JP2011003184A - タッチ式入力装置及び該タッチ式入力装置を備えた電子装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、赤外光源を必要としないと共に計算方法が簡単であり、且つコストが低減可能なタッチ式入力装置及び該タッチ式入力装置を備えた電子装置を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明のタッチ式入力装置は、出射面から偏光光を出射する液晶表示モジュールと、前記出射面の前方に位置し、接触による外力によって内部応力が発生して一時的に異方性を示す応力感知部材と、前記偏光光の偏光方向に直交する偏光方向を有する偏光板を含むイメージングデバイスと、を備え、前記イメージングデバイスによって、前記接触による外力によって前記内部応力が発生した前記応力感知部材を透過した前記偏光光に基づいて干渉パターンが生じ、前記干渉パターンに基づいて前記応力感知部材上の接触位置の座標が確定される。本発明は、前記タッチ式入力装置を備えた電子装置も提供する。
【選択図】図１

Description

本発明は、タッチ式入力装置及び該タッチ式入力装置を備えた電子装置に関するものである。

タッチパネルを備えることで入力操作が容易になるため、携帯電話、ノートパソコン、衛星タッチナビゲートシステム、ＰＤＡなどのような液晶表示装置を有する電子製品では、キーボード、マウスなどの別途の入力手段に替えてタッチ式入力装置を用いることで、製品の軽量化及び薄型化が実現される。

タッチパネルは、作動原理によって抵抗式、静電容量式、光学式、超音波式等の種類に分類される。従来の光学式タッチ装置においては、液晶表示装置の外部に赤外光源と、赤外光を受光する受光装置又はイメージングデバイスとを設置して、前記赤外光源からの赤外光が前記液晶表示装置の表面に赤外光網を形成し、ユーザーが手指又はタッチペンを使って前記液晶表示装置に接触する際、前記赤外光網にも接触するため、赤外光が遮られるか又は赤外光の光路が変えられて、前記受光装置は赤外光を受けることができなくなる、又は前記イメージングデバイスの影像が変わり、これに基づいて接触点の座標が計算され得る。

しかし、前記方法は以下の欠点が存在する。第一に、赤外光を検出光とするため、赤外光源を設置しなければならず、光学式タッチ装置のコストが増加する。第二に、接触前及び接触後の影像を比べて接触点の座標を確定するため、その計算方法が複雑である。第三に、２つの維度に受光装置又はイメージングデバイスを設置することを必要とするため、光学式タッチ装置のコストが増加する。

本発明の目的は、前記問題点を解決し、赤外光源を必要としないと共に計算方法が簡単であり、且つコストが削減可能なタッチ式入力装置及び該タッチ式入力装置を備えた電子装置を提供することである。

本発明に係るタッチ式入力装置は、出射面から偏光光を出射する液晶表示モジュールと、前記出射面側に設けられ、接触による外力によって内部応力が発生して一時的に異方性を示す応力感知部材と、前記偏光光の偏光方向に直交する偏光方向を有する偏光板を含むイメージングデバイスと、を備え、前記接触による外力によって前記内部応力が発生した前記応力感知部材と前記偏光版とを透過した前記変更光に干渉パターンを生じさせ、前記干渉パターンに基づいて前記イメージングデバイスのイメージセンサーは前記干渉パターンに基づいて前記応力感知部材上の前記接触の位置の座標を検出する。

本発明に係る電子装置は、前記タッチ式入力装置を備える。

本発明に係るタッチ式入力装置においては、液晶表示モジュールから出射する偏光光を利用すると共に、前記液晶表示モジュールの出光側に応力感知部材と偏光板を含むイメージングデバイスとを設置することにより、偏光干渉パターンを生じさせ、前記応力感知部材上の接触位置の座標を計算する。その計算方法は簡単であり、前記タッチ式入力装置の構造も簡単であり、また赤外光源を使用しないため、コストも低減される。

本発明の第一実施形態に係るタッチ式入力装置の構造を示す図である。 図１に示すタッチ式入力装置のイメージングデバイスの構造を示す図である。 図１に示すタッチ式入力装置の液晶表示モジュール及び応力感知部材の断面図である。 本発明の第二実施形態に係るタッチ式入力装置の立体図である。 本発明の第三実施形態に係るタッチ式入力装置の液晶表示モジュール及び応力感知部材の断面図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。

