(57)【要約】【課題】ディスプレイの狭額縁化とデザイン性を両立することを目的とする。【解決手段】本発明に係る表示入出力装置及び表示入力システムは、表示素子と、赤外光を透過する遮光膜を周辺部に配設した基板と、基板の遮光膜と反対の面に配置された光センサとを備え、放射状のスリット状光線からなる光出射装置で表示入力する表示入力システムであり、これにより、ディスプレイの狭額縁化とデザイン性を両立するという上記目的を達成する。【選択図】図１
2013228926.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表示領域と前記表示領域の周辺の額縁領域とを有し、一方の面が表示面である基板と、
前記表示領域の前記表示面の反対側に設けられた表示素子と、
前記額縁領域に設けられ可視光を遮光する遮光膜と、
前記額縁領域の額縁面の反対側に、前記遮光膜を介して設けられた光センサとを有し、
前記遮光膜が前記光センサが感度を有する波長域の光を透過する表示入力装置。
【請求項２】
前記光センサが感度を有する領域が赤外である請求項１記載の表示入力装置。
【請求項３】
前記光センサが額縁領域の四辺のうち、一辺乃至二辺に設けられている請求項１乃至２記載の表示入力装置。
【請求項４】
出射する光が、中心から放射状に伸びる複数の光線を出力する光出射装置と、
請求項１乃至３記載の表示入力装置とを含む表示入力システムであり、
表示入力装置の表示領域において光センサが設けられた辺と垂直な方向の長さをＡ、平行な表示領域の長さをＢ、とするとき、
隣接する光線が前記中心においてなす角度θが以下の式で表される表示入力システム。
θ≦{ｔａｎ-１（Ｂ／Ａ）}／２  
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザポインタを用い、画面上に指示した位置を直感的に入力可能な表示入力装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の非接触表示入力装置としては、ディスプレイ周辺の４辺にセンサ群を配置し、十字レーザのクロスポイントから四方に伸びたラインの位置をセンサで検出して、十字のクロスポイントを導出する方法があった（例えば、特許文献１参照）。図１６は、前記特許文献１に記載された従来の画面位置指示装置を示すものである。
図１６に示されるテレビ受信機２０において、２１は光センサアレイ部であり、表示画面部２２の周囲に光センサーセルを配設していた。リモートコントローラ１０から光センサアレイ部２１に入射した十字のレーザ光の位置情報からレーザ光線軌跡の特定位置を計算することで直感的な操作ですばやくポインタ２３によって示される目的の位置を指示することが可能であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−１５０３０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、ディスプレイは、デザイン面から狭額縁化の要求が高まっている。センサ配置と狭額縁を両立しようとすると、ディスプレイの額縁部にセンサを重ねておく必要がある。また額縁部のディスプレイ面の手前にセンサを置くと、ディスプレイからセンサが突出した形となり、デザイン面で課題となる。
デザイン性を確保するためには、ディスプレイの発光面の裏側に光センサを配置することが考えられる。ここで、光センサを配置するディスプレイの額縁部は、外光が額縁部の配線等で反射して視認性が悪くなるのを防ぐため、通常は遮光膜(いわゆるブラックマトリクス)が設けられる。遮光膜下に光センサを配置すると、レーザ光が透過せず、所定の光センサで検出できないという課題がある。
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、ディスプレイの狭額縁化とデザイン性を両立した表示入力装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記従来の課題を解決するために、本発明の一態様に係る表示入力装置は、表示領域と前記表示領域の周辺の額縁領域とを有し、一方の面が表示面である基板と、前記表示領域の前記表示面の反対側に設けられた表示素子と、前記額縁領域に設けられ可視光を遮光する遮光膜と、前記額縁領域の額縁面の反対側に、前記遮光膜を介して設けられた光センサとを有し、前記遮光膜が前記光センサが感度を有する波長域の光を透過することを特徴とする。このように、光センサが感度を有する波長域の光を透過する遮光膜を介して光センサを配置することで、デザイン性も向上することができる。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の一態様に係る表示入力装置によれば、表示領域の額縁領域に光センサを露出させず、デザイン性もよくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の一実施の形態における表示入力システムの概要構成図である。
