JP2012133810A - 表示装置、及び情報端末機器 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 タッチパネルを、表示装置の表示画面の正面に設けて使用する。表示画面を見ながらタッチパネルに接触して文字や図等を入力すると、接触位置に合わせて表示画面の表示が変化する。表示装置においては、TFT群を覆うように樹脂材料でなる層間絶縁膜が設けられ、前記層間絶縁膜上に画素電極が設けられている。前記層間絶縁膜は、少なくともタッチパネルとTFT群との間に設けられる。
【選択図】図5
Description
及びタッチパネルを備えた電子機器に関するものである。
り、パネル面をペンや指先で触れることにより、ペン先又は指先の位置をセンサーで検出
している。しかしながら、このようなタッチパネルでは、パネル全面にセンサーを設ける
ため、製造が困難であり、また、機械的な強度に問題がある。
周囲に対向して設けられた光学式(又は光電式)のタッチパネルが知られている。図8に
光学式のタッチパネルを簡単に示す。図8(A)は上面図であり、図8(B)は図(A)
の一点鎖線A−A'に沿った断面図である。
、これに対向する辺に受光素子13a〜13eがライン状に配列されている。パネル11
を指で触れると、触れた位置で発光素子12bからの光が遮断されるため、これと対向し
ている受光素子13bの出力信号が減少する。即ち、指先が触れた位置が、出力信号が減
少した受光素子の位置として検出される。
響を受け易い。また発光素子12、受光素子13の表面が汚れやすいという欠点も有する
。この欠点を改善したタッチパネルの1つが特許文献1に開示されている。
変形自在なパネル21の側面に発光素子22がライン状に配置され、これと対向する側面
に受光素子23がライン状に配置されている。発光素子22、受光素子23がパネル21
側面に密接して設けられているため、汚れの影響が受けにくくなっている。
21を指で押すと押された部分が歪むため、発光素子22から出射光は光路ロに沿って進
むことになり、受光素子23に受光されない。これにより、指で押した部分の位置が検出
できるというものである。このタッチパネルでは、発光素子の光はパネル内を進むため、
外光の影響を受けずに済む。
、位置検出ためにパネル21を変形しているので、例えばパネル21を液晶パネル上面に
取り付けた場合、パネル21の変形の影響が液晶パネルにも及ぶことになり、セルギャッ
プの維持に影響する。
パネル外部へ導いているが、パネル21の変形加減、即ち変形された部分の曲率半径によ
っては、光路イを進んでいた光をパネル21外部に反射させることができず、パネル21
内で散乱されるおそれもある。このような散乱光が生ずると、位置が正確に検出できなく
なってしまう。
パネルであって、外光や汚染、機械的な衝撃に強く、かつ位置を精度良く検出できるタッ
チパネルを提供することにある。
と、前記導光板の側面に受光面が対向した光センサーアレイと、前記側面と対向する側面
に出射面が対向したレンズシートと、前記レンズシートの入射面を照明する照明手段とを
有することを特徴とする。
ことを特徴とする。
ても、導光板側面で屈折できるためである。即ち、導光板側面への入射角に依らず、側面
への入射光を屈折させることができるため、導光板内に効率よく光を導くことができる。
更に、導光板内に導かれた光を導光板の表面と背面の間で全反射させることができるため
である。
とされた後に、導光板の側面から入射される。入射した光は導光板内を全反射しながら対
向する側面へ進み、光センサーアレイで受光される。導光板の表面を入力ペン又は指先で
触れると、触れた位置では、光が屈折又は吸収されるため、光センサーアレイの受光光量
が減少する。光センサーアレイで、この受光光量の変化が電気的に検出される。
また、レンズシートにより照明手段からの照明光を指向性の高い光にしてから、導光板内
へ入射させるため、入力位置を高精度に検出することができる。
[実施形態1] 図1〜図3を用いて、本実施形態を説明する。
1(B)は図(A)の一点鎖線X−X'に沿った断面図である。本発明のタッチパネル1
00のパネル面は、透光性材料でなる導光板101で形成されている。導光板101の側
面101ybには、Y軸方向の位置(Y座標)を検知するための光センサーアレイ110
が密接して設けられている。側面101ybに対向する側面101yaに沿ってプリズム
レンズシート111が設けられており、プリズムレンズシート111の出射面は側面10
1yaと対向している。更に、照明装置112がプリズムレンズシート111の入射面に
対向して設けられている。
01xbには、X軸方向の位置(X座標)を検知するための光センサーアレイ120が密
接して設けられている。側面101xbに対向する側面101xaと対向して、プリズム
レンズシート121が設けられている。プリズムレンズシート121の入射面に対向して
、照明装置122が設けられている。
は、可視光に対する透過率(又は全光線透過率)が80%以上、好ましくは85%以上で
あることを指す。また、本発明では、導光板101を形成する透光性材料の屈折率は1.
