タッチパネル
【課題】 機械的強度が高く、衝撃に強い構成で、かつ入力位置を正確に検出するタッチパネルを備えた表示装置を提供する。
【解決手段】 タッチパネルを、表示装置の表示画面の正面に設けて使用する。表示画面を見ながらタッチパネルに接触して文字や図等を入力すると、接触位置に合わせて表示画面の表示が変化する。表示装置においては、ＴＦＴ群を覆うように樹脂材料でなる層間絶縁膜が設けられ、前記層間絶縁膜上に画素電極が設けられている。前記層間絶縁膜は、少なくともタッチパネルとＴＦＴ群との間に設けられる。
【解決手段】 タッチパネルを、表示装置の表示画面の正面に設けて使用する。表示画面を見ながらタッチパネルに接触して文字や図等を入力すると、接触位置に合わせて表示画面の表示が変化する。表示装置においては、ＴＦＴ群を覆うように樹脂材料でなる層間絶縁膜が設けられ、前記層間絶縁膜上に画素電極が設けられている。前記層間絶縁膜は、少なくともタッチパネルとＴＦＴ群との間に設けられる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ペン先又は指先等による入力位置を光センサーにより検出するタッチパネル
及びタッチパネルを備えた電子機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、タッチパネルには、パネル全面に感圧式、静電容量式のセンサーが形成されてお
り、パネル面をペンや指先で触れることにより、ペン先又は指先の位置をセンサーで検出
している。しかしながら、このようなタッチパネルでは、パネル全面にセンサーを設ける
ため、製造が困難であり、また、機械的な強度に問題がある。
【０００３】
そこで、上記の問題点を解消したタッチパネルとして、発光素子と受光素子とをパネル
周囲に対向して設けられた光学式（又は光電式）のタッチパネルが知られている。図８に
光学式のタッチパネルを簡単に示す。図８（Ａ）は上面図であり、図８（Ｂ）は図（Ａ）
の一点鎖線Ａ−Ａ'に沿った断面図である。
【０００４】
図８に示すように、パネル１１の１辺に発光素子１２ａ〜１２ｅがライン状に配列され
、これに対向する辺に受光素子１３ａ〜１３ｅがライン状に配列されている。パネル１１
を指で触れると、触れた位置で発光素子１２ｂからの光が遮断されるため、これと対向し
ている受光素子１３ｂの出力信号が減少する。即ち、指先が触れた位置が、出力信号が減
少した受光素子の位置として検出される。
【０００５】
しかしながら、図８の光学式タッチパネルでは、光が空気中を伝搬するため、外光の影
響を受け易い。また発光素子１２、受光素子１３の表面が汚れやすいという欠点も有する
。この欠点を改善したタッチパネルの１つが特許文献１に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平７−２５３８５３号公報
【０００７】
図９に示すように、特開平７−２５３８５３号公報では、異方性透明結晶よりなる押し
変形自在なパネル２１の側面に発光素子２２がライン状に配置され、これと対向する側面
に受光素子２３がライン状に配置されている。発光素子２２、受光素子２３がパネル２１
側面に密接して設けられているため、汚れの影響が受けにくくなっている。
【０００８】
発光素子２２からの出射光は光路イに沿って進み、受光素子２３に受光される。パネル
２１を指で押すと押された部分が歪むため、発光素子２２から出射光は光路ロに沿って進
むことになり、受光素子２３に受光されない。これにより、指で押した部分の位置が検出
できるというものである。このタッチパネルでは、発光素子の光はパネル内を進むため、
外光の影響を受けずに済む。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、図９に示した特開平７−２５３８５３号公報に記載のタッチパネルでは
、位置検出ためにパネル２１を変形しているので、例えばパネル２１を液晶パネル上面に
取り付けた場合、パネル２１の変形の影響が液晶パネルにも及ぶことになり、セルギャッ
プの維持に影響する。
【００１０】
また、上記公報ではパネル２１を変形することで、発光素子２２の出射光を反射させて
パネル外部へ導いているが、パネル２１の変形加減、即ち変形された部分の曲率半径によ
っては、光路イを進んでいた光をパネル２１外部に反射させることができず、パネル２１
内で散乱されるおそれもある。このような散乱光が生ずると、位置が正確に検出できなく
なってしまう。
【００１１】
本発明の目的は、このような欠点を解消し、光センサーを用いて位置を検出するタッチ
パネルであって、外光や汚染、機械的な衝撃に強く、かつ位置を精度良く検出できるタッ
チパネルを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上述の課題を解消するために、本発明に係るタッチパネルは、透光性材料でなる導光板
と、前記導光板の側面に受光面が対向した光センサーアレイと、前記側面と対向する側面
に出射面が対向したレンズシートと、前記レンズシートの入射面を照明する照明手段とを
有することを特徴とする。
【００１３】
また、本発明において、導光板を構成する透光性材料の屈折率は１．４〜１．７である
ことを特徴とする。
【００１４】
これは、屈折率が２1/2 に近ければ導光板側面から入射する光の入射角が９０度であっ
ても、導光板側面で屈折できるためである。即ち、導光板側面への入射角に依らず、側面
への入射光を屈折させることができるため、導光板内に効率よく光を導くことができる。
更に、導光板内に導かれた光を導光板の表面と背面の間で全反射させることができるため
である。
【００１５】
上記構成において、照明手段を出射した照明光は、レンズシートにより指向性の高い光
とされた後に、導光板の側面から入射される。入射した光は導光板内を全反射しながら対
向する側面へ進み、光センサーアレイで受光される。導光板の表面を入力ペン又は指先で
触れると、触れた位置では、光が屈折又は吸収されるため、光センサーアレイの受光光量
が減少する。光センサーアレイで、この受光光量の変化が電気的に検出される。
【発明の効果】
【００１６】
本発明のタッチパネルは、入力部分に電気的な配線がないため、衝撃に強い。
また、レンズシートにより照明手段からの照明光を指向性の高い光にしてから、導光板内
へ入射させるため、入力位置を高精度に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明のタッチパネルの上面図及び断面図。
【図２】本発明の入力ペンの説明図。
【図３】本発明のタッチパネルの動作をしめす説明図。
【図４】本発明のタッチパネルの上面図及び断面図。
【図５】本発明のタッチパネル付きの液晶表示装置の模式図。
【図６】ＥＬ表示装置の上面図及び断面図。
【図７】本発明のタッチパネルを搭載した情報端末の説明図。
【図８】従来例のタッチパネルの説明図。
【図９】従来例のタッチパネルの説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図面を用いて、 以下に、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
［実施形態１］ 図１〜図３を用いて、本実施形態を説明する。
【００１９】
図１は、本発明のタッチパネルの構成を示す図である。図１（Ａ）は上面図であり、図
１（Ｂ）は図（Ａ）の一点鎖線Ｘ−Ｘ'に沿った断面図である。本発明のタッチパネル１
００のパネル面は、透光性材料でなる導光板１０１で形成されている。導光板１０１の側
