(57)【要約】【課題】シリンドリカルレンズのような曲面からの入射光の全反射に因る表示画像の見難さを緩和可能にする。【解決手段】タッチセンサシート３０を透過した平板表示素子２０の表示画像を曲面透過板１０のシリンドリカルレンズを介して曲面部より取り出すと共に、当該曲面部をタッチセンサ用のタッチ部分とするタッチセンサ表示装置において、曲面透過板１０の曲面部分と周囲の平面部分の境界にくぼみ部１４を設けることにより曲面部の曲率を選定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の画像信号を生成する操作盤映像回路と、
前記操作盤映像回路で生成された画像信号に応じた画像を表示する平板表示素子と、
前記平板表示素子で表示された画像を透過するタッチセンサシートと、
前記タッチセンサシートを透過した前記平板表示素子の表示画像をシリンドリカルレンズを介して曲面部より取り出すと共に、当該曲面部をタッチセンサ用のタッチ部分とする曲面透過板と、
前記タッチセンサシートと前記曲面透過板間を接合する透明な接着層とを備えたタッチセンサ表示装置において、
前記曲面透過板の曲面部分と周囲の平面部分の境界にくぼみ部を設けることにより前記曲面部の曲率を選定したことを特徴とするタッチセンサ表示装置。
【請求項２】
平板表示素子とタッチセンサシート間に微小なプリズムのシートを挟んだことを特徴とする請求項１記載のタッチセンサ表示装置。
【請求項３】
平板表示素子とタッチセンサシート間に当該タッチパネルシートの屈折率と同じか近い値の屈折率を持つ透明な接着剤あるいは粘着剤を充填したことを特徴とする請求項１記載のタッチセンサ表示装置。
【請求項４】
所定の画像信号を生成する操作盤映像回路と、
前記操作盤映像回路で生成された画像信号に応じた画像を表示する平板表示素子と、
前記平板表示素子で表示された画像を透過するタッチセンサシートと、
前記タッチセンサシートを透過した前記平板表示素子の表示画像をシリンドリカルレンズを介して曲面部より取り出すと共に、当該曲面部をタッチセンサ用のタッチ部分とする曲面透過板と、
前記タッチセンサシートと前記曲面透過板間を接合する透明な接着層とを備えたタッチセンサ表示装置において、
前記平板表示素子と前記タッチセンサシート間に微小なプリズムのシートと空気層を介在させたことを特徴とするタッチセンサ表示装置。
【請求項５】
所定の画像信号を生成する操作盤映像回路と、
前記操作盤映像回路で生成された画像信号に応じた画像を表示する平板表示素子と、
前記平板表示素子で表示された画像を透過するタッチセンサシートと、
前記タッチセンサシートを透過した前記平板表示素子の表示画像をシリンドリカルレンズを介して曲面部より取り出すと共に、当該曲面部をタッチセンサ用のタッチ部分とする曲面透過板と、
前記タッチセンサシートと前記曲面透過板間を接合する透明な接着層とを備えたタッチセンサ表示装置において、
前記平板表示素子と前記タッチセンサシート間に前記タッチパネルシートの屈折率と同じか近い値の屈折率を持つ透明な接着剤あるいは粘着剤を充填したことを特徴とするタッチセンサ表示装置。
【請求項６】
平板表示素子で表示した画像を曲面透過板を介して取り出した場合に起こる歪みと逆の歪みを操作盤映像回路からの画像信号に加えてから前記平板表示素子に与える曲面補正処理回路を設けたことを特徴とする請求項１から請求項５のうちのいずれか１項記載のタッチセンサ表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、文字などの表示画像を凸状曲面の透過板を通して観察する構造のタッチセンサ表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