4〜1.7とする。
率1.42〜1.7、透過率90〜91%)や、樹脂材料(プラスチック)を用いること
ができる。プラスチックとしては、メタクリル樹脂(具体的はポリメチルメタクリレート
(屈折率1.49、透過率92〜93%))、ポリカーボネート(屈折率1.59、透過
率87〜90%)、ポリスチレン(屈折率1.59、透過率88〜90%)、ポリアリレ
ート(屈折率1.61、透過率80%)、ポリ−4−メチルペンテンー1(屈折率1.4
6、透過率90%)、AS樹脂[アクリロニトリル・スチレン共重合体](屈折率1.5
7、透過率90%)、MS樹脂[メチルメタクレート・スチレン共重合体](屈折率1.
56、透過率90%)等を用いることができ、またこれら樹脂材料を混合した透光性材料
を用いることもできる。
とする。特に、プラスチックの屈折率や透過率はJISK7105に記載された屈折率測
定法及び全光線透過率測定法に基づいて測定された値で定義される。
あまり薄いと導光板側面101xa、101yaから光を入射させることが困難になり、
照明装置112、122の光利用効率を低下させてしまうためである。厚くなると、表面
101aや背面101bから入射した光が導光板101内を拡散してしまい、位置検出の
精度を低下させてしまうからである。
を高める手段であり、プリズムレンズシート112、122は上記した導光板と同じ透光
性材料で形成することができる。図3(A)に示すように、プリズムレンズシート111
の出射側には、三角柱状(三角プリズム状)の凸部111aが連続して形成されている。
プリズムレンズシート121もシート111と同じ構成である。
。光源113からの出射光を有効利用するため、反射シート114で光源113の出射側
以外を覆っている。光源113としては、液晶パネルのバックライトに用いられている蛍
光管や発光ダイオード(LED)を用いることができる。ここでは、省電力化のため、光
源113としてLEDランプをライン状に配列した光源を用いる。照明装置122の構成
は照明装置112と同じである。
が、アレイ状(ライン状)に配列されている。フォトダイオード、フォトトランジスタ、
CdSセル、CdSeセル等の光センサー素子をアレイ状に配列したものや、一次元のイ
メージセンサー、例えばCCD[Charge Coupled Device]、BBD[Bucket Bridge Dev
ice]、CID[Charge Injection Device]
、CPD[Charge Priming Device]やMOS型イメージセンサー等を用いることができ
る。
1の側面101xb、101ybに密着している。また、光センサーアレイ110、12
0に光を確実に導くため、導光板101と光センサーアレイ110、120の受光素子又
は受光画素の隙間は、導光板101よりも屈折率の高い透光性樹脂で埋められている。
る。入力ペンの導光板101と接触する先端部分は透光性材料で形成され、かつその屈折
率は導光板102の屈折率と同じかそれ以上とする。ここでは、製造方法の簡単化のため
、入力ペン140全体を導光板101よりも高い屈折率の透光性材料で形成し、ペン全体
を導光部とした。
る材料から適宜に選択することができる。例えば、ポリメチルメタクリレート(屈折率1
.49)で導光板101を形成し、ポリカーボネート(屈折率1.59)で入力ペン14
0を形成することができる。
力ペン140の先端は適度な弾力性があるほうが好ましく、この点から、ガラスよりも樹
脂材料のほうが好ましい。
部分的な上面図であり、図3(B)、(C)は断面図である。なお、図3(A)において
、110ya〜ycは光センサーアレイ110の単位センサーであり、例えば1つのフォ
トダイオード素子、1次元センサーの1画素に対応する。これら単位センサー110ya
〜110ycの受光光量の変化を電気的に検出することにより、Y軸方向の入力位置が検
出される。光センサーアレイ120の構造もアレイ110と同じである。
、プリズムレンズシート111へ入射する。プリズムレンズシート111において、凸部
111aのプリズムの作用により、入射した光はY軸方向に集光され、広がり角が小さい
光202として出射する。即ち、光201のプリズムシート111への入射角は不規則で