面１０１ｙｂには、Ｙ軸方向の位置（Ｙ座標）を検知するための光センサーアレイ１１０
が密接して設けられている。側面１０１ｙｂに対向する側面１０１ｙａに沿ってプリズム
レンズシート１１１が設けられており、プリズムレンズシート１１１の出射面は側面１０
１ｙａと対向している。更に、照明装置１１２がプリズムレンズシート１１１の入射面に
対向して設けられている。
【００２０】
一点鎖線Ｙ−Ｙ'に沿った断面構造も図１（Ｂ）と同じであり、導光板１０１の側面１
０１ｘｂには、Ｘ軸方向の位置（Ｘ座標）を検知するための光センサーアレイ１２０が密
接して設けられている。側面１０１ｘｂに対向する側面１０１ｘａと対向して、プリズム
レンズシート１２１が設けられている。プリズムレンズシート１２１の入射面に対向して
、照明装置１２２が設けられている。
【００２１】
本発明において、導光板１０１は透光性材料で形成される。本発明では、透光性材料と
は、可視光に対する透過率（又は全光線透過率）が８０％以上、好ましくは８５％以上で
あることを指す。また、本発明では、導光板１０１を形成する透光性材料の屈折率は１．
４〜１．７とする。
【００２２】
このような透光性材料としては、石英ガラスやほうけい酸ガラス等の無機ガラス（屈折
率１．４２〜１．７、透過率９０〜９１％）や、樹脂材料（プラスチック）を用いること
ができる。プラスチックとしては、メタクリル樹脂（具体的はポリメチルメタクリレート
（屈折率１．４９、透過率９２〜９３％））、ポリカーボネート（屈折率１．５９、透過
率８７〜９０％）、ポリスチレン（屈折率１．５９、透過率８８〜９０％）、ポリアリレ
ート（屈折率１．６１、透過率８０％）、ポリ−４−メチルペンテンー１（屈折率１．４
６、透過率９０％）、ＡＳ樹脂［アクリロニトリル・スチレン共重合体］（屈折率１．５
７、透過率９０％）、ＭＳ樹脂［メチルメタクレート・スチレン共重合体］（屈折率１．
５６、透過率９０％）等を用いることができ、またこれら樹脂材料を混合した透光性材料
を用いることもできる。
【００２３】
なお、本発明では、屈折率はＮａのＤ線（５８９．３ｎｍ）を用いた空気中での屈折率
とする。特に、プラスチックの屈折率や透過率はＪＩＳＫ７１０５に記載された屈折率測
定法及び全光線透過率測定法に基づいて測定された値で定義される。
【００２４】
また、導光板１０１の厚さは０．１〜１０ｍｍ、好ましくは３〜７ｍｍとする。これは
あまり薄いと導光板側面１０１ｘａ、１０１ｙａから光を入射させることが困難になり、
照明装置１１２、１２２の光利用効率を低下させてしまうためである。厚くなると、表面
１０１ａや背面１０１ｂから入射した光が導光板１０１内を拡散してしまい、位置検出の
精度を低下させてしまうからである。
【００２５】
プリズムレンズシート１１１、１２１は照明装置１１２、１２２からの照明光の指向性
を高める手段であり、プリズムレンズシート１１２、１２２は上記した導光板と同じ透光
性材料で形成することができる。図３（Ａ）に示すように、プリズムレンズシート１１１
の出射側には、三角柱状（三角プリズム状）の凸部１１１ａが連続して形成されている。
プリズムレンズシート１２１もシート１１１と同じ構成である。
【００２６】
図１（Ｂ）に示すように、照明装置１１２は光源１１３と、反射シート１１４を有する
。光源１１３からの出射光を有効利用するため、反射シート１１４で光源１１３の出射側
以外を覆っている。光源１１３としては、液晶パネルのバックライトに用いられている蛍
光管や発光ダイオード（ＬＥＤ）を用いることができる。ここでは、省電力化のため、光
源１１３としてＬＥＤランプをライン状に配列した光源を用いる。照明装置１２２の構成
は照明装置１１２と同じである。
【００２７】
光センサーアレイ１１０、１２０は光起電力効果又は光伝導効果を利用した光センサー
が、アレイ状（ライン状）に配列されている。フォトダイオード、フォトトランジスタ、
ＣｄＳセル、ＣｄＳｅセル等の光センサー素子をアレイ状に配列したものや、一次元のイ
メージセンサー、例えばＣＣＤ［Charge Coupled Device］、ＢＢＤ［Bucket Bridge Dev
ice］、ＣＩＤ［Charge Injection Device］
、ＣＰＤ［Charge Priming Device］やＭＯＳ型イメージセンサー等を用いることができ
る。
【００２８】
また、汚染や外光の影響をなくすため、光センサーアレイ１１０、１２０は導光板１０
１の側面１０１ｘｂ、１０１ｙｂに密着している。また、光センサーアレイ１１０、１２
０に光を確実に導くため、導光板１０１と光センサーアレイ１１０、１２０の受光素子又
は受光画素の隙間は、導光板１０１よりも屈折率の高い透光性樹脂で埋められている。
【００２９】
図２（Ａ）に示すように、本発明のタッチパネルセンサーは入力ペン１４０を備えてい
る。入力ペンの導光板１０１と接触する先端部分は透光性材料で形成され、かつその屈折
率は導光板１０２の屈折率と同じかそれ以上とする。ここでは、製造方法の簡単化のため
、入力ペン１４０全体を導光板１０１よりも高い屈折率の透光性材料で形成し、ペン全体
を導光部とした。
【００３０】
入力ペン１４０の先端を形成する透光性材料としては、上述した導光板１０１を形成す
る材料から適宜に選択することができる。例えば、ポリメチルメタクリレート（屈折率１
．４９）で導光板１０１を形成し、ポリカーボネート（屈折率１．５９）で入力ペン１４
０を形成することができる。
【００３１】
また、入力ペン１４０のペン先が導光板１０１表面１０１ａと密着しやすいように、入
力ペン１４０の先端は適度な弾力性があるほうが好ましく、この点から、ガラスよりも樹
脂材料のほうが好ましい。
【００３２】
以下、図３を用いて、本発明のタッチパネルの動作を説明する。図３（Ａ）はパネルの
部分的な上面図であり、図３（Ｂ）、（Ｃ）は断面図である。なお、図３（Ａ）において
、１１０ｙａ〜ｙｃは光センサーアレイ１１０の単位センサーであり、例えば１つのフォ
トダイオード素子、１次元センサーの１画素に対応する。これら単位センサー１１０ｙａ
〜１１０ｙｃの受光光量の変化を電気的に検出することにより、Ｙ軸方向の入力位置が検
出される。光センサーアレイ１２０の構造もアレイ１１０と同じである。
【００３３】
照明装置１１２から出射した光２０１はプリズムレンズシート１１１の受光面を照明し
、プリズムレンズシート１１１へ入射する。プリズムレンズシート１１１において、凸部
１１１ａのプリズムの作用により、入射した光はＹ軸方向に集光され、広がり角が小さい
光２０２として出射する。即ち、光２０１のプリズムシート１１１への入射角は不規則で
あるが、凸部１１１ａの斜面で屈折されることで、光２０２はＹ軸方向に集光され、Ｘ軸
方向への指向性が高められている。
この結果、導光板１０１に入射した光２０３は、導光板１０１内でＹ軸方向に広がること
なくＸ軸に沿って伝搬させることができる。
【００３４】
他方、プリズムレンズシート１１１によって光２０２はＺ軸方向（導光板の膜厚方向）
に集光されないが、導光板１０１の屈折率が１．４〜１．７であるため、導光板１０１の
側面１０１ｙａへの入射光の入射角が９０度に近くとも、光２０２を側面１０１ｙｂで屈
折させて、導光板１０１内部に導くことができる。
【００３５】
空気よりも導光板１０１の屈折率が高いため、図３（Ｂ）で実線に示すように、導光板
１０１内に入射した光２０３は表面１０１ａと背面１０１ｂとの間で全反射されながら、
側面１０１ｙａから側面１０１ｙｂへ伝搬する。
【００３６】
