(57)【要約】【課題】  表示面の周囲に設置する発光源に代えて、液晶セルのバックライトをタッチパネル用の光源として利用することにより、消費電力を低減し、配線の引き回しを簡素化する。【解決手段】  液晶セル１の背面に設置され、液晶セル１に光を照射するための平面型光源２と、液晶セル１の一辺に沿って設置される反射部３ａと、液晶セル１の他の一辺に沿って配置される受光部４ａとを備え、反射部３ａは、平面型光源２から出射された光を入射して液晶セル１の表面に平行な方向に反射し、受光部４ａは、反射部３ａから反射された光を受光して電気信号に変換する光学式タッチパネル１０とした。【選択図】  図１
2008186374.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面が矩形状の液晶セルと、前記液晶セルの背面に設置され、前記液晶セルに光を照射するための平面型光源と、前記液晶セルの一辺に沿って設置される反射部と、前記液晶セルの他の一辺に沿って配置される受光部とを備え、
前記反射部は、前記平面型光源から出射された光を入射して前記液晶セルの表面に平行な方向に反射し、前記受光部は、前記反射部から反射された光を受光して電気信号に変換する光学式タッチパネル。
【請求項２】
前記反射部及び前記受光部は透光性基体の表面に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の光学式タッチパネル。
【請求項３】
前記受光部は、前記反射部から反射された光を更に反射する第２反射部と、前記第２反射部から反射された光を受光して電気信号に変換する複数の受光素子とを有し、
前記反射部と前記第２反射部とは前記透光性基体の表面に形成され、前記受光素子は前記透光性基体の裏面に形成され、前記第２反射部から反射された光を、前記透光性基体を介して受光することを特徴とする請求項２に記載の光学式タッチパネル。
【請求項４】
前記受光部は、前記反射部から反射された光を更に反射する第２反射部と、前記第２反射部から反射された光を受光して電気信号に変換する複数の受光素子とを有し、
前記受光素子は前記液晶セルに形成されていることを特徴とする請求項１に記載の光学式タッチパネル。
【請求項５】
前記反射部及び前記第２反射部と前記液晶セルとの間にフィルター基板が挿入されており、前記フィルター基板は、前記平面型光源から前記反射部に光を導入するための第１のスリットと、前記第２反射部から前記受光素子に光を導入するための第２スリットとを有することを特徴とする請求項４に記載の光学式タッチパネル。
【請求項６】
前記液晶セルは、一対の透光性基板と、前記透光性基板間に挟持された液晶層とから構成され、
前記一対の透光性基板のうち、いずれか一方の透光性基板の液晶層側表面には、前記液晶層に印加する電圧を制御するための薄膜トランジスタと、前記第２反射部から反射された光を受光するための複数の受光素子とが形成されていることを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の光学式タッチパネル。
【請求項７】
前記受光部と前記平面型光源との間に、前記平面型光源からの光を遮蔽するための遮光膜が挿入されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の光学式タッチパネル。
【請求項８】
前記平面型光源の発光を制御する発光制御回路と、前記受光部から電気信号を入力して、前記反射部から前記受光部に反射された光が遮蔽された位置を検出するための位置検出回路とを更に備え、
前記発光制御回路は、商用電力の周波数、及び、前記液晶セルの走査周波数又はこれの整数倍の周波数を除いた所定の周波数成分を重畳して前記平面型光源を駆動するための変調回路を備えており、
