JP5368731B2 - タッチパネル - Google Patents

Description

本発明はタッチパネルに関し、更に詳しくは光学式タッチパネルに関する。

ディスプレイ上に投影したインターフェース画像にタッチすることで装置に指示を与えることのできるタッチパネルが現在用いられている。具体的なタッチパネルの動作原理は様々あるが、機械的な強度が十分で、透過率の高いタッチパネルが求められている。そのような要求に対して、機械的な強度を持たせるために、光学的な検知機構を用いた様々な光学式タッチパネルが提案されている。また、光学式タッチパネルにおいて、検知機構の汚れの影響を低減するために、検知に用いられる発光面及び検知センサ受光面を表面に露出しない構造が提案されている。

図１２は、特許文献１に開示された、発光面および受光面が表面に露出していない光学式タッチパネルを示す図である。特許文献１によれば、走査型ディスプレイ装置であるＣＲＴの前面に導光板で構成される検知面７０１を配置し、検知のための光を走査して導光板に入射する。そして、その反射光を受光素子７０２で検知し、光が返ってきた時刻から、そのとき光が走査線上のどこに位置していたかを逆算し、物体が接触していた場所を検知する。

図１３は、特許文献２に開示された、発光面および受光面が表面に露出していない光学式タッチパネルを示す図である。液晶ディスプレイパネルなど、フィールドシーケンシャルの表示装置の上に導光板を設け、導光板の側面に光源と検知用ラインセンサを配置する。そして、光８０１を導光体の側面の光源から供給し、検知対象の物体に光を吸収、もしくは物体側へ光が導光されるような物質で構成される被検知体８０２をタッチパネルの指示デバイスとして用いる。その指示デバイスが導光板表面に接触した際に側面から照射された光が吸収されることで変化する光信号を、検知用ラインセンサ８０３で検知する。

米国特許４８６８５５１号 特開２０００−２５９３４７号公報

しかしながら、特許文献１のタッチパネルでは、原理的に、パネル内を伝わっていく光すべての総和が検知用のフォトディテクターに集光する。従って、外来光が存在する環境下でそのようなタッチパネルを使うと、受光素子には、外来光が面全体にわたって合計された量の光が一点の受光素子に到達する。

つまり、タッチパネルを構成する面の幅と長さの積に比例した信号のバックグラウンド成分が現れ、検知すべき本信号とバックグラウンド成分の比（以降この指標を「コントラスト」と呼ぶ。）が著しく減少し、指示された位置の検知が困難となる。

また、それ以前の本質的な課題として、パネル下に配置されるディスプレイが必ず走査式の動作をしなくてはならず、非走査型動作のディスプレイでは動作原理が成り立たず、動作しない。

また、特許文献２のタッチパネルは、専用の指示デバイスではない、例えば指のような指示デバイスを用いることができない。指は理想的な光吸収体ではないため、表皮、真皮において大半の光を拡散反射してしまい、タッチパネルの導光板中へほとんどの光を戻してしまう。そのために原理的にコントラストが低くなってしまう。更に、外来光の存在によりその本質的に弱いコントラストがさらに弱まるので、指示された位置の検知は更に困難になる。

しかし、屋外などの不特定な環境下で、かつ、指や手袋をした指などの不特定な指示デバイスで操作することが想定されるような、デジタルカメラや携帯電話などのモバイル機器向けのタッチパネルには、外来光に対する影響を軽減することが強く望まれている。また、指や手袋などの指示デバイスを用いても正確に動作することが強く望まれている。

本発明は上記問題点を鑑みてなされたものであり、本発明のタッチパネルは、表示素子が配列されたディスプレイパネルの表示に用いられる可視光を照射する第１の光源と、接触した対象物の位置を検知するための第１の面と、前記第１の面に対向する第２の面とを有し、前記第２の面が、前記ディスプレイパネルに隣接するように配置された導光手段と、前記第２の面の側から前記第１の面に向けて、前記第１の光源と異なる波長の非可視光を照射する第２の光源と、前記導光手段の側面から射出する光を受光する、前記導光手段の側面に配されたラインセンサと、前記ラインセンサの受光面と前記導光手段の側面との間にそれぞれ設けられた、可視光をカットする可視光カットフィルタとを有し、前記導光手段は、前記第２の面の側から照射される光の内、前記対象物により反射される光の一部を、前記側面に向けて導光する。

