(57)【要約】【課題】簡易な構成を有し、低消費電力で動作する光学式の位置検出装置を提供する。【解決手段】位置検出装置は、検出平面範囲（１０Ｒ）に対して第１の位置検出光を出射する第１の位置検出用光源（１２Ａ）と、検出平面範囲の法線方向から見て、第１の位置検出用光源とは異なる位置に配置され、検出平面範囲に対して第２の位置検出光を出射する第２の位置検出用光源（１２Ｂ）と、検出平面範囲の法線方向から見て、第１及び第２の位置検出用光源を通る直線からずれた位置に配置され、検出平面範囲に対して第３の位置検出光を出射する第３の位置検出用光源（１２Ｃ）と、第１、第２及び第３の３つの位置検出光が検出平面範囲内で対象物体によって反射された光を検出する光検出器（１５）と、光検出器によって検出される３つの検出値に基づいて対象物体の平面位置情報を取得する第１の位置情報取得手段（２５１）と、を備える。【選択図】図１
2010198083.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検出平面範囲内における対象物体の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第１の位置検出光を出射する第１の位置検出用光源と、
前記検出平面範囲の法線方向から見て、前記第１の位置検出用光源とは異なる位置に配置され、前記検出平面範囲に対して第２の位置検出光を出射する第２の位置検出用光源と、
前記検出平面範囲の法線方向から見て、前記第１及び第２の位置検出用光源を通る直線からずれた位置に配置され、前記検出平面範囲に対して第３の位置検出光を出射する第３の位置検出用光源と、
前記第１、第２及び第３の３つの位置検出光が前記検出平面範囲内で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、
前記光検出器によって検出される３つの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第１の位置情報取得手段と、
を備えることを特徴とする位置検出装置。
【請求項２】
前記第１、第２及び第３の位置検出光を、前記第１、第２及び第３の位置検出用光源から前記検出平面範囲へ導く矩形状の導光板を備え、
前記第１、第２及び第３の位置検出用光源は、前記導光板の４つの辺のうち互いに隣接する２つの辺、及び該２つの辺間に位置する角部のいずれかに隣接して配置される
こと特徴とすることを特徴とする請求項１に記載の位置検出装置。
【請求項３】
前記光検出器は、前記検出平面範囲の法線方向から見て、前記導光板の４つの辺のうち、前記第１、第２及び第３の位置検出用光源のうち少なくとも一の位置検出用光源が隣接して配置された辺に隣接して配置されること特徴とすることを特徴とする請求項２に記載の位置検出装置。
【請求項４】
検出空間内における対象物体の位置を検出する位置検出装置であって、
前記検出空間に対して第１の位置検出光を出射する第１の位置検出用光源と、
前記第１の位置検出用光源とは異なる位置に配置され、前記検出空間に対して第２の位置検出光を出射する第２の位置検出用光源と、
前記第１及び第２の位置検出用光源を通る直線からずれた位置に配置され、前記検出空間に対して第３の位置検出光を出射する第３の位置検出用光源と、
前記第１、第２及び第３の位置検出用光源を通る平面からずれた位置に配置され、前記検出空間に対して第４の位置検出光を出射する第４の位置検出用光源と、
前記第１、第２、第３及び第４の位置検出光が前記検出空間内で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。
【請求項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空間位置情報を取得する第２の位置情報取得手段を備えることを特徴とする請求項４に記載の位置検出装置。
【請求項６】
請求項１から３のいずれか一項に記載の位置検出装置と、
前記検出平面範囲に少なくとも部分的に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。
【請求項７】
前記電気光学パネルは、一対の第１及び第２基板が互いに貼り合わされてなり、
前記第１基板は、当該第１基板の少なくとも一辺において前記第２基板より張り出した張出部を有し、
前記第１、第２及び第３の位置検出用光源は、前記第１基板の法線方向から見て前記張出部に重なるように配置される
ことを特徴とする請求項６に記載の電気光学装置。
【請求項８】
請求項４又は５に記載の位置検出装置と、
前記検出空間に少なくとも部分的に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。
【請求項９】
前記電気光学パネルは、一対の第１及び第２基板が互いに貼り合わされてなり、
前記第１基板は、当該第１基板の少なくとも一辺において前記第２基板より張り出した張出部を有し、
前記第１、第２、第３及び第４の位置検出用光源は、前記第１基板の法線方向から見て前記張出部に重なるように配置される
ことを特徴とする請求項８に記載の電気光学装置。
【請求項１０】
請求項６から９のいずれか一項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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば対象物体の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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２９５６４４号公報
【特許文献２】特開２００４−３０３１７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
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、例えば光源の数が多いほど、消費電力が大きくなってしまうという技術的問題点もある。
【０００５】
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、低消費電力で、対象物体の位置を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。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る第１の位置検出装置は上記課題を解決するために、検出平面範囲内における対象物体の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第１の位置検出光を出射する第１の位置検出用光源と、前記検出平面範囲の法線方向から見て、前記第１の位置検出用光源とは異なる位置に配置され、前記検出平面範囲に対して第２の位置検出光を出射する第２の位置検出用光源と、前記検出平面範囲の法線方向から見て、前記第１及び第２の位置検出用光源を通る直線からずれた位置に配置され、前記検出平面範囲に対して第３の位置検出光を出射する第３の位置検出用光源と、前記第１、第２及び第３の３つの位置検出光が前記検出平面範囲内で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、前記光検出器によって検出される３つの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第１の位置情報取得手段と、を備える。
