JP4952726B2 - 位置検出装置、電気光学装置及び電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、例えば対象物体の平面位置を検出する位置検出装置、このような位置検出装置を備える液晶装置等の電気光学装置、及びこのような電気光学装置を備える電子機器の技術分野に関する。

この種の位置検出装置として、例えば抵抗膜式、超音波式、静電容量式、光学式など、種々の方式のタッチパネルが知られている。例えば特許文献１及び２には、液晶装置等の電気光学装置の表示画面に重ねて使用される光学式タッチパネルに関して、表示画面の画質低下を招くことなく座標入力を可能ならしめると共に、装置全体の小型化を図るための技術が開示されている。

特開２００４−２９５６４４号公報 特開２００４−３０３１７２号公報

しかしながら、上述した光学式タッチパネルでは、表示画面の近傍に、検出すべき位置座標の分解能に対応する多数の光源及び光検出器或いは光スイッチや導光構造などを配列させる必要があり、構造が複雑になってしまうという技術的問題点がある。また、構造が複雑になるほど、製造コストが増大し、消費電力も増加してしまうという技術的問題点もある。

本発明は、例えば上述した問題点に鑑みなされたものであり、簡易な構成を有し、低コストで製造可能であると共に対象物体の平面位置を確実に検出可能な位置検出装置、このような位置検出装置を備える電気光学装置、及びこのような電気光学装置を備える電子機器を提供することを課題とする。

本発明の位置検出装置は上記課題を解決するために、矩形状の検出平面範囲内における対象物体の平面位置を検出する位置検出装置であって、前記検出平面範囲に対して位置検出光を出射するための光出射面を有する矩形状の導光板と、前記導光板の４つの側面のうち第１側面に対向するように配置された第１位置検出光源と、前記導光板の４つの側面のうち前記第１側面に対向する第２側面に対向するように配置された第２位置検出光源と、前記導光板の４つの側面のうち前記第１及び第２側面と異なる第３側面に対向するように配置された第３位置検出光源と、前記導光板の４つの側面のうち前記第３側面に対向する第４側面に対向するように配置された第４位置検出光源と、前記第１、第２、第３及び第４位置検出光源からの光が前記光出射面から出射されて前記対象物体によって反射された光を検出する光検出器と、を備える。

本発明の位置検出装置によれば、その動作時には、第１、第２、第３及び第４位置検出光源からの光（以下、それぞれ、「第１位置検出光」、「第２位置検出光」、「第３位置検出光」及び「第４位置検出光」と適宜呼ぶ。）が、それぞれ第１、第２、第３及び第４側面から導光板に入射され、更に導光板の内部を伝搬して光出射面から平面状の光として検出平面範囲に対して出射される。例えば指やタッチペン等の対象物体が検出平面範囲内に配置された場合、光出射面から出射された第１、第２、第３及び第４位置検出光が、対象物体によって反射され、この反射された光が光検出器によって検出される。対象物体によって反射される第１、第２、第３及び第４位置検出光の各々が導光板の内部を伝搬する距離（即ち、第１、第２、第３及び第４側面から入射した後、光出射面から出射するまでの距離）は、検出平面範囲内における対象物体の平面位置によって変化する。従って、対象物体によって反射される第１、第２、第３及び第４位置検出光を光検出器によって検出することにより、検出された検出値（例えば、各位置検出光の光量或いは強度）に基づいて、例えば、第１、第２、第３及び第４位置検出光の光量比や位相差等のデータを導出でき、このデータから対象物体の平面位置情報を取得することができる（即ち、検出平面範囲内における対象物体の平面位置を検出することができる）。

更に、本発明では特に、第１、第２、第３及び第４位置検出光を導光板の光出射面から平面状の光として検出平面範囲に対して出射させ、対象物体によって反射された光を光検出器によって検出するという簡易な構成を有しているので、仮に、検出平面範囲の周辺に、分解能に対応する多数の光源及び光検出器或いは光スイッチや導光構造などを配列させる場合と比較して、光源、光検出器等の数が少なく、低コストで製造することができる。

加えて、本発明では特に、第１、第２、第３及び第４位置検出光源は、それぞれ、導光板の４つの側面（即ち、第１、第２、第３及び第４側面）のうち互いに異なる側面に対向するように配置されている。言い換えれば、第１、第２、第３及び第４位置検出光源の各々の発光面は、導光板の光出射面の法線方向から見て、導光板の４つの辺のうち互いに異なる辺に対向している。よって、第１、第２、第３及び第４位置検出光の光出射面内における均一性を高めることができる。

