JP2009032005A - 入力表示装置および入力表示パネル - Google Patents

Abstract

【課題】環境光の照度や、画像の変化や画像の明るさによらず、入力検出を安定して行うことが可能な入力表示装置および入力表示パネルを提供する。
【解決手段】通常のバックライトとして用いる白色LED７１の他に、Ir-LED７２を設けて赤外光を入力表示パネル１００の表示面から外部に照射し、この赤外光の反射光をセンサ４５で検出して、ユーザからの要求を受け付けるようにしたものである。
【選択図】 図１

Description

この発明は、入力装置と表示装置を一体化させた入力表示装置に関する。

周知のように、入力機能を備えたディスプレイ装置には、入力を検出する方式として抵抗膜方式、静電容量方式があるが、近年、回路の微細化が進み、ディスプレイ装置のガラス基板上に光センサを並べて配置し、これらにより入力を検出する光方式が出現した（例えば、特許文献１）。

この光方式は、ディスプレイ装置上に翳してできる指の影を光センサが検出したり、翳した指にディスプレイ装置から発せられる光が反射して光を光センサが検出し、その検出した光センサの配置位置でユーザの要求を判別する。
しかしながら、光方式は、環境光の照度が低かったり、暗い画像の場合には、安定した検出が行えないという問題があった。また周囲の明るさや表示する画像の変化に伴って、検出精度を制御するなどの複雑な制御を必要とした。
特開２００６−２３８０５３公報

従来の光方式を用いた入力表示装置では、環境光の照度が低かったり、画像の変化や暗い画像の場合には、安定した検出が行えないという問題があった。
この発明は上記の問題を解決すべくなされたもので、環境光の照度や、画像の変化や画像の明るさによらず、入力検出を安定して行うことが可能な入力表示装置および入力表示パネルを提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、この発明は、複数の色を発光する発光手段と、赤外線を感知するセンサ手段をそれぞれ複数配設した入力表示手段と、発光手段が発する色を制御して、入力表示手段に画像を表示させる表示制御手段と、センサ手段による検出結果に基づいて、入力を検出する入力検出手段とを具備して構成するようにした。

以上述べたように、この発明では、複数の色を発光する発光手段と、赤外線を感知するセンサ手段をそれぞれ複数配設し、発光手段が発する色を制御して入力表示手段に画像を表示させ、センサ手段による検出結果に基づいて、入力を検出するようにしている。

したがって、この発明によれば、画像の表示面上で、例えばスタイラスなどから発せられる赤外線を検出して入力を受け付けることができるので、環境光の照度や、画像の変化や画像の明るさによらず、入力検出を安定して行うことが可能な入力表示装置および入力表示パネルを提供できる。

以下、図面を参照して、この発明の一実施形態について説明する。
図１は、この発明の一実施形態に係わる入力表示装置の構成を示すものである。この入力表示装置は、入力表示パネル１００と、バックライト制御部１１０と、液晶ドライバ１２０と、入力検出部１３０と、制御部２００とを備えている。

入力表示パネル１００は、図２に示すような多層構造からなり、保護層１０と、フィルタ層２０と、液晶層３０と、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）層４０と、基板層５０と、導光板層６０と、バックライト層７０とを備える。
保護層１０は、当該入力表示パネル１００を外圧から保護するものであって、透明で硬質なアクリルなどの樹脂素材からなり、保護以外に、偏光、反射防止などの役割を果たす。

フィルタ層２０は、光の三原色（Red, Green, Blue）の各波長の光と、赤外光（Ir；赤外線）のみをそれぞれ透過するフィルタ２１，２２，２３，２４が規則的に配置されたものである。フィルタ２１は、赤の可視光の波長のみを透過させ、フィルタ２２は、緑の可視光の波長のみを透過させ、フィルタ２３は、青の可視光の波長のみを透過させる。そして、フィルタ２４は、赤外光の波長のみを透過させる。

液晶層３０は、後述するＴＦＴ層４０から印加される電圧により、液晶分子の配列が変化して、光の透過／非透過が制御される。
ＴＦＴ層４０は、上記液晶層３０に対して電圧を印加するもので、画素に相当するアクティブ素子（トランジスタ）がマトリックス状に多数配置され、赤の可視光を出力するためのアクティブ素子４１、緑の可視光を出力するためのアクティブ素子４２、青の可視光を出力するためのアクティブ素子４３、赤外光を出力するためのアクティブ素子４４を備えるとともに、赤外光を受光してその有無を検出するセンサ４５とを備える。

基板層５０は、ＴＦＴ層を安定して指示するもので、ガラスなどの素材からなり、光を透過する透過部５１と、上記センサ４５に相当する位置に配設され、光を透過しない非透過部５２とを備える。
導光板層６０は、バックライト層７０から発せられる光を基板層５０を通じてＴＦＴ層に導く透明度の高いアクリルなどの素材からなる。
バックライト層７０は、光源の役割を担うもので、白色LED(Light Emitting Diode)７１と、赤外光を発するIr-LED７２とが交互に規則的に配設される。

