專利名稱：包括通過(guò)光線從屏幕輸入信息的功能的顯示器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及能用光線從屏幕輸入信息的顯示器。
(2)背景技術(shù)近年來(lái)，液晶顯示器被廣泛地用于諸如蜂窩式電話和筆記本電腦之類的各種設(shè)備。液晶顯示器包括顯示單元，該顯示單元在多條相互交叉地布線的多條掃描線和多條信號(hào)線的各交叉點(diǎn)處具有像素；驅(qū)動(dòng)掃描線的驅(qū)動(dòng)電路和驅(qū)動(dòng)信號(hào)線的驅(qū)動(dòng)電路。各像素包括薄膜晶體管、液晶電容器和輔助電容器。通常，在由玻璃制成的陣列基片上形成顯示單元。由于近年來(lái)電路集成技術(shù)的發(fā)展，在陣列基片上也形成部分驅(qū)動(dòng)電路變?yōu)榭赡?，?shí)現(xiàn)了整個(gè)液晶顯示器的重量減少且最小化。
另外，如在日本專利公開(kāi)號(hào)2004-318819中所公開(kāi)的，開(kāi)發(fā)了一種將光學(xué)傳感器設(shè)置在象素中，因此使得可以通過(guò)光從屏幕輸入信息的顯示器。
在此種顯示器中，例如，將光電二極管用作光學(xué)傳感器，并且在各像素中將電容器與光電二極管相連。然后，響應(yīng)于在各光電二極管中接收到的光量的變化改變各電容器的充電量，檢測(cè)電容器兩端之間的電壓，并因此產(chǎn)生成像的圖像的數(shù)據(jù)。
隨著如上所述的顯示器的應(yīng)用，提出了一種具有觸摸屏功能和數(shù)字化儀功能的顯示裝置。觸摸屏功能是通過(guò)檢測(cè)諸如伸出在屏幕上的手指之類的物體所造成的陰影來(lái)輸入信息。數(shù)字化儀功能是通過(guò)檢測(cè)從諸如光筆之類的發(fā)光物體照射的光來(lái)輸入信息。
然而，傳統(tǒng)的包括光輸入功能的顯示器具有難以判定諸如手指和光筆之類物體是否已接觸屏幕，并準(zhǔn)確地計(jì)算物體的坐標(biāo)位置。
尤其是在利用物體所造成的陰影的技術(shù)中，當(dāng)周圍環(huán)境暗時(shí)，不能準(zhǔn)確地識(shí)別靠近屏幕的物體所造成的陰影，因而信息輸入的準(zhǔn)確度下降。另外，當(dāng)周圍環(huán)境太亮?xí)r，信息輸入的準(zhǔn)確度也下降。
另外，通過(guò)輸入光所獲取的成像的圖像是二元單色灰度的圖像，因此，在以二元方式判定從物體反射在屏幕上的光和其它光的情況下同使判定準(zhǔn)確度有限。
本發(fā)明的一個(gè)目的在于提高判定物體是否已接觸屏幕的準(zhǔn)確度。
本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提高計(jì)算物體在屏幕上的位置的準(zhǔn)確度。
本發(fā)明的又一目的在于準(zhǔn)確地以二元方式判定從物體反射到屏幕上的光和其它光。
(3)發(fā)明內(nèi)容根據(jù)本發(fā)明的第一方面的顯示器包括顯示單元，包括將圖像顯示在屏幕上的顯示功能，和將已靠近屏幕的物體的圖像成像的光輸入功能；邊緣檢測(cè)電路，配置成檢測(cè)成像的圖像的邊緣以形成邊緣圖像；接觸判定電路，配置成通過(guò)使用邊緣圖像判定物體是否已接觸屏幕；和坐標(biāo)計(jì)算電路，配置成當(dāng)判定物體已接觸屏幕時(shí)通過(guò)使用邊緣圖像計(jì)算物體的位置坐標(biāo)。
在本發(fā)明的此方面，當(dāng)物體已接觸屏幕時(shí)，成像的圖像中的接觸部分和非接觸部分的空間變化變得明顯。因此，通過(guò)使用成像的圖像檢測(cè)邊緣，接觸部分和非接觸部分之間的邊界被識(shí)別，并用于接觸判定中，因此提高了接觸判定的準(zhǔn)確度。另外，當(dāng)判定物體已接觸屏幕時(shí)，通過(guò)使用檢測(cè)到的邊緣計(jì)算物體的位置坐標(biāo)。以該方式，當(dāng)物體不與屏幕接觸時(shí)不適用于計(jì)算坐標(biāo)位置，因此提高了位置坐標(biāo)的計(jì)算精度。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面的顯示器包括顯示單元，包括將圖像顯示在屏幕上的顯示功能，和將已靠近屏幕的物體的圖像成像的光輸入功能；幀間差值處理電路，配置成獲取通過(guò)取得成像的圖像的當(dāng)前幀中的多灰度級(jí)圖像和前一幀中的多灰度級(jí)圖像之間的差值所形成的差值圖像；接觸判定電路，配置成通過(guò)使用差值圖像判定物體是否已接觸屏幕；和坐標(biāo)計(jì)算電路，配置成當(dāng)判定物體已接觸屏幕時(shí)通過(guò)使用差值圖像計(jì)算物體的位置坐標(biāo)。
在本發(fā)明的此方面中，當(dāng)物體已接觸屏幕時(shí)，成像的圖像中出現(xiàn)暫時(shí)改變，并相應(yīng)地獲得通過(guò)取得成像的圖像的當(dāng)前幀中的多灰度級(jí)圖像和前一幀中的多灰度級(jí)圖像之間的差值所形成的差值圖像。此這種方式，根據(jù)成像的圖像的暫時(shí)變化而識(shí)別出接觸部分和非接觸部分之間的邊界，并用于接觸判定中。這樣，提高了接觸判定的準(zhǔn)確度。
根據(jù)本發(fā)明的第三方面的顯示器包括顯示單元，包括將圖像顯示在屏幕上的顯示功能，和將已靠近屏幕的物體的圖像成像的光輸入功能；調(diào)制電路，配置成將成像的圖像轉(zhuǎn)換成多灰度級(jí)圖像；邊緣檢測(cè)電路，配置成通過(guò)使用多灰度級(jí)圖像來(lái)檢測(cè)邊緣；幀間差值處理電路，配置成獲取通過(guò)取得當(dāng)前幀中的多灰度級(jí)圖像和前一幀中的多灰度級(jí)圖像之間的差值所形成的差值圖像；坐標(biāo)計(jì)算電路，配置成通過(guò)使用邊緣圖像和差值圖像中至少一個(gè)來(lái)計(jì)算物體的位置坐標(biāo)；和接觸判定電路，配置成通過(guò)使用邊緣圖像和差值圖像中至少一個(gè)來(lái)判定物體是否已接觸屏幕。
在本發(fā)明的此方面，邊緣圖像適于亮環(huán)境下的接觸判定/坐標(biāo)計(jì)算，而差值圖像適于暗環(huán)境下的接觸判定/坐標(biāo)計(jì)算。同時(shí)，可以根據(jù)多灰度級(jí)圖像的灰度值判定環(huán)境光的亮度。因此，根據(jù)多灰度級(jí)圖像，通過(guò)使用邊緣圖像和差值圖像中至少一個(gè)判定物體是否已接觸屏幕，從而可以響應(yīng)于環(huán)境而執(zhí)行接觸判定。這樣，進(jìn)一步提高了準(zhǔn)確度。另外，通過(guò)使用邊緣圖像和差值圖像中至少一個(gè)計(jì)算物體的位置坐標(biāo)，從而可以響應(yīng)于環(huán)境而執(zhí)行坐標(biāo)計(jì)算。這樣，進(jìn)一步提高了準(zhǔn)確度。
根據(jù)本發(fā)明的第四方面的顯示器包括顯示單元，包括將圖像顯示在屏幕上的顯示功能，和將已靠近屏幕的物體的圖像成像的光輸入功能；計(jì)數(shù)電路，配置成對(duì)用于成像的圖像的各開(kāi)關(guān)計(jì)算白象素的數(shù)量，以計(jì)算當(dāng)前幀中的已計(jì)數(shù)的值和前一幀中已計(jì)數(shù)的值之間的差值并當(dāng)各開(kāi)關(guān)的差值中的最大的一個(gè)等于或大于預(yù)定閾值時(shí)輸出一個(gè)指示物體已接觸開(kāi)關(guān)的結(jié)果的信號(hào)；幀間差值處理電路，配置成獲取通過(guò)取得當(dāng)前幀中的多灰度級(jí)圖像和前一幀中的多灰度級(jí)圖像之間的差值所形成的差值圖像，以提取顯示物體的區(qū)域，計(jì)算區(qū)域的重心，并輸出一個(gè)指示物體已接觸位于重心的開(kāi)關(guān)的結(jié)果的信號(hào)；邊緣檢測(cè)電路，配置成從多灰度級(jí)圖像檢測(cè)邊緣，以計(jì)算強(qiáng)度等于或大于預(yù)定閾值的邊緣的重心，并輸出一個(gè)指示物體已接觸位于重心的開(kāi)關(guān)的結(jié)果的信號(hào)；接觸概率計(jì)算電路，配置成根據(jù)從計(jì)數(shù)電路、幀間差值電路和邊緣檢測(cè)電路個(gè)別地輸出的信號(hào)計(jì)算各開(kāi)關(guān)的接觸概率。
在本發(fā)明的此方面中，通過(guò)計(jì)數(shù)電路、幀間差值處理電路和邊緣檢測(cè)電路，通過(guò)相互不同的技術(shù)輸出指示極可能被物體接觸的開(kāi)關(guān)的信號(hào)。然后，通過(guò)接觸概率計(jì)算電路，對(duì)各開(kāi)關(guān)計(jì)算接觸概率。因此，可以提供高度可靠的接觸概率。從而可以響應(yīng)于系統(tǒng)所要求的可靠度，進(jìn)行高度準(zhǔn)確的靈活的接觸判定和坐標(biāo)計(jì)算。
根據(jù)本發(fā)明的第五方面的顯示器包括顯示單元，配置成在屏幕上顯示圖像，并通過(guò)使用光學(xué)傳感器對(duì)已靠近屏幕的物體成像；和傳感器驅(qū)動(dòng)單元，配置成根據(jù)光學(xué)傳感器的輸出值的統(tǒng)計(jì)數(shù)量改變光學(xué)傳感器的驅(qū)動(dòng)條件。
在本發(fā)明的此方面中，根據(jù)隨外部光而變化的光學(xué)傳感器的輸出值改變光學(xué)傳感器的驅(qū)動(dòng)條件，從而使得可以合適地控制光學(xué)傳感器的靈敏度。
根據(jù)本發(fā)明的第六方面的顯示器包括包括多個(gè)象素的象素區(qū)；為各象素設(shè)置的光學(xué)傳感器元件；和配置成將要判定的值、基于各象素的多灰度級(jí)數(shù)據(jù)的值和閾值的大小相互比較的預(yù)定單元，所述多灰度級(jí)數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)于由光學(xué)傳感器元件所接收到的光強(qiáng)。
在本發(fā)明的此方面，將與由光學(xué)傳感器元件接收到的光強(qiáng)相對(duì)應(yīng)的各象素的多灰度級(jí)數(shù)據(jù)用于從物體反射到屏幕上的光和其它光的二元判定，從而使得可以設(shè)定一個(gè)用于執(zhí)行準(zhǔn)確判定的閾值。這樣，可以提高判定準(zhǔn)確度。
(4)


圖1為示出第一實(shí)施例中的顯示器的結(jié)構(gòu)的平面圖。
圖2為示出顯示器的顯示單元的結(jié)構(gòu)的橫截面圖。
圖3為示出設(shè)置在顯示單元中的象素的結(jié)構(gòu)的電路圖。
圖4為示出象素中的光學(xué)傳感器系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的電路圖。
圖5為示出顯示器的操作的時(shí)間圖。
圖6為示出顯示器中的檢測(cè)IC的結(jié)構(gòu)的電路框圖。
圖7為示出檢測(cè)IC中的數(shù)據(jù)處理單元的電路框圖。
圖8A示出當(dāng)手指未接觸屏幕時(shí)在曝光期間時(shí)間t1-t3時(shí)手指和屏幕之間的位置關(guān)系，圖8B示出調(diào)制/二元化之后成像的圖像，圖8C示出邊緣圖像，而圖8D示出邊緣的坐標(biāo)。
圖9A示出當(dāng)手指已接觸屏幕時(shí)在曝光期間時(shí)間t1-t3時(shí)手指和屏幕之間的位置關(guān)系，圖9B示出調(diào)制/二元化之后成像的圖像，圖9C示出邊緣圖像，而圖9D示出邊緣的坐標(biāo)。
圖10為示出第二實(shí)施例中的檢測(cè)IC的結(jié)構(gòu)的電路框圖。
圖11示出圖10的檢測(cè)IC中的調(diào)制電路中的處理的一個(gè)例子。
圖12示出圖10的檢測(cè)IC中的幀間差值處理電路中的處理的一個(gè)例子。
圖13示出圖10的檢測(cè)IC中的邊緣檢測(cè)電路中的處理的一個(gè)例子。
圖14示出手指接觸屏幕前一刻的多灰度級(jí)圖像。
圖15示出當(dāng)手指接觸屏幕的一刻的多灰度級(jí)圖像。
圖16為示出圖14的圖像的灰度值的三維圖形。
圖17為示出圖15的圖像的灰度值的三維圖形。
圖18示出通過(guò)將圖14的圖像二元化所形成的圖像。
圖19示出通過(guò)將圖15的圖像二元化所形成的圖像。
圖20示出圖14的圖像和圖15的圖像之間的差值圖像。
圖21為示出圖20的圖像的灰度值的三維圖形。
圖22示出通過(guò)將圖20的圖像二元化所形成的圖像。
圖23示出在亮的環(huán)境下手指接觸屏幕前一刻的多灰度級(jí)圖像。
圖24示出在亮的環(huán)境下當(dāng)手指接觸屏幕的一刻的多灰度級(jí)圖像。
圖25為示出圖23的圖像的灰度值的三維圖形。
圖26為示出圖24的圖像的灰度值的三維圖形。
圖27示出通過(guò)將圖23的圖像二元化所形成的圖像。
圖28示出通過(guò)將圖24的圖像二元化所形成的圖像。
圖29示出通過(guò)檢測(cè)圖23的圖像的邊緣所形成的圖像。
圖30示出通過(guò)檢測(cè)圖24的圖像的邊緣所形成的圖像。
圖31為示出圖29的邊緣圖像中的邊緣亮度的三維圖形。
圖32為示出圖30的邊緣圖像中的邊緣亮度的三維圖形。
圖33示出通過(guò)將圖29的圖像二元化所形成的圖像。
圖34示出通過(guò)將圖30的圖像二元化所形成的圖像。
圖35示出通過(guò)第三實(shí)施例的顯示器在屏幕上顯示的像圖模式。
圖36為示出第三實(shí)施例的顯示器中的檢測(cè)IC的結(jié)構(gòu)的電路框圖。
圖37為示出白象素和曝光時(shí)間的比之間的關(guān)系的圖。
圖38為對(duì)各開(kāi)關(guān)總結(jié)白象素?cái)?shù)的隨時(shí)間變化的特征的圖。
圖39示出用于通過(guò)使用差值圖像和邊緣圖像由接觸判定電路和坐標(biāo)計(jì)算電路計(jì)算接觸標(biāo)記和坐標(biāo)數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)和算術(shù)處理的流程的配置。
圖40為示出差值區(qū)域校正電路中的輸入和輸出之間的關(guān)系的圖。
圖41為示出當(dāng)環(huán)境光為暗時(shí)的邊緣圖像的圖。
圖42為示出當(dāng)環(huán)境光為亮?xí)r的邊緣圖像的圖。
圖43是示出接觸判定狀態(tài)機(jī)器狀態(tài)、其轉(zhuǎn)換路徑和轉(zhuǎn)換條件的圖。
圖44為示出在黑背景上顯示白開(kāi)關(guān)的屏幕的圖。
圖45為示出對(duì)于圖44的屏幕S/N比和照度之間的關(guān)系的圖。
圖46為示出在白背景上顯示黑開(kāi)關(guān)的屏幕的圖。
圖47為對(duì)于圖46的屏幕S/N比和照度之間的關(guān)系的圖。
圖48示出在圖44的白開(kāi)關(guān)的內(nèi)部提供黑色區(qū)域的屏幕。
圖49為示出對(duì)于圖48的屏幕S/N比和照度之間的關(guān)系的圖。
圖50示出圖44的屏幕的另一修改例子。
圖51示出圖44的屏幕的又一修改例子。
圖52示出圖44的屏幕的再一修改例子。
圖53示出接觸判定的處理的流程。
圖54為示出當(dāng)外部光的照度為200lx時(shí)靠近程度和時(shí)間之間的關(guān)系的圖。
圖55為示出當(dāng)外部光的照度為1000lx時(shí)靠近程度和時(shí)間之間的關(guān)系的圖。
圖56為示出當(dāng)外部光的照度為200lx時(shí)邊緣亮度和時(shí)間之間的關(guān)系的圖。
圖57為示出邊緣亮度和當(dāng)外部光的照度為1000lx時(shí)的時(shí)間之間的關(guān)系的圖。
圖58A示意地示出其中設(shè)有顯示器的機(jī)殼的側(cè)視圖，圖58B示意地示出機(jī)殼的平面圖，而圖5C示意地示出顯示器的平面圖。
圖59為用于說(shuō)明從灰度信息計(jì)算校正量的技術(shù)的示意圖。
圖60為示出坐標(biāo)X和平均灰度值G(X)之間的關(guān)系的圖。
圖61示出在根據(jù)整個(gè)屏幕的光學(xué)傳感器的輸出值輸出平均值的情況中的屏幕。
圖62示出在使用整個(gè)屏幕的光學(xué)傳感器的情況下的灰度直方圖。
圖63示出根據(jù)在屏幕的上部分上開(kāi)關(guān)以外的區(qū)域光學(xué)傳感器的輸出值輸出平均值的情況中的屏幕。
圖64示出在將光學(xué)傳感器用于屏幕的上部分中的開(kāi)關(guān)以外的區(qū)域中的情況中的灰度直方圖。
圖65示出在手指靠近之前和之后灰度平均值隨時(shí)間的變化。
圖66示出在設(shè)置用于屏幕的上部分的左邊區(qū)域中的校準(zhǔn)的區(qū)域的情況中的屏幕。
圖67示出在設(shè)置用于屏幕的上部分的右邊區(qū)域中的校準(zhǔn)的區(qū)域的情況中的屏幕。
圖68為用于說(shuō)明調(diào)制電路中的象素疏化處理的圖。
圖69示出手指靠近前灰度直方圖中的平均值和中值。
圖70示出手指靠近后灰度直方圖中的平均值和中值。
圖71示出其中設(shè)定了預(yù)充電電壓、曝光時(shí)間、中值的最小值及中值的最大值的表格。
圖72為其中將圖71的表格圖形化的圖。
圖73為示出預(yù)充電電壓和曝光時(shí)間之間的關(guān)系的圖。
圖74為示出用于通過(guò)線性搜索方法設(shè)置曝光時(shí)間和預(yù)充電電壓的處理的流程的流程圖。
圖75是示出用于通過(guò)二元搜索方法設(shè)置曝光時(shí)間和預(yù)充電電壓的處理的流程的流程圖。
圖76是示出光學(xué)傳感器的結(jié)構(gòu)的電路圖。
圖77是示出判定比較器的可變參考電壓值的算術(shù)電路的所設(shè)置的位置的平面圖。
圖78是示出第十一實(shí)施例中的顯示器的示意結(jié)構(gòu)的方框圖。
圖79是圖78中所示的顯示器的橫截面圖。
圖80示出圖78中所示的顯示器的屏幕的部分放大的區(qū)域中的光學(xué)傳感器元件的敏感度。
圖81示出當(dāng)圖78中所示的顯示器獲取圖像時(shí)第一成像條件的例子。
圖82是示出圖81中所示的成像條件的例子中成像的一幅圖像。
