专利名称：触摸面板及带有触摸面板的显示装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及触摸面板，特别是涉及光学式触摸面板。
背景技术：
以往，公知有将光学式检测部件和压敏式检测部件重叠而成的双层构造的触摸面 板(例如专利文献1)。在该触摸面板中，光学式检测部件处于上侧(靠近操作者的一侧)， 压敏式检测部件处于下侧(远离操作者的一侧)。在第一阶段中，用手指遮挡光学式检测部件的光线，选择位置。接着，在第二阶段 中，保持该状态地压下手指，用手指按压压敏式检测部件而决定输入。通过该操作，使用者 能够在防止由无意中手指、衣袖误输入的同时、连续地进行选择和输入操作。但是，由于上述以往的触摸面板采用压敏式检测部件，因此，必须在坐标输入区域 的表面配置透明导电膜。透明导电膜的透光性较低，耐划伤性较差。因此，存在坐标输入区 域的可视性变差、耐久性降低这样的问题。专利文献1 日本特开2009-072232号公报在以往的将光学式检测部件和压敏式检测部件重叠而成的双层构造的触摸面板 中，必须在坐标输入区域的表面配置透光性、耐划伤性较低的透明导电膜。因此，可视性、耐 久性受损。
发明内容
本发明的主旨如下。(1)在本发明的触摸面板中，坐标输入区域是由输入选择区域和输入决定区域构 成的双层构造。输入选择区域包括第一光学式检测部件，输入决定区域包括第二光学式检 测部件。第一光学式检测部件包括用于射出横穿输入选择区域的格子状射出光的第一发光 部、及用于接受格子状射出光的第一受光部。第二光学式检测部件包括用于射出横穿输入 决定区域的平行射出光的第二发光部、及用于接受平行射出光的第二受光部。输入选择区 域配置于上侧(靠近操作者的一侧)，输入决定区域配置于下侧(远离操作者的一侧)。在 输入部件仅遮挡输入选择区域的格子状射出光时，能选择输入部件的位置。在输入部件进 一步遮挡输入决定区域的平行射出光时，能决定输入部件的位置。(2)在本发明的触摸面板中，格子状射出光的高度与平行射出光的高度之差为 1mm 20mmo(3)在本发明的带有触摸面板的显示装置中，在上述记载的触摸面板上组合在坐 标输入区域中显示被选择项目的显示部件。如图1所示，在本发明的触摸面板10中，坐标输入区域是由输入选择区域11和输 入决定区域12构成的双层构造。输入选择区域11处于上侧(靠近操作者的一侧)，输入决 定区域12处于下侧(远离操作者的一侧)。在输入选择区域11中设有第一光学式检测部 件13，在输入决定区域12中设有第二光学式检测部件14。
在第一光学式检测部件13中，从L字形的第一发光部15射出的、XY方向的格子 状射出光16沿XY方向横穿输入选择区域11而入射到L字形的第一受光部17。在第二光学式检测部件14中，从I字形的第二发光部18射出的、X方向(一个方 向)的平行射出光19沿X方向横穿输入决定区域12而入射到I字形的第二受光部20。在第一阶段中，如图1(a)所示，输入部件(手指、笔)21被较浅地压下而遮挡输入 选择区域11的格子状射出光16的一部分射出光16a。于是，被遮挡的射出光16a不会入射 到第一受光部17。检测这一点而检测出输入选择区域11内的输入部件21的XY坐标。在 第一阶段中选择输入部件21的位置，但并未决定输入部件21的位置。接着，在第二阶段中，如图1(b)所示，更深地压下输入部件21而遮挡输入决定区 域12的平行射出光19的一部分射出光19a。于是，被遮挡的射出光19a不会入射到第二受 光部20。检测这一点而检测出输入部件21到达了输入决定区域12。此时决定输入。在输 入决定区域12中，不必检测输入部件21的XY坐标。输入选择区域11的格子状射出光16的高度与输入决定区域12的平行射出光19 的高度差h是输入部件21从选择输入到决定输入为止的移动距离。为了获得操作感优良 的触摸面板，该高度差h优选为Imm 20mm。如图2所示，本发明的触摸面板10优选与显示部件(液晶显示面板等)31组合而 用作带有触摸面板的显示装置30。在该带有触摸面板的显示装置30中，由第一光学式检测 部件13检测到的截断信号可用于选择显示于显示部件31中的多个选择项目中的任一个。 由第二光学式检测部件14检测到的截断信号可用于决定选择好的项目。