上述したように、プリズムレンズシート１１１によって、光２０２はＺ軸方向（導光板
の膜厚方向）には集光されていない。これにより、光２０２の導光板１０１への入射角が
不規則になるので、図３（Ｂ）で実線に示すように、光２０３は不規則な反射角で全反射
されるので、導光板表面１０１ａのあらゆ場所で光２０３が反射されている。即ち、この
構成によって、（後述するが）、光２０３が導光板１０１の表面１０１ａの特定位置だけ
で反射されることがないので、位置を確実に検出することができる。
【００３７】
また、本発明では、プリズムレンズシート１１１により光２０３をＸ軸方向に指向性の
強い光にしたため、ある特定の凸部１１１ａから出射した光のほとんどを光センサーアレ
イ１１０の特定の単位センサーに受光させることができる。即ち、その凸部１１１ａと対
向している単位センサに殆ど受光させることができるので、位置を精度良く検出すること
ができる。
【００３８】
また、導光板１０１の表面１０１ａ（背面１０１ｂ）から入射した外光は、背面１０１
ｂ（表面１０１ａ）へ出射して、導光板１０１内を拡散することが殆どないので、光セン
サーアレイ１１０、１２０に影響を与えることがない。
【００３９】
なお、レンズシートはプリズムレンズシート１１１、１２１のように、入射角の異なる
光を所定の１方向に集光する作用があればよく、凸部の形状が半円柱状のレンチキュラー
レンズシートを用いても同様の効果を得ることができる。
【００４０】
図３（Ａ）、（Ｂ）を用いて、照明装置１１２からの照明光２０１が光センサーアレイ
１１０に受光される過程を説明したが、照明装置１２２からの照明光が光センサーアレイ
１２０に受光される過程も同様であり、光の伝搬方向がＹ軸方向である点が異なる。
【００４１】
照明装置１２２からの照明光はプリズムレンズシート１２１によりＸ軸方向に集光され
、Ｚ軸方向には集光されていないＹ軸方向に直進する指向性の高い光にされて、プリズム
レンズシート１２１から出射する。出射した光は導光板１０１の側面１０１ｘａに入射し
、全反射しながら導光板１０１内を伝搬して側面１０１ｘｂから出射し、光センサーアレ
イ１２０で受光される。
【００４２】
位置を入力する場合には、図３（Ｃ）に示すように、入力ペン１４０で導光板１０１の
表面１０１ａを触れる。入力ペン１４０は導光板１０１よりも屈折率が高いため、ペン１
４０が触れている箇所では光２０３の殆どが屈折される。屈折された光２０４は入力ペン
１４０内に入射するため、光センサーアレイ１１１の単位センサー１１０ｙｂの受光光量
が減少する。この単位センサー１１０ｙｂの位置が、入力ペン１４０のペン先のＹ軸方向
の位置（Ｙ座標）として検出される。同様な原理で、Ｘ軸方向の位置も光センサーアレイ
１２０で検出される。以上により、入力ペン１４０の接触位置の２次元的な位置（Ｘ座標
、Ｙ座標）が検出される。
【００４３】
上述したように、本発明では、プリズムレンズシート１１１により、光２０２はＺ軸方
向では集光されていないので、導光板１０１に入射した光２０３は導光板の表面１０１ａ
のあらゆる位置で反射されるため、位置を確実に検出することができる。
【００４４】
このことは、導光板の表面１０１ａの特定の位置だけで光２０３が反射されていた場合
を想定すると理解できる。Ｚ軸方向に集光されていると、側面１０１ｙａ、１０１ｘａへ
の入射角が一定になって、導光板の表面１０１ａ及び背面１０１ｂでの反射角が一定にな
るので、導光板の表面１０１ａの特定の位置だけで光２０３が反射されることになる。よ
って、光２０３が反射されていない位置を入力ペン１４０で触れても、光センサーアレイ
での受光光量に変化がないので、入力位置が検出できない。
【００４５】
本発明では、プリズムレンズシート１１１から出射した光２０２は、Ｚ軸方向に集光し
ていないため、導光板側面１０１ｙａへの入射角もランダムになるので、光２０３を導光
板表面１０１ａ、背面１０１ｂのあらゆる位置で反射させることができ、入力位置を確実
に検出することができる。
【００４６】
光センサーアレイ１１０、１２０の単位センサーの受光光量の変動をより大きくするに
は、入力ペン１４０内に導かれた屈折光２０４を再び導光板１０１入射させないようにす
ることが好ましい。そのため、屈折の効果だけでなく吸収の効果を利用して、光２０３を
導光板１０１外部に導くようにすればよい。
【００４７】
この場合には、図２（ｂ）に示すように、入力ペン１４０の導光部１４１を透光性材料
で形成し、ペン尻に着色樹脂などで光吸収部１４２を形成する。光吸収部１４２は入力ペ
ンの装飾も兼ねる。図２（ｂ）の構成は入力ペン１４０の導光部の屈折率が導光板１０１
と同じ場合でも、光２０３を入力ペン１４０の導光部１４１に導き易くなる。
【００４８】
本発明において、入力ペンはペン先を含むペン軸が透光性材料で形成されていれば、光
を導光板１０１外部へ導くことができる。これを妨げない限り、入力ペンに適宜に装飾を
施すことができる。
【００４９】
また、透光性材料でなる入力ペンだけでなく、指先やペン先が着色されたもので位置入
力をすることもできる。この場合には、指先等が接触した部分で、光２０３が吸収される
ため、光センサーアレイへ到達する拡散光の強度が小さくなる。なお、ペン先を着色する
色は、照明光２０１の波長によって吸収効率が最も高くなるようにするのが望ましい。
【００５０】
［実施形態２］ 図４を用いて、本実施形態を説明する。図４において、図１〜３に示す
符号は同じ構成要素を示す。図４は、本発明のタッチパネルの構成を示す図である。図４
（Ａ）は上面図であり、図４（Ｂ）は図（Ａ）の一点鎖線Ｘ−Ｘ'に沿った断面図である
。
【００５１】
本実施形態は実施形態１の変形例である。本実施形態では、導光板１０１へ導かれた光
を光センサーアレイ１１０、１２０でより効率良く受光されるようしたものである。導光
板１０１と光センサーアレイ１１０の間に、１対のプリズムレンズシート３０１と３０２
が挿入され、導光板１０１と光センサーアレイ１１２０の間に１対のプリズムレンズシー
ト３０３と３０４が挿入されている。
【００５２】
プリズムレンズシート３０１、３０３は導光板１０１の側面１０１ｙｂ、１０１ｘｂに
密着されている。プリズムレンズシート３０１と３０２、プリズムレンズシート３０３と
３０４はプリズム面が互いに直交するように配置されている。
【００５３】
上記の構成により、導光板１０１の側面１０１ｙｂから出射した光は、プリズムレンズ
シート３０１でＺ軸方向に集光され、次いでＹ軸方向に集光されるため、光センサーアレ
イ１１０に効率良く受光される。
【００５４】
他方、側面１０１ｘｂから出射した光はプリズムレンズシート３０３でＺ軸方向に集光
され、更にプリズムレンズシート３０４によりＸ軸方向に集光され、光センサーアレイ１
２０に受光される。
【００５５】
なお、導光板１０１の側面１０１ｙｂ、１０１ｘｂから出射される光は、それぞれプリ
ズムレンズシート１１１、１２１によりＹ軸方向、Ｘ軸方向に集光されているため、光セ
ンサーアレイ１１０、１２０の前面に設けるプリズムレンズシートはＺ軸方向に集光作用
のあるレンズシート３０１、３０３だけとすることもできる。
【００５６】
また、プリズムレンズシート３０１〜３０４の代わりに、レンチキュラーレンズシート
を設けることもできる。
【００５７】
［実施形態３］ 本実施形態は実施形態１、２のタッチパネルを備えた表示装置に関する
。
【００５８】
図５に示すように、本発明のタッチパネル１００は、液晶表示装置４００等の表示装置
の表示画面の正面に設けて使用する。導光板１０１が透光性材料で形成されているため、
