(57)【要約】【課題】  光学方式タッチパネル液晶ディスプレイ装置を提供する。【解決手段】  本発明は、画像を表示する液晶ディスプレイパネルと、液晶ディスプレイパネルの下方に配設されており、液晶ディスプレイパネルに対してバックライトを供給するバックライトユニットと、ベゼルと、少なくとも１つの発光素子と、少なくとも１つの光センサとを備える光学方式タッチパネル液晶ディスプレイ装置に関する。ベゼルは、水平面および垂直面を含む内面を有する。ベゼルは、液晶ディスプレイパネルおよびバックライトユニットの周囲を取り囲んで固定する。発光素子は、ベゼルの内面に配設されており、液晶ディスプレイパネルの画像表示側において光マトリクスを形成するための光を供給する。光センサは、ベゼルの内面に配設されており、液晶ディスプレイパネルにおけるタッチを検出する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像を表示する液晶ディスプレイパネルと、
前記液晶ディスプレイパネルの下方に配設されており、前記液晶ディスプレイパネルに対してバックライトを供給するバックライトユニットと、
水平面および垂直面を含む内面を有するベゼルであって、前記液晶ディスプレイパネルおよび前記バックライトユニットの周囲を取り囲んで固定するベゼルと、
前記ベゼルの前記内面に配設されており、前記液晶ディスプレイパネルの画像表示側において光マトリクスを形成するための光を供給する少なくとも１つの発光素子と、
前記ベゼルの前記内面に配設されており、前記液晶ディスプレイパネルにおけるタッチを検出する少なくとも１つの光センサと
を備える、光学方式タッチパネル液晶ディスプレイ装置。
【請求項２】
前記光は、不可視光を含む
請求項１に記載の光学方式タッチパネル液晶ディスプレイ装置。
【請求項３】
前記光は、赤外（ＩＲ）光または遠赤外光を含む
請求項１に記載の光学方式タッチパネル液晶ディスプレイ装置。
【請求項４】
前記少なくとも１つの発光素子は、前記ベゼルの前記内面の前記水平面に配設されている
請求項１に記載の光学方式タッチパネル液晶ディスプレイ装置。
【請求項５】
前記少なくとも１つの発光素子は、前記ベゼルの前記内面の前記垂直面に配設されている
請求項１に記載の光学方式タッチパネル液晶ディスプレイ装置。
【請求項６】
前記ベゼルの前記内面の２つの隣り合う角に配設されている、前記液晶ディスプレイパネルにおけるタッチを検出するための２つの光センサを備える
請求項１に記載の光学方式タッチパネル液晶ディスプレイ装置。
【請求項７】
前記ベゼルの前記内面の４つの角に配設されている４つの光センサを備え、前記４つの光センサのうち２つの隣り合う光センサは、タッチを検出するために設けられており、残りの２つの隣り合う光センサは、エラー動作を検出するために設けられている
請求項１に記載の光学方式タッチパネル液晶ディスプレイ装置。
【請求項８】
前記ベゼルの前記内面の、前記少なくとも１つの発光素子の発光側に配設されている光ガイドプレートまたは拡散プレート
をさらに備え、
前記光は前記光ガイドプレートまたは前記拡散プレートを通過して、前記液晶ディスプレイパネルの前記画像表示側に前記光マトリクスを形成する
請求項１に記載の光学方式タッチパネル液晶ディスプレイ装置。
【請求項９】
前記ベゼルの前記内面の、前記少なくとも１つの発光素子に対向する位置において、前記光を反射するべく配設されている光反射デバイス
をさらに備える、請求項１に記載の光学方式タッチパネル液晶ディスプレイ装置。
【請求項１０】
前記ベゼルおよび前記バックライトユニットは、互いに結合されている
請求項１に記載の光学方式タッチパネル液晶ディスプレイ装置。
【請求項１１】
前記少なくとも１つの光センサは、前記ベゼルの前記内面に配設されている
請求項１に記載の光学方式タッチパネル液晶ディスプレイ装置。
【請求項１２】
前記少なくとも１つの光センサは、回転可能である
請求項１に記載の光学方式タッチパネル液晶ディスプレイ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）装置に関する。特に、光学方式タッチパネルＬＣＤ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