圖83是示出通過(guò)多灰度級(jí)數(shù)據(jù)示出圖82的圖象的圖。
圖84示出當(dāng)圖78中所示的顯示器獲取圖像時(shí)第二成像條件的例子。
圖85是第十四實(shí)施例中的顯示器的橫截面圖。
圖86是通過(guò)多灰度級(jí)數(shù)據(jù)所顯示的由圖85的顯示器成像的成像結(jié)果的圖。
(5)具體實(shí)施方式
圖1是示出本實(shí)施例中的顯示器的結(jié)構(gòu)的平面圖。本附圖中的顯示器包括在由玻璃制成的陣列基片1上所形成的顯示單元2、柔性基片3、在柔性基片3上形成的檢測(cè)集成電路(IC)4和顯示IC5、檢測(cè)IC 4的接口(I/F)6和顯示IC的接口7。
在顯示單元2中，布線多條信號(hào)線和多條掃描線使它們相交，并在各交點(diǎn)上設(shè)置象素。顯示單元2包括根據(jù)通過(guò)顯示接口7和顯示IC5從主機(jī)方CPU發(fā)送的視頻信號(hào)顯示圖像的顯示功能、成像靠近屏幕的外部物體的圖像的光輸入功能、和通過(guò)檢測(cè)IC 4和檢測(cè)接口6將成像的圖像發(fā)送至主機(jī)的功能。檢測(cè)IC 4執(zhí)行用于成像圖像的處理，并通過(guò)檢測(cè)接口6將處理的結(jié)果發(fā)送至主機(jī)方CPU。顯示IC 5控制顯示處理。
圖2為示出顯示單元2的結(jié)構(gòu)的橫截面圖。在陣列基片1中，在象素中形成光學(xué)傳感器8等，并形成絕緣層9以覆蓋光學(xué)傳感器8等。液晶層11在由玻璃制成的陣列基片1和與其相對(duì)而設(shè)的反基片12之間的間隙中形成。背光燈13設(shè)置在反基片12的外部。沒(méi)有被諸如手指之類的物體20遮住的外部光和在物體20上所反射的光入射到光學(xué)傳感器8上。
圖3為示出象素的結(jié)構(gòu)的電路圖。在顯示單元2中，有規(guī)則地設(shè)置了紅(R)、藍(lán)(B)和綠(G)的象素。作為顯示系統(tǒng)31，各象素包括開(kāi)關(guān)元件33、液晶電容器LC和輔助電容器CS。在此附圖中，標(biāo)號(hào)Gate(m)表示掃描線，標(biāo)號(hào)Sig(n)表示信號(hào)線，而標(biāo)號(hào)CS(m)表示輔助電容器線。開(kāi)關(guān)元件33屬于MOS型，其柵極與掃描線連接，其源極與信號(hào)線連接，而其漏極與輔助電容器CS和液晶電容器LC連接。輔助電容器CS的另一端與輔助電容器線CS(m)連接。
當(dāng)傳送至掃描線的掃描信號(hào)接通開(kāi)關(guān)元件33時(shí)，將通過(guò)信號(hào)線從主機(jī)方CPU傳送的視頻信號(hào)通過(guò)開(kāi)關(guān)元件33給予輔助電容器CS和液晶電容器LC，并用于顯示。
顯示單元2包括用于每一組三象素R、G和B的光學(xué)傳感器系統(tǒng)32。光學(xué)傳感器系統(tǒng)32包括光學(xué)傳感器8、傳感器電容器37、輸出控制開(kāi)關(guān)34、源輸出放大器35和預(yù)充電控制開(kāi)關(guān)38。這里，PIN型光電二極管用作光學(xué)傳感器8的一個(gè)例子。
光學(xué)傳感器8和傳感器電容器37并聯(lián)連接。這些光學(xué)傳感器8和傳感器電容器37通過(guò)源輸出放大器35和輸出控制開(kāi)關(guān)34連接至用于紅色的信號(hào)線Sig(n)，并通過(guò)預(yù)充電控制開(kāi)關(guān)38連接至用于藍(lán)色的信號(hào)線Sig(n+2)。
輸出控制開(kāi)關(guān)34的通-斷由控制線OPT(m)上的信號(hào)控制，而預(yù)充電控制開(kāi)關(guān)38的通-斷由控制線CRT(m)上的信號(hào)控制。
接著，說(shuō)明光學(xué)傳感器8的工作。例如，通過(guò)預(yù)充電控制開(kāi)關(guān)38從用于藍(lán)色的信號(hào)線將4V的電壓預(yù)充至傳感器電容器37。當(dāng)在預(yù)定曝光時(shí)間期間響應(yīng)于入射到光學(xué)傳感器上的光量在光學(xué)傳感器8中產(chǎn)生漏電流時(shí)，傳感器電容器37的電位改變。當(dāng)漏電流小時(shí)傳感器電容器37將其電位維持在大約4V，而當(dāng)漏電流大時(shí)將其電位降到大約0V。同時(shí)，將用于紅色的信號(hào)線預(yù)充電至5V后，輸出控制開(kāi)關(guān)34接通，且源輸出放大器35接通至用于紅色的信號(hào)線。傳感器電容器37被連接至源輸出放大器35的柵極。因此，當(dāng)傳感器電容器37的剩余電壓保持在例如4V時(shí)，源輸出放大器35接通，且用于紅色的信號(hào)線的電位從5V向0V變化。當(dāng)傳感器電容器37的剩余電壓為0V時(shí)，源輸出放大器35關(guān)斷，且用于紅色的信號(hào)線的電位保持在5V很難改變。
如圖4的電路圖中所示，比較器41將用于紅色的信號(hào)線的電位與參考電源40的參考電壓相互比較。當(dāng)信號(hào)線的電位大于參考電壓時(shí)，比較器41輸出一個(gè)高電平信號(hào)，而當(dāng)信號(hào)線的電位小于參考電壓時(shí)，比較器41輸出一個(gè)低電平信號(hào)。
以此方式，比較器41在光學(xué)傳感器8檢測(cè)到比預(yù)定值更亮的光時(shí)輸出高電平信號(hào)，而在光學(xué)傳感器8檢測(cè)到比預(yù)定值暗的光時(shí)輸出低電平信號(hào)。比較器41的輸出被傳送至檢測(cè)IC4。
圖5為示出顯示器的工作的時(shí)間圖。在此附圖中，對(duì)于各行(各掃描線)，在上部顯示出顯示器系統(tǒng)的時(shí)間圖，并在下部顯示出成像系統(tǒng)的時(shí)間圖。如本附圖中所示，在顯示器系統(tǒng)中完成視頻信號(hào)寫(xiě)入象素后經(jīng)過(guò)固定空白周期以后顯示器在固定曝光時(shí)間將物體成像在屏幕上。曝光時(shí)間是可變的。在空白周期內(nèi)，傳感器電容器37預(yù)充電。
圖6為示出檢測(cè)IC的結(jié)構(gòu)的電路框圖。本附圖中的檢測(cè)IC包括調(diào)節(jié)信號(hào)的電壓用于與顯示單元2交換信號(hào)的電平移動(dòng)器61、處理來(lái)自比較器41的輸出信號(hào)的數(shù)據(jù)處理單元62、臨時(shí)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)63、在對(duì)信號(hào)線預(yù)充電的情況下輸出預(yù)充電電壓的數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器(DAC)64。
圖7為示出數(shù)據(jù)處理單元62結(jié)構(gòu)的電路框圖。數(shù)據(jù)處理單元62包括行存儲(chǔ)器71、定時(shí)發(fā)生電路72、缺陷校正電路73、調(diào)制電路74、二元化電路75、邊緣檢測(cè)電路76、接觸判定電路77、坐標(biāo)計(jì)算電路78、輸出寄存器79和閾值寄存器80。
行存儲(chǔ)器71臨時(shí)存儲(chǔ)通過(guò)電平移動(dòng)器61從上述比較器41作為成像數(shù)據(jù)發(fā)送的用于多行的二元信號(hào)。
缺陷校正電路73包括根據(jù)其相鄰的象素的值校正各象素的值的濾波器。例如，將中值濾波器用作該濾波器。缺陷校正電路73根據(jù)由定時(shí)發(fā)生電路72所產(chǎn)生的定時(shí)進(jìn)行操作?？梢允÷栽撊毕菪Ｕ娐?3。
調(diào)制電路74通過(guò)取各象素的相鄰象素的平均值來(lái)計(jì)算多灰度級(jí)的灰度值，從而取得一個(gè)多灰度級(jí)圖像。這里，相鄰定義成所關(guān)注象素周圍1.5mm2-6mm2的區(qū)域。當(dāng)該區(qū)域的大小太小時(shí)，噪聲增加，而當(dāng)該區(qū)域的大小太大時(shí)，讀取的圖像過(guò)于平滑化，使得以后很難執(zhí)行邊緣檢測(cè)。注意此處理還包括缺陷校正的影響。另外，雖然可以對(duì)所有象素的每一個(gè)計(jì)算區(qū)域灰度，但不可保存所有灰度值，不過(guò)可以保存以預(yù)定間隔疏化的灰度值。具體來(lái)說(shuō)，當(dāng)原始二元圖像的大小為240×320×1位時(shí)，灰度圖像被制成沒(méi)有240×320×8位，而可以被疏化成15×20×8位。疏化比取決于諸如手指之類的指示元件的厚度和傳感器間距。在手指為約1cm寬的成人手指且象素間距為0.15mm的例子中，灰度圖像的大小可約為15×20×8位(等于橫向地和水平地疏化成1/16)。
二元化電路75通過(guò)使用主機(jī)方CPU所給予的閾值將多灰度圖像二元化。對(duì)于該閾值，使用預(yù)存在閾值寄存器80的一個(gè)。
邊緣檢測(cè)電路76從成像圖像檢測(cè)多個(gè)邊緣。例如將拉普拉斯(Laplacian)濾波器用于邊緣檢測(cè)(詳見(jiàn)第二實(shí)施例)。
當(dāng)物體已接觸屏幕時(shí)，成像的圖像中的接觸部分和非接觸部分的空間變化變得明顯。相應(yīng)地，接觸判定電路77通過(guò)使用檢測(cè)到的邊緣判定該物體是否已接觸屏幕。具體來(lái)說(shuō)，調(diào)查各邊緣的移動(dòng)方向，并且結(jié)果，當(dāng)存在在相反方向上移動(dòng)的邊緣時(shí)，判定該物體已接觸屏幕。在此情況下，當(dāng)在反方向上的各移動(dòng)量大于或等于預(yù)定閾值時(shí)判定該物體已接觸屏幕，從而使得可以提高判定的準(zhǔn)確度。
當(dāng)接觸判定電路77判定物體已接觸屏幕時(shí)，坐標(biāo)計(jì)算電路78通過(guò)使用由邊緣檢測(cè)電路76所檢測(cè)到的邊緣計(jì)算物體的坐標(biāo)位置。例如獲取邊緣的重心以具體地計(jì)算坐標(biāo)位置。
輸出寄存器79包括存儲(chǔ)根據(jù)重心的計(jì)算結(jié)果所獲取的物體的坐標(biāo)位置的寄存器、和存儲(chǔ)接觸判定電路77的判定結(jié)果的寄存器。然后，輸出寄存器79根據(jù)來(lái)自主機(jī)方CPU的請(qǐng)求或在預(yù)定定時(shí)將坐標(biāo)位置和預(yù)定結(jié)果輸出至主機(jī)方CPU。
閾值寄存器80存儲(chǔ)用于二元化電路75中的閾值和用于接觸判定電路77中的閾值。存儲(chǔ)從主機(jī)方CPU發(fā)送的閾值作為這些閾值。
接著，通過(guò)使用圖8和圖9說(shuō)明邊緣檢測(cè)和接觸判定的例子。圖8示出在手指未接觸屏幕的情況下在曝光期間時(shí)間t1-t3時(shí)的狀態(tài)。圖8A示出手指和屏幕之間的位置關(guān)系。圖8B示出調(diào)制/二元化之后成像的圖像。圖8C示出邊緣的圖像。圖8D示出邊緣的坐標(biāo)。圖8D示出圖8C在時(shí)間t1所顯示的輪廓線P相交的兩個(gè)邊緣的坐標(biāo)隨時(shí)間的變化。同時(shí)，圖9示出在手指以與圖8類似的方式接觸屏幕的情況下的狀態(tài)。然而，在圖9中，手指在時(shí)間t2與屏幕接觸。
如圖8D中所示，當(dāng)手指不接觸屏幕時(shí)，很難改變兩個(gè)邊緣的坐標(biāo)之間的距離。與此相反，如圖9D中所示，當(dāng)手指已接觸屏幕時(shí)，手指縱向和橫向地膨脹，因此，該兩個(gè)邊緣沿相反的方向上移動(dòng)。因此，在接觸判定電路77中，當(dāng)檢測(cè)到邊緣沿相反的方向上移動(dòng)時(shí)，判定手指已接觸屏幕。
如上所述，根據(jù)此實(shí)施例，當(dāng)物體已接觸屏幕時(shí)，成像的圖像中的接觸部分和非接觸部分的空間變化變得明顯。相應(yīng)地，通過(guò)使用成像的圖像檢測(cè)邊緣識(shí)別出接觸部分和非接觸部分之間的邊界。然后，通過(guò)將該邊界用于接觸判定，實(shí)現(xiàn)接觸判定的準(zhǔn)確度的提高。具體來(lái)說(shuō)，由邊緣檢測(cè)電路76檢測(cè)成像的圖像的邊緣，并當(dāng)存沿相反方向上的移動(dòng)的邊緣時(shí)，由接觸判定電路77判定該物體已接觸屏幕。除非物體接觸屏幕，邊緣不沿相反的方向上移動(dòng)，并因此，可以提高接觸判定的準(zhǔn)確度。
根據(jù)本實(shí)施例，當(dāng)判定物體已接觸屏幕時(shí)，通過(guò)使用檢測(cè)到的邊緣由坐標(biāo)計(jì)算電路78計(jì)算物體的位置坐標(biāo)。因此，當(dāng)物體不接觸屏幕時(shí)，不計(jì)算坐標(biāo)位置。因此，可以提高位置坐標(biāo)的計(jì)算準(zhǔn)確度。在計(jì)算坐標(biāo)位置的情況下，計(jì)算邊緣的重心作為坐標(biāo)位置，從而使得可以精確地計(jì)算坐標(biāo)位置。
本實(shí)施例中的接觸判定的技術(shù)可以單獨(dú)使用或與其它判定技術(shù)結(jié)合使用。例如，當(dāng)如圖9B的時(shí)間t2所示，當(dāng)手指已接觸屏幕時(shí)，在物體的重心部分中白色象素增加。相應(yīng)地對(duì)白色象素?cái)?shù)量計(jì)數(shù)，并當(dāng)該數(shù)量達(dá)到預(yù)定閾值時(shí)，可以進(jìn)一步判定手指已接觸屏幕。以此方式，可以進(jìn)一步提高接觸判定的準(zhǔn)確度。
另外，當(dāng)物體正接觸屏幕時(shí)，如圖9D的時(shí)間t2所示，邊緣的坐標(biāo)變成常數(shù)，而重心的坐標(biāo)也變成常數(shù)。因此，當(dāng)邊緣的坐標(biāo)和重心的坐標(biāo)中至少一個(gè)變成常數(shù)時(shí)，可以進(jìn)一步判定物體已接觸屏幕。同樣在此情況下，可以進(jìn)一步提高接觸判定的準(zhǔn)確度。
第二實(shí)施例在此實(shí)施例中，只有檢測(cè)IC的結(jié)構(gòu)與第一實(shí)施例中的不同，而顯示器的基本結(jié)構(gòu)與第一實(shí)施例中的相似。因此，這里只對(duì)檢測(cè)IC進(jìn)行說(shuō)明。省略與第一實(shí)施例中相似的其它部分的重復(fù)說(shuō)明。
圖10為示出本實(shí)施例中的檢測(cè)IC中的數(shù)據(jù)處理單元的結(jié)構(gòu)的電路框圖。此圖中的數(shù)據(jù)處理單元包括調(diào)制電路81、幀間差值處理電路82、存儲(chǔ)器83、邊緣檢測(cè)電路84、接觸判定電路85和坐標(biāo)計(jì)算電路86。注意，第二實(shí)施例與第一實(shí)施例的相似之處在于檢測(cè)IC包括電平移動(dòng)器61和DAC 64以及數(shù)據(jù)處理單元。
調(diào)制電路81將從使用圖4所述的比較器41傳送的二元圖像轉(zhuǎn)換成多灰度級(jí)圖像。相對(duì)于該轉(zhuǎn)換技術(shù)，例如如圖11所示，為其周圍的12×12象素的正方區(qū)域中的各象素取由0和1組成的二元數(shù)據(jù)的和，并獲取范圍從0-144的多灰度級(jí)值。另選地，可以在16×16象素的正方區(qū)域中獲取范圍從0-256的多灰度級(jí)值。建議考慮在檢測(cè)IC的內(nèi)部所提供的存儲(chǔ)區(qū)域決定一個(gè)合適的多灰度級(jí)的值。
另外，在顯示單元2中，可以通過(guò)模擬信號(hào)輸出成像的圖像的數(shù)據(jù)，并且可以通過(guò)調(diào)制電路81中的A/D轉(zhuǎn)換將該模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成多灰度級(jí)的數(shù)字信號(hào)。注意，即使使用象第一實(shí)施例中那樣疏化的灰度圖像，其在下面的處理中的影響也小。建議考慮在檢測(cè)IC內(nèi)部提供的存儲(chǔ)區(qū)的設(shè)置效率決定一個(gè)合適的疏化值。
幀間差值處理電路82計(jì)算當(dāng)前幀中的多灰度級(jí)圖像和存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器83中的過(guò)去幀的多灰度級(jí)圖像之間的差值，并輸出差值的圖像。
在獲取例如圖12中所示的差值圖像的情況下，在任意時(shí)間t1從多灰度級(jí)圖像的灰度值減去前一幀的多灰度級(jí)圖像的灰度值。注意，在此圖中，將時(shí)間t時(shí)坐標(biāo)(x，y)處的灰度值表示成F(x，y，t)。除此之外，當(dāng)為每一幀改變象素的驅(qū)動(dòng)電壓的極性時(shí)，為了消除其影響，可以取一幀的多灰度級(jí)圖像和前兩幀的多灰度級(jí)圖像之間的灰度值的差值。這樣，每?jī)蓭瑥膫鞲衅鬏敵鰯?shù)據(jù)，并減少了輸出的次數(shù)。相應(yīng)地，可以減少功耗，并可以使電池用得更久。另外，在取偶數(shù)幀中的多灰度級(jí)圖像中的平均值和奇數(shù)幀中的多灰度級(jí)圖像中的平均值后，可以取所述平均值之間的差值。
邊緣檢測(cè)電路84從各幀的多灰度級(jí)圖像檢測(cè)邊緣(灰度的空間變化大的部分)，并輸出該邊緣的圖像。
在如圖13中所示的檢測(cè)邊緣的情況下，使用拉普拉斯濾波器，它將從通過(guò)將所關(guān)注象素的灰度值乘四后減去與所關(guān)注象素垂直和水平相鄰的四個(gè)象素的灰度值所獲得的結(jié)果用作任意象素的灰度值。除此以外，可以使用諸如Sobel濾波器和Roberts濾波器之類的熟知的濾波器。
另外，要經(jīng)受算術(shù)運(yùn)算的象素不限于與任意象素垂直和水平相鄰的象素，也可以是與其沿對(duì)角線相鄰的象素。另外，為了防止對(duì)噪聲的敏感反應(yīng)，可以使用從任意象素垂直地、水平地和對(duì)角地離開(kāi)幾個(gè)象素的象素。建議用于濾波器處理中的象素的范圍超過(guò)諸如手指之類的指示元件的陰影。當(dāng)指示元件的陰影的寬度為W時(shí)，建議用于濾波器處理中的象素離開(kāi)所關(guān)注象素W/2或以上。象素不必離開(kāi)所關(guān)注象素W或以上。例如，在使用成人手指(具有約1cm的寬度)用于輸入的情況下，建議象素的范圍為離所關(guān)注象素5mm或以上。不必將該范圍增加至1cm以上。
