JP2009258893A

JP2009258893A - タッチパネル

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Publication number: JP2009258893A
Application number: JP2008105674A
Authority: JP
Inventors: Makoto Hasegawa; 真長谷川; Michiko Johnson; 道子ジョンソン; Yuichiro Yamashita; 雄一郎山下
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2008-04-15
Filing date: 2008-04-15
Publication date: 2009-11-05
Anticipated expiration: 2028-04-15
Also published as: JP5025551B2

Abstract

【課題】外光による感度及び精度への悪影響を低減し得るタッチパネルを提供する。
【解決手段】液晶ディスプレイパネル３０１の表示面上に配置され、上面及び下面と側端面とを有し、上面に検知対象物１０６が接触し且つ下面が液晶ディスプレイパネル３０１の表示面と対向して配置される検知用導光板１０１と、導光板１０１の側端面から射出される光を検知するセンサ１０４とを備える。導光板１０１の外周部において上面及び下面並びに側端面を覆うように配置された遮光層９００を備える。液晶ディスプレイパネル３０１のバックライトには表示用の可視光源４０１が配置され、このバックライトには検知用の赤外光を発する検知用光源４０２が付設される。検知用の赤外光はバックライトを介して下面側から導光体１０１へと導入される。センサ１０４と導光板１０１の側端面との間に赤外光を選択的に透過させる可視光カットフィルタ３０８が配置される。
【選択図】図２

Description

本発明は、電子装置における入力手段として使用されるタッチパネルに関するものである。

電子装置のディスプレイ上に投影したインターフェースに人の手指または人の手により所持されるタッチペンなどの器具をタッチすることで装置に指示を与える即ち信号を入力することのできるタッチパネルが現在用いられている。タッチパネルには、機械的な強度が十分であること、及びディスプレイを見易くすべく透過率が高いことが要求されている。このような要求を満たす様々な動作原理のものの１つに、光学的な検知機構を用いるもの即ち光学式のものがある。光学式タッチパネルにおいては、検知性能に対する検知機構の汚れの悪影響を低減するために、検知に用いられる光源たる発光面及び検知センサの受光面を外部に露出しない構造が提案されている。

図８は、特許文献１に開示された、発光面および受光面が外部に露出していない光学式タッチパネルを示す図である。特許文献１のタッチパネルでは、走査型ディスプレイ装置であるＣＲＴの前面（走査面）に隣接するように、導光板で構成される検知面７０１を配置している。ＣＲＴの走査面において検知のための光を走査し、これにより形成される走査光スポットからの光が導光板に入射する。そして、物体が検知面７０１に接することで導光板内で板面に沿って導光されるようになった内面反射光を受光素子７０２で検知する。受光素子７０２で検知された時刻から、そのとき走査光スポットが走査線上のどこに位置していたかを逆算し、物体が接触していた場所（位置）を検知する。

図９は、特許文献２に開示された、発光面および受光面が外部に露出していない光学式タッチパネルを示す図である。特許文献２のタッチパネルでは、液晶ディスプレイパネルなどのフィールドシーケンシャルの表示装置の上に導光板を設け、導光板の側面に隣接して光源と検知用ラインセンサ８０３とを配置している。そして、導光板の側面に隣接する光源から光８０１を供給して、導光板内で内面反射により導光させる。タッチパネルの指示デバイスたる被検知体８０２として、導光板表面との接触時に導光板内の光を吸収もしくは内部導入するような物質からなるものを用いる。指示デバイスが導光板表面に接触した際には、導光板内で導光される光が被検知体８０２により吸収または導入され、これによる検知用ラインセンサ８０３への到達光量の変化が当該検知用ラインセンサ８０３で検知される。
米国特許第４８６８５５１号明細書特開２０００−２５９３４７号公報

