素には同一の参照番号を付して説明を省略または簡略化する。ビデオ・ドライバ１０９は、ＧＰＵ１７に対する設定およびＧＰＵ１７に対するデータ転送の制御を行うプログラムである。ポインティング・デバイス・ドライバ１１３は入力パネル３１に入力された位置情報をＬＣＤ２９の画面におけるＸ座標およびＹ座標のデータとして、入力したウインドウに関連するアプリケーション１０５またはＯＳ１０７に送る。ポインティング・デバイス・ドライバ１１３はまた、入力パネル３１に１スキャン・サイクル当たりに入力された入力点数をカウントし、許容入力点数以上の入力があったと判断したときには、それらの入力をすべて無視するとともに電圧振幅制御プログラム１０１にノイズ・メッセージを送る。
【００２３】
ＯＳ１０７はタッチパネルをサポートする、Ｗｉｎｄｏｗｓ（登録商標）またはＭａｃ ＯＳ（登録商標）などを採用することができる。アプリケーション１０５はＯＳ１０７上で動作する表計算、文書作成、または画像編集などのプログラムで、ＬＣＤ２９にウインドウを表示し、タッチパネル２７を通じてウインドウに入力された位置情報に基づいて動作する。電圧振幅制御プログラム１０１は、ＯＳ１０７上で動作するメモリ常駐型のプログラムである。電圧振幅制御プログラム１０１は、γ補正曲線Ｃ２を構成するデータおよびそれを修正した修正γ補正曲線Ｃ３を構成するデータを備えている。なお、γ補正曲線Ｃ２および修正γ補正曲線Ｃ３については後に説明する。
【００２４】
電圧制御プログラム１０１は、図６の手順で説明するようにポインティング・デバイス・ドライバ１１３からのノイズ・メッセージまたはＯＳ１０７からのタイマ・メッセージに基づいてγ補正曲線Ｃ２または修正γ補正曲線Ｃ３のいずれかのデータをビデオ・ドライバ１０９およびＧＰＵ１７を通じてＬＵＴ１１１に設定する。電圧制御プログラム１０１は、タッチパネル２７を通じてユーザがＬＣＤ２９に対するγ補正曲線Ｃ２を修正したりコントラストを修正したりするためのユーザ・インターフェースも提供する。
【００２５】
［ＬＣＤの構成］
図３は、ＬＣＤ２９の全体構成を示す機能ブロック図である。ＬＣＤ２９は、アクティブ・マトリクス方式を採用し、アレイ・セル基板２１１、信号線駆動回路２１３、走査線駆動回路２１５、電源回路２１７、基準電圧回路２１９、および信号制御回路２２１を含み、さらに図示しないバックライトおよびバックライト駆動回路を含んで構成されている。信号制御回路２２１は、ＲＧＢデータ信号を処理しさらにＬＣＤ２９を動作させるために必要な制御信号を生成して、信号線駆動回路２１３および走査線駆動回路２１５に送る。
【００２６】
図４に信号制御回路２２１の概略構成を示す機能ブロック図を示す。信号制御回路２２１は、ＧＰＵ１７から所定のタイミングでＲＧＢ信号を受け取るＬＶＤＳインターフェース２５１、ＬＣＤ２９のγ特性を補正するために入力階調を出力階調に変換するγ補正回路２５３、およびＬＣＤ２９を動作させるために必要な制御信号を生成する制御信号生成回路２５５で構成されている。ＬＶＤＳインターフェース２５１はＧＰＵ１７から送られてくるＲＧＢデータ信号（Ｄａｔａ）、データ・イネーブル信号（ＤＥ）、およびクロック信号（ＣＬＫ）を受け取る。ガンマ補正回路２５３は、揮発性メモリに記憶されたＬＵＴ１１１を備えており、入力された画像データの入力階調がＬＣＤ２９において理想的な画像として表示されるような出力階調に変換して信号線駆動回路２１３に送る。
【００２７】
図５は、ＬＵＴ１１１に設定されるγ補正曲線を説明する図である。図５の横軸はアプリケーション１０１が作成した画像データのＲＧＢのいずれかのサブ画素の輝度を示す入力階調を示している。ここでは、ＲＧＢの各サブ画素の階調データが８ビットで構成されており、２５６階調で輝度を決定するようになっている。図５の縦軸は、任意のサブ画素の輝度または透過率を示している。縦軸はまた、γ補正回路２５３から出力される出力階調も示す。ラインＬ１はＬＣＤ２９に固有のγ特性で信号線に直接入力階調に対応する信号電圧が印加されたときの画素の透過率に対応しており、これをＬＣＤ透過率曲線Ｌ１ということにする。
【００２８】
ラインＬ２は、入力階調に対応するＬＣＤ２９の透過率が理想的な値を示すようにＬＣＤ透過率曲線Ｌ１を補正したものでこれを目標透過率曲線Ｌ２ということにする。ラインＣ２は、ＬＣＤ透過率曲線Ｌ１を補正してアプリケーション１０５が作成した階調データが目標透過率曲線Ｌ２に従った理想的な輝度でＬＣＤ２９に表示できるようにγ補正するためのデータでこれをγ補正曲線Ｃ２ということにする。たとえば、入力階調がＸ１のときにγ補正をしない場合は、ＬＣＤ２９の画素の透過率はＬＣＤ透過率曲線Ｌ１上のＴ１となり、入力階調Ｘ１の最大階調２５５に対する割合よりも透過率Ｔ１は大きくなるためアプリケーション１０５が意図したよりも画素は明るくなる。
【００２９】
入力階調Ｘ１に対する透過率が目標透過率曲線Ｌ２上のＴ２であれば、画素は入力階調に比例した明るさになるため理想的な表示になる。そのために、入力階調がＸ１のときには、信号線にγ補正曲線Ｃ２上の透過率Ｔ２に対応する出力階調Ｙ２の信号電圧を印加すれば、入力階調Ｘ１における透過率Ｔ３と透過率Ｔ１の差と、透過率Ｔ２と透過率Ｔ１の差が相殺されて透過率Ｔ３で表示することができる。電圧振幅制御プログラム１０１は、γ補正曲線Ｃ２のデータをマトリクス形式で保有している。あるいは、電圧振幅制御プログラム１０１は、ＬＣＤ透過率曲線Ｌ１を目標透過率曲線Ｌ２に変換するための関数を利用して、必要なときにγ補正曲線Ｃ２を計算することができる。なお、目標透過率曲線Ｌ２は、入力階調と出力階調が正比例する関係に限定されず、表示する画像に適したγ補正曲線を選択して決定することができる。
【００３０】
図３に戻って、アレイ・セル基板２１１は、画素の信号電圧がゼロのときに透過率が最低になるいわゆるノーマリー・ブラック方式を採用している。ただし、本発明は、信号電圧がゼロのときに透過率が最大になるいわゆるノーマリー・ホワイト方式のアレイ・セル基板に適用することもできる。制御信号生成回路２５５は、ＬＶＤＳインターフェース２５１から受け取ったデータ・イネーブル信号とクロック信号に基づいて、水平同期信号、ドットクロック、極性反転信号、および出力制御信号を生成して、信号線駆動回路２１３に送る。さらに、制御信号生成回路２５５は、垂直同期信号およびゲートクロックを生成して走査線駆動回路２１５に送る。
【００３１】
基準電圧回路２１９は８ビットの階調データを輝度に対応した電圧に変換するための基準電圧を信号線駆動回路２１３に供給する。電源回路２１７は、ＬＣＤ２９の全体に電力を供給するとともに、蓄積容量線２６１および共通電極線２６３に所定の電位を与える。アレイ・セル基板２１１は、アレイ基板と、アレイ基板に対向して所定の間隔で配置されたカラー・フィルタ基板と、アレイ基板とカラー・フィルタ基板との間に挟まれた液晶層で構成されている。アレイ基板には、所定の間隔で隣接するｎ本の信号線ｄ１〜ｄｎとｍ本の走査線ｓ１〜ｓｍが直交して配置され、信号線と走査線が交差する領域の近くにはそれぞれ同一構造のサブ画素領域が形成されている。
【００３２】
１つのサブ画素の領域は、画素トランジスタ２３１、液晶セルで形成された画素容量２３３、および蓄積容量２３５で構成されている。信号線ｄｎと走査線ｓ１が直交する近辺のサブ画素領域で画素マトリクスの全体を代表して説明すると、画素トランジスタ（ＴＦＴ）２３１は、ゲートが走査線ｓ１に接続され、ドレインがデータ線ｄｎに接続されている。画素トランジスタ２３１のソースは、画素容量２３３を形成する一方の画素電極と蓄積容量２３５の一方の電極に接続される。蓄積容量２３５はアレイ基板に形成されて他方の電極がアレイ基板に形成された蓄積容量線２６１に接続される。画素容量２３３を形成する他方の共通電極はＩＴＯでカラー・フィルタ基板の表面全体に渡って形成される。図３では対向電極を共通電極線２６３で表している。
【００３３】
ＬＣＤ２９は線順次走査方式を採用している。走査線駆動回路２１５は画素トランジスタ２３１をオンにするために、制御信号生成回路２５７から受け取った垂直同期信号により走査線ｓ１から走査を開始し、１水平走査期間ごとに順番に走査線ｓ１〜ｓｍにゲートクロック（走査信号）を印加して選択する。信号線駆動回路２１３は、シフト・レジスタ、ライン・ラッチ回路、ラッチ回路、ＤＡコンバータ、および出力回路などで構成され、水平同期信号、ドットクロック、およびラッチ信号で動作して、ガンマ補正回路２５３から転送された出力階調を信号電圧に変換しながら１水平走査期間ごとにｎ本の信号線から同時に信号電圧を出力する。信号線駆動回路２１３はある特定のフレームにおいて、極性反転信号に基づいて信号線に供給する信号電圧の極性が２走査線ごとかつ１信号線ごとに反転する極性反転パターンで極性反転駆動方式（２Ｈ１Ｖ反転）を実現する。ここで、同一の走査線に接続されたサブ画素群の集合を水平ラインといい、同一の信号線に接続されたサブ画素群の集合を垂直ラインということにする。
【００３４】