【０００７】
本発明に係る第１の位置検出装置によれば、その動作時には、第１、第２及び第３の位置検出用光源から第１、第２及び第３の位置検出光が検出平面範囲に入射される。尚、第１、第２及び第３の位置検出光は、直接的に検出平面範囲に対して出射されてもよいし、例えば導光板を介して検出平面範囲に対して出射されるなど、間接的に検出平面範囲に対して出射されてもよい。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、検出平面範囲に入射された第１、第２及び第３の位置検出光が、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及び第３の位置検出光の各々が、その位置検出用光源から対象物体まで伝搬する距離（即ち、第１の位置検出光が第１の位置検出用光源から対象物体まで伝搬する距離、第２の位置検出光が第２の位置検出用光源から対象物体まで伝搬する距離、及び第３の位置検出光が第３の位置検出用光源から対象物体まで伝搬する距離）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。
【０００８】
本発明では特に、光検出器によって検出される３つの検出値（例えば、各位置検出光の光量或いは強度）に基づいて対象物体の平面位置情報を取得する第１の位置情報取得手段を備える。第１の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及び第３の位置検出光のうち第１及び第３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第１の方向（例えば、第１の位置検出用光源から第３の位置検出用光源へ向かう方向）における位置情報を取得する。更に、第１の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及び第３の位置検出光のうち第２及び第３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第２の方向（例えば、第２の位置検出用光源から第３の位置検出用光源へ向かう方向）における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、第１の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。第１の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第１の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。
【０００９】
ここで、本発明では特に、第３の位置検出用光源は、第１及び第２の位置検出用光源を通る直線からずれた位置に配置される（言い換えれば、第１、第２及び第３の位置検出用光源は、一直線上にないように配置される）ので、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。即ち、例えば、光検出器によって検出された第１及び第３の位置検出光についての検出値（例えば、第１及び第３の位置検出光の光量或いは強度）に基づいて、例えば、第１及び第３の位置検出光の光量比や位相差等のデータを導出できる。よって、これらのデータと、第１の位置検出光が第１の位置検出用光源から対象物体まで伝搬する距離及び第３の位置検出光が第３の位置検出用光源から対象物体まで伝搬する距離とに基づいて、第１の位置検出用光源から第３の位置検出用光源へ向かう方向に沿った第１の方向における位置情報（言い換えれば、第１の方向における座標）を取得することができる。更に、光検出器によって検出された第２及び第３の位置検出光についての検出値（例えば、第２及び第３の位置検出光の光量或いは強度）に基づいて、例えば、第２及び第３の位置検出光の光量比や位相差等のデータを導出できる。よって、これらのデータと、第２の位置検出光が第２の位置検出用光源から対象物体まで伝搬する距離及び第３の位置検出光が第３の位置検出用光源から対象物体まで伝搬する距離とに基づいて、第２の位置検出用光源から第３の位置検出用光源へ向かう方向に沿った第２の方向における位置情報（言い換えれば、第１の方向に交差する第２の方向における座標）を取得することができる。
【００１０】
このように、本発明では特に、３つの位置検出用光源（即ち、第１、第２及び第３の位置検出用光源）から位置検出光を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。よって、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、消費電力を低減できる。更に、低コストで製造することも可能となる。
【００１１】
以上説明したように、本発明に係る第１の位置検出装置によれば、簡易な構成を有し、低消費電力で、対象物体の位置を検出することができる。
【００１２】
本発明に係る第１の位置検出装置の一態様では、前記第１、第２及び第３の位置検出光を、前記第１、第２及び第３の位置検出用光源から前記検出平面範囲へ導く矩形状の導光板を備え、前記第１、第２及び第３の位置検出用光源は、前記導光板の４つの辺のうち互いに隣接する２つの辺、及び該２つの辺間に位置する角部のいずれかに隣接して配置される。
【００１３】
この態様によれば、第１、第２及び第３の位置検出用光源は、導光板の４つの辺のうち互いに隣接する２つの辺、及び該２つの辺間に位置する角部のいずれかに隣接して配置されており、導光板の４つの辺のうち他の２辺には配置されていない。よって、導光板の４つの辺のうち第１、第２及び第３の位置検出用光源が隣接して配置される２辺を除く他の２辺については、第１、第２及び第３の位置検出用光源を配置するためのスペースを導光板の周辺に設ける必要がない。従って、検出平面範囲の外側に広がる額縁領域を縮小することができ、当該位置検出装置の小型化を図ることも可能となる。
【００１４】
上述した、第１、第２及び第３の位置検出用光源が、導光板の４つの辺のうち互いに隣接する２つの辺、及び該２つの辺間に位置する角部のいずれかに隣接して配置される態様では、前記光検出器は、前記検出平面範囲の法線方向から見て、前記導光板の４つの辺のうち、前記第１、第２及び第３の位置検出用光源のうち少なくとも一の位置検出用光源が隣接して配置された辺に隣接して配置される。
