JP2004295644A

JP2004295644A - Optical touch panel and electronic equipment

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Publication number: JP2004295644A
Application number: JP2003088808A
Authority: JP
Inventors: Tomoyuki Ito; 友幸伊藤
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2003-03-27
Filing date: 2003-03-27
Publication date: 2004-10-21
Anticipated expiration: 2023-03-27
Also published as: JP4193544B2

Abstract

【課題】液晶装置等の電気光学装置の表示画面に重ねて使用される光学式タッチパネルにおいて、表示画面の画質低下を招くことなく座標入力を可能ならしめると共に装置全体の小型化を図る。
【解決手段】光学式タッチパネルは、表示画面上に重ねられる透明な座標入力領域（２０２）、該座標入力領域の辺に沿って配置された光導波路（２５０、２６０）、光源（２１０）及び光検出器（２２０）を備える。光出射側光導波路は、光源光を座標入力領域の辺の一部に沿って導光し、これを少なくとも部分的に曲げて、座標入力領域側へ向かう方向に出射する光出射側光スイッチ（２７０）を備える。受光側光導波路は、座標入力領域内を進行した光源光を少なくとも部分的に、受光側光導波路に沿った方向に夫々曲げて、光検出器へ向かう方向へ出射する受光側光スイッチ（２８０）を備える。
【選択図】図２An optical touch panel used to overlap a display screen of an electro-optical device such as a liquid crystal device enables coordinate input without deteriorating the image quality of the display screen and reduces the size of the entire device.
An optical touch panel includes a transparent coordinate input area (202) superimposed on a display screen, an optical waveguide (250, 260) arranged along a side of the coordinate input area, a light source (210), and a light. A detector (220) is provided. The light-emitting-side optical waveguide guides the light source light along a part of the side of the coordinate input area, and bends the light at least partially to emit the light toward the coordinate input area. 270). A light receiving side optical switch configured to bend the light source light traveling in the coordinate input area at least partially in a direction along the light receiving side optical waveguide and to emit the light toward a photodetector; Is provided.
[Selection] Fig. 2

