專利名稱：觸摸面板及帶有觸摸面板的顯示裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及觸摸面板，特別是涉及光學式觸摸面板。
背景技術：
以往，公知有將光學式檢測部件和壓敏式檢測部件重疊而成的雙層構造的觸摸面 板(例如專利文獻1)。在該觸摸面板中，光學式檢測部件處于上側(cè)(靠近操作者的一側(cè))， 壓敏式檢測部件處于下側(cè)(遠離操作者的一側(cè))。在第一階段中，用手指遮擋光學式檢測部件的光線，選擇位置。接著，在第二階段 中，保持該狀態(tài)地壓下手指，用手指按壓壓敏式檢測部件而決定輸入。通過該操作，使用者 能夠在防止由無意中手指、衣袖誤輸入的同時、連續(xù)地進行選擇和輸入操作。但是，由于上述以往的觸摸面板采用壓敏式檢測部件，因此，必須在坐標輸入?yún)^(qū)域 的表面配置透明導電膜。透明導電膜的透光性較低，耐劃傷性較差。因此，存在坐標輸入?yún)^(qū) 域的可視性變差、耐久性降低這樣的問題。專利文獻1 日本特開2009-072232號公報在以往的將光學式檢測部件和壓敏式檢測部件重疊而成的雙層構造的觸摸面板 中，必須在坐標輸入?yún)^(qū)域的表面配置透光性、耐劃傷性較低的透明導電膜。因此，可視性、耐 久性受損。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主旨如下。(1)在本發(fā)明的觸摸面板中，坐標輸入?yún)^(qū)域是由輸入選擇區(qū)域和輸入決定區(qū)域構 成的雙層構造。輸入選擇區(qū)域包括第一光學式檢測部件，輸入決定區(qū)域包括第二光學式檢 測部件。第一光學式檢測部件包括用于射出橫穿輸入選擇區(qū)域的格子狀射出光的第一發(fā)光 部、及用于接受格子狀射出光的第一受光部。第二光學式檢測部件包括用于射出橫穿輸入 決定區(qū)域的平行射出光的第二發(fā)光部、及用于接受平行射出光的第二受光部。輸入選擇區(qū) 域配置于上側(cè)(靠近操作者的一側(cè))，輸入決定區(qū)域配置于下側(cè)(遠離操作者的一側(cè))。在 輸入部件僅遮擋輸入選擇區(qū)域的格子狀射出光時，能選擇輸入部件的位置。在輸入部件進 一步遮擋輸入決定區(qū)域的平行射出光時，能決定輸入部件的位置。(2)在本發(fā)明的觸摸面板中，格子狀射出光的高度與平行射出光的高度之差為 1mm 20mmo(3)在本發(fā)明的帶有觸摸面板的顯示裝置中，在上述記載的觸摸面板上組合在坐 標輸入?yún)^(qū)域中顯示被選擇項目的顯示部件。如圖1所示，在本發(fā)明的觸摸面板10中，坐標輸入?yún)^(qū)域是由輸入選擇區(qū)域11和輸 入決定區(qū)域12構成的雙層構造。輸入選擇區(qū)域11處于上側(cè)(靠近操作者的一側(cè))，輸入決 定區(qū)域12處于下側(cè)(遠離操作者的一側(cè))。在輸入選擇區(qū)域11中設有第一光學式檢測部 件13，在輸入決定區(qū)域12中設有第二光學式檢測部件14。
在第一光學式檢測部件13中，從L字形的第一發(fā)光部15射出的、XY方向的格子 狀射出光16沿XY方向橫穿輸入選擇區(qū)域11而入射到L字形的第一受光部17。在第二光學式檢測部件14中，從I字形的第二發(fā)光部18射出的、X方向(一個方 向)的平行射出光19沿X方向橫穿輸入決定區(qū)域12而入射到I字形的第二受光部20。在第一階段中，如圖1(a)所示，輸入部件(手指、筆)21被較淺地壓下而遮擋輸入 選擇區(qū)域11的格子狀射出光16的一部分射出光16a。于是，被遮擋的射出光16a不會入射 到第一受光部17。檢測這一點而檢測出輸入選擇區(qū)域11內(nèi)的輸入部件21的XY坐標。在 第一階段中選擇輸入部件21的位置，但并未決定輸入部件21的位置。