JP4493774B2

JP4493774B2 - Electronics

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Publication number: JP4493774B2
Application number: JP37248299A
Authority: JP
Inventors: 舜平山崎; 潤小山; 佳輔林
Original assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Current assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date: 1998-12-28
Filing date: 1999-12-28
Publication date: 2010-06-30
Anticipated expiration: 2019-12-28
Also published as: JP2000259347A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、様々な情報を入力できるタッチパネルを有する情報処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近、アクティブマトリクス型液晶表示装置が、表示装置の中では最も注目を浴びている。アクティブマトリクス型液晶表示装置が多用されている製品には、ノート型のパーソナルコンピュータがある。パーソナルコンピュータにおいては、複数のソフトウエアを同時に起動したり、デジタルカメラからの映像を取り込んで加工したりと、高精細・多階調の液晶表示装置が要求されている。
【０００３】
さらに、最近では、携帯情報端末、モバイルコンピュータ、カーナビゲイションなどの機器の普及に伴い、小型で、高精細・高解像度・多階調なアクティブマトリクス型液晶表示装置が求められてきている。
【０００４】
携帯情報端末、モバイルコンピュータ、カーナビゲイションのような機器においては、使用者はキーボード以外の入力装置を用いて情報の入力を行うことが多い。特に携帯情報端末やカーナビゲイションのような機器は、そもそもキーボードを備えていないものがほとんどであり、それらの機器の情報入力手段としては従来は数個のスイッチのみであった。
【０００５】
そこで、最近、携帯情報端末やカーナビゲイションのような機器の情報入力手段としてタッチパネルが用いられてきている。
【０００６】
従来のタッチパネルには、パネル全面に感圧式、静電容量式のセンサーが形成されており、パネル面をペンや指先で触れることにより、ペン先又は指先の位置をセンサーで検出していた。しかしながら、このようなタッチパネルでは、パネル全面にセンサーを設けるため、製造が困難であり、また、機械的な強度に問題があった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、上記の問題点を解消したタッチパネルとして、発光素子と受光素子とをパネル周囲に対向して設けられた光学式（又は光電式）のタッチパネルが知られている。図１３に光学式のタッチパネルの例を簡単に示す。図１３（Ａ）は正面図であり、図１３（Ｂ）は図１３（Ａ）の一点鎖線Ａ−Ａ'に沿った断面図である。
【０００８】
図１３に示すように、パネル３０００の１辺に発光素子３１００ａ〜３１００ｅがライン状に配列され、これに対向する辺に受光素子３２００ａ〜３２００ｅがライン状に配列されている。パネル３０００を指で触れると、触れた位置で発光素子３１００ｂからの光が遮断されるため、これと対向している受光素子３２００ｂの出力信号が減少する。即ち、出力信号が減少した受光素子の位置として、指先が触れた位置が検出される。
【０００９】
しかしながら、図１３の光学式タッチパネルでは、光が空気中を伝搬するため、外光の影響を受け易い。また発光素子３１００、受光素子３２００の表面が汚れやすいという欠点を有する。この欠点を改善したタッチパネルの１つが特開平７−２５３８５３号公報に開示されている。
【００１０】
図１４に示すように、特開平７−２５３８５３号公報では、異方性透明結晶よりなる押し変形自在なパネル４０００の側面に発光素子４１００がライン状に配置され、これと対向する側面に受光素子４２００がライン状に配置されている。発光素子４１００、受光素子４２００がパネル４０００側面に密接して設けたため、汚れの影響が受けにくくなっている。
【００１１】
発光素子４１００からの出射光は光路イに沿って進み受光素子４２００に受光される。パネル４０００を指で押すと押された部分が歪むため、発光素子４１００から出射光は光路ロに沿って進むことになり、受光素子４２００に受光されない。これにより、指で押した部分の位置が検出できるというものである。このタッチパネルでは、発光素子の光はパネル内を進むため、外光の影響を受けずに済む。
【００１２】
しかしながら、図１４に示した特開平７−２５３８５３号公報に記載のタッチパネルでは、パネル４０００を変形しているため、例えばパネル４０００を液晶パネル上面に取り付けた場合、パネル４０００の変形の影響が液晶パネルにも及ぶことになり、セルギャップの維持に影響がでる。
【００１３】
また、パネル４０００を変形することで、発光素子４１００の出射光を反射させてパネル外部へ導いているが、パネル４０００の変形加減、即ち変形された部分の曲率半径によっては、光路イを進んでいた光をパネル４０００外部に反射させることができず、パネル４０００内で散乱されるおそれもある。このような散乱光が生ずると、位置が正確に検出できなくなってしまう。
【００１４】
上述のように従来のタッチパネルには種々の問題があり、満足のいくものではなかった。
【００１５】
また、情報入力手段としてタッチパネルが用いられた携帯情報端末やカーナビゲイションの表示手段としては、アクティブマトリクス型液晶表示装置がよく用いられていることは上述した通りである。しかし、従来のアクティブマトリクス型液晶表示装置は、赤の画素、緑の画素および青の画素を併置することによってそれらの像を合成しカラー表示を行っているので、タッチパネルによって情報の入力を行う場合や、表示画面のポイントを選択する場合などに、入力ミスがおこることがあった。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明は上述の問題を鑑みてなされたものであり、外光や汚染、機械的な衝撃に強く、かつ位置を精度良く検出できるタッチパネルを有し、かつ正確な情報の入力を行うようにする為の高精細な液晶表示装置を有する携帯情報端末等の情報処理装置を提供するものである。
【００１７】
以下に本発明の情報処理装置の構成について説明する。
【００１８】
本発明の一つの構成は、
３色の光を供給するバックライトと、前記３色の光に対応した３つのサブフレームを順に時分割表示することによって１フレームの画像を形成する画像表示部と、を有するフィールドシーケンシャル表示装置と、
透光性材料でなる導光板と、前記導光板の側面に受光面が対向した光センサーアレイと、前記側面と対向する前記導光板の側面に出射面が対向したレンズシートと、前記レンズシートの入射面を照明する照明手段と、を有するタッチパネルと、
を有する情報処理装置であり、この構成により上記課題が達成される。
【００１９】
また、前記３色の光は、赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤおよび青色ＬＥＤから供給されるようにしてもよい。
【００２０】
前記透光性材料は屈折率が１．４〜１．７であってもよい。
【００２１】
前記レンズシートの前記出射面には、プリズム状又は半円柱状の凸部が複数形成されていてもよい。
【００２２】
前記照明手段は、ＬＥＤを有していてもよい。
【００２３】
前記タッチパネルは、前記導光板の表面を接触するための入力ペンを有し、
前記入力ペンの前記導光板との接触部分は前記導光板を形成する透光性材料の屈折率と同じ又は大きな屈折率の透光性材料で形成されているようにしてもよい。
【００２４】
前記タッチパネルは、前記導光板の表面を接触するための入力ペンを有し、
前記入力ペンのペン先は前記照明手段からの照明光を吸収する材料で形成されているようにしてもよい。
【００２５】
前記表示装置は、液晶表示装置であってもよい。
【００２６】
【発明の実施の形態】
【００２７】
以下に本発明の情報処理装置を実施形態を用いて説明する。本発明の情報処理装置は、以下の実施形態に限定されるものではない。
【００２８】
（実施形態１）
本実施形態の情報処理装置の概略構成図を図１に示す。１０２は液晶表示装置であり、本明細書ではＬＣＤ（Liquid Crystal Display）パネルと呼ぶ。本実施形態のＬＣＤパネルには、ネマチック液晶を用いたＴＮモード（ツイストネマチックモード）が用いられている。また、本実施形態では、ＬＣＤパネル１０１は８ビットのデジタルドライバを有している。１０２はＬＥＤバックライトであり、複数のＬＥＤ１０２−１および導光板を有している。１０３はタッチパネルであり、使用者が本実施形態の情報処理装置に情報を入力する手段である。また、１０４はコンピュータ部であり、数値演算、データの記憶、種々のコントローラの制御を行う。
【００２９】
本実施形態の情報処理装置に用いられているＬＣＤパネルは、フィールドシーケンシャル駆動方式によって駆動されるＬＣＤパネルである。フィールドシーケンシャル駆動方法とは、画像１フレームを３つのサブフレームに時分割し、各サブフレーム期間（１／３フレーム期間）ずつ、赤色、緑色、および青色のバックライトを点灯させＬＣＤパネルに供給し、同時にそれらの色に対応する画像を表示する。こうすることによって、赤のサブフレーム、緑のサブフレームおよび青のサブフレームを連続的に時分割表示し合成する。本実施形態の情報処理装置の使用者は、これらの３つのサブフレームの合成画像を認識し、カラー表示を認識する。
【００３０】
図２には、本実施形態の情報処理装置の構成をブロック図に示してある。コンピュータ部１０４は中央演算処理装置ＣＰＵである。１０４−２はビデオ信号コントローラであり、ＬＣＤパネルに供給するビデオ信号を制御する。１０４−３はコントローラであり、種々の装置の制御を行う。本実施形態においては、コントローラ１０４−３はタッチパネルコントローラ１０３−１を制御する。タッチパネルコントローラ１０３−１はタッチパネル１０３を制御する。１０４−４はメモリである。
【００３１】
４０３はフィールドシーケンシャルカラービデオ信号生成回路であり、赤のサブフレーム、緑のサブフレーム、および青のサブフレームのビデオ信号を生成する。また、フィールドシーケンシャルカラービデオ信号生成回路４０３は、ＬＥＤバックライトのＬＥＤの点灯タイミングを制御するＬＥＤ点灯タイミング信号をＬＥＤバックライト１０２に供給する。
【００３２】
本実施形態の情報処理装置には、必要に応じてその他の装置が接続される。
【００３３】
ここで図３に、本実施形態の情報処理装置に用いられるＬＣＤパネルのフィールドシーケンシャル駆動方法のタイミングチャートを示す。図３に示すフィールドシーケンシャル駆動方法のタイミングチャートには、画像信号書き込みの開始信号（Ｖsync信号）、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）および青（Ｂ）のＬＥＤの点灯タイミング信号（Ｒ、ＧおよびＢ）、ならびにビデオ信号（ＶＩＤＥＯ）が示されている。Ｔfはフレーム期間である。また、ＴR、ＴG、ＴBは、それぞれ赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の画像を表示するサブフレーム期間である。
【００３４】
ＬＣＤパネル１０１に供給されるビデオ信号（ＶＩＤＥＯ）は、コンピュータ部１０４のビデオ信号コントローラ１０４−２から供給される元のビデオ信号（ORIGINAL DIGITAL VIDEO）が、時間軸方向に１／３に圧縮されている。例えば、ビデオ信号Ｒ1は、ビデオ信号コントローラ１０４−２から供給される赤に対応する元のビデオ信号（ORIGINAL DIGITAL VIDEO-R）が時間軸方向に１／３に圧縮された信号である。また、ＬＣＤパネル１０１に供給されるビデオ信号、例えばＧ1は、ビデオ信号コントローラ１０４−２から供給される緑に対応する元のビデオ信号（ORIGINAL DIGITAL VIDEO-G）が時間軸方向に１／３に圧縮された信号である。また、ＬＣＤパネル１０１に供給されるビデオ信号、例えばＢ1は、ビデオ信号コントローラ１０４−２から入力される青に対応する元のビデオ信号が時間軸方向に１／３に圧縮された信号である。