さまざまな種類の消費者向け電子製品の市場では現在、携帯情報端末（ＰＤＡ）、携帯電話、タブレットＰＣ等のポータブル電子製品において、装置とユーザとの間のコミュニケーション用のインターフェースツールとして、タッチパネルが広く利用されている。タッチパネルは、メニューを複数の階層で設計する必要性に答えるだけでなく、キーボードおよびマウス等による入力および、より人間に近い場合は、パネルに対する手書き入力と同様の操作機能を有する。タッチパネルが他の従来の入力装置より優れているのは、入力機能と出力機能とが１つのインターフェース、つまり、ディスプレイまたはスクリーンにまとめられているという特性を持つためである。
【０００３】
図１は、従来のＬＣＤ装置の構造を示す概略分解図である。従来のＬＣＤモジュールは、ベゼル１２と、ＬＣＤパネル１４と、バックライトユニット１６とを備える。しかし、抵抗膜方式、静電容量方式等でタッチパネル機能を有する従来のＬＣＤ装置は一般的に、ＬＣＤパネルメーカーが製造したＬＣＤ装置１０のような通常のＬＣＤモジュールと、検出パネルメーカーが製造した検出パネルとを重ねることによって構成される。このような装置は、タッチ制御機能を持たせることは可能だが、２つの装置を重ねることによって構成されるために厚みおよび重量が大きくなってしまうという欠点がある。
【０００４】
このため、利便性を向上させることを目的として、比較的軽量で薄型のタッチパネル式ＬＣＤ装置を新規に提供することが求められている。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、光学方式タッチパネルディスプレイモジュールの厚みを小さくして、且つ、製造コストを削減するべく、比較的軽量で薄型の光学方式タッチパネルＬＣＤ装置を提供することを目的の１つとする。
【０００６】
本発明に係る光学方式タッチパネルＬＣＤ装置は、画像を表示するＬＣＤパネルと、ＬＣＤパネルの下方に配設されており、ＬＣＤパネルに対してバックライトを供給するバックライトユニットと、ベゼルと、少なくとも１つの発光素子と、少なくとも１つの光センサとを備える。ベゼルは、水平面および垂直面を含む内面を有し、ＬＣＤパネルおよびバックライトユニットの周囲を取り囲んで固定する。発光素子は、ベゼルの内面に配設されており、ＬＣＤパネルの画像表示側において光マトリクスを形成するための光を供給する。光センサは、ベゼルの内面に配設されており、ＬＣＤパネルにおけるタッチを検出する。
【０００７】
上述およびその他の本発明の目的は、以下に記載する好ましい実施形態の詳細な説明および好ましい実施形態を図示した図面を参照することによって、当業者には明確になる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】従来のＬＣＤ装置の構造を示す概略分解図である。
【０００９】
【図２】本発明に係る光学方式タッチパネルＬＣＤ装置の構造を示す概略分解図である。
【００１０】
【図３】光学方式でタッチを検出するための発光素子と光センサとが、ベゼルの内面の水平面に配設されている、本発明の一実施形態を示す概略図である。
【００１１】
【図４】光学方式でタッチを検出するための発光素子と、光センサとが、ベゼルの内面の垂直面に配設されている、本発明の別の実施形態を示す概略図である。
【００１２】
【図５】ベゼルの内面における発光素子および光センサのレイアウトを変更した、本発明のさらなる変形例を示す概略図である。
【図６】ベゼルの内面における発光素子および光センサのレイアウトを変更した、本発明のさらなる変形例を示す概略図である。
【図７】ベゼルの内面における発光素子および光センサのレイアウトを変更した、本発明のさらなる変形例を示す概略図である。
【図８】ベゼルの内面における発光素子および光センサのレイアウトを変更した、本発明のさらなる変形例を示す概略図である。
【図９】ベゼルの内面における発光素子および光センサのレイアウトを変更した、本発明のさらなる変形例を示す概略図である。
【図１０】ベゼルの内面における発光素子および光センサのレイアウトを変更した、本発明のさらなる変形例を示す概略図である。
【図１１】ベゼルの内面における発光素子および光センサのレイアウトを変更した、本発明のさらなる変形例を示す概略図である。
【００１３】
【図１２】本発明において、発光素子および光センサが配設されたベゼルとバックライトユニットとを組み合わせた様子を示す概略図である。
【００１４】
【図１３】本発明において、発光素子および光センサが配設されたベゼルとバックライトユニットとを組み合わせた様子を示す概略断面図である。
