(57)【要約】【課題】検出可能なタッチ位置の分解能をより小さくすることができる光学式タッチパネル装置を提供すること。【解決手段】表示装置１の裏面側に配設された略方形状の実装基板２の左辺に沿った部分２ａにおいて、複数の発光素子３が、当該左辺の延びる方向と直交する方向にずらしてその辺の延びる方向に沿ってオーバーラップさせた状態で実装され、各発光素子３の配設ピッチ寸法ｈ１が発光素子３の幅寸法ｈ２よりも小さくなっている。【選択図】　　　　図３
2004030003.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表示装置の略方形状の表示画面の前方において、その面方向に沿ってマトリクス状に検知光を投受光し、各検知光の遮光の有無により表示画面へのタッチ操作を検出するようにした光学式タッチパネル装置であって、
前記表示装置の裏面側に配設された略方形状の実装基板と、
前記実装基板の前記検知光の投光を行う側の辺に沿って実装され、その辺に沿って自己の幅寸法よりも小さい所定の配設ピッチ寸法で、かつ、その辺と直交する方向に順次ずらすようにして配列された複数の発光素子と、
光透過性材料により形成され、前記各発光素子が発光する光を、前記表示画面側に導いて、前記表示画面の前方において前記所定の配設ピッチ寸法と同じ間隔寸法を保った状態で前記検知光を投光する投光側導光部材と、
前記実装基板の前記検知光の受光を行う側の辺に沿って実装され、その辺に沿って前記所定の配設ピッチ寸法と同じ配設ピッチ寸法で、かつ、その辺と直交する方向に順次ずらすようにして配列された複数の受光素子と、
光透過性材料により形成され、前記表示画面の前方を横切ってくる各検知光を、前記所定の配設ピッチ寸法と同じ間隔寸法のままで、前記各受光素子に導く受光側導光部材と、
を備える光学式タッチパネル装置。
【請求項２】
前記複数の発光素子及び前記複数の受光素子は、それぞれ前記実装基板の対応する辺に沿ってその辺と直交する方向に交互にずらすようにして千鳥状に配設された請求項１記載の光学式タッチパネル装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ナビゲーションシステムの車載表示装置等に用いられる光学式タッチパネル装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種のタッチパネル装置として、図４及び図５に示すものがある。
【０００３】
このタッチパネル装置では、表示装置１０１の裏面側に実装基板１０２が配設され、この実装基板１０２の各辺に複数の発光素子１０３又は複数の受光素子１０４が一列に並べて実装される。また、表示装置１０１の外周四方を取囲むようにアクリル板等の導光部材１０５が配設され、所定の発光素子１０３から照射された検出光Ｌが、導光部材１０５を通って表示画面１０１ａの一辺側に導かれてそこから表示画面１０１ａの前方を横切ってその他辺側に向けて投光され、また、この検出光Ｌが表示画面１０１ａの他辺側に達すると導光部材１０５を通って実装基板１０２に実装された受光素子１０４に導かれて当該受光素子１０４により受光可能に構成される。そして、その検出光Ｌの遮光の有無によって、表示画面への指等のタッチの有無及びそのタッチ位置が検出されるようになっている。
【０００４】
なお、これに関連する技術として特開平１１−４５１５５号公報を挙げておく。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述のようなタッチパネル装置では、表示画面１０１ａの前方のどの位置で検知光Ｌが遮光されたかを検知するため、実装基板１０２の各辺に複数の発光素子１０３又は複数の受光素子１０４を一列に並べて実装して、マトリクス状に複数の検知光Ｌを投受光可能なように構成してある。
【０００６】
しかしながら、実装基板１０２の各辺に複数の発光素子１０３又は複数の受光素子１０４を一列に並べて実装しているので、マトリクス状に投受光される各検知光Ｌの間隔寸法を、発光素子１０３又は受光素子１０４を実装するのに必要な幅寸法よりも小さくすることはできず、検出可能なタッチ位置の分解能の細密化に限度がある。
