WO2011129125A1

WO2011129125A1 - 座標センサ及び表示装置

Info

Publication number: WO2011129125A1
Application number: PCT/JP2011/050466
Authority: WO
Inventors: 岳洋村尾; 小瀬川　征志; 吉水　敏幸
Original assignee: シャープ株式会社
Priority date: 2010-04-13
Filing date: 2011-01-13
Publication date: 2011-10-20

Abstract

　液晶表示装置（１）の表示領域（Ｒ１）の上・左・右辺の外側には、ラインセンサ（１３）と、ラインセンサ（１３）の受光面上に、複数個に分割され、繋がり合っている受光ミラー（１１）とが配置され、表示領域（Ｒ１）の下辺の外側の両隅には、２個の発光ダイオード（１０）が配置されている。受光ミラー（１１）の光を受光する面側には、直方体形状の透明ガイド（１５）が設けられ、発光ダイオード（１０）の光を出射する面側には、レンズ形状の透明ガイド（１６）が設けられている。

Description

座標センサ及び表示装置

　本発明は、指やペンなどの検出対象物の指示座標を検出する座標センサ及び該座標センサを備えた表示装置に関するものである。

　液晶表示装置などの表示装置の中には、指や入力用のペンでパネル表面を触れると、その触れた位置を検出することのできるタッチパネル（座標センサ）機能を備えたタッチパネル付き表示装置が開発されている。

　このようなタッチパネル付き表示装置としては、従来は、いわゆる抵抗膜方式や、静電容量式などのタッチパネルを用いた表示装置が主流に用いられていた。

　しかしながら、このような表示装置においては、例えば、特殊な位置検出用のパネルを必要とするため、装置全体が厚くなるという問題が生じる。また、このようなタッチパネルを表示装置の画面（表示領域）に設けることによって、視認性が低下するという問題が生じる。

　そこで、近年では、上述の抵抗膜方式や静電容量方式のタッチパネルに代えて、フォトダイオードやフォトトランジスタなどの受光素子（光センサ素子）をマトリクス状に表示装置の画面内に内蔵した、いわゆる二次元センサアレイ内蔵方式のタッチパネル一体型の表示装置の開発が進められている。

　このような光学式の座標センサ一体型の表示装置は、例えば、特許文献１あるいは特許文献２に記載されている。このような光学式の座標センサを備えた表示装置は、表示パネルの表示領域内（つまり、画面内）に、マトリクス状に受光素子を配置することから、二次元センサアレイ内蔵方式と称することができる。

　図１３は、特許文献１に記載の液晶表示装置の要部の概略構成を示す断面図であり、図１４は、特許文献２に記載の液晶表示装置の要部の概略構成を模式的に示す図である。

　特許文献１に示す液晶表示装置は、図１３に示すように、液晶パネル２００に内蔵された受光素子２０１を備え、液晶パネル２００の外部からライトペンを通じて上記液晶パネル２００の表示面２００ａに入射された光を上記受光素子２０１で感知することで、ライトペンによる入力座標を検出する。

　一方、特許文献２に示す液晶表示装置は、図１４に示すように、指等の撮像対象による環境光の遮光、あるいは、バックライト２１０から液晶パネル２２０に非可視光源を入射したときの撮像対象による遮光または反射によって生じる受光量の分布を、液晶パネル２２０に内蔵された受光素子２２１で検出することで、入力座標を検出する。上記バックライト２１０は、光源部２１３と、導光板２１４とを有し、上記光源部２１３は、白色ＬＥＤ（Light Emitting Diode；発光ダイオード）からなる可視光源２１１の他に、非可視光源として、赤外ＬＥＤからなる赤外光源２１２を備えている。なお、受光素子２２１は、１つまたは複数の表示素子（画素）２２２に対し、１つの割合で配置される。

　上記したように、これまで知られている光学式の座標センサ一体型の液晶表示装置は、二次元センサアレイ内蔵方式を用いたものである。しかしながら、最近になって、光学式の座標センサとして、例えば、特許文献３に示す座標センサが提案されている。

　図１５は、特許文献３に記載の座標センサの概略構成を示す斜視図である。

　図１５に示すように、特許文献３に記載の座標センサは、プレート２３０におけるｘ軸方向並びにｙ軸方向の端面２３１・２３２に、ディスクリートの受光素子２４１（検出素子）が一次元配列された検出アレイ２４０を貼り合わせているとともに、上記プレート２３０の角部あるいは上記受光素子２４１に対向する端面に、ＬＥＤ２５０が設けられている。上記特許文献３では、ユーザの指で反射された上記ＬＥＤ２５０からの反射光を、上記受光素子２４１で受光することで、ユーザの指に対する光の衝突ポイント（入力座標）の検出を行っている。

日本国公開特許公報「特開２００４－２６４８４６号公報（２００４年９月２４日公開）」日本国公開特許公報「特開２００８－３２９６号公報（２００８年１月１０日公開）」国際公開第２００７／０２９２５７号パンフレット（２００７年３月１５日公開）

　しかしながら、上記したように二次元センサアレイ内蔵方式を用いた表示装置は、画面内に受光素子を配置していることから、開口率が低下する。加えて、光信号読出回路が複雑化する。また、開口率の低下を抑制するために、ＴＦＴ（Thin Film Transistor；薄膜トランジスタ）等の表示素子（駆動素子）のバスライン（走査信号配線および表示データ信号配線）を、受光素子のバスライン（走査信号配線およびデータ読出し配線）と兼用させて表示とセンシングとを時分割で行うと、動作速度に制約を受ける。このような問題は、二次元センサアレイ内蔵方式を用いた表示装置に共通である。

　一方、特許文献３に示す座標センサを用いた表示装置は、二次元センサアレイ内蔵方式を用いていないことから、開口率の低下や、動作速度の制約の問題は生じない。

　しかしながら、特許文献３に示すように受光素子２４１をプレート２３０の端面２３１・２３２に設ける場合、プレート２３０の厚みは、受光素子２４１の大きさによる制約を受ける。このため、プレート２３０の厚みを薄くすることはできず、使用上の制約を受けるとともに、上記座標センサを表示装置に用いた場合、装置全体の厚みが大きくなる。

　本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、開口率の低下や動作速度の制約がなく、薄型の座標センサ、および、該座標センサを備えた表示装置を実現することにある。

　さらには、発光素子に異物などが混入することのない座標センサ、および、該座標センサを備えた表示装置を実現することにある。

　上記の課題を解決するために、本発明の座標センサは、画像表示体の画像表示領域における検出対象物の指示座標を検出する座標センサであって、発光素子と、複数の受光素子を有し、上記画像表示領域の外側においてｘ軸方向及びｙ軸方向に沿ってそれぞれ配置された少なくとも２つのラインセンサと、上記発光素子の光を発光する面に配置されており、上記発光素子の光を少なくとも透過させる第１透光体とを備え、上記受光素子は、上記発光素子から発光され、上記第１透光体を透過した後、上記画像表示領域を通過した光を受光し、上記受光素子が検知する受光検出量の変化によって上記検出対象物の指示座標を検出することを特徴とする。

　上記の構成によれば、ｘ軸方向およびｙ軸方向のラインセンサは、それぞれ画像表示体の画像表示領域の外側に配置されている。このため、画像表示領域内に受光素子を有しておらず、表示とセンシング（指示座標の検出）とは独立して行われる。したがって、二次元センサアレイ内蔵方式を用いた従来の座標センサ一体型表示装置のように開口率の低下や動作速度の制約の問題は生じない。