【図２】本発明の一実施の形態における表示入力システムのブロック図である。
【図３】本発明の一実施の形態における表示入力装置の部分断面図である。
【図４】本発明の一実施の形態における表示入力装置の表示画面部と光センサアレイの配置の模式図である。
【図５】本発明の一実施の形態における表示入力装置の表示画面部と光センサアレイの配置の模式図である。
【図６】本発明の一実施の形態における表示入力装置の表示画面部と光センサアレイの配置の模式図である。
【図７】図４（ａ）の表示入力装置の表示画面部と光センサアレイの配置で、直交する十字のレーザ光線軌跡のレーザポインタで指示しようとした場合の説明図である。
【図８】図４（ａ）の表示入力装置の表示画面部と光センサアレイの配置で、１２本の放射状の光線軌跡を有するレーザ光線軌跡のレーザポインタで指示しようとした場合の説明図である。
【図９】図８において、光センサアレイが検出した光線軌跡の照射位置から、指示位置を検出する方法を示す説明図である。
【図１０】図８、図９の表示入力装置の光センサアレイが検出する位置と、光線軌跡の関係を示す説明図である。
【図１１】図５（ａ）の表示入力装置の光センサアレイが検出する位置と、光線軌跡の関係を示す説明図である。
【図１２】図６（ａ）の表示入力装置の光センサアレイが検出する位置と、光線軌跡の関係を示す説明図である。
【図１３】本発明の一実施の形態における放射状のレーザ光線軌跡のうち隣り合う光線軌跡の間の角度と、アスペクト比の関係図である。
【図１４】本発明の一実施の形態における光センサアレイの概略平面図である。
【図１５】本発明の一実施の形態における表示入力装置の配線の接続に関する説明図である。
【図１６】従来の表示入力システムの概要構成図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明の一つの実施形態に係る表示入力装置は、表示領域と前記表示領域の周辺の額縁領域とを有し、一方の面が表示面である基板と、前記表示領域の前記表示面の反対側に設けられた表示素子と、前記額縁領域に設けられ可視光を遮光する遮光膜と、前記額縁領域の前記額縁面の反対側に、前記遮光膜を介して設けられた光センサとを有し、前記遮光膜が前記光センサが感度を有する波長域の光を透過する。
【０００９】
また、好適な実施形態において、前記光センサが感度を有する領域が赤外である。
【００１０】
また、好適な実施形態において、前記光センサが額縁領域の四辺のうち、一辺乃至二辺に設けられている。
【００１１】
また、本発明の一つの実施形態に係る表示入力システムは、出射する光が、中心から放射状に伸びる複数の光線を出力する光出射装置と、前記表示入力装置とを含む表示入力システムであり、表示入力装置の表示領域において光センサが設けられた辺と垂直な方向の長さをＡ、平行な表示領域の長さをＢ、とするとき、隣接する光線が前記中心においてなす角度θが以下の式で表される。
θ≦{ｔａｎ-１（Ｂ／Ａ）}／２
以下、本発明の一つの実施の形態に係る表示入力装置及び表示入力システムについて、図面を参照しながら説明する。なお、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではない。
【００１２】
図１、図２は、本発明の一実施の形態に係る表示入力システムである。図１は本発明の表示入力システムの概要構成図であり、図２は信号等の経路を示すブロック図である。表示入力システム３２０は、表示入力装置３１４と、光出射装置でありスリット状の光線を出射するレーザポインタ３１５からなる。
【００１３】
表示入力装置３１４は、画像を表示する表示領域である表示画面部３１２と、レーザポインタ３１５の光線軌跡３１６を検知する光センサアレイ３１１と、光センサアレイ３１１の検出信号３１８の信号を受け取り、検出信号３１８をもとにレーザポインタ３１５の指示位置３２１を計算するとともに、表示画面部に表示する表示信号３１７を生成し、表示画面部３１２に送る制御部３１３と、を有している。なお、図１には制御部は省略されている。
【００１４】
図１のように、表示画面部３１２の周辺には、遮光膜３２３が設けられており、観察者の側から見た表示画面部３１２の表示面と遮光膜３２３の表面である額縁面は凹凸のない連続した平面状となっている。図１においては、遮光膜３２３が設けられた領域は、額縁領域であり、太線の外側の四角形と太線の内側の四角形との間の細長い領域である。
【００１５】
光センサアレイ３１１は、表示画面部３１２の右側、左側に配置されている。光センサアレイの配置は、後述のように表示画面部の左右に限らず、図４〜図６のような配置とすることもできる。光センサアレイ３１１は、表示画面部の表示面から見て、遮光膜３２３の背後にある。このようにすることで、光センサアレイ３１１は、表示画面部３１２を見て、レーザポインタ３１５を操作する観察者からは視認されない。