本発明によれば、タッチパネルにおいて、外来光による感度及び精度への影響を低減することができる。

以下、添付図面を参照して本発明を実施するための最良の形態を詳細に説明する。

＜第１の実施形態＞
図１は本発明の第１の実施形態におけるタッチパネルの構成の一例を示す図であり、図１の（ａ）は上面図、（ｂ）はａ−ａ’に沿った概略断面図（Ｘ断面）、（ｃ）はｂ−ｂ’に沿った概略断面図（Ｙ断面）である。図１において、１０１は検知のために配置された検知用導光板である。形状としては、平行平板形状のものが好適に用いられる。この導光板は接触した対象物の位置を検知するための第１の面と、前記第１の面に対向する第２の面とを有する導光手段として機能する。

１０２は二次元状に表示素子が配列されたディスプレイパネルである。検知用導光板１０１は、ディスプレイパネル１０２に検知用導光板１０１の裏面（第２の面）が隣接するように配置することにより、ディスプレイパネル１０２のカバーを兼ねることができる。１０３、１０４はそれぞれＹ方向、Ｘ方向の一辺（第１の側面及び第２の側面）に配置された、光を検知して信号を得るためのラインセンサである。ディスプレイパネル１０２上には、任意の背景の中に、電子釦１０５がある程度の明るさで表示されている。

検知用導光板１０１の材質としては、たとえばガラス、もしくはアクリルやプラスチックなど、様々な材質を採りうる。検知用導光板１０１は、その表面（第１の面）、裏面に（第２の面）配置される物質（本実施の形態の場合は空気）に比べてある程度大きな屈折率を有し、かつ透明度がある程度高い物質であれば、どのような物質でも良い。

次に、図１に示すタッチパネルの動作について詳しく説明する。まず図１（ｂ）のＸ断面について説明する。１０６で示したような、指などの指示デバイスで電子釦１０５上に触れると、電子釦１０５から射出した光が指示デバイス１０６に当たり、その光が反射、もしくは散乱されることで検知用導光板１０１に返ってくる。その中のある光線１０７は検知用導光板１０１内で全反射し、ラインセンサ１０４上のある画素に於いて光信号として検知される。

図１（ｃ）のＹ断面についても同様の原理で動作し、指示デバイス１０６からの反射もしくは散乱によって、光線１０８に代表されるような光が検知用導光板１０１内を全反射し、ラインセンサ１０３上のある画素において光信号として検知される。

図２（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、図１のような動作状況にあるタッチパネルのラインセンサ１０３及び１０４により検知され、出力される光信号の強度を示す図である。横軸がラインセンサ１０３または１０４の画素位置を示し、タッチパネルのＸ座標もしくはＹ座標に対応する。縦軸はラインセンサで検知され、出力された光信号値である。信号の強度は本来はＸ軸に対して離散的な値を取り得るが、ここでは模式的に連続的な曲線でデータを例示している。

指示デバイス１０６で拡散、反射された光が検知用導光板１０１内を全反射していき、ラインセンサ１０３、１０４で検知されると、指示デバイス１０６が当たった位置が射影像として２０１、２０２のようなピークをもった波形を示す。このピークを画像処理で座標に変換することで、タッチされたＸ座標、Ｙ座標を認識し、タッチパネル上で指示デバイス１０６が触れた位置を特定することができる。なお、ラインセンサ１０３、１０４からの信号から指示デバイスが触れた位置を特定する構成（不図示）は、タッチパネルと一体的に構成しても、コンピュータなどによりソフトウエアで実現するようにしても構わない。