前記位置検出回路は、前記受光部から入力する電気信号から前記重畳された所定の周波数成分の電気信号を抽出するためのフィルター回路を備えていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の光学式タッチパネル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学式タッチパネルに関する。より詳しくは、液晶表示素子の下部に設けたバックライトの光を利用して位置検出を行う光学式タッチパネルに関する。
【背景技術】
【０００２】
図８は、光学式タッチパネルの上面図を表している（特許文献１を参照）。液晶表示素子等からなる表示画面１０１は四角形の形状を有している。表示画面１０１の隣り合う２辺１０１ａ及び１０１ｂには、複数の発光素子１０２が設けてある。これに対向する隣り合う２辺１０１ｃ及び１０１ｄには複数の受光素子１０３が設けてある。発光素子１０２は制御回路１０９により発光が制御される。受光素子１０３により検出された信号は処理回路１１０により処理される。左辺の最上部の発光素子１０２により発光された光Ｌ１１１は対向する右辺の最上部に位置する受光素子１０３により受光される。上辺の右端の発光素子１０２により発光された光Ｌ１１０は、下辺の右端の受光素子１０３により受光される。従って、表示画面１０１のいずれかの位置に指を触れることにより、左辺から右辺に向かういずれかの位置の光が遮られる。同様に、上辺から下辺に向かういずれかの位置の光が遮られる。受光素子１０３により、光が遮られた位置を特定することにより、その位置のｘｙ座標を特定する。
【０００３】
上記の例では、複数の受光素子１０３と複数の発光素子１０２とが１対１の関係にある。従って、発光素子１０２の数の受光素子１０３が設けられている。上記特許文献１では、受光素子１０３の数を減少させる方法が示されている。即ち、複数の受光素子１０３に変えて、受光素子を右辺１０１ｃと下辺１０１ｄの角部に設ける。そして、右辺１０１ｃの各受光素子１０３の位置、及び下辺１０１ｄの各受光素子１０３の位置に反射面を設ける。各反射面からは上記角部に設けた受光素子に向けて発光素子１０２から発光された光を反射する。そして、制御回路１０９により、各発光素子１０２を走査して発光させ、受光素子が受光したタイミングを検出することにより、光が遮られた位置を検出する。
【０００４】
他の光学式タッチパネルとして、外来光と検出光とを区別するために、偏光を利用するものが知られている（特許文献２を参照）。この方式では、上記図８のように、複数の発光素子とこれに対応する複数の受光素子とを表示画面の周辺に設置する。更に、各発光素子の光出射部近傍に偏光板とファラデー素子等からなる偏光軸調整装置を設置する。対応する受光素子の受光部にも同様の偏光軸調整装置を設置する。そして、ファラデー素子に磁界を発生させて電気的に偏光軸を回転させて外来光と区別できるようにして、光が遮られた位置を検出する。
【特許文献１】特開平０６−３０９１００号公報
【特許文献２】特開２００５−１３５３２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記の従来光学式タッチパネルにおいては、表示画面の周辺に多数の発光素子、たとえば多数の発光ダイオードを設置している。そのために、消費電流が増大し、また、配線の引き回し等が複雑となり組立工程数が増大する、という課題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記の課題を解決するために、表面が矩形状の液晶セルと、前記液晶セルの背面に設置され、前記液晶セルに光を照射するための平面型光源と、前記液晶セルの一辺に沿って設置される反射部と、前記液晶セルの他の一辺に沿って配置される受光部とを備え、前記反射部は、前記平面型光源から出射された光を入射して前記液晶セルの表面に平行な方向に反射し、前記受光部は、前記反射部から反射された光を受光して電気信号に変換する光学式タッチパネルとした。
【０００７】
また、前記反射部及び前記受光部は透光性基体の表面に形成されるようにした。
【０００８】