図１〜図３を参照すると、本発明の第一実施形態に係るタッチ式入力装置１は、液晶表示モジュール１０１と、応力感知部材１０２と、イメージングデバイス１４と、を備える。

前記液晶表示モジュール１０１は、液晶表示パネルと該液晶表示パネルの出光側に設置される２つの偏光板とを備えるため、前記液晶表示モジュール１０１の出射光は偏光光である。前記応力感知部材１０２は、プラスチックシート又はガラスなどの等方性の透光材料からなり、前記液晶表示モジュール１０１の前方、即ち前記液晶表示モジュール１０１の出射面上に配置されて、前記液晶表示モジュール１０１を保護する。前記応力感知部材１０２の寸法は、前記液晶表示モジュール１０１の出射面の寸法と同じである。

前記応力感知部材１０２は、接触による外力によって内部応力が発生する際、一時的に異方性を示し、且つ光の複屈折を生じる。

前記イメージングデバイス１４は、レンズモジュール１４０と、イメージセンサー１４２と、偏光板１４４と、を備える。前記イメージングデバイス１４は、前記液晶表示モジュール１０１の上方に配置されており、例えば、前記液晶表示モジュール１０１の頂角に位置することができ、前記イメージセンサー１４２の視野は、前記液晶表示モジュール１０１の出射面の全体を覆う。

前記イメージングデバイス１４の偏光板１４４の偏光方向は、前記液晶表示モジュール１０１から出射する光の偏光方向に直交するため、前記液晶表示モジュール１０１から出射する光は、前記偏光板１４４に遮られて前記レンズモジュール１４０及び前記イメージセンサー１４２に入射することができない。従って、前記液晶表示モジュール１０１が明状態になると、前記イメージングデバイス１４は前記液晶表示モジュール１０１からの光を受けることができないため、最も暗い状態になる。

手指又は他の物体が前記応力感知部材１０２に接触する際、印加される圧力によって、前記応力感知部材１０２の内部の前記接触点に対応する位置に応力が発生し、前記応力感知部材１０２に入射した前記液晶表示モジュール１０１からの光は、応力によって複屈折され、且つ異なる振動方向を有する２つの光に分かれ、前記２つの光が前記偏光板１４４を通過して偏光干渉を発生させ、従って前記イメージングデバイス１４の視野に干渉影像を形成する。前記異なる振動方向を有する２つの光の間の附加位相差は、前記応力感知部材１０２の応力分布によって異なるため、前記干渉影像は、前記応力感知部材１０２の応力分布も反映し、且つ応力が集中するほど、干渉ストライプは密集し、輝度も明るくなり、応力が最も集中する位置は接触位置であり、即ちスポットライト領域は接触位置である。

前記イメージングデバイス１４の視野はもともと最も暗い状態であるが、前記偏光干渉によって、その視野は明るくなり、且つ応力分布情報を示す干渉ストライプを観察することができる。

同じ原理によって、前記イメージングデバイス１４によって連続的に移動する接触軌跡も検出することができる。連続的に移動する接触軌跡は干渉パターンに反映され、即ち干渉パターンが連続的に変化し、そのスポットライトの連続移動軌跡を記録さえすればよく、他の干渉ストライプは補助的な分析とすることができ、従って接触位置の座標を正確に計算することができる。

このような干渉パターンを観察することにより接触位置の座標を確定する方式は、直観的であり、且つ感度も高い。干渉パターンを観察すると、接触位置の座標を計算することができるため、前記液晶表示モジュール１０１の出射面を覆う視野を有する１つのイメージングデバイスだけで十分であり、複数のイメージングデバイスを必要としないので、コストが低減される。

前記タッチ式入力装置１は、前記液晶表示モジュール１０１から出射する光だけで十分であり、赤外光のような他の検出光線を必要としないため、コストがさらに低減できる。

図４を参照すると、本発明の第二実施形態に係るタッチ式入力装置２の構造は、前記第一実施形態に係るタッチ式入力装置１の構造と類似し、液晶表示モジュール（図示せず）と、応力感知部材２０２と、イメージングデバイス２４と、を備え、異なる点は、前記応力感知部材２０２の設置方式である。前記イメージングデバイス２４は、支持ロッド２５によって前記液晶表示モジュールの出射面に対向するように前記液晶表示モジュールの前方に支持設置される。