しかしながら、特許文献１のタッチパネルでは、原理的に、導光板内を伝わっていく光すべての総和が検知用のフォトディテクター（受光素子）に集光する。従って、外来光が存在する環境下でそのようなタッチパネルを使うと、導光板の表面全体から導光板内に導入された外来光をも加えた光が、導光板内で導光されて受光素子に到達する。つまり、タッチパネルを構成する面の幅と長さとの積に比例した信号のバックグラウンド成分が現れる。これにより、検知すべき本信号Ａとバックグラウンド成分Ｂとの比Ａ／Ｂ（以降この指標を「コントラスト」と呼ぶ。）が著しく減少し、指示された位置の検知が困難となる。また、それ以前の本質的な課題として、導光板の下に配置されるディスプレイが必ず走査式の動作をしなくてはならず、非走査型動作のディスプレイでは動作原理が成り立たず、動作しない。

また、特許文献２のタッチパネルは、専用の指示デバイスを使用することが必要であり、それ以外のもの例えば手指のような指示デバイスを用いることができない。手指は、理想的な光吸収体ではないため、表皮及び真皮において大半の光を拡散反射してしまい、タッチパネルの導光板中へほとんどの光を戻してしまう。そのため、コントラストが低くなってしまう。更に、外来光が存在すると、低いコントラストがさらに低下するので、指示された位置の検知は更に困難になる。

そして、特許文献１あるいは特許文献２のタッチパネルでは、導光板の中央付近に入射する外来光の大部分は、導光板で屈折した後、入射した時と同じ角度で導光板の外部へ射出する。導光板から外部に光が射出される時には、導光板と空気との界面で一部の光が反射される。この反射光は再び導光板内を進み、反対側の界面に到達する。この時にも一部の光が反射をして、更に導光板内を進む。このような反射を繰り返すうちに導光板に入射した外来光は減衰する。しかし、外来光の強度が高い場合や、外来光が端部に近い位置で導光板に入射する場合には、物体または被検知体の導光板表面との接触に基づく導光板内導光量の変化と比べて無視できない強さで受光素子またはセンサに入射することになる。従って、外来光によって検知信号のコントラストが低下してしまう。

しかるに、屋外などの不特定な環境下で操作することが想定されるような電子装置たとえばデジタルカメラや携帯電話などのモバイル機器のためのタッチパネルには、外来光の悪影響を軽減することが強く望まれる。

上述の事情に鑑みて、本発明は、外来光による感度及び精度への悪影響を低減することができるタッチパネルを提供することを目的とする。

本発明によれば、上記目的を達成するものとして、
被検出体が接触した位置を検知するための第１の面と、前記第１の面とは反対向きの第２の面とを有する導光手段と、
前記導光手段の側端面に隣接して配置され、該側端面から射出される光を検知するセンサと、
を備え、
前記導光手段の外周部において前記第１の面、前記第２の面及び前記側端面の少なくとも１つを覆うように配置された遮光層を備えているタッチパネル、
が提供される。

本発明の一態様においては、前記遮光層は、光吸収層、光反射層またはこれらの積層体からなる。本発明の一態様においては、前記遮光層は前記光吸収層と光反射層との積層体からなり、該積層体において前記光吸収層は前記光反射層より前記導光手段の近くに配置されている。

本発明の一態様においては、前記第２の面に対向して光学的表示装置の表示面が配置される。本発明の一態様においては、前記光学的表示装置の表示用の光の波長域とは異なる波長域の検知用の光を前記第２の面から前記導光手段内へと導入するようにしてなる。本発明の一態様においては、前記表示用の光は可視光であり、前記検知用の光は赤外光である。

本発明の一態様においては、前記光学的表示装置の表示は自発光素子によりなされ、前記光学的表示装置には前記検知用の光を発する検知用光源が付設されている。本発明の一態様においては、前記光学的表示装置の表示のための光源はバックライトの光源からなり、該バックライトには前記検知用の光を発する検知用光源が付設されている。本発明の一態様においては、前記バックライトは、前記表示用の光を発する表示用光源と、該表示用光源から発せられる光を導光し表面から射出させる照明用導光板とを備え、該照明用導光板には前記表示用光源から発せられる光及び前記検知用光源から発せられる光が入射する。本発明の一態様においては、前記光学的表示装置は液晶表示装置である。

本発明の一態様においては、前記センサと前記導光手段の側端面との間に前記検知用の光を選択的に透過させるフィルタが配置されている。

本発明の一態様においては、前記導光手段の前記第１の面及び前記第２の面はいずれも第１の方向の辺及び第２の方向の辺を持つ矩形状をなし、前記センサは、互いに隣接する２つの前記側端面にそれぞれ隣接して配置され、前記導光手段の第１の面で前記被検出体が接触する前記第１及び第２の方向の位置をそれぞれ検知する第１及び第２のラインセンサからなる。