ここで仮に、第１、第２、第３及び第４位置検出光源が、導光板の４つの角部のうち互いに異なる角部に、各々の発光面が導光板の中央を向くように配置される場合には、導光板内に入射された各光源光が導光板の側面で反射されることに起因して、導光板内で光が局所的に集中してしまうおそれがある。しかるに本発明によれば、上述したように、第１、第２、第３及び第４位置検出光源は、それぞれ、導光板の４つの側面のうち互いに異なる側面に対向するように配置されており、各位置検出光源の発光面が互いに異なる方向を向いている。よって、上述したような仮に第１、第２、第３及び第４位置検出光源の各々の発光面が導光板の中央を向く場合と比較して、導光板内で光が局所的に集中してしまうことを抑制或いは防止でき、第１、第２、第３及び第４位置検出光の光出射面内における均一性を高めることができる。従って、検出平面範囲内における対象物体の平面位置をより確実に或いは精度良く検出することが可能となる。

以上説明したように、本発明の位置検出装置によれば、簡易な構成を有し、低コストで製造可能であると共に対象物体の平面位置を確実に検出することができる。

本発明の位置検出装置の一態様では、前記第１、第２、第３及び第４位置検出光源は、前記導光板の４つの角部のうち互いに異なる角部寄りに夫々配置される。

この態様によれば、第１位置検出光源は、導光板の４つの角部のうち、第１側面及び第３側面によって規定される第１角部寄りに配置される。第２位置検出光源は、導光板の４つの角部のうち、第２側面及び第４側面によって規定される第２角部寄りに配置される。第３位置検出光源は、導光板の４つの角部のうち、第３側面及び第２側面によって規定される第３角部寄りに配置される。第４位置検出光源は、導光板の４つの角部のうち、第４側面及び第１側面によって規定される第４角部寄りに配置される。よって、例えば、仮に、第１、第２、第３及び第４光源のうち２つの光源が同一の角部寄りに配置される場合と比較して、導光板内で光が局所的に集中することを抑制でき、第１、第２、第３及び第４位置検出光の光出射面内における均一性を高めることができる。ここで、本発明に係る「角部寄りに配置される」とは、位置検出光源が、当該位置検出光源が配置される側面において該側面の中央よりも角部に近い側に配置されることを意味し、角部に配置されることも含む趣旨である。尚、仮に、第１、第２、第３及び第４位置検出光源のうち２つの光源が同一の角部寄りに配置される場合には、導光板内における、その角部近傍で光が局所的に集中してしまう。

本発明の位置検出装置の他の態様では、前記第１、第２、第３及び第４位置検出光源は、隣接する２つの位置検出光源は導光板に対して非対称に配置されている。

この態様によれば、第１、第２、第３及び第４位置検出光源のうち互いに隣接する２つの位置検出光源は、導光板に対して非対称に配置されるので、互いに隣接する２つの位置検出光源からの位置検出光が同一の領域に集中することを抑制或いは防止できる。よって、導光板内で位置検出光が局所的に集中することを確実に抑制できる。

本発明の位置検出装置の他の態様では、前記第１、第２、第３及び第４位置検出光源は、隣接する２つの位置検出光源を同時に点灯する。

この態様によれば、対象物体の平面位置を確実に検出することができる。ここで、本態様のように、第１、第２、第３及び第４位置検出光源のうち互いに隣接する２つの位置検出光源が同時に点灯される場合においても、本発明によれば、導光板内で位置検出光が局所的に集中することを確実に抑制できる。

本発明の位置検出装置の他の態様では、前記光検出器によって検出される検出値に基づいて前記対象物体の平面位置情報を取得する位置情報取得手段を備える。

この態様によれば、位置情報取得手段は、例えば、光検出器によって検出される検出値に基づいて、第１、第２、第３及び第４位置検出光のうち２つの位置検出光についての光量比、位相差などのデータを導出し、このデータから検出平面範囲内における対象物体の平面位置情報を取得する。よって、検出平面範囲内における対象物体の平面位置を確実に検出することができる。尚、位置情報取得手段は、例えばプロセッサ、メモリ等を備えて構成される。位置情報取得手段は、位置検出装置自体に含まれる必要はなく、例えば、位置検出装置が搭載される電子機器内の例えばＭＰＵ（Micro Processing Unit）や電子回路を含む制御部によって構成されてもよい。但し、位置検出装置自体が位置情報取得手段を備えることで、取得した平面位置情報をそのまま搭載されるべき電子機器に出力することができるというメリットもある。

本発明の電気光学装置は上記課題を解決するために、上述した本発明に係る位置検出装置（但し、その各種態様も含む）と、少なくとも一部が前記検出平面範囲と重なる表示領域を有する電気光学パネルと、を備える。

本発明の電気光学装置によれば、上述した位置検出装置を備えるので、低コストで製造可能であると共に、電気光学パネルの表示領域における対象物体の平面位置を確実に検出することが可能となる。