前記第一実施形態に係る応力感知部材１０２に比べて、本実施形態に係る応力感知部材２０２は、前記液晶表示モジュールの出射面上に実装する。前記応力感知部材２０２は、プラスチックシート又はガラスなどの等方性の透光材料からなり、その寸法は、前記液晶表示モジュールの出射面の寸法と同じである。

前記タッチ式入力装置２は、フレーム２０４を有し、前記液晶表示モジュール及び前記応力感知部材２０２は、全て前記フレーム２０４内に収容される。前記フレーム２０４の上側面２０１には、縦長いスロット２２が設けられ、前記応力感知部材２０２は、前記スロット２２から挿入されて前記液晶表示モジュールの出射面の全体を覆う。このような設計は、前記応力感知部材２０２の取り外しを容易にする。前記スロット２２の幅は、前記応力感知部材２０２の厚さより若干大きい。前記スロット２２は、前記フレームの左側面、右側面又は下側面に設けることもできる。前記応力感知部材２０２は、前記フレーム２０４に粘着することもできる。

図５を参照すると、本発明の第三実施形態に係るタッチ式入力装置３は、前記第一実施形態に係るタッチ式入力装置１の構造と類似し、液晶表示モジュール３００と、応力感知部材３０２と、イメージングデバイス（図示せず）と、を備え、異なる点は、前記応力感知部材３０２の構造である。

前記応力感知部材３０２は、第一応力感知シート４１と、第二応力感知シート４２と、前記第一応力感知シート４１と前記第二応力感知シート４２との間に設けられる液晶層４０と、を備える。前記第一応力感知シート４１は、前記液晶表示モジュール３００の出射面に対向しており、前記第二応力感知シート４２は、前記液晶表示モジュール３００の出射面と液晶層４０及び第一応力感知シート４１を挟んで離間している。前記応力感知部材３０２の寸法は、前記液晶表示モジュール３００の出射面の寸法と同じである。

前記第一応力感知シート４１及び前記第二応力感知シート４２は、プラスチックシート又はガラスなどの等方性の透光材料からなる。前記第一応力感知シート４１及び前記第二応力感知シート４２は、互いに異なる材料からなることができるが、同じ材料からなることが好ましい。

前記応力感知部材３０２は、前記液晶表示モジュール３００の出射面に実装固定するか、又は前記液晶表示モジュール３００の出射面上に別に設けることもできる。

本発明のタッチ式入力装置は、ノートパソコン、衛星タッチナビゲートシステム、ＰＤＡなどのような電子装置の入力インターフェースとすることができると共に、コストが低く、且つ接触点の座標を計算する過程も簡単である。

以上、本発明を実施形態に基づいて具体的に説明したが、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、様々な変更が可能であることは勿論であって、本発明の保護範囲は、以下の特許請求の範囲から決まる。

１，２，３ タッチ式入力装置
１４，２４ イメージングデバイス
２２ スロット
２５ 支持ロッド
４０ 液晶層
４１ 第一応力感知シート
４２ 第二応力感知シート
１０１，３００ 液晶表示モジュール
１０２，２０２，３０２ 応力感知部材
１４０ レンズモジュール
１４２ イメージセンサー
１４４ 偏光板
２０４ フレーム

Claims (4)

1. 出射面から偏光光を出射する液晶表示モジュールと、
   前記出射面側に設けられ、接触による外力によって内部応力が発生して一時的に異方性を示す応力感知部材と、
   前記偏光光の偏光方向に直交する偏光方向を有する偏光板を含むイメージングデバイスと、
   を備えるタッチ式入力装置であって、
   前記接触による外力によって前記内部応力が発生した前記応力感知部材と前記偏光板とを透過した前記変更光に干渉パターンを生じさせ、前記イメージングデバイスのイメージセンサーは、前記干渉パターンに基づいて前記応力感知部材上の前記接触の位置の座標を検出することを特徴とするタッチ式入力装置。
2. 前記応力感知部材は、等方性を有するプラスチックシート又はガラスからなり、寸法が前記液晶表示モジュールの前記出射面の寸法と同じであることを特徴とする請求項１に記載のタッチ式入力装置。
3. 前記応力感知部材は、第一応力感知シートと、第二応力感知シートと、前記第一応力感知シートと前記第二応力感知シートとの間に位置する液晶層と、を備えることを特徴とする請求項１に記載のタッチ式入力装置。
4. 前記イメージングデバイスは、レンズモジュール及びイメージセンサーをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のタッチ式入力装置。

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