JP2007279819A - Display device with touch panel - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、タッチパネル付き表示装置に関し、より特定的には、タッチ面が曲面であるタッチパネルを備えた表示装置に関する。 The present invention relates to a display device with a touch panel, and more particularly to a display device including a touch panel having a curved touch surface.
車載用の電子機器やゲーム機器などにおいて、機器の操作性を高めるために、タッチ面が曲面であるタッチパネル(以下、曲面タッチパネルという)を用いることが提案されている。しかしながら、曲面タッチパネルと共に使用されるディスプレイについては、今のところ、可撓性を有する平面ディスプレイを湾曲させて得られる円筒面状(アーチ状)のディスプレイですらまだ開発段階にあり、球面(ドーム状)や任意の曲面のディスプレイの実用化にはさらに時間がかかる。このため実用的には、曲面タッチパネルを平面ディスプレイと共に使用する形態が多いと考えられる。 In an in-vehicle electronic device, a game device, and the like, it has been proposed to use a touch panel having a curved touch surface (hereinafter referred to as a curved touch panel) in order to improve the operability of the device. However, for displays used with curved touch panels, at present, even cylindrical surface (arch-shaped) displays obtained by curving flexible flat displays are still in the development stage, and spherical (dome-shaped) ) And any curved surface display will take more time. Therefore, practically, it is considered that there are many forms in which a curved touch panel is used with a flat display.
図6は、曲面タッチパネルと平面ディスプレイとを備えたタッチパネル付き表示装置の外観を示す図である。図6において曲面タッチパネル1は、半球状のタッチ面を有する透明なタッチパネルである。曲面タッチパネル1の下には、曲面タッチパネル1が形成する空間内に平面の表示画面2を表示する表示装置(例えば、液晶表示装置)が設けられる。
FIG. 6 is a diagram illustrating an appearance of a display device with a touch panel including a curved touch panel and a flat display. In FIG. 6, a curved touch panel 1 is a transparent touch panel having a hemispherical touch surface. Below the curved touch panel 1, a display device (for example, a liquid crystal display device) that displays a
なお、本発明に関連する技術として、特許文献1には、接触部分が半球状またはドーム状のタッチパネルを備えた座標入力装置が開示されている。また、特許文献2には、曲面タッチパネルを備えた電気光学パネルが開示されている。
しかしながら、図6に示すタッチパネル付き表示装置には、曲面タッチパネル1が表示画面2から離れているために、利用者が表示装置を見る方向によって、タッチ位置がずれるという問題がある。例えば図6において、利用者が表示画面2内の点Pにタッチする場合を考える。曲面タッチパネル1の真上から点Pを見る利用者U1は、点Pにタッチしようとして、曲面タッチパネル1の頂上に位置する点Q1にタッチする。これに対して、斜めから点Pを見る利用者U2は、点Pにタッチしようとして、曲面タッチパネル1の頂上から離れた位置にある点Q2にタッチする。このように視線方向の違いに起因する位置のずれ(視差)があると、タッチ位置にずれが生じ、利用者からの入力を正しく検出できなくなる。
However, the display device with a touch panel shown in FIG. 6 has a problem that the touch position is shifted depending on the direction in which the user views the display device because the curved touch panel 1 is separated from the
それ故に、本発明は、視線方向の違いに起因するタッチ位置のずれを低減した曲面タッチパネル付き表示装置を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a display device with a curved touch panel in which a shift in a touch position caused by a difference in line-of-sight direction is reduced.
第1の発明は、タッチパネル付きの表示装置であって、
曲面状のタッチ面を有し、背面に光散乱層が設けられている静電容量方式のタッチパネルと、
前記タッチパネルの背面に画像を投射する画像投射部とを備える。
The first invention is a display device with a touch panel,
A capacitive touch panel having a curved touch surface and a light scattering layer on the back;
An image projection unit that projects an image on the back surface of the touch panel.
第2の発明は、第1の発明において、
前記タッチパネルは、光透過性を有する材料で形成され、背面に光散乱性を有する塗料が塗布された曲面基板を含むことを特徴とする。
According to a second invention, in the first invention,
The touch panel includes a curved substrate formed of a light-transmitting material and having a light-scattering coating applied on the back surface.