　また、上記の構成によれば、ラインセンサは、画像表示領域の外側においてｘ軸方向及びｙ軸方向に沿ってそれぞれ配置されることから、画像表示体の厚みは、受光素子の大きさによる制約を受けず、薄型化を図ることができる。

　さらに、上記構成によれば、発光素子の光を発光する面に第１透光体が配置されているため、発光素子の発光面に、埃、水等の異物が侵入することを防止できる。

　本発明の座標センサは、検出対象物の指示座標を検出する座標センサであって、発光素子と、複数の受光素子を有し、ｘ軸方向及びｙ軸方向に沿ってそれぞれ配置された少なくとも２つのラインセンサと、上記発光素子の光を発光する面に配置されており、上記発光素子の光を少なくとも透過させる第１透光体とを備え、上記受光素子は、上記発光素子から発光され、上記第１透光体を透過した後、画像表示体の画像表示領域を通過した光を受光し、上記受光素子が検知する受光検出量の変化によって上記検出対象物の指示座標を検出することを特徴とする。

　また、本発明の座標センサはｘ軸方向及びｙ軸方向に上記ラインセンサとそれぞれ対をなして配置され、上記画像表示領域を通過した光の光路を変更する光路変更部をさらに備え、上記光路変更部の光を受光する面には、上記発光素子の光を少なくとも透過させる第２透光体が配置されており、上記ラインセンサは、上記画像表示領域の外側に配置され、かつ、上記画像表示体の画像表示面に平行な受光面を有し、上記画像表示領域を通過した光は、上記第２透光体を透過した後、上記光路変更部によって光路を変更してそれぞれ対となる上記ラインセンサの受光面に導かれることが好ましい。

　本発明の表示装置は上記座標センサを備えている。

　それゆえ、開口率の低下や動作速度の制約がなく、低コストで防埃、薄型の座標センサ、および、該座標センサを備えた表示装置を実現することができる。

本発明の実施の形態に係る液晶表示装置の要部の概略構成を示す平面図である。本発明の実施の形態に係る液晶表示装置の要部の概略構成を示す断面図である。本発明の実施の形態に係る液晶表示装置において、第２透明ガイドの集光効果を説明するための図であり、（ａ）は、第２透明ガイドが設けられていない場合における、発光ダイオードからの出射光を示し、（ｂ）は、第２透明ガイドが設けられた場合における、発光ダイオードからの出射光を示している。本発明の実施の形態に係る液晶表示装置において、第２透明ガイドの集光効果を説明するための図であり、（ａ）は、直方体形状の透明ガイドが設けられた場合における、発光ダイオードからの出射光を示し、（ｂ）は、レンズ形状の透明ガイドが設けられた場合における、発光ダイオードの出射光を示している。本発明の実施の形態に係る液晶表示装置において、第１透明ガイドの集光効果を説明するための図であり、（ａ）は、第１透明ガイドを設けて、受光ミラーを複数個に分割し、繋いで利用する場合、つなぎ目部分において、対向して配置されたラインセンサの受光面に入射する光量を示し、（ｂ）は、第１透明ガイドが設けられていない場合のつなぎ目部分における光の進行の一例を上段に示し、透明ガイドが設けられている場合のつなぎ目部分における光の進行の一例を下段に示している。本発明の実施の形態に係るラインセンサの概略構成を示すブロック図である。本発明の実施の形態に係る液晶表示装置のシステム構成を示すブロック図である。本発明の実施の形態に係る液晶表示装置における要部の概略構成及び座標検出原理を模式的に示す平面図である。三角測量により指などの認識物でタッチした位置を算出する方法について説明するための図である。本発明の参考形態に係る液晶表示装置の要部の概略構成を示す図である。本発明の参考形態に係る液晶表示装置の要部の概略構成を示す断面図である。本発明の参考形態に係る液晶表示装置の受光ミラーを複数段に分割し、繋いで使用した時の影響を説明するための図である。特許文献１に記載の液晶表示装置の要部の概略構成を示す断面図である。特許文献２に記載の液晶表示装置の要部の概略構成を模式的に示す図である。特許文献３に記載の座標センサの概略構成を示す斜視図である。

　本発明の実施の形態を説明するにあたって、その前提となる座標センサ及び該座標センサを備えた表示装置に関する技術があるので、それについて最初に参考形態として説明する。

　〔参考形態〕
　本発明の参考形態について、図１０～図１２に基づいて説明すれば以下の通りである。

　図１０は、本発明の参考形態における液晶表示装置の要部の概略構成を示す図である。

　図１０に示すように、液晶表示装置１００の表示領域（座標センサの座標入力領域）Ｒ１の上・左・右辺の外側には、座標センサとしてのラインセンサ１１３と、ラインセンサ１１３の受光面上に、光路変更部としての受光ミラー１１１とが配置されている。

　なお、受光ミラー１１１として、後に説明する発光素子としての発光ダイオード１１０からの光に対して４５°ミラー（発光ダイオード１１０の出射光の光路に対して４５°傾いて配置されたミラー）となるように成型又は研磨された斜面を有するプリズムが用いられ、受光ミラー１１１とラインセンサ１１３とが平面視において重なり合っている。

　液晶表示装置１００の表示領域Ｒ１の下辺の外側の両隅には、２個の発光ダイオード１１０が、座標センサ用の光源（発光素子）として配置され、交互に座標入力領域Ｒ１の全面をカバーするように光を照射する。

　なお、発光ダイオード１１０は、赤外光又は紫外光などの非可視光を座標センサの座標入力領域Ｒ１の全面をカバーするように照射することが好ましい。これにより、液晶表示装置１００の表示状態に影響を及ぼすことなく、検出対象物としての認識物の座標（指示座標）を検出することができる。

　図１１は、本発明の参考形態における液晶表示装置の要部の概略構成を示す断面図である。

　図１１に示すように、液晶表示装置１００には、画像表示体の主要部を構成する液晶パネル１０７として、アクティブマトリクス基板１０２と、対向基板１０３とが互いに対向して配置され、これらの基板１０２・１０３の間に液晶層（図示せず）がシール材によって封入されている。

　アクティブマトリクス基板１０２には、映像信号データに応じて画素電極を駆動するための画素ＴＦＴ（Thin Film Transistor；薄膜トランジスタ）（図示せず）とラインセンサ１１３とが設けられている。一方、対向基板１０３には、カラーフィルタ（図示せず）や、対向電極（図示せず）等が設けられている。

　なお、ラインセンサ１１３は、画素ＴＦＴの形成工程と同じ工程で設けられる。そのため、ラインセンサ１１３は、アクティブマトリクス基板１０２の画素ＴＦＴ形成面（アクティブ素子形成面）に設けられている。

　対向基板１０３上には、液晶パネル１０７を保護するための保護板１０９が設けられ、この保護板１０９の表面が画像表示面となる。

　保護板１０９上には、一端部に発光素子としての発光ダイオード１１０が配置され、この発光ダイオード１１０は、保護板１０９の表面に沿って、座標入力領域Ｒ１（図１０参照）の全面をカバーするように光を照射する。また、他端部に発光ダイオード１１０と対向するように、光路変更部としての受光ミラー１１１が配置され、発光ダイオード１１０からの光をアクティブマトリクス基板１０２に設けられているラインセンサ１１３の受光面１１３ａに導光する。

