JP4821545B2 - 電磁誘導型タッチパネル及びそれを備えた液晶表示装置 - Google Patents

Description

この発明は、電磁誘導型タッチパネル及びそれを備えた液晶表示装置に関する。

電磁誘導型タッチパネルは、タッチ面の複数のタッチ領域を選択的にタッチするためのタッチ入力用電磁ペンと、前記タッチ面の後側に配置され、前記タッチ面の複数のタッチ領域にそれぞれ対応させて、前記電磁ペンからの磁場を受けて誘導電流を発生する複数のセンサが設けられたタッチ領域検出用センサ基板とにより構成されている（特許文献１参照）。

この電磁誘導型タッチパネルは、磁場を利用するものであり、磁場は、液晶表示素子をその表示に影響を及ぼすこと無く通過するため、前記液晶表示素子の観察側の面を前記電磁ペンによるタッチ面とし、前記センサパネルを、前記液晶表示素子の観察側とは反対側に配置することが可能である。
特開２００４−３０２４３１号公報

しかし、従来の電磁誘導型タッチパネルは、タッチ面に電磁ペンをある程度以上近付けると、前記センサ基板のセンサが前記電磁ペンからの磁場を受けて誘導電流を発生するため、タッチ領域の誤検出を生じるおそれがある。

この発明は、誤検出を生じることの無い、信頼性の高いタッチ領域検出を行なうことができる電磁誘導型タッチパネル及び前記電磁誘導型タッチパネルを備えた液晶表示装置を提供することを目的としたものである。

この発明の電磁誘導型タッチパネルは、
予め定めた複数のタッチ領域を有するタッチ面と、
ペン胴体と、前記ペン胴体内にその長さ方向に移動可能に設けられ、先端に前記タッチ面をタッチするためのペン先部を有し、ばね力により前記ペン先部が前記ペン胴体の先端から突出する方向に押圧され、前記タッチ面への前記ペン先部の押付けにより前記ペン胴体内方向に押込まれる可動部材と、前記ペン胴体内の先端付近に設けられた磁場発生コイルと、前記ペン胴体内に設けられ、前記可動部材の押込み量に応じて、前記磁場発生コイルに互いに異なる電流値の励磁電流を選択的に供給する駆動部とからなるタッチ入力用電磁ペンと、
前記タッチ面の後側に配置され、前記タッチ面に対向する面に、前記複数のタッチ領域にそれぞれ対応させて、前記電磁ペンからの磁場を受けて誘導電流を発生する複数のセンサが設けられたタッチ領域検出用センサ基板と、
を備えることを特徴とする。

また、この発明の電磁誘導型タッチパネルを備えた液晶表示装置は、
光の透過を制御する複数の画素がマトリックス状に配列された画面エリアを有し、画像表示と、前記画面エリア内の予め定めた複数のタッチ領域にそれぞれタッチ入力キーを表示するキー表示とを行なう液晶表示素子と、
ペン胴体と、前記ペン胴体内にその長さ方向に移動可能に設けられ、先端に、前記液晶表示素子の観察側の面からなるタッチ面をタッチするためのペン先部を有し、ばね力により前記ペン先部が前記ペン胴体の先端から突出する方向に押圧され、前記タッチ面への前記ペン先部の押付けにより前記ペン胴体内方向に押込まれる可動部材と、前記ペン胴体内の先端付近に設けられた磁場発生コイルと、前記ペン胴体内に設けられ、前記可動部材の押込み量に応じて、前記磁場発生コイルに互いに異なる電流値の励磁電流を選択的に供給する駆動部とからなるタッチ入力用電磁ペンと、
前記液晶表示素子の観察側とは反対側に配置され、前記液晶表示素子に対向する面に、前記複数のタッチ領域にそれぞれ対応させて、前記電磁ペンからの磁場を受けて誘導電流を発生する複数のセンサが設けられたタッチ領域検出用センサ基板と、
を備えることを特徴とする。

この発明の電磁誘導型タッチパネル及び前記電磁誘導型タッチパネルを備えた液晶表示装置は、上記のような構成であるため、誤検出を生じることの無い、信頼性の高いタッチ領域検出を行なうことができる。

