JP2009129152A - Display device, input device, and detector - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、表示装置、入力装置及び検出装置に関する。なお、表示装置は、タッチパネル式のものである。 The present invention relates to a display device, an input device, and a detection device. The display device is a touch panel type.
タッチパネル式の表示装置、並びに、当該表示装置を構成可能な入力装置や検出装置として、ユーザの指やタッチペン等の被検出物の画面への近接や接触を、光を利用して検出するものが知られている。例えば、特許文献1及び4の表示装置は、複数の画素毎に設けられた複数の光電センサによって画面の前方を撮像することにより、被検出物の画面への近接及び接触を検出する。特許文献2及び3の表示装置は、バックライトから出射され、画面に近接した被検出物に反射された可視光又は非可視光を画素毎に設けられた複数の光電センサにより検出することにより、被検出物の画面への近接及び接触を検出する。
しかし、上述の技術では、被検出物が画面に近接している状態と、被検出物が画面に接触している状態とを区別することは困難である。例えば、バックライトから出射された光は、被検出物が画面に近接した状態でも接触した状態でも被検出物により反射され、光電センサに検出されてしまう。そして、被検出物が画面に近接しただけでも光電センサにより被検出物が検出されることから、例えば、ユーザの意図していない操作が表示装置により誤って認識され、誤操作が生じることになる。 However, with the above-described technique, it is difficult to distinguish between a state in which the detection object is close to the screen and a state in which the detection object is in contact with the screen. For example, light emitted from the backlight is reflected by the detected object and detected by the photoelectric sensor regardless of whether the detected object is close to or in contact with the screen. Since the detected object is detected by the photoelectric sensor even when the detected object is close to the screen, for example, an operation not intended by the user is erroneously recognized by the display device, resulting in an erroneous operation.
本発明の目的は、光を利用して被検出物の接触を検出できる表示装置、入力装置及び検出装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a display device, an input device, and a detection device that can detect contact of an object to be detected using light.
本発明の表示装置は、画面に対する操作を受け付け可能な表示装置であって、画像が表示される表示面を有する表示パネルと、光源と、前記表示面を覆って前記画面を構成する透光部材であって、前記光源からの光を、表面又は内部に形成された前方側の界面と後方側の界面とで繰り返し反射しつつ前記表示面の前方を横切らせるように導光する導光板と、前方から見て前記表示面に重なるように前記導光板の後方側に分布して配置される光電センサであって、被検出物が前記導光板の前方側の表面に当接して前記導光板の前記前方側の界面における反射条件が変化することによって前記導光板の後方側の表面から出射した前記光源からの光を検出する複数のセンサと、を有する。 The display device of the present invention is a display device that can accept an operation on a screen, and includes a display panel having a display surface on which an image is displayed, a light source, and a translucent member that covers the display surface and constitutes the screen. A light guide plate for guiding the light from the light source so as to cross the front of the display surface while repeatedly reflecting the light on the front side or the back side interface formed on the surface or inside, and A photoelectric sensor distributed and arranged on the rear side of the light guide plate so as to overlap the display surface when viewed from the front, wherein the detected object comes into contact with the front surface of the light guide plate and And a plurality of sensors for detecting light from the light source emitted from the rear surface of the light guide plate by changing a reflection condition at the front interface.
好適には、前記前方側の界面は、前記導光板の前方側の表面であり、前記複数のセンサは、前記被検出物が前記前方側の界面に当接して全反射の臨界角が大きくなることによって、前記前方側の界面から出射して前記被検出物により反射し、前記導光板の前記後方側の界面から出射した前記光源からの光を検出する。 Preferably, the front-side interface is a front-side surface of the light guide plate, and the plurality of sensors increase the critical angle of total reflection when the detected object contacts the front-side interface. Thus, the light from the light source emitted from the interface on the front side, reflected by the object to be detected, and emitted from the interface on the rear side of the light guide plate is detected.
好適には、前記導光板は、前記前方側の界面が外圧に応じて弾性変形するように構成されている。 Suitably, the said light-guide plate is comprised so that the interface of the said front side may elastically deform according to external pressure.
好適には、前記導光板は、剛体の基板と、前記基板の前方側に積層された弾性層と、を有する。 Suitably, the said light-guide plate has a rigid board | substrate and the elastic layer laminated | stacked on the front side of the said board | substrate.
好適には、前記光源は、非可視光を出射し、前記複数のセンサは、前記非可視光を検出する。 Preferably, the light source emits invisible light, and the plurality of sensors detect the invisible light.
好適には、平面視において、前記光源からの光を前記導光板の側面に沿って導光し、その導光した光を前記導光板の前記側面の各部から前記導光板に入射させる補助導光部材を有する。 Preferably, in a plan view, the light from the light source is guided along the side surface of the light guide plate, and the guided light is incident on the light guide plate from each part of the side surface of the light guide plate. It has a member.
好適には、前記導光板の前記前方側の界面に対して局部的に密着可能な操作部材を有する。 Preferably, an operation member capable of being in close contact with the front-side interface of the light guide plate is provided.