上記の通り本第１の実施形態によれば、検知用の導光体の裏面側、つまり導光手段の検知面と対向する面から入射した光の反射光を複数のラインセンサで検知する。これにより、指示デバイス（例えば、指）が触れた所にピークを有するＸ射影データ、Ｙ射影データとして検知される。その一方で、指示デバイスが触れていないところの光信号、つまりバックグラウンド成分がほぼゼロになる。その結果、信号のコントラストが非常に大きくなる。

また、外来光が入射した場合でも、その外来光は、特許文献１のようにパネル全面で合計されることがない。ラインセンサへは、パネルの幅と長さの積ではなく、幅、もしくは長さそのもののみに比例した信号がバックグラウンド成分として現れるため、外来光の影響は本質的に特許文献１に示される構成よりも少ない。かつ、元々のコントラストが特許文献２に示す構成のタッチパネルと比べて非常に大きく、多少の外来光では影響を受けない。

このように、外来光による感度及び精度への影響を低減したタッチパネルを提供することが可能になる。

なお、本第１の実施形態ではラインセンサを長方形のパネルの直交する２辺に２つもうけたが、本発明のこの構成に限定されるものではない。例えばパネルの形状が長方形以外の多角形の時には、少なくとも対向しない２辺に配置すればよい。また、２辺よりも多い辺にラインセンサを配置することで得られるデータ数を増やし、感度や精度を向上させることも可能である。更には、導光板の側面に一対一で等倍で配置されたものを用いることができるが、これ以外に、レンズやピンホールなどを介して対象物によって反射され、側面に向けて導光された光の一部を検知するラインセンサでもよい。また用途によっては一軸上の位置のみ判別できればよい場合も考えられ、この場合にはラインセンサは、少なくとも１つの側面に配されていればよい。

＜第２の実施形態＞
図３は本発明の第２の実施形態におけるタッチパネルの構成の一例を示す図であり、図３の（ａ）は上面図、（ｂ）はａ−ａ’に沿った概略断面図（Ｘ断面）、（ｃ）はｂ−ｂ’に沿った概略断面図（Ｙ断面）である。なお、図１と同様の構成には同じ参照番号を付し、説明を省略する。

図３において、３０１は本第２の実施形態における液晶ディスプレイパネルであり、偏光板３０２と液晶部３０３、及び偏光板３０４から構成されている。液晶ディスプレイパネル３０１はその裏面側に、可視光を発光する複数の発光素子を、液晶ディスプレイパネル３０１の全域に一定間隔で配置した表示用光源３０５（第１の光源）をバックライトとして備えている。液晶ディスプレイパネル３０１と表示用光源３０５とでディスプレイとして機能する。また、表示用光源３０５とは別に、非可視光である赤外領域の波長λ₀の光を主に発光する複数の発光素子を液晶ディスプレイパネル３０１の全域に一定間隔で配置した検知用光源３０６（第２の光源）を持つ。検知用光源３０６の発光波長は、表示用光源３０５の発光波長以外であることが好ましく、表示用光源３０５の発光波長の上限より長波長であることがより好ましい。

このように、本第２の実施形態では、検知用光源３０６を表示用光源３０５とは別に設けたことを特徴とする。

また、ラインセンサ１０３、１０４の前面には、検知用光源３０６の発光波長λ₀を主に選択的に透過し、可視光を透過しない可視光カットフィルタ３０７、３０８がそれぞれ備えられている。また、本第２の実施形態のタッチパネルでは、偏光板３０２と３０４は波長λ₀の非可視光に対して偏光能力をほとんど有さないように設計されている。また、液晶部３０３は表示中に取り得る液晶の状態すべてにおいて波長λ₀の非可視光をほとんど偏光しないように設計されている。

次に、図３に示すタッチパネルの動作について詳しく説明する。

液晶ディスプレイパネル３０１は、表示用光源３０５と組み合わせることで、可視光に対しては通常のディスプレイ用のパネルとして機能する。その一方、検知用光源３０６により波長λ₀の非可視光が常に照射されているため、指示デバイス１０６が検知用導光板１０１に触れると、非可視光のうち一部が指示デバイス１０６により反射される。そしてその反射光が、光線１０７、１０８として示すように、検知用導光板１０１内を全反射して伝わり、可視光カットフィルタ３０７、３０８を通過してラインセンサ１０３、１０４に到達する。ラインセンサ１０３、１０４到達した光は、第１の実施形態と同様に、指示デバイス１０６が触れたパネル上の位置のＸ座標、Ｙ座標を示すため、接触位置の検出が可能になる。

