JP2013025330A - Operation display device - Google Patents

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Hisao Tajima
尚雄 田島
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an operation display device whose manufacturing cost is reduced by decreasing the number of components composing a touch panel and whose power consumption is reduced.SOLUTION: An operation display device 1 includes a liquid crystal panel 2 and a backlight part. Light-emitting elements 4 are disposed along four sides of a light guide plate 3. Reflection grooves 13 are formed on an incident surface 10 facing light-emitting surfaces of the light-emitting elements 4 to serve as luminous flux separation means. First light guides 15 and visible light cut filters 14 are disposed between the reflection grooves 13 and the liquid crystal panel 2 to guide near-infrared luminous flux 34 to a visible side of the liquid crystal panel 2. Second light guides 16 are fixed at positions facing the first light guides 15 with the liquid crystal panel 2 between the second light guides 16 and the first light guides 15. Light receiving elements 18 are disposed at positions facing the second light guides 16 with an image display area between the light receiving elements 18 and the second light guides 16 to configure a touch input device.

Description

本発明は、入力操作手段を備えた表示装置に関するものである。   The present invention relates to a display device provided with input operation means.

テレビジョン受像機やコンピュータの端末装置、広告媒体や標識などの用途に液晶を用いた薄型画像表示装置が用いられている。その基本構造は面光源装置と液晶パネルを内蔵する画像表示部と電気回路部、それらを支持する構造部、更に外装部から成る。近年注目されている装置は、本体部の厚みが数十mm程度の薄型ディスプレイや、LED(Light-emitting diode)光源を使用した長寿命で高色再現の液晶ディスプレイである。LED光源を使用した面光源装置の構造では、LED光源が面光源装置の側面部に配置され、光束の角度変換と拡散性を付与した導光板を利用して面発光させる、いわゆるサイドライト型が一般的である。
一方、ユーザが表示画像を見ながらPC(パーソナルコンピュータ)などの入力操作を行う機器として、キーボードやマウス、そして画像に重ね合わせて操作性を向上させるタッチパネルが普及している。特許文献1には、液晶式の画像表示装置に光学式タッチパネルを装着した構造例が開示されている。電源および制御回路に接続された発光器が一定周期で発光を繰り返し、指先などが入力盤に触れると、それまで発光器の赤外光を検知していた受光器が未検知状態となるため、赤外光を遮断した位置を特定できる。
Thin image display devices using liquid crystals are used for television receivers, computer terminal devices, advertising media, signs, and the like. The basic structure includes an image display unit and an electric circuit unit that incorporate a surface light source device and a liquid crystal panel, a structure unit that supports them, and an exterior unit. Recently, devices attracting attention are thin displays with a main body thickness of about several tens of millimeters, and long-life, high-color reproduction liquid crystal displays using LED (Light-emitting diode) light sources. In the structure of a surface light source device using an LED light source, a so-called sidelight type in which the LED light source is arranged on a side surface portion of the surface light source device, and surface light is emitted using a light guide plate imparted with angle conversion and diffusibility of light flux. It is common.
On the other hand, as devices that allow a user to perform an input operation such as a PC (personal computer) while viewing a display image, a keyboard and a mouse, and a touch panel that superimposes on the image and improves operability are widespread. Patent Document 1 discloses a structural example in which an optical touch panel is mounted on a liquid crystal image display device. When the light emitter connected to the power supply and control circuit repeats light emission at regular intervals, and the fingertip touches the input panel, the light detector that previously detected the infrared light of the light emitter will be in the undetected state, The position where the infrared light is blocked can be specified.

特開平05−035402公報JP 05-035402 A

従来の装置構成にて液晶ディスプレイにタッチパネル機能を付加するためには、発光器と、その駆動電源および制御回路が必要となる。よって、部品点数およびコストの増加や消費電力の増加が課題とされる。
そこで、本発明の目的は、タッチパネルを構成する部品数を減らして製造コストを下げ、消費電力を低減可能な操作表示装置を提案することである。
In order to add a touch panel function to a liquid crystal display in a conventional apparatus configuration, a light emitter, its driving power source and a control circuit are required. Therefore, an increase in the number of parts, cost, and power consumption are problems.
Therefore, an object of the present invention is to propose an operation display device that can reduce the number of parts constituting the touch panel, reduce the manufacturing cost, and reduce the power consumption.

上記課題を解決するために本発明に係る装置は、表示パネルと光源および導光部材と、該表示パネルの表示面上での操作を光学的に検出する検出手段を備えた操作表示装置であって、前記導光部材は前記光源からの光を前記表示パネルへ導く第1導光部材と、該第1導光部材に設けた光束分離手段によって分離した前記光源からの光の一部を前記表示パネルの表示面に沿う方向に導く第2導光部材を備える。前記検出手段は、前記第2導光部材から出射した光を検出する受光手段を備え、前記表示パネルの表示面に沿う方向に進行する光の遮光状態を検出することにより操作位置を検出する。   In order to solve the above-described problems, an apparatus according to the present invention is an operation display device including a display panel, a light source, a light guide member, and a detection unit that optically detects an operation on the display surface of the display panel. The light guide member is a first light guide member that guides light from the light source to the display panel, and a part of the light from the light source separated by a light beam separating unit provided on the first light guide member. A second light guide member is provided that guides in a direction along the display surface of the display panel. The detection means includes light receiving means for detecting light emitted from the second light guide member, and detects an operation position by detecting a light blocking state of light traveling in a direction along the display surface of the display panel.

本発明によれば、タッチパネルを構成する部品数を減らして製造コストを下げ、消費電力を低減できる。   According to the present invention, the number of parts constituting the touch panel can be reduced, the manufacturing cost can be reduced, and the power consumption can be reduced.

図2乃至4と併せて本発明の第1実施形態を説明するために、操作表示装置の構成例を示す縦断面図である。FIG. 5 is a longitudinal sectional view showing a configuration example of an operation display device in order to explain the first embodiment of the present invention in conjunction with FIGS. 2 to 4. 操作表示装置の平面図である。It is a top view of an operation display apparatus. 操作表示装置の要部を示す側面図である。It is a side view which shows the principal part of an operation display apparatus. 光源の特性図である。It is a characteristic view of a light source. 本発明の第2実施形態に係る操作表示装置の縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of the operation display apparatus which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態に係る操作表示装置の要部を示す側面図である。It is a side view which shows the principal part of the operation display apparatus which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3実施形態に係る操作表示装置の縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of the operation display apparatus which concerns on 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第3実施形態に係る操作表示装置の要部を示す側面図である。It is a side view which shows the principal part of the operation display apparatus which concerns on 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4実施形態に係る操作表示装置の要部を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the principal part of the operation display apparatus which concerns on 4th Embodiment of this invention.

以下に本発明の各実施形態について添付図面を参照しつつ説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

(第1実施形態)
図1は本発明に係る操作表示装置の構成例を示す縦断面図である。以下では図1の左方を表示画像の視認方向、つまり正面および前方とし、図1の上方をユーザから見て上方として説明する。図2は操作表示装置を正面から見た場合の図であり、図3は操作表示装置を上方から見た場合の要部の側面図(A視)であり、構造部品の一部を省略して示す。
操作表示装置1は表示パネルである液晶パネル2と、後述のバックライト部を備え、タッチ入力機能を有する薄型の装置である。液晶パネル2は、カラーフィルタを形成したガラス基板に電気配線を形成したガラス基板を向かい合わせて両基板間に液晶を封入し、更に該ガラス基板の端子部に後述の電気ケーブルを接続した構造を有する。ハードコート2aは、液晶パネル2の正面側の表面に貼り合わせた傷防止用のフィルムであり、硬質の透明樹脂をコーティングして形成されている。液晶パネル2の後方に配置した導光板3は、光源からの光を液晶パネル2に導く第1導光部材であり、表示面に直交する方向から見た場合の形状が略矩形状である。本例では、透明材料(アクリル樹脂など)で板形状に加工した光学部品である。導光板3の側方には複数の発光素子4が配置されている。本例ではLEDを使用するが、冷陰極ランプ(CCFL)などの線状光源を用いても構わない。LEDの発光レンズは、その寸法が4mm(図3のB寸法参照)×3mmの矩形状であり、白色光を発する。発光レンズは導光板3の4辺の側面に対向した状態で、ほぼ等間隔で並んでいる。
(First embodiment)
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a configuration example of an operation display device according to the present invention. In the following description, it is assumed that the left side of FIG. 1 is the viewing direction of the display image, that is, the front and the front, and the upper side of FIG. 2 is a view when the operation display device is viewed from the front, and FIG. 3 is a side view (view A) of the main part when the operation display device is viewed from above, with some of the structural parts omitted. Show.
The operation display device 1 includes a liquid crystal panel 2 that is a display panel and a backlight unit described later, and is a thin device having a touch input function. The liquid crystal panel 2 has a structure in which a glass substrate on which electrical wiring is formed is faced to a glass substrate on which a color filter is formed, liquid crystal is sealed between both substrates, and an electric cable (described later) is connected to a terminal portion of the glass substrate. Have. The hard coat 2a is a scratch-preventing film bonded to the front surface of the liquid crystal panel 2, and is formed by coating a hard transparent resin. The light guide plate 3 disposed behind the liquid crystal panel 2 is a first light guide member that guides light from the light source to the liquid crystal panel 2 and has a substantially rectangular shape when viewed from a direction orthogonal to the display surface. In this example, it is an optical component processed into a plate shape with a transparent material (acrylic resin or the like). A plurality of light emitting elements 4 are arranged on the side of the light guide plate 3. Although an LED is used in this example, a linear light source such as a cold cathode lamp (CCFL) may be used. The LED light-emitting lens has a rectangular shape with a dimension of 4 mm (see dimension B in FIG. 3) × 3 mm, and emits white light. The light emitting lenses are arranged at almost equal intervals while facing the side surfaces of the four sides of the light guide plate 3.

