專利名稱：觸摸面板輸入系統(tǒng)和輸入筆的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及輸入系統(tǒng)，該輸入系統(tǒng)包括具備觸摸面板功能的觸摸面板一體型液晶顯示裝置、和為了對其進行輸入而使用的輸入筆。
背景技術(shù)：
在液晶顯示裝置中開發(fā)出如下觸摸面板一體型液晶顯示裝置其具備當(dāng)由輸入用的筆等觸摸面板表面時能檢測該觸摸的位置的觸摸面板(區(qū)域傳感器)功能。作為這樣的觸摸面板一體型液晶顯示裝置，近年來，按圖像顯示區(qū)域內(nèi)的每個像素(或者以多個像素為單位)具備光敏二極管、光敏晶體管等光傳感元件的液晶顯示裝置的開發(fā)正在進展(例如，參照專利文獻1)。這樣，按每個像素內(nèi)置光傳感元件，由此能在通常的液晶顯示裝置中實現(xiàn)作為區(qū)域傳感器的功能(具體為掃描功能、觸摸面板功能等)。 即，上述光傳感元件發(fā)揮作為區(qū)域傳感器的功能，由此能實現(xiàn)觸摸面板(或者掃描)一體型液晶顯示裝置。在這樣的觸摸面板一體型液晶顯示裝置中，光傳感元件捕捉映在顯示面板上的筆或者手指作為圖像，探測筆尖或者指尖的位置來進行位置檢測。因此，在觸摸面板一體型顯示裝置中，為了光傳感元件能更可靠地探測筆輸入的位置，考慮到在輸入筆上設(shè)置發(fā)光二極管等光源的構(gòu)成。由此，在帶光源的輸入筆中，發(fā)光二極管的光從筆尖照射到液晶顯示面板，因此得到了設(shè)于液晶顯示面板內(nèi)的光傳感元件更容易識別筆的位置的效果。而且，在專利文獻2中公開了如下光筆其利用由顯示裝置產(chǎn)生的光對顯示裝置提供傳感光。在該光筆中設(shè)有光變換部，該光變換部具有使筆尖反射光的功能。利用該光變換部反射液晶面板等顯示裝置的背光源光，由面板內(nèi)的光檢測元件檢測它，實現(xiàn)了筆的輸入?，F(xiàn)有技術(shù)文獻專利文獻專利文獻1 日本公開專利公報 19 日)”專利文獻2 日本公開專利公報 31 日)”

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的問題但是，專利文獻2所公開的光筆利用為了顯示裝置的顯示而設(shè)置的背光源的光來檢測輸入位置，因此傳感器的輸出會依賴于在顯示裝置上顯示的圖像的亮度而發(fā)生變化。 即，具有如下問題當(dāng)進行黑顯示時，不能利用光筆探測輸入位置。這樣，在現(xiàn)有的觸摸面板一體型液晶顯示裝置中，如下情況成為問題根據(jù)在液晶
“特開2006-18219號公報(
公開日2006年1月 “特開2005-85265號公報(
公開日2005年3月面板上顯示的圖像，光傳感器的探測精度有時會下降。本發(fā)明是鑒于上述問題而完成的，目的在于實現(xiàn)如下觸摸面板輸入系統(tǒng)其具備能進行精度更高的探測的輸入筆。用于解決問題的方案為了解決上述問題，本發(fā)明的觸摸面板輸入系統(tǒng)的特征在于，具備液晶顯示裝置，其具有液晶面板和背光源，上述液晶面板具有多個對接受的光的強度進行探測的光傳感元件，并具有通過各光傳感元件探測面板表面上的圖像而檢測從外部輸入的位置的區(qū)域傳感器功能，上述背光源具有發(fā)出紅外光的光源；以及輸入筆，其對上述液晶顯示裝置進行輸入，在上述輸入筆的頂端部設(shè)有紅外光反射部件，并且，在設(shè)于上述液晶面板中的各光傳感元件上設(shè)有紅外光透射部，上述紅外光透射部使紅外區(qū)域的光比紅外區(qū)域外的光透射得
^^ ο根據(jù)上述的構(gòu)成，當(dāng)輸入筆觸摸了液晶顯示裝置的表面上的某位置時，設(shè)于輸入筆的頂端部的紅外光反射部件能效率良好地反射從背光源照射的紅外光。并且，該反射光在設(shè)于液晶面板內(nèi)的光傳感元件中被檢測。此外，在光傳感元件上設(shè)有使紅外光選擇性地透射的紅外光透射部，因此在光傳感元件中，能進行不是與可見光的強度而是與紅外光的強度相應(yīng)的輸出。綜上所述，在本發(fā)明的觸摸面板輸入系統(tǒng)中，利用與顯示圖像的亮度無關(guān)的紅外光進行輸入位置的檢測，因此傳感器的輸出不會依賴于在液晶面板上顯示的圖像的亮度而發(fā)生變化，能進行精度高的位置檢測。在此，作為上述紅外光反射部件的材質(zhì)的具體例，可列舉聚碳酸酯、鋁等。在本發(fā)明的觸摸面板輸入系統(tǒng)中，上述紅外光反射部件的頂端可以為凸形狀，上述凸形狀的最頂端部的曲率半徑可以大于等于0. 6mm。在此，所謂上述紅外光反射部件的頂端指接觸到液晶顯示裝置的表面的部分。根據(jù)上述的構(gòu)成，能可靠地檢測輸入筆的輸入位置。另外，上述凸形狀的最頂端部的曲率半徑可以小于等于2. 0mm。由此，能使輸入筆的頂端部形成為彎曲的形狀。另外，上述凸形狀的最頂端部的曲率半徑可以為1. 5mm。根據(jù)上述的構(gòu)成，在使輸入筆相對于液晶顯示裝置的表面的傾斜角度發(fā)生變化的情況下，也能在設(shè)于輸入位置之下的光傳感元件中得到大致恒定的傳感器輸出。在本發(fā)明的觸摸面板輸入系統(tǒng)中，上述紅外光反射部件的頂端可以為凹形狀的根據(jù)上述的構(gòu)成，紅外光反射部件的頂端為凹形狀的面(凹面)，由此能使由凹面反射的光聚光。由此，由輸入筆的頂端所反射的光在設(shè)于液晶面板中的光傳感元件上聚光， 能提高傳感器輸出。因此，能進行精度更高的位置檢測。在本發(fā)明的觸摸面板輸入系統(tǒng)中，可以在上述凹形狀的面的一部分形成有遮光部。在本發(fā)明的觸摸面板輸入系統(tǒng)中，可以在上述紅外光反射部件的更頂端設(shè)有凸透