另外，在邊緣檢測(cè)電路84中，在邊緣檢測(cè)的情況下，可以使用由調(diào)制電路81輸出的多灰度級(jí)圖像或由幀間差值處理電路82取差值后的多灰度級(jí)圖像?？梢酝ㄟ^(guò)使用疏化后的灰度級(jí)圖像來(lái)進(jìn)行該處理。
接觸判定電路85通過(guò)使用以上述方式所獲得的差值圖像和邊緣圖像及原始的多灰度級(jí)圖像中的至少一個(gè)來(lái)判定物體是否已接觸屏幕。當(dāng)物體已接觸屏幕時(shí)，在成像的圖像上顯示物體的區(qū)域加寬，并且，相應(yīng)地，接觸判定電路85通過(guò)利用這種加寬現(xiàn)象進(jìn)行判定。例如，在使用差值圖像的情況下，通過(guò)預(yù)定閾值將差值圖像二元化提取顯示物體的區(qū)域，并當(dāng)該區(qū)域的面積達(dá)到預(yù)定閾值或以上時(shí)，接觸判定電路85判定該物體已接觸屏幕。同時(shí)，在使用邊緣圖像的情況下，通過(guò)預(yù)定閾值二元化邊緣圖像來(lái)提取顯示物體的區(qū)域，并當(dāng)該區(qū)域的面積已達(dá)到預(yù)定閾值或以上時(shí)，接觸判定電路85判定該物體已接觸屏幕。
當(dāng)判定該物體已接觸屏幕時(shí)，坐標(biāo)計(jì)算電路86通過(guò)使用差值圖像、邊緣圖像和原始多灰度級(jí)圖像中至少一個(gè)來(lái)計(jì)算物體的坐標(biāo)位置。例如，在使用差值圖像或邊緣圖像的情況下，坐標(biāo)計(jì)算電路86計(jì)算通過(guò)上述處理所獲得的面積已達(dá)到預(yù)定閾值或以上的區(qū)域的重心作為物體的位置坐標(biāo)。
上述調(diào)制電路81、幀間差值處理電路82、存儲(chǔ)器83、邊緣檢測(cè)電路84、接觸判定電路85和坐標(biāo)計(jì)算電路86可以通過(guò)使用ASIC和DSP實(shí)現(xiàn)，另外，還可以與顯示IC 5集成在一起。
下面，在與對(duì)比例子分別比較的同時(shí)說(shuō)明幀間差值處理電路82和邊緣檢測(cè)電路84的處理結(jié)果。
圖14和圖15示出在幾百勒克斯照度的暗環(huán)境下當(dāng)用手指接觸屏幕中心附近時(shí)作為調(diào)制電路81的輸出所獲取的多灰度級(jí)圖像的兩個(gè)例子。圖14示出當(dāng)手指接觸屏幕一刻前的兩幀的圖像，而圖15示出當(dāng)手指接觸屏幕一刻的圖像。圖16和圖17顯示圖14和圖15的各個(gè)圖像中的灰度值在三維圖形上的分布。
從圖17可以理解，當(dāng)灰度值在手指接觸的一點(diǎn)上變成最小時(shí)，圖像的灰度值改變并且由于光學(xué)傳感器的屬性變化而給出面內(nèi)梯度，環(huán)境光本身的照度分布的梯度。
圖18和圖19單獨(dú)示出當(dāng)通過(guò)預(yù)定閾值二元化圖14和圖15的圖像時(shí)的圖像。在圖18中，雖然手指沒(méi)有接觸有關(guān)區(qū)域卻錯(cuò)誤地檢測(cè)到接觸區(qū)域。在圖19中，錯(cuò)誤地將手指沒(méi)有接觸的區(qū)域檢測(cè)為接觸區(qū)域。這些顯示出有必要嚴(yán)格設(shè)置閾值。然而，當(dāng)周圍環(huán)境變暗時(shí)，變得更難設(shè)置閾值。
與此相反，圖20示出其中在由幀間差值處理電路82在幀之間取差值的差值圖像，而圖21在三維圖形中顯示圖20的灰度值。存在一個(gè)當(dāng)手指接觸屏幕時(shí)的一刻陰影迅速變暗的特征。因此，在此刻的差值變成最小。圖22示出通過(guò)預(yù)定閾值將圖20的圖像二元化所獲取的圖像。通過(guò)取差值來(lái)補(bǔ)償灰度值的變化和梯度。因此，手指的接觸部分和非接觸部分明顯相互區(qū)別，可看到準(zhǔn)確地提取到接觸區(qū)。
圖23和圖24示出在具有幾百勒克斯照度的環(huán)境下當(dāng)手指尖接觸屏幕中心時(shí)作為調(diào)制電路81的輸出的而獲得的多灰度級(jí)圖像的例子。圖23示出當(dāng)手指接觸屏幕前的一刻兩幀的圖像。圖24示出當(dāng)手指接觸屏幕的一刻的圖像。圖25和圖26分別示出圖23和圖24中的灰度值在三維圖形上的分布。
圖27和圖28分別示出當(dāng)通過(guò)預(yù)定閾值將圖23和圖24的圖像二元化時(shí)所形成的圖像。在圖27中，雖然手指不接觸有關(guān)區(qū)域而錯(cuò)誤地檢測(cè)到接觸區(qū)域。在圖28中，雖然指尖僅僅接觸到屏幕的中心，卻將手指根方向的擴(kuò)展的區(qū)域錯(cuò)誤地檢測(cè)為接觸區(qū)域。這些也顯示出有必要嚴(yán)格地設(shè)置閾值。然而，當(dāng)周圍環(huán)境變亮?xí)r，變得很難設(shè)置閾值，因?yàn)殛幱皥D像是黑的并且由于光學(xué)傳感器的窄動(dòng)態(tài)范圍而趨向于形狀的壓縮。
與此相反，圖29和圖30分別示出通過(guò)邊緣檢測(cè)電路從圖23和圖24的圖像檢測(cè)邊緣所形成的圖像。這里，使用拉普拉斯濾波器。圖31和圖32分別示出圖29和圖30的各圖像中的邊緣亮度的三維圖形。存在一個(gè)當(dāng)手指接觸屏幕時(shí)陰影和環(huán)境光之間的邊界變得明顯而當(dāng)手指不接觸屏幕時(shí)由于光的衍射邊緣變得模糊的特征。因此，在圖32中，觀察到比圖31更大的峰值。就檢測(cè)手指的接觸區(qū)域而言這一點(diǎn)是有利的。圖33和圖34分別示出通過(guò)預(yù)定閾值將圖29和圖30的圖像二元化所形成的圖像。見(jiàn)圖34的二元化圖像，可看到準(zhǔn)確地提取到指尖所接觸的部分。
如上所述，根據(jù)本實(shí)施例，當(dāng)物體已接觸屏幕時(shí)接觸部分增加。因此，通過(guò)邊緣檢測(cè)電路84檢測(cè)邊緣，通過(guò)接觸判定電路85從邊緣圖像提取顯示物體的區(qū)域，并當(dāng)有關(guān)區(qū)域的面積已達(dá)到預(yù)定閾值或以上時(shí)判定物體已接觸屏幕，從而使得可以提高接觸判定的準(zhǔn)確度。
根據(jù)本實(shí)施例，當(dāng)檢測(cè)到物體的接觸時(shí)，計(jì)算該面積已達(dá)到預(yù)定閾值或以上的邊緣圖像中的區(qū)域的重心作為物體的位置坐標(biāo)，從而使得可以提高坐標(biāo)位置的計(jì)算精度。
根據(jù)本實(shí)施例，當(dāng)物體已接觸屏幕時(shí)成像的圖像中出現(xiàn)臨時(shí)變化。因此，通過(guò)幀間差值處理電路82獲取當(dāng)前幀的多灰度級(jí)圖像和過(guò)去的幀的多灰度級(jí)圖像之間的差值圖像，從而根據(jù)成像的圖像的臨時(shí)變化識(shí)別接觸部分和非接觸部分之間的邊界，且該邊界用于接觸判定，從而使得可以提高接觸判定的準(zhǔn)確度。
根據(jù)本實(shí)施例，當(dāng)物體已接觸屏幕時(shí)接觸部分的面積增加。因此，通過(guò)使用差值圖像由坐標(biāo)計(jì)算電路86提取顯示物體的區(qū)域，并當(dāng)該區(qū)域的面積已達(dá)到或超過(guò)預(yù)定閾值時(shí)，判定該物體已接觸屏幕，從而可以提高接觸判定的準(zhǔn)確度。
根據(jù)本實(shí)施例，當(dāng)檢測(cè)到物體接觸時(shí)，由坐標(biāo)計(jì)算電路86計(jì)算面積已達(dá)到預(yù)定或超過(guò)閾值的差值圖像中的區(qū)域的重心作為物體的位置坐標(biāo)，從而使得可以提高坐標(biāo)位置的計(jì)算精度。
根據(jù)本實(shí)施例，可以通過(guò)幀間差值處理提高在暗環(huán)境下的接觸判定和坐標(biāo)計(jì)算的準(zhǔn)確度，并通過(guò)邊緣檢測(cè)處理提高在亮的環(huán)境下的接觸判定和坐標(biāo)計(jì)算的準(zhǔn)確度。
另外，可以從由調(diào)制電路81輸出的多灰度級(jí)圖像掌握環(huán)境光的亮度，并相應(yīng)地，一直監(jiān)視多灰度級(jí)圖像，并且可以通過(guò)接觸判定電路85在環(huán)境光為暗的情況下和環(huán)境光為亮的情況下根據(jù)多灰度級(jí)圖像的灰度值自動(dòng)在幀間差值處理和邊緣檢測(cè)處理之間切換?？梢詫⑴c以上類似的處理應(yīng)用于此情況下的坐標(biāo)位置的計(jì)算。
例如，將通過(guò)差值圖像進(jìn)行的接觸判定的結(jié)果和的坐標(biāo)計(jì)算的結(jié)果定義成更可能在暗環(huán)境下發(fā)生，并將通過(guò)邊緣圖像進(jìn)行的接觸判定的結(jié)果和的坐標(biāo)計(jì)算的結(jié)果定義成更可能在亮環(huán)境下發(fā)生。
第三實(shí)施例同樣在本實(shí)施例中，只有檢測(cè)IC與第一實(shí)施例的不同，而顯示器的基本結(jié)構(gòu)與第一實(shí)施例中的相似。因此，這里只對(duì)檢測(cè)IC進(jìn)行說(shuō)明。省略與第一實(shí)施例中相似的其它部分的重復(fù)說(shuō)明。
在本實(shí)施例的顯示器中，如圖35中所示，假設(shè)第一至第十二開(kāi)關(guān)顯示在屏幕上并判定手指20已接觸了哪個(gè)開(kāi)關(guān)。
圖36為示出本實(shí)施例的檢測(cè)IC 90的結(jié)構(gòu)的電路框圖。此圖中的檢測(cè)IC 90包括電平移動(dòng)器91、調(diào)制電路92、校準(zhǔn)電路93、數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器(DAC)94、計(jì)數(shù)電路95、幀間差值處理電路96、邊緣檢測(cè)電路97、接觸概率計(jì)算電路98和隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)99。
電平移動(dòng)器91基本與使用圖6所述的電平移動(dòng)器61相似。
調(diào)制電路92將從通過(guò)用圖4描述的比較器41傳送的二元圖像轉(zhuǎn)換成多灰度級(jí)圖像。此轉(zhuǎn)換的技術(shù)與圖10的調(diào)制電路81中的相似。
校準(zhǔn)電路93將成像的圖像中的白色象素計(jì)數(shù)，并輸出一個(gè)控制信號(hào)使所有象素中的30-70％可以是白色的。接收到該控制信號(hào)的DAC 94和電平移動(dòng)器91調(diào)節(jié)曝光時(shí)間和預(yù)充電時(shí)間。具體來(lái)說(shuō)，當(dāng)輸出的白象素的數(shù)量增加至70％時(shí)，縮短曝光時(shí)間或升高預(yù)充電電壓，從而將白象素的數(shù)量返回至約50％。同時(shí)，當(dāng)輸出的白象素的數(shù)量降低至30％時(shí)，加長(zhǎng)曝光時(shí)間或下降預(yù)充電電壓，從而將白象素的數(shù)量返回至約50％。如上所述，將白象素的數(shù)量設(shè)置成所有象素的30-70％，從而中可以使光學(xué)傳感器的響應(yīng)更靈敏，如圖37所示。
計(jì)數(shù)電路95對(duì)屏幕上所顯示的各象素的白象素的數(shù)量計(jì)數(shù)，并為各開(kāi)關(guān)保存一個(gè)計(jì)數(shù)值。另外，計(jì)數(shù)電路95計(jì)算并保存當(dāng)前第n幀中的計(jì)數(shù)值和過(guò)去第n-1幀中的計(jì)數(shù)值之間的差值。當(dāng)在相應(yīng)的開(kāi)關(guān)中的差值中的最大值達(dá)到預(yù)定閾值時(shí)，計(jì)數(shù)電路95輸出一個(gè)指示手指已接觸有關(guān)開(kāi)關(guān)的結(jié)果的信號(hào)作為概率計(jì)算的候選。如圖38中所示，當(dāng)手指已接觸特定開(kāi)關(guān)(本圖中為第5開(kāi)關(guān))時(shí)，雖然在其它開(kāi)關(guān)中以聯(lián)鎖的方式也出現(xiàn)經(jīng)受差值計(jì)算的圖像之間的灰度變化，灰度變化在由手指實(shí)際接觸的開(kāi)關(guān)中變得最為激烈。因此，設(shè)置上述最大差值，以經(jīng)受判定，從而提高判定的準(zhǔn)確度。計(jì)數(shù)電路95的輸出信號(hào)被發(fā)送至概率計(jì)算電路98。
幀間差值處理電路96通過(guò)取當(dāng)前幀的多灰度級(jí)圖像和存儲(chǔ)在RAM 99中的上一幀中的多灰度級(jí)圖像之間的差值，將差值圖像二元化以提取顯示物體的區(qū)域，計(jì)算區(qū)域的重心和輸出指示手指已接觸位于重心的開(kāi)關(guān)的結(jié)果的信號(hào)作為概率計(jì)算的候選來(lái)獲取差值圖像。獲取差值圖像的技術(shù)與第二實(shí)施例相似。
邊緣檢測(cè)電路97計(jì)算各幀的多灰度級(jí)圖像的邊緣的強(qiáng)度(灰度的空間變化的大小)，計(jì)算灰度值等于或超過(guò)預(yù)定閾值的邊緣的重心，并輸出一個(gè)指示手指已接觸位于有關(guān)重心的開(kāi)關(guān)的結(jié)果的信號(hào)作為概率計(jì)算的候選。計(jì)算邊緣的技術(shù)與第二實(shí)施例的相似。另外，將校準(zhǔn)完成時(shí)的多灰度級(jí)圖像預(yù)先存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中，并從通過(guò)從最新的多灰度級(jí)圖像減去預(yù)先存儲(chǔ)的多灰度級(jí)圖像所新獲得的多灰度級(jí)圖像檢測(cè)邊緣也有效。這是因?yàn)橐栽摲椒梢缘窒麄鞲衅鞯膶傩宰兓鸬某上癫痪鶆?，并能只裁剪出真正由手指形成的邊緣?br> 接觸概率計(jì)算電路98根據(jù)分別從計(jì)數(shù)電路95、幀間差值處理電路96和邊緣檢測(cè)電路97輸出的信號(hào)計(jì)算各開(kāi)關(guān)的接觸概率。例如，將10分給予由各電路95、96和97判定為手指接觸的各開(kāi)關(guān)，并將給予其它開(kāi)關(guān)的分?jǐn)?shù)設(shè)置為0。例如，當(dāng)接觸概率計(jì)算電路98從電路95、96和97中的每一個(gè)接收一個(gè)手指很有可能接觸第5開(kāi)關(guān)的結(jié)果的信號(hào)時(shí)，第5開(kāi)關(guān)共獲取30點(diǎn)，且其它開(kāi)關(guān)獲取0分。因此，將第5開(kāi)關(guān)的接觸概率計(jì)算為30/30×100(％)＝100％，并將其它開(kāi)關(guān)的接觸概率計(jì)算成1/30×100(％)＝0％。作為另一例子，當(dāng)接觸概率計(jì)算電路98從電路95、96中的每一個(gè)接收一個(gè)手指已接觸第5開(kāi)關(guān)的結(jié)果的信號(hào)且接觸概率計(jì)算電路98從電路97接收到一個(gè)手指已接觸第6開(kāi)關(guān)的結(jié)果的信號(hào)時(shí)，第5開(kāi)關(guān)共獲取20點(diǎn)，第6開(kāi)關(guān)獲取10點(diǎn)，而其它開(kāi)關(guān)獲取0點(diǎn)。因此，接觸概率計(jì)算為第5開(kāi)關(guān)67％；第6開(kāi)關(guān)33％；其它開(kāi)關(guān)0％。
然后，當(dāng)進(jìn)行設(shè)置使接收接觸概率計(jì)算電路98的輸出的主機(jī)方CPU能只有接觸概率為100％時(shí)判定手指已接觸屏幕，可以實(shí)現(xiàn)接觸判定的準(zhǔn)確度非常高的系統(tǒng)。同時(shí)，當(dāng)進(jìn)行設(shè)置使主機(jī)方CPU能即使在接觸概率為67％時(shí)判定手指已接觸屏幕時(shí)，能實(shí)現(xiàn)具有好的響應(yīng)度的系統(tǒng)。前者可以應(yīng)用于要求可靠度的銀行ATM的應(yīng)用。后者可以應(yīng)用于可靠度的要求不是非常高的游戲等的應(yīng)用。
如上所述，根據(jù)本實(shí)施例，通過(guò)相互不同的技術(shù)從計(jì)數(shù)電路95、幀間差值電路96和邊緣檢測(cè)電路97輸出指示物體已接觸開(kāi)關(guān)的信號(hào)，并且接觸概率計(jì)算電路98根據(jù)該信號(hào)為各開(kāi)關(guān)計(jì)算接觸概率，從而使得可以為各開(kāi)關(guān)提供高可靠度的接觸概率。因此，使得可以進(jìn)行與系統(tǒng)所要求的可靠度相應(yīng)的精確和靈活的接觸判定和坐標(biāo)計(jì)算。
根據(jù)本實(shí)施例，校準(zhǔn)電路93輸出控制光學(xué)傳感器的操作的控制信號(hào)，使得白象素的數(shù)量可以是所有象素的30-70％。以此方式，可以使光學(xué)傳感器的響應(yīng)很靈敏，從而有助于精確的接觸判定和坐標(biāo)計(jì)算。校準(zhǔn)電路93可以相似的方式應(yīng)用于第一實(shí)施例和第二實(shí)施例。
注意，在上述各實(shí)施例中，通過(guò)以人的手指已接觸屏幕為例進(jìn)行了說(shuō)明；然而，本發(fā)明不限于此。具有附加于其的諸如LED之類的光源的光筆也可以用作接觸屏幕的物體，或可以使用白色吉祥物。另外還可以使用具有金屬鏡面的金屬件或筆套。
第四實(shí)施例本實(shí)施例中的顯示器的基本結(jié)構(gòu)與第一實(shí)施例的相似，另外檢測(cè)IC的基本結(jié)構(gòu)與第二實(shí)施例中使用圖10所述的相似；然而，接觸判定電路85和坐標(biāo)計(jì)算電路86的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及其執(zhí)行的處理與第二實(shí)施例的不同。因此，這里只說(shuō)明這些點(diǎn)，并省略與第一和第二實(shí)施例相似的其它部分的說(shuō)明。