各種電子機器において、操作スペースの確保、機器の操作性や機能の向上、デザイン性の付加などの理由で、映像情報を表示するＣＲＴ面に透明なタッチセンサ（またはタッチスイッチ）のパターンを重ね合わせて配置するタッチパネルが普及して来た（例えば特許文献１参照）。また、タッチ面を曲面で構成したタッチパネル付きの表示装置がある。例えば、透明な球面（ドーム）状のタッチ面を有するタッチパネルの背面側に所定の表示面を持つ液晶パネルなどの画像表示部を設け、この所定の表示面に表示された画像をレンズアレイなど光学的部材を介してタッチパネルの表面近傍の空間に結像させ、利用者の視線方向の違いに起因する位置のずれ（視差）を低減し、タッチ位置がずれるのを低減させることができるという技術が提案されている（例えば、特許文献２参照）。この特許文献２のタッチパネル付きの表示装置は、利用者の操作指が直接触れる部分であるタッチパネル（センサパネル）自身が曲面である場合に起こる特有の問題、すなわち視差によるタッチ位置のずれを解消している。
【０００３】
一方、操作指のタッチ部分が直接センサパネルではないが、文字などの表示画像を透過する凸状曲面の透明カバーとしたタッチセンサ表示装置がある。この構造例を図７に示す。図において、平板表示素子２０は、操作盤映像回路９０から入力される所定の画像を表示面に表示する、例えば液晶パネルのようなフラットパネルディスプレイ素子である。平板表示素子２０の上部の表示面２１に対して所定の隙間４０を隔てて透明なタッチセンサシート３０を配置している。タッチセンサシート３０の上面側は、透明な接着剤による均一な接着層５０を介して曲面透過板１０の下部平面１２に接合されている。曲面透過板１０は、紙面に向かって垂直方向に延び、上面１１が曲面を成す蒲鉾状の透明体、すなわちシリンドリカルレンズを有している。操作者は、平板表示素子２０で表示する画像を曲面透過板１０を介することで拡大して観察することができ、かつ操作指８を曲面透過板１０の上面１１に触れて押圧することで曲面透過板１０を撓ませてタッチセンサシート３０のスイッチ機能などを働かせ必要な入力操作を行うことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特公昭６０−０３５７６９号公報
【特許文献２】特開２００７−２７９８２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記図７の構成のタッチセンサ表示装置においては、操作者の視点位置により表示を観察する際に差が出る。例えば、立位の視点Ｐｕで見る主光線Ｌｕ１は、出所を辿っていくと、曲面透過板１０を経由した光線Ｌｕ２、タッチセンサシート３０および接着層５０を経由した光線Ｌｕ３、平板表示素子２０から射出した光線Ｌｕ４となる。一方、立位の視点Ｐｕより低い位置にある座位の視点Ｐｄで見る主光線Ｌｄ１は、曲面透過板１０を経由した光線Ｌｄ２、タッチセンサシート３０内で反射し接着層５０を経由した光線Ｌｄ３、曲面透過板１０側から射出し接着層５０およびタッチセンサシート３０に入射した光線Ｌｄ４となる。すなわち、座位の視点Ｐｄの場合、曲面透過板１０が光線の入射面と射出面が平行になっていないので、光線Ｌｄ３が光線Ｌｄ４の全反射光線として到達するため、平板表示素子２０上表示に光線Ｌｄ４が重なって見えなくなる。また、全反射しないまでも屈折率に応じた角度によって透過率よりも反射率が大きくなるために確認し難くなるという問題があった。また、曲面透過板１０は上面１１が曲面のために位置によって表示像が歪んで見えるため違和感を与えるという問題があった。
【０００６】
