(57)【要約】 【課題】互いに異なる屈折率を有する複数のタッチ部材のタッチ位置を個別的に検出するタッチ位置検出方法、それを遂行するタッチ位置検出装置、及びそれを用いる表示装置を提供する。【解決手段】本発明によるタッチ位置検出方法は、光を発生し、前記光を源とする、互いに異なる経路を有する複数のチャネル光を、タッチにより部分反射し、出射される前記複数のチャネル光を受光し、受光した前記チャネル光の光量に基づいてタッチの位置を検出することを特徴とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を発生するステップと、
前記光を源とする、互いに異なる経路を有する複数のチャネル光を、タッチにより部分反射し、出射される前記複数のチャネル光を受光するステップと、
受光した前記チャネル光の光量に基づいて前記タッチの位置を検出するステップと、を含むことを特徴とするタッチ位置検出方法。
【請求項２】
前記複数のチャネル光を受光するステップは、
互いに異なる経路の前記複数のチャネル光の各々を個別的に受光することを特徴とする請求項１に記載のタッチ位置検出方法。
【請求項３】
前記複数のチャネル光を受光するステップは、
互いに異なる屈折率を有する複数のタッチ部材によって部分反射された前記複数のチャネル光を受光するステップを含むことを特徴とする請求項１に記載のタッチ位置検出方法。
【請求項４】
前記光を発生するステップは、複数の発光素子の各々が、単数又は複数の、互いに異なる経路の前記チャネル光を発生することを特徴とする請求項１に記載のタッチ位置検出方法。
【請求項５】
前記光を発生するステップは、
複数の傾斜面を有する光導波管の入射面を通じて互いに異なる経路の前記複数のチャネル光を発生するステップを含むことを特徴とする請求項１に記載のタッチ位置検出方法。
【請求項６】
前記タッチ位置を検出するステップは、
互いに異なる経路のｎ個の前記チャネル光のうち、第ｎ番目のチャネル光に基づいて第ｎタッチ部材のタッチ位置を検出するステップと、
第（ｎ−１）番目のチャネル光に基づいて前記第ｎタッチ部材及び第（ｎ−１）タッチ部材のタッチ位置を検出するステップと、
検出された第ｎタッチ部材のタッチ位置と、検出された第ｎタッチ部材及び第（ｎ−１）タッチ部材のタッチ位置を利用して前記（ｎ−１）タッチ部材のタッチ位置を検出するステップと、を含むことを特徴とする請求項１に記載のタッチ位置検出方法（ここで、ｎは２以上の自然数）。
【請求項７】
光を発生する発光部と、
前記発光部と隣接して光が入射される入射面、タッチが発生するタッチ面（上部面）、及び前記入射面と向き合って前記タッチに従って互いに異なる経路を有する複数のチャネル光が前記タッチ面で部分反射して出射される出射面を有する光導波管と、
前記出射面と隣接し、前記出射面から出射された前記チャネル光を各々受光する複数の受光素子を含む受光部と、
受光された前記チャネル光の光量に基づいて前記タッチの位置を検出する検出部と、を含むことを特徴とするタッチ位置検出装置。
【請求項８】
光を発生する発光部と、
前記発光部と隣接して光が入射される入射面、タッチが発生するタッチ面、及び前記入射面と向き合って前記タッチに従って互いに異なる経路を有する複数のチャネル光が前記タッチ面で部分反射して出射される出射面を有する光導波管と、
前記出射面と隣接し、前記出射面から出射された前記チャネル光を各々受光する複数の受光素子を含む受光部と、
受光された前記チャネル光の光量に基づいて前記タッチの位置を検出する検出部と、
前記光導波管の下部に配置されて前記タッチの位置に合わせて画像を表示する表示パネルと、を含むことを特徴とする表示装置。
【請求項９】
前記発光部は前記チャネル光を発生する複数の発光素子を含み、
前記入射面は前記光導波管の前記タッチ面に第１傾斜角を有して接続され、前記出射面は前記光導波管の前記タッチ面に第２傾斜角を有して接続されて、前記第１傾斜角及び前記第２傾斜角の和が１８０°に等しいことを特徴とする請求項８に記載の表示装置。
【請求項１０】
前記光導波管の前記入射面は複数の第１傾斜面を含み、前記第１傾斜面は前記発光部から発生した光を前記複数のチャネル光に変形し、
前記光導波管の前記出射面は前記第１傾斜面と各々鏡像対称に向き合う第２傾斜面を含むことを特徴とする請求項８に記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はタッチ位置検出方法、それを遂行するタッチ位置検出装置、及びそれを用いる表示装置に関し、より詳細には複数のタッチ部材による複数のタッチ位置を個別的に検出するタッチ位置検出方法、それを遂行するタッチ位置検出装置、及びそれを用いる表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、タッチパネル（Ｔｏｕｃｈ  ｐａｎｅｌ）は各種ディスプレイを利用する情報通信機器と使用者間のインターフェースを構成する色々な入力装置のうちの一つである。使用者が指やペンで画面に直接接触することによって機器とインターフェースをとる。
【０００３】
タッチパネルは、ディスプレイに表示されているボタンを指で接触することだけでコンピュータを対話的、直感的に操作することによって老若男女誰でも簡単に使用できる入力装置であるので、現在の液晶表示装置（Ｌｉｑｕｉｄ  ｃｒｙｓｔａｌ  ｄｉｓｐｌａｙ：ＬＣＤ）や陰極線管（Ｃａｔｈｏｄｅ−ｒａｙ  ｔｕｂｅ：ＣＲＴ）モニタなどが採用される携帯電話、個人携帯用情報端末機（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  ｄｉｇｉｔａｌ  ａｓｓｉｓｔａｎｔ：ＰＤＡ）、銀行や官公庁、各種医療装備、観光、及び主要機関の案内板、交通案内板など多くの分野で適用されている。
【０００４】
このようなタッチパネルを実現する方法には、圧電抵抗（Ｒｅｓｉｓｔｉｖｅ／Ｐｒｅｓｓｕｒｅ  Ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ）方式、静電容量（Ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ／Ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ）方式、赤外線（Ｉｎｆｒａｒｅｄ）方式などがある。
【０００５】
特に、前記赤外線方式は光が直進性向を有し、障害物があれば遮断されて進行できないという属性を利用している。前記赤外線方式は、発光素子の赤外線発光ダイオード（ＬＥＤ）及び受光素子のフォトトランジスタ（Ｐｈｏｔｏ−ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）が互いに向かい合うように配置され、指のように光を遮断できる物体で画面を選択すると前記赤外線ＬＥＤから発光された光が物体によって遮断され、これによって、前記フォトトランジスタで受光された光の量により光が遮断されたセルの位置を感知する方式である。
【０００６】
しかし、このような赤外線方式では色々な種類のタッチ部材の接触を区別して認識できず、例えば、指とペンの接触を区別して認識できずにペンが接触した地点のみを検出することが難しいという問題点があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−１８５４９５号公報
【特許文献２】特開２００９−１１０５４０号公報
【特許文献３】韓国特許出願公開第２００９−００３７１３８号明細書
【特許文献４】韓国特許出願公開第２００９−００８１４８１号明細書
【特許文献５】韓国特許出願公開第２００８−００４７０４８号明細書
【特許文献６】特開２００９−１０３９０２号公報
【特許文献７】特開２０００−１７２４４４号公報
【特許文献８】特開平１１−１１９９１２号公報
【特許文献９】米国特許７，４７１，８６５号明細書
【特許文献１０】米国特許出願公開第２００９−００３３６３７号明細書
【特許文献１１】米国特許出願公開第２００８−０２８４９２５号明細書
【特許文献１２】米国特許出願公開第２００７−００８４９８９号明細書
【特許文献１３】米国特許出願公開第２００６−０００１６５３号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の技術的課題は、そのような問題点に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、互いに異なる屈折率を有する複数のタッチ部材のタッチ位置を個別的に検出するタッチ位置検出方法を提供することにある。
【０００９】
