CN102317891A - 触摸面板输入系统和输入笔 - Google Patents

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薮田浩志
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Abstract

本发明的触摸面板输入系统包括触摸面板一体型液晶显示装置(100)和对其进行输入的输入笔(60)。液晶显示装置(100)具备：液晶面板(20)，其具有多个光传感元件(30)；以及背光源(10)，其具有发出红外光的红色LED(12)。在液晶面板(20)中，在光传感元件(30)上设有使红外区域的光选择性地透射的红外光透射部(24a)。另外，在输入笔(60)的顶端部设有红外光反射部件(62)。由此，得到能进行精度高的探测的触摸面板输入系统。

Description

触摸面板输入系统和输入笔
技术领域
本发明涉及输入系统，该输入系统包括具备触摸面板功能的触摸面板一体型液晶显示装置、和为了对其进行输入而使用的输入笔。
背景技术
在液晶显示装置中开发出如下触摸面板一体型液晶显示装置：其具备当由输入用的笔等触摸面板表面时能检测该触摸的位置的触摸面板(区域传感器)功能。
作为这样的触摸面板一体型液晶显示装置，近年来，按图像显示区域内的每个像素(或者以多个像素为单位)具备光敏二极管、光敏晶体管等光传感元件的液晶显示装置的开发正在进展(例如，参照专利文献1)。这样，按每个像素内置光传感元件，由此能在通常的液晶显示装置中实现作为区域传感器的功能(具体为扫描功能、触摸面板功能等)。即，上述光传感元件发挥作为区域传感器的功能，由此能实现触摸面板(或者扫描)一体型液晶显示装置。
在这样的触摸面板一体型液晶显示装置中，光传感元件捕捉映在显示面板上的笔或者手指作为图像，探测笔尖或者指尖的位置来进行位置检测。因此，在触摸面板一体型显示装置中，为了光传感元件能更可靠地探测笔输入的位置，考虑到在输入笔上设置发光二极管等光源的构成。
由此，在带光源的输入笔中，发光二极管的光从笔尖照射到液晶显示面板，因此得到了设于液晶显示面板内的光传感元件更容易识别笔的位置的效果。
而且，在专利文献2中公开了如下光笔：其利用由显示装置产生的光对显示装置提供传感光。在该光笔中设有光变换部，该光变换部具有使笔尖反射光的功能。利用该光变换部反射液晶面板等显示装置的背光源光，由面板内的光检测元件检测它，实现了笔的输入。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本公开专利公报“特开2006-18219号公报(公开日：2006年1月19日)”
专利文献2：日本公开专利公报“特开2005-85265号公报(公开日：2005年3月31日)”
发明内容
发明要解决的问题
但是，专利文献2所公开的光笔利用为了显示装置的显示而设置的背光源的光来检测输入位置，因此传感器的输出会依赖于在显示装置上显示的图像的亮度而发生变化。即，具有如下问题：当进行黑显示时，不能利用光笔探测输入位置。
这样，在现有的触摸面板一体型液晶显示装置中，如下情况成为问题：根据在液晶面板上显示的图像，光传感器的探测精度有时会下降。
本发明是鉴于上述问题而完成的，目的在于实现如下触摸面板输入系统：其具备能进行精度更高的探测的输入笔。
用于解决问题的方案
为了解决上述问题，本发明的触摸面板输入系统的特征在于，具备：液晶显示装置，其具有液晶面板和背光源，上述液晶面板具有多个对接受的光的强度进行探测的光传感元件，并具有通过各光传感元件探测面板表面上的图像而检测从外部输入的位置的区域传感器功能，上述背光源具有发出红外光的光源；以及输入笔，其对上述液晶显示装置进行输入，在上述输入笔的顶端部设有红外光反射部件，并且，在设于上述液晶面板中的各光传感元件上设有红外光透射部，上述红外光透射部使红外区域的光比红外区域外的光透射得多。
根据上述的构成，当输入笔触摸了液晶显示装置的表面上的某位置时，设于输入笔的顶端部的红外光反射部件能效率良好地反射从背光源照射的红外光。并且，该反射光在设于液晶面板内的光传感元件中被检测。此外，在光传感元件上设有使红外光选择性地透射的红外光透射部，因此在光传感元件中，能进行不是与可见光的强度而是与红外光的强度相应的输出。
综上所述，在本发明的触摸面板输入系统中，利用与显示图像的亮度无关的红外光进行输入位置的检测，因此传感器的输出不会依赖于在液晶面板上显示的图像的亮度而发生变化，能进行精度高的位置检测。
