JP2009064074A - Input unit - Google Patents

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太郎 吉野
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直紀 中川
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an input unit for precisely detecting coordinates positions even in darkness, suppressing an increase in power consumption, and allowing a user to easily confirm contact input. <P>SOLUTION: The input unit comprises: photosensors that are arranged in a matrix in a display region of an image display panel and detect light entering from the front of the image display panel; and a position detection section for detecting a contact position of an indicator in contact with a display region from the output of the photosensor. The input unit further comprises: a contact detection section for detecting the contact betwen the indicator and an image display panel; and a display mode change means for changing the display mode of the image display panel to a second display mode in which the quantity of display light differs from that of a previous first display mode immediately after detecting the contact by the contact detection section. The position detection section detects a contact position from the output of the photosensor outputted during a period displayed in the second display mode. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は表示装置により表示される画面を指などで触れることにより触れた座標位置を検出することができる入力装置に関する。   The present invention relates to an input device capable of detecting a touched coordinate position by touching a screen displayed on a display device with a finger or the like.

画像表示装置により表示される入力画面に接触して、接触した入力座標位置を検出することができる入力装置として、画像表示装置の表面に透明な部材で構成された圧力検出装置を張り付ける方式や、画像表示装置の周囲に投光素子と受光素子とを配置して投光素子から受光素子への光を遮る位置によって座標を検出する方式などがある。これに対して、さらに表示品質の向上と装置の小型化のために、画像表示装置上にマトリックス状に光センサを配置して、ペンなど指示体が接触した際の光の強度分布から接触した座標位置を検出する入力装置も考案されている。光センサをマトリックス状に配置した入力装置では、指示体として発光素子を組み込んだペンを用いる方式もあるが、特別な装置を外部に付加することなしに位置検出ができる方式も考案されている。   As an input device that can detect an input coordinate position in contact with an input screen displayed by the image display device, a method of attaching a pressure detection device made of a transparent member on the surface of the image display device, There is a method in which a light projecting element and a light receiving element are arranged around the image display device, and coordinates are detected by a position where light from the light projecting element to the light receiving element is blocked. On the other hand, in order to further improve the display quality and reduce the size of the device, optical sensors are arranged in a matrix on the image display device, and contact is made from the light intensity distribution when an indicator such as a pen comes into contact. An input device for detecting the coordinate position has also been devised. In an input device in which optical sensors are arranged in a matrix, there is a method using a pen incorporating a light emitting element as an indicator, but a method capable of detecting a position without adding a special device to the outside has been devised.

たとえば、特許文献1には画像表示装置に非可視光の発光素子と受光素子とをマトリックス状に配列した入力装置が開示されている。発光素子として液晶素子やEL(electroluminescence)素子が用いられる。指などの指示体が画面に接触した際に発光素子からの光が指示体により反射されて受光素子で受光されるので接触位置が検出される。   For example, Patent Document 1 discloses an input device in which non-visible light emitting elements and light receiving elements are arranged in a matrix on an image display device. A liquid crystal element or an EL (electroluminescence) element is used as the light emitting element. When an indicator such as a finger touches the screen, the light from the light emitting element is reflected by the indicator and received by the light receiving element, so that the contact position is detected.

特開2006−301864号公報JP 2006-301864 A

特許文献1では、画像表示装置に非可視光の発光素子と受光素子とがマトリックス状に配列されて接触する位置を検出するので、周囲の明るさが暗い場合でも座標位置を検出することができる。しかしながら、接触を検知するために発光素子から検出用の光が常時出力される必要があるため消費電力が多くなる問題があった。また、使用者が指やペンで座標を入力する際に、入力装置が接触を検出したかどうかを使用者に容易に確認させることができなかった。   In Patent Document 1, since the position where the light-emitting elements and the light-receiving elements that are invisible light are arranged in a matrix and contact with the image display device is detected, the coordinate position can be detected even when the surrounding brightness is dark. . However, there is a problem that power consumption increases because detection light needs to be constantly output from the light emitting element in order to detect contact. In addition, when the user inputs coordinates with a finger or a pen, the user cannot easily check whether the input device has detected contact.

そこで本発明は上記のような問題を解決するためになされたものであり、周囲の明るさが暗い場合でも座標位置を精度よく検出することができ、また消費電力が増加することを抑え、さらに接触入力されことを使用者が容易に確認することができる入力装置を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention has been made to solve the above-described problems, and can detect the coordinate position accurately even when the surrounding brightness is dark, suppresses an increase in power consumption, and further It is an object of the present invention to provide an input device that allows a user to easily confirm that a contact is input.

本発明の入力装置は、画像表示パネルの表示領域にマトリックス状に配列され画像表示パネルの前面から入射する光を検出する光センサと、表示領域に接触した指示体の接触位置を光センサの出力から検出する位置検出部とを備えた入力装置であって、画像表示パネルに指示体が接触したことを検知する接触検知部と、接触検知部により接触が検知された直後に画像表示パネルの表示モードを直前の第1表示モードとは表示光量が異なる第2表示モードに変更する表示モード変更手段と、をさらに備え、第2表示モードの表示光量は前記第1表示モードの表示光量よりも多くされ、位置検出部は第2表示モードで表示される期間に出力される光センサの出力から接触位置を検出することを特徴とする入力装置とした。   An input device according to the present invention includes an optical sensor that detects light incident from the front surface of an image display panel arranged in a matrix in the display area of the image display panel, and an output of the optical sensor that indicates a contact position of an indicator that has contacted the display area. An input device including a position detection unit that detects from a contact detection unit that detects that an indicator has touched the image display panel, and a display on the image display panel immediately after contact is detected by the contact detection unit Display mode changing means for changing the mode to a second display mode having a different display light amount from the immediately preceding first display mode, wherein the display light amount in the second display mode is larger than the display light amount in the first display mode The position detection unit detects the contact position from the output of the optical sensor output during the period displayed in the second display mode.

本発明に係る液晶表示パネルは、画像表示パネルの表示領域にマトリックス状に配列され画像表示パネルの前面から入射する光を検出する光センサと、表示領域に接触した指示体の接触位置を光センサの出力から検出する位置検出部とを備えた入力装置であって、画像表示パネルに指示体が接触したことを検知する接触検知部と、接触検知部により接触が検知された直後に画像表示パネルの表示モードを直前の第1表示モードとは表示光量が異なる第2表示モードに変更する表示モード変更手段と、をさらに備える。第2表示モードの表示光量は前記第1表示モードの表示光量よりも多くされて、位置検出部は第2表示モードで表示される期間に出力される光センサの出力から接触位置を検出する。このため、周囲が暗い場合でも表示光量が増加するのでその光を利用して指示体の接触位置を検出できる。また、検出に用いる光の増加は第2表示モードで表示される期間のみであり消費電力が増加することを抑えることができる。さらに接触した直後に表示光量が変化するので、指示体が接触したことを使用者が容易に確認することができる。   The liquid crystal display panel according to the present invention includes an optical sensor that detects light incident from the front surface of the image display panel arranged in a matrix in the display area of the image display panel, and an optical sensor that detects the contact position of the indicator that has contacted the display area. An input device including a position detection unit that detects from an output of the image display panel, a contact detection unit that detects that an indicator has contacted the image display panel, and an image display panel immediately after contact is detected by the contact detection unit Display mode changing means for changing the display mode to a second display mode having a different display light amount from the immediately preceding first display mode. The display light amount in the second display mode is made larger than the display light amount in the first display mode, and the position detection unit detects the contact position from the output of the optical sensor output during the period displayed in the second display mode. For this reason, even when the surroundings are dark, the amount of display light increases, so that the contact position of the indicator can be detected using the light. Further, the increase in light used for detection is only during the period of display in the second display mode, and an increase in power consumption can be suppressed. Furthermore, since the amount of display light changes immediately after contact, the user can easily confirm that the indicator has touched.

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、同一の構成要素については同一の符号を付して、その説明を繰り返さず省略する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected about the same component and it abbreviate | omits without repeating the description.

実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1の入力装置の全体構成を示す斜視図である。透明なカラーフィルタ基板(以下、CF基板と省略する。)14と透明な薄膜トランジスタ基板(以下、TFT基板と省略する。)17との間に液晶層11が挟まれた液晶表示パネル1と、液晶表示パネル1の背面側から前面方向へ光を照射する光源5と、液晶表示パネル1の前面側の表面に配置され透明な部材を用いて構成されるタッチパネル8とを有している。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a perspective view showing the overall configuration of the input device according to the first embodiment of the present invention. A liquid crystal display panel 1 in which a liquid crystal layer 11 is sandwiched between a transparent color filter substrate (hereinafter abbreviated as CF substrate) 14 and a transparent thin film transistor substrate (hereinafter abbreviated as TFT substrate) 17; The light source 5 which irradiates light from the back side of the display panel 1 toward the front side, and the touch panel 8 which is disposed on the front side surface of the liquid crystal display panel 1 and is configured using a transparent member.

液晶表示パネル1のTFT基板17には画像データに基づく信号が入力され、その信号によってマトリックス状に配置された画素の液晶の透過率が制御される。各画素のCF基板14上には赤、緑、青の各色のカラーフィルタを備える。背面側に配置された光源5からの光は各画素で透過率と色とを制御されて前面側に出射する。以上のようにして画像データに基づく画像が表示領域55に表示される。   A signal based on the image data is input to the TFT substrate 17 of the liquid crystal display panel 1, and the transmittance of the liquid crystal of the pixels arranged in a matrix is controlled by the signal. Red, green and blue color filters are provided on the CF substrate 14 of each pixel. The light from the light source 5 arranged on the back side is emitted to the front side while the transmittance and color are controlled by each pixel. The image based on the image data is displayed in the display area 55 as described above.

また、液晶表示パネル1は後述するように、TFT基板14の表示領域55にマトリックス状に配置された複数の光センサを備えている。この光センサは表示パネルの前面側から入射する光を受光する。従って液晶表示パネル1を用いると光センサの信号強度から表示領域55における光の強度分布を検出することができる。さらに、この強度分布によって液晶表示パネル1に接触したペンや指などの指示体を検出することができる。   Further, as will be described later, the liquid crystal display panel 1 includes a plurality of optical sensors arranged in a matrix in the display area 55 of the TFT substrate 14. This optical sensor receives light incident from the front side of the display panel. Therefore, when the liquid crystal display panel 1 is used, the light intensity distribution in the display region 55 can be detected from the signal intensity of the optical sensor. Furthermore, an indicator such as a pen or a finger that is in contact with the liquid crystal display panel 1 can be detected by the intensity distribution.

なお、光センサはTFT基板17上に作製したが、表示領域55における光の強度分布を検出できれば、例えば別の基板に光センサをマトリックス状に配置して、液晶表示パネル1と貼り合わせるなどの方法で作製してもよい。   Although the photosensor is fabricated on the TFT substrate 17, if the light intensity distribution in the display region 55 can be detected, for example, the photosensor is arranged in a matrix on another substrate and bonded to the liquid crystal display panel 1. You may produce by the method.

タッチパネル8は、一般に抵抗膜方式タッチパネルとして知られているものを用いた。2枚の透明電極の間に柔軟な透明樹脂などからなるスペーサを挟んだ構造で、その電極間の電気抵抗を出力するものである。表面側の透明電極にペンや指が接触した際にその圧力によりスペーサが変形して背面側の透明電極に近づくかあるいは接触する。これによって2枚の透明電極間の電気抵抗が変化するので接触したことを検知することができる。表示領域55のどの位置に接触しても接触したことを検出できるように透明電極は表示領域55全体を覆うように形成されている。抵抗膜方式タッチパネルの代わりに、2枚の透明電極の間の静電容量の変化をもとに接触を検出する静電容量方式タッチパネルを用いてもよい。また、例えば表面に透明なグリッド電極を有してそのグリッド電極間の抵抗の変化を検出することで接触を検知するデバイスであってもよい。   As the touch panel 8, what is generally known as a resistive film type touch panel is used. In this structure, a spacer made of a flexible transparent resin or the like is sandwiched between two transparent electrodes, and the electrical resistance between the electrodes is output. When a pen or a finger comes into contact with the transparent electrode on the surface side, the spacer is deformed by the pressure and approaches or comes into contact with the transparent electrode on the back side. As a result, the electrical resistance between the two transparent electrodes changes, so that contact can be detected. The transparent electrode is formed so as to cover the entire display area 55 so that the contact can be detected no matter where the display area 55 is touched. Instead of the resistive touch panel, a capacitive touch panel that detects contact based on a change in electrostatic capacity between two transparent electrodes may be used. Further, for example, a device that has a transparent grid electrode on the surface and detects a contact by detecting a change in resistance between the grid electrodes may be used.