導光板１０１を介して表示画面４０１を見ることができる。表示画面４０１を見ながらタ
ッチパネル１００に入力ペン１４０により文字や図等を入力すると、入力ペン１４０の位
置変化に合わせて液晶表示装置の画面が変化する。本発明の導光板１０１は入力ペン１４
０や指先の入力により殆ど変形しないため、下側の液晶表示装置の画面に物理的な力を加
えることがない。
【００５９】
もちろん、表示装置としては液晶表示装置の他の表示装置でもよく、プラズマディスプ
レイ、ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）ディスプレイ等、他の平板型のディスプレイや
、ＣＲＴでもよい。
【００６０】
また、本発明のタッチパネルは表示装置と組合せなくとも、タブレットとして用いるこ
ともできる。
【００６１】
［実施形態４］ 実施形態３は液晶表示装置について説明したが、本実施形態では、本発
明のタッチパネルと組み合わせて使用されるＥＬ表示装置について説明する。
【００６２】
図６（Ａ）はＥＬ表示装置の上面図である。図６（Ａ）において、１０は基板、１１は
画素部、１２はソース側駆動回路、１３はゲート側駆動回路であり、それぞれの駆動回路
は配線１４〜１６によってＦＰＣ１７に接続され、外部の回路や電源に接続されている。
【００６３】
画素部を囲むようにして、好ましくは駆動回路及び画素部を囲むようにして、シーリン
グ材（ハウジング材ともいう）１８が接着剤１９によって基板１０に固着されて、基板１
０との間に密閉空間２０が形成されている。このとき、ＥＬ素子は完全に前記密閉空間に
封入された状態となり、外気から完全に遮断される。
【００６４】
さらに、シーリング材１８と基板１０との間の密閉空間２０には不活性ガス（アルゴン
、ヘリウム、窒素等）を充填しておいたり、酸化バリウム等の乾燥剤を設けておくことが
望ましい。これによりＥＬ素子の水分等による劣化を抑制することが可能である。
【００６５】
図６（Ｂ）は本実施例のＥＬ表示装置の断面構造であり、基板１０、下地膜２１の上に
駆動回路用ＴＦＴ（ここではｎチャネル型ＴＦＴとｐチャネル型ＴＦＴを組み合わせたＣ
ＭＯＳ回路を図示している。）２２及び画素部用ＴＦＴ２３（ここではＥＬ素子への電流
を制御するＴＦＴだけ図示している。）が形成されている。これらのＴＦＴは公知の構造
（トップゲート構造またはボトムゲート構造）を用いれば良い。
【００６６】
駆動回路用ＴＦＴ２２、画素部用ＴＦＴ２３は樹脂材料でなる層間絶縁膜（平坦化膜）
２６に覆われている。層間絶縁膜２６の上に、画素部用ＴＦＴ２３のドレインと電気的に
接続する透明導電膜でなる画素電極２７が、形成されている。
透明導電膜としては、酸化インジウムと酸化スズとの化合物（ＩＴＯと呼ばれる）または
酸化インジウムと酸化亜鉛との化合物を用いることができる。画素電極２７を覆って絶縁
膜２８が形成され、絶縁膜２８上にＥＬ層２９が形成されている。絶縁膜２８には画素電
極２７に対する開口部が形成されている。
【００６７】
ＥＬ層２９は公知のＥＬ材料（正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層または電
子注入層）を自由に組み合わせて積層構造または単層構造とすればよい。どのような構造
とするかは公知の技術を用いればよい。また、ＥＬ材料には低分子系材料と高分子系（ポ
リマー系）材料がある。低分子系材料を用いる場合は蒸着法を用いるが、高分子系材料を
用いる場合には、スピンコート法、印刷法またはインクジェット法等の簡易な方法を用い
ることが可能である。
【００６８】
例えば、シャドーマスクを用いて蒸着法によりＥＬ層を形成する。シャドーマスクを用
いて画素毎に波長の異なる発光が可能な発光層（赤色発光層、緑色発光層及び青色発光層
）を形成することで、カラー表示が可能となる。その他にも、色変換層（ＣＣＭ）とカラ
ーフィルターを組み合わせた方式、白色発光層とカラーフィルターを組み合わせた方式が
あるがいずれの方法を用いても良い。勿論、単色発光のＥＬ表示装置とすることもできる
。
【００６９】
ＥＬ層２９上に陰極３０が形成されている。陰極３０とＥＬ層２９の界面に存在する水
分や酸素は極力排除しておくことが望ましい。従って、真空中でＥＬ層２９と陰極３０を
連続成膜するか、ＥＬ層２９を不活性雰囲気で形成し、大気解放しないで陰極３０を形成
するといった工夫が必要である。例えば、マルチチャンバー方式（クラスターツール方式
）の成膜装置を用いることで上述のような成膜を可能とする。
【００７０】
陰極３０として、ＬｉＦ（フッ化リチウム）膜とＡｌ（アルミニウム）膜の積層構造を
用いる。具体的にはＥＬ層２９上に蒸着法で１ｎｍ厚のＬｉＦ（フッ化リチウム）膜を形
成し、その上に３００ｎｍ厚のアルミニウム膜を形成する。勿論、公知の陰極材料である
ＭｇＡｇ電極を用いてもよい。
【００７１】
陰極３０は３１で示される領域において配線１６に接続されている。配線１６は陰極３
０に所定の電圧を与えるための電源供給線であり、導電性ペースト材料３２を介してＦＰ
Ｃ１７に接続される。
【００７２】
３１に示された領域において、陰極３０と配線１６とを電気的に接続するために、層間
絶縁膜２６及び絶縁膜２８にコンタクトホールが形成されている。これらコンタクトホー
ルは層間絶縁膜２６のエッチング時（画素電極用コンタクトホールの形成時）や絶縁膜２
８のエッチング時（ＥＬ層形成前の開口部の形成時）
に形成しておけば良い。また、絶縁膜２８をエッチングする際に、層間絶縁膜２６まで一
括でエッチングしてもよい。この場合、層間絶縁膜２６と絶縁膜２８が同じ樹脂材料であ
れば、コンタクトホールの形状を良好なものとすることができる。
【００７３】
配線１６はシーリング材１８と基板１０との間（但し隙間は接着剤１９で塞がれている
。）を通ってＦＰＣ１７に電気的に接続されている。なお、配線１６と同様に、他の配線
１４、１５もシーリング材１８の下を通ってＦＰＣ１７に電気的に接続されている。
【００７４】
［実施形態５］ 図７を用いて、本実施形態を説明する。本実施形態は、図５に示した、
タッチパネル付きの液晶表示装置を搭載した電子機器に本発明を応用した例である。図７
にキーボードレスの情報端末機器を示す。
【００７５】
図７（Ａ）は、ｗｗｗブラウズ機能や、電子メール等の通信機能等備えた情報端末機器
１０００であり、デジタルカメラ１００１を搭載し、画面にはタッチパネル付きの液晶表
示装置１００２を用いている。
【００７６】
図７（Ｂ）は、通信機能を備えた電子手帳１１００であり、画面にはタッチパネル付き
の液晶表示装置１１０２を用いている。
【００７７】
本発明のタッチパネルの入力面は導光板でなり、きわめて単純な構造なため、物理的な
衝撃に強いので、図７に示すような携帯型の情報端末機器には好適である。
【００７８】
また、本発明は図７に示す情報端末機器だけでなく、従来タッチパネルが用いられてい
たあらゆる電子機器に応用できる。例えば、券売機、現金自動支払機（ＡＴＭ）、ファク
シミリやコピー機等のＯＡ機器等にも利用できる。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ペン先又は指先等による入力位置を光センサーにより検出するタッチパネル
及びタッチパネルを備えた電子機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、タッチパネルには、パネル全面に感圧式、静電容量式のセンサーが形成されてお
り、パネル面をペンや指先で触れることにより、ペン先又は指先の位置をセンサーで検出