第3の発明は、第1の発明において、
前記タッチパネルは、光透過性を有する材料で形成され、背面に粗面化処理が施された曲面基板を含むことを特徴とする。
According to a third invention, in the first invention,
The touch panel includes a curved substrate that is formed of a light-transmitting material and is roughened on a back surface.
第4の発明は、第1の発明において、
前記タッチパネルは、光散乱性を有する材料で形成された曲面基板を含むことを特徴とする。
According to a fourth invention, in the first invention,
The touch panel includes a curved substrate formed of a light scattering material.
第5の発明は、第1の発明において、
前記タッチパネルは、光透過性を有する材料で形成された曲面基板を含み、
光散乱性を有する材料で形成され、前記曲面基板の背面に沿って配置されるスクリーン部材をさらに備えることを特徴とする。
According to a fifth invention, in the first invention,
The touch panel includes a curved substrate formed of a light transmissive material,
It is characterized by further comprising a screen member made of a material having light scattering properties and disposed along the back surface of the curved substrate.
第6の発明は、第1の発明において、
前記画像投射部は、光源と非発光型の表示パネルとを含み、
前記光源から出射された光は、前記表示パネルを透過または反射した後、前記タッチパネルの背面に直接投射されることを特徴とする。
According to a sixth invention, in the first invention,
The image projection unit includes a light source and a non-light emitting display panel,
The light emitted from the light source is directly projected on the back surface of the touch panel after being transmitted or reflected by the display panel.
第7の発明は、第1の発明において、
前記画像投射部は、光源と非発光型の表示パネルと投射レンズとを含み、
前記光源から出射された光は、前記表示パネルを透過または反射した後、前記投射レンズによって前記タッチパネルの背面に投射されることを特徴とする。
According to a seventh invention, in the first invention,
The image projection unit includes a light source, a non-luminous display panel, and a projection lens.
The light emitted from the light source is transmitted or reflected by the display panel and then projected on the back surface of the touch panel by the projection lens.
第8の発明は、第1の発明において、
前記画像投射部は、自発光型の表示パネルと投射レンズとを含み、
前記表示パネルから出射された光は、前記投射レンズによって前記タッチパネルの背面に投射されることを特徴とする。
In an eighth aspect based on the first aspect,
The image projection unit includes a self-luminous display panel and a projection lens,
The light emitted from the display panel is projected onto the back surface of the touch panel by the projection lens.
上記第1の発明によれば、タッチパネルの背面に光散乱層が設けられているので、利用者にはタッチパネルの背面に投射された画像が見える。したがって、利用者は、どの方向からでも投射画像を見ながら、表示画面内でタッチしようとする点に対応する曲面タッチパネル上の点に正しくタッチすることができる。このように第1の発明によれば、視線方向の違いに起因する位置のずれ(視差)を低減し、タッチ位置のずれを低減することができる。 According to the first aspect, since the light scattering layer is provided on the back surface of the touch panel, the user can see the image projected on the back surface of the touch panel. Therefore, the user can correctly touch the point on the curved touch panel corresponding to the point to be touched on the display screen while viewing the projected image from any direction. As described above, according to the first aspect, it is possible to reduce the position shift (parallax) due to the difference in the line-of-sight direction and to reduce the touch position shift.
上記第2ないし第5の発明によれば、タッチパネルの背面に光散乱層を設け、タッチ位置のずれを低減したタッチパネル付き表示装置を得ることができる。 According to the second to fifth aspects of the present invention, it is possible to obtain a display device with a touch panel in which a light scattering layer is provided on the back surface of the touch panel to reduce touch position deviation.
上記第6の発明によれば、非発光型の表示パネルを用いて、少ない光学部品で、タッチ位置のずれを低減したタッチパネル付き表示装置を得ることができる。 According to the sixth aspect of the invention, it is possible to obtain a display device with a touch panel that uses a non-light emitting display panel and reduces the displacement of the touch position with a small number of optical components.