液晶表示パネル1は、表示パネル制御部51に接続される。表示パネル制御部51は、入力端子52に入力された表示すべき画面データをもとに液晶表示パネル1に駆動信号を出力する駆動部と、液晶表示パネル1の光センサの出力信号によって液晶表示パネル1の正面側に接触した指示体の接触位置を検出してその位置信号を出力端子60から出力する検出部とを有している。   The liquid crystal display panel 1 is connected to the display panel control unit 51. The display panel controller 51 outputs a drive signal to the liquid crystal display panel 1 based on the screen data to be displayed input to the input terminal 52 and the liquid crystal display according to the output signal of the optical sensor of the liquid crystal display panel 1. A detection unit that detects a contact position of the indicator that has contacted the front side of the panel 1 and outputs a position signal from the output terminal 60;

光源5は光源制御部54に接続され、出射する光量が調整される。また、光源制御部54は表示パネル制御部51に接続されて、表示パネル制御部51の画像信号の出力に合わせて、光源5を点滅するなどの制御がおこなわれる。光源5は表示領域全域を背面からほぼ同じ光の密度で照明する面光源である。端にランプを備えた導光板などで構成することができる。なお、光源5は画面領域に対して複数の領域に分割され、それぞれの領域が1フレーム期間内に順次点灯と消灯を繰り返す構成であってもよい。通常の画面表示時には光の密度を1フレーム期間に平均すると面内で均一となっているとよい。   The light source 5 is connected to the light source control unit 54, and the amount of emitted light is adjusted. The light source control unit 54 is connected to the display panel control unit 51 and performs control such as blinking of the light source 5 in accordance with the output of the image signal from the display panel control unit 51. The light source 5 is a surface light source that illuminates the entire display region from the back surface with substantially the same light density. A light guide plate having a lamp at the end can be used. The light source 5 may be divided into a plurality of areas with respect to the screen area, and each area may be repeatedly turned on and off sequentially within one frame period. In normal screen display, it is desirable that the light density be uniform in the plane when averaged over one frame period.

タッチパネル8は表示モード制御部3に接続される。表示モード制御部3はタッチパネル8から出力される抵抗の変化から接触を検出する。表示モード制御部3にはタイマー59が接続される。タイマー59は、例えば、表示モード制御部3が接触を検出した時点で時刻ゼロにセットされ、時刻が所定の値になった時点で信号を表示モード制御部3に出力する。また、表示モード制御部3は表示パネル制御部51と光源制御部54とにそれぞれ接続される。入力画面が表示される入力表示モードで表示領域55に画像表示された状態でタッチパネル8に接触があったことを検知すると、表示モード制御部3は液晶表示パネル1が、検出表示モードの表示となるように表示パネル制御部51と光源制御部54とに信号を出力する。   The touch panel 8 is connected to the display mode control unit 3. The display mode control unit 3 detects contact from a change in resistance output from the touch panel 8. A timer 59 is connected to the display mode control unit 3. For example, the timer 59 is set to time zero when the display mode control unit 3 detects contact, and outputs a signal to the display mode control unit 3 when the time reaches a predetermined value. The display mode control unit 3 is connected to the display panel control unit 51 and the light source control unit 54, respectively. When it is detected that the touch panel 8 is touched while the image is displayed in the display area 55 in the input display mode in which the input screen is displayed, the display mode control unit 3 causes the liquid crystal display panel 1 to display the detection display mode. Thus, a signal is output to the display panel control unit 51 and the light source control unit 54.

ここで、検出表示モードでの表示は、入力表示モードに比べて表示光量が多い表示として、液晶表示パネル1の前面に出射する光量が増加するような表示とする。また、その表示の濃淡を均一化して、たとえば全体を白表示とする。この検出表示モードの表示期間にタッチパネル8に接触した指示体の位置を液晶表示パネル1の光センサによって検出する。検出表示モードの表示期間はたとえば接触を検知した直後から0.5秒程度に設定される。タイマー59がその設定時間となると、表示モード制御部3に信号を出力する。この信号が入力されると表示モード制御部3は画面の表示光量を低下し、再び通常の入力表示モードと同等の表示光量として、また、その濃淡も入力表示モードと同様とする。また、検出表示モードの表示期間は接触を検知した後に接触がなくなるまで継続されてもよいし、接触がなくなってから一定期間、たとえば0.2〜1秒後まで継続されてもよい。   Here, the display in the detection display mode is a display in which the amount of light emitted is larger than that in the input display mode, and the amount of light emitted to the front surface of the liquid crystal display panel 1 is increased. Further, the display is made uniform in density, for example, the whole is displayed in white. The position of the indicator that has touched the touch panel 8 during the display period of the detection display mode is detected by the optical sensor of the liquid crystal display panel 1. The display period in the detection display mode is set to, for example, about 0.5 seconds immediately after contact is detected. When the timer 59 reaches the set time, a signal is output to the display mode control unit 3. When this signal is input, the display mode control unit 3 reduces the amount of display light on the screen, and again sets the display light amount to be equal to that of the normal input display mode, and the density is the same as in the input display mode. The display period in the detection display mode may be continued until contact is lost after detecting contact, or may be continued for a certain period of time, for example, 0.2 to 1 second after contact is lost.

図2は本発明の実施の形態1の入力装置の構成を示す正面図であり、液晶表示パネル1と表示パネル制御部51の構成を説明するためのものである。図では説明を簡単にするため表示領域55に5行5列の画素が配列を示したが、実際にはさらに多数の行と列とが配列して複雑なパターンの表示が可能とする。また、この図の液晶表示パネル1はTFT基板17上の素子の構成を示している。各画素には光検出センサ部Sij(ij=11、・・、15、・・55)と液晶駆動部Tij(ij=11、・・、15、・・55)がある。   FIG. 2 is a front view showing the configuration of the input device according to the first embodiment of the present invention, for explaining the configuration of the liquid crystal display panel 1 and the display panel control unit 51. In the figure, pixels of 5 rows and 5 columns are arranged in the display area 55 for the sake of simplicity, but in reality, a larger number of rows and columns are arranged so that a complicated pattern can be displayed. Further, the liquid crystal display panel 1 of this figure shows the configuration of elements on the TFT substrate 17. Each pixel has a light detection sensor unit Sij (ij = 11,..., 15,... 55) and a liquid crystal drive unit Tij (ij = 11,..., 15,.

表示パネル制御部51は画像データ処理部56と駆動信号出力部58と走査信号出力部57とからなる駆動部と、光センサにより接触位置を検出する検出部65とを有している。駆動信号出力部58と走査信号出力部57は液晶表示パネル1のTFT基板17上に形成されていてもよい。表示パネル制御部51の入力端子52に入力された画像データは、画像データ処理部56によって液晶表示パネル1でその画像が最適に表示されるように信号処理がなされて、処理後の信号が駆動信号出力部58に、また画像フレームの表示タイミングに関する信号が走査信号出力部57に伝えられる。行方向に並ぶ画素行ごとに走査信号出力部57から走査信号線Q1、・・Q5が接続される。また、列方向に並ぶ画素列ごとに駆動信号出力部58から駆動信号線P1、・・P5が接続される。走査信号出力部57は1フレーム期間内に走査信号線Q1、・・Q5に順次信号を出力する。走査信号線の信号により液晶駆動部Tij内のスイッチがONとなると、液晶駆動部Tij内の電極が駆動信号出力部58から駆動信号P1、・・P5を通じて電位が与えられる。これにより、マトリックス状に配列した画素それぞれの液晶駆動部Tij内の電極には表示すべき画像に適した電位が与えられることになる。   The display panel control unit 51 includes a drive unit including an image data processing unit 56, a drive signal output unit 58, and a scanning signal output unit 57, and a detection unit 65 that detects a contact position using an optical sensor. The drive signal output unit 58 and the scanning signal output unit 57 may be formed on the TFT substrate 17 of the liquid crystal display panel 1. The image data input to the input terminal 52 of the display panel control unit 51 is subjected to signal processing by the image data processing unit 56 so that the image is optimally displayed on the liquid crystal display panel 1, and the processed signal is driven. A signal related to the display timing of the image frame is transmitted to the signal output unit 58 and to the scanning signal output unit 57. For each pixel row arranged in the row direction, the scanning signal output unit 57 is connected to the scanning signal lines Q1,. Further, drive signal lines P1,... P5 are connected from the drive signal output unit 58 to each pixel column arranged in the column direction. The scanning signal output unit 57 sequentially outputs signals to the scanning signal lines Q1,... Q5 within one frame period. When the switch in the liquid crystal drive unit Tij is turned on by the signal of the scanning signal line, the potential in the electrode in the liquid crystal drive unit Tij is given from the drive signal output unit 58 through the drive signals P1,. As a result, a potential suitable for an image to be displayed is applied to the electrodes in the liquid crystal driving unit Tij of each pixel arranged in a matrix.

また、行方向に並ぶ画素内の光検出センサ部Sijには行ごとに、走査信号出力部57から走査信号線Q1、・・Q5、およびセンサ駆動線Y1、・・Y5が接続される。図には示さないがコモン線も各画素の光検出センサ部Sijに接続される。また、列方向に並ぶ画素には列ごとに光検出センサ部Sijが光検出線X1、・・X5を通じて検出部65に接続される。走査信号線の信号により特定の行に並んだ画素の光検出センサ部Sij内のスイッチがONとなると、その光検出センサが受光する光強度に応じた信号が列方向に接続された光検出線X1、・・X5を通じて検出部65に出力される。   Further, the scanning signal output unit 57 connects the scanning signal lines Q1,... Q5 and the sensor driving lines Y1,. Although not shown in the figure, the common line is also connected to the light detection sensor unit Sij of each pixel. Further, in the pixels arranged in the column direction, the photodetection sensor unit Sij is connected to the detection unit 65 through the photodetection lines X1,. When a switch in the photodetection sensor unit Sij of the pixels arranged in a specific row is turned on by the signal of the scanning signal line, a photodetection line in which a signal corresponding to the light intensity received by the photodetection sensor is connected in the column direction It is output to the detector 65 through X1,.

上記のように検出部65にはマトリックス状に配列した各画素の光強度に対応する信号が1フレーム期間に順次入力される。検出部65内ではその光強度の分布から表示領域55内で指示体の接触位置を検出してその位置を出力端子60から出力する。   As described above, a signal corresponding to the light intensity of each pixel arranged in a matrix is sequentially input to the detection unit 65 in one frame period. In the detection unit 65, the contact position of the indicator is detected in the display area 55 from the light intensity distribution, and the position is output from the output terminal 60.

接触位置は次のように検出される。液晶表示パネル1の前面側から外部の光が十分に入力される場合は、指などの指示体で表示領域55内の一部に触れると、その接触部分の下にある光検出センサ部Sijに入射する光量が減少し、その周辺部の光検出センサ部に比べて出力信号の値が、例えば小さくなるように、変化する。また、液晶表示パネル1の前面側からの外部の光が十分でない場合は、光源5からの光が液晶表示パネル1の前面側に出射するので、その光が指示体で反射され、その接触部分の下にある光検出センサ部Sijで検出される。従って外部の光が十分でない場合は、接触部分の下にある光検出センサ部Sijでは光量が増加し、その周辺部に比べて出力信号が、例えば大きくなるように、変化する。通常、接触部は表示領域に比べて十分小さいので、特定の小さい部分での光信号の強度がその部分の周辺部に比べて十分大きいかまたは十分小さければ、その部分が接触位置であると判断できる。そこで、検出部3では画素領域55内の光強度が最大の位置と最小の位置とを検出して、その位置での光強度がその周辺部の光強度と所定の比以上であるかどうかを判断して、その比が最も大きくなる位置を接触位置として出力する。   The contact position is detected as follows. When external light is sufficiently input from the front side of the liquid crystal display panel 1, when a part of the display area 55 is touched with an indicator such as a finger, the light detection sensor unit Sij below the contact part is touched. The amount of incident light decreases, and the value of the output signal changes, for example, to be smaller than that of the peripheral light detection sensor. Further, when the external light from the front side of the liquid crystal display panel 1 is not sufficient, the light from the light source 5 is emitted to the front side of the liquid crystal display panel 1, so that the light is reflected by the indicator and the contact portion. It is detected by the light detection sensor unit Sij located below. Therefore, when the external light is not enough, the light detection sensor unit Sij below the contact portion increases the light amount, and the output signal changes, for example, to be larger than the peripheral portion. Usually, the contact portion is sufficiently small compared to the display area, so if the intensity of the optical signal in a specific small portion is sufficiently large or sufficiently small compared to the peripheral portion of the portion, it is determined that the portion is the contact position. it can. Therefore, the detection unit 3 detects the position where the light intensity in the pixel region 55 is the maximum and the position where the light intensity is the minimum, and determines whether the light intensity at the position is equal to or higher than a predetermined ratio with the light intensity in the peripheral part. Judgment is made and the position where the ratio becomes the largest is outputted as the contact position.