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば液晶装置等の電気光学装置の表示画面に重ねて使用され、指入力方式、ペン入力方式等による座標入力が可能である光学式タッチパネル、並びにこのような光学式タッチパネル及び電気光学装置を具備してなる各種電子機器の技術分野に属する。
【０００２】
【背景技術】
従来、タッチパネルとしては、抵抗膜式、超音波式、静電容量式、光学式等のものが知られている。
【０００３】
このうち光学式タッチパネルは、抵抗膜式、超音波式、静電容量式等の他方式のタッチパネルと比較して、耐久性、可視光透過率、耐環境性等に優れる。しかるに、光学式タッチパネルは、分解能、表示画面に対する実装面積、消費電流、価格などの各点で概ね劣っている。これに対処すべく、導波路を用いて光源光を導出し、更に、受光面から光検出器へも導波路を用いて導く光学式タッチパネルが開発されている（特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献】
特開平１０−９１３４８号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の光学式タッチパネルによれば、表示画面を有する液晶装置等の電気光学装置に対して、各種光学部品を有する光学式タッチパネルを取り付ける必要があるため、装置全体の小型化を図りつつ或いは装置全体を実用性のあるサイズに収めつつ、座標入力に係る解像度を高めることは技術的に困難であるという問題点がある。
【０００６】
他方で、抵抗膜式、超音波式、静電容量式等のタッチパネルでは、何らかのセンシングパネルを表示画面上に取り付ける必要があり、光透過率は多かれ少なかれ減少し、多少の画質劣化は免れ得ないという技術的問題点がある。
【０００７】
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、例えば液晶装置等の電気光学装置の表示画面に重ねて使用される光学式タッチパネルであって、該表示画面の画質低下を招くことなく座標入力を可能ならしめると共に比較的容易にして座標入力に係る解像度を高めることも可能である光学式タッチパネル、並びにこのような光学式タッチパネル及び電気光学装置を具備してなる各種電子機器を提供することを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の光学式タッチパネルは上記課題を解決するために、表示画面上に重ねられる透明な座標入力領域を有する光学式タッチパネルであって、前記座標入力領域の辺の一部に沿って配置されており、光源から出射された光源光を、前記辺の一部側から前記辺の一部に交わる方向であって前記座標入力領域側に向かう第１方向に向けて、前記座標入力領域内に出射する光出射手段と、該光出射手段に対して前記座標入力領域を挟んで相対向する位置において前記座標入力領域内を前記第１方向に進行した光源光を受光する受光手段とを備えており、前記光出射手段は、前記光源から出射された光源光を前記辺の一部に沿って導光する第１導波路と、前記第１導波路中に前記第１導波路の延伸方向に沿って配列されており、前記第１導波路により前記辺の一部に沿って導光される光源光を少なくとも部分的に、前記第１導波路の途中から前記第１方向に夫々曲げて前記座標入力領域内に夫々出射する複数の光分岐手段とを備える。
【０００９】
本発明の第１の光学式タッチパネルによれば、その動作時には、座標入力領域の辺の一部に沿って配置された光出射手段において、先ず、例えば第１導波路の端面或いは入力端に対向するように配置された光源によって、光源光が出射される。本発明に係る「光源光」は、当該座標入力専用又は画像表示用の表示光と兼用の可視光でもよく、可視光でなくてもよい。また、本発明に係る「光源」は、当該光学式タッチパネルに外付けされていてもよいし或いは内蔵されていてもよい。具体的には、白色光源、ランプ、ＬＥＤ（ＬｉｇｈｔＥｍｉｔｔｉｎｇＤｉｏｄｅ）、ＬＤ（ＬａｓｅｒＤｉｏｄｅ）等の光源が利用可能である。そして、第１導波路によって導光された光源光は少なくとも部分的に、第１導波路中にその延伸方向に沿って配列された複数の光分岐手段の夫々によって、第１導波路の途中から第１方向に夫々曲げられて座標入力領域内に出射される。係る光分岐手段は夫々、例えば、電気信号等に応じて透過状態と非透過状態とを切替ることで光源光を少なくとも部分的に選択的に分岐可能に構成されたハーフミラーからなる。或いは例えば、電気信号等に応じて機械的に反射角度を変えることで光源光を少なくとも部分的に選択的に分岐可能に構成されたマイクロミラーデバイスからなる。
【００１０】
このように光源光は、第１導波路から複数の光分岐手段によって、光出射手段が配置された辺に沿って配列された複数箇所から、時分割に又は同時に若しくは一つずつ又は複数ずつの光線として、座標入力領域内に出射される。そして、係る光源光は、座標入力領域内を第１方向に進行した後に、光出射手段に対して座標入力領域を挟んで相対向する位置において、受光手段によって受光される。この際、受光手段では、光分岐手段における例えば時分割又は同時の出射といった出射形態に応じて、例えば時分割に又は同時に若しくは一つずつ又は複数ずつの光線として、光源光の受光が行われる。即ち、受光手段は、座標入力領域内を第１方向に進行した光源光を、単一の導波路内に集めて導光した後に受光する単一の受光素子を含んでなってもよい。或いは、座標入力領域内を第１方向に進行した光源光を直接に、受光側の辺に沿って配列された光分岐手段別に受光する複数の受光素子を含んでなってもよい。いずれの場合にも、本発明に係る受光手段を構成する「受光素子」は、例えば、フォトダイオード、ＣＣＤ（ＣｈａｒｇｅｄＣｏｕｐｌｅｄＤｅｖｉｃｅ）、リニアセンサーアレイ等からなる。
【００１１】
従って、座標入力領域の特定個所に対して、人間の指やペン先などによる接触が行われると、即ち、座標入力領域に光源光を遮断する物体が存在すると、座標入力領域を第１方向に進行する光源光のうち、特定個所を通過する光源光については、その光強度が低下する或いは零となる。このため、係る光強度の低下を受光手段にて検出すれば、特定個所の座標を特定可能となる。
【００１２】
尚、好ましくは、本発明に係る「第１方向」は、例えば座標入力領域の縦方向（例えば、Ｙ方向）及び横方向（例えば、Ｘ方向）である、相交差する二方向とされる。そして、該二方向についての検出結果に応じて、座標入力領域内における座標として特定個所の検出が可能となる。但し、本発明に係る「第１方向」は、座標入力領域の縦方向（例えば、Ｙ方向）又は横方向（例えば、Ｘ方向）のいずれかの一方向とされてもよい。この場合には、該一方向についての検出結果に応じて、座標入力領域内における縦方向又は横方向の位置（例えば、座標入力領域内における高さ位置や横位置）として特定個所の検出が可能とされる。例えば、座標入力領域が重ねられる表示画面のコンテンツによっては、一方向についての特定個所の検出のみで足りる。
【００１３】
以上の結果、本発明の第１の光学式タッチパネルによれば、表示画面に重ねられた座標入力領域に対する指等の接触により、該表示画面における任意の座標を入力することが可能となる。この際、光源として、第１導波路に対してその端面等から一つ又は少数の光源から光源光を照射すれば足りるので、例えば専用光源や兼用光源などの各種光源を採用可能であると共に光出射のために必要な周辺領域を相対的に小さく抑えることが可能となる。従って、表示画面或いは座標入力領域に対して、相対的に周辺領域を小型化することが可能となり、装置全体としても小型化を図ることが可能となる。
【００１４】
更に、光出射側では、第１導波路に沿って表示画面の画素ピッチに応じて複数の光分岐手段を配列する構成を採ることも可能となる。更に、表示画面におけるフィールド走査等の走査に応じて複数の光分岐手段を順次動作させることによって光源光を走査させる構成を採ることも可能となる。従って、表示画面の解像度に応じた高解像度の座標入力が可能となる。
【００１５】
加えて、表示画面上には当該光学式タッチパネルの構成要素を重ねて配置する必要がないため、表示画面における画像品位に対する影響も殆ど又は全く無い点でも大変有利である。
【００１６】
本発明の第１の光学式タッチパネルの一態様では、前記受光手段は、前記第１導波路に対して前記座標入力領域を挟んで相対向する位置に配置されており、前記座標入力領域の辺の他部に沿って配置された第２導波路と、前記第２導波路中に前記第２導波路の延伸方向に沿って配列されており、前記座標入力領域内を前記第１方向に進行した光源光を少なくとも部分的に、前記第２導波路の途中から前記第２導波路に沿った方向に夫々曲げて前記第２導波路内に夫々出射する複数の光結合手段と、前記第２導波路内に出射された光源光を前記第２導波路の一端で受光する受光素子とを備える。
【００１７】
この態様によれば、座標入力領域内を第１方向に進行した光源光は、第２導波路中に配列された複数の光結合手段の夫々によって、第２導波路の途中から第２導波路の延伸方向に夫々曲げられて第２導波路内に出射される。係る光結合手段は夫々、例えば、電気信号等に応じて透過状態と非透過状態とを切替ることで光源光の光路を結合可能に構成されたハーフミラーからなる。或いは例えば、電気信号等に応じて機械的に反射角度を変えることで光源光の光路を選択的に結合可能に構成されたマイクロミラーデバイスからなる。このように時分割に又は同時に若しくは一つずつ又は複数ずつの光線として座標入力領域内を第１方向に進行した光源光は、複数の光結合手段によって、第２導波路に集められて導光された後に、第２導波路の一端にて受光素子によって受光される。即ち、受光手段によって、光分岐手段における例えば時分割又は同時の出射といった出射形態に応じて、例えば時分割に光源光の受光が行われる。
【００１８】
以上の結果、座標入力領域の特定個所に対する指等の接触に応じた、受光素子により受光される光源光の光強度の低下を検出することで、該指等の接触に係る特定個所の座標を特定可能となる。
【００１９】
本発明の第２の光学式タッチパネルは上記課題を解決するために、表示画面上に重ねられる透明な座標入力領域を有する光学式タッチパネルであって、前記座標入力領域の辺の一部に沿って配置されており、光源から出射された光源光を、前記辺の一部側から前記辺の一部に交わる方向であって前記座標入力領域側に向かう第１方向に向けて、前記座標入力領域内に出射する光出射手段と、前記光出射手段に対して前記座標入力領域を挟んで相対向する位置において前記座標入力領域内を前記第１方向に進行した光源光を受光する受光手段とを備えており、前記受光手段は、前記光出射手段に対して前記座標入力領域を挟んで相対向する位置に配置されており、前記座標入力領域の辺の他部に沿って配置された第２導波路と、前記第２導波路中に前記第２導波路の延伸方向に沿って配列されており、前記座標入力領域内を前記第１方向に進行した光源光を少なくとも部分的に、前記第２導波路の途中から前記第２導波路に沿った方向に夫々曲げて前記第２導波路内に夫々出射する複数の光結合手段と、前記第２導波路内に出射された光源光を前記第２導波路の一端で受光する受光素子とを備える。
【００２０】
本発明の第２の光学式タッチパネルによれば、その動作時には、座標入力領域の辺の一部に沿って配置された光出射手段によって、光源からの光源光は、第１方向に向けて座標入力領域内に出射される。
【００２１】
そして、係る光源光は、座標入力領域内を第１方向に進行した後に、光出射手段に対して座標入力領域を挟んで相対向する位置において、受光手段によって受光される。この際、受光手段では、座標入力領域内を第１方向に進行した光源光は、第２導波路中に配列された複数の光結合手段の夫々によって、第２導波路の途中から第２導波路の延伸方向に夫々曲げられて第２導波路内に出射される。このように、例えば時分割に又は同時に若しくは一つずつ又は複数ずつの光線として座標入力領域内を第１方向に進行した光源光は、複数の光結合手段によって、第２導波路に集められて導光された後に、第２導波路の一端にて受光素子によって受光される。即ち、受光手段によって、光分岐手段における例えば時分割又は同時の出射といった出射形態に応じて、例えば時分割に光源光の受光が行われる。
【００２２】
従って、座標入力領域の特定個所に対して、人間の指やペン先などによる接触が行われると、即ち、座標入力領域に光源光を遮断する物体が存在すると、座標入力領域を第１方向に進行する光源光のうち、特定個所を通過する光源光については、その光強度が低下する或いは零となる。このため、係る光強度の低下を受光手段にて検出すれば、特定個所の座標を特定可能となる。
【００２３】
以上の結果、本発明の第２の光学式タッチパネルによれば、表示画面に重ねられた座標入力領域に対する指等の接触により、該表示画面における任意の座標を入力することが可能となる。この際、受光手段として、第２導波路に対してその一端から光源光を受光すれば足りるので、光出射のために必要な周辺領域を相対的に小さく抑えることが可能となる。従って、表示画面或いは座標入力領域に対して、相対的に周辺領域を小型化することが可能となり、装置全体としても小型化を図ることが可能となる。
【００２４】
更に、受光側では、第２導波路に沿って表示画面の画素ピッチに応じて複数の光結合手段を配列する構成を採ることも可能となる。更に、表示画面におけるフィールド走査等の走査に応じて複数の光結合手段を順次動作させることによって光源光を走査させる構成を採ることも可能となる。従って、表示画面の解像度に応じた高解像度の座標入力が可能となる。
【００２５】
加えて、表示画面上には当該光学式タッチパネルの構成要素を重ねて配置する必要がないため、表示画面における画像品位に対する影響も殆ど又は全く無い点でも大変有利である。
【００２６】
本発明の第１の光学式タッチパネルの他の態様では、前記複数の光分岐手段は夫々、前記辺の一部に沿って導光される光源光を少なくとも部分的に、前記第１方向に曲げる動作状態及び曲げない非動作状態のうちいずれか一方に選択的に切替可能である第１光スイッチ手段を含む。
【００２７】
この態様によれば、光出射側では、光源から出射され第１導波路によって導光される光源光を、例えばハーフミラー、マイクロミラーデバイス等の第１光スイッチ手段の切替によって、選択的に第１方向に曲げられる。よって第１導波路に導光された光源光を、第１導波路の複数箇所から、時分割に若しくは一つずつ又は複数ずつの光線として、座標入力領域内に出射可能となる。
【００２８】
この態様では、前記第１光スイッチ手段は、前記辺の一部に沿って順次に前記動作状態とされるように構成してもよい。
【００２９】
このように構成すれば、第１光スイッチ手段の切替によって、光出射側の辺に沿って光源光を発光走査させることが可能となる。即ち、座標入力領域内では、第１方向に進行する光源光により、座標入力領域の辺の一部に沿って走査が行われる。尚、受光側でも、光結合手段の切替によって受光走査が行われてもよいし、行われなくてもよい。
【００３０】
本発明の第２の光学式タッチパネルの一態様では、前記複数の光結合手段は夫々、前記座標入力領域内を前記第１方向に進行した光源光を少なくとも部分的に、前記第２導波路に沿った方向に曲げる動作状態及び曲げない非動作状態のうちいずれか一方に選択的に切替可能である第２光スイッチ手段を含む。
【００３１】
この態様によれば、受光側では、座標入力領域内を第１方向に進行した光源光を、例えばハーフミラー、マイクロミラーデバイス等の第２光スイッチ手段の切替によって、選択的に第２導波路に沿った方向に曲げる。よって第２導波路の複数箇所で曲げられて第２導波路により導光された光源光を、第２導波路の一端にある受光素子によって、時分割に又は同時に若しくは一つずつ又は複数ずつの光線として受光できる。
【００３２】
この態様では、前記第２光スイッチ手段は、前記辺の他部に沿って順次に前記動作状態とされるように構成してもよい。
【００３３】
このように構成すれば、第２光スイッチ手段の切替によって、受光側の辺に沿って受光走査させることが可能となる。即ち、座標入力領域内では、第１方向に進行する光源光により、座標入力領域の辺の一部に沿って走査が行われる。尚、光出射側でも、光分岐手段の切替によって発光走査が行われてもよいし、行われなくてもよい。
【００３４】
前述した本発明の第１の光学タッチパネルに係る第２導波路、光結合手段及び受光素子を備えた態様では、前記複数の光分岐手段は夫々、前記辺の一部に沿って導光される光源光を少なくとも部分的に、前記第１方向に曲げる動作状態及び曲げない非動作状態のうちいずれか一方に選択的に切替可能である第１光スイッチ手段を含み、前記複数の光結合手段は夫々、前記座標入力領域内を前記第１方向に進行した光源光を少なくとも部分的に、前記第２導波路に沿った方向に曲げる動作状態及び曲げない非動作状態のうちいずれか一方に選択的に切替可能である第２光スイッチ手段を含み、前記第１光スイッチ手段は、前記辺の一部に沿って順次に前記動作状態とされ、前記第２光スイッチ手段は、前記第１光スイッチ手段における順次動作に同期して、前記辺の他部に沿って順次に前記動作状態とされるように構成してもよい。
【００３５】
このように構成すれば、第１光スイッチ手段の切替によって、光出射側の辺に沿って光源光を発光走査させることが可能となる。これと同時に或いは相前後して、第２光スイッチ手段の切替によって、受光側の辺に沿って受光走査させることが可能となる。即ち、座標入力領域内では、第１方向に進行する光源光により、座標入力領域の辺の一部に沿って走査が行われる。よって、光源光を効率良く使いつつ或いは光源光を無駄にすることを避けつつ、指等の接触に係る特定個所の座標を特定可能となる。
【００３６】
上述した第１又は第２の光学式タッチパネルに係る第１又は第２光スイッチ手段を備えた態様では、前記第１及び第２光スイッチ手段のうち少なくとも一方は、反射状態及び非反射状態を選択的に切替可能であると共に前記反射状態で前記光源光を反射によって曲げる反射手段を含むように構成してもよい。
【００３７】
このように構成すれば、例えば、温度光学材料、電気光学材料、超音波光学材料等の電気化学的に反射率が変化することで、反射状態となる半透過反射ミラーからなる反射手段によって、光源光を選択的に曲げられる。或いは、機械的に光路に対する角度変更或いは配置変更によって反射状態となるマイクロミラーデバイス等からなる反射手段によって、光源光を選択的に曲げられる。
【００３８】
本発明の第１の光学式タッチパネルの他の態様では、前記第１導波路は、前記辺の一部に沿って並行に複数設けられており、前記光源光は、前記複数の第１導波路の夫々によって別個に導光される。
【００３９】
この態様によれば、光出射側にて、複数の第１導波路により導光される複数の光源光を、座標入力領域内に同時に或いは相前後して出射することが可能となる。これにより、例えば、複数の光源光を別々に或いは同期して用いての走査が可能となる。
【００４０】
本発明の第１の光学式タッチパネルに係る第２導波路、光結合手段及び受光素子を備えた態様では若しくは本発明の第２の光学式タッチパネルの他の態様では、前記第２導波路は、前記辺の他部に沿って並行に複数設けられており、前記受光素子は、前記複数の第２導波路の夫々について別個に受光するように構成してもよい。
【００４１】
このように構成すれば、受光側にて、複数の第２導波路により導光される複数の光源光を、受光素子にて別個に受光することが可能となる。これにより、例えば、複数の光源光を別々に或いは同期して用いての走査が可能となる。
【００４２】
本発明の第１、第２又は第３の光学式タッチパネルの他の態様では、前記光出射手段及び前記受光手段が形成されており前記座標入力領域を占める基板と、該基板上に配置された透明板部材とを更に備えており、前記光源光は、前記座標入力領域における、前記基板と前記透明板部材との間を進行する。
【００４３】
この態様によれば、光出射手段から出射された光源光は、座標入力領域で基板と前記透明板部材との間を進行し、受光手段によって受光される。よって、透明板部材が、指等によって接触されると、これが変形して、座標入力領域を第１方向に進行する光源光のうち、係る変形個所を通過する光源光については、その光強度が低下する或いは零となる。このため、係る光強度の低下を受光手段にて検出すれば、変形個所たる特定個所の座標を特定可能となる。
【００４４】
尚、透明板部材は、例えば、樹脂製或いはプラスチック製、ガラス製等でよく、防塵用或いは保護カバーとして機能してもよい。但し、本発明においては、このような透明板部材なしで、露出した基板上の空間を、光源光が進行するように構成することも可能である。
【００４５】
本発明の第１又は第２の光学式タッチパネルの他の態様では、前記光源光が、前記座標入力領域に入射する光路部分及び前記座標入力領域から出射する光路部分のうち少なくとも一方に、マイクロレンズを備える。
【００４６】
この態様によれば、光出射手段から出射される光源光はマイクロレンズによって集光されるので、座標入力領域内をより細い光束として進行することとなり、当該光学式タッチパネルにおける解像度を高められる。又は、座標入力領域からの光源光はマイクロレンズによって集光されるので、受光手段で、より細い光束として受光されることとなり、当該光学式タッチパネルにおける解像度を高められる。
【００４７】
本発明の第１又は第２の光学式タッチパネルの他の態様では、前記光源光は、前記表示画面から発せられる表示光と干渉しない特定周波数帯域の光を含んでなる。
【００４８】
この態様によれば、光源光は、表示画面から発せられる表示光と干渉しない特定周波数帯域の光を含んでなるので、座標入力領域内で、光源光が表示光によって乱されることが効果的に阻止される。この結果、受光手段側で、表示画面におけるコンテンツによらずに、安定した光検出を行うことが可能となる。
【００４９】
尚、このような特定周波数帯域の光としては、可視光でもよいし、可視光でなくてもよいが、好ましくは可視光以外の光が望ましい。
【００５０】
この態様では、前記受光手段は、前記特定周波数帯域の光を検出可能に構成されてもよい。
【００５１】
このように構成すれば、受光手段側で、特定周波数帯域の光を選択的に或いは支配的に受光するので、表示画面におけるコンテンツによらずに、非常に安定した光検出を行うことが可能となる。
【００５２】
本発明の第１又は第２の光学式タッチパネルの他の態様では、前記光出射手段は、前記光源を内蔵する。
【００５３】
この態様によれば、当該光学式タッチパネルに内蔵された、例えばＬＥＤ等の光源を、連続的に又は断続的に点灯させることによって、これに出射された光源光を用いて高信頼性で指等の接触に係る特定個所の座標を特定可能となる。
【００５４】
或いは本発明の第１又は第２の光学式タッチパネルの他の態様では、前記光源光は、外部光源から、導光手段を介して前記光出射手段に供給される。
【００５５】
この態様によれば、光源光は、当該光学式タッチパネルに対して外付け或いは後付けされる外部光源から、例えば光ファイバ等の導光手段を介して光出射手段に供給される。
【００５６】
或いは本発明の第１又は第２の光学式タッチパネルの他の態様では、前記光源光は、前記第２導波路から、導光手段を介して前記受光素子に供給される。
【００５７】
この態様によれば、光源光は、例えば光ファイバ等の導光手段を介して、当該光学式タッチパネルに対して外付け或いは後付される外部受光素子に供給される。
【００５８】
或いは本発明の第１又は第２の光学式タッチパネルの他の態様では、前記光源光は、前記表示画面の表面と干渉しない。
【００５９】
この態様によれば、光出射手段から出射された光源光は、座標入力領域で基板上の空間を、電気光学装置の表示画面に接触することなく進行し、受光手段によって受光される。よって、例えば、光源光が表示画面によって反射されて光路が変更されることは無く、座標入力領域内で、光源光が乱されることが阻止される。この結果、受光手段側で、正確な光検出を行うことが可能となる。
【００６０】
本発明の電子機器は上記課題を解決するために、上述した本発明の第１又は第２の光学式タッチパネル（但し、その各種態様も含む）と、前記表示画面を有する電気光学装置とを備える。
【００６１】
本発明の電子機器によれば、例えば液晶装置、有機ＥＬ装置等の各種電気光学装置の表示画面に、上述した本発明の第１又は第２の光学式タッチパネルが重ねられている。よって、電気光学装置の表示画面上に、任意のコンテンツを表示しつつ、該表示されたコンテンツとの相対的な位置関係として座標入力領域内での座標の入力が可能となる。
【００６２】
本発明のこのような作用及び他の利得は次に説明する実施の形態から明らかにされる。
【００６３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。以下の実施形態は、本発明の光学式タッチパネルを、表示画面を有する電気光学装置に重ねることで構築される、表示機能及び座標入力機能を持つ電子機器に適用したものである。
【００６４】
（第１実施形態）
本発明の光学式タッチパネルに係る第１実施形態について、図１から図４を参照して説明する。図１は、本実施形態に係る光学式タッチパネルの全体構成を、これが取り付けられる電気光学装置と共に示す斜視図である。図２は、本実施形態に係る光学式タッチパネルの詳細構成、及び光学系の動作を示す図式的平面図である。図３は、図２におけるＨ−Ｈ´断面図である。図４は、図２におけるＶ−Ｖ´断面図である。
【００６５】
先ず本発明に係る光学式タッチパネルの全体構成について、図１を参照して説明する。
【００６６】
図１に示すように、本実施形態に係る光学式タッチパネル２００は、電気光学装置１００上に重ねられる。
【００６７】
電気光学装置１００は、例えば液晶装置、有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）装置、ＣＲＴ（ＣａｔｈｏｄｅＲａｙＴｕｂｅ）表示装置等からなる。電気光学装置１００は、少なくとも１つの基板を備え、この基板上に表示画面１１０が規定されている。表示画面１００上には、例えば光学式タッチパネル２００による座標入力の対象となる、指や入力ペン等の接触により選択或いは指定可能なアイコン、ボタン、テンキー、地図等を含む各種画像や、光学式タッチパネル２００によって入力された情報等が表示される。
【００６８】
光学式タッチパネル２００は、タッチパネル基板２０１、並びに、タッチパネル基板２０１上に、光源２１０、光検出器２２０、光出射側光導波路２５０、及び受光側光導波路２６０を備えて構成されている。タッチパネル基板２０１上には、座標入力領域２０２が、表示画面１１０に対応する領域に規定されている。
【００６９】
タッチパネル基板２０１は、例えばガラス、プラスチック等の光を透過する透明な基板からなる。タッチパネル基板２０１は、座標入力領域２０２が表示画面１１０に重ねられるように、電気光学装置１００に対して取り付けられている。
【００７０】
座標入力領域２０２内においては、例えば、ペン等をタッチパネル基板２０１に接触させて任意に走らせることによる手書き入力、或いは、指を接触させることによる入力等にみられるユーザによる任意の物理的な位置指定が行われる。この指定された位置は、後に詳述するように光検出器２２０によって検出され、入力情報として取り込まれる。
【００７１】
矩形状を有する座標入力領域２０２周辺には、その隣接する２辺に沿って、光出射側光導波路２５０Ｘ及び２５０Ｙが配置されている（図１中のＸ方向及びＹ方向に対応）。更に、隣接する残りの２辺に沿って、受光側光導波路２６０Ｘ及び２６０Ｙが配置されている（図１中のＸ方向及びＹ方向に対応）。光出射側光導波路２５０Ｘ及び２５０Ｙ並びに受光側光導波路２６０Ｘ及び２６０Ｙは、光源光を、これらの一端の採光口より導入し又は途中より導入し、他方の一端の出射口へ導く又は途中まで導く道筋であるが、これらを含めた光学系の動作については後で詳述する。
【００７２】
光源２１０は、光出射側光導波路２５０の一端に設けられ、光出射側光導波路２５０の採光口へ導入される光を出射する。具体的には、白色光源、ランプ、ＬＥＤ、ＬＤ等の光源が利用可能である。
【００７３】
光検出器２２０は、受光側光導波路２６０の一端に設けられ、受光側光導波路から出射された光を受光して検出する受光素子２９０を備えて構成されている。受光素子２９０は、受光側光導波路２６０Ｘ及び２６０Ｙと対応して２つ設けられている（受光側光導波路２６０Ｘに対応する受光素子２９０Ｘ、及び、受光側光導波路２６０Ｙに対応する受光素子２９０Ｙとして以下に示す）。また、このような受光素子としては、フォトダイオード、ＣＣＤ、リニアセンサーアレイ等が利用可能である。
【００７４】
次に、図２を参照して本実施形態に係る光学式タッチパネル２００の詳細構成、及び光学系の動作について以下に説明する。
【００７５】
光源２１０から出射された光源光は、図２に示すように、光出射側光導波路２５０Ｙの一端の採光口２５１Ｙから、光出射側光導波路２５０Ｙの内部へ導入され、光出射側光導波路２５０Ｙ、即ち、Ｙ方向と逆の方向に座標入力領域２０２の一辺に沿って導光される。
【００７６】
光源２１０と光出射側光導波路２５０Ｘの間には、ハーフミラー２０３が配置され、図２に示すように、光源光の一部をＸ方向に分岐させる。尚、Ｘ方向とＹ方向に分岐される光源光の光量は、夫々半分ずつとなるように、ハーフミラー２０３の反射率を設定して構成するのが好ましいが、分岐される光量の割合をコントロールできるような駆動式のハーフミラーを構成してもよい。例えば、所定周期で交互に、光出射側光導波路２５０Ｘ及び２５０Ｙに光源光を入射することも可能である。
【００７７】
光源２１０から出射され、ハーフミラー２０３によって分岐された光源光は、図２に示すように、光出射側光導波路２５０Ｘの一端の採光口２５１Ｘから、光出射側光導波路２５０Ｘの内部へ導入され、光出射側光導波路２５０Ｘ、即ち、Ｘ方向に座標入力領域２０２の他の一辺に沿って導光される。
【００７８】
光出射側光導波路２５０Ｘ及び２５０Ｙの内部には、夫々の延伸方向（即ち、夫々に対応する座標入力領域の一辺）に沿って複数の光スイッチ２７０Ｘ及び複数の光スイッチ２７０Ｙが配置されている（以下適宜、個々の光スイッチについて、２７０Ｘ（ｉ）及び２７０Ｙ（ｉ）（但し、ｉ＝０、１、２、３、・・、ｎ）と称し、或いは、単に光スイッチ２７０Ｘ、２７０Ｙと称する。）。そして、光スイッチ２７０Ｘ（ｉ）は、光出射側光導波路２５０Ｘの全長に渡って、等間隔に配置されている。他方、光スイッチ２７０Ｙ（ｉ）は、光出射側光導波路２５０Ｙの全長に渡って、等間隔に配置されている。
【００７９】
光スイッチ２７０Ｘ（ｉ）は夫々、外部からの駆動信号に応じて、光出射側光導波路２５０Ｘの内部を進行する光源光を、その一部を反射する状態（以下適宜、“動作状態”と称する）及び全部を透過する状態（以下適宜、“非動作状態”と称する）のうちいずれか一方に選択的に切り替え可能に構成されている。他方、光スイッチ２７０Ｙ（ｉ）は夫々、外部からの駆動信号に応じて、動作状態及び非動作状態のうちいずれか一方に選択的に切り替え可能に構成されている。
【００８０】
ここで、光スイッチ２７０Ｘ（ｉ）又は２７０Ｙ（ｉ）は夫々、外部からの駆動信号に応じて適宜屈折率を変化させることができる温度光学材料、電気光学材料、音響光学材料、磁気光学材料等によって構成することが可能である。或いは、外部からの駆動信号に応じて、機械的な移動又は角度の変更によって、光源光の反射及び透過（即ち、動作状態及び非動作状態）のうちいずれか一方に選択的に切り替えを行うマイクロミラー等によって構成されてもよい。
【００８１】
尚、図２において、光スイッチ２７０Ｘ（ｉ）及び２７０Ｙ（ｉ）は、ミラー状の構成要素として模式的に示され、詳細の図示は省略されているが、上述のような各種材料構成及び駆動方式に応じて、夫々において、接続端子、或いは駆動部等を含んで構成されているものとする。
【００８２】
光スイッチ２７０Ｙ（ｉ）が駆動されると、光出射側光導波路２５０Ｙに沿って導光された光源光は、座標入力領域２０２の方向、即ちＸ方向に反射される（以下、光スイッチ２７０Ｙ（ｉ）（但し、ｉ＝０、１、２、３、・・、ｎ）によって反射された光源光を、夫々の光スイッチに対応させて、光源光ＬＹｉ（但し、ｉ＝０、１、２、３、・・、ｎ）と称する）。一方、光スイッチ２７０Ｘ（ｉ）が駆動されると、光出射側光導波路２５０Ｘに沿って導光された光源光は、座標入力領域２０２の方向、即ちＹ方向と逆の方向に反射される（以下、光スイッチ２７０Ｘ（ｉ）（但し、ｉ＝０、１、２、３、・・、ｎ）によって反射された光源光を、夫々の光スイッチに対応させて、光源光ＬＸｉ（但し、ｉ＝０、１、２、３、・・、ｎ）と称する。）。
【００８３】
光源光ＬＹ１、ＬＹ２、・・・ＬＹｎは、夫々、互いに平行に座標入力領域２０２上の空間を進行し、光出射側光導波路２５０Ｙと座標入力領域２０２を挟んで対向する位置に配置された受光側光導波路２６０Ｙに到達する。一方、光源光ＬＸ１、ＬＸ２、・・・、ＬＸｎは、夫々、互いに平行に座標入力領域２０２上の空間を進行し、光出射側光導波路２５０Ｘと座標入力領域２０２を挟んで対向する位置に配置された受光側光導波路２６０Ｘに到達する。
【００８４】
ここで、光出射側光導波路２５０Ｘ及び２５０Ｙと同様に、受光側光導波路２６０Ｘ及び２６０Ｙの内部には、夫々の延伸方向（即ち、夫々に対応する座標入力領域の一辺）に沿って複数の光スイッチ２８０Ｘ及び２８０Ｙが配置されている（以下適宜、個々の光スイッチについて、２８０Ｘ（ｉ）及び２８０Ｙ（ｉ）（但し、ｉ＝０、１、２、３、・・、ｎ）と称し、或いは、単に光スイッチ２８０Ｘ、２８０Ｙと称する）。そして、光スイッチ２８０Ｘ（ｉ）及び２８０Ｙ（ｉ）は、光出射側光導波路２５０Ｘ及び２５０Ｙの夫々の全長に渡って、等間隔に配置されている。尚、光スイッチ２８０Ｘ（ｉ）及び２８０Ｙ（ｉ）夫々における光スイッチ素子の構成及び駆動方法は、光スイッチ２７０Ｘ（ｉ）及び２７０Ｙ（ｉ）と同様なものから適宜選択可能であり、いずれにおいても光源光の一部を反射する状態（動作状態）及び全部を透過する状態（非動作状態）のいずれか一方に選択的に切り替え可能なものとする。
【００８５】