【００１６】
図１４は、光センサアレイの概略平面図である。光センサアレイは、基板２１３に光センサ２１２を１列に複数個配置したものである。
【００１７】
光センサアレイの基板２１３は、ガラスなどの硬質な材料、または、アクリル、ポリイミド、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）などのフレキシブルな材料を用いることが可能である。ガラスを用いた場合、薄膜プロセスを用いて、ガラス上に、直接、光センサ素子を形成することができる。基板としてフレキシブルな材料を用いる場合には、シリコン基板等の上に薄膜プロセスを用いて個々の光センサ２１２を作成したのち、基板２１３上に一列に配設、接着することができる。
【００１８】
光センサ２１２は、薄膜プロセスを用いて２枚の電極間にｐｎ接合を形成した光電変換ダイオードを用いることができる。本実施の形態では、光電変換ダイオードが感度を持つ波長域の光を赤外線とする。このように赤外線に感度を持つ光センサを用いることで、可視光を遮光し、赤外光を透過する遮光膜を光センサアレイの前面に設けた場合に、光センサがポインタの光線軌跡を検知することができる。さらに、光センサ２１２が赤外光と可視光の両方に感度を有する場合でも、遮光膜により可視光を遮光することで、ポインタ以外の照明光等の可視光を誤って検知することが少なくなり、ポインタから放射される光線軌跡に含まれる赤外光を精度よく、検知することができる。
【００１９】
なお、本実施の形態では、光電変換ダイオードが感度を持つ波長域の光として、赤外線としたが、これに限定されるものではなく、可視光ではない波長域の光を用いることも可能である。その場合、光センサアレイの前面に設けられた遮光膜は、光電変換ダイオードが感度を持つ波長域の光を透過する。
【００２０】
個々の光センサ２１２は、レーザポインタの指示位置を検出できるだけの精度の細かい間隔で配置される。レーザポインタの指示位置は、レーザ入力装置の画面表示部で表示さ
れる最少の文字の１個程度またはこの半分程度の細かさの分解能が必要である。すなわち、表示画面部を構成するアクティブマトリクスの１０ピクセルまた５ピクセル程度を最少分解能とする程度の精度で、光センサ２１２を並べることが望ましい。したがって、光センサアレイと平行な辺の表示画面部の画素数の１０分の１乃至５分の１のピッチで、光センサを配置する。また、ポインタから放射されるレーザの光線軌跡が、隣接する光センサの間に照射されたときに、光線軌跡の両側のうちの一方または両方の光センサが必ず感知できるように、各々の光センサ２１２は一定以上間隔を空けないように配置することが好ましい。
【００２１】
個々の光センサからは、光センサの検出信号を制御部に取り出すために、配線２１０が取り付けられている。
【００２２】
レーザポインタ３１５は、出射した光が中心からスリット状のレーザ光線軌跡となるように放射されるものである。出射した光は、中心の位置ではレーザポインタの観察者が認識できるよう、可視光を含む光であり、中心の位置以外のレーザ光線軌跡は、遮光膜３２３を透過し、光センサアレイで検知できる波長域の光である。この波長域の光を可視光ではなく、赤外光とすることで、遮光膜３２３の背後にある光センサアレイ３１１は観察者に認識されず、優れたデザイン性を実現することができるとともに、光センサアレイ３１１がレーザポインタ３１５の光線軌跡を検知して指示位置３２１を導出することができる。レーザポインタ３１５は、赤外光を広角で放射する光源とスリットを組み合わせて構成することができる（図示せず）。図１の例では、それぞれの光線軌跡の間の角度が１５度となるよう、１２本（中心から放射する数としては２４本）の光線軌跡が中心から放射状に出射している。スリットは、中心部分では、可視光および赤外光の両方を透過するようになっている一方、中心部分以外では赤外光のみを透過するバンドパスフィルタにより、赤外光のみが出射される。なお、放射状に出射する光線軌跡と、中心部分の可視光とを別々の光源によって構成してもよい。
【００２３】
ここで、本実施の形態の可視光、赤外光について説明する。可視光は人間、すなわち表示入力装置の観察者に視認できる光であり、概ね３８０ｎｍから７８０ｎｍの波長域の光を指す。一方、赤外とは可視光よりも長波長側の波長域の光を指し、７８０ｎｍ以上の波長域の光を赤外光という。赤外光は一般的に、波長域が概ね７８０ｎｍから２５００ｎｍ程度の近赤外光、２５００ｎｍから４０００ｎｍの中赤外光、４０００ｎｍ以上の遠赤外光があるが、本発明では近赤外光である波長域が概ね７８０ｎｍから２５００ｎｍ程度の赤外光を用いることが好ましい。この波長域の赤外光は可視光に近い性質をもつため、光線軌跡を放射する光源として、観察者にポインタの指示位置を知覚させるための可視光と同じレーザ光源を用いることができることや、光センサも可視光に感度を有する光電変換ダイオードと同様の構造のものを用いることができるためである。なお、可視光の波長域は３８０ｎｍ〜７８０ｎｍの波長域であり、赤外光は７８０ｎｍ以上の光であると記載したが、可視光のうちでも概ね７００ｎｍ以上の光は、遠赤色光と呼ばれ、人間、すなわち観察者に知覚される程度が極めて小さいことから、光センサが感度を有する波長域および遮光膜が透過する光の波長域として、遠赤色光の波長域を含んでいてもよい。