また、前記受光部は、前記反射部から反射された光を更に反射する第２反射部と、前記第２反射部から反射された光を受光して電気信号に変換する複数の受光素子とを有し、前記反射部と前記第２反射部とは前記透光性基体の表面に形成され、前記受光素子は前記透光性基体の裏面に形成され、前記第２反射部から反射された光を、前記透光性基体を介して受光するようにした
【０００９】
また、前記受光部は、前記反射部から反射された光を更に反射する第２反射部と、前記第２反射部から反射された光を受光して電気信号に変換する複数の受光素子とを有し、前記受光素子は前記液晶セルに形成されるようにした。
【００１０】
また、前記反射部及び前記第２反射部と前記液晶セルとの間にフィルター基板が挿入されており、前記フィルター基板は、前記平面型光源から前記反射部に光を導入するための第１のスリットと、前記第２反射部から前記受光素子に光を導入するための第２スリットとを有することとした。
【００１１】
また、前記液晶セルは、一対の透光性基板と、前記透光性基板間に挟持された液晶層とから構成され、前記一対の透光性基板のうち、いずれか一方の透光性基板の液晶層側表面には、前記液晶層に印加する電圧を制御するための薄膜トランジスタと、前記第２反射部から反射された光を受光するための複数の受光素子とが形成されるようにした。
【００１２】
また、前記受光部と前記平面型光源との間に、前記平面型光源からの光を遮蔽するための遮光膜が挿入されるようにした。
【００１３】
また、前記平面型光源の発光を制御する発光制御回路と、前記受光部から電気信号を入力して、前記反射部から前記受光部に反射された光が遮蔽された位置を検出するための位置検出回路とを更に備え、前記発光制御回路は、商用電力の周波数、及び、前記液晶セルの走査周波数又はこれの整数倍の周波数を除いた所定の周波数成分を重畳して前記平面型光源を駆動するための変調回路を備えており、前記位置検出回路は、前記受光部から入力する電気信号から前記重畳された所定の周波数成分の電気信号を抽出するためのフィルター回路を備えるようにした。
【発明の効果】
【００１４】
本発明においては、液晶セルの一辺に沿って設置される反射部と、液晶セルの他の一辺に沿って配置される受光部とを備えている。そして、上記反射部は、液晶セルに光を照射するための平面型光源から出射された光を入射して液晶パネルの表面に平行な方向に反射し、受光部は、この反射部から反射された光を受光して電気信号に変換するようにした。これにより、タッチパネル用の光源を液晶表示用光源とは別に設ける必要がないので、消費電力を低減させることができると共に、表示面近傍において発光素子を形成する必要がないので、組み立て工程が簡単になる、という利点を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
＜実施例１＞
図１は、本発明による光学式タッチパネル１０の実施例１を説明するための図であり、図１（ａ）は光学式タッチパネル１０の模式的断面図であり、図１（ｂ）は光学式タッチパネル１０の模式的上面図である。
【００１６】
図１（ａ）において、液晶セル１の背面には平面型光源２が設置されている。液晶セル１の一辺には、反射部３ａが設置されている。液晶セル１の他の一辺には、受光部４ａが設置されている。平面型光源２の液晶セル１の一辺近傍から出射した出射光５ａは、反射部３ａにより反射される。この反射光は、液晶セル１の表面に平行な平行光６ａとして液晶セル１の他の一辺に設置された受光部４ａに向かって進む。受光部４ａは、反射部３ａにより反射された光を受光する。操作者が、液晶セル１の表面近傍に指等を置くと、反射部３ａにより反射された平行光６ａが遮られる。平行光６ａが遮られると、受光部４ａから出力される電気信号が変化する。この電気信号の変化により、タッチパネル上で操作が行われたことが検出される。
【００１７】
このように構成することにより、光学式タッチパネル用に新たに発光素子を設置する必要がなくなる。その結果、発光素子用の配線等を設置したり接続したりする工程がなくなるので、組み立てが簡素化される。更に、光源として液晶表示セル用の平面型光源２により発光された光を利用するので、消費電力の増加がほとんどない、という利点を有する。