ここで特に、光スイッチ２８０Ｙ（ｉ）は、光出射側光導波路２５０Ｙ内に設けられた光スイッチ２７０Ｙ（ｉ）に、１対１で対応して設けられ、例えば、光スイッチ２７０Ｙ（１）、２７０Ｙ（２）によって反射された光源光ＬＹ１、ＬＹ２は、光スイッチ２８０Ｙ（１）、２８０Ｙ（２）によって受光される。一方、同様に、光スイッチ２８０Ｘ（ｉ）は、光出射側光導波路２５０Ｘ内に設けられた光スイッチ２７０Ｘ（ｉ）に、１対１で対応して設けられ、例えば、光スイッチ２７０Ｘ（１）、２７０Ｘ（２）によって反射された光源光ＬＸ１、ＬＸ２は、光スイッチ２８０Ｘ（１）、２８０Ｘ（２）によって受光される。
【００８６】
光スイッチ２８０Ｙ（ｉ）が駆動されると、座標入力領域２０２上の空間を通過した光源光ＬＹｉは、Ｙ方向に反射され、受光側光導波路２６０Ｙ内を、受光側光導波路２６０Ｙの一端に設けられた出射口２６１Ｙへ導光される。一方、同様に、光スイッチ２８０Ｘ（ｉ）が駆動されると、座標入力領域２０２上の空間を通過した光源光ＬＸｉは、Ｘ方向に反射され、受光側光導波路２６０Ｘ内を、受光側光導波路２６０Ｘの一端に設けられた出射口２６１Ｙへ導光される。
【００８７】
尚、本実施形態においては、受光側光導波路２６０Ｘは、図２に示すように、座標入力領域２０２の周辺の２辺の交わる角部において曲げられ、２辺に渡って設けられており、光スイッチ２８０Ｘ（ｉ）によって反射された光源光ＬＸｉはその角部において曲げられて出射口２６１Ｘへ導光されるよう構成されているが、受光側光導波路２６０Ｘが、上述の座標入力領域２０２の２辺が交わる角部において分断され、分断された箇所に、光源２１０と光出射側光導波路２５０Ｙの間に設けられたハーフミラー２０３と同様のハーフミラーを設けることによって光源光を曲げるように構成されてもよい。
【００８８】
最後に、受光側光導波路２６０Ｘ及び２６０Ｙの出射口から出射された光源光は、光検出器２２０へ到達し、受光素子２９０Ｘ及び２９０Ｙによって受光される。
【００８９】
以上のような光学系の構成により、座標入力領域２０２上の空間において、複数の光源光ＬＸｉ及びＬＹｉが互いに交差して、マトリクス状の光の網が形成される。
【００９０】
以下、図３及び図４を参照して、本実施形態にかかる光学式タッチパネルによる位置検出方法について説明する。
【００９１】
図３に示すように、ユーザからの入力媒体５００（例えば、ユーザの指や入力ペン等）により、座標入力領域２０２内でユーザ所望の位置が指定されると、その位置において図２における水平方向に座標入力領域２０２上を通過する光源光ＬＹｉが遮られる。同時に、図４に示すように、Ｐ点において、図２の垂直方向に座標入力領域２０２上を通過する光源光ＬＸｉが遮られる。このとき、光検出器２２０において、複数の光源光ＬＹｉのうち、いずれの光源光が遮られたかが認識されることによって、図２の垂直方向（即ち、ＶからＶ´へ向かう方向）においてどの位置が指定されたかが検出される。同様に、複数の光源光ＬＸｉのうち、いずれの光源光が遮られたかが認識されることによって、図２の水平方向（即ち、ＨからＨ´へ向かう方向）においてどの位置が指定されたかが検出される。ユーザによって図２に示すＰ点が指定された場合を例にとると、光源光ＬＸ２及び光源光ＬＸ３が遮られたことが光検出器２２０により検出されることにより、指定位置Ｐが入力情報として認識される。
【００９２】
従って、本実施形態の光学式タッチパネルは、例えば一辺に沿って複数の光源を配列し且つこれと対向する辺に複数の受光素子を配列する場合や、例えば座標入力領域２０２上にその前面に渡ってマトリクス上に光導波路を形成する場合と比較して、少ない数の光源、受光素子、光導波路等によって構成することができ、装置全体の小型化を図ることが可能となっている。また、本実施形態において、光出射側及び受光側の光導波路は、共に座標入力領域以外のスペースに配置されているため、表示画面１１０からの表示光を光導波路によって遮ることが全く無く、比較的高品位の画像表示を維持することが可能である。尚、光スイッチ２７０Ｘ（ｉ）、２７０Ｙ（ｉ）、２８０Ｘ（ｉ）及び２８０Ｙ（ｉ）が駆動されるタイミング、並びに、そのタイミングと光源光ＬＸｉ及びＬＹｉの夫々が遮られたことが検出されるタイミングの関係については、以下に詳述する。
【００９３】
本実施形態では特に、光出射側の光スイッチ２７０Ｘ及び２７０Ｙ、並びに受光側の光スイッチ２８０Ｘ及び２８０Ｙは、夫々に対して外部からの駆動信号が順次に供給されることによって、順次に動作状態とされ、光源光ＬＸｉ及びＬＹｉが座標入力領域上で順次に出射される。
【００９４】
以下、図２に示す光源光ＬＹｉに係る光出射側光スイッチ２７０Ｙ（ｉ）及び受光側光スイッチ２８０Ｙ（ｉ）に着目してより具体的に説明する。
【００９５】
先ず、外部より駆動信号ＤＳＹが光スイッチ２７０Ｙ（１）、２７０Ｙ（２）、・・・に対応して、ＤＳＹ１、ＤＳＹ２、・・・の順で順次供給されることにより、光スイッチ２７０Ｙは、２７０Ｙ（１）、２７０Ｙ（２）、・・・の順で順次に動作状態とされる。このとき、受光側光スイッチ２８０Ｙ（ｉ）にも、同じく外部からの駆動信号ＤＳＸが光スイッチ２８０Ｙ（１）、２８０Ｙ（２）、・・・に対応して、ＤＳＹ１、ＤＳＹ２、・・・の順で順次供給されることにより、光スイッチ２８０Ｙは、２８０Ｙ（１）、２８０Ｙ（２）、・・・の順で順次に動作状態とされる。即ち、光出射側光スイッチ２７０Ｙ（ｉ）と、個々に対応する受光側光スイッチ２８０Ｙ（ｉ）は互いに同期して動作状態とされる。そして、光源光ＬＹｉは、受光素子２９０Ｙによって、光源光ＬＹ１、ＬＹ２、・・・の順で順次に受光される。ここで、光源光ＬＹ１、ＬＹ２、・・・は夫々、異なる時刻に受光素子２９０Ｙに到達する。即ち、光検出器２２０による光源光ＬＹ１、ＬＹ２、・・・、の夫々の検出は、時間軸上で重ならないよう検出させることが可能となる。このため、光検出器２２０によって、複数の光源光ＬＹｉのうちいずれの光源光ＬＹｉが入力媒体５００によって遮られているかが特定され、図２に示す座標入力領域２０２上の垂直方向（Ｖ−Ｖ´方向）において、いずれの位置がユーザにより指定されたかが認識されることとなる。
【００９６】
以上のような一連の順次動作（以下適宜、“Ｙ方向の順次動作”と称する）は、光源光ＬＸｉに係る光出射側光スイッチ２７０Ｘ（ｉ）及び受光側光スイッチ２８０Ｘ（ｉ）においても、外部より駆動信号ＤＳＸが光スイッチ２７０Ｘ（１）、２７０Ｘ（２）、・・・に対応して、ＤＳＸ１、ＤＳＸ２、・・・の順で順次供給されることにより、同様に行われる（以下適宜、“Ｘ方向の順次動作”と称する）。
【００９７】
ここで、一連のＸ方向の順次動作及びＹ方向の順次動作は夫々、単位時間（以下、“１フレーム”と称する）内に１回ずつ行われる。即ち、光検出器２２０によって、この１フレーム内で、Ｘ方向の順次動作に対応して検出される位置（ＰＸ）とＹ方向の順次動作に対応して検出される位置（ＰＹ）が１つずつ認識され、座標入力領域２０２内の１点Ｐ（ＰＸ、ＰＹ）が特定される。そして、この１フレームを連続して繰り返すことにより、例えば、ユーザによる線絵画等の、時間軸上で連続した位置指定が、入力情報として認識される。
【００９８】
以上のようなＸ方向の順次動作及びＹ方向の順次動作により、本実施形態のように、１つの光源によって出射された複数の光源光ＬＹｉが、１本の受光側光導波路２６０Ｙによって導光され、且つ、１つの受光素子２９０Ｙによって受光されても、入力位置の検出が可能となる。即ち、比較的少ない数の光源及び受光素子によって構成することが可能であり、装置全体の小型化を図ることが可能である。
【００９９】
尚、Ｘ方向及びＹ方向の順次動作の夫々において、光出射側の光スイッチ２７０Ｘ及び２７０Ｙは、常時、動作状態とし、受光側の光スイッチ２８０Ｘ及び２８０Ｙのみを順次に動作状態とする方式をとってもよい。この場合、光出射側の全光スイッチ２７０Ｘ（ｉ）及び２７０Ｙ（ｉ）から常に光源光の一部が出射されており、受光側の複数の光スイッチ２８０Ｘ（ｉ）及び２８０Ｙ（ｉ）のうち、動作状態となったものによって出射された光源光が検出される。或いは、受光側の光スイッチ２８０Ｘ及び２８０Ｙは、常時、動作状態とし、光出射側の光スイッチ２７０Ｘ及び２７０Ｙのみを順次に動作状態とする方式をとってもよい。この場合、光出射側の複数の光スイッチ２７０Ｘ（ｉ）及び２７０Ｙ（ｉ）のうち、動作状態となったものによって出射された光源光が検出される。これら２つのいずれの方式をとった場合でも、同様に入力位置の検出は可能である。
【０１００】
本実施形態では特に、光源２１０から出射される光源光は、表示画面１１０から発せられる表示光と干渉しない特定周波数帯域の光を含んでなる。好ましくは、光源２１０は、表示光が有する可視光の周波数帯域、換言すれば、可視光の波長領域（約４００ｎｍから７００ｎｍ）以外の波長領域を有する光を出射する発光素子を備えて構成されている。具体的には、赤外線ＬＥＤ等が利用可能である。このように構成すれば、光源光は、上述のように座標入力領域２０２上の空間を表示画面１１０からの表示光と交錯して進行しても、表示光と干渉しない特定の周波数帯域を有することにより、座標入力領域２０２内で、光源光が表示光によって乱されることが効果的に阻止される。この結果、受光手段側で、表示画面１１０におけるコンテンツによらずに、安定した光検出を行うことが可能となる。
【０１０１】
加えて、本実施形態では特に、光検出器２２０は、上述の光源光と同じ特定周波数帯域の光を選択的に検出可能となるよう構成されている。より具体的には、特定の周波数帯域の光に対して感度を持つ受光素子２０９（例えば、フォトダイオード等）を備えることによって構成されている。このように構成すれば、受光素子２９０が、例えば、外部からの散乱光等、光源光と異なる周波数帯域の光を受光しても、誤認識を生じることなく、表示画面１１０におけるコンテンツによらずに、非常に安定した光検出を行うことが可能となる。
【０１０２】
尚、本実施形態では、光源２１０及び光検出器２２０は、タッチパネル基板２０１上に限らず、例えば、電気光学装置１００の一基板上等、光学式タッチパネル２００の外部に設けられてもよい。より具体的には、光源２１０を外部に設ける場合には、光ファイバケーブル等の導光手段を介して、光源２１０から光出射側光導波路２５０へ導光させるよう構成することができる。光検出器２２０を外部に設ける場合にも、光検出器２２０と受光側光導波路２６０との関係において同様に構成することができる。このように構成することにより、タッチパネル基板上の省スペース化を図ることが可能となる。更には、光源を外部に設けることにより、外部から干渉されにくい比較的高出力の光源光を出射することができ、高精度の位置検出が可能となる。上述のように、半透過型の光スイッチ及びハーフミラーを備える場合、即ち、光源光の一部を複数回にわたって途中で分岐させる手段を備える場合には特に有効である。
【０１０３】
尚、図２では、説明の便宜上、光導波路中の光スイッチの配列ピッチを相対的に大きく図示しているが、実際には、この光スイッチの配列ピッチは狭いものであることが好ましい。例えば、画素ピッチと同等或いはその整数倍程度にまで、狭ピッチとしてもよい。この光スイッチの配列ピッチを小さくすることに応じて座標入力に係る解像度を高めることが可能となる。例えば、画素ピッチと同等まで、座標入力に係る解像度を高めることも可能である。
【０１０４】
（第２実施形態）
本発明の光学式タッチパネルに係る第２実施形態について、図５から図９を参照して以下に説明する。図５は、マイクロレンズを備えた本実施形態に係る光学式タッチパネルの詳細構成を示す図式的平面図である。図６は、光出射側の光導波路、光スイッチ、及びマイクロレンズの位置関係を示す斜視図である。図７は、受光側の光導波路、光スイッチ、及びマイクロレンズの位置関係を示す斜視図である。図８は、光出射側のマイクロレンズと光束の関係を示す平面図である。図９は、受光側のマイクロレンズと光束の関係を示す平面図である。
【０１０５】
第２実施形態は、上述の第１実施形態と比較して、後述するマイクロレンズを更に備えたことが異なる。従って、第１実施形態の光学式タッチパネルの構成要素はそのまま対応し、入力位置の検出方法及び手順については第１実施形態と同様である。このため以下においては、第１実施形態と異なる構成について説明する。尚、第１実施形態との共通箇所には、同一符号を付して説明を省略する。
【０１０６】
本実施形態の光学式タッチパネル２００は、図５に示すように、座標入力領域２０２の外部であって、座標入力領域２０２の周辺の４辺に沿った領域に、複数のマイクロレンズ３０１及びマイクロレンズ３０２を備えて構成されている。尚、光出射側光導波路２５０Ｘ及び２５０Ｙに沿って設けられたマイクロレンズを、夫々、マイクロレンズ３０１Ｘ及びマイクロレンズ３０１Ｙとして示し、受光側光導波路２６０Ｘ及び２６０Ｙに沿って設けられたマイクロレンズを、夫々、マイクロレンズ３０２Ｘ及びマイクロレンズ３０２Ｙとして示す。
【０１０７】
ここで特に、図５、図６及び図７に示すように、マイクロレンズ３０１及び３０２は、上述の光出射側光スイッチ２７０Ｘ（ｉ）及び２７０Ｙ（ｉ）、並びに、受光側光スイッチ２８０Ｘ（ｉ）及び２８０Ｙ（ｉ）の個々の光スイッチ夫々に対応して設けられている。
【０１０８】
図８に示すように、光出射側のマイクロレンズ３０１は、光出射側光スイッチ２７０によって反射され、光出射側光スイッチ２７０における反射面内の屈折率のばらつき、或いは駆動ばらつきによって、拡散された光束を集光し、平行光線束として出射させる。
【０１０９】
従って、光源光ＬＸｉ及びＬＹｉは、光束の径が、進行方向で一定に整えられた、より細い光束として座標入力領域２０２上を進行することとなる。このため、比較的短い間隔で、多数の光源光を座標入力領域上に進行させることができ、本発明に係る光学式タッチパネルの解像度を更に高めることが可能となる。また、座標入力領域２０２上に出射された光源光ＬＸｉ及びＬＹｉが拡散することによって、夫々と対応しない受光側光スイッチ２８０（例えば、光源光ＬＸ１に対して受光側光スイッチ２８０（２）等）へ入射されるような不具合は発生しない。即ち、出射側光スイッチ２７０による反射のばらつきを補うことが可能となり、高精度の入力位置の検出を維持することが可能である。
【０１１０】
一方、図９に示すように、受光側のマイクロレンズ３０２は、座標入力領域２０２上を通過した平行光線束である光源光ＬＸｉ及びＬＹｉを、受光側光スイッチ２８０の反射面を焦点として集光させる。そして、受光側光スイッチ２８０において、より細い光束が受光され、受光側度光導波路２６０へ導入される。
【０１１１】
従って、より細い受光側光導波路を形成することが可能となる。また、マイクロレンズ３０２により、光源光ＬＸｉ及びＬＹｉ以外の光は、受光側光スイッチ２８０へ集光されないため、例えば、外部の散乱光等による誤認識を防止することが可能となっている。
【０１１２】
（第３実施形態）
本発明の光学式タッチパネルに係る第３実施形態について、図１０から図１２を参照して以下に説明する。図１０は、透明板部材を備えた本実施形態に係る光学式タッチパネルの全体構成を示す斜視図である。図１１は、図１０におけるＨ−Ｈ´断面図である。図１２は、図１０におけるＶ−Ｖ´断面図である。
【０１１３】
第３実施形態は、上述の第１実施形態と比較して、座標入力領域２０２上に、透明板部材更に備えたことが異なる。従って、第１実施形態の光学式タッチパネルの構成要素はそのまま対応し、入力位置の検出方法及び手順については第１実施形態と同様である。このため以下においては、第１実施形態と異なる構成について説明する。尚、第１実施形態との共通箇所には、同一符号を付して説明を省略する。
【０１１４】
図１０に示すように、本実施形態に係る光学式タッチパネル２００は、座標入力領域２０２に重ねられる矩形状の透明板部材４００を備えて構成される。
【０１１５】
図１１及び図１２に示すように、光源光ＬＸｉ及び光源光ＬＹｉは、タッチパネル基板２０１と、透明板部材４００との間の空間を進行する。
【０１１６】
ここで、図１１及び図１２に示すように、透明板部材４００上で、図中のＰ点にて例えば、ペンや指等を接触させることによりユーザによる任意の位置指定が行われると、この位置で該透明板部材４００は変形して、座標入力領域２０２上を進行する光源光ＬＸｉ及び光源光ＬＹｉのうち、Ｐ点を通過する光源光については、その光強度が低下する或いは零となる。このため、係る光強度の低下を受光素子２９０によって検出されることにより、指定された位置を特定することが可能となっている。
【０１１７】
尚、透明板部材４００は、例えば、樹脂、プラスチック、或いは、ガラス等で構成することが可能である。
【０１１８】
ここで好ましくは、本実施形態に係る透明板部材４００は、防塵用或いは保護カバーとして機能する。従って、例えば、塵埃等により、意図されない位置が誤認識されるような不具合を防止することが可能となっている。
【０１１９】
尚、本実施形態は、第２実施形態の光学式タッチパネル２００に、透明板部材４００が付加された形態としてもよい。
【０１２０】
以上、第１実施形態から第３実施形態において説明した、本発明に係る光学式タッチパネルは、例えば、液晶装置等の様々な表示画面を有する電気光学装置に備えて構成することが可能であり、これらの電気光学装置は、例えば、携帯電話、テレビ電話、ＰＯＳ端末等あらゆる電子機器に搭載される。
【０１２１】
本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う光学式タッチパネル並びにこれを備えた電気光学装置及び電子機器もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態の光学式タッチパネルの全体構成を示す斜視図である。
【図２】第１実施形態の光学式タッチパネルの詳細構成、及び光学系の動作を示す図式的平面図である。
【図３】図２のＨ−Ｈ´断面図である。
【図４】図２のＶ−Ｖ´断面図である。
【図５】第２実施形態のマイクロレンズを備えた光学式タッチパネルの詳細構成を示す図式的平面図である。
【図６】第２実施形態の光出射側の光導波路、光スイッチ、及びマイクロレンズの位置関係を示す斜視図である。
【図７】第２実施形態の受光側の光導波路、光スイッチ、及びマイクロレンズの位置関係を示す斜視図である。
【図８】第２実施形態の光出射側のマイクロレンズと光束の関係を示す平面図である。
【図９】第２実施形態の受光側のマイクロレンズと光束の関係を示す平面図である。
【図１０】第３実施形態の透明板部材を備えた光学式タッチパネルの全体構成を示す斜視図である。
【図１１】図１０のＨ−Ｈ´断面図である。
【図１２】図１０のＶ−Ｖ´断面図である。
【符号の説明】
１００・・・電気光学装置、１１０・・・表示画面、２００・・・光学式タッチパネル、２０１・・・タッチパネル基板、２０２・・・座標入力領域、２０３・・・ハーフミラー、２１０・・・光源、２２０・・・光検出器、２５０・・・光出射側光導波路、２６０・・・受光側光導波路、２７０・・・光出射側光スイッチ、２８０・・・受光側光スイッチ、２９０・・・受光素子、３０１・・・マイクロレンズ、３０２・・・マイクロレンズ、４００・・・透明板部材、５００・・・入力媒体[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical touch panel which is used, for example, on a display screen of an electro-optical device such as a liquid crystal device, and is capable of inputting coordinates by a finger input method, a pen input method, and the like. It belongs to the technical field of various electronic devices provided with the device.
[0002]
[Background Art]
Conventionally, a touch panel of a resistive type, an ultrasonic type, a capacitive type, an optical type, and the like are known.
[0003]
Among them, the optical touch panel is superior in durability, visible light transmittance, environmental resistance, and the like, as compared with other types of touch panels such as a resistive film type, an ultrasonic type, and a capacitive type. However, the optical touch panel is generally inferior in terms of resolution, mounting area for a display screen, current consumption, price, and the like. In order to cope with this, an optical touch panel has been developed in which light from a light source is derived using a waveguide and further guided from a light receiving surface to a photodetector using a waveguide (see Patent Document 1).
[0004]
[Patent Document]
JP-A-10-91348
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, according to the above-mentioned optical touch panel, it is necessary to attach an optical touch panel having various optical components to an electro-optical device such as a liquid crystal device having a display screen. There is a problem that it is technically difficult to increase the resolution related to the coordinate input while keeping the entire apparatus in a practical size.
[0006]
On the other hand, in a touch panel of a resistive film type, an ultrasonic type, a capacitive type, etc., it is necessary to mount some kind of sensing panel on the display screen, the light transmittance is reduced more or less, and some image quality deterioration cannot be avoided There is a technical problem.
[0007]
The present invention has been made in view of the above-described problems, and is an optical touch panel that is used by being superimposed on a display screen of an electro-optical device such as a liquid crystal device, in which coordinate input is performed without deteriorating the image quality of the display screen. It is an object of the present invention to provide an optical touch panel that makes it possible to relatively easily increase the resolution related to coordinate input while also making it possible to increase the resolution, and various electronic devices including such an optical touch panel and an electro-optical device. Make it an issue.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The first optical touch panel of the present invention is an optical touch panel having a transparent coordinate input area superimposed on a display screen in order to solve the above-mentioned problem, and is provided along a part of a side of the coordinate input area. The coordinate input area is disposed, and the light source light emitted from the light source is directed from a part of the side to a first direction toward the coordinate input area in a direction crossing a part of the side. And a light receiving unit that receives light source light that has traveled in the first direction through the coordinate input area at a position facing the light emitting unit with the coordinate input area interposed therebetween. A first waveguide for guiding light emitted from the light source along a part of the side; and a first waveguide extending into the first waveguide. The first waveguide A plurality of light branches that bend at least partially in the first direction from the middle of the first waveguide, and emit the light into the coordinate input area, at least partially, Means.
[0009]
According to the first optical touch panel of the present invention, at the time of the operation, the light emitting means arranged along a part of the side of the coordinate input area firstly faces, for example, the end face or the input end of the first waveguide. The light source light is emitted by the light source arranged so as to operate. The “light source light” according to the present invention may be visible light that is exclusively used for inputting coordinates or is also used as display light for image display, and may not be visible light. Further, the “light source” according to the present invention may be externally attached to the optical touch panel or may be built in the optical touch panel. Specifically, a light source such as a white light source, a lamp, an LED (Light Emitting Diode), and an LD (Laser Diode) can be used. The light source light guided by the first waveguide is at least partially separated from the middle of the first waveguide by each of the plurality of light branching means arranged in the first waveguide along the extending direction. The light is emitted into the coordinate input area after being bent in the first direction. Each of the light splitting units is, for example, a half mirror configured to be capable of at least partially selectively splitting the light source light by switching between a transmission state and a non-transmission state according to an electric signal or the like. Alternatively, for example, the micromirror device is configured to mechanically change the reflection angle according to an electric signal or the like so that the light source light can be at least partially selectively branched.
[0010]
As described above, the light source light is supplied from the first waveguide by a plurality of light branching units, from a plurality of locations arranged along the side where the light emitting units are arranged, in a time-division manner or simultaneously or one by one or a plurality of times. The light is emitted into the coordinate input area as a light ray. Then, after the light source light travels in the coordinate input area in the first direction, it is received by the light receiving means at a position opposed to the light emitting means with the coordinate input area interposed therebetween. At this time, in the light receiving means, the light source light is received, for example, in a time-division manner or simultaneously or one by one or a plurality of light rays in accordance with an emission form such as time-division or simultaneous emission in the light branching means. That is, the light receiving means may include a single light receiving element that receives the light source light that has traveled in the first direction in the coordinate input area, collects the light in a single waveguide, and guides the light. Alternatively, it may include a plurality of light receiving elements for directly receiving the light source light traveling in the first direction in the coordinate input area for each of the light branching means arranged along the light receiving side. In any case, the “light receiving element” that constitutes the light receiving unit according to the present invention includes, for example, a photodiode, a charged coupled device (CCD), a linear sensor array, and the like.