導光板3と発光素子4を収容するケース5は、本例ではアルミニウム合金で板金加工した容器であり、正面に開口部を有する。ケース5は開口部以外の部分から光が漏れないように密閉構造をもち、更にLEDが発する熱を正面方向および後方に放熱する機能を有する。フレーム6はケース5の開口部の周囲を覆う部材であり、開口を有する枠形状をもつ。枠端部には後方に延びる壁面を有しており、ケース5とともに導光板3および発光素子4を収容する。フレーム6の前方に設けたパネルフレーム7は、鋼板を加工した部材であって開口を有する枠形状をもち、液晶パネル2の前方4辺を覆っている。フレーム6との組み合わせにより、両者は液晶パネル2を挟んで固定する機能を有する。また、パネルフレーム7に形成した貫通部7aは、後述の配線部材を挿通させるための開口穴部である。
緩衝材8はフレーム6と液晶パネル2との間に介在されており、フレーム6の開口縁に沿う4辺に亘って、両面テープで固定した弾性材料である。また、緩衝材9は、パネルフレーム7と液晶パネル2との間に介在されており、パネルフレーム7の開口縁に沿って両面テープで固定した弾性材料である。緩衝材8,9は、例えばシリコーン系ゴムシートを所望の幅に切断して製作することができる。これらの緩衝材は、液晶パネル2の4辺に亘ってその封止領域近傍を挟み込むように配置されて液晶パネル2の周辺部を支持する支持部材である。尚、緩衝材9には複数の貫通部9aが一定間隔で設けられている。
The case 5 that houses the light guide plate 3 and the light emitting element 4 is a container that is sheet-metal processed with an aluminum alloy in this example, and has an opening on the front surface. The case 5 has a sealed structure so that light does not leak from portions other than the opening, and further has a function of radiating heat generated by the LEDs in the front direction and the rear. The frame 6 is a member that covers the periphery of the opening of the case 5 and has a frame shape having an opening. The end of the frame has a wall surface extending rearward, and houses the light guide plate 3 and the light emitting element 4 together with the case 5. A panel frame 7 provided in front of the frame 6 is a member obtained by processing a steel plate, has a frame shape having an opening, and covers the front four sides of the liquid crystal panel 2. By combining with the frame 6, both have a function of fixing the liquid crystal panel 2 between them. Moreover, the penetration part 7a formed in the panel frame 7 is an opening hole part through which a wiring member described later is inserted.
The cushioning material 8 is interposed between the frame 6 and the liquid crystal panel 2 and is an elastic material fixed with double-sided tape over four sides along the opening edge of the frame 6. The cushioning material 9 is an elastic material that is interposed between the panel frame 7 and the liquid crystal panel 2 and fixed with double-sided tape along the opening edge of the panel frame 7. The buffer materials 8 and 9 can be manufactured by cutting, for example, a silicone rubber sheet into a desired width. These buffer materials are support members that are arranged so as to sandwich the vicinity of the sealing region across the four sides of the liquid crystal panel 2 and support the peripheral portion of the liquid crystal panel 2. The buffer material 9 is provided with a plurality of through portions 9a at regular intervals.

導光板3の入射面10は、正面から見た場合、導光板3の4辺の側面部に設けられており、LEDの光束が入射される。この部分は鏡面に仕上げられている。複数の拡散反射面11は、導光板3の背面側に設けられた凹凸のパターンで構成されている。該パターンは、発光素子4に近い場所では少なく、発光素子4から遠ざかるに従って次第に密になる分布をもつ。尚、図示しないが、導光板3とケース5との空隙には可視光反射シートを挿入することにより、光の利用効率を高めている。出射面12は導光板3の正面側の表面であり、LEDから発した光を液晶パネル2へ向けて出射する機能を有する。図示しないが、表面には拡散性を有する光学シートや集光性を有する光学シートが積層されている。   The incident surface 10 of the light guide plate 3 is provided on side surfaces of four sides of the light guide plate 3 when viewed from the front, and the light flux of the LED is incident thereon. This part is finished to a mirror surface. The plurality of diffuse reflection surfaces 11 are configured by an uneven pattern provided on the back side of the light guide plate 3. The pattern has a distribution in which the pattern is small near the light emitting element 4 and becomes gradually denser as the distance from the light emitting element 4 increases. Although not shown in the drawings, a visible light reflecting sheet is inserted into the gap between the light guide plate 3 and the case 5 to enhance the light utilization efficiency. The emission surface 12 is a front surface of the light guide plate 3 and has a function of emitting light emitted from the LEDs toward the liquid crystal panel 2. Although not shown, an optical sheet having a diffusibility and an optical sheet having a light collecting property are laminated on the surface.

反射溝13は、導光板3の2辺(図2の上辺と左辺参照)に沿って一定間隔で形成した切り込み部である。図1に示すθは、導光板3の背面と反射溝13の斜面との間になす角度を表し、本例ではθ=45°である。また、図3に示す溝幅Aは0.5mmである。反射溝13は、発光素子4の発光面に対向する位置に形成されている。反射溝13に向かい合う位置には可視光カットフィルタ14が設けられており、導光板3の出射面12に接近して配置されている。第1ライトガイド15は、後述の第2ライトガイドとともに、光源からの光の一部を液晶パネル2の表示面に沿う方向に導く第2導光部材である。第1ライトガイド15は可視光カットフィルタ14と液晶パネル2との間に介在する導光部品であり、可視光カットフィルタ14を透過した光が周囲に漏れないように液晶パネル2へ入射させる役目をもつ。本例では第1ライトガイド15と可視光カットフィルタ14とが一体化されて、フレーム6の穴部に圧入固定されている。第2ライトガイド16は、液晶パネル2を挟んで第1ライトガイド15と対向する位置に配置した導光部品である。第2ライトガイド16にて液晶パネル2に接着固定した面が光の入射面であり、表示画面に対して直交する面が出射面である。この出射面に対向する緩衝材9には貫通部9aが形成されているので、第2ライトガイド16から出射した光は貫通部9aを通って表示画面に平行な方向に進行する。また、反射面17は、第2ライトガイド16を構成する一面に設けた斜面であり、液晶パネル2の表面に対する傾斜角度が45°とされている。反射面17には漏光を防ぐための遮光膜が表面に形成されている。   The reflection grooves 13 are cut portions formed at regular intervals along two sides of the light guide plate 3 (see the upper side and the left side in FIG. 2). 1 represents an angle formed between the back surface of the light guide plate 3 and the inclined surface of the reflection groove 13, and in this example, θ = 45 °. Further, the groove width A shown in FIG. 3 is 0.5 mm. The reflection groove 13 is formed at a position facing the light emitting surface of the light emitting element 4. A visible light cut filter 14 is provided at a position facing the reflection groove 13, and is disposed close to the emission surface 12 of the light guide plate 3. The first light guide 15 is a second light guide member that guides part of light from the light source in a direction along the display surface of the liquid crystal panel 2 together with a second light guide described later. The first light guide 15 is a light guide component interposed between the visible light cut filter 14 and the liquid crystal panel 2, and has a role of allowing light transmitted through the visible light cut filter 14 to enter the liquid crystal panel 2 so as not to leak to the surroundings. It has. In this example, the first light guide 15 and the visible light cut filter 14 are integrated and press-fitted and fixed in the holes of the frame 6. The second light guide 16 is a light guide component arranged at a position facing the first light guide 15 with the liquid crystal panel 2 interposed therebetween. A surface bonded and fixed to the liquid crystal panel 2 by the second light guide 16 is a light incident surface, and a surface orthogonal to the display screen is an emission surface. Since the through-hole 9a is formed in the buffer material 9 facing the emission surface, the light emitted from the second light guide 16 travels in a direction parallel to the display screen through the through-hole 9a. The reflecting surface 17 is an inclined surface provided on one surface constituting the second light guide 16 and has an inclination angle of 45 ° with respect to the surface of the liquid crystal panel 2. A light shielding film for preventing light leakage is formed on the reflection surface 17.