【００３５】
図３に示す本実施形態のフィールドシーケンシャル駆動方法においては、ＬＥＤ点灯期間ＴR期間、ＴG期間およびＴB期間に、それぞれＲ、Ｇ、ＢのＬＥＤが順に点灯する。赤のＬＥＤの点灯期間（ＴR）には、赤に対応したビデオ信号（Ｒ1）が液晶パネルに供給され、液晶パネルに赤の画像１画面分が書き込まれる。また、緑のＬＥＤの点灯期間（ＴG）には、緑に対応したビデオ信号（Ｇ1）が液晶パネルに供給され、液晶パネルに緑の画像１画面分が書き込まれる。また、青のＬＥＤの点灯期間（ＴB）には、青に対応したビデオ信号（Ｂ1）が液晶パネルに供給され、液晶パネルに青の画像１画面分が書き込まれる。これらの３回の画像の書き込みにより、１フレームが形成される。
【００３６】
なお、本実施形態においては、ＬＣＤパネル１０１は、８ビットのデジタルドライバを搭載しているが、６ビット、１０ビット等のデジタルドライバを搭載するようにしても良い。また、アナログドライバを有するＬＣＤパネルを用いても良い。その場合には、フィールドシーケンシャルカラービデオ信号生成回路からＬＣＤパネルにアナログ信号が供給されるようにする。
【００３７】
上述したように、本実施形態の情報処理装置のフィールドシーケンシャル駆動方法によるＬＣＤパネルは、従来のＬＣＤパネルの３倍の解像度が得られる。
【００３８】
ここで、図４を参照する。図４（Ａ）には、本実施形態の情報処理装置のＬＣＤパネルの画像表示部の部分拡大図が示されている。本実施形態の情報処理装置のＬＣＤパネルの画像表示部は、対角約４．５インチ、ＳＸＧＡ規格（１２４０×１０２４）、画素サイズ７２μｍ×７２μｍである。本実施形態の情報処理装置のＬＣＤパネルと比較して、従来のＬＣＤパネル（図４（Ｂ））は、赤、緑、青の画素がそれぞれ存在し、併置混色することによってカラー表示を行っている。よって、本実施形態の情報処理装置のＬＣＤパネルと同等の対角サイズで画素サイズが４８μｍ×１４４μｍであっても、解像度はＶＧＡ（６４０×４８０）程度となる。
【００３９】
次に図５を参照する。図５には、本実施形態の情報処理装置に用いられるタッチパネル１０３の概略構成図が示されている。図５（Ａ）は正面図であり、図５（Ｂ）は図５（Ａ）の一点鎖線Ｘ−Ｘ'に沿った断面図である。本実施形態のタッチパネル１０３のパネル面は、透光性材料でなる導光板１０３−１で形成されている。導光板１０３−１の側面１０３−１ｙｂには、Ｙ軸方向の位置（Ｙ座標）を検知するための光センサーアレイ１０３−１０が密接して設けられている。側面１０３−１ｙｂに対向する側面１０３−１ｙａに沿ってプリズムレンズシート１０３−１１が設けられており、プリズムレンズシート１０３−１１の出射面は側面１０３−１ｙａと対向している。更に、照明装置１０３−１２がプリズムレンズシート１０３−１１の入射面に対向して設けられている。
【００４０】
一点鎖線Ｙ−Ｙ'に沿った断面構造も図５（Ｂ）と同じであり、導光板１０３−１の側面１０３−１ｘｂには、Ｘ軸方向の位置（Ｘ座標）を検知するための光センサーアレイ１０３−２０が密接して設けられている。側面１０３−１ｘｂに対向する側面１０３−１ｘａと対向して、プリズムレンズシート１０３−２１が設けられている。プリズムレンズシート１０３−２１の入射面に対向して、照明装置１０３−１２が設けられている。
【００４１】
本実施形態のタッチパネル１０３において、導光板１０３−１は透光性材料で形成される。本実施形態では、透光性材料の透光性の尺度は、可視光に対する透過率（又は全光線透過率）が８０％以上、好ましくは８５％以上であることを指す。また本実施形態では、導光板１０３−１を形成する透光性材料の屈折率は１．４〜１．７とする。
【００４２】
このような透光性材料としては、石英ガラスやホウケイ酸ガラス等の無機ガラス（屈折率１．４２〜１．７、透過率９１〜８０％）や、樹脂材料（プラスチック）を用いることができる。プラスチックとしては、メタクリル樹脂（具体的はポリメチルメタクリレート（屈折率１．４９、透過率９２〜９３％））、ポリカーボネート（屈折率１．５９、透過率８７〜９０％）、ポリスチレン（屈折率１．５９、透過率８８〜９０％）、ポリアリレート（屈折率１．６１、透過率８５％）、ポリ−４−メチルベンテンー１（屈折率１．４６、透過率９０％）、ＡＳ樹脂［アクリロニトリル・スチレン共重合体］（屈折率１．５７、透過率９０％）、ＭＳ樹脂［メチルメタクレート・スチレン共重合体］（屈折率１．５６、透過率９０％）等を用いることができ、またこれら樹脂材料を混合した透光性材料を用いることもできる。
【００４３】
なお、本明細書では、屈折率はＮａのＤ線（５８９．３ｎｍ）を用いた空気中での屈折率とする。特に、プラスチックの屈折率や透過率はＪＩＳＫ７１０５に記載された屈折率測定法及び全光線透過率測定法に基づいて測定された値で定義される。
【００４４】
また、導光板１０３−１の厚さは０．１〜１０ｍｍ、好ましくは３〜７ｍｍとする。これはあまり薄いと導光板側面１０３−１ｘａおよび１０３−１ｙａから光を入射させることが困難になり、照明装置１０３−１２および１０３−２２の光利用効率を低下させてしまう。また、導光板１０３−１の厚さが厚くなると、表面１０３−１ａや背面１０３−１ｂから入射した光が、導光板１０３−１０内を拡散してしまい、位置検出の精度を低下させてしまうおそれがある。
【００４５】
プリズムレンズシート１０３−１１、１０３−２１は、それぞれ、照明装置１０３−１２、１０３−２２からの照明光の指向性を高める手段である。プリズムレンズシート１０３−１１、１０３−２１は上記した導光板と同じ透光性材料で形成することができる。図７（Ａ）に示すように、プリズムレンズシート１０３−１１の出射側には、三角柱状（三角プリズム状）の凸部１０３−１１ａが連続的に形成されている。プリズムレンズシート１０３−２１もプリズムレンズシート１０３−１１と同じ構成を有する。
【００４６】
図５（Ｂ）に示すように、照明装置１０３−１２は光源１０３−１３と、反射シート１０３−１４とを有する。光源１０３−１３からの出射光を有効利用するため、反射シート１０３−１４で光源１０３−１３の出射側以外を覆っている。光源１０３−１３としては、発光ダイオード（ＬＥＤ）を用いることができる。本実施形態では、省電力化のため、光源１０３−１３としてＬＥＤをライン状に配列した光源を用いる。照明装置１０３−２２の構成は照明装置１０３−１２と同じである。また、ＬＣＤパネルのバックライトに用いられている蛍光管を用いることもできる、
【００４７】
本実施形態の光源１０３−１３に用いられているＬＥＤは、パルス駆動される。このパルスは、ＬＣＤパネルまたはＬＥＤバックライトのフィールドシーケンシャル駆動に使われる高周波数のクロックパルスを用いることもできる。
【００４８】
光センサーアレイ１０３−１０、１０３−２０は光起電力効果又は光伝導効果を利用した光センサーが、アレイ状（ライン状）に配列されている。フォトダイオード、フォトトランジスタ、ＣｄＳセル、ＣｄＳｅセル等の光センサー素子をアレイ状に配列したものや、一次元のイメージセンサー、例えばＣＣＤ［Charge Coupled Device］、ＢＢＤ［Bucket Bridge Device］、ＣＩＤ［Charge Injection Device］、ＣＰＤ［Charge Priming Device］やＭＯＳ型イメージセンサー等を用いることができる。
【００４９】
また、汚染や外光の影響をなくすため、光センサーアレイ１０３−１０、１０３−２０はそれぞれ、導光板１０３−１の側面１０３−１ｘｂ、１０３−１ｙｂに密着している。また、光センサーアレイ１０３−１０、１０３−２０に光を確実に導くため、導光板１０３−１と光センサーアレイ１０３−１０と、１０３−２０の受光素子又は受光画素の隙間は、導光板１０３−１よりも屈折率の高い透光性樹脂で埋められている。
【００５０】
更に、図６（Ａ）に示すように、本実施形態のタッチパネルは入力ペン４０１を有している。入力ペン４０１の導光板１０３−１と接触する先端部分は透光性材料で形成され、かつその屈折率は導光板１０３−１の屈折率と同じかそれ以上とする。ここでは、製造方法の簡単化のため、入力ペン４０１全体を導光板１０３−１よりも高い屈折率の透光性材料で形成し、ペン全体を導光部とした。
【００５１】
入力ペン４０１の先端を形成する透光性材料としては、上述した導光板１０３−１を形成する材料から適宜に選択することができる。例えば、ポリメチルメタクリレート（屈折率１．４９）で導光板１０３−１を形成し、ポリカーボネート（屈折率１．５９）で入力ペン４０１を形成することができる。
【００５２】
また、入力ペン４０１のペン先が導光板１０３−１の表面１０１ａと密着しやすいように、入力ペン４０１の先端には適当な弾力性があるのが好ましく、ガラスよりも樹脂材料のほうが好ましい。
【００５３】
以下、図７を用いて、本実施形態のタッチパネルの動作を説明する。図７（Ａ）はパネルの部分的な正面図であり、図７（Ｂ）および（Ｃ）は断面図である。なお、図７（Ａ）において、１０３−１０ｙａ〜１０３−１０ｙｃは光センサーアレイ１０３−１０の単位センサーであり、例えば１つのフォトダイオード素子、１次元センサーの１画素に対応する。これら単位センサー１０３−１０ｙａ〜１０３−１０ｙｃの受光光量の変化を電気的に検出することにより、Ｙ軸方向の入力位置が検出される。光センサーアレイ１０３−２０も光センサーアレイ１０３−１０と同じ構造を有する。
【００５４】
照明装置１０３−１２から出射した光７０１はプリズムレンズシート１０３−１１の受光面を照明し、プリズムレンズシート１０３−１１へ入射する。プリズムレンズシート１０３−１１において、凸部１０３−１１ａのプリズムの作用により、入射した光はＹ軸方向に集光され、広がり角が小さい光７０２として出射する。即ち、光７０１のプリズムシート１０３−１１への入射角は不規則であるが、凸部１０３−１１ａの斜面で屈折されることで、光７０２はＹ軸方向に集光され、Ｘ軸方向への指向性が高められる。この結果、導光板１０３−１に入射した光７０３は、導光板１０３−１内でＹ軸方向に広がることなくＸ軸に沿って伝搬することができる。
【００５５】
他方、プリズムレンズシート１０３−１１によって、光７０２はＺ軸方向（導光板の膜厚方向）には集光されていないが、導光板１０３−１の屈折率が１．４〜１．７であるため、導光板１０３−１の側面１０３−１ｙａへの入射光の入射角が９０度に近くとも、光７０２を側面１０３−１ｙｂで屈折させて、内部に導光することができる。
【００５６】
図７（Ｂ）で実線に示すように、導光板１０３−１の屈折率が空気よりも高いため、導光板１０３−１内に入射した光７０３は表面１０３−１ａと背面１０３−１ｂとの間で全反射されながら、側面１０３−１ｙａから側面１０３−１ｙｂへと伝搬する。
【００５７】
上述したように、プリズムレンズシート１０３−１１によって、光７０２はＺ軸方向（導光板の膜厚方向）には集光されていない。これにより、光７０２の導光板１０３−１への入射角が不規則になるので、図７（Ｂ）で実線に示すように、光７０３は不規則な反射角で全反射されることとなり、導光板のあらゆる表面１０３−１ａで反射されることとなる。この構成のために、（後述するが）、光７０３が導光板１０３−１の表面１０３−１ａの特定位置だけで反射されることがないので、位置を確実に検出することができる。
【００５８】
また、本実施形態では、プリズムレンズシート１０３−１１により光７０３をＸ軸方向に指向性の強い光にしたため、ある特定の凸部１０３−１１ａを出射した光７０２を光センサーアレイ１０３−１０の特定の単位センサーに受光させることができる。即ち、その凸部１０３−１１ａと対向している単位センサに殆ど受光されるので、位置を精度良く検出することができる。
【００５９】
また、導光板１０３−１の表面１０３−１ａ（背面１０３−１ｂ）から入射した外光は、背面１０３−１ｂ（表面１０３−１ａ）へ出射して、導光板１０３−１内を拡散することが殆どないので、光センサーアレイ１０３−１０、１０３−２０に影響を与えることがない。
【００６０】