【０００７】
そこで、この発明の課題は、検出可能なタッチ位置の分解能をより小さくすることができる光学式タッチパネル装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決すべく、請求項１記載の光学式タッチパネルは、表示装置の略方形状の表示画面の前方において、その面方向に沿ってマトリクス状に検知光を投受光し、各検知光の遮光の有無により表示画面へのタッチ操作を検出するようにした光学式タッチパネル装置であって、前記表示装置の裏面側に配設された略方形状の実装基板と、前記実装基板の前記検知光の投光を行う側の辺に沿って実装され、その辺に沿って自己の幅寸法よりも小さい所定の配設ピッチ寸法で、かつ、その辺と直交する方向に順次ずらすようにして配列された複数の発光素子と、光透過性材料により形成され、前記各発光素子が発光する光を、前記表示画面側に導いて、前記表示画面の前方において前記所定の配設ピッチ寸法と同じ間隔寸法を保った状態で前記検知光を投光する投光側導光部材と、前記実装基板の前記検知光の受光を行う側の辺に沿って実装され、その辺に沿って前記所定の配設ピッチ寸法と同じ配設ピッチ寸法で、かつ、その辺と直交する方向に順次ずらすようにして配列された複数の受光素子と、光透過性材料により形成され、前記表示画面の前方を横切ってくる各検知光を、前記所定の配設ピッチ寸法と同じ間隔寸法のままで、前記各受光素子に導く受光側導光部材と、を備えるものである。
【０００９】
なお、請求項２記載のように、前記複数の発光素子及び前記複数の受光素子は、それぞれ前記実装基板の対応する辺に沿ってその辺と直交する方向に交互にずらすようにして千鳥状に配設されていてもよい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態について説明する。
【００１１】
この光学式タッチパネル装置は、図１〜図３に示すように、表示装置１の表示画面１ａの前方において、その面方向に沿ってマトリクス状に複数の検知光Ｌを投受光し、その各検知光Ｌの遮光の有無を検出することによって、表示画面１ａに対する指等のタッチの有無やそのタッチ位置等の表示画面へのタッチ操作を検出するものであり、前記表示装置１の裏面側に配設された実装基板２と、この実装基板２に実装された複数の発光素子３及び複数の受光素子４と、前記発光素子３が発光する光を表示画面１ａ側に導く投光側導光部材５Ａ，５Ｂと、前記表示画面１ａの前方を横切ってくる各検知光Ｌを実装基板２側に導く受光側導光部材５Ｃ，５Ｄとを備える。
【００１２】
上記表示装置１としては、液晶表示装置等が用いられ、その前面に略方形状の表示画面１ａを有しており、全体としての形状も所定厚み寸法の略方形板形状に形成されている。この光学式タッチパネル装置は、表示画面１ａの隣合う２辺側から検知光Ｌが投光されると共に、この２辺に対向する辺側で検知光Ｌが受光可能に構成されるもので、本実施の形態では、表示画面１ａの左辺側及び下辺側から検知光Ｌが投光され、これらに対向する表示画面１ａの右辺側及び上辺側で検知光Ｌが受光されるものとして説明する。
【００１３】
実装基板２は、前記表示装置１の前面側からの投影形状と対応する形状の略方形状に形成され、表示装置１の裏面側に重ね合せるようにして配設されている。なお、この実装基板２は、図示省略のねじ等の固定手段により支持固定される。この実装基板２には、各発光素子３を所定の順序で発光駆動させるための駆動回路や各受光素子４において前記所定の順序に応じた受光がなされたか否かを検出するための検出回路、さらに、表示装置１の駆動回路等が形成されている。
【００１４】
発光素子３は、赤外線ＬＥＤ等により構成されるもので、前記実装基板２の各辺のうち検知光Ｌの投光を行う側の左辺及び下辺のそれぞれに沿った部分２ａ，２ｂにおいて、複数実装される。
【００１５】