図１〜図１１はこの発明の一実施例を示しており、図１は、電磁誘導型タッチパネルを備えた液晶表示装置の分解斜視図である。

この液晶表示装置は、光の透過を制御する複数の画素（図示せず）がマトリックス状に配列された画面エリア７を有し、画像表示と、前記画面エリア７内の予め定めた複数のタッチ領域８にそれぞれタッチ入力キーを表示するキー表示とを行なう液晶表示素子１と、前記液晶表示素子１の観察側（図１において上側）とは反対側に配置され、前記液晶表示素子１に向けて照明光を照射する面光源９と、前記液晶表示素子１の観察側の面をタッチ面１ａとした電磁誘導型タッチパネルを構成するためのタッチ入力用電磁ペン１５及びタッチ領域検出用センサ基板３８とを備えている。

前記液晶表示素子１は、例えばＴＦＴ（薄膜トランジスタ）を能動素子とした透過型のアクティブマトリックス液晶表示素子であり、その断面構造は図示しないが、枠状のシール材４を介して接合された観察側とその反対側の一対の透明基板２，３間の前記シール材４で囲まれた領域に液晶層が封入され、前記一対の基板２，３の対向する内面の一方、例えば反対側の基板３の内面に、マトリックス状に配列させて形成された複数の透明な画素電極と、これらの画素電極にそれぞれ接続された複数のＴＦＴと、各行のＴＦＴにゲート信号を供給する複数の走査線と、各行のＴＦＴにデータ信号を供給する複数の信号線とが設けられ、他方向基板、つまり観察側基板２の内面に、前記複数の画素電極の配列領域の全域に対応する一枚膜状の透明な対向電極と、前記複数の画素電極と前記対向電極とが互いに対向する領域からなる複数の画素にそれぞれ対応させて形成された赤、緑、青の３色のカラーフィルタとが設けられ、前記一対の基板２，３の外面にそれぞれ偏光板５，６が配置された構成となっている。

この液晶表示素子１は、前記液晶層の液晶分子をツイスト配向させたＴＮまたはＳＴＮ型、液晶分子を基板２，３面に対して実質的に垂直に配向させた垂直配向型、液晶分子をツイストさせることなく基板２，３面に対して実質的に平行に配向させた水平配向型、液晶分子をベンド配向させるベンド配向型のいずれか、あるいは強誘電性または反強誘電性液晶表示素子であり、前記一対の偏光板５，６は、それぞれの透過軸の向きを、良好なコントラストが得られるように設定して配置されている。

なお、この実施例の液晶表示素子１は、一対の基板２，３の内面それぞれに設けられた電極間に電界を生じさせて液晶分子の配向状態を変化させるものであるが、液晶表示素子１は、一対の基板のいずれか一方の内面に複数の画素を形成する例えば櫛状の第１と第２の電極を設け、これらの電極間に横電界（基板面に沿う方向の電界）を生じさせて液晶分子の配向状態を変化させる横電界制御型のものでもよい。

前記液晶表示素子１は、図示しない表示駆動回路により駆動され、常時は、前記画面エリア７の全域に画像を表示し、前記電磁誘導型タッチパネルによるタッチ入力を行なうときに、前記画面エリア７内の行方向及び列方向に配列した予め定めた複数のタッチ領域８にそれぞれタッチ入力キーを表示する。

なお、前記複数のタッチ領域８はそれぞれ、例えば縦横の幅が５〜１５ｍｍの正方形状または矩形状領域であり、前記液晶表示素子１は、前記複数のタッチ入力キーのキー形状及びキーの種類を示す数字や記号等（図示せず）を、前記タッチ領域８にそれぞれ対応する数十ずつの画素群により表示する。

また、前記面光源９は、前記液晶表示素子１の少なくとも画面エリアに対向する面積を有する板状の透明部材からなり、その一端面に光を入射させる入射端面１１が形成され、前記液晶表示素子１に対向する一方の板面に前記入射端面１１から入射した光の出射面１２が形成され、他方の板面に前記入射端面１１から入射した光を前記出射面１２に向けて反射する反射面が形成された導光板１０と、前記導光板１０の入射端面１１に対向させて配置されたＬＥＤ（発光ダイオード）等の複数の発光素子１４とにより構成されている。

