JP5056024B2 - 表示装置用の2次元入力装置と、表示装置、及び表示方法 - Google Patents
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Description
下記の特許文献1には、透明性を確保しながらタッチパネルの滲みを軽減することが出来、さらには、表示装置の強度の向上を図ることができるなどの効果を奏するタッチパネルを有する表示装置について記載されている。このように、タッチパネルを有する表示装置においては、様々な研究がなされている。
すなわち、本発明の表示装置用の2次元入力装置は、透明な基材上に、第1の透明導電膜および第2の透明導電膜によって狭持された透明な太陽電池が形成されてなる2次元入力装置本体と、2次元入力装置本体に光を照射することによって発生する光起電力効果による電圧又は電流を、2次元的に読み込み、光照射位置を特定する位置検知回路とを有し、第1及び第2の透明導電膜が、それぞれ複数に分割されて、互いに直交するように配置され、光照射位置の特定は、第1及び第2の透明導電膜を順次、又は同時に読み取り、最大の起電力を発生する前記第1及び第2の透明導電膜を検出することによってなされることを特徴とする。
また、本発明の表示装置用の2次元入力装置は、透明な基材上に、第1の透明導電膜および第2の透明導電膜によって狭持された透明な太陽電池が形成されてなる2次元入力装置本体と、2次元入力装置本体に光を照射することによって発生する光起電力効果による電圧又は電流を2次元的に読み込み、光照射位置を特定する位置検知回路とを有し、第1及び第2の透明導電膜が、透明な太陽電池の上下面のxy平面上に一様に形成され、第1の透明導電膜のx方向の一対の辺部分に電極が形成され、第2の透明導電膜のy方向の一対の辺部分に電極が形成されており、第1及び第2の透明導電膜上での電極から光照射位置までの距離によって決まる抵抗値によって分圧される電圧を、x方向及びy方向で順次、又は同時に読み取り、その電圧比から前記光照射位置を特定することを特徴とする。
また、本発明の表示装置用の2次元入力装置は、透明な基材上に、第1の透明導電膜および第2の透明導電膜によって狭持された透明な太陽電池が形成されてなる2次元入力装置本体と、2次元入力装置本体に光を照射することによって発生する光起電力効果による電圧又は電流を2次元的に読み込み、光照射位置を特定する位置検知回路とを有し、透明な太陽電池は、p型半導体とn型半導体の積層構造からなり、n型半導体は第2の透明導電膜を兼ねた構成であることを特徴とする。
また、本発明の表示装置は、透明な基材上に、第1の透明導電膜および第2の透明導電膜によって狭持された透明な太陽電池が形成されてなる2次元入力装置本体と、2次元入力装置本体に光を照射することによって発生する光起電力効果による電圧又は電流を2次元的に読み込み、光照射位置を特定する位置検知回路とを有し、第1及び第2の透明導電膜が、透明な太陽電池の上下面のxy平面上に一様に形成され、第1の透明導電膜のx方向の一対の辺部分に電極が形成され、第2の透明導電膜のy方向の一対の辺部分に電極が形成されており、第1及び第2の透明導電膜上での電極から光照射位置までの距離によって決まる抵抗値によって分圧される電圧を、x方向及びy方向で順次、又は同時に読み取り、その電圧比から光照射位置を特定する2次元入力装置を表示面に備えることを特徴とする。
また、本発明の表示装置は、透明な基材上に、第1の透明導電膜および第2の透明導電膜によって狭持された透明な太陽電池が形成されてなる2次元入力装置本体と、2次元入力装置本体に光を照射することによって発生する光起電力効果による電圧又は電流を2次元的に読み込み、光照射位置を特定する位置検知回路とを有し、透明な太陽電池は、p型半導体とn型半導体の積層構造からなり、n型半導体は第2の透明導電膜を兼ねた構成である2次元入力装置を表示面に備えることを特徴とする。
また、本発明の表示方法は、透明な基材上に、第1の透明導電膜および第2の透明導電膜によって狭持された透明な太陽電池が形成されてなる2次元入力装置本体と、2次元入力装置本体に光を照射することによって発生する光起電力効果による電圧又は電流を2次元的に読み込み、光照射位置を特定する位置検知回路とを有し、第1及び第2の透明導電膜が、透明な太陽電池の上下面のxy平面上に一様に形成され、第1の透明導電膜のx方向の一対の辺部分に電極が形成され、第2の透明導電膜のy方向の一対の辺部分に電極が形成された2次元入力装置を備える表示装置の表示方法であって、第1及び第2の透明導電膜上での電極から光照射位置までの距離によって決まる抵抗値によって分圧される電圧を、x方向及びy方向で順次、又は同時に読み取り、その電圧比から前記光照射位置を特定し、光照射位置が特定されることにより、表示装置が駆動され、表示面の画像が操作されることを特徴とする。