バックライト制御部１１０は、制御部２００からの指示に応じて、白色LED７１と、Ir-LED７２とをそれぞれＯＮ／ＯＦＦ制御するものである。
液晶ドライバ１２０は、制御部２００から与えられる画像信号に応じて、ＴＦＴ層４０を構成するアクティブ素子４１〜４４をＯＮ／ＯＦＦ制御する。
入力検出部１３０は、ＴＦＴ層４０を構成するセンサ４５による赤外光の検出結果を集計し、赤外光を検出したセンサ４５の位置を示す検出座標情報を制御部２００に通知する。

制御部２００は、画像データに基づく画像を入力表示パネル１００を通じてユーザに映示するための表示制御機能と、ユーザによって入力表示パネル１００上に翳された指などの位置からユーザの要求を検出する入力制御機能を備える。表示制御機能においては、画像データを、液晶ドライバ１２０が解釈可能な画像信号に変換して、液晶ドライバ１２０に出力する。また入力制御機能においては、入力検出部１３０から入力される検出座標情報と、画像データに基づく画像で表現される情報とから、ユーザの要求を検出し、この要求に応じて図示しない機能ブロック（例えば、サウンダや通信部、画像処理部など）を制御する。

次に、図１を参照して、上記構成の入力表示装置の動作について説明する。
まず制御部２００は、画像データに基づく画像を入力表示パネル１００を通じてユーザに映示するための表示制御として、画像データを、液晶ドライバ１２０が解釈可能な画像信号に変換して、液晶ドライバ１２０に出力するとともに、バックライト制御部１１０に対して、白色LED７１をＯＮ制御するように指示する。

これに対してバックライト制御部１１０は、白色LED７１をＯＮ制御して、これにより白色LED７１は白色光を発光する。一方、液晶ドライバ１２０は、制御部２００から与えられる画像信号に応じて、ＴＦＴ層４０を構成するアクティブ素子４１〜４３をＯＮ／ＯＦＦ制御する。これにより、液晶層３０は、液晶分子の配列が変化して、光の透過／非透過が制御されることになる。

すると、白色LED７１から発せられた白色光は、導光板層６０、基板層５０およびアクティブ素子４１〜４３を透過するが、液晶層３０については、アクティブ素子４１〜４３によって透過状態に制御された部分についてのみ、白色光が透過することになる。このようにして液晶層３０を透過した白色光は、フィルタ層２０を透過することで、赤、緑または青の可視光の波長のみが透過し、そして保護層１０を介し入力表示パネル１００全体で映像としてユーザに映像が映示される。

そして制御部２００は、入力制御を行う場合、まず液晶ドライバ１２０に対して、赤外光を透過するように指示を与えるとともに、バックライト制御部１１０に対して、Ir-LED７２をＯＮ制御するように指示する。

これに対してバックライト制御部１１０は、Ir-LED７２をＯＮ制御して、これによりIr-LED７２は赤外光を発光する。一方、液晶ドライバ１２０は、制御部２００から与えられた指示にしたがって、ＴＦＴ層４０を構成するアクティブ素子４４をＯＮ制御する。これにより、液晶層３０は、液晶分子の配列が変化して、光が透過できるように制御されることになる。

すると、Ir-LED７２から発せられた赤外光は、導光板層６０、基板層５０、アクティブ素子４４、このアクティブ素子４４に対応する液晶層３０、フィルタ２４および保護層１０を順に透過して、入力表示パネルの外部に出力されることになる。

このようにして外部に出力された赤外光は、指やスタイラスなどの障害物に反射する。そして障害物が保護層１０に近い位置にあると、反射した赤外光は、再び保護層１０、フィルタ２４および液晶層３０を透過し、センサ４５に到達してこれを照射する。すると、センサ４５は、赤外光の入光を検出し、その旨を入力検出部１３０に通知する。

これに対して入力検出部１３０は、ＴＦＴ層４０を構成するセンサ４５による赤外光の検出結果を集計し、赤外光を検出したセンサ４５の位置を示す検出座標情報を制御部２００に通知する。すると、制御部２００は、入力検出部１３０から入力される検出座標情報と、画像データに基づく画像で表現される情報とに基づいて、ユーザの要求を検出し、この要求に応じて図示しない機能ブロック（例えば、サウンダや通信部、画像処理部など）を制御する。

以上のように、上記構成の入力表示装置では、通常のバックライトとして用いる白色LED７１の他に、Ir-LED７２を設けて赤外光を入力表示パネル１００の表示面から外部に照射し、この赤外光の反射光をセンサ４５で検出して、ユーザからの要求を受け付けるようにしている。

したがって、上記構成の入力表示装置によれば、赤外光を用いてその反射光からユーザ要求を検出しているので、環境光の照度や、画像の変化や画像の明るさによらず、入力検出を安定して行うことができる。

なお、この発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また上記実施形態に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることによって種々の発明を形成できる。また例えば、実施形態に示される全構成要素からいくつかの構成要素を削除した構成も考えられる。さらに、異なる実施形態に記載した構成要素を適宜組み合わせてもよい。

