JP7561963B2 - センサモジュール及びそれを備えたタッチパネル - Google Patents

Description

本開示の一実施形態は、センサモジュール及び該センサモジュールを備えたタッチパネルに関する。特にホバーセンサを備えたセンサモジュール及び該センサモジュールを備えたタッチパネルに関する。

従来から、液晶パネルなどの表示パネル上にタッチセンサを備えたタッチパネルが実用化されている。タッチパネルは、タッチパネルの表面を指やペンなどで触れることによって操作することができる。タッチパネルは、ＡＴＭ（ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｔｅｌｌｅｒ ｍａｃｈｉｎｅ）、自動精算機、券売機などに実装されている。タッチパネルを指で操作する場合、不特定多数のユーザが指先で直接タッチパネルに接触する。そのため、タッチパネルを介して細菌やウイルスなどの接触感染が発生する虞があり、衛生面で課題があった。

このような課題を解決するため、例えば、特許文献１には、表示画像が浮き出した実像表示面上に非接触センサを配置した、非接触型ユーザインターフェースが開示されている。

特開２０１１－１１３４８９号公報

特許文献１に記載された非接触型ユーザインターフェースは、表示部に表示画像が浮き出して表示できるものを使用する。そのため、ＡＴＭ、自動精算機、券売機などに適用されている既存のタッチパネルに特許文献１に記載された非接触型ユーザインターフェースを適用する場合、既存のシステムの置き換えや、表示部を構成する機器を変更する必要がある。

また、特許文献１に記載された非接触型ユーザインターフェースを作動させるには、タッチ検出用の赤外線が照射される領域に被検出体を近づけなければならないため、誤って表示パネルに被検出体が接触してしまう虞がある。

本発明の課題の一つは、既存のシステムに容易に適用することができる、非接触式タッチインタパネルを提供することにある。

本開示の一実施形態に係るセンサモジュールは、カバー部材と、複数のセンサを備え、前記カバー部材と重畳して設けられる非接触式センサアレイと、前記非接触式センサアレイから出力される検出信号を受信し、前記検出信号に基づいて座標情報を生成する制御部と、前記制御部から前記座標情報を受信し、前記座標情報に基づいて駆動信号を出力する駆動部と、前記駆動信号に基づいて駆動される遮光パネルと、
を備える。

本開示の一実施形態に係る、タッチパネルは、第１センサモジュールと、前記第１センサモジュールに隣接して設けられる第２センサモジュールと、を備え、前記第１センサモジュールは、カバー部材と、複数のセンサを備え、前記カバー部材と重畳して設けられる非接触式センサアレイと、前記非接触式センサアレイから出力される検出信号を受信し、前記検出信号に基づいて座標情報を生成する制御部と、前記制御部から前記座標情報を受信し、前記座標情報に基づいて駆動信号を出力する駆動部と、前記駆動信号に基づいて駆動される遮光パネルと、を備え、前記第２センサモジュールは、基板と、前記基板上に設けられた発光部と、前記基板上に設けられ、前記発光部に対向する受光部と、を備え、前記第１センサモジュールの前記遮光パネルは、前記第２センサモジュールの前記発光部と前記受光部との間に位置する。

一実施形態に係るタッチパネルの構成の一例を示す概略図である。 一実施形態に係る非接触センサアレイの構成の一例を示す平面図である。 第１ＩＣ素子、及び第２ＩＣ素子の構成の一例を示すブロック図である。 第３ＩＣ素子の構成の一例を示すブロック図である。 一実施形態に係る第２遮光パネルの構成の一例を示す平面図である。 一実施形態に係る第２遮光パネルの構成の一例を示す断面図である。 一実施形態に係る第２センサモジュールの構成の一例を示す斜視図である。 一実施形態に係る第２センサモジュールの構成の一例を示す平面図である。 一実施形態に係るタッチパネルの動作の一例を説明するための概略図である。

以下、本開示の実施形態について、図面等を参照しつつ説明する。但し、本開示は、その要旨を逸脱しない範囲において様々な態様で実施することができる。本開示は、以下に例示する実施形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。図面は、説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合がある。しかしながら、図面は、あくまで一例であって、本開示の解釈を限定するものではない。