このうち、実装基板２の左辺に沿った部分２ａにおいては、各発光素子３は、その左辺と直交する方向に交互にずらして当該左辺の延びる方向に沿ってオーバーラップさせることにより、当該左辺に沿って所定の配設ピッチ寸法ｈ１（各発光素子３の中心間の間隔寸法ｈ１）で配列される。この際、各発光素子３がオーバーラップするように配列されているので、前記所定の配設ピッチ寸法ｈ１を、その発光素子３の幅寸法ｈ２よりも小さくできることになる（図３参照）。
【００１６】
また、実装基板２の下辺に沿った部分２ｂにおいても、各発光素子３は、前述の左辺に沿った部分２ａにおける場合と同様の態様により、所定の配設ピッチ寸法ｈ１で配列した状態で実装される。なお、本実施の形態では、実装基板２の左辺に沿った部分２ａに実装される各発光素子３の配設ピッチ寸法ｈ１と、実装基板２の下辺に沿った部分２ｂに実装される各発光素子３の配設ピッチ寸法ｈ１とを同じとしているが、これらは必ずしも同一でなくともよい。
【００１７】
また、各受光素子４は、赤外線フォトトランジスタ等により構成されるもので、前記発光素子３が実装された左辺及び下辺と対向する右辺及び上辺のそれぞれに沿った部分２ｃ，２ｄにおいて、複数実装される。
【００１８】
このうち、実装基板２の上辺に沿った部分２ｄにおいては、各受光素子４は、その上辺と直交する方向に交互にずらして当該上辺の延びる方向に沿ってオーバーラップさせることにより、当該上辺の延びる方向に対して前記下辺に沿った部分２ｂに実装された各発光素子３の配設ピッチ寸法ｈ１と同じ配設ピッチ寸法ｈ１で配列される（図３参照）。
【００１９】
また、実装基板２の右辺に沿った部分２ｃにおいても、各受光素子４は、前述の右辺に沿った部分２ｄと同様の態様により、前記右辺に沿った部分に実装された各発光素子３の配設ピッチ寸法ｈ１と同一の配設ピッチ寸法ｈ１で配列した状態で実装される。
【００２０】
なお、本実施の形態では、各発光素子３及び各受光素子４を、各辺と直交する方向に交互に２段階にずらして千鳥状に配設しているが、より多段階に順次ずらすようにしてもよい。
【００２１】
投光側導光部材５Ａ，５Ｂ及び受光側導光部材５Ｃ，５Ｄは、表示装置１をその四方から取囲むように配設される。
【００２２】
このうち投光側導光部材５Ａ，５Ｂは、それぞれアクリル，ポリカーボネート等の光透過性材料により形成されるもので、各発光素子３が発光する光を、前記所定の配設ピッチ寸法ｈ１と同じ間隔寸法ｈ１のままで、表示画面１ａ側の左辺側及び下辺側に導いて、そこから表示画面１ａの前方において前記所定の配設ピッチ寸法ｈ１と同じ間隔寸法ｈ１を保った状態で検知光Ｌを投光可能に形成される。
【００２３】
より具体的に説明すると、投光側導光部材５Ａは、透明板状部材を略Ｌ字状に屈曲した形状で、表示装置１の左側面側に前記表示画面１ａと直交する姿勢で配設された略方形板状の導光本体部６Ａと、その導光本体部６Ａから前記実装基板２の左辺に沿った部分２ａに向けて延びる延出片７Ａとを備える。
【００２４】
前記延出片７Ａは、前記実装基板２の左辺に沿った部分２ａにその裏面側から覆い被さるように延びており、その端部の内面が前記左辺に沿った部分２ａに実装された各発光素子３に対向する形状に形成される。本実施の形態では、各発光素子３を前記左辺と直交する方向に２段階に交互にずらしているので、延出片７Ａは２段階に凹凸な形状に形成されている。そして、その延出片７Ａの各凸部及び凹部の端部の内面が実装基板２の左辺に沿った部分２ａに実装された発光素子３に対向して配設され、前記各発光素子３からの光がそれら対向する内面から延出片７Ａの内部にそれぞれ入射可能になっている。
【００２５】
また、前記導光本体部６Ａの表示画面１ａ側の端縁部は、当該表示画面１ａよりも前方に突出しており、その端縁部の内面に表示画面１ａの左辺の延びる方向に沿って前記所定の配設ピッチ寸法ｈ１と同じ配設ピッチ寸法ｈ１で一列に並べて複数の投光側光出射部８Ａが形成される。この各投光側光出射部８Ａは凸レンズ形状に形成され、この各投光側光出射部８Ａにより導光本体部６Ａ内の各光が収束されて外部に向けて検出光Ｌとして出射可能に構成される。
【００２６】