【００１５】
【図１４】本発明の一実施形態に係る発光素子の構造を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明は、一体化された光学方式のマルチタッチＴＦＴ−ＬＣＤモジュールに関する。図２に示すように、本発明に係る光学方式タッチパネルＬＣＤ装置２０は、ＬＣＤパネル２６と、バックライトユニット２８と、ベゼル２２と、少なくとも１つの発光素子２４と、少なくとも１つの光センサ３２とを備える。ＬＣＤパネル２６は、画像を表示する。バックライトユニット２８は、ＬＣＤパネル２６の下方に配設されて、ＬＣＤパネル２６に対してバックライトを供給する。ベゼル２２は、内面を有する。当該内面は、水平面と垂直面とを含む。ＬＣＤパネル２６はバックライトユニット２８の上方に載置されて、ＬＣＤパネル２６およびバックライトユニット２８は共に、ベゼル２２によって、周囲を取り囲まれて、且つ、固定されている。発光素子２４は、ベゼル２２の内面に配設されており、ＬＣＤパネル２６の画像表示側で光マトリクスを形成するための光を供給する。光センサ３２は、ベゼル２２の内面に配設されており、発光素子２４が発した光を受光する。このようなＬＣＤパネルをユーザがタッチすると（または、押圧すると）、光センサに到達する光の強度が変わり、これによって、ＬＣＤパネルに対するタッチが検出される。
【００１７】
ＬＣＤパネルは従来のＬＣＤパネルであってよい。バックライトユニットは、従来のバックライトユニットであってよい。ベゼルは、例えば、鉄、木材、プラスチック、カーボンファイバー等の材料によって形成されるとしてよいが、これらの材料に限定されるわけではない。強力な支持力を与えることが可能な材料が好まれる。発光素子は、光を発光することが可能な素子であり、例えば、電球、発光管、発光ダイオード（ＬＥＤ）等であってよい。小型でエネルギー消費が小さいので、ＬＥＤが好まれる。有色光がＬＣＤパネルに存在するのが望ましくない場合には、ＵＶ光、赤外（ＩＲ）光、または遠赤外光等の不可視光を利用することが望ましい。赤外光または遠赤外光がより好ましい。光センサは、光の変化を検出可能で体積が十分に小さいものであれば、特に限定されない。光センサは、例えば、電荷結合素子（ＣＣＤ）光センサ、相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）光センサ等であってよい。
【００１８】
発光素子は、ベゼルの内面に配設されており、ベゼルの内面の水平面および垂直面の一方に設けられるとしてよい。発光素子が発光した光は、ＬＣＤディスプレイの画像表示側を通って到達する必要がある。図３は、発光素子３０および光センサ３２がベゼル２２の内面の水平面に配設されている実施形態を示す図である。図４は、発光素子３４および光センサ３２がベゼル２２の内面の垂直面に配設されている実施形態を示す図である。
【００１９】
ベゼルの内面に設ける発光素子の数、サイズおよび位置は、所望されるように決定するとしてよい。ベゼルの内面に設ける光センサの数、サイズおよび位置もまた、所望されるように決定するとしてよい。図５から図１１は、一部の実施形態を図示するが、これに限定されるものではない。例えば、図５に示す実施形態では、ベゼル２２の内面の４つの辺に、４つの発光素子３６が設けられている。各発光素子の長さは、各辺の長さに略等しい。さらに、ベゼル２２の内面の４つの角に、４つの光センサ３２が設けられている。図６に示す実施形態では、長さを短くした４つの発光素子３６が、ベゼル２２の内面の４つの辺の中央に設けられている。図７に示す実施形態では、３つの発光素子３６が、ベゼル２２の内面の４つの辺のうち３つの辺に設けられている。各発光素子の長さは、各辺の長さに略等しい。この第４の辺に発光素子は設けられていないが、第４の辺の両端にあたる２つの角には２つの光センサ３２が設けられている。図８は、図７に示した実施形態とは逆のレイアウトを持つ実施形態を示す図である。光センサを設ける位置は、発光素子を設けない第４の辺の両端にあたる２つの角のみに限定されるわけではない。つまり、図９に示すように、発光素子が設けられている辺の両端にあたる２つの角に光センサを設けるとしてもよい。発光素子の数は、光反射デバイスを利用することによって、減らすとしてもよい。例えば、図１０に示す実施形態によると、光反射デバイス５０を、発光素子３６に対向する辺に配設する。光反射デバイスは、例えば、発光素子が発光した光を反射する光反射プレートであってよい。