次に、電磁誘導型タッチパネルについて説明すると、この電磁誘導型タッチパネルは、前記液晶表示素子１の観察側の面（観察側偏光板５の外面）からなるタッチ面１ａと、前記液晶表示素子１のタッチ面１ａのうちの複数のタッチ領域８を選択的にタッチし、そのタッチ領域８に対して磁場を与えるための電磁ペン１５と、前記液晶表示素子１の観察側とは反対側に配置され、前記液晶表示素子１に対向する面に、前記液晶表示素子１の複数のタッチ領域にそれぞれ対応させて、前記電磁ペン１５により与えられ、前記液晶表示素子１を通過した前記磁場を受けて誘導電流を発生する複数のセンサ４０が設けられたタッチ領域検出用センサ基板３８とにより構成されている。

なお、この実施例の液晶表示装置は、前記液晶表示素子１の観察側とは反対側に前記面光源９を配置したものであり、前記センサ基板３８は、前記面光源９からの照射光を遮らないように、前記面光源９の後側（前記液晶表示素子１に対向する側とは反対側）に配置されている。

図２は前記電磁ペン１５の断面図であり、この電磁ペン１５は、筒状部材からなるペン胴体１６と、前記ペン胴体１６内にその長さ方向に移動可能に設けられ、先端に前記タッチ面１ａをタッチするための逆円錐形状のペン先部１８を有し、ばね力により前記ペン先部１８が前記ペン胴体１６の先端から突出する方向に押圧され、前記タッチ面１ａへの前記ペン先部１８の押付けにより前記ペン胴体１６内方向に押込まれる可動部材１７と、前記ペン胴体１６内の先端付近に設けられた磁場発生コイル１９と、前記ペン胴体１６内に設けられ、前記可動部材１７の押込みによりオンされて前記磁場発生コイル１９に励磁電流を供給する駆動部２０とからなっている。

前記可動部材１７は、例えば、前記ペン胴体１６内の中心部に前記ペン胴体１６の長さ方向と平行に設けられた丸棒状の軸部材からなっており（以下、この可動部材を可動軸という）、磁場発生コイル１９は、前記可動軸１７の先端側に前記ペン先部１８に近接させて形成されたコイル巻き部１７ａに巻付けられている。

また、前記駆動部２０は、前記ペン胴体１６内の後端側に設けられたスイッチボックス２３と、このスイッチボックス２３の後面に配置された第１と第２の一対の釦型電池２７ａ，２７ｂと、前記スイッチボックス２３よりも前記ペン胴体１６の後端側に配置された交流電流発生回路３１とからなっている。

図３は前記電磁ペン１５の駆動部配置側の拡大断面図、図４は図３のIV−IV線に沿う断面図である。

図３及び図４のように、前記スイッチボックス２３は、樹脂成形品からなっており、その中心部に、前記可動軸１７の後端側をその軸方向に摺動可能に挿入させるための円形な断面形状の貫通孔２３ａが設けられるとともに、内部に、前記貫通孔２３ａに一致する円形な孔部を有する金属板からなる第１と第２の固定接点部材２５，２６が、前記可動軸１７の摺動方向に予め定めた間隔を設けて固定状態で配置されている。

このスイッチボックス２３は、前記ペン胴体１６内の後端側に、前記貫通孔２３ａを前記ペン胴体１６の中心に一致させて配置され、図示しないビス等により前記ペン胴体１６に固定されている。

一方、前記可動軸１７の後端には、この可動軸１７と一緒に前記スイッチボックス２３の貫通孔２３ａ内を摺動し、外周面において前記第１と第２の固定接点部材２５，２６の孔部の周面に選択的に接触する円形金属板からなる可動接点部材２１が固定されている。

そして、前記可動軸１７は、前記ペン胴体１６内に、前記ペン先部１８を前記ペン胴体１６の先端から突出させるとともに、可動軸１７の後端側を前記スイッチボックス２３の貫通孔２３ａに挿入して配置され、前記ペン先部１８の可動軸１７側の端部（逆円錐形状の基部）の外周面を前記ペン胴体１６の先端側の内周面により案内され、可動軸１７の後端側を前記スイッチボックス２３の貫通孔２３ａにより案内されて軸方向に移動するように設けられている。

さらに、前記可動軸１７の後端側には、前記スイッチボックス２３の後面とは反対側の面に対向するばね受け板２２が固定されており、前記可動軸１７は、前記受け板２２と前記スイッチボックス２３との間に介在されたコイルばね２４のばね力により前記ペン先部１８が前記ペン胴体１６の先端から突出する方向に押圧され、前記液晶表示素子１のタッチ面１ａへの前記ペン先部１８の押付けにより前記ペン胴体１６内方向に押込まれる。