^Mi ο在本發(fā)明的觸摸面板輸入系統(tǒng)中，上述紅外光反射部件可以為聚碳酸酯或者鋁。根據(jù)該構(gòu)成，能使紅外線的反射率大于等于90 %。為了解決上述問題，本發(fā)明的輸入筆的特征在于，對液晶顯示裝置進行輸入，上述液晶顯示裝置具有多個對接受的光的強度進行探測的光傳感元件，并具有通過各光傳感元件探測面板表面上的圖像而檢測從外部輸入的位置的區(qū)域傳感器功能，在上述輸入筆的頂端部設(shè)有紅外光反射部件，并且，上述紅外光反射部件為其最頂端部的曲率半徑大于等于 0. 6mm的凸形狀。在此，所謂紅外光反射部件的最頂端部是當(dāng)使輸入筆接觸液晶顯示裝置的表面時與液晶顯示裝置的表面接觸的部分。根據(jù)上述的構(gòu)成，得到了能更可靠地檢測輸入位置的輸入筆。另外，在上述的輸入筆中，上述最頂端部的曲率半徑可以小于等于2. 0mm。由此，能使輸入筆的頂端部形成為彎曲的形狀。另外，在上述的輸入筆中，上述曲率半徑可以是1. 5mm。根據(jù)上述的構(gòu)成，在使輸入筆相對于液晶顯示裝置的表面的傾斜角度變化的情況下，也能在設(shè)于液晶顯示裝置中的光傳感元件中得到相對于筆輸入為大致恒定的傳感器輸
出ο另外，在本發(fā)明的輸入筆中，上述紅外光反射部件可以為聚碳酸酯或者鋁。根據(jù)該構(gòu)成，能使紅外線的反射率大于等于90%。為了解決上述問題，本發(fā)明的輸入筆的特征在于，對液晶顯示裝置進行輸入，上述液晶顯示裝置具有多個對接受的光的強度進行探測的光傳感元件，并具有通過各光傳感元件探測面板表面上的圖像而檢測從外部輸入的位置的區(qū)域傳感器功能，在上述輸入筆的頂端部設(shè)有紅外光反射部件，并且上述紅外光反射部件的頂端為凹形狀的面。根據(jù)上述的構(gòu)成，紅外光反射部件的頂端為凹形狀的面(凹面)，由此能使由該凹面反射的光聚光。由此，由輸入筆的頂端所反射的光在設(shè)于液晶顯示裝置中的光傳感元件上聚光，能提高傳感器輸出。因此，能進行精度更高的位置檢測。在本發(fā)明的輸入筆中，可以在上述凹形狀的面的一部分形成有遮光部。在本發(fā)明的輸入筆中，可以在上述紅外光反射部件的更頂端側(cè)設(shè)有凸透鏡。在本發(fā)明的輸入筆中，上述紅外光反射部件可以為聚碳酸酯或者鋁。根據(jù)該構(gòu)成， 能使紅外線的反射率大于等于90%。發(fā)明效果在本發(fā)明的觸摸面板輸入系統(tǒng)中，在上述輸入筆的頂端部設(shè)有紅外光反射部件， 并且，在設(shè)于上述液晶面板中的各光傳感元件上設(shè)有使紅外區(qū)域的光比紅外區(qū)域外的光透射得多的紅外光透射部。因此，根據(jù)本發(fā)明的觸摸面板輸入系統(tǒng)，傳感器的輸出不依賴于在液晶面板上顯示的圖像的亮度而發(fā)生變化，能進行精度高的位置檢測。


圖1是示出本發(fā)明的一實施方式的觸摸面板輸入系統(tǒng)的構(gòu)成的示意圖。圖2是示出圖1所示的觸摸面板輸入系統(tǒng)的輸入筆的構(gòu)成的圖。圖3是示出圖1所示的觸摸面板輸入系統(tǒng)中的、液晶顯示裝置的面板表面與輸入
6筆之間的位置關(guān)系的示意圖。圖4是示出在圖2所示的輸入筆中，輸入筆相對于液晶面板的表面的角度θ為90 度的情況下的、輸入筆到面板表面的距離d與傳感器輸出之間的關(guān)系的坐標(biāo)圖。圖5是示出在圖2所示的輸入筆中，輸入筆與液晶面板的表面的距離d為Omm的情況下的、輸入筆相對于面板表面的角度θ與傳感器輸出之間的關(guān)系的坐標(biāo)圖。圖6(a) (C)是示出輸入筆的頂端部的構(gòu)成的其它例的圖。圖7是示出在具有圖6的(a)所示的頂端形狀的輸入筆中，輸入筆相對于液晶面板的表面的角度θ為90度的情況下的、輸入筆到面板表面的距離d與傳感器輸出之間的關(guān)系的坐標(biāo)圖。圖8是示出在具有圖6的(a)所示的頂端形狀的輸入筆中，輸入筆與液晶面板的表面之間的距離d為Omm的情況下的、輸入筆相對于面板表面的角度θ與傳感器輸出之間的關(guān)系的坐標(biāo)圖。圖9是示出在具有圖6的(b)所示的頂端形狀的輸入筆中，輸入筆相對于液晶面板的表面的角度θ為90度的情況下的、輸入筆到面板表面的距離d與傳感器輸出之間的關(guān)系的坐標(biāo)圖。圖10是示出在具有圖6的(b)所示的頂端形狀的輸入筆中，輸入筆與液晶面板的表面的距離d為Omm的情況下的、輸入筆相對于面板表面的角度θ與傳感器輸出之間的關(guān)系的坐標(biāo)圖。圖11是示出在具有圖6的(c)所示的頂端形狀的輸入筆中，輸入筆相對于液晶面板的表面的角度θ為90度的情況下的、輸入筆到面板表面的距離d與傳感器輸出之間的關(guān)系的坐標(biāo)圖。圖12是示出在具有圖6的(c)所示的頂端形狀的輸入筆中，輸入筆與液晶面板的表面的距離d為Omm的情況下的、輸入筆相對于面板表面的角度θ與傳感器輸出之間的關(guān)系的坐標(biāo)圖。圖13 (a)和(b)是示出在使用現(xiàn)有的輸入筆對現(xiàn)有的觸摸面板一體型液晶顯示裝置進行字符輸入的情況下顯示于液晶面板上的字符的例子的圖。(a)是在本來不應(yīng)該相連的部位相連地顯示輸入字符的情況下的例子。(b)是在本來應(yīng)該相連的部位中斷地顯示輸入字符的情況下的例子。