【００１５】
この場合には、光検出器は、導光板の４つの辺のうち、第１、第２及び第３の位置検出用光源のうち少なくとも一の位置検出用光源が隣接して配置された辺に隣接して配置されており、導光板の４つの辺のうち他の２辺には配置されていない。よって、導光板の４つの辺のうち第１、第２及び第３の位置検出用光源が隣接して配置される２辺を除く他の２辺については、第１、第２及び第３の位置検出用光源並びに光検出器を配置するためのスペースを導光板の周辺に設ける必要がない。従って、検出平面範囲の外側に広がる額縁領域をより確実に縮小することができ、当該位置検出装置のより一層の小型化を図ることも可能となる。
【００１６】
本発明に係る第２の位置検出装置は上記課題を解決するために、検出空間内における対象物体の位置を検出する位置検出装置であって、前記検出空間に対して第１の位置検出光を出射する第１の位置検出用光源と、前記第１の位置検出用光源とは異なる位置に配置され、前記検出空間に対して第２の位置検出光を出射する第２の位置検出用光源と、前記第１及び第２の位置検出用光源を通る直線からずれた位置に配置され、前記検出空間に対して第３の位置検出光を出射する第３の位置検出用光源と、前記第１、第２及び第３の位置検出用光源を通る平面からずれた位置に配置され、前記検出空間に対して第４の位置検出光を出射する第４の位置検出用光源と、前記第１、第２、第３及び第４の位置検出光が前記検出空間内で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。
【００１７】
本発明に係る第２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の位置検出用光源から第１、第２、第３及び第４の位置検出光が、例えば直方体状の空間として規定される検出空間に入射される。尚、第１、第２、第３及び第４の位置検出光は、直接的に検出空間に対して出射されてもよいし、例えば導光板を介して検出空間に対して出射されるなど、間接的に検出空間に対して出射されてもよい。例えば指やタッチペン等の対象物体が検出空間内に配置された場合、検出空間に入射された第１、第２、第３及び第４の位置検出光が、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の位置検出光の各々が、その位置検出用光源から対象物体まで伝搬する距離（即ち、第１の位置検出光が第１の位置検出用光源から対象物体まで伝搬する距離、第２の位置検出光が第２の位置検出用光源から対象物体まで伝搬する距離、第３の位置検出光が第３の位置検出用光源から対象物体まで伝搬する距離、及び第４の位置検出光が第４の位置検出用光源から対象物体まで伝搬する距離）は、検出空間内における対象物体の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の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の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空間位置情報を取得することができる（即ち、検出空間内における対象物体の位置を検出することができる）。
【００１８】
ここで、本発明では特に、第３の位置検出用光源は、第１及び第２の位置検出用光源を通る直線からずれた位置に配置され（言い換えれば、第１、第２及び第３の位置検出用光源は、一直線上にないように配置され）、且つ、第４の位置検出用光源は、第１、第２及び第３の位置検出用光源を通る平面からずれた位置に配置される。言い換えれば、４つの位置検出用光源（即ち、第１、第２、第３及び第４の位置検出用光源）は、いずれの３つの位置検出用光源も一直線上にないように配置される。よって、検出空間内における対象物体の位置を確実に検出することができる。即ち、例えば、光検出器によって検出された第１及び第３の位置検出光についての検出値（例えば、第１及び第３の位置検出光の光量或いは強度）に基づいて、例えば、第１及び第３の位置検出光の光量比や位相差等のデータを導出できる。よって、これらのデータと、第１の位置検出光が第１の位置検出用光源から対象物体まで伝搬する距離及び第３の位置検出光が第３の位置検出用光源から対象物体まで伝搬する距離とに基づいて、第１の位置検出用光源から第３の位置検出用光源へ向かう方向に沿った第１の方向における位置情報（言い換えれば、第１の方向における座標）を取得することができる。更に、光検出器によって検出された第２及び第３の位置検出光についての検出値（例えば、第２及び第３の位置検出光の光量或いは強度）に基づいて、例えば、第２及び第３の位置検出光の光量比や位相差等のデータを導出できる。よって、これらのデータと、第２の位置検出光が第２の位置検出用光源から対象物体まで伝搬する距離及び第３の位置検出光が第３の位置検出用光源から対象物体まで伝搬する距離とに基づいて、第２の位置検出用光源から第３の位置検出用光源へ向かう方向に沿った第２の方向における位置情報（言い換えれば、第１の方向に交差する第２の方向における座標）を取得することができる。加えて、光検出器によって検出された第３及び第４の位置検出光についての検出値（例えば、第３及び第４の位置検出光の光量或いは強度）に基づいて、例えば、第３及び第４の位置検出光の光量比や位相差等のデータを導出できる。よって、これらのデータと、第３の位置検出光が第３の位置検出用光源から対象物体まで伝搬する距離及び第４の位置検出光が第４の位置検出用光源から対象物体まで伝搬する距離とに基づいて、第３の位置検出用光源から第４の位置検出用光源へ向かう方向に沿った第３の方向における位置情報（言い換えれば、第１及び第２の方向に交差する第３の方向における座標）を取得することができる。
【００１９】
このように、本発明では特に、４つの位置検出用光源（即ち、第１、第２、第３及び第４の位置検出用光源）から位置検出光を検出空間に対して出射させ、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。よって、仮に、検出空間の周辺に、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、消費電力を低減できる。更に、低コストで製造することも可能となる。
【００２０】
以上説明したように、本発明に係る第２の位置検出装置によれば、簡易な構成を有し、低消費電力で、対象物体の位置を検出することができる。
【００２１】
本発明に係る第２の位置検出装置の一態様では、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空間位置情報を取得する第２の位置情報取得手段を備える。
【００２２】