在此，作为上述红外光反射部件的材质的具体例，可列举聚碳酸酯、铝等。
在本发明的触摸面板输入系统中，上述红外光反射部件的顶端可以为凸形状，上述凸形状的最顶端部的曲率半径可以大于等于0.6mm。
在此，所谓上述红外光反射部件的顶端指接触到液晶显示装置的表面的部分。根据上述的构成，能可靠地检测输入笔的输入位置。
另外，上述凸形状的最顶端部的曲率半径可以小于等于2.0mm。由此，能使输入笔的顶端部形成为弯曲的形状。
另外，上述凸形状的最顶端部的曲率半径可以为1.5mm。
根据上述的构成，在使输入笔相对于液晶显示装置的表面的倾斜角度发生变化的情况下，也能在设于输入位置之下的光传感元件中得到大致恒定的传感器输出。
在本发明的触摸面板输入系统中，上述红外光反射部件的顶端可以为凹形状的面。
根据上述的构成，红外光反射部件的顶端为凹形状的面(凹面)，由此能使由凹面反射的光聚光。由此，由输入笔的顶端所反射的光在设于液晶面板中的光传感元件上聚光，能提高传感器输出。因此，能进行精度更高的位置检测。
在本发明的触摸面板输入系统中，可以在上述凹形状的面的一部分形成有遮光部。
在本发明的触摸面板输入系统中，可以在上述红外光反射部件的更顶端设有凸透镜。
在本发明的触摸面板输入系统中，上述红外光反射部件可以为聚碳酸酯或者铝。根据该构成，能使红外线的反射率大于等于90％。
为了解决上述问题，本发明的输入笔的特征在于，对液晶显示装置进行输入，上述液晶显示装置具有多个对接受的光的强度进行探测的光传感元件，并具有通过各光传感元件探测面板表面上的图像而检测从外部输入的位置的区域传感器功能，在上述输入笔的顶端部设有红外光反射部件，并且，上述红外光反射部件为其最顶端部的曲率半径大于等于0.6mm的凸形状。
在此，所谓红外光反射部件的最顶端部是当使输入笔接触液晶显示装置的表面时与液晶显示装置的表面接触的部分。根据上述的构成，得到了能更可靠地检测输入位置的输入笔。
另外，在上述的输入笔中，上述最顶端部的曲率半径可以小于等于2.0mm。由此，能使输入笔的顶端部形成为弯曲的形状。
另外，在上述的输入笔中，上述曲率半径可以是1.5mm。
根据上述的构成，在使输入笔相对于液晶显示装置的表面的倾斜角度变化的情况下，也能在设于液晶显示装置中的光传感元件中得到相对于笔输入为大致恒定的传感器输出。
另外，在本发明的输入笔中，上述红外光反射部件可以为聚碳酸酯或者铝。根据该构成，能使红外线的反射率大于等于90％。
为了解决上述问题，本发明的输入笔的特征在于，对液晶显示装置进行输入，上述液晶显示装置具有多个对接受的光的强度进行探测的光传感元件，并具有通过各光传感元件探测面板表面上的图像而检测从外部输入的位置的区域传感器功能，在上述输入笔的顶端部设有红外光反射部件，并且上述红外光反射部件的顶端为凹形状的面。
根据上述的构成，红外光反射部件的顶端为凹形状的面(凹面)，由此能使由该凹面反射的光聚光。由此，由输入笔的顶端所反射的光在设于液晶显示装置中的光传感元件上聚光，能提高传感器输出。因此，能进行精度更高的位置检测。
在本发明的输入笔中，可以在上述凹形状的面的一部分形成有遮光部。
在本发明的输入笔中，可以在上述红外光反射部件的更顶端侧设有凸透镜。
在本发明的输入笔中，上述红外光反射部件可以为聚碳酸酯或者铝。根据该构成，能使红外线的反射率大于等于90％。
发明效果
在本发明的触摸面板输入系统中，在上述输入笔的顶端部设有红外光反射部件，并且，在设于上述液晶面板中的各光传感元件上设有使红外区域的光比红外区域外的光透射得多的红外光透射部。
因此，根据本发明的触摸面板输入系统，传感器的输出不依赖于在液晶面板上显示的图像的亮度而发生变化，能进行精度高的位置检测。
附图说明
图1是示出本发明的一实施方式的触摸面板输入系统的构成的示意图。
图2是示出图1所示的触摸面板输入系统的输入笔的构成的图。
图3是示出图1所示的触摸面板输入系统中的、液晶显示装置的面板表面与输入笔之间的位置关系的示意图。
图4是示出在图2所示的输入笔中，输入笔相对于液晶面板的表面的角度θ为90度的情况下的、输入笔到面板表面的距离d与传感器输出之间的关系的坐标图。
图5是示出在图2所示的输入笔中，输入笔与液晶面板的表面的距离d为0mm的情况下的、输入笔相对于面板表面的角度θ与传感器输出之间的关系的坐标图。
图6(a)～(c)是示出输入笔的顶端部的构成的其它例的图。
图7是示出在具有图6的(a)所示的顶端形状的输入笔中，输入笔相对于液晶面板的表面的角度θ为90度的情况下的、输入笔到面板表面的距离d与传感器输出之间的关系的坐标图。