具體實施例方式當(dāng)基于圖1 圖12對本發(fā)明的一實施方式進行說明時則如下所述。此外，本發(fā)明并不限定于此。在本實施方式中對觸摸面板輸入系統(tǒng)進行說明，該觸摸面板輸入系統(tǒng)包括觸摸面板一體型液晶顯示裝置，其具備觸摸面板功能；以及輸入筆，其通過接觸該液晶顯示裝置的面板表面而進行信息輸入。此外，本實施方式的液晶顯示裝置也具有使利用輸入筆所觸摸的位置顯示于液晶面板上的功能。由此，當(dāng)利用輸入筆在液晶面板上寫入字符、圖畫時， 能使其作為圖像顯示于液晶面板上。首先，參照圖1說明本實施方式的觸摸面板一體型液晶顯示裝置的構(gòu)成。圖1所示的觸摸面板一體型液晶顯示裝置100(也稱為液晶顯示裝置100)具有如下觸摸面板功能通過由按每個像素設(shè)置的光傳感元件探測顯示面板表面的圖像而檢測輸入位置。如圖1所示，本實施方式的觸摸面板一體型液晶顯示裝置100具備液晶面板20 ； 以及背光源10，其設(shè)于液晶面板的背面?zhèn)龋瑢υ撘壕姘逭丈涔?。在背光?0中設(shè)有發(fā)出白色光的白色LED 11和發(fā)出紅外光的紅外LED 12這兩種光源。以往，白色LED—般作為用于顯示圖像的光源而被使用。另一方面，紅外LED用于利用光傳感元件30進行輸入筆60的輸入位置的檢測。即，在液晶顯示裝置100中，利用紅外LED照射的紅外線被設(shè)于輸入筆60上的紅外光反射部件反射，該反射的光由光傳感元件 30傳感，由此進行輸入位置的檢測。此外，在本實施方式中，作為使用于背光源10的光源，使用了白色LED和紅外LED 這樣的發(fā)出不同波長區(qū)域的光的不同光源，但是在本發(fā)明中不限定于此，可以僅使用一種能產(chǎn)生從可見光到紅外光為止的波長區(qū)域的光的LED。液晶面板20具備由多個像素排列成矩陣狀的有源矩陣基板21、和以與其相對的方式配置的相對基板22，而且具有在這兩個基板之間夾持有作為顯示介質(zhì)的液晶層23的結(jié)構(gòu)。在有源矩陣基板21和相對基板22的外側(cè)分別設(shè)有表側(cè)偏光板40a和里側(cè)偏光板 40b。各偏光板40a和40b發(fā)揮作為起偏鏡的作用。例如，在被封入液晶層的液晶材料為垂直取向型的情況下，通過將表側(cè)偏光板40a的偏振方向和里側(cè)偏光板40b的偏振方向以彼此處于正交尼科爾關(guān)系的方式配置，能實現(xiàn)常黑顯示模式的液晶顯示裝置。此外，雖然未圖示，但是可以在相對基板22與表側(cè)偏光板40a之間、以及在有源矩陣基板21與里側(cè)偏光板40b之間分別設(shè)有表側(cè)相位差板和里側(cè)相位差板作為光學(xué)補償元件。例如在被封入液晶層的液晶材料為垂直取向型的情況下，以透射率的改善、視角特性的改善為目的而配置表側(cè)相位差板和里側(cè)相位差板。但是，即使是不設(shè)置這些相位差板的構(gòu)成也能進行顯示。在有源矩陣基板21上設(shè)有用于驅(qū)動各像素的作為開關(guān)元件的TFT、取向膜(未圖示)、以及光傳感元件30等。另外，在相對基板22上形成有彩色濾光片層對、相對電極以及取向膜(未圖示) 等。彩色濾光片層M包括著色部，其具有紅(R)、綠(G)、藍(B)各個顏色；黑矩陣；以及紅外光透射部Ma，其僅透射從面板表面(檢測對象面)IOOa射入到光傳感元件30的光中的紅外區(qū)域的光。作為紅外光透射部Ma的結(jié)構(gòu)，例如能列舉紅色的彩色濾光片和藍色的彩色濾光片的層疊結(jié)構(gòu)、或者紅色的顏料、綠色的顏料、以及藍色的顏料的混合物。禾I傭這樣的結(jié)構(gòu)， 在紅外光透射部Ma中，能遮擋從檢測對象面IOOa射入的光中的紅外區(qū)域的光以外的光， 而僅使紅外區(qū)域的光向光傳感元件30側(cè)透射。此外，紅外光透射部Ma的結(jié)構(gòu)不限定于上述的結(jié)構(gòu)。另外，在本發(fā)明中，只要是光傳感元件30能選擇性地傳感紅外光的構(gòu)成即可，所以不限定于紅外光透射部Ma被組裝到彩色濾光片層M中的構(gòu)成。但是，在使用作為彩色濾光片的原料的著色顏料形成紅外光透射部2 的情況下，通過組裝到彩色濾光片層M內(nèi)，能簡化制造工藝。本發(fā)明中的紅外光透射部只要設(shè)于光傳感元件30上(檢測對象面IOOa與各光傳感元件30之間)、并使紅外區(qū)域的光比紅外區(qū)域外的光透射得更多即可。如上所述，在本實施方式的觸摸面板一體型液晶顯示裝置100中，在各像素區(qū)域中設(shè)有光傳感元件30，由此實現(xiàn)了區(qū)域傳感器。