している。しかしながら、このようなタッチパネルでは、パネル全面にセンサーを設ける
ため、製造が困難であり、また、機械的な強度に問題がある。
【０００３】
そこで、上記の問題点を解消したタッチパネルとして、発光素子と受光素子とをパネル
周囲に対向して設けられた光学式（又は光電式）のタッチパネルが知られている。図８に
光学式のタッチパネルを簡単に示す。図８（Ａ）は上面図であり、図８（Ｂ）は図（Ａ）
の一点鎖線Ａ−Ａ'に沿った断面図である。
【０００４】
図８に示すように、パネル１１の１辺に発光素子１２ａ〜１２ｅがライン状に配列され
、これに対向する辺に受光素子１３ａ〜１３ｅがライン状に配列されている。パネル１１
を指で触れると、触れた位置で発光素子１２ｂからの光が遮断されるため、これと対向し
ている受光素子１３ｂの出力信号が減少する。即ち、指先が触れた位置が、出力信号が減
少した受光素子の位置として検出される。
【０００５】
しかしながら、図８の光学式タッチパネルでは、光が空気中を伝搬するため、外光の影
響を受け易い。また発光素子１２、受光素子１３の表面が汚れやすいという欠点も有する
。この欠点を改善したタッチパネルの１つが特許文献１に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平７−２５３８５３号公報
【０００７】
図９に示すように、特開平７−２５３８５３号公報では、異方性透明結晶よりなる押し
変形自在なパネル２１の側面に発光素子２２がライン状に配置され、これと対向する側面
に受光素子２３がライン状に配置されている。発光素子２２、受光素子２３がパネル２１
側面に密接して設けられているため、汚れの影響が受けにくくなっている。
【０００８】
発光素子２２からの出射光は光路イに沿って進み、受光素子２３に受光される。パネル
２１を指で押すと押された部分が歪むため、発光素子２２から出射光は光路ロに沿って進
むことになり、受光素子２３に受光されない。これにより、指で押した部分の位置が検出
できるというものである。このタッチパネルでは、発光素子の光はパネル内を進むため、
外光の影響を受けずに済む。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、図９に示した特開平７−２５３８５３号公報に記載のタッチパネルでは
、位置検出ためにパネル２１を変形しているので、例えばパネル２１を液晶パネル上面に
取り付けた場合、パネル２１の変形の影響が液晶パネルにも及ぶことになり、セルギャッ
プの維持に影響する。
【００１０】
また、上記公報ではパネル２１を変形することで、発光素子２２の出射光を反射させて
パネル外部へ導いているが、パネル２１の変形加減、即ち変形された部分の曲率半径によ
っては、光路イを進んでいた光をパネル２１外部に反射させることができず、パネル２１
内で散乱されるおそれもある。このような散乱光が生ずると、位置が正確に検出できなく
なってしまう。
【００１１】
本発明の目的は、このような欠点を解消し、光センサーを用いて位置を検出するタッチ
パネルであって、外光や汚染、機械的な衝撃に強く、かつ位置を精度良く検出できるタッ
チパネルを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上述の課題を解消するために、本発明に係るタッチパネルは、透光性材料でなる導光板
と、前記導光板の側面に受光面が対向した光センサーアレイと、前記側面と対向する側面
に出射面が対向したレンズシートと、前記レンズシートの入射面を照明する照明手段とを
有することを特徴とする。
【００１３】
また、本発明において、導光板を構成する透光性材料の屈折率は１．４〜１．７である
ことを特徴とする。
【００１４】
これは、屈折率が２1/2 に近ければ導光板側面から入射する光の入射角が９０度であっ
ても、導光板側面で屈折できるためである。即ち、導光板側面への入射角に依らず、側面
への入射光を屈折させることができるため、導光板内に効率よく光を導くことができる。
更に、導光板内に導かれた光を導光板の表面と背面の間で全反射させることができるため
である。
【００１５】
上記構成において、照明手段を出射した照明光は、レンズシートにより指向性の高い光
とされた後に、導光板の側面から入射される。入射した光は導光板内を全反射しながら対
向する側面へ進み、光センサーアレイで受光される。導光板の表面を入力ペン又は指先で
触れると、触れた位置では、光が屈折又は吸収されるため、光センサーアレイの受光光量
が減少する。光センサーアレイで、この受光光量の変化が電気的に検出される。
【発明の効果】
【００１６】
本発明のタッチパネルは、入力部分に電気的な配線がないため、衝撃に強い。
また、レンズシートにより照明手段からの照明光を指向性の高い光にしてから、導光板内
へ入射させるため、入力位置を高精度に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明のタッチパネルの上面図及び断面図。
【図２】本発明の入力ペンの説明図。
【図３】本発明のタッチパネルの動作をしめす説明図。
【図４】本発明のタッチパネルの上面図及び断面図。
【図５】本発明のタッチパネル付きの液晶表示装置の模式図。
【図６】ＥＬ表示装置の上面図及び断面図。
【図７】本発明のタッチパネルを搭載した情報端末の説明図。
【図８】従来例のタッチパネルの説明図。
【図９】従来例のタッチパネルの説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図面を用いて、 以下に、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
［実施形態１］ 図１〜図３を用いて、本実施形態を説明する。
【００１９】
図１は、本発明のタッチパネルの構成を示す図である。図１（Ａ）は上面図であり、図
１（Ｂ）は図（Ａ）の一点鎖線Ｘ−Ｘ'に沿った断面図である。本発明のタッチパネル１
００のパネル面は、透光性材料でなる導光板１０１で形成されている。導光板１０１の側
面１０１ｙｂには、Ｙ軸方向の位置（Ｙ座標）を検知するための光センサーアレイ１１０
が密接して設けられている。側面１０１ｙｂに対向する側面１０１ｙａに沿ってプリズム
レンズシート１１１が設けられており、プリズムレンズシート１１１の出射面は側面１０
１ｙａと対向している。更に、照明装置１１２がプリズムレンズシート１１１の入射面に
対向して設けられている。
【００２０】
一点鎖線Ｙ−Ｙ'に沿った断面構造も図１（Ｂ）と同じであり、導光板１０１の側面１
０１ｘｂには、Ｘ軸方向の位置（Ｘ座標）を検知するための光センサーアレイ１２０が密
接して設けられている。側面１０１ｘｂに対向する側面１０１ｘａと対向して、プリズム
レンズシート１２１が設けられている。プリズムレンズシート１２１の入射面に対向して
、照明装置１２２が設けられている。
【００２１】
本発明において、導光板１０１は透光性材料で形成される。本発明では、透光性材料と
は、可視光に対する透過率（又は全光線透過率）が８０％以上、好ましくは８５％以上で
あることを指す。また、本発明では、導光板１０１を形成する透光性材料の屈折率は１．
４〜１．７とする。
【００２２】
このような透光性材料としては、石英ガラスやほうけい酸ガラス等の無機ガラス（屈折
率１．４２〜１．７、透過率９０〜９１％）や、樹脂材料（プラスチック）を用いること
ができる。プラスチックとしては、メタクリル樹脂（具体的はポリメチルメタクリレート
（屈折率１．４９、透過率９２〜９３％））、ポリカーボネート（屈折率１．５９、透過