また、本発明の表示方法は、透明な基材上に、第1の透明導電膜および第2の透明導電膜によって狭持された透明な太陽電池が形成されてなる2次元入力装置本体と、2次元入力装置本体に光を照射することによって発生する光起電力効果による電圧又は電流を2次元的に読み込み、光照射位置を特定する位置検知回路とを有し、透明な太陽電池は、p型半導体とn型半導体の積層構造からなり、n型半導体は第2の透明導電膜を兼ねた構成である2次元入力装置を備える表示装置の表示方法であって、光照射位置が特定されることにより、表示装置が駆動され、表示面の画像が操作されることを特徴とする。
pn接合型の太陽電池は、例えば、n型材料である酸化亜鉛(ZnO)、酸化錫(SnO2)などと、p型材料である窒素ドープの酸化亜鉛(ZnO:N)、銅アルミ酸化物(CuAlO2)、銅ガリウム酸化物(CuGaO2)、CuScO2、銅クロム酸化物(CuCrO2)、 銅インジウム酸化物(CuInO2)、銅イットリウム酸化物(CuYO2)、銀インジウム酸化物(AgInO2)などを積層して得ることが出来る。これらの透明基材上への形成方法としては、ゾル−ゲル法などの溶液法、蒸着やスパッタリングなどのPVD法(Physical Vapor Deposition)法や、CVD(Chemical Vapor Deposition)法などを利用することが出来る。
これらの金属、合金、金属窒化物、金属酸化物、金属酸窒化物を形成するには、ゾル−ゲル法などの溶液法、蒸着やスパッタリングなどのPVD法(Physical Vapor Deposition)法や、CVD(Chemical Vapor Deposition)法などを利用することが出来る。
また、上記のようなプラスチック基材表面は、ハードコートなどの被膜材科で被覆された物であっても良く、この被服材料によって、付着性、硬度、耐薬品性、耐久性、染色性などの諸物性を向上させることが可能である。ハードコートの膜厚は、通常1〜20μm程度である。ハードコート処理に関しては、上記特許文献3〜7に開示されている処理を用いることができる。
第1及び第2の透明導電膜5及び6を複数の短冊状に形成するには、あらかじめ、基材上の膜を形成したい部分に開口を有する所要のパターンのマスクを被せて成膜する方法や、全面に成膜した後に混酸を用いたウェットエッチング法や、レーザ光を用いたレーザエッチング法などで不要部分を除去する方法などが利用できる。
図3に、本実施の形態の2次元入力装置本体30と位置検知回路31とからなる2次元入力装置1の模式図を示す。図3の2次元入力装置本体30において、第1の透明導電膜5の電極からの端子がx方向にxn個、第2の透明導電膜6の電極からの端子がy方向にyn個設けられている。そして、本実施形態の位置検出回路31では、端子x1〜xnと端子y1〜ynとを順次接続される回路が構成されており、端子x1〜xnと端子y1〜ynとの端子間には、基準抵抗Rsが設けられている。基準抵抗Rsは、その両端に可動子32,33が接続され、一方の可動子32が端子y1〜ynに順次接続され、他方の可動子33が端子x1〜xnに順次接続されるように構成される。このような短冊状の透明導電膜5、6により構成される2次元入力装置本体30において、第2の透明基材9表面に照射された光の位置が検知される。光照射された位置12(光照射位置)においては、起電力が発生するため、端子x1〜xnと端子y1〜yn間に生じる起電力(電圧)を、順次または、同時に測定することで、光照射位置12を検知できる。本実施形態においては、起電力は、端子xnと端子yn間の基準抵抗Rsに電流を流すことで、基準抵抗両端の電圧として測定される。
以上のように、端子が密接しており、光照射位置12が複数の端子を跨ぐ場合には、光照射範囲のすべての端子に発生する起電力の分布曲線をとり、その頂点を算出することにより、二次元的に光照射位置12を検出できる。
