位置検出装置及び電気光学装置
【課題】光学式の位置検出手段を低コストに構成する。
【解決手段】位置検出装置１００は、多角形状に構成された検出平面範囲１０Ｒ内において対象物体の平面位置を光学的に検出するための装置であり、第１の位置検出光Ｌ２ａを放出する第１の位置検出用光源１２Ａと、第２の位置検出光Ｌ２ｂを放出する第２の位置検出用光源１２Ｂと、第１の位置検出光を内部に採り込む第１の光入射面１３ａ、第２の位置検出光を内部に採り込む第２の光入射面１３ｂ並びに内部を伝搬する第１の位置検出光及び第２の位置検出光を出射し第１の光入射面及び第２の光入射面と隣接するとともに交差する光出射面１３ｓを有する導光板１３と、導光板に対し第１の位置検出光及び第２の位置検出光の出射側に配置され、検出平面範囲に向けられた受光部１５ａを備え、検出平面範囲の角部の外側に隣接配置された光検出器１５とを具備する。
【解決手段】位置検出装置１００は、多角形状に構成された検出平面範囲１０Ｒ内において対象物体の平面位置を光学的に検出するための装置であり、第１の位置検出光Ｌ２ａを放出する第１の位置検出用光源１２Ａと、第２の位置検出光Ｌ２ｂを放出する第２の位置検出用光源１２Ｂと、第１の位置検出光を内部に採り込む第１の光入射面１３ａ、第２の位置検出光を内部に採り込む第２の光入射面１３ｂ並びに内部を伝搬する第１の位置検出光及び第２の位置検出光を出射し第１の光入射面及び第２の光入射面と隣接するとともに交差する光出射面１３ｓを有する導光板１３と、導光板に対し第１の位置検出光及び第２の位置検出光の出射側に配置され、検出平面範囲に向けられた受光部１５ａを備え、検出平面範囲の角部の外側に隣接配置された光検出器１５とを具備する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は位置検出装置及び電気光学装置に係り、特に、対象物体の平面位置を光学的に検出するための位置検出装置の構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、タッチパネルと呼ばれる、平面位置を検出するための位置検出装置がモニタ画面の操作を行うために使用され、このタッチパネルの種類としては、通常、抵抗膜方式、超音波方式、静電容量方式、光学式などが知られている。抵抗膜方式は低コストであるが静電容量方式とともに透過率が低く、超音波方式や静電容量方式は高い応答速度を有するが、耐環境性が低い。これに対して、光学式は耐環境性、透過率、応答速度をそれぞれ高くすることができるという特徴がある。（例えば、以下の特許文献１及び２参照）。
【特許文献１】特開２００４−２９５６４４号公報
【特許文献２】特開２００４−３０３１７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、前述の光学式タッチパネルでは、表示画面の近傍に、検出すべき位置座標の分解能に対応する多数の光源及び光検出器或いは光スイッチや導光構造などを配列させる必要があるので、光学素子の数が多くなるために高い製造コストを負担しなければならないという問題点がある。
【０００４】
そこで、本発明は上記問題点を解決するものであり、光学式の位置検出手段を低コストに構成できる位置検出装置、及び、これを用いた電気光学装置（表示装置）を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
斯かる実情に鑑み、本発明の位置検出装置は、多角形状に構成された検出平面範囲内において対象物体の平面位置を光学的に検出するための位置検出装置であって、第１の位置検出光を放出する第１の位置検出用光源と、第２の位置検出光を放出する第２の位置検出用光源と、前記第１の位置検出光を内部に採り込む第１の光入射面、前記第２の位置検出光を内部に採り込む第２の光入射面、並びに、当該第１の光入射面及び前記第２の光入射面と隣接するとともに交差し、内部を伝搬する前記第１の位置検出光及び前記第２の位置検出光を出射する光出射面、を有する導光板と、該導光板に対し前記第１の位置検出光及び前記第２の位置検出光の出射側に配置され、前記検出平面範囲に向けられた受光部を備え、前記検出平面範囲の角部の外側に隣接配置された光検出器と、を具備する。
【０００６】
この発明によれば、第１の位置検出光及び第２の位置検出光が導光板の光出射面から出射され、これが導光板の第１の位置検出光及び第２の位置検出光の出射側に配置された対象物体によって反射されると、この反射光が光検出器によって検出される。対象物体によって反射される第１の位置検出光及び第２の位置検出光の導光板の内部を伝搬する距離（第１の光入射面及び第２の光入射面から入射した後光出射面から出射するまでの距離）は、導光板の光出射側の対象物体の平面位置によって変化する。したがって光検出器により第１の位置検出光と第２の位置検出光を検出することにより、両位置検出光の光量比や位相差等に基づいて対象物体の平面位置の情報を取得することが可能になる。
【０００７】
本発明では、第１の位置検出光と第２の位置検出光を導光板の光出射面より面状に並行して出射させることで上記のように対象物体の平面位置の情報を取得可能に構成されるので、検出平面範囲に沿って多数の光学素子、光スイッチ、導光構造、光検出器等を配列させる必要がなくなることから、低コストに位置検出装置を構成することができる。
【０００８】
また、光検出器は、その受光部が検出平面範囲を向いた姿勢で、多角形状の検出平面範囲の角部の外側に隣接配置されることにより、光検出器の検出可能角度範囲が狭い場合でも、或いは、光検出器の受光部を検出平面範囲から離間させなくても、検出平面範囲内のいずれの位置から入射する反射光でも検出することが可能になる。したがって、光検出器の検出可能角度範囲に対する制約が小さくなり、光検出器の数の低減、光検出器の入手コストの低減や選択範囲の拡大を図ることができるとともに、光検出器を検出平面範囲に接近して配置することができるので、検出平面範囲の外側に広がる額縁領域の縮小が可能となり、位置検出器の小型化を図ることができる。
【０００９】
本発明の一の態様においては、前記導光板において前記第１の光入射面と前記第２の光入射面は互いに対向する位置に設けられ、前記第１の位置検出用光源と前記第２の位置検出用光源は前記導光板を挟んで互いに対向する位置に配置される。このようにすると、第１の位置検出光と第２の位置検出光とが互いに対向する位置から互いに逆向きに導光板の内部を伝搬することとなるので、対象物体の平面位置に応じた第１の位置検出光の内部伝搬距離と第２の位置検出光の内部伝搬距離とが互いに相補的な関係（一方が増大すれば他方が減少する関係）となるため、第１の位置検出用光源と第２の位置検出用光源とを結ぶ方向の対象物体の平面位置情報を容易かつ精度良く取得することが可能になる。
【００１０】
本発明の他の態様においては、前記検出平面範囲は矩形状に構成される。検出平面範囲としては矩形状が最も一般的でありしかも好ましい。また、表示画面においても矩形状が最も一般的で好ましいため、この表示画面と対応する形状の検出平面範囲を設定することが効果的である。
【００１１】
本発明の別の態様においては、前記光検出器による前記第１の位置検出光と前記第２の位置検出光の検出値に基づいて前記対象物体の平面位置情報を求める位置情報取得手段をさらに具備する。この位置情報取得手段は、位置検出装置自体に含まれる必要はなく、例えば、位置検出装置が搭載される電子機器内の制御部（ＭＰＵ；マイクロプロセッサユニットや電子回路）によって構成されていてもよいが、位置検出装置に位置情報取得手段を設けることで、取得された位置情報をそのまま搭載されるべき電子機器に出力することができる。位置情報取得手段は、例えば、光検出器の検出信号に基づいて第１の位置検出光と第２の位置検出光の光量比、位相差などのデータを導出し、このデータから対象物体の検出平面範囲内の位置を求める。
【００１２】
次に、本発明の電気光学装置は、多角形状に構成された検出平面範囲内において対象物体の平面位置を光学的に検出するための以下の構成、（ａ）第１の位置検出光を放出する第１の位置検出用光源、（ｂ）第２の位置検出光を放出する第２の位置検出用光源、（ｃ）前記第１の位置検出光を内部に採り込む第１の光入射面と、前記第２の位置検出光を内部に採り込む第２の光入射面と、前記第１の光入射面及び前記第２の光入射面と隣接するとともに交差し、内部を伝搬する前記第１の位置検出光及び前記第２の位置検出光を出射する光出射面と、を有する導光板、（ｄ）該導光板に対し前記第１の位置検出光及び前記第２の位置検出光の出射側に配置され、前記検出平面範囲に向けられた受光部を備え、前記検出平面範囲の角部の外側に隣接配置された光検出器、を有する位置検出装置と、少なくとも一部が前記検出平面範囲と重なる表示領域を備え、前記光検出器に対して前記第１の位置検出光及び前記第２の位置検出光の進行方向とは逆側に配置された電気光学パネルと、を具備する。
【００１３】
この発明によれば、第１の位置検出光及び第２の位置検出光が導光板の光出射面から出射され、これが導光板の第１の位置検出光及び第２の位置検出光の出射側に配置された対象物体によって反射されると、この反射光が光検出器によって検出される。対象物体によって反射される第１の位置検出光及び第２の位置検出光の導光板の内部を伝搬する距離（第１の光入射面及び第２の光入射面から入射した後光出射面から出射するまでの距離）は、導光板の光出射側の対象物体の平面位置によって変化する。したがって光検出器により第１の位置検出光と第２の位置検出光を検出することにより、両位置検出光の光量比や位相差等に基づいて対象物体の平面位置の情報を取得することが可能になる。
【００１４】
本発明では、第１の位置検出光と第２の位置検出光を導光板の光出射面より面状に並行して出射させることで上記のように対象物体の平面位置の情報を取得可能に構成されるので、検出平面範囲に沿って多数の光学素子、光スイッチ、導光構造、光検出器等を配列させる必要がなくなることから、低コストに位置検出装置を構成することができる。
【００１５】
また、光検出器は、その受光部が検出平面範囲を向いた姿勢で、多角形状の検出平面範囲の角部の外側に隣接配置されることにより、光検出器の検出可能角度範囲が狭い場合でも、或いは、光検出器の受光部を検出平面範囲から離間させなくても、検出平面範囲内のいずれの位置から入射する反射光でも検出することが可能になる。したがって、光検出器の検出可能角度範囲に対する制約が小さくなり、光検出器の数の低減、光検出器の入手コストの低減や選択範囲の拡大を図ることができるとともに、光検出器を検出平面範囲に接近して配置することができるので、検出平面範囲の外側に広がる額縁領域の縮小が可能となり、位置検出器の小型化を図ることができる。
【００１６】
本発明の一の態様においては、前記電気光学パネルは前記導光板と前記光検出器の間に配置され、前記表示領域は前記第１の位置検出光及び前記第２の位置検出光を透過可能に構成されている。これによれば、電気光学パネルが導光板と光検出器の間に配置されることで、表示領域において形成される画像が導光板を介することなく電気光学装置の視認側（位置検出装置の操作側、以下同様。）から視認可能とされるので、表示画面を明瞭に表示することができる。また、導光板から出射される第１の位置検出光及び第２の位置検出光は電気光学パネルの表示領域を透過して表示画面上に出射される。
【００１７】
ただし、視認側から見て導光板の背後に電気光学パネルを配置したときに導光板が電気光学パネルの表示領域を透視可能に構成されるならば、導光板を電気光学パネルと光検出器の間に配置しても構わない。
【００１８】
本発明の他の態様においては、前記電気光学パネルは第１の基板と第２の基板の間に電気光学物質が配置されてなり、前記第１の基板には前記第２の基板の外形より周囲に張り出した基板張出部が設けられ、前記光検出器が前記基板張出部と平面的に重ねて配置される。これによれば、光検出器が基板張出部と平面的に重ねて配置されることにより、検出平面範囲の外側に光検出器を配置しても、光検出器を配置するためだけの理由から表示領域や検出平面範囲の外側にあるスペースを拡大する必要がなくなるため、光検出器の配置スペースを確保しつつ、表示領域や検出平面範囲の外側の額縁領域を低減し、装置の小型化を図ることができる。なお、上記基板張出部には電子部品若しくは配線部材が実装される場合がある。
【００１９】
本発明の別の態様においては、前記電気光学パネルは液晶パネルであり、前記電気光学装置は、照明用光源と、該照明用光源の放出する照明光を内部に採り込む光入射面及び該光入射面に隣接し交差する光出射面を備え、前記電気光学パネルと平面的に重ねて配置される照明用導光板と、をさらに具備する。なお、照明用導光板は、いわゆるバックライトとして電気光学パネルの背後（視認側とは反対側）に配置される場合に、前記導光板と電気光学パネルの間に配置されてもよく、或いは、前記導光板に対し前記電気光学パネルとは反対側に配置されてもよい。
【００２０】
本発明のさらに別の態様においては、前記光検出器による前記第１の位置検出光と前記第２の位置検出光の検出値に基づいて前記対象物体の平面位置情報を求める位置情報取得手段をさらに具備する。この位置情報取得手段は、電気光学装置自体に含まれる必要はなく、例えば、電気光学装置が搭載される電子機器内の制御部（ＭＰＵ；マイクロプロセッサユニットや電子回路）によって構成されていてもよいが、電気光学装置に位置情報取得手段を設けることで、取得された位置情報をそのまま搭載されるべき電子機器に出力することができる。位置情報取得手段は、例えば、光検出器の検出信号に基づいて第１の位置検出光と第２の位置検出光の光量比、位相差などのデータを導出し、このデータから対象物体の検出平面範囲内の位置を求める。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
次に、添付図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。
【００２２】
［第１実施形態］
図１は本発明に係る第１実施形態の位置検出装置或いは電気光学装置の構成を模式的に示す概略断面図、図２は位置検出装置或いは電気光学装置において検出平面範囲と光検出器の検出可能角度範囲との関係を示す平面図、図３は位置検出装置或いは電気光学装置の主要構成を示す分解斜視図、図４は位置検出用光源及び導光板の平面配置と光検出器の検出可能角度範囲との関係を示す平面図である。
【００２３】
なお、以下に説明する各実施形態はいずれも本発明の位置検出装置と電気光学装置のいずれにも対応するものであり、また、本発明の位置検出装置としては、各実施形態から電気光学パネル（液晶表示パネル）を取り除いた構成を採ることもできる。ただし、以下の説明では、各実施形態を単に電気光学装置と呼ぶこととする。
【００２４】