信号線ｄ１に関連する垂直ラインに白を表示し、信号線ｄ２に関連する垂直ラインに黒を表示するような場合は、偶数フレームと奇数フレームのそれぞれにおいて信号線ｄ２の信号電圧は最低になっているが、信号線ｄ１とｄ３では信号電圧が偶数フレームで＋２５５相当となり奇数フレームでは−２５５相当となるような振幅で変動する。したがって、同一の走査線に接続された画素トランジスタに印加される信号電圧の振幅は、偶数フレームおよび奇数フレームのいずれでも１ドットごとに最大値と最小値との間で変化していく。信号線ｄ１に関連する垂直ラインに白に代えて中間輝度の灰色を表示する場合は、信号電圧の振幅が１ドットごとに中央値と最小値との間で変化していく。このような状態を画素の画像パターンと画素の極性反転パターンが同期しているという。
【００３５】
実験によれば画像パターンと極性反転パターンが同期したときには高レベルの電磁ノイズが検出される。また、その電磁ノイズのレベルは、白と黒の画像パターンのように信号線の電圧振幅が大きいほど高くなることも確認された。その原因は、信号線と対向電極が容量的に結合しているため、プラス方向またはマイナス方向に集中した信号線の電位の変動により対向電極の電位が変動することによると考えられる。この電磁ノイズは、極性反転パターンと画像パターンの組み合わせに依存している。そして、水平ラインの方向に画素間の電位差が大きな振幅で変動する白と黒の縦ストライプまたはチェッカ（市松模様）の画像パターンが極性反転パターンと同期するときに電磁ノイズのレベルが最も高くなる。画像パターンと極性反転パターンとの同期は、表計算ソフトにおいて列全体を特定の色でマークしたような場合に極まれに発生する。図１０に２Ｈ１Ｖの極性反転パターンと白黒の縦ストライプの画像パターンが同期した状態における画素の階調の一例を示す。
【００３６】
なお、図１〜図５は本実施の形態を説明するために、本実施の形態に関連する主要なハードウエアおよびソフトウエアの構成および接続関係を簡略化して記載したに過ぎないものである。ここまでの説明で言及した以外にも、コンピュータ１０を構成するには多くのデバイスおよびソフトウエア・モジュールが使われるが、それらは当業者には周知であるので、ここでは詳しく言及しない。図で記載した複数のブロックを１個の集積回路もしくはソフトウエア・モジュールとしたり、逆に１個のブロックを複数の集積回路もしくはソフトウエア・モジュールに分割して構成したりすることも、当業者が任意に選択することができる範囲においては本発明の範囲に含まれる。
【００３７】
［電圧振幅制御の方法］
つぎに、コンピュータ１０において信号電圧の振幅制御を行う方法を説明する。図６は、入力パネル３１に電磁ノイズが進入したときに、電磁ノイズを低減して入力パネル３１の動作を可能にする手順を示すフローチャートである。ブロック３０１でコンピュータ１０が動作しブロック３０２で電圧振幅制御プログラム１０１が、γ補正曲線Ｃ２をＬＵＴ１１１に設定すると、ユーザはＬＣＤ２９に画像を表示し、入力パネル３１にタッチして入力しながらアプリケーション１０５を実行する。γ補正曲線Ｃ２はＲ、Ｇ、Ｂのそれぞれについて設定される。ブロック３０３でポインティング・デバイス・ドライバ１１３は、入力点数が許容入力点数を超えない限り入力パネル３１に対するタッチ入力を座標データとしてアプリケーション１０５に送る。
【００３８】
ブロック３０３で入力パネル３１に電磁ノイズが進入して許容入力点数以上の入力を検出したポインティング・デバイス・ドライバ１１３は、電圧振幅制御プログラム１０１にノイズ・メッセージを通知する。ブロック３０５では、ノイズ・メッセージを受け取った電圧振幅制御プログラム１０１は、ＬＵＴ１１１に設定されていたγ補正曲線Ｃ２を図７で説明する修正γ補正曲線Ｃ３のデータで置換する。修正γ補正曲線Ｃ３は、Ｒ、Ｇ、Ｂのそれぞれに設定される。修正γ補正曲線Ｃ３を使用すると画質が低下するので、修正γ補正曲線Ｃ３の設定と同時に入力パネル３１に電磁ノイズが進入した旨の表示をＬＣＤ２９にすることが望ましい。
【００３９】
図７はＬＵＴ１１１に設定する修正γ補正曲線を説明する図である。図７（Ａ）には、目標透過率曲線Ｌ３とこれを得るための修正γ補正曲線Ｃ３を示している。目標透過率曲線Ｌ３は、入力階調０に対する出力階調と入力階調２５５に対する出力階調の差Ａ１が目標透過率曲線Ｌ２における差Ａ２に比べて小さい。修正γ補正曲線Ｃ３で生成された出力階調に対応した信号電圧が信号線駆動回路２１３から信号線ｄ１〜ｄｎに印加される場合には、画像パターンと極性反転パターンが同期した場合でも最小階調に対する信号電圧と最大階調に対する信号電圧の差である電圧振幅が小さくなるため電磁ノイズのレベルが低減する。
【００４０】
修正γ補正曲線は、出力階調の最大値と最小値の差または信号電圧の振幅差が小さくなるデータであればよいので、図７（Ｂ）に示すような最小入力階調に対応する出力階調を大きくした修正目標透過率曲線Ｌ４を得るための修正γ補正曲線Ｃ４や、最大入力階調に対応する出力階調を小さくした修正目標透過率曲線Ｌ５を得るための修正γ補正曲線Ｃ５を採用することもできる。なお、γ補正曲線は、入力階調の全体に渡って入力階調と出力階調の関係をマッピングするデータであるが、本発明は、入力階調の最大側または最小側だけを修正して出力階調の最大値と最小値の差を小さくするいわゆるコントラストの調整でも実現できる。また、コントラストの調整は、図５に示すγ補正されたあとの目標透過率曲線Ｌ２の傾きを変化させることでも実現することができる。
【００４１】
修正γ補正曲線Ｃ３は、最大の電磁ノイズを発生する画像パターンと極性反転パターンとの組み合わせのもとで入力パネル３１への影響を与えないように実験的に選択することができる。ブロック３０５でＬＵＴ１０１のデータが修正γ補正曲線Ｃ３に設定されると、ＬＣＤ２９の画面はコントラストが低くなって画質が低下する。しかし電磁ノイズのレベルが低下するために、入力パネル３１からの入力操作には支障をきたさないので、ユーザはアプリケーション１０５に関する入力作業を継続することができる。
【００４２】
修正γ補正曲線Ｃ３を使用すると、階調のダイナミックレンジを十分に利用することができないので、γ補正曲線Ｃ２を使用しても入力パネル３１がノイズの影響を受けない状態になっているときは、γ補正曲線Ｃ２に復帰させる必要がある。ブロック３０７では、電圧振幅制御プログラム１０１が修正γ補正曲線Ｃ３をＬＵＴ１１１に設定してから５秒間程度の所定の時間が経過したことを示すタイマ・メッセージをＯＳ１０７から受け取ると、ブロック３２に戻って電圧制御プログラム１０１はＬＵＴ１１１にγ補正曲線Ｃ２を設定する。
【００４３】
ブロック３０３では、入力パネル３１に対する電磁ノイズが減少して許容入力点数が維持されていれば、γ補正曲線Ｃ２が継続して使用される。依然として許容入力点数以上の入力点数が検出されるような場合は、ブロック３０５で電圧振幅制御プログラム１０１は再び修正γ補正曲線Ｃ３を設定する。以上の手順によれば、入力パネル３１にＬＣＤ２９から電磁ノイズが進入しても入力パネル３１は動作を継続することができるため、ユーザにストレスを与えることがない。また、コンピュータ１０を設計する際にこれまで行っていた入力パネル３１の誤動作対策のための費用を低減することができる。また、電磁ノイズが発生したときにハードウエアに依存しないでソフトウエアだけでレベルを低減して入力パネル３１からの入力を継続することができるようになる。
【００４４】
［他の電圧振幅制御の方法］
図６の手順では、修正γ補正曲線Ｃ３は、最もノイズ・レベルが高くなる同期条件に基づいて決定する必要がある。しかし、現実には、それよりもレベルの小さな同期条件での電磁ノイズが発生する頻度の方が高い。また、修正γ補正曲線が対応できるノイズ・レベルが高いほど画質は低下する。図６の手順では、入力パネル３１の動作に影響がでる限りいかなるレベルの電磁ノイズに対しても最も画質が低下する修正γ補正曲線Ｃ３で対応している。したがって、１つの修正γ補正曲線Ｃ３だけでは、電磁ノイズのレベルが低い同期条件のときでも入力パネル３１が停止しないようにするために、必要以上に画質を低下させることになる。
【００４５】
図８は、電磁ノイズのレベルに応じて必要な範囲で電圧振幅を小さくすることで入力パネル３１の動作を継続する手順を示すフローチャートである。図９はＬＵＴ１１１に設定する修正γ補正曲線を説明する図である。図８の手順では、電圧振幅制御プログラム１０１は、図９に示す修正目標透過率曲線Ｌ６を得るための修正γ補正曲線Ｃ６と修正目標透過率曲線Ｌ７を得るための修正γ補正曲線Ｃ７のデータを保有している。ＬＣＤ２９に修正目標透過率曲線Ｌ７を適用した場合は修正目標透過率曲線Ｌ６を適用した場合よりも画質は低下するが電磁ノイズの発生レベルは小さくなる。
【００４６】