【００１８】
図１（ｂ）を参照して、より具体的に説明する。液晶セル１は上透光性基板８ａと下透光性基板８ｂと、この両基板に挟持された図示しない液晶層とから構成されている。下透光性基板８ｂの図中下方の下辺には、液晶セル１を駆動するためのドライバーＩＣ７が実装されている。また、液晶セル１は図示しない偏光板により挟持されて、液晶パネルが構成されている。液晶セル１の上透光性基板８ａの右辺及び上辺近傍には反射部３ｂ、３ａが設置されている。反射部３ａ、３ｂは、断面が直角三角形の形状を有する棒状の透明部材により形成されている。反射部３ａ、３ｂは平面型光源２から出射された出射光をその直角辺から入射し、その傾斜面において全反射して他の直角辺から平行光６ａ、６ｂとして出射する。
【００１９】
液晶セル１の上透光性基板８ａの左辺及び下辺近傍には受光部４ａ、４ｂが設置されている。受光部４ａ、４ｂは、それぞれ複数の受光素子１４ａ、１４ｂから構成されている。受光素子１４ａ、１４ｂとして、フォトダイオードやフォトトランジスタを使用することができる。図１（ｂ）においては、各１０個の受光素子１４ａ、１４ｂが配置されている。受光部４ａは反射部３ａから反射された平行光６ａを受光し、受光部４ｂは反射部３ｂから反射された平行光６ｂを受光する。操作者が、液晶セル１の表面近傍に指等を移動して平行光６ａ、６ｂを遮断すると、その遮断された平行光６ａ、６ｂに対応する受光素子１４ａ、１４ｂの出力に変化が生ずる。これを図示しない位置検出回路により検出して、遮断された位置の座標を特定する。このようにして、操作者は表示面上から情報を入力することができる。
【００２０】
なお、反射部３ａ、３ｂとして断面が正三角形の棒状部材としたが、これを、対応する受光部４ａ、４ｂの各受光素子１４ａ、１４ｂに対応して分離して設置してもよい。また、反射部３ａ、３ｂの入射面又は出射面には、平行光６ａ、６ｂが拡散しないようにレンズを設けることができる。また、一般に平面型光源２から出射される出射光５ａは拡散光である。そこで、平面型光源２と反射部３ａとの間に棒状のコリメートレンズを設置して平行光に変換することが好ましい。反射部３ａ、３ｂは、アクリルやポリカーボネイトからなる透明合成樹脂を用いて射出成形により形成することができる。射出成形時に同時にレンズ機能を付与することができる。
【００２１】
＜実施例２＞
図２は、本発明による光学式タッチパネル１０の実施例２を表す模式的断面図である。同一の部分又は同一の機能を有する部分は同一の符号を付した。
【００２２】
実施例１と異なる部分は、反射部３ａと受光部４ａとが透光性基体１３の上に形成されている点である。その他の構成は、実施例１と同様である。液晶セル１の上方には透光性基体１３が設置されている。透光性基体１３の表面には、液晶セル１の一辺に沿って反射部３ａが設置されており、液晶セル１の他の一辺に沿って第２反射部９ａが設置されている。更に、第２反射部９ａ直下の透光性基体１３の裏面には複数の受光素子１４ａが形成され、第２反射部９ａ及び複数の受光素子１４ａにより受光部４ａが構成されている。第２反射部９ａは、反射部３ａと同様に断面が直角三角形を有する棒状部材から構成されている。複数の受光素子１４ａは、紙面垂直方向に複数配列している。
【００２３】
平面型光源２から出射した出射光５ａは、反射部３ａにより反射されて液晶セル１の表面に平行な平行光６ａとして受光部４ａに向けて進む。第２反射部９ａは平行光６ａを入射して、その直下の受光素子１４ａに反射光１５ａとして出射する。受光素子１４ａはこの反射光１５ａを受光して電気信号に変換する。動作については実施例１と同様なので省略する。
【００２４】
液晶セル１の上部に透光性基体１３を設置することにより、操作者が指等を使用して入力する際に、液晶セル１や図示しない偏光板等に傷や汚れが付着しない。また、透光性基体１３の上に反射部３ａと受光部４ａとを一体的に形成したので、液晶セル１や平面型光源２とを一体的に組み込む組立工程が容易になる。
【００２５】