なお、この実施例では、前記可動軸１７の受け板２２と前記スイッチボックス２３との間に、前記可動軸１７を挟んで互いに対応する２つの位置にそれぞれ配置された２つのコイルばね２４を介在させているが、前記可動軸１７の受け板２２と前記スイッチボックス２３との間に、前記可動軸１７よりも大きい巻き径の１つのコイルばねを前記可動軸１７に遊嵌させて介在させ、その１つのコイルばねにより前記可動軸１７を前記ペン先部１８が前記ペン胴体１６の先端から突出する方向に押圧するようにしてもよい。

また、図では省略しているが、前記ペン胴体１６内には、前記可動軸１７の先端方向と後端方向への両方の移動限を規制するストッパ設けられており、前記可動軸１７のペン先部１８は、前記コイルばね２４のばね力により、図２に示した突出限位置ａまで突出し、前記タッチ面１ａへの押付け力により、図２に示した押込み限位置ｂまで後退する。

そして、前記可動軸１７の後端の可動接点部材２１は、前記可動軸１７のペン先部１８が前記突出限位置ａに突出したときに、図３のように前記第１と第２の固定接点部材２５，２６の両方から離れ、前記タッチ面１ａへの前記ペン先部１８の押付けによる前記可動軸１７のペン胴体１６内方向への押込みにともなって、前記第１の固定接点部材２５と第２の固定接点部材２６に順次接触するように位置決めして設けられている。

図５は、前記電磁ペン１５の駆動部配置側の可動軸１７が途中まで押込まれたときの拡大断面図、図６は、前記駆動部配置側の前記可動軸１７が押込み限まで押込まれたときの拡大断面図であり、前記可動接点部材２１は、前記液晶表示素子１のタッチ面１ａへの前記ペン先部１８の押付けによる前記可動軸１７のペン胴体１６内方向への押込みにともなって、まず図５のように前記第１の固定接点部材２５に接触し、さらに前記可動軸１７が前記押込み限まで押込まれるのにともなって、前記第１の固定接点部材２５から離れて第２の固定接点部材２６に接触する。

また、前記スイッチボックス２３の後面には、前記一対の釦型電池２７ａ，２７ｂの一方の面の電極、例えば＋極に接触する第１と第２の一対の＋極電池端子２８ａ，２８ｂが設けられており、前記一対の釦型電池２７ａ，２７ｂはそれぞれ、前記一対の＋極電池端子２８ａ，２８ｂの上に、その＋極を前記＋極電池端子２８ａ，２８ｂに接触させて配置され、前記スイッチボックス２３の後面にビス３０等により固定されて前記釦型電池２７ａ，２７ｂの他方の面の電極、つまり−極に接触する第１と第２の一対の−極電池端子２９ａ，２９ｂにより押え固定されている。

前記第１の＋極電池端子２８ａと前記第２の−極電池端子２９ｂは、図示しない接続線により電気的に接続されており、さらに、前記第１の＋極電池端子２８ａは、接続線３２により前記第１の固定接点部材２５に接続されている。

また、前記第２の＋極電池端子２８ｂは、接続線３３により前記第２の固定接点部材２６に接続されており、前記第１の−極電池端子２９ａは、接続線３４により前記第１の固定接点部材２５に接続されている。

一方、前記交流電流発生回路３１は、その構成は図示しないが、２つの入力端子と２つの出力端子とを備えており、前記２つの入力端子間に電圧を供給され、その電圧値に対応した強さの交流電流、つまり前記磁場発生コイル１９に磁場を発生させるための励磁電流を発生し、その励磁電流を前記２つの出力端子から前記磁場発生コイル１９に供給する。

そして、前記第１の−極電池端子２９ａは、接続線３５により前記交流電流発生回路３１の一方の入力端子に接続され、前記可動軸１７の後端の可動接点部材２１は、接続線３６により前記交流電流発生回路３１の他方の入力端子に接続されており、前記交流電流発生回路３１の２つの出力端子は、接続線３７ａ，３７ｂにより前記可動軸１７の先端側に設けられた前記磁場発生コイル１９の両端にそれぞれ接続されている。