圖39示出用于通過(guò)使用差值圖像和邊緣圖像由接觸判定電路85和坐標(biāo)計(jì)算電路86計(jì)算接觸標(biāo)記和坐標(biāo)數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)和算術(shù)處理的流程。接觸標(biāo)記和坐標(biāo)數(shù)據(jù)的算術(shù)運(yùn)算可以通過(guò)專用的ASIC并行地執(zhí)行，或者可以通過(guò)使用CPU、DSP等依次執(zhí)行。
在本實(shí)施例中，接觸判定電路85配置成包括差值面積計(jì)算電路101、差值面積校正電路102、差值面積存儲(chǔ)電路103、差值坐標(biāo)計(jì)算電路104、差值坐標(biāo)存儲(chǔ)電路105、邊緣強(qiáng)度計(jì)算電路106、邊緣強(qiáng)度存儲(chǔ)電路107、接近/分離度計(jì)算電路111、坐標(biāo)間距離計(jì)算電路112、邊緣強(qiáng)度變化計(jì)算電路113、邊緣坐標(biāo)變化計(jì)算電路114、比較器115a-115e和接觸判定狀態(tài)機(jī)器116。
坐標(biāo)計(jì)算電路86配置成包括閾值校正計(jì)算電路108、邊緣坐標(biāo)計(jì)算電路109、邊緣坐標(biāo)存儲(chǔ)電路110。寄存器100a-100j用于存儲(chǔ)各種閾值和參考值。
差值面積計(jì)算電路101對(duì)差值圖像的灰度值大于或小于預(yù)定閾值的象素總數(shù)計(jì)數(shù)，并輸出其結(jié)果作為差值面積。此對(duì)應(yīng)于當(dāng)由于手指、光筆等的動(dòng)作在成像的圖像中出現(xiàn)改變時(shí)，獲得其區(qū)域的面積。例如，在手指的例子中，當(dāng)手指靠近面板時(shí)，手指切斷周圍環(huán)境光，相應(yīng)地與其相應(yīng)的部分變暗，且差值圖像常具有負(fù)值。因此，通過(guò)合適地設(shè)置用于差值面積計(jì)算電路101中的閾值，可以計(jì)算手指靠近的部分的面積。
注意，也可以用根據(jù)其中差值圖像的灰度值大于或小于預(yù)定閾值的各象素的灰度值和閾值計(jì)算加權(quán)系數(shù)并累加該加權(quán)系數(shù)的電路來(lái)代替差值面積計(jì)算電路101。例如，最好將與灰度值和閾值的差值成正比的數(shù)用作加權(quán)系數(shù)。當(dāng)然，可以使用灰度值和閾值的差值本身。在此情況下，輸出的累加值變成取決于移動(dòng)部分的大小和運(yùn)動(dòng)速度的量。然而，這里采用差值面積計(jì)算電路101。
例如，當(dāng)在顯示器從室內(nèi)到戶外時(shí)的一刻周圍環(huán)境光迅速改變時(shí)，差值面積計(jì)算電路101輸出一個(gè)大的差值面積值。因此，為了從要識(shí)別的物體(例如手指)的運(yùn)動(dòng)區(qū)分上述差值面積值，必需校正差值面積。
差值面積校正電路102是用于上述目的電路，它預(yù)置一個(gè)要識(shí)別的物體的面積的參考值，并當(dāng)差值面積超過(guò)參考值時(shí)，將差值面積校正成小于其原始值的值。作為一種校正的技術(shù)，例如如圖40中所示，當(dāng)輸入的差值面積超過(guò)參考值時(shí)，差值面積校正電路102執(zhí)行算術(shù)運(yùn)算以與差值面積和參考值之間的差值成正比地減少校正后的差值面積，并輸出該算術(shù)運(yùn)算的結(jié)果。
將因此而獲得的若干幀校正后的差值面積值預(yù)先存儲(chǔ)在差值面積存儲(chǔ)電路103中，并用于判定下述有關(guān)物體的靠近/分離。對(duì)于例如差值面積存儲(chǔ)電路103，使用移位寄存器。
差值坐標(biāo)計(jì)算電路104計(jì)算其中差值圖像的灰度值大于或小于預(yù)定閾值時(shí)象素的位置坐標(biāo)的平均值，并輸出差值坐標(biāo)作為平均值計(jì)算的結(jié)果。差值坐標(biāo)具有表示圖像的差值的中心的坐標(biāo)的值，例如，當(dāng)由于手指的靠近而出現(xiàn)有關(guān)差值時(shí)若干幀的。多個(gè)差值坐標(biāo)存儲(chǔ)在本圖中的差值坐標(biāo)存儲(chǔ)電路中，并用于下述的接觸判定。
另外，在差值坐標(biāo)計(jì)算電路104中，除了上述技術(shù)以外，還可以通過(guò)對(duì)差值圖像的灰度值大于或小于預(yù)定閾值的象素使用取決于灰度值和預(yù)定閾值之間的差值的加權(quán)系數(shù)進(jìn)行重心計(jì)算來(lái)取得位置坐標(biāo)。這與通過(guò)沿掃描線和信號(hào)線的位置坐標(biāo)的加權(quán)系數(shù)的加權(quán)平均計(jì)算相對(duì)應(yīng)。在此情況下，加權(quán)系數(shù)最好與灰度值和閾值之間的差值成正比。
邊緣強(qiáng)度檢測(cè)電路106是對(duì)差值圖像的灰度值大于或小于預(yù)定閾值的象素累加灰度值和閾值之間的差值的電路。邊緣強(qiáng)度電路106輸出累加的值作為邊緣強(qiáng)度。當(dāng)諸如手指之類的物體靠近面板時(shí)，被物體切斷周圍環(huán)境光的部分及其周期之間的灰度差值增加。具體來(lái)說(shuō)，邊緣圖像的灰度值的絕緣值增加。另外，當(dāng)手指接觸面板時(shí)，根據(jù)手指按到面板的方式手指所接觸的部分的面積不同，相應(yīng)地，邊緣圖像的灰度值的絕對(duì)值增加的面積也改變。因此，邊緣強(qiáng)度用作指示諸如手指之類的物體和面板或物體的接觸區(qū)域的尺寸和面板之間的距離的指標(biāo)。若干幀的多個(gè)邊緣強(qiáng)度存儲(chǔ)在邊緣強(qiáng)度存儲(chǔ)電路107中，并用于下述接觸判定。
在邊緣強(qiáng)度計(jì)算電路106中，當(dāng)它們是用于超過(guò)閾值的象素時(shí)累加灰度值和閾值之間的差值；然而，也可以累加由灰度值和閾值之間的差值所決定的加權(quán)系數(shù)。使用例如與灰度值和閾值之間的差值成正比的數(shù)作為加權(quán)系數(shù)。另外，對(duì)其中灰度值大于或小于預(yù)定閾值的象素的總數(shù)計(jì)數(shù)，并輸出其結(jié)果作為邊緣強(qiáng)度。然而，這里，按原樣累加灰度值和閾值之間的差值。
邊緣坐標(biāo)計(jì)算電路109通過(guò)使用取決于灰度值和閾值之間的差值的加權(quán)系數(shù)對(duì)其中灰度值大于或小于預(yù)定閾值的象素計(jì)算坐標(biāo)的重心，并輸出其結(jié)果作為邊緣坐標(biāo)。邊緣坐標(biāo)表示被諸如手指之類的例如要識(shí)別的物體的接觸的區(qū)域的中心坐標(biāo)。若干幀的多個(gè)邊緣坐標(biāo)存儲(chǔ)在邊緣坐標(biāo)存儲(chǔ)電路110中，并用于下述接觸判定，另外，最終還作為位置坐標(biāo)輸出。
最好將與灰度值和閾值之間的差值成正比的值用作用于計(jì)算重心的加權(quán)系數(shù)。另外還可以使用灰度值和閾值之間的差值本身，或可以不管灰度值和閾值之間的差多少都將加權(quán)系數(shù)設(shè)置為1。然而，這里將灰度值和閾值之間的差值本身用作加權(quán)系數(shù)。
另外，邊緣坐標(biāo)計(jì)算電路109可以計(jì)算其中灰度值大于或小于預(yù)定閾值的象素的位置坐標(biāo)的平均值，并可以將其結(jié)果作為邊緣坐標(biāo)輸出，來(lái)代替上述技術(shù)。
為了進(jìn)一步提高位置坐標(biāo)的準(zhǔn)確度，閾值校正計(jì)算電路108根據(jù)邊緣圖像的灰度值的分布動(dòng)態(tài)地改變邊緣圖像的閾值的處理是有效的。這是因?yàn)榄h(huán)境光暗的情況與環(huán)境光亮的情況之間的灰度差值大。圖41示出如在室內(nèi)當(dāng)環(huán)境光暗的情況中的邊緣圖像，而圖42示出當(dāng)環(huán)境光亮的情況中的邊緣圖像。在這些附圖中，標(biāo)識(shí)R表示灰度值為88-69的象素，標(biāo)號(hào)G表示灰度值為68-49的象素，而標(biāo)號(hào)B表示灰度值小于等于48的象素。如圖41中所示，當(dāng)環(huán)境光暗時(shí)，圖中遮擋環(huán)境光的部分和不遮擋環(huán)境光的部分之間的灰度差值不太大。然而，如圖42中所示，當(dāng)環(huán)境光和晴天時(shí)的戶外一樣非常亮?xí)r，灰度差值增加至非常大的程度。如上所述，邊緣圖像的灰度大小隨著周圍環(huán)境光而變化。因此，當(dāng)閾值固定時(shí)，存在邊緣坐標(biāo)遠(yuǎn)離物體實(shí)際接觸的部分的可能性。因此，例如，通過(guò)掃描邊緣圖像一次預(yù)先取得灰度值的頻率分布中的最大值或最小值，并執(zhí)行校正使得可以取最大值或最小值與預(yù)置閾值之間的平均值作為新的閾值。通過(guò)此校正，可以計(jì)算與接觸部分相對(duì)應(yīng)的準(zhǔn)確的位置坐標(biāo)。
靠近/分離程度計(jì)算電路111通過(guò)使用為過(guò)去的多個(gè)幀保存的在差值面積值和邊緣強(qiáng)度值計(jì)算指示諸如手指之類的要識(shí)別的物體的靠近程度/分離程度的稱為靠近/分離程度的值。具體來(lái)說(shuō)，靠近/分離程度被定義成通過(guò)將下列兩個(gè)值相乘所獲得的值第一個(gè)值通過(guò)從某幀的當(dāng)前邊緣強(qiáng)度減去前一預(yù)定幀的邊緣強(qiáng)度取得；而第二個(gè)值是當(dāng)前差值面積。例如，將從當(dāng)前幀中的邊緣強(qiáng)度減去前兩幀的邊緣強(qiáng)度所取得的值乘以當(dāng)前幀中的差值面積，并將因此而獲得的值定義成靠近/分離程度。另外，例如，將通過(guò)從當(dāng)前幀中的邊緣強(qiáng)度減去前一幀的邊緣強(qiáng)度所取得的值乘以當(dāng)前幀中的差值面積，并將因此而獲得的乘積定義成靠近/分離程度。雖然最好將校正后的值作為差值面積，但也可以應(yīng)用未經(jīng)校正的差值面積。
在手指等靠近面板的一刻，邊緣強(qiáng)度以及差值面積的值增加，相應(yīng)地，靠近/分離程度具有正的峰值。同時(shí)，在手指等從面板離開(kāi)的一刻，邊緣強(qiáng)度以及差值面積增加，靠近/分離程度具有負(fù)的峰值。因此，通過(guò)相互比較合適地設(shè)置的正閾值和靠近/分離程度，可以掌握諸如手指之類的要識(shí)別的物體靠近面板時(shí)的時(shí)間。以相似的方式，通過(guò)比較合適地設(shè)置的負(fù)閾值和靠近/分離程度，可以掌握諸如手指之類的要識(shí)別的物體從面板離開(kāi)時(shí)的時(shí)間。如圖39中所示，這些比較算術(shù)運(yùn)算的結(jié)果被輸入至接觸判定狀態(tài)機(jī)器116，并能用于下述一系列的接觸判定。
邊緣強(qiáng)度變化計(jì)算電路113計(jì)算用作關(guān)于邊緣強(qiáng)度在先前幾幀的變化程度的指標(biāo)的邊緣強(qiáng)度變化值。邊緣強(qiáng)度變化被定義成多幀中邊緣強(qiáng)度值的最大值和最小值之間的差值。例如，從先前三幀中的邊緣強(qiáng)度值，獲取其最大值和最小值，并將通過(guò)從最大值減去最小值所取得的值定義成邊緣強(qiáng)度變化。關(guān)于幀數(shù)，可以響應(yīng)于成像的幀頻和假設(shè)的手指等的接觸時(shí)間來(lái)選擇諸如4幀和5幀之類在先前的其它更合適的值。另外，可以不將邊緣強(qiáng)度變化定義成最大值和最小值之間差值而定義成邊緣強(qiáng)度的累加值本身或通過(guò)使用標(biāo)準(zhǔn)偏差值。
在手指等判定與面板接觸并停住的時(shí)間段期間，邊緣圖像變得穩(wěn)定，相應(yīng)地，邊緣強(qiáng)度變化變成小值。因此，通過(guò)將邊緣強(qiáng)度變化與合適地設(shè)置的閾值相比較，可以判定諸如手指之類要識(shí)別的物體與面板接觸并停住。如圖39中所示，該比較算術(shù)運(yùn)算的結(jié)果被輸入接觸判定狀態(tài)機(jī)器116，并能用于下述一系列接觸判定。
另外，邊緣強(qiáng)度值本身變成如上所述的諸如手指之類的物體和面板或物體的接觸區(qū)域的尺寸和面板之間的距離的指標(biāo)。因此，通過(guò)將當(dāng)前幀的邊緣強(qiáng)度值與合適的閾值相比較，可以判定手指等的接觸/非接觸。上述比較算術(shù)運(yùn)算的結(jié)果被輸入接觸判定狀態(tài)機(jī)器116，并能用于下述一序列接觸判定。
邊緣坐標(biāo)變化計(jì)算電路114計(jì)算邊緣坐標(biāo)變化值，作為過(guò)去幾幀邊緣坐標(biāo)的變化程度的指標(biāo)。具體來(lái)說(shuō)，若干幀表示成邊緣坐標(biāo)的位置坐標(biāo)被存儲(chǔ)在邊緣坐標(biāo)存儲(chǔ)電路110中，且邊緣坐標(biāo)變化計(jì)算電路114執(zhí)行多個(gè)位置坐標(biāo)的最大值和最小值與預(yù)定的閾值之間的差值的比較算術(shù)運(yùn)算。例如，從過(guò)去四幀的邊緣坐標(biāo)分別為單個(gè)掃描線方向坐標(biāo)和信號(hào)線方向坐標(biāo)取得最大值和最小值，并從最大值減去最小值。關(guān)于幀數(shù)，可以響應(yīng)于成像的幀頻和假設(shè)的手指等的接觸時(shí)間，選擇先前其它更適合的值，例如三幀和五幀。另外，可以不將邊緣坐標(biāo)變化定義成最大值和最小值之間的差值，而通過(guò)使用標(biāo)準(zhǔn)偏差等。在手指等判定與面板接觸并停住的時(shí)間段期間，邊緣坐標(biāo)變得穩(wěn)定，相應(yīng)地，邊緣坐標(biāo)變化變成小值。因此，通過(guò)將邊緣坐標(biāo)變化與合適地設(shè)置的閾值相比較，可以判定諸如手指之類要識(shí)別的物體與面板接觸并停住。該比較算術(shù)運(yùn)算的結(jié)果被輸入接觸判定狀態(tài)機(jī)器116，并能用于下述一系列接觸判定。
坐標(biāo)間距離計(jì)算電路112計(jì)算差值坐標(biāo)計(jì)算電路104使用差值圖像所獲取的位置坐標(biāo)和邊緣坐標(biāo)計(jì)算電路109通過(guò)使用邊緣圖像所獲取的位置坐標(biāo)之間的距離(坐標(biāo)間距離)。例如，坐標(biāo)間距離計(jì)算電路112將處于三個(gè)定時(shí)的坐標(biāo)(即諸如手指之類的物體靠近面板的時(shí)刻的差值坐標(biāo)、當(dāng)物體接觸面板并停住的時(shí)刻的邊緣坐標(biāo)和當(dāng)物體從面板分離的時(shí)刻的差值坐標(biāo))相比較，以計(jì)算坐標(biāo)間距離，例如，物體靠近的位置和手指離開(kāi)的位置之間的距離，和物體接觸的位置(物體在該位置停住)和物體分開(kāi)的位置之間的距離?？梢酝ㄟ^(guò)上述對(duì)靠近/分離程度、邊緣強(qiáng)度變化等的比較算術(shù)運(yùn)算的結(jié)果掌握所述三個(gè)定時(shí)。因此，如果臨時(shí)存儲(chǔ)在這些時(shí)間的差值坐標(biāo)和邊緣坐標(biāo)，就可以計(jì)算坐標(biāo)間距離。例如，通過(guò)將預(yù)定閾值與手指靠近的位置和手指離開(kāi)的位置之間的坐標(biāo)間距離相比較，可以將坐標(biāo)間距離用于區(qū)分手指的操作是手指按下的位置和手指離開(kāi)的位置相同的“點(diǎn)擊”操作，還是按下的位置和手指離開(kāi)的位置相互不同的“拖放操作”。比較算術(shù)運(yùn)算的結(jié)果被輸入接觸判定狀態(tài)機(jī)器116，并能用于下述一序列接觸判定。注意，在圖39中，省略將各比較算術(shù)運(yùn)算的結(jié)果輸入內(nèi)部距離計(jì)算電路112所通過(guò)的線以避免附圖復(fù)雜。
接觸判定狀態(tài)機(jī)器116接收以下作為輸入至少一個(gè)靠近/分離程度的比較算術(shù)運(yùn)算的結(jié)果、邊緣強(qiáng)度變化的比較算術(shù)運(yùn)算的結(jié)果、邊緣坐標(biāo)變化的比較算術(shù)運(yùn)算的結(jié)果和坐標(biāo)間距離的比較算術(shù)運(yùn)算的結(jié)果；以及幀的當(dāng)前狀態(tài)，出現(xiàn)在當(dāng)前狀態(tài)中的幀數(shù)；和預(yù)置以對(duì)應(yīng)于上述各狀態(tài)的超時(shí)幀數(shù)。然后，接觸判定狀態(tài)機(jī)器116決定下一幀的狀態(tài)。另外，接觸判定狀態(tài)機(jī)器116根據(jù)當(dāng)前幀狀態(tài)輸出要識(shí)別的物體(例如手指)是否已接觸面板的接觸標(biāo)記。注意，在圖39中，因?yàn)楦綀D變得復(fù)雜，指示當(dāng)前狀態(tài)的輸入、經(jīng)過(guò)的幀數(shù)、超時(shí)幀數(shù)等的線被省略。
圖43示出狀態(tài)機(jī)器116中的多個(gè)過(guò)渡狀態(tài)、其間的過(guò)渡途徑和過(guò)渡條件的一個(gè)例子。然而，為了防止復(fù)雜，圖43不描述所有的過(guò)渡途徑和條件。另外，還省略了通過(guò)超時(shí)的過(guò)渡。在圖43的例子中，判定諸如手指之類的要識(shí)別的物體已接觸面板用于“單擊”操作，其中在接觸面板上的某個(gè)位置一次并停住后，物體在同一位置從面板分離。狀態(tài)機(jī)器116通過(guò)各狀態(tài)(靠近狀態(tài)、接觸狀態(tài)、分離狀態(tài)和完成狀態(tài))顯示接觸判定的結(jié)果。