并且，在輸入筆接觸了液晶顯示裝置100的表面(檢測對象面100a)的特定位置的情況下，光傳感元件30能讀出該位置，對裝置輸入信息，或者執(zhí)行作為目的的動作。這樣，在本實施方式的液晶顯示裝置100中，能利用光傳感元件30實現(xiàn)觸摸面板功能。而且，在液晶顯示裝置100中，當(dāng)利用輸入筆60在液晶面板20上寫入字符、圖畫時，能將其作為圖像顯示于液晶面板20上。光傳感元件30由光敏二極管或者光敏晶體管形成，通過使與接受的光的強度相應(yīng)的電流流過而探測受光量。TFT和光傳感元件30可以是利用大致相同的工藝在有源矩陣基板21上形成為單片。即，光傳感元件30的一部分構(gòu)成部件可以與TFT的一部分構(gòu)成部件同時形成。這樣的光傳感元件的形成方法能依據(jù)現(xiàn)有公知的光傳感元件內(nèi)置型的液晶顯示裝置的制造方法來進行。此外，在本發(fā)明中，光傳感元件可以不按每個像素設(shè)置，例如可以是按具有R、G、B 中的任一個彩色濾光片的每個像素具備光傳感器的構(gòu)成。另外，在圖1中也示出了用于將由光傳感元件30識別出的輸入筆60的輸入位置顯示于液晶面板20上的構(gòu)成。如圖1所示，利用各光傳感元件30所探測的輸入筆60的輸入信息(傳感圖像輸入信號)被發(fā)送到識別引擎LSI71。在識別引擎LSI (識別算法)71中，利用傳感圖像解析來計算輸入位置(由輸入筆60所觸摸的位置)作為識別點。即，在識別引擎LSI71中，基于由各光傳感元件30探測的受光量(受光信號)，計算對液晶面板的表面(檢測對象面100a) 觸摸的輸入筆60的坐標(biāo)。此外，在識別引擎LSI71中，對于各識別點，也關(guān)聯(lián)地得到其輸入時刻的信息。識別引擎LSI71將識別點及其輸入時刻的信息作為識別點信息向插值軟件72發(fā)送。在插值軟件72中，追蹤識別點隨時間的變化，由此，在即使在某時刻不存在識別點也能根據(jù)其前后的識別點的信息預(yù)測出筆位置的情況下，假設(shè)存在該時刻的識別點而生成數(shù)據(jù)。由插值軟件72生成的數(shù)據(jù)作為顯示圖像輸出信號被輸出到液晶面板20。由此，在液晶面板20上顯示由輸入筆60輸入的字符等。液晶顯示裝置100通過具有上述的構(gòu)成，能在使液晶面板20顯示圖像的狀態(tài)下利用輸入筆60輸入字符、圖畫等，并將其作為圖像顯示于液晶面板20上。由此，液晶顯示裝置100能應(yīng)用于例如可針對拍攝的照片進行注解輸入的數(shù)碼相機、或者以可執(zhí)行的狀態(tài)內(nèi)置有繪圖軟件的電子游戲機等。接下來，說明一下為了針對上述的觸摸面板一體型液晶顯示裝置100進行觸摸面板輸入而使用的輸入筆的構(gòu)成。如圖1所示，輸入筆60包括主體部61和設(shè)于頂端部的紅外光反射部件62。主體部61是與一般被用作觸摸面板一體型液晶顯示裝置的輸入筆的輸入筆同樣的構(gòu)成。另外，紅外光反射部件62由反射紅外光的材質(zhì)形成。作為反射紅外光的材質(zhì)，優(yōu)選紅外線的反射率大于等于50%的材質(zhì)，更優(yōu)選大于等于90%的材質(zhì)。作為紅外光反射部件62的具體材料可列舉聚碳酸酯、鋁等。聚碳酸酯的
9紅外線反射率為94%。另外，鋁的紅外線反射率為90%。本實施方式的觸摸面板輸入系統(tǒng)如上所述從除了將照射可見光的白色LED作為光源之外，還將照射紅外光的紅外LED作為光源的背光源10對液晶面板20照射光。另外， 在構(gòu)成觸摸面板輸入系統(tǒng)的輸入筆60的筆尖上設(shè)有紅外光反射部件。而且，在光傳感元件 30上設(shè)有選擇性地透射紅外光的紅外光透射部Ma。根據(jù)上述的構(gòu)成，當(dāng)輸入筆60觸摸液晶顯示裝置100的表面IOOa上的某位置時， 設(shè)于輸入筆60的頂端的紅外光反射部件62能效率良好地反射從背光源10照射的紅外光。 并且，該反射光在光傳感元件30中被檢測。此外，在光傳感元件30上設(shè)有選擇性地透射紅外光的紅外光透射部Ma，因此能在光傳感元件30中進行與紅外光的強度相應(yīng)的輸出。綜上所述，在本實施方式的觸摸面板輸入系統(tǒng)中，傳感器的輸出不依賴于在液晶面板20上顯示的圖像的亮度而發(fā)生變化，能進行精度高的位置檢測。接下來，對本發(fā)明的觸摸面板輸入系統(tǒng)的更優(yōu)選的方式例進行說明。在此之前，說明一下使用現(xiàn)有的輸入筆對現(xiàn)有的觸摸面板一體型液晶顯示裝置進行觸摸面板輸入的情況下的問題。例如，在用專利文獻2記載的光筆進行觸摸面板輸入的情況下，在筆尖接觸到面板表面的情況與未接觸到面板表面的情況之間，內(nèi)置于液晶顯示裝置中的光傳感元件接受的光量不會較大地變化。因此，難以明確地進行輸入筆觸摸了顯示面板的情況與未觸摸的情況之間的識別。另外，當(dāng)筆相對于液晶顯示裝置的表面的傾斜度變化時，來自筆的反射強度不同， 因此產(chǎn)生如下問題即使在對相同位置進行了輸入的情況下，傳感器輸出也根據(jù)筆的傾斜度而不同。但是，在近來的觸摸面板一體型液晶顯示裝置中也存在能使用輸入筆在液晶面板上顯示字符等輸入信息的液晶顯示裝置。