なお、表示用光源３０５から照射された表示用の光も同様の原理で可視光カットフィルタ３０７、３０８の直前までは伝搬するが、可視光カットフィルタ３０７、３０８によってラインセンサ１０３、１０４までは到達しない。このために表示用の光は、接触位置の検出に影響を及ぼさない。

上記の通り本第２の実施形態によれば、第１の実施形態と同様に、外来光による感度及び精度への影響が低減されたタッチパネルを提供することが可能になる。更に、ほぼ一定量の赤外光を導光板に供給し、その赤外光のみをラインセンサで検知するようにしことにより、表示に関係無く、正確な位置検出が可能なタッチパネルを提供することが可能になる。

また、画面表示用の光とは違う波長の光を位置検知に用いるので、表示用の波長の光をラインセンサの前で選択的にカットすることができるため、表示用の光が位置検知の誤作動の原因になることを防ぐことが可能となった。

なお、本第２の実施形態では、液晶ディスプレイパネル３０１を用いたが、たとえば有機ＥＬディスプレイパネルなど、自発光式の画素を基に構成したディスプレイパネルを用いることもできる。その場合、表示用光源は不要になり、また、ディスプレイパネルが検知に用いる赤外光に対して十分な透過特性を有するように、基板、および素子部の材料や構造を設計すればよい。

＜第３の実施形態＞
図４は本発明の第３の実施形態におけるタッチパネルの構成の一例を示す図であり、図４の（ａ）は上面図、（ｂ）はａ−ａ’に沿った概略断面図（Ｘ断面）、（ｃ）はｂ−ｂ’に沿った概略断面図（Ｙ断面）である。なお、図１及び図３と同様の構成には同じ参照番号を付し、説明を省略する。本第３の実施形態は、上述した第２の実施形態と比較して表示用光源と検知用光源の構成が異なる。以下、表示用光源と検知用光源の構成について詳しく説明する。

４０１はディスプレイの表示に用いる表示用発光素子（第１の発光素子）であり、近接して、非可視光である赤外領域の波長λ₀の光を主に発光する検知用発光素子４０２（第２の発光素子）を配置している。４０３は表示用発光素子４０１及び検知用発光素子４０２からの光をパネル全面へ供給するための面光源に変換する光源用導光板であり、４０４は光源用導光板４０３からの光を液晶ディスプレイパネル３０１へ向けて均等にする目的で設けられる拡散板である。本第３の実施形態によれば、表示用発光素子４０１と、光源用導光板４０３と、拡散板４０４により表示用光源（第１の光源）としての機能を達成している。また、検知用発光素子４０２と、光源用導光板４０３と、拡散板４０４により、検知用光源（第２の光源）としての機能を達成している。このように、光源用導光板４０３と拡散板４０４は、第１の光源及び第２の光源の一部として、共用される。なお、拡散板を用いずに導光板に直接、光を拡散するパターンを形成して用いても良い。

なお、本第３の実施形態におけるタッチパネルの動作は、上述した第２の実施形態と同様であるため、説明を省略する。

上記の通り本第３の実施形態によれば、上述した第２の実施形態と同様の効果を得ることができる。更に、従来の液晶ディスプレイパネルで用いられている、光源用導光板と拡散板を共通利用して、局所的に配置された赤外線光源からの光をパネル全面に供給するため、検知用の赤外光光源の個数を減らすことができる。これにより、検知用光源のコストを低減することができる。

＜第４の実施形態＞
図５は本発明の第４の実施形態におけるタッチパネルの構成の一例を示す図であり、図５の（ａ）は上面図、（ｂ）はａ−ａ’に沿った概略断面図（Ｘ断面）、（ｃ）はｂ−ｂ’に沿った概略断面図（Ｙ断面）である。なお、図４と同様の構成には同じ参照番号を付し、説明を省略する。第４の実施形態におけるタッチパネルの構成は、ディスプレイパネルの前面に配置される、検知用導光板５０１の構造が上述した第１〜第３の実施形態と異なる。以下、検知用導光板５０１について説明する。