この態様によれば、第２の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の位置検出光のうち第１及び第３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空間内における第１の方向（例えば、第１の位置検出用光源から第３の位置検出用光源へ向かう方向）における位置情報を取得する。更に、第２の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の位置検出光のうち第２及び第３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空間内における第２の方向（例えば、第２の位置検出用光源から第３の位置検出用光源へ向かう方向）における位置情報を取得する。加えて、第２の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の位置検出光のうち第３及び第４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空間内における第３の方向（例えば、第３の位置検出用光源から第４の位置検出用光源へ向かう方向）における位置情報を取得する。よって、検出空間内における対象物体の位置（即ち、互いに交わる３つの方向における座標）を確実に検出することができる。尚、第２の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。第２の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第２の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。
【００２３】
尚、本発明に係る第２の位置検出装置においても、上述した本発明に係る第１の位置検出装置における各種態様と同様の各種態様を採ることが可能である。
【００２４】
本発明に係る第１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第１の位置検出装置（但し、その各種態様も含む）と、前記検出平面範囲に少なくとも部分的に重なる表示領域を有する電気光学パネルとを備える。
【００２５】
本発明に係る第１の電気光学装置によれば、上述した本発明に係る第１の位置検出装置を備えるので、低消費電力で、電気光学パネルの表示領域に重なる検出平面範囲における対象物体の平面位置を検出することが可能となる。
【００２６】
本発明に係る第１の電気光学装置の一態様では、前記電気光学パネルは、一対の第１及び第２基板が互いに貼り合わされてなり、前記第１基板は、当該第１基板の少なくとも一辺において前記第２基板より張り出した張出部を有し、前記第１、第２及び第３の位置検出用光源は、前記第１基板の法線方向から見て前記張出部に重なるように配置される。
【００２７】
この態様によれば、表示領域及び検出平面範囲の外側に広がる額縁領域を縮小することができ、当該電気光学装置の小型化を図ることも可能となる。
【００２８】
本発明に係る第２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第２の位置検出装置（但し、その各種態様も含む）と、前記検出空間に少なくとも部分的に重なる表示領域を有する電気光学パネルと、を備える。
【００２９】
本発明に係る第２の電気光学装置によれば、上述した本発明に係る第２の位置検出装置を備えるので、低消費電力で、電気光学パネルの表示領域上の検出空間における対象物体の位置を検出することが可能となる。
【００３０】
本発明に係る第２の電気光学装置の一態様では、前記電気光学パネルは、一対の第１及び第２基板が互いに貼り合わされてなり、前記第１基板は、当該第１基板の少なくとも一辺において前記第２基板より張り出した張出部を有し、前記第１、第２、第３及び第４の位置検出用光源は、前記第１基板の法線方向から見て前記張出部に重なるように配置される。
【００３１】
この態様によれば、表示領域及び検出空間範囲の外側に広がる額縁領域を縮小することができ、当該電気光学装置の小型化を図ることも可能となる。
【００３２】
本発明の電子機器は上記課題を解決するために、上述した本発明に係る第１又は第２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。
【００３３】
本発明の電子機器によれば、上述した本発明に係る第１又は第２の電気光学装置を具備してなるので、低消費電力で、対象物体の位置を検出可能な、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。
【００３４】
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。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】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。
【図２】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。
【図３】第１実施形態に係る位置検出装置の構成を模式的に示す平面図である。
【図４】第１実施形態における３つの位置検出用光源の配置を説明するための模式図である。
【図５】比較例に係る位置検出ユニットを示す平面図である。
【図６】第２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。
【図７】第２実施形態に係る位置検出装置の構成を模式的に示す平面図である。
【図８】第２実施形態における４つの位置検出用光源の配置を説明するための模式図である。
【図９】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。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
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。
【００３７】
＜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。
【００３８】
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から図３を参照して説明する。
【００３９】
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る。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３は、本実施形態に係る位置検出装置の構成を模式的に示す平面図である。
【００４０】
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１４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。
【００４１】