図3は本発明の実施の形態1の入力装置の液晶表示パネルの画素内の構成を示す回路図である。画素Gij内には走査信号線Qiとコモン線Ziとに接続された光検出センサ部Sijおよび液晶駆動部Tijがある。光検出センサ部Sijはさらにセンサ駆動線Yiに接続され、出力信号を光検出線Xjに出力する。液晶駆動部Tijは駆動信号線Pjに接続されて電極の電位が供給される。   FIG. 3 is a circuit diagram showing a configuration in a pixel of the liquid crystal display panel of the input device according to the first embodiment of the present invention. In the pixel Gij, there are a light detection sensor unit Sij and a liquid crystal driving unit Tij connected to the scanning signal line Qi and the common line Zi. The light detection sensor unit Sij is further connected to the sensor drive line Yi, and outputs an output signal to the light detection line Xj. The liquid crystal driver Tij is connected to the drive signal line Pj and supplied with the potential of the electrode.

光検出センサ部Sij内では、光センサ素子Sの一端がセンサ駆動線Yiに接続され他端が基準抵抗Rの一端に接続される。基準抵抗Rの他端はコモン線Ziに接続される。光センサ素子Sの他端は検出トランジスタT1のゲート電極に接続される。検出トランジスタT1のソース電極はコモン線Ziに接続されドレイン電極は選択トランジスタT2のソース電極に接続される。選択トランジスタT2のゲート電極は走査信号線Qiに接続され、ドレイン電極は光検出線Xjに接続される。   In the photodetection sensor unit Sij, one end of the photosensor element S is connected to the sensor drive line Yi, and the other end is connected to one end of the reference resistor R. The other end of the reference resistor R is connected to the common line Zi. The other end of the photosensor element S is connected to the gate electrode of the detection transistor T1. The source electrode of the detection transistor T1 is connected to the common line Zi, and the drain electrode is connected to the source electrode of the selection transistor T2. The gate electrode of the selection transistor T2 is connected to the scanning signal line Qi, and the drain electrode is connected to the light detection line Xj.

光センサ素子Sは光の強度で抵抗が変化する素子を使用する。この素子は、例えば、薄膜シリコンで形成されたシリコンフォトダイオードである。これはTFT基板上にトランジスタと同時に作成することで容易に作製することができる。薄膜シリコンとしてアモルファスシリコンを用いると赤外域に感度が小さく、可視光に高い感度を有する光センサとなり、表示光を利用して接触位置を検出することができる。また、TFT基板の遮光膜上に形成することで、背面の光源からの光を遮光し、表示パネルの前面側から入射する光を受光する。また、光センサ素子Sは光照射によって温度が上昇することで抵抗が変化するボロメータであってもよい。   As the optical sensor element S, an element whose resistance changes with the intensity of light is used. This element is, for example, a silicon photodiode formed of thin film silicon. This can be easily manufactured by forming the TFT substrate at the same time as the transistor. When amorphous silicon is used as the thin film silicon, an optical sensor having low sensitivity in the infrared region and high sensitivity to visible light can be obtained, and the contact position can be detected using display light. Further, by forming on the light shielding film of the TFT substrate, light from the light source on the back surface is shielded, and light incident from the front side of the display panel is received. Further, the optical sensor element S may be a bolometer whose resistance changes as the temperature rises due to light irradiation.

センサ駆動線Yiとコモン線Ziとの間にセンサ駆動電圧が印加される。センサ駆動線Yiとコモン線Ziとの間に直列に接続された光センサ素子Sと基準抵抗Rの間の電位は光の強度により変化する。その電位が検出トランジスタTiのゲート電極に与えられるので、検出トランジスタTiに流れる電流は光の強度によって決まる。コモン線Ziと光検出線Xjとの間に所定の電圧差を設定しておくと、走査信号線Qiからの信号に応じて選択トランジスタT2がONとなって、検出トランジスタTiの電流が光検出線Xjに流れる。以上のようにして、走査信号線Qiと光検出線Xjとに接続された画素Gijの光の強度を示す信号が検出部65に出力される。   A sensor drive voltage is applied between the sensor drive line Yi and the common line Zi. The potential between the optical sensor element S and the reference resistor R connected in series between the sensor drive line Yi and the common line Zi varies depending on the light intensity. Since the potential is applied to the gate electrode of the detection transistor Ti, the current flowing through the detection transistor Ti is determined by the light intensity. If a predetermined voltage difference is set between the common line Zi and the light detection line Xj, the selection transistor T2 is turned on according to the signal from the scanning signal line Qi, and the current of the detection transistor Ti is detected by light. Flows to line Xj. As described above, a signal indicating the light intensity of the pixel Gij connected to the scanning signal line Qi and the light detection line Xj is output to the detection unit 65.

液晶駆動部Tij内には液晶を挟んで位置する電極E1と電極E2とがあり、E1は選択トランジスタTDを介して駆動信号線Pjに接続され、電極E2はコモン線Ziに接続される。また、保持容量CSが選択トランジスタTDを介して駆動信号線Pjとコモン線Ziとに接続される。選択トランジスタTDのゲート電極は走査信号線Qiに接続され、走査信号線Qiに信号が与えられた時に、電極E1は駆動信号線Pjから電位を与えられる。電極E2にはコモン線Ziの電位が与えられる。電極E1と電極E2の電位差に基づいて液晶の光学特性が変化して、画素の透過率が変化する。走査信号線Qiに信号がなくなると駆動信号線Pjと電極E1とが接続されなくなるが、与えられた電位は保持容量CSによって次のフレームで走査信号線Qiに信号が与えられるまで保持される。なお、電極E2は画素Gij内でコモン線Ziに接続する構成としたが、電極E2はCF基板14側全体に形成された透明電極として、その透明電極にコモン電位が与えられように構成してもよい。   In the liquid crystal drive unit Tij, there are an electrode E1 and an electrode E2 that are located with a liquid crystal interposed therebetween. E1 is connected to the drive signal line Pj via the selection transistor TD, and the electrode E2 is connected to the common line Zi. In addition, the storage capacitor CS is connected to the drive signal line Pj and the common line Zi via the selection transistor TD. The gate electrode of the selection transistor TD is connected to the scanning signal line Qi. When a signal is applied to the scanning signal line Qi, the electrode E1 is applied with a potential from the drive signal line Pj. The potential of the common line Zi is applied to the electrode E2. The optical characteristics of the liquid crystal change based on the potential difference between the electrode E1 and the electrode E2, and the transmittance of the pixel changes. When there is no signal in the scanning signal line Qi, the drive signal line Pj and the electrode E1 are not connected, but the applied potential is held by the holding capacitor CS until a signal is supplied to the scanning signal line Qi in the next frame. The electrode E2 is configured to be connected to the common line Zi in the pixel Gij, but the electrode E2 is configured as a transparent electrode formed on the entire CF substrate 14 side so that a common potential is applied to the transparent electrode. Also good.

カラー表示の液晶表示パネルではCF基板14上には画素ごとにカラーフィルタとそのカラーフィルタを囲むブラックマトリックスが形成される。ブラックマトリックスはTFT基板17上のTFTなどの素子や配線が表示パネル正面側に光を反射しないように形成される。光センサ素子Sは、対向するCF基板14のブラックマトリクス中に開口部を設けて、その部分から入射する光を受光できるように配置するとよい。   In a liquid crystal display panel for color display, a color filter and a black matrix surrounding the color filter are formed on the CF substrate 14 for each pixel. The black matrix is formed so that elements such as TFTs on the TFT substrate 17 and wiring do not reflect light to the front side of the display panel. The optical sensor element S may be arranged so that an opening is provided in the black matrix of the CF substrate 14 facing the light sensor element so that light incident from the opening can be received.

次に本発明の実施の形態1の入力装置の動作を具体的に説明する。図4は本発明の実施の形態1の入力装置の表示画面上の動作を示す模式図である。実施の形態1の入力装置は上で述べた入力表示モード、検出表示モード以外に休止表示モードを備えている。休止表示モードは操作が長期間行われなかった場合に、光源5が消灯または減光して消費電力を低減する表示モードである。図4(a)は休止表示モードの表示領域55の画面を示し、光源5が消灯または減光され画面全体が暗い状態である。図4(b)は休止表示モードの表示領域55の画面の表面に指示体70が接触した図である。その直後に光源5が点灯または増光して休止表示モードから入力表示モードとなり、図4(c)の表示となる。ここで図4(c)に示した入力表示モードは、画面の上半分の参照領域72と画面の下半分の入力領域71がある状態を示す。参照領域72に表示される図形や文字情報をもとに使用者は入力領域71に表示される選択位置に指示体70を接触する。図4(d)は入力領域71のBの選択位置に指示体70が接触した図である。この直後に図4(e)のように、入力領域71が明るく、また全体の濃淡が均一となった検出表示モードとなる。検出表示モードでは入力領域71が白表示となってもよいし、入力領域72に限らず表示領域55全体が明るくまた、濃淡が均一となってもよい。この検出表示モードの表示となってから例えば0.5秒程度経過すると、図4(f)のように再び入力領域71の表示は通常の入力表示モードに戻る。なお、その際に接触位置に応じて次の入力画面が表示されてもよいし、また接触した位置や、その位置に対応する参照領域72の表示を変化させてもよい。また、検出表示モードでの表示は、指示体70で接触している間は継続され、指示体70の接触がなくなった直後、または直後から1秒以下の後に入力表示モードと同等の表示に変更されるようにしてもよい。ある時間長く接触が行われなければ、入力表示モードから休止表示モードになる。   Next, the operation of the input device according to the first embodiment of the present invention will be specifically described. FIG. 4 is a schematic diagram showing an operation on the display screen of the input device according to the first embodiment of the present invention. The input device according to Embodiment 1 has a pause display mode in addition to the input display mode and the detection display mode described above. The pause display mode is a display mode in which the light source 5 is turned off or dimmed to reduce power consumption when the operation is not performed for a long period of time. FIG. 4A shows the screen of the display area 55 in the pause display mode, where the light source 5 is turned off or dimmed and the entire screen is dark. FIG. 4B is a diagram in which the indicator 70 is in contact with the surface of the display area 55 in the pause display mode. Immediately thereafter, the light source 5 is turned on or brightened to change from the pause display mode to the input display mode, and the display shown in FIG. Here, the input display mode shown in FIG. 4C shows a state where there is a reference area 72 in the upper half of the screen and an input area 71 in the lower half of the screen. Based on the graphic and character information displayed in the reference area 72, the user touches the indicator 70 at the selected position displayed in the input area 71. FIG. 4D is a diagram in which the indicator 70 is in contact with the selection position B in the input area 71. Immediately after this, as shown in FIG. 4E, the detection display mode is entered in which the input area 71 is bright and the entire shade is uniform. In the detection display mode, the input area 71 may be displayed in white, and not only the input area 72 but the entire display area 55 may be bright and the shading may be uniform. For example, when about 0.5 seconds elapse after the display of the detection display mode, the display of the input area 71 returns to the normal input display mode again as shown in FIG. At that time, the next input screen may be displayed according to the contact position, or the contact position and the display of the reference area 72 corresponding to the position may be changed. The display in the detection display mode is continued while being in contact with the indicator 70, and is changed to the display equivalent to the input display mode immediately after the indicator 70 is no longer in contact or after 1 second or less immediately thereafter. You may be made to do. If no contact is made for a certain period of time, the input display mode is changed to the pause display mode.