なお、レンズシートはプリズムレンズシート１０３−１１、１０３−２１のように、入射角の異なる光を所定の１方向に集光する作用があればよく、凸部の形状が半円柱状のレンチキュラーレンズシートを用いても同様の効果を得ることができる。
【００６１】
なお、図７（Ａ）および（Ｂ）を用いて、照明装置１０３−１２からの照明光７０１が光センサーアレイ１０３−１０に受光される過程を説明したが、照明装置１０３−２２からの照明光が光センサーアレイ１０３−２０に受光される過程も同様であり、光の伝搬方向がＹ軸方向である点が異なる。
【００６２】
照明装置１０３−２２からの照明光はプリズムレンズシート１０３−２１によりＸ軸方向に集光され、Ｚ軸方向には集光されていないＹ軸方向に直進する指向性の高い光にされて、プリズムレンズシート１０３−２１から出射する。出射した光は導光板１０３−１の側面ｘａに入射し、全反射しながら導光板１０３−１内を伝搬して側面ｘｂから出射し、光センサーアレイ１０３−２０で受光される。
【００６３】
位置を入力する場合には、図７（Ｃ）に示すように、入力ペン４０１で導光板１０３−１の表面１０３−１ａを触れる。入力ペン４０１は導光板１０３−１よりも屈折率が高いため、ペン４０１が触れている箇所では光７０３の殆どが屈折される。屈折された光２０３は入力ペン４０１内に入射するため、光センサーアレイ１０３−１０の単位センサー１０３−１０ｙｂの受光光量が減少する。この単位センサー１０３−１０ｙｂの位置が、入力ペン４０１のペン先のＹ軸方向の位置（Ｙ座標）として検出される。同様な原理で、Ｘ軸方向の位置も光センサーアレイ１０３−２０で検出される。以上により、入力ペン４０１の接触位置の２次元的な位置（Ｘ座標、Ｙ座標）が検出される。
【００６４】
上述したように、本実施形態では、プリズムレンズシート１０３−１１により、光７０２はＺ軸方向では集光されていないので、導光板１０３−１に入射した光７０３は導光板の表面１０３−１ａのあらゆる位置で反射されるため、位置を確実に検出することができる。
【００６５】
このことは、導光板の表面１０３−１ａの特定の位置だけで光７０３が反射されていた場合を想定すると理解できる。Ｚ軸方向に集光されていると、側面１０３−１ｙａ、１０３−１ｘａへの入射角が一定になって、導光板の表面１０３−１ａ及び背面１０３−１ｂでの反射角が一定になるので、導光板の表面１０３−１ａの特定の位置だけで光７０３が反射されることになる。よって、光７０３が反射されていない位置を入力ペン４０１で触れても、光センサーアレイの受光光量には変化がないので、入力位置が検出されない。
【００６６】
本実施形態では、プリズムレンズシートから出射した光７０２、Ｚ軸方向に集光していないため、導光板側面１０３−１ｙａへの入射角もランダムになるので、光７０３を導光板表面１０３−１ａ、背面１０３−１ｂのあらゆる位置で反射させることができるので、入力位置を確実に検出することができる。
【００６７】
光センサーアレイ１０３−１１、１０３−２１の単位センサー１０３−１０での受光光量の変動をより大きくするには、入力ペン４０１内に導光された光２０４を再び導光板１０３−１入射させないようにすることが好ましい。そのため、屈折の効果だけでなく吸収の効果を利用して、光７０３を導光板１０３−１外部に導くようにすることもできる。
【００６８】
この場合には、図６（Ｂ）に示すように、入力ペン６０１の導光部６０１−１を透光性材料で形成し、ペン尻に着色樹脂などで光吸収部６０１−２を形成すればよい。また、光吸収部６０１−２入力ペンの装飾も兼ねる。図６（Ｂ）の構成は入力ペン６０１の導光部の屈折率が導光板１０３−１と同じ場合でも、光７０３を入力ペン６０１の導光部６０１−１に導き易くなる。
【００６９】
本実施形態において、入力ペンはペン先を含むペン軸が透光性材料で形成されていれば、光を入力ペン内へ導くことができる。これを妨げない限り、入力ペンに適宜に装飾を施すことができる。
【００７０】
また、透光性材料でなる入力ペンだけでなく、指先や、ペン先が着色されたもので位置入力をすることもできる。この場合には、指先等が接触した部分で、光７０３が吸収されるため、光センサーアレイへ到達する拡散光の強度が小さくなる。なお、ペン先を着色する色は照明光７０１の波長によって、最も吸収効率が高くなるようにするのが望ましい。
【００７１】
本実施形態の情報処理装置は、フィールドシーケンシャル駆動方式のＬＣＤパネルを用いているので、高精細な表示を可能としている。よって、使用者がＬＣＤパネルの表示を確認し、タッチパネルによって情報を入力する際に、確実に意図するポイントをタッチすることができるので、入力ミスを防ぐことができる。
【００７２】
（実施形態２）
本実施形態の情報処理装置の概略構成図を図８に示す。８０１はＬＣＤパネルである。８０２はＬＥＤバックライトであり、複数のＬＥＤ８０２−３がアレイ状に配置されたＬＥＤアレイ８０２−２および導光板を有している。８０３はタッチパネルであり、実施形態１のタッチパネルとは少し構成が異なる。また、８０４はコンピュータ部であり、本実施形態の情報処理装置の数値演算、データの記憶、種々のコントローラの制御を行う。
【００７３】
なお、他の構成は実施形態１と同じなので、ここでは省略する。
【００７４】
ここで、図９を用いて、本実施形態のタッチパネル８０３を説明する。図９（Ａ）は正面図であり、図９（Ｂ）は図９（Ａ）の一点鎖線Ｘ−Ｘ'に沿った断面図である。本実施形態のタッチパネル８０３は実施形態1のタッチパネル１０３の変形例である。図９においては、実施形態１のタッチパネル１０３と同じ構成要素には、同じ符号が付けられている。
【００７５】
本実施形態では、導光板１０３−１へ導光された光を光センサーアレイ１０３−１０、１０３−２０で効率良く受光されるようしたものである。導光板１０３−０１と光センサーアレイ１０３−１０の間に、１対のプリズムレンズシート９０１と９０２とが挿入され、導光板１０３−１と光センサーアレイ１０３−２０の間に１対のプリズムレンズシート９０３と９０４とが挿入されている。
【００７６】
プリズムレンズシート９０１、９０３は導光板１０３−１の側面１０３−１ｙｂ、１０３−１ｘｂに密着されている。プリズムレンズシート９０１と９０２と、プリズムレンズシート９０３と９０４とは互いにプリズム面が直交している。
【００７７】
上記の構成により、導光板１０３−１の側面１０３−１ｙｂから出射した光は、プリズムレンズシート９０１でＺ軸方向に集光され、次いでＹ軸方向に集光されるため、光センサーアレイ１０３−１０に効率良く受光される。
【００７８】
他方、側面１０３−１ｘｂから出射した光はプリズムレンズシート９０３でＺ軸方向に集光され、更にプリズムレンズシート９０４によりＸ軸方向に集光され、光センサーアレイ１０３−２０に受光される。
【００７９】
なお、導光板１０３−１の側面１０３−１ｙｂ、１０３−１ｘｂから出射される光は、それぞれプリズムレンズシート１０３−１１、１０３−２１によりＹ軸方向、Ｘ軸方向に集光されているため、光センサーアレイ１０３−１０、１０３−２０の前面に設けるプリズムレンズシートはＺ軸方向に集光作用のあるレンズシート９０１、９０３だけとすることもできる。
【００８０】
また、プリズムレンズシート９０１〜９０４の代わりに、レンチキュラーレンズシートを設けることもできる。
【００８１】
（実施形態３）
本実施形態においては、上記実施形態１または実施形態２の情報処理装置に用いられるＬＣＤパネルの作製方法例について説明する。なお、本実施形態では、絶縁表面を有する基板上に複数のＴＦＴ（薄膜トランジスタ）を形成し、画像表示部であるアクティブマトリクス回路、駆動回路、およびロジック回路等をモノリシックに一体形成する例を示す。なお、本実施形態では、アクティブマトリクス回路の１つの画素と、他の回路（駆動回路、ロジック回路等）の基本回路であるＣＭＯＳ回路とが同時に形成される様子を示す。なお、上記実施形態で説明した、フィールドシーケンシャルカラー信号生成回路等もＬＣＤパネルと一体形成するようにしても良い。また、本実施形態では、ＣＭＯＳ回路においてはＰチャネル型ＴＦＴ（ＰＴＦＴ）とＮチャネル型ＴＦＴ（ＮＴＦＴ）とがそれぞれ１つのゲイト電極を備えている場合について説明するが、ダブルゲイト型やトリプルゲイト型のような複数のゲイト電極を備えたＴＦＴによるＣＭＯＳ回路をも同様に作製することができる。
【００８２】
図１０および図１１を参照する。まず基板７００１には、例えばコーニング社の１７３７ガラス基板に代表される無アルカリガラス基板を用いた。そして、基板７００１のＴＦＴが形成される表面に、酸化珪素で成る下地膜７００２を２００ｎｍの厚さに形成した。下地膜７００２は、さらに窒化珪素膜を積層させても良いし、窒化珪素膜のみであっても良い。
【００８３】
次に、この下地膜７００２の上に５０ｎｍの厚さで、非晶質珪素膜をプラズマＣＶＤ法で形成した。非晶質珪素膜の含有水素量にもよるが、好ましくは４００〜５００℃に加熱して脱水素処理を行い、非晶質珪素膜の含有水素量を５atm％以下として、結晶化の工程を行って結晶性珪素膜とした。
【００８４】
この結晶化の工程は、公知のレーザー結晶化技術または熱結晶化の技術を用いれば良い。本実施形態では、パルス発振型のＫｒＦエキシマレーザー光を線状に集光して非晶質シリコン膜に照射して、結晶性シリコン膜とした。
【００８５】
尚、本実施形態では初期膜を非晶質シリコン膜として用いたが、初期膜として微結晶シリコン膜を用いても構わないし、直接結晶性シリコン膜を成膜しても良い。
【００８６】
こうして形成された結晶性シリコン膜をパターニングして、島状の半導体活性層７００３、７００４、７００５を形成した。
【００８７】
次に、半導体活性層７００３、７００４、７００５を覆って、酸化珪素または窒化珪素を主成分とするゲート絶縁膜７００６を形成した。ここではプラズマＣＶＤ法で窒化酸化珪素膜を１００ｎｍの厚さに形成した。そして、図１０では説明しないが、ゲート絶縁膜７００６の表面に第１のゲート電極を構成する、第１の導電膜としてタンタル（Ｔａ）を１０〜２００ｎｍ、例えば５０ｎｍさらに第２の導電膜としてアルミニウム（Ａｌ）を１００〜１０００ｎｍ、例えば２００ｎｍの厚さでスパッタ法で形成した。そして、公知のパターニング技術により、第１のゲート電極を構成する第１の導電膜７００７、７００８、７００９、７０１０と、第２の導電膜の７０１２、７０１３、７０１４、７０１５が形成された。
【００８８】
第１のゲート電極を構成する第２の導電膜として、アルミニウムを用いる場合には、純アルミニウムを用いても良いし、チタン、珪素、スカンジウムから選ばれた元素が０．１〜５atm％添加されたアルミニウム合金を用いても良い。また銅を用いる場合には、図示しないが、ゲート絶縁膜７００６の表面に窒化珪素膜を設けておくと好ましい。
【００８９】
また、図１０では画素マトリクス回路を構成するｎチャネル型ＴＦＴのドレイン側に保持容量部を設ける構造となっている。このとき、第１のゲート電極と同じ材料で保持容量部の配線電極７０１１、７０１６が形成される。
【００９０】
こうして図１０（Ａ）に示す構造が形成されたら、１回目のｎ型不純物を添加する工程を行った。結晶性半導体材料に対してｎ型を付与する不純物元素としては、リン（Ｐ）、砒素（Ａｓ）、アンチモン（Ｓｂ）などが知られているが、ここでは、リンを用い、フォスフィン（ＰＨ₃）を用いたイオンドープ法で行った。この工程では、ゲート絶縁膜７００６を通してその下の半導体層にリンを添加するために、加速電圧は８０ｋｅＶと高めに設定した。また、こうして形成された不純物領域は、後に示すｎチャネル型ＴＦＴの第１の不純物領域７０３４、７０４２を形成するもので、ＬＤＤ領域として機能するものである。従ってこの領域のリンの濃度は、１×１０¹⁶〜１×１０¹⁹atms/cm³の範囲にするのが好ましく、ここでは１×１０¹⁸atms/cm³とした。
【００９１】
半導体活性層中に添加された前記不純物元素は、レーザーアニール法や、熱処理により活性化させる必要があった。この工程は、ソース・ドレイン領域を形成する不純物添加の工程のあと実施しても良いが、この段階でレーザーアニール法により活性化させることは効果的であった。
【００９２】