[0011]
Therefore, when a specific portion of the coordinate input area is touched by a human finger or a pen tip, that is, when an object that blocks light source light exists in the coordinate input area, the coordinate input area is moved in the first direction. Of the traveling light source light, the light intensity of the light source light passing through a specific location is reduced or becomes zero. For this reason, if the decrease in the light intensity is detected by the light receiving means, the coordinates of the specific location can be specified.
[0012]
Preferably, the "first direction" according to the present invention is two mutually intersecting directions, for example, a vertical direction (for example, Y direction) and a horizontal direction (for example, X direction) of the coordinate input area. Then, according to the detection results in the two directions, a specific portion can be detected as coordinates in the coordinate input area. However, the “first direction” according to the present invention may be any one of a vertical direction (for example, Y direction) and a horizontal direction (for example, X direction) of the coordinate input area. In this case, a specific location can be detected as a vertical or horizontal position in the coordinate input area (for example, a height position or a horizontal position in the coordinate input area) according to the detection result in the one direction. It is said. For example, depending on the content of the display screen on which the coordinate input area is superimposed, it is sufficient to detect only a specific location in one direction.
[0013]
As a result, according to the first optical touch panel of the present invention, it is possible to input arbitrary coordinates on the display screen by touching the coordinate input area superimposed on the display screen with a finger or the like. At this time, as the light source, it is sufficient to irradiate the first waveguide with light from one or a small number of light sources from its end face or the like. For example, various light sources such as a dedicated light source and a dual-purpose light source can be used, and The peripheral area required for emission can be relatively small. Therefore, it is possible to reduce the size of the peripheral area relative to the display screen or the coordinate input area, and to reduce the size of the entire apparatus.
[0014]
Further, on the light emitting side, it is possible to adopt a configuration in which a plurality of light branching units are arranged along the first waveguide according to the pixel pitch of the display screen. Furthermore, it is also possible to adopt a configuration in which the light source light is scanned by sequentially operating the plurality of light branching means in accordance with scanning such as field scanning on the display screen. Therefore, it is possible to input a high-resolution coordinate according to the resolution of the display screen.
[0015]
In addition, since it is not necessary to arrange the components of the optical touch panel on the display screen in an overlapping manner, it is very advantageous in that there is little or no effect on image quality on the display screen.
[0016]
In one aspect of the first optical touch panel of the present invention, the light receiving means is disposed at a position facing the first waveguide with the coordinate input area interposed therebetween, and a side of the coordinate input area. A second waveguide disposed along another portion of the second waveguide, and arranged in the second waveguide along an extending direction of the second waveguide, and traveling in the coordinate input area in the first direction. A plurality of light coupling means for bending the light source light at least partially from the middle of the second waveguide in a direction along the second waveguide and emitting the light into the second waveguide, respectively; A light-receiving element for receiving the light source light emitted into the waveguide at one end of the second waveguide.
[0017]
According to this aspect, the light source light traveling in the first direction in the coordinate input area is supplied to the second waveguide from the middle of the second waveguide by each of the plurality of optical coupling means arranged in the second waveguide. And is emitted into the second waveguide. Each of the optical coupling means is composed of, for example, a half mirror configured to be able to couple the optical path of the light source light by switching between a transmission state and a non-transmission state according to an electric signal or the like. Alternatively, for example, the micromirror device is configured so that the optical path of the light source light can be selectively coupled by mechanically changing the reflection angle according to an electric signal or the like. The light source light that has traveled in the first direction in the coordinate input area in a time-division manner or simultaneously or one by one or a plurality of light rays is collected in the second waveguide by a plurality of optical coupling means and guided by the light guide. After that, the light is received by the light receiving element at one end of the second waveguide. That is, the light receiving unit receives the light source light in a time-sharing manner, for example, in a time-sharing manner in accordance with an emission mode such as time-sharing or simultaneous emission in the light branching unit.
[0018]
As a result, according to the contact of a finger or the like to a specific portion of the coordinate input area, by detecting a decrease in the light intensity of the light source light received by the light receiving element, the coordinates of the specific portion related to the contact of the finger or the like are calculated It becomes identifiable.
[0019]
The second optical touch panel of the present invention is an optical touch panel having a transparent coordinate input area superimposed on a display screen in order to solve the above-mentioned problem, and is provided along a part of a side of the coordinate input area. The coordinate input area is disposed, and the light source light emitted from the light source is directed from a part of the side to a first direction toward the coordinate input area in a direction crossing a part of the side. A light emitting unit that emits light into the light emitting unit; and a light receiving unit that receives light source light that has traveled in the first direction through the coordinate input region at a position facing the light emitting unit with the coordinate input region interposed therebetween. The light receiving means is arranged at a position facing the light emitting means with the coordinate input area interposed therebetween, and a second light receiving means is arranged along another side of the side of the coordinate input area. A waveguide, and the second waveguide Are arranged along the direction in which the second waveguide extends, and the light source light traveling in the first direction in the coordinate input area is at least partially divided into the second waveguide from the middle of the second waveguide. A plurality of optical coupling means which bend in a direction along the wave path and emit the light into the second waveguide, and a light receiving means for receiving the light source light emitted into the second waveguide at one end of the second waveguide And an element.
[0020]
According to the second optical touch panel of the present invention, at the time of its operation, the light source from the light source is coordinated in the first direction by the light emitting means arranged along a part of the side of the coordinate input area. The light is emitted into the input area.
[0021]
Then, after the light source light travels in the coordinate input area in the first direction, it is received by the light receiving means at a position opposed to the light emitting means with the coordinate input area interposed therebetween. At this time, in the light receiving means, the light from the light source traveling in the first direction in the coordinate input area is supplied to the second waveguide from the middle of the second waveguide by each of the plurality of optical coupling means arranged in the second waveguide. The light is emitted into the second waveguide after being bent in the extending direction of the wave path. In this way, for example, the light source light that has traveled in the first direction in the coordinate input area in a time-division manner or simultaneously or one by one or a plurality of light rays is collected in the second waveguide by a plurality of optical coupling units. After being guided, the light is received by the light receiving element at one end of the second waveguide. That is, the light receiving unit receives the light source light in a time-sharing manner, for example, in a time-sharing manner in accordance with an emission mode such as time-sharing or simultaneous emission in the light branching unit.
[0022]
Therefore, when a specific portion of the coordinate input area is touched by a human finger or a pen tip, that is, when an object that blocks light source light exists in the coordinate input area, the coordinate input area is moved in the first direction. Of the traveling light source light, the light intensity of the light source light passing through a specific location is reduced or becomes zero. For this reason, if the decrease in the light intensity is detected by the light receiving means, the coordinates of the specific location can be specified.
[0023]
As a result, according to the second optical touch panel of the present invention, it is possible to input arbitrary coordinates on the display screen by touching the coordinate input area superimposed on the display screen with a finger or the like. At this time, since it is sufficient that the light receiving means receives the light source light from one end of the second waveguide, the peripheral area necessary for light emission can be relatively small. Therefore, it is possible to reduce the size of the peripheral area relative to the display screen or the coordinate input area, and to reduce the size of the entire apparatus.
[0024]
Further, on the light receiving side, it is also possible to adopt a configuration in which a plurality of optical coupling means are arranged along the second waveguide according to the pixel pitch of the display screen. Furthermore, it is also possible to adopt a configuration in which the light source light is scanned by sequentially operating a plurality of optical coupling means in accordance with scanning such as field scanning on the display screen. Therefore, it is possible to input a high-resolution coordinate according to the resolution of the display screen.
[0025]
In addition, since it is not necessary to arrange the components of the optical touch panel on the display screen in an overlapping manner, it is very advantageous in that there is little or no effect on image quality on the display screen.
[0026]
In another aspect of the first optical touch panel of the present invention, each of the plurality of light branching units bends at least partially the light source light guided along a part of the side in the first direction. A first optical switch means that can be selectively switched to one of an operating state and a non-operating state without bending is included.
[0027]
According to this aspect, on the light emitting side, the light from the light source emitted from the light source and guided by the first waveguide is selectively switched to the first light switch by switching the first optical switch means such as a half mirror or a micro mirror device. It is bent in one direction. Therefore, the light source light guided to the first waveguide can be emitted from a plurality of portions of the first waveguide into the coordinate input area in a time-division manner or as one or more light beams.
[0028]
In this aspect, the first optical switch means may be configured to sequentially enter the operating state along a part of the side.
[0029]
With this configuration, it is possible to cause the light source light to scan for emission along the side on the light emission side by switching the first optical switch means. That is, in the coordinate input area, scanning is performed along a part of the side of the coordinate input area by the light source light traveling in the first direction. It should be noted that the light receiving side may or may not perform light receiving scanning by switching the optical coupling unit.
[0030]
In one aspect of the second optical touch panel of the present invention, each of the plurality of optical coupling units at least partially transmits the light source light traveling in the first direction in the coordinate input area to the second waveguide. A second optical switch means that can be selectively switched to one of an operating state in which bending is performed in a direction along and a non-operating state in which bending is not performed.
[0031]
According to this aspect, on the light receiving side, the light source light traveling in the first direction in the coordinate input area is selectively switched to the second waveguide by switching the second optical switch means such as a half mirror or a micro mirror device. Bend in the direction along. Therefore, the light source light bent at a plurality of locations of the second waveguide and guided by the second waveguide is time-divisionally or simultaneously or one by one or a plurality of times, by the light receiving element at one end of the second waveguide. It can be received as a light beam.
[0032]
In this aspect, the second optical switch means may be configured to be sequentially brought into the operating state along another portion of the side.
[0033]
According to this configuration, it is possible to perform light receiving scanning along the light receiving side by switching the second optical switch means. That is, in the coordinate input area, scanning is performed along a part of the side of the coordinate input area by the light source light traveling in the first direction. It should be noted that the light emission scanning may or may not be performed on the light emitting side by switching the light branching unit.
[0034]