图8是示出在具有图6的(a)所示的顶端形状的输入笔中，输入笔与液晶面板的表面之间的距离d为0mm的情况下的、输入笔相对于面板表面的角度θ与传感器输出之间的关系的坐标图。
图9是示出在具有图6的(b)所示的顶端形状的输入笔中，输入笔相对于液晶面板的表面的角度θ为90度的情况下的、输入笔到面板表面的距离d与传感器输出之间的关系的坐标图。
图10是示出在具有图6的(b)所示的顶端形状的输入笔中，输入笔与液晶面板的表面的距离d为0mm的情况下的、输入笔相对于面板表面的角度θ与传感器输出之间的关系的坐标图。
图11是示出在具有图6的(c)所示的顶端形状的输入笔中，输入笔相对于液晶面板的表面的角度θ为90度的情况下的、输入笔到面板表面的距离d与传感器输出之间的关系的坐标图。
图12是示出在具有图6的(c)所示的顶端形状的输入笔中，输入笔与液晶面板的表面的距离d为0mm的情况下的、输入笔相对于面板表面的角度θ与传感器输出之间的关系的坐标图。
图13(a)和(b)是示出在使用现有的输入笔对现有的触摸面板一体型液晶显示装置进行字符输入的情况下显示于液晶面板上的字符的例子的图。(a)是在本来不应该相连的部位相连地显示输入字符的情况下的例子。(b)是在本来应该相连的部位中断地显示输入字符的情况下的例子。
具体实施方式
当基于图1～图12对本发明的一实施方式进行说明时则如下所述。此外，本发明并不限定于此。
在本实施方式中对触摸面板输入系统进行说明，该触摸面板输入系统包括：触摸面板一体型液晶显示装置，其具备触摸面板功能；以及输入笔，其通过接触该液晶显示装置的面板表面而进行信息输入。此外，本实施方式的液晶显示装置也具有使利用输入笔所触摸的位置显示于液晶面板上的功能。由此，当利用输入笔在液晶面板上写入字符、图画时，能使其作为图像显示于液晶面板上。
首先，参照图1说明本实施方式的触摸面板一体型液晶显示装置的构成。图1所示的触摸面板一体型液晶显示装置100(也称为液晶显示装置100)具有如下触摸面板功能：通过由按每个像素设置的光传感元件探测显示面板表面的图像而检测输入位置。
如图1所示，本实施方式的触摸面板一体型液晶显示装置100具备：液晶面板20；以及背光源10，其设于液晶面板的背面侧，对该液晶面板照射光。
在背光源10中设有发出白色光的白色LED 11和发出红外光的红外LED 12这两种光源。以往，白色LED一般作为用于显示图像的光源而被使用。另一方面，红外LED用于利用光传感元件30进行输入笔60的输入位置的检测。即，在液晶显示装置100中，利用红外LED照射的红外线被设于输入笔60上的红外光反射部件反射，该反射的光由光传感元件30传感，由此进行输入位置的检测。
此外，在本实施方式中，作为使用于背光源10的光源，使用了白色LED和红外LED这样的发出不同波长区域的光的不同光源，但是在本发明中不限定于此，可以仅使用一种能产生从可见光到红外光为止的波长区域的光的LED。
液晶面板20具备由多个像素排列成矩阵状的有源矩阵基板21、和以与其相对的方式配置的相对基板22，而且具有在这两个基板之间夹持有作为显示介质的液晶层23的结构。
在有源矩阵基板21和相对基板22的外侧分别设有表侧偏光板40a和里侧偏光板40b。
各偏光板40a和40b发挥作为起偏镜的作用。例如，在被封入液晶层的液晶材料为垂直取向型的情况下，通过将表侧偏光板40a的偏振方向和里侧偏光板40b的偏振方向以彼此处于正交尼科尔关系的方式配置，能实现常黑显示模式的液晶显示装置。
此外，虽然未图示，但是可以在相对基板22与表侧偏光板40a之间、以及在有源矩阵基板21与里侧偏光板40b之间分别设有表侧相位差板和里侧相位差板作为光学补偿元件。例如在被封入液晶层的液晶材料为垂直取向型的情况下，以透射率的改善、视角特性的改善为目的而配置表侧相位差板和里侧相位差板。但是，即使是不设置这些相位差板的构成也能进行显示。
在有源矩阵基板21上设有用于驱动各像素的作为开关元件的TFT、取向膜(未图示)、以及光传感元件30等。
另外，在相对基板22上形成有彩色滤光片层24、相对电极以及取向膜(未图示)等。彩色滤光片层24包括：着色部，其具有红(R)、绿(G)、蓝(B)各个颜色；黑矩阵；以及红外光透射部24a，其仅透射从面板表面(检测对象面)100a射入到光传感元件30的光中的红外区域的光。