ブロック４０１でコンピュータ１０が動作し、ブロック４０２でＬＵＴ１１１に電圧振幅制御プログラム１０１によってγ補正曲線Ｃ２のデータが設定される。ブロック４０３でポインティング・デバイス・ドライバ１１３は、電圧制御プログラム１０１に許容入力点数以上の入力を検出したことを示すノイズ・メッセージを通知する。ブロック４０４で電圧振幅制御プログラム１０１は、許容入力点数以上の入力を検出したのが、コンピュータ１０に電源が投入されてから初回であるか否かを判断する。初回の場合はブロック４０７に移行し、２回目以上の場合はブロック４０５に移行する。ブロック４０５で電圧振幅制御プログラム１０１は、前回修正γ補正曲線Ｃ６を設定してから所定の時間が経過しているか否かを判断する。
【００４７】
ＯＳ１０７のタイマから所定の時間が経過したことを示すタイマ・メッセージの通知を受けている場合は、ブロック４０３で許容入力点数以上の入力を検出するまでの動作時間が一定時間経過しているため、前回修正γ補正曲線Ｃ６を設定したときの電磁ノイズが一旦消滅してから新たな電磁ノイズが発生したと考えられるので電圧振幅制御プログラム１０１はブロック４０７で、ＬＵＴ１１１に再度修正γ補正曲線Ｃ６を設定する。そして、ブロック４０９で、修正γ補正曲線Ｃ６を設定してから所定の時間が経過したことを示すタイマ・メッセージをＯＳ１０７から受け取ると、ブロック４０２に戻ってＬＵＴ１１１にγ補正曲線Ｃ２を設定する。なお、ブロック４０５の所定時間は、当該電磁ノイズに対する修正γ補正曲線Ｃ６の有効性を判断するための時間であり、電磁ノイズが短時間で消滅するか否かを確認するためのブロック４０９の所定時間よりは長くなるように設定する。
【００４８】
ブロック４０３で、ポインティング・デバイス・ドライバ１１３から許容入力点数以上の入力を検出したことを示すノイズ・メッセージを電圧振幅制御プログラム１０１が再度受け取ると、ブロック４０４を経由してブロック４０５に移行する。ブロック４０５では、電圧振幅制御プログラム１０１がＯＳ１０７のタイマから前回修正γ補正曲線Ｃ６を設定してから所定の時間が経過していることの通知を受けっていない場合は、ブロック４１３に移行する。ブロック４１３では電圧振幅制御プログラム１０１は、現在ＬＣＤ２９に発生している電磁ノイズが前回修正γ補正曲線Ｃ６に切り換えたときから継続しており、かつ修正γ補正曲線Ｃ６では十分に軽減できないと判断してＬＵＴ１１１に修正γ補正曲線Ｃ７を設定する。
【００４９】
修正γ補正曲線Ｃ７は、ＬＣＤ２９が放射する電磁ノイズを低減するために信号線の電圧振幅を十分に低下させるように決定されているため、修正γ補正曲線Ｃ６では入力パネルの誤動作を解消できない場合でも確実に入力パネル３１の使用を可能にする。図８の手順によれば、多くの場合はブロック４０２、４０３、４０４、４０５、４０７、４０９のルートで信号電圧の制御を行って電磁ノイズを抑制し、極まれに発生する過大なレベルの電磁ノイズに対してはブロック４１３で対応することができるため、修正γ補正曲線Ｃ７だけを使用する場合よりも画質が低下する機会を少なくしながら入力パネル３１の使用を確保することができる。なお修正γ補正曲線を、３つ以上採用して切り換え制御をするようにしてもよい。また、図８の手順で一旦修正γ補正曲線Ｃ７を設定したあとに所定の時間が経過したときは修正γ補正曲線Ｃ６を設定し、その後γ補正曲線Ｃ２を設定するようにしてもよい。
【００５０】
上記実施の形態では、ＦＰＤとしてＬＣＤを例示して説明したが、本発明に適用するＦＰＤはＬＣＤに限定されるものではなく、信号電圧の振幅を低減することで電磁ノイズのレベルを低減することができるＦＰＤと入力パネルからなるタッチパネルに適用することができる。また本発明は、ＦＰＤからの電磁ノイズの原因が極性反転パターンと画像パターンの組み合わせに起因する場合だけでなく、偶発的に発生する電磁ノイズ全般に対して広く適用することができる。また、信号線の電圧振幅を小さくする方法はγ補正曲線を変更するだけでなく、入力階調の最大値付近および最小値付近またはいずれか一方の出力階調を修正するいかなる方法も採用することができる。また本発明におけるＬＵＴ１１１は、ＬＣＤ２９に実装される場合に限定されるものではなく、ＧＰＵ１７に実装されるようにしてもよい。
【００５１】
これまで本発明について図面に示した特定の実施の形態をもって説明してきたが、本発明は図面に示した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の効果を奏する限り、これまで知られたいかなる構成であっても採用することができることはいうまでもないことである。
【符号の説明】
【００５２】
１０…コンピュータ
２７…タッチパネル
２９…ＬＣＤ
３１…入力パネル
１００…タッチパネル・システム
１１１…γ補正の参照テーブル
Ｌ１…ＬＣＤ透過率曲線
Ｌ２…目標透過率曲線
Ｃ２…γ補正曲線
Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５、Ｌ６、Ｌ７…修正目標透過率曲線
Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５、Ｃ６、Ｃ７…修正γ補正曲線
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入力パネルとフラット・パネル・ディスプレイが組み合わされたタッチパネルにおいてフラット・パネル・ディスプレイに発生した電磁ノイズが入力パネルに与える影響を除去する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯式電子機器の中には、指や専用ペンで表面をタッチして入力するタッチ式の入力パネル（以下、単に入力パネルという場合がある。）を液晶表示装置（ＬＣＤ）などのフラット・パネル・ディスプレイ（ＦＰＤ）に重ねて組み立てたタッチパネルを搭載するものがある。ＬＣＤは、アレイ・セル基板において走査線および信号線が高速で駆動されるため電磁ノイズを発生し易い。そして、入力パネルはＬＣＤに重ねて配置されているためＬＣＤから放射される電磁ノイズの影響を受け易い。ＬＣＤから電磁ノイズが進入すると、入力パネルはタッチ入力がないにもかかわらず入力信号を検知することがある。
【０００３】
入力パネルに対する電磁ノイズの影響を軽減するために、入力パネルとＬＣＤの間に透明の電極膜を配置する方法がある。また、特許文献１はＬＣＤの交流化信号の立ち上がりおよび立ち下がり時の変化点で発生するノイズによる抵抗膜式のタッチパネルの誤動作を防止する発明を開示する。同文献の発明では、交流化信号の変化点においてはノイズの影響を受けるとみなしてそのときに取り込まれたタッチパネル上の位置情報を破棄することで、ノイズの混入していないデータだけをメイン制御部に送っている。特許文献２は、交流化信号の切り替わり時に液晶の駆動電圧を低下させてタッチパネルのペン位置のデータ補正を不要にする技術を開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−１８４６３０号公報
【特許文献２】特開平１０−３１９３６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
タッチパネルは一般的に、１スキャン・サイクルの間に入力される入力点数が許容値を超えるとそれらの入力を無視するような処理を行っている。タッチパネル付きの携帯式コンピュータで入力パネルを操作しながらさまざまなアプリケーション・プログラム（以下、アプリケーションという。）を実行してみると、画素レベルで特定の画像パターンを表示する場合に、電磁ノイズのレベルが上昇することがわかった。しかも、電磁ノイズのレベルを上げる画像パターンはさらに、液晶の焼き付きを防止するための極性反転駆動方式における画素の極性反転パターンと関連することもわかってきた。画像パターンと極性反転パターンが合致するときは、その画像パターンの表示が変更されない限りタッチパネルから入力ができない状態になる。
【０００６】
従来から行われていた電極膜を設けて電磁ノイズを低減する方法では、電極膜により低下する透過率を補うためにバックライトの輝度を上げたり画質の低下を甘受したりする必要がある。また、透過率の観点から電極膜の厚さには制限があるため電磁ノイズの遮へい効果には限界がある。特許文献１の方法では、交流信号の変化点とタッチパネルのデータの取り込みタイミングが重なったポイントのデータを破棄しているが、画像パターンに起因して発生する電磁ノイズはタイミングを把握することができないので対策にはなり得ない。特許文献２の方法では、交流化信号の切り替わり時に液晶の駆動電圧を低下させるため電磁ノイズが発生していない場合でも画質が低下する可能性がある。
【０００７】