本実施形態の電気光学装置１００は、位置検出ユニット１０と、この位置検出ユニット１０に組み合わされた電気光学パネル２０とを備えている。位置検出ユニット１０は、図３及び図４に示すように、位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄを放出する位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄと、位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄが入射する光入射面１３ａ〜１３ｄを周囲の端面部に備えると共に、位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄが内部を伝搬した後に出射する光出射面１３ｓを一方の表面（図示上面）に備える導光板１３を有している。上記位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄは光入射面１３ａ〜１３ｄと対向するように配置され、好ましくは光入射面１３ａ〜１３ｄと密接するように配置される。
【００２５】
位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄは例えばＬＥＤ（発光ダイオード）等の発光素子で構成され、図示しない駆動回路から出力される駆動信号に応じて例えば赤外線である位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄを放出する。位置検出光は特に限定されないが、後述する信号処理等によって外光と区別して検出可能なものが好ましく、可視光とは波長分布が異なるか、或いは、点滅するなど変調が加えられることで発光態様が異なることが好ましい。また、指やタッチペン等の対象物体Ｏｂにより効率的に反射される波長域を有することが好ましい。例えば対象物体Ｏｂが指等の人体であれば、人体の表面で反射率の高い赤外線（特に可視光領域に近い近赤外線、例えば波長で８５０ｎｍ付近）であることが望ましい。
【００２６】
位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄは本質的に複数設けられ、相互に異なる位置から位置検出光を放出するように構成される。本発明の第１の位置検出用光源と第２の位置検出用光源は、たとえば、上記位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄのうちの任意の二つに相当する。
【００２７】
図４に示すように、導光板１３の互いに対向する光入射面１３ａと１３ｂにはそれぞれ第１の位置検出用光源１２Ａと第２の位置検出用光源１２Ｂが対向配置され、その結果、第１の位置検出用光源１２Ａと第２の位置検出用光源１２Ｂは導光板１３を挟んで互いに対向するように配置される。この構成により、図１に示すように、第１の位置検出光Ｌ２ａと第２の位置検出光Ｌ２ｂは、導光板１３の内部を図示Ｘ方向に沿って互いに逆向きに伝搬しながら、それらの伝搬方向に沿って徐々に光出射面１３ｓから出射される。
【００２８】
同様に、導光板１３の互いに対向する光入射面１３ｃと１３ｄにはそれぞれ第１の位置検出用光源１２Ｃと第２の位置検出用光源１２Ｄが対向配置され、その結果、第１の位置検出用光源１２Ｃと第２の位置検出用光源１２Ｄは導光板１３を挟んで互いに対向するように配置される。この構成により、第１の位置検出光Ｌ２ｃと第２の位置検出光Ｌ２ｄは、導光板１３の内部を図示Ｙ方向に沿って互いに逆向きに伝搬しながら、それらの伝搬方向に沿って徐々に光出射面１３ｓから出射される。
【００２９】
導光板１３はポリカーボネートやアクリル樹脂等の透明な樹脂材料で構成されることが好ましい。また、図示例では平面視矩形状で全体として平板状に構成されている。導光板１３は四つの端面がそれぞれ上記光入射面１３ａ〜１３ｄとなっており、これらの光入射面１３ａ〜１３ｄに一つずつ上記位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄ（の光放出部）が対向配置されている。
【００３０】
上記光出射面１３ｓ又はこの光出射面１３ｓの反対側の背面１３ｔには図示しない表面凹凸構造、プリズム構造、散乱層などが設けられ、このような光散乱構造によって、光入射面１３ａ〜１３ｄから入射して内部を伝搬する光は、その伝搬方向に進むに従って徐々に偏向されて光出射面１３ｓより出射するように構成されている。
【００３１】
導光板１３の背後には反射シート等で構成される光反射板１４が配置され、導光板１３の背面１３ｔから出射される位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄを導光板１３の内部に戻すように機能する。
【００３２】
さらに、導光板１３の光出射側には、必要に応じて、位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄの均一化を図るための光拡散板、位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄの指向性を高めるためのプリズムシート等の集光板などの光学シート１６が適宜に配置される。特に、光学シート１６としては、導光板１３の光出射面１３ｓから出射される位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄの出射角（光出射面１３ｓの法線方向との角度）が小さくなるように屈折させるための集光シートが用いられることが好ましい。これによって位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄが効率的に視認側（操作側）に出射され、高精度の、しかも安定した位置検出が可能になるように構成できる。
【００３３】
電気光学装置１００において、導光板１３の光出射側には、透過型の液晶表示体等の液晶表示パネルで構成される電気光学パネル２０が配置される。この電気光学パネル２０は、たとえば、透明な基板２１と２２をシール材２３で貼り合わせ、基板間に液晶２４を配置してなり、この液晶２４の配向状態を図示しない電極によりそれぞれ制御可能に構成した複数の画素を備えている。
【００３４】
基板２１には基板２２の外形より周囲に張り出した基板張出部２１ｔが設けられている。この基板張出部２１ｔ（の基板２２側の表面）上には駆動回路等の電子部品２５が実装されている。また、この基板張出部２１ｔには、フレキシブル配線基板（ＦＰＣ）等の配線部材２６も実装されている。ただし、基板張出部２１ｔ上には配線部材２６のみが実装されていても良く、さらには、電子部品２５と配線部材２６のいずれも実装されていなくてもよい。なお、必要に応じて基板２１及び２２の外面側には偏光板（図示せず）が配置される。表示領域２０Ｒ内に配列される各画素は上記電子部品２５などで構成される半導体ＩＣチップ等よりなる駆動回路が出力する駆動信号によって駆動され、画素ごとに所定の透過状態となるように制御される。
【００３５】
電気光学パネル２０の視認側（操作側）には光透過性を有する表装板３０が配置され、この表装板３０の外面（電気光学パネル２０とは反対側の面）上に光検出器１５が配置される。この光検出器１５はフォトダイオード等の受光素子で構成され、上記位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄの強度を検出可能となるように構成される。例えば、後述するように位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄが赤外線であれば、光検出器１５も赤外線に感度を有する受光素子で構成される。光検出器１５の受光感度を位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄの波長域を選択的に検出できるように選定することにより、外光などの他の光による影響を低減できる。
【００３６】
表装板３０の光検出器１５側には、電気光学装置１００を保持固定するための枠体や電気光学装置１００を搭載する電子機器の筐体などで構成される表面板３１（図１に二点鎖線で示す。）が配置され、この表面板３１には、表装板３０のうちの上記位置検出ユニット１０の検出平面範囲１０Ｒ、及び、上記電気光学パネル２０の表示領域２０Ｒを露出する開口部３１ａが設けられる。
【００３７】
ここで、上記検出平面範囲１０Ｒは、位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄが視認側（操作側）に出射される平面範囲であり、その結果、対象物体Ｏｂによる反射光が生じうる平面範囲である。図示例の場合、検出平面範囲１０Ｒは矩形状であり、四つの辺１０Ｒａ〜１０Ｒｄを備えている。辺１０Ｒａと１０Ｒｂは短辺であり、辺１０Ｒｃと１０Ｒｄは長辺である。隣接する各辺の角部の内角範囲１０ｒは９０度となっている。この内角範囲１０ｒは、本実施形態では図４に示す導光板１３の角部の内角範囲１３ｒと対応し、同一の角度範囲とされている。ただし、内角範囲１０ｒは表面板３１の開口部３１ａにより導光板１３の内角範囲１３ｒとは独立して設定することができる。
【００３８】
なお、検出平面範囲１０Ｒは図示例では表面板３１の開口部３１ａによって画成されるが、本発明はこれに限らず、導光板１３の光出射面１３ｓそのものによって規定される場合、電気光学パネル２０の位置検出光の透過領域によって規定される場合、その他の遮光部材によって規定される場合など、結果として位置検出光が視認側（操作側）に出射される範囲であれば、その形成態様は特に問わない。
【００３９】
また、上記表示領域２０Ｒは、電気光学パネル２０の表示画像が形成可能な平面範囲であり、例えば、電気光学パネル２０内において複数の画素（図示せず）が配列されている範囲である。図示例の場合、表示領域２０Ｒは四つの辺を備えた矩形状であり、上記検出平面領域１０Ｒと合同形状を有し、その位置は検出平面領域１０Ｒと平面的に完全に一致している。ただし、本発明の場合、検出平面範囲１０Ｒと表示領域２０Ｒは少なくとも一部が平面的に重なっていればよい。
【００４０】
本実施形態の電気光学パネル２０は、少なくとも表示領域２０Ｒにおいて位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄを透過可能に構成される。これは、電気光学パネル２０が導光板１３よりも視認側（操作側）に配置されているからであり、後述するように、対象物体Ｏｂの平面位置を検出するためには、位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄを対象物体Ｏｂによる操作が行われる視認側へ出射させる必要があるからである。
【００４１】
一方、電気光学パネル２０が導光板１３の視認側とは反対側に配置される場合には表示領域２０Ｒが位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄを透過するように構成されている必要は必ずしもないが、その代りに、表示領域Ｒが導光板１３を通して視認側より透視可能に構成される必要がある。
【００４２】
なお、図示例とは異なり、表装板３０や表面板３１は設けられていなくても構わない。たとえば、表装板３０が設けられずに直接電気光学パネル２０が露出した構造としてもよい。
【００４３】
光検出器１５は、図１に示すように、表面板３１の開口縁部３１ｂに取り付けられ、その受光部１５ａが検出平面範囲１０Ｒに向かう姿勢で固定されている。受光部１５ａは開口縁部３１ｂにおける検出平面範囲１０Ｒ側の開口部３１ａに臨む縁部端面に露出している。なお、図示例では、光検出器１５が開口縁部３１ｂと平面的に重ねられ、視認側（操作側）から被覆された状態とされている。これにより、外装デザインへの制約を低減することができる。
【００４４】
図２に示すように、本実施形態において光検出器１５は辺１０Ｒａと辺１０Ｒｄが交差する角部（図示例では上記検出平面範囲１０Ｒの図示上側の二つの角部のうちの一方の角部）の外側に配置され、その受光部１５ａは当該角部の内側に向いている。光検出器１５の受光部１５ａの検出可能角度範囲１５ｒは検出中心軸１５ｒｓを中心として両側に６０度ずつ合計１２０度の範囲である。そして、当該検出可能角度範囲１５ｒは検出平面範囲１０Ｒをすべて包含するように設定されている。すなわち、検出平面範囲１０Ｒ内のすべての位置から受光部１５ａに向かう位置検出光を光検出器１５が検出可能となるように構成される。図示例の場合、受光部１５ａの検出可能角度範囲１５ｒ（１２０度）が上記角部の内角範囲１０ｒ（９０度）以上とされ、上記検出可能角度範囲１５ｒが上記内角範囲１０ｒの全体を包含するように構成される。
【００４５】
光検出器１５は、電気光学パネル２０に設けられた上記基板張出部２１ｔと平面的に重なる位置に配置される。特に、図示例の場合には、光検出器１５の全体が基板張出部２１ｔと平面的に重なる範囲に配置されるように構成されている。図示例の基板張出部２１ｔは、上記辺１０Ｒａ及び１０Ｒｄの外側に沿った帯状部分２１ｔａと２１ｔｄが連結されたＬ字状に構成され、帯状部分２１ｔａと２１ｔｄの連結部分が上記角部の外側に設けられ、光検出器１５はこの連結部分と平面的に重なるように配置されている。
【００４６】
光検出器１５の受光部１５ａの向きは、上記検出可能角度範囲１５ｒが上記検出平面範囲１０Ｒ内のすべての位置から入射する反射光を検出可能となるように構成される限り、特に限定されるものではないが、図示例では、受光部１５ａは、上記検出可能角度範囲１５ｒの検出中心軸１５ｒｓが隣接する角部の内角の中心角度方向と一致する姿勢とされている。
【００４７】
以上のように構成された本実施形態においては、位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄから放出された位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄはそれぞれ光入射面１３ａ〜１３ｄから導光板１３の内部に入射し、導光板１３の内部を伝搬しながら徐々に光出射面１３ｓから出射し、その結果、位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄは並行して光出射面１３ｓから面状に放出される。たとえば、位置検出光Ｌ２ａは光入射面１３ａから光入射面１３ｂに向けて導光板１３の内部を伝搬しながら徐々に光出射面１３ｓから放出されていく。
【００４８】
上記位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄは、光学シート１６及び電気光学パネル２０を透過して表装板３０の視認側（操作側）に検出平面範囲１０Ｒ全体から出射される。そして、表装板３０の視認側（操作側）に指などの対象物体Ｏｂが配置されると、対象物体Ｏｂにより上記位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄが反射され、その反射光の一部が上記光検出器１５により検出される。
【００４９】