あるが、凸部111aの斜面で屈折されることで、光202はY軸方向に集光され、X軸
方向への指向性が高められている。
この結果、導光板101に入射した光203は、導光板101内でY軸方向に広がること
なくX軸に沿って伝搬させることができる。
に集光されないが、導光板101の屈折率が1.4〜1.7であるため、導光板101の
側面101yaへの入射光の入射角が90度に近くとも、光202を側面101ybで屈
折させて、導光板101内部に導くことができる。
101内に入射した光203は表面101aと背面101bとの間で全反射されながら、
側面101yaから側面101ybへ伝搬する。
の膜厚方向)には集光されていない。これにより、光202の導光板101への入射角が
不規則になるので、図3(B)で実線に示すように、光203は不規則な反射角で全反射
されるので、導光板表面101aのあらゆ場所で光203が反射されている。即ち、この
構成によって、(後述するが)、光203が導光板101の表面101aの特定位置だけ
で反射されることがないので、位置を確実に検出することができる。
強い光にしたため、ある特定の凸部111aから出射した光のほとんどを光センサーアレ
イ110の特定の単位センサーに受光させることができる。即ち、その凸部111aと対
向している単位センサに殆ど受光させることができるので、位置を精度良く検出すること
ができる。
b(表面101a)へ出射して、導光板101内を拡散することが殆どないので、光セン
サーアレイ110、120に影響を与えることがない。
光を所定の1方向に集光する作用があればよく、凸部の形状が半円柱状のレンチキュラー
レンズシートを用いても同様の効果を得ることができる。
110に受光される過程を説明したが、照明装置122からの照明光が光センサーアレイ
120に受光される過程も同様であり、光の伝搬方向がY軸方向である点が異なる。
、Z軸方向には集光されていないY軸方向に直進する指向性の高い光にされて、プリズム
レンズシート121から出射する。出射した光は導光板101の側面101xaに入射し
、全反射しながら導光板101内を伝搬して側面101xbから出射し、光センサーアレ
イ120で受光される。
表面101aを触れる。入力ペン140は導光板101よりも屈折率が高いため、ペン1
40が触れている箇所では光203の殆どが屈折される。屈折された光204は入力ペン
140内に入射するため、光センサーアレイ111の単位センサー110ybの受光光量
が減少する。この単位センサー110ybの位置が、入力ペン140のペン先のY軸方向
の位置(Y座標)として検出される。同様な原理で、X軸方向の位置も光センサーアレイ
120で検出される。以上により、入力ペン140の接触位置の2次元的な位置(X座標
、Y座標)が検出される。
向では集光されていないので、導光板101に入射した光203は導光板の表面101a
のあらゆる位置で反射されるため、位置を確実に検出することができる。
を想定すると理解できる。Z軸方向に集光されていると、側面101ya、101xaへ
の入射角が一定になって、導光板の表面101a及び背面101bでの反射角が一定にな
るので、導光板の表面101aの特定の位置だけで光203が反射されることになる。よ
って、光203が反射されていない位置を入力ペン140で触れても、光センサーアレイ
での受光光量に変化がないので、入力位置が検出できない。
ていないため、導光板側面101yaへの入射角もランダムになるので、光203を導光
板表面101a、背面101bのあらゆる位置で反射させることができ、入力位置を確実
に検出することができる。
は、入力ペン140内に導かれた屈折光204を再び導光板101入射させないようにす
ることが好ましい。そのため、屈折の効果だけでなく吸収の効果を利用して、光203を
導光板101外部に導くようにすればよい。
で形成し、ペン尻に着色樹脂などで光吸収部142を形成する。光吸収部142は入力ペ
ンの装飾も兼ねる。図2(b)の構成は入力ペン140の導光部の屈折率が導光板101
と同じ場合でも、光203を入力ペン140の導光部141に導き易くなる。
を導光板101外部へ導くことができる。これを妨げない限り、入力ペンに適宜に装飾を
施すことができる。
力をすることもできる。この場合には、指先等が接触した部分で、光203が吸収される