入力パネルの動作に影響を与えるほどの電磁ノイズを発生する画像パターンと極性反転パターンとの組み合わせは、実際に携帯式電子機器を使用する上では極まれに発生するだけである。しかし、一旦画像パターンと極性反転パターンが同期すると、当該画像パターンが表示されている間は大きなレベルの電磁ノイズが発生して入力パネルは動作を停止する。しかも、画像パターンは実行するアプリケーションにより作成されるので、同期のタイミングを予測したり、入力パネル上で電磁ノイズの影響を受けた座標を特定したりすることは困難である。製品保証上は、入力パネルの動作が極まれに停止する可能性があるような場合であっても、それを解消するために部品や材料の品質を向上させたり、設計上の工夫をしたり、あるいはソフトウエアによる処理を施したりといったノイズ対策をする必要がありコスト増大の要因になっている。また、採用するＬＣＤの極性反転駆動方式に制約を加えることは、部品調達の自由度を制約するので好ましくない。
【０００８】
そこで本発明の目的は、電磁ノイズのレベルを低下させて入力を継続することができるタッチパネル・システムを提供することにある。さらに本発明の目的は、入力パネルに対する電磁ノイズ対策を軽減することができるタッチパネル・システムを提供することにある。さらに本発明の目的は、ハードウエアに依存しないでタッチパネルの動作を保証することができるタッチパネル・システムを提供することにある。さらに本発明の目的は、そのようなタッチパネルを搭載したコンピュータ、タッチパネルの動作を保証する方法およびコンピュータ・プログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明にかかるタッチパネル・システムは、タッチ入力式の入力パネルと出力階調に対応する電圧を信号線に印可して画像を表示するＦＰＤを備えている。ＦＰＤは、信号線に印加する信号電圧を同一のフレームにおいては水平ラインに沿って所定のドット数ごとに反転する極性反転駆動方式を採用していてもよい。入力パネルとＦＰＤは積層されておりタッチパネルを構成する。システムは、入力階調を出力階調に変換する第１の変換データを設定する。第１の変換データは、入力パネルがＦＰＤからの電磁ノイズの影響を受けないときの通常動作のときに使用するものである。
【００１０】
第１の変換データが設定されている間に入力パネルに対して許容入力点数を超える入力が発生する場合は、入力検出部は電磁ノイズが進入したと判断してノイズ検出信号を出力する。ノイズ検出信号に応じてシステムは、ＦＰＤに対して出力階調の最大値と最小値との差が第１の変換データよりも小さい第２の変換データを設定する。第２の変換データは、入力パネルがＦＰＤからの電磁ノイズの影響を受けるときのノイズ時動作のときに使用するものである。その結果、入力パネルが誤動作するような画素の画像パターンと画素の極性反転パターンの組み合わせが成立しても、第２の変換データに基づいて生成された出力階調に対応する信号電圧によりＦＰＤが動作するため、ＦＰＤから発生する電磁ノイズのレベルが低下して、入力パネルに対する入力点数は許容入力点数以下に収まるようになる。本発明において、許容入力点数を超える入力を発生させる電磁ノイズは、典型的には画像パターンと極性反転パターンが同期したときに発生するが、本発明は予測できないタイミングで発生するいかなる電磁ノイズに対しても有効である。
【００１１】
第２の変換データを使用するとＦＰＤの画質が低下するので、画像パターンが変更されて電磁ノイズのレベルが低下したようなときにはすみやかに第１の変換データに戻すことが望ましい。しかし、入力検出部は第２の変換データが設定されている間は第１の変換データに戻したときに入力パネルがＦＰＤから進入する電磁ノイズの影響を受けるか否かを入力点数に基づいて判断することはできないので、第２の変換データが設定されてから所定の時間が経過した場合には一旦第１の変換データに戻す。そして、入力パネルに対して許容入力点数を超える入力を検出したときには、入力検出部は再度ノイズ検出信号を生成して第２の変換データを設定する。
【００１２】
入力パネルに対して許容入力点数を超える入力を検出しない場合は、ＦＰＤは第１の変換データを使用して動作する。入力階調を出力階調に変換する変換データは、γ補正のデータとしたりコントラスト調整のデータとしたりすることができる。入力パネルは１スキャン・サイクルの間に２個以上の入力を許容するマルチタッチ入力を採用することができる。また、出力階調の最大値と最小値との差が異なる変換データを複数設けて、ノイズ検出信号が生成されたときには差が大きな方の変換データを先に使用し、それでもノイズ検出信号が生成されるような場合にそれよりも差が小さな変換データを使用するようにすれば、必要以上に画質を低下させないでタッチパネルの入力を確保することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明により、電磁ノイズのレベルを低下させて入力を継続することができるタッチパネル・システムを提供することができた。さらに本発明により、入力パネルに対する電磁ノイズ対策を軽減することができるタッチパネル・システムを提供することができた。さらに本発明により、ハードウエアに依存しないでタッチパネルの動作を保証することができるタッチパネル・システムを提供することができた。さらに本発明により、そのようなタッチパネルを搭載したコンピュータ、タッチパネルの動作を保証する方法およびコンピュータ・プログラムを提供することができた。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本実施の形態にかかるコンピュータの概略構成を示す機能ブロック図である。
【図２】コンピュータに実装されるタッチパネル・システムのソフトウエアとハードウエアの構成を示す機能ブロック図である。
【図３】ＬＣＤの全体構成を示す機能ブロック図である。
【図４】ＬＣＤを構成する信号制御回路の概略構成を示す機能ブロック図を示す
【図５】ＬＵＴに設定するγ補正曲線を説明する図である。
【図６】入力パネルに電磁ノイズが進入したときに、電磁ノイズを低減して入力パネルの動作を可能にする手順を示すフローチャートである。
【図７】電磁ノイズの影響を受けたときにＬＵＴに設定する修正γ補正曲線を説明する図である。
【図８】電磁ノイズの低減に必要な範囲で電圧振幅を小さくすることで入力パネルの動作を継続する手順を示すフローチャートである。
【図９】電磁ノイズの影響を受けたときにＬＵＴに設定する修正γ補正曲線を説明する図である。
【図１０】画像パターンと極性反転パターンが同期した状態の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
［タッチパネル付きコンピュータ］
図１は、本実施の形態にかかるタッチパネル付きコンピュータの概略構成を示す機能ブロック図である。コンピュータ１０は、典型的にはノートブック型携帯式コンピュータ（以下、ノートＰＣという。）であるが、スマートフォンまたはＰＤＡとすることができる。ディスプレイに対して指やペンによる入力で操作するノートＰＣを特にタブレットＰＣという。タブレットＰＣには、大きく分けてコンバーチブル型とピュアタブレット型の２種類がある。コンバーチブル型は、キーボードを内蔵したノートＰＣのディスプレイの方向を変えて、タブレットＰＣとしても利用できる構造のものである。ピュアタブレット型は、キーボードを内蔵せず指またはペンによる入力操作のみを行う構造のものである。コンピュータ１０は、コンパーチブル型およびピュアタブレット型のいずれのノートＰＣであってもよい。
【００１６】
ＣＰＵ１１は、コンピュータ１０の中枢機能を担う演算処理装置で、ＯＳ、ＢＩＯＳ、デバイス・ドライバ、あるいはアプリケーションなどを実行する。ＣＰＵ１１は、メモリ・コントローラ・ハブ（ＭＣＨ）１５およびアイオー・コントローラ・ハブ（ＩＣＨ）１９を中心に構成されるチップ・セットにさまざまなバスを経由して接続されたデバイスを制御する。ＭＣＨ１５はメイン・メモリ１３およびグラフィック・プロセッシング・ユニット（ＧＰＵ）１７が接続され、メイン・メモリ１３へのアクセス動作を制御するためのメモリ・コントローラ機能や、ＣＰＵ１１と他のデバイスとの間のデータ転送速度の差を吸収するためのデータ・バッファ機能などを含む。メイン・メモリ１３はＭＣＨ１５に接続され、ＣＰＵ１１が実行するプログラムの読み込み領域、処理データを書き込む作業領域として利用される揮発性のＲＡＭである。
【００１７】
ＧＰＵ１７には、図示しないビデオ・メモリ（ＶＲＡＭ）およびＬＣＤ２９が接続されている。ＧＰＵ１７は、ＣＰＵ１１から受け取った描画命令に基づいてＶＲＡＭにイメージを書き込む専用プロセッサで、グラフィックス・アクセラレータともいう。ＧＰＵ１７は、ＬＶＤＳ（Low voltage differential signaling）などの規格のインターフェースでＬＣＤ２９に接続されている。ＧＰＵ１７はＶＲＡＭから読み出した画像データと制御信号を所定のタイミングでＬＣＤ２９に供給する。ＬＣＤ２９の構成については後に説明する。
【００１８】
タッチパネル２７は、表示デバイスとしてのＬＣＤ２９と座標入力デバイスとしての入力パネル３１で構成されている。ＬＣＤ２９と入力パネル３１は別々に形成された後に積層して組み立てられるが、タッチパネルは表示デバイスと座標入力デバイスがガラス板の間に一体に組み込まれるようにして形成してもよい。入力パネル３１は、ユーザが指または専用のペンでタッチした表面上のＸ座標およびＹ座標を検出して、ＬＣＤ２９において現在フォアグラウンドで動作しているウインドウのアプリケーションに位置情報を送る。