本発明の入力装置は、前方から視認される視認対象物と、光源と、前記視認対象物の前方に配置され、前記視認対象物が前方から視認されるように透光性を有し、前記光源からの光を、表面又は内部に形成された前方側の界面で反射しつつ前記視認対象物の前方を横切るように導光する導光部材と、前方から見て前記視認対象物に重なるように前記導光部材の後方側に配置される光電センサであって、被検出物が前記導光部材の前方側の表面に当接して前記導光部材の前記前方側の界面における反射条件が変化することによって前記導光部材の後方側の表面から出射した前記光源からの光を検出するセンサと、を有する。 The input device of the present invention is arranged in front of the visual target object that is visually recognized from the front, the light source, and the visual object, and has translucency so that the visual object is visually recognized from the front. A light guide member that guides light from the light source so as to cross the front of the object to be viewed while being reflected by a front-side interface formed on the surface or inside thereof, and overlaps the object to be viewed when viewed from the front. A photoelectric sensor disposed on the rear side of the light guide member, wherein the object to be detected abuts on the front surface of the light guide member and the reflection condition at the front interface of the light guide member changes. And a sensor that detects light from the light source emitted from the rear surface of the light guide member.
本発明の検出装置は、前方からの光を検出可能なセンサと、光源と、前記センサの前方に配置され、前記光源からの光を、表面又は内部に形成された前方側の界面で反射しつつ前記センサの前方を横切るように導光する導光部材と、を有し、前記センサは、被検出物が前記導光部材の前方側の表面に当接して前記導光部材の前記前方側の界面における反射条件が変化することによって前記導光部材の後方側の表面から出射した前記光源からの光を検出する。 The detection device of the present invention is disposed in front of a sensor capable of detecting light from the front, a light source, and the sensor, and reflects light from the light source at a front-side interface formed on the surface or inside. A light guide member that guides light across the front of the sensor, and the sensor has an object in contact with the front surface of the light guide member and the front side of the light guide member. The light from the light source emitted from the rear surface of the light guide member is detected by changing the reflection condition at the interface.
本発明によれば、光を利用して被検出物の接触を検出できる。 According to the present invention, it is possible to detect contact of an object to be detected using light.
(第1の実施形態)
図1は、本発明の第1の実施形態に係る表示装置、入力装置及び検出装置としての電子機器1の外観を示す斜視図である。電子機器1は、例えば、携帯電話機である。
(First embodiment)
FIG. 1 is a perspective view showing an external appearance of an
電子機器1は、各種の電子部品が内蔵される筐体3を有している。筐体3には、例えば、画面5aに画像を表示する表示部5と、ユーザの操作を受け付ける操作部7とが設けられている。
The
表示部5は、いわゆるタッチセンサ式の表示装置により構成されている。すなわち、電子機器1は、ユーザの画面5aに対する操作を受け付け可能に構成されている。なお、以下では、画面5aの向く方向を前方、その反対方向を後方ということがある。
The
まず、表示部5の画像表示に係る構成を説明する。
First, a configuration related to image display of the
図2(a)は、表示部5の概略構成を示す分解斜視図である。
FIG. 2A is an exploded perspective view showing a schematic configuration of the
表示部5は、例えば、透過型若しくは半透過型の液晶表示装置により構成されており、画面5aに表示される画像を表示する表示パネル9と、表示パネル9を背後側から照明するバックライト11と、表示パネル9を荷重や埃等から保護するための保護プレート13とを有している。なお、画面5aは、保護プレート13の前方側の表面により構成されている。
The
表示パネル9は、例えば、互いに対向配置され、隙間に液晶15(図2(c)参照)が封入されるアレイ基板17及びCF基板19と、アレイ基板17の後方及びCF基板19の前方に積層される入射側偏光板21及び出射側偏光板23とを有している。また、表示パネル9は、複数の画素25を有しており、複数の画素25毎にバックライト11からの光の透過量を制御することにより、保護プレート13に対向する表示面9aに画像を表示する。なお、表示面9aは、表示パネル9の保護プレート13側の面であり、例えば、出射側偏光板23や出射側偏光板23に積層される不図示の透光層により構成される。
The
表示パネル9は、例えば、TAB31を介して回路基板33と電気的に接続されている。回路基板33には、例えば、表示パネル9に画像を表示するための電気信号を表示パネル
9へ出力したり、表示面9a(画面5a)に対するユーザの操作を検出するための電気信号が表示パネル9から入力される、IC等により構成された制御部(CPU)34が設けられている。
The
バックライト11は、例えば、サイドライト型のバックライトにより構成されており、冷陰極管等により構成された表示用光源27と、表示用光源27から出射された光を表示パネル9の背後に導光する表示用導光板29とを有している。なお、バックライト11は、いわゆる直下型のものであってもよい。
The
保護プレート13は、表示パネル9を筐体3外部から視認できるように、例えば、硬質の樹脂やガラス等の透光性を有する材料により構成されている。保護プレート13は、適宜な形状に形成されてよいが、例えば、肉厚が概ね一定の平面状又は曲面状の板状に形成されている。保護プレート13は、例えば、接着剤やネジ等の固定部材により筐体3に対して固定されている。
The
図2(b)は、画素25を模式的に示す平面図である。
FIG. 2B is a plan view schematically showing the
画素25は、複数種類(例えば3種類)の色(光の波長)に対応した複数のサブ画素35R、35G及び35B(以下、R、G、Bを省略することがある。)を有している。サブ画素35R、35G及び35Bは、例えば、赤色(R)、緑色(G)及び青色(B)に対応している。3種のサブ画素35から出射される各色の光の光量が調整されることにより、画素25において任意の色が視認され、表示面9aに画像が表示される。
The
図2(c)は、図2(b)のIIc−IIc線における断面を模式的に示す図である。 FIG.2 (c) is a figure which shows typically the cross section in the IIc-IIc line | wire of FIG.2 (b).