　なお、受光ミラー１１１として、上述したように発光ダイオード１１０からの光に対して４５°ミラーとなるように成型又は研磨された斜面を有するプリズムが用いられ、この受光ミラー１１１の斜面上に波長選択反射フィルタ１１２が設けられている。波長選択反射フィルタ１１２は、発光ダイオード１１０から出射される光のみを反射させ、受光ミラー１１１に対向配置された、対をなすラインセンサ１１３の受光面１１３ａに導光される。これにより、発光ダイオード１１０から出射される光以外の光（例えば、環境光）がラインセンサ１１３の受光面１１３ａに入射することを防止できる。

　液晶パネル１０７、発光ダイオード１１０、受光ミラー１１１は、ベゼル（Vessel）１９と称する金属製の額縁状の枠体により囲まれている。

　次に、上記液晶表示装置１００における入力座標（指示座標）の座標位置検出原理について説明する。

　液晶表示装置１００の表示領域Ｒ１の下辺の外側の両隅に、２個の発光ダイオード１１０が、座標センサ用の光源（発光素子）として配置され、交互に座標入力領域Ｒ１の全面をカバーするように光を照射する。

　指等の認識物で、保護板１０９の表面に沿って上記保護板１０９の表面と平行な面内で放射状に進む光を遮断すると、発光ダイオード１１０から見て認識物の後方の光線は、上記認識物で遮られて影になる。この結果、発光ダイオード１１０から見て認識物の後方のラインセンサ１１３（つまり、発光ダイオード１１０から見て認識物の後方の受光ミラー１１１と対をなすラインセンサ１１３）の受光面１１３ａに光が入射されず、該ラインセンサ１１３に影ができる。この結果、影ができたラインセンサ１１３の検出信号レベルは、影にならない領域のラインセンサ１１３の検出信号レベルよりも低下する。

　このため、この影の位置から、指等の認識物でタッチした位置の座標を、三角測量により計算することができる。

　なお、検出された座標情報は、上記液晶表示装置１００の制御部を介して、インターフェース回路（図示せず）等により、液晶駆動回路等に出力される。

　しかしながら、本参考形態における液晶表示装置１００は、発光素子としての発光ダイオード１１０から出射されるの光の指向性が広く、無効な光（図１１破線矢印）が多く含まれ、認識物の座標を検出するために必要な光、すなわち有効な光（図１１実線矢印）を得るため、大きな消費電力が必要となる。

　また、本参考形態においては、液晶表示装置１００の最表面において、認識物の座標を検出するための光を走査する必要がある。そのため、図１１に示すように、保護板１０９上に受光ミラー１１１および発光ダイオード１１０が段差を有し、かつ、露出して配置される構成となり、埃、水等の異物が入り込みやすく、シグナル値が低下し、認識物の座標検出に悪影響を与える可能性がある。

　さらに、受光ミラー１１１は、外乱光（ノイズ）の影響を低減するために、長尺薄型の形状であることが好ましいが、射出成形が困難であり、厚みが厚くなるか、製造コストが高くなるという問題が生じる。

　そこで、受光ミラー１１１を複数段に分割し、繋いで使用する方法も考えられるが、つなぎ目部分で光量が低下し、影となってしまうため、認識物の座標検出に悪影響を及ぼす可能性がある。具体的には、図１２に基づいて説明する。

　図１２は、本参考形態における液晶表示装置１００の受光ミラー１１１を複数段に分割し、繋いで使用した時の影響を説明するための図である。

　図１２に示すように、受光ミラー１１１を複数段に分割し、繋いで使用すると、つなぎ目１１１ａ部分において、対向して配置されたラインセンサ１１３の受光面１１３ａに入射する光量が顕著に低下するという問題が生じる。その結果、つなぎ目１１１ａ部分において、発光ダイオード１１０がＯＮされた場合、ラインセンサ１１３の受光面１１３ａに入射する光量（明レベル）と、発光ダイオード１１０がＯＦＦされた場合、ラインセンサ１１３の受光面１１３ａに入射する光量（暗レベル）との差が小さくなり、誤認識を及ぼす可能性がある。

　そのため、本参考形態における液晶表示装置１００においては、受光ミラー１１１は、一体物で成形することが求められる。受光ミラー１１１を一体物で成形する場合には、射出成形または切削という方法が採用される。しかしながら、比較的安価な射出成形法を採用した場合には、厚みが増してしまうという弊害が生じる。また、切削による作製方法を採用した場合には、製造コストが高くなってしまうという弊害が生じる。

　本発明では、このような課題を解決しつつ、光の利用効率が高く、製造コストが低い薄型の座標センサ、および、該座標センサを備えた表示装置を実現する。

　以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。

　〔実施の形態〕
　本発明の一実施の形態について、図１～図９に基づいて説明すれば以下の通りである。

　なお、本発明の実施の形態では、座標センサを、表示装置としての液晶表示装置に適用した場合を例として記載する。

　（液晶表示装置の全体構成）
　図１は、本実施の形態に係る液晶表示装置１の要部の概略構成を示す図である。

　図１に示すように、液晶表示装置１は、アクティブマトリクス基板２と、対向基板３とが互いに対向して配置され、これらの基板２・３の間に液晶層（図示せず）がシール材によって封入されている。

　液晶表示装置１の表示領域（座標センサの座標入力領域）Ｒ１の上・左・右辺の外側には、座標センサとしてのラインセンサ１３と、ラインセンサ１３の受光面上に、光路変更部としての受光ミラー１１とが配置され、受光ミラー１１とラインセンサ１３とが平面視において重なっている。

　なお、各辺に配置されている受光ミラー１１は、それぞれ複数段に分割され、繋がり合っている。これにより、受光ミラー１１は、射出成形で、安価に製造できる。

　本実施の形態においては、液晶表示装置１の表示領域（座標センサの座標入力領域）Ｒ１の上・左・右辺の外側に、ラインセンサ１３と、ラインセンサ１３の受光面上に受光ミラー１１とが配置されているが、受光ミラー１１やラインセンサ１３の配置位置や個数は、特に限定されることはなく、後で説明する発光ダイオード１０の発光特性、配置位置、個数などを考慮し、適宜決定することができる。なお、座標入力領域Ｒ１において認識物によってタッチされた箇所の（ｘ，ｙ）座標（入力座標）を検出するために、ラインセンサ１３は少なくとも２辺に沿って配置されることが好ましい。

　また、本実施の形態においては、液晶表示装置１の狭額縁化のため、受光ミラー１１として、後に説明する発光素子としての発光ダイオード１０からの光に対して４５°ミラーとなるように成型又は研磨された斜面を有するプリズムを用いていることから、受光ミラー１１とラインセンサ１３とが平面視において重なり合った構成としているが、これに限定されることはない。

　液晶表示装置１の表示領域Ｒ１の下辺の外側の両隅には、２個の発光ダイオード１０が、座標センサ用の光源（発光素子）として配置され、交互に発光する。

　なお、右側の発光ダイオード１０が発光する時には、上辺と左辺の受光ミラー１１が発光ダイオード１０からの光を対をなすラインセンサ１３の受光面に導光し、左側の発光ダイオード１０が発光する時には、上辺と右辺の受光ミラー１１が発光ダイオード１０からの光を対をなすラインセンサ１３の受光面に導光する構成となっている。これにより、省電化を実現することができる。

　発光素子としての発光ダイオード１０は、赤外光又は紫外光などの非可視光を座標センサの座標入力領域Ｒ１の全面をカバーするように照射することが好ましい。これにより、非可視光を照射し、液晶表示装置１の表示状態に影響を及ぼすことなく、検出対象物としての認識物の座標（指示座標）を検出することができる。