本発明のタッチパネルによれば、外来光による感度及び精度への影響を低減することができる。

［第１の実施形態］
図１〜図３は本発明によるタッチパネルの第１の実施形態の構成及び作用を説明する図面であり、図１は模式的平面図で、図２及び図３はそれぞれその模式的Ｘ方向断面図及び模式的Ｙ方向断面図である。

本実施形態のタッチパネルは、導光手段として機能する検知用導光板（本明細書では、単に「導光板」ということがある）１０１とラインセンサ１０３，１０４とを備えている。

導光板１０１は、光学的表示装置としての液晶表示装置たる液晶ディスプレイ３０１の表示面上に配置されている。液晶ディスプレイ３０１は、液晶部３０３、並びに該液晶部の光源側（図２では下側）に配置された偏光板３０４及び液晶部の観察側（図２では上側）に配置された偏光板３０２を有する。偏光板３０２の上面が液晶ディスプレイ３０１の表示面を構成する。液晶ディスプレイ３０１は、表示のための光源としてのバックライトを備えている。バックライトは、表示用の光を発する表示用光源４０１と、該表示用光源から発せられる光を側端面から導入し、導光し、表面（図２では上面）から射出させる照明用導光板４０３とを備える。バックライトは、更に、照明用導光板４０３の上側表面と液晶ディスプレイ３０１との間に配置された拡散板４０４を備える。バックライトには、更に、表示用光源４０１に隣接して、検知用の光を発する検知用光源４０２が付設されている。検知用光源４０２は、表示用光源から発せられる光の波長域とは異なる波長域の検知用の光を発する。表示用の光は主として可視域を波長域（主波長域）とする可視光であり、検知用の光は主として非可視域たとえば赤外域を波長域（主波長域）とする赤外光である。照明用導光板４０３には、表示用光源４０１から発せられる可視光及び検知用光源４０２から発せられる赤外光が入射する。

本実施形態では、液晶ディスプレイ３０１の偏光板３０２，３０４は、検知用の光の主波長域の光に対して偏光能力をほとんど有さないように設計されている。また、液晶ディスプレイ３０１の液晶部３０３は、表示中にとりうる液晶の状態すべてにおいて、検知用の光の主波長域の光をほとんど偏光しないように設計されている。

導光板１０１は、互いに反対向きの第１の面（図２では上面）及び第２の面（図２では下面）と、これら第１及び第２の面の外周縁辺同士をつなぐ側端面とを有する。導光板１０１の第１及び第２の面は、液晶ディスプレイ３０１の表示面の形状に対応して、第１の方向（Ｘ方向）の辺及び第２の方向（Ｙ方向）の辺を持つ矩形状をなしている。従って、４つの側端面が形成される。導光板１０１としては、表示用の光及び検知用の光の双方を透過するものであって、第１及び第２の面と接する物質（本実施形態の場合は空気）に比べてある程度大きな屈折率を有するものを使用することができる。そのような材質として、たとえばガラスもしくはアクリルその他のプラスチックなどを例示することができる。第１の面には、検知対象物たる被検出体１０６が接触する。被検出体１０６は、たとえばユーザーの手指或いはスタイラスペン等の指示デバイスからなる。第２の面は、液晶ディスプレイ３０１の表示面と対向して配置される。

ラインセンサ１０３，１０４は、導光板１０１の互いに隣接する２つの側端面即ち第１の方向たるＸ方向の側端面及び第２の方向たるＹ方向の側端面にそれぞれ隣接して配置される。第１のラインセンサ１０３は、Ｘ方向に配列された複数の検知画素を備え、第１の面で被検出体１０６が接触する位置のＸ方向成分（第１の方向の位置すなわちＸ方向位置）Ｘ_０を検知する。同様に、第２のラインセンサ１０４は、Ｙ方向に配列された複数の検知画素を備え、第１の面で被検出体１０６が接触する位置のＹ方向成分（第２の方向の位置すなわちＹ方向位置）Ｙ_０を検知する。ラインセンサ１０３，１０４と、それに対向する導光板１０１の側端面との間には、それぞれ検知用の光を選択的に透過させるフィルタとしての可視光カットフィルタ３０７，３０８が配置されている。