サブ画素35においては、例えば、アレイ基板17の液晶15側の面に、サブ画素35毎に設けられた画素電極39、画素電極39等による凹凸を平坦化するための入射側平坦化層41、液晶15を配向させるための入射側配向膜43が積層されている。また、サブ画素35においては、CF基板19の液晶15側の面に、各サブ画素35に対応する色(波長)の光のみを透過させるカラーフィルタ45、カラーフィルタ45等による凹凸を平坦化するための出射側平坦化層47、複数のサブ画素35に共通に設けられた共通電極49、液晶15を配向させるための出射側配向膜51が積層されている。
In the sub-pixel 35, for example, an incident-
そして、サブ画素35においては、画素電極39及び共通電極49に電圧が印加されることにより、液晶15は、入射側配向膜43及び出射側配向膜51により規定される向きとは異なる向きへ印加された電圧に応じた角度で配向する。これにより、入射側偏光板21から出射側偏光板23へ進む偏光の旋光する角度が制御され、ひいては、サブ画素35における光量が調整される。
In the sub-pixel 35, by applying a voltage to the
次に、表示部5における、ユーザの操作を検出するための構成について説明する。
Next, a configuration for detecting a user operation on the
図2(b)に示すように、画素25は、表示面9aの前方から入射する光を検出する検出部37を有している。なお、サブ画素35及び検出部37の平面視における配置は適宜に設定されてよい。図2(b)では、サブ画素35及び検出部37が矩形状に配置される場合を例示している。
As illustrated in FIG. 2B, the
図2(c)に示すように、検出部37においては、例えば、サブ画素35における画素電極39に代えて、受光した光を電気信号に変換する光電センサ48が設けられている。光電センサ48は、例えば、PINダイオードを含んで構成されている。なお、検出部37において、カラーフィルタ45は設けられていてもよいし、設けられていなくてもよい。また、後述するように、光電センサ48が、赤外光によりユーザの操作を検出する構成では、SN比を向上させるために、カラーフィルタ45に代えて、赤外光のみを通過させるIRフィルタが設けられるようにしてもよい。
As shown in FIG. 2C, in the
図3(a)は、光電センサ48への光の入射を説明するための、表示部5の模式的な断面図である。図3(b)は、図3(a)の紙面上方側から見た表示部5の模式的な平面図である。
FIG. 3A is a schematic cross-sectional view of the
電子機器1は、ユーザの操作を検出するための光を射出する検出用光源53(図3(b))と、検出用光源53からの光を保護プレート13へ導光するライトパイプ55とを有している。
The
検出用光源53は、例えば、赤外光を射出するLED等の点光源により構成されており、平面視において保護プレート13の外方に配置されている。より具体的には、平面視において矩形状に形成された保護プレート13の角部に配置されている。
The
ライトパイプ55は、例えば、透光性の樹脂やガラスにより構成されており、保護プレート13の側面(縁部)に沿うように長尺状に形成されている。より具体的には、平面視において矩形状に形成された保護プレート13の1辺に沿って概ね直線状に延びるように形成されている。
The
図3(b)に示すように、ライトパイプ55の長手方向の一端側には検出用光源53が配置され、また、ライトパイプ55の、保護プレート13側とは反対側の面には、複数の突部55aが形成されている。突部55aは、例えば、平面視において三角形となる三角柱により構成されている。
As shown in FIG. 3B, a
なお、ライトパイプ55の前方(図3(a)の紙面上方側)、後方(図3(a)の紙面下方側)、及び、保護プレート13とは反対側は、反射部材57(図3(a))により囲まれており、ライトパイプ55内部の光を効率的に保護プレート13へ射出できるようになっている。
The front side of the light pipe 55 (upper side of the paper surface in FIG. 3A), the rear side (lower side of the paper surface in FIG. 3A), and the side opposite to the
以上の構成を有する電子機器1における、画面5a(表示面9a)に対する操作に係る作用を説明する。
The effect | action which concerns on operation with respect to the
検出用光源53から出射された赤外光OLは、ライトパイプ55によりライトパイプ55の長手方向に導光されて、保護プレート13の側面の各部に入射する。換言すれば、ライトパイプ55は、点光源を線状光源に変換して保護プレート13に光を入射させる。
The infrared light OL emitted from the
保護プレート13の側面から入射した赤外光は、保護プレート13の前方側界面13aと、後方側界面13bとの間で反射を繰り返しつつ、保護プレート13の面に沿って導光される。これにより、赤外光OLは、表示面9aの前方を横切るように導光される。
The infrared light incident from the side surface of the