なお、図示例では導光板１３の各辺の端面である光入射面１３ａ〜１３ｄの中央部にそれぞれ位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄが対向配置されているため、位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄの光放出角度によっては光出射面１３ｓの一部に位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄが放出されない領域も存在するが、このような領域は上記検出平面範囲１０Ｒから除外されるように設定される。すなわち、前述のように、最終的に視認側（操作側）に位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄが並行して出射される平面範囲が上記検出平面範囲１０Ｒとされる。
【００５０】
次に、上記光検出器１５での検出に基づいて対象物体Ｏｂの位置情報の取得方法について説明する。この位置情報の取得方法は種々のものが考えられるが、例えば、その一例として、二つの位置検出光の検出光量の比率に基づいてそれらの減衰係数の比率を求め、この減衰係数の比率から両位置検出光の伝播距離を求めることにより、対応する二つの光源を結ぶ方向の位置座標を求める方法が挙げられる。
【００５１】
より具体的には、第１の位置検出用光源として１２Ａを、第２の位置検出用光源として１２Ｂを用いる場合を挙げて説明すると、第１の位置検出用光源１２Ａの制御量（例えば電流量）、変換係数及び放出光量をＩａ、ｋ及びＥａ、第２の位置検出用光源１２Ｂの制御量（電流量）、変換係数及び放出光量をＩｂ、ｋ及びＥｂとすれば、Ｅａ＝ｋ・Ｉａ、Ｅｂ＝ｋ・Ｉｂとなる。また、第１の位置検出光Ｌ２ａの減衰係数及び検出光量をｆａ及びＧａ、第２の位置検出光Ｌ２ｂの減衰係数及び検出光量をｆｂ及びＧｂとすれば、Ｇａ＝ｆａ・Ｅａ＝ｆａ・ｋ・Ｉａ、Ｇｂ＝ｆｂ・Ｅｂ＝ｆｂ・ｋ・Ｉｂとなる。
【００５２】
したがって、光検出器１５において両位置検出光の検出光量の比であるＧａ／Ｇｂが検出できるとすれば、Ｇａ／Ｇｂ＝（ｆａ・Ｅａ）／（ｆｂ・Ｅｂ）＝（ｆａ／ｆｂ）・（Ｉａ／Ｉｂ）となるから、放出光量の比Ｅａ／Ｅｂ及び制御量の比Ｉａ／Ｉｂに相当する値が分かれば、減衰係数の比ｆａ／ｆｂが判明する。この減衰係数の比と両位置検出光の伝播距離の比との間には正の相関があるので、この相関関係を予め設定しておくことで、対象物体Ｏｂの位置情報（第１の位置検出用光源から第２の位置検出用光源へ向かう方向の位置座標を得ることができる。
【００５３】
上記減衰係数の比ｆａ／ｆｂを求める方法としては、例えば、第１の位置検出用光源１２Ａと第２の位置検出用光源１２Ｂを逆相で点滅（例えば、矩形波状若しくは正弦波状の駆動信号を伝播距離の差に起因する位相差が無視できる周波数で相互に１８０度の位相差を持つように動作）させた上で、検出光量の波形を解析する。より現実的には、例えば、一方の制御量Ｉａを固定し（Ｉａ＝Ｉｍ）、検出波形が観測できなくなるように（すなわち、検出光量の比Ｇａ／Ｇｂが０となるように）他方の制御量Ｉｂを制御し、このときの制御量Ｉｂ＝Ｉｍ・（ｆａ／ｆｂ）から上記減衰係数の比ｆａ／ｆｂを導出する。
【００５４】
また、両制御量の和が常に一定Ｉｍ＝Ｉａ＋Ｉｂとなるように制御してもよい。この場合には、Ｉｂ＝Ｉｍ・ｆｂ／（ｆａ＋ｆｂ）となるので、ｆｂ／（ｆａ＋ｆｂ）＝αとすると、ｆａ／ｆｂ＝（１−α）／αにより、減衰係数の比が求まる。
【００５５】
本実施形態の場合、対象物体Ｏｂの図示Ｘ方向の位置情報は、第１の位置検出用光源１２Ａと第２の位置検出用光源１２Ｂを相互に逆相で駆動することで取得することができる。また、対象物体ＯｂのＹ方向の位置情報は、第１の位置検出用光源としての１２Ｃと第２の位置検出用光源としての１２Ｄを相互に逆相で駆動することで取得することができる。したがって、制御系において上記Ｘ方向とＹ方向の検出動作を順次行って対象物体Ｏｂの平面上の位置座標を取得できる。
【００５６】
また、第１の位置検出用光源として１２Ａと１２Ｃとを同相で駆動し、第２の位置検出用光源として１２Ｂと１２Ｄとを同相で駆動して、第１の位置検出用光源と第２の位置検出用光源とを相互に逆相で駆動して検出する場合と、第１の位置検出用光源として１２Ａと１２Ｄとを同相で駆動し、第２の位置検出用光源１２Ｂと１２Ｃとを同相で駆動して、第１の位置検出用光源と第２の位置検出用光源とを相互に逆相で駆動して検出する場合とを切り換えて順次に座標を求めることでも、対象物体Ｏｂの平面上の位置座標を取得できる。このような位置検出用光源を複数同時に点灯する構成によれば、例えば、第１の位置検出用光源としての１２Ａ及び１２Ｃの側から、対向する第２の位置検出用光源としての１２Ｂ及び１２Ｄの側に向かう方向、あるいはその逆の方向の、位置検出にとって望ましい光出射面上の出射光量分布（位置検出光の良好な明暗の傾斜分布）が、１つの位置検出用光源を点灯する構成よりも広い幅の範囲で得られるため、より正確な位置検出が可能である。
【００５７】
上記のように、光検出器１５により検出される第１の位置検出光と第２の位置検出光の光量比に基づいて対象物体Ｏｂの検出平面範囲１０Ｒ内の平面位置情報を取得する方法としては、たとえば、位置情報取得手段としてマイクロプロセッサユニット（ＭＰＵ）を用い、これにより所定のソフトウエア（動作プログラム）を実行することに従って処理を行う構成や、位置情報取得手段として論理回路等のハードウエアを用いて処理を行う構成などが挙げられる。これらの位置情報取得手段は、電気光学装置１００の一部として組み込まれていても良く、或いは、電気光学装置１００が搭載される電子機器の内部において構成されていてもよい。
【００５８】
なお、位置情報の取得方法としては、上記のように導光板１３の内部の伝搬距離に対応する第１の位置検出光と第２の位置検出光の光量比に基づく方法の他に、たとえば、上記伝搬距離に対応する第１の位置検出光と第２の位置検出光の位相差に基づく方法も考えられる。この場合には、当該位相差の大小と上記伝搬距離の差との関係に応じて対象物体Ｏｂの平面位置情報を算出する。
【００５９】
以上のように構成された本実施形態では、上記検出平面範囲１０Ｒ内において対象物体Ｏｂの位置情報を検出することができるが、位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄを導光板１３の光入射面１３ａ〜１３ｄから入射させ、光入射面と交差（図示例では直交）する光出射面１３ｓから出射させることで、従来のように多数の光源や光検出器、或いは、光スイッチ等を配列させる方法に比べると、位置検出用の素子数を大幅に低減することができるため、大幅な構造の簡易化、製造コストの低減、及び消費電力の低減を図ることができる。
【００６０】
特に、第１の位置検出用光源と第２の位置検出用光源とが導光板１３を挟んで互いに対向する位置に配置されていることにより、それぞれの光源より放出される第１の位置検出光と第２の位置検出光とが導光板１３の内部を互いに逆向きに伝搬することとなるので、対象物体Ｏｂにより反射される両光の内部伝搬距離の大小関係が相補的な関係、すなわち、一方の伝搬距離が増大すると他方の伝搬距離が減少する関係となるので、両光源を結ぶ方向の対象物体Ｏｂの位置情報を容易にしかも高精度に検出することができる。
【００６１】
また、本実施形態によれば、図２に示すように、上記光検出器１５が矩形状の検出平面範囲１０Ｒの角部の外側に隣接配置され、受光部１５ａが検出平面範囲１０Ｒに向いた姿勢とされることにより、受光部１５ａの検出可能角度範囲１５ｒが限定されている場合でも、容易かつ確実に、検出平面範囲１０Ｒのいずれの位置から入射する反射光をも検出できるように構成できる。また、このように構成するために光検出器１５の数を増大させたり、光検出器１５を検出平面範囲１０Ｒより離間させたり、検出可能角度範囲の広い光検出器１５を用いたりする必要がなくなるので、製造コストの低減や電気光学装置の小型化を図ることができる。
【００６２】
なお、上記実施形態では、検出平面範囲１０Ｒを矩形状としたが、三角形状、矩形以外の四角形状、五角形状など、任意の多角形状の検出平面範囲１０Ｒにおいても、光検出器１５を角部の外側に隣接配置することで上記と同様の効果を得ることができる。ここで、多角形状とは、角部が丸められた多角形、角部が面取りされた多角形なども含む意味とされる。
【００６３】
本実施形態では、光検出器１５が電気光学パネル２０の基板張出部２１ｔと平面的に重なる領域に配置されるので、光検出器１５を配置することによる電気光学装置１００の平面範囲（特に額縁領域）の増大量を無くすか、或いは、低減することができるため、電気光学装置１００の小型化を図ることができる。すなわち、基板張出部２１ｔは表示領域２０Ｒの外側に形成されるので、基板張出部２１ｔを検出平面範囲１０Ｒの外側に配置することに支障はなく、したがって、検出平面範囲１０Ｒと表示領域２０Ｒから外れた部分を平面的に重ねることでスペース効率を向上することができる。
【００６４】
特に、本実施形態では、基板張出部２１ｔが検出平面範囲１０Ｒの隣接する二辺に沿った帯状部２１ｔａ，２１ｔｄが連結されてなるＬ字状に構成され、当該連結部分が光検出器１５の配置される検出平面範囲１０Ｒの角部の外側に設けられる。したがって、この連結部分と光検出器１５とが平面的に重なるように構成することにより、光検出器１５を容易に基板張出部２１ｔと平面的に重ねることができる。特に光検出器１５の全体が当該基板張出部２１ｔの平面範囲内に収まるように容易に構成できる。
【００６５】
なお、本実施形態では、光入射面１３ａ〜１３ｄの各辺の中央部にそれぞれ位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄを対向配置したが、位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄの各辺における位置は特に限定されず、例えば、各辺の両端部や導光板１３の角部にそれぞれ位置検出用光源を対向配置してもよい。ただし、第１の位置検出用光源と第２の位置検出用光源とが導光板１３を挟んで互いに対向するように配置させることが好ましい点は上記と同様である。
【００６６】
また、本実施形態では、矩形状の検出平面範囲１０Ｒのうち、表示領域２０Ｒの上側に相当する角部（図示上側の角部）の外側に光検出器１５を隣接配置することで、指やタッチペン等の対象物体Ｏｂからの反射光を効率的に反射させることができる。すなわち、一般的に対象物体Ｏｂの先端部、例えば指やタッチペンの先端部からの反射光については、他の指や掌などの障害物が配置されにくい表示画面の上方（本実施形態の場合には斜め上方）には支障なく到達するものと考えられるので、表示画面の下方に光検出器を配置する場合に比べて確実かつ安定的に検出を行うことができる。
【００６７】
［第２実施形態］
次に、図５乃至図７を参照して本発明に係る第２実施形態について説明する。図５は第２実施形態の縦断面図、図６は平面図、図７は主要構成の分解斜視図である。なお、本実施形態において、第１実施形態と対応する部分には同一符号を付し、第１実施形態と同様の内容については説明を省略する。
【００６８】
本実施形態では、第１実施形態と同様の位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄ、導光板１３、反射板１４、電気光学パネル２０、表装板３０、表面板３１を備えているが、さらに、電気光学パネル２０を照明するための照明装置４０を設けている点で第１実施形態とは異なる。
【００６９】
本実施形態では、照明装置４０は、照明用光源４１と、この照明用光源４１から放出される照明光を伝搬させながら出射する照明用導光板４３とを有している。照明用光源４１は例えばＬＥＤ（発光ダイオード）等の発光素子で構成され、図示しない駆動回路から出力される駆動信号に応じて例えば白色の照明光Ｌ４を放出する。好ましくは、図７に示すように、複数の照明用光源４１が第１の光入射面４３ａに沿って配列される。
【００７０】
図７に示すように、照明用導光板４３は平面視矩形状に構成され、そのうちの一辺に設けられた光入射面４３ａから照明用光源４１から放出される照明光Ｌ４が入射される。照明光Ｌ４は光入射面４３ａから内部に採り込まれ、その内部を反対側の外縁部４３ｂへ向けて伝播していく。そして、照明光Ｌ４は照明用導光板４３の内部を伝搬しながら徐々に一方の表面である光出射面４３ｓから出射される。
【００７１】
本実施形態の照明用の照明用導光板４３は本質的に光入射面４３ａ側から反対側の外縁部４３ｂに向けて内部伝播光に対する光出射面４３ｓからの出射光の光量比率が単調に増加する導光構造を有している。この導光構造は、例えば、照明用導光板４３の光出射面４３ｓ又はその反対側の表面である背面４３ｔに形成された光偏向用若しくは光散乱用の微細な凹凸形状の屈折面の面積、印刷された散乱層の形成密度などを上記内部伝播方向に向けて徐々に高めることで実現される。このような導光構造を設けることで、光入射面４３ａから入射した照明光Ｌ４は光出射面４３ｓからほぼ均一に出射される。したがって、本実施形態においては照明用導光板４３は照明用の面状光源として用いられる。
【００７２】
上記照明用導光板４３は電気光学パネル２０の視認側とは反対側に、電気光学パネル２０の表示領域２０Ｒと平面的に重なるように配置され、いわゆるバックライトとして機能する。ただし、照明用導光板４３を電気光学パネル２０の視認側に配置して、いわゆるフロントライトとして機能するように構成してもよい。また、図示例の場合、照明用導光板４３は位置検出用の導光板１３と光学シート１６の間に配置されている。ただし、照明用導光板４３を導光板１３の視認側とは反対側に配置してもよい。
【００７３】
また、図示例では光学シート１６を導光板１３と照明用導光板４３で（すなわち、位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄと照明光Ｌ４とで）共用としているが、照明用導光板４３の光出射側に上記光学シート１６とは別の専用の光学シートを配置してもよい。これは、照明用の照明用導光板４３においては光出射面４３ｓから出射される照明光Ｌ４の平面輝度を均一化するために十分な光拡散作用を呈する光拡散板を用いることが多いが、位置検出用の導光板１３においては光出射面１３ｓから出射される位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄを大きく拡散させてしまうと位置検出の妨げとなるため、光拡散板を設けないか、或いは、比較的軽度の光拡散作用を呈する光拡散板を用いる必要があることから、光拡散板については照明用導光板４３の専用品とすることが好ましいからである。ただし、プリズムシートなどの集光作用のある光学シートについては共用としても構わない。
【００７４】
なお、本実施形態の照明用導光板４３では、光入射面４３ａに隣接する光出射側の表面部分（光出射面４３ｓの光入射面４３ａ側の外周部）には傾斜面４３ｇが設けられ、これにより照明用導光板４３では光入射面４３ａに向けて厚みが徐々に増加するように構成される。この傾斜面４３ｇを有する入光構造によって光出射面４３ｓが設けられる部分の厚みの増加を抑制しつつ、光入射面４３ａの高さを大きくして照明用光源４１の光放出領域の高さと対応するように形成される。これは、近年の表示装置の薄型化の要請に応えるために照明用導光板４３の厚みを小さくしつつ、小型化が進展していない発光素子（照明用光源４１）からの放出光の採り込み効率を高めて照明輝度を向上させるためである。