作为红外光透射部24a的结构，例如能列举红色的彩色滤光片和蓝色的彩色滤光片的层叠结构、或者红色的颜料、绿色的颜料、以及蓝色的颜料的混合物。利用这样的结构，在红外光透射部24a中，能遮挡从检测对象面100a射入的光中的红外区域的光以外的光，而仅使红外区域的光向光传感元件30侧透射。
此外，红外光透射部24a的结构不限定于上述的结构。另外，在本发明中，只要是光传感元件30能选择性地传感红外光的构成即可，所以不限定于红外光透射部24a被组装到彩色滤光片层24中的构成。但是，在使用作为彩色滤光片的原料的着色颜料形成红外光透射部24a的情况下，通过组装到彩色滤光片层24内，能简化制造工艺。
本发明中的红外光透射部只要设于光传感元件30上(检测对象面100a与各光传感元件30之间)、并使红外区域的光比红外区域外的光透射得更多即可。
如上所述，在本实施方式的触摸面板一体型液晶显示装置100中，在各像素区域中设有光传感元件30，由此实现了区域传感器。并且，在输入笔接触了液晶显示装置100的表面(检测对象面100a)的特定位置的情况下，光传感元件30能读出该位置，对装置输入信息，或者执行作为目的的动作。这样，在本实施方式的液晶显示装置100中，能利用光传感元件30实现触摸面板功能。
而且，在液晶显示装置100中，当利用输入笔60在液晶面板20上写入字符、图画时，能将其作为图像显示于液晶面板20上。
光传感元件30由光敏二极管或者光敏晶体管形成，通过使与接受的光的强度相应的电流流过而探测受光量。TFT和光传感元件30可以是利用大致相同的工艺在有源矩阵基板21上形成为单片。即，光传感元件30的一部分构成部件可以与TFT的一部分构成部件同时形成。这样的光传感元件的形成方法能依据现有公知的光传感元件内置型的液晶显示装置的制造方法来进行。
此外，在本发明中，光传感元件可以不按每个像素设置，例如可以是按具有R、G、B中的任一个彩色滤光片的每个像素具备光传感器的构成。
另外，在图1中也示出了用于将由光传感元件30识别出的输入笔60的输入位置显示于液晶面板20上的构成。
如图1所示，利用各光传感元件30所探测的输入笔60的输入信息(传感图像输入信号)被发送到识别引擎LSI71。在识别引擎LSI(识别算法)71中，利用传感图像解析来计算输入位置(由输入笔60所触摸的位置)作为识别点。即，在识别引擎LSI71中，基于由各光传感元件30探测的受光量(受光信号)，计算对液晶面板的表面(检测对象面100a)触摸的输入笔60的坐标。此外，在识别引擎LSI71中，对于各识别点，也关联地得到其输入时刻的信息。
识别引擎LSI71将识别点及其输入时刻的信息作为识别点信息向插值软件72发送。在插值软件72中，追踪识别点随时间的变化，由此，在即使在某时刻不存在识别点也能根据其前后的识别点的信息预测出笔位置的情况下，假设存在该时刻的识别点而生成数据。由插值软件72生成的数据作为显示图像输出信号被输出到液晶面板20。由此，在液晶面板20上显示由输入笔60输入的字符等。
液晶显示装置100通过具有上述的构成，能在使液晶面板20显示图像的状态下利用输入笔60输入字符、图画等，并将其作为图像显示于液晶面板20上。由此，液晶显示装置100能应用于例如可针对拍摄的照片进行注解输入的数码相机、或者以可执行的状态内置有绘图软件的电子游戏机等。
接下来，说明一下为了针对上述的触摸面板一体型液晶显示装置100进行触摸面板输入而使用的输入笔的构成。
如图1所示，输入笔60包括主体部61和设于顶端部的红外光反射部件62。
主体部61是与一般被用作触摸面板一体型液晶显示装置的输入笔的输入笔同样的构成。另外，红外光反射部件62由反射红外光的材质形成。
作为反射红外光的材质，优选红外线的反射率大于等于50％的材质，更优选大于等于90％的材质。作为红外光反射部件62的具体材料可列举聚碳酸酯、铝等。聚碳酸酯的红外线反射率为94％。另外，铝的红外线反射率为90％。
本实施方式的触摸面板输入系统如上所述从除了将照射可见光的白色LED作为光源之外，还将照射红外光的红外LED作为光源的背光源10对液晶面板20照射光。另外，在构成触摸面板输入系统的输入笔60的笔尖上设有红外光反射部件。而且，在光传感元件30上设有选择性地透射红外光的红外光透射部24a。
根据上述的构成，当输入笔60触摸液晶显示装置100的表面100a上的某位置时，设于输入笔60的顶端的红外光反射部件62能效率良好地反射从背光源10照射的红外光。并且，该反射光在光传感元件30中被检测。此外，在光传感元件30上设有选择性地透射红外光的红外光透射部24a，因此能在光传感元件30中进行与红外光的强度相应的输出。