本発明の電子機器は上記課題を解決するために、上述した本発明の電気光学装置（但し、その各種態様も含む）を具備してなる。

本発明の電子機器によれば、上述した本発明の電気光学装置を具備してなるので、低コストで製造可能であると共に表示領域における対象物体の平面位置を確実に検出可能な、カーナビゲーションシステム、テレビ、携帯電話、電子手帳、ワードプロセッサ、ビューファインダ型又はモニタ直視型のビデオテープレコーダ、ワークステーション、テレビ電話、ＰＯＳ端末、タッチパネルなどの各種電子機器を実現できる。また、本発明の電子機器として、例えば電子ペーパなどの電気泳動装置、電子放出装置（Field Emission Display及びConduction Electron-Emitter Display）、これら電気泳動装置、電子放出装置を用いた表示装置を実現することも可能である。

本発明の作用及び他の利得は次に説明する実施するための最良の形態から明らかにされる。

第１実施形態に係る液晶装置の全体構成を示す分解斜視図である。 第１実施形態に係る液晶装置の全体構成を模式的に示す断面図である。 第１実施形態に係る位置検出ユニットの構成を示す平面図である。 第１実施形態における、位置検出ユニットの導光板内での位置検出光の集中度合いを模式的に示す模式図である。 比較例における、図４と同趣旨の模式図である。 本発明に係る電気光学装置を適用した電子機器の一例たるカーナビゲーションシステムの構成を示す斜視図である。

以下では、本発明の実施形態について図を参照しつつ説明する。尚、以下の実施形態では、本発明の位置検出装置を備える電気光学装置として、液晶装置を例にとる。

＜第１実施形態＞
本発明の第１実施形態について、図１から図４を参照して説明する。

先ず、本実施形態に係る液晶装置の全体構成について、図１及び図２を参照して説明する。

図１は、本実施形態に係る液晶装置の全体構成を示す分解斜視図であり、図２は、本実施形態に係る液晶装置の全体構成を模式的に示す断面図である。

図１及び図２において、本実施形態に係る液晶装置１００は、液晶パネル２０と、照明ユニット４０と、位置検出ユニット１０と、光反射板４１と、光学シート１６と、光検出器１５とを備えている。尚、位置検出ユニット１０及び光検出器１５が、本発明に係る「位置検出装置」の一例を構成する。即ち、本実施形態に係る位置検出装置は、位置検出ユニット１０と、光検出器１５とを備えている。また、本実施形態に係る位置検出装置は、後述するように、液晶パネル２０の表示領域２０Ｒに一致する検出平面範囲１０Ｒにおける対象物体Ｏｂの平面位置を検出することが可能に構成されている。但し、検出平面範囲１０Ｒは、表示領域２０Ｒの少なくとも一部に平面的に重なっていればよく、表示領域２０Ｒに完全に一致していなくてもよい。

液晶パネル２０は、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）等のスイッチング素子によって液晶素子を駆動するアクティブマトリクス駆動方式の表示パネルであり、表示領域２０Ｒにおいて画像を表示することが可能に構成されている。尚、液晶パネル２０は、本発明に係る「電気光学パネル」の一例である。

液晶パネル２０は、例えばガラス等の透光性材料から夫々形成された第１基板２１及び第２基板２２間に液晶層２４（図２参照）が挟持された構造を有する透過型の液晶パネルとして構成されている。第１基板２１及び第２基板２２は、枠状のシール材２３によって互いに貼り合わされている。この枠状のシール材２３によって規定される領域に液晶層２４が設けられている。尚、本発明では、液晶パネル２０は、特定の構成に限定されず、周知の種々の構成を採り得る。

より具体的には、液晶パネル２０の第１基板２１には、第２基板２２の外形より周囲に張り出した基板張出部２１ｔが設けられている。基板張出部２１ｔ（より正確には、基板張出部２１ｔにおける第２基板２２側の表面）上には、例えば液晶パネル２０を駆動するための駆動回路等を含む電子部品２５や、例えばフレキシブル配線基板（ＦＰＣ：Flexible Printed Circuit）等の配線部材２６が実装されている。但し、基板張出部２１ｔ上には、電子部品２５及び配線部材２６のうち配線部材２６のみが実装されていてもよいし、電子部品２５及び配線部材２６のいずれも実装されていなくてもよい。尚、第１基板２１及び第２基板２２の外面側には、必要に応じて、偏光板（図示省略）が配置されてもよい。

図２に示すように、液晶パネル２０の視認側（即ち、操作側）には透光性（或いは光透過性）を有する表装板３０が配置されている。表装板３０の外面（即ち、液晶パネル２０とは反対側の面、つまり、視認側の面）上に後述する光検出器１５が配置されている。また、表装板２０の外面側には、液晶装置１００を保持固定するための枠体や液晶装置１００を搭載する電子機器の筐体などで構成される表面板３１（図２中、二点鎖線で示す）が配置されている。この表面板３１には、表装板３０のうち液晶パネル２０の表示領域２０Ｒ（言い換えれば、本実施形態に係る位置検出装置の検出平面範囲１０Ｒ）を露出させる開口部３１ａが設けられている。

図１及び図２において、照明ユニット４０は、照明用光源４１と、照明用導光板４３とを有しており、液晶パネル２０に対して照射光Ｌ４を照射するバックライトとして機能することが可能に構成されている。