接著，在第二階段中，如圖1(b)所示，更深地壓下輸入部件21而遮擋輸入決定區(qū) 域12的平行射出光19的一部分射出光19a。于是，被遮擋的射出光19a不會入射到第二受 光部20。檢測這一點而檢測出輸入部件21到達了輸入決定區(qū)域12。此時決定輸入。在輸 入決定區(qū)域12中，不必檢測輸入部件21的XY坐標。輸入選擇區(qū)域11的格子狀射出光16的高度與輸入決定區(qū)域12的平行射出光19 的高度差h是輸入部件21從選擇輸入到?jīng)Q定輸入為止的移動距離。為了獲得操作感優(yōu)良 的觸摸面板，該高度差h優(yōu)選為Imm 20mm。如圖2所示，本發(fā)明的觸摸面板10優(yōu)選與顯示部件(液晶顯示面板等)31組合而 用作帶有觸摸面板的顯示裝置30。在該帶有觸摸面板的顯示裝置30中，由第一光學式檢測 部件13檢測到的截斷信號可用于選擇顯示于顯示部件31中的多個選擇項目中的任一個。 由第二光學式檢測部件14檢測到的截斷信號可用于決定選擇好的項目。包括本發(fā)明的觸摸面板10的帶有觸摸面板的顯示裝置30能夠與輸入部件21在 XY方向上的移動連動而切換被選擇的項目的強調(diào)顯示(顏色變更、畫框)等。因而，使用者 能夠一邊目視確認選擇的項目、一邊進行選擇行為。使用者在選擇了適當項目的時刻，能夠通過壓下輸入部件21來決定選擇的項目。 利用該方法，使用者能夠防止由不經(jīng)意中手指、衣袖誤輸入、且連續(xù)地進行選擇和輸入操 作。本發(fā)明的觸摸面板10不必在進行坐標輸入的區(qū)域的表面配置透明導電膜，因此， 顯示部件31的可視性不會變差，耐久性也較高。在包括本發(fā)明的觸摸面板10的帶有觸摸面板的顯示裝置30中，使用者能夠一邊 目視確認選擇的項目、一邊進行選擇行為。而且，能夠在選擇了適當項目的時刻、僅通過壓 下輸入部件21來決定選擇的項目。由此，使用者能夠防止由不經(jīng)意中的手指、衣袖誤輸入、 且連續(xù)地進行選擇和輸入操作。并且，本發(fā)明的觸摸面板10不必在進行坐標輸入的區(qū)域的表面配置透明導電膜， 因此，顯示部件的可視性不會變差，耐久性也較高。


圖1 (a)是本發(fā)明的觸摸面板概略圖(輸入選擇階段)，圖1 (b)是本發(fā)明的觸摸面 板概略圖(輸入決定階段)。圖2是本發(fā)明的帶有觸摸面板的顯示裝置概略圖。圖3是本發(fā)明的觸摸面板概略圖。
圖4是本發(fā)明的帶有觸摸面板的顯示裝置剖視圖。圖5是本發(fā)明的帶有觸摸面板的顯示裝置的被選擇項目例。圖6是本發(fā)明的帶有觸摸面板的顯示裝置的結(jié)構圖。圖7是到達了受光元件的光的強度分布示意圖。
具體實施例方式觸摸面板如圖3所示，在本發(fā)明的觸摸面板10中，進行坐標輸入的區(qū)域是由輸入選擇區(qū)域11和輸入決定區(qū)域12構成的雙層構造。輸入選擇區(qū)域11處于近側(cè)(靠近操作者的一側(cè))， 輸入決定區(qū)域12處于遠側(cè)(遠離操作者的一側(cè))。在輸入選擇區(qū)域11中設有第一光學式 檢測部件13，在輸入決定區(qū)域12中設有第二光學式檢測部件14。在第一階段中，較淺地壓下輸入部件(手指、筆)21，遮擋輸入選擇區(qū)域11的格子 狀射出光16的一部分射出光16a。于是，檢測出輸入選擇區(qū)域11內(nèi)的輸入部件21的XY坐 標。在該階段中選擇位置，但并未決定。接著，在第二階段中，更深地壓下輸入部件21而遮擋輸入決定區(qū)域12的平行射出 光19的一部分射出光19a。于是，檢測出輸入部件21到達了輸入決定區(qū)域12。在該階段 中決定輸入。在輸入決定區(qū)域12中，不必檢測輸入部件21的XY坐標。在優(yōu)選的實施方式中，如圖4所示，本發(fā)明的帶有觸摸面板的顯示裝置30在顯示 部件(例如液晶顯示面板)31上配置有本發(fā)明的觸摸面板10。在顯示部件31的表面，有時 為了提高耐劃傷性而配置有透明基板32。