　本実施の形態においては、座標センサ用の光源として２個の発光ダイオード１０が用いられているが、上記座標センサの座標入力領域Ｒ１の全面をカバーするように光を照射できるのであれば、その配置位置や個数は、特に限定されることはない。

　受光ミラー１１には、後で説明するように波長選択反射フィルタ（図示せず）が設けられている。この波長選択反射フィルタは、発光ダイオード１０から照射される光のみ反射させ、ラインセンサ１３の受光面に入射させる。これにより、それ以外の光（例えば、環境光）がラインセンサ１３の受光面に入射することを防止できる。

　ここで、蛍光灯の光や、屋外での薄暗い環境光下の光には赤外光や紫外光はほとんど含まれていない。そのため、発光ダイオード１０で、赤外光又は紫外光を照射する場合、さらに確実に発光ダイオード１０から照射される光のみをラインセンサ１３の受光面に導光することができる。

　本実施の形態においては、波長選択反射フィルタが設けられ、発光ダイオード１０から照射される光のみを反射する構成となっているが、波長選択透過機能を有する受光ミラー１１を配置し、発光ダイオード１０から照射される光のみを透過させ、受光ミラー１１により反射する構成にしてもよい。

　表示領域Ｒ１の上・左・右辺の外側に設けられた受光ミラー１１において、表示領域Ｒ１に対する面側には、それぞれ直方体形状の透明樹脂からなる透明ガイド１５（第２透光体）が設けられている。すなわち、受光ミラー１１の受光面に沿って透明ガイド１５が配置されている。一方、表示領域Ｒ１の下辺の外側の両隅に設けられた発光ダイオード１０において、光を出射する面側には、それぞれレンズ形状の透明樹脂からなる透明ガイド１６（第１透光体）が設けられている。

　ここで、透明ガイド１５・１６とは、発光ダイオード１０から発光される光に対して透明なガイドである。

　上記の構成により、発光ダイオード１０から出射した光は、透明ガイド１６を透過した後、表示領域Ｒ１の表面を通過する。そして、表示領域Ｒ１の表面を通過した光は、透明ガイド１５を透過した後、受光ミラー１１の波長選択反射フィルタに入射し、該波長選択反射フィルタにおいて発光ダイオード１０から照射される光のみ反射される。

　また、表示領域Ｒ１の下辺の外側にも直方体形状の透明樹脂からなる透明ガイド１５が設けられている。

　上記構成により、対向基板３の全周において埃、水等の異物が入り込むことを防止することが可能である。

　但し、本発明は上記のような構成に必ずしも限定されることはなく、少なくとも発光ダイオードおよび受光ミラーに対して異物などの混入を防止するという効果を得ることができる構成であればよい。すなわち、表示領域Ｒ１の下辺の外側に透明ガイド１５が設けられていない構成も、本発明の範疇に含まれる。

　本実施の形態においては、第１透光体および第２透光体として透明樹脂からなる透明ガイドが用いられているが、これに限定されることなく、少なくとも発光素子からの光を透過させる材料で構成すればよい。

　（液晶表示装置の断面構成）
　次に、液晶表示装置１の断面構成について、図２に基づいて説明する。図２は、本実施の形態に係る液晶表示装置１の要部の概略構成を示す断面図である。

　図２に示すように、液晶表示装置１には、画像表示体の主要部を構成する液晶パネル７として、アクティブマトリクス基板２と、対向基板３とが互いに対向して配置され、これらの基板２・３の間に液晶層（図示せず）がシール材によって封入されている。

　アクティブマトリクス基板２には、映像信号データに応じて画素電極を駆動するための画素ＴＦＴ（図示せず）とラインセンサ１３とが設けられている。ラインセンサ１３については、本実施の形態のラインセンサ１３の概略構成を示すブロック図である図６に基づいて、後に詳述する。一方、対向基板３には、カラーフィルタや（図示せず）と、対向電極（図示せず）等が設けられている。

　本実施の形態においては、アクティブマトリクス基板２に備えられた画素ＴＦＴの形成工程と同じ工程で、ラインセンサ１３を設けている。そのため、ラインセンサ１３が、アクティブマトリクス基板２の画素ＴＦＴ形成面（アクティブ素子形成面）に設けられている。但し、ラインセンサ１３は、必ずしもアクティブマトリクス基板２に設ける必要はない。

　対向基板３上には、液晶パネル７を保護するための保護板９が配置され、この保護板９の表面が画像表示面となる。

　保護板９としては、液晶表示装置１の表示領域Ｒ１の視認性を低下させず、液晶パネル７を保護できる材料、例えばアクリル系の透明材料を用いることができるが、これに限定されることはない。

　保護板９上には、一端部に発光素子としての発光ダイオード１０が配置され、この発光ダイオード１０は、保護板９の表面に沿って、座標入力領域Ｒ１の全面をカバーするように光を照射する。また、他端部に発光ダイオード１０と対向するように、光路変更部としての受光ミラー１１が配置され、発光ダイオード１０からの光をアクティブマトリクス基板２に設けられたラインセンサ１３の受光面１３ａに導光する。

　なお、受光ミラー１１として、発光素子としての発光ダイオード１０からの光に対して４５°ミラーとなるように成型又は研磨された斜面を有するプリズムが用いられ、さらに、受光ミラー１１の斜面上に波長選択反射フィルタ１２が設けられている。この波長選択反射フィルタ１２は、発光ダイオード１０から出射される光のみを反射させ、受光ミラー１１に対向配置された、対をなすラインセンサ１３の受光面１３ａに導光される。これにより、発光ダイオード１０から出射される光以外の光（例えば、環境光）がラインセンサ１３の受光面１３ａに入射することを防止することができる。

　ここで、対向配置とは、上記発光ダイオード１０から出射した光のみが、上記受光ミラー１１の波長選択反射フィルタ１２で反射され、上記ラインセンサ１３の受光面１３ａに入射可能なように、ミラーが配置されていることを意味する。

　受光ミラー１１の発光ダイオード１０に対する面側には、直方体形状の透明樹脂からなる透明ガイド１５が設けられ、一方、発光ダイオード１０の光を出射する面には、集光効果を有するレンズ形状の透明樹脂からなる透明ガイド１６が設けられている。

　これにより、受光ミラー１１、発光ダイオード１０に埃、水等の異物が入り込むことを防止することができる。また、透明ガイド１５・１６に異物が付いた場合でも、簡単に拭き取れる。

　また、集光効果を有するレンズ形状の透明ガイド１６により、発光素子としての発光ダイオード１０から放射されるの光の指向性を狭くし、光源の光を有効に活用することができる。

　さらに、透明ガイド１５は、直方体形状としているため、射出成形に限らず、切削等でも簡単に製造することができる。

　液晶パネル７において、保護板９の配置面の反対側の面にバックライト（図示せず）が設けられている。

　また、液晶パネル７、発光ダイオード１０、および受光ミラー１１は、ベゼル（Vessel）１９と称する金属製の額縁状の枠体（筐体とも呼ぶ）により囲まれている。

　（透明ガイド）
　次に、透明ガイド１５・１６について、図３～図５に基づいてさらに詳しく説明する。

　図３、図４は、本実施の形態に係る液晶表示装置１において、レンズ形状の透明ガイド１６の集光効果を説明するための図である。なお、図３は、発光ダイオード１０からの出射光について、液晶パネル７の高さ方向（Ｚ軸方向：画像表示面に対して法線方向）の指向性を模式的に示す図であり、図４は、発光ダイオード１０からの出射光について、液晶パネル７の水平方向（ＸＹ軸方向：画像表示面に沿った方向）の指向性を模式的に示す図である。また、図３および図４において、（ｂ）は、レンズ形状の透明ガイド１６が設けられている場合の光の指向性を示し、図３の（ａ）は、透明ガイド１６が設けられていない場合の光の指向性を示し、図４の（ａ）は、直方体形状の透明ガイドが設けられている場合の光の指向性を示す。