照明用光源４１は、例えばＬＥＤ（Light Emitting Diode）等の発光素子で構成され、図示しない駆動回路から出力される駆動信号に応じて例えば白色の照射光Ｌ４を放出する。本実施形態では、複数の照明用光源４１が、照明用導光板４３の一側面である光入射面（或いは入光端面）４３ａに沿って配列されている。液晶装置１００の動作時には、照明用光源４１からの照射光Ｌ４が照明用導光板４３の光入射面４３ａに入射される。

照明用導光板４３は、透光性材料から形成されており、光入射面４３ａに入射される照明用光源４１からの照射光Ｌ４を、液晶パネル２０が配置される側の光出射面４３ｓから出射して、液晶パネル４０へと導くライトガイドとして機能する。

位置検出ユニット１０は、後述する光検出器１５と共に、本実施形態に係る位置検出装置を構成している。位置検出ユニット１０は、位置検出用光源１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ及び１２Ｄと、導光板１３とを備えている。尚、以下では、位置検出用光源１２Ａを「第１の位置検出用光源１２Ａ」、位置検出用光源１２Ｂを「第２の位置検出用光源１２Ｂ」、位置検出用光源１２Ｃを「第３の位置検出用光源１２Ｃ」、位置検出用光源１２Ｄを「第４の位置検出用光源１２Ｄ」と適宜呼ぶ。第１の位置検出用光源１２Ａは、本発明に係る「第１位置検出光源」の一例であり、第２の位置検出用光源１２Ｂは、本発明に係る「第２位置検出光源」の一例であり、第３の位置検出用光源１２Ｃは、本発明に係る「第３位置検出光源」の一例であり、第４の位置検出用光源１２Ａは、本発明に係る「第４位置検出光源」の一例である。

位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄは、例えばＬＥＤ等の発光素子で構成され、図示しない駆動回路から出力される駆動信号に応じて例えば赤外線である位置検出光Ｌ２ａ、Ｌ２ｂ、Ｌ２ｃ及びＬ２ｄを放出する。位置検出光は、特に限定されないが、信号処理等によって外光と区別して検出可能なものが好ましく、可視光と波長分布が異なるか、或いは、点滅するなど変調が加えられることで発光態様が異なることが好ましい。また、例えば指やタッチペン等の対象物体Ｏｂにより効率的に反射される波長域を有することが好ましい。例えば、対象物体Ｏｂが指等の人体であれば、人体の表面で反射率の高い赤外線（特に菓子光領域に近い近赤外線、例えば波長で８５０ｎｍ付近）であることが好ましい。

位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄは、導光板１３の４つの側面１３ａ、１３ｂ、１３ｃ及び１３ｄにそれぞれ対向するように配置されている。即ち、位置検出用光源１２Ａは、その発光面が導光板１３の側面１３ａに対向するように配置されており、位置検出用光源１２Ｂは、その発光面が導光板１３の側面１３ａに対向する側面１３ｂに対向するように配置されており、位置検出用光源１２Ｃは、その発光面が導光板１３の側面１３ａに隣接する側面１３ｃに対向するように配置されており、位置検出用光源１２Ｄは、その発光面が導光板１３の側面１３ｃに対向する側面１３ｄに対向するように配置されている。液晶装置１００の動作時には、位置検出用光源１２Ａからの位置検出光Ｌ２ａが導光板１３の側面１３ａに入射され、位置検出用光源１２Ｂからの位置検出光Ｌ２ｂが導光板１３の側面１３ｂに入射され、位置検出用光源１２Ｃからの位置検出光Ｌ２ｃが導光板１３の側面１３ｃに入射され、位置検出用光源１２Ｄからの位置検出光Ｌ２ｄが導光板１３の側面１３ｄに入射される。よって、位置検出光Ｌ２ａと位置検出光Ｌ２ｂとは、導光板１３の内部を図中Ｘ方向に沿って互いに逆向きに伝搬しながら、それらの伝搬方向に沿って徐々に光出射面１３ｓから出射される。同様に、位置検出光Ｌ２ｃと位置検出光Ｌ２ｄとは、導光板１３の内部を図中Ｙ方向に沿って互いに逆向きに伝搬しながら、それらの伝搬方向に沿って徐々に光出射面１３ｓから出射される。

導光板１３は、例えばポリカーボネートやアクリル樹脂等の透光性材料から形成されている。本実施形態では、導光板１３は、平面視矩形状で全体として平板状に構成されている。導光板１３の４つの側面１３ａ〜１３ｄに、上述した位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄが１つずつ設けられている。