前記電磁ペン１５は、上記のような構成の駆動部２０を備えているため、前記液晶表示素子１のタッチ面１ａを前記ペン先部１８によりタッチしないときは、前記駆動部２０がオフ状態にあり、したがって前記駆動部２０から前記磁場発生コイル１９に励磁電流が供給されることはない。

一方、前記タッチ面１ａに前記ペン先部１８をある程度の押付け力で押付けると、前記可動接点部材２１と第１の固定接点部材２５との接触により前記駆動部２０がオンされ、この駆動部２０から前記磁場発生コイル１９に励磁電流が供給され、前記タッチ面１ａに前記ペン先部１８をさらに強く押付けると、前記可動接点部材２１が第２の固定接点部材２６に接触し、前記駆動部２０から前記磁場発生コイル１９に、さらに大きな励磁電流が供給される。

すなわち、図７は、前記電磁ペン１５の可動軸１７が突出限まで突出されたときの回路図であり、このときは、前記可動軸１７の後端の可動接点部材２１が前記第１と第２の固定接点部材２５，２６のいずれにも接触しないため、前記交流流発生回路３１に電池電圧が供給されず、したがって、前記交流電流発生回路３１から前記磁場発生コイル１９に励磁電流が供給されることはない。

図８は、前記電磁ペン１５の可動軸１７が途中（可動接点部材２１が第１の固定接点部材２５に接触する位置）まで押込まれたときの回路図であり、このときは、前記可動接点部材２１と前記第１の固定接点部材２５との接触により、前記第１の釦型電池２７ａの電圧が前記交流電流発生回路３１の２つの入力端子間に供給され、前記交流電流発生回路３１から前記磁場発生コイル１９に、前記第１の釦型電池２７ａの電圧に対応した値の第１の励磁電流が供給される。

また、図９は、前記電磁ペン１５の可動軸１７が押込み限（可動接点部材２１が第２の固定接点部材２６に接触する位置）まで押込まれたときの回路図であり、このときは、前記可動接点部材２１と前記第２の固定接点部材２６との接触により、前記第１の釦型電池２７ａと第２の釦型電池２７ｂとが直列に接続され、その２つの電池２７ａ，２７ｂの電圧が重畳した高い電圧が前記交流電流発生回路３１の２つの入力端子間に供給されるため、前記交流電流発生回路３１から前記磁場発生コイル１９に、前記第１の励磁電流よりも大きい電流値の第２の励磁電流が供給される。

したがって、前記磁場発生コイル１９は、前記タッチ面１ａを前記ペン先部１８によりタッチしないときは磁場を発生せず、前記タッチ面１ａに前記ペン先部１８をある程度の押付け力で押付けたときに、前記交流電流発生回路３１から前記第１の励磁電流が供給されて、その励磁電流に対応した強さの磁場を発生し、前記タッチ面１ａに前記ペン先部１８をさらに強く押付けたときに、前記交流電流発生回路３１から前記第１の励磁電流よりも大きい第２の励磁電流が供給されて、前記第１の励磁電流による磁場よりも強い磁場を発生する。

次に、前記タッチ領域検出用センサ基板３８について説明する。図１０は前記センサ基板３８の平面図、図１１は前記センサ基板３８の１つのセンサ部の拡大断面図である。

このセンサ基板３８は、絶縁性の板部材からなる基板本体３９の前記液晶表示素子１に対向する面に、前記電磁ペン１５により与えられ、前記液晶表示素子１及び前記面光源９の導光板１０を通過した磁場を受けて誘導電流を発生する複数のセンサ４０を、前記液晶表示素子１の複数のタッチ領域８毎にそれぞれ対応させて、行方向及び列方向に配列させて設けたものであり、この実施例のセンサ基板３８の複数のセンサ４０はそれぞれ、前記基板本体３９面に、前記タッチ領域８に対応する領域の中心部付近から外周付近にわたって実質的に四角形または円形の渦巻形状（図では四角形の渦巻形状）に形成された導電膜４１からなっている。