In the above-described embodiment including the second waveguide, the optical coupling unit, and the light receiving element according to the first optical touch panel of the present invention, each of the plurality of light branching units is guided along a part of the side. A first optical switch unit that is selectively switchable at least partially between an operating state in which the light source light is bent in the first direction and a non-operating state in which the light source light is not bent; The light source light traveling in the first direction in the coordinate input area is selectively at least partially selected from one of an operating state in which the light source light is bent in a direction along the second waveguide and a non-operating state in which the light is not bent. The first optical switch means is sequentially brought into the operating state along a part of the side, and the second optical switch means is provided with the first optical switch. Sequential operation in means Synchronously it may be configured to be other portion the operating state sequentially along the sides.
[0035]
With this configuration, it is possible to cause the light source light to scan for emission along the side on the light emission side by switching the first optical switch means. At the same time or at about the same time, switching of the second optical switch means enables light-receiving scanning along the side on the light-receiving side. That is, in the coordinate input area, scanning is performed along a part of the side of the coordinate input area by the light source light traveling in the first direction. Therefore, it is possible to specify the coordinates of a specific portion related to contact with a finger or the like while efficiently using the light source light or avoiding wasting the light source light.
[0036]
In the aspect including the first or second optical switch means according to the first or second optical touch panel, at least one of the first and second optical switch means selects a reflection state and a non-reflection state. It may be configured to include a reflection unit that is switchable and that bends the light source light by reflection in the reflection state.
[0037]
With this configuration, for example, the light source is formed by a reflecting means including a semi-transmissive reflecting mirror that changes to a reflecting state by electrochemically changing the reflectance of a thermo-optical material, an electro-optical material, an ultrasonic optical material, or the like. Light can be selectively bent. Alternatively, the light source light can be selectively bent by a reflecting means such as a micromirror device or the like which is brought into a reflecting state by mechanically changing the angle or arrangement with respect to the optical path.
[0038]
In another aspect of the first optical touch panel of the present invention, a plurality of the first waveguides are provided in parallel along a part of the side, and the light source light includes the plurality of first waveguides. Are separately guided by each of the.
[0039]
According to this aspect, on the light emission side, it is possible to emit a plurality of light sources guided by the plurality of first waveguides into the coordinate input area simultaneously or one after another. This enables, for example, scanning using a plurality of light sources separately or in synchronization.
[0040]
In the aspect including the second waveguide, the optical coupling means, and the light receiving element according to the first optical touch panel of the present invention, or in another aspect of the second optical touch panel of the present invention, the second waveguide includes: A plurality of light receiving elements may be provided in parallel along the other part of the side, and the light receiving elements may separately receive light for each of the plurality of second waveguides.
[0041]
According to this structure, on the light receiving side, a plurality of light sources guided by the plurality of second waveguides can be separately received by the light receiving element. This enables, for example, scanning using a plurality of light sources separately or in synchronization.
[0042]
In another aspect of the first, second, or third optical touch panel of the present invention, the light emitting unit and the light receiving unit are formed, and the substrate occupies the coordinate input area, and is disposed on the substrate. A transparent plate member, wherein the light source light travels between the substrate and the transparent plate member in the coordinate input area.
[0043]
According to this aspect, the light source light emitted from the light emitting means travels between the substrate and the transparent plate member in the coordinate input area, and is received by the light receiving means. Therefore, when the transparent plate member is touched by a finger or the like, it is deformed, and of the light source light traveling through the coordinate input area in the first direction, the light intensity of the light source light passing through the deformed portion is reduced. It decreases or becomes zero. For this reason, if the decrease in the light intensity is detected by the light receiving means, it is possible to specify the coordinates of the specific location as the deformation location.
[0044]
The transparent plate member may be made of, for example, resin, plastic, glass, or the like, and may function as a dustproof or protective cover. However, in the present invention, without such a transparent plate member, the exposed space on the substrate may be configured so that the light source light travels.
[0045]
In another aspect of the first or second optical touch panel of the present invention, the light source light includes a microlens on at least one of an optical path portion incident on the coordinate input area and an optical path part emitted from the coordinate input area. Is provided.
[0046]
According to this aspect, since the light source light emitted from the light emitting means is condensed by the microlens, it travels in the coordinate input area as a thinner light beam, and the resolution in the optical touch panel can be enhanced. Alternatively, since the light source light from the coordinate input area is condensed by the microlens, the light is received by the light receiving means as a thinner light beam, and the resolution of the optical touch panel can be increased.
[0047]
In another aspect of the first or second optical touch panel of the present invention, the light source light includes light in a specific frequency band that does not interfere with display light emitted from the display screen.
[0048]
According to this aspect, since the light source light includes light in a specific frequency band that does not interfere with the display light emitted from the display screen, it is effective that the light source light is disturbed by the display light in the coordinate input area. Is prevented. As a result, it is possible for the light receiving means to perform stable light detection regardless of the content on the display screen.
[0049]
The light in the specific frequency band may be visible light or non-visible light, but is preferably light other than visible light.
[0050]
In this aspect, the light receiving means may be configured to be able to detect the light of the specific frequency band.
[0051]
According to this configuration, the light receiving unit selectively or dominantly receives light in a specific frequency band, so that extremely stable light detection can be performed regardless of the content on the display screen. Become.
[0052]
In another aspect of the first or second optical touch panel of the present invention, the light emitting unit includes the light source.
[0053]
According to this aspect, the light source such as an LED built in the optical touch panel is continuously or intermittently turned on, and the finger or the like is reliably used by using the light source light emitted therefrom. It is possible to specify the coordinates of a specific location related to the contact.
[0054]
Alternatively, in another aspect of the first or second optical touch panel of the present invention, the light source light is supplied from an external light source to the light emitting unit via a light guiding unit.
[0055]
According to this aspect, the light source light is supplied from the external light source externally attached or attached to the optical touch panel to the light emitting unit via the light guiding unit such as an optical fiber.
[0056]
Alternatively, in another aspect of the first or second optical touch panel of the present invention, the light source light is supplied from the second waveguide to the light receiving element via a light guide.
[0057]
According to this aspect, the light source light is supplied to the external light receiving element externally attached to or attached to the optical touch panel via the light guide means such as an optical fiber.
[0058]
Alternatively, in another aspect of the first or second optical touch panel of the present invention, the light source light does not interfere with the surface of the display screen.
[0059]
According to this aspect, the light source light emitted from the light emitting means travels through the space on the substrate in the coordinate input area without contacting the display screen of the electro-optical device, and is received by the light receiving means. Therefore, for example, the light path is not changed by the light source light being reflected by the display screen, and the light source light is prevented from being disturbed in the coordinate input area. As a result, accurate light detection can be performed on the light receiving unit side.
[0060]
In order to solve the above problems, an electronic apparatus of the present invention includes the above-described first or second optical touch panel of the present invention (including its various aspects) and an electro-optical device having the display screen. .
[0061]
According to the electronic apparatus of the present invention, the above-described first or second optical touch panel of the present invention is overlaid on a display screen of various electro-optical devices such as a liquid crystal device and an organic EL device. Therefore, it is possible to input a coordinate in the coordinate input area as a relative positional relationship with the displayed content while displaying an arbitrary content on the display screen of the electro-optical device.
[0062]
The operation and other advantages of the present invention will become more apparent from the embodiments explained below.
[0063]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following embodiment, an optical touch panel according to the present invention is applied to an electronic apparatus having a display function and a coordinate input function, which is constructed by overlapping an electro-optical device having a display screen.
[0064]
(1st Embodiment)
A first embodiment according to the optical touch panel of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a perspective view showing the entire configuration of an optical touch panel according to the present embodiment, together with an electro-optical device to which the optical touch panel is attached. FIG. 2 is a schematic plan view showing the detailed configuration of the optical touch panel according to the present embodiment and the operation of the optical system. FIG. 3 is a sectional view taken along the line HH ′ in FIG. FIG. 4 is a sectional view taken along line VV ′ in FIG.
[0065]
First, an overall configuration of an optical touch panel according to the present invention will be described with reference to FIG.
[0066]
As shown in FIG. 1, the optical touch panel 200 according to the present embodiment is overlaid on the electro-optical device 100.
[0067]
The electro-optical device 100 includes, for example, a liquid crystal device, an organic EL (Electro-Luminescence) device, a CRT (Cathode Ray Tube) display device, and the like. The electro-optical device 100 includes at least one substrate, on which a display screen 110 is defined. On the display screen 100, for example, various images including icons, buttons, numeric keys, maps, and the like, which can be selected or designated by contact with a finger or an input pen, which are targets of coordinate input by the optical touch panel 200, and an optical touch panel The information input by the user 200 is displayed.
[0068]
The optical touch panel 200 includes a touch panel substrate 201 and a light source 210, a photodetector 220, a light emitting side optical waveguide 250, and a light receiving side optical waveguide 260 provided on the touch panel substrate 201. On the touch panel substrate 201, a coordinate input area 202 is defined as an area corresponding to the display screen 110.
[0069]
The touch panel substrate 201 is formed of a transparent substrate that transmits light, such as glass or plastic. The touch panel substrate 201 is attached to the electro-optical device 100 such that the coordinate input area 202 overlaps the display screen 110.
[0070]
In the coordinate input area 202, for example, a handwritten input by making a pen or the like touch the touch panel substrate 201 and arbitrarily running, or an arbitrary physical position by the user, such as an input by touching a finger. The specification is made. The specified position is detected by the photodetector 220 as described later in detail, and is taken in as input information.
[0071]
Light-exit-side optical waveguides 250X and 250Y are arranged along two adjacent sides around the rectangular coordinate input area 202 (corresponding to the X and Y directions in FIG. 1). Further, light receiving side optical waveguides 260X and 260Y are arranged along the remaining two adjacent sides (corresponding to the X direction and the Y direction in FIG. 1). The light emitting side optical waveguides 250X and 250Y and the light receiving side optical waveguides 260X and 260Y are for introducing light from the light source at one end of the light guide or at a point in the middle, and leading to or halfway to the light output at the other end. However, the operation of the optical system including these will be described later in detail.
[0072]
The light source 210 is provided at one end of the light emission side optical waveguide 250 and emits light introduced into a lighting port of the light emission side optical waveguide 250. Specifically, a light source such as a white light source, a lamp, an LED, and an LD can be used.
[0073]