タッチ面の検知用導光板５０１は、図５に示すように一定間隔で配置された複数の検知用主導光体５０２（第１導光体）と、検知用主導光体５０２の間を網目状に埋める検知用副導光体５０３（第２導光体）とから構成されている。なお、検知用主導光体５０２は検知用副導光体５０３の屈折率（第２の屈折率）に対して、相対的に大きい屈折率（第１の屈折率）を有している。

指示デバイス１０６に反射した光線５０４は、従来の実施例同様、Ｚ方向に全反射してラインセンサ１０３、１０４に向けて伝搬していく。更に、検知用主導光体５０２と検知用副導光体５０３との屈折率の大小関係により、光線５０４及び５０５に示すように、検知用導光板５０１のＸＹ平面でも検知用主導光体５０２と検知用副導光体５０３との界面で全反射する。そして、ラインセンサ１０３、１０４に到達する。

このように、本第４の実施形態では、検知用導光板５０１自身がＸＹ平面上で指向性を持っており、指示デバイス１０６から反射した光がＸ方向およびＹ方向でも全反射しながらラインセンサに到達する。従って、ラインセンサ１０３、１０４上に信号のピークが明確に現れるようになり、検知感度を向上することができる。

＜第５の実施形態＞
図６は本発明の第５の実施形態におけるタッチパネルの構成の一例を示す図であり、図６の（ａ）は上面図、（ｂ）はａ−ａ’に沿った概略断面図（Ｘ断面）、（ｃ）はｂ−ｂ’に沿った概略断面図（Ｙ断面）である。なお、図４と同様の構成には同じ参照番号を付し、説明を省略する。第３の実施形態との大きな違いは、ラインセンサ１０３、１０４と対向する検知用導光板１０１の端面に、鏡のような反射板６０１、６０２（反射部材）を設けた点である。以下、反射板６０１、６０２について説明する。

指示デバイス１０６で触れたことによって、図６（ｃ）のＹ断面の図では光線６０３、６０４で示すように反射光線が生じる。光線６０３（破線）は、上述した実施形態と同様に、ラインセンサ１０３へ向かっていく。一方、本第５の実施形態の特徴として、ラインセンサ１０３と逆の方向へ導光板を伝わって行く光線６０４（実線）が、反射板６０１にて反射され、ラインセンサ１０３の方へ伝えられる。

Ｘ断面でも、Ｙ断面と同様に光線が伝搬される。

上記の通り本第５の実施形態によれば、指示デバイスに反射した光線がラインセンサの反対側へ伝搬して行ったとしても、その光は失われることなく反射板６０１、６０２で反射されてラインセンサ側へ戻すことができ、無駄なく信号を検出することができる。そのための信号の光強度が第１〜第４の実施形態に比べてさらに増加し、ＳＮ比の高い信号をラインセンサ上にて得ることができるようになる。

＜第６の実施形態＞
図７は本発明の第６の実施形態におけるタッチパネルの構成の一例を示す図である。

本第６の実施形態は、上述した第１乃至第５の実施形態と比較して導光体の形状が異なる。具体的には、導光体の形状が曲面を有する点に特徴を有する。例えば、ＣＲＴのディスプレイ表面へのタッチパネル搭載の要望や、他製品との差別化が重要項目である機器のデザインの自由度を確保するために、機器のあらゆる面へのタッチパネル搭載の要望がある。従って、デザインを制約しないタッチパネルの開発が課題となっている。

本第６の実施形態は様々な曲面にタッチパネルを搭載することができ、デザインの自由度を高くすることが可能となるタッチパネルを提供する。以下、曲面を有する導光体及び導光体によって導光される光を受光するラインセンサの構成について詳しく説明する。