なお、上記の構成では紙面垂直方向に分解能を有する１次元の座標位置を検出するタッチパネルであるが、図１（ｂ）に示すように表示面の２辺に反射部３ａ、３ｂを設置し、受光部４ａ、４ｂを他の２辺に設置することにより、２次元平面の座標位置を検出することができる。また、受光素子１４ａとしてフォトダイオードやフォトトランジスタを形成することができる。これらの受光素子１４ａと接続するための電極は、透光性基体１３の裏面に形成することができる。このために、配線の引き回し等の設計自由度を確保することができる。透光性基体１３として、ガラス等の透明基板や、アクリル、ポリカーボネイト等の合成樹脂を使用することができる。
【００２６】
＜実施例３＞
図３は、本発明による光学式タッチパネル１０の実施例３を表す模式的断面図である。同一の部分又は同一の機能を有する部分は同一の符号を付した。
【００２７】
実施例２と異なる部分は、受光部４ａの受光素子１６ａを液晶セル１の上透光性基板８ａに設けた点である。その他の構成は、実施例２と同様である。透光性基体１３の表面には反射部３ａ、第２反射部９ａが設置されている。平面型光源２を出射した出射光５ａは、反射部３ａにより反射されて液晶セル１の表面に平行な平行光６ａとして第２反射部９ａに向かって進む。第２反射部９ａは、平行光６ａを入射して下方の受光素子１６ａに向けて反射光１５ａとして出射する。液晶セル１の上透光性基板８ａに形成された受光素子１６ａはこの反射光１５ａを入射して電気信号に変換する。タッチパネルとしての動作は実施例１で説明したと同様なので説明を省略する。受光素子１６ａを液晶セル１の上透光性基板８ａに形成することにより、電気的な配線を液晶セル１に集約的に形成することができる。
【００２８】
＜実施例４＞
図４は、本発明の光学式タッチパネルの実施例４を表す模式的断面図である。同一の部分及び同一の機能を有する部分は同一の符号を付した。
【００２９】
液晶セル１と平面型光源２との間に、液晶セル１側から下偏光板１７ｂと、平面型光源２から出射される光の方向を調整するための光学フィルム２１が挿入されている。また、液晶セル１と反射部３ａ及び第２反射部９ａとの間には、フィルター基板１８と上偏光板１７ａとが挿入されている。受光素子１６ａは液晶セル１の上透光性基板８ａの表面に形成されている。フィルター基板１８には、平面型光源２からの反射部３ａへ出射される出射光５ａを通すための第１スリット１９ａと、第２反射部９ａからの反射光１５ａを通すための第２スリット１９ｂが形成されている。反射部３ａの出射側及び第２反射部９ａの入射側にはそれぞれコリメートレンズ２２、２３が設置されている。即ち、平面型光源２から出射された出射光５ａは、第１スリット１９ａを通過して反射部３ａに入射される。反射部３ａは出射光５ａを反射して平行光６ａとして出射する。第２反射部９ａは、平行光６ａを入射して、反射光１５ａとして出射する。反射光１５ａは、第２スリット１９ｂを通過して受光素子１６ａにより受光される。
【００３０】
操作者の操作により、平行光６ａが遮られると、その遮られた平行光６ａを受光する受光素子１６ａから出力される電気信号に変化が生ずる。この変化を図示しない位置検出回路により検出することにより、遮られた平行光６ａの位置を特定することができる。図１（ｂ）に示すように、矩形状の液晶セル１の隣接する２辺に反射部３ａ、３ｂを設け、対向する他の２辺に受光部４ａ、４ｂを設置すれば、遮られた平行光６ａ、６ｂの平面座標を特定することができ、２次元情報を入力することができる。
【００３１】
平面型光源２から出射された光は第１スリット１９ａにより制限され、第２反射部９ａから反射された反射光１５ａは第２スリット１９ｂにより制限される。これにより、平面型光源２や外部から入射するノイズ光を除去することができる。
【００３２】
