JPH0587847B2 - - Google Patents

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JPH0587847B2
JPH0587847B2 JP26884189A JP26884189A JPH0587847B2 JP H0587847 B2 JPH0587847 B2 JP H0587847B2 JP 26884189 A JP26884189 A JP 26884189A JP 26884189 A JP26884189 A JP 26884189A JP H0587847 B2 JPH0587847 B2 JP H0587847B2
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    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/0412—Digitisers structurally integrated in a display
    • G—PHYSICS
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    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/042—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by opto-electronic means
    • G06F3/0421—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by opto-electronic means by interrupting or reflecting a light beam, e.g. optical touch-screen

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、集積液晶表示器用の光学式タツチパ
ネル装置に関する。
〔従来の技術〕
平面パネル液晶表示器は、通常、複数の行及び
列に配列された画素即ちピクセルの配列を含む。
液晶表示素子（以下LCDという）は、パネルに
光を反射又は投射する可視光源を含む。各ピクセ
ルは、いずれかのピクセルに関連する液晶材料の
分子配列を選択的に変更可能なドライブ回路によ
りアドレス可能である。LCDは、液晶材料の分
子配向を変更することにより、関連するピクセル
を通過する光の輝度に対応する変化を生じるよう
に構成される。ピクセルの配列全体は、パネルか
らの発出した光が像を形成するように駆動され
る。
光学式タツチパネル装置は、表示装置の入力機
構として使用されている。一般に、発光素子及び
受光素子の配列は、表示器の表示画面の周囲に取
り付けられ、表示画面に接近し、横切る光のビー
ムの面を形成する。一方の発光素子のグループ
は、Ｘ軸方向で画面の上部に沿つて配置され、Ｘ
発光素子と呼ばれる。Ｘ受光素子のグループは、
画面の下部沿つて、Ｘ発光素子に対して位置合わ
せされて配置される。他方の発光素子のグループ
は、Ｙ軸方向で画面の側部に沿つて配置され、Ｙ
発光素子と呼ばれる。Ｙ受光素子のグループは、
画面の他方の側部に沿つて、Ｙ発光素子に対し位
置合わせされて配置される。
通常、Ｘ発光素子は、表示画面の一方の側から
他方に向かつて、連続的に走査される。Ｘ受光素
子の出力信号は、Ｘ発光素子のビームの遮断を検
出するために監視される。この遮断は、表示画面
に近接した指又はスタイラスが存在することを意
味する。Ｙ発光素子は、表示画面の上部から下部
に連続的に走査される。Ｙ受光素子の出力信号
は、Ｙ発光素子のビームの遮断を検出するために
監視される。
スタイラスが表示画面の近傍に存在すると、遮
断されたＸ発光素子ビーム及びＹ発光素子ビーム
の位置を表すデータが、表示制御器に送られる。
このデータは、スタイラスのＸ及びＹ位置座標を
表す。次に、スタイラスの位置データに応答し
て、表示が所定の形式で変更される。
〔発明が解決しようとする課題〕
従来の光学式タツチパネル装置は、取り付け構
造に関連する多数の別個の部品（発光素子及び受
光素子）を使用している。これにより、、従来の