【００２０】
画像表示側においてユーザによるタッチを検出するための光センサは、少なくとも１つ設けられる。精度の高い検出が望まれる場合、タッチの位置をより正確に決定することを目的として、少なくとも２つの光センサを載置することが好ましい。さらに、ベゼルの内面の４つの角に４つの光センサを設ける場合、これら４つの光センサのうち隣り合う２つの光センサをタッチの検出に用いて、残る２つの隣り合う光センサをエラー動作の検出に用いる。
【００２１】
光センサの数と光センサの位置とは、特に相互に関連するものではないが、画像表示側全体におけるタッチを１つ残らず検出することが可能となることが好ましい。したがって、ベゼルの内面のうち辺または角に、１つ以上の光センサを設けるとしてよい。光センサをベゼルの内面のうち辺に設ける場合、同じ辺に発光素子を設けないことが好ましい。光センサは、ベゼルの内面の水平面または垂直面において、例えばホルダによって支持されるとしてよい。図１１は、本発明に係る光センサとしてＩＲ−ＣＣＤ素子を利用する実施形態であって、１つの辺にＩＲ−ＣＣＤ素子３８を１つのみ設ける場合を示す図である。ＩＲ−ＣＣＤ素子３８は、マイクロ光センサであって、画像表示面全体にわたってタッチを検出するべく回転可能且つ四方監視可能である。さらに、光センサがスキャン型光センサであって、例えば１８０度に回転可能である場合、ベゼルの内面の一辺の中央に１つ配設するのみで十分であるとしてよい。光センサが例えば９０度に回転可能である場合、ベゼルの内面の一辺の中央に２つ配設する必要があり得る。このような構成とすることで、各光センサが画像表示面におけるタッチを９０度までの範囲内で検出して、表示面全体にわたって完全にタッチを検出することができる。
【００２２】
図１２は、発光素子および光センサが配設されたベゼル２２とバックライトユニット２８とを組み合わせた、本発明の一実施形態を示す図である。ベゼル２２およびバックライトユニット２８は、ベゼルに設けられている受け入れ側バックル４２とバックライトユニット２８の金属プレートに設けられている差し込み側バックル４０とによって、互いに結合されている。図１３は、この結合の様子を示す概略断面図である。
【００２３】
図１４は、本発明の一実施形態に係る発光素子の構造を示す概略図である。複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）ユニット４４が、可撓性フラットケーブル４６上に設けられており、光ガイド棒状部材４８が複数のＬＥＤユニット４４の側面に設けられて、一の発光素子を構成している。光ガイド棒状部材４８は、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）を材料とするとしてよい。さらに、発光素子の数を減らすことを目的として、ドットパターンの光ガイドプレートを用いるとしてよい。
【００２４】
本発明によれば、従来技術と比較すると、光学方式タッチパネル技術がＬＣＤモジュールに組み込まれている。この技術は、タッチパネル機能を提供する光学素子がＬＣＤモジュールのベゼルに一体化されていることを特徴とする。このような技術は、新規性を有し、以下のような改良点および利点を持つ。
１．マウス、キーボード等の従来の制御モードに代えて、連続的且つ複数のタッチによって入力機能を実現することができる。パーソナルコンピュータとこの特徴を組み合わせることによって、ユーザは手のジェスチャーでデータを入力することができる。
２．輝度およびコントラストが、従来の抵抗膜方式または静電容量方式のタッチパネルＬＣＤ装置よりも高くなる。
３．例えば５０インチ型以上の大型ＬＣＤ装置に適している。
４．タッチ特定精度が高く、反応時間が短い。
５．光学方式タッチパネルＬＣＤディスプレイ装置の、構成要素の数および組み立て所要時間を低減させる。
６．従来の光学方式タッチパネルＬＣＤディスプレイ装置と比べて、厚みおよび重量が小さくなる。
【００２５】
当業者には、本発明の教示内容を逸脱することなく、開示した装置および方法について数多くの変形例および変更例を成し得ることが明らかである。
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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