ため、光センサーアレイへ到達する拡散光の強度が小さくなる。なお、ペン先を着色する
色は、照明光201の波長によって吸収効率が最も高くなるようにするのが望ましい。
符号は同じ構成要素を示す。図4は、本発明のタッチパネルの構成を示す図である。図4
(A)は上面図であり、図4(B)は図(A)の一点鎖線X−X'に沿った断面図である
。
を光センサーアレイ110、120でより効率良く受光されるようしたものである。導光
板101と光センサーアレイ110の間に、1対のプリズムレンズシート301と302
が挿入され、導光板101と光センサーアレイ1120の間に1対のプリズムレンズシー
ト303と304が挿入されている。
密着されている。プリズムレンズシート301と302、プリズムレンズシート303と
304はプリズム面が互いに直交するように配置されている。
シート301でZ軸方向に集光され、次いでY軸方向に集光されるため、光センサーアレ
イ110に効率良く受光される。
され、更にプリズムレンズシート304によりX軸方向に集光され、光センサーアレイ1
20に受光される。
ズムレンズシート111、121によりY軸方向、X軸方向に集光されているため、光セ
ンサーアレイ110、120の前面に設けるプリズムレンズシートはZ軸方向に集光作用
のあるレンズシート301、303だけとすることもできる。
を設けることもできる。
。
の表示画面の正面に設けて使用する。導光板101が透光性材料で形成されているため、
導光板101を介して表示画面401を見ることができる。表示画面401を見ながらタ
ッチパネル100に入力ペン140により文字や図等を入力すると、入力ペン140の位
置変化に合わせて液晶表示装置の画面が変化する。本発明の導光板101は入力ペン14
0や指先の入力により殆ど変形しないため、下側の液晶表示装置の画面に物理的な力を加
えることがない。
レイ、EL(エレクトロルミネッセンス)ディスプレイ等、他の平板型のディスプレイや
、CRTでもよい。
ともできる。
明のタッチパネルと組み合わせて使用されるEL表示装置について説明する。
画素部、12はソース側駆動回路、13はゲート側駆動回路であり、それぞれの駆動回路
は配線14〜16によってFPC17に接続され、外部の回路や電源に接続されている。
グ材(ハウジング材ともいう)18が接着剤19によって基板10に固着されて、基板1
0との間に密閉空間20が形成されている。このとき、EL素子は完全に前記密閉空間に
封入された状態となり、外気から完全に遮断される。
、ヘリウム、窒素等)を充填しておいたり、酸化バリウム等の乾燥剤を設けておくことが
望ましい。これによりEL素子の水分等による劣化を抑制することが可能である。
駆動回路用TFT(ここではnチャネル型TFTとpチャネル型TFTを組み合わせたC
MOS回路を図示している。)22及び画素部用TFT23(ここではEL素子への電流
を制御するTFTだけ図示している。)が形成されている。これらのTFTは公知の構造
(トップゲート構造またはボトムゲート構造)を用いれば良い。
26に覆われている。層間絶縁膜26の上に、画素部用TFT23のドレインと電気的に
接続する透明導電膜でなる画素電極27が、形成されている。
透明導電膜としては、酸化インジウムと酸化スズとの化合物(ITOと呼ばれる)または
酸化インジウムと酸化亜鉛との化合物を用いることができる。画素電極27を覆って絶縁
膜28が形成され、絶縁膜28上にEL層29が形成されている。絶縁膜28には画素電
極27に対する開口部が形成されている。
子注入層)を自由に組み合わせて積層構造または単層構造とすればよい。どのような構造
とするかは公知の技術を用いればよい。また、EL材料には低分子系材料と高分子系(ポ
リマー系)材料がある。低分子系材料を用いる場合は蒸着法を用いるが、高分子系材料を
用いる場合には、スピンコート法、印刷法またはインクジェット法等の簡易な方法を用い
ることが可能である。
いて画素毎に波長の異なる発光が可能な発光層(赤色発光層、緑色発光層及び青色発光層
)を形成することで、カラー表示が可能となる。その他にも、色変換層(CCM)とカラ
ーフィルターを組み合わせた方式、白色発光層とカラーフィルターを組み合わせた方式が