包括本发明的触摸面板10的带有触摸面板的显示装置30能够与输入部件21在 XY方向上的移动连动而切换被选择的项目的强调显示(颜色变更、画框)等。因而，使用者 能够一边目视确认选择的项目、一边进行选择行为。使用者在选择了适当项目的时刻，能够通过压下输入部件21来决定选择的项目。 利用该方法，使用者能够防止由不经意中手指、衣袖误输入、且连续地进行选择和输入操 作。本发明的触摸面板10不必在进行坐标输入的区域的表面配置透明导电膜，因此， 显示部件31的可视性不会变差，耐久性也较高。在包括本发明的触摸面板10的带有触摸面板的显示装置30中，使用者能够一边 目视确认选择的项目、一边进行选择行为。而且，能够在选择了适当项目的时刻、仅通过压 下输入部件21来决定选择的项目。由此，使用者能够防止由不经意中的手指、衣袖误输入、 且连续地进行选择和输入操作。并且，本发明的触摸面板10不必在进行坐标输入的区域的表面配置透明导电膜， 因此，显示部件的可视性不会变差，耐久性也较高。
图1 (a)是本发明的触摸面板概略图(输入选择阶段)，图1 (b)是本发明的触摸面 板概略图(输入决定阶段)。图2是本发明的带有触摸面板的显示装置概略图。图3是本发明的触摸面板概略图。
图4是本发明的带有触摸面板的显示装置剖视图。图5是本发明的带有触摸面板的显示装置的被选择项目例。图6是本发明的带有触摸面板的显示装置的结构图。图7是到达了受光元件的光的强度分布示意图。
具体实施例方式触摸面板如图3所示，在本发明的触摸面板10中，进行坐标输入的区域是由输入选择区域11和输入决定区域12构成的双层构造。输入选择区域11处于近侧(靠近操作者的一侧)， 输入决定区域12处于远侧(远离操作者的一侧)。在输入选择区域11中设有第一光学式 检测部件13，在输入决定区域12中设有第二光学式检测部件14。在第一阶段中，较浅地压下输入部件(手指、笔)21，遮挡输入选择区域11的格子 状射出光16的一部分射出光16a。于是，检测出输入选择区域11内的输入部件21的XY坐 标。在该阶段中选择位置，但并未决定。接着，在第二阶段中，更深地压下输入部件21而遮挡输入决定区域12的平行射出 光19的一部分射出光19a。于是，检测出输入部件21到达了输入决定区域12。在该阶段 中决定输入。在输入决定区域12中，不必检测输入部件21的XY坐标。在优选的实施方式中，如图4所示，本发明的带有触摸面板的显示装置30在显示 部件(例如液晶显示面板)31上配置有本发明的触摸面板10。在显示部件31的表面，有时 为了提高耐划伤性而配置有透明基板32。但是，透明基板32与透明导电膜不同，其透明度 较高，因此，显示部件31的可视性几乎不会变差。显示部件31用于在输入选择区域11中显示多个选择项目。使用者通常将手指、 笔作为输入部件21来选择显示于输入选择区域11中的多个选择项目中的一个。坐标输入区域在本发明中，“坐标输入区域”是指利用手指、笔等输入部件21来选择并决定输入 位置的坐标的区域。在本发明的触摸面板10中，坐标输入区域由输入选择区域11和输入决定区域12 重叠而成的双层构造构成。在输入选择区域11中设有第一光学式检测部件13，在输入决定 区域12中设有第二光学式检测部件14。在第一光学式检测部件13中，从L字形的第一发光部15射出的XY方向的格子状 射出光16横穿输入选择区域11，入射到L字形的第一受光部17。在第二光学式检测部件14中，从I字形的第二发光部18射出的X方向(一个方 向)的平行射出光19横穿输入决定区域12，入射到I字形的第二受光部20。在本发明的触摸面板10中，配置在其周围的第一发光部15及第一受光部17、第 二发光部18及第二受光部20为传感器。因此，不必在坐标输入区域中配置透明导电性膜。 透明导电性膜的耐划伤性较低(例如按键寿命为1000万次)，透明性也较低(例如透光率 78% )。坐标输入区域基本上是空间即可(透光率为100% )。但是，为了对使用者付与触 摸感、或者保护显示器不受划伤，也可以在最下部配备透明度较高(透光率为90%以上)的透明基板32 (玻璃面板、丙烯酸面板)。显示于坐标输入区域的显示部件31中的被选择项目例如为图5所示的键盘33。