光学式パツチパネル装置の解像度は、表示画面に
並行して取り付け可能な発光素子及び受光素子の
最大数により制限される。その結果、タツチパネ
ルの解像度は、例えば、表示器のピクセル数より
低くなる。
したがつて、本発明の目的は、タツチパネルの
解像度が、取り付け可能な発光素子及び受光素子
の最大数に制限されない光学式タツチパネル装置
の提供にある。
〔課題を解決するための手段及び作用〕
本発明の光学式タツチパネル装置では、多数の
別個の部品及びそれに関連する取り付け構造を必
要とせず、表示のピクセル数に相当する解像度が
得られる。本発明の装置は、特に、複数の行及び
列から成るマトリクス状に配列された複数のピク
セルを有する液晶表示器を含む。各ピクセルは、
ピクセルを伝達する光の輝度を選択的に変えるた
めに、制御回路によりアドレス指定される。可視
光は表示パネルに投射され、ピクセルの最初及び
最後の列、ピクセルの最初及び最後の行を除い
て、ピクセルは従来の方法で制御されて、表示パ
ネル上に像を形成する。
発光素子は、ピクセルの最初の列及び行の下に
配置される。最初及び最後の列のピクセルと、最
初及び最後の行のピクセルとがオン又はオフに切
替えられ、夫々発光素子からの光を通過させたり
又は遮断する。即ち、最初の列及び行のピクセル
が同時にオン状態にされ、表示パネルを横切つて
投影する光ビームを生成する。そのために、ピク
セルの最初の行及び列の上に鏡が配置され、発光
素子からの光ビームを反射して、表示パネルの面
に対し平行に、光ビーム表示パネルを横断するよ
うにする。更に、ピクセルの最後の行及び列の上
にも鏡が配置され、表示パネルを横断した光ビー
ムを反射して、最後の行及び列のピクセルに向か
わせる。
受光素子は、ピクセルの最後の列及び行の下に
配置される。最後の列及び行のピクセルは、同時
に１個ずつオン状態にされる。そのとき、最後の
列のオン・ピクセルは、最初の列のオン・ピクセ
ルと同じ行にあり、最後の行のオン・ピクセル
は、最初の行のオン・ピクセルと同じ列にある。
操作者が、表示パネルに近接して指又はスタイ
ラスを置くと、２本の直交する光ビームの光路を
遮断され、この遮断が対応する受光素子の出力で
検出される。遮断された光ビームのＸ及びＹ位置
は、表示パネルに対するスタイラスの位置を表
す。
本発明の光学式タツチパネル装置は、複数の列
及び行から成るマトリクス状に配列された複数の
ピクセルを有し、各ピクセルの透明及び不透明状
態を制御して画像を形成する表示手段と、表示手
段の少なくとも一端部に配列されたピクセルに対
応して配置され、対応するピクセルが透明状態の
ときに、通過する光を発出する発光手段と、表示
手段の一端部と対向する他端部に配列されたピク
セル群に対応して配置され、対応するピクセルが
透明状態のときに、通過する光を検出する受光手
段と、発光手段から一端部のピクセルを通過した
光を、他端部の対応するピクセルに向ける反射手
段と、表示手段の一端部及び他端部の対向する１
対のピクセルを同時に透明状態になるように順次
制御する制御手段とを具えることを特徴とする。
〔実施例〕 第１図〜第３図は、本発明の光学式タツチパネ
ル装置１０を示す。好適な液晶表示器（LCD）
は、２枚の離間されたガラス板１４及び１５を含
む平面表示パネル１２を有する。従来のネマチツ
ク型液晶材料１３の薄層は、ガラス板１４及び１
５の間に封入される。一方のガラス板１４は、複
数の平行に離間された光学的に透明な電極１６
（以下、列電極という）を支持する。この列電極
１６は、表示パネル１２の上部から下部に伸びて
いる。表示パネル１２の他方のガラス板１５は、
複数の平行に離間された光学的に透明な電極２２
（以下、行電極という）を支持する。行電極２２
は、表示パネル１２の左側から右側に伸び、列電
極１６と直交する。各列電極１６及び行電極２２
が交差する領域は、ピクセル２８となる。第１図
及び第２図において、数個のピクセルを斜線で示
す。
列電極１６及び行電極２２は、略透明である。
更に、電極１６及び２２の大きさ及び間隔は、分
かり易くするために拡大されている。ガラス板１
４及び１５の対向する内面は、ツイスト・ネマチ
ツク型液晶セルを形成するように既知の方法で処
理されている。セルの機能は、個々にアドレス指
定可能な複数のピクセル２８に分割される。
各ガラス板１４及び１５は、濃度直線偏光器