【００１９】
入力パネル３１は、一度に複数の入力が可能なマルチタッチが可能であり、本実施の形態にかかるＥＣ２５は１スキャン・サイクルの間に検出された２点までの入力を同時に処理することができる。ＥＣ２５およびシステムは、１スキャン・サイクルの間に３点以上の入力があると、その入力信号を処理することはできないためその入力をエラーとして扱い無視する。したがって、入力パネル３１にＬＣＤ２９から高レベルの電磁ノイズが進入するような場合は、その電磁ノイズが継続している間ユーザは入力操作をすることができない。本実施の形態では後に説明するように、入力パネル３１が電磁ノイズの影響を受けたときにＬＣＤ２９の信号線の電圧振幅を小さくすることで電磁ノイズのレベルを低下させ入力パネル３１に対する入力を可能にする。
【００２０】
入力パネル３１が許容する１スキャン・サイクルあたりの入力点数を許容入力点数ということにする。入力パネル３１の許容入力点数は人間の左右の指の数に相当する１０個程度までは実現の可能性がある。本発明は３個以上の許容入力点数を備える入力パネルに適用することもできる。入力パネル３１は抵抗膜方式、電磁誘導式、または表面弾性波方式などのさまざまな検出方式を採用することができるが、本発明の適用には、静電容量式のような電磁ノイズに対する耐性が比較的小さい座標入力デバイスが適している。
【００２１】
アイオー・コントローラ・ハブ（ＩＣＨ）１９は、周辺入出力デバイスに関するデータ転送を処理する。ＩＣＨ１９は、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）、シリアルＡＴＡ（AT Attachment）、ＳＰＩ (Serial Peripheral Interface)バス、 ＰＣＩ（Peripheral Component Interconnect）バス、ＰＣＩ−Ｅｘｐｒｅｓｓバス、およびＬＰＣ（Low Pin Count）などのポートを備え、それらに対応したデバイスが接続される。図２では、ＩＣＨ１９にＨＤＤ２１だけが接続された様子を示している。ＨＤＤ２１には、ＯＳ、デバイス・ドライバ、あるいはアプリケーション・プログラムなどが格納されと同時に本実施の形態にかかる電圧振幅制御プログラム１０１（図２参照）が格納される。ＩＣＨ１９のＬＰＣポートには、主としてコンピュータ１０の電源および温度を管理するマイクロ・プロセッサであるエンベデッド・コントローラ（ＥＣ）２５が接続されている。エンベデッド・コントローラ（ＥＣ）２５は入力パネル３１のコントローラも含んでいる。
【００２２】
［タッチパネル・システム］
図２は、コンピュータ１０に実装されるタッチパネル・システム１００のソフトウエアとハードウエアの構成を示す機能ブロック図である。本明細書においては同一の要素には同一の参照番号を付して説明を省略または簡略化する。ビデオ・ドライバ１０９は、ＧＰＵ１７に対する設定およびＧＰＵ１７に対するデータ転送の制御を行うプログラムである。ポインティング・デバイス・ドライバ１１３は入力パネル３１に入力された位置情報をＬＣＤ２９の画面におけるＸ座標およびＹ座標のデータとして、入力したウインドウに関連するアプリケーション１０５またはＯＳ１０７に送る。ポインティング・デバイス・ドライバ１１３はまた、入力パネル３１に１スキャン・サイクル当たりに入力された入力点数をカウントし、許容入力点数以上の入力があったと判断したときには、それらの入力をすべて無視するとともに電圧振幅制御プログラム１０１にノイズ・メッセージを送る。
【００２３】
ＯＳ１０７はタッチパネルをサポートする、Ｗｉｎｄｏｗｓ（登録商標）またはＭａｃ ＯＳ（登録商標）などを採用することができる。アプリケーション１０５はＯＳ１０７上で動作する表計算、文書作成、または画像編集などのプログラムで、ＬＣＤ２９にウインドウを表示し、タッチパネル２７を通じてウインドウに入力された位置情報に基づいて動作する。電圧振幅制御プログラム１０１は、ＯＳ１０７上で動作するメモリ常駐型のプログラムである。電圧振幅制御プログラム１０１は、γ補正曲線Ｃ２を構成するデータおよびそれを修正した修正γ補正曲線Ｃ３を構成するデータを備えている。なお、γ補正曲線Ｃ２および修正γ補正曲線Ｃ３については後に説明する。
【００２４】
電圧制御プログラム１０１は、図６の手順で説明するようにポインティング・デバイス・ドライバ１１３からのノイズ・メッセージまたはＯＳ１０７からのタイマ・メッセージに基づいてγ補正曲線Ｃ２または修正γ補正曲線Ｃ３のいずれかのデータをビデオ・ドライバ１０９およびＧＰＵ１７を通じてＬＵＴ１１１に設定する。電圧制御プログラム１０１は、タッチパネル２７を通じてユーザがＬＣＤ２９に対するγ補正曲線Ｃ２を修正したりコントラストを修正したりするためのユーザ・インターフェースも提供する。
【００２５】
［ＬＣＤの構成］
図３は、ＬＣＤ２９の全体構成を示す機能ブロック図である。ＬＣＤ２９は、アクティブ・マトリクス方式を採用し、アレイ・セル基板２１１、信号線駆動回路２１３、走査線駆動回路２１５、電源回路２１７、基準電圧回路２１９、および信号制御回路２２１を含み、さらに図示しないバックライトおよびバックライト駆動回路を含んで構成されている。信号制御回路２２１は、ＲＧＢデータ信号を処理しさらにＬＣＤ２９を動作させるために必要な制御信号を生成して、信号線駆動回路２１３および走査線駆動回路２１５に送る。
【００２６】
図４に信号制御回路２２１の概略構成を示す機能ブロック図を示す。信号制御回路２２１は、ＧＰＵ１７から所定のタイミングでＲＧＢ信号を受け取るＬＶＤＳインターフェース２５１、ＬＣＤ２９のγ特性を補正するために入力階調を出力階調に変換するγ補正回路２５３、およびＬＣＤ２９を動作させるために必要な制御信号を生成する制御信号生成回路２５５で構成されている。ＬＶＤＳインターフェース２５１はＧＰＵ１７から送られてくるＲＧＢデータ信号（Ｄａｔａ）、データ・イネーブル信号（ＤＥ）、およびクロック信号（ＣＬＫ）を受け取る。ガンマ補正回路２５３は、揮発性メモリに記憶されたＬＵＴ１１１を備えており、入力された画像データの入力階調がＬＣＤ２９において理想的な画像として表示されるような出力階調に変換して信号線駆動回路２１３に送る。
【００２７】
図５は、ＬＵＴ１１１に設定されるγ補正曲線を説明する図である。図５の横軸はアプリケーション１０１が作成した画像データのＲＧＢのいずれかのサブ画素の輝度を示す入力階調を示している。ここでは、ＲＧＢの各サブ画素の階調データが８ビットで構成されており、２５６階調で輝度を決定するようになっている。図５の縦軸は、任意のサブ画素の輝度または透過率を示している。縦軸はまた、γ補正回路２５３から出力される出力階調も示す。ラインＬ１はＬＣＤ２９に固有のγ特性で信号線に直接入力階調に対応する信号電圧が印加されたときの画素の透過率に対応しており、これをＬＣＤ透過率曲線Ｌ１ということにする。
【００２８】
ラインＬ２は、入力階調に対応するＬＣＤ２９の透過率が理想的な値を示すようにＬＣＤ透過率曲線Ｌ１を補正したものでこれを目標透過率曲線Ｌ２ということにする。ラインＣ２は、ＬＣＤ透過率曲線Ｌ１を補正してアプリケーション１０５が作成した階調データが目標透過率曲線Ｌ２に従った理想的な輝度でＬＣＤ２９に表示できるようにγ補正するためのデータでこれをγ補正曲線Ｃ２ということにする。たとえば、入力階調がＸ１のときにγ補正をしない場合は、ＬＣＤ２９の画素の透過率はＬＣＤ透過率曲線Ｌ１上のＴ１となり、入力階調Ｘ１の最大階調２５５に対する割合よりも透過率Ｔ１は大きくなるためアプリケーション１０５が意図したよりも画素は明るくなる。
【００２９】
入力階調Ｘ１に対する透過率が目標透過率曲線Ｌ２上のＴ２であれば、画素は入力階調に比例した明るさになるため理想的な表示になる。そのために、入力階調がＸ１のときには、信号線にγ補正曲線Ｃ２上の透過率Ｔ２に対応する出力階調Ｙ２の信号電圧を印加すれば、入力階調Ｘ１における透過率Ｔ３と透過率Ｔ１の差と、透過率Ｔ２と透過率Ｔ１の差が相殺されて透過率Ｔ３で表示することができる。電圧振幅制御プログラム１０１は、γ補正曲線Ｃ２のデータをマトリクス形式で保有している。あるいは、電圧振幅制御プログラム１０１は、ＬＣＤ透過率曲線Ｌ１を目標透過率曲線Ｌ２に変換するための関数を利用して、必要なときにγ補正曲線Ｃ２を計算することができる。なお、目標透過率曲線Ｌ２は、入力階調と出力階調が正比例する関係に限定されず、表示する画像に適したγ補正曲線を選択して決定することができる。
【００３０】