但是，透明基板32與透明導電膜不同，其透明度 較高，因此，顯示部件31的可視性幾乎不會變差。顯示部件31用于在輸入選擇區(qū)域11中顯示多個選擇項目。使用者通常將手指、 筆作為輸入部件21來選擇顯示于輸入選擇區(qū)域11中的多個選擇項目中的一個。坐標輸入?yún)^(qū)域在本發(fā)明中，“坐標輸入?yún)^(qū)域”是指利用手指、筆等輸入部件21來選擇并決定輸入 位置的坐標的區(qū)域。在本發(fā)明的觸摸面板10中，坐標輸入?yún)^(qū)域由輸入選擇區(qū)域11和輸入決定區(qū)域12 重疊而成的雙層構造構成。在輸入選擇區(qū)域11中設有第一光學式檢測部件13，在輸入決定 區(qū)域12中設有第二光學式檢測部件14。在第一光學式檢測部件13中，從L字形的第一發(fā)光部15射出的XY方向的格子狀 射出光16橫穿輸入選擇區(qū)域11，入射到L字形的第一受光部17。在第二光學式檢測部件14中，從I字形的第二發(fā)光部18射出的X方向(一個方 向)的平行射出光19橫穿輸入決定區(qū)域12，入射到I字形的第二受光部20。在本發(fā)明的觸摸面板10中，配置在其周圍的第一發(fā)光部15及第一受光部17、第 二發(fā)光部18及第二受光部20為傳感器。因此，不必在坐標輸入?yún)^(qū)域中配置透明導電性膜。 透明導電性膜的耐劃傷性較低(例如按鍵壽命為1000萬次)，透明性也較低(例如透光率 78% )。坐標輸入?yún)^(qū)域基本上是空間即可(透光率為100% )。但是，為了對使用者付與觸 摸感、或者保護顯示器不受劃傷，也可以在最下部配備透明度較高(透光率為90%以上)的透明基板32 (玻璃面板、丙烯酸面板)。顯示于坐標輸入?yún)^(qū)域的顯示部件31中的被選擇項目例如為圖5所示的鍵盤33。在使用者利用第一階段的操作選擇鍵“A”時，例如將鍵“A”著色顯示，從而能夠目視確認選 擇的選項。在利用第二階段的操作決定鍵“A”時，例如用其他的顏色將鍵“A”著色顯示、或者 亮滅顯示，從而能夠目視確認決定的選項。顯示于坐標輸入?yún)^(qū)域的顯示部件31中的被選擇項目并沒有特別的限制，能根據(jù) 銀行的ATM、車站的售票機等用途適當?shù)貨Q定。第一光學式檢測部件第一光學式檢測部件13包括第一發(fā)光部15和第一受光部17。XY方向的格子狀 射出光16從第一發(fā)光部15射出，沿XY方向橫穿輸入選擇區(qū)域11而入射到第一受光部17。在第一階段(圖1(a))中，較淺地壓下輸入部件(手指、筆)21而遮擋輸入選擇區(qū) 域11的格子狀射出光16的一部分射出光16a時，利用第一受光部17檢測截斷信號。第一發(fā)光部15只要在坐標輸入?yún)^(qū)域中生成XY方向的格子狀射出光16，就可采用 任意的部件。第一發(fā)光部15優(yōu)選在輸入選擇區(qū)域11的相鄰的兩個邊形成為L形。第一發(fā) 光部15優(yōu)選通過配置多個發(fā)光元件、或者配置結(jié)合于發(fā)光元件的光波導路(發(fā)光側(cè)光波導 路)而形成。發(fā)光元件優(yōu)選為發(fā)光二極管或者半導體激光器，更優(yōu)選為VCS EL (垂直共振腔面 發(fā)光激光器)。發(fā)光元件優(yōu)選射出近紅外區(qū)域(700nm 2500nm)的光。第一受光部17接受橫穿輸入選擇區(qū)域11后的光線(受光側(cè)光波導路)。形成第 一受光部17的受光側(cè)光波導路優(yōu)選包括多個芯體和埋設芯體的包層。芯體由折射率高于包層的材料形成。另外，芯體由在傳播的光的波長區(qū)域中透明 性較高的材料形成。形成芯體的材料優(yōu)選為圖案形成性優(yōu)良的紫外線固化樹脂。芯體寬度 例如為10 μ m 500 μ m,芯體高度例如為10 μ m 100 μ m。包層由折射率低于芯體的材料形成。