【００２４】
次に、表示入力装置３１４の詳細について、断面図を用いて説明する。図３は、表示入力装置の部分断面図であり、図３（ａ）は図１の表示入力装置３１４の右端のＫ−Ｋ’の断面図である。図３（ａ）において、表示入力装置３１４の表示画面部３１２は、基板３３３と対向基板３３１とそれに挟まれた各部材からなるアクティブマトリクス型有機ＥＬのディスプレイパネル３３６により構成される。基板３３３上には、薄膜トランジスタ３２８及び配線３３０が設けられ、その上に絶縁膜３２９を介して、ＲＧＢの画素ごとに有機ＥＬ素子３２７が設けられている。有機ＥＬ素子３２７は、隔壁３２６で画素ごとに区切られており、薄膜トランジスタ３２８を用いて、アクティブマトリクス駆動が可能であ
る。有機ＥＬ素子３２７上には、樹脂材料からなる絶縁層３３２が設けられ、絶縁層３３２を介して、対向基板３３１と貼り合わされている。対向基板３３１の内側には、ＲＧＢのカラーフィルタ層３２５が有機ＥＬ素子３２７に対向するように設けられており、カラーフィルタ層３２５同士の間には、画素間遮光膜３２４が設けられている。対向基板３３１の基板３３３側のうち、表示画面部３１２の額縁の側には、遮光膜３２３が設けられている。遮光膜３２３と画素間遮光膜３２４は、可視光を吸収し赤外光を透過する顔料または染料を含む感光性樹脂材料からなり、マスク露光および現像のプロセスにより、対向基板３３１上に同時に形成することができる。遮光膜３２３と基板３３３の間には、光センサアレイ３１１が配置されている。光センサアレイ３１１は、受光するセンサの受光部が、遮光膜３２３に向けて配置され、基板３３３と対向基板３３１の間に介在する樹脂層３３２によって固定されている。このように観察者から見て遮光膜の後ろ側に光センサアレイ３１１を配置することで、光センサアレイ３１１が表示画面部３１２から突出せず、デザイン性に優れた表示入力装置を提供することができる。光センサアレイ３１１には、配線３３５が接続され、光センサアレイ３１１で検出した検出信号が、図２の制御部３１３に送られる。基板３３１および対向基板３３３とそれに挟まれた各部材からなるディスプレイパネル３３６と光センサアレイ３１１および配線３３５は、筐体３３４に設置されて、表示入力装置３１４となる。
【００２５】
なお、本実施例では画面表示部を構成するディスプレイパネル３３６として、アクティブマトリクス型有機ＥＬディスプレイを用いたが、パッシブマトリクス型の有機ＥＬディスプレイや、液晶ディスプレイなど、他のディスプレイを用いてもよい。
【００２６】
図３（ｂ）は、図３（ａ）と同様、図１の表示入力装置３１４の右端のＫ−Ｋ’の断面図の例であるが、図３（ａ）とは、基板３３３と光センサアレイ３１１との関係が異なる。図３（ａ）と重複する部分の説明は省略し、異なる部分のみ説明する。図３（ｂ）においては、光センサアレイが３１１の厚みが、基板３３３と対向基板３３１の間に充填する樹脂層３３２の厚みよりも厚く、基板３３３と対向基板３３１の間に配置できない。この場合、表示画面部３１２以外の部分では、対向基板３３１よりも基板３３３の幅を短くし、光センサアレイ３１１を、基板３３３と重ならない部分に配置する。光センサアレイ３１１は、光センサが感度を有する光を透過する性質をもつ接着層３３７によって基板３３１上に形成された遮光膜３２３と重なる領域に接着されている。このような構成とすることで、光センサアレイを観察者から見て遮光膜３２３の背面に配置することができ、光センサアレイ３１１が表示画面部３１２から突出せず、デザイン性に優れた表示入力装置を提供することができる。
【００２７】
図１５は、表示入力装置の３１４の配線の接続に関する説明図である。図１において、図３（ａ）と同じ部分の断面図であり、図３（ａ）と重複する部分については、説明を省略する。図１５（ａ）において、ディスプレイパネル３３６の基板３３３には、薄膜トランジスタ３２８および有機ＥＬ素子３２７を駆動するための信号を入力するフレキシブル配線基板３３９が接続される。基板３３３上に設けられた配線３３０は、外部と接続するための端子３４０と電気的に接続している。端子３４０では、異方性導電膜（ＡＣＦ）３３８を介してフレキシブル配線基板３３９と接続する。フレキシブル配線基板３３９は、図２の制御部３１３に接続しており、表示信号３１７をディスプレイパネル３３６に供給する。一方、光センサアレイ３１１には、配線３３５が接続され、図２のように制御部３１３に検出信号３１８を出力する。ここで、フレキシブル配線基板３３９と、光センサアレイ３１１に接続する配線３３５を、同じ辺で接続しようとすると、図１５（ａ）のように、配線３３５とフレキシブル配線基板３３９に重複部分が発生し、図１５（ａ）のようには配置することができない。図１５（ｂ）のように、基板３３３を伸ばし、配線３３５とフレキシブル配線基板が重ならないようにすると、この課題は解消するが、このためには、表示画面部３１２より外側の額縁の幅が大きくなり、デザイン性の面では好ましくな