上記第7または第8の発明によれば、非発光型の表示パネルまたは自発光型の表示パネルを用いて、タッチ位置のずれを低減したタッチパネル付き表示装置を得ることができる。また、投射レンズを備えているので、投射拡大倍率が大きい場合でも、タッチパネルに投射される画像のぼけを少なくすることができる。 According to the seventh or eighth invention, it is possible to obtain a display device with a touch panel in which a shift in touch position is reduced by using a non-light emitting display panel or a self light emitting display panel. In addition, since the projection lens is provided, blurring of an image projected on the touch panel can be reduced even when the projection magnification is large.
(第1の実施形態)
図1は、本発明の第1の実施形態に係るタッチパネル付き表示装置の構成を示す図である。図1に示す表示装置10は、発光ダイオード(Light Emitting Diode;以下、LEDと略称する)11、液晶パネル12、および、曲面タッチパネル13を備えている。
(First embodiment)
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a display device with a touch panel according to the first embodiment of the present invention. A
曲面タッチパネル13は、曲面状のタッチ面Tを有する静電容量方式のタッチパネルである。図2は、曲面タッチパネル13の基本構造を示す断面図である。曲面タッチパネル13は、図2に示すように、凸状に形成された曲面基板14に透明導電膜15と保護膜16を順に積層したものである。曲面タッチパネル13では、透明導電膜15と保護膜16が形成された面がタッチ面Tとなる。以下、タッチ面Tの裏側の面(図2では面S)を「背面」という。
The
曲面基板14は、半球状(ドーム状)に形成された、厚さが1〜2mm程度の基板である。曲面基板14は、例えば、ソーダガラス、ホウケイ酸ガラス、耐熱性ガラスなどで形成される。あるいは、曲面基板14を、後述する成膜プロセスに耐え得るプラスチック材料などで形成してもよい。なお、曲面基板14の形状は、半球状に限らず、凸面でも凹面でも任意のレリーフ状の凹凸面(例えば、人物や漫画のキャラクターの顔の形状)でもよい。
The
透明導電膜15は、例えばITO(Indium Tin Oxide)、IZO(Indium Zinc Oxide )、SnO2 などの導電性物質で形成された透明な膜である。透明導電膜15は、スパッタリング処理によって曲面基板14上に成膜される。透明導電膜15の膜厚は10nm〜20nm程度であり、透明導電膜15の面抵抗は約1KΩ/□である。
The transparent
なお、透明導電膜15は、必ずしも1枚の連続した膜である必要はない。例えば曲面基板14の形状が複雑であるときには、曲面基板14を複数の領域に分割し、各領域にその領域の形状に合った膜を貼り付け、貼り付けた膜同士を配線で電気的に接続してもよい。
Note that the transparent
保護膜16は、例えばSiO2 、SiNx、透明樹脂などの絶縁性物質で形成された透明な膜である。保護膜16は、スパッタリング処理、CVD(Chemical Vapor Deposition )法、あるいは、塗布によって透明導電膜15上に成膜される。保護膜16の膜厚は、100nm〜1μm程度である。
The
透明導電膜15には、電流検出用に複数のリード線(図示せず)が接続されている。このリード線には、検出した電流に基づき、曲面タッチパネル13上の2次元位置を算出する位置算出部(図示せず)が接続されている。なお、位置算出部において曲面タッチパネル13上の2次元位置を正しく算出するためには、曲面基板14の外周部にリード線を3本以上設ける必要がある。
A plurality of lead wires (not shown) are connected to the transparent
ところで、タッチパネルには、静電容量方式以外にも、抵抗膜方式、電磁誘導方式、光学式、超音波式などの方式がある。しかしながら、静電容量方式以外の方式は、曲面タッチパネル13には適していない。その理由は、以下のとおりである。
By the way, there are other types of touch panels such as a resistance film method, an electromagnetic induction method, an optical method, and an ultrasonic method in addition to the capacitance method. However, methods other than the capacitive method are not suitable for the