この工程で、第１のゲート電極を構成する第１の導電膜７００７、７００８、７００９、７０１０と第２の導電膜７０１２、７０１３、７０１４、７０１５はリンの添加に対してマスクとして機能した。その結果ゲート絶縁膜を介して存在する半導体層の第１のゲート電極の真下の領域には、まったく、あるいは殆どリンが添加されなかった。そして、図１０（Ｂ）に示すように、リンが添加された低濃度不純物領域７０１７、７０１８、７０１９、７０２０、７０２１、７０２２、７０２３が形成された。
【００９３】
次にフォトレジスト膜をマスクとして、ｎチャネル型ＴＦＴを形成する領域をレジストマスク７０２４、７０２５で覆って、ｐチャネル型ＴＦＴが形成される領域のみに、ｐ型を付与する不純物添加の工程を行った。ｐ型を付与する不純物元素としては、ボロン（Ｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）、が知られているが、ここではボロンをその不純物元素として、イオンドープ法でジボラン（Ｂ₂Ｈ₆）を用いて添加した。ここでも加速電圧を８０ｋｅＶとして、２×１０²⁰atms/cm³の濃度にボロンを添加した。そして、図１０（Ｃ）に示すようにボロンが高濃度に添加された領域７０２６、７０２７が形成された。この領域は後にｐチャネル型ＴＦＴのソース・ドレイン領域となる。
【００９４】
そして、レジストマスク７０２４、７０２５を除去した後、第２のゲート電極を形成する工程を行った。ここでは、第２のゲート電極の材料にタンタル（Ｔａ）を用い、１００〜１０００ｎｍ、例えば２００ｎｍの厚さに形成した。そして、公知の技術によりパターニングを行い、第２のゲート電極７０２８、７０２９、７０３０、７０３１が形成された。この時、第２のゲート電極の長さは５μｍとなるようにパターニングした。結果として、第２のゲート電極は、第１のゲート電極の両側にそれぞれ１．５μｍの長さでゲート絶縁膜と接する領域が形成された。
【００９５】
また、画素マトリクス回路を構成するｎチャネル型ＴＦＴのドレイン側に保持容量部が設けられるが、この保持容量部の電極７０２８は第２のゲート電極と同時に形成された。
【００９６】
そして、第２のゲート電極７０２８、７０２９、７０３０、７０３１をマスクとして、２回目のｎ型を付与する不純物元素を添加する工程を行った。ここでは同様に、フォスフィン（ＰＨ₃）を用いたイオンドープ法で行った。この工程でも、ゲート絶縁膜７００６を通してその下の半導体層にリンを添加するために、加速電圧は８０ｋｅＶと高めに設定した。そして、ここでリンが添加される領域は、ｎチャネル型ＴＦＴでソース領域７０３５、７０４３、及びドレイン領域７０３６、７０４７として機能させるため、この領域のリンの濃度は、１×１０¹⁹〜１×１０²¹atms/cm³とするのが好ましく、ここでは１×１０²⁰atms/cm³とした。
【００９７】
また、ここで図示はしないが、ソース領域７０３５、７０４３、及びドレイン領域７０３６、７０４７を覆うゲート絶縁膜を除去して、その領域の半導体層を露出させ、直接リンを添加しても良い。この工程を加えると、イオンドープ法の加速電圧を１０ｋｅＶまで下げることができ、また、効率良くリンを添加することができた。
【００９８】
また、ｐチャネル型ＴＦＴのソース領域７０３９とドレイン領域７０４０にも同じ濃度でリンが添加されるが、前の工程でその２倍の濃度でボロンが添加されているため、導電型は反転せず、ｐチャネル型ＴＦＴの動作上何ら問題はなかった。
【００９９】
それぞれの濃度で添加されたｎ型またはｐ型を付与する不純物元素は、このままでは活性化せず有効に作用しないので、活性化の工程を行う必要があった。この工程は、電気加熱炉を用いた熱アニール法や、前述のエキシマレーザーを用いたレーザーアニール法や、ハロゲンランプを用いたラピットサーマルアニール法（ＲＴＡ法）で行うことができた。
【０１００】
熱アニール法では、窒素雰囲気中において５５０℃、２時間の加熱処理をして活性化を行った。本実施形態では、第１のゲート電極を構成する第２の導電膜にアルミニウムを用いたが、タンタルで形成された第１の導電膜と第２のゲート電極がアルミニウムを覆って形成されているため、タンタルがブロッキング層として機能して、アルミニウム原子が他の領域に拡散することを防ぐことができた。また、レーザーアニール法では、パルス発振型のＫｒＦエキシマレーザー光を線状に集光して照射することにより活性化が行われた。また、レーザーアニール法を実施した後に熱アニール法を実施すると、さらに良い結果が得られた。またこの工程は、イオンドーピングによって結晶性が破壊された領域をアニールする効果も兼ね備えていて、その領域の結晶性を改善することもできた。
【０１０１】
以上までの工程で、ゲート電極を第１のゲート電極と、その第１のゲート電極を覆って第２のゲート電極を設けられ、ｎチャネル型ＴＦＴでは、第２のゲート電極の両側にソース領域とドレイン領域が形成された。また、ゲート絶縁膜を介して半導体層に設けられた第１の不純物領域と、第２のゲート電極がゲート絶縁膜に接している領域とが、重なって設けられた構造が自己整合的に形成された。一方、ｐチャネル型ＴＦＴでは、ソース領域とドレイン領域の一部が第２のゲート電極とオーバーラップして形成されているが、実使用上何ら問題はなかった。
【０１０２】
図１０（Ｄ）の状態が得られたら、第１の層間絶縁膜７０４９を１０００ｎｍの厚さに形成した。第１の層間絶縁膜７０４９としては、酸化珪素膜、窒化珪素膜、酸化窒化珪素膜、有機樹脂膜、およびそれらの積層膜をもちいることができる。本実施形態では、図示しないが、最初に窒化珪素膜を５０ｎｍ形成し、さらに酸化珪素膜を９５０ｎｍ形成した２層構造とした。
【０１０３】
第１の層間絶縁膜７０４９はその後、パターニングでそれぞれのＴＦＴのソース領域と、ドレイン領域にコンタクトホールが形成された。そして、ソース電極７０５０、７０５２、７０５３とドレイン電極７０５１、７０５４が形成した。図示していないが、本実施形態ではこの電極を、チタン膜を１００ｎｍ、チタンを含むアルミニウム膜３００ｎｍ、チタン膜１５０ｎｍをスパッタ法で連続して形成した３層構造の膜を、パターニングして形成した。
【０１０４】
こうして図１０（Ｅ）に示すように、基板７００１上にＣＭＯＳ回路と、アクティブマトリクス回路が形成された。また、アクティブマトリクス回路のｎチャネル型ＴＦＴのドレイン側には、保持容量部が同時に形成された。以上のようにして、アクティブマトリクス基板が作製された。
【０１０５】
次に、図１１を用いて、以上の工程によって同一の基板に作製されたＣＭＯＳ回路と、アクティブマトリクス回路をもとに、ＬＣＤパネルを作製する工程を説明する。最初に、図１１（Ｅ）の状態の基板に対して、ソース電極７０５０、７０５２、７０５３とドレイン電極７０５１、７０５４と、第１の層間絶縁膜７０４５を覆ってパッシベーション膜７０５５を形成した。パッシベーション膜７０５５は、窒化珪素膜で５０ｎｍの厚さで形成した。さらに、有機樹脂からなる第２の層間絶縁膜７０５６を約１０００ｎｍの厚さに形成した。有機樹脂膜としては、ポリイミド、アクリル、ポリイミドアミド等を使用することができる。有機性樹脂膜を用いることの利点は、成膜方法が簡単である点や、比誘電率が低いので、寄生容量を低減できる点、平坦性に優れる点などが上げられる。なお上述した以外の有機性樹脂膜を用いることもできる。ここでは、基板に塗布後、熱重合するタイプのポリイミドを用い、３００℃で焼成して形成した。
【０１０６】
次に、第２の層間絶縁膜７０５６の画素領域の一部に、遮光層７０５７を形成した。遮光層７０５７は金属膜や顔料を含ませた有機樹脂膜で形成すれば良いものである。ここでは、チタンをスパッタ法で形成した。
【０１０７】
遮光膜７０５７を形成したら、第３の層間絶縁膜７０５８を形成する。この第３の層間絶縁膜７０５８は、第２の層間絶縁膜７０５６と同様に、有機樹脂膜を用いて形成すると良い。そして、第２の層間絶縁膜７０５６と第３の層間絶縁膜７０５８とにドレイン電極７０５４に達するコンタクトホールを形成し、画素電極７０５９を形成した。画素電極７０５９は、透過型液晶表示装置とする場合には透明導電膜を用い、反射型の液晶表示装置とする場合には金属膜を用いれば良い。ここでは透過型の液晶表示装置とするために、酸化インジウム・スズ（ＩＴＯ）膜を１００ｎｍの厚さにスパッタ法で形成し、画素電極７０５９を形成した。
【０１０８】
図１１（Ａ）の状態が形成されたら、配向膜７０６０を形成する。通常液晶表示素子の配向膜にはポリイミド樹脂が多く用いられている。対向側の基板７０７１には、対向電極７０７２と、配向膜７０７３とを形成した。配向膜は形成された後、ラビング処理を施して液晶分子がある一定のプレチルト角を持って平行配向するようにした。
【０１０９】
上記の工程を経て、アクティブマトリクス回路と、ＣＭＯＳ回路が形成された基板と対向基板とを、公知のセル組み工程によってシール材やスペーサ（共に図示せず）などを介して貼りあわせる。その後、両基板の間に液晶材料７０７４を注入し、封止剤（図示せず）によって完全に封止した。よって図１１（Ｂ）に示すＬＣＤパネルが完成した。
【０１１０】
（実施形態４）
図１２を用いて、本発明の実施形態を説明する。本実施形態は実施形態１または実施形態２の情報処理装置を備えたキーボードレスの情報端末機器を示す。
【０１１１】
図１２（Ａ）は、ｗｗｗブラウズ機能や、電子メール等の通信機能等備えた情報端末機器２０００であり、デジタルカメラ２００１を搭載し、本発明の情報処理装置を用いている。
【０１１２】
図１２（Ｂ）は、通信機能を備えた電子手帳２１００であり、本発明の情報処理装置を用いている。
【０１１３】
本発明の情報処理装置のタッチパネルの入力面は導光板でなり、きわめて単純な構造なため、物理的な衝撃に強いので、図１２に示すような携帯型の情報端末機器には好適である。
【０１１４】
また、本発明の情報処理装置は図１２に示す情報端末機器だけでなく、従来タッチパネルが用いられていたあらゆる電子機器に応用できる。例えば、券売機、現金自動支払機（ＡＴＭ）、ファクシミリやコピー機等のＯＡ機器等にも利用できる。
【０１１５】
（実施形態５）
上記実施形態１〜４の情報処理装置には、ネマチック液晶を用いたＬＣＤパネルが表示装置として用いられているが、印加電圧に応じて光学的特性が変化するいかなる表示媒体をもちいた表示装置をも用いることができる。例えば、液晶の中でも、強誘電性液晶、反強誘電性液晶を用いることもできる。また、有機ＥＬパネル等も用いることもできる。
【発明の効果】
本実施形態の情報処理装置は、フィールドシーケンシャル駆動方式のＬＣＤパネルを用いているので、高精細な表示を可能としている。よって、使用者がＬＣＤパネルの表示を確認し、タッチパネルによって情報を入力する際に、確実に意図するポイントをタッチすることができるので、入力ミスを防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の情報処理装置のある実施形態の概略構成図である。
【図２】本発明の情報処理装置のある実施形態の構成をブロック図に示したものである。
【図３】フィールドシーケンシャル駆動方法のタイミングチャートである。
【図４】フィールドシーケンシャル駆動方法のＬＣＤパネルの画像表示部の拡大図と、従来のＬＣＤパネルの画像表示部の拡大図とを示した図である。
【図５】本発明の情報処理装置のある実施形態のタッチパネルの概略構成図である。
【図６】本発明の情報処理装置のある実施形態の入力ペンの図である。
【図７】本発明の情報処理装置のある実施形態のタッチパネルの動作を示す図である。
【図８】本発明の情報処理装置のある実施形態の概略構成図である。
【図９】本発明の情報処理装置のある実施形態のタッチパネルの概略構成図である。
【図１０】本発明の情報処理装置のある実施形態のＬＣＤパネルの作製方法を示す図である。
【図１１】本発明の情報処理装置のある実施形態のＬＣＤパネルの作製方法を示す図である。
【図１２】本発明の情報処理装置のある実施形態を示す図である。
【図１３】従来のタッチパネルを示す図である。
【図１４】従来のタッチパネルを示す図である。
【符号の説明】
１０１ＬＣＤパネル
１０２ＬＥＤバックライト
１０２−１ＬＥＤ
１０３タッチパネル
１０４コンピュータ部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an information processing apparatus having a touch panel capable of inputting various information.