芯體與包層的最大折射率差優(yōu)選為0. 01以 上，更優(yōu)選為0. 02 0. 2。形成包層的材料優(yōu)選為熱固化樹脂或者紫外線固化樹脂。芯體的根數(shù)可根據(jù)觸摸面板的大小、分辨率適當?shù)剡x擇。例如在對角為10. 4英寸 的觸摸面板的情況下，芯體的根數(shù)優(yōu)選為50根 500根。第二光學式檢測部件第二光學式檢測部件14包括第二發(fā)光部18和第二受光部20。X方向(一個方 向)的平行射出光19從第二發(fā)光部18射出，沿X方向橫穿輸入決定區(qū)域12而入射到第二 受光部20。在第二階段(圖1(b))中，更深地壓下輸入部件21而遮擋輸入決定區(qū)域12的平 行射出光19的一部分射出光19a時，利用第二受光部20檢測截斷信號。第二發(fā)光部18只要在坐標輸入?yún)^(qū)域中生成X方向的平行射出光19，就可采用任意 的部件。第二發(fā)光部18優(yōu)選在輸入決定區(qū)域12的一個邊形成為I形。第二發(fā)光部18優(yōu) 選通過配置多個發(fā)光元件、或者配置結(jié)合于發(fā)光元件的光波導路(發(fā)光側(cè)光波導路)而形 成。發(fā)光元件優(yōu)選為發(fā)光二極管或者半導體激光器，更優(yōu)選為VCSEL (垂直共振腔面發(fā)光激光器)。發(fā)光元件優(yōu)選射出近紅外區(qū)域(700nm 2500nm)的光。第二受光部20接受橫穿輸入決定區(qū)域12后的光線(受光側(cè)光波導路)。形成第 二受光部20的受光側(cè)光波導路優(yōu)選包括多個芯體和埋設芯體的包層。形成第二受光部20的受光側(cè)光波導路與形成第一受光部17的受光側(cè)光波導路不 同，不必檢測輸入部件21的XY坐標。形成第二受光部20的受光側(cè)光波導路能夠檢測由輸 入部件21產(chǎn)生的截斷信號即可，因此，芯體根數(shù)也可以少于形成第一受光部17的受光側(cè)光 波導路的芯體根數(shù)。例如在對角為10. 4英寸的觸摸面板的情況下，形成第二受光部20的 受光側(cè)光波導路的芯體根數(shù)優(yōu)選為25根 250根。帶有觸撙面板的顯示裝置在優(yōu)選的實施方式中，本發(fā)明的觸摸面板10與顯示部件31組合而可用作帶有觸 摸面板的顯示裝置30。如圖6所示，帶有觸摸面板的顯示裝置30優(yōu)選包括本發(fā)明的觸摸面 板10、對由觸摸面板10的第一受光部17和第二受光部20接受的光的強度進行檢測的受光 元件34、處理受光元件34的截斷信號的處理電路35、根據(jù)由處理電路35識別到的位置信 息顯示信息的顯示部件31。圖7是在本發(fā)明的帶有觸摸面板的顯示裝置30中由輸入部件(手指、筆)21截斷 來自第一發(fā)光部15的格子狀射出光16時(圖7(a))以及截斷來自第二發(fā)光部18的平行 射出光19時(圖7(b))的、到達了受光元件34的光的強度分布。如圖7(a)所示，在輸入部件(手指、筆)21截斷來自第一發(fā)光部15的格子狀射出 光16時，由受光元件34內(nèi)的、結(jié)合于第一受光部17的像素36獲得截斷信號(x、y)，能夠 識別輸入部件21的坐標。另外，如圖7 (b)所示，在輸入部件21截斷來自第二發(fā)光部18的平行射出光19時， 由受光元件34內(nèi)的、結(jié)合于第二受光部20的像素37獲得截斷信號(ζ)，能夠識別輸入部件 21到達了輸入決定區(qū)域12的狀況。在本發(fā)明的帶有觸摸面板的顯示裝置30中，如圖7(a)所示，截斷信號(x、y)小于 閾值時，選擇輸入部件21的位置(第一階段)。另外，如圖7(b)所示，截斷信號(ζ)小于閾 值時，決定輸入部件21的位置(第二階段)。本發(fā)明所采用的受光元件34將光信號轉(zhuǎn)換為電信號，檢測由第一受光部17及第 二受光部20接受的光的強度。作為這樣的受光元件34，能列舉出CMOS圖像傳感器、CCD圖 像傳感器。