導光板１０１の外周部には、第１の面、第２の面及び側端面の少なくとも１つを覆うように遮光層９００が配置されている。このような構成により、外来光による感度及び精度への影響を低減できる。本実施形態では、遮光層９００は、第１及び第２の面の外周部の全体、及びラインセンサ１０３，１０４が隣接配置されていない２つの側端面を覆うように配置されている。遮光層９００は、光吸収層または光反射層からなる。光吸収層としては、導光板１０１の屈折率に略等しい屈折率を持つものが好ましい。光反射層は、たとえば金属膜からなる。

以下、本実施形態の動作を説明する。

液晶ディスプレイパネル３０１は、表示用光源４０１と組み合わせることで、可視光に対しては通常のディスプレイ用のパネルとして機能している。その機能に加えて、本実施形態の構成では、検知用導光板１０１、ラインセンサ１０３，１０４、検知用光源４０２、及び可視光カットフィルタ３０７，３０８を配設することで、表示とは関係なく被検出体１０６の検知が出来るようになる。すなわち、検知用光源４０２から発せられた赤外光は、照明用導光板４０３、拡散板４０４及び液晶ディスプレイ３０１を経て、第２の面から検知用導光板１０１へと導入される。被検出体１０６が検知用導光板１０１の第１面に触れることで、その位置で検知用導光板１０１内の赤外光の一部が散乱反射され、導光板１０１内で第１及び第２の面による内面全反射を受けて導光される光１０７，１０８となる。Ｙ方向成分を持つ光１０８は、可視光カットフィルタ３０７を経てラインセンサ１０３に到達する。Ｘ方向成分を持つ光１０７は、可視光カットフィルタ３０８を経てラインセンサ１０４に到達する。

図４に、以上のような動作状況にあるタッチパネルのＸ軸ラインセンサ（Ｘ方向位置検知ラインセンサ）１０３及びＹ軸ラインセンサ（Ｙ方向位置検知ラインセンサ）１０４でそれぞれ検知される光信号強度のグラフを示す。これらのグラフにおいて横軸はラインセンサ上の画素番号であり、これらはタッチパネルの導光板１０１の第１面におけるＸ座標もしくはＹ座標に対応する。これらのグラフにおいて縦軸がラインセンサで検知された光信号強度である。画素番号は本来は離散的な値であるが、ここでは模式的に連続的な曲線でデータを例示している。かくして、ラインセンサ１０３，１０４により、手指等の被検出体１０６の当接位置に対応するデータとしてのピークをもった射影像２０１，２０２が得られる。これらのデータに基づき、ピーク検出の処理を行うことで、ピークのＸ軸ラインセンサ画素番号及びピークのＹ軸ラインセンサ画素番号を求めることができる。これらの画素番号は図１に示されるＸ方向位置Ｘ_０及びＹ方向位置Ｙ_０に対応する。以上により、タッチパネル上で被検出体１０６が接触した位置が検知されたことになる。

なお、光学的表示に用いられている可視光も同様の原理で可視光カットフィルタ３０７，３０８の直前までは導光されるが、可視光カットフィルタによってラインセンサ１０３，１０４までは到達することが出来ない。このため、光学的表示はタッチパネルの動作に実質上の影響を及ぼさない。

図５は本実施形態のタッチパネルの構成のうちの検知用導光板１０１の周辺を示す模式的拡大図である。図５ではX方向断面が示されているが、Y方向断面も同様な構成である。

可視光カットフィルタ３０８を介してラインセンサ１０４が隣接配置された検知用導光板１０１の側端面の近傍において、導光板１０１の外周部の第１の面（上面）を覆うように配置された遮光層は符号９０１で示されている。遮光層９０１は、導光板１０１の上方から入射した外光１０９の一部が可視光カットフィルタ３０８を介して直接ラインセンサ１０４に入射するのを防止する。かくして、可視光カットフィルタ３０８がなかったとしても、外光が直接ラインセンサ１０４に入射するのが抑制される。