　サイドビュータイプ及びトップビュータイプの発光ダイオード１０は、光の指向性が±６０°と広く、そのまま採用すると、図３の（ａ）および図４の（ａ）に示すように、無効な光（一点鎖線矢印）が多く含まれ、光を有効に利用できないという問題が生じる。

　液晶パネル７の表面を光で走査する光走査方式では、光を有効に利用するために、高さ方向（Ｚ軸方向）は狭指向性で、水平方向（ＸＹ軸方向）は指向性が±４５°の範囲内となる光源が望ましい。

　本実施の形態において、上述したように、光走査方式の液晶表示装置１には、発光ダイオード１０の光を出射する面側に、上記Ｚ軸方向と上記ＸＹ軸方向とで異なる集光効果を有するレンズ形状の透明ガイド１６が設けられている。

　具体的には、透明ガイド１６を透過した光は、図３の（ｂ）に示すように、Ｚ軸方向では光が略平行になるように出射し、図４の（ｂ）に示すように、ＸＹ軸方向では±６０°の光を±４５°に集光するように出射する。

　これにより、発光素子としての発光ダイオード１０の光を有効に活用することができ、且つ、シグナル値を向上させることができる。したがって、光源の光漏れによる見栄え低減（可視光光源を採用する場合）と、Ｓ/Ｎ比の向上による、誤認識発生の低減、消費電力の低減が可能となる。

　また、透明ガイド１６により、発光素子としての発光ダイオード１０に、埃、水等の異物の侵入を防止することができる。

　図５は、本実施の形態に係る液晶表示装置１において、透明ガイド１５の効果を説明するための図である。

　本実施の形態において、液晶表示装置１には、受光ミラー１１の発光ダイオード１０と対向する面に、直方体形状の透明ガイド１５が設けられている。

　これにより、受光ミラー１１に、埃、水等の異物の侵入を防止できる。

　また、図５の（ａ）に示すように、受光ミラー１１を複数個に分割し、繋いで利用しても、つなぎ目１１ａ部分において、対向して配置されたラインセンサ１３の受光面１３ａに入射する光量が顕著に低下しない。すなわち、図５の（ａ）と図１２とを比較すればわかるように、つなぎ目１１ａ部分において、発光ダイオード１０がＯＮされた場合、ラインセンサ１３の受光面１３ａに入射する光量（明レベル）が顕著に低下せず、発光ダイオード１０がＯＦＦされた場合、ラインセンサ１３の受光面１３ａに入射する光量（暗レベル）と一定の差（Ｓ/Ｎ比）を保持し、外光等のノイズ成分による誤認識が少なくなる。

　これは、図５の（ｂ）に示すように、透明ガイド１５に含まれる拡散性により、光が拡散するためである。図５の（ｂ）では、透明ガイド１５が設けられていない場合のつなぎ目１１ａ部分における光の進行の一例を上段に示し、透明ガイド１５が設けられている場合のつなぎ目１１ａ部分における光の進行の一例を下段に示している。この図に示すように、透明ガイド１５が設けられている場合には、透明ガイド１５内において光が拡散するため、つなぎ目１１ａ部分における光量の低下の程度が、透明ガイド１５が設けられていない場合のつなぎ目１１ａ部分における光量の低下の程度よりも小さくなる。

　したがって、本実施の形態において、受光ミラー１１を複数個に分割し、繋いで使用することができ、受光ミラー１１の小型化、薄型化が実現できる。また、射出成形によって容易に形成することが可能となる。

　本実施の形態においては、例えば、長さ（ａ１）５０ｍｍ、厚み（ｂ１）０．５ｍｍ、幅（ｃ１）２．０ｍｍの受光ミラー１１、および、長さ（ａ２）２５０ｍｍ、厚み（ｂ２）０．５ｍｍ、幅（ｃ２）２．０ｍｍの透明ガイド１５を使用することができる（図５参照）。しかし、上記の各部材の寸法は一例であり、本発明はこれに限定されない。

　（ラインセンサ）
　次に、図６に基づいてラインセンサ１３の構成についてさらに詳しく説明する。

　図６は、ラインセンサ１３の概略構成を示すブロック図である。

　図６に示すように、ラインセンサ１３は、一方向に配列（一次元配列）された受光素子１３ｓと、ラインセンサ検出回路１７とを備えている。

　ここで、ラインセンサ１３は、先の図２に示すように、アクティブマトリクス基板２の外周部に、受光面１３ａが上向きとなるように一体形成されている。

　また、受光素子１３ｓは、公知の半導体技術を用いて、アクティブマトリクス基板２における、画素ＴＦＴなどの回路と同一面上に、画素ＴＦＴなどの回路と同時に形成することができる。

　受光素子１３ｓとしては、フォトダイオード又はフォトトランジスタなどの光センサで形成されており、受光した光の強度に応じた電流又は電荷をそこから外部に取り出すことによって、受光量を検知する。

　また、上記受光素子１３ｓは、指示座標検出用の光源である発光ダイオード１０から出射される光を感知するものであれば、特に限定されるものではないが、例えば、ａ－Ｓｉ（アモルファスシリコン）、ｐ－Ｓｉ（ポリシリコン、多結晶シリコン）あるいはＣＧシリコン（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ　Ｇｒａｉｎ　Ｓｉｌｉｃｏｎ、連続粒界結晶シリコン）からなる光センサを用いることができる。

　ラインセンサ検出回路１７は、シフトレジスタ２０、スイッチング素子２１、検出ライン２２、及びＡ／Ｄ（Ａｎａｌｏｇ－Ｄｉｇｉｔａｌ）変換回路２３を備えている。

　シフトレジスタ２０は、外部からＣＬＫ（クロックパルス）が入力されると、スイッチング素子２１を順次選択する走査信号を発生する。

　スイッチング素子２１は、シフトレジスタ２０で生成された走査信号に応じて、対応する受光素子１３ｓの受光した光の強度に応じた電流又は電荷を検出ライン２２に取り出すためのスイッチとして機能する。

　検出ライン２２の信号は、Ａ／Ｄ変換回路２３でデジタル信号に変換され、座標検出回路（図示せず）に出力される。そして、座標検出回路は、デジタル信号に基づいて認識物の位置を検出する。

　（液晶表示装置のシステム構成）
　以下、図７に基づいて液晶表示装置１のシステム構成について説明する。

　図７は、液晶表示装置１のシステム構成を示すブロック図である。

　図７に示すように、主制御部（ホスト）２４とタイミングコントローラ（Ｔ－ＣＯＮ）２５とは、ＬＶＤＳ（Ｌｏｗ　Ｖｏｌｔａｇｅ　Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ　Ｓｉｇｎａｌｉｎｇ）方式で接続されており、主制御部２４からタイミングコントローラ２５には、垂直同期信号、水平同期信号、データイネーブル信号、ＲＧＢデータ信号、クロック信号などが送信される。