また、延出片７Ａの端縁部，延出片７Ａ及び導光本体部６Ａの間のコーナ部及び導光本体部６Ａの端縁部には、前記各発光素子３が発光する光を、前記各投光側光出射部８Ａに向けて導く傾斜反射面５Ａａ，５Ａｂ，５Ａｃが形成される。即ち、各発光素子３が発光する光は、前記延出片７Ａの端縁部から延出片７Ａ内に入射した後、まず、延出片７Ａの端縁部の傾斜反射面５Ａａにより内部反射されて、延出片７Ａ内をその面方向に沿って前記左辺と略直交する方向に進行する。次に、延出片７Ａと導光本体部６Ａとの間のコーナ部に至るとそこで傾斜反射面５Ａｂにより内部反射されて導光本体部６Ａ内をその面方向に沿って表示画面１ａ側に進行し、最後に、導光本体部６Ａの端縁部に形成された傾斜反射面５Ａｃにより内部反射されて各投光側光出射部８Ａから検知光Ｌとして外部に出射されるようになる。
【００２７】
これにより、各発光素子３が発光する光が、各発光素子３の配設ピッチ寸法ｈ１と同じ間隔寸法ｈ１の並列状態で、表示画面１ａの前方を横切るように投光可能に構成される。
【００２８】
なお、投光側導光部材５Ｂも、同様に、表示装置１の下側面側に配設された導光本体部６Ｂと、その導光本体部６Ｂから前記実装基板２の下辺に沿った部分２ｂに向けて延びる延出片７Ｂとを備えると共に、導光本体部６Ｂの端縁部に複数の投光側光出射部８Ｂが列設された構成とされ、実装基板２の下辺に沿った部分２ｂに実装された各発光素子３が発光する光を、表示画面１ａの下辺側に導いてそこから表示画面１ａの前方を横切るように投光可能に構成される。
【００２９】
受光側導光部材５Ｃ，５Ｄは、それぞれアクリル，ポリカーボネート等の光透過性材料により形成され、表示画面１ａの前方を横切ってくる各検知光Ｌを、所定の配設ピッチ寸法ｈ１と同じ間隔寸法ｈ１のままで、実装基板２の右辺側に沿った部分２ｂに実装された各受光素子４に導くように構成される。
【００３０】
より具体的に説明すると、受光側導光部材５Ｃは、上記投光側導光部材５Ａと同様構成の部材であり、上記導光本体部６Ａと同様構成の導光本体部６Ｃが、表示装置１の右側面側に前記表示画面１ａと直交する姿勢で配設されると共に、その導光本体部６Ｃから上記延出片７Ａと同様構成の延出片７Ｃが前記実装基板２の右辺に沿った部分２ｃに向けて延びるように形成される。
【００３１】
また、上記導光本体部６Ｃの表示画面１ａ側の端縁部には、前記投光側導光部材５Ａにおける投光側光出射部８Ａと同様構成の受光側光入射部８Ｃが、当該各投光側光出射部８Ａの配設ピッチ寸法ｈ１と同じ配設ピッチ寸法ｈ１で、かつ、前記各投光側光出射部８Ａに対向する位置に形成されると共に、受光側導光部材５Ｃの延出片７Ｃの端縁部，延出片７Ｃ及び導光本体部６Ｃの間のコーナ部及び導光本体部６Ｃの端縁部には、前記受光側光入射部８Ｃより内部に入射した光を、前記各受光素子４に向けて導くための傾斜反射面５Ｃａ，５Ｃｂ，５Ｃｃが形成される。
【００３２】
そして、前記各投光側光出射部８Ａより出射されて表示画面１ａの前方を横切ってくる検知光Ｌが、対向する各受光側光入射部８Ｃを通じて受光側導光部材５Ｃ内に入射すると、その光は、まず、導光本体部６Ｃの端縁部に形成された傾斜反射面５Ｃｃで内部反射して、当該導光本体部６Ｃ内をその面方向に沿って前記表示画面１ａの右辺と直交する方向に沿って表示装置１の裏面側に向けて進行する。そして、導光本体部６Ｃと延出片７Ｃとの間のコーナ部に達すると傾斜反射面５Ｃｂで内部反射して、延出片７Ｃ内をその面方向に沿って進行する。最後に、当該光が、延出片７Ｃの端部に達すると、そこで、傾斜反射面５Ｃａにより前記受光素子４に向けて進行するように内部反射された後、当該延出片７Ｃの端部の内面から外部に出射して、対向する各受光素子４により受光される構成となっている。
【００３３】
なお、他方側の受光側導光部材５Ｄも、前記受光側導光部材５Ｃと同様に、表示装置１の上側面側に配設された導光本体部６Ｄと、その導光本体部６Ｄから前記実装基板２の右辺に沿った部分２ｄに向けて延びる延出片７Ｄとを備え、前記導光本体部６Ｄに受光側光出射部８Ｄが列設された構成とされ、前記投光側導光部材５Ａより投光された各検出光Ｌを表示画面１ａの上辺側で受光して、実装基板２の上辺に沿った部分２ｄに実装された受光素子４に導くように構成される。