The photodetector 220 is provided at one end of the light receiving side optical waveguide 260 and includes a light receiving element 290 that receives and detects light emitted from the light receiving side optical waveguide. The two light receiving elements 290 are provided corresponding to the light receiving side optical waveguides 260X and 260Y (the light receiving element 290X corresponding to the light receiving side optical waveguide 260X and the light receiving element 290Y corresponding to the light receiving side optical waveguide 260Y are described below. Shown). As such a light receiving element, a photodiode, a CCD, a linear sensor array, or the like can be used.
[0074]
Next, the detailed configuration of the optical touch panel 200 according to the present embodiment and the operation of the optical system will be described below with reference to FIG.
[0075]
As shown in FIG. 2, the light source light emitted from the light source 210 is introduced into the inside of the light emitting side optical waveguide 250Y from the lighting port 251Y at one end of the light emitting side optical waveguide 250Y, and the light emitting side optical waveguide 250Y, That is, light is guided along one side of the coordinate input area 202 in a direction opposite to the Y direction.
[0076]
A half mirror 203 is disposed between the light source 210 and the light emission side optical waveguide 250X, and as shown in FIG. 2, a part of the light from the light source is branched in the X direction. It is preferable to set the reflectivity of the half mirror 203 so that the light amount of the light source light branched in the X direction and the Y direction becomes half each, but the ratio of the light amount branched is controlled. A driving half mirror that can be used may be configured. For example, the light source light can be incident on the light emitting side optical waveguides 250X and 250Y alternately at a predetermined cycle.
[0077]
The light source light emitted from the light source 210 and branched by the half mirror 203 is introduced into the light emitting side optical waveguide 250X from a light receiving opening 251X at one end of the light emitting side optical waveguide 250X as shown in FIG. The light is guided along the other side of the light input side optical waveguide 250X, that is, the other side of the coordinate input area 202 in the X direction.
[0078]
Inside the light emitting side optical waveguides 250X and 250Y, a plurality of optical switches 270X and a plurality of optical switches 270Y are arranged along the respective extending directions (that is, one side of the corresponding coordinate input area). Hereinafter, the individual optical switches are appropriately referred to as 270X (i) and 270Y (i) (where i = 0, 1, 2, 3,..., N), or simply referred to as optical switches 270X and 270Y. ). Then, the optical switches 270X (i) are arranged at regular intervals over the entire length of the light emitting side optical waveguide 250X. On the other hand, the optical switches 270Y (i) are arranged at regular intervals over the entire length of the light emitting side optical waveguide 250Y.
[0079]
Each of the optical switches 270X (i) reflects a part of the light source light traveling inside the light emission side optical waveguide 250X in response to a driving signal from the outside (hereinafter referred to as an “operating state” as appropriate). ) And a state of transmitting the whole (hereinafter, appropriately referred to as “non-operating state”). On the other hand, each of the optical switches 270Y (i) is configured to be selectively switchable to one of an operating state and a non-operating state according to an external drive signal.
[0080]
Here, the optical switch 270X (i) or 270Y (i) is a thermo-optic material, an electro-optic material, an acousto-optic material, a magneto-optic material, or the like, whose refractive index can be appropriately changed according to an external drive signal. Can be configured by Alternatively, according to a drive signal from the outside, a micro-switch that selectively switches to one of reflection and transmission of light source light (that is, an operation state and a non-operation state) by mechanical movement or change of an angle. It may be constituted by a mirror or the like.
[0081]
In FIG. 2, the optical switches 270X (i) and 270Y (i) are schematically shown as mirror-like components, and detailed illustration is omitted, but the various material configurations and driving as described above are performed. It is assumed that each of them is configured to include a connection terminal, a drive unit, or the like according to the system.
[0082]
When the optical switch 270Y (i) is driven, the light source light guided along the light emission side optical waveguide 250Y is reflected in the direction of the coordinate input area 202, that is, in the X direction (hereinafter, the optical switch 270Y ( i) (where i = 0, 1, 2, 3,..., n) reflects the light source light reflected by the light switches LYi (where i = 0, 1, 2) ,..., N)). On the other hand, when the optical switch 270X (i) is driven, the light source light guided along the light emission side optical waveguide 250X is reflected in the direction of the coordinate input area 202, that is, the direction opposite to the Y direction ( Hereinafter, the light source light reflected by the optical switch 270X (i) (where i = 0, 1, 2, 3,..., N) is caused to correspond to each optical switch, and the light source light LXi (where i = 0, 1, 2, 3,..., N)).
[0083]
The light source light LY1, LY2,... LYn respectively travels in the space on the coordinate input area 202 in parallel with each other, and is received at a position opposed to the light emission side optical waveguide 250Y with the coordinate input area 202 interposed therebetween. The light reaches the side optical waveguide 260Y. On the other hand, the light sources LX1, LX2,..., LXn travel in the space on the coordinate input area 202 in parallel with each other, and are arranged at positions facing the light emitting side optical waveguide 250X with the coordinate input area 202 interposed therebetween. The light reaches the light receiving side optical waveguide 260X.
[0084]
Here, similarly to the light-emitting-side optical waveguides 250X and 250Y, a plurality of light beams are provided inside the light-receiving-side optical waveguides 260X and 260Y along the respective extending directions (that is, one side of the corresponding coordinate input area). The switches 280X and 280Y are arranged (hereinafter referred to as 280X (i) and 280Y (i) (where i = 0, 1, 2, 3,..., N) as appropriate, or , Simply referred to as optical switches 280X, 280Y). The optical switches 280X (i) and 280Y (i) are arranged at regular intervals over the entire lengths of the light emitting side optical waveguides 250X and 250Y. The configuration and the driving method of the optical switch element in each of the optical switches 280X (i) and 280Y (i) can be appropriately selected from those similar to the optical switches 270X (i) and 270Y (i). It is assumed that the light source can be selectively switched to one of a state in which a part of the light of the light source is reflected (operational state) and a state in which the light is transmitted entirely (non-operational state).
[0085]
Here, in particular, the optical switch 280Y (i) is provided in a one-to-one correspondence with the optical switch 270Y (i) provided in the light emitting side optical waveguide 250Y. For example, the optical switch 270Y (1), The light source lights LY1 and LY2 reflected by 270Y (2) are received by optical switches 280Y (1) and 280Y (2). On the other hand, similarly, the optical switch 280X (i) is provided in a one-to-one correspondence with the optical switch 270X (i) provided in the light emitting side optical waveguide 250X. For example, the optical switch 270X (1) , 270X (2) are received by the optical switches 280X (1), 280X (2).
[0086]
When the optical switch 280Y (i) is driven, the light source light LYi that has passed through the space on the coordinate input area 202 is reflected in the Y direction, and is provided inside the light receiving side optical waveguide 260Y at one end of the light receiving side optical waveguide 260Y. The light is guided to the exit 261Y. On the other hand, similarly, when the optical switch 280X (i) is driven, the light source light LXi that has passed through the space on the coordinate input area 202 is reflected in the X direction and passes through the light receiving side optical waveguide 260X. The light is guided to an emission port 261Y provided at one end of 260X.
[0087]
In the present embodiment, as shown in FIG. 2, the light receiving side optical waveguide 260X is bent at a corner where two sides around the coordinate input area 202 intersect, and is provided over the two sides. The light source light LXi reflected by the switch 280X (i) is configured to be bent at a corner thereof and guided to the emission port 261X, but the light receiving side optical waveguide 260X is connected to the coordinate input area 202 of the coordinate input area 202 described above. It is configured to bend at the corner where the sides intersect and to bend the light source light by providing a half mirror similar to the half mirror 203 provided between the light source 210 and the light-emitting side optical waveguide 250Y at the split location. May be.
[0088]
Lastly, the light source light emitted from the light emitting ports of the light receiving side optical waveguides 260X and 260Y reaches the photodetector 220 and is received by the light receiving elements 290X and 290Y.
[0089]
With the configuration of the optical system described above, in the space on the coordinate input area 202, the plurality of light sources LXi and LYi intersect each other to form a matrix light network.
[0090]
Hereinafter, a position detection method using the optical touch panel according to the present embodiment will be described with reference to FIGS.
[0091]
As shown in FIG. 3, when a position desired by the user is designated in the coordinate input area 202 by an input medium 500 (for example, a user's finger or an input pen) from the user, the position in the horizontal direction in FIG. The light source light LYi passing through the coordinate input area 202 is blocked. At the same time, as shown in FIG. 4, at the point P, the light source light LXi passing over the coordinate input area 202 in the vertical direction in FIG. At this time, the photodetector 220 recognizes which of the plurality of light source lights LYi has been blocked, and determines which position in the vertical direction of FIG. 2 (that is, the direction from V to V ′). Is specified. Similarly, by recognizing which of the plurality of light sources LXi has been blocked, it is detected which position in the horizontal direction of FIG. 2 (that is, the direction from H to H ′) has been specified. You. Taking the case where the point P shown in FIG. 2 is designated by the user as an example, when the light detector 220 detects that the light source light LX2 and the light source light LX3 are blocked, the designated position P is used as input information. Be recognized.
[0092]
Therefore, the optical touch panel according to the present embodiment has a configuration in which, for example, a plurality of light sources are arranged along one side and a plurality of light receiving elements are arranged on the side opposite to the light source. As compared with the case where an optical waveguide is formed on a matrix, a smaller number of light sources, light receiving elements, optical waveguides, and the like can be used, and the size of the entire device can be reduced. In addition, in the present embodiment, since the optical waveguides on the light emitting side and the light receiving side are both arranged in a space other than the coordinate input area, the display light from the display screen 110 is not interrupted by the optical waveguide at all. It is possible to maintain a very high-quality image display. Note that the timing at which the optical switches 270X (i), 270Y (i), 280X (i), and 280Y (i) are driven, and the timing and the interruption of the light source lights LXi and LYi are detected. The timing relationship will be described in detail below.
[0093]
In the present embodiment, in particular, the optical switches 270X and 270Y on the light emitting side and the optical switches 280X and 280Y on the light receiving side sequentially enter an operating state by sequentially supplying drive signals from the outside to the respective switches. Then, the light sources LXi and LYi are sequentially emitted on the coordinate input area.
[0094]
Hereinafter, the light emitting side optical switch 270Y (i) and the light receiving side optical switch 280Y (i) for the light source light LYi shown in FIG. 2 will be described more specifically.
[0095]
First, an external drive signal DSY is sequentially supplied in the order of DSY1, DSY2,... Corresponding to the optical switches 270Y (1), 270Y (2),. 270Y (1), 270Y (2),... Are sequentially activated. At this time, the drive signal DSX from the outside also corresponds to the optical switches 280Y (1), 280Y (2),..., And DSY1, DSY2,. The optical switches 280Y are sequentially operated in the order of 280Y (1), 280Y (2),... In order. That is, the light emitting side optical switch 270Y (i) and the corresponding light receiving side optical switch 280Y (i) are operated in synchronization with each other. The light source light LYi is sequentially received by the light receiving element 290Y in the order of the light source lights LY1, LY2,. Here, the light source lights LY1, LY2,... Reach the light receiving element 290Y at different times. That is, each of the light source lights LY1, LY2,... By the photodetector 220 can be detected so as not to overlap on the time axis. For this reason, the light detector 220 specifies which of the plurality of light sources LYi is blocked by the input medium 500 among the plurality of light sources LYi, and determines the light source light LYi in the vertical direction (V-V) on the coordinate input area 202 shown in FIG. In the 'direction', it is recognized which position has been designated by the user.
[0096]
The above-described series of sequential operations (hereinafter, appropriately referred to as “sequential operation in the Y direction”) is performed in the light-emitting-side optical switch 270X (i) and the light-receiving-side optical switch 280X (i) for the light source light LXi. The drive signal DSX is supplied in the order of DSX1, DSX2,... Corresponding to the optical switches 270X (1), 270X (2),. , "X-direction sequential operation").
[0097]
Here, each of the sequential operation in the X direction and the sequential operation in the Y direction is performed once in a unit time (hereinafter, referred to as “one frame”). That is, in this one frame, one position (PX) detected by the photodetector 220 in response to the sequential operation in the X direction and one position (PY) detected in response to the sequential operation in the Y direction. Each point P (PX, PY) in the coordinate input area 202 is identified. Then, by repeating this one frame continuously, for example, a continuous position designation on the time axis such as a line painting by the user is recognized as input information.