い。したがって、図３（ａ）または図３（ｂ）のように、光センサアレイを配置し、かつ、狭額縁を実現するためには、ディスプレイパネル３３６と光センサアレイ３１１を接続する配線３３５は、フレキシブル配線基板３３９と異なる辺で接続することが好ましい。
【００２８】
図４、図５、図６は、本実施の形態の表示入力装置の表示画面部と光センサアレイの配置の例を模式的に示したものである。
【００２９】
図４は、画面表示部の平行な２辺に光センサアレイをそれぞれ配置したものである。図４（ａ）は、画面表示部１０１ａの左右に光センサアレイ１０２ａ、１０３ａをそれぞれ配置したものである。光センサアレイは、図１６に示す従来例のように、表示画面部の４辺に配置することもできるが、図４（ａ）のように２辺に設けるほうが、表示画面部１０１ａの上下を狭額縁にすることができ、デザイン性を高めることができる。
また、図４（ｂ）は、表示画面部１０１ｂの上下の辺に光センサアレイ部１０２ｂ、１０３ｂを配置したもので、表示画面部１０１ｂの左右を狭額縁化することができ、デザイン性を高めることができる。
【００３０】
図５は、表示画面部の１辺に、２つの光センサアレイを平行に配置したものである。１辺のみに光センサアレイを設けることにより、３辺を狭額縁にすることができ、デザイン性を高めることができる。図５（ａ）は、表示画面部１１１ａの左側の１辺のみに２つの光センサアレイ１１２ａ、１１３ａを平行に配置したものである。この例では左側に光センサアレイを配置したが、右側に配置しても構わない。
【００３１】
図５（ｂ）は、表示画面部１１１ｂの上側の一辺のみに２つの光センサアレイ１１２ｂ、１１３ｂを平行に配置したものである。表示画面部１１１ｂの下方に、レーザ光を遮る障害物がある場合や人が通過した場合に、光センサアレイでは、レーザ光の検知ができなくなる。障害物による検知障害は、床面に近い下方に光センサアレイがある場合で、より多く発生する可能性があるため、表示画面部１１１ｂの上側に設けることにより、より確実に検知することができる。
【００３２】
一方、デザイン性を考えると、図５（ｃ）のように、表示画面部１１１ｃの下側に２つの光センサアレイ１１２ｃ、１１３ｃを平行に配置することもできる。表示画面部１１１ｃの下方は、表示画面部１１１ｃを支持する土台や操作部が配置される場合が多いため、表示入力装置の中で表示画面部１１１ｃの下の部分の非表示部分の幅が多少太くなっても、大きな印象を与えない一方で、表示画面部１１１ｃの上方は、狭額縁であることを、より強く印象づける部分である。したがって、表示画面部１１１ｃの下側に２つの光センサアレイ１１２ｃ、１１３ｃを配置し、表示画面部１１１ｃの上方を、より狭額縁にすることで、デザイン性を高くすることができる。このように、デザイン性を重視する場合には、図５（ｃ）のように、光センサアレイを表示画面部の下方に配置することが好ましい。
【００３３】
なお、一辺のみに２つの光センサアレイを配置する場合、画面表示部から見て、より外側に位置する光センサアレイは、画面表示部の幅よりも長い幅を検知できるようにしておくことが好ましい。
【００３４】
図６は、本発明の表示入力装置の表示画面部の隣り合う２辺に光センサアレイを配置したものである。図６（ａ）は、表示入力装置の表示画面部１２３ａの上に光センサアレイ１２３ａ、左に光センサアレイ１２２ａを配置したものである。この例では、画面表示部の上と左に光センサアレイを配置したが、上と右、下と右、下と左など、ほかの隣接する２辺に光センサアレイを配置することもできる。
【００３５】
表示画面部を構成するディスプレイパネルとしては、マトリクス表示が可能な有機ＥＬ
パネルや液晶表示パネルを用いることができる。マトリクス表示をするためには、マトリクスの各々の行または列ごとに、異なる信号を入力するための入力信号を外部から入力する必要がある。図６（ｂ）は、画面表示部１２１ｂにマトリクス表示をするための入力配線の接続を模式的に表したものであり、１２４ｂは、データ信号を入力するためのデータ線フレキシブル配線基板、１２５ｂは、走査信号を入力するための走査線フレキシブル配線基板を示す。このように、通常は、表示画面部の隣接する２辺に、フレキシブル配線基板が接続される。フレキシブル配線基板は折り曲げが可能であるため、画面裏側に折り返して収納される。ここで、フレキシブル配線基板１２４ｂまたは１２５ｂと、光センサアレイ１２２ｂ、１２３ｂを同じ辺に設けようすると、フレキシブル配線基板が表示パネルに接続する表示パネル上の端子部の内側に光センサアレイを配置するか、あるいは、フレキシブル配線基板を折り曲げた外側に光センサアレイを配置する必要があり、光センサアレイの配置場所に制限を受ける。また、パネル上の端子部と光センサアレイを並置する必要があり、額縁が太くなる、という課題が発生する。そこで、図６（ｂ）のように、光センサアレイ１２２ｂ、１２３ｂを、フレキシブル配線基板１２４ｂ、１２５ｂが接続する辺と異なる辺に設けることで、光センサアレイ１２２ｂ、１２３ｂを、容易に配置することができ、デザイン性を重視した狭額縁の表示入力装置とすることができる。