率８７〜９０％）、ポリスチレン（屈折率１．５９、透過率８８〜９０％）、ポリアリレ
ート（屈折率１．６１、透過率８０％）、ポリ−４−メチルペンテンー１（屈折率１．４
６、透過率９０％）、ＡＳ樹脂［アクリロニトリル・スチレン共重合体］（屈折率１．５
７、透過率９０％）、ＭＳ樹脂［メチルメタクレート・スチレン共重合体］（屈折率１．
５６、透過率９０％）等を用いることができ、またこれら樹脂材料を混合した透光性材料
を用いることもできる。
【００２３】
なお、本発明では、屈折率はＮａのＤ線（５８９．３ｎｍ）を用いた空気中での屈折率
とする。特に、プラスチックの屈折率や透過率はＪＩＳＫ７１０５に記載された屈折率測
定法及び全光線透過率測定法に基づいて測定された値で定義される。
【００２４】
また、導光板１０１の厚さは０．１〜１０ｍｍ、好ましくは３〜７ｍｍとする。これは
あまり薄いと導光板側面１０１ｘａ、１０１ｙａから光を入射させることが困難になり、
照明装置１１２、１２２の光利用効率を低下させてしまうためである。厚くなると、表面
１０１ａや背面１０１ｂから入射した光が導光板１０１内を拡散してしまい、位置検出の
精度を低下させてしまうからである。
【００２５】
プリズムレンズシート１１１、１２１は照明装置１１２、１２２からの照明光の指向性
を高める手段であり、プリズムレンズシート１１２、１２２は上記した導光板と同じ透光
性材料で形成することができる。図３（Ａ）に示すように、プリズムレンズシート１１１
の出射側には、三角柱状（三角プリズム状）の凸部１１１ａが連続して形成されている。
プリズムレンズシート１２１もシート１１１と同じ構成である。
【００２６】
図１（Ｂ）に示すように、照明装置１１２は光源１１３と、反射シート１１４を有する
。光源１１３からの出射光を有効利用するため、反射シート１１４で光源１１３の出射側
以外を覆っている。光源１１３としては、液晶パネルのバックライトに用いられている蛍
光管や発光ダイオード（ＬＥＤ）を用いることができる。ここでは、省電力化のため、光
源１１３としてＬＥＤランプをライン状に配列した光源を用いる。照明装置１２２の構成
は照明装置１１２と同じである。
【００２７】
光センサーアレイ１１０、１２０は光起電力効果又は光伝導効果を利用した光センサー
が、アレイ状（ライン状）に配列されている。フォトダイオード、フォトトランジスタ、
ＣｄＳセル、ＣｄＳｅセル等の光センサー素子をアレイ状に配列したものや、一次元のイ
メージセンサー、例えばＣＣＤ［Charge Coupled Device］、ＢＢＤ［Bucket Bridge Dev
ice］、ＣＩＤ［Charge Injection Device］
、ＣＰＤ［Charge Priming Device］やＭＯＳ型イメージセンサー等を用いることができ
る。
【００２８】
また、汚染や外光の影響をなくすため、光センサーアレイ１１０、１２０は導光板１０
１の側面１０１ｘｂ、１０１ｙｂに密着している。また、光センサーアレイ１１０、１２
０に光を確実に導くため、導光板１０１と光センサーアレイ１１０、１２０の受光素子又
は受光画素の隙間は、導光板１０１よりも屈折率の高い透光性樹脂で埋められている。
【００２９】
図２（Ａ）に示すように、本発明のタッチパネルセンサーは入力ペン１４０を備えてい
る。入力ペンの導光板１０１と接触する先端部分は透光性材料で形成され、かつその屈折
率は導光板１０２の屈折率と同じかそれ以上とする。ここでは、製造方法の簡単化のため
、入力ペン１４０全体を導光板１０１よりも高い屈折率の透光性材料で形成し、ペン全体
を導光部とした。
【００３０】
入力ペン１４０の先端を形成する透光性材料としては、上述した導光板１０１を形成す
る材料から適宜に選択することができる。例えば、ポリメチルメタクリレート（屈折率１
．４９）で導光板１０１を形成し、ポリカーボネート（屈折率１．５９）で入力ペン１４
０を形成することができる。
【００３１】
また、入力ペン１４０のペン先が導光板１０１表面１０１ａと密着しやすいように、入
力ペン１４０の先端は適度な弾力性があるほうが好ましく、この点から、ガラスよりも樹
脂材料のほうが好ましい。
【００３２】
以下、図３を用いて、本発明のタッチパネルの動作を説明する。図３（Ａ）はパネルの
部分的な上面図であり、図３（Ｂ）、（Ｃ）は断面図である。なお、図３（Ａ）において
、１１０ｙａ〜ｙｃは光センサーアレイ１１０の単位センサーであり、例えば１つのフォ
トダイオード素子、１次元センサーの１画素に対応する。これら単位センサー１１０ｙａ
〜１１０ｙｃの受光光量の変化を電気的に検出することにより、Ｙ軸方向の入力位置が検
出される。光センサーアレイ１２０の構造もアレイ１１０と同じである。
【００３３】
照明装置１１２から出射した光２０１はプリズムレンズシート１１１の受光面を照明し
、プリズムレンズシート１１１へ入射する。プリズムレンズシート１１１において、凸部
１１１ａのプリズムの作用により、入射した光はＹ軸方向に集光され、広がり角が小さい
光２０２として出射する。即ち、光２０１のプリズムシート１１１への入射角は不規則で
あるが、凸部１１１ａの斜面で屈折されることで、光２０２はＹ軸方向に集光され、Ｘ軸
方向への指向性が高められている。
この結果、導光板１０１に入射した光２０３は、導光板１０１内でＹ軸方向に広がること
なくＸ軸に沿って伝搬させることができる。
【００３４】
他方、プリズムレンズシート１１１によって光２０２はＺ軸方向（導光板の膜厚方向）
に集光されないが、導光板１０１の屈折率が１．４〜１．７であるため、導光板１０１の
側面１０１ｙａへの入射光の入射角が９０度に近くとも、光２０２を側面１０１ｙｂで屈
折させて、導光板１０１内部に導くことができる。
【００３５】
空気よりも導光板１０１の屈折率が高いため、図３（Ｂ）で実線に示すように、導光板
１０１内に入射した光２０３は表面１０１ａと背面１０１ｂとの間で全反射されながら、
側面１０１ｙａから側面１０１ｙｂへ伝搬する。
【００３６】
上述したように、プリズムレンズシート１１１によって、光２０２はＺ軸方向（導光板
の膜厚方向）には集光されていない。これにより、光２０２の導光板１０１への入射角が
不規則になるので、図３（Ｂ）で実線に示すように、光２０３は不規則な反射角で全反射
されるので、導光板表面１０１ａのあらゆ場所で光２０３が反射されている。即ち、この
構成によって、（後述するが）、光２０３が導光板１０１の表面１０１ａの特定位置だけ
で反射されることがないので、位置を確実に検出することができる。
【００３７】
また、本発明では、プリズムレンズシート１１１により光２０３をＸ軸方向に指向性の
強い光にしたため、ある特定の凸部１１１ａから出射した光のほとんどを光センサーアレ
イ１１０の特定の単位センサーに受光させることができる。即ち、その凸部１１１ａと対
向している単位センサに殆ど受光させることができるので、位置を精度良く検出すること
ができる。
【００３８】
また、導光板１０１の表面１０１ａ（背面１０１ｂ）から入射した外光は、背面１０１
ｂ（表面１０１ａ）へ出射して、導光板１０１内を拡散することが殆どないので、光セン
サーアレイ１１０、１２０に影響を与えることがない。
【００３９】
なお、レンズシートはプリズムレンズシート１１１、１２１のように、入射角の異なる
光を所定の１方向に集光する作用があればよく、凸部の形状が半円柱状のレンチキュラー
レンズシートを用いても同様の効果を得ることができる。
【００４０】
図３（Ａ）、（Ｂ）を用いて、照明装置１１２からの照明光２０１が光センサーアレイ