在這樣的液晶顯示裝置中，當(dāng)不能正確地識別輸入筆對面板表面的觸摸、非觸摸時，如圖13的(a)所示，在本來不應(yīng)該相連的部位相連地顯示出輸入字符。這是因為即使輸入筆離開面板表面，也被識別為有筆輸入而描繪線。另一方面，在當(dāng)輸入筆相對于面板表面較大地傾斜時傳感器輸出就下降的液晶顯示裝置中，輸入的字符根據(jù)輸入筆的傾斜度而中斷，如圖13的(b)所示，顯示在本來應(yīng)該相連的部位不相連的字符。因此，下面列舉能解決上述問題的更優(yōu)選的方式例。在圖2中示出本實施方式的輸入筆60的具體例。在圖2所示的例子中，紅外光反射部件62的材質(zhì)為聚碳酸酯。另外，紅外光反射部件62的最頂端部表面為曲率半徑R是 1. 5mm的凸型的曲面形狀，紅外光反射部件62的長度1為4mm。在此，所謂紅外光反射部件 62的長度指從紅外光反射部件62的最頂端部到與主體部61的連接部分為止的長度。在此，下面說明一下對使用圖2所示的輸入筆60對液晶顯示裝置100進行了觸摸面板輸入的情況下的、輸入筆60相對于面板表面IOOa的位置(距離和傾斜度)與傳感器輸出之間的關(guān)系進行調(diào)整的結(jié)果。在圖3中示出液晶顯示裝置100的面板表面IOOa與輸入筆60之間的位置關(guān)系。 如圖3所示，將從面板表面IOOa到輸入筆60的最頂端部為止的距離設(shè)為d，將輸入筆60相對于面板表面IOOa的傾斜角度設(shè)為θ。
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在圖4中示出在θ =90°的情況下的、距離d與光傳感元件30的輸出(傳感信號強度)之間的關(guān)系。另外，在圖5中示出在d = 0mm(S卩，輸入筆60觸摸了面板表面IOOa 的狀態(tài))的情況下的、角度θ與傳感器輸出(傳感信號強度)之間的關(guān)系。此外，在圖5 中示出使θ從45度變化到90度為止的情況下的結(jié)果。如圖4所示，可確認隨著距離d變大(隨著輸入筆60的筆尖離開面板表面 100a)，傳感器輸出下降。另外，如圖5所示，可確認即使使輸入筆60的角度θ在45度 90度之間變化，傳感器輸出也在0. 5左右，是大致恒定的。這樣，通過將輸入筆60的紅外光反射部件62形成為圖2所示的形狀，在使輸入筆 60相對于液晶顯示裝置100的表面(檢測對象面)IOOa的傾斜角度在45度 90度之間進行各種各樣變化的情況下，也能在設(shè)于輸入位置之下的光傳感元件中得到大致恒定的傳感器輸出。此外，在圓珠筆等通常的筆具中所規(guī)定的使用角度(實際使用所需的角度)為50 度 90度的范圍內(nèi)。因此，如果在輸入筆的傾斜角度為45度 90度的范圍內(nèi)能得到恒定的傳感器輸出，則在實際使用中能進行良好的位置檢測。如上所述，在本實施方式中，通過使輸入筆60的筆尖形狀最佳化，即使使筆傾斜也能得到恒定的傳感器輸出。而且，基于圖4所示的結(jié)果，在輸入筆60具有圖2所示的形狀的情況下，在識別引擎LSI71中設(shè)定為“當(dāng)傳感器輸出大于等于0.4時判定為有識別點”。由此，如圖4所示，在距離d小于等于約0. 5mm的情況下，識別點被輸出，當(dāng)距離d大于約0. 5mm時，識別點不被輸出。此外，該識別點的判斷在使輸入筆60傾斜到45度程度的情況下也能同樣進行(參照圖5)。如上所述，在識別引擎LSI71中，設(shè)定傳感器輸出的閾值，在基于來自光傳感元件 30的信號得到了大于等于該閾值的傳感器輸出的情況下，識別引擎LSI71也能作為識別點進行輸出。據(jù)此，能明確地進行輸入筆60觸摸了液晶顯示裝置的表面IOOa的情況與未觸摸的情況之間的識別。關(guān)于輸入筆的單純的觸摸動作，利用上述的方式例能進行精度足夠高的位置檢測。但是，在要利用輸入筆輸入手寫字符等并使其顯示于液晶面板上的情況下，因為較快地移動筆，有時筆尖一瞬間離開大于等于0. 5mm。該瞬間不存在識別點，因此成為到處產(chǎn)生中斷的字符(參照圖13的(b))。作為用于消除這樣的問題的構(gòu)成，在液晶顯示裝置100中設(shè)有插值軟件72。插值軟件72通過追蹤識別點隨時間的變化，即使在某時刻不存在識別點，也根據(jù)其前后的識別點的信息預(yù)測出筆位置并作為識別點輸出。由此，能在識別點與識別點之間(未被識別的部分)進行插值而輸出正確的字符。根據(jù)上述的構(gòu)成，能實現(xiàn)不只良好地進行觸摸動作、也能良好地進行字符輸入的觸摸面板輸入系統(tǒng)。此外，上述的輸入筆的形狀為本發(fā)明的優(yōu)選的一例，但本發(fā)明不限定于上述的構(gòu)成。例如，優(yōu)選紅外光反射部件62的最頂端部的曲率半徑為1.5mm。但是，當(dāng)考慮到設(shè)于液晶顯示裝置100上的傳感器系統(tǒng)的靈敏度界限(具體為大于等于傳感器的噪聲水平的1. 5 倍)時，認為能檢測到使輸入筆60的頂端部的曲率半徑下降到R= 1.5mm的約4成的程度的情況下的傳感器輸出。因此，優(yōu)選紅外光反射部件62的最頂端部的曲率半徑大于等于