[0098]
By the sequential operation in the X direction and the sequential operation in the Y direction as described above, a plurality of light source lights LYi emitted by one light source are guided by one light receiving side optical waveguide 260Y as in the present embodiment. Further, even if the light is received by one light receiving element 290Y, the input position can be detected. That is, it is possible to configure the device with a relatively small number of light sources and light receiving elements, and it is possible to reduce the size of the entire device.
[0099]
In each of the sequential operations in the X direction and the Y direction, the light emitting side optical switches 270X and 270Y are always in the operating state, and only the light receiving side optical switches 280X and 280Y are sequentially in the operating state. Good. In this case, part of the light source light is always emitted from the all-optical switches 270X (i) and 270Y (i) on the light emitting side, and among the plurality of optical switches 280X (i) and 280Y (i) on the light receiving side. Then, the light source light emitted by the one in the operation state is detected. Alternatively, the optical switches 280X and 280Y on the light receiving side may always be in the operating state, and only the optical switches 270X and 270Y on the light emitting side may be sequentially in the operating state. In this case, among the plurality of optical switches 270X (i) and 270Y (i) on the light emitting side, the light source light emitted by the one in the operating state is detected. In either case, the input position can be detected.
[0100]
In this embodiment, in particular, the light source light emitted from the light source 210 includes light in a specific frequency band that does not interfere with the display light emitted from the display screen 110. Preferably, the light source 210 includes a light-emitting element that emits light having a wavelength band other than the visible light frequency band of the display light, in other words, a wavelength region other than the visible light wavelength region (about 400 nm to 700 nm). I have. Specifically, an infrared LED or the like can be used. With this configuration, the light source light has a specific frequency band that does not interfere with the display light even when the light source light travels in the space on the coordinate input area 202 in a manner interlaced with the display light from the display screen 110 as described above. This effectively prevents light source light from being disturbed by display light in the coordinate input area 202. As a result, it is possible to perform stable light detection on the light receiving unit side irrespective of the content on the display screen 110.
[0101]
In addition, particularly in the present embodiment, the photodetector 220 is configured to be able to selectively detect light in the same specific frequency band as the above-described light source light. More specifically, it is configured by including a light receiving element 209 (for example, a photodiode or the like) having sensitivity to light in a specific frequency band. With this configuration, even if the light receiving element 290 receives light in a frequency band different from that of the light source, such as scattered light from the outside, erroneous recognition does not occur and regardless of the content on the display screen 110. In addition, very stable light detection can be performed.
[0102]
In the present embodiment, the light source 210 and the photodetector 220 are not limited to being provided on the touch panel substrate 201, and may be provided outside the optical touch panel 200, for example, on one substrate of the electro-optical device 100. More specifically, when the light source 210 is provided outside, the light source 210 can be configured to guide the light to the light emitting side optical waveguide 250 via a light guiding unit such as an optical fiber cable. Even when the photodetector 220 is provided outside, the same configuration can be adopted in the relationship between the photodetector 220 and the light receiving side optical waveguide 260. With this configuration, it is possible to save space on the touch panel substrate. Furthermore, by providing the light source outside, it is possible to emit light of a relatively high output light source that is hardly interfered from the outside, and it is possible to perform highly accurate position detection. As described above, it is particularly effective when a semi-transmissive optical switch and a half mirror are provided, that is, when means for branching a part of the light from the light source halfway is provided a plurality of times.
[0103]
In FIG. 2, for convenience of explanation, the arrangement pitch of the optical switches in the optical waveguide is shown relatively large, but actually, the arrangement pitch of the optical switches is preferably narrow. For example, the pitch may be as narrow as the pixel pitch or an integer multiple thereof. By reducing the arrangement pitch of the optical switches, it becomes possible to increase the resolution related to coordinate input. For example, it is possible to increase the resolution related to the coordinate input up to the pixel pitch.
[0104]
(2nd Embodiment)
A second embodiment according to the optical touch panel of the present invention will be described below with reference to FIGS. FIG. 5 is a schematic plan view showing a detailed configuration of the optical touch panel according to the present embodiment including a microlens. FIG. 6 is a perspective view showing the positional relationship between the optical waveguide, the optical switch, and the microlens on the light emission side. FIG. 7 is a perspective view showing the positional relationship between the optical waveguide, the optical switch, and the microlens on the light receiving side. FIG. 8 is a plan view showing a relationship between a microlens on the light emission side and a light beam. FIG. 9 is a plan view showing the relationship between the light receiving side microlens and the light beam.
[0105]
The second embodiment is different from the first embodiment in that the second embodiment further includes a microlens described later. Therefore, the components of the optical touch panel according to the first embodiment correspond to the first embodiment, and the input position detection method and procedure are the same as those in the first embodiment. Therefore, hereinafter, a configuration different from the first embodiment will be described. The same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description is omitted.
[0106]
As shown in FIG. 5, the optical touch panel 200 according to the present embodiment includes a plurality of microlenses 301 and microlenses 301 in an area outside the coordinate input area 202 and along four sides around the coordinate input area 202. 302. The microlenses provided along the light emitting side optical waveguides 250X and 250Y are shown as microlenses 301X and microlenses 301Y, respectively, and the microlenses provided along the light receiving side optical waveguides 260X and 260Y are respectively shown. , Microlenses 302X and microlenses 302Y.
[0107]
Here, in particular, as shown in FIGS. 5, 6, and 7, the microlenses 301 and 302 are provided with the above-mentioned light emitting side optical switches 270X (i) and 270Y (i) and the light receiving side optical switch 280X (i ) And 280Y (i).
[0108]
As shown in FIG. 8, the light output side microlens 301 is reflected by the light output side optical switch 270 and diffused due to a variation in the refractive index in the reflection surface of the light output side optical switch 270 or a drive variation. The light beam is collected and emitted as a parallel light beam.
[0109]
Accordingly, the light sources LXi and LYi travel on the coordinate input area 202 as thinner light beams whose light beams have a constant diameter in the direction of travel. For this reason, a large number of light sources can travel on the coordinate input area at relatively short intervals, and the resolution of the optical touch panel according to the present invention can be further increased. In addition, the light source lights LXi and LYi emitted onto the coordinate input area 202 are diffused, so that the light receiving side light switches 280 (for example, the light receiving side light switches 280 (2) for the light source light LX1) do not correspond to each other. There is no such a problem that the light is incident on the substrate. That is, it is possible to compensate for variations in reflection by the emission-side optical switch 270, and it is possible to maintain highly accurate input position detection.
[0110]
On the other hand, as shown in FIG. 9, the light receiving side microlens 302 condenses the light sources LXi and LYi, which are parallel light beams passing through the coordinate input area 202, with the reflection surface of the light receiving side optical switch 280 as the focal point. Let it. Then, in the light receiving side optical switch 280, a thinner light beam is received and introduced into the light receiving side optical waveguide 260.
[0111]
Therefore, it is possible to form a thinner light receiving side optical waveguide. Further, the light other than the light sources LXi and LYi is not condensed by the microlens 302 on the light-receiving-side optical switch 280, so that erroneous recognition due to, for example, external scattered light can be prevented.
[0112]
(Third embodiment)
A third embodiment according to the optical touch panel of the present invention will be described below with reference to FIGS. FIG. 10 is a perspective view showing the overall configuration of the optical touch panel according to the present embodiment including a transparent plate member. FIG. 11 is a sectional view taken along the line HH ′ in FIG. FIG. 12 is a sectional view taken along line VV ′ in FIG.
[0113]
The third embodiment is different from the first embodiment in that a transparent plate member is further provided on the coordinate input area 202. Therefore, the components of the optical touch panel according to the first embodiment correspond to the first embodiment, and the input position detection method and procedure are the same as those in the first embodiment. Therefore, hereinafter, a configuration different from the first embodiment will be described. The same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description is omitted.
[0114]
As shown in FIG. 10, the optical touch panel 200 according to the present embodiment includes a rectangular transparent plate member 400 that is overlaid on the coordinate input area 202.
[0115]
As shown in FIGS. 11 and 12, the light source light LXi and the light source light LYi travel in a space between the touch panel substrate 201 and the transparent plate member 400.
[0116]
Here, as shown in FIGS. 11 and 12, when an arbitrary position is specified by the user on the transparent plate member 400 by, for example, touching a pen or a finger at a point P in the figure, At the position, the transparent plate member 400 is deformed, and among the light source light LXi and the light source light LYi traveling on the coordinate input area 202, the light intensity of the light source light passing through the point P is reduced or becomes zero. . For this reason, the designated position can be specified by detecting such a decrease in light intensity by the light receiving element 290.
[0117]
The transparent plate member 400 can be made of, for example, resin, plastic, glass, or the like.
[0118]
Here, preferably, the transparent plate member 400 according to the present embodiment functions as a dustproof or protective cover. Therefore, it is possible to prevent a problem that an unintended position is erroneously recognized due to, for example, dust.
[0119]
Note that the present embodiment may be configured such that a transparent plate member 400 is added to the optical touch panel 200 of the second embodiment.
[0120]
As described above, the optical touch panel according to the present invention described in the first embodiment to the third embodiment can be configured to be provided in an electro-optical device having various display screens such as a liquid crystal device, for example. These electro-optical devices are mounted on all electronic devices such as mobile phones, video phones, and POS terminals.
[0121]
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be appropriately changed without departing from the spirit or spirit of the invention which can be read from the claims and the entire specification, and an optical touch panel with such a change and An electro-optical device and an electronic apparatus provided with the same are also included in the technical scope of the present invention.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view illustrating an overall configuration of an optical touch panel according to a first embodiment.
FIG. 2 is a schematic plan view showing a detailed configuration of an optical touch panel according to the first embodiment and an operation of an optical system.
FIG. 3 is a sectional view taken along line HH ′ of FIG. 2;
FIG. 4 is a sectional view taken along line VV ′ of FIG. 2;
FIG. 5 is a schematic plan view illustrating a detailed configuration of an optical touch panel including a microlens according to a second embodiment.
FIG. 6 is a perspective view illustrating a positional relationship among an optical waveguide, an optical switch, and a microlens on a light emission side according to a second embodiment.
FIG. 7 is a perspective view illustrating a positional relationship among an optical waveguide, an optical switch, and a microlens on a light receiving side according to a second embodiment.
FIG. 8 is a plan view illustrating a relationship between a light emitting side microlens and a light beam according to a second embodiment.
FIG. 9 is a plan view illustrating a relationship between a light receiving side microlens and a light beam according to a second embodiment.
FIG. 10 is a perspective view illustrating an overall configuration of an optical touch panel including a transparent plate member according to a third embodiment.
FIG. 11 is a sectional view taken along line HH ′ of FIG. 10;
FIG. 12 is a sectional view taken along line VV ′ of FIG. 10;
[Explanation of symbols]
100: electro-optical device, 110: display screen, 200: optical touch panel, 201: touch panel substrate, 202: coordinate input area, 203: half mirror, 210: light source .., 220... Photodetector, 250... Light emitting side optical waveguide, 260. -Light receiving element, 301: micro lens, 302: micro lens, 400: transparent plate member, 500: input medium