導光板１３の光出射面１３ｓ又はこの光出射面１３の反対の背面である光反射面１３ｔには、図示しない表面凹凸構造、プリズム構造、散乱層などが設けられ、このような光散乱構造によって、導光板１３の側面１３ａ〜１３ｄから入射して内部を伝搬する光は、その伝搬方向に進むに従って徐々に偏向されて光出射面１３ｓから出射するように構成されている。この結果、位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄは並行して導光板１３の光出射面１３ｓから面状に放出される。例えば、位置検出光Ｌ２ａは、側面１３ａから側面１３ｂに向けて導光板１３の内部を伝搬しながら徐々に光出射面１３ｓから放出されていく。

導光板１３の光出射面１３ｓから面状に放出された位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄは、照射用導光板４３、光学シート１６、液晶パネル２０及び表装板３０を透過して、表装板３０の視認側（即ち、操作側、つまり、対象物体Ｏｂが配置される側）の検出平面範囲１０Ｒ全体から出射される。表装板３０の視認側に例えば指等の対象物体Ｏｂが配置されると、検出平面範囲１０Ｒから出射された位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄが対象物体Ｏｂによって反射され、その反射光の一部が後述する光検出器１５によって検出される。

尚、位置検出ユニット１０の構成については、後に図３を参照して説明を加える。

光反射板１４は、例えば反射シートから構成されており、導光板１３の光反射面１３ｔに対向するように配置されている。光反射板１４は、導光板１３の光反射面１３ｔから出射された光を反射して、導光板１３の内部へ戻す。

光学シート１６は、導光板１３の光出射面１３ｓ側（本実施形態では、照明用導光板４３の光出射面４３ｓ側）に配置されている。光学シート１６は、位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄや照明光Ｌ４の均一化を図るための光拡散板、位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄや照明光Ｌ４の指向性を高めるためのプリズムシート等の集光板などの光学シートである。尚、光学シート１６としては、導光板１３の光出射面１３から出射される位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄの出射角（光出射面１３ｓの法線方向との角度）が小さくなるように屈折させるための集光シートが用いられることが好ましい。これによって位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄが効率的に視認側（即ち、操作側）に出射され、高精度の、しかも安定した位置検出が可能となるように構成できる。

光検出器１５は、上述した表装板３０の外面上に配置されている。光検出器１５は、例えばフォトダイオード等の受光素子で構成され、上述した位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄ（即ち、対象物体Ｏｂによって反射された位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄ）の強度を検出可能となるように構成されている。例えば、位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄが赤外線であれば、光検出器１５も赤外線に感度を有する受光素子で構成される。光検出器１５の受光感度を位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄの波長域を選択的に検出できるように選定することにより、外光などの他の光による影響を低減できる。

次に、光検出器１５によって検出される検出値に基づいて検出平面範囲１０Ｒにおける対象物体Ｏｂの平面位置情報（位置座標）を取得する取得方法について説明する。この平面位置情報を取得する方法としては種々のものが考えられるが、例えば、その一例として、２つの位置検出光の検出光量の比率に基づいてそれらの減衰係数の比率を求め、この減衰係数の比率から両位置検出光の伝播距離を求めることにより、対応する２つの光源を結ぶ方向の位置座標を求める方法が挙げられる。

より具体的には、２つの位置検出用光源として第１の位置検出用光源１２Ａ及び第２の位置検出用光源１２Ｂを用いる場合を例に挙げて説明すると、第１の位置検出用光源１２Ａの制御量（例えば電流量）、変換係数及び放出光量をそれぞれＩａ、ｋ及びＥａとし、第２の位置検出用光源１２Ｂの制御量（例えば電流量）、変換係数及び放出光量をそれぞれＩｂ、ｋ及びＥｂとすれば、Ｅａ＝ｋ・Ｉａ、Ｅｂ＝ｋ・Ｉｂとなる。また、位置検出光Ｌ２ａの減衰係数及び検出光量をそれぞれｆａ及びＧａとし、位置検出光Ｌ２ｂの減衰係数及び検出光量をそれぞれｆｂ及びＧｂとすれば、Ｇａ＝ｆａ・Ｅａ＝ｆａ・ｋ・Ｉａ、Ｇｂ＝ｆｂ・Ｅｂ＝ｆｂ・ｋ・Ｉｂとなる。

従って、光検出器１５において両位置検出光の検出光量の比であるＧａ／Ｇｂが検出できるとすれば、Ｇａ／Ｇｂ＝（ｆａ・Ｅａ）／（ｆｂ・Ｅｂ）＝（ｆａ／ｆｂ）・（Ｉａ／Ｉｂ）となるから、放出光量の比Ｅａ／Ｅｂ及び制御量の比Ｉａ／Ｉｂに相当する値が分かれば、減衰係数の比ｆａ／ｆｂが判明する。この減衰係数の比と両位置検出光の伝播距離との比の間には正の相関があるので、この相関関係を予め設定しておくことで、対象物体Ｏｂの平面位置情報（第１の位置検出光源１２Ａから第２の位置検出光源１２Ｂへ向かう方向の位置座標）を得ることができる。