図７は、本第６の実施形態におけるタッチパネルの構成の一例を示す図であり、図７の（ａ）は上面図、（ｂ）はＸ−Ｘ’に沿った概略断面図（Ｘ断面）、（ｃ）はＹ−Ｙ’に沿った断面から、図７（ａ）の右方向を見た図である。図７において、９０１は検知のために配置された検知用導光体である。図に示されるように、検知用導光体９０１の一部である角部が湾曲しており、表面に曲面を有する。形状としては、平行平板形状の導光体を曲げて曲面を形成したものや、予め曲面に成形した導光体が好適に用いられる。この検知用導光体９０１は接触した対象物の位置を検知するための第１の面と、前記第１の面に対向する第２の面とを有する導光手段として機能する。

９０２は二次元状に表示素子が配列されたディスプレイパネルである。検知用導光体９０１は、ディスプレイパネル９０２に検知用導光体９０１の裏面（第２の面）が隣接するように配置することにより、ディスプレイパネル９０２のカバーを兼ねることができる。ディスプレイパネル９０２上には、任意の背景の中に、電子釦７０５がある程度の明るさで表示されている。装置側面には釦アイコン７０９が印刷されており、釦アイコン７０９の検知用導光体９０１とは反対側に光源７０７が配置されている。７０３、７０４、７０３’、７０４’は電子釦７０５又は釦アイコン７０９が配置された面の対向する辺のそれぞれ（第１の側面及び第２の側面）に配置された、光を検知して信号を得るためのラインセンサである。

検知用導光体９０１の材質としては、たとえばガラス、もしくはアクリルやプラスチックなど、様々な材質を採りうる。検知用導光体９０１は、その表面（第１の面）、裏面に（第２の面）配置される物質（本実施の形態の場合は空気）に比べてある程度大きな屈折率を有し、かつ透明度がある程度高い物質であれば、どのような物質でも良い。また上記のような物質が光学的に密着して構成してあれば、導光板は単一の物質でなくともよい。

次に、図７に示すタッチパネルの動作について詳しく説明する。まず図７（ｂ）のＸ断面について説明する。７０６で示したような、指などの指示デバイスで電子釦７０５上に触れると、電子釦７０５から射出した光が指示デバイス７０６に当たり、その光が反射、もしくは散乱されることで検知用導光体９０１に返ってくる。その中のある光線７０８は検知用導光体９０１内で全反射し、ラインセンサ７０４上のある画素に於いて光信号として検知される。

図７（ｃ）のＹ断面についても同様の原理で動作し、指示デバイス７０６からの反射もしくは散乱によって、光線７０８に代表されるような光が検知用導光体９０１内を全反射し、ラインセンサ７０３上のある画素において光信号として検知される。

図８（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、図７のような動作状況にあるタッチパネルのラインセンサ７０３及び７０４により検知され、出力される光信号の強度を示す図である。横軸がラインセンサ７０３または７０４の画素位置を示し、タッチパネルのＸ座標もしくはＹ座標に対応する。縦軸はラインセンサで検知され、出力された光信号値である。信号の強度は本来はＸ軸に対して離散的な値を取り得るが、ここでは模式的に連続的な曲線でデータを例示している。

指示デバイス７０６で拡散、反射された光が検知用導光体９０１内を全反射していき、ラインセンサ７０３、７０４で検知されると、指示デバイス７０６が当たった位置が射影像として８１１、８１２のようなピークをもった波形を示す。このピークを画像処理で座標に変換することで、タッチされたＸ座標、Ｙ座標を認識し、タッチパネル上で指示デバイス７０６が触れた位置を特定することができる。なお、ラインセンサ７０３、７０４からの信号から指示デバイスが触れた位置を特定する構成（不図示）は、タッチパネルと一体的に構成しても、コンピュータなどによりソフトウエアで実現するようにしても構わない。そして、ラインセンサ７０３’、７０４’も同様な原理で指示デバイスが当たった位置を検出することができる。