また、可視光カットフィルタ３０８を介してラインセンサ１０４が隣接配置された検知用導光板１０１の側端面の近傍において、導光板１０１の外周部の第２の面（下面）を覆うように配置された遮光層は符号９０２で示されている。遮光層９０２は、導光板１０１の下方から入射した検知用光源由来の斜め入射光１１０の一部が可視光カットフィルタ３０８を介して直接ラインセンサ１０４に入射するのを防止する。かくして、可視光カットフィルタ３０８がなかったとしても、検知用光源由来の斜め入射光が直接ラインセンサ１０４に入射するのが抑制される。

同様に、ラインセンサが隣接配置されていない検知用導光板１０１の側端面の近傍において、導光板１０１の外周部の第１の面（上面）を覆うように配置された遮光層は符号９１１で示されている。遮光層９１１は、導光板１０１の上方から入射した外光１０９の一部が導光板１０１の側端面に到達し、その散乱光が導光板１０１内を導光され可視光カットフィルタ３０８を介してラインセンサ１０４に入射するのを防止する。かくして、可視光カットフィルタ３０８がなかったとしても、外光が間接的にラインセンサ１０４に入射するのが抑制される。

また、ラインセンサが隣接配置されていない検知用導光板１０１の側端面の近傍において、導光板１０１の外周部の第２の面（下面）を覆うように配置された遮光層は符号９１２で示されている。遮光層９１２は、導光板１０１の下方から入射した検知用光源由来の斜め入射光１１０の一部が導光板１０１の側端面に到達し、その散乱光が導光板１０１内を導光され可視光カットフィルタ３０８を介してラインセンサ１０４に入射するのを防止する。かくして、可視光カットフィルタ３０８がなかったとしても、検知用光源由来の斜め入射光が間接的にラインセンサ１０４に入射するのが抑制される。

更に、ラインセンサが隣接配置されていない検知用導光板１０１の側端面を覆うように配置された遮光層は符号９１０で示されている。遮光層９１０は、導光板１０１の側方から入射する外光１１１が導光板１０１の内部に侵入し導光されて、可視光カットフィルタ３０８を介してラインセンサ１０４に入射するのを防止する。かくして、可視光カットフィルタ３０８がなかったとしても、外光が間接的にラインセンサ１０４に入射するのが抑制される。

以上のようにして、外光等に基づくノイズの強度を低下させて、ＳＮ比の高い信号をラインセンサ上にて得ることができるようになる。

上記の通り、本第１の実施形態によれば、検知用導光体１０１の第２面（検知対象物たる被検出体１０６が接触する第１面［表面すなわち検知面］とは反対向きの面［裏面］）から入射した光の反射光を複数のラインセンサ１０３，１０４で検知する。これにより、ラインセンサ１０３，１０４では、手指などの被検出体１０６すなわち指示デバイスが触れた検知面上の位置に対応する所にピークを有するＸ射影データ及びＹ射影データが検知される。その一方で、指示デバイスが触れていないところの光信号、つまりバックグラウンド成分がほぼゼロになる。その結果、信号のコントラストが非常に大きくなる。

また、外来光が入射した場合でも、その外来光は、特許文献１のようにパネル全面で合計されることがない。ラインセンサ１０３，１０４へは、パネルの幅と長さとの積ではなく、幅もしくは長さのみに比例した信号がバックグラウンド成分として現れるため、外来光の影響は本質的に特許文献１に示される構成よりも少ない。かつ、元々のコントラストが特許文献２に示す構成のタッチパネルと比べて非常に大きく、多少の外来光では影響を受けない。さらに、強烈な外光下たとえば直射日光下においても、遮光層９００（９０１，９０２，９１０，９１１，９１２）の効果で、感度及び精度への悪影響を低減した信号検知が可能になる。

このように、外来光による感度及び精度への悪影響を低減したタッチパネルを提供することが可能になる。

また、光学的表示に関係なく検知対象物の位置検出が可能になるという効果がある。本実施形態においては、従来は横から入れていた光や、下から走査していた光に変えて、常にほぼ一定量の赤外光を導光板１０１に供給するようにした。またその赤外光のみをラインセンサ１０３，１０４で検知するようにしている。このことで、光学的表示の明るさによらず正確な検知が可能となった。