保護プレート13により表示面9aの前方を横切るように導光される赤外光OLは、主として、前方側界面13a及び後方側界面13bにおいて全反射する光である。すなわち、保護プレート13の屈折率をn2、保護プレート13の外部の物質(ここでは空気)の屈折率をn1、前方側界面13a又は後方側界面13bへの入射角(入射面の法線からの入射光の角度)をθ1(図3(a))としたときに、θ1>sin−1(n1/n2)=θ0となる光である。ここで、θ0は、臨界角である。例えば、保護プレート13がポリカーボネート(屈折率1.583程度)により構成されているとすると、臨界角θ0は、39°程度であり、入射角θ1が39°よりも大きい光が導光される。
The infrared light OL guided so as to cross the front of the
ここで、図3(a)に示すように、ユーザの指が前方側界面13aに密着すると、保護プレート13の外部の物質が空気からユーザの指に変化し、反射条件(全反射の条件)が変化することになる。すなわち、上式において、屈折率n1が大きくなり、臨界角θ0が大きくなる。
Here, as shown in FIG. 3A, when the user's finger is in close contact with the
その結果、前方側界面13aにおける入射角θ1が、変化前の臨界角θ0よりも大きく、変化後の臨界角θ0よりも小さい赤外光OLは、前方側界面13aにおいて全反射する状態から、前方側界面13aから射出される状態に変化する。そして、その赤外光OLは、ユーザの指の表面や内部で反射、散乱されて保護プレート13に再度入射し、後方側界面13bから射出されて光電センサ48により受光される。
As a result, the infrared light OL in which the incident angle θ 1 at the
従って、ユーザの指の直下に位置する光電センサ48においては、受光量が増加することになる。そして、例えば、回路基板33に設けられた制御部34により、光電センサ48の検出値が所定の閾値を超えたか否かが判定されることにより、ユーザの指の画面5aへの接触の有無が検出される。また、例えば、複数の光電センサ48のうちいずれの光電センサ48の検出値が閾値を超えたかを特定することにより、ユーザの指の位置が特定される。
Therefore, the amount of received light increases in the
以上の実施形態によれば、画面5aに対する操作を受け付け可能な電子機器1は、表示面9aを有する表示パネル9と、検出用光源53と、表示面9aを覆って画面5aを構成する透光部材であって、検出用光源53からの赤外光OLを、前方側界面13aと後方側界面13bとで繰り返し反射しつつ表示面9aの前方を横切らせるように導光する保護プレート13と、前方から見て画面5aに重なるように保護プレート13の後方側に分布して配置され、ユーザの指が保護プレート13の前方側界面13aに当接し、前方側界面13aにおける反射条件が変化することによって、後方側界面13bから出射した赤外光OLを検出する複数の光電センサ48とを有することから、ユーザの指の接触を確実に検出することができる。
According to the above embodiment, the
具体的には、ユーザの指が保護プレート13に接触すると、ユーザの指が保護プレート13に近接しているだけのときに比較して、前方側界面13aにおける臨界角θ0が大きくなり、光電センサ48に入射する赤外光OLが飛躍的に増加することから、光電センサ48からの電気信号に基づいて、ユーザの指が保護プレート13に近接している状態と、ユーザの指が保護プレート13に接触している状態とを区別することができる。
Specifically, when a user's finger into contact with the
検出用光源53は、非可視光としての赤外光OLを出射し、複数の光電センサ48は、赤外光OLを検出することから、表示パネル9の表示状態に関らず、ユーザの操作を検出することができる。例えば、表示パネル9から射出される可視光をユーザの指で反射させてユーザの操作を検出する場合には、表示パネル9が黒表示されているときなどに操作を検出することが困難であるが、そのような問題は生じない。また、非可視光であることから、検出用の光が表示パネル9の光に重畳されて表示に影響を及ぼすこともない。非可視光として、偏光板や液晶における透過率が高い赤外光を用いていることから、少ない光量でSN比を向上させることができる。
Since the
電子機器1は、平面視において、検出用光源53からの赤外光OLを保護プレート13の側面に沿って導光し、その導光した光を保護プレート13の側面の各部から保護プレート13に入射させるライトパイプ55を有することから、比較的小型の光源により保護プレート13の全面に光を行き渡らせることができる。その結果、例えば、構造の簡素化や消費電力の低減等が図られる。
The
なお、以上の実施形態において、電子機器1又は表示部5は、表示装置、入力装置及び検出装置の一例であり、表示パネル9は本発明の表示パネル及び視認対象物の一例であり、保護プレート13は本発明の導光板及び導光部材の一例であり、赤外光OLは本発明の非可視光の一例であり、ライトパイプ55は本発明の補助導光部材の一例である。
In the above embodiment, the
(第2の実施形態)
図4は、本発明の第2の実施形態に係る電子機器の要部を示す断面図である。
(Second Embodiment)
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a main part of an electronic apparatus according to the second embodiment of the present invention.