第1の透明基材2として、厚さ0.5mmの無アルカリガラス板を用いた。まず、第1の透明基材2を真空中で300℃に加熱し、スパッタリング法により厚さ200nmの第1の透明導電膜5となるITO膜を、第1の透明基材2の片面に形成した。このITO膜を、フォトリソグラフィー法によって、レジストでマスキングし、エッチング液としてHCl(5%)とH2SO4(3%)の混合液を用い、ウェットエッチング法により、複数の短冊状の第1の透明導電膜5を得た。
そして、第2の透明導電膜6上部に、 第1の透明基材2に用いたガラス基板より一回り小さいサイズとなる、第2の透明基材9である無アルカリガラスをエポキシ接着剤で接着して、2次元入力装置1、すなわち2次元入力装置本体30を完成させた。
このように、各透明導電膜のx方向、y方向それぞれのラインを順次切り替えていき、光起電圧の発生量を検出することにより、光照射した部分の2次元位置情報を得ることが出来る。
図5は本実施の形態における2次元入力装置13、すなわちその2次元入力装置本体34の概略構成であり、図6は図5の概略断面構成である。図5及び図6において、図1に対応する部分には同一符号を付し、重複説明を省略する。
本実施の形態においては、透明太陽電池22を挟んで形成される第1の透明導電膜14及び第2の透明導電膜15は全面に一様に形成され、それぞれ一対の辺に、棒状の第1の電極16a,17a及び第2の電極16b,17bが形成される。第1の透明導電膜14においては、x方向の一対の辺に第1及び第2の電極16a,16bが形成され、第2の透明導電膜15においては、y方向の一対の辺に第1及び第2の電極17a,17bが形成される。それぞれの電極には電極取り出し配線18,19が接続されており、その配線18,19に位置検知回路35(図7参照)が接続される。本実施の形態においても、第1の実施形態と同様、第1の透明基材表面に照射された光が位置検知される。
図7は、本実施の形態の2次元入力装置本体34と位置検知回路35とからなる2次元入力装置13の模式図であり、図8は、その等価回路を示した図である。本実施の形態では、x方向の位置を検出ための位置検知回路35を示す。例えば光照射位置20が、第1の透過導電膜14の第1及び第2の電極16a,16b間の距離をx1:x2、第2の透過導電膜15の第1及び第2の電極17a,17b間の距離をy1:y2に分ける位置にあるとする。太陽電池22によって、光照射位置20には、起電力Veが発生し、このとき、透明導電膜14,15は、一種の抵抗膜として作用する。第1の透明導電膜14において、光照射位置20が電極16a,16b間をx1:x2に分ける位置に来たときの、光照射位置20とそれぞれの電極16a,16b間との抵抗値を、その光照射位置20と電極16a,16bとの間の距離に対応してRx1,Rx2とする。同様に、第2の透明導電膜15においても、光照射位置20が電極17a,17b間をy1:y2に分ける位置に来たときの、光照射位置20とそれぞれの電極17a,17b間との抵抗値を、その光照射位置20と電極17a,17bとの間の距離に対応してRy1、Ry2とする。また、第1の透明導電膜14と第2の透明導電膜15間には、基準抵抗Rsをもうける。基準抵抗Rsは、図8の例ではその一方端に可動子36が構成され、この可動子36が第1の透明導電膜14の電極16aと16bとに選択的に接続される。また、基準抵抗Rsの他方端は、第2の透明導電膜15の電極17a,17b共通接続される。図8に示すのは、x方向の位置を検出する等価回路21であるので、第1の透明導電体14におけるx方向の第1及び第2の電極16a,16bに、基準抵抗Rs側の可動子36を順次接続して、電圧比を算出し、光照射位置20のx位置を検出する。電圧比に基づくx方向の位置は、以下の式で求められる。
第1の透明基材2として、厚さ0.5mmの無アルカリガラス板を用いた。まず、第1の透明基材2を真空中で300℃に加熱し、スパッタリング法により厚さ200mmの第1の透明導電膜14となるITO膜を、第1の透明基材2の片面に形成した。
第2の透明導電膜15上部には、 第1の透明基材2に用いたガラス基板より一回り小さいサイズとなる、第2の透明基材9である無アルカリガラスをエポキシ接着剤で接着して、2次元入力装置13を完成させた。
次に、上記の接続を切り替えて、第1の透明導電膜14の第2の電極16bと第2の透明導電膜15における第1及び第2の電極17a,17bに、基準抵抗Rsを接続したところ、第1の透明導電膜14における第2の電極16aと光照射位置20の距離に応じた抵抗値Rx2を反映した電流I2が流れ、基準抵抗Rsの両端の電圧Vx2を得た。