図３に戻って、アレイ・セル基板２１１は、画素の信号電圧がゼロのときに透過率が最低になるいわゆるノーマリー・ブラック方式を採用している。ただし、本発明は、信号電圧がゼロのときに透過率が最大になるいわゆるノーマリー・ホワイト方式のアレイ・セル基板に適用することもできる。制御信号生成回路２５５は、ＬＶＤＳインターフェース２５１から受け取ったデータ・イネーブル信号とクロック信号に基づいて、水平同期信号、ドットクロック、極性反転信号、および出力制御信号を生成して、信号線駆動回路２１３に送る。さらに、制御信号生成回路２５５は、垂直同期信号およびゲートクロックを生成して走査線駆動回路２１５に送る。
【００３１】
基準電圧回路２１９は８ビットの階調データを輝度に対応した電圧に変換するための基準電圧を信号線駆動回路２１３に供給する。電源回路２１７は、ＬＣＤ２９の全体に電力を供給するとともに、蓄積容量線２６１および共通電極線２６３に所定の電位を与える。アレイ・セル基板２１１は、アレイ基板と、アレイ基板に対向して所定の間隔で配置されたカラー・フィルタ基板と、アレイ基板とカラー・フィルタ基板との間に挟まれた液晶層で構成されている。アレイ基板には、所定の間隔で隣接するｎ本の信号線ｄ１〜ｄｎとｍ本の走査線ｓ１〜ｓｍが直交して配置され、信号線と走査線が交差する領域の近くにはそれぞれ同一構造のサブ画素領域が形成されている。
【００３２】
１つのサブ画素の領域は、画素トランジスタ２３１、液晶セルで形成された画素容量２３３、および蓄積容量２３５で構成されている。信号線ｄｎと走査線ｓ１が直交する近辺のサブ画素領域で画素マトリクスの全体を代表して説明すると、画素トランジスタ（ＴＦＴ）２３１は、ゲートが走査線ｓ１に接続され、ドレインがデータ線ｄｎに接続されている。画素トランジスタ２３１のソースは、画素容量２３３を形成する一方の画素電極と蓄積容量２３５の一方の電極に接続される。蓄積容量２３５はアレイ基板に形成されて他方の電極がアレイ基板に形成された蓄積容量線２６１に接続される。画素容量２３３を形成する他方の共通電極はＩＴＯでカラー・フィルタ基板の表面全体に渡って形成される。図３では対向電極を共通電極線２６３で表している。
【００３３】
ＬＣＤ２９は線順次走査方式を採用している。走査線駆動回路２１５は画素トランジスタ２３１をオンにするために、制御信号生成回路２５７から受け取った垂直同期信号により走査線ｓ１から走査を開始し、１水平走査期間ごとに順番に走査線ｓ１〜ｓｍにゲートクロック（走査信号）を印加して選択する。信号線駆動回路２１３は、シフト・レジスタ、ライン・ラッチ回路、ラッチ回路、ＤＡコンバータ、および出力回路などで構成され、水平同期信号、ドットクロック、およびラッチ信号で動作して、ガンマ補正回路２５３から転送された出力階調を信号電圧に変換しながら１水平走査期間ごとにｎ本の信号線から同時に信号電圧を出力する。信号線駆動回路２１３はある特定のフレームにおいて、極性反転信号に基づいて信号線に供給する信号電圧の極性が２走査線ごとかつ１信号線ごとに反転する極性反転パターンで極性反転駆動方式（２Ｈ１Ｖ反転）を実現する。ここで、同一の走査線に接続されたサブ画素群の集合を水平ラインといい、同一の信号線に接続されたサブ画素群の集合を垂直ラインということにする。
【００３４】
信号線ｄ１に関連する垂直ラインに白を表示し、信号線ｄ２に関連する垂直ラインに黒を表示するような場合は、偶数フレームと奇数フレームのそれぞれにおいて信号線ｄ２の信号電圧は最低になっているが、信号線ｄ１とｄ３では信号電圧が偶数フレームで＋２５５相当となり奇数フレームでは−２５５相当となるような振幅で変動する。したがって、同一の走査線に接続された画素トランジスタに印加される信号電圧の振幅は、偶数フレームおよび奇数フレームのいずれでも１ドットごとに最大値と最小値との間で変化していく。信号線ｄ１に関連する垂直ラインに白に代えて中間輝度の灰色を表示する場合は、信号電圧の振幅が１ドットごとに中央値と最小値との間で変化していく。このような状態を画素の画像パターンと画素の極性反転パターンが同期しているという。
【００３５】
実験によれば画像パターンと極性反転パターンが同期したときには高レベルの電磁ノイズが検出される。また、その電磁ノイズのレベルは、白と黒の画像パターンのように信号線の電圧振幅が大きいほど高くなることも確認された。その原因は、信号線と対向電極が容量的に結合しているため、プラス方向またはマイナス方向に集中した信号線の電位の変動により対向電極の電位が変動することによると考えられる。この電磁ノイズは、極性反転パターンと画像パターンの組み合わせに依存している。そして、水平ラインの方向に画素間の電位差が大きな振幅で変動する白と黒の縦ストライプまたはチェッカ（市松模様）の画像パターンが極性反転パターンと同期するときに電磁ノイズのレベルが最も高くなる。画像パターンと極性反転パターンとの同期は、表計算ソフトにおいて列全体を特定の色でマークしたような場合に極まれに発生する。図１０に２Ｈ１Ｖの極性反転パターンと白黒の縦ストライプの画像パターンが同期した状態における画素の階調の一例を示す。
【００３６】
なお、図１〜図５は本実施の形態を説明するために、本実施の形態に関連する主要なハードウエアおよびソフトウエアの構成および接続関係を簡略化して記載したに過ぎないものである。ここまでの説明で言及した以外にも、コンピュータ１０を構成するには多くのデバイスおよびソフトウエア・モジュールが使われるが、それらは当業者には周知であるので、ここでは詳しく言及しない。図で記載した複数のブロックを１個の集積回路もしくはソフトウエア・モジュールとしたり、逆に１個のブロックを複数の集積回路もしくはソフトウエア・モジュールに分割して構成したりすることも、当業者が任意に選択することができる範囲においては本発明の範囲に含まれる。
【００３７】
［電圧振幅制御の方法］
つぎに、コンピュータ１０において信号電圧の振幅制御を行う方法を説明する。図６は、入力パネル３１に電磁ノイズが進入したときに、電磁ノイズを低減して入力パネル３１の動作を可能にする手順を示すフローチャートである。ブロック３０１でコンピュータ１０が動作しブロック３０２で電圧振幅制御プログラム１０１が、γ補正曲線Ｃ２をＬＵＴ１１１に設定すると、ユーザはＬＣＤ２９に画像を表示し、入力パネル３１にタッチして入力しながらアプリケーション１０５を実行する。γ補正曲線Ｃ２はＲ、Ｇ、Ｂのそれぞれについて設定される。ブロック３０３でポインティング・デバイス・ドライバ１１３は、入力点数が許容入力点数を超えない限り入力パネル３１に対するタッチ入力を座標データとしてアプリケーション１０５に送る。
【００３８】
ブロック３０３で入力パネル３１に電磁ノイズが進入して許容入力点数以上の入力を検出したポインティング・デバイス・ドライバ１１３は、電圧振幅制御プログラム１０１にノイズ・メッセージを通知する。ブロック３０５では、ノイズ・メッセージを受け取った電圧振幅制御プログラム１０１は、ＬＵＴ１１１に設定されていたγ補正曲線Ｃ２を図７で説明する修正γ補正曲線Ｃ３のデータで置換する。修正γ補正曲線Ｃ３は、Ｒ、Ｇ、Ｂのそれぞれに設定される。修正γ補正曲線Ｃ３を使用すると画質が低下するので、修正γ補正曲線Ｃ３の設定と同時に入力パネル３１に電磁ノイズが進入した旨の表示をＬＣＤ２９にすることが望ましい。
【００３９】
図７はＬＵＴ１１１に設定する修正γ補正曲線を説明する図である。図７（Ａ）には、目標透過率曲線Ｌ３とこれを得るための修正γ補正曲線Ｃ３を示している。目標透過率曲線Ｌ３は、入力階調０に対する出力階調と入力階調２５５に対する出力階調の差Ａ１が目標透過率曲線Ｌ２における差Ａ２に比べて小さい。修正γ補正曲線Ｃ３で生成された出力階調に対応した信号電圧が信号線駆動回路２１３から信号線ｄ１〜ｄｎに印加される場合には、画像パターンと極性反転パターンが同期した場合でも最小階調に対する信号電圧と最大階調に対する信号電圧の差である電圧振幅が小さくなるため電磁ノイズのレベルが低減する。
【００４０】
修正γ補正曲線は、出力階調の最大値と最小値の差または信号電圧の振幅差が小さくなるデータであればよいので、図７（Ｂ）に示すような最小入力階調に対応する出力階調を大きくした修正目標透過率曲線Ｌ４を得るための修正γ補正曲線Ｃ４や、最大入力階調に対応する出力階調を小さくした修正目標透過率曲線Ｌ５を得るための修正γ補正曲線Ｃ５を採用することもできる。なお、γ補正曲線は、入力階調の全体に渡って入力階調と出力階調の関係をマッピングするデータであるが、本発明は、入力階調の最大側または最小側だけを修正して出力階調の最大値と最小値の差を小さくするいわゆるコントラストの調整でも実現できる。また、コントラストの調整は、図５に示すγ補正されたあとの目標透過率曲線Ｌ２の傾きを変化させることでも実現することができる。
【００４１】
修正γ補正曲線Ｃ３は、最大の電磁ノイズを発生する画像パターンと極性反転パターンとの組み合わせのもとで入力パネル３１への影響を与えないように実験的に選択することができる。ブロック３０５でＬＵＴ１０１のデータが修正γ補正曲線Ｃ３に設定されると、ＬＣＤ２９の画面はコントラストが低くなって画質が低下する。しかし電磁ノイズのレベルが低下するために、入力パネル３１からの入力操作には支障をきたさないので、ユーザはアプリケーション１０５に関する入力作業を継続することができる。