また、図5は本発明の実施の形態1の入力装置の表示画面上の動作を説明するフローチャートである。スタートで使用開始後にまず、ステップS101で液晶表示パネル1に入力表示モードで表示する。次いでステップS102でタイマー59でT1をカウント後にゼロにセットされる。その後、ステップS103でタッチパネル8からの出力信号が接触があったことを示すかどうかを表示モード制御部3で判断する。接触がなければステップS109に進んで、タイマー59の時間がT3より大きいなら、ステップS110に進んで液晶表示パネル1を休止表示モードとした後、ステップS103の接触を判断するステップに戻る。タイマー59の時間がT3以下なら、表示モードはそのままでステップS103の接触を判断するステップに戻る。つまり時間T3の間に接触がなければ休止表示モードとする。   FIG. 5 is a flowchart for explaining the operation on the display screen of the input device according to the first embodiment of the present invention. After the start of use, first, display is performed on the liquid crystal display panel 1 in the input display mode in step S101. In step S102, T1 is counted by the timer 59 and set to zero. Thereafter, in step S103, the display mode control unit 3 determines whether or not the output signal from the touch panel 8 indicates that there is a touch. If there is no contact, the process proceeds to step S109. If the time of the timer 59 is greater than T3, the process proceeds to step S110, the liquid crystal display panel 1 is set to the pause display mode, and then the process returns to the step of determining contact in step S103. If the time of the timer 59 is equal to or less than T3, the display mode remains unchanged and the process returns to the step of determining contact in step S103. That is, if there is no contact during time T3, the pause display mode is set.

ステップS103で接触が検知されると、ステップS104に進んで、タイマー59の時間が再びゼロにセットされる。さらにステップS105で、その時点での表示モードが休止表示モードかどうかを判断して、休止表示モードであれば最初のステップS101に戻り入力表示モードとする。休止表示モードでなければ入力表示モードであるので、ステップS106で検出表示モードとする。続くステップS107では、この検出表示モードで表示される期間に表示パネル制御部51の検出部65で接触位置を検出する。その後、その位置を出力端子60から出力する。続くステップS108では、タイマー59がT2の時間経過後に信号を出力する。その信号をもとに表示モード制御部3は液晶表示パネル1の表示モードを検出表示モードから入力表示モードに戻す。なお、接触位置の検出に必要な期間≦T2<T3である。また、出力端子60からの出力は入力表示モードに戻ってから出力されてもよい。   When contact is detected in step S103, the process proceeds to step S104, and the time of the timer 59 is set to zero again. In step S105, it is determined whether or not the display mode at that time is the pause display mode. If the display mode is the pause display mode, the process returns to the first step S101 to set the input display mode. If the display mode is not the pause display mode, the input display mode is set, and the detection display mode is set in step S106. In the subsequent step S107, the contact position is detected by the detection unit 65 of the display panel control unit 51 during the period displayed in the detection display mode. Thereafter, the position is output from the output terminal 60. In the subsequent step S108, the timer 59 outputs a signal after the time T2. Based on the signal, the display mode control unit 3 returns the display mode of the liquid crystal display panel 1 from the detection display mode to the input display mode. Note that the period necessary for detecting the contact position ≦ T2 <T3. The output from the output terminal 60 may be output after returning to the input display mode.

また、本発明の実施の形態1では1フレームごとに表示領域55にある全ての光センサの出力が検出部65に出力されるので、液晶表示装置の1フレーム期間、例えば60分の1秒での検出信号から接触位置を検出することができる。また、検出精度を高めるため、数フレーム期間の信号を用いて接触位置を検出することもできる。このように1フレームまたは数フレームの期間中にタッチパネル8から出力される信号で接触位置が検出できる場合においても、その検出に必要な期間よりも長い間、例えば数10〜数100フレーム、時間にして0.2〜2秒程度、検出表示モードのままで表示しておくとよい。数フレーム以下の表示の変化では使用者に接触が検知されたことを気付かせにくいが、ある程度長い時間表示を変化させることにより、接触が検知されたことを使用者に確実に視覚的に知らせることができる。   Further, in the first embodiment of the present invention, the outputs of all the optical sensors in the display area 55 are output to the detection unit 65 every frame, so in one frame period of the liquid crystal display device, for example, 1/60 second The contact position can be detected from the detection signal. In order to improve detection accuracy, the contact position can also be detected using a signal of several frame periods. Even when the contact position can be detected by the signal output from the touch panel 8 during the period of one frame or several frames as described above, the time is longer than the period necessary for the detection, for example, several tens to several hundred frames. For example, it is preferable to display in the detection display mode for about 0.2 to 2 seconds. It is difficult for the user to notice that a contact has been detected if the display changes within a few frames, but by changing the display for a certain length of time, the user can be surely visually notified that contact has been detected. Can do.

上記の手順によれば、表示モードが休止表示モードであるときにタッチパネル8に接触すると、表示モードが入力表示モードに戻る。その後に少なくともT1の時間は入力表示モードが表示される。さらにその後に接触すれば、その接触した位置が検出表示モードに検出されて、出力される。このように休止表示モードを組み込んだので、消費電力を低減することができる。また、タッチパネル8の接触で休止表示モードから通常の入力表示モードへの復帰するようにしたので使いやすい入力装置となる。   According to the above procedure, when the touch panel 8 is touched when the display mode is the pause display mode, the display mode returns to the input display mode. Thereafter, the input display mode is displayed at least for the time T1. If contact is made thereafter, the contact position is detected and output in the detection display mode. Since the pause display mode is incorporated in this way, power consumption can be reduced. Further, since the touch display 8 returns to the normal input display mode from the pause display mode, the input device is easy to use.

また、表示領域55上の連続した座標を入力する場合は、指示体70の接触がなくなった後に検出表示モードから入力表示モードに変更するとよい。連続した座標の入力は指示体70が接触したまま表示領域55上を走査することで行うことができる。走査される期間内の各フレームごとに検出された接触位置が出力端子60から連続して出力する。入力が完了すると指示体70は表示パネルから離されるので、タッチパネル8の信号から指示体70が表示パネルと接触がなくなったことを検出した時点を入力完了時点とする。入力完了時点の直後または直後から一定時間、1秒以下の時間経過後に検出表示モードから入力表示モードに変更する。使用者は表示が入力表示モードに変更されるので、入力が完了したことを知ることができる。また、出力端子60から信号を受ける機器の制御信号によって表示モードが変更されるようにしてもよい。   In addition, when continuous coordinates on the display area 55 are input, the detection display mode may be changed to the input display mode after the contact of the indicator 70 is lost. Continuous coordinates can be input by scanning the display area 55 while the indicator 70 is in contact. The contact position detected for each frame within the scanning period is continuously output from the output terminal 60. When the input is completed, the indicator 70 is separated from the display panel. Therefore, the time point when the indicator 70 detects that the contact with the display panel is lost from the signal of the touch panel 8 is set as the input completion point. The detection display mode is changed to the input display mode after a predetermined time of 1 second or less immediately after or immediately after the completion of the input. Since the display is changed to the input display mode, the user can know that the input is completed. Further, the display mode may be changed by a control signal of a device that receives a signal from the output terminal 60.

図6は本発明の実施の形態1の入力装置の液晶表示パネルの動作を示す断面図であり、(a)は入力表示モードの断面図、(b)は検出表示モードで指示体が接触した断面図を示している。なお、光源5は導光板24の両端にランプ25を備えたものを用いている。また、液晶の画素の電極の一方E2は、カラーフィルタ上の共通電極とした。   6A and 6B are cross-sectional views showing the operation of the liquid crystal display panel of the input device according to the first embodiment of the present invention. FIG. 6A is a cross-sectional view of the input display mode, and FIG. A cross-sectional view is shown. The light source 5 is provided with lamps 25 at both ends of the light guide plate 24. Further, one of the electrodes E2 of the liquid crystal pixel is a common electrode on the color filter.

図6の(a)の入力表示モードでは、指示体で接触すべき位置を画面上に表示するため、特定の濃淡を有するパターンで表示される。このため、液晶の透過率は面内で特定のパターンを有するように各画素での透過率が調整されている。   In the input display mode of FIG. 6 (a), the position to be touched by the indicator is displayed on the screen, so that it is displayed in a pattern having a specific shading. Therefore, the transmittance of each liquid crystal is adjusted so that the transmittance of the liquid crystal has a specific pattern in the plane.

図6の(b)のような表示光量の多い表示モードとするには、液晶を透過する光を増加するように画素の透過率を増加させる方法によって実現できる。また、ランプ25の出力を大きくして光源5の光量を増加する方法によっても実現される。検出表示モードではこれらのいずれか、あるいは両方の方法によって液晶表示パネル1の前面から出射する光量が増やされる。タッチパネル8の表面に指示体70が接触した箇所では前面から出射する出射光75は指示体70の表面で反射されて、画素中の光センサ素子Sに向かう。一方、接触しない領域では反射が起こらないので前面方向に放射されてしまい、光センサ素子Sに戻らず検出する光は弱い。従って、接触した画素付近の光センサ素子Sで抵抗が大きく変化して、接触位置を検出することができる。   The display mode with a large amount of display light as shown in FIG. 6B can be realized by a method of increasing the transmittance of the pixels so as to increase the light transmitted through the liquid crystal. It can also be realized by a method of increasing the light output of the light source 5 by increasing the output of the lamp 25. In the detection display mode, the amount of light emitted from the front surface of the liquid crystal display panel 1 is increased by one or both of these methods. At the place where the indicator 70 is in contact with the surface of the touch panel 8, the emitted light 75 emitted from the front surface is reflected by the surface of the indicator 70 and travels toward the photosensor element S in the pixel. On the other hand, since no reflection occurs in the non-contact area, the light is emitted in the front direction, and the light detected without returning to the photosensor element S is weak. Accordingly, the resistance greatly changes in the optical sensor element S in the vicinity of the contacted pixel, and the contact position can be detected.

上記のように動作するので、液晶表示パネル1の周辺が暗い個所であっても、接触位置検出時にはパネル前面への光量が増加するので感度のよい検出が可能となる。また、画素中の光センサ素子Sの受光面積を小さくしても検出が可能となり、光検出センサ部Sijに対する液晶駆動部Tijの面積割合を大きくできるので、表示品質が向上できる。また、検出に必要な期間に合わせてパネル前面への光量が増加し、必要ない期間は光量を減光するので消費電力を少なくすることができる。特に、入力表示モードの表示光量と検出表示モードの表示光量を画素の透過率を変化により異ならせる方法を用いると検出表示モード時の消費電力はほとんど増加させずに検出に必要な光を増やすことができる。   Since it operates as described above, even if the periphery of the liquid crystal display panel 1 is a dark place, the amount of light to the front surface of the panel increases at the time of detecting the contact position, so that detection with good sensitivity is possible. Further, detection is possible even if the light receiving area of the photosensor element S in the pixel is reduced, and the area ratio of the liquid crystal drive unit Tij to the photodetection sensor unit Sij can be increased, so that display quality can be improved. In addition, the amount of light to the front of the panel increases in accordance with the period required for detection, and the amount of light is reduced during periods when it is not necessary, so that power consumption can be reduced. In particular, using a method in which the display light amount in the input display mode is different from the display light amount in the detection display mode by changing the transmittance of the pixel, the power required in the detection display mode is hardly increased and the light required for detection is increased. Can do.

また、検出動作の際に表示モードを少なくとも一定期間変化させるので、上記の検出動作と同時に使用者に接触を知らせることができる。その後にもとの表示モードに戻るので入力が完了したことも知らせることができる。また、検出する一定期間に表示のパターンや濃淡を均一化することによって、接触する指示体の表面で反射される光量が異なる場所であってもほぼ一定となる。このため接触部の各画素の光センサSで検出される光の量が一定化され、検出精度がよくなる。   Further, since the display mode is changed at least for a certain period during the detection operation, it is possible to notify the user of the contact simultaneously with the detection operation. After that, the display mode returns to the original display mode, so that it can be notified that the input has been completed. In addition, by uniformizing the display pattern and shading during a certain period to be detected, the amount of light reflected by the surface of the indicator that is in contact is almost constant even at different locations. For this reason, the amount of light detected by the optical sensor S of each pixel of the contact portion is made constant, and the detection accuracy is improved.