[0002]
[Prior art]
Recently, active matrix liquid crystal display devices have received the most attention among display devices. As a product in which an active matrix liquid crystal display device is frequently used, there is a notebook personal computer. In personal computers, there are demands for a high-definition, multi-gradation liquid crystal display device that simultaneously activates a plurality of software and captures and processes video from a digital camera.
[0003]
Furthermore, recently, with the spread of devices such as portable information terminals, mobile computers, and car navigation systems, there has been a demand for small, high-definition, high-resolution, multi-gradation active matrix liquid crystal display devices.
[0004]
In devices such as portable information terminals, mobile computers, and car navigation systems, users often input information using an input device other than a keyboard. In particular, most devices such as portable information terminals and car navigation systems do not have a keyboard in the first place, and conventionally only a few switches have been used as information input means for these devices.
[0005]
Therefore, recently, touch panels have been used as information input means for devices such as portable information terminals and car navigation systems.
[0006]
A conventional touch panel has pressure-sensitive and capacitive sensors formed on the entire surface of the panel, and the position of the pen tip or fingertip is detected by the sensor by touching the panel surface with the pen or fingertip. However, such a touch panel is difficult to manufacture because a sensor is provided on the entire surface of the panel, and there is a problem in mechanical strength.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
Therefore, an optical (or photoelectric) touch panel in which a light emitting element and a light receiving element are provided facing the periphery of the panel is known as a touch panel that solves the above problems. FIG. 13 simply shows an example of an optical touch panel. 13A is a front view, and FIG. 13B is a cross-sectional view taken along one-dot chain line AA ′ in FIG.
[0008]
As shown in FIG. 13, the light emitting elements 3100a to 3100e are arranged in a line on one side of the panel 3000, and the light receiving elements 3200a to 3200e are arranged in a line on the opposite side. When the panel 3000 is touched with a finger, light from the light emitting element 3100b is blocked at the touched position, so that the output signal of the light receiving element 3200b facing the panel 3000 decreases. That is, the position touched by the fingertip is detected as the position of the light receiving element where the output signal has decreased.
[0009]
However, the optical touch panel of FIG. 13 is easily affected by external light because light propagates in the air. Further, there is a defect that the surfaces of the light emitting element 3100 and the light receiving element 3200 are easily contaminated. One touch panel which has improved this drawback is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 7-253853.
[0010]
As shown in FIG. 14, in Japanese Patent Laid-Open No. 7-253853, light emitting elements 4100 are arranged in a line shape on the side surface of a pushable and deformable panel 4000 made of an anisotropic transparent crystal, and a light receiving element is arranged on the side surface facing this. 4200 are arranged in a line. Since the light emitting element 4100 and the light receiving element 4200 are provided in close contact with the side surface of the panel 4000, they are less susceptible to contamination.
[0011]
Light emitted from the light emitting element 4100 travels along the optical path b and is received by the light receiving element 4200. When the panel 4000 is pressed with a finger, the pressed portion is distorted, so that emitted light from the light emitting element 4100 travels along the optical path B and is not received by the light receiving element 4200. Thereby, the position of the part pressed with the finger can be detected. In this touch panel, light from the light emitting element travels through the panel, so that it is not affected by external light.
[0012]
However, in the touch panel described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-253853 shown in FIG. 14, since the panel 4000 is deformed, for example, when the panel 4000 is attached to the upper surface of the liquid crystal panel, the influence of the deformation of the panel 4000 is affected by the liquid crystal panel. As a result, the maintenance of the cell gap is affected.
[0013]
Also, by deforming the panel 4000, the light emitted from the light emitting element 4100 is reflected and guided to the outside of the panel. However, depending on the deformation of the panel 4000, that is, depending on the radius of curvature of the deformed portion, the light path A may be advanced. The reflected light cannot be reflected outside the panel 4000 and may be scattered within the panel 4000. When such scattered light is generated, the position cannot be detected accurately.
[0014]
As described above, the conventional touch panel has various problems and is not satisfactory.
[0015]
Further, as described above, an active matrix liquid crystal display device is often used as a portable information terminal using a touch panel as an information input means or a display means for car navigation. However, the conventional active matrix type liquid crystal display device synthesizes the images by arranging red pixels, green pixels and blue pixels side by side, and performs color display. When selecting points on the display screen, input errors sometimes occurred.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
Therefore, the present invention has been made in view of the above-described problems, has a touch panel that is resistant to external light, contamination, mechanical shock, and can accurately detect the position, and to input accurate information. The present invention provides an information processing apparatus such as a portable information terminal having a high-definition liquid crystal display device.
[0017]
The configuration of the information processing apparatus according to the present invention will be described below.
[0018]
One configuration of the present invention is:
A field sequential display device comprising: a backlight that supplies light of three colors; and an image display unit that forms an image of one frame by sequentially time-dividing three subframes corresponding to the three colors of light. ,
A light guide plate made of a translucent material, a photosensor array having a light receiving surface facing the side surface of the light guide plate, a lens sheet having an output surface facing the side surface of the light guide plate facing the side surface, and the lens sheet A touch panel having illumination means for illuminating the incident surface;
An information processing apparatus having the above configuration, and the above-described problem is achieved by this configuration.
[0019]
The three colors of light may be supplied from a red LED, a green LED, and a blue LED.
[0020]
The translucent material may have a refractive index of 1.4 to 1.7.
[0021]
Plural prism-shaped or semi-cylindrical convex portions may be formed on the exit surface of the lens sheet.
[0022]
The illumination means may have an LED.
[0023]
The touch panel has an input pen for contacting the surface of the light guide plate,
The contact portion of the input pen with the light guide plate may be formed of a light transmissive material having the same or larger refractive index than that of the light transmissive material forming the light guide plate.
[0024]
The touch panel has an input pen for contacting the surface of the light guide plate,
The pen tip of the input pen may be made of a material that absorbs illumination light from the illumination means.
[0025]
The display device may be a liquid crystal display device.
[0026]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
[0027]
Hereinafter, an information processing apparatus according to the present invention will be described using embodiments. The information processing apparatus of the present invention is not limited to the following embodiment.
[0028]
(Embodiment 1)
FIG. 1 shows a schematic configuration diagram of the information processing apparatus according to the present embodiment. Reference numeral 102 denotes a liquid crystal display device, which is called an LCD (Liquid Crystal Display) panel in this specification. The LCD panel of this embodiment uses a TN mode (twisted nematic mode) using nematic liquid crystal. In this embodiment, the LCD panel 101 has an 8-bit digital driver. An LED backlight 102 includes a plurality of LEDs 102-1 and a light guide plate. Reference numeral 103 denotes a touch panel, which is a means for a user to input information to the information processing apparatus of the present embodiment. Reference numeral 104 denotes a computer unit that performs numerical operations, data storage, and control of various controllers.
[0029]
The LCD panel used in the information processing apparatus according to the present embodiment is an LCD panel driven by a field sequential driving method. In the field sequential driving method, one frame of an image is time-divided into three subframes, and red, green, and blue backlights are turned on for each subframe period (1/3 frame period) and supplied to the LCD panel. At the same time, images corresponding to those colors are displayed. By doing so, the red subframe, the green subframe, and the blue subframe are continuously displayed in a time-division manner and combined. The user of the information processing apparatus according to the present embodiment recognizes a composite image of these three subframes and recognizes color display.
[0030]
FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the information processing apparatus according to this embodiment. The computer unit 104 is a central processing unit CPU. A video signal controller 104-2 controls a video signal supplied to the LCD panel. Reference numeral 104-3 denotes a controller, which controls various devices. In the present embodiment, the controller 104-3 controls the touch panel controller 103-1. The touch panel controller 103-1 controls the touch panel 103. Reference numeral 104-4 denotes a memory.
[0031]
A field sequential color video signal generation circuit 403 generates video signals of a red subframe, a green subframe, and a blue subframe. Further, the field sequential color video signal generation circuit 403 supplies an LED lighting timing signal for controlling the lighting timing of the LED of the LED backlight to the LED backlight 102.
[0032]
Other apparatuses are connected to the information processing apparatus according to the present embodiment as necessary.
[0033]
Here, FIG. 3 shows a timing chart of the field sequential driving method of the LCD panel used in the information processing apparatus of this embodiment. The timing chart of the field sequential driving method shown in FIG. 3 includes the image signal writing start signal (Vsync signal), red (R), green (G) and blue (B) LED lighting timing signals (R, G and B), as well as a video signal (VIDEO). Tf is a frame period. TR, TG, and TB are sub-frame periods for displaying red (R), green (G), and blue (B) images, respectively.
[0034]
As for the video signal (VIDEO) supplied to the LCD panel 101, the original video signal (ORIGINAL DIGITAL VIDEO) supplied from the video signal controller 104-2 of the computer unit 104 is compressed to 1/3 in the time axis direction. Yes. For example, the video signal R1 is a signal obtained by compressing the original video signal (ORIGINAL DIGITAL VIDEO-R) corresponding to red supplied from the video signal controller 104-2 to 1/3 in the time axis direction. Further, the video signal supplied to the LCD panel 101, for example, G1, is reduced to 1/3 of the original video signal (ORIGINAL DIGITAL VIDEO-G) corresponding to green supplied from the video signal controller 104-2 in the time axis direction. This is a compressed signal. A video signal, for example B1, supplied to the LCD panel 101 is a signal obtained by compressing the original video signal corresponding to blue input from the video signal controller 104-2 to 1/3 in the time axis direction.
[0035]
In the field sequential driving method of this embodiment shown in FIG. 3, the R, G, and B LEDs are sequentially lit in the LED lighting period TR period, TG period, and TB period, respectively. During the lighting period (TR) of the red LED, a video signal (R1) corresponding to red is supplied to the liquid crystal panel, and one red image is written on the liquid crystal panel. Further, during the green LED lighting period (TG), a video signal (G1) corresponding to green is supplied to the liquid crystal panel, and one green image is written on the liquid crystal panel. Further, during the lighting period (TB) of the blue LED, the video signal (B1) corresponding to blue is supplied to the liquid crystal panel, and one screen image of blue is written on the liquid crystal panel. One frame is formed by writing these three images.
[0036]
In this embodiment, the LCD panel 101 is mounted with an 8-bit digital driver. However, a digital driver such as 6-bit or 10-bit may be mounted. Further, an LCD panel having an analog driver may be used. In that case, an analog signal is supplied from the field sequential color video signal generation circuit to the LCD panel.