【００３６】
次に、本発明の光センサアレイの配置と、放射状のレーザ光線軌跡との関係について説明する。
【００３７】
図１６に示す従来例では、十字のレーザ光線軌跡が、４辺の光センサアレイに照射される光線軌跡の位置を検出することで、表示画面部上のレーザ光線軌跡の交点位置を検出していた。しかし、図４、図５、図６のように、光センサアレイを画面表示部の１辺または２辺のみに配置した場合、直交する十字のレーザ光線軌跡では、交点位置を検出できない場合がある。
【００３８】
図７は、図４（ａ）のように画面表示部１０１ａの左右２辺に光センサアレイを配置した表示入力装置を用いて、直交する十字のレーザ光線軌跡のレーザポインタで指示しようとした場合に、指示位置を検出できないことを示す説明図である。図７（ａ）において、十字のレーザポインタの光線軌跡１３１ａ、１３２ａはレーザポインタが指示する画面表示部上の指示位置である点Ｘ１で直交しており、Ｘ１の位置を光センサアレイ１０２ａおよび１０３ａで検出すべきである。しかしながら、光線軌跡１３１ａが、光センサアレイ１０３ａ、１０２ａに照射される位置であるＹ１、Ｙ２は光センサアレイ１０３ａ、１０２ａで検出できるものの、光線軌跡１３２ａは、いずれの光センサアレイにも照射されない。したがって、点Ｘ１の位置を検出することはできない。
【００３９】
そこで、本発明では、レーザポインタから放射される光線軌跡を直交する十字よりも増やすことで、位置検出を可能とした。
【００４０】
図８は、図４（ａ）のように画面表示部１０１ａの左右２辺に光センサアレイを配置した表示入力装置を用いて、１２本の放射状の光線軌跡を有するレーザ光線軌跡のレーザポインタで指示した場合の説明図である。図８において、表示画面部のアスペクト比が、ＨＤＴＶの仕様である９：１６の場合に、レーザポインタから照射される光線軌跡として、指示位置Ｘ２から放射状に２４本（指示位置Ｘ２の反対側を含めて１本と数えると、１２本）が、それぞれが同じ角度の間隔で放射された例であり、隣接する光線軌跡間の角度は１５度である。このように、光線軌跡の数を増やした場合、各光線軌跡間の角度は同じにする。この図の例では、１２本の光線軌跡のうちの３本の光線軌跡１４１ａ、１４２ａ、１４３ａが光センサアレイ１０３ａに照射され、４本の光線軌跡１４２ａ、１４３ａ、１４４ａ、１４５ａが、光センサアレイ１０２ａに照射されている。センサアレイ１０３ａでは、光線軌跡１４１ａが照射された位置Ｙ５、光線軌跡１４２ａが照射された位置Ｙ４
、光線軌跡１４３ａが照射された位置Ｙ３が検出され、光センサアレイ１０２ａでは、光線軌跡１４２ａが照射された位置Ｙ６、光線軌跡１４３ａが照射された位置Ｙ７、光線軌跡１４４ａが照射された位置Ｙ８、光線軌跡１４５ａが照射された位置Ｙ９が検出される。このように、２つの光センサアレイのうち一方は、光線軌跡のうち少なくとも２本、もう一方には少なくとも３本の照射位置を検出できるように、各々の光センサアレイに、２本、および、３本の光線軌跡が交差するようにする照射する必要がある。
【００４１】
図９は、図８において、光センサアレイが検出した光線軌跡の照射位置Ｙ３、Ｙ４、Ｙ５、Ｙ８、Ｙ９から指示位置（交点）Ｘ２を検出する方法を示す説明図である。隣接する光線軌跡の間の角度は１５度であるため、１つの光センサアレイ１０３ａで検出された位置Ｙ３とＹ４、Ｙ４とＹ５の光線軌跡がなすそれぞれの角度は１５度である。したがって、交点Ｘ２は、位置Ｙ３と位置Ｙ４を通る直線が１５度の角度で交わる円弧１５１ａ上にあり、同様に交点Ｘ２は、位置Ｙ４と位置Ｙ５を通る直線が１５度の角度で交わる円弧１５２ａ上にある。同様に光センサアレイ１０２ａで検出された位置Ｙ８、位置Ｙ９をそれぞれ通る直線が１５度の角度で交わる円弧１５３ａ上にＸ２がある。このようにして、光センサアレイで検出した位置情報に基づいて、円弧の交点Ｘ２を求めることができる。
【００４２】
次に、光センサアレイの配置と、放射状のレーザ光線軌跡との関係について説明する。
【００４３】