【００７５】
本実施形態では、電気光学パネル２０が透過型若しくは半透過型の液晶表示パネルとして構成され、これによって、表示領域２０Ｒが位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄのみならず、照明光Ｌ４も透過可能に構成されている。ここで、図６に示すように、照明光Ｌ４による照明範囲４３Ｒは、表示領域２０Ｒを全て含む範囲とされ、その結果、表示領域２０Ｒ全体が面状に照明される。
【００７６】
［第３実施形態］
次に、図８を参照して本発明に係る第３実施形態について説明する。図８は本実施形態の平面図である。なお、本実施形態において図示しない事項及び説明しない事項は上記第１実施形態及び第２実施形態と同様に構成することができる。
【００７７】
本実施形態では、図８に示すように、光検出器１５の受光部１５ａの検出可能角度範囲１５ｒが上記検出平面範囲１０Ｒをすべて含むように設定されている点では上記と同様であるが、その検出中心軸１５ｒｓが上記検出平面範囲１０Ｒにおける、光検出器１５と隣接する角部と対向する角部に向いている点で異なる。
【００７８】
このように、光検出器１５の受光部１５ａの検出可能角度範囲１５ｒは、上記検出平面範囲１０Ｒにおける光検出器１５が隣接する角部の内角１０ｒによって規定される方向を全て含むように構成されていれば足り、第１及び第２実施形態のように検出中心軸１５ｒｓが上記検出平面範囲１０Ｒにおける光検出器１５が隣接する角部の内角１０ｒの中心角度と一致している必要はない。ただし、上記検出中心軸１５ｒｓが矩形状の検出平面範囲１０Ｒの対向する角部を通過するように設定されることで、光検出器１５の受光部１５ａの検出可能角度範囲１５ｒが上記検出平面範囲１０Ｒ内の全ての位置からの反射光を検出可能となるように構成されるように光検出器１５を形成しておけば、光検出器１５の組み立て時（例えば、表面板３１に対する取り付け固定時）において容易に光検出器１５の位置決め或いは姿勢の確認をすることができるという利点が得られる。
【００７９】
［第４実施形態］
次に、図９を参照して本発明に係る第４実施形態について説明する。図９は本実施形態の平面図である。なお、本実施形態において図示しない事項及び説明しない事項は上記第１実施形態及び第２実施形態と同様に構成することができる。
【００８０】
本実施形態では、図９に示すように、光検出器１５の受光部１５ａの検出可能角度範囲１５ｒが、上記検出平面範囲１０Ｒの隣接する角部から外れている。ただし、上記検出可能角度範囲１５ｒは、当該角部を除いて、上記検出平面範囲１０Ｒ内の他の全ての位置からの反射光を検出可能となるように設定されている。このように構成しても、光検出器１５が上記検出平面範囲１０Ｒの角部の外側において上記検出平面範囲１０Ｒに向いた姿勢で設置されている点では上記各実施形態と同様である。
【００８１】
本実施形態では、図示例のように、電気光学パネル２０において基板張出部２１ｔが上記検出平面範囲１０Ｒの辺１０Ｒａに沿った帯状部２１ｔａのみで構成されている。そして、光検出器１５を、基板張出部２１ｔと平面的に重なる範囲内に収まるように上記角部よりやや辺１０Ｒａ側にシフトさせて配置している。
【００８２】
［第５実施形態］
次に、図１０を参照して本発明に係る第５実施形態について説明する。図１０は本実施形態の平面図である。なお、本実施形態において図示しない事項及び説明しない事項は上記第１実施形態及び第２実施形態と同様に構成することができる。
【００８３】
本実施形態では、図１０に示すように、光検出器１５の受光部１５ａの検出可能角度範囲１５ｒが、光検出器１５に隣接する上記検出平面範囲１０Ｒの角部の内角１０ｒと実質的に一致するように構成される。すなわち、上記検出可能角度範囲１５ｒは、上記検出平面範囲１０Ｒの相互に隣接する辺１０Ｒａと１０Ｒｄの間の角度範囲となるように構成される。
【００８４】
このように構成すると、光検出器１５が検出可能な光は上記検出平面範囲１０Ｒ内の位置から入射する光に限定されるので、位置検出光以外の、外光その他のノイズとなるべき光を検出する可能性を低減することができる。
【００８５】
なお、上記の説明では、光検出器１５の受光部１５ａの検出可能角度範囲１５ｒを上記検出平面範囲１０Ｒ上の平面上の角度範囲としてのみ述べてきたが、実際には光検出器１５の受光部１５ａは、上記検出平面範囲１０Ｒの平面と直交する角度方向（視認側、或いは、視認側とは反対側）にも検出可能角度範囲を備えており、この角度方向の検出可能角度範囲が広すぎると、外光その他のノイズとなるべき光を検出してしまったり、導光板１３や４３から直接入射する光を検出してしまったりする可能性が増大する。したがって、当該角度方向の検出可能角度範囲については、指などの対象物体Ｏｂが表装板３０と接触したときに確実に位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄを検出可能な範囲でなるべく狭く設定することが好ましい。
【００８６】
ただし、本発明の位置情報取得手段では、上述のように位置検出光の波長を可視光領域から外れた波長領域に設定したり、位置検出光を点滅させるなど変調を加えたりすることによって、上記の外光その他のノイズによる影響を低減し若しくは無くすことができる。
【００８７】
［第６実施形態］
次に、図１１を参照して本発明に係る第６実施形態について説明する。図１１は本実施形態の平面図である。なお、本実施形態において図示しない事項及び説明しない事項は上記第１実施形態及び第２実施形態と同様に構成することができる。
【００８８】
本実施形態では、図１１に示すように、光検出器１５の本体形状と、その受光部１５ａの姿勢との関係を上記各実施形態とは異なる関係としたものである。図示例では、光検出器１５が平面視で矩形状の外形を備え、その矩形状の隣接する二辺が電気光学パネル２０（の基板張出部２１ｔ）の平面範囲の外縁の隣接する二辺と平行になるように、当該平面範囲の角部内に配置されている。
【００８９】
一方、光検出器１５の受光部１５ａは、光検出器１５の外形の受光部１５ａの側の辺に対して偏った上記検出可能角度範囲１５ｒを有している。すなわち、当該検出可能角度範囲１５ｒの一方の境界方向は光検出器１５の受光部１５ａの側の辺に対してほぼ直交し、他方の境界方向は受光部１５ａの側の辺に対してほぼ平行となっている。
【００９０】
なお、図示例では、上記検出可能角度範囲１５ｒは、上記検出平面範囲１０Ｒ内から入射する反射光の入射角範囲と実質的に一致している。すなわち、当該検出可能角度範囲１５ｒの一方の境界方向は、上記検出平面範囲１０Ｒにおける、光検出器１５に隣接する角部及び当該角部と対向する角部以外の残りの二つの角部（すなわち、辺１０Ｒｄと１０Ｒｂが交差してなる角部、及び、辺１０Ｒａと１０Ｒｃが交差してなる角部）のうちの一方の角部に向かう方向とされ、他方の境界方向は、当該二つの角部のうち他方の角部に向かう方向とされる。
【００９１】
［比較例］
最後に、上記実施形態とは異なる比較例について図１２及び図１３を参照して説明する。図１２は光検出器１５を上記検出平面範囲１０Ｒの辺１０Ｒｄの中央部の外側に隣接配置した場合を示す平面図である。
【００９２】
図１２に示すように、この比較例では、光検出器１５の受光部１５ａの検出可能角度範囲１５ｒには、上記検出平面範囲１０Ｒのうち光検出器１５が隣接配置された辺１０Ｒｄの両側の角部近傍の領域１０Ｒｘ、１０Ｒｙに向かう方位が含まれず、したがって、当該両角部近傍からの反射光を検出することができない。
【００９３】
光検出器１５の位置を変えずに上記の問題を解決するには、上記検出可能角度範囲１５ｒを広げるか、或いは、複数の光検出器１５を配置して検出不能領域を無くす必要がある。しかし、このような方法では、特殊な光検出器を用いたり、光検出器の数を増やしたりする必要があるので、いずれにしても製造コストが増大する。
【００９４】
また、他の解決策としては、図１３に示すように、光検出器１５を上記検出平面範囲１０Ｒから遠ざけることで、同じ検出可能角度範囲１５ｒであっても、その中に上記検出平面範囲１０Ｒ内の全ての位置へ向かう方位が含まれるように構成することが考えられる。しかしながら、この方法では、検出平面範囲１０Ｒの外縁から光検出器１５の受光部１５ａまでの距離Ｌｘを大きくし、光検出器１５を上記検出平面範囲１０Ｒの周囲外側へ離間させる必要があるので、装置の平面範囲が増大し、特に上記検出平面範囲１０Ｒや表示領域２０Ｒの周囲に設けられる額縁領域が増加して、装置の小型化が妨げられるという致命的な問題を生ずる。
【００９５】
これに対して上記の実施形態では、光検出器１５を上記検出平面範囲１０Ｒの角部の外側に配置することで、光検出器の数を低減し、特殊な光検出器を用いる必要もなくすことができることで製造コストを低減できるという利点があり、また、装置の小型化を図ることができるという利点をも有する。
【００９６】
尚、本発明の位置検出装置及び電気光学装置は、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。たとえば、上記各実施形態では一つの光検出器１５のみを設けているが、本発明において規定される上記の位置に光検出器１５が配置されていれば、その他にさらに別の光検出器が適宜の位置に配置されていても構わない。
【００９７】
また、上記電気光学パネル２０としては、上述の液晶表示パネルに限らず、本発明の原理を妨げるものでなければ、有機エレクトロルミネッセンスパネルなどといった他の形式のパネルを用いることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００９８】
【図１】電気光学装置の第１実施形態の構成を模式的に示す概略断面図。
【図２】第１実施形態を視認側から見た様子を示す平面図。
【図３】電気光学装置の第１実施形態の主要構成を示す分解斜視図。
【図４】第１実施形態の位置検出用光源、導光板及び光検出器の位置関係を示す平面図。
【図５】電気光学装置の第２実施形態の構成を模式的に示す概略断面図。
【図６】第２実施形態を視認側から見た様子を示す平面図。
【図７】第２実施形態の主要構成を示す分解斜視図。
【図８】第３実施形態を視認側から見た様子を示す平面図。
【図９】第４実施形態を視認側から見た様子を示す平面図。
【図１０】第５実施形態を視認側から見た様子を示す平面図。
【図１１】第６実施形態を視認側から見た様子を示す平面図。
【図１２】比較例を視認側から見た様子を示す平面図。
【図１３】異なる比較例を視認側から見た様子を示す平面図。
【符号の説明】
【００９９】
１０…位置検出ユニット、１１…照明用光源、１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄ…位置検出用光源、１３…導光板、１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ…光入射面、１３ｓ…光出射面、１４…光反射板、１５…光検出器、１５ａ…受光部、１５ｒ…検出可能角度範囲、１５ｒｓ…検出中心軸、１６…光学シート、２０…電気光学パネル、３０…表装板、３１…表面板、３１ａ…開口部、３１ｂ…開口縁部、４１…照明用光源、４３…照明用導光板、Ｌ２ａ、Ｌ２ｂ、Ｌ２ｃ、Ｌ２ｄ…位置検出光、Ｌ４…照明光
【技術分野】
【０００１】
本発明は位置検出装置及び電気光学装置に係り、特に、対象物体の平面位置を光学的に検出するための位置検出装置の構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、タッチパネルと呼ばれる、平面位置を検出するための位置検出装置がモニタ画面の操作を行うために使用され、このタッチパネルの種類としては、通常、抵抗膜方式、超音波方式、静電容量方式、光学式などが知られている。抵抗膜方式は低コストであるが静電容量方式とともに透過率が低く、超音波方式や静電容量方式は高い応答速度を有するが、耐環境性が低い。これに対して、光学式は耐環境性、透過率、応答速度をそれぞれ高くすることができるという特徴がある。（例えば、以下の特許文献１及び２参照）。
【特許文献１】特開２００４−２９５６４４号公報
【特許文献２】特開２００４−３０３１７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、前述の光学式タッチパネルでは、表示画面の近傍に、検出すべき位置座標の分解能に対応する多数の光源及び光検出器或いは光スイッチや導光構造などを配列させる必要があるので、光学素子の数が多くなるために高い製造コストを負担しなければならないという問題点がある。
【０００４】
そこで、本発明は上記問題点を解決するものであり、光学式の位置検出手段を低コストに構成できる位置検出装置、及び、これを用いた電気光学装置（表示装置）を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
斯かる実情に鑑み、本発明の位置検出装置は、多角形状に構成された検出平面範囲内において対象物体の平面位置を光学的に検出するための位置検出装置であって、第１の位置検出光を放出する第１の位置検出用光源と、第２の位置検出光を放出する第２の位置検出用光源と、前記第１の位置検出光を内部に採り込む第１の光入射面、前記第２の位置検出光を内部に採り込む第２の光入射面、並びに、当該第１の光入射面及び前記第２の光入射面と隣接するとともに交差し、内部を伝搬する前記第１の位置検出光及び前記第２の位置検出光を出射する光出射面、を有する導光板と、該導光板に対し前記第１の位置検出光及び前記第２の位置検出光の出射側に配置され、前記検出平面範囲に向けられた受光部を備え、前記検出平面範囲の角部の外側に隣接配置された光検出器と、を具備する。
【０００６】
この発明によれば、第１の位置検出光及び第２の位置検出光が導光板の光出射面から出射され、これが導光板の第１の位置検出光及び第２の位置検出光の出射側に配置された対象物体によって反射されると、この反射光が光検出器によって検出される。対象物体によって反射される第１の位置検出光及び第２の位置検出光の導光板の内部を伝搬する距離（第１の光入射面及び第２の光入射面から入射した後光出射面から出射するまでの距離）は、導光板の光出射側の対象物体の平面位置によって変化する。したがって光検出器により第１の位置検出光と第２の位置検出光を検出することにより、両位置検出光の光量比や位相差等に基づいて対象物体の平面位置の情報を取得することが可能になる。
【０００７】
本発明では、第１の位置検出光と第２の位置検出光を導光板の光出射面より面状に並行して出射させることで上記のように対象物体の平面位置の情報を取得可能に構成されるので、検出平面範囲に沿って多数の光学素子、光スイッチ、導光構造、光検出器等を配列させる必要がなくなることから、低コストに位置検出装置を構成することができる。
【０００８】