本開示の実施形態を説明する際、「上に」又は「下に」という表現は、単に、各要素の相対的な位置関係を説明しているにすぎない。例えば、第１の構成要素が第２の構成要素の「上に」配置されるという表現は、第１の構成要素が第２の構成要素の「直上に」ある場合だけではなく、第１の構成要素と第２の構成要素との間に別の構成要素が介在する場合も含む。さらに、「上に」又は「下に」という表現は、平面視において各要素が重畳する場合だけでなく、重畳しない場合をも含む。

本明細書において「αはＡ、Ｂ又はＣを含む」、「αはＡ、Ｂ及びＣのいずれかを含む」、「αはＡ、Ｂ及びＣからなる群から選択される一つを含む」といった表現は、特に明示が無い限り、αはＡ～Ｃの複数の組み合わせを含む場合を排除しない。さらに、これらの表現は、αが他の要素を含む場合も排除しない。

本開示の実施形態を説明する際、既に説明した要素と同様の機能を備えた要素については、同一の符号又は同一の符号にアルファベット等の記号を付して、説明を省略することがある。例えば、ある符号を付した要素が図面中に複数存在する場合、それぞれ「ａ」、「ｂ」等を符号に付して区別する場合がある。他方、それぞれの要素を区別する必要がない場合は、その要素を示す符号のみを用いて説明する。

［タッチパネルの構成］
図１を参照して、本開示の一実施形態に係るタッチパネル１０の構成について説明する。

図１は、本開示の一実施形態に係るタッチパネル１０の構成の一例を示す概略図である。図１に示すように、タッチパネル１０は、第１センサモジュール１００、及び第２センサモジュール２００を含む。

以下、図１～図６を参照して、第１センサモジュール１００の構成について説明する。図１に示すように、第１センサモジュール１００は、カバー部材１０１と、非接触センサアレイ１０３と、遮光パネル１０５と、回路基板１０７と、第１ＩＣ素子１１３と、第２ＩＣ素子１１５と、第３ＩＣ素子１１７とを備える。

カバー部材１０１は、ガラス基材であってもよい。しかしながら、カバー部材１０１の材質はガラスに限定されるわけではない。カバー部材１０１は、例えば、アクリル樹脂などの可視光線を透過可能な絶縁性の材料から構成されてもよい。

非接触センサアレイ１０３は、カバー部材１０１に重畳し、カバー部材１０１に隣接して設けられる。図２は、非接触センサアレイ１０３の構成の一例を示す平面図である。図２に示すように、非接触センサアレイ１０３は、基板１０９、及び複数のセンサ１１１を含む。また、非接触センサアレイ１０３は、電圧調整回路１１２を含んでもよい。

基板１０９は、絶縁性の基板である。基板１０９は、ガラス基板１０９であってもよい。しかしながら、基板１０９はガラス基板に限定されるわけではない。基板１０９は、可視光線を透過可能な絶縁性の材料から構成されてもよい。このような絶縁性の材料としては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ビニル系樹脂、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、アクリル樹脂、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）等の樹脂材料があげられる。基板１０９の形状は限定されないが、ここでは一例として、基板１０９が、第１方向Ｄｘ、及び第１方向Ｄｘに直交する第２方向Ｄｙに沿った辺を有する矩形状である場合を説明する。

基板１０９上には、複数のセンサ１１１が形成される。図２に示すように、複数のセンサ１１１は、第１方向Ｄｘ及び第２方向Ｄｙに沿って、基板上１０９にマトリクス状に配置されることができる。図２では、一例として、複数のセンサ１１１が、基板１０９上において、４行×８列のマトリックス状に配置された形態を示している。しかしながら、センサ１１１の数、及び配置はこれに限定されるわけではない。