受光素子18は液晶パネル2の表示面上での操作を光学的に検出する検出手段を構成し、本例ではパネルフレーム7の背面に設けられている。受光手段としてのフォトトランジスタがパネルフレーム7の2辺(図2の右辺と下辺参照)の開口縁に沿って配置されている。各フォトトランジスタの受光面は、第2ライトガイド16の出射面と対向するように位置している。つまり、受光素子18は導光板3の2辺(図2の上辺と左辺参照)に対して表示面の表示領域を挟んでそれぞれ対向した各辺に沿って、第2ライトガイド16とは反対側に配置されている。緩衝材9には受光面に対向する位置に貫通部9aが形成されているので、この貫通部9aを通った光が受光面に到達する。受光素子18を実装した基板19は、印刷配線を形成したガラスエポキシ製基板である。コネクタ20(図2参照)は、基板19の印刷配線に接続した実装部品であり、ケーブル21を用いて受光制御回路(図示せず)および電源部(図示せず)に接続されている。
COF(Chip On Film)22は、液晶パネル2へ駆動回路(図示せず)から映像信号を供給するためのフラットケーブルであり、図示しないがその中央付近に集積回路が実装されている。LEDを実装した基板23(図1参照)には印刷回路を含むフレキシブル基板を採用している。コネクタ24は基板23に実装され、ケーブル25を介して、LED駆動回路(図示せず)からの電力と信号を基板23へ供給する。
The light receiving element 18 constitutes a detecting means for optically detecting an operation on the display surface of the liquid crystal panel 2 and is provided on the back surface of the panel frame 7 in this example. Phototransistors as light receiving means are arranged along the opening edges of the two sides of the panel frame 7 (see the right side and the lower side in FIG. 2). The light receiving surface of each phototransistor is positioned so as to face the emission surface of the second light guide 16. That is, the light receiving element 18 is opposite to the second light guide 16 along each side opposed to the two sides of the light guide plate 3 (see the upper side and the left side in FIG. 2) across the display area of the display surface. Is arranged. Since the through-hole 9a is formed in the buffer material 9 at a position facing the light receiving surface, the light passing through the through-hole 9a reaches the light receiving surface. The substrate 19 on which the light receiving element 18 is mounted is a glass epoxy substrate on which printed wiring is formed. The connector 20 (see FIG. 2) is a mounting component connected to the printed wiring of the substrate 19 and is connected to a light receiving control circuit (not shown) and a power supply unit (not shown) using a cable 21.
A COF (Chip On Film) 22 is a flat cable for supplying a video signal from a drive circuit (not shown) to the liquid crystal panel 2, and an integrated circuit is mounted near the center thereof (not shown). A flexible substrate including a printed circuit is employed for the substrate 23 (see FIG. 1) on which the LEDs are mounted. The connector 24 is mounted on the substrate 23 and supplies power and signals from an LED drive circuit (not shown) to the substrate 23 via the cable 25.

次に、図1および2に示す矢印について説明する。
図1に矢印で示す入射光束30は、発光素子4から入射面10を介して導光板3に取り込まれた光の向きを模式的に示している。また、拡散光束31は、入射光束30が導光板3の内部で反射を繰り返す際、拡散反射面11で拡散反射する光の向きを示している。出射光束32は、液晶パネル2に照射される光の向きを示しており、導光板3の内部での輝度が前面に亘ってほぼ均一化した光束を表す。前述のように、導光板3の表面に積層した光学シート(図示せず)により照射光束の特性を変えることで、表示品位を向上させることができる。分離光束33は、発光素子4から発した光のうち、導光板3に入射せずに反射溝13の奥に形成した角度45°の反射面13aにて反射した光の向きを表す。つまり、光束分離手段としての反射面13aで発光素子4の光が分岐し、正面方向へ反射した一方の光を示している。近赤外光束34は、分離光束33のうち、可視光カットフィルタ14を透過した光の向きを示す。これは、第1ライトガイド15から液晶パネル2の周辺部内を透過した後、第2ライトガイド16へ入射し、更に反射面17により表示画面に平行な方向に光路変更を受ける。
位置検出光束35は、第2ライトガイド16の出射面から出た近赤外光束34が緩衝材9の貫通部9aを通過して、液晶パネル2の表面に沿って進行する光の向きを示す。図1には遮光物である指36やスタイラスなどの部材が、タッチパネルの入力操作時に液晶パネル2に接触した状態を示している。遮断光束37は、指などの遮光物によって遮光されないと仮定した場合の光の進行方向を示す。つまり、指36などで遮光された場合、図には消滅する光の向きを矢印で明示している。図2に示す遮断光束37aは、左辺に配置した第2ライトガイド16から出た光が遮断された状態を示し、遮断光束37bは、上辺に配置した第2ライトガイド16から出た光が遮断された状態を示している。
Next, the arrows shown in FIGS. 1 and 2 will be described.
An incident light beam 30 indicated by an arrow in FIG. 1 schematically shows the direction of light taken into the light guide plate 3 from the light emitting element 4 through the incident surface 10. Further, the diffused light beam 31 indicates the direction of light diffusely reflected by the diffuse reflection surface 11 when the incident light beam 30 repeats reflection inside the light guide plate 3. The outgoing light beam 32 indicates the direction of light applied to the liquid crystal panel 2 and represents a light beam whose luminance inside the light guide plate 3 is substantially uniform over the front surface. As described above, the display quality can be improved by changing the characteristics of the irradiated light beam by the optical sheet (not shown) laminated on the surface of the light guide plate 3. The separated light beam 33 represents the direction of the light emitted from the light emitting element 4 and reflected by the reflection surface 13 a having an angle of 45 ° formed in the back of the reflection groove 13 without entering the light guide plate 3. That is, the light of the light emitting element 4 is branched by the reflecting surface 13a as the light beam separating means and is reflected in the front direction. The near-infrared light beam 34 indicates the direction of light that has passed through the visible light cut filter 14 in the separated light beam 33. This is transmitted through the periphery of the liquid crystal panel 2 from the first light guide 15, then enters the second light guide 16, and further undergoes an optical path change in a direction parallel to the display screen by the reflecting surface 17.
The position detection light beam 35 indicates the direction of light that travels along the surface of the liquid crystal panel 2 when the near-infrared light beam 34 emitted from the emission surface of the second light guide 16 passes through the through portion 9a of the buffer material 9. . FIG. 1 shows a state in which a member such as a finger 36 or a stylus, which is a light shield, is in contact with the liquid crystal panel 2 during an input operation on the touch panel. The blocking light beam 37 indicates the traveling direction of light when it is assumed that the light is not blocked by a light blocking object such as a finger. That is, in the figure, the direction of light that disappears is clearly indicated by an arrow when it is shielded by a finger 36 or the like. 2 shows a state where light emitted from the second light guide 16 disposed on the left side is blocked, and a blocked light beam 37b blocks light emitted from the second light guide 16 disposed on the upper side. It shows the state that was done.