上述した減衰係数の比ｆａ／ｆｂを求める方法としては、例えば、第１の位置検出用光源１２Ａと第２の位置検出用光源１２Ｂとを逆相で点滅（例えば、矩形波状若しくは正弦波状の駆動信号を伝播距離の差に起因する位相差が無視できる周波数で相互に１８０度の位相差を持つように動作）させた上で、検出光量の波形を解析する。より現実的には、例えば、一方の制御量Ｉａを固定し（Ｉａ＝Ｉｍ）、検出波形が観測できなくなるように（即ち、検出光量の比Ｇａ／Ｇｂが０となるように）他方の制御量Ｉｂを制御し、このときの制御量Ｉｂ＝Ｉｍ・（ｆａ／ｆｂ）から上述した減衰係数の比（ｆａ／ｆｂ）を導出する。

また、両制御量の和が常に一定Ｉｍ＝Ｉａ＋Ｉｂとなるように制御してもよい。この場合には、Ｉｂ＝Ｉｍ・Ｉｂ／（ｆａ＋ｆｂ）となるので、ｆｂ／（ｆａ＋ｆｂ）＝αとすると、ｆａ／ｆｂ＝（１−α）／αにより、減衰係数の比が求まる。

本実施形態の場合、対象物体Ｏｂの図中Ｘ方向の位置情報は、第１の位置検出用光源１２Ａと第２の位置検出用光源１２Ｂとを相互に逆相で駆動することで取得することができる。また、同様に、対象物体Ｏｂの図中Ｙ方向の位置情報は、第３の位置検出用光源１２Ｃと第４の位置検出用光源１２Ｄとを相互に逆相で駆動することで取得することができる。従って、制御系において上記Ｘ方向及びＹ方向の検出動作を順次行うことにより、検出平面範囲１０Ｒにおける対象物体Ｏｂの位置座標を取得できる。

上述した対象物体Ｏｂの平面位置情報の取得は、例えば電子部品２５の一部として含まれるマイクロプロセッサ等から構成される位置情報取得手段によって行われる。尚、位置情報取得手段は、所定のソフトウエア（動作プログラム）を実行することによって平面位置情報を取得する構成としてもよいし、例えば論理回路等のハードウエアを用いて所定の処理を行うことで平面位置情報を取得する構成としてもよい。また、このような位置情報取得手段は、液晶装置１００の一部として組み込まれていてもよいし、液晶装置１００が搭載される電子機器の内部において構成されていてもよい。

尚、平面位置情報の取得方法としては、上述したような導光板１３の内部の伝搬距離に対応する第１の位置検出光と第２の位置検出光との光量比に基づく方法の他、例えば、導光板１３の内部の伝搬距離に対応する第１の位置検出光と第２の位置検出光の位相差に基づく方法も考えられる。この場合には、当該位相差の大小と上記伝搬距離の差との関係に応じて対象物体Ｏｂの平面位置情報を算出することができる。

以上のように、本実施形態に係る位置検出装置によれば、対象物体Ｏｂによって反射される位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄを光検出器１５によって検出することにより、検出された検出値に基づいて、例えば、位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄの光量比や位相差等のデータを導出でき、このデータから対象物体Ｏｂの平面位置情報を取得することができる（即ち、検出平面範囲１０Ｒ内における対象物体Ｏｂの平面位置を検出することができる）。

更に、本実施形態では特に、４つの位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄからの光を導光板１３の光出射面１３ｓから平面状の光として検出平面範囲１０Ｒに対して出射させ、対象物体Ｏｂによって反射された光を光検出器１５によって検出するという簡易な構成を有しているので、仮に、検出平面範囲１０Ｒの周辺に、分解能に対応する多数の光源及び光検出器或いは光スイッチや導光構造などを配列させる場合と比較して、光源、光検出器等の数が少なく、低コストかつ低消費電力を図ることが可能である。

次に、位置検出ユニット１０の構成について、図３を参照して説明を加える。

図３は、本実施形態に係る位置検出ユニット１０の構成を示す平面図である。

図３において、本実施形態に係る位置検出ユニット１０は、上述したように、矩形状の導光板１３と、位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄとを備えている。

本実施形態では特に、位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄは、それぞれ、導光板１３の４つの側面（即ち、側面１３ａ、１３ｂ、１３ｃ及び１３ｄ）のうち互いに異なる側面に対向するように配置されている。言い換えれば、位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄの各々の発光面は、導光板１３の光出射面１３ｓの法線方向から見て、導光板１３の４つの辺のうち互いに異なる辺に対向している。更に、位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄは、導光板１３の４つの角部（即ち、角部１３ｅ、１３ｆ、１３ｇ及び１３ｈ）のうち互いに異なる角部にそれぞれ配置されている。