また、光検出器は、その受光部が検出平面範囲を向いた姿勢で、多角形状の検出平面範囲の角部の外側に隣接配置されることにより、光検出器の検出可能角度範囲が狭い場合でも、或いは、光検出器の受光部を検出平面範囲から離間させなくても、検出平面範囲内のいずれの位置から入射する反射光でも検出することが可能になる。したがって、光検出器の検出可能角度範囲に対する制約が小さくなり、光検出器の数の低減、光検出器の入手コストの低減や選択範囲の拡大を図ることができるとともに、光検出器を検出平面範囲に接近して配置することができるので、検出平面範囲の外側に広がる額縁領域の縮小が可能となり、位置検出器の小型化を図ることができる。
【０００９】
本発明の一の態様においては、前記導光板において前記第１の光入射面と前記第２の光入射面は互いに対向する位置に設けられ、前記第１の位置検出用光源と前記第２の位置検出用光源は前記導光板を挟んで互いに対向する位置に配置される。このようにすると、第１の位置検出光と第２の位置検出光とが互いに対向する位置から互いに逆向きに導光板の内部を伝搬することとなるので、対象物体の平面位置に応じた第１の位置検出光の内部伝搬距離と第２の位置検出光の内部伝搬距離とが互いに相補的な関係（一方が増大すれば他方が減少する関係）となるため、第１の位置検出用光源と第２の位置検出用光源とを結ぶ方向の対象物体の平面位置情報を容易かつ精度良く取得することが可能になる。
【００１０】
本発明の他の態様においては、前記検出平面範囲は矩形状に構成される。検出平面範囲としては矩形状が最も一般的でありしかも好ましい。また、表示画面においても矩形状が最も一般的で好ましいため、この表示画面と対応する形状の検出平面範囲を設定することが効果的である。
【００１１】
本発明の別の態様においては、前記光検出器による前記第１の位置検出光と前記第２の位置検出光の検出値に基づいて前記対象物体の平面位置情報を求める位置情報取得手段をさらに具備する。この位置情報取得手段は、位置検出装置自体に含まれる必要はなく、例えば、位置検出装置が搭載される電子機器内の制御部（ＭＰＵ；マイクロプロセッサユニットや電子回路）によって構成されていてもよいが、位置検出装置に位置情報取得手段を設けることで、取得された位置情報をそのまま搭載されるべき電子機器に出力することができる。位置情報取得手段は、例えば、光検出器の検出信号に基づいて第１の位置検出光と第２の位置検出光の光量比、位相差などのデータを導出し、このデータから対象物体の検出平面範囲内の位置を求める。
【００１２】
次に、本発明の電気光学装置は、多角形状に構成された検出平面範囲内において対象物体の平面位置を光学的に検出するための以下の構成、（ａ）第１の位置検出光を放出する第１の位置検出用光源、（ｂ）第２の位置検出光を放出する第２の位置検出用光源、（ｃ）前記第１の位置検出光を内部に採り込む第１の光入射面と、前記第２の位置検出光を内部に採り込む第２の光入射面と、前記第１の光入射面及び前記第２の光入射面と隣接するとともに交差し、内部を伝搬する前記第１の位置検出光及び前記第２の位置検出光を出射する光出射面と、を有する導光板、（ｄ）該導光板に対し前記第１の位置検出光及び前記第２の位置検出光の出射側に配置され、前記検出平面範囲に向けられた受光部を備え、前記検出平面範囲の角部の外側に隣接配置された光検出器、を有する位置検出装置と、少なくとも一部が前記検出平面範囲と重なる表示領域を備え、前記光検出器に対して前記第１の位置検出光及び前記第２の位置検出光の進行方向とは逆側に配置された電気光学パネルと、を具備する。
【００１３】
この発明によれば、第１の位置検出光及び第２の位置検出光が導光板の光出射面から出射され、これが導光板の第１の位置検出光及び第２の位置検出光の出射側に配置された対象物体によって反射されると、この反射光が光検出器によって検出される。対象物体によって反射される第１の位置検出光及び第２の位置検出光の導光板の内部を伝搬する距離（第１の光入射面及び第２の光入射面から入射した後光出射面から出射するまでの距離）は、導光板の光出射側の対象物体の平面位置によって変化する。したがって光検出器により第１の位置検出光と第２の位置検出光を検出することにより、両位置検出光の光量比や位相差等に基づいて対象物体の平面位置の情報を取得することが可能になる。
【００１４】
本発明では、第１の位置検出光と第２の位置検出光を導光板の光出射面より面状に並行して出射させることで上記のように対象物体の平面位置の情報を取得可能に構成されるので、検出平面範囲に沿って多数の光学素子、光スイッチ、導光構造、光検出器等を配列させる必要がなくなることから、低コストに位置検出装置を構成することができる。
【００１５】
また、光検出器は、その受光部が検出平面範囲を向いた姿勢で、多角形状の検出平面範囲の角部の外側に隣接配置されることにより、光検出器の検出可能角度範囲が狭い場合でも、或いは、光検出器の受光部を検出平面範囲から離間させなくても、検出平面範囲内のいずれの位置から入射する反射光でも検出することが可能になる。したがって、光検出器の検出可能角度範囲に対する制約が小さくなり、光検出器の数の低減、光検出器の入手コストの低減や選択範囲の拡大を図ることができるとともに、光検出器を検出平面範囲に接近して配置することができるので、検出平面範囲の外側に広がる額縁領域の縮小が可能となり、位置検出器の小型化を図ることができる。
【００１６】
本発明の一の態様においては、前記電気光学パネルは前記導光板と前記光検出器の間に配置され、前記表示領域は前記第１の位置検出光及び前記第２の位置検出光を透過可能に構成されている。これによれば、電気光学パネルが導光板と光検出器の間に配置されることで、表示領域において形成される画像が導光板を介することなく電気光学装置の視認側（位置検出装置の操作側、以下同様。）から視認可能とされるので、表示画面を明瞭に表示することができる。また、導光板から出射される第１の位置検出光及び第２の位置検出光は電気光学パネルの表示領域を透過して表示画面上に出射される。
【００１７】
ただし、視認側から見て導光板の背後に電気光学パネルを配置したときに導光板が電気光学パネルの表示領域を透視可能に構成されるならば、導光板を電気光学パネルと光検出器の間に配置しても構わない。
【００１８】
本発明の他の態様においては、前記電気光学パネルは第１の基板と第２の基板の間に電気光学物質が配置されてなり、前記第１の基板には前記第２の基板の外形より周囲に張り出した基板張出部が設けられ、前記光検出器が前記基板張出部と平面的に重ねて配置される。これによれば、光検出器が基板張出部と平面的に重ねて配置されることにより、検出平面範囲の外側に光検出器を配置しても、光検出器を配置するためだけの理由から表示領域や検出平面範囲の外側にあるスペースを拡大する必要がなくなるため、光検出器の配置スペースを確保しつつ、表示領域や検出平面範囲の外側の額縁領域を低減し、装置の小型化を図ることができる。なお、上記基板張出部には電子部品若しくは配線部材が実装される場合がある。
【００１９】
本発明の別の態様においては、前記電気光学パネルは液晶パネルであり、前記電気光学装置は、照明用光源と、該照明用光源の放出する照明光を内部に採り込む光入射面及び該光入射面に隣接し交差する光出射面を備え、前記電気光学パネルと平面的に重ねて配置される照明用導光板と、をさらに具備する。なお、照明用導光板は、いわゆるバックライトとして電気光学パネルの背後（視認側とは反対側）に配置される場合に、前記導光板と電気光学パネルの間に配置されてもよく、或いは、前記導光板に対し前記電気光学パネルとは反対側に配置されてもよい。
【００２０】
本発明のさらに別の態様においては、前記光検出器による前記第１の位置検出光と前記第２の位置検出光の検出値に基づいて前記対象物体の平面位置情報を求める位置情報取得手段をさらに具備する。この位置情報取得手段は、電気光学装置自体に含まれる必要はなく、例えば、電気光学装置が搭載される電子機器内の制御部（ＭＰＵ；マイクロプロセッサユニットや電子回路）によって構成されていてもよいが、電気光学装置に位置情報取得手段を設けることで、取得された位置情報をそのまま搭載されるべき電子機器に出力することができる。位置情報取得手段は、例えば、光検出器の検出信号に基づいて第１の位置検出光と第２の位置検出光の光量比、位相差などのデータを導出し、このデータから対象物体の検出平面範囲内の位置を求める。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
次に、添付図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。
【００２２】
［第１実施形態］
図１は本発明に係る第１実施形態の位置検出装置或いは電気光学装置の構成を模式的に示す概略断面図、図２は位置検出装置或いは電気光学装置において検出平面範囲と光検出器の検出可能角度範囲との関係を示す平面図、図３は位置検出装置或いは電気光学装置の主要構成を示す分解斜視図、図４は位置検出用光源及び導光板の平面配置と光検出器の検出可能角度範囲との関係を示す平面図である。
【００２３】
なお、以下に説明する各実施形態はいずれも本発明の位置検出装置と電気光学装置のいずれにも対応するものであり、また、本発明の位置検出装置としては、各実施形態から電気光学パネル（液晶表示パネル）を取り除いた構成を採ることもできる。ただし、以下の説明では、各実施形態を単に電気光学装置と呼ぶこととする。
【００２４】
本実施形態の電気光学装置１００は、位置検出ユニット１０と、この位置検出ユニット１０に組み合わされた電気光学パネル２０とを備えている。位置検出ユニット１０は、図３及び図４に示すように、位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄを放出する位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄと、位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄが入射する光入射面１３ａ〜１３ｄを周囲の端面部に備えると共に、位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄが内部を伝搬した後に出射する光出射面１３ｓを一方の表面（図示上面）に備える導光板１３を有している。上記位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄは光入射面１３ａ〜１３ｄと対向するように配置され、好ましくは光入射面１３ａ〜１３ｄと密接するように配置される。
【００２５】
位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄは例えばＬＥＤ（発光ダイオード）等の発光素子で構成され、図示しない駆動回路から出力される駆動信号に応じて例えば赤外線である位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄを放出する。位置検出光は特に限定されないが、後述する信号処理等によって外光と区別して検出可能なものが好ましく、可視光とは波長分布が異なるか、或いは、点滅するなど変調が加えられることで発光態様が異なることが好ましい。また、指やタッチペン等の対象物体Ｏｂにより効率的に反射される波長域を有することが好ましい。例えば対象物体Ｏｂが指等の人体であれば、人体の表面で反射率の高い赤外線（特に可視光領域に近い近赤外線、例えば波長で８５０ｎｍ付近）であることが望ましい。
【００２６】
位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄは本質的に複数設けられ、相互に異なる位置から位置検出光を放出するように構成される。本発明の第１の位置検出用光源と第２の位置検出用光源は、たとえば、上記位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄのうちの任意の二つに相当する。
【００２７】
図４に示すように、導光板１３の互いに対向する光入射面１３ａと１３ｂにはそれぞれ第１の位置検出用光源１２Ａと第２の位置検出用光源１２Ｂが対向配置され、その結果、第１の位置検出用光源１２Ａと第２の位置検出用光源１２Ｂは導光板１３を挟んで互いに対向するように配置される。この構成により、図１に示すように、第１の位置検出光Ｌ２ａと第２の位置検出光Ｌ２ｂは、導光板１３の内部を図示Ｘ方向に沿って互いに逆向きに伝搬しながら、それらの伝搬方向に沿って徐々に光出射面１３ｓから出射される。
【００２８】
同様に、導光板１３の互いに対向する光入射面１３ｃと１３ｄにはそれぞれ第１の位置検出用光源１２Ｃと第２の位置検出用光源１２Ｄが対向配置され、その結果、第１の位置検出用光源１２Ｃと第２の位置検出用光源１２Ｄは導光板１３を挟んで互いに対向するように配置される。この構成により、第１の位置検出光Ｌ２ｃと第２の位置検出光Ｌ２ｄは、導光板１３の内部を図示Ｙ方向に沿って互いに逆向きに伝搬しながら、それらの伝搬方向に沿って徐々に光出射面１３ｓから出射される。
【００２９】
導光板１３はポリカーボネートやアクリル樹脂等の透明な樹脂材料で構成されることが好ましい。また、図示例では平面視矩形状で全体として平板状に構成されている。導光板１３は四つの端面がそれぞれ上記光入射面１３ａ〜１３ｄとなっており、これらの光入射面１３ａ〜１３ｄに一つずつ上記位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄ（の光放出部）が対向配置されている。
【００３０】
上記光出射面１３ｓ又はこの光出射面１３ｓの反対側の背面１３ｔには図示しない表面凹凸構造、プリズム構造、散乱層などが設けられ、このような光散乱構造によって、光入射面１３ａ〜１３ｄから入射して内部を伝搬する光は、その伝搬方向に進むに従って徐々に偏向されて光出射面１３ｓより出射するように構成されている。
【００３１】
導光板１３の背後には反射シート等で構成される光反射板１４が配置され、導光板１３の背面１３ｔから出射される位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄを導光板１３の内部に戻すように機能する。
【００３２】
さらに、導光板１３の光出射側には、必要に応じて、位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄの均一化を図るための光拡散板、位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄの指向性を高めるためのプリズムシート等の集光板などの光学シート１６が適宜に配置される。特に、光学シート１６としては、導光板１３の光出射面１３ｓから出射される位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄの出射角（光出射面１３ｓの法線方向との角度）が小さくなるように屈折させるための集光シートが用いられることが好ましい。これによって位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄが効率的に視認側（操作側）に出射され、高精度の、しかも安定した位置検出が可能になるように構成できる。