次に、本実施形態におけるタッチパネルの検出の仕組みを説明する。
図4は本実施形態で使用するLEDの出射光束の波長分布を例示したグラフである。横軸には波長λをnm(ナノメートル)単位で示し、縦軸には相対照射強度を任意単位で示す。本例のLEDは、可視光域である400乃至700nmよりも広い範囲の波長域に亘る光を発することがわかる。タッチパネルには範囲Dで示す波長域(700乃至850nm)の光を利用している。
LEDから発した光の一部(液晶パネル2の表示画像に利用しない光)は、反射溝13で分離光束33となって、可視光カットフィルタ14に到達する。第1ライトガイド15を透過した近赤外光束34は、液晶パネル2の周辺部内を透過して第2ライトガイド16に入射した後、反射面17で表示画面に平行な方向へと向う。この近赤外光束は緩衝材9の貫通部9aを通過して、タッチパネルに利用する位置検出光束35となる。第2ライトガイド16と向かい合わせに配置した受光素子18は、通常動作時、すなわちLEDが点灯して液晶パネル2の表示画像が視認可能な状態では、常に位置検出光束35を検知している。このため、受光素子18と電気的に接続されている受光制御回路(図示せず)は指等の遮光物を検知していない状態、つまりタッチ入力が無い状態であると判断する。これに対し、例えば指36が液晶パネル2に触れて位置検出光束35を遮断すると、遮断光束37a、37b(図2参照)に対応する位置にある受光素子18は、位置検出光束35を検知できない。よって、受光制御回路(図示せず)はタッチ入力のある状態と判断する。この場合、図2にて右辺に位置する受光素子18と下辺に位置する受光素子18の検出位置から、タッチ入力の平面的な位置が判明する。つまり、図2の左右方向にX軸を設定し、上下方向にY軸を設定した場合の2次元座標にて、遮光物を検知した位置をXおよびY座標値として特定することができる。よって、液晶パネル2の表示面に沿う方向に進行する光の遮光状態を検出することにより、操作位置が検出可能である。
尚、上記の説明でタッチ入力用に位置検出光束35を利用するためのLEDと、反射溝13を設けていない部分、つまり導光板3の他の2辺に沿って配置したLEDでは、光量分布に違いが生じるので、バックライト部に利用する光量のバランスが崩れる。そこで、対策としては、タッチ入力に利用するLEDへの通電量(電流値)を増やすことで光量のバランスを保つ方法がある。あるいは、バックライト部のみに利用するLEDについては、その入射面10に幅0.5mmの遮光膜を貼り合わせて減光する方法を採用してもよい。
Next, the detection mechanism of the touch panel in the present embodiment will be described.
FIG. 4 is a graph illustrating the wavelength distribution of the emitted light beam of the LED used in this embodiment. The horizontal axis indicates the wavelength λ in nm (nanometer) units, and the vertical axis indicates the relative irradiation intensity in arbitrary units. It can be seen that the LED of this example emits light over a wavelength range wider than the visible light range of 400 to 700 nm. The touch panel utilizes light in the wavelength region (700 to 850 nm) indicated by range D.
Part of the light emitted from the LED (light that is not used for the display image of the liquid crystal panel 2) reaches the visible light cut filter 14 as a separated light flux 33 in the reflection groove 13. The near-infrared light beam 34 that has passed through the first light guide 15 passes through the periphery of the liquid crystal panel 2 and enters the second light guide 16, and then travels in a direction parallel to the display screen at the reflecting surface 17. This near-infrared light beam passes through the penetrating portion 9a of the buffer material 9 and becomes a position detection light beam 35 used for the touch panel. The light receiving element 18 disposed facing the second light guide 16 always detects the position detection light beam 35 during normal operation, that is, when the LED is lit and the display image on the liquid crystal panel 2 is visible. For this reason, a light reception control circuit (not shown) electrically connected to the light receiving element 18 determines that a light blocking object such as a finger is not detected, that is, a state where there is no touch input. On the other hand, for example, when the finger 36 touches the liquid crystal panel 2 to block the position detection light beam 35, the light receiving element 18 at the position corresponding to the blocking light beams 37a and 37b (see FIG. 2) cannot detect the position detection light beam 35. . Therefore, the light reception control circuit (not shown) determines that there is a touch input. In this case, the planar position of the touch input is determined from the detection positions of the light receiving element 18 located on the right side and the light receiving element 18 located on the lower side in FIG. That is, the position where the light shielding object is detected can be specified as the X and Y coordinate values in the two-dimensional coordinates when the X axis is set in the horizontal direction in FIG. 2 and the Y axis is set in the vertical direction. Therefore, the operation position can be detected by detecting the light blocking state of the light traveling in the direction along the display surface of the liquid crystal panel 2.
In the above description, in the LED for using the position detection light beam 35 for touch input and the LED disposed along the other two sides of the light guide plate 3 where the reflection groove 13 is not provided, that is, the light amount distribution. Therefore, the balance of the amount of light used for the backlight unit is lost. Therefore, as a countermeasure, there is a method of maintaining the balance of light quantity by increasing the amount of current (current value) applied to the LEDs used for touch input. Or about LED utilized only for a backlight part, you may employ | adopt the method of affixing the light-shielding film of width 0.5mm on the entrance plane 10, and dimming.

以上に説明した操作表示装置の構成上の特徴をまとめると、以下のようになる。
・ケース5とフレーム6で導光板3および発光素子4を収容し、導光板3の4辺に対向する位置に発光素子4を一定間隔で配置して入射面10に接近させたこと。
・発光素子4は矩形状(4mm×3mm)の発光レンズ寸法をもち、350乃至850nmの波長域を有する白色LEDを使用したこと。
・導光板3における4辺の入射面10を鏡面仕上げとし、背面に拡散反射面11を形成して可視光反射シート(図示せず)を積層したこと。更に出射面12にて光学シートを積層したこと。
・フレーム6とパネルフレーム7を用いて、緩衝材8、9を介在させて液晶パネル2の周辺部を挟み込むこと。更に液晶パネル2の表面にハードコート処理を施したこと。
・導光板3の2辺(正面側から見て上辺と左辺)には、入射面10から出射面12にかけて所定幅(0.5mm)の反射溝13を一定間隔で形成したこと。反射溝13はLEDの発光レンズに向かい合う位置に形成し、更に反射溝13には拡散反射面11に対して角度45°を成す底面(斜面)を形成したこと。
・可視光カットフィルタ14と第1ライトガイド15を、反射溝13に対して向かい合う位置に配置し、出射面12に接近させてフレーム6の貫通部にカシメ固定したこと。そして第1ライトガイド15の他方の端面を液晶パネル2の周辺部に密着させたこと。
・第2ライトガイド16については、液晶パネル2を挟んで第1ライトガイド15に対向する位置に配置したこと。第2ライトガイド16には、遮光膜を設けた角度45°の反射面17を形成し、液晶パネル2に接する部分を入射面とし、画像表示面に直交する面を出射面としたこと。
・第2ライトガイド16の出射面とは画像表示領域を挟んで対向する2辺(正面側から見て下辺と右辺)に受光素子18を配置したこと。更に緩衝材9には第2ライトガイド16の出射面および受光素子18に向かい合う位置に複数の貫通部9aを設けたこと。
・広波長域のLEDが発する光の一部を、反射面13aで正面方向に取り出し、可視光カットフィルタ14、第1ライトガイド15、液晶パネル2、および第2ライトガイド16を経由して、画像表示面に導いたこと。
・タッチ入力操作にて、位置検出光束35が遮光される位置の受光素子18から、遮光物(検出対象)の位置座標を検出できること。
The structural features of the operation display device described above are summarized as follows.
The light guide plate 3 and the light emitting element 4 are accommodated in the case 5 and the frame 6, and the light emitting elements 4 are arranged at regular intervals at positions facing the four sides of the light guide plate 3 so as to approach the incident surface 10.
The light-emitting element 4 has a rectangular shape (4 mm × 3 mm) and a white LED having a wavelength range of 350 to 850 nm.
-The incident surfaces 10 on the four sides of the light guide plate 3 are mirror-finished, the diffuse reflection surface 11 is formed on the back surface, and a visible light reflection sheet (not shown) is laminated. Further, an optical sheet is laminated on the emission surface 12.
Use the frame 6 and the panel frame 7 to sandwich the periphery of the liquid crystal panel 2 with the cushioning materials 8 and 9 interposed. Further, the surface of the liquid crystal panel 2 is subjected to a hard coat treatment.
-Reflective grooves 13 having a predetermined width (0.5 mm) are formed at regular intervals on the two sides of the light guide plate 3 (upper side and left side as viewed from the front side) from the incident surface 10 to the emission surface 12. The reflection groove 13 is formed at a position facing the light emitting lens of the LED, and the reflection groove 13 has a bottom surface (slope) that forms an angle of 45 ° with respect to the diffuse reflection surface 11.
The visible light cut filter 14 and the first light guide 15 are disposed at a position facing the reflection groove 13, approached to the emission surface 12, and caulked and fixed to the penetrating portion of the frame 6. The other end face of the first light guide 15 is brought into close contact with the peripheral portion of the liquid crystal panel 2.
The second light guide 16 is disposed at a position facing the first light guide 15 with the liquid crystal panel 2 interposed therebetween. The second light guide 16 is provided with a reflection surface 17 having a 45 ° angle provided with a light shielding film, a portion in contact with the liquid crystal panel 2 as an incident surface, and a surface orthogonal to the image display surface as an output surface.
The light receiving elements 18 are arranged on two sides (a lower side and a right side when viewed from the front side) facing the emission surface of the second light guide 16 with the image display area interposed therebetween. Furthermore, the buffer material 9 is provided with a plurality of through portions 9 a at positions facing the light exit surface of the second light guide 16 and the light receiving element 18.
A part of the light emitted by the LED in the wide wavelength range is extracted in the front direction by the reflection surface 13a, and passes through the visible light cut filter 14, the first light guide 15, the liquid crystal panel 2, and the second light guide 16, It led to the image display surface.
The position coordinates of the light shielding object (detection target) can be detected from the light receiving element 18 at the position where the position detection light beam 35 is shielded by a touch input operation.