本発明の他の目的は、前記タッチ位置検出方法を遂行するタッチ位置検出装置を提供することにある。
【００１０】
本発明のまた他の目的は前記タッチ位置検出装置を含む表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述の本発明の目的を達成するための一実施形態に係るタッチ位置検出方法においては、光を発生する。前記光を源とする、互いに異なる経路を有する複数のチャネル光を、タッチにより部分反射し、出射される前記複数のチャネル光を受光する。次いで、受光した前記チャネル光の光量に基づいて前記タッチの位置を検出する。
【００１２】
本発明の実施形態において、前記複数のチャネル光を受光する時、互いに異なる経路の前記複数のチャネル光の各々を個別的に受光することができる。
【００１３】
本発明の実施形態において、前記複数のチャネル光を受光する時、互いに異なる屈折率を有する複数のタッチ部材によって部分反射された前記複数のチャネル光を受光することができる。
【００１４】
本発明の実施形態において、前記光を発生する時、複数の発光素子の各々が、単数又は複数の、互いに異なる経路の前記チャネル光を発生することができる。
【００１５】
本発明の実施形態において、前記光を発生する時、複数の傾斜面を有する光導波管の入射面を通じて互いに異なる経路の前記複数のチャネル光を発生することができる。
【００１６】
本発明の実施形態において、前記タッチ位置を検出する時、互いに異なる経路のｎ個の前記チャネル光のうち、第ｎ番目のチャネル光に基づいて第ｎタッチ部材のタッチ位置が検出し、続いて、第（ｎ−１）番目のチャネル光に基づいて前記第ｎタッチ部材及び第（ｎ−１）タッチ部材のタッチ位置を検出し、続いて、検出された第ｎタッチ部材のタッチ位置と、検出された第ｎタッチ部材及び第（ｎ−１）タッチ部材のタッチ位置を利用して前記（ｎ−１）タッチ部材のタッチ位置が検出することができる。（ここで、ｎは２以上の自然数）
【００１７】
上述の本発明の他の目的を実現するための一実施形態に係るタッチ位置検出装置は、発光部、光導波管、受光部、及び検出部を含む。前記発光部は光を発生する。前記光導波管は前記発光部と隣接して光が入射される入射面、タッチが発生するタッチ面（上部面）、及び前記入射面と対向して前記タッチに従って互いに異なる経路を有する複数のチャネル光が前記タッチ面で部分反射して出射される出射面を有する。前記受光部は前記出射面と隣接し、前記出射面から出射された前記チャネル光を各々受光する複数の受光素子を含む。前記検出部は受光された前記チャネル光の光量に基づいて前記タッチの位置を検出する。
【００１８】
上述の本発明のまた他の目的を実現するための一実施形態に係わる表示装置は、発光部、光導波管、受光部、検出部、及び表示パネルを含む。前記発光部は光を発生する。前記光導波管は前記発光部と隣接して光が入射される入射面と、タッチが発生するタッチ面、及び前記入射面と向き合って前記タッチに従って互いに異なる経路を有する複数のチャネル光が前記タッチ面で部分反射して出射される出射面を有する。前記受光部は前記出射面と隣接し、前記出射面から出射された前記チャネル光を各々受光する複数の受光素子を含む。前記検出部は受光された前記チャネル光の光量に基づいて前記タッチの位置を検出する。前記表示パネルは前記光導波管の下部に配置されて前記タッチの位置に合わせて画像を表示する。
【００１９】
本発明の実施形態において、前記発光部は前記チャネル光を発生する複数の発光素子を含むことができる。本発明の実施形態において、前記入射面は前記光導波管の前記タッチ面に第１傾斜角を有して接続され、前記出射面は前記光導波管の前記タッチ面に第２傾斜角を有して接続され、前記第１傾斜角及び前記第２傾斜角の和が１８０°に等しいこともある。
【００２０】
本発明の実施形態において、前記光導波管の前記入射面は複数の第１傾斜面を含み、前記第１傾斜面は前記発光部から発生した光を前記複数のチャネル光に変形することができる。本発明の実施形態において、前記光導波管の前記出射面は前記第１傾斜面と各々鏡像対称に対向する第２傾斜面を含むことができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、部分反射する複数の互いに異なる経路を有するチャネル光を利用して色々なタッチ部材のタッチ位置を個別的に検出することによって色々なタッチ部材を個別的に使う事もでき、同時に使われる時にも入力道具として使おうとするタッチ部材のタッチのみを選び出すことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施形態に係る表示装置の斜視図である。
【図２】図１に示したタッチ位置検出装置の平面図である。
【図３】図２の光導波管、空気、及びタッチ部材の第１屈折率比による前記光導波管内での第１チャネル光の伝達状態を示すグラフである。
【図４】図２の光導波管、空気、及びタッチ部材の第１屈折率比による前記光導波管内での第１チャネル光の伝達状態を示すグラフである。
【図５】図２の光導波管、空気、及びタッチ部材の第１屈折率比による前記光導波管内での第１チャネル光の伝達状態を示すグラフである。
【図６】図２の光導波管、空気、及びタッチ部材の第１屈折率比による前記光導波管内での第２チャネル光の伝達状態を示すグラフである。
【図７】図２の光導波管、空気、及びタッチ部材の第１屈折率比による前記光導波管内での第２チャネル光の伝達状態を示すグラフである。
【図８】図２の光導波管、空気、及びタッチ部材の第１屈折率比による前記光導波管内での第２チャネル光の伝達状態を示すグラフである。
【図９】図２の光導波管、空気、及びタッチ部材の第２屈折率比による前記光導波管内での第１チャネル光の伝達状態を示すグラフである。
【図１０】図２の光導波管、空気、及びタッチ部材の第２屈折率比による前記光導波管内での第１チャネル光の伝達状態を示すグラフである。
【図１１】図２の光導波管、空気、及びタッチ部材の第２屈折率比による前記光導波管内での第１チャネル光の伝達状態を示すグラフである。
【図１２】図２の光導波管、空気、及びタッチ部材の第２屈折率比による前記光導波管内での第２チャネル光の伝達状態を示すグラフである。
【図１３】図２の光導波管、空気、及びタッチ部材の第２屈折率比による前記光導波管内での第２チャネル光の伝達状態を示すグラフである。
【図１４】図２の光導波管、空気、及びタッチ部材の第２屈折率比による前記光導波管内での第２チャネル光の伝達状態を示すグラフである。
【図１５】図２に示したタッチ位置検出装置のＩ−Ｉ’線による断面図である。
【図１６】図１５の第１チャネル光及び第２チャネル光の光進行角度を示したグラフである。
【図１７】図１５に示したタッチ位置検出装置で遂行されるタッチ位置検出方法を説明するフローチャートである。
【図１８】本発明の第２の実施形態に係る、図２に示したタッチ位置検出装置のＩ−Ｉ’線による断面図である。
【図１９】図１８の第１チャネル光及び第２チャネル光の光進行角度を示したグラフである。
【図２０】図１８に示したタッチ位置検出装置で遂行されるタッチ位置検出方法を説明するフローチャートである。
【図２１】本発明の第３の実施形態に係る、図２に示したタッチ位置検出装置のＩ−Ｉ’線による断面図である。
【図２２】図２１の第１チャネル光及び第２チャネル光の光進行角度を示したグラフである。
【図２３】図２１に示したタッチ位置検出装置で遂行されるタッチ位置検出方法を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、図面を参照して本発明の望ましい実施形態をより詳細に説明する。
【００２４】
［第１実施形態］
図１は、本発明の一実施形態に係る表示装置の斜視図である。
【００２５】
図１を参照すれば、表示装置１はタッチ位置検出装置１０及び表示パネル７００を含む。
【００２６】
タッチ位置検出装置１０は、表示パネル７００上に接して位置する。
【００２７】
タッチ位置検出装置１０は、発光部１００、光導波管３００、及び受光部５００を含む。
【００２８】
タッチ位置検出装置１０は、表示パネル７００に外部からタッチが加えられる場合、タッチの位置を検出してその情報を表示パネル７００に提供する。
【００２９】
発光部１００は、光導波管３００の入射面３１０に配置されて入射光を発生する。
【００３０】
発光部１００から入射面３１０に入射した入射光は、光導波管３００の中を伝播する。光導波管３００は、入射面３１０に入射した入射光を源とし、互いに異なる経路、即ち、光導波管の上部面に対して互いに異なる角度範囲、を有する複数の光線（ｌｉｇｈｔ＿ｂｅａｍ、又はｒａｙ、以下、「チャネル光」という）を、光導波管３００の内部に向かって全反射又は部分反射する。