在使用者利用第一阶段的操作选择键“A”时，例如将键“A”着色显示，从而能够目视确认选 择的选项。在利用第二阶段的操作决定键“A”时，例如用其他的颜色将键“A”着色显示、或者 亮灭显示，从而能够目视确认决定的选项。显示于坐标输入区域的显示部件31中的被选择项目并没有特别的限制，能根据 银行的ATM、车站的售票机等用途适当地决定。第一光学式检测部件第一光学式检测部件13包括第一发光部15和第一受光部17。XY方向的格子状 射出光16从第一发光部15射出，沿XY方向横穿输入选择区域11而入射到第一受光部17。在第一阶段(图1(a))中，较浅地压下输入部件(手指、笔)21而遮挡输入选择区 域11的格子状射出光16的一部分射出光16a时，利用第一受光部17检测截断信号。第一发光部15只要在坐标输入区域中生成XY方向的格子状射出光16，就可采用 任意的部件。第一发光部15优选在输入选择区域11的相邻的两个边形成为L形。第一发 光部15优选通过配置多个发光元件、或者配置结合于发光元件的光波导路(发光侧光波导 路)而形成。发光元件优选为发光二极管或者半导体激光器，更优选为VCS EL (垂直共振腔面 发光激光器)。发光元件优选射出近红外区域(700nm 2500nm)的光。第一受光部17接受横穿输入选择区域11后的光线(受光侧光波导路)。形成第 一受光部17的受光侧光波导路优选包括多个芯体和埋设芯体的包层。芯体由折射率高于包层的材料形成。另外，芯体由在传播的光的波长区域中透明 性较高的材料形成。形成芯体的材料优选为图案形成性优良的紫外线固化树脂。芯体宽度 例如为10 μ m 500 μ m,芯体高度例如为10 μ m 100 μ m。包层由折射率低于芯体的材料形成。芯体与包层的最大折射率差优选为0. 01以 上，更优选为0. 02 0. 2。形成包层的材料优选为热固化树脂或者紫外线固化树脂。芯体的根数可根据触摸面板的大小、分辨率适当地选择。例如在对角为10. 4英寸 的触摸面板的情况下，芯体的根数优选为50根 500根。第二光学式检测部件第二光学式检测部件14包括第二发光部18和第二受光部20。X方向(一个方 向)的平行射出光19从第二发光部18射出，沿X方向横穿输入决定区域12而入射到第二 受光部20。在第二阶段(图1(b))中，更深地压下输入部件21而遮挡输入决定区域12的平 行射出光19的一部分射出光19a时，利用第二受光部20检测截断信号。第二发光部18只要在坐标输入区域中生成X方向的平行射出光19，就可采用任意 的部件。第二发光部18优选在输入决定区域12的一个边形成为I形。第二发光部18优 选通过配置多个发光元件、或者配置结合于发光元件的光波导路(发光侧光波导路)而形 成。发光元件优选为发光二极管或者半导体激光器，更优选为VCSEL (垂直共振腔面发光激光器)。发光元件优选射出近红外区域(700nm 2500nm)的光。第二受光部20接受横穿输入决定区域12后的光线(受光侧光波导路)。形成第 二受光部20的受光侧光波导路优选包括多个芯体和埋设芯体的包层。形成第二受光部20的受光侧光波导路与形成第一受光部17的受光侧光波导路不 同，不必检测输入部件21的XY坐标。形成第二受光部20的受光侧光波导路能够检测由输 入部件21产生的截断信号即可，因此，芯体根数也可以少于形成第一受光部17的受光侧光 波导路的芯体根数。例如在对角为10. 4英寸的触摸面板的情况下，形成第二受光部20的 受光侧光波导路的芯体根数优选为25根 250根。带有触撙面板的显示装置在优选的实施方式中，本发明的触摸面板10与显示部件31组合而可用作带有触 摸面板的显示装置30。如图6所示，带有触摸面板的显示装置30优选包括本发明的触摸面 板10、对由触摸面板10的第一受光部17和第二受光部20接受的光的强度进行检测的受光 元件34、处理受光元件34的截断信号的处理电路35、根据由处理电路35识别到的位置信 息显示信息的显示部件31。图7是在本发明的带有触摸面板的显示装置30中由输入部件(手指、笔)21截断 来自第一发光部15的格子状射出光16时(图7(a))以及截断来自第二发光部18的平行 射出光19时(图7(b))的、到达了受光元件34的光的强度分布。