第1実施形態によれば、以下の効果が得られる。
1.液晶パネル2をその背面側から均一に光を照射するバックライト部を構成できるため、均一性の高い表示画像が得られること。
2.タッチパネルに必要であった専用の発光器が不要となるので、部品点数およびコストや消費電力を低減できること。
3.信頼性の高いタッチ入力可能なタッチパネルを構成できること。これは、第2ライトガイド16の出射面に対向した受光素子18の配置と、液晶パネル2の表面にハードコート2aを施したことなどによる。
尚、本実施形態では、複数のLEDを導光板3の側面の4辺に配置した構成例を説明したが、隣り合う2辺のみにLEDを配置してもタッチ操作用の光束を取り出すこともできる。更には、正面から見て反射溝13を上辺と左辺に配置し、受光素子18を下辺と右辺に配置したが、このような配置には限定されない。上下方向または左右方向にて部品配置を入れ替えた構成、例えば反射溝13を上辺と右辺に配置し、受光素子18を下辺と左辺に配置した構成でも同様の効果が得られる。また、可視光カットフィルタ14と第1ライトガイド15の配置について前後方向の部品配置を入れ替えてもよい。この場合、第1ライトガイド15に入射した光束が可視光カットフィルタ14を介して液晶パネル2へ導かれるが、同様の効果が得られる。このような構成の変形や改変は以下に説明する実施形態でも同様である。
According to the first embodiment, the following effects can be obtained.
1. Since the backlight part which irradiates light uniformly from the back side of the liquid crystal panel 2 can be constituted, a display image with high uniformity can be obtained.
2. Since the dedicated light emitter required for the touch panel is no longer required, the number of parts, cost, and power consumption can be reduced.
3. A touch panel capable of highly reliable touch input can be configured. This is due to the arrangement of the light receiving element 18 facing the emission surface of the second light guide 16 and the hard coat 2a applied to the surface of the liquid crystal panel 2.
In the present embodiment, a configuration example in which a plurality of LEDs are arranged on the four sides of the side surface of the light guide plate 3 has been described. However, even if LEDs are arranged only on two adjacent sides, a light beam for touch operation can be extracted. it can. Furthermore, the reflection grooves 13 are arranged on the upper side and the left side and the light receiving elements 18 are arranged on the lower side and the right side as viewed from the front, but the arrangement is not limited to this. The same effect can be obtained by a configuration in which the component arrangement is changed in the vertical direction or the horizontal direction, for example, a configuration in which the reflection grooves 13 are arranged on the upper side and the right side and the light receiving element 18 is arranged on the lower side and the left side. Moreover, the arrangement of parts in the front-rear direction may be interchanged with respect to the arrangement of the visible light cut filter 14 and the first light guide 15. In this case, the light beam incident on the first light guide 15 is guided to the liquid crystal panel 2 via the visible light cut filter 14, but the same effect can be obtained. Such changes and modifications of the configuration are the same in the embodiments described below.

(第2実施形態)
次に本発明の第2実施形態に係る操作表示装置を説明する。尚、第1実施形態の場合と同様の機能を有する構成要素については、既に使用した符号を用いることにより、詳細な説明を省略する。このような説明の省略の仕方は後述する別の実施形態でも同様とする。
図5は操作表示装置の縦断面図であり、図の左方が正面および前方である。図6は操作表示装置を上方から見た要部側面図(B視)である。
操作示装置51の導光板53は、透明アクリル樹脂を用いて略矩形の板形状に加工した光学部品である。ケース55は、導光板53と発光素子4を収容する容器であり、正面に開口部を有し、該開口部以外は密閉構造とされる。ケース55は発光素子4が発する熱を後方に放熱する機能を有する。凸部55aは、ケース55の背面部にて前方に絞り加工した部分であり、導光板53を押さえる役目をもつ。パネルフレーム57は板金加工により開口を有する枠形状とされ、液晶パネル2の前方4辺を覆う部材である。貫通穴部57aは後述の配線部品を通過させるための開口部である。緩衝材59は、パネルフレーム57の開口部に沿って両面テープで固定した弾性材料からなり、緩衝材8とともに、液晶パネル2の4辺の封止領域近傍を挟むように配置されている。尚、緩衝材59に貫通部は形成されていない。
(Second Embodiment)
Next, an operation display device according to a second embodiment of the present invention will be described. In addition, about the component which has the function similar to the case of 1st Embodiment, detailed description is abbreviate | omitted by using the code | symbol already used. The method of omitting such description is the same in other embodiments described later.
FIG. 5 is a longitudinal sectional view of the operation display device, and the left side of the figure is the front and the front. FIG. 6 is a side view (view B) of the main part of the operation display device as viewed from above.
The light guide plate 53 of the operation indicating device 51 is an optical component processed into a substantially rectangular plate shape using a transparent acrylic resin. The case 55 is a container that houses the light guide plate 53 and the light emitting element 4. The case 55 has an opening on the front surface, and has a sealed structure except for the opening. The case 55 has a function of radiating heat generated by the light emitting element 4 backward. The convex portion 55 a is a portion that is drawn forward at the back surface portion of the case 55, and has a role of holding the light guide plate 53. The panel frame 57 has a frame shape having an opening by sheet metal processing, and is a member that covers the four front sides of the liquid crystal panel 2. The through hole 57a is an opening for allowing a wiring component described later to pass therethrough. The cushioning material 59 is made of an elastic material fixed with a double-sided tape along the opening of the panel frame 57, and is disposed so as to sandwich the vicinity of the four regions of the liquid crystal panel 2 together with the cushioning material 8. Note that no through portion is formed in the buffer material 59.