抵抗膜方式では、抵抗膜を形成した2枚の基板をわずかな間隔を空けて保持する必要がある。ところが、基板の形状が球面や任意の曲面である場合には、2枚の基板の間隔を高い精度で目標値に合わせることは極めて困難である。電磁誘導方式では、不透明なセンサー基板を表示素子の背面に配置する必要がある。ところが、センサー基板をそのような位置に配置すると、センサー感度が低下する。これに加えて電磁誘導方式には、ペンがどの程度まで接近したときにタッチしたと判定するかを決定することが困難であるという問題もある。光学式については、光の直進性を考慮すると、曲面に沿ってタッチを検出することは原理的に不可能である。超音波式には、曲面上に微細な超音波トランスデューサー(発信/受信素子)を形成することが製造上困難であるいう問題がある。 In the resistance film method, it is necessary to hold two substrates on which a resistance film is formed with a slight gap therebetween. However, when the shape of the substrate is a spherical surface or an arbitrary curved surface, it is extremely difficult to adjust the distance between the two substrates to the target value with high accuracy. In the electromagnetic induction method, it is necessary to dispose an opaque sensor substrate on the back surface of the display element. However, when the sensor substrate is arranged at such a position, the sensor sensitivity is lowered. In addition to this, the electromagnetic induction method also has a problem that it is difficult to determine how close the pen is to be touched. Regarding the optical type, it is impossible in principle to detect a touch along a curved surface in consideration of the straightness of light. The ultrasonic method has a problem that it is difficult to manufacture a fine ultrasonic transducer (transmitting / receiving element) on a curved surface.
これら4つの方式とは異なり、静電容量方式によれば、基板の形状が球面や任意の曲面であっても、製造上の課題は比較的少ない。このため、本実施例の曲面タッチパネル13では、上記4つの方式よりも有利な静電容量方式が採用されている。
Unlike these four methods, the capacitance method has relatively few manufacturing problems even if the substrate has a spherical shape or an arbitrary curved surface. For this reason, the
図2に示す基本構造を有する曲面タッチパネル13の背面には、光散乱層が設けられる。図3を参照して、曲面タッチパネル13の背面に光散乱層を設ける方法を説明する。第1の方法として、曲面基板14を光透過性を有する材料(例えば、透明ガラスや透明プラスチック)で形成し、曲面基板14の背面(曲面タッチパネル13の背面となる面)に光散乱性を有する塗料を塗布する方法がある(図3(a)を参照)。具体的には、白色顔料を含む塗料を曲面基板14の背面にスプレー塗装すればよい。これにより、図3(a)に示すように、曲面タッチパネル13の背面に塗料による光散乱層17を設けることができる。
A light scattering layer is provided on the back surface of the
第2の方法として、曲面基板14を光透過性を有する材料で形成し、曲面基板14の背面に粗面化処理を施す方法がある(図3(b)を参照)。具体的には、曲面基板14の背面に対して、粗面化処理としてサンドブラスト処理やフッ酸エッチング処理を施せばよい。これにより、図3(b)に示すように、曲面基板14の背面部(点模様を付した部分)に光散乱性を持たせ、曲面タッチパネル13の背面に光散乱層を設けることができる。
As a second method, there is a method in which the
第3の方法として、曲面基板14を光散乱性を有する材料で形成する方法がある(図3(c)を参照)。具体的には、曲面基板14を乳白色ガラスや半透明プラスチックなどで形成すればよい。これにより、図3(c)に示すように、曲面基板14の全体(点模様を付した部分)に光散乱性を持たせ、曲面タッチパネル13の背面に光散乱層を設けることができる。
As a third method, there is a method of forming the
第4の方法として、曲面基板14を光透過性を有する材料で形成し、これとは別に光散乱性を有する材料でスクリーン部材18を形成し、スクリーン部材18を曲面基板14の背面に沿って設ける方法がある(図3(d)を参照)。具体的には、スクリーン部材18として半透明シートを曲面基板14の背面に貼り付ければよい。あるいは、曲面基板14の背面と同じ形状を有する薄手のスクリーン部材18を半透明プラスチックなどで形成し、形成したスクリーン部材18を曲面基板14の背面に沿って設置してもよい。これにより、図3(d)に示すように、曲面タッチパネル13の背面にスクリーン部材18からなる光散乱層を設けることができる。
As a fourth method, the
なお、上記各方法において、透明導電膜15および保護膜16を曲面基板14の背面側(タッチ面Tと反対側の面)に形成してもよい。
In each of the above methods, the transparent
以下、再び図1を参照して、表示装置10の全体構成を説明する。LED11および液晶パネル12は、曲面タッチパネル13の背面に画像を投射する画像投射部として機能する。より詳細には、LED11は、所定の輝度で発光する光源であり、液晶パネル12を挟んで曲面タッチパネル13の反対側に配置される。液晶パネル12は、透過型の液晶パネルである。液晶パネル12は、駆動回路(図示せず)から供給された映像信号に基づき、画像を表示する。