【００３１】
受光部５００は、入射面３１０と対向する光導波管３００の出射面３３０に配置される。受光部５００は光導波管３００を通過したチャネル光を受光する。
【００３２】
光導波管３００は、第１側面Ｓ１、第２側面Ｓ２、第３側面Ｓ３、及び第４側面Ｓ４を含む。ここで、第１側面Ｓ１及び第２側面Ｓ２は互いに対向し、第３側面Ｓ３及び第４側面Ｓ４は互いに対向する。
【００３３】
ここで、第１側面Ｓ１及び第３側面Ｓ３は入射面３１０を示し、第２側面Ｓ２及び第４側面Ｓ４は出射面３３０を示す。
【００３４】
チャネル光は光導波管３００の上部面と下部面で全反射又は部分反射をしながら第１方向Ｄ１又は第２方向Ｄ２に進行する。この時、下部面から上部面に向かう方向を第３方向Ｄ３とし、上部面はタッチ部材のタッチが遂行されるタッチ面であるとする。
【００３５】
タッチ位置検出装置１０は、その受光量に基づいてタッチの位置を検出する。タッチ位置検出装置１０に対する具体的な説明は後述する。
【００３６】
表示パネル７００は、光導波管３００の下部に配置されて透明な光導波管３００を通じて画像を表示する。表示パネル７００はタッチ位置検出装置１０から提供されたタッチの位置に合わせて画像を表示する。
【００３７】
表示パネル７００は第１基板７１０及び第１基板７１０と対向する第２基板７３０を含む。表示パネル７００は例えば、液晶表示パネル（Ｌｉｑｕｉｄ  ｃｒｙｓｔａｌ  ｄｉｓｐｌａｙ  ｐａｎｅｌ）、電界放出表示パネル（Ｆｉｅｌｄ  ｅｍｉｓｓｉｏｎ  ｄｉｓｐｌａｙ  ｐａｎｅｌ）、プラズマ表示パネル（Ｐｌａｓｍａ  ｄｉｓｐｌａｙ  ｐａｎｅｌ）、及び発光表示パネル（Ｌｉｇｈｔ  ｅｍｉｔｔｉｎｇ  ｄｉｓｐｌａｙ  ｐａｎｅｌ）である。
【００３８】
第１基板７１０は複数のデータライン、複数のデータラインと交差する複数のゲートライン、複数のデータラインと複数のゲートラインによって定義される画素領域、及び画素領域に形成された薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を含む。薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）はゲートラインから提供されるゲート信号に応答してデータラインから提供される画像信号を画素領域に提供する。
【００３９】
一方、第２基板７３０はカラーフィルタ、共通電極、ブラックマトリックスなどを含む。また、カラーフィルタ及び共通電極は第１基板７１０に形成される場合もある。
【００４０】
例えば、表示パネル７００が液晶表示パネルの場合、表示パネル７００は、第１基板７１０と第２基板７３０との間に配置された液晶層及び表示パネル７００の下部で光を提供するバックライトアセンブリをさらに含む。また、画素領域は、液晶層を間に置いて対面する共通電極と薄膜トランジスタに接続された画素電極から構成され、等価的に液晶キャパシタと表現される。また、画素領域は液晶キャパシタに充電された画像信号電圧を次の画像信号電圧が充電されるまで維持するためのストレージキャパシタを含むことができる。
【００４１】
図２は、図１のタッチ位置検出装置１０の平面図である。
【００４２】
図１及び図２を参照すれば、タッチ位置検出装置１０は発光部１００、光導波管３００、受光部５００、及び検出部６００を含む。
【００４３】
タッチ位置検出装置１０は、特にＦＴＩＲ（Ｆｒｕｓｔｒａｔｅｄ  ｔｏｔａｌ  ｉｎｔｅｒｎａｌ  ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ、阻害性内部全反射）方式と呼ばれる光の全反射を利用する。光の全反射というのは、光が高密度媒質から低密度媒質に入射する時、すなわち、屈折率が大きな媒質から屈折率が小さな媒質に入射する時、二つの媒質の境界面に垂直な方向を基準として入射角が臨界角より大きい時、境界面で光が全部反射される現象である。
後述する実施形態においては、二つの媒質の境界面に平行な方向を基準として角度を規定する。従って、「限界角」＝９０度―「臨界角」、として、入射角が「限界角」より小さい時、全反射が現れる。  
【００４４】
発光部１００は、第１側面Ｓ１及び第３側面Ｓ３に沿って配置された発光アレイからなり、入射面３１０に入射光を提供する。
【００４５】
光導波管３００は、入射光を源とする複数のチャネル光を光導波管３００の内部で通常は全反射する。光導波管３００は、ＰＭＭＡ（Ｐｏｌｙｍｅｔｈｙｌｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ）のようなアクリル樹脂、又はホワイトグラス（Ｗｈｉｔｅ  ｇｌａｓｓ）のような熱に強いガラス材質から形成される。その他にも、光導波管３００はポリカーボネート（Ｐｌｏｙｃａｒｂｏｎａｔｅ）、又はポリスチレン（Ｐｏｌｙｓｔｙｒｅｎｅ）から形成される。
【００４６】
光導波管３００内部で起きる全反射は、外部物体が光導波管３００に接触すると阻害される、即ち、チャネル光の一部は、外部物体の接触箇所で反射されず屈折して外部物体に吸収される。
【００４７】
受光部５００は、光導波管３００の入射面３１０と向かい合う出射面３３０の第２側面Ｓ２及び第４側面Ｓ４に沿って発光アレイに対応するように配置された受光アレイを含む。受光部５００は、光導波管３００を通過したチャネル光を受光する。
【００４８】
例えば、第１側面Ｓ１に配置された発光部１００は入射光を第１方向Ｄ１に出射し、光導波管３００は前記入射光を源とするチャネル光を概ね第１方向Ｄ１に伝達して、第２側面Ｓ２に配置された受光部５００はこのチャネル光を受光する。
【００４９】
第３側面Ｓ３に配置された発光部１００は入射光を第１方向Ｄ１と垂直な第２方向Ｄ２に出射し、光導波管３００は前記入射光を源とするチャネル光を概ね第２方向Ｄ２に伝達し、第４側面Ｓ４に配置された受光部５００はこのチャネル光を受光する。
【００５０】
検出部６００は、受光部５００により受光されたチャネル光の光量を根拠に光導波管３００のタッチ位置Ｐ１、Ｐ２の一方又は双方を検出する。
検出に当っては、複数のチャネル光（図２では２本、ＣＨＬ１、ＣＨＬ２の場合を表示）の各々の受光量の減少箇所をＤ１方向（第２側面Ｓ２）とＤ２方向（第４側面Ｓ４）の双方から検出し、その一致する交点をもってタッチ位置を決定する。
以下、本願の眼目である発光〜受光の動作を、Ｄ１方向で代表して説明するが、Ｄ２方向も同様であるのは言うまでもない。
【００５１】
図３〜図５は、図２において光導波管、空気及びタッチ部材の「第１屈折率比」による（即ち、これらの屈折率が以下に詳しく述べる第１の組み合わせを有する場合の）前記光導波管内での「第１チャネル光」（光導波管内を、以下に詳しく述べる第１の角度範囲で進行するチャネル光）の伝達状態を示すグラフである。ここでＸ軸は、光導波管３００と空気の境界、又は、タッチ部材が存在する場合の前記光導波管３００とタッチ部材との間の境界を表わす。Ｘ軸は同時に第１方向Ｄ１を示す。いずれの場合も光導波管３００はＸ軸の図で下側（Ｙ軸の負側）に位置する。
【００５２】
図２〜図５を参照すれば、発光部１００で出射した光の波長が８５０ｎｍの場合、第１屈折率比によれば、空気の屈折率は実質的に１、光導波管３００の屈折率は例えば１．４８４、第１タッチ部材の屈折率は例えば１．４１７、第２タッチ部材の屈折率は例えば１．４８５〜１．６である。ここで、第１タッチ部材は人の手（指先）を、第２タッチ部材はペン先を想定している。
即ち、「第１屈折率比」は、各屈折率が、
空気＜第１タッチ部材＜光導波管＜第２タッチ部材、
の順の場合である。
そして、図３〜図５はＹ軸の正側が各々、空気、第１タッチ部材、第２タッチ部材、の場合である。
【００５３】
本実施形態においては、光導波管３００として屈折率が１．４８４のＰＭＭＡ（Ｐｏｌｙｍｅｔｈｙｌｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ）が使う場合を考察する。
光導波管３００がポリカーボネート（Ｐｏｌｙｃａｒｂｏｎａｔｅ）又はポリスチレン（Ｐｏｌｙｓｔｙｒｅｎｅ）から形成される時、その屈折率は各々、１．５６９及び１．５７６である。
【００５４】
また、本実施形態において、光導波管３００として屈折率が１．４８４のＰＭＭＡ（Ｐｏｌｙｍｅｔｈｙｌｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ）が使われるので、第２タッチ部材としては、その屈折率が光導波管３００の屈折率の１．４８４より大きい１．４８４〜１．６範囲の材質、即ち、ポリアクリレート（Ｐｏｌｙａｃｒｙｌａｔｅ）、ポリカーボネート（Ｐｏｌｙｃａｒｂｏｎａｔｅ）、又はポリスチレン（Ｐｏｌｙｓｔｙｒｅｎｅ）を使う。ここで、ポリアクリレート、ポリカーボネート、ポリスチレンの屈折率は各々、１．４８８、１．５６９、１．５７６である。