　そして、タイミングコントローラ２５は、液晶駆動回路（Ｄｉｓｐｌａｙ　ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）２６を構成するソース駆動回路（図示せず）にＲＧＢデータ信号を送るとともに、液晶駆動回路２６を構成するゲート駆動回路（図示せず）を制御する。

　また、既に上述したように、液晶パネル７に備えられた受光素子１３ｓ（図示せず）の受光した光の強度に応じた電流又は電荷は、Ａ／Ｄ変換回路（ＡＤＣ）２３で、デジタル信号に変換され、座標検出回路（Ｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ　ＬＳＩ）２７に送信される。

　さらに、液晶表示装置１には、座標センサ用の光源である発光ダイオード１０を制御する駆動回路（ＬＥＤ　Ｄｒｉｖｅｒ）２９とバックライト８に備えられた発光ダイオードを制御する駆動回路（ＬＥＤ　Ｄｒｉｖｅｒ）３０とが備えられている。

　また、ロジック電源回路３１は、１．８Ｖ又は３．０Ｖの電源を座標検出回路２７及び第１の電源回路（Ｐｏｗｅｒ　Ｓｕｐｐｌｙ　ｆｏｒ　Ｓｅｎｓｏｒ　ａｎｄ　ｄｉｓｐｌａｙ）３２に供給する。

　第１の電源回路３２は、液晶駆動回路２６及びラインセンサ１３に電源を供給する。

　また、第２の電源回路（Ｐｏｗｅｒ　Ｓｕｐｐｌｙ）３３は、座標センサ用の光源である発光ダイオード１０を制御する駆動回路２９と、バックライト８に備えられた発光ダイオードを制御する駆動回路３０とに電源を供給する。

　また、座標検出回路２７と主制御部２４とは、ＳＰＩ（Ｓｅｒｉａｌ　Ｐｅｒｏｐｈｅｒａｌ　Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）、パラレル、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ　Ｓｅｒｉａｌ　Ｂｕｓ）などの接続方式によって接続することができる。

　また、座標が検出された際には、座標検出回路２７から主制御部２４に割り込み信号（ＩＮＴ＿Ｂ）が送信されて後、座標データが送信される。

　以上のように、液晶表示装置１は、受光素子１３ｓが受光した光の強度に応じた電流又は電荷量をラインセンサ検出回路１７によりデジタル信号に変換し、座標検出回路２７に送信して認識物の座標を検出するものである。

　（座標検出原理）
　次に、図８に基づいて、座標センサによる座標検出原理を説明する。

　図８は、液晶表示装置１における要部の概略構成及び座標検出原理を模式的に示す平面図である。

　図８に示す液晶表示装置１において、座標センサは、表示領域Ｒ１の上・左・右辺の外側には、ラインセンサ１３と、各ラインセンサ１３上に配置された受光ミラー１１とで構成されている。発光ダイオード１０は、座標センサ用の光源（指示座標検出用の光源）として、液晶表示装置１の表示領域Ｒ１の下辺の外側の両隅に配置されている。

　まず、液晶パネル７の座標入力領域Ｒ１が、指などの認識物でタッチされていない場合について説明する。

　発光ダイオード１０から、保護板９の表面に沿って、座標入力領域Ｒ１の全面をカバーするように光が照射されると、当該光は受光ミラー１１で全反射して、該受光ミラー１１に対向配置されたラインセンサ１３の受光面１３ａに入射する。ここで、対向配置とは、例えば、１つの受光ミラーに入射した光が、当該受光ミラーで反射した後に、受光面に入射することが可能な位置にラインセンサが設けられている配置を意味する。

　ラインセンサ１３に設けられている受光素子１３ｓは、強光に応じた電流又は電荷量を外部に取り出している。

　これに対して、上記座標入力領域Ｒ１が指などの認識物でタッチされた場合には、液晶表示装置１の表示領域Ｒ１に平行な面内で放射状に進む光が遮断され、発光ダイオード１０から見て認識物の後方の光線は、上記認識物に遮られて影になる（図中の点線）。

　この結果、発光ダイオード１０から見て認識物の後方のラインセンサ１３（図中上側のラインセンサ１３）の一部領域には、弱光が入射されることとなる。

　したがって、上記認識物に遮られて影となる領域におけるラインセンサ１３に設けられている受光素子１３ｓは、弱光に応じた電流又は電荷量を外部に取り出しているため、このような影の位置から、指などの認識物でタッチした位置を、三角測量によって求めることができる。

　なお、三角測量によって認識物の座標を検出する具体的な方法については後述する。

　本実施の形態においては、２つの発光ダイオード１０を交互に発光させ、すなわち、図中右側の発光ダイオード１０が発光している間には、図中上辺及び左辺のラインセンサ１３を用いて受光を行い、一方、図中左側の発光ダイオード１０が発光している間には、図中上辺及び右辺のラインセンサ１３を用いて受光を行い上記認識物の座標を検出するようになっている。

　これにより、省電化を実現することができる。

　（三角測量）
　次に、図９に基づいて三角測量ついて詳しく説明する。

　図９は、三角測量により指などの認識物でタッチした位置を算出する方法について説明するための図である。

　図９に示すように、認識物の（ｘ，ｙ）座標の算出方法は、座標入力領域Ｒ１においてタッチする領域によって、４つの場合にわけられる。

　以下、説明の便宜上、図中下側となる辺（以下、「下辺」と記す）の左側に位置する発光ダイオード１０を光源１０ａとし、下辺右側に位置する発光ダイオード１０を光源１０ｂとする。

　また、座標入力領域Ｒ１を対角線で結んでできる４つの領域にわけた場合、図中右側の辺（以下、「右辺」と記す）を底辺とし、上記対角線の交点で示される座標入力領域Ｒ１の中心点（以下、単に「中心点」と記す）を頂点とする三角形で示される領域を領域Ａとする。以下、左回りに、座標入力領域Ｒ１の図中上側の辺（以下、「上辺」と記す）、左側の辺（以下、「左辺と記す」）、下辺をそれぞれ底辺とし、上記中心点を頂点とする三角形で示される領域を、それぞれ、領域Ｂ、領域Ｃ、領域Ｄとする。

　また、座標入力領域Ｒ１の上辺及び下辺の長さを「Ｈ」とし、右辺及び左辺の長さを「Ｖ」とする。

　まず、上記領域Ａ内の一点（以下、「Ａ点」と記す（図８に示す丸印付きＡ。以下Ｂ～Ｄ点についても同様））をタッチした場合、光源１０ａから見てＡ点の後方（背面）に影ができる。この結果、上記右辺に、光源１０ａからの光に対する影ができる。同様にして、光源１０ｂからの光に対する影が上辺にできる。

　ここで、光源１０ｂ（つまり、下辺右側の角部）から、光源１０ａとＡ点とを通る直線（３０１）が右辺と交わる位置（すなわち右辺にできる影の位置）までの距離をａとすると、光源１０ａとＡ点とを通る直線（３０１）は、座標ｘ，ｙを用いて、次式（１）
　　ｙ＝ａ×ｘ／Ｈ　　…（１）
で示される。

　ここで、座標ｘ，ｙは、例えば、座標入力領域Ｒ１が長方形の場合、その１つの長辺をｘ座標とし、その１つの短辺をｙ座標とすることができる。

　一方、光源１０ｂの対角線上に位置する角部（つまり、上辺左側の角部）から、光源１０ｂとＡ点とを通る直線（３０２）が上辺と交わる位置（すなわち上辺にできる影の位置）までの距離をｂとすると、光源１０ｂとＡ点とを通る直線（３０２）は、座標ｘ，ｙを用いて、次式（２）
　　ｙ＝Ｖ（Ｈ－ｘ）／（Ｈ－ｂ）　　…（２）
で示される。