（図示せず）を支持する。一方の偏光器の偏光面
は、他方の偏光器の偏光面と平行である。したが
つて、可視光がいずれかのピクセル２８に投射さ
れるとき、光は一方のガラス板１４を通過するに
つれて、面偏光される。ピクセルに電位差が印加
されないときは、光の偏光方向は光が液晶材料を
通過するにつれて、90゜回転させられる。これに
より、光は他方のガラス板１５上の偏光器により
吸収される。
電位差がピクセル２８に印加されると、液晶材
料１３の分子は、面偏光された光が偏光方向を変
えることなくピクセル２８を通過する方向に再配
列される。その結果、光は完全にピクセル２８を
通過する。
ピクセルから放射される光の輝度は、ピクセル
２８に印加される電位差の大きさにより決まる。
光が完全にピクセルを通過するための電位差の大
きさ（即ち、光の偏光方向が影響されないよう
に、液晶分子を再配列するために十分な電位差の
大きさ）を、“全輝度”を電位と呼ぶ。全輝度電
位より小さいが、０電位よりは大きい電位差は、
面偏光された光の成分のみがピクセルから発出す
るように、液晶分子を再配列する。ピクセル２８
から発出する光の量を変化させることにより、灰
色の影を有する画像が生成される。
データ駆動回路３０は電圧波形を発生し、列電
極１６及びデータ駆動回路３０の間に接続された
平行列導体３２を介して列電極１６に供給する。
この電圧波形は、選択された行のピクセル２８に
供給されるべき画像データに相当する。行走査方
法では、電圧パネル形式の走査信号は、データ走
査回路３４により発生され、行電極２２及びデー
タ走査回路３４間に接続された行導体３６に供給
される。走査された各ピクセル列に対し、列電極
１６に供給された電圧波形は、その行内の各ピク
セルに割り当てられた正確な光の輝度を伝達させ
るのに適した電位差を生成する。
従来の表示制御器３８は、データ駆動回路３０
及びデータ走査回路３４の機能を調整して、全て
のピクセル２８は、正確な順序でアドレス指定さ
れ、表示パネルに画像を生成すようにする。
第１図に示す実施例は、表示パネルの背面に光
源４０が配置された（図では表示パネル１２の下
に示す）投射型LCDである。光源４０は可視光
のいずれかの好適な光源であり、簡略的に示され
ている。光源４０は、そこから発出される光線
（矢印４２で示す）がピクセル２８の最初の列５
４及び最後の列６６間且つピクセル２８の最初の
行６０及び最後の行７２間のパネル１２に突き当
たるように構成及び配列される。
他の実施例では、可視光源４０は、パネルを通
る周囲光を反射するための光反射面に置き換えら
れている。この様なLCDは、反射型として知ら
れている。
Ｙ発光素子５２は、ピクセル２８の最初の列５
４の下に配置され、表示器１２の上部から下部に
伸びる。Ｙ発光素子５２は、表示パネル１２の面
に略直角な方向で、ピクセル２８の最初の列５４
に向かつて光５３を発出する。例えば、Ｙ発光素
子５２は、ピクセルの最初の列の全長に沿つて連
続的なビームを発出するように配列された、１個
又は数個の従来の発光ダイオードである。
Ｘ発光素子５８は、ピクセルの最初の列６０の
下に配置され、表示パネル１２の左側部２４から
右側部２６に向かつて伸びる。Ｙ発光素子５２と
略同一に構成されたＸ発光素子５８は、表示パネ
ル１２の面に略直角な方向で、ピクセル２８の最
初の列６０の全長にわたつて連続的な光ビーム５
９を発生する。
Ｙ受光素子６４は、ピクセル２８の最後の列６
６の下に配置され、表示パネル１２の上部１８か
ら下部２０に伸びる。Ｙ受光素子６４は、その長
さ方向に沿つて、表示パネルの面に略直角な方向
で投射される光を受光して検出する。例えば、Ｙ
受光素子６４は、出力導体６８に接続されたフオ
トダイオードの配列である。
Ｘ受光素子７０は、ピクセル２８の最後の列７
２の下に配置され、表示パネル１２の左側部２４
から右側部２６に伸びる。Ｙ受光素子６４と略同
一に構成されたＸ受光素子７０は、その長さ方向
に沿つて、表示パネル１２の面に略直角な方向に
投射される光を受光して検出する。Ｘ受光素子７
０の出力は、出力導体に６９に供給される。
Ｙ発光素子５２により発出され、その光路内の
ピクセル２８を通る光は、鏡によりＹ受光素子６
４に向けられる。左側の細長い鏡７４は、最初の
列のピクセル５４上に伸びるように、例えば