综上所述，在本实施方式的触摸面板输入系统中，传感器的输出不依赖于在液晶面板20上显示的图像的亮度而发生变化，能进行精度高的位置检测。
接下来，对本发明的触摸面板输入系统的更优选的方式例进行说明。在此之前，说明一下使用现有的输入笔对现有的触摸面板一体型液晶显示装置进行触摸面板输入的情况下的问题。
例如，在用专利文献2记载的光笔进行触摸面板输入的情况下，在笔尖接触到面板表面的情况与未接触到面板表面的情况之间，内置于液晶显示装置中的光传感元件接受的光量不会较大地变化。因此，难以明确地进行输入笔触摸了显示面板的情况与未触摸的情况之间的识别。
另外，当笔相对于液晶显示装置的表面的倾斜度变化时，来自笔的反射强度不同，因此产生如下问题：即使在对相同位置进行了输入的情况下，传感器输出也根据笔的倾斜度而不同。
但是，在近来的触摸面板一体型液晶显示装置中也存在能使用输入笔在液晶面板上显示字符等输入信息的液晶显示装置。在这样的液晶显示装置中，当不能正确地识别输入笔对面板表面的触摸、非触摸时，如图13的(a)所示，在本来不应该相连的部位相连地显示出输入字符。这是因为：即使输入笔离开面板表面，也被识别为有笔输入而描绘线。另一方面，在当输入笔相对于面板表面较大地倾斜时传感器输出就下降的液晶显示装置中，输入的字符根据输入笔的倾斜度而中断，如图13的(b)所示，显示在本来应该相连的部位不相连的字符。
因此，下面列举能解决上述问题的更优选的方式例。
在图2中示出本实施方式的输入笔60的具体例。在图2所示的例子中，红外光反射部件62的材质为聚碳酸酯。另外，红外光反射部件62的最顶端部表面为曲率半径R是1.5mm的凸型的曲面形状，红外光反射部件62的长度l为4mm。在此，所谓红外光反射部件62的长度指从红外光反射部件62的最顶端部到与主体部61的连接部分为止的长度。
在此，下面说明一下对使用图2所示的输入笔60对液晶显示装置100进行了触摸面板输入的情况下的、输入笔60相对于面板表面100a的位置(距离和倾斜度)与传感器输出之间的关系进行调整的结果。
在图3中示出液晶显示装置100的面板表面100a与输入笔60之间的位置关系。如图3所示，将从面板表面100a到输入笔60的最顶端部为止的距离设为d，将输入笔60相对于面板表面100a的倾斜角度设为θ。
在图4中示出在θ＝90°的情况下的、距离d与光传感元件30的输出(传感信号强度)之间的关系。另外，在图5中示出在d＝0mm(即，输入笔60触摸了面板表面100a的状态)的情况下的、角度θ与传感器输出(传感信号强度)之间的关系。此外，在图5中示出使θ从45度变化到90度为止的情况下的结果。
如图4所示，可确认：随着距离d变大(随着输入笔60的笔尖离开面板表面100a)，传感器输出下降。另外，如图5所示，可确认：即使使输入笔60的角度θ在45度～90度之间变化，传感器输出也在0.5左右，是大致恒定的。
这样，通过将输入笔60的红外光反射部件62形成为图2所示的形状，在使输入笔60相对于液晶显示装置100的表面(检测对象面)100a的倾斜角度在45度～90度之间进行各种各样变化的情况下，也能在设于输入位置之下的光传感元件中得到大致恒定的传感器输出。此外，在圆珠笔等通常的笔具中所规定的使用角度(实际使用所需的角度)为50度～90度的范围内。因此，如果在输入笔的倾斜角度为45度～90度的范围内能得到恒定的传感器输出，则在实际使用中能进行良好的位置检测。
如上所述，在本实施方式中，通过使输入笔60的笔尖形状最佳化，即使使笔倾斜也能得到恒定的传感器输出。
而且，基于图4所示的结果，在输入笔60具有图2所示的形状的情况下，在识别引擎LSI71中设定为“当传感器输出大于等于0.4时判定为有识别点”。由此，如图4所示，在距离d小于等于约0.5mm的情况下，识别点被输出，当距离d大于约0.5mm时，识别点不被输出。此外，该识别点的判断在使输入笔60倾斜到45度程度的情况下也能同样进行(参照图5)。
如上所述，在识别引擎LSI71中，设定传感器输出的阈值，在基于来自光传感元件30的信号得到了大于等于该阈值的传感器输出的情况下，识别引擎LSI71也能作为识别点进行输出。据此，能明确地进行输入笔60触摸了液晶显示装置的表面100a的情况与未触摸的情况之间的识别。
关于输入笔的单纯的触摸动作，利用上述的方式例能进行精度足够高的位置检测。但是，在要利用输入笔输入手写字符等并使其显示于液晶面板上的情况下，因为较快地移动笔，有时笔尖一瞬间离开大于等于0.5mm。该瞬间不存在识别点，因此成为到处产生中断的字符(参照图13的(b))。