【００３３】
電気光学装置１００において、導光板１３の光出射側には、透過型の液晶表示体等の液晶表示パネルで構成される電気光学パネル２０が配置される。この電気光学パネル２０は、たとえば、透明な基板２１と２２をシール材２３で貼り合わせ、基板間に液晶２４を配置してなり、この液晶２４の配向状態を図示しない電極によりそれぞれ制御可能に構成した複数の画素を備えている。
【００３４】
基板２１には基板２２の外形より周囲に張り出した基板張出部２１ｔが設けられている。この基板張出部２１ｔ（の基板２２側の表面）上には駆動回路等の電子部品２５が実装されている。また、この基板張出部２１ｔには、フレキシブル配線基板（ＦＰＣ）等の配線部材２６も実装されている。ただし、基板張出部２１ｔ上には配線部材２６のみが実装されていても良く、さらには、電子部品２５と配線部材２６のいずれも実装されていなくてもよい。なお、必要に応じて基板２１及び２２の外面側には偏光板（図示せず）が配置される。表示領域２０Ｒ内に配列される各画素は上記電子部品２５などで構成される半導体ＩＣチップ等よりなる駆動回路が出力する駆動信号によって駆動され、画素ごとに所定の透過状態となるように制御される。
【００３５】
電気光学パネル２０の視認側（操作側）には光透過性を有する表装板３０が配置され、この表装板３０の外面（電気光学パネル２０とは反対側の面）上に光検出器１５が配置される。この光検出器１５はフォトダイオード等の受光素子で構成され、上記位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄの強度を検出可能となるように構成される。例えば、後述するように位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄが赤外線であれば、光検出器１５も赤外線に感度を有する受光素子で構成される。光検出器１５の受光感度を位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄの波長域を選択的に検出できるように選定することにより、外光などの他の光による影響を低減できる。
【００３６】
表装板３０の光検出器１５側には、電気光学装置１００を保持固定するための枠体や電気光学装置１００を搭載する電子機器の筐体などで構成される表面板３１（図１に二点鎖線で示す。）が配置され、この表面板３１には、表装板３０のうちの上記位置検出ユニット１０の検出平面範囲１０Ｒ、及び、上記電気光学パネル２０の表示領域２０Ｒを露出する開口部３１ａが設けられる。
【００３７】
ここで、上記検出平面範囲１０Ｒは、位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄが視認側（操作側）に出射される平面範囲であり、その結果、対象物体Ｏｂによる反射光が生じうる平面範囲である。図示例の場合、検出平面範囲１０Ｒは矩形状であり、四つの辺１０Ｒａ〜１０Ｒｄを備えている。辺１０Ｒａと１０Ｒｂは短辺であり、辺１０Ｒｃと１０Ｒｄは長辺である。隣接する各辺の角部の内角範囲１０ｒは９０度となっている。この内角範囲１０ｒは、本実施形態では図４に示す導光板１３の角部の内角範囲１３ｒと対応し、同一の角度範囲とされている。ただし、内角範囲１０ｒは表面板３１の開口部３１ａにより導光板１３の内角範囲１３ｒとは独立して設定することができる。
【００３８】
なお、検出平面範囲１０Ｒは図示例では表面板３１の開口部３１ａによって画成されるが、本発明はこれに限らず、導光板１３の光出射面１３ｓそのものによって規定される場合、電気光学パネル２０の位置検出光の透過領域によって規定される場合、その他の遮光部材によって規定される場合など、結果として位置検出光が視認側（操作側）に出射される範囲であれば、その形成態様は特に問わない。
【００３９】
また、上記表示領域２０Ｒは、電気光学パネル２０の表示画像が形成可能な平面範囲であり、例えば、電気光学パネル２０内において複数の画素（図示せず）が配列されている範囲である。図示例の場合、表示領域２０Ｒは四つの辺を備えた矩形状であり、上記検出平面領域１０Ｒと合同形状を有し、その位置は検出平面領域１０Ｒと平面的に完全に一致している。ただし、本発明の場合、検出平面範囲１０Ｒと表示領域２０Ｒは少なくとも一部が平面的に重なっていればよい。
【００４０】
本実施形態の電気光学パネル２０は、少なくとも表示領域２０Ｒにおいて位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄを透過可能に構成される。これは、電気光学パネル２０が導光板１３よりも視認側（操作側）に配置されているからであり、後述するように、対象物体Ｏｂの平面位置を検出するためには、位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄを対象物体Ｏｂによる操作が行われる視認側へ出射させる必要があるからである。
【００４１】
一方、電気光学パネル２０が導光板１３の視認側とは反対側に配置される場合には表示領域２０Ｒが位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄを透過するように構成されている必要は必ずしもないが、その代りに、表示領域Ｒが導光板１３を通して視認側より透視可能に構成される必要がある。
【００４２】
なお、図示例とは異なり、表装板３０や表面板３１は設けられていなくても構わない。たとえば、表装板３０が設けられずに直接電気光学パネル２０が露出した構造としてもよい。
【００４３】
光検出器１５は、図１に示すように、表面板３１の開口縁部３１ｂに取り付けられ、その受光部１５ａが検出平面範囲１０Ｒに向かう姿勢で固定されている。受光部１５ａは開口縁部３１ｂにおける検出平面範囲１０Ｒ側の開口部３１ａに臨む縁部端面に露出している。なお、図示例では、光検出器１５が開口縁部３１ｂと平面的に重ねられ、視認側（操作側）から被覆された状態とされている。これにより、外装デザインへの制約を低減することができる。
【００４４】
図２に示すように、本実施形態において光検出器１５は辺１０Ｒａと辺１０Ｒｄが交差する角部（図示例では上記検出平面範囲１０Ｒの図示上側の二つの角部のうちの一方の角部）の外側に配置され、その受光部１５ａは当該角部の内側に向いている。光検出器１５の受光部１５ａの検出可能角度範囲１５ｒは検出中心軸１５ｒｓを中心として両側に６０度ずつ合計１２０度の範囲である。そして、当該検出可能角度範囲１５ｒは検出平面範囲１０Ｒをすべて包含するように設定されている。すなわち、検出平面範囲１０Ｒ内のすべての位置から受光部１５ａに向かう位置検出光を光検出器１５が検出可能となるように構成される。図示例の場合、受光部１５ａの検出可能角度範囲１５ｒ（１２０度）が上記角部の内角範囲１０ｒ（９０度）以上とされ、上記検出可能角度範囲１５ｒが上記内角範囲１０ｒの全体を包含するように構成される。
【００４５】
光検出器１５は、電気光学パネル２０に設けられた上記基板張出部２１ｔと平面的に重なる位置に配置される。特に、図示例の場合には、光検出器１５の全体が基板張出部２１ｔと平面的に重なる範囲に配置されるように構成されている。図示例の基板張出部２１ｔは、上記辺１０Ｒａ及び１０Ｒｄの外側に沿った帯状部分２１ｔａと２１ｔｄが連結されたＬ字状に構成され、帯状部分２１ｔａと２１ｔｄの連結部分が上記角部の外側に設けられ、光検出器１５はこの連結部分と平面的に重なるように配置されている。
【００４６】
光検出器１５の受光部１５ａの向きは、上記検出可能角度範囲１５ｒが上記検出平面範囲１０Ｒ内のすべての位置から入射する反射光を検出可能となるように構成される限り、特に限定されるものではないが、図示例では、受光部１５ａは、上記検出可能角度範囲１５ｒの検出中心軸１５ｒｓが隣接する角部の内角の中心角度方向と一致する姿勢とされている。
【００４７】
以上のように構成された本実施形態においては、位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄから放出された位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄはそれぞれ光入射面１３ａ〜１３ｄから導光板１３の内部に入射し、導光板１３の内部を伝搬しながら徐々に光出射面１３ｓから出射し、その結果、位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄは並行して光出射面１３ｓから面状に放出される。たとえば、位置検出光Ｌ２ａは光入射面１３ａから光入射面１３ｂに向けて導光板１３の内部を伝搬しながら徐々に光出射面１３ｓから放出されていく。
【００４８】
上記位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄは、光学シート１６及び電気光学パネル２０を透過して表装板３０の視認側（操作側）に検出平面範囲１０Ｒ全体から出射される。そして、表装板３０の視認側（操作側）に指などの対象物体Ｏｂが配置されると、対象物体Ｏｂにより上記位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄが反射され、その反射光の一部が上記光検出器１５により検出される。
【００４９】
なお、図示例では導光板１３の各辺の端面である光入射面１３ａ〜１３ｄの中央部にそれぞれ位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄが対向配置されているため、位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄの光放出角度によっては光出射面１３ｓの一部に位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄが放出されない領域も存在するが、このような領域は上記検出平面範囲１０Ｒから除外されるように設定される。すなわち、前述のように、最終的に視認側（操作側）に位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄが並行して出射される平面範囲が上記検出平面範囲１０Ｒとされる。
【００５０】
次に、上記光検出器１５での検出に基づいて対象物体Ｏｂの位置情報の取得方法について説明する。この位置情報の取得方法は種々のものが考えられるが、例えば、その一例として、二つの位置検出光の検出光量の比率に基づいてそれらの減衰係数の比率を求め、この減衰係数の比率から両位置検出光の伝播距離を求めることにより、対応する二つの光源を結ぶ方向の位置座標を求める方法が挙げられる。
【００５１】
より具体的には、第１の位置検出用光源として１２Ａを、第２の位置検出用光源として１２Ｂを用いる場合を挙げて説明すると、第１の位置検出用光源１２Ａの制御量（例えば電流量）、変換係数及び放出光量をＩａ、ｋ及びＥａ、第２の位置検出用光源１２Ｂの制御量（電流量）、変換係数及び放出光量をＩｂ、ｋ及びＥｂとすれば、Ｅａ＝ｋ・Ｉａ、Ｅｂ＝ｋ・Ｉｂとなる。また、第１の位置検出光Ｌ２ａの減衰係数及び検出光量をｆａ及びＧａ、第２の位置検出光Ｌ２ｂの減衰係数及び検出光量をｆｂ及びＧｂとすれば、Ｇａ＝ｆａ・Ｅａ＝ｆａ・ｋ・Ｉａ、Ｇｂ＝ｆｂ・Ｅｂ＝ｆｂ・ｋ・Ｉｂとなる。
【００５２】
したがって、光検出器１５において両位置検出光の検出光量の比であるＧａ／Ｇｂが検出できるとすれば、Ｇａ／Ｇｂ＝（ｆａ・Ｅａ）／（ｆｂ・Ｅｂ）＝（ｆａ／ｆｂ）・（Ｉａ／Ｉｂ）となるから、放出光量の比Ｅａ／Ｅｂ及び制御量の比Ｉａ／Ｉｂに相当する値が分かれば、減衰係数の比ｆａ／ｆｂが判明する。この減衰係数の比と両位置検出光の伝播距離の比との間には正の相関があるので、この相関関係を予め設定しておくことで、対象物体Ｏｂの位置情報（第１の位置検出用光源から第２の位置検出用光源へ向かう方向の位置座標を得ることができる。
【００５３】
上記減衰係数の比ｆａ／ｆｂを求める方法としては、例えば、第１の位置検出用光源１２Ａと第２の位置検出用光源１２Ｂを逆相で点滅（例えば、矩形波状若しくは正弦波状の駆動信号を伝播距離の差に起因する位相差が無視できる周波数で相互に１８０度の位相差を持つように動作）させた上で、検出光量の波形を解析する。より現実的には、例えば、一方の制御量Ｉａを固定し（Ｉａ＝Ｉｍ）、検出波形が観測できなくなるように（すなわち、検出光量の比Ｇａ／Ｇｂが０となるように）他方の制御量Ｉｂを制御し、このときの制御量Ｉｂ＝Ｉｍ・（ｆａ／ｆｂ）から上記減衰係数の比ｆａ／ｆｂを導出する。
【００５４】
また、両制御量の和が常に一定Ｉｍ＝Ｉａ＋Ｉｂとなるように制御してもよい。この場合には、Ｉｂ＝Ｉｍ・ｆｂ／（ｆａ＋ｆｂ）となるので、ｆｂ／（ｆａ＋ｆｂ）＝αとすると、ｆａ／ｆｂ＝（１−α）／αにより、減衰係数の比が求まる。
【００５５】
本実施形態の場合、対象物体Ｏｂの図示Ｘ方向の位置情報は、第１の位置検出用光源１２Ａと第２の位置検出用光源１２Ｂを相互に逆相で駆動することで取得することができる。また、対象物体ＯｂのＹ方向の位置情報は、第１の位置検出用光源としての１２Ｃと第２の位置検出用光源としての１２Ｄを相互に逆相で駆動することで取得することができる。したがって、制御系において上記Ｘ方向とＹ方向の検出動作を順次行って対象物体Ｏｂの平面上の位置座標を取得できる。
【００５６】
また、第１の位置検出用光源として１２Ａと１２Ｃとを同相で駆動し、第２の位置検出用光源として１２Ｂと１２Ｄとを同相で駆動して、第１の位置検出用光源と第２の位置検出用光源とを相互に逆相で駆動して検出する場合と、第１の位置検出用光源として１２Ａと１２Ｄとを同相で駆動し、第２の位置検出用光源１２Ｂと１２Ｃとを同相で駆動して、第１の位置検出用光源と第２の位置検出用光源とを相互に逆相で駆動して検出する場合とを切り換えて順次に座標を求めることでも、対象物体Ｏｂの平面上の位置座標を取得できる。このような位置検出用光源を複数同時に点灯する構成によれば、例えば、第１の位置検出用光源としての１２Ａ及び１２Ｃの側から、対向する第２の位置検出用光源としての１２Ｂ及び１２Ｄの側に向かう方向、あるいはその逆の方向の、位置検出にとって望ましい光出射面上の出射光量分布（位置検出光の良好な明暗の傾斜分布）が、１つの位置検出用光源を点灯する構成よりも広い幅の範囲で得られるため、より正確な位置検出が可能である。
【００５７】
上記のように、光検出器１５により検出される第１の位置検出光と第２の位置検出光の光量比に基づいて対象物体Ｏｂの検出平面範囲１０Ｒ内の平面位置情報を取得する方法としては、たとえば、位置情報取得手段としてマイクロプロセッサユニット（ＭＰＵ）を用い、これにより所定のソフトウエア（動作プログラム）を実行することに従って処理を行う構成や、位置情報取得手段として論理回路等のハードウエアを用いて処理を行う構成などが挙げられる。これらの位置情報取得手段は、電気光学装置１００の一部として組み込まれていても良く、或いは、電気光学装置１００が搭載される電子機器の内部において構成されていてもよい。
【００５８】