図１０は、図８、図９に示す表示入力装置の画面表示部１０１ａの右下の端をレーザポンタで指示した場合に、レーザ光線軌跡と光センサアレイが検出する位置との関係を示すものである。１つの光センサアレイには、光線軌跡が少なくとも２本ないし３本の交差することが必要だが、１つの光センサアレイと指示位置の距離が長くなると、光センサアレイの中で隣接する光線軌跡との交差する点の間の距離が長くなる。図１０（ａ）に示すように、表示画像部１０１ａの中で、光センサアレイ１０２ａと対向するコーナーをレーザポインタで指示した場合に、レーザ光線軌跡と交差する位置同士の間隔が最も長くなり、光センサアレイ１０２ａによる検出が難しくなる。図１０では、光センサアレイ１０２ａの下端の位置Ｙ１０、上端の位置Ｙ１２を含めて、３つの位置で光線軌跡と交差する状況を示している。この状況から、レーザポインタがわずかに左回転した状況を図１０（ｂ）に示すが、この状況では、交点Ｙ１１’、Ｙ１２’が検出され、検出する位置は２つのみとなる。このように、光センサアレイで少なくとも２つの光線軌跡との交点を検出しようとした場合、光センサアレイ１０２ａ、１０３ａと平行な方向の画面表示部の長さをＢ、垂直な方向の長さをＡとするとき、隣接する光線軌跡間の角度θとの関係を
θ≦{ｔａｎ-１（Ｂ／Ａ）}／２  ・・・式（１）
とすることが必要であり、この関係を満たすとき、画面表示部のいずれの位置をレーザポインタで指示した場合でも、光センサアレイにより、指示位置の検出が可能となる。なお、光センサアレイの長さを、画面表示部の一辺の長さよりも、若干長い範囲を検出できる長さとすることにより、
θ≒{ｔａｎ-１（Ｂ／Ａ）}／２  ・・・式（２）
の範囲でも使用することができる。図１０の例では、アスペクト比は９：１６であり、隣接する光線軌跡の間の角度θは、θ≦１４．６７８度を満たす必要があるが、光センサアレイの長さを画面表示部の長さよりもわずかに長くして、θ＝１５度でも検出可能としている。
【００４４】
図１０では、画像表示部１０１ａの対向する短辺の各々に光センサアレイが配置された図４（ａ）の配置での例を示したが、画面表示部の長辺に光センサアレイを配置した図４（ｂ）の配置でも、光センサアレイと平行な方向の画面表示部の長さをＢ、垂直な方向の長さをＡとするとき、隣接する光線軌跡の角度θとの関係は上記の式で表される。
【００４５】
次に、図５のように、光センサアレイを画面表示部の１辺に２つの光センサアレイを平
行に配置した場合の、放射状のレーザ光線軌跡との関係について説明する。
【００４６】
図１１は、図５（ａ）に示すように光センサアレイを配置した表示入力装置について、レーザ光線軌跡と光センサアレイが検出する位置との関係を示すものである。
【００４７】
図１１（ａ）において、画面表示部１１１ａの左側に光センサアレイ１１２ａ、１１３ａが平行に配置されている。光センサアレイ１１２ａと１１３ａの間は、間隔Ｃだけ離れている。
【００４８】
光センサアレイで検出した光線軌跡の位置Ｙ１３、Ｙ１４、Ｙ１５、Ｙ１６、Ｙ１７、Ｙ１８によって、光線軌跡の交点の位置Ｘ４を検出する方法について説明する。
【００４９】
光センサアレイ１１２ａは光線軌跡の位置Ｙ１３、Ｙ１５、Ｙ１７、光センサアレイ１１３ａは、光線軌跡の位置Ｙ１４、Ｙ１６、Ｙ１８を、それぞれ検出する。位置Ｙ１３とＹ１４は隣接していることから、同じ光線軌跡であると推定することができ、位置Ｙ１４と位置Ｙ１３を結ぶ線１５１ａ上にレーザポインタの指示位置Ｘ４があると推定できる。同様に位置Ｙ１６と位置Ｙ１５を結ぶ線１５２ａ上、位置Ｙ１８と位置Ｙ１７を結ぶ線１５３ａ上に指示位置Ｘ４があると推定できる。これより、線１５１ａ、１５２ａ、１５３ａの交点を導くことで、画面表示部上のポインタの指示位置Ｘ４を求めることができる。
【００５０】
この状況から、レーザポインタがわずかに左回転した状況を図１１（ｂ）に示す。この状況では、光センサアレイ１１２ａが、位置Ｙ１５’、Ｙ１７’を検出し、光センサアレイ１１３ａが、位置Ｙ１６’、Ｙ１８’を検出する。位置Ｙ１５’と位置Ｙ１６’を結ぶ線１５２ａ’と、位置１７’と位置Ｙ１８’を結ぶ線１５３ａ’の交点を導くことで、指示位置Ｘ４’を求めることができる。このように２つの線の交点により指示位置を求めるためには、少なくとも２本の光線軌跡が交差する位置が、光センサアレイにより検出される必要がある。このように、光センサアレイで少なくとも２つの光線軌跡との交点を検出しようとした場合、光センサアレイと平行な方向の画面表示部の長さをＢ、垂直な方向の長さをＡとするとき、隣接する光線軌跡間の角度θとの関係は、（１）式ないし（２）式と同様の関係が必要である。
【００５１】
なお、画面表示部の外側では、光線軌跡が交点からより大きく広がるため、画面表示部から見て外側に位置する光センサアレイは、画面表示部の一辺の幅よりも広い幅を検出できるようにしておくことが好ましい。
【００５２】
図１１では、画像表示部１１１ａの短辺の１辺に光センサアレイが配置された図５（ａ）の配置での例を示したが、画面表示部の対向する長辺の各々に光センサアレイを配置した図５（ｂ）、図５（ｃ）の配置でも、光センサアレイと平行な方向の画面表示部の長さをＢ、垂直な方向の長さをＡとするとき、隣接する光線軌跡の角度θとの関係は（１）式ないし（２）式で表すことができる。