作为用于消除这样的问题的构成，在液晶显示装置100中设有插值软件72。插值软件72通过追踪识别点随时间的变化，即使在某时刻不存在识别点，也根据其前后的识别点的信息预测出笔位置并作为识别点输出。由此，能在识别点与识别点之间(未被识别的部分)进行插值而输出正确的字符。
根据上述的构成，能实现不只良好地进行触摸动作、也能良好地进行字符输入的触摸面板输入系统。
此外，上述的输入笔的形状为本发明的优选的一例，但本发明不限定于上述的构成。例如，优选红外光反射部件62的最顶端部的曲率半径为1.5mm。但是，当考虑到设于液晶显示装置100上的传感器系统的灵敏度界限(具体为大于等于传感器的噪声水平的1.5倍)时，认为能检测到使输入笔60的顶端部的曲率半径下降到R＝1.5mm的约4成的程度的情况下的传感器输出。因此，优选红外光反射部件62的最顶端部的曲率半径大于等于1.5(mm)×0.4＝0.6(mm)。由此，能利用液晶显示装置100内的传感器系统可靠地探测输入笔60的输入位置。
另一方面，输入笔60的顶端部的曲率半径R越大则传感器输出越大，S/N比提高。因此，从提高传感器输出的精度的观点来看，曲率半径R的上限值没有特别限制。但是，一般作为输入字符的笔而期望的曲率半径R的上限值为2.0mm。这是因为：当R大于等于2.0mm时，顶端变得过于平坦。综上所述，优选输入笔60的顶端部的曲率半径R小于等于2.0mm。
另外，本发明中的输入笔的顶端部(红外光反射部件)的形状可以为上述的凸形状，但是也可以具有凹面。在图6的(a)～(c)中示出了设于输入笔60的顶端的红外光反射部件的其它结构的例子。
图6的(a)所示的输入笔60的设于主体部61的顶端部的红外光反射部件62b的顶端为凹形状的面(凹面)。根据该结构，能使由红外光反射部件62b的凹面反射的光聚光。由此，由输入笔的顶端所反射的光在设于液晶面板中的光传感元件上聚光，能提高传感器输出。因此，能进行精度更高的位置检测。
另外，在上述的构成中，优选以当输入笔60接触了面板表面100a时由上述凹面反射的光在光传感元件30上具有焦点的方式设定上述凹面的曲率。由此，当非触摸时，焦点不落在光传感元件30上，传感器输出急剧下降，因此能更明确地进行输入笔触摸了面板表面时与非触摸时之间的识别。
而且，在图6的(b)所示的输入笔60中，红外光反射部件62c具有与图6的(a)同样的凹面，并且在该凹面的一部分形成有遮光部63。由此，在使输入笔60的角度θ变化的情况下也能将传感器输出保持为恒定。
如上所述，通过将输入笔60的顶端形成为凹形状的反射面，在相对于笔的凹面的中央部为90度方向(相对于凹面的中央的切线为90度的方向)上聚光效果变得最强。通过对该聚光效果最大的凹面的中央部进行遮光，抑制了90度方向的输出，能使输入笔60的角度θ为90度时的传感器输出与输入笔60较斜地倾斜时的传感器输出相同，使其一致。这样，如图6的(b)所示，通过在凹面的中央部设置遮光部，能利用凹面的反射原理抑制90度方向的输出，因此在使输入笔的角度θ变化的情况下也能使传感器输出保持为恒定。
因此，优选上述遮光部63设于上述凹面的中央部。
另外，在图6的(c)所示的输入笔60中，红外光反射部件62d具有与图6的(a)同样的凹面，并且在上述红外光反射部件62c的靠顶端侧设有凸透镜64。
这样，通过组合凹形状的镜面(反射面)和凸透镜，在射入的光由该凸透镜折射并由凹面反射后，再从凸透镜射出时发生折射，由此能在射入的方向使光返回(即，使其反射而重新返回)。由此，在使输入笔60更大地倾斜的情况下(即，在输入笔60的角度θ从90度开始更大地离开的情况下)，也能将传感器输出保持为恒定。
在此，下面说明一下对使用图6的(a)～(c)所示的各输入笔60对液晶显示装置100进行了触摸面板输入的情况下的、输入笔60相对于面板表面100a的位置(距离和倾斜度)与传感器输出之间的关系进行调整的结果。
关于液晶显示装置100的面板表面100a与输入笔60之间的位置关系，与上述同样，将从面板表面100a到输入笔60的最顶端部为止的距离设为d，将输入笔60相对于面板表面100a的倾斜角度设为θ(参照图3)。
在图7中示出在具有图6的(a)所示的结构的红外光反射部件62b的输入笔60中，θ＝90°的情况下的、距离d与光传感元件30的输出(传感信号强度)之间的关系。另外，在图8中示出d＝0mm(即，输入笔60触摸了面板表面100a的状态)的情况下的、角度θ与传感器输出(传感信号强度)之间的关系。此外，在图8中示出使θ从30度变化到90度为止的情况下的结果。