LCDパネルのハウジング７８の伸長部７６に取
り付けられる。左側の鏡７４の表面は傾斜され、
Ｙ発光素子５２により発生され、最初の列５４内
のピクセル２８を通る光５３が、表示パネルを横
切るように反射させる。光が通るピクセルには、
Ｙ受光素子６４により十分検出される輝度で、光
が通過するように適切な電位差が印加される。こ
の電位差は、全輝度電位差程大きい必要はない。
説明を簡単にするために、検出に十分な輝度を有
する発出された光が通過するピクセルを、オン・
ピクセルと呼ぶ。これに対し、オフ・ピクセル
は、光を通過させない。
左側の鏡７４により反射された光は、他方の
鏡、即ち右側の鏡８０に突き当たる。この鏡８０
は、ピクセルの最後の列６６上に伸びて取り付け
られる。右側の鏡８０は傾斜され、その面に突き
当たる光をピクセル２８の最後の列６６に向かわ
せる。この様に、左側鏡７４及び右側鏡８０は、
最初の列５４のピクセル及び最後の列６６のピク
セル間を伝達する光のための特定の光路を形成す
る。右側の鏡８０が光５３を反射して向かわせる
特定のピクセル２８がオン状態であると、光はＹ
受光素子６４により検出される。
他方の細長い鏡である上部の鏡８２は、ピクセ
ル２８の最初の行６０上に伸びて取り付けられ
る。上部の鏡８２の光反射面は傾斜されて、Ｘ発
光素子５８により発出され、ピクセルの最初の行
６０内のオン・ピクセルを通る光５９を、表示パ
ネル１２を横切るように反射させる。反射光５９
は、他方の鏡、即ち下部の鏡８４に突き当たる。
この鏡８４は、ピクセル２８の最後の行７２上に
伸びて取り付けられる。下部の鏡８４の光反射面
は傾斜され、その面に突き当たる光５９をピクセ
ル２８の最後の行７２に向かわせる。この様に、
上部の鏡８２及び下部の鏡８４は、最初の行６０
内のピクセル及び最後の行７２内のピクセル間を
伝達する光５９のための特定の光路を形成する。
下部の鏡８４が光を反射して向かわせる特定のピ
クセルが、オン状態であれば、光はＸ受光素子７
０により検出される。
集積LCD及び光学式タツチパネル装置の動作
を以下に説明する。通常、表示制御器３８、それ
に関連するデータ走査回路３４及びデータ駆動回
路３０は共に働き、上述した従来の方法で表示パ
ネル１２上に画像を形成する。当業者には周知の
ように、表示画面全体は１秒間に多数回走査され
て、画像が生成される。ピクセル２８の全てを１
回走査し終えるのに必要な時間を、フレーム時間
と呼ぶ。
画像は、ピクセル２８の最初及び最後の列５
４，６６と、最初及び最後の行６０，７２を除く
表示パネル１２の全部分に生成される。ピクセル
のこれらの列及び行は、表示パネル面に近接して
置かれたスタイラス８６の位置を決定するための
光伝達の制御専用に使用される。そのために、表
示制御器３８は、データ駆動回路３０及びデータ
走査回路３４を調整して、最初の列５４及び最後
の列６６内のピクセル２８を、１行毎に同時にオ
ン状態にする。
最初の列５４及び最後の列６６を走査する周波
数は、液晶材料の分子をオフ状態からオン状態に
変えるのに必要とする時間に依存する。即ち、共
通の行に対し最初の列５４及び最後の列６６のピ
クセルをオン状態にするために供給される電圧波
形は、液晶分子がオン状態の位置に再配向される
のに十分な時間維持され、それにより、光５３は
両方のピクセルを通過する。ピクセル状態を変え
るために必要な時間は、0.1〜20msの範囲であ
る。
共通の行に対し最初及び最後の列５４，６６内
のピクセルがオン状態になる度に、表示制御器３
８は、出力導体６８を介して制御器３８に入力さ
れるＹ受光素子６４の出力を読む。光がスタイラ
スにより遮断されて、Ｙ受光素子６４の出力に、
受光した光が殆ど又は全く現れなかつた場合、表
示制御器３８はオン・ピクセルのＹ位置を、スタ
イラス８６の位置のＹ座標として蓄積する。
一度、スタイラスのＸ及びＹ位置が検出される
と、表示制御器３８は表示パネル１２に関するス
タイラス８６の位置により表される入力に応答す
る。
更に、本発明による光学式タツチパネルの解像
度は、表示パネル１２のピクセル２８の個数に等
しい。したがつて、表示パネル１２の操作者が選
択する情報を大きく、即ち、大多数の小さな表示
パネル領域を表示するのに使用できる。更に、本
発明の装置は、従来のパネルに比して必要とする
部品が少ない。
上述では、本発明の好適な実施例について説明