Hereinafter, the entire configuration of the
LED11から出射された光の一部は、液晶パネル12を透過して、曲面タッチパネル13に到達する(図1を参照)。上述したように、曲面タッチパネル13の背面には光散乱層が設けられているので、曲面タッチパネル13に到達した光は曲面タッチパネル13の背面で散乱する。これにより、曲面タッチパネル13の背面には、液晶パネル12に表示された画像(より正確には、液晶パネル12上の領域A内に表示された画像)が投射される。
Part of the light emitted from the
表示装置10の利用者には、液晶パネル12に表示された画像ではなく、曲面タッチパネル13の背面に投射された画像(以下、投射画像という)が見える。したがって、利用者は、どの方向からでも投射画像を見ながら、表示画面内でタッチしようとする点に対応する曲面タッチパネル13上の点に正しくタッチすることができる。
A user of the
なお、表示装置10に含まれる液晶パネル12の画面サイズは、画像を投射する光学系の構成、投射画像の輝度や解像度などに応じて決定される。液晶パネル12の画面サイズは、典型的には曲面タッチパネル13のサイズの1/10〜1倍になるが、それより大きくても小さくても構わない。
The screen size of the
以上に示すように、本実施形態に係る表示装置10によれば、曲面タッチパネル13の背面に画像が投射されるので、視線方向の違いに起因する位置のずれ(視差)を低減し、タッチ位置のずれを低減することができる。特に、表示装置10では、液晶パネル12を透過した光はレンズを介さずに直接投射されるが、LED11は点光源とほぼ同じ役割を果たすので、投射画像のぼけは比較的少ない。したがって、表示装置10によれば、少ない光学部品を用いて上記の効果を得ることができる。
As described above, according to the
(第2の実施形態)
図4は、本発明の第2の実施形態に係るタッチパネル付き表示装置の構成を示す図である。図4に示す表示装置20は、第1の実施形態に係る表示装置(図1)に、集光レンズ21と投射レンズ22を追加したものである。本実施形態の構成要素のうち、第1の実施形態と同一の構成要素については、同一の参照符号を付して説明を省略する。
(Second Embodiment)
FIG. 4 is a diagram showing a configuration of a display device with a touch panel according to the second embodiment of the present invention. A
集光レンズ21は、LED11から出射された光の一部を集める。集光レンズ21で集められた光は、液晶パネル12を透過した後、投射レンズ22を経由して曲面タッチパネル13に到達する(図4を参照)。第1の実施形態と同様に、曲面タッチパネル13の背面には光散乱層が設けられているので、曲面タッチパネル13に到達した光は曲面タッチパネル13の背面で散乱し、曲面タッチパネル13の背面には液晶パネル12に表示された画像が投射される。
The
したがって、本実施形態に係る表示装置20によれば、第1の実施形態と同様に、視線方向の違いに起因する位置のずれ(視差)を低減し、タッチ位置のずれを低減することができる。特に、表示装置20は投射レンズ22を備えているので、投射拡大倍率が大きい場合でも投射画像のぼけを少なくすることができる。
Therefore, according to the
なお、曲面タッチパネル13の形状が半球状(ドーム状)である場合には、図5に示すように、投射レンズとして、像面を故意に湾曲させた魚眼レンズ31を用いてもよい。魚眼レンズ31を備えた表示装置30によれば、光源から投射レンズに至る光学系の長さを短くし、表示装置を薄くする(図5では、縦方向の長さを短くする)ことができる。
When the
本発明のタッチパネル付き表示装置については、以下に示す変形例を構成することができる。例えば、以上の説明では、画像投射部は、光源としてLED11を含むこととしたが、これに代えてハロゲンランプやショートアークランプなどを含んでいてもよい。
About the display apparatus with a touch panel of this invention, the modification shown below can be comprised. For example, in the above description, the image projection unit includes the
また、以上の説明では、画像投射部は、非発光型の表示パネルとして透過型の液晶パネル12を含むこととしたが、画像投射部は、非発光型の表示パネルとして反射型の液晶パネルやDMD(Digital Micromirror Device)など、反射型表示素子を有する表示パネルを含んでいてもよい。非発光型の表示パネルを用いる場合、画像投射部に光源を設ける必要があるが、表示装置には投射レンズを設けても設けなくてもよい。
In the above description, the image projection unit includes the transmissive