如图7所示，可确认：随着距离d变大(随着输入笔60的笔尖离开面板表面100a)，传感器输出下降。此外，如果与图4比较则可知：如果使用由具有凹形状的面(凹面)的红外光反射部件62b构成的输入笔60，则与使用由凸形状的红外光反射部件62构成的输入笔60的情况相比能得到较高的传感器输出。但是，如图8所示，可知：在输入笔60的角度θ为30度～90度的范围内，传感器输出较大地变化，传感器输出的角度依存性较大。
基于图7所示的结果，在输入笔60具有图6的(a)所示的形状的情况下，在识别引擎LSI71中设定为“当传感器输出大于等于0.68时判定为有识别点”。由此，如图7的虚线所示，在距离d小于等于约2.0mm的情况下识别点被输出，当距离d大于约2.0mm时识别点不被输出。
如上所述，在识别引擎LSI71中，设定传感器输出的阈值，在基于来自光传感元件30的信号得到了大于等于该阈值的传感器输出的情况下，识别引擎LSI71能将其作为识别点进行输出。据此，能明确地进行输入笔60触摸了液晶显示装置的表面100a的情况与未触摸的情况之间的识别。
另外，如上所述，在识别引擎LSI71中设定为“当传感器输出大于等于0.68时判定为有识别点”时，如图8的虚线所示，在输入笔60的角度θ为50度～90度的范围内，在触摸了面板表面的情况下，判定为有识别点。这样，在输入笔的倾斜角度为50度～90度的范围内，如果得到有识别点的判定，则在实际使用中能进行良好的位置检测。
在图9中示出在具有图6的(b)所示的结构的红外光反射部件62c的输入笔60中，θ＝90°的情况下的、距离d与光传感元件30的输出(传感信号强度)之间的关系。另外，在图10中示出d＝0mm(即，输入笔60触摸了面板表面100a的状态)的情况下的、角度θ与传感器输出(传感信号强度)之间的关系。此外，在图10中示出使θ从30度变化到90度为止的情况下的结果。
如图9所示，可确认：随着距离d变大(随着输入笔60的笔尖离开面板表面100a)，传感器输出下降。另外，如图10所示，可确认：即使使输入笔60的角度θ在30度～90度之间变化，传感器输出也是在0.4～0.5之间大致恒定的。
这样，通过使输入笔60形成为图6的(b)所示的结构，在使输入笔60相对于液晶显示装置100的表面(检测对象面)100a的倾斜角度在30度～90度之间进行各种各样变化的情况下，也能在设于输入位置之下的光传感元件中得到大致恒定的传感器输出。
而且，基于图9所示的结果，在输入笔60具有图6的(b)所示的结构的情况下，在识别引擎LSI71中设定为“当传感器输出大于等于0.35时判定为有识别点”。由此，如图9所示，在距离d小于等于约1.0mm的情况下识别点被输出，当距离d大于约1.0mm时识别点不被输出。此外，该识别点的判断在使输入笔60倾斜到30度程度的情况下也能同样进行(参照图10)。
如上所述，在识别引擎LSI71中，设定传感器输出的阈值，在基于来自光传感元件30的信号得到了大于等于该阈值的传感器输出的情况下，识别引擎LSI71能将其作为识别点进行输出。据此，能明确地进行输入笔60触摸了液晶显示装置的表面100a的情况与未触摸的情况之间的识别。
在图11中示出在具有图6的(c)所示的结构的红外光反射部件62d和凸透镜64的输入笔60中，θ＝90°的情况下的、距离d与光传感元件30的输出(传感信号强度)之间的关系。另外，在图12中示出d＝0mm(即，输入笔60触摸了面板表面100a的状态)的情况下的、角度θ与传感器输出(传感信号强度)之间的关系。此外，在图12中示出使θ从30度变化到90度为止的情况下的结果。
如图11所示，可确认：随着距离d变大(随着输入笔60的笔尖离开面板表面100a)，传感器输出下降。另外，如图12所示，即使使输入笔60的角度θ在30度～90度之间变化，传感器输出也是在0.4～0.6之间大致恒定的。
这样，通过使输入笔60形成为图6的(c)所示的结构，在输入笔60相对于液晶显示装置100的表面(检测对象面)100a的倾斜角度在30度～90度之间进行各种各样变化的情况下，也能在设于输入位置之下的光传感元件中得到大致恒定的传感器输出。
而且，基于图11所示的结果，在输入笔60具有图6的(c)所示的结构的情况下，在识别引擎LSI71中设定为“当传感器输出大于等于0.35时判定为有识别点”。由此，如图11所示，在距离d小于等于约1.0mm的情况下识别点被输出，当距离d大于约1.0mm时识别点不被输出。此外，该识别点的判断在使输入笔60倾斜到30度程度的情况下也能同样进行(参照图12)。