【００５３】
次に、図６のように、表示画面部１２１ａの隣り合う２辺に光センサアレイ１２２ａ、１２３ａを配置した場合の、放射状のレーザ光線軌跡との関係について説明する。
【００５４】
図１２は、図６（ａ）のように、表示画面部１２１ａの左側、上側の隣り合う２辺のそれぞれに、光センサアレイ１２２ａ、１２３ａを配置したものである。表示画面部１２１ａ上の指示位置Ｘ５を検出するためには、２つの光センサアレイで、少なくとも３本の光線軌跡と交差する位置を検出する必要がある。
【００５５】
放射状のレーザ光線軌跡のうち、隣接する光線軌跡の間の角度θ２は、９０度を４等分
した２２．５度としている。光線軌跡１６１ａ、１６２ａは、光センサアレイ１２２ａと位置Ｙ２０、Ｙ２１で交差し、光線軌跡１６３ａ、１６４ａは光センサアレイ１２３ａと位置Ｙ２２、Ｙ２３で交差する。位置Ｙ２０、指示位置Ｘ５を結ぶ線と、位置Ｙ２１と指示位置Ｘ５を結ぶ線がなす角が２２．５度になる位置は、円弧状の軌跡で表される（図示せず）。また、位置Ｙ２１と指示位置Ｘ５を結ぶ線と位置Ｙ２２と指示位置Ｘ５を結ぶ線がなす角が２２．５度になる位置も、同様に円弧状の軌跡で表される。これらの円弧状の軌跡の交点を求めることにより、指示位置Ｘ５を求めることができる。
【００５６】
図１２では、レーザ光線軌跡が２つの光センサアレイと交差する位置は、Ｙ２０、Ｙ２１、Ｙ２２、Ｙ２３の４か所であるが、光線軌跡が指示位置Ｘ５を中心に左回りまたは右回りにわずかに回転した状況を想定すると、光センサアレイと交差する光線軌跡の数は少なくとも３本となる。そこで、隣接する光線軌跡の間の角度θ２を
θ２≦２２．５度  ・・・式（３）
とすることにより、隣り合う２辺に光センサアレイを配置した場合に、放射状のレーザ光線軌跡により、指示位置を検出することが可能となる。隣り合う２辺に光センサアレイを設けた場合には、アスペクト比によらず、光線軌跡の間の角度は上記の（３）式の通り設定することが好ましい。
【００５７】
表示入力装置の表示画面部のアスペクト比は、任意に選択することができる。このとき、放射状のレーザ光線軌跡のうち隣り合う光線軌跡の間の角度は、アスペクト比に応じて適切に設定する必要がある。
【００５８】
図１３は、放射状のレーザ光線軌跡のうち隣り合う光線軌跡の間の角度と、アスペクト比の関係を示すものであり、式（１）、式（２）、式（３）より求めたものである。隣接するレーザ光線軌跡の間の角度を、それぞれ図１３の角度と同等またはこれよりも小さくすることで、画面表示部上の指示位置を検出することが可能となる。
【００５９】
図１３によれば、アスペクト比が１．７８（縦：横比が９：１６）の画面表示部に対しては、短辺の２辺の各々に、光センサアレイを配置した場合、または、短辺の１辺に、２つの光センサアレイを配置した場合、レーザ光線軌跡の間の角度を１４．７度、または、これとほぼ等しい１５度、またはそれ以下とする。この角度を１５度とすると、全周３６０度を整数で等分した値になるため、好ましい。長辺の２辺の各々に、光センサアレイを配置した場合、または、長辺の１辺に、２つの光センサアレイを配置した場合には、レーザ光線軌跡の間の角度を３０度、または、これ以下とすることが好ましい。角度を３０度とすると、全周３６０度を整数で等分した値になるため、好適である。また、短辺の１辺と長辺の１辺のそれぞれに、１つの光センサアレイを配置した場合には、角度を２２．５度、またはそれ以下とすることが好ましい。全周３６０度を整数で等分した値にすることを考えると、２２．５度とすることが好適である。
【００６０】
また、アスペクト比が１．７８（縦：横比が９：１６） 以外の場合であっても、同様に設定することができる。また、図１３に示すアスペクト比以外についても、式（１）、式（２）、式（３）を用いて、適切な光線軌跡の角度を設定することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本発明に係る表示入力装置は、デザイン性を有し、狭額縁な表示装置として有用である。また直感的な操作入力が可能である。
【符号の説明】
【００６２】
３１１  光センサアレイ
３１２  表示画面部
３１４  表示入力装置
３１５  レーザポインタ
３１６  光線軌跡
３２１  指示位置
３２３  遮光膜
【図１】
2013228926.tif 000003
【図２】
2013228926.tif 000004
【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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【図１５】
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【図１６】
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