したが、要旨を逸脱することなく、種々の変更及
び変形が可能であることは明かである。例えば、
表示器は、ツイスト・ネマチツク型の液晶表示装
置について述べたが、光を伝達又は遮断するシヤ
ツタの如く動作するように制御されるピクセルを
有する平面パネル表示器であればよい。
〔発明の効果〕
本発明の光学式タツチパネル装置では、表示手
段の一端のピクセルと他端のピクセルの対向する
１対のピクセルを順次同時に透明状態にするよう
に制御するので、発光手段からの光は、透明状態
になつたピクセルのみを通過して受光手段に導か
れる。この時、表示手段の一端及び他端のピクセ
ルの制御状態は既知なので、単に、受光手段が光
を検出したか否かに応じて何れのピクセルを通過
した光が遮断されたかが判断可能となるので、表
示手段の一端及び他端のピクセルの数に夫々対応
した数の発光素子及び受光素子を設ける必要が無
くなり、多数の発光素子及び受光素子の配置に伴
う制限が解消出来る。従つて、表示手段のピクセ
ルの表示分解能に等しい検出分解能を有する光学
式タツチパネル装置を容易に実現出来る。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の光学式タツチパネル装置の斜
視図、第２図は第１図の装置の部分的断面を示す
斜視図、第３図は第１図の装置の断面図である。 図中において、１２は表示手段、５２及び５８
は発光手段、６４及び７０は受光手段、７４及び
８０は反射手段、３８は制御手段である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 複数の行及び列から成るマトリクス状に配置
    された複数のピクセルを有し、該複数のピクセル
    を透明状態及び不透明状態間で選択的に制御して
    画像を形成する表示手段と、 該表示手段の少なくとも一端部のピクセルの裏
    側に配置され、該一端部のピクセルが透明状態に
    なつた時に通過する光を発生する発光手段と、 上記表示手段の一端部と対向する他端部のピク
    セルの裏側に配置され、該他端部のピクセルが透
    明状態になつた時に通過する光を検出する受光手
    段と、 上記発光手段から上記一端部のピクセルを通過
    した光を、上記表示手段の表側の表示面に沿つて
    通過させ、上記他端部の対向するピクセルを介し
    て上記受光手段に導く反射手段と、 上記表示手段の上記一端部及び上記他端部の対
    向する１対のピクセルを順次同時に透明状態にす
    るように制御する制御手段と を具えることを特徴とする光学式タツチパネル装
    置。
JP1268841A 1988-10-17 1989-10-16 光学式タッチパネル装置 Granted JPH02144717A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US258420 1988-10-17
US07/258,420 US4916308A (en) 1988-10-17 1988-10-17 Integrated liquid crystal display and optical touch panel

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Publication Number Publication Date
JPH02144717A JPH02144717A (ja) 1990-06-04
JPH0587847B2 true JPH0587847B2 (ja) 1993-12-20

Family

ID=22980471

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP1268841A Granted JPH02144717A (ja) 1988-10-17 1989-10-16 光学式タッチパネル装置

Country Status (3)

Country Link
US (1) US4916308A (ja)
EP (1) EP0365232A3 (ja)
JP (1) JPH02144717A (ja)

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