また、光学的表示に用いた光とは違う波長域の光を検知対象物の位置検知に用いるので、光学的表示に用いる波長域の光をラインセンサ１０３，１０４の前でカットすることが出来る。これにより、光学的表示の光が検知対象物の位置検知の誤作動の原因になることを防ぐことが可能となった。

なお、本実施形態では、光学的表示装置として液晶ディスプレイパネル３０１を用いたが、本発明においては、光学的表示装置はこれに限定されるものではない。光学的表示装置としては、自発光素子により表示がなされるもの、たとえば有機ＥＬディスプレイパネルなどの自発光式の画素を元に構成したディスプレイパネルを用いても良い。その場合も、同等の効果が得られる。その際は、上記バックライトの構成から表示用光源を除外すれば良く、また、そのディスプレイパネルが検知に用いる赤外光に対して十分な透過特性を有するように、基板および素子部の材料や構造を適宜設計すればよい。これにより、従来の液晶ディスプレイパネルで用いられている照明用導光板と拡散板とを含むバックライトの構成を利用して、局所的に配置された赤外線光源からの光をパネル全面に供給することが出来る。このように照明用導光板と拡散板とを含むバックライトの構成を検知用の光の照射にも利用することによって、必要とされる検知用の赤外光光源の個数を減らすことが出来、検知用の光を供給するのに必要とされるコストの低減が可能になった。

［第２の実施形態］
図６及び図７は本発明によるタッチパネルの第２の実施形態の構成及び作用を説明する模式的断面図である。図６は図５の右側端部（すなわち可視光カットフィルタ３０８を介してラインセンサ１０４が隣接配置された導光板１０１の端部）に対応する部分を示す。また、図７は図５の左側端部（すなわちラインセンサ１０４が隣接配置されていない導光板１０１の端部）に対応する部分を示す。これらの図において、図１〜図３及び図５におけると同等の機能を有する部位には同一の符号が付されている。

本第２の実施形態の第１の上記実施形態との大きな違いは、検知用導光板１０１の外周部に設けた遮光層９００を、光吸収層と光反射層との積層体からなるものとし、該積層体において光吸収層を光反射層より導光板１０１の近くに配置したことである。すなわち、遮光層９０１は、光吸収層９０１ａと光反射層９０１ｂとの積層体からなる。遮光層９０２は、光吸収層９０２ａと光反射層９０２ｂとの積層体からなる。遮光層９１０は、光吸収層９１０ａと光反射層９１０ｂとの積層体からなる。遮光層９１１は、光吸収層９１１ａと光反射層９１１ｂとの積層体からなる。遮光層９１２は、光吸収層９１２ａと光反射層９１２ｂとの積層体からなる。本実施形態の基本的な動作は、第１の実施形態と同じである。

以下、本実施形態の特有の作用効果を説明する。

図６において、遮光層９０１（とくに光反射層９０１ｂ）が、検知用導光板１０１の上方から入射した外光１０９が可視光カットフィルタ３０８を介して直接ラインセンサ１０４に入射するのを防止するのは第１の実施形態と同様である。但し、検知用導光板１０１の第１面（表面）の遮光層９０１の存在しない領域に斜め上方から外光１０９ａが入射すると、次のようなことが生ずることがある。すなわち、遮光層９０１，９０２がそれぞれ光反射層９０１ｂ，９０２ｂのみからなると、導光板１０１に入射した外光１０９ａは、光反射層９０１ｂ，９０２ｂの内面で反射を繰り返しながら導光板１０１内を導光されラインセンサ１０４に到達してしまう。検知用導光板１０１の第２面（裏面）の遮光層９０２の存在しない領域に下方から検知用光源由来の斜め入射光の一部が入射する場合も同様である。

しかし本実施形態においては、検知用導光板１０１と光反射層９０１ｂ，９０２ｂとの間にそれぞれ光吸収層９０１ａ，９０２ａが存在するため、光反射層９０１ｂ，９０２ｂの内面で反射を繰り返す度に光吸収層９０１ａ，９０２ａで光が減衰する。これにより、ラインセンサ１０４に到達する光の強度が十分に低下する。