[0037]
As described above, the LCD panel according to the field sequential driving method of the information processing apparatus of this embodiment can obtain a resolution three times that of the conventional LCD panel.
[0038]
Reference is now made to FIG. FIG. 4A shows a partially enlarged view of the image display unit of the LCD panel of the information processing apparatus of this embodiment. The image display unit of the LCD panel of the information processing apparatus of this embodiment has a diagonal of about 4.5 inches, SXGA standard (1240 × 1024), and a pixel size of 72 μm × 72 μm. Compared with the LCD panel of the information processing apparatus of the present embodiment, the conventional LCD panel (FIG. 4B) has red, green, and blue pixels, respectively, and performs color display by color mixing. Yes. Therefore, even if the pixel size is 48 μm × 144 μm with the same diagonal size as the LCD panel of the information processing apparatus of this embodiment, the resolution is about VGA (640 × 480).
[0039]
Reference is now made to FIG. FIG. 5 shows a schematic configuration diagram of the touch panel 103 used in the information processing apparatus of the present embodiment. FIG. 5A is a front view, and FIG. 5B is a cross-sectional view taken along one-dot chain line XX ′ in FIG. The panel surface of the touch panel 103 of the present embodiment is formed by a light guide plate 103-1 made of a translucent material. An optical sensor array 103-10 for detecting a position in the Y-axis direction (Y coordinate) is provided in close contact with the side surface 103-1yb of the light guide plate 103-1. A prism lens sheet 103-11 is provided along the side surface 103-1ya facing the side surface 103-1yb, and the exit surface of the prism lens sheet 103-11 faces the side surface 103-1ya. Further, an illumination device 103-12 is provided to face the incident surface of the prism lens sheet 103-11.
[0040]
The cross-sectional structure along the alternate long and short dash line YY ′ is the same as that in FIG. 5B, and light for detecting the position (X coordinate) in the X-axis direction is provided on the side surface 103-1xb of the light guide plate 103-1. A sensor array 103-20 is provided in close proximity. A prism lens sheet 103-21 is provided to face the side surface 103-1xa that faces the side surface 103-1xb. An illumination device 103-12 is provided to face the incident surface of the prism lens sheet 103-21.
[0041]
In the touch panel 103 of the present embodiment, the light guide plate 103-1 is formed of a light transmissive material. In the present embodiment, the translucency measure of the translucent material indicates that the transmittance (or total light transmittance) for visible light is 80% or more, preferably 85% or more. Moreover, in this embodiment, the refractive index of the translucent material which forms the light-guide plate 103-1, shall be 1.4-1.7.
[0042]
As such a translucent material, inorganic glass (refractive index: 1.42-1.7, transmittance: 91-80%) such as quartz glass or borosilicate glass, or a resin material (plastic) can be used. . Examples of the plastic include methacrylic resin (specifically polymethyl methacrylate (refractive index 1.49, transmittance 92 to 93%)), polycarbonate (refractive index 1.59, transmittance 87 to 90%), polystyrene (refractive index 1). .59, transmittance 88-90%), polyarylate (refractive index 1.61, transmittance 85%), poly-4-methylbenzene 1 (refractive index 1.46, transmittance 90%), AS resin [ Acrylonitrile / styrene copolymer] (refractive index 1.57, transmittance 90%), MS resin [methyl methacrylate / styrene copolymer] (refractive index 1.56, transmittance 90%) can be used. A light-transmitting material obtained by mixing these resin materials can also be used.
[0043]
In this specification, the refractive index is the refractive index in air using Na D-line (589.3 nm). In particular, the refractive index and transmittance of plastic are defined by values measured based on the refractive index measurement method and the total light transmittance measurement method described in JISK7105.
[0044]
The light guide plate 103-1 has a thickness of 0.1 to 10 mm, preferably 3 to 7 mm. If this is too thin, it will be difficult to make light incident from the side surfaces 103-1xa and 103-1ya of the light guide plate, and the light utilization efficiency of the lighting devices 103-12 and 103-22 will be reduced. In addition, when the thickness of the light guide plate 103-1 is increased, light incident from the front surface 103-1a and the back surface 103-1b diffuses in the light guide plate 103-10, thereby reducing the accuracy of position detection. There is a fear.
[0045]
The prism lens sheets 103-11 and 103-21 are means for increasing the directivity of illumination light from the illumination devices 103-12 and 103-22, respectively. The prism lens sheets 103-11 and 103-21 can be formed of the same translucent material as the light guide plate described above. As shown in FIG. 7A, a prismatic (triangular prism-shaped) convex portion 103-11a is continuously formed on the emission side of the prism lens sheet 103-11. The prism lens sheet 103-21 also has the same configuration as the prism lens sheet 103-11.
[0046]
As illustrated in FIG. 5B, the lighting device 103-12 includes a light source 103-13 and a reflection sheet 103-14. In order to effectively use the light emitted from the light source 103-13, the reflection sheet 103-14 covers the portion other than the light emission side of the light source 103-13. A light emitting diode (LED) can be used as the light source 103-13. In the present embodiment, in order to save power, a light source in which LEDs are arranged in a line shape is used as the light source 103-13. The configuration of the illumination device 103-22 is the same as that of the illumination device 103-12. Moreover, the fluorescent tube used for the backlight of the LCD panel can also be used.
[0047]
The LED used for the light source 103-13 of this embodiment is pulse-driven. As this pulse, a high-frequency clock pulse used for field sequential driving of an LCD panel or an LED backlight can be used.
[0048]
In the optical sensor arrays 103-10 and 103-20, optical sensors using the photovoltaic effect or the photoconductive effect are arranged in an array (line shape). Photosensor elements such as photodiodes, phototransistors, CdS cells, CdSe cells, etc., or one-dimensional image sensors such as CCD [Charge Coupled Device], BBD [Bucket Bridge Device], CID [Charge Injection] Device], CPD [Charge Priming Device], a MOS type image sensor, or the like can be used.
[0049]
In order to eliminate the influence of contamination and external light, the optical sensor arrays 103-10 and 103-20 are in close contact with the side surfaces 103-1xb and 103-1yb of the light guide plate 103-1. In order to reliably guide light to the optical sensor arrays 103-10 and 103-20, the gap between the light guide plate 103-1, the optical sensor array 103-10, and the light receiving elements or pixels of the light detector 103-20 It is filled with a translucent resin having a refractive index higher than -1.
[0050]
Furthermore, as illustrated in FIG. 6A, the touch panel of the present embodiment includes an input pen 401. The tip portion of the input pen 401 that comes into contact with the light guide plate 103-1 is made of a translucent material, and the refractive index thereof is equal to or higher than the refractive index of the light guide plate 103-1. Here, in order to simplify the manufacturing method, the entire input pen 401 is formed of a light-transmitting material having a refractive index higher than that of the light guide plate 103-1, and the entire pen is used as a light guide unit.
[0051]
As a translucent material for forming the tip of the input pen 401, it can be appropriately selected from the materials for forming the light guide plate 103-1. For example, the light guide plate 103-1 can be formed of polymethyl methacrylate (refractive index 1.49), and the input pen 401 can be formed of polycarbonate (refractive index 1.59).
[0052]
Moreover, it is preferable that the tip of the input pen 401 has an appropriate elasticity so that the pen tip of the input pen 401 is in close contact with the surface 101a of the light guide plate 103-1, and a resin material is more preferable than glass.
[0053]
Hereinafter, the operation of the touch panel of the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 7A is a partial front view of the panel, and FIGS. 7B and 7C are cross-sectional views. In FIG. 7A, reference numerals 103-10ya to 103-10yc are unit sensors of the optical sensor array 103-10, and correspond to, for example, one photodiode element and one pixel of a one-dimensional sensor. An input position in the Y-axis direction is detected by electrically detecting a change in the amount of light received by the unit sensors 103-10ya to 103-10yc. The optical sensor array 103-20 has the same structure as the optical sensor array 103-10.
[0054]
Light 701 emitted from the illumination device 103-12 illuminates the light receiving surface of the prism lens sheet 103-11 and enters the prism lens sheet 103-11. In the prism lens sheet 103-11, the incident light is condensed in the Y-axis direction by the action of the prism of the convex portion 103-11a, and is emitted as light 702 having a small divergence angle. That is, the incident angle of the light 701 to the prism sheet 103-11 is irregular, but the light 702 is condensed in the Y-axis direction by being refracted by the slope of the convex portion 103-11a, and in the X-axis direction. The directivity of is improved. As a result, the light 703 incident on the light guide plate 103-1 can propagate along the X axis without spreading in the Y axis direction within the light guide plate 103-1.
[0055]
On the other hand, the light 702 is not condensed in the Z-axis direction (thickness direction of the light guide plate) by the prism lens sheet 103-11, but the refractive index of the light guide plate 103-1 is 1.4 to 1.7. Therefore, even if the incident angle of incident light on the side surface 103-1ya of the light guide plate 103-1 is close to 90 degrees, the light 702 can be refracted by the side surface 103-1yb and guided to the inside.
[0056]
As shown by a solid line in FIG. 7B, since the refractive index of the light guide plate 103-1 is higher than that of air, the light 703 incident into the light guide plate 103-1 is reflected between the front surface 103-1a and the back surface 103-1b. The light propagates from the side surface 103-1ya to the side surface 103-1yb while being totally reflected.
[0057]
As described above, the light 702 is not condensed in the Z-axis direction (the film thickness direction of the light guide plate) by the prism lens sheet 103-11. Thereby, since the incident angle of the light 702 to the light guide plate 103-1 becomes irregular, the light 703 is totally reflected at an irregular reflection angle as shown by a solid line in FIG. It will be reflected on every surface 103-1a of the light guide plate. Because of this configuration (described later), the light 703 is not reflected only at a specific position on the surface 103-1a of the light guide plate 103-1, so that the position can be reliably detected.
[0058]
In this embodiment, since the light 703 is made to have a strong directivity in the X-axis direction by the prism lens sheet 103-11, the light 702 emitted from a specific convex portion 103-11a is reflected by the optical sensor array 103-10. A specific unit sensor can receive light. That is, almost all light is received by the unit sensor facing the convex portion 103-11a, so that the position can be detected with high accuracy.
[0059]
Moreover, the external light which injected from the surface 103-1a (back surface 103-1b) of the light-guide plate 103-1 is radiate | emitted to the back surface 103-1b (surface 103-1a), and diffuses the inside of the light-guide plate 103-1. Therefore, the optical sensor arrays 103-10 and 103-20 are not affected.
[0060]
The lens sheet only needs to have a function of condensing light having different incident angles in a predetermined direction, such as the prism lens sheets 103-11 and 103-21, and the convex portion has a semi-cylindrical shape. Even if a sheet is used, the same effect can be obtained.
[0061]
7A and 7B, the process in which the illumination light 701 from the illumination device 103-12 is received by the optical sensor array 103-10 has been described. However, the illumination from the illumination device 103-22 is described. The process in which light is received by the optical sensor array 103-20 is the same, except that the light propagation direction is the Y-axis direction.
[0062]
Illumination light from the illuminating device 103-22 is condensed in the X-axis direction by the prism lens sheet 103-21, and is converted into light having high directivity that goes straight in the Y-axis direction that is not condensed in the Z-axis direction. The light is emitted from the prism lens sheet 103-21. The emitted light enters the side surface xa of the light guide plate 103-1, propagates through the light guide plate 103-1 while being totally reflected, exits from the side surface xb, and is received by the optical sensor array 103-20.
[0063]
When inputting the position, as shown in FIG. 7C, the surface 103-1a of the light guide plate 103-1 is touched with the input pen 401. Since the input pen 401 has a refractive index higher than that of the light guide plate 103-1, most of the light 703 is refracted at the place where the pen 401 touches. Since the refracted light 203 enters the input pen 401, the amount of light received by the unit sensor 103-10yb of the optical sensor array 103-10 decreases. The position of the unit sensor 103-10yb is detected as the position (Y coordinate) of the pen tip of the input pen 401 in the Y-axis direction. Based on the same principle, the position in the X-axis direction is also detected by the optical sensor array 103-20. As described above, the two-dimensional position (X coordinate, Y coordinate) of the contact position of the input pen 401 is detected.