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。
【００４２】
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（図２参照）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。
【００４３】
より具体的には、液晶パネル２０の第１基板２１は、当該第１基板２１の４辺２１ａ、２１ｂ、２１ｃ及び２１ｄ（図３参照）のうち相隣接する２辺２１ａ及び２１ｂにおいて第２基板２２より張り出した基板張出部２１ｔを有している。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。
【００４４】
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３０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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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２０へと導くライトガイドとして機能する。
【００４８】
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。
【００４９】
図１から図３において、位置検出ユニット１０は、３つの位置検出用光源１２Ａ、１２Ｂ及び１２Ｃ（即ち、第１の位置検出用光源１２Ａ、第２の位置検出用光源１２Ｂ及び第３の位置検出用光源１２Ｃ）と、導光板１３とを備えている。
【００５０】
３つの位置検出用光源１２Ａ、１２Ｂ及び１２Ｃが夫々出射する位置検出光Ｌ２ａ、Ｌ２ｂ及びＬ２ｃ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（特に可視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。
【００５１】
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に対向するように配置されている。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に隣接する側面１３ｂに対向するように配置されている。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と側面１３ｂとの間に位置する角部に形成された光入射面１３ｖ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、第１の位置検出用光源１２Ａからの第１の位置検出光Ｌ２ａが導光板１３の側面１３ａに入射され、第２の位置検出用光源１２Ｂからの第２の位置検出光Ｌ２ｂが導光板１３の側面１３ｂに入射され、第３の位置検出用光源１２Ｃからの第３の位置検出光Ｌ２ｃが導光板１３の光入射面１３ｖに入射される。よって、第１の位置検出光Ｌ２ａ、第２の位置検出光Ｌ２ｂ及び第３の位置検出光Ｌ２ｃは、導光板１３の内部を互いに異なる方向に伝搬しながら、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。
【００５２】
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のうち互いに隣接する側面１３ａ及び１３ｂに上述した位置検出用光源１２Ａ及び１２Ｂがそれぞれ配置され、側面１３ａ及び１３ｂ間に位置する角部に形成された光入射面１３ｖに上述した第３の位置検出用光源１２Ｃが配置されている。
【００５３】
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、１３ｂ及び光入射面１３ｖ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〜Ｌ２ｃ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。
【００５４】
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〜Ｌ２ｃ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〜Ｌ２ｃ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。
【００５５】
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。
【００５６】
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〜Ｌ２ｃ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〜Ｌ２ｃ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１３ｓから出射される位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｃ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〜Ｌ２ｃ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。
【００５７】
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〜Ｌ２ｃ（即ち、対象物体Ｏｂによって反射された位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｃ）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〜Ｌ２ｃ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〜Ｌ２ｃ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。
【００５８】
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。
【００５９】
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３の位置検出用光源１２Ｃ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３の位置検出用光源１２Ｃ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Ｉｃ、ｋ及びＥｃとすれば、Ｅａ＝ｋ・Ｉａ、Ｅｃ＝ｋ・Ｉｃとなる。また、第１の位置検出光Ｌ２ａの減衰係数及び検出光量をそれぞれｆａ及びＧａとし、第３の位置検出光Ｌ２ｃの減衰係数及び検出光量をそれぞれｆｃ及びＧｃとすれば、Ｇａ＝ｆａ・Ｅａ＝ｆａ・ｋ・Ｉａ、Ｇｃ＝ｆｃ・Ｅｃ＝ｆｃ・ｋ・Ｉｃとなる。