あるいは、画像投射部は、非発光型の表示パネルに代えて、蛍光表示管、無機または有機EL表示素子、SED(Surface-conduction Electron-emitter Display )などの自発光型の表示パネルを含んでいてもよい。自発光型の表示素子を用いる場合には、画像投射部に光源を設ける必要はないが、表示装置には投射レンズを設ける必要がある。 Alternatively, the image projection unit includes a self-luminous display panel such as a fluorescent display tube, an inorganic or organic EL display element, or an SED (Surface-conduction Electron-emitter Display) instead of the non-luminous display panel. Also good. When a self-luminous display element is used, it is not necessary to provide a light source in the image projection unit, but it is necessary to provide a projection lens in the display device.
これら変形例に係るタッチパネル付き表示装置によれば、第1および第2の実施形態と同様に、視線方向の違いに起因する位置のずれ(視差)を小さくし、タッチ位置のずれを小さくすることができる。 According to the display device with a touch panel according to these modified examples, as in the first and second embodiments, the positional deviation (parallax) due to the difference in the line-of-sight direction is reduced, and the positional deviation of the touch position is reduced. Can do.
10、20、30…表示装置
11…LED
12…液晶パネル
13…曲面タッチパネル
14…曲面基板
15…透明導電膜
16…保護膜
17…光散乱層
18…スクリーン部材
21…集光レンズ
22…投射レンズ
31…魚眼レンズ
10, 20, 30 ...
DESCRIPTION OF
Claims (8)
曲面状のタッチ面を有し、背面に光散乱層が設けられている静電容量方式のタッチパネルと、
前記タッチパネルの背面に画像を投射する画像投射部とを備えた、表示装置。 A display device with a touch panel,
A capacitive touch panel having a curved touch surface and a light scattering layer on the back;
A display device comprising: an image projection unit that projects an image on a back surface of the touch panel.
光散乱性を有する材料で形成され、前記曲面基板の背面に沿って配置されるスクリーン部材をさらに備えることを特徴とする、請求項1に記載の表示装置。 The touch panel includes a curved substrate formed of a light transmissive material,
The display device according to claim 1, further comprising a screen member formed of a material having a light scattering property and disposed along a back surface of the curved substrate.
前記光源から出射された光は、前記表示パネルを透過または反射した後、前記タッチパネルの背面に直接投射されることを特徴とする、請求項1に記載の表示装置。 The image projection unit includes a light source and a non-light emitting display panel,
The display device according to claim 1, wherein the light emitted from the light source is directly projected on the back surface of the touch panel after being transmitted or reflected by the display panel.
前記光源から出射された光は、前記表示パネルを透過または反射した後、前記投射レンズによって前記タッチパネルの背面に投射されることを特徴とする、請求項1に記載の表示装置。 The image projection unit includes a light source, a non-luminous display panel, and a projection lens.
The display device according to claim 1, wherein the light emitted from the light source is transmitted or reflected by the display panel and then projected onto the back surface of the touch panel by the projection lens.
前記表示パネルから出射された光は、前記投射レンズによって前記タッチパネルの背面に投射されることを特徴とする、請求項1に記載の表示装置。 The image projection unit includes a self-luminous display panel and a projection lens,
The display device according to claim 1, wherein light emitted from the display panel is projected onto a back surface of the touch panel by the projection lens.
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