本發(fā)明的帶有觸摸面板的顯示裝置30所采用的受光元件34的數(shù)量優(yōu)選為1個 4個。更優(yōu)選為，如圖6所示，作為受光元件34，使用將多個像素36、37排列成一列而成的 線性圖像處理器而使來自第一受光部17及第二受光部20的光波導路結(jié)合于一個受光元件 34。若這樣做，只要用一個高價的受光元件34即可，因此，能夠抑制帶有觸摸面板的顯示裝 置30的成本。處理電路35處理受光元件34的截斷信號。具體地講，作為第一處理，將表示根據(jù) 由第一光學式檢測部件13檢測到的截斷信號選擇了特定項目的信息發(fā)送到顯示部件31。另外，作為第二處理，將表示根據(jù)由第二光學式檢測部件14檢測到的截斷信號決 定了選擇項目的信息發(fā)送到顯示部件31。作為處理電路35，能列舉出CPU(中央計算處理裝置)、FPGA(現(xiàn)場可編程門陣列)。顯示部件31顯示基于由處理電路35識別到的坐標的信息。作為顯示部件31，只要能夠顯示文字、圖形，就沒有特別的限制，例如可采用液晶顯示器、等離子顯示器。以上，根據(jù)其較佳的實施方式說明了本發(fā)明，但本發(fā)明的觸摸面板及帶有觸摸面 板的顯示裝置并不限定于上述實施方式的構造。工業(yè)實用件對本發(fā)明的觸摸面板及帶有觸摸面板的顯示裝置的用途并沒有限制，但特別適合 用于像銀行的ATM、車站的售票機、店鋪的P0S、圖書館的檢索終端、OA機器的操作盤、FA機 器的操作盤等那樣由不特定的許多利用者使用的、負荷較高的機器。
權利要求
一種觸摸面板，該觸摸面板的坐標輸入?yún)^(qū)域是由輸入選擇區(qū)域和輸入決定區(qū)域構成的雙層構造，其特征在于，上述輸入選擇區(qū)域包括第一光學式檢測部件，上述輸入決定區(qū)域包括第二光學式檢測部件；上述第一光學式檢測部件包括用于射出橫穿上述輸入選擇區(qū)域的格子狀射出光的第一發(fā)光部、及用于接受上述格子狀射出光的第一受光部；上述第二光學式檢測部件包括用于射出橫穿上述輸入決定區(qū)域的平行射出光的第二發(fā)光部、及用于接受上述平行射出光的第二受光部；上述輸入選擇區(qū)域配置于上側(cè)，上述輸入決定區(qū)域配置于下側(cè)；在輸入部件僅遮擋上述輸入選擇區(qū)域的格子狀射出光時，選擇上述輸入部件的位置；在上述輸入部件進一步遮擋上述輸入決定區(qū)域的平行射出光時，決定上述輸入部件的位置。
2.根據(jù)權利要求1所述的觸摸面板，其特征在于，上述格子狀射出光的高度與上述平行射出光的高度之差為Imm 20mm。
3.一種帶有觸摸面板的顯示裝置，其特征在于，在權利要求1或2所述的觸摸面板上組合有用于在上述坐標輸入?yún)^(qū)域中顯示被選擇項 目的顯示部件。
全文摘要
本發(fā)明提供觸摸面板及帶有觸摸面板的顯示裝置。在以往的將光學式檢測部件和壓敏式檢測部件重疊而成的雙層構造的觸摸面板中，必須在坐標輸入?yún)^(qū)域的表面配置透光性、耐劃傷性較低的透明導電膜。因此，可視性、耐久性受損。本發(fā)明的坐標輸入?yún)^(qū)域由輸入選擇區(qū)域(11)和輸入決定區(qū)域(12)的雙層構造構成。輸入選擇區(qū)域包括射出格子狀射出光(16)的第一光學式檢測部件(13)。輸入決定區(qū)域包括射出平行射出光(19)的第二光學式檢測部件(14)。在輸入部件(21)僅遮擋輸入選擇區(qū)域的格子狀射出光時，能選擇輸入部件的位置。在輸入部件進一步遮擋輸入決定區(qū)域的平行射出光時，能決定輸入部件的位置。
文檔編號G06F3/042GK101989153SQ201010210138
公開日2011年3月23日 申請日期2010年6月22日 優(yōu)先權日2009年8月3日
發(fā)明者十二紀行 申請人:日東電工株式會社