第2の実施形態の電子機器は、第1の実施形態の電子機器1と比較して、保護プレート113の構成のみが相違する。すなわち、第1の実施形態の保護プレート13は、全体が剛体により構成されていたのに対し、第2の実施形態の保護プレート113は、前方側界面113aが外圧により弾性変形するように形成されている。具体的には、以下のとおりである。
The electronic device of the second embodiment is different from the
保護プレート113は、後方側界面113b側から前方側界面113a側へ、剛体により構成された透明基板161と、透明基板161に積層された粘着層163と、粘着層163に積層されたフィルム165とを有している。これらはいずれも透光性を有している。
The
透明基板161は、例えば、硬質の樹脂やガラスにより構成され、後方側界面113bを構成している。粘着層163は、例えば、弾性を有する樹脂により構成され、透明基板161とフィルム165とを接着している。フィルム165は、例えば、可撓性を有する樹脂により構成され、前方側界面113aを構成している。なお、フィルム165としては、例えば、一般にハードコートにより画面を保護するために用いられているフィルムを利用することができる。
The
タッチペン167が前方側界面113aに当接していない状態においては、前方側界面113a及び後方側界面113bは、互いに概ね平行であり、赤外光OL1は、第1の実施形態と同様に、前方側界面113aと後方側界面113bとにより繰り返し反射されつつ、表示パネル9(図2)の表示面9aの前方を横切るように導光される。
In a state where the
タッチペン167が前方側界面113aに当接すると、前方側界面113aは後方側へ撓む。その結果、タッチペン167の付近であってタッチペン167による荷重点から光源側(図4の紙面右手側)の部分において反射される赤外光OL1は、タッチペン167が当接していないときに比較して、タッチペン167の直下寄りに進み、後方側界面113bに対する入射角θ1(なお、図4では、前方側界面113aへの入射角においてθ1の定義を示している。)が大きくなる。そして、その赤外光OL1は、後方側界面113bから出射され、光電センサ48(図3)により受光される。
When the
すなわち、タッチペン167の直下に位置する光電センサ48においては、受光量が増加することになる。そして、第1の実施形態と同様に、例えば、回路基板33に設けられた制御部34により、光電センサ48の検出値が所定の閾値を超えたか否かが判定されることにより、ユーザの指の画面105aへの接触の有無が検出される。また、例えば、複数の光電センサ48のうちいずれの光電センサ48の検出値が閾値を超えたかを特定することにより、ユーザの指の位置が特定される。
That is, in the
なお、粘着層163のフィルム165側の内部界面113cにおいても、前方側界面113aと同様の現象が生じ得る。すなわち、外圧による内部界面113cの弾性変形により、内部界面113cにより反射される赤外光OL2の向きは、タッチペン167の直下寄りに変化し、タッチペン167の直下の光電センサ48の受光量が増加する。
Note that a phenomenon similar to that of the
また、第1の実施形態と同様に、ユーザの指により前方側界面113aが押圧された場合には、第1の実施形態における、保護プレート113外部の屈折率の変化に起因する臨界角の増加に基づく受光量の増加の効果と、上述した反射される方向の変化による受光量の増加の効果との双方が得られる。また、前方側界面113aや内部界面113cの変形により、ユーザの指等による荷重点よりも光源側においては入射角θ1が減少するから、入射角θ1が臨界角θ0よりも小さくなり、赤外光OL1やOL2が前方側界面113aや内部界面113cから射出されやすくなり、ユーザの指等からの反射光による光量の増加の効果も期待される。
Similarly to the first embodiment, when the
なお、以上の実施形態において、透明基板161は本発明の剛体の基板の一例であり、粘着層163は本発明の弾性層の一例である。
In the above embodiment, the
(第3の実施形態)
図5は、本発明の第3の実施形態に係る電子機器の要部を示す断面図である。
(Third embodiment)
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a main part of an electronic apparatus according to the third embodiment of the present invention.
第3の実施形態の電子機器は、第1及び第2の実施形態の電子機器と比較して、保護プレート213の構成のみが相違する。第3の実施形態の保護プレート213は、第2の実施形態の保護プレート113と同様に、前方側界面213aが外圧により弾性変形するように形成されている。ただし、具体的な構成が第2の実施形態の保護プレート113とは異なる。具体的には、以下のとおりである。
The electronic device of the third embodiment is different from the electronic device of the first and second embodiments only in the configuration of the
保護プレート213は、後方側界面213b側から前方側界面213a側へ、剛体により構成された透明基板261と、透明基板261に積層された自己治癒膜263とを有している。これらはいずれも透光性を有している。
The
透明基板261は、例えば、硬質の樹脂やガラスにより構成され、後方側界面213bを構成している。自己治癒膜263は、例えば、弾性を有する樹脂性の塗料により構成されており、例えば、株式会社ナトコの自己治癒塗料により構成されることができる。自己治癒膜263は、前方側界面213aを構成している。
The
第3の実施形態によれば、第2の実施形態と同様の効果が得られる。すなわち、前方側界面213aの撓みにより、押圧箇所に位置する光電センサ48の受光量を増加させたり、保護プレート213外部の屈折率の変化に起因する全反射の臨界角の増加により、押圧箇所に位置する光電センサ48の受光量を増加させたり、前方側界面213aが撓むことに起因する赤外光OLの入射角θ1の減少により、押圧箇所に位置する光電センサ48の受光量を増加させたりすることができる。さらに、タッチペン167等の接触による画面の傷付きも抑制される。
According to the third embodiment, the same effect as in the second embodiment can be obtained. That is, the amount of light received by the
なお、以上の実施形態において、透明基板261は本発明の剛体の基板の一例であり、自己治癒膜263は本発明の弾性層の一例である。
In the above embodiment, the
(第4の実施形態)
図6(a)及び図6(b)は、第4の実施形態の要部を示す断面図である。
(Fourth embodiment)
FIG. 6A and FIG. 6B are cross-sectional views showing the main parts of the fourth embodiment.