【００６０】
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／Ｇｃが検出できるとすれば、Ｇａ／Ｇｃ＝（ｆａ・Ｅａ）／（ｆｃ・Ｅｃ）＝（ｆａ／ｆｃ）・（Ｉａ／Ｉｃ）となるから、放出光量の比Ｅａ／Ｅｃ及び制御量の比Ｉａ／Ｉｃに相当する値が分かれば、減衰係数の比ｆａ／ｆｃ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３の位置検出光源１２Ｃへ向かう方向、例えば図中でＸ方向の位置座標）を得ることができる。
【００６１】
上述した減衰係数の比ｆａ／ｆｃ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３の位置検出用光源１２Ｃ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／Ｇｃが０となるように）他方の制御量Ｉｃを制御し、このときの制御量Ｉｃ＝Ｉｍ・（ｆａ／ｆｃ）から上述した減衰係数の比（ｆａ／ｆｃ）を導出する。
【００６２】
また、両制御量の和が常に一定Ｉｍ＝Ｉａ＋Ｉｃとなるように制御してもよい。この場合には、Ｉｃ＝Ｉｍ・Ｉｃ／（ｆａ＋ｆｃ）となるので、ｆｃ／（ｆａ＋ｆｃ）＝αとすると、ｆａ／ｆｃ＝（１−α）／αにより、減衰係数の比が求まる。
【００６３】
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３の位置検出用光源１２Ｃ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２の位置検出用光源１２Ｂと第３の位置検出用光源１２Ｃ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。
【００６４】
図３において、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部２５１によって行われる。尚、位置情報取得部２５１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部２５１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。
【００６５】
尚、平面位置情報の取得方法としては、上述したような２つの位置検出光の伝搬距離に対応する光量比に基づく方法の他、例えば、２つの位置検出光の伝搬距離に対応する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。
【００６６】
次に、本実施形態に係る位置検出装置の構成について、図３及び図４を参照して説明を加える。
【００６７】
図４は、本実施形態における３つの位置検出用光源の配置を説明するための模式図である。
【００６８】
図３及び図４において、本実施形態では特に、第３の位置検出用光源１２Ｃは、第１の位置検出用光源１２Ａ及び第２の位置検出用光源１２Ｂを通る直線９１０（図４参照）からずれた位置に配置されている（言い換えれば、３つの位置検出用光源１２Ａ、１２Ｂ及び１２Ｃは、一直線上にないように配置されている）ので、検出平面範囲１０Ｒ内における対象物体Ｏｂの平面位置を確実に検出することができる。
【００６９】
即ち、第３の位置検出用光源１２Ｃが、第１の位置検出用光源１２Ａ及び第２の位置検出用光源１２Ｂを通る直線９１０からずれた位置に配置されているが故に、上述したように、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。つまり、光検出器１５によって検出された第１の位置検出光Ｌ２ａ及び第３の位置検出光Ｌ２ｃについての検出値と、第１の位置検出光Ｌ２ａが第１の位置検出用光源１２Ａから対象物体Ｏｂまで伝搬する距離及び第３の位置検出光Ｌ２ｃが第３の位置検出用光源１２Ｃから対象物体Ｏｂまで伝搬する距離とに基づいて、第１の位置検出用光源１２Ａから第３の位置検出用光源１２ｃへ向かう方向に沿った第１の方向（例えば図中Ｘ方向）における位置情報（例えば第１の方向における座標）を取得することができる。更に、光検出器１５によって検出された第２の位置検出光Ｌ２ｂ及び第３の位置検出光Ｌ２ｃについての検出値と、第２の位置検出光Ｌ２ｂが第２の位置検出用光源１２Ｂから対象物体Ｏｂまで伝搬する距離及び第３の位置検出光Ｌ２ｃが第３の位置検出用光源１２Ｃから対象物体Ｏｂまで伝搬する距離とに基づいて、第２の位置検出用光源Ｌ２ｂから第３の位置検出用光源Ｌ２ｃへ向かう方向に沿った第２の方向（例えば図中Ｙ方向）における位置情報（言い換えれば、第１の方向に交差する第２の方向における座標）を取得することができる。
【００７０】
このように、本実施形態では特に、３つの位置検出用光源１２Ａ、１２Ｂ及び１２Ｃから位置検出光Ｌ２ａ、Ｌ２ｂ及びＬ２ｃを検出平面範囲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。よって、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、消費電力を低減できる。更に、低コストで製造することも可能となる。
【００７１】
更に、図３において、本実施形態では特に、上述したように、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に対向するように配置され、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に隣接する側面１３ｂに対向するように配置され、第３の位置検出用光源１２Ｃは、その発光面が、導光板１３の光入射面１３ｖに対向するように配置されている。言い換えれば、３つの位置検出用光源１２Ａ、１２Ｂ及び１２Ｃは、導光板１３の４つの辺のうち互いに隣接する２つの辺（即ち、側面１３ａ及び１３ｂが形成される辺）、及び該２つの辺間に位置する角部のいずれかに隣接して配置されており、導光板１３の４つの辺のうち他の２辺（即ち、側面１３ｃ及び１３ｄが形成される辺）には配置されていない。よって、導光板１３の４つの辺のうち位置検出用光源１２Ａ及び１２Ｂが隣接して配置される２辺を除く他の２辺（即ち、側面１３ｃ及び１３ｄが形成される辺）については、位置検出用光源を配置するためのスペースを導光板１３の周辺に設ける必要がない。従って、検出平面範囲１０Ｒの外側に広がる、表示領域２０Ｒの周囲を取り囲む額縁領域を縮小することができ、液晶装置１００の小型化を図ることも可能となる。
【００７２】
加えて、本実施形態では特に、３つの位置検出用光源１２Ａ、１２Ｂ及び１２Ｃは、第１基板２１の法線方向から見て、基板張出部２１ｔに重なるように配置されている。よって、検出平面範囲１０Ｒの外側に広がる額縁領域をより確実に縮小することができる。
【００７３】