なお、位置情報の取得方法としては、上記のように導光板１３の内部の伝搬距離に対応する第１の位置検出光と第２の位置検出光の光量比に基づく方法の他に、たとえば、上記伝搬距離に対応する第１の位置検出光と第２の位置検出光の位相差に基づく方法も考えられる。この場合には、当該位相差の大小と上記伝搬距離の差との関係に応じて対象物体Ｏｂの平面位置情報を算出する。
【００５９】
以上のように構成された本実施形態では、上記検出平面範囲１０Ｒ内において対象物体Ｏｂの位置情報を検出することができるが、位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄを導光板１３の光入射面１３ａ〜１３ｄから入射させ、光入射面と交差（図示例では直交）する光出射面１３ｓから出射させることで、従来のように多数の光源や光検出器、或いは、光スイッチ等を配列させる方法に比べると、位置検出用の素子数を大幅に低減することができるため、大幅な構造の簡易化、製造コストの低減、及び消費電力の低減を図ることができる。
【００６０】
特に、第１の位置検出用光源と第２の位置検出用光源とが導光板１３を挟んで互いに対向する位置に配置されていることにより、それぞれの光源より放出される第１の位置検出光と第２の位置検出光とが導光板１３の内部を互いに逆向きに伝搬することとなるので、対象物体Ｏｂにより反射される両光の内部伝搬距離の大小関係が相補的な関係、すなわち、一方の伝搬距離が増大すると他方の伝搬距離が減少する関係となるので、両光源を結ぶ方向の対象物体Ｏｂの位置情報を容易にしかも高精度に検出することができる。
【００６１】
また、本実施形態によれば、図２に示すように、上記光検出器１５が矩形状の検出平面範囲１０Ｒの角部の外側に隣接配置され、受光部１５ａが検出平面範囲１０Ｒに向いた姿勢とされることにより、受光部１５ａの検出可能角度範囲１５ｒが限定されている場合でも、容易かつ確実に、検出平面範囲１０Ｒのいずれの位置から入射する反射光をも検出できるように構成できる。また、このように構成するために光検出器１５の数を増大させたり、光検出器１５を検出平面範囲１０Ｒより離間させたり、検出可能角度範囲の広い光検出器１５を用いたりする必要がなくなるので、製造コストの低減や電気光学装置の小型化を図ることができる。
【００６２】
なお、上記実施形態では、検出平面範囲１０Ｒを矩形状としたが、三角形状、矩形以外の四角形状、五角形状など、任意の多角形状の検出平面範囲１０Ｒにおいても、光検出器１５を角部の外側に隣接配置することで上記と同様の効果を得ることができる。ここで、多角形状とは、角部が丸められた多角形、角部が面取りされた多角形なども含む意味とされる。
【００６３】
本実施形態では、光検出器１５が電気光学パネル２０の基板張出部２１ｔと平面的に重なる領域に配置されるので、光検出器１５を配置することによる電気光学装置１００の平面範囲（特に額縁領域）の増大量を無くすか、或いは、低減することができるため、電気光学装置１００の小型化を図ることができる。すなわち、基板張出部２１ｔは表示領域２０Ｒの外側に形成されるので、基板張出部２１ｔを検出平面範囲１０Ｒの外側に配置することに支障はなく、したがって、検出平面範囲１０Ｒと表示領域２０Ｒから外れた部分を平面的に重ねることでスペース効率を向上することができる。
【００６４】
特に、本実施形態では、基板張出部２１ｔが検出平面範囲１０Ｒの隣接する二辺に沿った帯状部２１ｔａ，２１ｔｄが連結されてなるＬ字状に構成され、当該連結部分が光検出器１５の配置される検出平面範囲１０Ｒの角部の外側に設けられる。したがって、この連結部分と光検出器１５とが平面的に重なるように構成することにより、光検出器１５を容易に基板張出部２１ｔと平面的に重ねることができる。特に光検出器１５の全体が当該基板張出部２１ｔの平面範囲内に収まるように容易に構成できる。
【００６５】
なお、本実施形態では、光入射面１３ａ〜１３ｄの各辺の中央部にそれぞれ位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄを対向配置したが、位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄの各辺における位置は特に限定されず、例えば、各辺の両端部や導光板１３の角部にそれぞれ位置検出用光源を対向配置してもよい。ただし、第１の位置検出用光源と第２の位置検出用光源とが導光板１３を挟んで互いに対向するように配置させることが好ましい点は上記と同様である。
【００６６】
また、本実施形態では、矩形状の検出平面範囲１０Ｒのうち、表示領域２０Ｒの上側に相当する角部（図示上側の角部）の外側に光検出器１５を隣接配置することで、指やタッチペン等の対象物体Ｏｂからの反射光を効率的に反射させることができる。すなわち、一般的に対象物体Ｏｂの先端部、例えば指やタッチペンの先端部からの反射光については、他の指や掌などの障害物が配置されにくい表示画面の上方（本実施形態の場合には斜め上方）には支障なく到達するものと考えられるので、表示画面の下方に光検出器を配置する場合に比べて確実かつ安定的に検出を行うことができる。
【００６７】
［第２実施形態］
次に、図５乃至図７を参照して本発明に係る第２実施形態について説明する。図５は第２実施形態の縦断面図、図６は平面図、図７は主要構成の分解斜視図である。なお、本実施形態において、第１実施形態と対応する部分には同一符号を付し、第１実施形態と同様の内容については説明を省略する。
【００６８】
本実施形態では、第１実施形態と同様の位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄ、導光板１３、反射板１４、電気光学パネル２０、表装板３０、表面板３１を備えているが、さらに、電気光学パネル２０を照明するための照明装置４０を設けている点で第１実施形態とは異なる。
【００６９】
本実施形態では、照明装置４０は、照明用光源４１と、この照明用光源４１から放出される照明光を伝搬させながら出射する照明用導光板４３とを有している。照明用光源４１は例えばＬＥＤ（発光ダイオード）等の発光素子で構成され、図示しない駆動回路から出力される駆動信号に応じて例えば白色の照明光Ｌ４を放出する。好ましくは、図７に示すように、複数の照明用光源４１が第１の光入射面４３ａに沿って配列される。
【００７０】
図７に示すように、照明用導光板４３は平面視矩形状に構成され、そのうちの一辺に設けられた光入射面４３ａから照明用光源４１から放出される照明光Ｌ４が入射される。照明光Ｌ４は光入射面４３ａから内部に採り込まれ、その内部を反対側の外縁部４３ｂへ向けて伝播していく。そして、照明光Ｌ４は照明用導光板４３の内部を伝搬しながら徐々に一方の表面である光出射面４３ｓから出射される。
【００７１】
本実施形態の照明用の照明用導光板４３は本質的に光入射面４３ａ側から反対側の外縁部４３ｂに向けて内部伝播光に対する光出射面４３ｓからの出射光の光量比率が単調に増加する導光構造を有している。この導光構造は、例えば、照明用導光板４３の光出射面４３ｓ又はその反対側の表面である背面４３ｔに形成された光偏向用若しくは光散乱用の微細な凹凸形状の屈折面の面積、印刷された散乱層の形成密度などを上記内部伝播方向に向けて徐々に高めることで実現される。このような導光構造を設けることで、光入射面４３ａから入射した照明光Ｌ４は光出射面４３ｓからほぼ均一に出射される。したがって、本実施形態においては照明用導光板４３は照明用の面状光源として用いられる。
【００７２】
上記照明用導光板４３は電気光学パネル２０の視認側とは反対側に、電気光学パネル２０の表示領域２０Ｒと平面的に重なるように配置され、いわゆるバックライトとして機能する。ただし、照明用導光板４３を電気光学パネル２０の視認側に配置して、いわゆるフロントライトとして機能するように構成してもよい。また、図示例の場合、照明用導光板４３は位置検出用の導光板１３と光学シート１６の間に配置されている。ただし、照明用導光板４３を導光板１３の視認側とは反対側に配置してもよい。
【００７３】
また、図示例では光学シート１６を導光板１３と照明用導光板４３で（すなわち、位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄと照明光Ｌ４とで）共用としているが、照明用導光板４３の光出射側に上記光学シート１６とは別の専用の光学シートを配置してもよい。これは、照明用の照明用導光板４３においては光出射面４３ｓから出射される照明光Ｌ４の平面輝度を均一化するために十分な光拡散作用を呈する光拡散板を用いることが多いが、位置検出用の導光板１３においては光出射面１３ｓから出射される位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄを大きく拡散させてしまうと位置検出の妨げとなるため、光拡散板を設けないか、或いは、比較的軽度の光拡散作用を呈する光拡散板を用いる必要があることから、光拡散板については照明用導光板４３の専用品とすることが好ましいからである。ただし、プリズムシートなどの集光作用のある光学シートについては共用としても構わない。
【００７４】
なお、本実施形態の照明用導光板４３では、光入射面４３ａに隣接する光出射側の表面部分（光出射面４３ｓの光入射面４３ａ側の外周部）には傾斜面４３ｇが設けられ、これにより照明用導光板４３では光入射面４３ａに向けて厚みが徐々に増加するように構成される。この傾斜面４３ｇを有する入光構造によって光出射面４３ｓが設けられる部分の厚みの増加を抑制しつつ、光入射面４３ａの高さを大きくして照明用光源４１の光放出領域の高さと対応するように形成される。これは、近年の表示装置の薄型化の要請に応えるために照明用導光板４３の厚みを小さくしつつ、小型化が進展していない発光素子（照明用光源４１）からの放出光の採り込み効率を高めて照明輝度を向上させるためである。
【００７５】
本実施形態では、電気光学パネル２０が透過型若しくは半透過型の液晶表示パネルとして構成され、これによって、表示領域２０Ｒが位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄのみならず、照明光Ｌ４も透過可能に構成されている。ここで、図６に示すように、照明光Ｌ４による照明範囲４３Ｒは、表示領域２０Ｒを全て含む範囲とされ、その結果、表示領域２０Ｒ全体が面状に照明される。
【００７６】
［第３実施形態］
次に、図８を参照して本発明に係る第３実施形態について説明する。図８は本実施形態の平面図である。なお、本実施形態において図示しない事項及び説明しない事項は上記第１実施形態及び第２実施形態と同様に構成することができる。
【００７７】
本実施形態では、図８に示すように、光検出器１５の受光部１５ａの検出可能角度範囲１５ｒが上記検出平面範囲１０Ｒをすべて含むように設定されている点では上記と同様であるが、その検出中心軸１５ｒｓが上記検出平面範囲１０Ｒにおける、光検出器１５と隣接する角部と対向する角部に向いている点で異なる。
【００７８】
このように、光検出器１５の受光部１５ａの検出可能角度範囲１５ｒは、上記検出平面範囲１０Ｒにおける光検出器１５が隣接する角部の内角１０ｒによって規定される方向を全て含むように構成されていれば足り、第１及び第２実施形態のように検出中心軸１５ｒｓが上記検出平面範囲１０Ｒにおける光検出器１５が隣接する角部の内角１０ｒの中心角度と一致している必要はない。ただし、上記検出中心軸１５ｒｓが矩形状の検出平面範囲１０Ｒの対向する角部を通過するように設定されることで、光検出器１５の受光部１５ａの検出可能角度範囲１５ｒが上記検出平面範囲１０Ｒ内の全ての位置からの反射光を検出可能となるように構成されるように光検出器１５を形成しておけば、光検出器１５の組み立て時（例えば、表面板３１に対する取り付け固定時）において容易に光検出器１５の位置決め或いは姿勢の確認をすることができるという利点が得られる。
【００７９】
［第４実施形態］
次に、図９を参照して本発明に係る第４実施形態について説明する。図９は本実施形態の平面図である。なお、本実施形態において図示しない事項及び説明しない事項は上記第１実施形態及び第２実施形態と同様に構成することができる。
【００８０】
本実施形態では、図９に示すように、光検出器１５の受光部１５ａの検出可能角度範囲１５ｒが、上記検出平面範囲１０Ｒの隣接する角部から外れている。ただし、上記検出可能角度範囲１５ｒは、当該角部を除いて、上記検出平面範囲１０Ｒ内の他の全ての位置からの反射光を検出可能となるように設定されている。このように構成しても、光検出器１５が上記検出平面範囲１０Ｒの角部の外側において上記検出平面範囲１０Ｒに向いた姿勢で設置されている点では上記各実施形態と同様である。
【００８１】
本実施形態では、図示例のように、電気光学パネル２０において基板張出部２１ｔが上記検出平面範囲１０Ｒの辺１０Ｒａに沿った帯状部２１ｔａのみで構成されている。そして、光検出器１５を、基板張出部２１ｔと平面的に重なる範囲内に収まるように上記角部よりやや辺１０Ｒａ側にシフトさせて配置している。
【００８２】
［第５実施形態］
次に、図１０を参照して本発明に係る第５実施形態について説明する。図１０は本実施形態の平面図である。なお、本実施形態において図示しない事項及び説明しない事項は上記第１実施形態及び第２実施形態と同様に構成することができる。
【００８３】
本実施形態では、図１０に示すように、光検出器１５の受光部１５ａの検出可能角度範囲１５ｒが、光検出器１５に隣接する上記検出平面範囲１０Ｒの角部の内角１０ｒと実質的に一致するように構成される。すなわち、上記検出可能角度範囲１５ｒは、上記検出平面範囲１０Ｒの相互に隣接する辺１０Ｒａと１０Ｒｄの間の角度範囲となるように構成される。
【００８４】
このように構成すると、光検出器１５が検出可能な光は上記検出平面範囲１０Ｒ内の位置から入射する光に限定されるので、位置検出光以外の、外光その他のノイズとなるべき光を検出する可能性を低減することができる。
【００８５】
なお、上記の説明では、光検出器１５の受光部１５ａの検出可能角度範囲１５ｒを上記検出平面範囲１０Ｒ上の平面上の角度範囲としてのみ述べてきたが、実際には光検出器１５の受光部１５ａは、上記検出平面範囲１０Ｒの平面と直交する角度方向（視認側、或いは、視認側とは反対側）にも検出可能角度範囲を備えており、この角度方向の検出可能角度範囲が広すぎると、外光その他のノイズとなるべき光を検出してしまったり、導光板１３や４３から直接入射する光を検出してしまったりする可能性が増大する。したがって、当該角度方向の検出可能角度範囲については、指などの対象物体Ｏｂが表装板３０と接触したときに確実に位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄを検出可能な範囲でなるべく狭く設定することが好ましい。
【００８６】
ただし、本発明の位置情報取得手段では、上述のように位置検出光の波長を可視光領域から外れた波長領域に設定したり、位置検出光を点滅させるなど変調を加えたりすることによって、上記の外光その他のノイズによる影響を低減し若しくは無くすことができる。
【００８７】
［第６実施形態］