空閑狀態(tài)是等待手指靠近的待機(jī)狀態(tài)。當(dāng)上述靠近/分離程度大于預(yù)置正閾值且邊緣強(qiáng)度大于閾值時(shí)，判定手指已靠近面板，且過(guò)渡狀態(tài)變成靠近狀態(tài)?？拷鼱顟B(tài)是等待手指等接觸面板的待機(jī)狀態(tài)，后續(xù)的是其穩(wěn)定化。
當(dāng)邊緣強(qiáng)度保持大于閾值，且邊緣強(qiáng)度變化和邊緣坐標(biāo)變化變得小于分別設(shè)置的閾值時(shí)，判定手指等已肯定接觸面板并已穩(wěn)定，且將過(guò)渡狀態(tài)變成接觸狀態(tài)。在接觸狀態(tài)中，等待手指等的離開(kāi)的開(kāi)始。
當(dāng)邊緣強(qiáng)度變得小于閾值時(shí)，判定手指等開(kāi)始從面板離開(kāi)，并將過(guò)渡狀態(tài)變成分離狀態(tài)。分離狀態(tài)是等待手指完成分開(kāi)的待機(jī)狀態(tài)。當(dāng)靠近/分離程度小于負(fù)閾值，且為手指靠近時(shí)的坐標(biāo)與手指離開(kāi)時(shí)的坐標(biāo)之間的距離的坐標(biāo)間距離小于閾值時(shí)，判定“單擊”建立，并將過(guò)渡狀態(tài)變成完成狀態(tài)。在完成狀態(tài)中，接觸判定標(biāo)記接通，并將執(zhí)行“單擊”的事實(shí)及其位置坐標(biāo)發(fā)送至主機(jī)方CPU等。響應(yīng)于超時(shí)幀數(shù)的設(shè)置，過(guò)渡狀態(tài)從完成狀態(tài)自動(dòng)返回至空閑狀態(tài)。
注意，除了上述狀態(tài)機(jī)器116之外，還可以使用識(shí)別“雙擊”的狀態(tài)機(jī)器、識(shí)別“拖放”操作、面板的“拓印”操作等的狀態(tài)機(jī)器。
第五實(shí)施例在本實(shí)施例中，對(duì)以軟件方式顯示圖35所述的屏幕輸入時(shí)開(kāi)關(guān)的顯示照度進(jìn)行說(shuō)明。注意，因?yàn)槠渌Y(jié)構(gòu)與上述各實(shí)施例相似，這里省略重復(fù)的說(shuō)明。
圖44示出在黑背景上顯示12個(gè)白開(kāi)關(guān)并在單個(gè)開(kāi)關(guān)上顯示數(shù)字的狀態(tài)。圖45中示出如圖38所述當(dāng)按下和不按下各開(kāi)關(guān)時(shí)的信噪比。一個(gè)坐標(biāo)軸表示信噪比，橫坐標(biāo)軸表示外部光的照度。雖然當(dāng)外部光的照度高時(shí)沒(méi)有出現(xiàn)問(wèn)題，但存在信噪比在100勒克斯附近變小的問(wèn)題。其原因如下。具體來(lái)說(shuō)，當(dāng)以手指遮擋外部光的方式將陰影(信號(hào))投影在屬于各有關(guān)開(kāi)關(guān)的光學(xué)傳感器上時(shí)，由開(kāi)關(guān)的顯示光在手指上反射所形成的反射光的成分相對(duì)于陰影(信號(hào))變得比較顯著，且變成減少陰影(信號(hào))的噪聲。注意，雖然信噪比在100勒克斯附近變小，信噪比向0勒克斯上升。這是因?yàn)橥獠抗庾兊米銐蛐?，由開(kāi)關(guān)的顯示光在手指上反射所形成的反射光的成分變成一個(gè)信號(hào)，外部光變成該信號(hào)的噪聲，且當(dāng)外部光變得足夠小時(shí)信噪比變好。
因此，如圖46中所示，將開(kāi)關(guān)制成黑色并將背景制成白色。以此方式，可以抑制上述作為外部光附近的噪聲的顯示光被反射在手指上和入射至傳感器的陰影減少的現(xiàn)象。如圖47中所示，100勒克斯附近的S/N比被改善。這在只需要在約100勒克斯的照度下操作的應(yīng)用中有效。
圖48示出進(jìn)一步加至開(kāi)關(guān)的顯示的設(shè)計(jì)的例子。在此屏幕中，在圖44的開(kāi)關(guān)內(nèi)部設(shè)置黑色區(qū)域。與圖44的情況相比，黑色部分的比率大，相應(yīng)地，加寬了由外部光引起的陰影的讀取范圍。同時(shí)，也合適地提供了白色部分，因此即使在暗的地方也能確保信噪比。
根據(jù)一個(gè)實(shí)驗(yàn)，即使不將白色部分制得很大，也可以在具有約0勒克斯的照度的暗的地方讀取信息。建議開(kāi)關(guān)中的黑色(低亮度)面積占開(kāi)關(guān)的50％或以上。通過(guò)減少白色(高亮度)部分，限制了手指接觸的部分，并為用戶帶來(lái)防止錯(cuò)誤輸入的效果。為了上述原因，使白色(高亮度)部分小于黑色(低亮度)部分特別有效。
第六實(shí)施例在本實(shí)施例中，對(duì)決定上述各實(shí)施例中的各閾值的方法進(jìn)行說(shuō)明。注意，因?yàn)槠渌Y(jié)構(gòu)與上述各實(shí)施例的相似，這里省略重復(fù)說(shuō)明。
在執(zhí)行圖53所示的接觸判定的情況中，必須分別決定靠近程度、分離程度、邊緣穩(wěn)定性和坐標(biāo)穩(wěn)定性的閾值。然而，由于外部光和溫度之類的環(huán)境相述程度的最佳值被改變，因此，很難將這些程度決定在特定值。當(dāng)將程度決定在特定值時(shí)，存在相反出現(xiàn)故障的可能性。
因此，在本實(shí)施例中，預(yù)先測(cè)量在特定定時(shí)的信號(hào)的噪聲，并根據(jù)該噪聲計(jì)算閾值。具體來(lái)說(shuō)，預(yù)先測(cè)量前一刻狀態(tài)(空閑狀態(tài))中各信號(hào)的噪聲電平。自動(dòng)設(shè)置閾值，使得對(duì)于穩(wěn)定性，信號(hào)的振幅可以等于或小于空閑狀態(tài)的60％，而對(duì)于靠近/分離程度，信號(hào)的振幅可以是空閑狀態(tài)中的噪聲振幅的5-20倍。
用圖54-圖57說(shuō)明特定的例子。在各圖中，空閑時(shí)間的靠近程度的噪聲振幅由標(biāo)號(hào)S表示，而空閑時(shí)邊緣強(qiáng)度的噪聲振幅由標(biāo)號(hào)E表示。當(dāng)手指靠近時(shí)，指示靠近強(qiáng)度的信號(hào)逐漸增加，且當(dāng)信號(hào)達(dá)到S×10時(shí)，認(rèn)為該動(dòng)作是靠近。具體來(lái)說(shuō)，將S×10設(shè)置成靠近強(qiáng)度的閾值。同樣的也可以應(yīng)用于分離信號(hào)。同時(shí)，對(duì)于邊緣強(qiáng)度，當(dāng)手指接觸屏幕時(shí)，手指過(guò)得去地固定于LCD的表面。因此，感覺(jué)到邊緣強(qiáng)度變得穩(wěn)定。具體來(lái)說(shuō)，邊緣強(qiáng)度的振幅變小。當(dāng)邊緣強(qiáng)度的振幅變得等于或小于空閑時(shí)的邊緣強(qiáng)度的噪聲振幅的約0.5倍時(shí)，認(rèn)為該邊緣強(qiáng)度穩(wěn)定化了。具體來(lái)說(shuō)，將邊緣穩(wěn)定度的閾值設(shè)置在E×0.5。同樣的也可以應(yīng)用于坐標(biāo)穩(wěn)定性。
以此方式，可以在各種環(huán)境下合適地判定閾值，可以大大地減少錯(cuò)誤輸入和故障。
第七實(shí)施例圖58A示意地示出其中具有本實(shí)施例中的顯示器的機(jī)殼的側(cè)視圖，圖58B示意地示出機(jī)殼的平面圖，而圖5C示意地示出顯示器的平面圖。
顯示器134包括光學(xué)傳感器單元134a。機(jī)殼133包括顯示器134、透明部分133a和陰影部分133b。例如，顯示器134是其中集成了光學(xué)傳感器的液晶顯示器等。例如，機(jī)殼133是蜂窩電話的機(jī)殼。透明部分133a設(shè)置在顯示單元和顯示器134的光學(xué)傳感器單元134a上，且透明部分133的外圍變成不允許光通過(guò)的陰影部分133b。
在該結(jié)構(gòu)中，當(dāng)手指132已接觸透明部分133a時(shí)，手指132遮擋周圍環(huán)境光131，從而在屏幕上形成陰影137。光學(xué)傳感器134a檢測(cè)出該陰影，從而使得可以計(jì)算手指所接觸的位置的坐標(biāo)139。
然而，為了保護(hù)屏幕，通常機(jī)殼133和透明部分133a和顯示器134相互隔開(kāi)一些。因此，當(dāng)如圖58A所示環(huán)境光131從對(duì)角線方向入射到顯示器134上時(shí)，手指實(shí)際接觸的透明部分上的位置136和計(jì)算出的坐標(biāo)139相互位移，這是一個(gè)問(wèn)題。
同時(shí)，當(dāng)環(huán)境光131對(duì)角地入射時(shí)，機(jī)殼133的陰影部分133b也在屏幕上形成陰影138。因?yàn)榭梢灶A(yù)先掌握機(jī)殼133和顯示器134的相對(duì)位置，可以根據(jù)通過(guò)光學(xué)傳感器單元134a感知機(jī)殼133的陰影138所獲取的灰度信息計(jì)算用于掌握正確的接觸位置的校正量140。
因此，在本實(shí)施例中，通過(guò)陰影部分133b投射到屏幕上的陰影由光學(xué)傳感器單元134a感知，從而檢測(cè)到從其周圍入射到屏幕上的光的入射方向，且根據(jù)入射方向，校正輸入的坐標(biāo)的坐標(biāo)值。
圖59示出從灰度信息計(jì)算校正量的方法的特定例子。如本圖的虛線所示，光學(xué)傳感器單元中的象素，例如從光學(xué)傳感器單元的四個(gè)邊中的每一邊數(shù)起的8個(gè)象素或以下，被專門(mén)用于計(jì)算校正量。圖60示出當(dāng)使環(huán)境光從右側(cè)入射時(shí)對(duì)于從X軸的較大點(diǎn)數(shù)的8個(gè)象素，X軸和沿Y軸方向取的平均灰度值G(X)之間的關(guān)系。因?yàn)橛覀?cè)機(jī)殼的陰影形成，當(dāng)X增加時(shí)平均灰度減小。將平均灰度值變得小于閾值G0的象素的象素?cái)?shù)定義成X軸的校正量。例如，在圖60中，X軸的校正量定義成+4。
同樣，在平均灰度值變成小于從X軸的較小點(diǎn)數(shù)的8個(gè)象素中的閾值的情況中，有關(guān)象素的數(shù)量被定義成X軸的校正量。然而，在此情況下，對(duì)負(fù)的一側(cè)校正。Y坐標(biāo)中的校正量也可以用完全相同的方法獲取。
第八實(shí)施例本實(shí)施例的顯示器的基本結(jié)構(gòu)與圖1-圖5所述的相似。另外，同樣在本實(shí)施例中，如圖35所示，作為使物體靠近的區(qū)域，假設(shè)第一至第十二開(kāi)關(guān)被顯示在屏幕上，并假設(shè)判定了手指接觸哪一個(gè)開(kāi)關(guān)。
本實(shí)施例的顯示器中的檢測(cè)IC 4的基本結(jié)構(gòu)與第三實(shí)施例中用圖36所述的相似。具體來(lái)說(shuō)，校準(zhǔn)電路93根據(jù)外部光的變化改變操作點(diǎn)。
然而，如果手指/手的靠近經(jīng)常改變操作點(diǎn)，則不能執(zhí)行其準(zhǔn)確的讀取。具體來(lái)說(shuō)，當(dāng)希望通過(guò)差值圖像檢測(cè)手指動(dòng)作時(shí)，如果由于光學(xué)傳感器的驅(qū)動(dòng)條件的變化檢測(cè)到整個(gè)讀取的圖像中的差值則出現(xiàn)過(guò)度噪聲。
因此，根據(jù)整個(gè)屏幕的光學(xué)傳感器的輸出值不輸出平均值，但根據(jù)設(shè)置在屏幕上的區(qū)域以外的區(qū)域上的光學(xué)傳感器的輸出值驅(qū)動(dòng)條件改變。例如，分配即使手指靠近那也不被遮擋的屏幕的上部分作為有關(guān)區(qū)域。
圖61示出在根據(jù)整個(gè)屏幕的光學(xué)傳感器的輸出值輸出平均值的情況中的屏幕。圖62示出在此情況下的灰度直方圖。虛線示出手指靠近前的直方圖，而實(shí)線示出手指靠近時(shí)的直方圖。
與此相反，圖63示出根據(jù)在開(kāi)關(guān)的區(qū)域以外的屏幕的上部分上的光學(xué)傳感器的輸出值輸出平均值的情況中的屏幕，而圖64示出此情況中的灰度直方圖。這里，使用設(shè)置在圖63的虛線所示的區(qū)域上的光學(xué)傳感器的輸出值。圖64中的實(shí)線和虛線之間的關(guān)系與圖62的相似。
如從圖62和圖64中看出的，當(dāng)手指靠近時(shí)，與手指的陰影相對(duì)應(yīng)的具有低灰度值的面積增加，且直方圖位移至低灰度值一方。
當(dāng)將圖62和圖64相互比較時(shí)，在使用整個(gè)屏幕的光學(xué)傳感器的情況下，手指靠近前的直方圖的平均值1移至手指靠近時(shí)其平均值2，且灰度平均值大幅下降。與此相反，在只使用屏幕的上部分上的光學(xué)傳感器的情況下，灰度直方圖的采樣區(qū)域限于圖63的虛線。這樣，在手指靠近前后陰影較少投影在采樣區(qū)域上，因此，采樣區(qū)域中的灰度平均值的位移減小。因此，可以避免對(duì)手指和手的靠近的過(guò)敏反應(yīng)，并可以準(zhǔn)確地只讀取外部光的變化。
圖65示出在手指靠近之前和之后灰度平均值隨時(shí)間的變化。此圖的虛線示出在使用整個(gè)屏幕的光學(xué)傳感器的情況下平均值隨時(shí)間的變化，其中平均值通過(guò)手指的靠近被大大地改變。與此相反，此圖的實(shí)線示出屏幕的上部分上的采樣區(qū)域中的平均值隨時(shí)間的變化，其中在手指靠近前后該平均值沒(méi)有太大改變。同時(shí)，當(dāng)外部光的照度大大改變時(shí)，虛線所示的采樣區(qū)域的灰度平均值與外部光連鎖地位移，因此校準(zhǔn)有效地起作用。
考慮到在檢測(cè)IC的內(nèi)部執(zhí)行校準(zhǔn)，在從整個(gè)屏幕計(jì)算平均值的情況下必須等待來(lái)自整個(gè)屏幕的光學(xué)傳感器的輸出值。與此相反，如果只從屏幕的上部分上的特定區(qū)域計(jì)算平均值，則存在不必等待來(lái)自整個(gè)屏幕的光學(xué)傳感器的輸出值的優(yōu)點(diǎn)。
注意，雖然在本實(shí)施例中通過(guò)觀察“平均值”判定是否執(zhí)行校準(zhǔn)，要觀察的目標(biāo)不限于“平均值”。為了判定光學(xué)傳感器的驅(qū)動(dòng)條件是否合適，只需使用基于來(lái)自圖像的輸出值的某些統(tǒng)計(jì)量。例如，可以使用灰度直方圖的中心值(中間值)。然而，用于獲取“平均值”的電路尺寸較小，具有能減少檢測(cè)IC的成本的優(yōu)點(diǎn)。
最好使采樣區(qū)域在手指的陰影沒(méi)有投影的范圍內(nèi)稍大。因此，如圖66和圖67所示，在用戶的輸入手是右手的情況和有關(guān)的手是左手的情況之間使采樣的區(qū)域相對(duì)于屏幕的中心不對(duì)稱是有效的。當(dāng)用戶購(gòu)買(mǎi)終端時(shí)可以進(jìn)行此設(shè)置。例如，構(gòu)思如下。如圖66所示假設(shè)更常用右手輸入，則陰影投影在屏幕的右方的概率稍高，而陰影投影在屏幕的左方的概率銷低。因此，如此圖的虛線所示，在屏幕的左上方定義用于校準(zhǔn)的采樣區(qū)域就足夠了。與此相反，如圖67中所示假設(shè)更常用左手輸入，因此，如此圖的虛線所示，在屏幕的右上方定義用于校準(zhǔn)的采樣區(qū)域就足夠了。
如上所述，根據(jù)本實(shí)施例，根據(jù)設(shè)置在物體靠近的區(qū)域以外的區(qū)域上的光學(xué)傳感器的輸出值改變光學(xué)傳感器的驅(qū)動(dòng)條件，從而使得校準(zhǔn)很難被物體靠近屏幕時(shí)的陰影的影響所影響。因此，可以準(zhǔn)確地掌握由于外部光的照度變化引起的光學(xué)傳感器的輸出的變化。
第九實(shí)施例在本實(shí)施例中，只有校準(zhǔn)電路93的功能與第三實(shí)施例不同，其它基本結(jié)構(gòu)與第三實(shí)施例的相似。因此，這里，只說(shuō)明校準(zhǔn)電路93而省略對(duì)與第三實(shí)施例相似的部分的重復(fù)說(shuō)明。
在本實(shí)施例中，實(shí)時(shí)執(zhí)行校準(zhǔn)。這是因?yàn)樵谀承┣闆r下，如果只在運(yùn)送顯示器或打開(kāi)電源時(shí)執(zhí)行校準(zhǔn)是不夠的。例如，這是因?yàn)樵谑褂媒K端時(shí)外部光的照度會(huì)不時(shí)改變，或即使外部光的照度不變，面板表面的照度有時(shí)由于手持屏幕的角度變化而大大地改變。
對(duì)本實(shí)施例的校準(zhǔn)電路93，如圖68中所示，依次輸入通過(guò)對(duì)成像的圖像的16×16象素中的每一個(gè)進(jìn)行面積調(diào)制處理而形成的15×20×8位的灰度數(shù)據(jù)。如上所述執(zhí)行疏化處理，從而實(shí)現(xiàn)校準(zhǔn)電路93中的實(shí)時(shí)處理的負(fù)載的減少。
同時(shí)，當(dāng)手指靠近/接觸面板表面時(shí)最好敏感地出現(xiàn)通過(guò)校準(zhǔn)的操作點(diǎn)的變化。因此，校準(zhǔn)電路93產(chǎn)生灰度直方圖，并輸出控制信號(hào)從而可以將包括灰度直方圖中的中心的上方值設(shè)置在預(yù)定范圍內(nèi)。已接收到控制信號(hào)的DAC 94和電平移動(dòng)器91調(diào)節(jié)曝光時(shí)間和預(yù)充電時(shí)間中的一個(gè)。
接著說(shuō)明集中在灰度直方圖的上方值的校準(zhǔn)比集中在平均值上的校準(zhǔn)的穩(wěn)定性更好。
圖69示出手指靠近前的灰度直方圖，而圖70示出手指靠近后的灰度直方圖。在每一幅圖中，顯示出平均值和中心值(中間值)。注意，在圖70中，虛線表示與圖69中相同的直方圖，且虛線箭頭表示其平均值。
如這些圖中所示，當(dāng)假設(shè)在外部光下按下屏幕中心附近的開(kāi)關(guān)的情況時(shí)，入射到光學(xué)傳感器上的光量隨著手指和手掌靠近屏幕而逐漸減少，且灰度平均值向其減少的方向變化。如果光學(xué)傳感器的操作條件敏感地響應(yīng)于上述靠近，在差值處理的情況下，伴隨手指動(dòng)作分量以外的操作點(diǎn)的變化的整個(gè)灰度變化作為噪聲被加至差值圖像。