【００４２】
修正γ補正曲線Ｃ３を使用すると、階調のダイナミックレンジを十分に利用することができないので、γ補正曲線Ｃ２を使用しても入力パネル３１がノイズの影響を受けない状態になっているときは、γ補正曲線Ｃ２に復帰させる必要がある。ブロック３０７では、電圧振幅制御プログラム１０１が修正γ補正曲線Ｃ３をＬＵＴ１１１に設定してから５秒間程度の所定の時間が経過したことを示すタイマ・メッセージをＯＳ１０７から受け取ると、ブロック３２に戻って電圧制御プログラム１０１はＬＵＴ１１１にγ補正曲線Ｃ２を設定する。
【００４３】
ブロック３０３では、入力パネル３１に対する電磁ノイズが減少して許容入力点数が維持されていれば、γ補正曲線Ｃ２が継続して使用される。依然として許容入力点数以上の入力点数が検出されるような場合は、ブロック３０５で電圧振幅制御プログラム１０１は再び修正γ補正曲線Ｃ３を設定する。以上の手順によれば、入力パネル３１にＬＣＤ２９から電磁ノイズが進入しても入力パネル３１は動作を継続することができるため、ユーザにストレスを与えることがない。また、コンピュータ１０を設計する際にこれまで行っていた入力パネル３１の誤動作対策のための費用を低減することができる。また、電磁ノイズが発生したときにハードウエアに依存しないでソフトウエアだけでレベルを低減して入力パネル３１からの入力を継続することができるようになる。
【００４４】
［他の電圧振幅制御の方法］
図６の手順では、修正γ補正曲線Ｃ３は、最もノイズ・レベルが高くなる同期条件に基づいて決定する必要がある。しかし、現実には、それよりもレベルの小さな同期条件での電磁ノイズが発生する頻度の方が高い。また、修正γ補正曲線が対応できるノイズ・レベルが高いほど画質は低下する。図６の手順では、入力パネル３１の動作に影響がでる限りいかなるレベルの電磁ノイズに対しても最も画質が低下する修正γ補正曲線Ｃ３で対応している。したがって、１つの修正γ補正曲線Ｃ３だけでは、電磁ノイズのレベルが低い同期条件のときでも入力パネル３１が停止しないようにするために、必要以上に画質を低下させることになる。
【００４５】
図８は、電磁ノイズのレベルに応じて必要な範囲で電圧振幅を小さくすることで入力パネル３１の動作を継続する手順を示すフローチャートである。図９はＬＵＴ１１１に設定する修正γ補正曲線を説明する図である。図８の手順では、電圧振幅制御プログラム１０１は、図９に示す修正目標透過率曲線Ｌ６を得るための修正γ補正曲線Ｃ６と修正目標透過率曲線Ｌ７を得るための修正γ補正曲線Ｃ７のデータを保有している。ＬＣＤ２９に修正目標透過率曲線Ｌ７を適用した場合は修正目標透過率曲線Ｌ６を適用した場合よりも画質は低下するが電磁ノイズの発生レベルは小さくなる。
【００４６】
ブロック４０１でコンピュータ１０が動作し、ブロック４０２でＬＵＴ１１１に電圧振幅制御プログラム１０１によってγ補正曲線Ｃ２のデータが設定される。ブロック４０３でポインティング・デバイス・ドライバ１１３は、電圧制御プログラム１０１に許容入力点数以上の入力を検出したことを示すノイズ・メッセージを通知する。ブロック４０４で電圧振幅制御プログラム１０１は、許容入力点数以上の入力を検出したのが、コンピュータ１０に電源が投入されてから初回であるか否かを判断する。初回の場合はブロック４０７に移行し、２回目以上の場合はブロック４０５に移行する。ブロック４０５で電圧振幅制御プログラム１０１は、前回修正γ補正曲線Ｃ６を設定してから所定の時間が経過しているか否かを判断する。
【００４７】
ＯＳ１０７のタイマから所定の時間が経過したことを示すタイマ・メッセージの通知を受けている場合は、ブロック４０３で許容入力点数以上の入力を検出するまでの動作時間が一定時間経過しているため、前回修正γ補正曲線Ｃ６を設定したときの電磁ノイズが一旦消滅してから新たな電磁ノイズが発生したと考えられるので電圧振幅制御プログラム１０１はブロック４０７で、ＬＵＴ１１１に再度修正γ補正曲線Ｃ６を設定する。そして、ブロック４０９で、修正γ補正曲線Ｃ６を設定してから所定の時間が経過したことを示すタイマ・メッセージをＯＳ１０７から受け取ると、ブロック４０２に戻ってＬＵＴ１１１にγ補正曲線Ｃ２を設定する。なお、ブロック４０５の所定時間は、当該電磁ノイズに対する修正γ補正曲線Ｃ６の有効性を判断するための時間であり、電磁ノイズが短時間で消滅するか否かを確認するためのブロック４０９の所定時間よりは長くなるように設定する。
【００４８】
ブロック４０３で、ポインティング・デバイス・ドライバ１１３から許容入力点数以上の入力を検出したことを示すノイズ・メッセージを電圧振幅制御プログラム１０１が再度受け取ると、ブロック４０４を経由してブロック４０５に移行する。ブロック４０５では、電圧振幅制御プログラム１０１がＯＳ１０７のタイマから前回修正γ補正曲線Ｃ６を設定してから所定の時間が経過していることの通知を受けっていない場合は、ブロック４１３に移行する。ブロック４１３では電圧振幅制御プログラム１０１は、現在ＬＣＤ２９に発生している電磁ノイズが前回修正γ補正曲線Ｃ６に切り換えたときから継続しており、かつ修正γ補正曲線Ｃ６では十分に軽減できないと判断してＬＵＴ１１１に修正γ補正曲線Ｃ７を設定する。
【００４９】
修正γ補正曲線Ｃ７は、ＬＣＤ２９が放射する電磁ノイズを低減するために信号線の電圧振幅を十分に低下させるように決定されているため、修正γ補正曲線Ｃ６では入力パネルの誤動作を解消できない場合でも確実に入力パネル３１の使用を可能にする。図８の手順によれば、多くの場合はブロック４０２、４０３、４０４、４０５、４０７、４０９のルートで信号電圧の制御を行って電磁ノイズを抑制し、極まれに発生する過大なレベルの電磁ノイズに対してはブロック４１３で対応することができるため、修正γ補正曲線Ｃ７だけを使用する場合よりも画質が低下する機会を少なくしながら入力パネル３１の使用を確保することができる。なお修正γ補正曲線を、３つ以上採用して切り換え制御をするようにしてもよい。また、図８の手順で一旦修正γ補正曲線Ｃ７を設定したあとに所定の時間が経過したときは修正γ補正曲線Ｃ６を設定し、その後γ補正曲線Ｃ２を設定するようにしてもよい。
【００５０】
上記実施の形態では、ＦＰＤとしてＬＣＤを例示して説明したが、本発明に適用するＦＰＤはＬＣＤに限定されるものではなく、信号電圧の振幅を低減することで電磁ノイズのレベルを低減することができるＦＰＤと入力パネルからなるタッチパネルに適用することができる。また本発明は、ＦＰＤからの電磁ノイズの原因が極性反転パターンと画像パターンの組み合わせに起因する場合だけでなく、偶発的に発生する電磁ノイズ全般に対して広く適用することができる。また、信号線の電圧振幅を小さくする方法はγ補正曲線を変更するだけでなく、入力階調の最大値付近および最小値付近またはいずれか一方の出力階調を修正するいかなる方法も採用することができる。また本発明におけるＬＵＴ１１１は、ＬＣＤ２９に実装される場合に限定されるものではなく、ＧＰＵ１７に実装されるようにしてもよい。
【００５１】
これまで本発明について図面に示した特定の実施の形態をもって説明してきたが、本発明は図面に示した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の効果を奏する限り、これまで知られたいかなる構成であっても採用することができることはいうまでもないことである。
【符号の説明】
【００５２】
１０…コンピュータ
２７…タッチパネル
２９…ＬＣＤ
３１…入力パネル
１００…タッチパネル・システム
１１１…γ補正の参照テーブル
Ｌ１…ＬＣＤ透過率曲線
Ｌ２…目標透過率曲線
Ｃ２…γ補正曲線
Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５、Ｌ６、Ｌ７…修正目標透過率曲線
Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５、Ｃ６、Ｃ７…修正γ補正曲線
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タッチ入力式の入力パネルと、
入力階調を出力階調に変換する変換データと、
前記入力パネルに積層して配置され前記出力階調に対応する電圧を信号線に印可して画像を表示するフラット・パネル・ディスプレイと、
前記入力パネルに対して許容入力点数を超える入力数を検出したときにノイズ検出信号を生成する入力検出部と、
前記ノイズ検出信号に応じて、前記出力階調の最大値と最小値との差が小さくなるように前記変換データを変更する制御部と
を有するタッチパネル・システム。
【請求項２】
前記制御部は前記変換データが変更されてから所定の時間が経過したときに前記変更された変換データを変更前の変換データに復帰させる請求項１に記載のタッチパネル・システム。
【請求項３】
前記変換データがγ補正曲線を示すデータである請求項１または請求項２に記載のタッチパネル・システム。
【請求項４】