111.5 (mm) X0. 4 = 0. 6 (mm)。由此，能利用液晶顯示裝置100內(nèi)的傳感器系統(tǒng)可靠地探測輸入筆60的輸入位置。另一方面，輸入筆60的頂端部的曲率半徑R越大則傳感器輸出越大，S/N比提高。 因此，從提高傳感器輸出的精度的觀點來看，曲率半徑R的上限值沒有特別限制。但是， 一般作為輸入字符的筆而期望的曲率半徑R的上限值為2. 0mm。這是因為當(dāng)R大于等于 2. Omm時，頂端變得過于平坦。綜上所述，優(yōu)選輸入筆60的頂端部的曲率半徑R小于等于 2. Omm0另外，本發(fā)明中的輸入筆的頂端部(紅外光反射部件)的形狀可以為上述的凸形狀，但是也可以具有凹面。在圖6的(a) (c)中示出了設(shè)于輸入筆60的頂端的紅外光反射部件的其它結(jié)構(gòu)的例子。圖6的(a)所示的輸入筆60的設(shè)于主體部61的頂端部的紅外光反射部件62b的頂端為凹形狀的面(凹面)。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，能使由紅外光反射部件62b的凹面反射的光聚光。由此，由輸入筆的頂端所反射的光在設(shè)于液晶面板中的光傳感元件上聚光，能提高傳感器輸出。因此，能進行精度更高的位置檢測。另外，在上述的構(gòu)成中，優(yōu)選以當(dāng)輸入筆60接觸了面板表面IOOa時由上述凹面反射的光在光傳感元件30上具有焦點的方式設(shè)定上述凹面的曲率。由此，當(dāng)非觸摸時，焦點不落在光傳感元件30上，傳感器輸出急劇下降，因此能更明確地進行輸入筆觸摸了面板表面時與非觸摸時之間的識別。而且，在圖6的(b)所示的輸入筆60中，紅外光反射部件62c具有與圖6的(a) 同樣的凹面，并且在該凹面的一部分形成有遮光部63。由此，在使輸入筆60的角度θ變化的情況下也能將傳感器輸出保持為恒定。如上所述，通過將輸入筆60的頂端形成為凹形狀的反射面，在相對于筆的凹面的中央部為90度方向(相對于凹面的中央的切線為90度的方向)上聚光效果變得最強。通過對該聚光效果最大的凹面的中央部進行遮光，抑制了 90度方向的輸出，能使輸入筆60的角度θ為90度時的傳感器輸出與輸入筆60較斜地傾斜時的傳感器輸出相同，使其一致。 這樣，如圖6的(b)所示，通過在凹面的中央部設(shè)置遮光部，能利用凹面的反射原理抑制90 度方向的輸出，因此在使輸入筆的角度θ變化的情況下也能使傳感器輸出保持為恒定。因此，優(yōu)選上述遮光部63設(shè)于上述凹面的中央部。另外，在圖6的(c)所示的輸入筆60中，紅外光反射部件62d具有與圖6的(a) 同樣的凹面，并且在上述紅外光反射部件62c的靠頂端側(cè)設(shè)有凸透鏡64。這樣，通過組合凹形狀的鏡面(反射面)和凸透鏡，在射入的光由該凸透鏡折射并由凹面反射后，再從凸透鏡射出時發(fā)生折射，由此能在射入的方向使光返回(即，使其反射而重新返回)。由此，在使輸入筆60更大地傾斜的情況下(即，在輸入筆60的角度θ從 90度開始更大地離開的情況下)，也能將傳感器輸出保持為恒定。在此，下面說明一下對使用圖6的(a) (c)所示的各輸入筆60對液晶顯示裝置 100進行了觸摸面板輸入的情況下的、輸入筆60相對于面板表面IOOa的位置(距離和傾斜度)與傳感器輸出之間的關(guān)系進行調(diào)整的結(jié)果。關(guān)于液晶顯示裝置100的面板表面IOOa與輸入筆60之間的位置關(guān)系，與上述同樣，將從面板表面IOOa到輸入筆60的最頂端部為止的距離設(shè)為d，將輸入筆60相對于面板
1表面IOOa的傾斜角度設(shè)為θ (參照圖3)。在圖7中示出在具有圖6的(a)所示的結(jié)構(gòu)的紅外光反射部件62b的輸入筆60 中，θ =90°的情況下的、距離d與光傳感元件30的輸出(傳感信號強度)之間的關(guān)系。 另外，在圖8中示出d = Omm(即，輸入筆60觸摸了面板表面IOOa的狀態(tài))的情況下的、角度θ與傳感器輸出(傳感信號強度)之間的關(guān)系。此外，在圖8中示出使θ從30度變化到90度為止的情況下的結(jié)果。如圖7所示，可確認隨著距離d變大(隨著輸入筆60的筆尖離開面板表面 100a)，傳感器輸出下降。此外，如果與圖4比較則可知如果使用由具有凹形狀的面(凹面)的紅外光反射部件62b構(gòu)成的輸入筆60，則與使用由凸形狀的紅外光反射部件62構(gòu)成的輸入筆60的情況相比能得到較高的傳感器輸出。但是，如圖8所示，可知在輸入筆60 的角度θ為30度 90度的范圍內(nèi)，傳感器輸出較大地變化，傳感器輸出的角度依存性較大?；趫D7所示的結(jié)果，在輸入筆60具有圖6的(a)所示的形狀的情況下，在識別引擎LSI71中設(shè)定為“當(dāng)傳感器輸出大于等于0. 68時判定為有識別點”。由此，如圖7的虛線所示，在距離d小于等于約2. Omm的情況下識別點被輸出，當(dāng)距離d大于約2. Omm時識別點不被輸出。如上所述，在識別引擎LSI71中，設(shè)定傳感器輸出的閾值，在基于來自光傳感元件 30的信號得到了大于等于該閾值的傳感器輸出的情況下，識別引擎LSI71能將其作為識別點進行輸出。據(jù)此，能明確地進行輸入筆60觸摸了液晶顯示裝置的表面IOOa的情況與未觸摸的情況之間的識別。