１１０に受光される過程を説明したが、照明装置１２２からの照明光が光センサーアレイ
１２０に受光される過程も同様であり、光の伝搬方向がＹ軸方向である点が異なる。
【００４１】
照明装置１２２からの照明光はプリズムレンズシート１２１によりＸ軸方向に集光され
、Ｚ軸方向には集光されていないＹ軸方向に直進する指向性の高い光にされて、プリズム
レンズシート１２１から出射する。出射した光は導光板１０１の側面１０１ｘａに入射し
、全反射しながら導光板１０１内を伝搬して側面１０１ｘｂから出射し、光センサーアレ
イ１２０で受光される。
【００４２】
位置を入力する場合には、図３（Ｃ）に示すように、入力ペン１４０で導光板１０１の
表面１０１ａを触れる。入力ペン１４０は導光板１０１よりも屈折率が高いため、ペン１
４０が触れている箇所では光２０３の殆どが屈折される。屈折された光２０４は入力ペン
１４０内に入射するため、光センサーアレイ１１１の単位センサー１１０ｙｂの受光光量
が減少する。この単位センサー１１０ｙｂの位置が、入力ペン１４０のペン先のＹ軸方向
の位置（Ｙ座標）として検出される。同様な原理で、Ｘ軸方向の位置も光センサーアレイ
１２０で検出される。以上により、入力ペン１４０の接触位置の２次元的な位置（Ｘ座標
、Ｙ座標）が検出される。
【００４３】
上述したように、本発明では、プリズムレンズシート１１１により、光２０２はＺ軸方
向では集光されていないので、導光板１０１に入射した光２０３は導光板の表面１０１ａ
のあらゆる位置で反射されるため、位置を確実に検出することができる。
【００４４】
このことは、導光板の表面１０１ａの特定の位置だけで光２０３が反射されていた場合
を想定すると理解できる。Ｚ軸方向に集光されていると、側面１０１ｙａ、１０１ｘａへ
の入射角が一定になって、導光板の表面１０１ａ及び背面１０１ｂでの反射角が一定にな
るので、導光板の表面１０１ａの特定の位置だけで光２０３が反射されることになる。よ
って、光２０３が反射されていない位置を入力ペン１４０で触れても、光センサーアレイ
での受光光量に変化がないので、入力位置が検出できない。
【００４５】
本発明では、プリズムレンズシート１１１から出射した光２０２は、Ｚ軸方向に集光し
ていないため、導光板側面１０１ｙａへの入射角もランダムになるので、光２０３を導光
板表面１０１ａ、背面１０１ｂのあらゆる位置で反射させることができ、入力位置を確実
に検出することができる。
【００４６】
光センサーアレイ１１０、１２０の単位センサーの受光光量の変動をより大きくするに
は、入力ペン１４０内に導かれた屈折光２０４を再び導光板１０１入射させないようにす
ることが好ましい。そのため、屈折の効果だけでなく吸収の効果を利用して、光２０３を
導光板１０１外部に導くようにすればよい。
【００４７】
この場合には、図２（ｂ）に示すように、入力ペン１４０の導光部１４１を透光性材料
で形成し、ペン尻に着色樹脂などで光吸収部１４２を形成する。光吸収部１４２は入力ペ
ンの装飾も兼ねる。図２（ｂ）の構成は入力ペン１４０の導光部の屈折率が導光板１０１
と同じ場合でも、光２０３を入力ペン１４０の導光部１４１に導き易くなる。
【００４８】
本発明において、入力ペンはペン先を含むペン軸が透光性材料で形成されていれば、光
を導光板１０１外部へ導くことができる。これを妨げない限り、入力ペンに適宜に装飾を
施すことができる。
【００４９】
また、透光性材料でなる入力ペンだけでなく、指先やペン先が着色されたもので位置入
力をすることもできる。この場合には、指先等が接触した部分で、光２０３が吸収される
ため、光センサーアレイへ到達する拡散光の強度が小さくなる。なお、ペン先を着色する
色は、照明光２０１の波長によって吸収効率が最も高くなるようにするのが望ましい。
【００５０】
［実施形態２］ 図４を用いて、本実施形態を説明する。図４において、図１〜３に示す
符号は同じ構成要素を示す。図４は、本発明のタッチパネルの構成を示す図である。図４
（Ａ）は上面図であり、図４（Ｂ）は図（Ａ）の一点鎖線Ｘ−Ｘ'に沿った断面図である
。
【００５１】
本実施形態は実施形態１の変形例である。本実施形態では、導光板１０１へ導かれた光
を光センサーアレイ１１０、１２０でより効率良く受光されるようしたものである。導光
板１０１と光センサーアレイ１１０の間に、１対のプリズムレンズシート３０１と３０２
が挿入され、導光板１０１と光センサーアレイ１１２０の間に１対のプリズムレンズシー
ト３０３と３０４が挿入されている。
【００５２】
プリズムレンズシート３０１、３０３は導光板１０１の側面１０１ｙｂ、１０１ｘｂに
密着されている。プリズムレンズシート３０１と３０２、プリズムレンズシート３０３と
３０４はプリズム面が互いに直交するように配置されている。
【００５３】
上記の構成により、導光板１０１の側面１０１ｙｂから出射した光は、プリズムレンズ
シート３０１でＺ軸方向に集光され、次いでＹ軸方向に集光されるため、光センサーアレ
イ１１０に効率良く受光される。
【００５４】
他方、側面１０１ｘｂから出射した光はプリズムレンズシート３０３でＺ軸方向に集光
され、更にプリズムレンズシート３０４によりＸ軸方向に集光され、光センサーアレイ１
２０に受光される。
【００５５】
なお、導光板１０１の側面１０１ｙｂ、１０１ｘｂから出射される光は、それぞれプリ
ズムレンズシート１１１、１２１によりＹ軸方向、Ｘ軸方向に集光されているため、光セ
ンサーアレイ１１０、１２０の前面に設けるプリズムレンズシートはＺ軸方向に集光作用
のあるレンズシート３０１、３０３だけとすることもできる。
【００５６】
また、プリズムレンズシート３０１〜３０４の代わりに、レンチキュラーレンズシート
を設けることもできる。
【００５７】
［実施形態３］ 本実施形態は実施形態１、２のタッチパネルを備えた表示装置に関する
。
【００５８】
図５に示すように、本発明のタッチパネル１００は、液晶表示装置４００等の表示装置
の表示画面の正面に設けて使用する。導光板１０１が透光性材料で形成されているため、
導光板１０１を介して表示画面４０１を見ることができる。表示画面４０１を見ながらタ
ッチパネル１００に入力ペン１４０により文字や図等を入力すると、入力ペン１４０の位
置変化に合わせて液晶表示装置の画面が変化する。本発明の導光板１０１は入力ペン１４
０や指先の入力により殆ど変形しないため、下側の液晶表示装置の画面に物理的な力を加
えることがない。
【００５９】
もちろん、表示装置としては液晶表示装置の他の表示装置でもよく、プラズマディスプ
レイ、ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）ディスプレイ等、他の平板型のディスプレイや
、ＣＲＴでもよい。
【００６０】
また、本発明のタッチパネルは表示装置と組合せなくとも、タブレットとして用いるこ
ともできる。
【００６１】
［実施形態４］ 実施形態３は液晶表示装置について説明したが、本実施形態では、本発
明のタッチパネルと組み合わせて使用されるＥＬ表示装置について説明する。
【００６２】
図６（Ａ）はＥＬ表示装置の上面図である。図６（Ａ）において、１０は基板、１１は
画素部、１２はソース側駆動回路、１３はゲート側駆動回路であり、それぞれの駆動回路
は配線１４〜１６によってＦＰＣ１７に接続され、外部の回路や電源に接続されている。
【００６３】
画素部を囲むようにして、好ましくは駆動回路及び画素部を囲むようにして、シーリン
グ材（ハウジング材ともいう）１８が接着剤１９によって基板１０に固着されて、基板１