なお、本実施の形態1では表示モード制御部3、タイマー59を用いて表示モードを変更するようにしたが、接触を検知するタッチパネル8の信号が表示パネル制御部51の入力端子52に入力する機器に接続され、タッチパネル8の検知する信号をもとに機器が表示パネル制御部51の入力端子52に入力する画像データを検出表示モードの画像データに変更してもよい。   In the first embodiment, the display mode is changed using the display mode control unit 3 and the timer 59, but a signal of the touch panel 8 for detecting contact is input to the input terminal 52 of the display panel control unit 51. The image data connected to the device and input to the input terminal 52 of the display panel control unit 51 by the device based on a signal detected by the touch panel 8 may be changed to image data in the detection display mode.

実施の形態2.
図7は本発明の実施の形態2の入力装置の全体構成を示す斜視図である。液晶表示パネル1および光源5が支持台30の上プレート32に固定され、上プレート32は支持台30の下プレート33との間のバネ37によって付勢されて保持されるように構成される点が実施の形態1と異なる。また、実施の形態1で接触を検知するために液晶表示パネル1の正面に設置したタッチパネル8のかわりに、上プレート32は下プレート33との間に圧力スイッチ9を設置して接触を検知するようにした。また、表示領域55の外周部にフォトダイオードなどを用いて外光の強さを検出する外光検出部31を設置して、外光の光量をもとに検出表示モードを変更する構成とした。
Embodiment 2. FIG.
FIG. 7 is a perspective view showing the overall configuration of the input device according to the second embodiment of the present invention. The liquid crystal display panel 1 and the light source 5 are fixed to the upper plate 32 of the support base 30, and the upper plate 32 is configured to be biased and held by a spring 37 between the lower plate 33 of the support base 30. Is different from the first embodiment. Further, in place of the touch panel 8 installed in front of the liquid crystal display panel 1 in order to detect contact in the first embodiment, the pressure switch 9 is installed between the upper plate 32 and the lower plate 33 to detect contact. I did it. In addition, an external light detection unit 31 that detects the intensity of external light using a photodiode or the like is installed on the outer periphery of the display area 55, and the detection display mode is changed based on the amount of external light. .

外光検出部31で検出した外光の強さを表す信号は表示モード制御部3に入力される。その信号から周囲の外光が所定の光量以下と判断すると、表示モード制御部3は実施の形態1と同様に、圧力スイッチ9が接触を検知した直後から一定期間、液晶表示パネル1の前面に出射する表示光量が多くなるような検出表示モードとする。周囲の外光が所定の光量以下の暗い場合は光源5の光を利用して、指示体70の表面の反射で接触位置を検出するので、表示領域55に配置された光センサSの信号から最も光の強度の大きい位置を接触位置として検出する。   A signal indicating the intensity of external light detected by the external light detection unit 31 is input to the display mode control unit 3. When it is determined from the signal that ambient ambient light is less than or equal to the predetermined light amount, the display mode control unit 3 is in front of the liquid crystal display panel 1 for a certain period of time immediately after the pressure switch 9 detects contact, as in the first embodiment. The detection display mode is set so that the amount of emitted display light increases. When ambient ambient light is dark below a predetermined light level, the contact position is detected by reflection of the surface of the indicator 70 using the light from the light source 5, and therefore, from the signal of the optical sensor S arranged in the display area 55. The position with the highest light intensity is detected as the contact position.

一方、外光検出部31からの信号により周囲の外光が所定の光量より多いと判断すると、表示モード制御部3は、実施の形態1とは逆に、圧力スイッチ9が接触を検知した直後から一定期間、液晶表示パネル1の前面に出射する表示光量が少なくなるような検出表示モードとする。周囲の光量が所定の光量より多いような明るい場合は外光を利用して接触位置を検出するので、表示領域55に配置された光センサSの信号から最も光の強度の小さい位置を接触位置として検出する。   On the other hand, if it is determined from the signal from the external light detection unit 31 that the ambient external light is greater than the predetermined light amount, the display mode control unit 3 immediately after the pressure switch 9 detects contact, contrary to the first embodiment. The detection display mode is set so that the amount of display light emitted to the front surface of the liquid crystal display panel 1 is reduced for a certain period. When the ambient light is brighter than the predetermined light amount, the contact position is detected using external light. Therefore, the position where the light intensity is the smallest is detected from the signal of the optical sensor S arranged in the display area 55. Detect as.

図8は本発明の実施の形態2の入力装置の構成を示す断面図であり、図7に示した液晶表示パネル1と支持台30、および圧力スイッチ9の配置を示している。図8の(a)は指示体70の接触のない場合の断面を示し、(b)は指示体70の接触がある場合の断面を示す。(a)のように接触がないと上プレート32と下プレート33との間隔がバネ37により保持されており、圧力スイッチ9は押されず出力信号は生じない。(b)のようには指示体70の接触し、さらに液晶表示パネル1を下プレート33側に押し込むことにより上プレート32と下プレート33との間隔は狭まり、圧力スイッチ9が両プレート間によって押され出力信号を生じる。上プレート32と下プレート33との間隔は(a)で約3mm、(b)の接触を検知する時点で約1mmなどとする。この出力信号は指示体70が液晶表示パネル1に接触したことを示すので、実施の形態1のタッチパネル8の信号の代わりに用いることができる。タッチパネル8に接触する場合に比べて、押し込むストロークが必要であるが、その分使用者が液晶表示パネル1に接触したことを触感によって明確に知らせることができる。また、押し込むにつれて反発力が増加したり、(b)の時点で音や振動を発するようにしたりしてもよい。また、このように押し込みによって検知するので、誤って軽く触れてしまったことによる誤入力を防止することもできる。   FIG. 8 is a sectional view showing the configuration of the input device according to the second embodiment of the present invention, and shows the arrangement of the liquid crystal display panel 1, the support base 30, and the pressure switch 9 shown in FIG. FIG. 8A shows a cross section when the indicator 70 is not in contact, and FIG. 8B shows a cross section when the indicator 70 is in contact. If there is no contact as in (a), the distance between the upper plate 32 and the lower plate 33 is held by the spring 37, and the pressure switch 9 is not pushed and no output signal is generated. As shown in (b), the indicator 70 comes into contact with the liquid crystal display panel 1 and the liquid crystal display panel 1 is further pushed into the lower plate 33, whereby the distance between the upper plate 32 and the lower plate 33 is reduced, and the pressure switch 9 is pushed between the two plates. To produce an output signal. The distance between the upper plate 32 and the lower plate 33 is about 3 mm at (a), about 1 mm at the time when the contact at (b) is detected. Since this output signal indicates that the indicator 70 has touched the liquid crystal display panel 1, it can be used instead of the signal of the touch panel 8 of the first embodiment. Compared with the case where the touch panel 8 is touched, a stroke to be pushed in is necessary, but it is possible to clearly notify the user that the user has touched the liquid crystal display panel 1 by the touch. Further, the repulsive force may increase as it is pushed in, or sound or vibration may be generated at the time of (b). Moreover, since it detects by pushing in this way, the erroneous input by having touched lightly accidentally can also be prevented.

また、圧力スイッチ9のかわりに実施の形態1のタッチパネル8を用いることもできる。その場合、タッチパネル8は圧力によって検知するものとする。そして押し込み量が所定量以上にとなるとタッチパネル8から接触を検知する信号が出力されるように、バネ37の強さとタッチパネル8の感度とを調整する。   Further, the touch panel 8 of the first embodiment can be used instead of the pressure switch 9. In that case, the touch panel 8 shall detect with a pressure. Then, the strength of the spring 37 and the sensitivity of the touch panel 8 are adjusted so that a signal for detecting contact is output from the touch panel 8 when the amount of pressing becomes a predetermined amount or more.

図9は本発明の実施の形態2の入力装置の表示モードを示す正面図および断面図である。図9の(a)は入力表示モードの画面表示を示し、(c)がその断面図である。図9の(b)は周囲が明るい場合に表示される検出表示モードの画面表示を示し、(d)がその断面図である。外光検出部31が検出する外光が所定の光量より多いときに指示体70が液晶表示パネル1を押し込むことを検出すると、その直後から(b)や(d)に示されるように、入力領域71の表示を暗くした検出表示モードとされる。指示体70の接触位置の検出は光センサEに入射する外光76が指示体70によって遮られることで検出される。この場合、光源5から液晶表示パネル1の前面側に出射する光は検出の精度を低下させる。従って、(b)や(d)に示されるように、検出表示モードでは、光源5のランプ25を暗くするか消灯し、また、液晶の透過率を低下させて前面に出射する光量を減少させるので接触位置の検出精度が向上する。   FIG. 9 is a front view and a sectional view showing a display mode of the input device according to the second embodiment of the present invention. 9A shows a screen display in the input display mode, and FIG. 9C is a cross-sectional view thereof. FIG. 9B shows a screen display in a detection display mode displayed when the surrounding is bright, and FIG. 9D is a cross-sectional view thereof. When it is detected that the indicator 70 pushes in the liquid crystal display panel 1 when the external light detected by the external light detection unit 31 is larger than a predetermined light amount, as shown in (b) and (d), the input is performed immediately thereafter. The detection display mode is set in which the display of the area 71 is darkened. Detection of the contact position of the indicator 70 is detected by the outside light 76 incident on the optical sensor E being blocked by the indicator 70. In this case, the light emitted from the light source 5 to the front side of the liquid crystal display panel 1 lowers the detection accuracy. Therefore, as shown in (b) and (d), in the detection display mode, the lamp 25 of the light source 5 is darkened or turned off, and the light quantity emitted to the front surface is reduced by reducing the transmittance of the liquid crystal. Therefore, the detection accuracy of the contact position is improved.

また、周囲が明るい場合は接触を検知した直後の所定期間、検出表示モードにより前面に出射する光量を減少するので消費電力をさらに低下することができる。また、液晶表示パネル1が支持台30に付勢されて保持され、圧力センサ9はが液晶表示パネル1が押し込まれたことを検出するので、使用者はパネルの押し込む触感によって接触を認識することができる。また、画面表示が一定期間暗くなることで視覚的によっても接触を認識させることができる。なお、圧力センサ9の代わりに位置の変動を検出するセンサを用いてもよい。   In addition, when the surroundings are bright, the amount of light emitted to the front surface is reduced by the detection display mode for a predetermined period immediately after detection of contact, so that power consumption can be further reduced. Further, since the liquid crystal display panel 1 is urged and held by the support base 30, and the pressure sensor 9 detects that the liquid crystal display panel 1 has been pushed in, the user can recognize contact by touching the panel. Can do. Further, the screen display becomes dark for a certain period, so that the contact can be recognized visually. Instead of the pressure sensor 9, a sensor that detects a change in position may be used.

実施の形態3.
図10は本発明の実施の形態3の入力装置の全体構成を示す斜視図である。実施の形態1の液晶表示パネルおよび光源5のかわりにEL発光素子を表示領域55にマトリクス状に配置したEL表示パネル2を使用した。画素内に光検出センサ部Sijがある構成は実施の形態1と同様であるが、液晶駆動部Tijの代わりにEL駆動部がある。
Embodiment 3 FIG.
FIG. 10 is a perspective view showing the overall configuration of the input device according to the third embodiment of the present invention. Instead of the liquid crystal display panel and the light source 5 of the first embodiment, an EL display panel 2 in which EL light emitting elements are arranged in a matrix in the display region 55 is used. The configuration in which the light detection sensor unit Sij is provided in the pixel is the same as that in the first embodiment, but there is an EL drive unit instead of the liquid crystal drive unit Tij.

この場合も実施の形態1と同様にタッチパネル8によって接触を検知すると、その直後から一定期間、EL素子の光量を増加し、または表示の濃淡やパターンを均一化した検出表示モードとする。これにより、周囲が暗くても検出精度がよくなり、また検出が必要な場合のみ光量を増加するので消費電力の増加を抑えることができる。   Also in this case, when the touch is detected by the touch panel 8 as in the first embodiment, the light amount of the EL element is increased for a certain period from immediately after that, or the detection display mode in which the display density and pattern are made uniform is set. Thereby, even if the surroundings are dark, the detection accuracy is improved, and the amount of light is increased only when detection is necessary, so that an increase in power consumption can be suppressed.