また、前記基板本体３９のセンサ形成面の周縁部には、任意の箇所に設けられた１つの接地端子４２と、前記行方向の一端側の縁部に、各センサ行毎に対応させて設けられた複数の行方向出力端子４３と、前記列行方向の一端側の縁部に、各センサ列毎に対応させて設けられた複数の列方向出力端子４４とが形成されており、前記基板本体３９面に形成された前記複数のセンサ４０の一端（渦巻の中心側の端部）は、前記基板本体３９のセンサ形成面とは反対面に形成された接地配線４２ａを介して前記１つの接地端子４２に接続され、前記複数のセンサ４０の他端（渦巻の外周側の端部）は、各行毎及び各列毎に、前記基板本体３９のセンサ形成面に形成された各行毎の行方向出力配線４３ａ及び各列毎の列方向出力配線４４ａを介して、前記複数の行方向出力端子４３と前記複数の列方向出力端子４４とにそれぞれ接続されている。

なお、前記基板本体３９のセンサ形成面とは反対面に形成された前記接地配線４２ａは、前記基板本体３９を貫通して設けられたスルーホール部において前記複数のセンサ４０の前記渦巻の中心側の端部及び前記接地端子４２に接続されている。

そして、前記センサ基板３８の前記接地端子４２は、図示しない接地電位に接続され、前記複数の行方向出力端子４３と前記複数の列方向出力端子４４は、前記複数の行方向出力端子４３からの出力と、前記複数の列方向出力端子４４からの出力とに基づいて、前記電磁ペン１５によるタッチ領域、つまりタッチされた入力キーを判定する図示しない入力キー判定回路に接続されている。

この液晶表示装置は、前記電磁誘導型タッチパネルを、ペン胴体１６と、前記ペン胴体１６内にその長さ方向に移動可能に設けられ、先端に、前記液晶表示素子１の観察側の面からなるタッチ面１ａをタッチするためのペン先部１８を有し、ばね力により前記ペン先部１８が前記ペン胴体１６の先端から突出する方向に押圧され、前記タッチ面１ａへの前記ペン先部１８の押付けにより前記ペン胴体１６内方向に押込まれる可動軸１７と、前記ペン胴体１６内の先端付近に設けられた磁場発生コイル１９と、前記ペン胴体１６内に設けられ、前記可動軸１７の押込みにより前記磁場発生コイル１９に励磁電流を供給する駆動部２０とからなるタッチ入力用電磁ペン１５と、前記液晶表示素子１の観察側とは反対側（この実施例では面光源９の後側）に配置され、前記液晶表示素子１に対向する面に、前記液晶表示素子１の複数のタッチ領域８にそれぞれ対応させて、前記電磁ペン１５からの磁場を受けて誘導電流を発生する複数のセンサ４０が設けられたタッチ領域検出用センサ基板３８とにより構成しているため、前記電磁誘導型タッチパネルに、誤検出を生じることの無い、信頼性の高いタッチ領域検出を行なわせることができる。

すなわち、この液晶表示装置は、前記電磁誘導型タッチパネルを構成する電磁ペン１５に、ばね力によりペン先部１８がペン胴体１６の先端から突出する方向に押圧され、タッチ面１ａへの前記ペン先部１８の押付けにより前記ペン胴体１６内方向に押込まれる可動軸１７と、前記可動軸１７の押込みによりオンされて、前記ペン胴体１６内の先端付近に設けられた磁場発生コイル１９に励磁電流を供給する駆動部２０とを備えさせているため、前記タッチ面１ａを前記電磁ペン１５のペン先部１８によりタッチしないときは、前記磁場発生コイル１９は磁場を発生せず、したがって、従来の電磁誘導型タッチパネルのように、タッチ面に電磁ペンをある程度以上近付けたときに、センサ基板のセンサが前記電磁ペンからの磁場を受けて誘導電流を発生し、タッチ領域の誤検出を生じることはない。

しかも、この実施例では、前記電磁ペン１５の駆動部２０を、第１と第２の釦型電池２７ａ，２７ｂと、第１と第２の固定接点部材２５，２６と、前記可動軸１７のペン胴体１６内方向への押込みにともなって、前記第１の固定接点部材２５と第２の固定接点部材２６に順次接触する可動接点部材２１とを備え、前記タッチ面１ａに前記ペン先部１８をある程度の押付け力で押付けたときに、交流電流発生回路３１から前記磁場発生コイル１９に、前記第１の釦型電池２７ａの電圧に対応した第１の励磁電流を供給して、その第１の励磁電圧に対応した強さの磁場を発生させ、前記タッチ面１ａに前記ペン先部１８をさらに強く押付けたときに、交流電流発生回路３１から前記磁場発生コイル１９に、前記第１と第２の２つの釦型電池２７ａ，２７ｂの電圧が重畳した強い電圧に対応した第２の励磁電流を供給して、その第２の励磁電流に対応した、前記第１の励磁電圧による磁場よりも強い磁場を発生させることができる。