図７においても同様であり、検知用導光板１０１と光反射層９１１ｂ，９１２ｂとの間にそれぞれ光吸収層９１１ａ，９１２ａが存在することで、光反射層９１１ｂ，９１２ｂの内面で反射を繰り返す度に光吸収層９１１ａ，９１２ａで光が減衰する。これにより、導光板１０１の側端面に到達する外光１０９ａの一部または検知用光源由来の斜め入射光の一部の強度が十分に低下する。更に、検知用導光板１０１の側端面と光反射層９１０ｂとの間に光吸収層９１０ａが存在することで、ここに到達した光が散乱されて導光板１０１内を導光され可視光カットフィルタ３０８を介してラインセンサ１０４に到達する光の強度は更に低下する。

かくして、外光等に基づくノイズの強度は第１の実施形態において遮光層９００として光反射層のみからなるものを使用した場合に比べてさらに低下し、ＳＮ比の一層高い信号をラインセンサ上にて得ることができるようになる。

尚、検知用導光板１０１の外周部において第２面（裏面）に付される遮光層９０２，９１２については、光反射層を除外して光吸収層のみからなるものとしても良い。これは、第２面には強度が著しく変化する外光が入射しないので、光吸収層のみからなる遮光層であっても良好に機能するからである。

導光板１０１の外周部において第１の面及び第２の面に形成される遮光層９００（９０１，９０２，９１１，９１２）の幅は、導光板１０１の屈折率、導光板の厚さ、及び形成される光吸収層における光の減衰の程度に応じて、決定するのが好ましい。この決定は、導光板１０１の第１の面の遮光層の付されていない領域に入射する外光が、第１及び第２の面での内面反射または光反射層による反射により導光板内を導光されて側端面に到達した時に、十分に減衰するようになされる。

例えば、厚さＴで屈折率ｎ_２の導光板１０１を用いた場合、導光板表面から導光板内に入射した外光の導光板表面に垂直な方向からの最大角度θ_２はθ_２＝ａｒｃｓｉｎ（１／ｎ_２）で表される。導光板の表面及び裏面の外周部に施した遮光層の幅をＬとすると、導光板内面もしくは導光板外側の光反射層での最低反射回数Ｎは遮光層の厚みを無視すると、Ｎ＝Ｌ／（Ｔ・ｔａｎθ_２）で表される。ここで、導光板内面における１回の反射もしくは導光板外側の光反射層における１回の反射および光吸収層の２回の通過あたりの減衰率をａとする。この場合、導光板への入射外光の強度に対する導光板側端面への到達光の強度の比である減衰率の所望値Ａは、Ａ＞ａ^Ｎを満たす必要がある。室内での平均的な照度は１００ルクス程度だが、屋外における直射日光の照度は１０万ルクスを超える。室内におけるＳ／Ｎ（信号光強度／外光強度）も１００程度は欲しいので、減衰率Ａは最低でも０．００００１は欲しい。厚さＴが１mmで屈折率ｎ_２が１．５のPMMA（メタクリル酸メチル樹脂／アクリル）からなる導光板を用いた場合、反射１回あたりの減衰率ａが０．１程度の遮光層であれば最低反射回数Ｎは５回となる。この場合、θ_２は約４１．８°となり、遮光層の幅Ｌを４．５ｍｍ以上とすることで、外光ノイズ強度が実用レベルに低下し、屋外においてもＳＮ比の高い信号をラインセンサ上にて得ることができる。

本発明によるタッチパネルの第１の実施形態の構成及び作用を説明する模式的平面図である。図１の模式的Ｘ方向断面図である。図１の模式的Ｙ方向断面図である。本発明によるタッチパネルの第１の実施形態でＸ軸ラインセンサ及びＹ軸ラインセンサでそれぞれ検知される光信号強度の例を示すグラフである。図１の検知用導光板の周辺を示す模式的拡大図である。本発明によるタッチパネルの第２の実施形態の構成及び作用を説明する模式的断面図である。本発明によるタッチパネルの第２の実施形態の構成及び作用を説明する模式的断面図である。特許文献１に記載の従来のタッチパネルを示す模式的斜視図である。特許文献２に記載の従来のタッチパネルを示す模式的断面図である。