第4の実施形態の電子機器は、第1の実施形態の電子機器1に加えて、操作部材としてのタッチペン267を有している点が相違する。タッチペン267は、ゴム等の弾性体により構成された先端部267aを有している。そして、図6(b)に示すように、先端部267aが前方側界面13aに押し付けられると、先端部267aは弾性変形して前方側界面13aに対して所定の面積で密着する。その結果、第1の実施形態において指により前方側界面13aを操作したときと同様の効果、すなわち、全反射の臨界角の増加の効果が得られる。
The electronic device of the fourth embodiment is different from the
本発明は、以上の実施形態に限定されず、種々の態様で実施されてよい。 The present invention is not limited to the above embodiment, and may be implemented in various aspects.
本発明の表示装置、入力装置及び検出装置は、携帯電話機に限定されない。例えば、デジタルカメラ、PDA、ノートパソコン、ゲーム機、テレビ、カーナビゲーション、ATMであってもよい。また、本発明の入力装置及び検出装置は、表示パネルを有するものに限定されない。換言すれば、ユーザに視認される視認対象物は表示パネルに限定されない。例えば、導光板の後方側には、視認対象物として、複数のキーや地図等の図形が描かれた紙が配置されていてもよいし、複数のLEDにより構成されたセグメント表示装置が配置されてもよい。本発明の検出装置は、導光板の後方に視認対象物が配置されていなくてもよく、また、ユーザの操作を受け付けることを目的とするものではなくてもよい。例えば、検出装置は、ノートパソコンのキー側筐体(ディスプレイが設けられていない筐体)に設けられるタッチセンサであってもよいし、塵等の浮遊物の付着状況を調べるための検出装置であってもよい。 The display device, input device, and detection device of the present invention are not limited to mobile phones. For example, a digital camera, a PDA, a notebook computer, a game machine, a television, a car navigation, or an ATM may be used. Further, the input device and the detection device of the present invention are not limited to those having a display panel. In other words, the visual recognition object visually recognized by the user is not limited to the display panel. For example, on the rear side of the light guide plate, a paper on which a plurality of keys, maps, and other figures are drawn may be disposed as a visual recognition object, or a segment display device composed of a plurality of LEDs is disposed. May be. In the detection device of the present invention, the visual recognition object may not be disposed behind the light guide plate, and may not be intended to accept a user operation. For example, the detection device may be a touch sensor provided in a key-side housing (a housing in which no display is provided) of a notebook computer, or a detection device for examining the adhesion state of floating substances such as dust. There may be.
表示パネルは、複数の画素により画像を表示するものに限定されない。例えば、セグメント表示を行うものであってもよい。また、表示パネルは、液晶表示装置を構成するものに限定されず、例えば、有機EL表示装置を構成するものであってもよい。表示パネルが液晶表示装置を構成するものである場合、液晶表示装置は透過型又は半透過型に限定されず、反射型のものであってもよい。 The display panel is not limited to a display panel that displays an image using a plurality of pixels. For example, segment display may be performed. Further, the display panel is not limited to the one constituting the liquid crystal display device, and may be one constituting an organic EL display device, for example. When the display panel constitutes a liquid crystal display device, the liquid crystal display device is not limited to a transmissive type or a semi-transmissive type, and may be a reflective type.
センサは、複数設けられなくてもよく、一つのみ設けられてもよい。また、導光部材の後方に複数のセンサが分布して配置される場合、実施形態のように2次元的に配置されてもよいし、1次元的に配置されてもよい。また、複数のセンサの配列や密度は適宜に設定されてよく、さらには、局部的に配列や密度が変化してもよい。前方から見て表示パネルに重なるように分布して配置される複数のセンサは、画素毎に設けられていなくてもよく、例えば、2〜5個等の複数且つ少数の画素に共通に1つのセンサが設けられるように分布して配置されてもよい。また、複数のセンサは、画素毎に設けられる場合、サブ画素(これも画素の一種である)毎に設けられてもよい。センサは、表示パネルや視認対象物の前方に設けられてもよいし、後方に設けられてもよい。 A plurality of sensors may not be provided, and only one sensor may be provided. Further, when a plurality of sensors are distributed and arranged behind the light guide member, they may be arranged two-dimensionally as in the embodiment or may be arranged one-dimensionally. Further, the arrangement and density of the plurality of sensors may be set as appropriate, and further, the arrangement and density may be locally changed. The plurality of sensors that are distributed and arranged so as to overlap the display panel when viewed from the front may not be provided for each pixel, for example, one common to a plurality of and a small number of pixels such as 2 to 5 The sensors may be distributed and arranged so as to be provided. Further, when the plurality of sensors are provided for each pixel, the plurality of sensors may be provided for each sub-pixel (which is also a kind of pixel). The sensor may be provided in front of the display panel or the visual recognition object, or may be provided in the rear.