與此相反，從直方圖的中心的上方灰度值較少受到上述噪聲的影響。原因如下。因?yàn)槭种傅年幱熬哂械突叶戎?，手指的陰影大大地影響了直方圖的下部分；然而，較少影響包括灰度直方圖的中心在內(nèi)的上部分。如圖70中所示，雖然平均值位移至較低灰度，中間值較少向其位移。因此，可以說(shuō)中間值的穩(wěn)定性好。
當(dāng)然，可以通過(guò)使用例如在從灰度直方圖的上部分1/3的位置處的灰度值和在從灰度直方圖的上部分1/4的位置處的灰度值代替該中間值來(lái)執(zhí)行類似的處理。通過(guò)使用上方灰度值，即使依據(jù)光源和手的重疊方式在整個(gè)屏幕上形成手指靠近其的情況中手指的陰影，也不必執(zhí)行校準(zhǔn)，從而可以提高操作穩(wěn)定性。
只有在外部光顯著變化時(shí)，灰度直方圖的上方灰度值才改變。使用上方灰度值的程度取決于當(dāng)手指靠近那里時(shí)屏幕被遮擋的程度。例如，當(dāng)屏幕的大小充分地大于諸如手指和手之類的物體時(shí)，中間值足夠，而當(dāng)屏幕的大小約等于手指或手時(shí)，從上部分?jǐn)?shù)起約1/5的灰度值較好。如上所述，在校準(zhǔn)電路93中，最好將上方灰度值設(shè)置成可以根據(jù)屏幕和物體的大小而改變。
另外，如果連續(xù)改變諸如預(yù)充電電壓和曝光時(shí)間之類的傳感器驅(qū)動(dòng)條件的參數(shù)，則控制其要花費(fèi)時(shí)間。因此，最好預(yù)先準(zhǔn)備一個(gè)以分立的方式顯示灰度值的預(yù)定范圍與光學(xué)傳感器的曝光時(shí)間和預(yù)充電電壓中至少一個(gè)之間的關(guān)系的表格。此情況中表格中的參數(shù)應(yīng)具有與相鄰參數(shù)的重疊的部分。這是因?yàn)?，不這樣會(huì)出現(xiàn)當(dāng)將校準(zhǔn)應(yīng)用于其邊界部分時(shí)處理落入無(wú)限循環(huán)的情況。另外，以一種方式制作表格使得曝光時(shí)間在允許的范圍內(nèi)最大化且使預(yù)充電電壓改變。作為滿足上述條件的表格，例如確定圖71的表格，其中改變預(yù)充電電壓和曝光時(shí)間的方法符合上述條件。
此表格設(shè)置預(yù)充電電壓Vprc、曝光時(shí)間和最小值及最小值(兩者均表示中間值的范圍)之間的關(guān)系。圖72是將圖71的表格圖形化的圖。
預(yù)充電電壓和曝光時(shí)間都不以相同的間距逐漸變化，但對(duì)間距進(jìn)行設(shè)置使將預(yù)充電電壓和曝光時(shí)間移至合適的條件可以花較短的時(shí)間。另外，在允許的范圍內(nèi)將曝光時(shí)間最大化并優(yōu)先改變預(yù)充電時(shí)間的原因是因?yàn)槠毓鈺r(shí)間越長(zhǎng)，如圖73所示信噪比越高。
接著說(shuō)明通過(guò)使用上述表格實(shí)時(shí)地控制曝光時(shí)間和預(yù)充電時(shí)間的處理。
圖74為示出用于通過(guò)線性搜索方法設(shè)置曝光時(shí)間和預(yù)充電電壓的處理的流程的流程圖。這里，如圖71中所示，預(yù)先將按降序?yàn)橹T如充電電壓、曝光時(shí)間、中間值的最小值和最大值之類的各參數(shù)之間的各關(guān)系分配逐漸增加的數(shù)字N。另外，預(yù)先進(jìn)行下列設(shè)置，其中當(dāng)數(shù)字N增加時(shí)將由中間值的最小值和最大值定義的中間值的預(yù)定范圍變成更高的灰度值，并且在中間值改變后改變預(yù)充電電壓和曝光時(shí)間。
圖74的線性搜索處理包括初始值的設(shè)置處理(步驟S1和S2)、測(cè)量的中間值在預(yù)定范圍內(nèi)時(shí)的正常成像循環(huán)(步驟S3-S5)和測(cè)量的中間值不在預(yù)定范圍內(nèi)時(shí)的線性搜索循環(huán)(步驟S6-S9)。
在步驟S1中，將N的最大值Nmax的1/2設(shè)置在初始值N。
在步驟S2中，從表格中讀取與第N欄相應(yīng)的預(yù)充電電壓Vprc和曝光時(shí)間，這些值由校準(zhǔn)電路93設(shè)置，并輸出基于這些值的控制信號(hào)。
在步驟S3中，圖像由顯示單元2通過(guò)使用光學(xué)傳感器8成像，成像的圖像的輸出值由調(diào)制電路92調(diào)制，而灰度直方圖的中間值由校準(zhǔn)電路93測(cè)量。
在步驟S4中，校準(zhǔn)電路93讀出與表格第N欄相對(duì)應(yīng)的最大值Dn，并將最大值Dn與測(cè)量到的中間值比較。當(dāng)測(cè)量到的中間值小于最大值時(shí)，過(guò)程進(jìn)入步驟S5，而當(dāng)測(cè)量到的中間值較大時(shí)，過(guò)程進(jìn)入步驟S6。
在步驟S5中，校準(zhǔn)電路93讀出與表格第N欄相對(duì)應(yīng)的最小值Cn，并將最小值Cn與測(cè)量到的中間值比較。當(dāng)測(cè)量到的中間值大于最小值時(shí)，過(guò)程進(jìn)入步驟S3，而當(dāng)測(cè)量到的中間值較小時(shí)，過(guò)程進(jìn)入步驟S8。
在步驟S6和S7中，為了使測(cè)量到的中間值能處在小于最大值的范圍內(nèi)，N增加1，然后過(guò)程返回至步驟S2。當(dāng)N不能增加時(shí)，過(guò)程返回步驟S3而不改變N。
在步驟S8和S9中，為了使測(cè)量到的中間值能處在大于最小值的范圍內(nèi)，N減小1，然后過(guò)程返回至步驟S2。當(dāng)N不能增加時(shí)，過(guò)程返回步驟S3而不改變N。
通過(guò)上述線性搜索處理，使得可以實(shí)時(shí)地設(shè)置合適的預(yù)充電電壓和曝光時(shí)間。在此技術(shù)中，當(dāng)狀態(tài)突然從暗變亮?xí)r，或相反，當(dāng)狀態(tài)突然從亮變暗時(shí)，N幀的時(shí)間要求最長(zhǎng)直至進(jìn)行了合適的設(shè)置。
接著說(shuō)明作為另一技術(shù)的對(duì)分搜索方法。圖75是示出用于通過(guò)對(duì)分搜索方法設(shè)置曝光時(shí)間和預(yù)充電電壓的處理的流程的流程圖。這里也使用上述表格。
此圖中的對(duì)分搜索處理包括初始值的設(shè)置處理(步驟S21和S22)、測(cè)量到的中間值處在預(yù)定范圍內(nèi)時(shí)的正常成像循環(huán)(步驟S24-S26)、死鎖判定處理(步驟S27和S28及步驟S32和S33)和測(cè)量到的中間值不在預(yù)定范圍內(nèi)時(shí)的對(duì)分搜索循環(huán)(步驟S29-S31和步驟S34-S36)。
在步驟S21中，將N的最大值Nmax的1/2設(shè)置在初始值N。
在步驟S22中，從表格讀取與第N欄相應(yīng)的預(yù)充電電壓Vprc和曝光時(shí)間，這些值由校準(zhǔn)電路93設(shè)置，并輸出基于這些值的控制信號(hào)。
在步驟S24中，圖像由顯示單元2通過(guò)使用光學(xué)傳感器8成像，成像的圖像的輸出值由調(diào)制電路92調(diào)制，而灰度直方圖的中間值由校準(zhǔn)電路93測(cè)量。
在步驟S25中，校準(zhǔn)電路93讀出與表格第N欄相對(duì)應(yīng)的最大值Dn，并將最大值Dn與測(cè)量到的中間值比較。當(dāng)測(cè)量到的中間值小于最大值時(shí)，過(guò)程進(jìn)入步驟S26，而當(dāng)測(cè)量到的中間值較大時(shí)，過(guò)程進(jìn)入步驟S27。
在步驟S26中，校準(zhǔn)電路93讀出與表格第N欄相對(duì)應(yīng)的最小值Cn，并將最小值Cn與測(cè)量到的中間值比較。當(dāng)測(cè)量到的中間值大于最小值時(shí)，過(guò)程進(jìn)入步驟S24，而當(dāng)測(cè)量到的中間值較小時(shí)，過(guò)程進(jìn)入步驟S32。
在步驟S27中，將N的當(dāng)前值替換成變量L，并且Nmax的值替換成變量R。
在步驟S28中，判定L和R是否相等。這是對(duì)于N是否達(dá)到表格的結(jié)尾的判定。當(dāng)L和R相等時(shí)，N不能改變，因此，過(guò)程返回步驟S24而不做任何事情。同時(shí)，在L和R不相同時(shí)，過(guò)程進(jìn)入步驟S29。
在步驟S29中，校準(zhǔn)電路93取(L+R)/2的值作為N的新值，讀取并設(shè)置與有關(guān)的第N欄相對(duì)應(yīng)的預(yù)充電電壓和曝光時(shí)間，并輸出基于這些值的控制信號(hào)。
在步驟S30中，圖像由顯示單元2通過(guò)使用光學(xué)傳感器8成像，成像的圖像的輸出值由調(diào)制電路92調(diào)制，灰度直方圖的中間值由校準(zhǔn)電路93測(cè)量。
在步驟S31中，判定測(cè)量到的中間值是否在由與有關(guān)的數(shù)字N一欄相對(duì)應(yīng)的最小值和最大值定義的范圍內(nèi)。當(dāng)測(cè)量到的值大于最大值時(shí)，取L和N相等，且過(guò)程返回步驟S28。當(dāng)測(cè)量到的值小于最小值時(shí)，取R和N相等，且過(guò)程返回步驟S28。當(dāng)測(cè)量到的值在由最小值和最大值所定義的范圍內(nèi)時(shí)，測(cè)量值在正常范圍內(nèi)，且相應(yīng)地，過(guò)程返回正常循環(huán)中的步驟S24。
同時(shí)，在步驟S32中，將N的當(dāng)前值替換成變量R，并將Nmin的值替換成變量L。
在步驟S33中，判定L和R是否相等。這是判定N是否已達(dá)到表格的結(jié)尾。當(dāng)L和R相等時(shí)，N不能改變，因此，過(guò)程返回至步驟S24而不做任何事情。同時(shí)，當(dāng)L和R不相同時(shí)，過(guò)程進(jìn)入步驟S34。
在步驟S34中，校準(zhǔn)電路93取(L+R)/2的值作為N的新值，讀取并設(shè)置與有關(guān)的第N欄相對(duì)應(yīng)的預(yù)充電電壓和曝光時(shí)間，并輸出基于這些值的控制信號(hào)。
在步驟S35中，圖像由顯示單元2通過(guò)使用光學(xué)傳感器8成像，成像的圖像的輸出值由調(diào)制電路92調(diào)制，灰度直方圖的中間值由校準(zhǔn)電路93測(cè)量。
在步驟S36中，判定測(cè)量到的中間值是否在由與有關(guān)的數(shù)字N一欄相對(duì)應(yīng)的最小值和最大值定義的范圍內(nèi)。當(dāng)測(cè)量到的值大于最大值時(shí)，取L和N相等，且過(guò)程返回步驟S33。當(dāng)測(cè)量到的值小于最小值時(shí)，取R和N相等，且過(guò)程返回步驟S33。當(dāng)測(cè)量到的值在由最小值和最大值所定義的范圍內(nèi)時(shí)，測(cè)量值在正常范圍內(nèi)，且相應(yīng)地，過(guò)程返回正常循環(huán)中的步驟S24。
通過(guò)對(duì)分搜索處理，使得可以實(shí)時(shí)地設(shè)置合適的預(yù)充電電壓和曝光時(shí)間。在此技術(shù)中，在進(jìn)行了合適的設(shè)置之前僅要求log2N幀的時(shí)間最長(zhǎng)，并且使得可以進(jìn)行比上述線性搜索處理更快的處理。
如上所述，根據(jù)本實(shí)施例，控制光學(xué)傳感器的驅(qū)動(dòng)條件使得可以將包括灰度直方圖中的中心的上方值設(shè)置在預(yù)定范圍內(nèi)。這樣，校準(zhǔn)就變得很難被在物體靠近時(shí)出現(xiàn)的陰影中所引起的低灰度值的變化的影響所影響。因此，可以準(zhǔn)確地掌握由外部光的照度變化引起的光學(xué)傳感器的輸出的變化。
根據(jù)本實(shí)施例，通過(guò)使用以分立的方式顯示曝光時(shí)間、預(yù)充電電壓和光學(xué)傳感器的預(yù)定范圍之間的關(guān)系的表格來(lái)進(jìn)行控制，從而使得可以比連續(xù)改變曝光時(shí)間和預(yù)充電時(shí)間節(jié)省用于控制的時(shí)間。
根據(jù)本實(shí)施例，將上灰度值設(shè)置成與屏幕和物體的大小相對(duì)應(yīng)地可變，從而使得可以使用與屏幕和物體的大小相對(duì)應(yīng)的合適灰度值進(jìn)行控制。
根據(jù)本實(shí)施例，改變預(yù)充電電壓，并在允許的范圍內(nèi)最大化曝光時(shí)間，從而使得可以提高信噪比。
根據(jù)本實(shí)施例，通過(guò)使用線性搜索方法，可以快速而準(zhǔn)確地獲取曝光時(shí)間和預(yù)充電電壓，從而灰度值能處于預(yù)定范圍內(nèi)。
根據(jù)本實(shí)施例，通過(guò)使用對(duì)分搜索方法，可以以比線性搜索方法更高的速度獲取曝光時(shí)間和預(yù)充電電壓。
根據(jù)本實(shí)施例，通過(guò)使用其中象素經(jīng)過(guò)對(duì)各固定區(qū)域的疏化處理的灰度值，可以減少用于改變光學(xué)傳感器的驅(qū)動(dòng)條件的處理工作量。
另外，在本實(shí)施例中，如圖63、圖66和圖67所示，限制用于計(jì)算中值等的光學(xué)傳感器的區(qū)域也是有效的。通常，開(kāi)關(guān)顯示部分之外的屏幕的上部分難以被手指或手的陰影遮擋。因此，想到很少有由于手指的靠近而引起的灰度直方圖的變化，且只有在外部光的照度真地大幅改變，才出現(xiàn)灰度直方圖變化，且中值等也改變。
另外，雖然在本實(shí)施例中已顯示了在中值等變化之后立即改變諸如預(yù)充電電壓之類的驅(qū)動(dòng)條件的例子，也可以提供預(yù)定待機(jī)時(shí)間。在中值變化的開(kāi)始，仍不明顯該變化是由外部光的變化引起的還是由于手指的靠近操作而引起的。當(dāng)變化是由外部光的變化引起的時(shí)候，應(yīng)改變驅(qū)動(dòng)條件。當(dāng)變化是由手指的靠近而引起的時(shí)候，不必改變驅(qū)動(dòng)條件，因?yàn)橹兄档冗^(guò)一會(huì)兒就返回初始值。當(dāng)中值等返回其初始值到了不必在預(yù)定待機(jī)時(shí)間(例如1秒)后改變驅(qū)動(dòng)條件的程度時(shí)，不改變驅(qū)動(dòng)條件。當(dāng)連續(xù)地改變中值到了必須在預(yù)定待機(jī)時(shí)間后改變驅(qū)動(dòng)條件的程度時(shí)，改變驅(qū)動(dòng)條件。這樣，可以大大減少手指暫時(shí)靠近的情況中的過(guò)分校準(zhǔn)。
檢測(cè)IC中的變化點(diǎn)中的預(yù)定時(shí)間是手指的接觸判定所需的時(shí)間。例如，預(yù)定時(shí)間被定義成比圖38中手指靠近時(shí)的第一峰值和手指離開(kāi)時(shí)的第二峰值之間的時(shí)間稍長(zhǎng)的時(shí)間。這是判定了上限的時(shí)間，例如，“在0.5秒內(nèi)”。然后，將在此預(yù)定時(shí)間段內(nèi)的中值等預(yù)先存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器和檢測(cè)IC中的寄存器中。
注意，雖然在上述各實(shí)施例中以手指已接觸屏幕的情況作為例子進(jìn)行說(shuō)明，作為接觸屏幕的物體，也可以使用附加了諸如LED、白色吉祥物(mascot)之類的光源的光筆。另選地，可以使用具有金屬鏡面的金屬件、筆套等。
第十實(shí)施例雖然在第一實(shí)施例中在比較器41中將信號(hào)線的電位和固定參考電壓相比較，但在本實(shí)施例中使用響應(yīng)于比較器的輸出而改變的可變參考電壓而不是固定參考電壓。本實(shí)施例中的顯示器的基本結(jié)構(gòu)與第一實(shí)施例的相似，因此這里只對(duì)比較器和參考電壓進(jìn)行說(shuō)明，并省略與第一實(shí)施例相似的部分的重復(fù)說(shuō)明。
在將如第一實(shí)施例中的比較器41的參考電壓固定的情況下，不能輸出與周圍環(huán)境光的照度變化相適應(yīng)的比較結(jié)果。另外，如果為了提供固定參考電壓而為各比較器41提供參考電源40，則電路尺寸變得龐大。
因此，在本實(shí)施例中，如圖76中所示，由并/串轉(zhuǎn)換器42對(duì)為各象素提供的各比較器41的輸出值進(jìn)行并/串轉(zhuǎn)換，然后輸出，并與有關(guān)的輸出值相應(yīng)地改變比較器41的參考電壓。該可變參考電壓是由圖77中所示的算術(shù)運(yùn)算電路51決定的。
如圖77中所示，本實(shí)施例的顯示器包括陣列基片1上的顯示單元2、算術(shù)運(yùn)算電路51、LCD柵極驅(qū)動(dòng)器電路52、顯示電路53和光輸入柵極驅(qū)動(dòng)器電路54。
根據(jù)一幀中的比較器41的輸出值，算術(shù)運(yùn)算電路51改變下一幀中比較器的參考電壓，從而使比較器41可以輸出與外部光的照度相應(yīng)的合適的比較結(jié)果。例如，在包括諸如識(shí)別由手指或筆引起的陰影的光輸入功能的顯示器中，當(dāng)亮的狀態(tài)由“1”表示而暗的狀態(tài)由“0”表示時(shí)，如果因?yàn)榄h(huán)境很亮各比較器41的所有輸出值為1，則調(diào)節(jié)參考電壓值使得在比較器的輸出中產(chǎn)生“0”。相反，當(dāng)因?yàn)榄h(huán)境很暗各比較器的許多輸出值為“0”時(shí)，調(diào)節(jié)參考電壓值使得在比較器的輸出中的“1”增加。在參考電壓值達(dá)到可以識(shí)別固定區(qū)域中亮和暗之間的區(qū)別的值之前繼續(xù)此調(diào)節(jié)。
LCD柵極驅(qū)動(dòng)器電路52對(duì)用于將各象素的視頻信號(hào)輸出至象素電極的開(kāi)關(guān)執(zhí)行ON/OFF控制。顯示電路53將視頻信號(hào)輸出至顯示單元2。光學(xué)輸出柵極驅(qū)動(dòng)器電路54對(duì)用于控制各象素的光學(xué)傳感器的輸出的開(kāi)關(guān)執(zhí)行ON/OFF控制。