この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたもので、シリンドリカルレンズのような曲面からの入射光の全反射に因る表示画像の見難さを緩和可能にするタッチセンサ表示装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明のタッチセンサ表示装置に係る発明は、所定の画像信号を生成する操作盤映像回路と、操作盤映像回路で生成された画像信号に応じた画像を表示する平板表示素子と、平板表示素子で表示された画像を透過するタッチセンサシートと、タッチセンサシートを透過した平板表示素子の表示画像をシリンドリカルレンズを介して曲面部より取り出すと共に、当該曲面部をタッチセンサ用のタッチ部分とする曲面透過板と、タッチセンサシートと曲面透過板間を接合する透明な接着層とを備えたタッチセンサ表示装置において、曲面透過板の曲面部分と周囲の平面部分の境界にくぼみ部を設けることにより曲面部の曲率を選定したものである。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、曲面透過板のシリンドリカルレンズを形成する曲面部分と周囲の平面部分の境界にくぼみ部を設けることにより、くぼみ部の無い場合よりも曲面部分の曲率を小さく選定できるようにしたので、複雑な光学構造を用いずに、視点位置により観察される、シリンドリカルレンズにおける入射光の全反射による表示画像への映り込みを少なくして、表示を見やすくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】この発明の実施の形態１によるタッチセンサ表示装置の構成を示す側面図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係る曲面部分と平面部分の境界にくぼみ部を設けた場合の曲面透過板の曲率変化を示す説明図である。
【図３】曲率が大小異なる曲面透過板（シリンドリカルレンズ）の全反射による背景光の見え方の違いを示す説明図である。
【図４】この発明の実施の形態１に係る曲面補正処理回路による画像歪みの補正の方法について示す説明図である。
【図５】この発明の実施の形態２によるタッチセンサ表示装置の構成を示す側面図である。
【図６】この発明の実施の形態３によるタッチセンサ表示装置の構成を示す側面図である。
【図７】従来のタッチセンサ表示装置の構成例を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１によるタッチセンサ表示装置の構成を示す側面図である。
図１において、操作盤映像回路９０は、所定の画像信号を生成する手段である。
平板表示素子２０は、例えば液晶パネルのようなフラットパネルディスプレイ素子で、操作盤映像回路９０で生成された画像信号に応じて表示面に画像を表示する手段である。タッチセンサシート３０は、平板表示素子２０で表示された画像を透過する手段で、平板表示素子２０の上部の表示面２１に対して所定の隙間４０を隔てて配置されている。曲面透過板１０は紙面に向かって垂直方向に延び、上面１１が曲面を成す蒲鉾状の透明体、すなわちシリンドリカルレンズを有しており、タッチセンサシート３０を透過した平板表示素子２０の画像をシリンドリカルレンズを介して曲面部より取り出すと共に、当該曲面部をタッチセンサ用のタッチ部分としている。また、曲面透過板１０は、上面１１の曲面部と側部の平面部１３の境界にくぼみ部１４を設けている。接着層５０は、タッチセンサシート３０の上面と曲面透過板１０の下部平面１２に介在させた透明な接着剤による均一な層で、タッチセンサシート３０と曲面透過板１０間を接合している。また、この実施の形態１では、平板表示素子２０で表示した画像を曲面透過板１０を介して取り出した場合に起こる画像歪みと逆の歪みを、操作盤映像回路９０からの画像信号に加えてから平板表示素子２０に与える曲面補正処理回路９１を設けている。
【００１１】
次に動作について説明する。