そして、前記センサ基板３８の複数のセンサ４０は、前記電磁ペン１５からの磁場の強さに対応した誘導電流を発生するため、前記センサ基板３８の各出力端子４３，４４から、前記タッチ面１ａに対する前記電磁ペン１５のペン先部１８の押付け力に対応した２つの値の電流信号を前記入力キー判定回路に出力することができる。

そのため、この液晶表示装置は、その複数のタッチ領域８にそれぞれ、２種類のタッチ入力キーを表示させ、その２種類のタッチ入力キーの一方を前記電磁ペン１５のペン先部１８の押付け力によって選択させるタッチ入力を行なったり、ペン先部１８の押付け力に対応させて前記タッチ入力キーの表示色及び数字や記号等の線の太さを変化させたりすることができる。

なお、上記実施例の電磁誘導型タッチパネルは、前記電磁ペン１５の駆動部２０を、２つの値の励磁電流を、前記可動軸１７の押込み量に対応して選択的に前記磁場発生コイル１９に供給するようにしたものであるが、前記駆動部２０は、３つ以上の値の励磁電流を、前記可動軸１７の押込み量に対応して選択的に前記磁場発生コイル１９に供給するように構成してもよく、また、前記可動軸１７の押込み量に関係無く、単一の値の励磁電流を前記磁場発生コイル１９に供給するように構成してもよい。

また、上記実施例の電磁ペン１５は、可動部材として棒状の可動軸１７を備えたものであるが、前記可動部材は、先端にペン先部を有し、ばね力により前記ペン先部がペン胴体の先端から突出する方向に押圧され、タッチ面への前記ペン先部の押付けにより前記ペン胴体内方向に押込まれるものであれば、他の部材でもよい。

さらに、上記実施例の電磁ペン１５は、磁場発生コイル１９を、前記可動軸１７の先端側に形成されたコイル巻き部１７ａに巻付けたものであるが、前記磁場発生コイル１９は他の部材に巻付けて、前記ペン胴体内の先端付近に配置してもよい。

また、上記実施例の電磁誘導型タッチパネルは、前記センサ基板３８の複数のセンサ４０を渦巻形状に形成したものであるが、前記センサ４０は、渦巻形状に限らず、１本のループ線からなる形状、或いは、一部に切り離し部を有する四角形または円形のリング状に形成された対角線長または直径が互いに異なる複数本のループ線を、それぞれの切り離し部を互いに対応させて同心的に配置し、これらのループ線の一方の切り離し端同士及び他方の切り離し端同士をそれぞれ並列接続した形状に形成してもよい。

また、上記実施例のセンサ基板３８は、前記液晶表示素子１の複数のタッチ領域８毎にそれぞれ対応させて複数のセンサ４０を設けたものであるが、タッチ領域検出用センサ基板は、前記液晶表示素子１の各行のタッチ領域８にそれぞれ対応する細長形状の複数の行方向センサと、前記液晶表示素子１の各列のタッチ領域８にそれぞれ対応する細長形状の複数の列方向センサとを絶縁層を介して積層したものでもよく、その場合も、各行方向センサ及び各列方向センサの出力に基づいて、前記電磁ペン１５によるタッチ領域、つまりタッチされた入力キーを判定することができる。

さらにまた、前記センサ基板３８は、前記複数のセンサ４０の一端を接地端子に接続し、前記複数のセンサ４０の他端を、各センサ４０毎に対応させて設けられた複数の出力端子にそれぞれ接続した構成としてもよく、このようにすることにより、前記複数の出力端子の出力から直接的に、前記電磁ペン１５によるタッチ領域（タッチされた入力キー）を判定することができる。

また、上記実施例の液晶表示装置は、透過型の液晶表示素子１を備えたものであるが、液晶表示素子は、その観察側とは反対側の基板の内面または外面に、磁場を通過させるアルミニウム等の非強磁性金属からなる反射膜を設けた反射型表示素子でも、前記反射膜を各画素の一部に対応させて設けることにより前記各画素毎に透過表示部と反射表示部とを形成した透過／反射表示素子でもよく、前記反射型表示素子を備える場合は、前記面光源９は不要である。