実施の形態4.
図11は本発明の実施の形態4の入力装置の全体構成を示す斜視図である。実施の形態2とは液晶表示パネル1の前面側の周辺に補助光源6を配置した点が異なる。また支持台30の上プレート32と下プレート33とは一端が蝶番38で連結されている点も異なる。また、実施の形態2から外光検出部を省略した構成とした。本発明の実施の形態3の入力装置では周辺が暗い場合に補助光源6の光を利用して、表示領域55にマトリックス状に配置された光センサで接触位置を検出する。図では補助光源6はパネル前面の両サイドに設置しているが、四隅に設置したランプを用いてもよい。
Embodiment 4 FIG.
FIG. 11 is a perspective view showing the overall configuration of the input device according to the fourth embodiment of the present invention. The second embodiment is different from the second embodiment in that an auxiliary light source 6 is arranged around the front side of the liquid crystal display panel 1. Further, the upper plate 32 and the lower plate 33 of the support base 30 are different in that one end is connected by a hinge 38. Further, the external light detection unit is omitted from the second embodiment. In the input device according to the third embodiment of the present invention, when the periphery is dark, the light from the auxiliary light source 6 is used to detect the contact position with a photosensor arranged in a matrix in the display area 55. Although the auxiliary light sources 6 are installed on both sides of the front surface of the panel in the figure, lamps installed at four corners may be used.

また、補助光源6は前面側から導光板などで表示面を照明するフロントライトであってもよい。ただしフロントライトを用いる場合は、光センサのマトリクスは表示パネルと別に作製して、フロントライトよりも前面に配置する。つまり正面側から順に、光センサのマトリクス、画面を照明するフロントライト、表示パネルの順の配置とする。   The auxiliary light source 6 may be a front light that illuminates the display surface with a light guide plate or the like from the front side. However, when a front light is used, the matrix of photosensors is prepared separately from the display panel and is arranged in front of the front light. That is, in order from the front side, the matrix of optical sensors, the front light that illuminates the screen, and the display panel are arranged in this order.

補助光源6はその光量や点灯を制御する電源19に接続される。さらにその電源19は表示モード制御部3に接続される。表示モード制御部3からの信号によって補助光源6の点灯や光量が制御される。圧力センサ31が液晶表示パネル1が押し込まれたことを検知すると、表示モード制御部3からの信号により、表示領域55にマトリックス状に配置された光センサで接触位置を検出するのに必要な時間、補助光源6は点灯またはその光量が増加され、その後消灯またはその光量が減少される。   The auxiliary light source 6 is connected to a power source 19 that controls the amount of light and lighting thereof. Further, the power source 19 is connected to the display mode control unit 3. Lighting of the auxiliary light source 6 and the amount of light are controlled by a signal from the display mode control unit 3. When the pressure sensor 31 detects that the liquid crystal display panel 1 has been pushed in, the time required to detect the contact position by the optical sensors arranged in a matrix in the display area 55 based on the signal from the display mode control unit 3 The auxiliary light source 6 is turned on or its light quantity is increased, and thereafter, it is turned off or its light quantity is reduced.

本実施の形態4では周囲が暗い場合であっても補助光源6によって接触位置が検出できる。補助光源6から表示パネルの前面に照射された光は、表示領域に配置された光センサで受光されるが、指示体が表面に接触するとその部分で影が生じる。従って、外光を用いた接触位置検出と同様に、光強度が最も小さい位置を接触位置として検出する。このため、検出表示モードでは表示光量を入力表示モードよりも表示光量を少なくするとよい。   In the fourth embodiment, the contact position can be detected by the auxiliary light source 6 even when the surroundings are dark. The light emitted from the auxiliary light source 6 to the front surface of the display panel is received by an optical sensor arranged in the display area, but when the indicator comes into contact with the surface, a shadow is generated at that portion. Therefore, as in the contact position detection using external light, the position with the lowest light intensity is detected as the contact position. For this reason, in the detection display mode, the display light amount may be smaller than that in the input display mode.

なお、本実施の形態4では液晶表示パネル1を透過型のパネルを用いたが、反射型の液晶表示パネルとして、背面側の光源5を省略してもよい。その場合、補助光源6は周辺が暗い場合でも表示面を明るくする光源として使用される。その場合でも、検出表示モードにおいて補助光源6の光量が入力表示モードよりも増加させることで、位置検出の精度が向上する。また、検出表示モードにおいて、入力領域を暗い表示として、さらにその領域の表示パターンを一様な表示として、濃淡を均一化すると検出の精度が向上する。補助光源6から光センサに入射する光を遮ることで位置を検出するので、反射表示する画素からパネルの前面へ反射する光は検出の感度を低下させるものとなる。従って、検出表示モードにおいて、入力領域の反射率を低下し、表示パネルの前面に反射する光量を減少した暗い表示とすると検出の精度が向上する。また、検出表示モードの期間、表示モードが変化するので、使用者が接触入力したことを確認しやすい。   Although the transmissive panel is used as the liquid crystal display panel 1 in the fourth embodiment, the light source 5 on the back side may be omitted as a reflective liquid crystal display panel. In this case, the auxiliary light source 6 is used as a light source that brightens the display surface even when the periphery is dark. Even in that case, the accuracy of position detection is improved by increasing the amount of light of the auxiliary light source 6 in the detection display mode as compared with the input display mode. Further, in the detection display mode, if the input area is displayed dark and the display pattern of the area is made uniform and the density is made uniform, the detection accuracy is improved. Since the position is detected by blocking the light incident on the optical sensor from the auxiliary light source 6, the light reflected from the reflective display pixel to the front surface of the panel lowers the detection sensitivity. Therefore, in the detection display mode, the detection accuracy is improved by reducing the reflectance of the input area and reducing the amount of light reflected on the front surface of the display panel. Moreover, since the display mode changes during the period of the detection display mode, it is easy to confirm that the user has made contact input.

また、表示領域55にマトリックス状に配置された光センサを赤外光に感度を有するセンサとして、赤外光を照射する光源を補助光源6としてもよい。この場合は補助光源6によって、可視光での表示の変化は起こらないが、検出表示モードでは上記と同様に入力表示モードよりも表示光量を少なくされ、さらに領域の濃淡が均一化されるので、位置検出精度が向上すると共に、入力を使用者に知らせることができる。   In addition, the optical sensors arranged in a matrix in the display region 55 may be used as sensors that are sensitive to infrared light, and the light source that emits infrared light may be used as the auxiliary light source 6. In this case, the display change in visible light does not occur due to the auxiliary light source 6, but in the detection display mode, the display light amount is reduced as compared with the input display mode as described above, and the shade of the region is made uniform. The position detection accuracy is improved, and the user can be notified of the input.

また、実施の形態2と同様に外光検出部を備えてもよい。周囲が明るければ外光のみで接触位置が検出できるので、外光検出部が所定の明るさの外光を検出した場合は補助光源6を点灯しないような構成とすると消費電力の増加が抑えられる。   Moreover, you may provide an external light detection part similarly to Embodiment 2. FIG. Since the contact position can be detected only with outside light if the surroundings are bright, an increase in power consumption can be suppressed if the auxiliary light source 6 is not turned on when the outside light detecting unit detects outside light with a predetermined brightness. .

実施の形態5.
図12は本発明の実施の形態5の入力装置の表示光量の時間変化を示すグラフである。入力装置の構成は基本的に上記の実施の形態1などと同様であるが、検出表示モードの期間中に表示光量を時間的に変化するようにしている。検出表示モードの期間は接触検出直前の入力表示モード(a)よりも光量が多い期間Aと入力表示モード(a)よりも光量が少ない期間Bとを有しており、これらの期間Aと期間Bとで出力される光センサの出力から接触位置を検出するようにした。検出信号を得るには期間Aと期間Bとは1フレーム期間でもよいが、図のように交互に複数回繰り返すようにしてもよい。また、期間Aと期間Bとを合わせたトータルの検出表示モードの期間は、使用者が視覚的に確認できるようにたとえば0.2〜1秒などとするとよい。その後に表示光量を変化させ、入力表示モード(a)とほぼ同等の表示光量の入力表示モード(b)とする。
Embodiment 5 FIG.
FIG. 12 is a graph showing the change over time in the amount of display light of the input device according to the fifth embodiment of the present invention. The configuration of the input device is basically the same as that in the first embodiment, but the display light quantity is changed with time during the detection display mode. The period of the detection display mode has a period A in which the amount of light is larger than that in the input display mode (a) immediately before contact detection and a period B in which the amount of light is smaller than that in the input display mode (a). The contact position is detected from the output of the photosensor output at B. In order to obtain the detection signal, the period A and the period B may be one frame period, but may be alternately repeated a plurality of times as shown in the figure. The total detection display mode period including the period A and the period B is preferably set to, for example, 0.2 to 1 second so that the user can visually confirm. Thereafter, the display light amount is changed to obtain an input display mode (b) having a display light amount substantially equal to the input display mode (a).

接触位置の検出は、期間Aに出力された信号から得た光の強度分布と、期間Bに出力された信号から得た光の強度分布とをそれぞれメモリに保存して、各位置の差を演算する。期間Aと期間Bとのそれぞれが複数フレームを有する場合、各位置における複数フレーム光強度を平均してから、各位置の差を演算する。その結果、最も差の大きい位置を接触位置として検出する。このような手順で接触位置を検出することで、光センサごとの暗電流のばらつきによる影響を減らすことができ、位置検出精度が向上する。また、各位置の比を演算して、最も比の大きい位置を接触位置として検出してもよい。この場合は光センサごとの感度のばらつきの影響を減らすことができ、位置検出精度が向上する。   The contact position is detected by storing the light intensity distribution obtained from the signal output in the period A and the light intensity distribution obtained from the signal output in the period B in a memory, and calculating the difference between the positions. Calculate. When each of the period A and the period B has a plurality of frames, the intensity of the plurality of frames at each position is averaged, and then the difference between the positions is calculated. As a result, the position with the largest difference is detected as the contact position. By detecting the contact position in such a procedure, it is possible to reduce the influence of variations in dark current for each optical sensor, and the position detection accuracy is improved. Alternatively, the ratio of each position may be calculated, and the position with the largest ratio may be detected as the contact position. In this case, it is possible to reduce the influence of variations in sensitivity for each optical sensor, and the position detection accuracy is improved.

なお、期間Aと期間Bとは位置検出する表示領域の濃淡を均一とするとよい。具体的には表示領域を期間Aでは白表示、期間Bでは黒またはグレー表示とする。期間Bは入力表示モード(a)よりも光量が少なくしたが、基本的には期間Aよりも光量が少なくすればよい。   Note that the period A and the period B are preferably uniform in the density of the display area for position detection. Specifically, the display area is white display in period A and black or gray display in period B. In the period B, the light amount is smaller than that in the input display mode (a), but basically the light amount may be smaller than that in the period A.

上記のように検出表示モードの期間に、期間Aのように少なくとも一定期間は接触検出直前の入力表示モード(a)を有しているので、周囲が暗い場合でも接触位置の検出が良好に行える。   As described above, the detection display mode period has the input display mode (a) immediately before the contact detection for at least a certain period as in the period A, so that the contact position can be detected well even when the surroundings are dark. .

また、実施の形態4のように、表示パネル前面の光源を検出に利用する場合は、図には示さないが、入力表示モード(a)よりも光量が少ない期間Cと入力表示モード(a)よりも光量が多い期間Dとを有し、これらの期間Cと期間Dとで出力される光センサの出力から接触位置を検出してもよい。   When the light source on the front surface of the display panel is used for detection as in the fourth embodiment, although not shown in the figure, the period C in which the light amount is smaller than the input display mode (a) and the input display mode (a). The contact position may be detected from the output of the optical sensor output during these periods C and D.

なお、昼間の屋外など、強い外光によってできる指示体の影を用いて接触位置を検出する場合は、これらの期間Aと期間B、または期間Cと期間Dとで光の分布の差が小さい。この場合は、実施の形態2のように外光の強さを検出する外光検出部31を設置して、一定以上の光強度となると、検出表示モードは接触検出直前の入力表示モード(a)よりも光量が少ない表示とするとともに、検出表示モードの表示期間中に光強度を変化させず、また、検出表示モード期間に出力された光強度分布の平均から接触位置を検出するように検出モードを変更するとよい。   Note that when the contact position is detected using a shadow of an indicator generated by strong external light, such as outdoors in the daytime, the difference in light distribution between these periods A and B or between periods C and D is small. . In this case, as in the second embodiment, an external light detection unit 31 that detects the intensity of external light is installed, and when the light intensity exceeds a certain level, the detection display mode is the input display mode (a ) Display with less light intensity than that of), and the light intensity is not changed during the display period of the detection display mode, and the touch position is detected from the average of the light intensity distribution output during the detection display mode period. Change the mode.