０との間に密閉空間２０が形成されている。このとき、ＥＬ素子は完全に前記密閉空間に
封入された状態となり、外気から完全に遮断される。
【００６４】
さらに、シーリング材１８と基板１０との間の密閉空間２０には不活性ガス（アルゴン
、ヘリウム、窒素等）を充填しておいたり、酸化バリウム等の乾燥剤を設けておくことが
望ましい。これによりＥＬ素子の水分等による劣化を抑制することが可能である。
【００６５】
図６（Ｂ）は本実施例のＥＬ表示装置の断面構造であり、基板１０、下地膜２１の上に
駆動回路用ＴＦＴ（ここではｎチャネル型ＴＦＴとｐチャネル型ＴＦＴを組み合わせたＣ
ＭＯＳ回路を図示している。）２２及び画素部用ＴＦＴ２３（ここではＥＬ素子への電流
を制御するＴＦＴだけ図示している。）が形成されている。これらのＴＦＴは公知の構造
（トップゲート構造またはボトムゲート構造）を用いれば良い。
【００６６】
駆動回路用ＴＦＴ２２、画素部用ＴＦＴ２３は樹脂材料でなる層間絶縁膜（平坦化膜）
２６に覆われている。層間絶縁膜２６の上に、画素部用ＴＦＴ２３のドレインと電気的に
接続する透明導電膜でなる画素電極２７が、形成されている。
透明導電膜としては、酸化インジウムと酸化スズとの化合物（ＩＴＯと呼ばれる）または
酸化インジウムと酸化亜鉛との化合物を用いることができる。画素電極２７を覆って絶縁
膜２８が形成され、絶縁膜２８上にＥＬ層２９が形成されている。絶縁膜２８には画素電
極２７に対する開口部が形成されている。
【００６７】
ＥＬ層２９は公知のＥＬ材料（正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層または電
子注入層）を自由に組み合わせて積層構造または単層構造とすればよい。どのような構造
とするかは公知の技術を用いればよい。また、ＥＬ材料には低分子系材料と高分子系（ポ
リマー系）材料がある。低分子系材料を用いる場合は蒸着法を用いるが、高分子系材料を
用いる場合には、スピンコート法、印刷法またはインクジェット法等の簡易な方法を用い
ることが可能である。
【００６８】
例えば、シャドーマスクを用いて蒸着法によりＥＬ層を形成する。シャドーマスクを用
いて画素毎に波長の異なる発光が可能な発光層（赤色発光層、緑色発光層及び青色発光層
）を形成することで、カラー表示が可能となる。その他にも、色変換層（ＣＣＭ）とカラ
ーフィルターを組み合わせた方式、白色発光層とカラーフィルターを組み合わせた方式が
あるがいずれの方法を用いても良い。勿論、単色発光のＥＬ表示装置とすることもできる
。
【００６９】
ＥＬ層２９上に陰極３０が形成されている。陰極３０とＥＬ層２９の界面に存在する水
分や酸素は極力排除しておくことが望ましい。従って、真空中でＥＬ層２９と陰極３０を
連続成膜するか、ＥＬ層２９を不活性雰囲気で形成し、大気解放しないで陰極３０を形成
するといった工夫が必要である。例えば、マルチチャンバー方式（クラスターツール方式
）の成膜装置を用いることで上述のような成膜を可能とする。
【００７０】
陰極３０として、ＬｉＦ（フッ化リチウム）膜とＡｌ（アルミニウム）膜の積層構造を
用いる。具体的にはＥＬ層２９上に蒸着法で１ｎｍ厚のＬｉＦ（フッ化リチウム）膜を形
成し、その上に３００ｎｍ厚のアルミニウム膜を形成する。勿論、公知の陰極材料である
ＭｇＡｇ電極を用いてもよい。
【００７１】
陰極３０は３１で示される領域において配線１６に接続されている。配線１６は陰極３
０に所定の電圧を与えるための電源供給線であり、導電性ペースト材料３２を介してＦＰ
Ｃ１７に接続される。
【００７２】
３１に示された領域において、陰極３０と配線１６とを電気的に接続するために、層間
絶縁膜２６及び絶縁膜２８にコンタクトホールが形成されている。これらコンタクトホー
ルは層間絶縁膜２６のエッチング時（画素電極用コンタクトホールの形成時）や絶縁膜２
８のエッチング時（ＥＬ層形成前の開口部の形成時）
に形成しておけば良い。また、絶縁膜２８をエッチングする際に、層間絶縁膜２６まで一
括でエッチングしてもよい。この場合、層間絶縁膜２６と絶縁膜２８が同じ樹脂材料であ
れば、コンタクトホールの形状を良好なものとすることができる。
【００７３】
配線１６はシーリング材１８と基板１０との間（但し隙間は接着剤１９で塞がれている
。）を通ってＦＰＣ１７に電気的に接続されている。なお、配線１６と同様に、他の配線
１４、１５もシーリング材１８の下を通ってＦＰＣ１７に電気的に接続されている。
【００７４】
［実施形態５］ 図７を用いて、本実施形態を説明する。本実施形態は、図５に示した、
タッチパネル付きの液晶表示装置を搭載した電子機器に本発明を応用した例である。図７
にキーボードレスの情報端末機器を示す。
【００７５】
図７（Ａ）は、ｗｗｗブラウズ機能や、電子メール等の通信機能等備えた情報端末機器
１０００であり、デジタルカメラ１００１を搭載し、画面にはタッチパネル付きの液晶表
示装置１００２を用いている。
【００７６】
図７（Ｂ）は、通信機能を備えた電子手帳１１００であり、画面にはタッチパネル付き
の液晶表示装置１１０２を用いている。
【００７７】
本発明のタッチパネルの入力面は導光板でなり、きわめて単純な構造なため、物理的な
衝撃に強いので、図７に示すような携帯型の情報端末機器には好適である。
【００７８】
また、本発明は図７に示す情報端末機器だけでなく、従来タッチパネルが用いられてい
たあらゆる電子機器に応用できる。例えば、券売機、現金自動支払機（ＡＴＭ）、ファク
シミリやコピー機等のＯＡ機器等にも利用できる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透光性材料でなる導光板と、
前記導光板の側面に受光面が対向した光センサーアレイと、
前記側面と対向する前記導光板の側面に出射面が対向したレンズシートと、
前記レンズシートの入射面を照明する照明手段と、
を有することを特徴とするタッチパネル。
【請求項１】
透光性材料でなる導光板と、
前記導光板の側面に受光面が対向した光センサーアレイと、
前記側面と対向する前記導光板の側面に出射面が対向したレンズシートと、
前記レンズシートの入射面を照明する照明手段と、
を有することを特徴とするタッチパネル。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１３−６９３４８（Ｐ２０１３−６９３４８Ａ）
【公開日】平成２５年４月１８日（２０１３．４．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１３−９１７１（Ｐ２０１３−９１７１）
【出願日】平成２５年１月２２日（２０１３．１．２２）
【分割の表示】特願２０１２−５１２６５（Ｐ２０１２−５１２６５）の分割
【原出願日】平成１１年９月２７日（１９９９．９．２７）
【出願人】（０００１５３８７８）株式会社半導体エネルギー研究所 (5,264)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月１８日（２０１３．４．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２５年１月２２日（２０１３．１．２２）
【分割の表示】特願２０１２−５１２６５（Ｐ２０１２−５１２６５）の分割
【原出願日】平成１１年９月２７日（１９９９．９．２７）
【出願人】（０００１５３８７８）株式会社半導体エネルギー研究所 (5,264)
【Ｆターム（参考）】
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