【００５５】
図３〜図５に示した角度ａは、光導波管３００から空気に光が入射される時、入射光が全反射される第０限界角を示し、角度ｂは、光導波管３００から第１タッチ部材に光が入射される時、入射光が全反射されることができる第１限界角を示す。
【００５６】
本実施形態においては、ａはＸ軸を基準として例えば４８°であり、ｂはＸ軸を基準として例えば１７°である。
【００５７】
光導波管３００でこの第０限界角（ａ）と第１限界角（ｂ）は次の式（１）により導き出すことができる。
【００５８】
【数１】
2011141874.tif 000003
ここで、θｃは、媒質の境界面（図３〜図５でＸ軸に平行な面）を基準とした限界角を示し、ｎ１は空気又は第１タッチ部材の屈折率を示し、ｎ２は光導波管３００の屈折率を示す。ここで媒質の境界面を基準とした入射角がθｃより小さいと全反射が起き、θｃより大きいと全反射が阻害される。
【００５９】
再び図２及び図３を参照すれば、光導波管３００内に第０限界角ａと第１限界角ｂとの間のチャネル光（以下これを、「第１チャネル光」ＣＨＬ１という）が入射され、図３は上述のように光導波管３００にタッチが行われない、すなわち、光導波管３００が空気と接している場合であるから、第１チャネル光ＣＨＬ１の入射角が第０限界角（ａ）より小さいので、第１チャネル光ＣＨＬ１は全反射される。
【００６０】
再び図２及び図４を参照すれば、光導波管３００内にａ角度とｂ角度との間の第１チャネル光ＣＨＬ１が入射され、図４は上述のように光導波管３００に第１タッチ部材によるタッチが行われる、すなわち、光導波管３００に手が接している場合であるから、第１チャネル光ＣＨＬ１の入射角が第１限界角（ｂ）より大きいので、第１チャネル光ＣＨＬ１は一部分吸収され、残りが部分反射される。
【００６１】
具体的には、第１限界角（ｂ）〜第０限界角（ａ）の範囲の例えば１７°〜４８°に進行する第１チャネル光ＣＨＬ１は例えば０°〜４６°程度に屈折されて第１タッチ部材に吸収される。
【００６２】
再び図２及び図５を参照すれば、光導波管３００内にａ角度とｂ角度との間の第１チャネル光ＣＨＬ１が入射され、図５は上述のように光導波管３００に第２タッチ部材によるタッチが行われる、すなわち、光導波管３００にペンが接している場合であるから、第２タッチ部材の屈折率が光導波管３００の屈折率より大きいので、第１チャネル光ＣＨＬ１は第３方向Ｄ３のＹ軸により近接するように屈折されて部分吸収され、部分反射される。
【００６３】
具体的には、第１限界角（ｂ）〜第０限界角（ａ）の範囲の例えば１７°〜４８°に進行する第１チャネル光ＣＨＬ１は、例えば２７°〜５２°程度に屈折されて第２タッチ部材に吸収される。
【００６４】
本実施形態においては、第０限界角（ａ）が例えば４８°であり、第１限界角（ｂ）が例えば１７°であるので、第１タッチ部材及び第２タッチ部材のタッチ位置で受光量が減少する第１チャネル光ＣＨＬ１は、例えば１７°〜４８°、又は、例えば−１７°〜−４８°の角度範囲のチャネル光となる。
【００６５】
図６〜図８は、図２の光導波管、空気、及びタッチ部材の、上述の図３〜図５の場合と同じ「第１屈折率比」による光導波管３００内において、第１限界角ｂとＸ軸との間のチャネル光（以下これを、「第２チャネル光」ＣＨＬ２という）の伝達状態を示すグラフである。ここで、Ｘ軸は上述の図３〜図５の場合と同じく、光導波管３００と空気、又は、光導波管３００とタッチ部材との間の境界であり、同時に第１方向Ｄ１を示す。
図６〜図８は各々、上述の図３〜図５に対応して、Ｙ軸の正側が各々、空気、第１タッチ部材、第２タッチ部材、の場合である。
【００６６】
図２、図３及び図６を参照すれば、光導波管３００内にｂ°〜０°の間の第２チャネル光ＣＨＬ２が入射されて、図６は図３に対応して光導波管３００にタッチが行われない、すなわち、光導波管３００が空気と接している場合であるから、第２チャネル光ＣＨＬ２の入射角が第０限界角（ａ）より小さいので第２チャネル光ＣＨＬ２は全反射される。
【００６７】
図２、図４及び図７を参照すれば、光導波管３００内にｂ°〜０°の間の第２チャネル光ＣＨＬ２が入射されて、図７は図４に対応して光導波管３００に第１タッチ部材によるタッチが行われる、すなわち、光導波管３００に手が接している場合であるから、第２チャネル光ＣＨＬ２が第１限界角（ｂ）より小さいので第２チャネル光ＣＨＬ２は全反射される。
【００６８】
図２、図５及び図８を参照すれば、光導波管３００内にｂ°〜０°の間の第２チャネル光ＣＨＬ２が入射されて、図８は図５に対応して光導波管３００に第２タッチ部材によるタッチが行われる、すなわち、光導波管３００にペンが接している場合であるから、第２タッチ部材の屈折率が光導波管３００の屈折率より大きいので第２チャネル光ＣＨＬ２は、一部分吸収され残りが部分反射される。
【００６９】
例えば、第１限界角（ｂ）より小さい範囲の例えば０°〜１７°に進行する第２チャネル光ＣＨＬ２は例えば２２°〜２７°程度に屈折されて第２タッチ部材に吸収される。
【００７０】
本実施形態においては、ｂはＸ軸に対して例えば１７°であるので第２チャネル光ＣＨＬ２は例えば−１７°〜１７°の角度範囲にある。
【００７１】
従って、図３〜図５に示したように、第１チャネル光ＣＨＬ１は、第１タッチ部材又は第２タッチ部材に会うと、全反射される光量が少なくなり、図６〜図８に示したように、第２チャネル光ＣＨＬ２は第２タッチ部材に会うと、全反射される光量が少なくなるので、タッチ位置（例えば、図２の第１タッチ位置Ｐ１乃至第２タッチ位置Ｐ２）で受光される光量によりタッチが第１タッチ部材及び第２タッチ部材のいずれで行われるかを区別できる。
【００７２】
例えば、再び図２を参照して、第１タッチ位置Ｐ１では光導波管３００と第２タッチ部材が接するとすると、第１チャネル光ＣＨＬ１及び第２チャネル光ＣＨＬ２が共に部分反射される。すなわち、第１タッチ位置Ｐ１に対応する第１チャネル光ＣＨＬ１及び第２チャネル光ＣＨＬ２の受光量が共に減少する。反面、第２タッチ位置Ｐ２では光導波管３００に第１タッチ部材の手が接するとすると、第１チャネル光ＣＨＬ１のみが部分反射される。すなわち、第２タッチ位置Ｐ２では第２チャネル光ＣＨＬ２の受光量は減少しない。
【００７３】
従って、検出部６００は、第１チャネル光ＣＨＬ１の減少を通じて第１タッチ部材及び第２タッチ部材のタッチ位置を検出し、第２チャネル光ＣＨＬ２の減少を通じて第２タッチ部材の位置のみを検出し、第１チャネル光ＣＨＬ１の減少が検出された位置のうちから第２チャネル光ＣＨＬ２の減少が検出された位置を差し引くことによって、第１タッチ部材のみがタッチされた位置を検出できる。
【００７４】
以上、本実施形態においては、２種のチャネル光（第１チャネル光ＣＨＬ１、第２チャネル光ＣＨＬ２）が光導波管３００を進行する場合を例示したが、これを拡張すると、一般にｎ種のチャネル光を利用してｎ個のタッチ部材を弁別できる（ここで、ｎは自然数）。
【００７５】
ｎ種のチャネル光が光導波管３００に入射されると、第ｎチャネル光の減少を通じてｎ番目タッチ部材のタッチ位置を検出し、第（ｎ−１）チャネル光の減少を通じて第ｎ番目タッチ部材と、第（ｎ−１）番目タッチ部材のタッチ位置を検出すると、第（ｎ−１）番目タッチ部材のタッチ位置のみを検出できる。
【００７６】
このような方式で、第（ｎ−１）チャネル光の減少を通じて第（ｎ−１）番目タッチ部材のタッチ位置を検出して、第（ｎ−２）チャネル光の減少を通じて第ｎ番目タッチ部材、第（ｎ−１）番目タッチ部材、第（ｎ−２）番目タッチ部材のタッチ位置を検出すれば、第（ｎ−２）番目タッチ部材のタッチ位置のみを検出できる。
【００７７】
従って、ｎ個の受光素子がｎ種のチャネル光を各々受光すると、検出部６００はその受光量により、第１番目のタッチ部材のタッチ位置乃至第ｎ番目タッチ部材のタッチ位置を検出できる。
【００７８】
図９〜図１１は図２の光導波管、空気、及びタッチ部材の「第２屈折率比」による光導波管３００内においての第１チャネル光の伝達状態を示すグラフである。ここでも、Ｘ軸は光導波管３００と空気の境界、又は、光導波管３００とタッチ部材との間の境界を表わし、Ｘ軸は同時に第１方向Ｄ１を示す。
本実施例は屈折率比が「第２屈折率比」の場合、即ち、各屈折率が、
空気＜第１タッチ部材＜第２タッチ部材＜光導波管、
の順の場合である。