Claims

An optical touch panel having a transparent coordinate input area superimposed on a display screen,
Arranged along a part of the side of the coordinate input area, the light source light emitted from the light source is a direction intersecting from a part of the side to a part of the side and toward the coordinate input area. Light emitting means for emitting in the first direction toward the coordinate input area;
Light receiving means for receiving light source light traveling in the first direction in the coordinate input area at a position opposed to the light emitting means with the coordinate input area interposed therebetween,
The light emitting means,
A first waveguide that guides light source light emitted from the light source along a part of the side,
The light source light, which is arranged in the first waveguide along the extending direction of the first waveguide and is guided along the part of the side by the first waveguide, at least partially, An optical touch panel, comprising: a plurality of light branching means that bend in the first direction from the middle of the first waveguide and emit light into the coordinate input area.

The light receiving means,
A second waveguide disposed at a position facing the first waveguide with the coordinate input area interposed therebetween, and disposed along another portion of the side of the coordinate input area;
The light source light, which is arranged in the second waveguide along a direction in which the second waveguide extends and which at least partially travels in the coordinate input area in the first direction, is provided in the second waveguide. A plurality of optical coupling means, each of which is bent in a direction along the second waveguide from the middle thereof and emitted into the second waveguide,
The optical touch panel according to claim 1, further comprising: a light receiving element that receives the light source light emitted into the second waveguide at one end of the second waveguide.

An optical touch panel having a transparent coordinate input area superimposed on a display screen,
Arranged along a part of the side of the coordinate input area, the light source light emitted from the light source is a direction intersecting from a part of the side to a part of the side and toward the coordinate input area. Light emitting means for emitting in the first direction toward the coordinate input area;
Light receiving means for receiving light source light traveling in the first direction in the coordinate input area at a position opposed to the light emitting means with the coordinate input area interposed therebetween,
The light receiving means,
A second waveguide that is arranged at a position facing the light emitting unit with the coordinate input area interposed therebetween, and is arranged along another part of the side of the coordinate input area;
The light source light, which is arranged in the second waveguide along a direction in which the second waveguide extends and which at least partially travels in the coordinate input area in the first direction, is provided in the second waveguide. A plurality of optical coupling means, each of which is bent in a direction along the second waveguide from the middle thereof and emitted into the second waveguide,
An optical touch panel, comprising: a light receiving element that receives light from the light source emitted into the second waveguide at one end of the second waveguide.

The plurality of light branching units each at least partially select a light source light guided along a part of the side into one of an operating state in which the light source light is bent in the first direction and a non-operating state in which the light source light is not bent. The optical touch panel according to claim 1, further comprising first optical switch means that can be selectively switched.

The optical touch panel according to claim 4, wherein the first optical switch means is sequentially brought into the operation state along a part of the side.

The plurality of optical coupling units are each in an operating state in which the light source light traveling in the first direction in the coordinate input area is bent at least partially in a direction along the second waveguide and in a non-operating state in which the light source light is not bent. The optical touch panel according to claim 3, further comprising a second optical switch means that can be selectively switched to one of the two.

The optical touch panel according to claim 6, wherein the second optical switch is sequentially set to the operation state along another portion of the side.

Each of the plurality of light branching units is configured to select, at least in part, a light source light guided along a part of the side into one of an operating state in which the light source light is bent in the first direction and a non-operating state in which the light is not bent. First optical switch means that can be selectively switched,
The plurality of optical coupling units are each in an operating state in which the light source light traveling in the first direction in the coordinate input area is bent at least partially in a direction along the second waveguide and in a non-operating state in which the light source light is not bent. A second optical switch means that can be selectively switched to one of the two,
The first optical switch means is sequentially brought into the operating state along a part of the side,
3. The optical device according to claim 2, wherein the second optical switch is sequentially brought into the operating state along the other side of the side in synchronization with the sequential operation of the first optical switch. Type touch panel.

At least one of the first and second optical switch means is selectively switchable between a reflection state and a non-reflection state, and includes a reflection means for bending the light source light by reflection in the reflection state. An optical touch panel according to any one of claims 4 to 8.

A plurality of the first waveguides are provided in parallel along a part of the side,
The optical touch panel according to claim 1, wherein the light source light is separately guided by each of the plurality of first waveguides.

A plurality of the second waveguides are provided in parallel along another portion of the side,
4. The optical touch panel according to claim 2, wherein the light receiving element separately receives light for each of the plurality of second waveguides.

A substrate on which the light emitting means and the light receiving means are formed and occupy the coordinate input area;
Further comprising a transparent plate member disposed on the substrate,
The optical touch panel according to any one of claims 1 to 11, wherein the light source light travels between the substrate and the transparent plate member in the coordinate input area.

The microlens is provided in at least one of an optical path part where the light source light is incident on the coordinate input area and an optical path part emitted from the coordinate input area. An optical touch panel according to item 1.

The optical touch panel according to any one of claims 1 to 13, wherein the light source light includes light of a specific frequency band that does not interfere with display light emitted from the display screen.

The optical touch panel according to claim 14, wherein the light receiving unit is configured to be able to detect the light of the specific frequency band.

The optical touch panel according to claim 1, wherein the light emitting unit includes the light source.

The optical touch panel according to claim 1, wherein the light source light is supplied from an external light source to the light emitting unit via a light guiding unit.

The optical touch panel according to claim 1, wherein the light source light is supplied from the second waveguide to the light receiving element via a light guide.

The optical touch panel according to any one of claims 1 to 18, wherein the light source light does not interfere with the surface of the display screen.

An optical touch panel according to any one of claims 1 to 19,
An electronic apparatus comprising: an electro-optical device having the display screen.