如图7(a)所示，在输入部件(手指、笔)21截断来自第一发光部15的格子状射出 光16时，由受光元件34内的、结合于第一受光部17的像素36获得截断信号(x、y)，能够 识别输入部件21的坐标。另外，如图7 (b)所示，在输入部件21截断来自第二发光部18的平行射出光19时， 由受光元件34内的、结合于第二受光部20的像素37获得截断信号(ζ)，能够识别输入部件 21到达了输入决定区域12的状况。在本发明的带有触摸面板的显示装置30中，如图7(a)所示，截断信号(x、y)小于 阈值时，选择输入部件21的位置(第一阶段)。另外，如图7(b)所示，截断信号(ζ)小于阈 值时，决定输入部件21的位置(第二阶段)。本发明所采用的受光元件34将光信号转换为电信号，检测由第一受光部17及第 二受光部20接受的光的强度。作为这样的受光元件34，能列举出CMOS图像传感器、CCD图 像传感器。
本发明的带有触摸面板的显示装置30所采用的受光元件34的数量优选为1个 4个。更优选为，如图6所示，作为受光元件34，使用将多个像素36、37排列成一列而成的 线性图像处理器而使来自第一受光部17及第二受光部20的光波导路结合于一个受光元件 34。若这样做，只要用一个高价的受光元件34即可，因此，能够抑制带有触摸面板的显示装 置30的成本。处理电路35处理受光元件34的截断信号。具体地讲，作为第一处理，将表示根据 由第一光学式检测部件13检测到的截断信号选择了特定项目的信息发送到显示部件31。另外，作为第二处理，将表示根据由第二光学式检测部件14检测到的截断信号决 定了选择项目的信息发送到显示部件31。作为处理电路35，能列举出CPU(中央计算处理装置)、FPGA(现场可编程门阵列)。显示部件31显示基于由处理电路35识别到的坐标的信息。作为显示部件31，只要能够显示文字、图形，就没有特别的限制，例如可采用液晶显示器、等离子显示器。以上，根据其较佳的实施方式说明了本发明，但本发明的触摸面板及带有触摸面 板的显示装置并不限定于上述实施方式的构造。工业实用件对本发明的触摸面板及带有触摸面板的显示装置的用途并没有限制，但特别适合 用于像银行的ATM、车站的售票机、店铺的P0S、图书馆的检索终端、OA机器的操作盘、FA机 器的操作盘等那样由不特定的许多利用者使用的、负荷较高的机器。
权利要求
一种触摸面板，该触摸面板的坐标输入区域是由输入选择区域和输入决定区域构成的双层构造，其特征在于，上述输入选择区域包括第一光学式检测部件，上述输入决定区域包括第二光学式检测部件；上述第一光学式检测部件包括用于射出横穿上述输入选择区域的格子状射出光的第一发光部、及用于接受上述格子状射出光的第一受光部；上述第二光学式检测部件包括用于射出横穿上述输入决定区域的平行射出光的第二发光部、及用于接受上述平行射出光的第二受光部；上述输入选择区域配置于上侧，上述输入决定区域配置于下侧；在输入部件仅遮挡上述输入选择区域的格子状射出光时，选择上述输入部件的位置；在上述输入部件进一步遮挡上述输入决定区域的平行射出光时，决定上述输入部件的位置。
2.根据权利要求1所述的触摸面板，其特征在于，上述格子状射出光的高度与上述平行射出光的高度之差为Imm 20mm。
3.一种带有触摸面板的显示装置，其特征在于，在权利要求1或2所述的触摸面板上组合有用于在上述坐标输入区域中显示被选择项 目的显示部件。
全文摘要
本发明提供触摸面板及带有触摸面板的显示装置。在以往的将光学式检测部件和压敏式检测部件重叠而成的双层构造的触摸面板中，必须在坐标输入区域的表面配置透光性、耐划伤性较低的透明导电膜。因此，可视性、耐久性受损。本发明的坐标输入区域由输入选择区域(11)和输入决定区域(12)的双层构造构成。输入选择区域包括射出格子状射出光(16)的第一光学式检测部件(13)。输入决定区域包括射出平行射出光(19)的第二光学式检测部件(14)。在输入部件(21)仅遮挡输入选择区域的格子状射出光时，能选择输入部件的位置。在输入部件进一步遮挡输入决定区域的平行射出光时，能决定输入部件的位置。
文档编号G06F3/042GK101989153SQ201010210138
公开日2011年3月23日 申请日期2010年6月22日 优先权日2009年8月3日
发明者十二纪行 申请人:日东电工株式会社