フィルター基板１８として透明ガラスを使用している。フィルター基板１８上に形成した第１スリット１９ａ及び第２スリット１９ｂとして、黒色顔料等が混入されて光を遮断する高分子膜や金属膜を使用することができる。また、フィルター基板１８の表示領域にカラーフィルター層を形成し、液晶セル１に表示される画像をカラー化することができる。この場合、表示面である液晶層の表面とフィルター基板１８との間には上透光性基板８ａが介在する。上透光性基板８ａは通常０．２ｍｍ〜０．５ｍｍの厚さがある。このため、液晶層に表示される１画素とフィルター基板１８上のカラーフィルターの１画素とが、斜めから見る場合にずれが生じやすい。従って、画素の外形を比較的大きくすることが好ましい。
【００３３】
＜実施例５＞
図５は、本発明の光学式タッチパネルの実施例５を表す模式的断面図である。同一の部分又は同一の機能を有する部分は同一の符号を付している。
【００３４】
図５において、液晶セル１の上透光性基板８ａの表面には受光素子１６ａが形成されている。液晶セル１と平面型光源２との間に、下偏光板１７ｂと光の散乱方向を制御するための光学フィルム２１が挿入されている。また、液晶セル１と反射部３ａ及び第２反射部９ａとの間に上偏光板１７ａとフィルター基板１８が挿入されている。平面型光源２、光学フィルム２１、下偏光板１７ｂ、液晶セル１、フィルター基板１８、上偏光板１７ａ、反射部３ａ及び第２反射部９ａは枠部２４ａ、２４ｂにより周囲が覆われている。反射部３ａ及び第２反射部９ａは、枠部２４ａ、２４ｂにそれぞれ設置されている。反射部３ａの出射側及び第２反射部９ａの入射側にはコリメートレンズ２２、２３がそれぞれ設置されている。平面型光源２から出射した出射光５ａは、液晶セル１、光学フィルム２１、下偏光板１７ｂ、フィルター基板１８及び上偏光板１７ａの各周辺の端部外側と、枠部２４ａとの間を通過し、直接反射部３ａに入射する。また、受光素子１６ａの下部の平面型光源２の表面には遮光膜２５が設置されている。
【００３５】
平面型光源２から出射した出射光５ａは、反射部３ａに直接入射する。反射部３ａから反射された光は平行光６ａとして第２反射部９ａに向かって進む。第２反射部９ａは、平行光６ａを反射して反射光１５ａとして出射する。反射光１５ａは第２スリット１９ｂを通過して受光素子１６ａにより受光される。
【００３６】
このように、反射部３ａは出射光５ａを直接入射するので、下偏光板１７ｂや上偏光板１７ａを通過することによる光強度の減衰を防止することができる。また、周囲に設置した枠部２４ａ、２４ｂを遮光性の材料、例えば黒色の合成樹脂により形成すれば、受光素子１６ａに外光が入射することを防止することができる。従って、外光ノイズによる位置検出エラーの発生を低減させることができる。また、受光素子１６ａ直下の平面型光源２の上に遮光膜２５を形成したので、平面型光源２から入射するバックグラウンド光を低減させることができる。これにより、受光素子１６ａの受光感度を向上させることができる。
【００３７】
なお、図５において、反射部３ａ及び第２反射部９ａを枠部２４ａ及び枠部２４ｂに設置しているが、これを、透光性基体１３に設置するようにしてもよい。また、出射光５ａが平面型光源２から反射部３ａに直接入射する構成であるが、これを、下偏光板１７ｂ、上偏光板１７ａの端部において隙間を形成し、液晶セル１等の構成要素を枠部２４ａまで延在するように構成してもよい。このように構成しても、出射光５ａが２枚の偏光板を通過することにより光強度が１／２以下に低下することを防止することができる。
【００３８】
＜実施例６＞
図６は、本発明の光学式タッチパネルの実施例６を表し、図６（ａ）が光学式タッチパネル１０の模式的断面図であり、図６（ｂ）が、受光素子１６ａの形成部及び液晶パネル１２の中央部の模式的な部分断面図である。同一の部分又は同一の機能を有する部分は同一の符号を付した。
【００３９】
図６（ａ）において、液晶セル１は、シール部３０により固定された上透光性基板８ａと下透光性基板８ｂと、両透光性基板の間隙に封入された液晶層３１とから構成されている。上透光性基板８ａの上面に上偏光板１７ａが貼り付けられ、下透光性基板８ｂの下面に下偏光板１７ｂが貼り付けられ、液晶パネル１２が構成されている。上透光性基板８ａの液晶層側には、赤色光を透過する赤カラーフィルターＲと、緑色光を透過する緑カラーフィルターＧと、青色光を透過する青カラーフィルターＢと、これらの各カラーフィルター間の遮光マスクＢＬとが形成されている。更に、上透光性基板８ａの周辺部には、出射光５ａを通過させるための第１スリット１９ａと、反射光１５ａを通過させるための第２スリット１９ｂが形成されている。これらのスリットは、遮光マスクＢＬに開口部を設けるようにして構成されている。