曲面透過板１０の上面１１の射出面における曲面部と側部の平面部１３の境界に設けたくぼみ部１４は、図２（ａ）に示すように、ゴミがたまらない程度の小さく浅いものとする。人間の境界を認識する能力は高く、くぼみ部１４を設けたことで平面と曲面をより強く意識できるようになり、曲面部の曲率を緩めても同様の効果が期待できる。図２（ａ）の平面部分と曲面部分の境界周辺にくぼみ部１４を設けた場合は、図２（ｂ）の平面部分と曲面部分の境界が直接接続の場合に比べ、曲率半径Ｒａが大きく、曲面部分の高さＨａが小さくなるため、レンズ効果を小さく抑えることができる。くぼみ部１４を設けずに曲率を小さくすると、指で操作した時に平面と曲面の境界を認知し難くなり、操作部の操作感が乏しくなるため、図２（ｂ）と同等の操作感を得るためにくぼみ部１４を設ける。なお、くぼみ部１４の形成は連続している方が良いが、一定の周期の間隔で配置されたディンプル構造のような加工であれば、くぼみ同士が複数に分かれていても良い。
【００１２】
図１における曲面透過板１０は、上面１１の曲面部と側部の平面部１３の境界にくぼみ部１４を設けているため、図７に示したものに比べ曲率半径が大きく、曲面部分の高さが小さくなっている。この場合、立位の視点Ｐｕで見る主光線Ｌｕ１は、出所を辿っていくと、曲面透過板１０を経由した光線Ｌｕ２、タッチセンサシート３０および接着層５０を経由した光線Ｌｕ３、平板表示素子２０から射出した光線Ｌｕ４となる。一方、座位の視点Ｐｄで見る主光線Ｌｄ１も、曲面透過板１０を経由した光線Ｌｄ２、タッチセンサシート３０および接着層５０を経由した光線Ｌｄ３、平板表示素子２０から射出した光線Ｌｄ４となる。すなわち、視点が立位の視点Ｐｕから座位の視点Ｐｄに移っても、上面１１の曲面部側から入射し曲面透過板１０内あるいはタッチセンサシート３０で全反射した背景光は到達しにくくなる。この理由を図３で説明する。
【００１３】
図３は曲率が大小異なる曲面透明板（シリンドリカルレンズ）における全反射による背景の見え方の違いの概念を示す。曲面透明板の底面の同じ位置で全反射した背景光線は、図３（ｂ）に示す曲率の小さい曲面透明板１０１の方が図３（ａ）に示す曲率の大きい曲面透明板１００よりも低い位置に到達することになる。そのため、曲率の小さい曲面透明板１０１を用いた場合の方が、同じ高さの視点で捉えた表示画像に対する全反射による背景の写り込みは生じにくくなる。
【００１４】
次に、曲面透過板１０のレンズ効果によって生じる画像歪みについて説明する。
曲面補正処理回路９１が無い場合、平板表示素子２０の表示面２１には図４（ａ）に示すような画像２００が表示されるが、この画像２００を曲面透過板１０であるシリンドリカルレンズを通して見ると、図４（ｂ）に示す画像２０１のようにレンズ効果により上と下の文字列が歪んだ画像として観察される。曲面補正処理回路９１では、操作盤映像回路９０から入力された画像２００に対して曲面透過板１０で起こる歪みと逆の歪みを加えて画像２０２のような画像にして平板表示素子２０に与える。このことにより、曲面透過板１０を介して見る画像は歪みが緩和され、画像２００と同等として認識される。
【００１５】
以上のように、実施の形態１によれば、曲面透過板１０の曲面部分と周囲の平面部分の境界にくぼみ部１４を設けることにより曲面部の曲率を選定している。すなわち、くぼみ部１４を設けることで、くぼみ部１４の無い場合よりも曲面部分の曲率を小さくすることができ、座位の視点Ｐｄのように立位の視点Ｐｕより低い位置から見た場合に起こる、シリンドリカルレンズにおける入射光の全反射による表示画像への映りこみを緩和して、表示を見やすくすることができる。また、曲面補正処理回路９１により、平板表示素子２０で表示した画像を曲面透過板１０を介して取り出した場合に起こる歪みと逆の歪みを、操作盤映像回路９０からの画像信号に加えてから平板表示素子２０に与えるようにしているので、シリンドリカルレンズによって起きる画像の歪みを解消することができる。
【００１６】
実施の形態２．
上記実施の形態１では、曲面透過板１０で起きる背景からの入射光の全反射による映りこみを解消するために、曲面透過板１０の曲面部分の曲率を小さく設定することについて説明したが、この実施の形態２では、入射光の全反射を抑制する構成について提案する。