更に加えて、本実施形態では特に、光検出器１５は、導光板１３の４つの辺のうち、第１の位置検出用光源１２が隣接して配置された辺（即ち、側面１３ａが形成される辺）に隣接して配置されている。よって、導光板１３の４つの辺のうち位置検出用光源１２Ａ、１２Ｂ及び１２Ｃが隣接して配置されない他の２辺（即ち、側面１３ｃ及び１３ｄが形成される辺）については、光検出器１５を配置するためのスペースも導光板１３の周辺に設ける必要がない。従って、検出平面範囲１０Ｒの外側に広がる額縁領域をより確実に縮小することができ、液晶装置１００のより一層の小型化を図ることも可能となる。
【００７４】
次に、比較例に係る位置検出装置について、図５を参照して説明する。
【００７５】
図５は、比較例に係る位置検出ユニットを示す平面図である。
【００７６】
図５において、比較例に係る位置検出装置は、上述した本実施形態に係る位置検出ユニット１０に代えて位置検出ユニット８００を備える点で、上述した本実施形態に係る位置検出装置と異なり、その他の点については、上述した本実施形態に係る位置検出装置と概ね同様に構成されている。
【００７７】
図５に示すように、比較例に係る位置検出ユニット８００では、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配置されている。比較例に係る位置検出装置では、位置検出ユニット８００の４つの位置検出用光源９１２Ａ、９１２Ｂ、９１２Ｃ及び９１２Ｄの各々からの位置検出光が検出平面範囲１０Ｒ内で対象物体Ｏｂによって反射された光を光検出器１５によって検出することにより、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ように構成されている。このように構成された比較例に係る位置検出装置では、本実施形態に係る位置検出装置と比べて、位置検出用光源が１つ多い分だけ消費電力が大きくなってしまいやすい。しかるに、本実施形態によれば、検出平面範囲１０Ｒにおける平面位置を取得するのに、理論上最小限必要な、一直線上にない３つの位置検出用光源１２Ａ、１２Ｂ及び１２Ｃだけが設けられているので、上述した比較例と比較して、消費電力を確実に低減することができる。
【００７８】
以上説明したように、本実施形態に係る液晶装置１００によれば、位置検出ユニット１０及び光検出器１５を備えるので、低消費電力で、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となる。
【００７９】
＜第２実施形態＞
本発明の第２実施形態について、図６から図８を参照して説明する。尚、図６から図８において、図１から図４に示した第１実施形態に係る構成要素と同様の構成要素に同一の参照符合を付し、それらの説明は適宜省略する。
【００８０】
先ず、本実施形態に係る液晶装置の全体構成について、図６及び図７を参照して説明する。
【００８１】
図６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る。図７は、本実施形態に係る位置検出装置の構成を模式的に示す平面図である。
【００８２】
図６において、本実施形態に係る液晶装置２００は、液晶パネル２０と、位置検出ユニット１０ｂと、光検出器１５ｂとを備えている。尚、位置検出ユニット１０ｂ及び光検出器１５ｂ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１０ｂ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上に例えば直方体状の空間として規定される検出空間１０Ｓにおける対象物体Ｏｂの位置（３次元座標）を検出することが可能に構成されている。
【００８３】
尚、本実施形態に係る液晶装置２００は、図１を参照して上述した第１実施形態に係る液晶装置１００と概ね同様に、照明ユニット４０、光反射板１４や光学シート１６を備えていてもよい。
【００８４】
図６及び図７において、位置検出ユニット１０ｂは、４つの位置検出用光源１２ｂＡ、１２ｂＢ、１２ｂＣ及び１２ｂＤ（即ち、第１の位置検出用光源１２ｂＡ、第２の位置検出用光源１２ｂＢ、第３の位置検出用光源１２ｂＣ及び第４の位置検出用光源１２ｂＤ）を備えている。
【００８５】
４つの位置検出用光源１２ｂＡ、１２ｂＢ、１２ｂＣ及び１２ｂＤ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Ｌ３ａ、Ｌ３ｂ、Ｌ３ｃ及びＬ３ｄ（即ち、第１の位置検出光Ｌ３ａ、第２の位置検出光Ｌ３ｂ、第３の位置検出光Ｌ３ｃ及び第４の位置検出光Ｌ３ｄ）を検出空間１０Ｓに対して出射する。
【００８６】
第１の位置検出用光源１２ｂＡは、液晶パネル２０のパネル面の法線方向（図中Ｚ方向）から見て、液晶パネル２０の矩形状の表示領域２０Ｒの一辺に隣接して配置されている。
【００８７】
第２の位置検出用光源１２ｂＢは、液晶パネル２０のパネル面の法線方向（図中Ｚ方向）から見て、液晶パネル２０の矩形状の表示領域２０Ｒの、第１の位置検出用光源１２ｂＡが隣接して配置された辺に隣接する辺に隣接して配置されている。
【００８８】
第３の位置検出用光源１２ｂＣは、液晶パネル２０のパネル面の法線方向（図中Ｚ方向）から見て、液晶パネル２０の矩形状の表示領域２０Ｒの、第１の位置検出用光源１２ｂＡが隣接して配置された辺と第１の位置検出用光源１２ｂＡが隣接して配置された辺の間に位置する角部に配置されている。
【００８９】
第４の位置検出用光源１２ｂＤは、液晶パネル２０のパネル面の法線方向（図中Ｚ方向）から見て、第３の位置検出用光源１２ｂＣに重なるように配置されている。第４の位置検出用光源１２ｂＤは、第３の位置検出用光源１２ｂＣよりも液晶パネル２０に近い側に配置されている。
【００９０】
光検出器１５ｂは、例えばフォトダイオード等の受光素子で構成され、検出空間１０Ｓにおいて対象物体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１５ｂ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１５ｂ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。
【００９１】
このように構成された本実施形態に係る位置検出装置によれば、上述した第１実施形態に係る位置検出装置による検出平面範囲１０Ｒにおける対象物体Ｏｂの平面位置情報（例えばＸ方向及びＹ方向における座標）の取得方法と同様の取得方法を例えばＺ方向にも適用することができ、検出空間１０Ｓにおける対象物体Ｏｂの空間位置情報を取得することができる。
【００９２】