また、本実施の形態5は装置構成として実施の形態1を基本としたが他の実施の形態に適用して同様な検出表示モードおよび検出方法を用いてもよい。   Although the fifth embodiment is based on the first embodiment as a device configuration, the same detection display mode and detection method may be used by applying to other embodiments.

実施の形態6.
図13は本発明の実施の形態6の入力装置の接触検出部を示す断面図である。図13は実施の形態1の液晶表示パネル断面図と同様であるが、CF基板14に形成された透明電極E2は交流源41が接続され、また透明電極E2はインピーダンス変化を検出するインピーダンス検出部10が接続される。実施の形態5では実施の形態1のタッチパネル8のかわりに、このインピーダンス検出部10でインピーダンス変化を検出することにより接触を検知して、実施の形態1と同様な接触位置検出を行う。
Embodiment 6 FIG.
FIG. 13 is a cross-sectional view showing a contact detection unit of the input device according to the sixth embodiment of the present invention. FIG. 13 is the same as the cross-sectional view of the liquid crystal display panel of the first embodiment, but the transparent electrode E2 formed on the CF substrate 14 is connected to the AC source 41, and the transparent electrode E2 is an impedance detection unit that detects a change in impedance. 10 is connected. In the fifth embodiment, instead of the touch panel 8 of the first embodiment, the impedance detection unit 10 detects a change in impedance to detect contact, and performs the same contact position detection as in the first embodiment.

実施の形態6の液晶表示パネルの透明電極E2には、交流源41が接続されて数十から数百Hzの交流信号が印加される。交流信号が印加されるので透明電極E2と接地電極21との間にわずかに漏洩電流が流れる。導電性を有するような利用者の指やペンの指示体が表示パネルに接触すると、透明電極E2とはCF基板14を挟んで近接して、透明電極E2と指示体との間にもわずかに漏洩電流が流れる。この指示体の接触によって生じる透明電極E2と接地電極21との間のインピーダンスの変化をインピーダンス検出部10によって検出する。この変化を検出することによって指示体の接触を検知することができる。   An AC source 41 is connected to the transparent electrode E2 of the liquid crystal display panel of Embodiment 6, and an AC signal of several tens to several hundreds Hz is applied. Since an AC signal is applied, a slight leakage current flows between the transparent electrode E2 and the ground electrode 21. When an indicator of a user's finger or pen having conductivity contacts the display panel, the transparent electrode E2 is close to the CF substrate 14 and slightly between the transparent electrode E2 and the indicator. Leakage current flows. The impedance detector 10 detects a change in impedance between the transparent electrode E2 and the ground electrode 21 caused by the contact of the indicator. By detecting this change, the contact of the indicator can be detected.

このように、液晶表示パネルの透明電極E2を用いて接触を検知するので、表示パネルの表面にタッチパネルなどの部材を付加する必要がなく、表示品質が向上し、また構成も簡単となる。   Thus, since contact is detected using the transparent electrode E2 of a liquid crystal display panel, it is not necessary to add members, such as a touch panel, to the surface of a display panel, display quality improves and a structure also becomes simple.

また、本実施の形態6は装置構成として実施の形態1を基本としたが、表示パネルに液晶表示パネルを用いる他の実施の形態に適用してもよい。   Further, although the sixth embodiment is based on the first embodiment as a device configuration, it may be applied to other embodiments using a liquid crystal display panel as a display panel.

以上述べたように本発明では、画像表示パネルの表示領域にマトリックス状に配列され画像表示パネルの前面から入射する光を検出する光センサと、表示領域に接触した指示体の接触位置を光センサの出力から検出する位置検出部とを備え、さらに画像表示パネルに指示体が接触したことを検知する接触検知部を備える。この接触検知部は指示体がパネル表面に接する際に発生する圧力、静電容量、電気抵抗の変化を検出するデバイスや、表示パネルの押し込みを検出する素子を有している。従ってこれらの接触検知部は光センサとは異なり、周辺部が暗い場合や画面表示がたとえ暗い表示であっても接触を検知することができる検知手段である。また、接触検知部により接触が検知された直後に画像表示パネルの表示モードを直前の入力表示モードとは表示光量が異なる検出表示モードに変更する表示モード変更手段を備える。位置検出部は検出表示モードで表示される期間に出力される光センサの出力から接触位置を検出する。そして、検出表示モードは接触直前の入力表示モードよりも表示パネル前面に出射する光が増すように表示光量が多くされる。そのために、透過型の液晶表示パネルでは背面側の光源の光量を増すか、または液晶の透過率を高める。特に後者の透過率を高める方法は光源の制御が不要で消費電力の増加もほとんどないので良い。また、反射型の液晶表示パネルでは反射率を増す。また、ELなどの発光素子を用いた表示パネルでは発光素子の光量を増す。光センサは上記のように光量が増加された光を利用して接触位置を検出できるので、周囲が暗い場合であっても、接触位置の検出が精度良くなる。また光センサのサイズを小さくして、画素中の表示部分の面積割合を増加することができる。さらに、表示光量が変化することにより、入力装置が接触を検知し、入力が開始されたことを使用者に視覚的に知らせることができる。また、別途光源が不要で、また接触を検知するまで光量を増加しないので消費電力の増加することを防ぐことができる。   As described above, in the present invention, the optical sensor that detects light incident from the front surface of the image display panel that is arranged in a matrix in the display area of the image display panel, and the contact position of the indicator that is in contact with the display area are optical sensors. And a contact detection unit for detecting that the indicator has touched the image display panel. The contact detection unit includes a device that detects changes in pressure, capacitance, and electrical resistance generated when the indicator contacts the panel surface, and an element that detects the pushing of the display panel. Therefore, unlike the optical sensor, these contact detection units are detection means that can detect contact even when the peripheral part is dark or the screen display is dark. In addition, display mode changing means is provided for changing the display mode of the image display panel to a detection display mode having a different display light amount from the previous input display mode immediately after contact is detected by the contact detection unit. The position detection unit detects the contact position from the output of the optical sensor output during the period displayed in the detection display mode. In the detection display mode, the amount of display light is increased so that the amount of light emitted to the front surface of the display panel increases compared to the input display mode immediately before contact. Therefore, in the transmissive liquid crystal display panel, the light amount of the light source on the back side is increased or the transmittance of the liquid crystal is increased. In particular, the latter method of increasing the transmittance is not necessary because the light source does not need to be controlled and the power consumption is hardly increased. Further, the reflectance is increased in the reflective liquid crystal display panel. In a display panel using a light emitting element such as an EL, the light amount of the light emitting element is increased. Since the optical sensor can detect the contact position using the light whose amount of light has been increased as described above, the detection of the contact position can be performed accurately even when the surroundings are dark. Further, the area ratio of the display portion in the pixel can be increased by reducing the size of the photosensor. Furthermore, when the amount of display light changes, the input device can detect contact and visually notify the user that input has started. In addition, a separate light source is not necessary, and the amount of light is not increased until contact is detected, so that an increase in power consumption can be prevented.

また、表示パネルの前面側から光を照射する照明装置を備えて、指示体が接触することによる影で接触位置を検出する場合は、表示モード変更手段によって接触検知部により接触が検知された直後に、照明装置の光量を増加するとともに、表示パネルの表示モードを直前の入力表示モードよりも表示光量の少ない検出表示モードに変更する。表示光は指示体を照明するので、前面側から入射する光で指示体の影ができることと反する作用を有する。このため、前面側の照射装置や外光を利用した接触位置の検出では表示光量の少なくするので、精度のよい位置検出ができる。また、光量の変化で接触を知らせることができる。また、接触を検知するまで照明装置は消灯または減光しているので消費電力の増加を抑えることができる。また、接触位置検出後に照明装置の光量を減少するので消費電力の増加を抑えることができる。   In addition, when an illumination device that emits light from the front side of the display panel is provided and the contact position is detected by a shadow caused by contact of the indicator, immediately after the contact is detected by the contact detection unit by the display mode changing unit In addition, the light amount of the illumination device is increased, and the display mode of the display panel is changed to a detection display mode with a smaller display light amount than the previous input display mode. Since the display light illuminates the indicator, it has an action contrary to the fact that the indicator is shaded by the light incident from the front side. For this reason, in the detection of the contact position using the irradiation device on the front side or outside light, the amount of display light is reduced, so that accurate position detection can be performed. Moreover, a contact can be notified by the change of the light quantity. Further, since the lighting device is turned off or dimmed until contact is detected, an increase in power consumption can be suppressed. Moreover, since the light quantity of an illuminating device is reduced after a contact position detection, the increase in power consumption can be suppressed.

また、外光の光量を検出する外光検出部を設けて、外光が一定の光量以下の場合には検出表示モードの表示光量は入力表示モードの表示光量よりも多くして、外光が一定の光量より多い場合には入力表示モードの表示光量よりも少なくする。このため、光センサが表示パネルの背面側から前面側に出射する光を利用する場合も、前面側から入射してくる外光を用いる場合も、接触位置の検出精度を向上させることができる。   In addition, an external light detection unit that detects the amount of external light is provided, and when the external light is below a certain light amount, the display light amount in the detection display mode is greater than the display light amount in the input display mode, When the amount of light is greater than a certain amount, the amount of light is made smaller than the display light amount in the input display mode. For this reason, even when the light sensor uses light emitted from the back side of the display panel to the front side or when external light incident from the front side is used, the detection accuracy of the contact position can be improved.

また、接触入力が完了すると検出表示モードの光量は接触直前の入力表示モードの表示光量に戻されるので、使用者は入力が完了したことを視覚的に知ることができる。   Further, when the contact input is completed, the light amount in the detection display mode is returned to the display light amount in the input display mode immediately before the contact, so that the user can visually know that the input has been completed.

また、検出表示モードでは入力表示モードに比べて指示体を接触する入力領域、その周辺を含めた領域、または全表示領域の濃淡を減少する。上記のように表示パネルの表示光が接触位置の検出に影響するので、文字や絵が表示された部分を接触すると、その部分の濃淡に影響されて位置検出が行われるので誤検出が生じやすい。濃淡を減少することによって誤検出を防げる。濃淡を均一とすると領域内の光量は場所によらず一定となりさらによい。均一とするにはその領域を白表示、黒表示、グレー表示で表示する。画面全体を黒表示、白表示などとする場合は、入力端子52に入力される画像データを遮断するスイッチを設けると簡単な構成で実現できる。また、濃淡の減少は画像データ処理部56で各画素のデータを一定とする処理によっても可能である。   In the detection display mode, as compared with the input display mode, the density of the input area in contact with the indicator, the area including the periphery thereof, or the entire display area is reduced. Since the display light of the display panel affects the detection of the contact position as described above, if a part where a character or picture is displayed is touched, the position detection is affected by the shade of the part, and thus erroneous detection is likely to occur. . False detection can be prevented by reducing shading. If the shading is uniform, the amount of light in the region is more constant regardless of the location. To make it uniform, the area is displayed in white display, black display, or gray display. When the entire screen is displayed in black, white, or the like, it can be realized with a simple configuration by providing a switch for blocking the image data input to the input terminal 52. In addition, the shading can be reduced by a process in which the image data processing unit 56 makes the data of each pixel constant.

また、検出表示モードで表示される期間中にその表示光量を時間的に変化するようにしてもよい。少なくとも検出表示モードで表示される期間中に、入力表示モードの表示光量よりも多い、または少ない期間が含まれ、その期間中に光センサが検出する光を用いれば上記と同様な効果が得られる。また、入力表示モードの表示光量よりも多い、または少ない期間中に検出した光量の分布と、光量を変化した期間に検出した光量の分布とから各光センサ位置での光量の差や比を演算して、接触位置を検出するようにしてもよい。こうすることで、光センサごとの感度のばらつきをキャンセルすることができ、接触位置の検出精度が向上する。   Further, the display light amount may be temporally changed during the period of display in the detection display mode. At least the period displayed in the detection display mode includes a period larger or smaller than the display light amount in the input display mode, and if the light detected by the photosensor is used during that period, the same effect as described above can be obtained. . Also, the difference or ratio of the light quantity at each optical sensor position is calculated from the distribution of the light quantity detected during the period when the light quantity is larger or smaller than the display light quantity in the input display mode and the distribution of the light quantity detected during the period when the light quantity is changed. Then, the contact position may be detected. By doing so, it is possible to cancel the variation in sensitivity among the optical sensors, and the detection accuracy of the contact position is improved.