【００４０】
平面型光源２は、ＬＥＤ等からなる光源部２ｂと、光源部２ｂからの光を上方に向けて出射させる導光部２ａとから構成されている。導光部２ａの、上部に受光素子１６ａが形成される領域には、遮光膜２５を形成して上方に光が照射されないようにしている。また、上偏光板１７ａ及び下偏光板１７ｂは、出射光５ａ及び反射光１５ａが通過する領域には形成されないようにしている。偏光板により通過する光の強度が低下しないようにするためである。
【００４１】
図６（ｂ）において、下透光性基板８ｂの液晶層側には、薄膜トランジスタ（以下ＴＦＴという）３４と透光性の画素電極３３が形成されている。画素電極３３は上透光性基板８ａに形成された緑カラーフィルターＧに対応している。ＴＦＴ３４は、下透光性基板８ｂの表面から順に、金属膜からなるゲート電極３７、シリコン酸化膜からなるゲート絶縁膜４０、アモルファスシリコン（以下ａ−Ｓｉという）からなる半導体薄膜３９、金属膜からなるソース電極３６及びドレイン電極３８、シリコン酸化膜又はシリコン窒化膜からなる保護膜４１が積層して構成されている。インジウム・スズ酸化物等の透光性電極からなる画素電極３３は、ドレイン電極３８に接続する。ソース電極３６に与えられる画像信号をＴＦＴ３４により制御して画素電極３３に与え、共通電極３２と画素電極３３との間の液晶層３１の液晶分子配向を制御する。これにより、２つのシール部３０の内側の表示領域において画像を表示することができる。なお、図６（ａ）において、３つのＴＦＴ３４及び画素電極３３と、これに対応する３つのカラーフィルターＲ、Ｇ、Ｂを表しているが、実際の液晶パネルでは、数１０万個〜１００万個のＴＦＴや画素電極が形成されている。
【００４２】
下透光性基板８ｂの周辺部の液晶層側の表面には、フォトトランジスタからなる受光素子１６ａが形成されている。下透光性基板８ｂの表面から順に、ゲート電極３７ｓ、ゲート絶縁膜４０ｓ、半導体薄膜３９ｓ、ソース電極３６ｓ及びドレイン電極３８ｓ、及び、保護膜４１が積層して構成されている。第２スリット１９ｂから入射する反射光１５ａは、ソース電極３６ｓとドレイン電極３８ｓ間の半導体薄膜３９ｓに照射される。ソース電極３６ｓとドレイン電極３８ｓ間、及び、ゲート電極３７ｓにそれぞれ所定の電圧を印加する。ソース電極３６ｓとドレイン電極３８ｓの間の半導体膜３９ｓに光が照射されると、ソース電極３６ｓとドレイン電極３８ｓ間に電流が流れる。この電流を図示しない位置検出回路により検出して、平行光６ａが遮られたか否かを判別する。
【００４３】
表示領域に形成されたＴＦＴ３４と、液晶セル１の周辺部に形成される受光素子１６ａとは構造が類似するので、ほぼ同一の半導体プロセスにより形成することができる。なお、半導体薄膜３９及び３９ｓとしてａ−Ｓｉ膜を使用する場合には、ＴＦＴ３４の半導体薄膜３９の厚さよりも受光素子１６ａの厚さを厚くするのが好ましい。半導体薄膜３９ｓに入射する反射光１５ａの吸収効率を高めるためである。また、受光素子１６ａとして、フォトトランジスタに代えてＰＮ又はＰＩＮ構造を有するフォトダイオードを形成すことができる。
【００４４】
このように、液晶層を駆動するためのＴＦＴ３４と操作者により指等が触れられた位置を検出するための受光素子１６ａとを同一の基板表面に形成することにより、製造プロセスを大幅に短くすることができる。また、受光素子１６ａ用の電極と、液晶駆動用の電極とを同一の基板表面に形成することができるので、配線の引き回しや、駆動回路等との接続が簡単になり、構成部材を減少させ、組立工程を簡素化することができる。また、受光素子１６ａを液晶セル１の液晶層側に形成したので、タッチパネル全体の厚さを薄くすることができる。加えて、外光を遮蔽するための第１スリット１９ａ及び第２スリット１９ｂを、カラーフィルター用の遮光マスクＢＬを形成する工程により同時に形成することができるので、スリットを形成するための新たな工程を必要としない。本実施例の動作については、他の実施例と同様なので、説明は省略する。また、図１（ｂ）に示すように、矩形状の液晶セル１の２つの周辺部に複数の受光素子１４ａ、１４ｂを形成し、他の周辺部に２つの反射部３ａ、３ｂを形成すれば、２次元の位置座標を検出することができることはいうまでもない。