[0064]
As described above, in the present embodiment, the light 702 is not collected in the Z-axis direction by the prism lens sheet 103-11, so that the light 703 incident on the light guide plate 103-1 is the surface 103-1a of the light guide plate. Therefore, the position can be reliably detected.
[0065]
This can be understood by assuming a case where the light 703 is reflected only at a specific position on the surface 103-1a of the light guide plate. When the light is condensed in the Z-axis direction, the incident angles to the side surfaces 103-1ya and 103-1xa are constant, and the reflection angles at the front surface 103-1a and the rear surface 103-1b of the light guide plate are constant. The light 703 is reflected only at a specific position on the surface 103-1a of the light guide plate. Therefore, even if the input pen 401 touches a position where the light 703 is not reflected, the input position is not detected because the amount of light received by the optical sensor array does not change.
[0066]
In this embodiment, since the light 702 emitted from the prism lens sheet is not condensed in the Z-axis direction, the incident angle to the light guide plate side surface 103-1ya is also random, and thus the light 703 is changed to the light guide plate surface 103-1a. Since the light can be reflected at any position on the back surface 103-1b, the input position can be reliably detected.
[0067]
In order to increase the variation in the amount of light received by the unit sensors 103-10 of the optical sensor arrays 103-11 and 103-21, the light 204 guided into the input pen 401 is prevented from entering the light guide plate 103-1 again. It is preferable to make it. Therefore, the light 703 can be guided to the outside of the light guide plate 103-1 by utilizing not only the refraction effect but also the absorption effect.
[0068]
In this case, as shown in FIG. 6B, the light guide unit 601-1 of the input pen 601 is formed of a translucent material, and the light absorption unit 601-2 is formed of a colored resin or the like on the pen bottom. That's fine. It also serves as a decoration for the light absorption unit 601-2 input pen. 6B makes it easy to guide the light 703 to the light guide 601-1 of the input pen 601 even when the refractive index of the light guide of the input pen 601 is the same as that of the light guide plate 103-1.
[0069]
In the present embodiment, the input pen can guide light into the input pen if the pen shaft including the pen tip is formed of a light-transmitting material. As long as this is not prevented, the input pen can be appropriately decorated.
[0070]
In addition to the input pen made of a light-transmitting material, the position can be input with a fingertip or a colored pen tip. In this case, since the light 703 is absorbed at the portion where the fingertip or the like is in contact, the intensity of the diffused light reaching the photosensor array is reduced. It should be noted that it is desirable that the color for coloring the pen tip has the highest absorption efficiency depending on the wavelength of the illumination light 701.
[0071]
Since the information processing apparatus of this embodiment uses a field sequential drive type LCD panel, high-definition display is possible. Therefore, when the user confirms the display on the LCD panel and inputs information by the touch panel, the intended point can be surely touched, so that an input mistake can be prevented.
[0072]
(Embodiment 2)
FIG. 8 shows a schematic configuration diagram of the information processing apparatus according to the present embodiment. Reference numeral 801 denotes an LCD panel. Reference numeral 802 denotes an LED backlight, which includes an LED array 802-2 in which a plurality of LEDs 802-3 are arranged in an array and a light guide plate. Reference numeral 803 denotes a touch panel, which is slightly different from the touch panel of the first embodiment. Reference numeral 804 denotes a computer unit that performs numerical operations, data storage, and control of various controllers of the information processing apparatus according to the present embodiment.
[0073]
Other configurations are the same as those in the first embodiment, and are omitted here.
[0074]
Here, the touch panel 803 of the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 9A is a front view, and FIG. 9B is a cross-sectional view taken along one-dot chain line XX ′ in FIG. 9A. A touch panel 803 of the present embodiment is a modification of the touch panel 103 of the first embodiment. In FIG. 9, the same components as those of the touch panel 103 of the first embodiment are denoted by the same reference numerals.
[0075]
In this embodiment, the light guided to the light guide plate 103-1 is received efficiently by the optical sensor arrays 103-10 and 103-20. A pair of prism lens sheets 901 and 902 are inserted between the light guide plate 103-01 and the optical sensor array 103-10, and a pair of prism lenses are inserted between the light guide plate 103-1 and the optical sensor array 103-20. Sheets 903 and 904 are inserted.
[0076]
The prism lens sheets 901 and 903 are in close contact with the side surfaces 103-1yb and 103-1xb of the light guide plate 103-1. The prism lens sheets 901 and 902 and the prism lens sheets 903 and 904 have prism surfaces orthogonal to each other.
[0077]
With the above configuration, the light emitted from the side surface 103-1yb of the light guide plate 103-1 is condensed in the Z-axis direction by the prism lens sheet 901, and then condensed in the Y-axis direction. 10 is received efficiently.
[0078]
On the other hand, the light emitted from the side surface 103-1xb is condensed in the Z-axis direction by the prism lens sheet 903, further condensed in the X-axis direction by the prism lens sheet 904, and received by the photosensor array 103-20.
[0079]
The light emitted from the side surfaces 103-1yb and 103-1xb of the light guide plate 103-1 is condensed in the Y-axis direction and the X-axis direction by the prism lens sheets 103-11 and 103-21, respectively. The prism lens sheets provided on the front surfaces of the optical sensor arrays 103-10 and 103-20 may be only the lens sheets 901 and 903 having a light collecting function in the Z-axis direction.
[0080]
In addition, a lenticular lens sheet can be provided instead of the prism lens sheets 901 to 904.
[0081]
(Embodiment 3)
In this embodiment, an example of a method for manufacturing an LCD panel used in the information processing apparatus of Embodiment 1 or Embodiment 2 will be described. Note that in this embodiment, an example is shown in which a plurality of TFTs (thin film transistors) are formed over a substrate having an insulating surface, and an active matrix circuit, a drive circuit, a logic circuit, and the like which are image display portions are monolithically integrated. Note that in this embodiment mode, one pixel of an active matrix circuit and a CMOS circuit which is a basic circuit of another circuit (a drive circuit, a logic circuit, etc.) are formed at the same time. Note that the field sequential color signal generation circuit and the like described in the above embodiment may be integrally formed with the LCD panel. In this embodiment, a case in which a P-channel TFT (PTFT) and an N-channel TFT (NTFT) each have one gate electrode in the CMOS circuit will be described. However, a double gate type or a triple gate type is described. A CMOS circuit using TFTs having a plurality of gate electrodes as described above can be manufactured in the same manner.
[0082]
Please refer to FIG. 10 and FIG. First, as the substrate 7001, for example, an alkali-free glass substrate typified by a Corning 1737 glass substrate was used. Then, a base film 7002 made of silicon oxide was formed to a thickness of 200 nm on the surface of the substrate 7001 on which the TFT was formed. As the base film 7002, a silicon nitride film may be further laminated, or only the silicon nitride film may be used.
[0083]
Next, an amorphous silicon film having a thickness of 50 nm was formed on the base film 7002 by a plasma CVD method. Although depending on the amount of hydrogen contained in the amorphous silicon film, the dehydrogenation treatment is preferably performed by heating to 400 to 500 ° C., and the amount of hydrogen contained in the amorphous silicon film is set to 5 atm% or less, and the crystallization step is performed. A crystalline silicon film was obtained.
[0084]
For this crystallization step, a known laser crystallization technique or thermal crystallization technique may be used. In this embodiment, a pulsed oscillation type KrF excimer laser beam is condensed into a linear shape and irradiated to the amorphous silicon film to form a crystalline silicon film.
[0085]
In this embodiment, the initial film is used as an amorphous silicon film. However, a microcrystalline silicon film may be used as the initial film, or a crystalline silicon film may be formed directly.
[0086]
The crystalline silicon film thus formed was patterned to form island-like semiconductor active layers 7003, 7004, 7005.
[0087]
Next, a gate insulating film 7006 containing silicon oxide or silicon nitride as a main component was formed to cover the semiconductor active layers 7003, 7004, and 7005. Here, a silicon nitride oxide film was formed to a thickness of 100 nm by plasma CVD. Although not described in FIG. 10, tantalum (Ta) is formed as a first conductive film, which forms a first gate electrode on the surface of the gate insulating film 7006, from 10 to 200 nm, for example, 50 nm, and aluminum as a second conductive film. (Al) was formed by sputtering at a thickness of 100 to 1000 nm, for example, 200 nm. Then, first conductive films 7007, 7008, 7009, and 7010 that constitute the first gate electrode and second conductive films 7012, 7013, 7014, and 7015 were formed by a known patterning technique.
[0088]
When aluminum is used as the second conductive film constituting the first gate electrode, pure aluminum may be used, and an element selected from titanium, silicon, and scandium is added in an amount of 0.1 to 5 atm%. Aluminum alloy may also be used. In the case of using copper, although not shown, it is preferable to provide a silicon nitride film on the surface of the gate insulating film 7006.
[0089]
In FIG. 10, a storage capacitor is provided on the drain side of the n-channel TFT constituting the pixel matrix circuit. At this time, the wiring electrodes 7011 and 7016 of the storage capacitor portion are formed using the same material as the first gate electrode.
[0090]
When the structure shown in FIG. 10A is thus formed, the first n-type impurity addition step is performed. As an impurity element imparting n-type to a crystalline semiconductor material, phosphorus (P), arsenic (As), antimony (Sb), and the like are known. Here, phosphorus is used and phosphine (PH _Three ) Using an ion doping method. In this step, in order to add phosphorus to the underlying semiconductor layer through the gate insulating film 7006, the acceleration voltage was set to a high value of 80 keV. The impurity region thus formed is to form first impurity regions 7034 and 7042 of an n-channel TFT which will be described later, and functions as an LDD region. Therefore, the concentration of phosphorus in this region is 1 × 10 ¹⁶ ~ 1x10 ¹⁹ atms / cm ^Three In the range of 1 × 10 ¹⁸ atms / cm ^Three It was.
[0091]
The impurity element added to the semiconductor active layer has to be activated by laser annealing or heat treatment. This step may be carried out after the step of adding impurities for forming the source / drain regions, but it is effective to activate it by laser annealing at this stage.
[0092]
In this step, the first conductive films 7007, 7008, 7009, and 7010 and the second conductive films 7012, 7013, 7014, and 7015 included in the first gate electrode functioned as a mask against addition of phosphorus. As a result, no or almost no phosphorus was added to the region immediately below the first gate electrode of the semiconductor layer existing through the gate insulating film. Then, as shown in FIG. 10B, low-concentration impurity regions 7017, 7018, 7019, 7020, 7021, 7022, and 7023 to which phosphorus was added were formed.
[0093]
Next, using the photoresist film as a mask, the region for forming the n-channel TFT is covered with resist masks 7024 and 7025, and an impurity addition step for imparting p-type is performed only in the region where the p-channel TFT is formed. It was. Boron (B), aluminum (Al), and gallium (Ga) are known as impurity elements imparting p-type. Here, boron is used as the impurity element, and diborane (B ₂ H ₆ ) Was added. Again, the acceleration voltage is 80 keV and 2 × 10 ²⁰ atms / cm ^Three Boron was added to a concentration of. Then, as shown in FIG. 10C, regions 7026 and 7027 to which boron was added at a high concentration were formed. This region will later become the source / drain region of the p-channel TFT.
[0094]
Then, after removing the resist masks 7024 and 7025, a step of forming a second gate electrode was performed. Here, tantalum (Ta) is used as the material of the second gate electrode, and the second gate electrode is formed to a thickness of 100 to 1000 nm, for example, 200 nm. Then, patterning was performed by a known technique to form second gate electrodes 7028, 7029, 7030, and 7031. At this time, the second gate electrode was patterned to have a length of 5 μm. As a result, in the second gate electrode, a region in contact with the gate insulating film with a length of 1.5 μm was formed on both sides of the first gate electrode.
[0095]
In addition, a storage capacitor portion is provided on the drain side of the n-channel TFT constituting the pixel matrix circuit, and the electrode 7028 of this storage capacitor portion is formed simultaneously with the second gate electrode.