つまり、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１２ｂＡと第３の位置検出用光源１２ｂＣ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２の位置検出用光源１２ｂＢと第３の位置検出用光源１２ｂＣ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４の位置検出用光源１２ｂＤと第３の位置検出用光源１２ｂＣ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、Ｙ方向及びＺ方向の検出動作を順次行うことにより、検出空間１０Ｓにおける対象物体Ｏｂの空間位置情報（即ち、Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向の各々における位置座標）を取得できる。
【００９３】
図７において、上述した対象物体Ｏｂの空間位置情報の取得は、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部２５１ｂによって行われる。
【００９４】
次に、本実施形態に係る位置検出装置の構成について、図７及び図８を参照して説明を加える。
【００９５】
図８は、本実施形態における４つの位置検出用光源の配置を説明するための模式図である。
【００９６】
図７及び図８において、本実施形態では特に、第３の位置検出用光源１２ｂＣは、第１の位置検出用光源１２ｂＡ及び第２の位置検出用光源１２ｂＢを通る直線９２０からずれた位置に配置され（言い換えれば、３つの位置検出用光源１２ｂＡ、１２ｂＢ及び１２ｂＣは、一直線上にないように配置され）、且つ、第４の位置検出用光源１２ｂＤは、第１の位置検出用光源１２ｂＡ、第２の位置検出用光源１２ｂＢ及び第３の位置検出用光源１２ｂＣを通る平面９５０から、この平面９５０の法線方向Ｎ１に距離ｄ１だけ、ずれた位置に配置されている。言い換えれば、４つの位置検出用光源１２ｂＡ、１２ｂＢ、１２ｂＣ及び１２ｂＤは、いずれの３つの位置検出用光源も一直線上にないように配置されている。よって、検出空間１０Ｓ内における対象物体Ｏｂの位置を確実に検出することができる。
【００９７】
即ち、第４の位置検出用光源１２ｂＤが、一直線上にない第１の位置検出用光源１２ｂＡ、第２の位置検出用光源１２ｂＢ及び第３の位置検出用光源１２ｂＣを通る面９５０からずれた位置に配置されているが故に、上述したように、検出空間１０Ｓにおける対象物体Ｏｂの位置座標を取得できる。つまり、光検出器１５ｂによって検出された第１の位置検出光Ｌ３ａ及び第３の位置検出光Ｌ３ｃについての検出値と、第１の位置検出光Ｌ３ａが第１の位置検出用光源１２ｂＡから対象物体Ｏｂまで伝搬する距離及び第３の位置検出光Ｌ３ｃが第３の位置検出用光源１２ｂＣから対象物体まで伝搬する距離とに基づいて、第１の位置検出用光源１２ｂＡから第３の位置検出用光源１２ｂＣへ向かう方向に沿った第１の方向（例えば図中Ｘ方向）における位置情報（言い換えれば、第１の方向における座標）を取得することができる。更に、光検出器１５ｂによって検出された第２の位置検出光Ｌ３ｂ及び第３の位置検出光Ｌ３ｃについての検出値と、第２の位置検出光Ｌ３ｂが第２の位置検出用光源１２ｂＢから対象物体Ｏｂまで伝搬する距離及び第３の位置検出光Ｌ３ｃが第３の位置検出用光源１２ｂＣから対象物体Ｏｂまで伝搬する距離とに基づいて、第２の位置検出用光源１２ｂＢから第３の位置検出用光源１２ｂＣへ向かう方向に沿った第２の方向（例えば図中Ｙ方向）における位置情報（言い換えれば、第１の方向に交差する第２の方向における座標）を取得することができる。加えて、光検出器１５ｂによって検出された第３の位置検出光Ｌ３ｃ及び第４の位置検出光Ｌ３ｄについての検出値と、第３の位置検出光Ｌ３ｃが第３の位置検出用光源１２ｂＣから対象物体Ｏｂまで伝搬する距離及び第４の位置検出光Ｌ３ｄが第４の位置検出用光源１２ｂＤから対象物体Ｏｂまで伝搬する距離とに基づいて、第３の位置検出用光源１２ｂＣから第４の位置検出用光源１２ｂＤへ向かう方向に沿った第３の方向（例えば図中Ｚ方向）における位置情報（言い換えれば、第１及び第２の方向に交差する第３の方向における座標）を取得することができる。
【００９８】
このように、本実施形態では特に、４つの位置検出用光源１２ｂＡ、１２ｂＢ、１２ｂＣ及び１２ｂＤから位置検出光Ｌ３ａ、Ｌ３ｂ、Ｌ３ｃ及びＬ３ｄを検出空間１０Ｓ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１５ｂによって検出するという簡易な構成を有している。よって、仮に、検出空間１０Ｓ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、消費電力を低減できる。更に、低コストで製造することも可能となる。
【００９９】
更に、図７において、本実施形態では特に、４つの位置検出用光源１２ｂＡ、１２ｂＢ、１２ｂＣ及び１２ｂＤは、第１基板２１の法線方向（即ち、図中Ｚ方向）から見て基板張出部２１ｔに重なるように配置されている。よって、表示領域２０Ｒの外側に広がる、表示領域２０Ｒの周囲を取り囲む額縁領域を縮小することができ、液晶装置２００の小型化を図ることも可能となる。
【０１００】
＜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９を参照して説明する。
【０１０１】
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９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。
【０１０２】
図９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。
【０１０３】
尚、図９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。
【０１０４】
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。
【０１０５】
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。
【符号の説明】
【０１０６】
１０、１０ｂ…位置検出ユニット、１０Ｒ…検出平面範囲、１０Ｓ…検出空間、１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ…位置検出用光源、１２ｂＡ、１２ｂＢ、１２ｂＣ、１２ｂＤ…位置検出用光源、１３…導光板、１５、１５ｂ…光検出器、２０…液晶パネル、２０Ｒ…表示領域、１００、２００…液晶装置、２５１、２５１ｂ…位置情報取得部
【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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【図８】
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【図９】
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