如上所述，根據(jù)本實(shí)施例，與比較器41的輸出值相對(duì)應(yīng)地改變各比較器41的參考電壓，因此比較器41能輸出與周圍環(huán)境光的照度相應(yīng)的合適的比較結(jié)果。另外，可以幾乎不增加布線而實(shí)現(xiàn)本實(shí)施例。
第十一實(shí)施例圖78是示出本實(shí)施例中的顯示器的示意結(jié)構(gòu)的方框圖。本圖的顯示器包括象素區(qū)1和微型計(jì)算機(jī)3，還包括信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路4、掃描線驅(qū)動(dòng)電路5和串行信號(hào)輸出電路6。
在象素區(qū)1中，多條掃描線和多條信號(hào)線被布線成相互交叉，且象素設(shè)置在各交點(diǎn)上。微型計(jì)算機(jī)3比較要根據(jù)各象素的多灰度數(shù)據(jù)判定的值和閾值的大小。多灰度數(shù)據(jù)與由光學(xué)傳感器元件2所接收到的光強(qiáng)度相對(duì)應(yīng)。然后，微型計(jì)算機(jī)3對(duì)要判定的值執(zhí)行二元判定。信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路4驅(qū)動(dòng)信號(hào)線，而掃描線驅(qū)動(dòng)電路5驅(qū)動(dòng)掃描線。串行信號(hào)輸出電路6連續(xù)將從對(duì)應(yīng)的光學(xué)傳感器元件2成像的圖像中獲取的具有兩個(gè)灰度級(jí)的成像數(shù)據(jù)輸出至微型計(jì)算機(jī)3。這里，對(duì)于微型計(jì)算機(jī)3，使用了通過(guò)總線與玻璃制成的陣列基片7上的電路連接的外部IC；然而，也可以將微型計(jì)算機(jī)3安裝在陣列基片7上。
象素區(qū)1中的各象素包括用于將電壓施加至液晶層的象素電極、開(kāi)關(guān)元件和光學(xué)傳感器元件2。開(kāi)關(guān)元件根據(jù)提供給掃描線的掃描信號(hào)的指令通斷，從而在合適的定時(shí)將提供給掃描線的視頻信號(hào)施加至象素電極。將例如薄膜晶體管用于開(kāi)關(guān)元件。光學(xué)傳感器元件2從外部接收光，并將光轉(zhuǎn)換成電流。將例如包括p區(qū)、I區(qū)和n區(qū)的柵極控制型二極管用于光學(xué)傳感器元件。
當(dāng)光學(xué)傳感器元件2是柵極控制型二極管時(shí)，可以通過(guò)改變柵極的電壓或通過(guò)改變光學(xué)傳感器元件2的寬度和長(zhǎng)度中至少一個(gè)來(lái)調(diào)節(jié)光學(xué)傳感器元件2的靈敏度。
微型計(jì)算機(jī)3包括為執(zhí)行二元判定設(shè)置閾值的寄存器，將該閾值與要判定的值相比較。然后，從由各光學(xué)傳感器元件2成像的圖像獲取的各象素的具有兩個(gè)灰度級(jí)的數(shù)據(jù)計(jì)算多灰度級(jí)數(shù)據(jù)，并根據(jù)多灰度級(jí)數(shù)據(jù)將要判定的值與閾值相互比大小。以此方式執(zhí)行二元判定。
如圖79的橫截面圖中所示，本實(shí)施例的顯示器包括在玻璃制成的陣列基片7和設(shè)置在其對(duì)面的反基片8之間的間隙中具有液晶層9的液晶元件10，其中背光燈11設(shè)置在反基片8的外部。另外，在陣列基片7的外部，設(shè)置了用于保護(hù)屏幕不受機(jī)械壓力經(jīng)過(guò)表面處理的防護(hù)板12。
由背光燈11輸出的光通過(guò)反基片8、液晶層9、陣列基片7和防護(hù)板12輸出到顯示器的外部。一部分光在液晶顯示元件10和防護(hù)板12之間的界面上被反射。注意在界面上反射的光被稱為雜散光。
當(dāng)作為物體的人的手指13靠近防護(hù)板12的外表面時(shí)，由液晶元件10上的陣列基片7上的各光學(xué)傳感器元件2接收在手指上反射的反射光以及雜散光和從外部發(fā)射的外部光。光學(xué)傳感器元件2輸出與接收到的光量相對(duì)應(yīng)的電流。通過(guò)數(shù)字信號(hào)處理，微型計(jì)算機(jī)3從在各光學(xué)傳感器元件2檢測(cè)到的二元數(shù)據(jù)計(jì)算多灰度級(jí)數(shù)據(jù)，從而獲取一個(gè)可識(shí)別手指13在屏幕上所處的區(qū)域的成像的圖像。
接著，具體說(shuō)明用于從該2-灰度級(jí)數(shù)據(jù)獲取多灰度級(jí)數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)和數(shù)字信號(hào)處理。圖80示出顯示器的屏幕的部分放大的區(qū)域中的光學(xué)傳感器元件的敏感度。這里，將靈敏度不同的9種光學(xué)傳感器元件2設(shè)置成各3×3象素的幻方。此圖中的數(shù)字表示光學(xué)傳感器元件2的靈敏度。相對(duì)于固定光流過(guò)光學(xué)傳感器元件2的光電流的值與這些數(shù)字成正比地增加。
微型計(jì)算機(jī)3以下列方式對(duì)由光學(xué)傳感器元件2讀取的二元信號(hào)執(zhí)行數(shù)字處理。首先，將由包括所關(guān)注象素本身在內(nèi)的周圍9個(gè)象素讀取的2-灰度級(jí)數(shù)據(jù)(每個(gè)都是0或1)的平均值定義成有關(guān)的所關(guān)注象素的灰度值。然后，通過(guò)對(duì)所有象素執(zhí)行此數(shù)字處理，獲取新的多灰度級(jí)數(shù)據(jù)。
下面根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果描述本實(shí)施例的顯示器的工作。在捕捉到圖像的情況下，顯示器分別在如圖81中的成像條件的第一例中所示設(shè)置在象素區(qū)1上的三個(gè)區(qū)域A、B和C上顯示方格式的特殊圖案。在這里，人的手指13作為物體置于區(qū)域B并隨后成像然后，相對(duì)于由光學(xué)傳感器2讀取的二元數(shù)據(jù)，由微型計(jì)算機(jī)3對(duì)所有象素計(jì)算由包括所關(guān)注象素本身在內(nèi)的周圍9象素讀取的2-灰度級(jí)數(shù)據(jù)(每個(gè)都是0或1)的平均值，并從通過(guò)上述計(jì)算獲取的多灰度級(jí)數(shù)據(jù)獲取圖82中所示的成像的圖像。在成像的圖像中，在上面放著手指13的區(qū)域B中，檢測(cè)到一個(gè)特定的圖案作為從手指13反射的光。另外，同樣在沒(méi)有放手指13的區(qū)域A和C中，由于在液晶元件表面和防護(hù)板表面之間的界面上反射的雜散光和由于外部光檢測(cè)到特定的圖案。
圖83是示出通過(guò)具有256灰度級(jí)的多灰度級(jí)數(shù)據(jù)在圖82中所獲取的成像的圖像。一個(gè)坐標(biāo)軸表示灰度值，橫坐標(biāo)軸表示沿圖82的成像的圖像中的虛線方向的Y坐標(biāo)。如此圖中所示，在從物體反射的光和其它光之間存在大的灰度值差值。因此，在微型計(jì)算機(jī)3中的寄存器中預(yù)置一個(gè)合適的閾值，從而使得可以從物體反射的光和其它光準(zhǔn)確地執(zhí)行二元判定。
通過(guò)使用圖84中的成像條件的第二個(gè)例子專門(mén)說(shuō)明此判定的技術(shù)。首先，在捕捉到圖像的情況下，顯示器將預(yù)計(jì)輸入的要判定的區(qū)域a、b和c上的方格式的特殊圖案顯示在本圖中所示的象素區(qū)1上。然后，當(dāng)手指13靠近要判定的區(qū)域b時(shí)，在顯示器中，光學(xué)傳感器元件2將入射到要判定的各區(qū)域a-c上的光轉(zhuǎn)換成與接收到的光量相對(duì)應(yīng)的電流。接著，通過(guò)微型計(jì)算機(jī)3中的數(shù)字信號(hào)處理，從在各光學(xué)傳感器元件2中檢測(cè)到的二元數(shù)據(jù)計(jì)算多灰度級(jí)數(shù)據(jù)作為要判定的值，將要在判定的各區(qū)域中判定的值和在寄存器中預(yù)置的閾值的大小相互比較，并執(zhí)行關(guān)于入射到要判定的各區(qū)域上的光是從手指13反射的光還是其它光的二元判定。以此方式，顯示器可以識(shí)別手指13已靠近要判定的區(qū)域b。
因此，根據(jù)本實(shí)施例，在微型計(jì)算機(jī)3中，從由各象素的光學(xué)傳感器元件2成像的2-灰度級(jí)數(shù)據(jù)計(jì)算多灰度級(jí)數(shù)據(jù)，比較根據(jù)多灰度級(jí)數(shù)據(jù)判定的值和寄存器中預(yù)置的閾值的大小，從而使得可以對(duì)從物體在屏幕上反射的光和其它光準(zhǔn)確地執(zhí)行二元判定。
第十二實(shí)施例本實(shí)施例的顯示器的基本結(jié)構(gòu)與使用圖81說(shuō)明的第十一實(shí)施例的相似。與第十一實(shí)施例的不同點(diǎn)在于微型計(jì)算機(jī)3中預(yù)置的閾值被設(shè)置成檢測(cè)到在物體上反射的反射光的區(qū)域中的象素的灰度值的平均值和檢測(cè)到反射光以外的光的區(qū)域中的象素的灰度值的平均值之間的值。
以圖83的圖為例說(shuō)明上述閾值。在圖83中成像的結(jié)果中，檢測(cè)到在物體上反射的反射光的區(qū)域B中的象素的灰度值的平均值是55。另外，檢測(cè)到反射光以外的光的區(qū)域A和C中的象素的灰度值的平均值為190。從上述內(nèi)容，將位于55和190之間的125設(shè)置成灰度值的平均值的閾值。
如第十一實(shí)施例中，在獲取要在要判定的各區(qū)域中的值后，微型計(jì)算機(jī)3比較要判定的值和在寄存器中預(yù)置的閾值125的大小，從而執(zhí)行關(guān)于入射到各要判定的區(qū)域上的光是從手指反射的光還是其它光的二元判定。
因此，根據(jù)本實(shí)施例，在微型計(jì)算機(jī)3中，將位于已檢測(cè)到在物體上反射的反射光的區(qū)域中的象素的灰度值的平均值和檢測(cè)到雜散光的區(qū)域中的象素的灰度值的平均值之間的值設(shè)置為用于二元判定的閾值，從而使得可以提高用于在要在象素區(qū)中判定的區(qū)域中判定從來(lái)自物體的反射光和的其它光的二元判定的判定準(zhǔn)確度。
注意，雖然本實(shí)施例中的閾值通過(guò)外部光的照度和顯示器的表面亮度改變，從正常使用條件下進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)結(jié)果判定將灰度值的平均值設(shè)置成大于或等于100和小于或等于150是合適的。
第十三實(shí)施例本實(shí)施例的顯示器的基本結(jié)構(gòu)與使用圖78描述的第十一實(shí)施例相似。下面是與第十一實(shí)施例的一個(gè)不同點(diǎn)。在微型計(jì)算機(jī)3中，將要在象素區(qū)域1上判定的區(qū)域中的象素的反差值用于要通過(guò)二元判定所判定的值。另外，將用于二元判定的閾值設(shè)置成位于檢測(cè)到在物體上反射的反射光的區(qū)域中的象素的反差值和檢測(cè)到反射光以外的光的區(qū)域中的象素的反差值之間的值。反差值是通過(guò)將象素的灰度值的最大值除以其最小值所取得的值。
以圖83的圖為例說(shuō)明閾值。在圖83的成像結(jié)果中，通過(guò)將檢測(cè)到在物體上反射的反射光的區(qū)域B中的象素的灰度值的最大值除以其最小值所取得的反差值約為1.3。另外，通過(guò)將檢測(cè)到反射光以外的光的區(qū)域A和C中的象素的灰度值的最大值除以其最小值所取得的反差值約為3。根據(jù)以上，將位于1.3和3之間的2設(shè)置成反差值的閾值。
作為一種判定技術(shù)，在如第十一實(shí)施例中獲取要判定的各區(qū)域中的象素的多灰度級(jí)數(shù)據(jù)后，微型計(jì)算機(jī)3取得通過(guò)將灰度值的最大值除以最小值所獲取的反差值作為要判定的值。然后，微型計(jì)算機(jī)3將要判定的值和在寄存器中預(yù)置的閾值的大小相互比較，從而執(zhí)行關(guān)于入射到要判定的各區(qū)域上的光是從手指13反射的光還是其它光的二元判定。
因此，根據(jù)本實(shí)施例，在微型計(jì)算機(jī)3中，將位于檢測(cè)到在物體上反射的反射光的區(qū)域中的象素的灰度值的最大值除以其最小值所取得的反差值和檢測(cè)到雜散光的象素的灰度值的最大值除以其最小值所取得的反差值之間的值設(shè)置成二元判定的閾值。以此方式，可以提高在象素區(qū)中要確定的區(qū)域中對(duì)從物體反射的光的二元判定的判定準(zhǔn)確度。
注意，雖然本實(shí)施例中的閾值通過(guò)外部光的照度和顯示器的表面亮度改變，從正常使用條件下進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以肯定將反差值設(shè)置成大于或等于1.5和小于或等于3.0是合適的。
第十四實(shí)施例本實(shí)施例的顯示器的基本結(jié)構(gòu)與使用圖78描述的第十一實(shí)施例相似。下面是與第十一實(shí)施例的一個(gè)不同點(diǎn)。當(dāng)物體沒(méi)有呈現(xiàn)在防護(hù)板的表面上時(shí)，將與在防護(hù)板上反射的反射光相應(yīng)的各象素的多灰度級(jí)數(shù)據(jù)讀成白色。同時(shí)，進(jìn)行設(shè)置使得可以將呈現(xiàn)物體的防護(hù)板的表面上的部分上的多灰度級(jí)數(shù)據(jù)讀成黑色。
在防護(hù)板的界面上反射的反射光不是很強(qiáng)；然而，例如，通過(guò)調(diào)節(jié)傳感器的操作條件，例如傳感器的曝光時(shí)間和預(yù)充電電壓，可以容易地將防護(hù)板的反射光識(shí)別成白色。例如，當(dāng)作為讀取某曝光時(shí)間的圖像的結(jié)果獲得某個(gè)暗的灰度圖像時(shí)，在加長(zhǎng)傳感器的曝光時(shí)間的同時(shí)重新讀取圖像。以此方式，將灰度圖像位移至亮的一邊，并且變得易于將防護(hù)板上的反射光識(shí)別成白色。
通過(guò)該結(jié)構(gòu)，如圖85的橫截面圖所示，在顯示器中捕捉到圖像的情況下，當(dāng)手指13靠近防護(hù)板12的表面時(shí)，使雜散光和外部光入射到手指沒(méi)有呈現(xiàn)的區(qū)域中的液晶元件10上，相應(yīng)地，圖像變成白色。同時(shí)，在手指13呈現(xiàn)在防護(hù)板12的表面上的區(qū)域中，手指13吸收從背光燈11射向防護(hù)板12的界面的光，且相應(yīng)地，圖像變成黑色。因此，通過(guò)檢測(cè)到此情況中的圖像的黑色部分，可以讀取手指的坐標(biāo)。
圖86是通過(guò)具有256灰度級(jí)的多灰度級(jí)數(shù)據(jù)在圖85的顯示器中執(zhí)行成像的結(jié)果的圖。在防護(hù)板12的表面上沒(méi)有呈現(xiàn)手指13的區(qū)域中，已接收到在防護(hù)板12的表面上反射的雜散光和外部光的區(qū)域被成像成白色。因此，灰度值增加。同時(shí)，在手指13呈現(xiàn)的區(qū)域中，手指13吸收從背光燈11射向防護(hù)板12的界面的光，反射光減少。相應(yīng)地，有關(guān)的區(qū)域被成像成黑色，且灰度值降低。因此，很容易將閾值設(shè)置在手指沒(méi)有呈現(xiàn)的區(qū)域中的高灰度值和手指呈現(xiàn)的區(qū)域中的低灰度值之間的值。因此，可以通過(guò)閾值對(duì)反射光被物體吸收的區(qū)域和反射光沒(méi)有被吸收的區(qū)域進(jìn)行二元判定。
作為一種判定的技術(shù)，在獲取象第十一實(shí)施例那樣被判定的各區(qū)域中的象素的多灰度級(jí)數(shù)據(jù)作為要被判定的值后，微型計(jì)算機(jī)3將要判定的值與預(yù)置在寄存器中的閾值相互比較大小，并將該區(qū)域劃分成比閾值暗的低灰度部分和比閾值亮的高灰度區(qū)域。以此方式，可以增加執(zhí)行的關(guān)于入射到要判定的各區(qū)域的光是從手指13反射的光還是其它光的二元判定的準(zhǔn)確度。
這里，寄存器中預(yù)置的閾值可以通過(guò)使用第十二實(shí)施例中所示的各區(qū)域的灰度值的平均值設(shè)置，或可以通過(guò)使用通過(guò)將第十三實(shí)施例中所示的區(qū)域的灰度值的最大值除以其最小值所取得的反差值來(lái)設(shè)置。
因此，根據(jù)本實(shí)施例，當(dāng)防護(hù)板被設(shè)置在象素區(qū)上，且物體沒(méi)有呈現(xiàn)在防護(hù)板表面上時(shí)，將與在防護(hù)板上反射的反射光相對(duì)應(yīng)的多灰度級(jí)數(shù)據(jù)設(shè)置成白色。這樣，不論外部光是強(qiáng)還是弱，防護(hù)板的界面上反射的反射光將防護(hù)板表面上物體沒(méi)有呈現(xiàn)的區(qū)域成像成白色，且灰度值增加。同時(shí)，在上面呈現(xiàn)物體的區(qū)域中，物體吸收從背光燈向防護(hù)板的界面?zhèn)鱽?lái)的光，且反射光減少。因此，該區(qū)域被成像成黑色，且灰度值減小。因此，很容易將閾值設(shè)置在物體沒(méi)有呈現(xiàn)的區(qū)域中的高灰度值和物體呈現(xiàn)的區(qū)域中的低灰度值之間，并且可以通過(guò)反射光被物體吸收的區(qū)域和反射光沒(méi)有被吸收的區(qū)域的閾值準(zhǔn)確地執(zhí)行二元判定。