そして、図９〜図１１はＹ軸の正側が各々、空気、第１タッチ部材、第２タッチ部材、の場合である。
【００７９】
図２、図９〜図１１を参照すると、第２屈折率比によれば、空気の屈折率は実質的に１、光導波管３００の屈折率は例えば１．４８４、第１タッチ部材の屈折率は例えば１．４１７、第２タッチ部材の屈折率は例えば１．４２〜１．４８である。具体的には、第１タッチ部材は人の手（指先）を、第２タッチ部材はペンを想定している。
【００８０】
本実施形態においては、光導波管３００として屈折率が１．４８４のＰＭＭＡ（Ｐｏｌｙｍｅｔｈｙｌｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ）が使われるが、光導波管３００の材質はポリカーボネート（Ｐｏｌｙｃａｒｂｏｎａｔｅ）或いは、ポリスチレン（Ｐｏｌｙｓｔｙｒｅｎｅ）でもよい。各々の屈折率は各々、１．５６９及び１．５７６である。
【００８１】
また、本実施形態において、光導波管３００として屈折率が１．４８４のＰＭＭＡが使われているので、第２タッチ部材の屈折率は光導波管３００の屈折率の１．４８４より小さくて第１タッチ部材の屈折率の１．４１７より大きな例えば１．４２〜１．４８範囲の材質のセルロース（Ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ）から形成される。ここで、セルロースの屈折率は例えば１．４６３である。
【００８２】
図９〜図１１に示した第０限界角（ａ）及び第１限界角（ｂ）は、図３〜図５の第０限界角（ａ）及び第１限界角（ｂ）と実質的に同一であるので、対応する要素に対しては対応する参照番号を使い、重複する説明は省略する。
【００８３】
図２、図３及び図９をまた参照すると、光導波管３００内にａ〜ｂ角度の間の第１チャネル光ＣＨＬ１が入射されて、図９は図３と同じく光導波管３００にタッチが行われない、すなわち、光導波管３００が空気と接している場合であるから、第１チャネル光ＣＨＬ１の入射角は第０限界角（ａ）より小さいので第１チャネル光ＣＨＬ１は全反射される。
【００８４】
図２、図４及び図１０をまた参照すれば、光導波管３００内にａ〜ｂ角度の間の第１チャネル光ＣＨＬ１が入射されて、図１０は図４と同じく光導波管３００に第１タッチ部材によるタッチが行われる、すなわち、光導波管３００に手が接している場合であるから、第１チャネル光ＣＨＬ１の入射角が第１限界角（ｂ）より大きいので第１チャネル光ＣＨＬ１は一部分吸収されて残りが部分反射される。
【００８５】
例えば、第１限界角（ｂ）〜第０限界角（ａ）の範囲の例えば１７°〜４８°で進行する第１チャネル光ＣＨＬ１は例えば０°〜４６°程度に屈折にされて第１タッチ部材に吸収される。
【００８６】
図２、図５及び図１１を再び参照すると、光導波管３００内にａ〜ｂ角度の間の第１チャネル光ＣＨＬ１が入射されて、図１１は上述のように光導波管３００に第２タッチ部材によるタッチが行われる、すなわち、光導波管３００にペンが接している場合であるから、第１チャネル光ＣＨＬ１の入射角が第２限界角ｃ（図示せず）より大きいので第１チャネル光ＣＨＬ１は一部分吸収されて残りは部分反射される。
【００８７】
ここで、第２限界角は光導波管３００で第２タッチ部材に光が入射される時、その入射光が全反射されることのできる限界角を示す。また、図５と比較する時、図５の場合と異なり第２タッチ部材の屈折率が光導波管３００の屈折率より小さいので、第１チャネル光ＣＨＬ１はＸ軸にさらに近接するように屈折される。
【００８８】
例えば、第１限界角（ｂ）〜第０限界角（ａ）の範囲の例えば１７°〜４８°で進行する第１チャネル光ＣＨＬ１は例えば１４°〜４７°程度に屈折されて第２タッチ部材に吸収される。
【００８９】
図１２〜図１４は図２の光導波管、空気及びタッチ部材の、上述の図９〜図１１の場合と同じ「第２屈折率比」による光導波管３００内において、第１限界角ｂと第２限界角ｃとの間のチャネル光（以下これを、「第２’チャネル光」ＣＨＬ２’という）の伝達状態を示すグラフである。ここで、Ｘ軸は上述の図９〜図１１の場合と同じく光導波管３００と空気、又は、光導波管３００とタッチ部材との間の境界であり、同時に第１方向Ｄ１を示す。また、第２限界角（ｃ）は例えば１０°である。
図１２〜図１４は各々、上述の図９〜図１１に対応して、Ｙ軸の正側が各々、空気、第１タッチ部材、第２タッチ部材、の場合である。
【００９０】
図２、図９及び図１２を参照すれば、光導波管３００内にｂ〜ｃ°の間の第２チャネル光ＣＨＬ２’が入射されて、図１２は図９に対応して光導波管３００にタッチが行われない、すなわち、光導波管３００が空気と接している場合であるから、第２’チャネル光ＣＨＬ２’の入射角が第０限界角（ａ）より小さいので第２チャネル光ＣＨＬ２’は全反射される。
【００９１】
図２、図１０及び図１３を参照すると、光導波管３００内にｂ°〜ｃ°の間の第２’チャネル光ＣＨＬ２’が入射されて、図１３は図１０に対応して光導波管３００に第１タッチ部材によるタッチが行われる、すなわち、光導波管３００に手が接している場合であるから、第２’チャネル光ＣＨＬ２’が第１限界角（ｂ）より小さいので第２’チャネル光ＣＨＬ２’は全反射される。
【００９２】
図２、図１１及び図１４を参照すると、光導波管３００内にｂ°〜ｃ°の間の第２’チャネル光ＣＨＬ２’が入射されて、図１４は図１１に対応して光導波管３００に第２タッチ部材によるタッチが行われる、すなわち、光導波管３００にペンが接している場合であるから、第２’チャネル光ＣＨＬ２’の入射角が第２限界角（ｃ）より大きいので第２’チャネル光ＣＨＬ２’は一部分吸収され残りが部分反射される。
【００９３】
例えば、第１限界角（ｂ）より小さい範囲の例えば０°〜１７°で進行する第２’チャネル光ＣＨＬ２’は例えば０°〜１４°程度に屈折されて第２タッチ部材に吸収される。
【００９４】
図１５は図２に示したタッチ位置検出装置のＩ−Ｉ’線による断面図である。図１６は図１５の第１チャネル光及び第２チャネル光の光進行角度を示したグラフである。図１６において、ｘ（‘Ｘ’と区別するよう留意）軸は第１入射チャネル光ＬＳＬ１１及び第２入射チャネル光ＬＳＬ１２の光進行角度を示し、ｙ（‘Ｙ’と区別するよう留意）軸は第１チャネル光ＣＨＬ１１及び第２チャネル光ＣＨＬ１２の光進行角度を示す。
【００９５】
図２、図１５及び図１６を参照すると、タッチ位置検出装置１０は入射面３１０に配置された発光部１００及び出射面３３０に配置された受光部５００を含む。
【００９６】
発光部１００は第１発光素子１１０及び第２発光素子１２０を含む。第１発光素子１１０及び第２発光素子１２０は赤外線発光ダイオード（ＬＥＤ）でありうる。
【００９７】
第１発光素子１１０及び第２発光素子１２０は、その光出射面が入射面３１０に向かい合うように、入射面３１０に沿って上下（Ｄ３方向）に順番に配置される。この時、光出射面は互いに異なる方向に向かう。
【００９８】
第１発光素子１１０は光導波管３００中における光の全般的な進行方向、即ち光導波管３００の上部面と平行する第１方向Ｄ１と例えば４０°の角度を成して入射面３１０に向かって第１入射チャネル光ＬＳＬ１１を出射する。第１発光素子１１０が光を出射する角度は正面を中心に−１０°〜＋１０°である。
【００９９】
第２発光素子１２０は、光導波管３００の上部面と平行するように配置される。すなわち、第２発光素子１２０は第１方向Ｄ１と例えば０度の角度を成して入射面３１０に向かって第２入射チャネル光ＬＳＬ１２を出射する。第２発光素子１２０が光を出射する角度は正面を中心に−１０°〜＋１０°である。
【０１００】
従って、第１入射チャネル光ＬＳＬ１１は発光部１００内の空気中を例えば３０°〜５０°の角度で進行し、第２入射チャネル光ＬＳＬ１２は、例えば−１０°〜１０°の角度で進行する。
【０１０１】
ここで、第１入射チャネル光ＬＳＬ１１及び第２入射チャネル光ＬＳＬ１２は一括して光導波管３００に入射される入射光Ｌ１１として示す。
【０１０２】
光導波管３００の上部面は入射面３１０と例えば９０°の角度αを成す。
【０１０３】
第１入射チャネル光ＬＳＬ１１及び第２入射チャネル光ＬＳＬ１２が光導波管３００の入射面３１０を過ぎると、各々第１チャネル光ＣＨＬ１１及び第２チャネル光ＣＨＬ１２になる。第１チャネル光ＣＨＬ１１及び第２チャネル光ＣＨＬ１２は一括して伝達光Ｌ１２として示す。
【０１０４】
受光部５００は第１受光素子５１０及び第２受光素子５２０を含む。
【０１０５】
第１受光素子５１０及び第２受光素子５２０はフォトトランジスタ（Ｐｈｏｔｏ−ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）でありうる。