　したがって、上記式（１）および式（２）から、次式（３）
　　ａ×ｘ／Ｈ＝Ｖ（Ｈ－ｘ）／（Ｈ－ｂ）　　…（３）
が導かれる。

　したがって、上記式（３）から、Ａ点の座標（ｘ，ｙ）は、それぞれ、次式（４）・（５）
　　ｘ＝Ｈ^２×Ｖ／（ａ×Ｈ－ａ×ｂ＋Ｈ×Ｖ）　　…（４）
　　ｙ＝ｙ＝ａ×Ｈ×Ｖ／（ａ×Ｈ－ａ×ｂ＋Ｈ×Ｖ）　　…（５）
で求められる。

　つぎに、上記領域Ｂ内の一点（以下、「Ｂ点」と記す）をタッチした場合、光源１０ａによる影及び光源１０ｂによる影は、ともに上辺にできる。なお、以下の説明では、便宜上、Ｂ点は、光源１０ｂとＡ点とを通る直線（３０２）上に存在するものとして説明するが、Ｂ点の位置に応じて以下に示す各変数ｂ・ｃを変更することで、以下と同様にして算出することができる。

　ここでは、上記上辺左側の角部から、光源１０ａとＢ点とを通る直線（３０３）が上辺と交わる位置（すなわち上辺にできる影の位置）までの距離をｃとすると、光源１０ａとＢ点とを通る直線（３０３）は、座標ｘ，ｙを用いて、次式（６）
　　ｙ＝Ｖ×ｘ／ｃ　　…（６）
で示される。

　一方、上記上辺左側の角部から、光源１０ｂとＢ点とを通る直線（３０２）が上辺と交わる位置（すなわち上辺にできる影の位置）までの距離をｂとすると、光源１０ｂとＢ点とを通る直線（３０２）は、上記したように、座標ｘ，ｙを用いて式（２）で示される。

　したがって、上記式（２）および式（６）から、次式（７）
　　Ｖ×ｘ／ｃ＝Ｖ（Ｈ－ｘ）／（Ｈ－ｂ）　　…（７）
が導かれる。

　したがって、上記式（７）から、Ｂ点の座標（ｘ，ｙ）は、それぞれ、次式（８）・（９）
　　ｘ＝ｃ×Ｈ／（Ｈ－ｂ＋ｃ）　　…（８）
　　ｙ＝Ｈ×Ｖ／（Ｈ－ｂ＋ｃ）　　…（９）
で求められる。

　また、上記領域Ｃ内の一点（以下、「Ｃ点」と記す）をタッチした場合、光源１０ａによる影が上辺にでき、光源１０ｂによる影が左辺にできる。なお、以下の説明では、便宜上、Ｃ点は、光源１０ａとＢ点とを通る直線（３０３）上に存在するものとして説明するが、この場合にも、Ｃ点の位置に応じて以下に示す各変数ｃ・ｄを変更することで、以下と同様にして算出することができる。

　上記上辺左側の角部から、光源１０ａとＣ点とを通る直線（３０３）が上辺と交わる位置（すなわち上辺にできる影の位置）までの距離をｃとすると、光源１０ａとＣ点とを通る直線（３０３）は、上記したように、座標ｘ，ｙを用いて上記式（６）で示される。

　一方、光源１０ａ（つまり、下辺左側の角部）から、光源１０ｂとＣ点とを通る直線（３０４）が左辺と交わる位置（すなわち左辺にできる影の位置）までの距離をｄとすると、光源１０ｂとＣ点とを通る直線（３０４）は、座標ｘ，ｙを用いて、次式（１０）
　　ｙ＝ｄ－ｄ×ｘ／Ｈ　　…（１０）
で示される。

　したがって、上記式（６）および式（１０）から、次式（１１）
　　Ｖ×ｘ／ｃ＝ｄ－ｄ×ｘ／Ｈ　　…（１１）
が導かれる。

　したがって、上記式（１１）から、Ｃ点の座標（ｘ，ｙ）は、それぞれ、次式（１２）・（１３）
　　ｘ＝ｃ×ｄ×Ｈ／（ｃ×ｄ＋Ｈ×Ｖ）　　…（１２）
　　ｙ＝ｄ×Ｈ×Ｖ／（ｃ×ｄ＋Ｈ×Ｖ）　　…（１３）
で求められる。

　また、上記領域Ｄ内の一点（以下、「Ｄ点」と記す）をタッチした場合、光源１０ａによる影が右辺にでき、光源１０ｂによる影が左辺にできる。なお、以下の説明では、便宜上、Ｄ点は、光源１０ａとＡ点とを通る直線（３０１）と光源１０ｂとＣ点とを通る直線（３０４）との交点に存在するものとして説明するが、この場合にも、Ｄ点の位置に応じて各変数ａ・ｄを変更することで、以下と同様にして算出することができる。

　上記Ｄ点は光源１０ａとＡ点とを通る直線（３０１）上及び光源１０ｂとＣ点とを通る直線（３０４）上に存在することから、光源１０ａとＤ点とを通る直線（３０１）及び光源１０ｂとＤ点とを通る直線（３０４）は、それぞれ、上記したように、上記式（１）および式（１０）で示される。

　つまり、光源１０ｂから、光源１０ａとＤ点とを結ぶ直線が右辺と交わる位置（すなわち右辺にできる影の位置）までの距離をａとすると、光源１０ａとＤ点とを通る直線は、座標ｘ，ｙを用いて、上記式（１）で示される。また、光源１０ａから、光源１０ｂとＤ点とを通る直線（３０４）が左辺と交わる位置（すなわち左辺にできる影の位置）までの距離をｄとすると、光源１０ｂとＤ点とを通る直線（３０４）は、座標ｘ，ｙを用いて、上記式（１０）で示される。

　したがって、上記式（１）および式（１０）から、次式（１４）
　　ａ×ｘ／Ｈ＝ｄ－ｄ×ｘ／Ｈ　　…（１４）
が導かれる。

　したがって、上記式（１４）から、Ｄ点の座標（ｘ，ｙ）は、それぞれ、次式（１５）・（１６）
　　ｘ＝ｄ×Ｈ／（ａ＋ｄ）　　…（１５）
　　ｙ＝ａ×ｄ／（ａ＋ｄ）　　…（１６）
で求められる。

　以上のように、本実施の形態によれば、影ができたラインセンサ１３の検出信号レベル（受光検出量）は、影にならない領域のラインセンサ１３の検出信号レベルよりも低下することを利用して、三角測量により認識物の指示座標を検出することができる。

　本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

　本発明の座標センサにおいて、上記第１透光体は、集光機能を有するレンズ形状である。

　上記構成によれば、発光素子からの光を有効に活用することができ、且つ、シグナル値を向上させることができる。したがって、光源の光漏れによる見栄え低減（可視光光源を採用する場合）と、Ｓ/Ｎ比の向上による、誤認識発生の低減、消費電力の低減が可能となる。

　本発明の座標センサは、ｘ軸方向及びｙ軸方向に上記ラインセンサとそれぞれ対をなして配置され、上記画像表示領域を通過した光の光路を変更する光路変更部をさらに備え、上記光路変更部の光を受光する面には、上記発光素子の光を少なくとも透過させる第２透光体が配置されており、上記ラインセンサは、上記画像表示体の画像表示面に平行な受光面を有し、上記画像表示領域を通過した光は、上記第２透光体を透過した後、上記光路変更部によって光路を変更してそれぞれ対となる上記ラインセンサの受光面に導かれる。