上記の通り本第６の実施形態によれば、曲面を有する検知用の導光体の裏面側、つまり導光手段の検知面と対向する面から入射した光の反射光を複数のラインセンサで検知する。これにより、指示デバイス（例えば、指）が触れた所にピークを有するＸ射影データ、Ｙ射影データとして検知される。その一方で、指示デバイスが触れていないところの光信号、つまりバックグラウンド成分がほぼゼロになる。その結果、信号のコントラストが非常に大きくなる。

また、外来光が入射した場合でも、その外来光は、特許文献１のようにパネル全面で合計されることがない。ラインセンサへは、パネルの幅と長さの積ではなく、幅、もしくは長さそのもののみに比例した信号がバックグラウンド成分として現れるため、外来光の影響は本質的に特許文献１に示される構成よりも少ない。かつ、元々のコントラストが特許文献２に示す構成のタッチパネルと比べて非常に大きく、多少の外来光では影響を受けない。

このように、外来光による感度及び精度への影響を低減した曲面を有するタッチパネルを提供することが可能になる。

＜第７の実施形態＞
図９は本発明の第７の実施形態におけるタッチパネルの構成の一例を示す図である。

本第７の実施形態は、上述した第６の実施形態と比較してラインセンサの配置が異なる。具体的には、検知用導光体９０１の端部に、検知領域の中心とラインセンサ９０３、９０４のそれぞれの中心を結んだ直線に対してラインセンサの受光面がほぼ垂直になる角度で取り付けられている。

次に、図９に示すタッチパネルの動作について、図９（ａ）及び図９のＸ断面である図９（ｂ）を用いて詳しく説明する。７０６で示したような、指などの指示デバイスで釦アイコン７０９に対応する検知用導光体９０１の第１面に触れると、釦アイコン７０９から射出した光が指示デバイス７０６に当たり、その光が反射、もしくは散乱されることで検知用導光体９０１に返ってくる。その中のある光線９０８は検知用導光体９０１内で全反射し、ラインセンサ９０３、９０４上のある画素に於いて光信号として検知される。

図１０（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、図９のような動作状況にあるタッチパネルのラインセンサ９０３及び９０４により検知され、出力される光信号の強度を示す図である。横軸がラインセンサ９０３または９０４の画素位置を示す。縦軸はラインセンサで検知され、出力された光信号値である。信号の強度は本来はラインセンサの画素の長手方向に対して離散的な値を取り得るが、ここでは模式的に連続的な曲線でデータを例示している。

指示デバイスで拡散、反射された光が導光板内を全反射していき、ラインセンサ９０３、９０４で検知されると、指示デバイス７０６が当たった位置が射影像として１００１、１００２のようなピークをもった波形を示す。このピークを画像処理で座標に変換することで、タッチされた座標を認識し、三角測量法によってタッチパネル上で指示デバイスが触れた位置を特定することができる。なお、ラインセンサ９０３、９０４からの信号から指示デバイス７０６が触れた位置を特定する構成（不図示）は、タッチパネルと一体的に構成しても、コンピュータなどによりソフトウエアで実現するようにしても構わない。

同様に電子釦７０５に指示デバイス７０６で触れると、その光が反射、もしくは散乱されることで光が検知用導光体９０１に返ってき、検知用導光体９０１中を全反射しラインセンサ９０３及び９０４で検知される。そして、釦アイコン７０９に触れたときと同様な考え方により、配置したラインセンサ７０３、７０４において光信号として検知され、電子釦７０５に対応する機能が発現される。このように、曲面を有するタッチパネルを提供することが可能になる。

＜第８の実施形態＞
図１１は本発明の第８の実施形態におけるタッチパネルの構成の一例を示す図である。

上述した第７の実施形態と異なる点は、検知用光源１１０７が、常に専用の光源として検知用導光体１１０１の表面を照射していることである。また、可展面以外も専用光源を設けることでタッチパネル化できることが第７の実施形態と異なる。

検知用導光体１１０１は半球状で端部２箇所にラインセンサ１１０３と１１０４が設けられている。

検知用導光体１１０１の表面を、７０６で示したような、指などの指示デバイスで触れると、検知用光源１１０７からの光が指示デバイス７０６に当たり、その光が反射、もしくは散乱されることで光が検知用導光体９０１に返ってくる。その中のある光線７０８は検知用導光体９０１中を全反射し、ラインセンサ１１０３及び１１０４に於いて光信号として検知される。