注意，在此實(shí)施例中，假設(shè)一種顯示屏在沒(méi)有將驅(qū)動(dòng)電壓施加至顯示器的液晶層的狀態(tài)下進(jìn)行高亮度顯示的正常白色模式；然而，本發(fā)明不限于此。例如，即使在正常黑色模式中，在捕捉到圖像的情況下從陣列基片7上的信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路提供至所有信號(hào)線的預(yù)充電電壓被設(shè)置成稍高，從而使得可以通過(guò)防護(hù)板的界面上反射的反射光預(yù)先將顯示屏設(shè)置為白色。
可以將具有高折射率的丙烯酸板用于防護(hù)板。這樣，增加了在防護(hù)板的界面上反射的反射光，因此使得可以將顯示屏設(shè)置成白色。
在上述各實(shí)施例中，在顯示器的象素區(qū)中用靈敏度相互不同9種光學(xué)傳感器元件為每一個(gè)3×3象素形成幻方；然而，本發(fā)明不限于此。只要使結(jié)構(gòu)能將由光學(xué)傳感器元件檢測(cè)到的二元數(shù)據(jù)擴(kuò)展成多灰度級(jí)，就可以通過(guò)為如此獲取的多灰度級(jí)數(shù)據(jù)設(shè)置閾值對(duì)從屏幕上來(lái)自物體的反射光準(zhǔn)確地執(zhí)行二元判定。
權(quán)利要求
1.一種顯示器，包括顯示單元，它包括將圖像顯示在屏幕上的顯示功能，和將已靠近屏幕的物體的圖像成像的光輸入功能；邊緣檢測(cè)電路，配置成檢測(cè)成像的圖像的邊緣，以形成邊緣圖像；接觸判定電路，配置成通過(guò)使用邊緣圖像判定物體是否已接觸屏幕；和坐標(biāo)計(jì)算電路，配置成當(dāng)判定物體已接觸屏幕時(shí)通過(guò)使用邊緣圖像計(jì)算物體的位置坐標(biāo)。
2.如權(quán)利要求1所述的顯示器，其特征在于，所述接觸判定電路調(diào)查各邊緣的移動(dòng)方向，并在有在相反方向上移動(dòng)的邊緣時(shí)判定物體已接觸屏幕。
3.如權(quán)利要求1所述的顯示器，其特征在于，所述接觸判定電路通過(guò)用邊緣圖像提取顯示物體的區(qū)域，并在該區(qū)域的面積已達(dá)到或超過(guò)預(yù)定閾值時(shí)判定物體已接觸屏幕。
4.如權(quán)利要求1所述的顯示器，其特征在于，所述坐標(biāo)計(jì)算電路計(jì)算邊緣的重心作為物體的位置坐標(biāo)。
5.如權(quán)利要求3所述的顯示器，其特征在于，所述坐標(biāo)計(jì)算電路計(jì)算面積已達(dá)到或超過(guò)預(yù)定閾值的區(qū)域的重心作為物體的坐標(biāo)位置。
6.一種顯示器，包括顯示單元，包括將圖像顯示在屏幕上的顯示功能和將已靠近屏幕的物體的圖像成像的光輸入功能；幀間差值處理電路，配置成獲取通過(guò)取得成像的圖像的當(dāng)前幀中的多灰度級(jí)圖像和先前幀中的多灰度級(jí)圖像之間的差值所形成的差值圖像；接觸判定電路，配置成通過(guò)使用差值圖像判定物體是否已接觸屏幕；和坐標(biāo)計(jì)算電路，配置成當(dāng)判定物體已接觸屏幕時(shí)通過(guò)使用差值圖像計(jì)算物體的位置坐標(biāo)。
7.如權(quán)利要求6所述的顯示器，其特征在于，所述接觸判定電路通過(guò)使用差值圖象提取顯示物體的區(qū)域，并在該區(qū)域的面積已達(dá)到或超過(guò)預(yù)定閾值時(shí)判定物體已接觸屏幕。
8.如權(quán)利要求7所述的顯示器，其特征在于，所述坐標(biāo)計(jì)算電路計(jì)算面積已達(dá)到或超過(guò)預(yù)定閾值的區(qū)域的重心作為物體的坐標(biāo)位置。
9.一種顯示器，包括顯示單元，包括將圖像顯示在屏幕上的顯示功能和將已靠近屏幕的物體的圖像成像的光輸入功能；調(diào)制電路，配置成將成像的圖像轉(zhuǎn)換成多灰度級(jí)圖像；邊緣檢測(cè)電路，配置成通過(guò)使用多灰度級(jí)圖像來(lái)檢測(cè)邊緣；幀間差值處理電路，配置成獲取通過(guò)取得當(dāng)前幀中的多灰度級(jí)圖像和先前幀中的多灰度級(jí)圖像之間的差值所形成的差值圖像；坐標(biāo)計(jì)算電路，配置成通過(guò)使用邊緣圖像和差值圖像中至少一個(gè)來(lái)計(jì)算物體的位置坐標(biāo)；和接觸判定電路，配置成通過(guò)使用邊緣圖像和差值圖像中至少一個(gè)來(lái)判定物體是否已接觸屏幕。
10.一種顯示器，包括顯示單元，包括將多個(gè)開(kāi)關(guān)顯示在屏幕上的顯示功能和取得已靠近開(kāi)關(guān)的物體的圖像的光輸入功能；計(jì)數(shù)電路，配置成對(duì)用于成像的圖像的各開(kāi)關(guān)計(jì)算白象素的數(shù)量計(jì)算當(dāng)前幀中的已計(jì)數(shù)的值和先前幀中已計(jì)數(shù)的值之間的差值并當(dāng)各開(kāi)關(guān)的差值中的最大的一個(gè)等于或大于預(yù)定閾值時(shí)輸出一個(gè)指示物體已接觸該開(kāi)關(guān)的結(jié)果的信號(hào)；幀間差值處理電路，配置成獲取通過(guò)取得當(dāng)前幀中的多灰度級(jí)圖像和前一幀中的多灰度級(jí)圖像之間的差值所形成的差值圖像，從所述差值圖像中提取顯示該物體的區(qū)域，計(jì)算區(qū)域的重心，并輸出一個(gè)指示物體已接觸位于重心的開(kāi)關(guān)的結(jié)果的信號(hào)；邊緣檢測(cè)電路，配置成從多灰度級(jí)圖像檢測(cè)邊緣，計(jì)算強(qiáng)度等于或大于預(yù)定閾值的邊緣的重心，并輸出一個(gè)指示物體已接觸位于重心的開(kāi)關(guān)的結(jié)果的信號(hào)；接觸概率計(jì)算電路，配置成根據(jù)從計(jì)數(shù)電路、幀間差值電路和邊緣檢測(cè)電路分別輸出的信號(hào)計(jì)算各開(kāi)關(guān)的接觸概率。
11.如權(quán)利要求9所述的顯示器，其特征在于，所述接觸判定電路計(jì)數(shù)其中差值圖像的灰度值大于或小于預(yù)定閾值的象素的總數(shù)，并通過(guò)使用象素?cái)?shù)執(zhí)行接觸判定。
12.如權(quán)利要求11所述的顯示器，其特征在于，所述使用象素?cái)?shù)的接觸判定包括當(dāng)象素?cái)?shù)大于預(yù)定參考值時(shí)將象素總數(shù)校正到小于其原始值的值的算術(shù)運(yùn)算。
13.如權(quán)利要求9所述的顯示器，其特征在于，對(duì)于其中差值圖象中的灰度值大于或小于預(yù)定閾值的象素，所述接觸判定電路累加加權(quán)系數(shù)，每個(gè)系數(shù)取決于所述灰度值和閾值之間的差值，并通過(guò)使用作為累加結(jié)果的值執(zhí)行接觸判定。
14.如權(quán)利要求13所述的顯示器，其特征在于，所述加權(quán)系數(shù)與灰度值和閾值之間的差值成正比。
15.如權(quán)利要求9所述的顯示器，其特征在于，對(duì)于其中差值圖象中的灰度值大于或小于預(yù)定閾值的象素，坐標(biāo)計(jì)算單元通過(guò)計(jì)算所述象素的位置的平均值來(lái)取得位置坐標(biāo)。
16.如權(quán)利要求9所述的顯示器，其特征在于，對(duì)于其中差值圖象中的灰度值大于或小于預(yù)定閾值的象素，所述坐標(biāo)計(jì)算電路使用加權(quán)系數(shù)通過(guò)計(jì)算重心獲取位置坐標(biāo)，每個(gè)加權(quán)系數(shù)取決于灰度值和閾值之間的差值。
17.如權(quán)利要求16所述的顯示器，其特征在于，所述加權(quán)系數(shù)正比于灰度值和閾值之間的差值。
18.如權(quán)利要求9所述的顯示器，其特征在于，對(duì)于其中邊緣圖象中的灰度值大于或小于預(yù)定閾值的象素，所述接觸判定電路累加所述灰度值和閾值之間的差值，并通過(guò)使用作為累加結(jié)果的值執(zhí)行接觸判定。
19.如權(quán)利要求9所述的顯示器，其特征在于，對(duì)于其中邊緣圖象中的灰度值大于或小于預(yù)定閾值的象素，所述接觸判定電路累加加權(quán)系數(shù)，每個(gè)系數(shù)取決于所述灰度值和閾值之間的差值，并通過(guò)使用作為累加結(jié)果的值執(zhí)行接觸判定。
20.如權(quán)利要求19所述的顯示器，其特征在于，所述加權(quán)系數(shù)與灰度值和閾值之間的差值成正比。
21.如權(quán)利要求9所述的顯示器，其特征在于，所述接觸判定電路計(jì)數(shù)其中邊緣圖像的灰度值大于或小于預(yù)定閾值的象素的總數(shù)，并通過(guò)使用象素?cái)?shù)執(zhí)行接觸判定。
22.如權(quán)利要求9所述的顯示器，其特征在于，對(duì)于其中邊緣圖象中的灰度值大于或小于一定閾值的象素，所述坐標(biāo)計(jì)算電路通過(guò)使用加權(quán)系數(shù)計(jì)算重心的坐標(biāo)來(lái)獲取位置坐標(biāo)，所述各加權(quán)系數(shù)取決于灰度值和閾值之間的差值。
23.如權(quán)利要求22所述的顯示器，其特征在于，所述加權(quán)系數(shù)與所述灰度值和閾值之間的差值成正比。
24.如權(quán)利要求9所述的顯示器，其特征在于，對(duì)于其中邊緣圖象中的灰度值大于或小于一定閾值的象素，所述坐標(biāo)計(jì)算電路通過(guò)計(jì)算所述象素的位置的平均值獲取位置坐標(biāo)。
25.如權(quán)利要求22所述的顯示器，其特征在于，所述閾值根據(jù)邊緣圖象的灰度值的分布而變化。
26.如權(quán)利要求25所述的顯示器，其特征在于，將邊緣圖象的灰度值的分布中的最大值或最小值與預(yù)置的閾值之間的平均值設(shè)置成新的閾值。
27.如權(quán)利要求9所述的顯示器，其特征在于，所述接觸判定中的算術(shù)運(yùn)算包括乘積值和預(yù)定閾值之間的比較算術(shù)運(yùn)算，所述乘積值是通過(guò)將以從某一幀中根據(jù)權(quán)利要求18和19中的任何一個(gè)的累加的值減去前預(yù)定幀數(shù)的累加值的方式所獲取的值乘以根據(jù)權(quán)利要求11和12中任何一個(gè)的總象素?cái)?shù)來(lái)獲取的。
28.如權(quán)利要求9所述的顯示器，其特征在于，所述接觸判定中的算術(shù)運(yùn)算包括預(yù)定閾值和多個(gè)幀中根據(jù)權(quán)利要求18和19中的任何一個(gè)的累加值的最大值和最小值之間的差值之間的比較算術(shù)運(yùn)算。
29.如權(quán)利要求9所述的顯示器，其特征在于，所述接觸判定中的算術(shù)運(yùn)算包括根據(jù)權(quán)利要求18和19中的任何一個(gè)的累加值與預(yù)定閾值之間的比較算術(shù)運(yùn)算。
30.如權(quán)利要求9所述的顯示器，其特征在于，所述接觸判定中的算術(shù)運(yùn)算包括預(yù)定閾值與通過(guò)使用多個(gè)幀中根據(jù)權(quán)利要求22-26中任何一個(gè)的邊緣圖象所獲取的多個(gè)位置坐標(biāo)的最大值和最小值之間的差值之間的比較算術(shù)運(yùn)算，為所述多個(gè)幀預(yù)先存儲(chǔ)位置坐標(biāo)。
31.如權(quán)利要求9所述的顯示器，其特征在于，所述接觸判定中的算術(shù)運(yùn)算包括預(yù)定閾值與通過(guò)使用根據(jù)權(quán)利要求15-17中任何一個(gè)的差值圖象所獲取的位置坐標(biāo)和通過(guò)使用根據(jù)權(quán)利要求22-26中的任何一個(gè)的邊緣圖象獲取的位置坐標(biāo)之間的距離之間的比較算術(shù)運(yùn)算。
32.如權(quán)利要求9所述的顯示器，其特征在于，所述接觸判定是由包含空閑狀態(tài)、靠近狀態(tài)、接觸狀態(tài)和分離狀態(tài)在內(nèi)的各狀態(tài)表示結(jié)果的判定，且所述接觸判定電路包括配置成使用根據(jù)權(quán)利要求27-31中的任何一個(gè)的比較算術(shù)運(yùn)算的結(jié)果決定下一幀的狀態(tài)、幀的當(dāng)前狀態(tài)，出現(xiàn)在當(dāng)前狀態(tài)中的幀數(shù)和設(shè)置成與各狀態(tài)相對(duì)應(yīng)的超時(shí)幀數(shù)的接觸判定狀態(tài)機(jī)器。
33.一種顯示器，包括顯示單元，配置成在屏幕上顯示圖像，并通過(guò)使用光學(xué)傳感器對(duì)已靠近屏幕的物體成像；和傳感器驅(qū)動(dòng)單元，配置成根據(jù)光學(xué)傳感器的輸出值的統(tǒng)計(jì)數(shù)量改變光學(xué)傳感器的驅(qū)動(dòng)條件。
34.如權(quán)利要求33所述的顯示器，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)條件是光學(xué)傳感器的曝光時(shí)間和預(yù)充電時(shí)間中至少一個(gè)。
35.如權(quán)利要求33所述的顯示器，其特征在于，所述顯示單元配置成在屏幕上顯示一個(gè)使物體靠近的區(qū)域，且所述傳感器驅(qū)動(dòng)單元根據(jù)設(shè)置在屏幕上的區(qū)域中的光學(xué)傳感器的輸出值的統(tǒng)計(jì)量改變驅(qū)動(dòng)條件，所述區(qū)域不同于使物體靠近的區(qū)域。
36.如權(quán)利要求33所述的顯示器，其特征在于，所述傳感器驅(qū)動(dòng)單元輸出控制驅(qū)動(dòng)條件的控制信號(hào)使得可以將包含通過(guò)調(diào)制輸出值所取得的灰度值的直方圖中的中心的上部灰度值設(shè)置在預(yù)定范圍內(nèi)。
37.如權(quán)利要求36所述的顯示器，其特征在于，所述傳感器驅(qū)動(dòng)單元能與屏幕和物體的大小相應(yīng)地改變上灰度值。
38.如權(quán)利要求36所述的顯示器，其特征在于，所述傳感器驅(qū)動(dòng)單元通過(guò)使用顯示光學(xué)傳感器的曝光時(shí)間及其預(yù)充電電壓和預(yù)定范圍之間的關(guān)系的表格來(lái)決定控制信號(hào)。
39.如權(quán)利要求38所述的顯示器，其特征在于，所述表格是曝光時(shí)間在可允許的范圍內(nèi)最大化且預(yù)充電電壓改變的表格。
40.如權(quán)利要求38所述的顯示器，其特征在于，所述傳感器驅(qū)動(dòng)單元使用所述表格通過(guò)線性搜索方法決定控制信號(hào)。
41.如權(quán)利要求38所述的顯示器，其特征在于，所述傳感器驅(qū)動(dòng)單元使用所述表格通過(guò)對(duì)分搜索方法決定控制信號(hào)。
42.如權(quán)利要求36所述的顯示器，其特征在于，所述傳感器驅(qū)動(dòng)單元使用經(jīng)過(guò)對(duì)通過(guò)在固定范圍內(nèi)劃分屏幕所獲取的多個(gè)區(qū)域中的每一個(gè)執(zhí)行疏化處理的象素的灰度值。
43.如權(quán)利要求33所述的顯示器，其特征在于，所述傳感器驅(qū)動(dòng)單元提供在當(dāng)光學(xué)傳感器的輸出值變到光學(xué)傳感器的驅(qū)動(dòng)條件要被改變的程度時(shí)的時(shí)間點(diǎn)和當(dāng)光學(xué)傳感器的驅(qū)動(dòng)條件實(shí)際改變時(shí)的時(shí)間點(diǎn)之間的預(yù)定待機(jī)時(shí)間段。
44.如權(quán)利要求43所述的顯示器，其特征在于，還包括配置成保存預(yù)定待機(jī)時(shí)間段期間的統(tǒng)計(jì)量的保存單元。
45.一種顯示器，包括包含多個(gè)象素的象素區(qū)；為各象素提供的光學(xué)傳感器元件；和配置成將要判定的值、基于各象素的多灰度級(jí)數(shù)據(jù)的值和閾值的大小相互比較的判定單元，所述多灰度級(jí)數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)于由光學(xué)傳感器元件所接收到的光強(qiáng)。
46.如權(quán)利要求45所述的顯示器，其特征在于，所述要判定的值是要在象素區(qū)上要判定的區(qū)域中的象素的灰度值，和所述閾值是位于已檢測(cè)到在物體上反射的反射光的區(qū)域中的象素的灰度值的平均值和已檢測(cè)到反射光以外的其它光的區(qū)域中的象素的灰度值的平均值之間的值。
47.如權(quán)利要求45所述的顯示器，其特征在于，所述要判定的值是通過(guò)將要在象素區(qū)上判定的區(qū)域中的象素的灰度值的最大值除以其最小值所取得的反差值，且所述閾值是位于通過(guò)將已檢測(cè)到在物體上反射的反射光的區(qū)域中的象素的灰度值的最大值除以其最小值所取得的反差值和通過(guò)已檢測(cè)到反射光以外的其它光的區(qū)域中的象素的灰度值的最大值除以其最小值所取得的反差值之間的值。
48.如權(quán)利要求45所述的顯示器，還包括象素區(qū)上的防護(hù)板，其特征在于，當(dāng)物體沒(méi)有呈現(xiàn)在防護(hù)板的表面上時(shí)，與防護(hù)板上反射的反射光相對(duì)應(yīng)的多灰度級(jí)數(shù)據(jù)被設(shè)置成白色。
全文摘要
為了提高關(guān)于物體是否已接觸屏幕的判定的準(zhǔn)確度和提高物體的坐標(biāo)位置的計(jì)算準(zhǔn)確度，通過(guò)邊緣檢測(cè)電路76檢測(cè)成像的圖象的邊緣，且通過(guò)使用邊緣，由接觸判定電路77判定物體是否已接觸屏幕。另外，為了通過(guò)校準(zhǔn)電路93與外部光相應(yīng)地合適地控制光學(xué)傳感器的靈敏度，根據(jù)與外部光相對(duì)應(yīng)地變化的光學(xué)傳感器的輸出值改變光學(xué)傳感器的驅(qū)動(dòng)條件。
文檔編號(hào)G06F3/041GK1815426SQ20061000464
公開(kāi)日2006年8月9日 申請(qǐng)日期2006年1月27日 優(yōu)先權(quán)日2005年2月3日
發(fā)明者中村卓, 今井貴之, 吉田征弘, 石川美由紀(jì), 林宏宜, 鹿沼利紀(jì) 申請(qǐng)人:東芝松下顯示技術(shù)有限公司