【０１０６】
第１受光素子５１０及び第２受光素子５２０は第１発光素子１１０及び第２発光素子１２０に対応して配置される。
【０１０７】
加えて、入射面３１０に面する発光部１００と出射面３３０に面する受光部とは対称的な形状を有し、対称的に位置しているので、第１チャネル光ＣＨＬ１１は第１受光素子５１０により受光され、第２チャネル光ＣＨＬ１２は第２受光素子５２０により受光される。
光導波管３００の下部面は空気層を介して表示パネルに接しているので、第１、第２チャネル光は、光導波管３００の上部面ではタッチ箇所で選択的に部分反射されるが、光導波管３００の下部面では常に全反射されて全般的にはＤ１方向に進行し、受光部５００に到達する。
出射面３３０に、第１、第２受光素子５１０、５２０の受光面までの距離を焦点距離とする凸レンズ（図示せず）が設けておくと、第１、第２チャネル光を効率的に受光できる。
【０１０８】
第１チャネル光ＣＨＬ１１及び第２チャネル光ＣＨＬ１２の進行角度は、例えば人間の手（指）に相当する第１タッチ部材の屈折率、光導波管３００の屈折率、及び例えばペンに相当する第２タッチ部材の屈折率に合わせて調節される。
【０１０９】
第１入射チャネル光ＬＳＬ１１及び第２入射チャネル光ＬＳＬ１２が入射面３１０で屈折して形成された第１チャネル光ＣＨＬ１１及び第２チャネル光ＣＨＬ１２が第１方向Ｄ１と成す角度は次の式（２）により導出できる。
【０１１０】
【数２】
2011141874.tif 000004
ここで、αは光導波管３００の上部面と入射面３１０が成す角度を、θ１は、第１発光素子１１０と第１方向Ｄ１が成す角度、又は、第２発光素子１２０と第１方向Ｄ１が成す角度を示す。
【０１１１】
本実施形態において、光導波管３００の上部面と入射面３１０との間の角であるαが９０°で、第１発光素子１１０と第１方向Ｄ１が成す角度であるθ１が４０°であるから、例えば３０°〜５０°の角度範囲で進行する第１入射チャネル光ＬＳＬ１１が入射面３１０を過ぎると、第１チャネル光ＣＨＬ１１はθ２である例えば２０°〜３１°の角度範囲で進行する。
【０１１２】
光導波管３００の上部面と入射面３１０との間の角であるαが９０°で、第２発光素子１２０と第１方向Ｄ１が成す角度であるθ１が０°であるから、例えば−１０°〜１０°の角度範囲で進行する第２入射チャネル光ＬＳＬ１２が入射面３１０を過ぎると、第２チャネル光ＣＨＬ１２は例えば−７°〜７°の角度範囲で進行する。
【０１１３】
すなわち、図１５のような第１発光素子１１０及び入射面３１０の構造による第１チャネル光ＣＨＬ１１の進行角度範囲、例えば２０°〜３１°は、図３〜図５と、図９〜図１１の第１チャネル光ＣＨＬ１の角度範囲、例えば１７°〜４８°に含まれるので、第１チャネル光ＣＨＬ１１が第１タッチ部材及び第２タッチ部材に会うと部分反射される。
【０１１４】
同様に、図５のような第２発光素子１２０及び入射面３１０の構造による第２チャネル光ＣＨＬ１２の進行角度範囲、例えば−７°〜７°は、図６〜図８の第２チャネル光ＣＨＬ２の角度範囲、例えば−１７°〜１７°に含まれるので、第２チャネル光ＣＨＬ１２が第２タッチ部材に会うと部分反射される。
【０１１５】
例えば−７°〜７°領域のうち、図１２〜図１４の例えば−１７°〜ｃ°領域と、例えばｃ°〜１７°領域と重なる部分のみ第２タッチ部材によって部分反射されるので、角度ｃが−７°よりは大きく、７°よりは小さくなるように第２タッチ部材の屈折率を例えば１．４２〜１．４８内で変更するならば、第２チャネル光ＣＨＬ１２が第２タッチ部材に会うと部分反射される。
【０１１６】
図１７は、図１５に示したタッチ位置検出装置１０で遂行されるタッチ位置検出方法を説明するフローチャートである。
【０１１７】
図１５及び図１７を参照すれば、第１発光素子１１０は例えば３０°〜５０°の第１進行角度を有する第１入射チャネル光ＬＳＬ１１を発生し、第２発光素子１２０は例えば−１０°〜１０°の第２進行角度を有する第２入射チャネル光ＬＳＬ１２を発生する（ステップＳ１１０）。
【０１１８】
次いで、互いに異なる経路の、即ち、光導波管の上部面に対して互いに異なる角度範囲を有する、第１入射チャネル光ＬＳＬ１１及び第２入射チャネル光ＬＳＬ１２が入射面３１０を過ぎることによって例えば２０°〜３１°の第３進行角度を有する第１チャネル光ＣＨＬ１１及び例えば−７°〜７°の第４進行角度を有する第２チャネル光ＣＨＬ１２が発生する（ステップＳ１３０）。  
【０１１９】
次いで、第１受光素子５１０及び第２受光素子５２０はタッチ部材に従って部分反射する第１チャネル光ＣＨＬ１１及び第２チャネル光ＣＨＬ１２を各々受光する（ステップＳ１５０）。
【０１２０】
次いで、検出部６００は、第１受光素子５１０及び第２受光素子５２０により受光された第１チャネル光ＣＨＬ１１及び第２チャネル光ＣＨＬ１２の光量によりタッチの位置を検出する（ステップＳ１７０）。
【０１２１】
例えば、第１チャネル光ＣＨＬ１１が減少する位置で第１タッチ部材及び第２タッチ部材のタッチ位置を検出して、第２チャネル光ＣＨＬ１２が減少する位置で第２タッチ部材だけのタッチ位置を検出する。
【０１２２】
検出部６００は、第ｎ番目のチャネル光に基づいて第ｎ番目の種類のタッチ部材のタッチ位置を検出して、第（ｎ−１）番目のチャネル光に基づいて第ｎ番目の種類のタッチ部材及び第（ｎ−１）番目の種類のタッチ部材のタッチ位置を検出して、第（ｎ−１）番目の種類のタッチ部材のタッチ位置を検出できる。
そのためには、第１〜第ｎ番目の種類のタッチ部材は各々異なる、順次大きい屈折率を有し、そのうち高々一つのタッチ部材、即ち、最大の屈折率を有する第ｎ番目のタッチ部材だけが光導波管３００の屈折率よりも大きい屈折率を有することができる。
さらに、空気及び第１〜第ｎ番目の種類のタッチ部材の屈折率を各々第０〜第ｎ屈折率とし（第０屈折率＝実質的に１）、第ｎ屈折率が光導波管の屈折率より小さい場合（ケース１とする）、これらの各々と光導波管の屈折率から上記式（１）に準じて決まる第０〜第ｎ限界角をφ０〜φｎとする。
第ｎ屈折率が光導波管の屈折率よりも大きい場合（ケース２とする）は、同様にして決まる第０〜第（ｎ−１）限界角はφ０〜φ（ｎ−１）となる。
いずれのケースの場合も、各チャネル光の角度範囲は、限界角φ０〜φｎ又はφ０〜φ（ｎ−１）の隣接する値で区切られた角度スロットに収まるように、設定される。
ちなみに上述の図３〜図１４の実施形態はいずれもｎ＝２の場合であり、そのうち、図３〜図８はケース２に該当し、限界角φ０＝ａ、φ１＝ｂ、に相当する。また、図９〜図１４はケース１に該当し、限界角φ０＝ａ、φ１＝ｂ、φ２＝ｃ、に相当する。
【０１２３】
本実施形態によれば、複数の発光素子を使って光導波管３００に互いに異なる経路の光、即ち、光導波管の上部面に対して互いに異なる角度範囲を有するチャネル光、を提供し、光導波管３００が互いに異なる経路のチャネル光を伝送して複数のタッチ部材の個別的なタッチ位置を検出することができる。
【０１２４】
［第２実施形態］
図１８は本発明の他の実施形態に係る、図２に示したタッチ位置検出装置のＩ−Ｉ’線による断面図である。図１９は図１８の第１チャネル光及び第２チャネル光の光進行角度を示したグラフである。図１９において、ｘ軸は第１入射チャネル光ＬＳＬ２１及び第２入射チャネル光ＬＳＬ２２の光進行角度を示し、ｙ軸は第１チャネル光ＣＨＬ２１及び第２チャネル光ＣＨＬ２２の光進行角度を示す。
【０１２５】
本実施形態に係る表示装置の斜視図及び平面図は、図１及び図２と符番が異なるが実質的に同一である。従って、対応する要素に対しては対応する参照番号を使って、重複する説明は省略する。
【０１２６】
光導波管、空気、及びタッチ部材の第１屈折率比にともなう光導波管３００内での第１チャネル光の伝達状態及び第２チャネル光の伝達状態は図３〜図８と実質的に同一である。従って、対応する要素に対しては対応する参照番号を使って、重複する説明は省略する。
【０１２７】
光導波管３００、空気、及びタッチ部材らの第２屈折率比にともなう光導波管３００内での第１チャネル光の伝達状態及び第２チャネル光の伝達状態は図９〜図１４と実質的に同様である。従って、対応する要素に対しては対応する参照番号を使って、重複する説明は省略する。
【０１２８】
図２、図１８、及び図１９を参照すれば、タッチ位置検出装置２０は、入射面３１１に配置された発光部１０１及び出射面３３１に配置された受光部５０１を含む。
【０１２９】
発光部１０１は、第１発光素子１３０及び第２発光素子１４０を含む。
【０１３０】
第１発光素子１３０及び第２発光素子１４０は、入射面３１１に沿って上下（Ｄ３方向）に順番に配置される。
【０１３１】