検知用導光体１１０１をタッチした位置の検出の仕方は第７の実施形態で説明したものと同様である。

このように、曲面を有するタッチパネルを提供することが可能になる。

本発明の第１の実施形態におけるタッチセンサの構成の一例を示す図である。 本発明の第１の実施形態における、ラインセンサで得られる光信号の波形の一例を示す図面である。 本発明の第２の実施形態におけるタッチセンサの構成の一例を示す図である。 本発明の第３の実施形態におけるタッチセンサの構成の一例を示す図である。 本発明の第４の実施形態におけるタッチセンサの構成の一例を示す図である。 本発明の第５の実施形態におけるタッチセンサの構成の一例を示す図である。 本発明の第６の実施形態におけるタッチセンサの構成の一例を示す図である。 本発明の第６の実施形態における、ラインセンサで得られる光信号の波形の一例を示す図面である。 本発明の第７の実施形態におけるタッチセンサの構成の一例を示す図である。 本発明の第７の実施形態における、ラインセンサで得られる光信号の波形の一例を示す図面である。 本発明の第８の実施形態におけるタッチセンサの構成の一例を示す図である。 従来のタッチセンサの一例を示す図である。 従来のタッチセンサの別の例を示す図である。

符号の説明

１０１ 検知用導光板
１０２ ディスプレイパネル
１０３、１０４ ラインセンサ
１０５ 電子釦

Claims (9)

1. 表示素子が配列されたディスプレイパネルの表示に用いられる可視光を照射する第１の光源と、
   接触した対象物の位置を検知するための第１の面と、前記第１の面に対向する第２の面とを有し、前記第２の面が、前記ディスプレイパネルに隣接するように配置された導光手段と、
   前記第２の面の側から前記第１の面に向けて、前記第１の光源と異なる波長の非可視光を照射する第２の光源と、
   前記導光手段の側面から射出する光を受光する、前記導光手段の側面に配されたラインセンサと、
   前記ラインセンサの受光面と前記導光手段の側面との間にそれぞれ設けられた、可視光をカットする可視光カットフィルタとを有し、
   前記導光手段は、前記第２の面の側から照射される光の内、前記対象物により反射される光の一部を、前記側面に向けて導光することを特徴とするタッチパネル。
2. 前記側面は、対向していない第１の側面及び第２の側面を有し、それぞれの側面に対応したラインセンサを有することを特徴とする請求項１に記載のタッチパネル。
3. 前記第１の光源及び第２の光源は、それぞれ前記ディスプレイパネルの全域に一定間隔で配置された複数の発光素子からなることを特徴とする請求項１または２に記載のタッチパネル。
4. 前記第１の光源は、前記可視光を発光する少なくとも１つの第１の発光素子と、光源用導光手段とを含み、
   前記第２の光源は、前記非可視光を発光する少なくとも１つの第２の発光素子と、前記光源用導光手段とを含み、
   前記光源用導光手段は、前記第１及び第２の光源により共用され、前記第１及び第２の発光素子からの可視光及び非可視光を前記ディスプレイパネルの全域に導光することを特徴とする請求項１または２に記載のタッチパネル。
5. 前記非可視光は、赤外線であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のタッチパネル。
6. 前記導光手段は、
   第１の屈折率を有し、一定間隔で配置された複数の第１導光体と、
   前記第１の屈折率よりも低い第２の屈折率を有し、前記第１導光体の間を埋める第２導光体と
   から構成されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のタッチパネル。
7. 前記導光手段の、前記ラインセンサが配された側面に対向する側面に設けられた反射部材を更に有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のタッチパネル。
8. 前記ラインセンサからそれぞれ出力される信号の内、信号値がピークとなる各ラインセンサの位置から、前記導光手段に接触した物体の前記導光手段における位置を特定する特定手段を更に有することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載のタッチパネル。
9. 前記導光手段は、少なくとも一部が曲面を有することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載のタッチパネル。

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