さらに、この発明は、電磁誘導型タッチパネルを備えた液晶表示装置に限らず、液晶表示素子以外のタッチ面を備えた電磁誘導型タッチパネルにも適用することができる。

この発明の一実施例を示す電磁誘導型タッチパネルを備えた液晶表示装置の分解斜視図。 前記電磁誘導型タッチパネルを構成する電磁ペンの断面図。 前記電磁ペンの駆動部配置側の拡大断面図。 図３のIV−IV線に沿う断面図。 前記電磁ペンの駆動部配置側の可動軸が途中まで押込まれたときの拡大断面図。 前記電磁ペンの駆動部配置側の可動軸が押込み限まで押込まれたときの拡大断面図。 前記電磁ペンの可動軸が突出限まで突出されたときの回路図。 前記電磁ペンの可動軸が途中まで押込まれたときの回路図。 前記電磁ペンの可動軸が押込み限まで押込まれたときの回路図。 前記電磁誘導型タッチパネルを構成するセンサ基板の平面図。 前記センサ基板の１つのセンサ部の拡大断面図。

符号の説明

１…液晶表示素子、１ａ…タッチ面、７…画面エリア、８…タッチ領域、９…面光源、１０…導光板、１２…発光素子、１５…電磁ペン、１６…ペン胴体、１７…可動軸、１８…ペン先部材、１９…磁場発生コイル、２０…駆動部、２１…可動接点部材、２５，２６…固定接点部材、２７ａ，２７ｂ…釦型電池、２８ａ，２８ｂ…＋極電池端子、２９ａ，２９ｂ…−極電池端子、３１…交流電流発生回路、３８…センサ基板、４０…センサ。

Claims (2)

1. 予め定めた複数のタッチ領域を有するタッチ面と、
   ペン胴体と、前記ペン胴体内にその長さ方向に移動可能に設けられ、先端に前記タッチ面をタッチするためのペン先部を有し、ばね力により前記ペン先部が前記ペン胴体の先端から突出する方向に押圧され、前記タッチ面への前記ペン先部の押付けにより前記ペン胴体内方向に押込まれる可動部材と、前記ペン胴体内の先端付近に設けられた磁場発生コイルと、前記ペン胴体内に設けられ、前記可動部材の押込み量に応じて、前記磁場発生コイルに互いに異なる電流値の励磁電流を選択的に供給する駆動部とからなるタッチ入力用電磁ペンと、
   前記タッチ面の後側に配置され、前記タッチ面に対向する面に、前記複数のタッチ領域にそれぞれ対応させて、前記電磁ペンからの磁場を受けて誘導電流を発生する複数のセンサが設けられたタッチ領域検出用センサ基板と、
   を備えることを特徴とする電磁誘導型タッチパネル。
2. 光の透過を制御する複数の画素がマトリックス状に配列された画面エリアを有し、画像表示と、前記画面エリア内の予め定めた複数のタッチ領域にそれぞれタッチ入力キーを表示するキー表示と、を行なう液晶表示素子と、
   ペン胴体と、前記ペン胴体内にその長さ方向に移動可能に設けられ、先端に、前記液晶表示素子の観察側の面からなるタッチ面をタッチするためのペン先部を有し、ばね力により前記ペン先部が前記ペン胴体の先端から突出する方向に押圧され、前記タッチ面への前記ペン先部の押付けにより前記ペン胴体内方向に押込まれる可動部材と、前記ペン胴体内の先端付近に設けられた磁場発生コイルと、前記ペン胴体内に設けられ、前記可動部材の押込み量に応じて、前記磁場発生コイルに互いに異なる電流値の励磁電流を選択的に供給する駆動部とからなるタッチ入力用電磁ペンと、
   前記液晶表示素子の観察側とは反対側に配置され、前記液晶表示素子に対向する面に、前記複数のタッチ領域にそれぞれ対応させて、前記電磁ペンからの磁場を受けて誘導電流を発生する複数のセンサが設けられたタッチ領域検出用センサ基板と、
   を備えることを特徴とする電磁誘導型タッチパネルを備えた液晶表示装置。

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