検出に利用される光は、非可視光に限定されず、可視光であってもよい。また、非可視光は、赤外光に限定されず、例えば、紫外光であってもよい。なお、国際照明委員会(CIE:Commission International de 1’Eclairrage)では、紫外光と可視光との境界は360nm〜400nm、可視光と赤外光との境界は760nm〜830nmとしている。 The light used for detection is not limited to invisible light, and may be visible light. Invisible light is not limited to infrared light, and may be, for example, ultraviolet light. In the International Commission on Illumination (CIE), the boundary between ultraviolet light and visible light is 360 nm to 400 nm, and the boundary between visible light and infrared light is 760 nm to 830 nm.
導光部材(導光板含む)は、検出用の光をセンサの前方を横切るように導光できればよく、板状のものに限定されない。例えば、一次元的に配列された複数のセンサに対して、その配列に沿って伸びる直方体状に形成された導光部材が設けられてもよいし、1つのみ設けられたセンサに対して、立方体状の導光部材が設けられてもよい。なお、センサが一つのみであるような場合には、導光部材は、検出用の光を前方側界面において少なくとも一回反射できればよく、前方側界面と後方側界面とで繰り返し反射して導光する必要はない。また、導光部材は、筐体に固定されて表示パネル等を保護するものに限定されない。導光部材の前方側の界面及び後方側の界面は、第1の実施形態のように導光部材の表面によって構成されてもよいし、第2の実施形態の内部界面113cのように導光部材の内部に設けられてもよい。
The light guide member (including the light guide plate) is not limited to a plate-like member as long as it can guide the detection light so as to cross the front of the sensor. For example, for a plurality of sensors arranged one-dimensionally, a light guide member formed in a rectangular parallelepiped shape extending along the arrangement may be provided, or for only one sensor provided. A cubic light guide member may be provided. When there is only one sensor, the light guide member only needs to be able to reflect the detection light at the front side interface at least once, and is repeatedly reflected at the front side interface and the rear side interface. There is no need to shine. Further, the light guide member is not limited to a member that is fixed to the housing and protects the display panel or the like. The front-side interface and the rear-side interface of the light guide member may be configured by the surface of the light guide member as in the first embodiment, or the light guide as in the
図7は、導光部材の変形例を示す平面図(センサの前方側から見た図)である。 FIG. 7 is a plan view (viewed from the front side of the sensor) showing a modification of the light guide member.
導光板313は、概ね矩形に形成されており、角部の一部が面取りされている。その面取り面に対しては、検出用光源353が対向配置されている。そして、検出用光源353から出射された赤外光OLは、導光板313の全面に広がるように導光される。この変形例によれば、部材点数を少なくしつつ、比較的小さい光源で検出用の光を広範囲に行き渡らせることができる。
The
図8は、導光部材の他の変形例を示す断面図である。 FIG. 8 is a cross-sectional view showing another modification of the light guide member.
保護プレート413は、第1プレート413eと、第1プレート413eよりも広く、第1プレート413eの前方(図8の紙面上方側)に積層された第2プレート413fとを有している。図8の紙面奥手方向に延びるライトパイプ455は、第1プレート413eの側方且つ第2プレート413fに覆われる位置に配置されている。第2プレート413fの第1プレート413eから延出する部分の後方側の面413gには装飾印刷がなされている。
The
この変形例によれば、第1の実施形態と同様に、ライトパイプ455から射出された赤外光OLは、第1プレート413eの側面から入射して、第1プレート413e及び第2プレート413fからなる保護プレート413に導光され、第1の実施形態と同様の効果が得られる。更に、ライトパイプ455や不図示の光源を第2プレート413fよりも筐体内部側に配置することができることから、保護プレート413の表面と筐体3(図1)の表面とを面一にすることが容易になるとともに、装飾印刷によりライトパイプ455等を隠すことができ、デザイン性が高い。なお、図8では、2枚のプレートが積層されて保護プレート413が構成される場合を例示したが、保護プレート413は、全体が一体成形されてもよい。
According to this modification, as in the first embodiment, the infrared light OL emitted from the
導光部材(導光板含む)と視認対象物(表示パネル含む)とは互いに当接していてもよい。また、導光部材と視認対象物(表示パネル含む)との間には、空気層ではなく、樹脂層等の他の物質の層が設けられてもよい。ただし、導光部材の周囲は、空気であるほうが臨界角が大きく、入射角の大きい光を導光できるから、効率的に導光できることになり、光源の出力を小さくすることができる。 The light guide member (including the light guide plate) and the visual recognition object (including the display panel) may be in contact with each other. Further, a layer of another substance such as a resin layer may be provided between the light guide member and the visual recognition object (including the display panel) instead of the air layer. However, the air around the light guide member has a larger critical angle and can guide light having a large incident angle. Therefore, light can be guided efficiently, and the output of the light source can be reduced.