[0096]
Then, a second step of adding an impurity element imparting n-type conductivity was performed using the second gate electrodes 7028, 7029, 7030, and 7031 as masks. Here, similarly, phosphine (PH _Three ) Using an ion doping method. Also in this step, in order to add phosphorus to the semiconductor layer thereunder through the gate insulating film 7006, the acceleration voltage was set as high as 80 keV. The region to which phosphorus is added here is an n-channel TFT and functions as source regions 7035 and 7043 and drain regions 7036 and 7047. Therefore, the concentration of phosphorus in this region is 1 × 10 ¹⁹ ~ 1x10 ^{twenty one} atms / cm ^Three Is preferred, here 1 × 10 ²⁰ atms / cm ^Three It was.
[0097]
Although not shown here, the gate insulating film covering the source regions 7035 and 7043 and the drain regions 7036 and 7047 may be removed to expose the semiconductor layers in the regions, and phosphorus may be added directly. When this step was added, the acceleration voltage of the ion doping method could be lowered to 10 keV, and phosphorus could be added efficiently.
[0098]
Further, phosphorus is added at the same concentration to the source region 7039 and the drain region 7040 of the p-channel TFT, but the conductivity type is not reversed because boron is added at twice the concentration in the previous step. There was no problem in the operation of the p-channel TFT.
[0099]
Since the impurity element imparting n-type or p-type added at each concentration is not activated as it is and does not act effectively, it is necessary to perform an activation process. This step could be performed by a thermal annealing method using an electric heating furnace, a laser annealing method using the above-described excimer laser, or a rapid thermal annealing method (RTA method) using a halogen lamp.
[0100]
In the thermal annealing method, activation was performed by heat treatment at 550 ° C. for 2 hours in a nitrogen atmosphere. In this embodiment, aluminum is used for the second conductive film constituting the first gate electrode. However, the first conductive film made of tantalum and the second gate electrode are formed so as to cover the aluminum. Therefore, tantalum functions as a blocking layer, and aluminum atoms can be prevented from diffusing into other regions. In the laser annealing method, activation was performed by condensing and irradiating a pulse oscillation type KrF excimer laser beam in a linear shape. Further, better results were obtained when the thermal annealing method was performed after the laser annealing method. This process also has the effect of annealing a region where the crystallinity is destroyed by ion doping, and the crystallinity of the region can be improved.
[0101]
Through the above steps, the gate electrode is provided with the first gate electrode, and the second gate electrode is provided so as to cover the first gate electrode. In the n-channel TFT, the source region is provided on both sides of the second gate electrode. And a drain region was formed. In addition, a structure in which the first impurity region provided in the semiconductor layer with the gate insulating film interposed therebetween and the region in which the second gate electrode is in contact with the gate insulating film is formed in a self-aligned manner. It was done. On the other hand, in the p-channel TFT, a part of the source region and the drain region are formed so as to overlap with the second gate electrode, but there is no problem in practical use.
[0102]
When the state of FIG. 10D was obtained, a first interlayer insulating film 7049 was formed to a thickness of 1000 nm. As the first interlayer insulating film 7049, a silicon oxide film, a silicon nitride film, a silicon oxynitride film, an organic resin film, and a stacked film thereof can be used. In the present embodiment, although not shown, a two-layer structure is formed in which a silicon nitride film is first formed to 50 nm and a silicon oxide film is further formed to 950 nm.
[0103]
Thereafter, contact holes were formed in the source region and the drain region of each TFT of the first interlayer insulating film 7049 by patterning. Then, source electrodes 7050, 7052, 7053 and drain electrodes 7051, 7054 were formed. Although not shown, in this embodiment, this electrode is formed by patterning a film having a three-layer structure in which a titanium film is formed continuously by 100 nm, an aluminum film containing titanium by 300 nm, and a titanium film by 150 nm by a sputtering method. .
[0104]
Thus, as shown in FIG. 10E, a CMOS circuit and an active matrix circuit were formed over the substrate 7001. In addition, a storage capacitor portion was simultaneously formed on the drain side of the n-channel TFT in the active matrix circuit. As described above, an active matrix substrate was manufactured.
[0105]
Next, a process of manufacturing an LCD panel based on a CMOS circuit and an active matrix circuit manufactured on the same substrate by the above process will be described with reference to FIG. First, a passivation film 7055 was formed on the substrate in the state of FIG. 11E so as to cover the source electrodes 7050, 7052, 7053, the drain electrodes 7051, 7054, and the first interlayer insulating film 7045. The passivation film 7055 is a silicon nitride film with a thickness of 50 nm. Further, a second interlayer insulating film 7056 made of an organic resin was formed to a thickness of about 1000 nm. As the organic resin film, polyimide, acrylic, polyimide amide, or the like can be used. Advantages of using the organic resin film are that the film forming method is simple, the dielectric constant is low, the parasitic capacitance can be reduced, and the flatness is excellent. An organic resin film other than those described above can also be used. Here, it was formed by baking at 300 ° C. using a type of polyimide that is thermally polymerized after being applied to the substrate.
[0106]
Next, a light shielding layer 7057 was formed in part of the pixel region of the second interlayer insulating film 7056. The light shielding layer 7057 may be formed of a metal film or an organic resin film containing a pigment. Here, titanium was formed by a sputtering method.
[0107]
After the light shielding film 7057 is formed, a third interlayer insulating film 7058 is formed. The third interlayer insulating film 7058 is preferably formed using an organic resin film in the same manner as the second interlayer insulating film 7056. Then, a contact hole reaching the drain electrode 7054 was formed in the second interlayer insulating film 7056 and the third interlayer insulating film 7058, and a pixel electrode 7059 was formed. The pixel electrode 7059 may be a transparent conductive film in the case of a transmissive liquid crystal display device, and a metal film in the case of a reflective liquid crystal display device. Here, in order to obtain a transmissive liquid crystal display device, an indium tin oxide (ITO) film was formed to a thickness of 100 nm by a sputtering method, and a pixel electrode 7059 was formed.
[0108]
After the state of FIG. 11A is formed, an alignment film 7060 is formed. Usually, a polyimide resin is often used for the alignment film of the liquid crystal display element. A counter electrode 7072 and an alignment film 7073 were formed on the counter substrate 7071. After the alignment film was formed, rubbing treatment was performed so that the liquid crystal molecules were aligned in parallel with a certain pretilt angle.
[0109]
Through the above steps, the active matrix circuit, the substrate on which the CMOS circuit is formed, and the counter substrate are bonded to each other through a sealing material, a spacer (both not shown), or the like by a known cell assembly process. Thereafter, a liquid crystal material 7074 was injected between both substrates and completely sealed with a sealant (not shown). Thus, the LCD panel shown in FIG. 11B was completed.
[0110]
(Embodiment 4)
The embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The present embodiment shows a keyboard-less information terminal device including the information processing apparatus according to the first or second embodiment.
[0111]
FIG. 12A shows an information terminal device 2000 having a www browsing function, a communication function such as an electronic mail, and the like, which is equipped with a digital camera 2001 and uses the information processing apparatus of the present invention.
[0112]
FIG. 12B illustrates an electronic notebook 2100 having a communication function, which uses the information processing apparatus of the present invention.
[0113]
Since the input surface of the touch panel of the information processing apparatus of the present invention is a light guide plate and has a very simple structure and is resistant to physical shock, it is suitable for a portable information terminal device as shown in FIG.
[0114]
Further, the information processing apparatus of the present invention can be applied not only to the information terminal device shown in FIG. 12 but also to any electronic device that has conventionally used a touch panel. For example, the present invention can also be used for ticket machines, cash dispensers (ATMs), office automation equipment such as facsimile machines and copiers.
[0115]
(Embodiment 5)
In the information processing apparatuses of the first to fourth embodiments, an LCD panel using a nematic liquid crystal is used as a display apparatus. However, a display apparatus using any display medium whose optical characteristics change according to an applied voltage is used. Can also be used. For example, among the liquid crystals, ferroelectric liquid crystals and antiferroelectric liquid crystals can also be used. An organic EL panel or the like can also be used.
【The invention's effect】
Since the information processing apparatus of this embodiment uses a field sequential drive type LCD panel, high-definition display is possible. Therefore, when the user confirms the display on the LCD panel and inputs information by the touch panel, the intended point can be surely touched, so that an input mistake can be prevented.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an embodiment of an information processing apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of an embodiment of an information processing apparatus according to the present invention.
FIG. 3 is a timing chart of a field sequential driving method.
FIG. 4 is an enlarged view of an image display unit of an LCD panel of a field sequential driving method and an enlarged view of an image display unit of a conventional LCD panel.
FIG. 5 is a schematic configuration diagram of a touch panel according to an embodiment of the information processing apparatus of the present invention.
FIG. 6 is a diagram of an input pen according to an embodiment of the information processing apparatus of the present invention.
FIG. 7 is a diagram illustrating an operation of a touch panel according to an embodiment of the information processing apparatus of the present invention.
FIG. 8 is a schematic configuration diagram of an embodiment of an information processing apparatus according to the present invention.
FIG. 9 is a schematic configuration diagram of a touch panel according to an embodiment of the information processing apparatus of the present invention.
FIG. 10 is a diagram showing a method for manufacturing an LCD panel according to an embodiment of the information processing apparatus of the present invention.
FIG. 11 is a diagram showing a method for manufacturing an LCD panel according to an embodiment of the information processing apparatus of the present invention.
FIG. 12 is a diagram showing an embodiment of an information processing apparatus of the present invention.
FIG. 13 is a diagram showing a conventional touch panel.
FIG. 14 is a diagram showing a conventional touch panel.
[Explanation of symbols]
101 LCD panel
102 LED backlight
102-1 LED
103 Touch panel
104 Computer part

Claims

A field sequential display device comprising: a backlight that supplies light of three colors; and an image display unit that forms an image of one frame by sequentially time-dividing three subframes corresponding to the three colors of light. ,
A light guide plate made of a translucent material, a photosensor array having a light receiving surface facing the side surface of the light guide plate, a prism lens sheet having an output surface facing the side surface of the light guide plate facing the side surface, and the prism lens A touch panel having illumination means for illuminating the incident surface of the sheet;
Have
A pair of prism lens sheets is inserted between the side surface of the light guide plate and the photosensor array,
The pair of prism lens sheets is composed of two prism sheets whose prism surfaces are orthogonal to each other.

In claim 1 ,
The three colors of light are supplied from a red LED, a green LED and a blue LED.

A liquid crystal display device;
A light guide plate made of a translucent material, a photosensor array having a light receiving surface facing the side surface of the light guide plate, a prism lens sheet having an output surface facing the side surface of the light guide plate facing the side surface, and the lens sheet A touch panel having illumination means for illuminating the incident surface of
Have
A pair of prism lens sheets is inserted between the side surface of the light guide plate and the photosensor array,
The pair of prism lens sheets is composed of two prism sheets whose prism surfaces are orthogonal to each other.

In claim 3 ,
The liquid crystal display device performs field sequential driving.

An EL panel;
A light guide plate made of a translucent material, a photosensor array having a light receiving surface facing the side surface of the light guide plate, a prism lens sheet having an output surface facing the side surface of the light guide plate facing the side surface, and the lens sheet A touch panel having illumination means for illuminating the incident surface of
Have
A pair of prism lens sheets is inserted between the side surface of the light guide plate and the photosensor array,
The pair of prism lens sheets is composed of two prism sheets whose prism surfaces are orthogonal to each other.

In any one of Claims 1 thru | or 5 ,
The translucent material has an index of refraction of 1.4 to 1.7.

In claims 1 to 6 ,
An electronic apparatus, wherein a plurality of prismatic or semi-cylindrical convex portions are formed on the exit surface of the lens sheet.

It said illuminating means according to any one of claims 1 to 7, the electronic device characterized by having a LED.

The touch panel according to any one of claims 1 to 8 , wherein the touch panel includes an input pen for contacting the surface of the light guide plate.
An electronic device, wherein a portion of the input pen that contacts the light guide plate is formed of a light transmissive material having a refractive index equal to or greater than that of the light transmissive material forming the light guide plate.

The touch panel according to any one of claims 1 to 9 , wherein the touch panel has an input pen for contacting the surface of the light guide plate,
The electronic device according to claim 1, wherein a pen tip of the input pen is formed of a material that absorbs illumination light from the illumination unit.