另外，如上所述，在識別引擎LSI71中設(shè)定為“當(dāng)傳感器輸出大于等于0.68時判定為有識別點”時，如圖8的虛線所示，在輸入筆60的角度θ為50度 90度的范圍內(nèi)，在觸摸了面板表面的情況下，判定為有識別點。這樣，在輸入筆的傾斜角度為50度 90度的范圍內(nèi)，如果得到有識別點的判定，則在實際使用中能進行良好的位置檢測。在圖9中示出在具有圖6的(b)所示的結(jié)構(gòu)的紅外光反射部件62c的輸入筆60 中，θ =90°的情況下的、距離d與光傳感元件30的輸出(傳感信號強度)之間的關(guān)系。 另外，在圖10中示出d = 0mm(即，輸入筆60觸摸了面板表面IOOa的狀態(tài))的情況下的、 角度θ與傳感器輸出(傳感信號強度)之間的關(guān)系。此外，在圖10中示出使θ從30度變化到90度為止的情況下的結(jié)果。如圖9所示，可確認隨著距離d變大(隨著輸入筆60的筆尖離開面板表面 100a)，傳感器輸出下降。另外，如圖10所示，可確認即使使輸入筆60的角度θ在30度 90度之間變化，傳感器輸出也是在0. 4 0. 5之間大致恒定的。這樣，通過使輸入筆60形成為圖6的(b)所示的結(jié)構(gòu)，在使輸入筆60相對于液晶顯示裝置100的表面(檢測對象面)IOOa的傾斜角度在30度 90度之間進行各種各樣變化的情況下，也能在設(shè)于輸入位置之下的光傳感元件中得到大致恒定的傳感器輸出。而且，基于圖9所示的結(jié)果，在輸入筆60具有圖6的(b)所示的結(jié)構(gòu)的情況下，在識別引擎LSI71中設(shè)定為“當(dāng)傳感器輸出大于等于0.35時判定為有識別點”。由此，如圖9 所示，在距離d小于等于約1. Omm的情況下識別點被輸出，當(dāng)距離d大于約1. Omm時識別點不被輸出。此外，該識別點的判斷在使輸入筆60傾斜到30度程度的情況下也能同樣進行(參照圖10)。如上所述，在識別引擎LSI71中，設(shè)定傳感器輸出的閾值，在基于來自光傳感元件 30的信號得到了大于等于該閾值的傳感器輸出的情況下，識別引擎LSI71能將其作為識別點進行輸出。據(jù)此，能明確地進行輸入筆60觸摸了液晶顯示裝置的表面IOOa的情況與未觸摸的情況之間的識別。在圖11中示出在具有圖6的(c)所示的結(jié)構(gòu)的紅外光反射部件62d和凸透鏡64 的輸入筆60中，θ =90°的情況下的、距離d與光傳感元件30的輸出(傳感信號強度) 之間的關(guān)系。另外，在圖12中示出d = Omm(即，輸入筆60觸摸了面板表面IOOa的狀態(tài)) 的情況下的、角度θ與傳感器輸出(傳感信號強度)之間的關(guān)系。此外，在圖12中示出使 θ從30度變化到90度為止的情況下的結(jié)果。如圖11所示，可確認隨著距離d變大(隨著輸入筆60的筆尖離開面板表面 100a)，傳感器輸出下降。另外，如圖12所示，即使使輸入筆60的角度θ在30度 90度之間變化，傳感器輸出也是在0. 4 0. 6之間大致恒定的。這樣，通過使輸入筆60形成為圖6的(c)所示的結(jié)構(gòu)，在輸入筆60相對于液晶顯示裝置100的表面(檢測對象面)IOOa的傾斜角度在30度 90度之間進行各種各樣變化的情況下，也能在設(shè)于輸入位置之下的光傳感元件中得到大致恒定的傳感器輸出。而且，基于圖11所示的結(jié)果，在輸入筆60具有圖6的(c)所示的結(jié)構(gòu)的情況下， 在識別引擎LSI71中設(shè)定為“當(dāng)傳感器輸出大于等于0.35時判定為有識別點”。由此，如圖 11所示，在距離d小于等于約1. Omm的情況下識別點被輸出，當(dāng)距離d大于約1. Omm時識別點不被輸出。此外，該識別點的判斷在使輸入筆60傾斜到30度程度的情況下也能同樣進行(參照圖12)。如上所述，在識別引擎LSI71中，設(shè)定傳感器輸出的閾值，在基于來自光傳感元件 30的信號得到了大于等于該閾值的傳感器輸出的情況下，識別引擎LSI71能將其作為識別點進行輸出。據(jù)此，能明確地進行輸入筆60觸摸了液晶顯示裝置的表面IOOa的情況與未觸摸的情況之間的識別。本發(fā)明并不限定于上述的實施方式，能在權(quán)利要求所示的范圍內(nèi)進行各種變更， 適當(dāng)組合在此公開的技術(shù)方案而得到的實施方式也包含在本發(fā)明的技術(shù)范圍內(nèi)。工業(yè)上的可利用性根據(jù)本發(fā)明的觸摸面板輸入系統(tǒng)，能在光傳感器內(nèi)置型的液晶顯示裝置中進行精度更高的位置檢測。因此，本發(fā)明的觸摸面板輸入系統(tǒng)能應(yīng)用于具有觸摸面板功能的液晶顯示裝置。另外，根據(jù)本發(fā)明的觸摸面板輸入系統(tǒng)，能使用輸入筆進行精度高的輸入操作， 并使輸入的信息顯示于液晶面板上，因此能應(yīng)用于可針對拍攝的照片進行注解輸入的數(shù)碼相機、或者以可執(zhí)行的狀態(tài)內(nèi)置有繪圖軟件的電子游戲機等。附圖標(biāo)記說明10背光源11 白色 LED (光源)12 紅外 LED (光源)20液晶面板21有源矩陣基板