1…電子機器(表示装置、入力装置、検出装置)、5a…画面、9…表示パネル、9a…表示面、53…検出用光源(光源)、13…導光板(導光部材)、13a…前方側界面(表面)、13b…後方側界面(表面)、48…光電センサ(センサ)。
DESCRIPTION OF
Claims (9)
画像が表示される表示面を有する表示パネルと、
光源と、
前記表示面を覆って前記画面を構成する透光部材であって、前記光源からの光を、表面又は内部に形成された前方側の界面と後方側の界面とで繰り返し反射しつつ前記表示面の前方を横切らせるように導光する導光板と、
前方から見て前記表示面に重なるように前記導光板の後方側に分布して配置される光電センサであって、被検出物が前記導光板の前方側の表面に当接して前記導光板の前記前方側の界面における反射条件が変化することによって前記導光板の後方側の表面から出射した前記光源からの光を検出する複数のセンサと、
を有する表示装置。 A display device capable of accepting operations on a screen,
A display panel having a display surface on which an image is displayed;
A light source;
A light-transmitting member that covers the display surface and constitutes the screen, and the light from the light source is repeatedly reflected at a front interface and a rear interface formed on the surface or inside the display surface. A light guide plate that guides light so as to cross the front of
A photoelectric sensor distributed and arranged on the rear side of the light guide plate so as to overlap the display surface when viewed from the front, wherein the detected object comes into contact with the front surface of the light guide plate and A plurality of sensors for detecting light from the light source emitted from the rear surface of the light guide plate by changing a reflection condition at the front interface;
A display device.
前記複数のセンサは、前記被検出物が前記前方側の界面に当接して全反射の臨界角が大きくなることによって、前記前方側の界面から出射して前記被検出物により反射し、前記導光板の前記後方側の界面から出射した前記光源からの光を検出する
請求項1に記載の表示装置。 The front side interface is a front side surface of the light guide plate,
The plurality of sensors emit light from the front interface and reflect by the detection object when the detected object abuts on the front interface and the critical angle of total reflection increases, and the guide The display device according to claim 1, wherein light from the light source emitted from the interface on the rear side of the light plate is detected.
請求項1に記載の表示装置。 The display device according to claim 1, wherein the light guide plate is configured such that the front-side interface is elastically deformed according to an external pressure.
剛体の基板と、
前記基板の前方側に積層された弾性層と、
を有する
請求項3に記載の表示装置。 The light guide plate is
A rigid substrate;
An elastic layer laminated on the front side of the substrate;
The display device according to claim 3.
前記複数のセンサは、前記非可視光を検出する
請求項1に記載の表示装置。 The light source emits invisible light;
The display device according to claim 1, wherein the plurality of sensors detect the invisible light.
請求項1に記載の表示装置。 An auxiliary light guide member that guides light from the light source along a side surface of the light guide plate in a plan view and causes the guided light to enter the light guide plate from each part of the side surface of the light guide plate. Item 4. The display device according to Item 1.
請求項1に記載の表示装置。 The display device according to claim 1, further comprising an operation member capable of locally contacting the front-side interface of the light guide plate.
光源と、
前記視認対象物の前方に配置され、前記視認対象物が前方から視認されるように透光性を有し、前記光源からの光を、表面又は内部に形成された前方側の界面で反射しつつ前記視認対象物の前方を横切るように導光する導光部材と、
前方から見て前記視認対象物に重なるように前記導光部材の後方側に配置される光電センサであって、被検出物が前記導光部材の前方側の表面に当接して前記導光部材の前記前方側の界面における反射条件が変化することによって前記導光部材の後方側の表面から出射した前記光源からの光を検出するセンサと、
を有する入力装置。 An object to be viewed from the front,
A light source;
It is arranged in front of the visual recognition object, has translucency so that the visual recognition object is visually recognized from the front, and reflects light from the light source at a front side interface formed on the surface or inside. While guiding the light so as to cross the front of the visual recognition object,
A photoelectric sensor disposed on the rear side of the light guide member so as to overlap the visual recognition object when viewed from the front, wherein the detected object contacts the front surface of the light guide member and the light guide member A sensor that detects light from the light source emitted from the rear surface of the light guide member by changing a reflection condition at the front interface of
An input device.
光源と、
前記センサの前方に配置され、前記光源からの光を、表面又は内部に形成された前方側の界面で反射しつつ前記センサの前方を横切るように導光する導光部材と、
を有し、
前記センサは、被検出物が前記導光部材の前方側の表面に当接して前記導光部材の前記前方側の界面における反射条件が変化することによって前記導光部材の後方側の表面から出射した前記光源からの光を検出する
検出装置。 A sensor capable of detecting light from the front;
A light source;
A light guide member that is disposed in front of the sensor and guides light from the light source so as to cross the front of the sensor while being reflected by a front-side interface formed on the surface or inside;
Have
The sensor emits light from a rear surface of the light guide member when an object to be detected abuts on the front surface of the light guide member and a reflection condition at the front interface of the light guide member changes. A detection device that detects light from the light source.
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-
2007
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