また、上記で述べた透過型や反射型の液晶表示パネル代わりに半透過型の液晶表示パネルを用いてもよい。また、上記の実施の形態で述べた表示パネルの構成、接触検知部の構成、検出表示モードの様態、のそれぞれを本発明の目的に反しない範囲で種々に組み合わせた構成としてもよい。また、上記の実施の形態では検出表示モードで表示される期間を使用者が接触を認識しやすいように、たとえば0.2秒以上とするとしたが、その期間はさらに短くしてもよい。たとえば、検出表示モードで表示される期間を1フレーム期間としても、表示光量の変化が十分大きければ使用者に接触を認識させることは可能であり、また周囲が暗い場合に精度よく接触位置を検出することができる。   Further, a transflective liquid crystal display panel may be used instead of the transmissive or reflective liquid crystal display panel described above. Moreover, it is good also as a structure which combined each of the structure of the display panel described in said embodiment, the structure of a contact detection part, and the aspect of a detection display mode in the range which is not contrary to the objective of this invention. In the above embodiment, the period displayed in the detection display mode is set to, for example, 0.2 seconds or longer so that the user can easily recognize the contact. However, the period may be further shortened. For example, even if the display period in the detection display mode is one frame period, it is possible to make the user recognize the contact if the change in the amount of light displayed is sufficiently large, and the contact position can be detected accurately when the surroundings are dark. can do.

本発明の実施の形態1の入力装置の全体構成を示す斜視図である。1 is a perspective view showing an overall configuration of an input device according to a first embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態1の入力装置の構成を示す正面図である。It is a front view which shows the structure of the input device of Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1の入力装置の液晶表示パネルの画素内の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure in the pixel of the liquid crystal display panel of the input device of Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1の入力装置の表示画面上の動作を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows operation | movement on the display screen of the input device of Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1の入力装置の表示画面上の動作を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining operation | movement on the display screen of the input device of Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1の入力装置の液晶表示パネルの動作を示す断面図である。It is sectional drawing which shows operation | movement of the liquid crystal display panel of the input device of Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態2の入力装置の全体構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the whole structure of the input device of Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態2の入力装置の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the input device of Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態2の入力装置の表示モードを示す正面図および断面図である。It is the front view and sectional drawing which show the display mode of the input device of Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態3の入力装置の全体構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the whole structure of the input device of Embodiment 3 of this invention. 本発明の実施の形態4の入力装置の全体構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the whole structure of the input device of Embodiment 4 of this invention. 本発明の実施の形態5の入力装置の表示光量の時間変化を示すグラフである。It is a graph which shows the time change of the display light quantity of the input device of Embodiment 5 of this invention. 本発明の実施の形態6の入力装置の接触検出部を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the contact detection part of the input device of Embodiment 6 of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 液晶表示パネル、2 EL表示パネル、3 表示モード制御部、5 光源、6 補助光源、8 タッチパネル、9 圧力スイッチ、10 インピーダンス検出部、11 液晶層、14 CF基板、17 TFT基板、19 電源、21 接地電極、24 導光板、25 ランプ、30 支持台、31 外光検出部、32 上プレート、33 下プレート、37 バネ、38 蝶番、41 交流源、51 表示パネル制御部、52 入力端子、54 光源制御部、55 表示領域、56 画像データ処理部、57 走査信号出力部、58 駆動信号出力部、59 タイマー、60 出力端子、65 検出部、70 指示体、71 入力領域、72 参照領域、75 出射光、76 外光、Pj、P1・・P5 駆動信号線、Qi、Q1・・Q5 走査信号線、Xj、X1・・X5 光検出線、Yi、Y1・・Y5 センサ駆動線、Zi、Z1・・Z5 コモン線、E1、E2 電極、CS 保持容量、Gij 画素、Sij 光検出センサ部、Tij 液晶駆動部、S 光センサ素子、R 基準抵抗、T1 検出トランジスタ、T2、TD 選択トランジスタ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Liquid crystal display panel, 2 EL display panel, 3 Display mode control part, 5 Light source, 6 Auxiliary light source, 8 Touch panel, 9 Pressure switch, 10 Impedance detection part, 11 Liquid crystal layer, 14 CF board, 17 TFT board, 19 Power supply 21 ground electrode, 24 light guide plate, 25 lamp, 30 support base, 31 external light detection unit, 32 upper plate, 33 lower plate, 37 spring, 38 hinge, 41 AC source, 51 display panel control unit, 52 input terminal, 54 Light source control unit, 55 display region, 56 image data processing unit, 57 scanning signal output unit, 58 drive signal output unit, 59 timer, 60 output terminal, 65 detection unit, 70 indicator, 71 input region, 72 reference region, 75 Emitted light, 76 External light, Pj, P1,... P5 Drive signal line, Qi, Q1,... Q5 Scanning signal line, Xj, X ..X5 light detection line, Yi, Y1, ..Y5 sensor drive line, Zi, Z1, ..Z5 common line, E1, E2 electrode, CS holding capacitor, Gij pixel, Sij light detection sensor part, Tij liquid crystal drive part, S Photosensor element, R reference resistance, T1 detection transistor, T2, TD selection transistor

Claims (10)

画像表示パネルの表示領域にマトリックス状に配列され前記画像表示パネルの前面から入射する光を検出する光センサと、前記表示領域に接触した指示体の接触位置を前記光センサの出力から検出する位置検出部とを備えた入力装置であって、
前記画像表示パネルに前記指示体が接触したことを検知する接触検知部と、
前記接触検知部により接触が検知された直後に前記画像表示パネルの表示モードを直前の第1表示モードとは表示光量が異なる第2表示モードに変更する表示モード変更手段と、をさらに備え、
前記第2表示モードの表示光量は前記第1表示モードの表示光量よりも多くされ、
前記位置検出部は前記第2表示モードで表示される期間に出力される前記光センサの出力から接触位置を検出することを特徴とする入力装置。
An optical sensor arranged in a matrix in the display area of the image display panel for detecting light incident from the front surface of the image display panel, and a position for detecting the contact position of the indicator that has contacted the display area from the output of the optical sensor An input device including a detection unit,
A contact detection unit for detecting that the indicator is in contact with the image display panel;
Display mode changing means for changing the display mode of the image display panel to a second display mode different in display light amount from the immediately preceding first display mode immediately after contact is detected by the contact detector;
The amount of display light in the second display mode is greater than the amount of display light in the first display mode,
The input device, wherein the position detection unit detects a contact position from an output of the optical sensor output in a period displayed in the second display mode.
画像表示パネルの表示領域にマトリックス状に配列され前記画像表示パネルの前面から入射する光を検出する光センサと、前記表示領域に接触した指示体の接触位置を前記光センサの出力から検出する位置検出部とを備えた入力装置であって、
前記画像表示パネルの前面に光を照射する照明装置と、
前記画像表示パネルに前記指示体が接触したことを検知する接触検知部と、
前記接触検知部により接触が検知された直後に前記画像表示パネルの表示モードを直前の第1表示モードとは表示光量が異なる第2表示モードに変更する表示モード変更手段と、
前記接触検知部により接触が検知された直後に前記照明装置の照射量を増加する照明制御手段と、をさらに備え、
前記第2表示モードの表示光量は前記第1表示モードの表示光量よりも少なくされ、
前記位置検出部は前記第2表示モードで表示される期間に出力される前記光センサの出力から接触位置を検出し、
前記位置検出部が接触位置を検出後に、前記照明装置の照射量が減少されることを特徴とする入力装置。
An optical sensor arranged in a matrix in the display area of the image display panel for detecting light incident from the front surface of the image display panel, and a position for detecting the contact position of the indicator that has contacted the display area from the output of the optical sensor An input device including a detection unit,
An illumination device for irradiating light on the front surface of the image display panel;
A contact detection unit for detecting that the indicator is in contact with the image display panel;
Display mode changing means for changing the display mode of the image display panel to a second display mode having a different display light amount from the immediately preceding first display mode immediately after contact is detected by the contact detector;
Illumination control means for increasing the irradiation amount of the illumination device immediately after contact is detected by the contact detection unit,
The amount of display light in the second display mode is less than the amount of display light in the first display mode,
The position detection unit detects a contact position from an output of the photosensor output in a period displayed in the second display mode;
The input device, wherein the irradiation amount of the illumination device is reduced after the position detection unit detects the contact position.
画像表示パネルの表示領域にマトリックス状に配列され前記画像表示パネルの前面から入射する光を検出する光センサと、前記表示領域に接触した指示体の接触位置を前記光センサの出力から検出する位置検出部とを備えた入力装置であって、
前記画像表示パネルに前記指示体が接触したことを検知する接触検知部と、
前記画像表示パネルの周囲の外光の光量を検出する外光検出部と、
前記接触検知部により接触が検知された直後に前記画像表示パネルの表示モードを直前の第1表示モードとは表示光量が異なる第2表示モードに変更する表示モード変更手段と、をさらに備え、
前記第2表示モードの表示光量は前記外光検出部の検出する外光が所定の光量以下の場合に前記入力表示モードの表示光量よりも多くされ、また外光が前記所定の光量より多い場合に前記第1表示モードの表示光量よりも少なくされ、
前記位置検出部は前記検出表示モードで表示される期間に出力される前記光センサの出力から接触位置を検出することを特徴とする入力装置。
An optical sensor arranged in a matrix in the display area of the image display panel for detecting light incident from the front surface of the image display panel, and a position for detecting the contact position of the indicator that has contacted the display area from the output of the optical sensor An input device including a detection unit,
A contact detection unit for detecting that the indicator is in contact with the image display panel;
An external light detection unit for detecting the amount of external light around the image display panel;
Display mode changing means for changing the display mode of the image display panel to a second display mode different in display light amount from the immediately preceding first display mode immediately after contact is detected by the contact detector;
The amount of display light in the second display mode is greater than the amount of display light in the input display mode when the external light detected by the external light detection unit is less than or equal to the predetermined light amount, and the external light is greater than the predetermined light amount Less than the amount of light displayed in the first display mode,
The input device, wherein the position detection unit detects a contact position from an output of the photosensor output in a period displayed in the detection display mode.
前記位置検出部が接触位置を検出後に、前記画像表示パネルの表示光量が前記第1表示モードと同等の表示光量に変更されることを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の入力装置。 4. The input according to claim 1, wherein after the position detection unit detects the contact position, the display light amount of the image display panel is changed to a display light amount equivalent to the first display mode. 5. apparatus. 画像表示パネルは透過型の液晶表示パネルであって、第1表示モードの表示光量と第2表示モード表示光量とは液晶の透過率により異なることを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の入力装置。 The image display panel is a transmissive liquid crystal display panel, and the display light amount in the first display mode and the display light amount in the second display mode differ depending on the transmittance of the liquid crystal. The input device described. 第2表示モードにおいて表示領域の濃淡が均一とされることを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載の入力装置。 The input device according to claim 1, wherein the display area is uniform in light and shade in the second display mode. 第2表示モードで表示される期間に表示光量が異なる第1期間と第2期間を有して、前記位置検出部は前記第1期間と前記第2期間とに出力される前記光センサの出力から接触位置を検出することを特徴とする請求項1から6のいずれかに記載の入力装置。 The position of the optical sensor output in the first period and the second period, the first period and the second period having different display light amounts in the period displayed in the second display mode. The input device according to claim 1, wherein a contact position is detected from the input device. 接触検知部は画像表示パネル表面に設置されたタッチパネルを有することを特徴とする請求項1から7のいずれかに記載の入力装置。 The input device according to claim 1, wherein the contact detection unit includes a touch panel installed on the surface of the image display panel. 画像表示パネルは支持台に付勢されて保持され、接触検知部は前記画像表示パネルが押し込まれたことを検出する素子を有することを特徴とする請求項1から8のいずれかに記載の入力装置。 9. The input according to claim 1, wherein the image display panel is urged and held by a support base, and the contact detection unit includes an element for detecting that the image display panel is pushed. apparatus. 画像表示パネルは交流信号が印加される透明導電膜を有する液晶表示パネルであって、接触検知部は前記透明導電膜のインピーダンス変化を検出する検出部を有することを特徴とする請求項1から7のいずれかに記載の入力装置。 The image display panel is a liquid crystal display panel having a transparent conductive film to which an AC signal is applied, and the contact detection unit has a detection unit for detecting a change in impedance of the transparent conductive film. The input device according to any one of the above.
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