このVx1とVx2の比を取ることにより、光照射量の大小に関わらず、光照射した部分のx方向の位置情報を得ることが出来る。
y方向においても、上述のxをy、yをxと読み替えることで、同様にVy1とVy2の電圧比を取ることにより、y方向の位置情報が得ることができる。
図10の、x方向の位置を検出する等価回路44に示すように、第1の透明導電体14におけるx方向の第1及び第2の電極16a,16bに、基準抵抗Rs側の可動子42を順次接続して、電圧比を算出し、光照射位置20のx位置を検出する。電圧比に基づくx方向の位置は、以下の式で求められる。
図11は、本発明の第4実施の形態に係る表示装置25の概略構成図であり、画像表示面27の前面に第1、第2又は第3の実施形態で用いられた2次元入力装置26を配置して構成されている。本実施の形態における2次元入力装置26は透明であるため、画像表示面27の画像は、2次元入力装置26を透過する。また、2次元入力装置26は、画像表示面27を全面覆うように形成される。このような構成の表示装置25においては、2次元入力装置26側にある光源29から出射された光が、画像表示面27の前面に配置された2次元入力装置26に照射され、その光照射により2次元入力装置26内の図示しない太陽電池において、光起電力効果による電圧又は電流が発生することにより光照射位置28が検出される。光照射位置28が検出されると、その検出信号により、表示装置25が駆動され、画像表示面27に表示される画像が操作される。本実施形態における光源は、画像表示光、外光(窓を通して入る太陽光)、部屋の照明光等と明確な区別が必要なため、発光波長帯域が狭く、かつ急峻な発光強度分布をもち、波長が420nm以下である発光ダイオードやレーザ光がより好ましい。
Claims (13)
- 透明な基材上に、第1の透明導電膜および第2の透明導電膜によって狭持された透明な太陽電池が形成されてなる2次元入力装置本体と、
前記2次元入力装置本体に光を照射することによって発生する光起電力効果による電圧又は電流を2次元的に読み込み、光照射位置を特定する位置検知回路とを有し、
前記第1及び第2の透明導電膜が、それぞれ複数に分割されて、互いに直交するように配置され、
前記光照射位置の特定は、前記第1及び第2の透明導電膜を順次、又は同時に読み取り、最大の起電力を発生する前記第1及び第2の透明導電膜を検出することによってなされる
2次元入力装置。 - 透明な基材上に、第1の透明導電膜および第2の透明導電膜によって狭持された透明な太陽電池が形成されてなる2次元入力装置本体と、
前記2次元入力装置本体に光を照射することによって発生する光起電力効果による電圧又は電流を2次元的に読み込み、光照射位置を特定する位置検知回路とを有し、
前記第1及び第2の透明導電膜が、前記透明な太陽電池の上下面のxy平面上に一様に形成され、
前記第1の透明導電膜のx方向の一対の辺部分に電極が形成され、前記第2の透明導電膜のy方向の一対の辺部分に電極が形成されており、
前記第1及び第2の透明導電膜上での前記電極から前記光照射位置までの距離によって決まる抵抗値によって分圧される電圧を、x方向及びy方向で順次、又は同時に読み取り、その電圧比から前記光照射位置を特定する
2次元入力装置。 - 透明な基材上に、第1の透明導電膜および第2の透明導電膜によって狭持された透明な太陽電池が形成されてなる2次元入力装置本体と、
前記2次元入力装置本体に光を照射することによって発生する光起電力効果による電圧又は電流を2次元的に読み込み、光照射位置を特定する位置検知回路とを有し、
前記透明な太陽電池は、p型半導体とn型半導体の積層構造からなり、
前記n型半導体は前記第2の透明導電膜を兼ねた構成である
2次元入力装置。 - 前記透明な太陽電池は、p型半導体とn型半導体の積層構造からなり、
前記n型半導体は前記第2の透明導電膜を兼ねた構成である
請求項1又は2に記載の2次元入力装置。 - 前記透明な太陽電池は、波長420nm以下の光に感度特性を有する
請求項1〜4のいずれか一項に記載の2次元入力装置。 - 透明な基材上に、第1の透明導電膜および第2の透明導電膜によって狭持された透明な太陽電池が形成されてなる2次元入力装置本体と、
前記2次元入力装置に光照射することによって発生する光起電力効果による電圧又は電流を、2次元的に読み込み、光照射位置を特定する電気的検知回路とを有し、