前記変換データがコントラストを示すデータである請求項１または請求項２に記載のタッチパネル・システム。
【請求項５】
前記入力パネルが２個以上の前記許容入力点数を備えるマルチタッチ方式を採用する請求項１から請求項４のいずれかに記載のタッチパネル・システム。
【請求項６】
前記フラット・パネル・ディスプレイが画素に印加する信号電圧を水平ラインに沿って所定のドット数ごとに反転させる極性反転駆動方式を採用する請求項１から請求項５のいずれかに記載のタッチパネル・システム。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれかに記載のタッチパネル・システムを有するコンピュータ。
【請求項８】
タッチ入力式のタッチパネルを備えるコンピュータに、
入力階調を出力階調に変換する第１の変換データを設定する機能と、
前記第１の変換データを設定している間に、前記タッチパネルに対して許容入力点数を超える入力を検出したときにノイズ・メッセージを生成する機能と、
前記ノイズ・メッセージに応じて、前記出力階調の最大値と最小値との差が前記第１の変換データよりも小さい第２の変換データを前記コンピュータに設定する機能と
を実現させるコンピュータ・プログラム。
【請求項９】
前記第２の変換データが設定されてから所定の時間が経過したときに前記第１の変換データを前記コンピュータに設定する機能を実現させる請求項８に記載のコンピュータ・プログラム。
【請求項１０】
前記第２の変換データを設定している間に、前記入力パネルに対して許容入力点数を超える入力を検出したときにノイズ・メッセージを生成する機能と、
前記ノイズ・メッセージに応じて、前記出力階調の最大値と最小値との差が前記第２の変換データよりも小さい第３の変換データを前記コンピュータに設定する機能と
を実現させる請求項８または請求項９に記載のコンピュータ・プログラム。
【請求項１１】
タッチ入力式のタッチパネルを備えるコンピュータにおいて、前記タッチパネルの動作を保証する方法であって、
前記タッチパネルに第１の最大振幅を含む信号電圧を印加する通常時動作ステップと、
前記通常動作ステップにおいて前記タッチパネルにエラーが発生したことを前記コンピュータが検出する検出ステップと、
前記検出するステップに応答して前記タッチパネルに前記第１の最大振幅よりも小さな第２の最大振幅を含む信号電圧を印加するエラー時動作ステップと
を有する方法。
【請求項１２】
前記エラー時動作ステップでの動作が所定の時間経過したときに前記通常時動作ステップに復帰するステップを有する請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
タッチ入力式の入力パネルとフラット・パネル・ディスプレイを含むコンピュータにおいて、前記フラット・パネル・ディスプレイの信号電圧を制御する方法であって、
前記入力パネルに許容入力点数以上の入力があったことを検出するステップと、
前記検出するステップに応答して出力階調を変更することにより前記コンピュータが前記フラット・パネル・ディスプレイの信号電圧を低下させるステップと、
前記信号電圧を低下させてから所定の時間が経過したときに前記コンピュータが前記出力階調を戻して前記フラット・パネル・ディスプレイの前記信号電圧を復帰させるステップと
を有する制御方法。
【請求項１】
タッチ入力式の入力パネルと、
入力階調を出力階調に変換する変換データと、
前記入力パネルに積層して配置され前記出力階調に対応する電圧を信号線に印可して画像を表示するフラット・パネル・ディスプレイと、
前記入力パネルに対して許容入力点数を超える入力数を検出したときにノイズ検出信号を生成する入力検出部と、
前記ノイズ検出信号に応じて、前記出力階調の最大値と最小値との差が小さくなるように前記変換データを変更する制御部と
を有するタッチパネル・システム。
【請求項２】
前記制御部は前記変換データが変更されてから所定の時間が経過したときに前記変更された変換データを変更前の変換データに復帰させる請求項１に記載のタッチパネル・システム。
【請求項３】
前記変換データがγ補正曲線を示すデータである請求項１または請求項２に記載のタッチパネル・システム。
【請求項４】
前記変換データがコントラストを示すデータである請求項１または請求項２に記載のタッチパネル・システム。
【請求項５】
前記入力パネルが２個以上の前記許容入力点数を備えるマルチタッチ方式を採用する請求項１から請求項４のいずれかに記載のタッチパネル・システム。
【請求項６】
前記フラット・パネル・ディスプレイが画素に印加する信号電圧を水平ラインに沿って所定のドット数ごとに反転させる極性反転駆動方式を採用する請求項１から請求項５のいずれかに記載のタッチパネル・システム。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれかに記載のタッチパネル・システムを有するコンピュータ。
【請求項８】
タッチ入力式のタッチパネルを備えるコンピュータに、
入力階調を出力階調に変換する第１の変換データを設定する機能と、
前記第１の変換データを設定している間に、前記タッチパネルに対して許容入力点数を超える入力を検出したときにノイズ・メッセージを生成する機能と、
前記ノイズ・メッセージに応じて、前記出力階調の最大値と最小値との差が前記第１の変換データよりも小さい第２の変換データを前記コンピュータに設定する機能と
を実現させるコンピュータ・プログラム。
【請求項９】
前記第２の変換データが設定されてから所定の時間が経過したときに前記第１の変換データを前記コンピュータに設定する機能を実現させる請求項８に記載のコンピュータ・プログラム。
【請求項１０】
前記第２の変換データを設定している間に、前記入力パネルに対して許容入力点数を超える入力を検出したときにノイズ・メッセージを生成する機能と、
前記ノイズ・メッセージに応じて、前記出力階調の最大値と最小値との差が前記第２の変換データよりも小さい第３の変換データを前記コンピュータに設定する機能と
を実現させる請求項８または請求項９に記載のコンピュータ・プログラム。
【請求項１１】
タッチ入力式のタッチパネルを備えるコンピュータにおいて、前記タッチパネルの動作を保証する方法であって、
前記タッチパネルに第１の最大振幅を含む信号電圧を印加する通常時動作ステップと、
前記通常動作ステップにおいて前記タッチパネルにエラーが発生したことを前記コンピュータが検出する検出ステップと、
前記検出するステップに応答して前記タッチパネルに前記第１の最大振幅よりも小さな第２の最大振幅を含む信号電圧を印加するエラー時動作ステップと
を有する方法。
【請求項１２】
前記エラー時動作ステップでの動作が所定の時間経過したときに前記通常時動作ステップに復帰するステップを有する請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
タッチ入力式の入力パネルとフラット・パネル・ディスプレイを含むコンピュータにおいて、前記フラット・パネル・ディスプレイの信号電圧を制御する方法であって、
前記入力パネルに許容入力点数以上の入力があったことを検出するステップと、
前記検出するステップに応答して出力階調を変更することにより前記コンピュータが前記フラット・パネル・ディスプレイの信号電圧を低下させるステップと、
前記信号電圧を低下させてから所定の時間が経過したときに前記コンピュータが前記出力階調を戻して前記フラット・パネル・ディスプレイの前記信号電圧を復帰させるステップと
を有する制御方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１１−１５８９３６（Ｐ２０１１−１５８９３６Ａ）
【公開日】平成２３年８月１８日（２０１１．８．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１７６８７（Ｐ２０１０−１７６８７）
【出願日】平成２２年１月２９日（２０１０．１．２９）
【出願人】（５０５２０５７３１）レノボ・シンガポール・プライベート・リミテッド (292)
【復代理人】
【識別番号】１００１０６６９９
【弁理士】
【氏名又は名称】渡部 弘道
【復代理人】
【識別番号】１０００７７５８４
【弁理士】
【氏名又は名称】守谷 一雄
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年８月１８日（２０１１．８．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１月２９日（２０１０．１．２９）
【出願人】（５０５２０５７３１）レノボ・シンガポール・プライベート・リミテッド (292)
【復代理人】
【識別番号】１００１０６６９９
【弁理士】
【氏名又は名称】渡部 弘道
【復代理人】
【識別番号】１０００７７５８４
【弁理士】
【氏名又は名称】守谷 一雄
【Ｆターム（参考）】
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