【００３４】
このように構成された光学式タッチパネル装置では、次のような動作により、表示画面１ａへのタッチの有無及びそのタッチ位置が検出される。
【００３５】
即ち、実装基板２の左辺及び下辺のそれぞれにおいて、実装基板２に形成された駆動回路により各発光素子３が所定の順番で順次発光駆動される。すると、各発光素子３が発光する光は、投光側導光部材５Ａ，５Ｂにより、表示画面１ａ側の左辺及び下辺に導かれて、そこからそれぞれ反対側の右辺及び上辺に向けて投光される。この検知光Ｌが表示画面１ａの右辺及び上辺に達すると、そこで受光側導光部材５Ｃ，５Ｄで受光されて、実装基板２の右辺側及び上辺側に実装された各受光素子４に導かれて対応する受光素子４で受光される。この際、実装基板２に形成された検知回路により、前記発光駆動された発光素子３に対応する受光素子４において、検知光Ｌの受光の有無が判断される。この際、表示画面１ａに指等がタッチしていて、当該指等により検知光Ｌが遮光されていたときには、その受光が無いと判断され、その指等のタッチがあったこと、及びそのタッチ位置が検出されることになる。
【００３６】
以上のように構成された光学式タッチパネル装置によると、実装基板２の左辺及び下辺に沿った部分２ａ，２ｂに、複数の発光素子３を、その左辺又は下辺と直交する方向にずらして左辺又は下辺の延びる方向に沿ってオーバーラップさせることにより、当該左辺又は下辺の延びる方向に対して自己の幅寸法ｈ２よりも小さい所定の配設ピッチ寸法ｈ１で配列した状態で実装すると共に、実装基板２の右辺及び上辺に沿った部分２ｃ，２ｄに、複数の受光素子４を、その右辺又は上辺と直交する方向にずらして当該各辺の延びる方向に沿ってオーバーラップさせることにより、当該各辺の延びる方向に対して前記所定の配設ピッチ寸法ｈ１と同じ配設ピッチ寸法ｈ１で配列した状態で実装しているため、各検知光Ｌの間隔寸法を、発光素子３や受光素子４の幅寸法ｈ２よりも小さくすることができ、検出可能なタッチ位置の分解能をより小さくすることが可能となる。
【００３７】
なお、本実施の形態では、実装基板２の裏面側に発光素子３及び受光素子４を実装しているが、実装基板２の表面側（表示装置１側）に発光素子３及び受光素子４を実装するようにしてもよい。この場合、各延出片７Ａ〜７Ｄを、実装基板２の表面側に向けて延出させる。
【００３８】
【発明の効果】
以上のように、この発明の請求項１及び請求項２記載の光学式タッチパネル装置によると、実装基板の検知光の投光を行う側の辺に沿って実装された複数の発光素子を、その辺に沿って自己の幅寸法よりも小さい所定の配設ピッチ寸法で、かつ、その辺と直交する方向に順次ずらすようにして配列すると共に、前記実装基板の前記検知光の受光を行う側の辺に沿って実装された複数の受光素子を、その辺に沿って前記所定の配設ピッチ寸法と同じ配設ピッチ寸法で、かつ、その辺と直交する方向に順次ずらすようにして配列しているため、各検知光の間隔寸法を、発光素子や受光素子を実装するのに必要な幅寸法よりも小さくすることができ、分解能をより小さくすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態に係る光学式タッチパネル装置を示す正面図である。
【図２】同上の光学式タッチパネル装置を示す一部断面側面図である。
【図３】同上の光学式タッチパネル装置の実装基板を示す要部拡大正面図である。
【図４】従来の光学式タッチパネル装置を示す正面図である。
【図５】従来の光学式タッチパネル装置を示す要部拡大側面図である。
【符号の説明】
１　表示装置
１ａ　表示画面
２　実装基板
３　発光素子
４　受光素子
５Ａ，５Ｂ　投光側導光部材
５Ｃ，５Ｄ　受光側導光部材
Ｌ　検知光
【図１】
2004030003.tif 000003
【図２】
2004030003.tif 000004
【図３】
2004030003.tif 000005
【図４】
2004030003.tif 000006
【図５】
2004030003.tif 000007