具体的には、第１の位置検出用光源１２Ａは、その発光面が導光板１３の側面１３ａに対向するように角部１３ｅ（即ち、側面１３ａ及び１３ｃによって規定される角部）に配置されており、第２の位置検出用光源１２Ｂは、その発光面が導光板１３の側面１３ａに対向する側面１３ｂに対向するように角部１３ｆ（即ち、側面１３ｂ及び１３ｄによって規定される角部）に配置されており、第３の位置検出用光源１２Ｃは、その発光面が導光板１３の側面１３ａに隣接する側面１３ｃに対向するように角部１３ｇ（側面１３ｃ及び１３ｂによって規定される角部）に配置されており、第４の位置検出用光源１２Ｄは、その発光面が導光板１３の側面１３ｃに対向する側面１３ｄに対向するように角部１３ｈ（側面１３ｄ及び１３ａによって規定される角部）に配置されている。

このように構成された位置検出ユニット１０によれば、位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄの光出射面１３ｓ内における均一性を高めることができる。このような本実施形態に特有の効果について、図４及び図５を参照して説明する。

本実施形態では、２つの位置検出用光源として第１の位置検出用光源１２Ａ及び第２の位置検出用光源１２Ｂを用いる場合、すなわち位置検出光源を単独で点灯する例に挙げて説明してきた。しかし、隣接する２つの位置検出用光源を同時に点灯させることによって位置検出することもできる。具体的には、たとえば図４に示す、第１の位置検出用光源１２Ａ及び第３の位置検出用光源１２Ｃから放射される光と、第２の位置検出用光源１２Ｂ及び第４の位置検出用光源１２Ｄから放射される光とによって、側面１３ａ、１３ｂに沿った方向の位置情報を取得することができ、第１の位置検出用光源１２Ａ及び第４の位置検出用光源１２Ｄから放射される光と、第２位置検出用光源１２Ｂ及び第３位置検出用光源１２Ｃから放射される光とによって、側面１３ｃ、１３ｄに沿った方向の位置情報を取得することができる。

図４は、本実施形態における、位置検出ユニットの導光板内での位置検出光の集中度合いを模式的に示す模式図である。図５は、比較例における、図４と同趣旨の模式図である。

図４に示すように、本実施形態に係る位置検出ユニット１０は、図３を参照して上述したように構成されているので、位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄからの光が集中してしまうことを抑制或いは防止できる。即ち、本実施形態によれば、例えば、第２の位置検出用光源１２Ｂからの位置検出光Ｌ２ｂのうち、側面１３ａに向かって進む光と側面１３ｃに向って進み側面１３ｃにおいて反射された光とが交差する領域を領域Ｒ２とした場合、第３の位置検出用光源１２Ｃから第２の位置検出用光源１２Ｂからの位置検出光Ｌ２ｂと同様の角度で出射した位置検出光Ｌ２ｃは、いずれも側面１３ｄに向かって進み、異なる角度で反射するので、領域Ｒ２に集中することはない。すなわち、第２の位置検出用光源１２Ｂと第３の位置検出用光源１２Ｃが導光板１３に対して非対称に配置されているため、位置検出光Ｌ２ｂと位置検出光Ｌ２ｃとが同一の領域に集中することを防止できる。

ここで、図５に示す比較例のように、仮に、４つの位置検出用光源９１２Ａ、９１２Ｂ、９１２Ｃ及び９１２Ｄが、導光板１３の４つの角部に１つずつ、各々の発光面が導光板１３の中央を向くように、すなわち、導光板に対して対称に配置される場合には、導光板１３内に入射された各光源光が導光板１３の側面で反射されることに起因して、導光板１３内で光が局所的に集中してしまうおそれがある。この比較例によれば、例えば、図５に一例として示すように、位置検出用光源９１２Ｂからの位置検出光Ｌ９１２ｂのうち、側面１３ａに向かって進む光と、側面１３ｃに向かって進み側面１３ｃにおいて反射された光と、位置検出用光源９１２Ｃからの位置検出光Ｌ９１２ｃのうち、側面１３ａに向かって進む光と、側面１３ｄに向かって進み側面１３ｄにおいて反射された光とが領域Ｒ３に集中してしまうおそれがある。

しかるに本実施形態によれば、上述したように、４つの位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄは、それぞれ、導光板１３の４つの側面のうち互いに異なる側面に対向するように、互いに異なる角部に配置されており、各光源の発光面が互いに異なる方向を向いているので、図４を参照して上述したように、例えば、位置検出光Ｌ２ｂのうち、側面１３ａに向かって進む光と側面１３ｃに向って進み側面１３ｃにおいて反射された光とが交差する領域を領域Ｒ２とした場合、第３の位置検出用光源１２Ｃから第２の位置検出用光源１２Ｂからの位置検出光Ｌ２ｂと同様の角度で出射した位置検出光Ｌ２ｃは、いずれも側面１３ｄに向かって進み、異なる角度で反射するので、領域Ｒ２に集中することはない。従って、図５を参照して上述したような比較例と比較して、導光板１３内で光が局所的に集中してしまうことを抑制或いは防止でき、位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄの光出射面１３ｓ内における均一性を高めることができる。これにより、検出平面範囲１０Ｒ内における対象物体Ｏｂの平面位置をより確実に或いは精度良く検出することが可能となる。尚、このような位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄの光出射面１３ｓ内における均一性を高めるという効果は、４つの位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄが、それぞれ、導光板１３の４つの側面のうち互いに異なる側面に対向するように、互いに異なる角部に配置されることにより得られるが、４つの位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄは、必ずしも角部に配置されていなくてもよい。４つの位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄが、導光板１３の角部に配置されていなくても、導光板１３の４つの側面のうち互いに異なる側面に対向するように配置されることにより、本発明の効果を相応に得ることができる。但し、位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄの光出射面１３ｓ内における均一性をより一層高めるという観点からは、４つの位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄは、導光板１３の４つの角部のうち互いに異なる角部寄りに配置されるのが好ましい。