その一例として例えば、上記実施の形態では、入力表示パネル１００の表示面の同一平面上に、通常のバックライトとして用いる白色LED７１とIr-LED７２を並べて設けるようにしたが、これに限定されるものではない。例えば、Ir-LED７２をフィルタ２４のセンサ４５の陰にならない位置に設けるようにしたり、あるいは、保護層１０とフィルタ層２０との間に設けるようにしてもよい。また、図３に示すように、Ir-LED７２を保護層１０上（入力表示パネル１００の表示面上）の外周に、サイドライトとして設けるようにしてもよい。

またセンサ４５の位置は、液晶層３０と基板層５０との間のＴＦＴ層４０と同一平面上に設けるようにしたが、フィルタ層２０に設けるようにしてもよい。また赤外光の光源としてIr-LED７２を設けるようにしたが、これに代わって赤外光を先端から発するスタイラスを用いることもできる。

さらに有機EL(Electro Luminescence)などの表示パネルに適用することも可能である。この場合、表示パネル自身が発光するため、フィルタ層２０、液晶層３０と、導光板層６０と、バックライト層７０が不要になり、別途センサ４５を設けて、これにより有機ELが発する赤外光もしくは上記スタイラスが発する赤外光を検出する。

そしてまた上記実施の形態では、制御部２００は、入力検出部１３０から入力される検出座標情報に基づいてユーザの入力を検出するようにしたが、これに代わって例えば、入力検出部１３０は、各センサ４５が検出した赤外光のレベルの間でその差（あるいは分布）を求め、この求めた差が極大な値を示す部分（あるいは分布の中心部分）を入力位置として検出するようにしてもよい。これによれば、自然界に存在する赤外光を誤検出することが防止できる。

また上記実施の形態では、指などの障害物の有無と、その位置と、映示している映像とからユーザの要求を判定するようにしたが、センサ４５を高密度で多数配設することにより、ユーザの指紋パターンや静脈パターンをスキャンする。そしてこの検出したパターンと、予め登録したパターンとを照合して、ユーザからの要求が発生したことを検出するようにしてもよい。
その他、この発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形を施しても同様に実施可能であることはいうまでもない。

この発明に係わる入力表示装置の一実施の形態の構成を示す図。 図１に示した入力表示装置の入力表示パネルの構成を示す図。 Ir-LEDを保護層上の外周に、サイドライトとして設ける場合の構成例を示す図。

符号の説明

１０…保護層、２０…フィルタ層、２１，２２，２３，２４…フィルタ、３０…液晶層、４０…ＴＦＴ層、４１，４２，４３，４４…アクティブ素子、４５…センサ、５０…基板層、５１…透過部、５２…非透過部、６０…導光板層、７０…バックライト層、７１…白色LED、７２…Ir-LED、１００…入力表示パネル、１１０…バックライト制御部、１２０…液晶ドライバ、１３０…入力検出部、２００…制御部。

Claims (8)

1. 複数の色を発光する発光手段と、赤外線を感知するセンサ手段をそれぞれ複数配設した入力表示手段と、
   前記発光手段が発する色を制御して、前記入力表示手段に画像を表示させる表示制御手段と、
   前記センサ手段による検出結果に基づいて、入力を検出する入力検出手段とを具備することを特徴とする入力表示装置。
2. 赤外線を出力する赤外光出力手段と、
   複数の色を発光する発光手段と、前記赤外光出力手段が出力した赤外線の反射光を感知するセンサ手段をそれぞれ複数配設した入力表示手段と、
   前記発光手段が発する色を制御して、前記入力表示手段に画像を表示させる表示制御手段と、
   前記センサ手段による検出結果に基づいて、入力を検出する入力検出手段とを具備することを特徴とする入力表示装置。
3. 前記入力表示手段は、前記発光手段と、前記センサ手段と、前記赤外光出力手段とを規則的に複数配設して備えることを特徴とする請求項２に記載の入力表示装置。
4. 前記発光手段は、
   複数の波長の可視光を発光する光出力手段と、
   互いに異なる複数の波長の可視光のみを透過させるフィルタ手段と、
   液晶シャッタにより光の透過を制御するシャッタ手段とを備えることを特徴とする請求項３に記載の入力表示装置。
5. 前記赤外光出力手段は、前記入力表示手段が画像を表示する表示面の外周に配設されることを特徴とする請求項２に記載の入力表示装置。
6. 前記入力検出手段は、複数のセンサ手段の検出レベルの差から、入力を検出することを特徴とする請求項２に記載の入力表示装置。
7. 複数の色を発光する発光手段と、
   この発光手段と同一平面上に並べられ、赤外線を感知するセンサ手段とを具備することを特徴とする入力表示パネル。
8. 赤外線を出力する赤外光出力手段と、
   複数の色を発光する発光手段と、
   この発光手段と同一平面上に並べられ、前記赤外光出力手段が出力した赤外線の反射光を感知するセンサ手段とを具備することを特徴とする入力表示パネル。

Images