如上所述，在识别引擎LSI71中，设定传感器输出的阈值，在基于来自光传感元件30的信号得到了大于等于该阈值的传感器输出的情况下，识别引擎LSI71能将其作为识别点进行输出。据此，能明确地进行输入笔60触摸了液晶显示装置的表面100a的情况与未触摸的情况之间的识别。
本发明并不限定于上述的实施方式，能在权利要求所示的范围内进行各种变更，适当组合在此公开的技术方案而得到的实施方式也包含在本发明的技术范围内。
工业上的可利用性
根据本发明的触摸面板输入系统，能在光传感器内置型的液晶显示装置中进行精度更高的位置检测。因此，本发明的触摸面板输入系统能应用于具有触摸面板功能的液晶显示装置。另外，根据本发明的触摸面板输入系统，能使用输入笔进行精度高的输入操作，并使输入的信息显示于液晶面板上，因此能应用于可针对拍摄的照片进行注解输入的数码相机、或者以可执行的状态内置有绘图软件的电子游戏机等。
附图标记说明
10背光源
11白色LED(光源)
12红外LED(光源)
20液晶面板
21有源矩阵基板
22相对基板
23液晶层
24彩色滤光片层
24a红外光透射部
30光传感元件
60输入笔
61主体部
62红外光反射部件
62b红外光反射部件
62c红外光反射部件
62d红外光反射部件
63遮光部
64凸透镜
71识别引擎LSI
72插值软件
100触摸面板一体型液晶显示装置(液晶显示装置)
100a面板表面(检测对象面)

Claims (16)

1.一种触摸面板输入系统，其特征在于，具备：
液晶显示装置，其具有液晶面板和背光源，上述液晶面板具有多个对接受的光的强度进行探测的光传感元件，并具有通过各光传感元件探测面板表面上的图像而检测从外部输入的位置的区域传感器功能，上述背光源具有发出红外光的光源；以及
输入笔，其对上述液晶显示装置进行输入，
在上述输入笔的顶端部设有红外光反射部件，
并且，在设于上述液晶面板中的各光传感元件上设有红外光透射部，上述红外光透射部使红外区域的光比红外区域外的光透射得多。
2.根据权利要求1所述的触摸面板输入系统，其特征在于，
上述红外光反射部件的顶端为凸形状，
上述凸形状的最顶端部的曲率半径大于等于0.6mm。
3.根据权利要求2所述的触摸面板输入系统，其特征在于，上述凸形状的最顶端部的曲率半径小于等于2.0mm。
4.根据权利要求2或3所述的触摸面板输入系统，其特征在于，上述凸形状的最顶端部的曲率半径为1.5mm。
5.根据权利要求1所述的触摸面板输入系统，其特征在于，上述红外光反射部件的顶端为凹形状的面。
6.根据权利要求5所述的触摸面板输入系统，其特征在于，在上述凹形状的面的一部分形成有遮光部。
7.根据权利要求5所述的触摸面板输入系统，其特征在于，在上述凹形状的红外光反射部件的更顶端设有凸透镜。
8.根据权利要求1～7中的任一项所述的触摸面板输入系统，其特征在于，上述红外光反射部件为聚碳酸酯或者铝。
9.一种输入笔，其特征在于，对液晶显示装置进行输入，上述液晶显示装置具有多个对接受的光的强度进行探测的光传感元件，并具有通过各光传感元件探测面板表面上的图像而检测从外部输入的位置的区域传感器功能，
在上述输入笔的顶端部设有红外光反射部件，
并且，上述红外光反射部件为其最顶端部的曲率半径大于等于0.6mm的凸形状。
10.根据权利要求9所述的输入笔，其特征在于，上述最顶端部的曲率半径小于等于2.0mm。
11.根据权利要求9或10所述的输入笔，其特征在于，上述曲率半径为1.5mm。
12.根据权利要求9～11中的任一项所述的输入笔，其特征在于，上述红外光反射部件为聚碳酸酯或者铝。
13.一种输入笔，其特征在于，对液晶显示装置进行输入，上述液晶显示装置具有多个对接受的光的强度进行探测的光传感元件，并具有通过各光传感元件探测面板表面上的图像而检测从外部输入的位置的区域传感器功能，
在上述输入笔的顶端部设有红外光反射部件，
并且，上述红外光反射部件的顶端为凹形状的面。
14.根据权利要求13所述的输入笔，其特征在于，在上述凹形状的面的一部分形成有遮光部。
15.根据权利要求13所述的输入笔，其特征在于，在上述凹形状的红外光反射部件的更顶端侧设有凸透镜。
16.根据权利要求13～15中的任一项所述的输入笔，其特征在于，上述红外光反射部件为聚碳酸酯或者铝。
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