符号の説明

１０１：検知用導光板
１０３：ラインセンサ
１０４：ラインセンサ
１０６：被検出体
１０７：検知される光
１０８：検知される光
１０９：導光板表面側からの外光
１０９ａ：導光板表面側から導光板内に侵入した外光
１１０：検知用光源由来の斜め入射光
１１１：導光板側端面側からの外光
２０１：検知される信号
２０２：検知される信号
３０１：液晶ディスプレイパネル
３０２：偏光板
３０３：液晶部
３０４：偏光板
３０７：可視光カットフィルタ
３０８：可視光カットフィルタ
４０１：表示用光源
４０２：検知用光源
４０３：照明用導光板
４０４：拡散板
７０１：検知面
７０２：フォトディテクター
８０１：光
８０２：被検知体
８０３：検知用ラインセンサー
９００：遮光層
９０１：導光板外周部表面の遮光層
９０１ａ：導光板外周部表面の光吸収層
９０１ｂ：導光板外周部の光反射層
９０２：導光板外周部裏面の遮光層
９０２ａ：導光板外周部裏面の光吸収層
９０２ｂ：導光板外周部裏面の光反射層
９１０：導光板側端面の遮光層
９１０ａ：導光板側端面の光吸収層
９１０ｂ：導光板側端面の光反射層
９１１：導光板外周部表面の遮光層
９１１ａ：導光板外周部表面の光吸収層
９１１ｂ：導光板外周部表面の光反射層
９１２：導光板外周部裏面の遮光層
９１２ａ：導光板外周部裏面の光吸収層
９１２ｂ：導光板外周部裏面の光反射層

Claims

被検出体が接触した位置を検知するための第１の面と、前記第１の面とは反対向きの第２の面とを有する導光手段と、
前記導光手段の側端面に隣接して配置され、該側端面から射出される光を検知するセンサと、
を備え、
前記導光手段の外周部において前記第１の面、前記第２の面及び前記側端面の少なくとも１つを覆うように配置された遮光層を備えているタッチパネル。
前記遮光層は、光吸収層、光反射層またはこれらの積層体からなる、請求項１に記載のタッチパネル。
前記遮光層は前記光吸収層と光反射層との積層体からなり、該積層体において前記光吸収層は前記光反射層より前記導光手段の近くに配置されている、請求項２に記載のタッチパネル。
前記第２の面に対向して光学的表示装置の表示面が配置されたことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載のタッチパネル。
前記光学的表示装置の表示用の光の波長域とは異なる波長域の検知用の光を前記第２の面から前記導光手段内へと導入するようにしてなる、請求項４に記載のタッチパネル。
前記表示用の光は可視光であり、前記検知用の光は赤外光である、請求項５に記載のタッチパネル。
前記光学的表示装置の表示は自発光素子によりなされ、前記光学的表示装置には前記検知用の光を発する検知用光源が付設されている、請求項４〜６のいずれか一項に記載のタッチパネル。
前記光学的表示装置の表示のための光源はバックライトの光源からなり、該バックライトには前記検知用の光を発する検知用光源が付設されている、請求項４〜７のいずれか一項に記載のタッチパネル。
前記バックライトは、前記表示用の光を発する表示用光源と、該表示用光源から発せられる光を導光し表面から射出させる照明用導光板とを備え、該照明用導光板には前記表示用光源から発せられる光及び前記検知用光源から発せられる光が入射する、請求項８に記載のタッチパネル。
前記光学的表示装置は液晶表示装置である、請求項８〜９のいずれか一項に記載のタッチパネル。
前記センサと前記導光手段の側端面との間に前記検知用の光を選択的に透過させるフィルタが配置されている、請求項１〜１０のいずれか一項に記載のタッチパネル。
前記導光手段の前記第１の面及び前記第２の面はいずれも第１の方向の辺及び第２の方向の辺を持つ矩形状をなし、前記センサは、互いに隣接する２つの前記側端面にそれぞれ隣接して配置され、前記導光手段の第１の面で前記被検出体が接触する前記第１及び第２の方向の位置をそれぞれ検知する第１及び第２のラインセンサからなる、請求項１〜１１のいずれか一項に記載のタッチパネル。