発光素子4を実装した基板23はケース55と導光板53の背面との間に位置しており、図5に示すように、ケース55の前面にて外周縁寄りの位置に取り付けられている。導光板53の背面にて4辺に沿った入射面60には発光素子4の光が入射され、鏡面に仕上げられている。斜面63は導光板53の4辺に形成されており、入射面60に対する傾斜角度θが45°をなし、表面には可視光反射膜が積層されている。第2ライトガイド66は、液晶パネル2を挟んで第1ライトガイド15に対向する位置に配置した導光部品であり、パネルフレーム57に形成した貫通穴に嵌合して接着剤で固定されている。第2ライトガイド66にて液晶パネル2に接する面が光の入射面である。第2ライトガイド66の一部はパネルフレーム57から正面側へ突出しており、表示画面に対して直交する出射面が形成されている。反射面67は第2ライトガイド66のうち、パネルフレーム57から正面側へ突出した部分に形成した角度45°の斜面であり、漏光を防ぐために遮光膜を表面に形成している。
ガイドリブ68は、導光板53の2辺(正面側から見て上辺と左辺)の斜面63に形成した厚み1mmの突起部であり、導光板53と一体的に樹脂成型で形成されている。図6に示す通り、ガイドリブ68は発光素子4の発光面幅中に含まれる位置で、中心より1mm(C寸法参照)の距離でずらして配置されているが、可視光カットフィルタ14に対しては互いの中心が対向する位置となるように合わせている。またガイドリブ68には、可視光カットフィルタ14に対向する面を除き、可視光反射膜が積層されている。
The substrate 23 on which the light emitting element 4 is mounted is located between the case 55 and the back surface of the light guide plate 53, and is attached to a position near the outer peripheral edge on the front surface of the case 55 as shown in FIG. The light from the light emitting element 4 is incident on the incident surface 60 along the four sides on the back surface of the light guide plate 53 and finished to a mirror surface. The inclined surfaces 63 are formed on the four sides of the light guide plate 53. The inclined angle θ with respect to the incident surface 60 is 45 °, and a visible light reflecting film is laminated on the surface. The second light guide 66 is a light guide component disposed at a position facing the first light guide 15 with the liquid crystal panel 2 interposed therebetween, and is fitted into a through hole formed in the panel frame 57 and fixed with an adhesive. Yes. The surface in contact with the liquid crystal panel 2 in the second light guide 66 is the light incident surface. A part of the second light guide 66 protrudes from the panel frame 57 to the front side, and an emission surface orthogonal to the display screen is formed. The reflecting surface 67 is an inclined surface having an angle of 45 ° formed in a portion of the second light guide 66 protruding from the panel frame 57 to the front side, and a light shielding film is formed on the surface in order to prevent light leakage.
The guide ribs 68 are protrusions having a thickness of 1 mm formed on the slopes 63 on the two sides of the light guide plate 53 (the upper side and the left side when viewed from the front side), and are formed integrally with the light guide plate 53 by resin molding. As shown in FIG. 6, the guide rib 68 is included in the width of the light emitting surface of the light emitting element 4 and is shifted by a distance of 1 mm (see dimension C) from the center, but with respect to the visible light cut filter 14. Are aligned so that their centers are opposed to each other. Further, a visible light reflecting film is laminated on the guide rib 68 except for the surface facing the visible light cut filter 14.

次に、タッチパネルの検出の仕組みを説明する。
使用するLEDの特性は第1実施形態と同様であり、入力操作の検出には図4に示す範囲Dの光束を利用している。LEDから発した光の一部(液晶パネル2の表示画像に利用しない光)は、導光板53の入射面60から内部に入射され、ガイドリブ68により分離光束33として可視光カットフィルタ14に導かれる。第1ライトガイド15を透過した近赤外光束34は、液晶パネル2の周辺部を透過して第2ライトガイド66に入射し、反射面67で表示画面に平行な方向に向かう。これは、タッチパネルに利用する位置検出光束35となる。これ以後のタッチ入力にて検出対象のXおよびY座標を特定する原理については第1実施形態と同様であるため、説明を省略する。
液晶パネル2を背面から照射するバックライト部では、入射面60から導光板53内に入った光束30が斜面63で反射する。反射を繰り返す間に、第1実施形態と同様に拡散反射面11に当たる光が出射面12から出て液晶パネル2を照射する。
本実施形態では、図6に示すように発光素子4とガイドリブ68との中心同士をずらすことで、ガイドリブ68に取り込む光量を少なくしている。これにより、タッチ入力に利用するLEDに対し、バックライトのみに利用するLEDとの間で出射光束32の輝度バランスが改善される。
Next, the detection mechanism of the touch panel will be described.
The characteristics of the LED used are the same as those in the first embodiment, and the light flux in the range D shown in FIG. 4 is used for detecting the input operation. Part of the light emitted from the LED (light that is not used for the display image of the liquid crystal panel 2) is incident on the inside from the incident surface 60 of the light guide plate 53 and guided to the visible light cut filter 14 as the separated light flux 33 by the guide rib 68. . The near-infrared light beam 34 that has passed through the first light guide 15 passes through the periphery of the liquid crystal panel 2 and enters the second light guide 66, and travels in a direction parallel to the display screen at the reflection surface 67. This is the position detection light beam 35 used for the touch panel. Since the principle of specifying the X and Y coordinates to be detected by subsequent touch input is the same as in the first embodiment, the description thereof is omitted.
In the backlight unit that irradiates the liquid crystal panel 2 from the back surface, the light beam 30 entering the light guide plate 53 from the incident surface 60 is reflected by the inclined surface 63. While the reflection is repeated, the light hitting the diffuse reflection surface 11 exits from the emission surface 12 and illuminates the liquid crystal panel 2 as in the first embodiment.
In the present embodiment, as shown in FIG. 6, the light amount taken into the guide rib 68 is reduced by shifting the centers of the light emitting element 4 and the guide rib 68. Thereby, the luminance balance of the emitted light flux 32 is improved between the LED used for touch input and the LED used only for the backlight.

第2実施形態について第1実施形態と相違する構成上の特徴をまとめると、以下のようになる。
・発光素子4を導光板53の背面側の4辺付近に一定間隔で配置して入射面60に接近させたこと。
・導光板53の入射面60を鏡面仕上げとし、4辺に形成した角度45°の斜面63には可視光反射膜を形成したこと。
・導光板53の2辺(正面から見て上辺と左辺)には、幅1mmのガイドリブ68を一定間隔で形成したこと。そしてガイドリブ68の配置については、発光素子4の発光レンズに向かい合う位置で中心同士を所定距離(1mm)だけずらし、更にガイドリブ68には正面側の面を除いて可視光反射膜を形成したこと。
・第2ライトガイド66については、液晶パネル2を挟んで第1ライトガイド15に対向する位置に配置したこと。更に第2ライトガイド66には、遮光膜を設けた角度45°の反射面67を形成し、液晶パネル2に接する部分を光入射面とし、パネルフレーム57よりも正面側に突出した部分に出射面を形成したこと。
・広波長域のLEDからの光の一部を斜面63に設けたガイドリブ68で正面側に取り出すこと。この光は、可視光カットフィルタ14、第1ライトガイド15、液晶パネル2の周辺部、および第2ライトガイド66を経由して、タッチパネルに利用する光束として画像表示面に導かれること。
第2実施形態によれば、第1実施形態の効果に加えて以下の効果が得られる。
LEDからの光を取り出すガイドリブ68を、LEDの発光レンズ中心位置から意図的にずらすことにより、取り込む光束を制限しているので、表示画像の明るさを均一化できる。これは、バックライトとしてタッチ入力に利用するLEDの輝度に対し、バックライトのみに利用するLEDの輝度との差が低減されることによる。
尚、正面から見てLEDをケースの4辺に配置せずに、隣り合う2辺のみに配置した実施形態では、LEDが配置されない2辺での斜面や入射面は不要である。また、ガイドリブや受光素子についても仕様に応じた任意の配置が可能である。
The structural features of the second embodiment that are different from the first embodiment are summarized as follows.
The light emitting elements 4 are arranged at regular intervals in the vicinity of the four sides on the back side of the light guide plate 53 so as to approach the incident surface 60.
The incident surface 60 of the light guide plate 53 is mirror-finished, and a visible light reflecting film is formed on the inclined surface 63 having an angle of 45 ° formed on the four sides.
The guide ribs 68 having a width of 1 mm are formed at regular intervals on the two sides of the light guide plate 53 (upper side and left side when viewed from the front). With respect to the arrangement of the guide rib 68, the centers are shifted by a predetermined distance (1 mm) at a position facing the light emitting lens of the light emitting element 4, and a visible light reflecting film is formed on the guide rib 68 except for the front side surface.
The second light guide 66 is disposed at a position facing the first light guide 15 with the liquid crystal panel 2 interposed therebetween. Further, the second light guide 66 is formed with a reflection surface 67 having an angle of 45 ° provided with a light-shielding film. Form a surface.
A part of light from the LED in a wide wavelength range is taken out to the front side by the guide rib 68 provided on the slope 63. This light is guided to the image display surface as a light beam used for the touch panel via the visible light cut filter 14, the first light guide 15, the peripheral portion of the liquid crystal panel 2, and the second light guide 66.
According to the second embodiment, the following effects are obtained in addition to the effects of the first embodiment.
By intentionally shifting the guide rib 68 for extracting the light from the LED from the center position of the light emitting lens of the LED, the light flux to be captured is limited, so that the brightness of the display image can be made uniform. This is because the difference between the luminance of the LED used for the touch input as the backlight and the luminance of the LED used only for the backlight is reduced.
In addition, in the embodiment in which the LEDs are not arranged on the four sides of the case as viewed from the front, but are arranged only on the two adjacent sides, the slopes and incident surfaces on the two sides where the LEDs are not arranged are unnecessary. Further, the guide rib and the light receiving element can be arbitrarily arranged according to the specification.