前記第1及び第2の透明導電膜が、それぞれ複数に分割されて、互いに直交するように配置され、前記光照射位置の特定は、前記第1及び第2の透明導電膜を順次、又は同時に読み取り、最大の起電力を発生する前記第1及び第2の透明導電膜を検出することによってなされる2次元入力装置を表示面に備える
表示装置。 - 透明な基材上に、第1の透明導電膜および第2の透明導電膜によって狭持された透明な太陽電池が形成されてなる2次元入力装置本体と、
前記2次元入力装置本体に光を照射することによって発生する光起電力効果による電圧又は電流を2次元的に読み込み、光照射位置を特定する位置検知回路とを有し、
前記第1及び第2の透明導電膜が、前記透明な太陽電池の上下面のxy平面上に一様に形成され、
前記第1の透明導電膜のx方向の一対の辺部分に電極が形成され、前記第2の透明導電膜のy方向の一対の辺部分に電極が形成されており、
前記第1及び第2の透明導電膜上での前記電極から前記光照射位置までの距離によって決まる抵抗値によって分圧される電圧を、x方向及びy方向で順次、又は同時に読み取り、その電圧比から前記光照射位置を特定する2次元入力装置を表示面に備える
表示装置。 - 透明な基材上に、第1の透明導電膜および第2の透明導電膜によって狭持された透明な太陽電池が形成されてなる2次元入力装置本体と、
前記2次元入力装置本体に光を照射することによって発生する光起電力効果による電圧又は電流を2次元的に読み込み、光照射位置を特定する位置検知回路とを有し、
前記透明な太陽電池は、p型半導体とn型半導体の積層構造からなり、
前記n型半導体は前記第2の透明導電膜を兼ねた構成である
2次元入力装置を表示面に備える
表示装置。 - 前記2次元入力装置が、前記表示面の前面板となっている
請求項6〜8のいずれかに記載の表示装置。 - 前記光照射は、波長420nm以下の光を出射することのできる光照射手段によってなされる
請求項6〜9のいずれかに記載の表示装置。 - 透明な基材上に、第1の透明導電膜および第2の透明導電膜によって狭持された透明な太陽電池が形成されてなる2次元入力装置本体と、
前記2次元入力装置本体に光を照射することによって発生する光起電力効果による電圧又は電流を2次元的に読み込み、光照射位置を特定する位置検知回路とを有し、
前記第1及び第2の透明導電膜が、それぞれ複数に分割されて、互いに直交するように配置された2次元入力装置を備える表示装置の表示方法であって、
前記光照射位置の特定は、前記第1及び第2の透明導電膜を順次、又は同時に読み取り、最大の起電力を発生する前記第1及び第2の透明導電膜を検出することによって行い、
前記光照射位置が特定されることにより、表示装置が駆動され、表示面の画像が操作される表示方法。 - 透明な基材上に、第1の透明導電膜および第2の透明導電膜によって狭持された透明な太陽電池が形成されてなる2次元入力装置本体と、
前記2次元入力装置本体に光を照射することによって発生する光起電力効果による電圧又は電流を2次元的に読み込み、光照射位置を特定する位置検知回路とを有し、
前記第1及び第2の透明導電膜が、前記透明な太陽電池の上下面のxy平面上に一様に形成され、
前記第1の透明導電膜のx方向の一対の辺部分に電極が形成され、前記第2の透明導電膜のy方向の一対の辺部分に電極が形成された2次元入力装置を備える表示装置の表示方法であって、
前記第1及び第2の透明導電膜上での前記電極から前記光照射位置までの距離によって決まる抵抗値によって分圧される電圧を、x方向及びy方向で順次、又は同時に読み取り、その電圧比から前記光照射位置を特定し、
前記光照射位置が特定されることにより、表示装置が駆動され、表示面の画像が操作される表示方法。 - 透明な基材上に、第1の透明導電膜および第2の透明導電膜によって狭持された透明な太陽電池が形成されてなる2次元入力装置本体と、
前記2次元入力装置本体に光を照射することによって発生する光起電力効果による電圧又は電流を2次元的に読み込み、光照射位置を特定する位置検知回路とを有し、
前記透明な太陽電池は、p型半導体とn型半導体の積層構造からなり、
前記n型半導体は前記第2の透明導電膜を兼ねた構成である2次元入力装置を備える表示装置の表示方法であって、
前記光照射位置が特定されることにより、表示装置が駆動され、表示面の画像が操作される表示方法。
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