タッチ位置検出装置２０は、図１、図２のタッチ位置検出装置１０と符番が異なるが、実質的に同一である。
【０１３２】
従って、発光部１０１は、図２の発光部１００を示し、入射面３１１及び出射面３３１は、図２の入射面３１０及び出射面３３０を示し、受光部５０１は、図２の受光部５００を示す。
【０１３３】
第１発光素子１３０は、光導波管３００においての光の進行方向の第１方向Ｄ１と例えば２０°の角度を成して、第１方向Ｄ１と例えば２０°の角度で光導波管３００の上部面に向かって第１入射チャネル光ＬＳＬ２１を出射する。
【０１３４】
第２発光素子１４０は、光導波管３００中における光の全般的な進行方向である第１方向Ｄ１と例えば−２０°の角度を成して、第１方向Ｄ１と例えば−２０°の角度で光導波管３００の下部面に向かって第２入射チャネル光ＬＳＬ２２を出射する。
【０１３５】
従って、第１入射チャネル光ＬＳＬ２１は発光部１０１の空気中を例えば１０°〜３０°の角度範囲で進行し、第２入射チャネル光ＬＳＬ２２は例えば−３０°〜−１０°の角度範囲で進行する。
【０１３６】
ここで、第１入射チャネル光ＬＳＬ２１及び第２入射チャネル光ＬＳＬ２２は互いに異なる経路を有するが、一括して光導波管３００に入射される入射光Ｌ２１として示す。
【０１３７】
光導波管３００の上部面は入射面３１１と例えば４５°の第１傾斜角αを成す。
【０１３８】
第１入射チャネル光ＬＳＬ２１及び第２入射チャネル光ＬＳＬ２２が光導波管３００の入射面３１１を過ぎると、各々第１チャネル光ＣＨＬ２１及び第２チャネル光ＣＨＬ２２になる。第１チャネル光ＣＨＬ２１及び第２チャネル光ＣＨＬ２２は、一括して伝達光Ｌ２２として示す。
【０１３９】
受光部５０１は第１受光素子５３０及び第２受光素子５４０を含む。第１受光素子５３０及び第２受光素子５４０は第１発光素子１３０及び第２発光素子１４０に対応して配置される。
【０１４０】
加えて、入射面３１１に面する発光部１００と出射面３３１に面する受光部とは鏡像対称な形状を有し、入射面３１１と出射面３３１は鏡像対称的に位置しているので、入射面３１１、出射面３３１が各々、光導波管３００の上部面に対して成す第１、第２傾斜角はその和が１８０°に等しく、第１チャネル光ＣＨＬ２１は第１受光素子５３０により受光され、第２チャネル光ＣＨＬ２２は第２受光素子５４０により受光される。
【０１４１】
第１入射チャネル光ＬＳＬ２１及び第２入射チャネル光ＬＳＬ２２が入射面３１１で屈折されて形成された第１チャネル光ＣＨＬ２１及び第２チャネル光ＣＨＬ２２が第１方向Ｄ１と成す角度は以前実施形態の式（２）を利用して得ることができる。
【０１４２】
本実施形態において、光導波管３００の上部面と入射面３１１との間の角であるαが４５°で、第１発光素子１３０と第１方向Ｄ１が成す角であるθ１が２０°であるから、例えば１０°〜３０°の角度範囲で進行する第１入射チャネル光ＬＳＬ２１が入射面３１１を過ぎると、第１チャネル光ＣＨＬ２１はθ２である例えば２２°〜３５°の角度範囲で進行する。
【０１４３】
光導波管３００の上部面と入射面３１１との間の角であるαが４５°で、第２発光素子１４０と第１方向Ｄ１が成す角であるθ１が−２０°であるから、例えば−３０°〜−１０°の角度範囲で進行する第２入射チャネル光ＬＳＬ２２が入射面３１１を過ぎると、第２チャネル光ＣＨＬ２２はθ３である例えば４°〜１１°の角度範囲で進行する。
【０１４４】
すなわち、図１８のような第１発光素子１３０及び入射面３１１の構造による第１チャネル光ＣＨＬ２１の進行角度範囲、例えば２２°〜３５°は、図３〜図５と、図９〜図１１の例えば１７°〜４８°に含まれるので、第１チャネル光ＣＨＬ２１が第１タッチ部材及び第２タッチ部材に会うと部分反射する。
【０１４５】
同様に、図１８のような第２発光素子１４０及び入射面３１１の構造による第２チャネル光ＣＨＬ２２の進行角度範囲、例えば４°〜１１°は、図６〜図８の例えば−１７°〜１７°領域に含まれるので第２チャネル光ＣＨＬ２２が第２タッチ部材に会うと部分反射する。
【０１４６】
角度範囲、例えば４°〜１１°のうち、図１２〜図１４の角度範囲、例えば−１７°〜ｃ°と、角度範囲、ｃ°〜例えば１７°と重なる部分のみが第２タッチ部材によって部分反射されるので、角度ｃが１１°よりは小さくなるように第２タッチ部材の屈折率を例えば１．４２〜１．４８内で調節するならば、第２チャネル光ＣＨＬ２２が第２タッチ部材に会うと部分反射する。
【０１４７】
図２０は図１８に示したタッチ位置検出装置２０で遂行されるタッチ位置検出方法を説明するフローチャートである。
【０１４８】
図１８及び図２０を参照すれば、第１発光素子１３０は例えば１０°〜３０°の第５進行角度を有する第１入射チャネル光ＬＳＬ２１を発生して、第２発光素子１３０は例えば−３０°〜−１０°の第６進行角度を有する第２入射チャネル光ＬＳＬ２２を発生する（ステップＳ２１０）。
【０１４９】
続いて、互いに異なる経路の第１入射チャネル光ＬＳＬ２１及び第２入射チャネル光ＬＳＬ２２が入射面３１１を過ぎることによって例えば２２°〜３５°の第７進行角度を有する第１チャネル光ＣＨＬ２１及び例えば４°〜１１°の第８進行角度を有する第２チャネル光ＣＨＬ２２が発生する（ステップＳ２３０）。
【０１５０】
続いて、第１受光素子５３０及び第２受光素子５４０はタッチ部材に従って部分反射する第１チャネル光ＣＨＬ２１及び第２チャネル光ＣＨＬ２２を各々受光する（ステップＳ２５０）。
【０１５１】
続いて、検出部６００は、第１受光素子５３０及び第２受光素子５４０により受光された第１チャネル光ＣＨＬ２１及び第２チャネル光ＣＨＬ２２の光量によりタッチの位置を検出する（ステップＳ２７０）。
【０１５２】
例えば、第１チャネル光ＣＨＬ２１が減少するタッチ位置で第１タッチ部材及び第２タッチ部材のタッチ位置を検出し、第２チャネル光ＣＨＬ２２が減少するタッチ位置で第２タッチ部材だけのタッチ位置を検出する。
【０１５３】
本実施形態によると、複数の発光素子及び傾きを有する光導波管３００の入射面３１１を使って光導波管３００に互いに異なる経路の光、即ち、光導波管の上部面に対して互いに異なる角度範囲を有するチャネル光、を提供して、光導波管３００が互いに異なる経路のチャネル光を伝送して複数のタッチ部材の個別的なタッチ位置を検出できる。
【０１５４】
［第３実施形態］
図２１は本発明の他の実施形態に係る、図２に示したタッチ位置検出装置のＩ−Ｉ’線による断面図である。図２２は、図２１の第１チャネル光及び第２チャネル光の光進行角度を示したグラフである。図２２で、ｘ軸は入射光Ｌ３１の光進行角度を示し、ｙ軸は第１チャネル光ＣＨＬ３１及び第２チャネル光ＣＨＬ３２の光進行角度を示す。
【０１５５】
本実施形態に係る表示装置の斜視図及び平面図は図１及び図２と符番が異なるが実質的に同一である。従って、対応する要素に対しては対応する参照番号を使って、重複する説明は省略する。
【０１５６】
光導波管、空気、及びタッチ部材の第１屈折率比に係る光導波管３００内においての第１チャネル光の伝達状態及び第２チャネル光の伝達状態は、図３〜図８と実質的に同一である。従って、対応する要素に対しては対応する参照番号を使って、重複する説明は省略する。
【０１５７】
光導波管３００、空気、及びタッチ部材の第２屈折率比による光導波管３００内での第１チャネル光の伝達状態及び第２チャネル光の伝達状態は図９〜図１４と実質的に同一である。従って、対応する要素に対しては対応する参照番号を使って、重複する説明は省略する。
【０１５８】
図２、図２１及び図２２を参照すれば、タッチ位置検出装置３０は入射面３１２に配置された発光部１０２及び出射面３３２に配置された受光部５０２を含む。
【０１５９】
発光部１０２は発光素子１５０を含む。
【０１６０】
タッチ位置検出装置３０は、図１、図２のタッチ位置検出装置１０と符番が異なるが、実質的に同一である。
【０１６１】
従って、発光部１０２は、図２の発光部１００を示し、入射面３１２及び出射面３３２は、図２の入射面３１０及び出射面３３０を示し、受光部５０２は図２の受光部５００を示す。
【０１６２】
発光素子１５０は光導波管３００に向かって第１方向Ｄ１に入射光Ｌ３１を出射する。
【０１６３】
入射面３１２は光導波管３００の下部面と接続された第１面３１２ａと、光導波管３００の上部面と接続された第２面３１２ｂを含む。
【０１６４】
光導波管３００の下部面は第１面３１２ａと例えば−３０°の角度を成し、光導波管３００の上部面は第２面３１２ｂと例えば６０°の角度を成す。従って、入射面３１２は第１方向Ｄ１に入射される入射光Ｌ３１を、互いに異なる経路の第１チャネル光ＣＨＬ３１及び第２チャネル光ＣＨＬ３２に変更する。ここで、第１チャネル光ＣＨＬ３１及び第２チャネル光ＣＨＬ３２は、一括して伝達光Ｌ３２として示す。