(第3実施形態)
次に本発明の第3実施形態を説明する。
図7は操作表示装置の縦断面図であり、図の左方が正面側である。図8は操作表示装置を上方から見た要部側面図(C視)である。以下、第2実施形態との相違点を主として説明する。
操作表示装置81の導光板82には、前後方向に沿って導光穴84が形成されている。導光穴84は、発光素子4の発光面に対向する位置に形成された、直径1mm程度の穴部であり、導光板82の入射面60から斜面83にかけて貫通している。第1ライトガイド85は斜面83と可視光カットフィルタ14との間に介在する導光部品であり、導光板82を通過した光を周囲に漏らさずに可視光カットフィルタ14へ入射させる。尚、第1ライトガイド85と可視光カットフィルタ14とは一体化されて、フレーム6に形成した穴部に圧入固定されている。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment of the present invention will be described.
FIG. 7 is a longitudinal sectional view of the operation display device, and the left side of the figure is the front side. FIG. 8 is a main part side view (view C) of the operation display device as viewed from above. Hereinafter, differences from the second embodiment will be mainly described.
A light guide hole 84 is formed in the light guide plate 82 of the operation display device 81 along the front-rear direction. The light guide hole 84 is a hole having a diameter of about 1 mm formed at a position facing the light emitting surface of the light emitting element 4 and penetrates from the incident surface 60 of the light guide plate 82 to the inclined surface 83. The first light guide 85 is a light guide component interposed between the inclined surface 83 and the visible light cut filter 14, and allows the light that has passed through the light guide plate 82 to enter the visible light cut filter 14 without leaking to the surroundings. The first light guide 85 and the visible light cut filter 14 are integrated and press-fitted and fixed in a hole formed in the frame 6.

次に、タッチパネルの検出の仕組みを説明する。
発光素子4からの光の一部(液晶パネル2の表示画像に利用しない光)は、導光穴84を通り、分離光束33として第1ライトガイド85へ導かれる。可視光カットフィルタ14を透過した後、液晶パネル2の周辺部を透過した近赤外光は、第2ライトガイド66に入射する。反射面67で光路を90°変更された近赤外光は、表示画面に平行な方向に向かい、タッチパネルに利用する位置検出光束35となる。これ以後のタッチ入力にて検出対象のXおよびY座標を特定する原理については第1実施形態と同様であるため、説明を省略する。
液晶パネル2を背面から照射するバックライト部では、入射面60から導光板82内に入った光束30が斜面83で反射する。反射を繰り返す間、拡散反射面11に当たる光は出射面12から出て液晶パネル2を照射する。
Next, the detection mechanism of the touch panel will be described.
Part of the light from the light emitting element 4 (light not used for the display image of the liquid crystal panel 2) passes through the light guide hole 84 and is guided to the first light guide 85 as the separated light flux 33. Near-infrared light that has passed through the visible light cut filter 14 and then has passed through the peripheral portion of the liquid crystal panel 2 enters the second light guide 66. Near-infrared light whose optical path is changed by 90 ° at the reflecting surface 67 is directed in a direction parallel to the display screen, and becomes a position detection light beam 35 used for the touch panel. Since the principle of specifying the X and Y coordinates to be detected by subsequent touch input is the same as in the first embodiment, the description thereof is omitted.
In the backlight unit that irradiates the liquid crystal panel 2 from the back surface, the light beam 30 entering the light guide plate 82 from the incident surface 60 is reflected by the inclined surface 83. While the reflection is repeated, the light hitting the diffuse reflection surface 11 exits from the emission surface 12 and irradiates the liquid crystal panel 2.

第3実施形態について第2実施形態と相違する構成上の特徴をまとめると、以下のようになる。
・導光板82の2辺(正面から見て上辺と左辺)に沿って、LEDの発光レンズに向かい合う位置には、直径1mmの導光穴84を一定間隔で連続して形成したこと。
・第1ライトガイド85については、導光穴84に対向する位置にて液晶パネル2と導光板82の間に配置したこと。
第3実施形態によれば、第2実施形態の効果に加えて、LEDからの光の一部を導光穴84から正面方向に取り出すことにより、LEDからの光を効率よく利用してタッチ入力検出を行うことができる。
The structural features of the third embodiment that are different from those of the second embodiment are summarized as follows.
A light guide hole 84 having a diameter of 1 mm is continuously formed at regular intervals along the two sides of the light guide plate 82 (upper side and left side when viewed from the front) and facing the light emitting lens of the LED.
The first light guide 85 is disposed between the liquid crystal panel 2 and the light guide plate 82 at a position facing the light guide hole 84.
According to the third embodiment, in addition to the effects of the second embodiment, a part of the light from the LED is taken out from the light guide hole 84 in the front direction, thereby efficiently using the light from the LED for touch input. Detection can be performed.

(第4実施形態)
次に本発明の第3実施形態を説明する。
図9は操作表示装置の要部を示す縦断面図であり、図の左方が正面側である。以下、第3実施形態との相違点を主として説明する。
操作表示装置91のフレーム92は、ケース55の開口部周囲を覆う枠形状をなす枠端部とその後方に延びる壁面を有し、第1ライトガイドの貫通穴部92aが形成されている。液晶パネル2の前方4辺を覆うパネルフレーム93は、フレーム92とともに液晶パネル2を挟持しており、第2ライトガイド66の貫通穴部93aを有する。
第1ライトガイド94は、可視光カットフィルタ95と導光板82との間に介在する導光部品であり、側方から見てクランク形状を有する。第1ライトガイド94の後端部は、導光穴84に向かい合う位置にて、斜面83に密着して配置されている。2箇所の屈曲部には全反射面94aと94bがそれぞれ形成されている。前端寄りの部分はフレーム92の貫通穴部92aに圧入固定されている。第1ライトガイド94は、入射面と出射面を除いて金属材料からなる可視光遮蔽膜で覆われていて、前端部に一体化された可視光カットフィルタ95は、第2ライトガイド66と向かい合わせの状態で密着している。
(Fourth embodiment)
Next, a third embodiment of the present invention will be described.
FIG. 9 is a longitudinal sectional view showing the main part of the operation display device, and the left side of the figure is the front side. Hereinafter, differences from the third embodiment will be mainly described.
The frame 92 of the operation display device 91 has a frame end portion that covers the periphery of the opening portion of the case 55 and a wall surface extending behind the frame end portion, and a through hole portion 92a of the first light guide is formed. A panel frame 93 covering the four front sides of the liquid crystal panel 2 sandwiches the liquid crystal panel 2 together with the frame 92, and has a through hole portion 93 a of the second light guide 66.
The first light guide 94 is a light guide component interposed between the visible light cut filter 95 and the light guide plate 82, and has a crank shape when viewed from the side. The rear end portion of the first light guide 94 is disposed in close contact with the slope 83 at a position facing the light guide hole 84. Total reflection surfaces 94a and 94b are formed at two bent portions, respectively. The portion near the front end is press-fitted and fixed in the through hole 92 a of the frame 92. The first light guide 94 is covered with a visible light shielding film made of a metal material except for the entrance surface and the exit surface, and the visible light cut filter 95 integrated with the front end faces the second light guide 66. It is in close contact with each other.

次に、タッチパネルの検出の仕組みを説明する。
発光素子4からの光の一部(液晶パネル2の表示画像に利用しない光)は、導光穴84を通過し、分離光束33として第1ライトガイド94へ導かれる。最初の全反射面94aで90°の光路変更を受け、次の全反射面94bでの反射により前方に進む光は、可視光カットフィルタ95を透過し、近赤外光として第2ライトガイド66に入射する。反射面67での反射により、表示画面に平行な方向に向かう光は、タッチパネルに利用する位置検出光束35となる。これ以後のタッチ入力にて検出対象のXおよびY座標を特定する原理については第1実施形態と同様であるため、説明を省略する。
Next, the detection mechanism of the touch panel will be described.
Part of the light from the light emitting element 4 (light not used for the display image of the liquid crystal panel 2) passes through the light guide hole 84 and is guided to the first light guide 94 as the separated light flux 33. The light that has undergone a 90 ° optical path change at the first total reflection surface 94a and travels forward by the reflection at the next total reflection surface 94b passes through the visible light cut filter 95 and is converted into near-infrared light as the second light guide 66. Is incident on. The light traveling in the direction parallel to the display screen due to the reflection on the reflection surface 67 becomes a position detection light beam 35 used for the touch panel. Since the principle of specifying the X and Y coordinates to be detected by subsequent touch input is the same as in the first embodiment, the description thereof is omitted.