　上記の構成によれば、光路変更部が設けられていることで、ラインセンサを、画像表示領域の外側に、受光面が画像表示面に平行になるように配置することができる。これにより、ラインセンサ並びに該ラインセンサに必要な配線や回路を、例えば、画像表示領域に形成される他の回路と同一面に、同時に形成することが可能である。また、検出ラインや、検出信号の処理に必要な回路も、ｘ軸方向およびｙ軸方向において、それぞれ、ラインセンサ一列分に対応して形成すればよい。したがって、簡素な構成とすることができるとともに、アライメントが容易である。

　また、上記の構成によれば、ラインセンサは、その受光面が上記画像表示面に平行になるように配置されることから、薄型化を図ることができるとともに、厚みが薄い基板の側面に対応して設けることもできるので、使用上の制約がない。したがって、上記の構成によれば、開口率の低下や動作速度の制約がなく、アライメントが容易であり、低コストで薄型の座標センサを実現することができる。

　さらに、上記構成によれば、光路変更部の光を受光する面に第２透光体が配置されているため、光路変更部の受光面に、埃、水等の異物が侵入することを防止できる。

　本発明の座標センサにおいて、上記第２透光体は、光拡散機能を有する直方体形状である。

　上記構成によれば、第２透光体に含まれる拡散性により、第２透光体を透過する光が拡散する。

　したがって、光路変更部を複数個に分割し、繋いで使用しても、つなぎ目部分における光量の低下の程度が、第２透光体が設けられていない場合のつなぎ目部分における光量の低下の程度よりも小さくなる。そのため、光路変更部を射出成形可能な小型化、薄型化の構成とすることができる。

　本発明の座標センサにおいて、上記第１透光体と上記第２透光体とは同じ材料で構成されている。

　また、上記第１透光体および上記第２透光体の材料は上記発光素子から発光される光に対して透明な樹脂である。ここで、光源から発光される光に対して透明とは、光源からの光を透過可能であるという意味である。

　上記構成によれば、第１透光体および第２透光体を同じ材料で製造コストを抑えることができる。

　本発明の座標センサにおいて、上記光路変更部は、光を選択的に反射する機能を有し、上記発光素子から発光された光のみを上記ラインセンサの受光面に導光する。

　上記構成によれば、周囲環境光が受光素子に入射しにくくなる。

　したがって、周囲環境光の変化に依存せず、認識物の正確な位置検出が容易となる。

　本発明の座標センサにおいて、上記光路変更部は、それぞれ複数個に分断されている。

　上記構成によれば、光路変更部の小型化、薄型化が実現できる。また、光路変更部を射出成形によって容易に形成することが可能となる。

　本発明の座標センサは、上記光路変更部及び上記ラインセンサは、上記画像表示体の３辺に沿って配置され、残る１辺の両端部に上記発光素子が配置されている。

　上記構成によれば、指などの認識物でタッチした位置を、三角測量によって求めることができる。

　本発明の表示装置は上記座標センサを備えている。

　上記構成によれば、開口率の低下や動作速度の制約がなく、アライメントが容易であり、低コストで薄型の表示装置を実現することができる。

　本発明の表示装置は、対向基板とアクティブマトリクス基板とを備えており、上記ラインセンサは、上記アクティブマトリクス基板のアクティブ素子形成面に設けられている。

　上記構成によれば、ラインセンサが、アクティブマトリクス基板のアクティブ素子形成面に設けられている。そのため、ラインセンサをアクティブ素子の形成工程において形成することができるので、容易にラインセンサを形成することができる。

　本発明は、座標センサ機能付きの表示装置に好適に利用することができる。

　１　液晶表示装置
　２　アクティブマトリクス基板
　３　対向基板
　７　液晶パネル
　８　バックライト
　９　保護板
　１０　発光ダイオード
　１１　受光ミラー（光路変更部）
　１２　波長選択反射フィルタ
　１３　ラインセンサ
　１３ａ　受光面
　１３ｓ　受光素子
　１５　透明ガイド（第２透光体）
　１６　透明ガイド（第１透光体）
　１７　ラインセンサ検出回路
　１９　ベゼル
　２０　シフトレジスタ
　２１　スイッチング素子
　２２　検出ライン
　２３　Ａ／Ｄ変換回路
　２４　主制御部
　２５　タイミングコントローラ
　２６　液晶駆動回路
　２７　座標検出回路
　２９　発光ダイオード駆動回路
　３０　発光ダイオード駆動回路
　３１　ロジック電源回路
　３２　第１の電源回路
　３３　第２の電源回路

Claims

　画像表示体の画像表示領域における検出対象物の指示座標を検出する座標センサであって、
　発光素子と、
　複数の受光素子を有し、上記画像表示領域の外側においてｘ軸方向及びｙ軸方向に沿ってそれぞれ配置された少なくとも２つのラインセンサと、
　上記発光素子の光を発光する面に配置されており、上記発光素子の光を少なくとも透過させる第１透光体とを備え、
　上記受光素子は、上記発光素子から発光され、上記第１透光体を透過した後、上記画像表示領域を通過した光を受光し、
　上記受光素子が検知する受光検出量の変化によって上記検出対象物の指示座標を検出することを特徴とする座標センサ。
　上記第１透光体は、集光機能を有するレンズ形状であることを特徴とする請求項１に記載の座標センサ。
　ｘ軸方向及びｙ軸方向に上記ラインセンサとそれぞれ対をなして配置され、上記画像表示領域を通過した光の光路を変更する光路変更部をさらに備え、
　上記光路変更部の光を受光する面には、上記発光素子の光を少なくとも透過させる第２透光体が配置されており、
　上記ラインセンサは、上記画像表示体の画像表示面に平行な受光面を有し、
　上記画像表示領域を通過した光は、上記第２透光体を透過した後、上記光路変更部によって光路を変更してそれぞれ対となる上記ラインセンサの受光面に導かれることを特徴とする請求項１又は２に記載の座標センサ。
　上記第２透光体は、光拡散機能を有する直方体形状であることを特徴とする請求項３に記載の座標センサ。
　上記第１透光体と上記第２透光体とは同じ材料で構成されていることを特徴とする請求項３又は４に記載の座標センサ。
　上記第１透光体および上記第２透光体の材料は、上記発光素子から発光される光に対して透明な樹脂であることを特徴とする請求項５に記載の座標センサ。
　上記光路変更部は、光を選択的に反射する機能を有し、上記発光素子から発光された光のみを上記ラインセンサの受光面に導光することを特徴とする請求項３～６の何れか１項に記載の座標センサ。
　上記光路変更部は、それぞれ複数個に分断されていることを特徴とする請求項３～７の何れか１項に記載の座標センサ。
　上記光路変更部及び上記ラインセンサは、上記画像表示体の３辺に沿って配置され、残る１辺の両端部に上記発光素子が配置されていることを特徴とする請求項３～８のいずれか１項に記載の座標センサ。
　請求項１から９のいずれか１項に記載の座標センサを備えていることを特徴とする表示装置。
　上記表示装置は、対向基板とアクティブマトリクス基板とを備えており、
　上記ラインセンサは、上記アクティブマトリクス基板のアクティブ素子形成面に設けられていることを特徴とする請求項１０に記載の表示装置。