次に、図１１を参照して本発明に係る第６実施形態について説明する。図１１は本実施形態の平面図である。なお、本実施形態において図示しない事項及び説明しない事項は上記第１実施形態及び第２実施形態と同様に構成することができる。
【００８８】
本実施形態では、図１１に示すように、光検出器１５の本体形状と、その受光部１５ａの姿勢との関係を上記各実施形態とは異なる関係としたものである。図示例では、光検出器１５が平面視で矩形状の外形を備え、その矩形状の隣接する二辺が電気光学パネル２０（の基板張出部２１ｔ）の平面範囲の外縁の隣接する二辺と平行になるように、当該平面範囲の角部内に配置されている。
【００８９】
一方、光検出器１５の受光部１５ａは、光検出器１５の外形の受光部１５ａの側の辺に対して偏った上記検出可能角度範囲１５ｒを有している。すなわち、当該検出可能角度範囲１５ｒの一方の境界方向は光検出器１５の受光部１５ａの側の辺に対してほぼ直交し、他方の境界方向は受光部１５ａの側の辺に対してほぼ平行となっている。
【００９０】
なお、図示例では、上記検出可能角度範囲１５ｒは、上記検出平面範囲１０Ｒ内から入射する反射光の入射角範囲と実質的に一致している。すなわち、当該検出可能角度範囲１５ｒの一方の境界方向は、上記検出平面範囲１０Ｒにおける、光検出器１５に隣接する角部及び当該角部と対向する角部以外の残りの二つの角部（すなわち、辺１０Ｒｄと１０Ｒｂが交差してなる角部、及び、辺１０Ｒａと１０Ｒｃが交差してなる角部）のうちの一方の角部に向かう方向とされ、他方の境界方向は、当該二つの角部のうち他方の角部に向かう方向とされる。
【００９１】
［比較例］
最後に、上記実施形態とは異なる比較例について図１２及び図１３を参照して説明する。図１２は光検出器１５を上記検出平面範囲１０Ｒの辺１０Ｒｄの中央部の外側に隣接配置した場合を示す平面図である。
【００９２】
図１２に示すように、この比較例では、光検出器１５の受光部１５ａの検出可能角度範囲１５ｒには、上記検出平面範囲１０Ｒのうち光検出器１５が隣接配置された辺１０Ｒｄの両側の角部近傍の領域１０Ｒｘ、１０Ｒｙに向かう方位が含まれず、したがって、当該両角部近傍からの反射光を検出することができない。
【００９３】
光検出器１５の位置を変えずに上記の問題を解決するには、上記検出可能角度範囲１５ｒを広げるか、或いは、複数の光検出器１５を配置して検出不能領域を無くす必要がある。しかし、このような方法では、特殊な光検出器を用いたり、光検出器の数を増やしたりする必要があるので、いずれにしても製造コストが増大する。
【００９４】
また、他の解決策としては、図１３に示すように、光検出器１５を上記検出平面範囲１０Ｒから遠ざけることで、同じ検出可能角度範囲１５ｒであっても、その中に上記検出平面範囲１０Ｒ内の全ての位置へ向かう方位が含まれるように構成することが考えられる。しかしながら、この方法では、検出平面範囲１０Ｒの外縁から光検出器１５の受光部１５ａまでの距離Ｌｘを大きくし、光検出器１５を上記検出平面範囲１０Ｒの周囲外側へ離間させる必要があるので、装置の平面範囲が増大し、特に上記検出平面範囲１０Ｒや表示領域２０Ｒの周囲に設けられる額縁領域が増加して、装置の小型化が妨げられるという致命的な問題を生ずる。
【００９５】
これに対して上記の実施形態では、光検出器１５を上記検出平面範囲１０Ｒの角部の外側に配置することで、光検出器の数を低減し、特殊な光検出器を用いる必要もなくすことができることで製造コストを低減できるという利点があり、また、装置の小型化を図ることができるという利点をも有する。
【００９６】
尚、本発明の位置検出装置及び電気光学装置は、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。たとえば、上記各実施形態では一つの光検出器１５のみを設けているが、本発明において規定される上記の位置に光検出器１５が配置されていれば、その他にさらに別の光検出器が適宜の位置に配置されていても構わない。
【００９７】
また、上記電気光学パネル２０としては、上述の液晶表示パネルに限らず、本発明の原理を妨げるものでなければ、有機エレクトロルミネッセンスパネルなどといった他の形式のパネルを用いることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００９８】
【図１】電気光学装置の第１実施形態の構成を模式的に示す概略断面図。
【図２】第１実施形態を視認側から見た様子を示す平面図。
【図３】電気光学装置の第１実施形態の主要構成を示す分解斜視図。
【図４】第１実施形態の位置検出用光源、導光板及び光検出器の位置関係を示す平面図。
【図５】電気光学装置の第２実施形態の構成を模式的に示す概略断面図。
【図６】第２実施形態を視認側から見た様子を示す平面図。
【図７】第２実施形態の主要構成を示す分解斜視図。
【図８】第３実施形態を視認側から見た様子を示す平面図。
【図９】第４実施形態を視認側から見た様子を示す平面図。
【図１０】第５実施形態を視認側から見た様子を示す平面図。
【図１１】第６実施形態を視認側から見た様子を示す平面図。
【図１２】比較例を視認側から見た様子を示す平面図。
【図１３】異なる比較例を視認側から見た様子を示す平面図。
【符号の説明】
【００９９】
１０…位置検出ユニット、１１…照明用光源、１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄ…位置検出用光源、１３…導光板、１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ…光入射面、１３ｓ…光出射面、１４…光反射板、１５…光検出器、１５ａ…受光部、１５ｒ…検出可能角度範囲、１５ｒｓ…検出中心軸、１６…光学シート、２０…電気光学パネル、３０…表装板、３１…表面板、３１ａ…開口部、３１ｂ…開口縁部、４１…照明用光源、４３…照明用導光板、Ｌ２ａ、Ｌ２ｂ、Ｌ２ｃ、Ｌ２ｄ…位置検出光、Ｌ４…照明光
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多角形状に構成された検出平面範囲内において対象物体の平面位置を光学的に検出するための位置検出装置であって、
第１の位置検出光を放出する第１の位置検出用光源と、
第２の位置検出光を放出する第２の位置検出用光源と、
前記第１の位置検出光を内部に採り込む第１の光入射面、前記第２の位置検出光を内部に採り込む第２の光入射面、並びに、当該第１の光入射面及び前記第２の光入射面と隣接するとともに交差し、内部を伝搬する前記第１の位置検出光及び前記第２の位置検出光を出射する光出射面、を有する導光板と、
該導光板に対し前記第１の位置検出光及び前記第２の位置検出光の出射側に配置され、前記検出平面範囲に向けられた受光部を備え、前記検出平面範囲の角部の外側に隣接配置された光検出器と、
を具備する位置検出装置。
【請求項２】
前記導光板において前記第１の光入射面と前記第２の光入射面は互いに対向する位置に設けられ、前記第１の位置検出用光源と前記第２の位置検出用光源は前記導光板を挟んで互いに対向する位置に配置されることを特徴とする請求項１に記載の位置検出装置。
【請求項３】
前記検出平面範囲は矩形状に構成されることを特徴とする請求項１に記載の位置検出装置。
【請求項４】
前記導光板の前記光出射面に沿った平面形状が矩形状に構成され、該矩形状の互いに対向する辺にそれぞれ前記第１の光入射面及び前記第２の光入射面が形成されることを特徴とする請求項１に記載の位置検出装置。
【請求項５】
前記光検出器による前記第１の位置検出光と前記第２の位置検出光の検出値に基づいて前記対象物体の平面位置情報を求める位置情報取得手段をさらに具備することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の位置検出装置。
【請求項６】
多角形状に構成された検出平面範囲内において対象物体の平面位置を光学的に検出するための以下の構成、
（ａ）第１の位置検出光を放出する第１の位置検出用光源、
（ｂ）第２の位置検出光を放出する第２の位置検出用光源、
（ｃ）前記第１の位置検出光を内部に採り込む第１の光入射面、前記第２の位置検出光を内部に採り込む第２の光入射面と、当該第１の光入射面及び前記第２の光入射面と隣接するとともに交差し、内部を伝搬する前記第１の位置検出光及び前記第２の位置検出光を出射する光出射面と、を有する導光板、
（ｄ）該導光板に対し前記第１の位置検出光及び前記第２の位置検出光の出射側に配置され、前記検出平面範囲に向けられた受光部を備え、前記検出平面範囲の角部の外側に隣接配置された光検出器、
を有する位置検出装置と、
少なくとも一部が前記検出平面範囲と重なる表示領域を備え、前記光検出器に対して前記第１の位置検出光及び前記第２の位置検出光の進行方向とは逆側に配置された電気光学パネルと、
を具備する電気光学装置。
【請求項７】
前記電気光学パネルは前記導光板と前記光検出器の間に配置され、前記表示領域は前記第１の位置検出光及び前記第２の位置検出光を透過可能に構成されていることを特徴とする請求項６に記載の電気光学装置。
【請求項８】
前記電気光学パネルは第１の基板と第２の基板の間に電気光学物質が配置されてなり、前記第１の基板には前記第２の基板の外形より周囲に張り出した基板張出部が設けられ、
前記光検出器が前記基板張出部と平面的に重ねて配置されることを特徴とする請求項６又は７に記載の電気光学装置。
【請求項９】
前記電気光学パネルは液晶パネルであり、
前記電気光学装置は、照明用光源と、該照明用光源の放出する照明光を内部に採り込む光入射面及び該光入射面に隣接し交差する光出射面を備え、前記電気光学パネルと平面的に重ねて配置される照明用導光板と、をさらに具備することを特徴とする請求項６乃至８のいずれか一項に記載の電気光学装置。
【請求項１０】
前記光検出器による前記第１の位置検出光と前記第２の位置検出光の検出値に基づいて前記対象物体の平面位置情報を求める位置情報取得手段をさらに具備することを特徴とする請求項６乃至９のいずれか一項に記載の電気光学装置。
【請求項１】
多角形状に構成された検出平面範囲内において対象物体の平面位置を光学的に検出するための位置検出装置であって、
第１の位置検出光を放出する第１の位置検出用光源と、
第２の位置検出光を放出する第２の位置検出用光源と、
前記第１の位置検出光を内部に採り込む第１の光入射面、前記第２の位置検出光を内部に採り込む第２の光入射面、並びに、当該第１の光入射面及び前記第２の光入射面と隣接するとともに交差し、内部を伝搬する前記第１の位置検出光及び前記第２の位置検出光を出射する光出射面、を有する導光板と、
該導光板に対し前記第１の位置検出光及び前記第２の位置検出光の出射側に配置され、前記検出平面範囲に向けられた受光部を備え、前記検出平面範囲の角部の外側に隣接配置された光検出器と、
を具備する位置検出装置。
【請求項２】
前記導光板において前記第１の光入射面と前記第２の光入射面は互いに対向する位置に設けられ、前記第１の位置検出用光源と前記第２の位置検出用光源は前記導光板を挟んで互いに対向する位置に配置されることを特徴とする請求項１に記載の位置検出装置。
【請求項３】
前記検出平面範囲は矩形状に構成されることを特徴とする請求項１に記載の位置検出装置。
【請求項４】
前記導光板の前記光出射面に沿った平面形状が矩形状に構成され、該矩形状の互いに対向する辺にそれぞれ前記第１の光入射面及び前記第２の光入射面が形成されることを特徴とする請求項１に記載の位置検出装置。
【請求項５】
前記光検出器による前記第１の位置検出光と前記第２の位置検出光の検出値に基づいて前記対象物体の平面位置情報を求める位置情報取得手段をさらに具備することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の位置検出装置。
【請求項６】
多角形状に構成された検出平面範囲内において対象物体の平面位置を光学的に検出するための以下の構成、
（ａ）第１の位置検出光を放出する第１の位置検出用光源、
（ｂ）第２の位置検出光を放出する第２の位置検出用光源、
（ｃ）前記第１の位置検出光を内部に採り込む第１の光入射面、前記第２の位置検出光を内部に採り込む第２の光入射面と、当該第１の光入射面及び前記第２の光入射面と隣接するとともに交差し、内部を伝搬する前記第１の位置検出光及び前記第２の位置検出光を出射する光出射面と、を有する導光板、
（ｄ）該導光板に対し前記第１の位置検出光及び前記第２の位置検出光の出射側に配置され、前記検出平面範囲に向けられた受光部を備え、前記検出平面範囲の角部の外側に隣接配置された光検出器、
を有する位置検出装置と、
少なくとも一部が前記検出平面範囲と重なる表示領域を備え、前記光検出器に対して前記第１の位置検出光及び前記第２の位置検出光の進行方向とは逆側に配置された電気光学パネルと、
を具備する電気光学装置。
【請求項７】
前記電気光学パネルは前記導光板と前記光検出器の間に配置され、前記表示領域は前記第１の位置検出光及び前記第２の位置検出光を透過可能に構成されていることを特徴とする請求項６に記載の電気光学装置。
【請求項８】
前記電気光学パネルは第１の基板と第２の基板の間に電気光学物質が配置されてなり、前記第１の基板には前記第２の基板の外形より周囲に張り出した基板張出部が設けられ、
前記光検出器が前記基板張出部と平面的に重ねて配置されることを特徴とする請求項６又は７に記載の電気光学装置。
【請求項９】
前記電気光学パネルは液晶パネルであり、
前記電気光学装置は、照明用光源と、該照明用光源の放出する照明光を内部に採り込む光入射面及び該光入射面に隣接し交差する光出射面を備え、前記電気光学パネルと平面的に重ねて配置される照明用導光板と、をさらに具備することを特徴とする請求項６乃至８のいずれか一項に記載の電気光学装置。
【請求項１０】
前記光検出器による前記第１の位置検出光と前記第２の位置検出光の検出値に基づいて前記対象物体の平面位置情報を求める位置情報取得手段をさらに具備することを特徴とする請求項６乃至９のいずれか一項に記載の電気光学装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１０−１２７６７１（Ｐ２０１０−１２７６７１Ａ）
【公開日】平成２２年６月１０日（２０１０．６．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３００５１５（Ｐ２００８−３００５１５）
【出願日】平成２０年１１月２６日（２００８．１１．２６）
【出願人】（３０４０５３８５４）エプソンイメージングデバイス株式会社 (2,386)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年６月１０日（２０１０．６．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１１月２６日（２００８．１１．２６）
【出願人】（３０４０５３８５４）エプソンイメージングデバイス株式会社 (2,386)
【Ｆターム（参考）】
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