第4実施形態において第3実施形態と相違する構成上の特徴をまとめると、以下のようになる。
・第1ライトガイド94は、2箇所の屈曲部にて全反射面94a,94bをそれぞれに有する形状とし、後端部を導光穴84に対向する位置で斜面83に密着させ、前端部には可視光カットフィルタ95を配置したこと。
・LEDからの光の一部は導光穴84を通過し、第1ライトガイド94、可視光カットフィルタ95、第2ライトガイド66を経由して、タッチパネルに利用する光束となること。第1ライトガイド94は、フレーム92に形成した貫通穴部92aを通して配置され、液晶パネル2の周辺部を迂回するので、光は液晶パネル2の周辺部を透過しない。
第4実施形態によれば、第3実施形態の効果に加えて以下の効果が得られる。
タッチ入力用光束となる光は、その途中経路で液晶パネル2を透過しないので光損失が低減される。よって、タッチ入力に利用するための入射光束を少なくすることができ、相対的にバックライトの輝度向上に寄与する。
In the fourth embodiment, the structural features different from the third embodiment are summarized as follows.
The first light guide 94 has total reflection surfaces 94a and 94b at two bent portions, and the rear end portion is in close contact with the inclined surface 83 at a position facing the light guide hole 84, and the front end portion A visible light cut filter 95 is disposed.
A part of the light from the LED passes through the light guide hole 84 and becomes a light flux used for the touch panel via the first light guide 94, the visible light cut filter 95, and the second light guide 66. The first light guide 94 is disposed through a through hole portion 92 a formed in the frame 92 and bypasses the peripheral portion of the liquid crystal panel 2, so that light does not pass through the peripheral portion of the liquid crystal panel 2.
According to the fourth embodiment, the following effects are obtained in addition to the effects of the third embodiment.
The light that becomes the light flux for touch input does not pass through the liquid crystal panel 2 along the way, so that light loss is reduced. Therefore, the incident light flux used for touch input can be reduced, which contributes to relatively improving the luminance of the backlight.

1,51,81,91 操作表示装置
2 液晶パネル
3,53,82 導光板
4 発光素子
8,9 緩衝材
10 入射面
11 拡散反射面
12 出射面
13 反射溝
14,95 可視光カットフィルタ
15,85,94 第1ライトガイド
16 第2ライトガイド
17 反射面
18 受光素子
1, 51, 81, 91 Operation display device 2 Liquid crystal panel 3, 53, 82 Light guide plate 4 Light emitting element 8, 9 Buffer material 10 Incident surface 11 Diffuse reflection surface 12 Output surface 13 Reflection groove 14, 95 Visible light cut filter 15, 85, 94 First light guide 16 Second light guide 17 Reflecting surface 18 Light receiving element

Claims (10)

表示パネルと光源および導光部材と、該表示パネルの表示面上での操作を光学的に検出する検出手段を備えた操作表示装置であって、
前記導光部材は前記光源からの光を前記表示パネルへ導く第1導光部材と、該第1導光部材に設けた光束分離手段によって分離した前記光源からの光の一部を前記表示パネルの表示面に沿う方向に導く第2導光部材を備え、
前記検出手段は、前記第2導光部材から出射した光を検出する受光手段を備え、前記表示パネルの表示面に沿う方向に進行する光の遮光状態を検出することにより操作位置を検出することを特徴とする操作表示装置。
An operation display device comprising a display panel, a light source and a light guide member, and a detection means for optically detecting an operation on the display surface of the display panel,
The light guide member includes a first light guide member that guides light from the light source to the display panel, and a part of light from the light source separated by a light beam separating unit provided on the first light guide member. A second light guide member that leads in a direction along the display surface of
The detection means includes light receiving means for detecting light emitted from the second light guide member, and detects an operation position by detecting a light shielding state of light traveling in a direction along the display surface of the display panel. An operation display device characterized by the above.
前記光源および前記第1導光部材は前記表示パネルのバックライト部を構成し、
前記第1導光部材は、前記表示パネルに対向する出射面と、該出射面と対向する拡散反射面と、前記光源に対向する入射面を有し、前記光束分離手段は該入射面に対して傾斜した斜面によって形成されることを特徴とする請求項1記載の操作表示装置。
The light source and the first light guide member constitute a backlight part of the display panel,
The first light guide member has an exit surface facing the display panel, a diffuse reflection surface facing the exit surface, and an entrance surface facing the light source, and the light beam separating means is The operation display device according to claim 1, wherein the operation display device is formed by an inclined surface.
可視光カットフィルタをさらに備え、
前記光源から発した光は前記斜面で分岐し、その一方の光は前記第1導光部材に入射し、他の光は前記第2導光部材に入射し、前記可視光カットフィルタを透過した近赤外光が前記受光手段によって検出されることを特徴とする請求項2記載の操作表示装置。
Further equipped with a visible light cut filter,
The light emitted from the light source branches off at the slope, and one of the lights enters the first light guide member, and the other light enters the second light guide member and passes through the visible light cut filter. 3. The operation display device according to claim 2, wherein near infrared light is detected by the light receiving means.
前記光源は複数の発光素子を有し、
前記第1導光部材には前記複数の発光素子にそれぞれ対向した斜面を有する反射溝が形成されていることを特徴とする請求項2または3記載の操作表示装置。
The light source has a plurality of light emitting elements,
4. The operation display device according to claim 2, wherein the first light guide member is formed with a reflective groove having a slope facing each of the plurality of light emitting elements. 5.
前記第2導光部材に反射面を設け、該第2導光部材に入射して前記表示パネルの周辺部を透過した光を当該反射面で反射させることにより、光路を前記表示面に沿う方向に変更することを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1項記載の操作表示装置。   A direction along the display surface by providing a reflection surface on the second light guide member and reflecting the light incident on the second light guide member and transmitted through the peripheral portion of the display panel by the reflection surface. The operation display device according to claim 1, wherein the operation display device is changed to: 前記表示パネルの周辺部を支持する支持部材を備えており、該支持部材には前記第2導光部材から出射した光を通過させる貫通部が形成されていることを特徴とする請求項1ないし5のいずれか1項記載の操作表示装置。   2. A support member that supports a peripheral portion of the display panel is provided, and the support member is formed with a penetrating portion that allows light emitted from the second light guide member to pass therethrough. The operation display device according to claim 5. 前記斜面にて、前記光源から前記第1導光部材に入射した光の一部を透過させて前記第2導光部材に導くことを特徴とする請求項2記載の操作表示装置。   3. The operation display device according to claim 2, wherein a part of light incident on the first light guide member from the light source is transmitted through the inclined surface and guided to the second light guide member. 前記第1導光部材に穴部を形成し、前記光源からの光が当該穴部を通過して前記第2導光部材に入射することを特徴とする請求項2記載の操作表示装置。   The operation display device according to claim 2, wherein a hole is formed in the first light guide member, and light from the light source passes through the hole and enters the second light guide member. 前記第2導光部材は複数の全反射面を有し、該第2導光部材に入射して前記複数の全反射面で反射した光は、前記表示パネルの周辺部を透過することなく、前記第2導光部材から前記受光手段に向けて出射することを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1項記載の操作表示装置。   The second light guide member has a plurality of total reflection surfaces, and the light incident on the second light guide member and reflected by the plurality of total reflection surfaces does not pass through the peripheral portion of the display panel. 5. The operation display device according to claim 1, wherein the light is emitted from the second light guide member toward the light receiving unit. 前記第1導光部材は前記表示面に直交する方向から見た場合に矩形状をなし、その少なくとも隣り合う2辺には前記光源に対する入射面が形成されており、
前記受光手段は、前記第1導光部材の前記2辺に対して前記表示面の表示領域を挟んでそれぞれ対向した各辺に沿って前記第2導光部材とは反対側に配置されていることを特徴とする請求項1ないし9のいずれか1項記載の操作表示装置。
The first light guide member has a rectangular shape when viewed from a direction orthogonal to the display surface, and an incident surface for the light source is formed on at least two adjacent sides thereof.
The light receiving means is disposed on the opposite side of the second light guide member along each side opposed to the two sides of the first light guide member across the display area of the display surface. The operation display device according to claim 1, wherein the operation display device is a display device.
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