＜電子機器＞
次に、上述した実施形態に係る液晶装置を適用可能な電子機器の具体例について、図６を参照して説明する。

ここでは、上述した実施形態に係る位置検出装置を備えた液晶装置を、車載用のカーナビゲーションシステムの表示部に適用した例について説明する。図６は、カーナビゲーションシステムの構成を示す斜視図である。

図６に示すように、カーナビゲーションシステム１２００は、本体１２１０と、この本体１２１０に接続された表示部１２２０とを備えている。本体１２１０には、操作ボタン等を配設した操作面１２１１が設けられると共に、ＤＶＤ等の記録媒体の導入口１２１２が設けられている。表示部１２２０の内部には、上述した実施形態に係る液晶装置１００が格納されており液晶装置１００の表示領域２０Ｒに形成される画像、即ち、ナビゲーション画像の表示が表示部１２２０の表示画面１２２０ａにて視認されるように構成されている。また、表示画面１２２０ａ上に例えば指やタッチペン等の対象物体を配置することで、上述した位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄが反射され、光検出器１５によって検出されることにより、表示画面１２２０ａ上の対象物体Ｏｂの位置情報を入力することができるように構成されている。

尚、図６を参照して説明した電子機器の他にも、可搬型のパーソナルコンピュータ、携帯電話、テレビ、ビューファインダ型、モニタ直視型のビデオテープレコーダ、ページャ、電子手帳、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、ＰＯＳ端末等が挙げられる。そして、これらの各種電子機器に適用可能なのは言うまでもない。

また本発明は、上述の実施形態で説明した液晶装置以外にも、シリコン基板上に素子を形成する反射型液晶装置（ＬＣＯＳ）、プラズマディスプレイ（ＰＤＰ）、電界放出型ディスプレイ（ＦＥＤ、ＳＥＤ）、有機ＥＬディスプレイ、デジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）、電気泳動装置等にも適用可能である。

本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う位置検出装置、電気光学装置及び電子機器もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。

１０…位置検出ユニット、１０Ｒ…検出平面範囲、１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄ…位置検出用光源、１３…導光板、１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ…側面、１３ｓ…光出射面、１５…光検出器、２０…液晶パネル、２０Ｒ…表示領域、１００…液晶装置

Claims (7)

1. 矩形状の検出平面範囲内における対象物体の平面位置を検出する位置検出装置であって、
   前記検出平面範囲に対して位置検出光を出射するための光出射面を有する矩形状の導光板と、
   前記導光板の４つの側面のうち第１側面に対向するように配置された第１位置検出光源と、
   前記導光板の４つの側面のうち前記第１側面に対向する第２側面に対向するように配置された第２位置検出光源と、
   前記導光板の４つの側面のうち前記第１及び第２側面と異なる第３側面に対向するように配置された第３位置検出光源と、
   前記導光板の４つの側面のうち前記第３側面に対向する第４側面に対向するように配置された第４位置検出光源と、
   前記第１、第２、第３及び第４位置検出光源からの光が前記光出射面から出射されて前記対象物体によって反射された光を検出する光検出器と、
   を備えることを特徴とする位置検出装置。
2. 前記第１、第２、第３及び第４位置検出光源は、前記導光板の４つの角部のうち互いに異なる角部寄りに夫々配置されることを特徴とする請求項１に記載の位置検出装置。
3. 前記第１、第２、第３及び第４位置検出光源は、隣接する２つの位置検出光源は導光板に対して非対称に配置されていること特徴とする請求項１又は２に記載の位置検出装置。
4. 前記第１、第２、第３及び第４位置検出光源は、隣接する２つの位置検出光源を同時に点灯することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の位置検出装置。
5. 前記光検出器によって検出される検出値に基づいて前記対象物体の平面位置情報を取得する位置情報取得手段を備えることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の位置検出装置。
6. 請求項１から５のいずれか一項に記載の位置検出装置と、
   少なくとも一部が前記検出平面範囲と重なる表示領域を有する電気光学パネルと、
   を備えることを特徴とする電気光学装置。
7. 請求項６に記載の電気光学装置を具備してなることを特徴とする電子機器。

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