あるがいずれの方法を用いても良い。勿論、単色発光のEL表示装置とすることもできる
。
分や酸素は極力排除しておくことが望ましい。従って、真空中でEL層29と陰極30を
連続成膜するか、EL層29を不活性雰囲気で形成し、大気解放しないで陰極30を形成
するといった工夫が必要である。例えば、マルチチャンバー方式(クラスターツール方式
)の成膜装置を用いることで上述のような成膜を可能とする。
用いる。具体的にはEL層29上に蒸着法で1nm厚のLiF(フッ化リチウム)膜を形
成し、その上に300nm厚のアルミニウム膜を形成する。勿論、公知の陰極材料である
MgAg電極を用いてもよい。
0に所定の電圧を与えるための電源供給線であり、導電性ペースト材料32を介してFP
C17に接続される。
絶縁膜26及び絶縁膜28にコンタクトホールが形成されている。これらコンタクトホー
ルは層間絶縁膜26のエッチング時(画素電極用コンタクトホールの形成時)や絶縁膜2
8のエッチング時(EL層形成前の開口部の形成時)
に形成しておけば良い。また、絶縁膜28をエッチングする際に、層間絶縁膜26まで一
括でエッチングしてもよい。この場合、層間絶縁膜26と絶縁膜28が同じ樹脂材料であ
れば、コンタクトホールの形状を良好なものとすることができる。
。)を通ってFPC17に電気的に接続されている。なお、配線16と同様に、他の配線
14、15もシーリング材18の下を通ってFPC17に電気的に接続されている。
タッチパネル付きの液晶表示装置を搭載した電子機器に本発明を応用した例である。図7
にキーボードレスの情報端末機器を示す。
1000であり、デジタルカメラ1001を搭載し、画面にはタッチパネル付きの液晶表
示装置1002を用いている。
の液晶表示装置1102を用いている。
衝撃に強いので、図7に示すような携帯型の情報端末機器には好適である。
たあらゆる電子機器に応用できる。例えば、券売機、現金自動支払機(ATM)、ファク
シミリやコピー機等のOA機器等にも利用できる。
Claims (4)
- タッチパネルと表示部とを備えた表示装置であって、
照明手段と、前記照明手段から発せられる光を伝搬する導光板と、前記導光板の側面に配置されたレンズシートと、光センサーとを有し、
前記照明手段は、前記照明手段から出射される光が前記導光板の側面に当たるように設けられ、
前記レンズシートにより、前記照明手段より出射された光が前記導光板の膜厚方向には集光されず、前記導光板の膜厚方向に直交する前記光の伝搬方向に集光されることを特徴とする表示装置。 - タッチパネルと表示部とを備えた表示装置であって、
照明手段と、前記照明手段から発せられる光を伝搬する導光板と、前記導光板の側面に配置された第1のレンズシートと、光センサーと、前記導光板と前記光センサーの間に第2のレンズシートと、を有し、
前記照明手段は、前記照明手段から出射される光が前記導光板の側面に当たるように設けられ、
前記第1のレンズシートにより、前記照明手段より出射された光が前記導光板の膜厚方向には集光されず、前記導光板の膜厚方向に直交する前記光の伝搬方向に集光されることを特徴とする表示装置。 - タッチパネルと表示部とを備えた表示装置であって、
照明手段と、前記照明手段から発せられる光を伝搬する導光板と、前記導光板の側面に配置された第1のレンズシートと、光センサーと、前記導光板の他の側面と前記光センサーの間に第2のレンズシートと、を有し、
前記照明手段は、前記照明手段から出射される光が前記導光板の側面に当たるように設けられ、
前記第1のレンズシートにより、前記照明手段より出射された光が前記導光板の膜厚方向には集光されず、前記導光板の膜厚方向に直交する前記光の伝搬方向に集光され、
前記第2のレンズシートにより、前記照明手段より出射される光が前記導光板の膜厚方向に集光されることを特徴とする表示装置。 - 請求項1乃至請求項4のいずれか一に記載の表示装置を具備し、キーボードレスであることを特徴とする情報端末機器。
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Related Parent Applications (1)
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