【００４５】
＜実施例７＞
図７は、本発明による光学式タッチパネル１０の実施例７を表すブロック図である。特に、位置検出回路４８と発光制御回路４５を表している。液晶セル１、平面型発光源２、反射部３、受光部４等は、上記実施例１〜６に記載した構成を適用する。同一の部分又は同一の機能を有する部分は同一の符号を付した。
【００４６】
図７において、発光制御回路４５は変調回路４６を備えている。変調回路４６は、電力源４７からの電力と、特定の周波数の信号とを入力し、この周波数により変調した駆動電力を光源部２ｂに出力する。特定の周波数とは、商用電力の周波数や液晶セル１の走査周波数又はこれの整数倍の周波数を除いた周波数である。位置検出回路４８は、受光素子１６ａから出力された電気信号を増幅する増幅回路５０と、上記特定の周波数の信号を抽出するフィルター回路４９とを備えている。これにより、位置検出回路４８は、外光からの光や、液晶パネル１２から出射される光を除外することが可能となり、ノイズ光による位置検出不良の発生を抑制することができる。
【００４７】
商用電力の周波数としては、５０Ｈｚ及び６０Ｈｚが考えられる。１００Ｖの商用電力により蛍光灯等が発光するので、タッチパネルに周囲光にはこれらの周波数成分が含まれている。また、液晶パネルは、数１０〜１０００本の走査電極が３０Ｈｚ〜６０Ｈｚの周期で走査される。従って、信号電極に与えられる画像信号には１ＫＨｚ〜６０ＫＨｚ程度の周波数成分が含まれ、液晶パネルからこれらの周波数成分を含む光が出射されることが想定される。従って、変調回路４６では、これらの周波数を除いて、例えば１００ＫＨｚ以上の特定の周波数成分を含む電力を光源部２ｂに出力する。光源部２ｂは、この特定の周波数で強度が変化する光を出射する。受光素子１６ａはこの特定の周波数を含む光を受光し、電気信号に変換する。受光素子１６ａからの電気信号を増幅回路５０により増幅して、フィルター回路４９により、特定の周波数の信号を抽出する。この抽出された信号の強度変化により、平行光６ａが遮られた位置を検出する。
【００４８】
なお、変調回路４６により出力電力を変調する場合に、上記のような特定の周波数の変調を行うほかに、特定の論理信号により変調してもよい。要は、受光素子１６ａが受光した光と、周囲から入る外光とを区別することができればよい。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明に係る光学式タッチパネルを説明するための図である。
【図２】本発明に係る光学的タッチパネルの模式的断面図である。
【図３】本発明に係る光学的タッチパネルの模式的断面図である。
【図４】本発明に係る光学的タッチパネルの模式的断面図である。
【図５】本発明に係る光学的タッチパネルの模式的断面図である。
【図６】本発明に係る光学的タッチパネルの模式的断面図である。
【図７】本発明に係る光学的タッチパネルのブロック図である。
【図８】従来公知の個額的タッチパネルの上面図である。
【符号の説明】
【００５０】
１  液晶セル
２  平面型光源
３ａ、３ｂ  反射部
４ａ、４ｂ  受光部
５  出射光
６ａ  平行光
７  ドライバーＩＣ
８ａ  上透光性基板
８ｂ  下透光性基板
９ａ  第２反射部
１０光学式タッチパネル
【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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