22相對基板23液晶層M彩色濾光片層2 紅外光透射部30光傳感元件6O輸入筆61主體部62紅外光反射部件62b紅外光反射部件62c紅外光反射部件62d紅外光反射部件63遮光部64凸透鏡71識別引擎LSI72插值軟件100觸摸面板一體型液晶顯示裝置(液晶顯示裝置)100a面板表面(檢測對象面)
權(quán)利要求
1.一種觸摸面板輸入系統(tǒng)，其特征在于，具備液晶顯示裝置，其具有液晶面板和背光源，上述液晶面板具有多個對接受的光的強度進行探測的光傳感元件，并具有通過各光傳感元件探測面板表面上的圖像而檢測從外部輸入的位置的區(qū)域傳感器功能，上述背光源具有發(fā)出紅外光的光源；以及輸入筆，其對上述液晶顯示裝置進行輸入，在上述輸入筆的頂端部設(shè)有紅外光反射部件，并且，在設(shè)于上述液晶面板中的各光傳感元件上設(shè)有紅外光透射部，上述紅外光透射部使紅外區(qū)域的光比紅外區(qū)域外的光透射得多。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的觸摸面板輸入系統(tǒng)，其特征在于，上述紅外光反射部件的頂端為凸形狀，上述凸形狀的最頂端部的曲率半徑大于等于0. 6mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的觸摸面板輸入系統(tǒng)，其特征在于，上述凸形狀的最頂端部的曲率半徑小于等于2. 0mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的觸摸面板輸入系統(tǒng)，其特征在于，上述凸形狀的最頂端部的曲率半徑為1. 5mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的觸摸面板輸入系統(tǒng)，其特征在于，上述紅外光反射部件的頂端為凹形狀的面。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的觸摸面板輸入系統(tǒng)，其特征在于，在上述凹形狀的面的一部分形成有遮光部。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的觸摸面板輸入系統(tǒng)，其特征在于，在上述凹形狀的紅外光反射部件的更頂端設(shè)有凸透鏡。
8.根據(jù)權(quán)利要求1 7中的任一項所述的觸摸面板輸入系統(tǒng)，其特征在于，上述紅外光反射部件為聚碳酸酯或者鋁。
9.一種輸入筆，其特征在于，對液晶顯示裝置進行輸入，上述液晶顯示裝置具有多個對接受的光的強度進行探測的光傳感元件，并具有通過各光傳感元件探測面板表面上的圖像而檢測從外部輸入的位置的區(qū)域傳感器功能，在上述輸入筆的頂端部設(shè)有紅外光反射部件，并且，上述紅外光反射部件為其最頂端部的曲率半徑大于等于0. 6mm的凸形狀。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的輸入筆，其特征在于，上述最頂端部的曲率半徑小于等于 2. Omm0
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的輸入筆，其特征在于，上述曲率半徑為1.5mm。
12.根據(jù)權(quán)利要求9 11中的任一項所述的輸入筆，其特征在于，上述紅外光反射部件為聚碳酸酯或者鋁。
13.一種輸入筆，其特征在于，對液晶顯示裝置進行輸入，上述液晶顯示裝置具有多個對接受的光的強度進行探測的光傳感元件，并具有通過各光傳感元件探測面板表面上的圖像而檢測從外部輸入的位置的區(qū)域傳感器功能，在上述輸入筆的頂端部設(shè)有紅外光反射部件，并且，上述紅外光反射部件的頂端為凹形狀的面。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的輸入筆，其特征在于，在上述凹形狀的面的一部分形成有遮光部。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的輸入筆，其特征在于，在上述凹形狀的紅外光反射部件的更頂端側(cè)設(shè)有凸透鏡。
16.根據(jù)權(quán)利要求13 15中的任一項所述的輸入筆，其特征在于，上述紅外光反射部件為聚碳酸酯或者鋁。
全文摘要
本發(fā)明的觸摸面板輸入系統(tǒng)包括觸摸面板一體型液晶顯示裝置(100)和對其進行輸入的輸入筆(60)。液晶顯示裝置(100)具備液晶面板(20)，其具有多個光傳感元件(30)；以及背光源(10)，其具有發(fā)出紅外光的紅色LED(12)。在液晶面板(20)中，在光傳感元件(30)上設(shè)有使紅外區(qū)域的光選擇性地透射的紅外光透射部(24a)。另外，在輸入筆(60)的頂端部設(shè)有紅外光反射部件(62)。由此，得到能進行精度高的探測的觸摸面板輸入系統(tǒng)。
文檔編號G06F3/041GK102317891SQ20098015670
公開日2012年1月11日 申請日期2009年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月24日
發(fā)明者中川敏明, 吉水敏幸, 畠雅幸, 藪田浩志 申請人:夏普株式會社