【０１６５】
受光部５０２は、第１受光素子５５０及び第２受光素子５６０を含む。
入射面３１２に面する発光部１０２と出射面３３２に面する受光部とは対称的な形状を有し、対称的に位置しているので、互いに異なる経路を進行する第１チャネル光ＣＨＬ３１及び第２チャネル光ＣＨＬ３２は、出射面３３２を通過すると各々第１方向Ｄ１に進行する。従って、第１チャネル光ＣＨＬ３１は第１受光素子５５０により受光され、第２チャネル光ＣＨＬ３２は第２受光素子５６０により受光される。
【０１６６】
入射光Ｌ３１が入射面３１２で屈折して形成された第１チャネル光ＣＨＬ３１及び第２チャネル光ＣＨＬ３２が第１方向Ｄ１と成す角度は上述の式（２）を利用して得ることができる。
【０１６７】
光導波管３００の下部面と入射面３１２の間の角であるαが例えば−３０°で、発光素子１５０と第１方向Ｄ１が成す角が０°である場合、例えば−１０°〜１０°の角度範囲で進行する入射光Ｌ３１が入射面３１２を過ぎると、第１面３１２ａにより第１チャネル光ＣＨＬ３１はθ２である例えば−２１°〜−２９°の角度範囲で進行する。
【０１６８】
光導波管３００の上部面と入射面３１２との間の角であるαが例えば６０度で、発光素子１５０と第１方向Ｄ１が成す角が０°である場合、例えば−１０°〜１０°の角度範囲で進行する入射光Ｌ３１が入射面３１２を過ぎると、第２面３１２ｂにより第２チャネル光ＣＨＬ３２はθ３である例えば４°〜１７°の角度範囲で進行する。
【０１６９】
すなわち、図２１のような発光素子１５０及び第１面３１２ａの構造による第１チャネル光ＣＨＬ３１の進行角度の例えば−２１°〜−２９°の角度範囲は、図３〜図５と、図９〜図１１の例えば１７°〜４８°の角度範囲に含まれるので、第１チャネル光ＣＨＬ３１が第１タッチ部材及び第２タッチ部材に会うと部分反射する。
【０１７０】
同様に、図２１のような発光素子１５０及び第２面３１２ｂの構造による第２チャネル光ＣＨＬ３２の進行角度の例えば４°〜１７°の角度範囲は、図６〜図８の例えば−１７°〜１７°の角度範囲に含まれるので、第２チャネル光ＣＨＬ３２が第２タッチ部材に会うと部分反射する。
【０１７１】
例えば４°〜１７°の角度範囲のうち、図１２〜図１４の例えば−１７°〜ｃ°の角度範囲と、ｃ°〜例えば１７°の角度範囲と重なる部分のみが第２タッチ部材によって部分反射されるので、角度ｃが１７°よりは小さくなるように第２タッチ部材の屈折率を例えば１．４２〜１．４８内で調節するならば、第２チャネル光ＣＨＬ１２が第２タッチ部材に会うと部分反射する。
【０１７２】
図２３は図２１に示したタッチ位置検出装置３０で遂行されるタッチ位置検出方法を説明するフローチャートである。
【０１７３】
図２１及び図２３を参照すれば、発光素子１５０は、例えば−１０°〜１０°の第９進行角度を有する入射光Ｌ３１を発生する（ステップＳ３１０）。
【０１７４】
続いて、一つの入射光Ｌ３１が入射面３１２を過ぎることによって例えば−２１°〜−２９°の第１０進行角度を有する第１チャネル光ＣＨＬ３１、及び例えば４°〜１７°の第１１進行角度を有する第２チャネル光ＣＨＬ３２が発生する（ステップＳ３３０）。
【０１７５】
ここで、入射面３１２が含む互いに異なる傾きを有する第１面３１２ａ及び第２面３１２ｂは、一つの入射光Ｌ３１を複数の経路を有する第１チャネル光ＣＨＬ３１及び第２チャネル光ＣＨＬ３２に変形する。
【０１７６】
続いて、第１受光素子５５０及び第２受光素子５６０はタッチ部材によって部分反射する第１チャネル光ＣＨＬ３１及び第２チャネル光ＣＨＬ３２を各々受光する（ステップＳ３５０）。
【０１７７】
続いて、検出部６００は、第１受光素子５５０及び第２受光素子５６０により受光された第１チャネル光ＣＨＬ３１及び第２チャネル光ＣＨＬ３２の光量によりタッチの位置を検出する（ステップＳ３７０）。
【０１７８】
例えば、第１チャネル光ＣＨＬ３１が減少するタッチ位置で第１タッチ部材及び第２タッチ部材のタッチ位置を検出し、第２チャネル光ＣＨＬ３２が減少するタッチ位置で第２タッチ部材だけのタッチ位置を検出する。
【０１７９】
本実施形態によれば、既存の発光部を使って光導波管３００に多様な、互いに異なる経路のチャネル光、即ち、光導波管の上部面に対して互いに異なる角度範囲を有するチャネル光、を提供でき、色々な、即ち、互いに異なる屈折率を有する複数の種類のタッチ部材のタッチ位置を個別的に検出できる。
【０１８０】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特徴請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【産業上の利用可能性】
【０１８１】
本発明の実施形態によると、部分反射される複数の互いに異なる経路を有するチャネル光を利用して色々なタッチ部材のタッチ位置を個別的に検出することによって色々なタッチ部材を個別的に使う事もでき、同時に使われる場合にも入力道具として使用しようとするタッチ部材のタッチのみを選び出すことができて精巧且つ柔軟なタッチ入力が可能である。
【符号の説明】
【０１８２】
１    表示装置
１０、２０、３０    タッチ位置検出装置
１００、１０１、１０２    発光部
１１０、１３０    第１発光素子
１２０、１４０    第２発光素子
１５０    発光素子
３００    光導波管
３１０、３１１、３１２    入射面
３１２ａ、３１２ｂ    入射面の第１、第２面
３３０、３３１、３３２    出射面
５００、５０１、５０２    受光部
５１０、５３０、５５０    第１受光素子
５２０、５４０、５６０    第２受光素子
６００    検出部
７００    表示パネル
７１０    第１基板
７３０    第２基板
ＣＨＬ１、ＣＨＬ１１、ＣＨＬ２１、ＣＨＬ３１    第１チャネル光
ＣＨＬ２、ＣＨＬ１２、ＣＨＬ２２、ＣＨＬ３２    第２チャネル光
ＣＨＬ２’    第２’チャネル光
Ｄ１    第１方向（Ｘ軸正方向）
Ｄ２    第２方向（Ｙ軸正方向）
Ｄ３    第３方向（Ｚ軸正方向）
ＬＳＬ１１、ＬＳＬ２１    第１入射チャネル光
ＬＳＬ１２、ＬＳＬ２２    第２入射チャネル光
Ｌ１１、Ｌ２１、Ｌ３１    入射光
Ｌ１２、Ｌ２２、Ｌ３２    伝達光
Ｐ１    第１タッチ位置
Ｐ２    第２タッチ位置
Ｓ１      第１側面
Ｓ２      第２側面
Ｓ３      第３側面
Ｓ４      第４側面
ａ、φ０    第０限界角
ｂ、φ１    第１限界角
ｃ、φ２    第２限界角
φｎ    第ｎ限界角
【図１】
2011141874.tif 000005
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2011141874.tif 000009
【図６】
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【図７】
2011141874.tif 000011
【図８】
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【図９】
2011141874.tif 000013
【図１０】
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【図１１】
2011141874.tif 000015
【図１２】
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【図１３】
2011141874.tif 000017
【図１４】
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【図１５】
2011141874.tif 000019
【図１６】
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【図１７】
2011141874.tif 000021
【図１８】
2011141874.tif 000022
【図１９】
2011141874.tif 000023
【図２０】
2011141874.tif 000024
【図２１】
2011141874.tif 000025
【図２２】
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【図２３】
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