図５は、この発明の実施の形態２によるタッチセンサ表示装置の構成を示す側面図である。図において、曲面透過板１０には、図７で説明した従来と同じタイプのものを使用しており、また、実施の形態１と同じ曲面補正処理回路９１を備えている。この実施の形態２の場合には、平板表示素子２０とタッチセンサシート３０間にフレネルレンズまたはマイクロレンズなどからなる微小なプリズムのシート６０と空気層を介在させている。このことにより、背景などの入射光の全反射角度を変えることができるため、入射光の表示画像への映りこみを緩和することができる。なお、この実施の形態２の方法は、実施の形態１の曲面透過板１０の曲面部分の曲率を小さく設定することと併せて用いてもよい。
【００１７】
実施の形態３．
上記実施の形態２では、光学的な補正として平板表示素子２０とタッチセンサシート３０間に微小なプリズムのシート６０を介在させたが、この実施の形態３では、接着剤あるいは粘着剤を用いることについて提案する。
図６は、この発明の実施の形態３によるタッチセンサ表示装置の構成を示す側面図である。図において、曲面透過板１０には、図７で説明した従来と同じタイプのものを使用しており、また、実施の形態１と同じ曲面補正処理回路９１を備えている。
ここで、全反射の入射角の臨界角θは、媒質Ａの屈折率をｎＡ、媒質Ｂの屈折率をｎＢ、ｎＡ＞ｎＢとすると、媒質Ａから媒質Ｂに入射する場合、（１）式で表される。
ｓｉｎθ＝ｎＢ／ｎＡ                            （１）
全反射を抑制するためには入射角を臨界角θより大きくとればよく、そのため屈折率ｎＢをｎＡに近づけることで実現できる。
図７においては、タッチセンサシート３０内に侵入した背景光Ｌｄ４が空気の隙間４０のために、全反射した光線Ｌｄ３となって表示に映り込む原因となっている。すなわち、媒質Ａがタッチセンサシート３０で、上記媒質Ｂが空気の隙間４０となって、屈折率がｎＡ＞ｎＢの関係にある。そのため、隙間４０の部分をタッチセンサシート３０の屈折率ｎＡに近い媒質に置き換えてやればよい。
【００１８】
以上の理由に基づいて、平板表示素子２０とタッチセンサシート３０の間に、タッチセンサシート３０と同じか極めて近い屈折率を持つ接着剤あるいは粘着剤を充填した層４３を形成している。なお、充填層４３が脇から漏れ出ないようにするため、やわらかいパッキング４４により封止される。これにより、全反射し難くい構成とすることができる。
充填剤として接着剤を用いる場合、固化後の屈折率がタッチセンサシート３０と同じか極めて近い値となるものを選定する。やわらかいパッキング４４は熱による充填層４３の膨張を吸収する効果を持つ。また、充填剤として粘着剤を用いる場合、やわらかいパッキング４４は平板表示素子２０とタッチセンサシート３０の間隔を保つスペーサの役割と充填層４３の粘着剤が脇から漏れ出ないように封止する役割を併せ持つ。
以上のように、実施の形態３によれば、平板表示素子２０とタッチセンサシート３０の間に屈折率がタッチセンサシート３０と同じか極めて近い値を持つ接着剤あるいは粘着剤を充填しているので、背景などの入射光の全反射角度を変えることができるため、入射光の表示画像への映りこみを緩和することができる。なお、この実施の形態３の方法は、実施の形態１の曲面透過板１０の曲面部分の曲率を小さく設定することと併せて用いてもよい。
【符号の説明】
【００１９】
８  操作指、１０  曲面透過板、１４  くぼみ部、２０  平板表示素子、３０  タッチセンサシート、４０  隙間、４３  充填層、４４  パッキング、５０  接着層、６０  シート、９０  操作盤映像回路、９１  曲面補正処理回路。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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