センサ１１１は、矩形状の面状パターンから構成されてもよい。センサ１１１のサイズは、例えば、２８ｍｍ×３０ｍｍの矩形状であってもよい。但し、センサ１１１のサイズはこれに限定されない。センサ１１１のサイズが大きくなれば、センサ１１１の感度が向上する。すなわち、センサ１１１のサイズが大きくなるほど、非接触式センサアレイ１０３から離れた被検出体の検知が可能になる。一方、センサ１１１のサイズが大きすぎると、非接触式センサアレイ１０３に近接する被検出体の位置の検出精度が落ちる。そのため、センサ１１１のサイズは、非接触式センサアレイ１０３から離れた被検出体の検知が可能であり、且つ非接触式センサアレイ１０３に近接する被検出体の位置が特定できる程度のサイズであればよい。尚、細菌やウイルスなどの接触感染を考慮し、センサ１１１は、非接触式センサアレイ１０３から５ｃｍ程度離れた被検出体を検知することができるほどのサイズを有することが好ましい。

センサ１１１は、電極から構成される。センサ１１１を構成する電極は、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ：Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、チオフェン系ポリマーであるＰＥＤＯＴ／ＰＳＳなどの導電性高分子などの透明導電性材料あるいは金属細線等のメタル材料（メッシュレイアウト）から構成される。複数のセンサ１１１のうち、隣接する二つのセンサ１１１は互いに電気的に独立している。

複数のセンサ１１１はそれぞれ、図示しない電源部に電気的に接続される。電源部は、複数のセンサ１１１に所定の電圧を周期的に印加する。各センサ１１１にそれぞれ印加される電圧は、パルス電圧（交流矩形波）であってもよい。センサ１１１に被検出体である導体（例えば、人の指など）が接近すると、該センサ１１１を構成する電極と被検出体との間に疑似的なコンデンサが形成される。その結果、該センサ１１１を構成する電極の静電容量が変化する。センサ１１１は、該センサ１１１を構成する電極の静電容量の変化を検出信号として出力してもよい。また、センサ１１１は、該センサ１１１を構成する電極の静電容量の大きさを検出信号として出力してもよい。

図示はしないが、基板１０９上には複数の配線が設けられる。複数の配線はそれぞれ、対応するセンサ１１１から出力される検出信号を後述する回路基板１０７に伝達する。非接触式センサアレイ１０３が、電圧調整回路１１２を含む場合、検出信号は、各配線に接続される配線を介してまず電圧調整回路１１２に伝達される。電圧調整回路１１２は、オペアンプ（図示せず）を含む。電圧調整回路１１２は、入力された検出信号を増幅する。増幅された検出信号は、回路基板１０７に出力される。

遮光パネル１０５は、高分子分散型液晶パネルである。遮光パネル１０５は、第１方向Ｄｘに沿って設けられる第１遮光パネル１０５ａと、第２方向Ｄｙに沿って設けられる第２遮光パネル１０５ｂとを含む。第１遮光パネル１０５ａ及び第２遮光パネル１０５ｂはそれぞれ、被検出体の位置を示す座標情報に基づく駆動信号によって駆動される。遮光パネル１０５の詳細な構成については後述する。

回路基板１０７は、フレキシブル回路（ＦＰＣ）基板であってもよい。回路基板１０７には、第１ＩＣ素子１１３、第２ＩＣ素子１１５及び第３ＩＣ素子１１７が実装される。

図３は、第１ＩＣ素子１１３、及び第２ＩＣ素子１１５の構成の一例を示すブロック図である。図３を参照して、第１ＩＣ素子１１３、及び第２ＩＣ素子１１５の構成について説明する。

第１ＩＣ素子１１３は、アナログフロントエンド（ＡＦＥ：Ａｎａｌｏｇ Ｆｒｏｎｔ Ｅｎｄ）を含むＩＣチップであってもよい。非接触式センサアレイ１０３に設けられた複数のセンサ１１１から出力された検出信号は、第１ＩＣ素子１１３に入力される。第１ＩＣ素子１１３に入力された検出信号は、アナログフロントエンドにより調整される。調整された検出信号は、第１ＩＣ素子１１３から配線（図示せず）を介して第２ＩＣ素子１１５に出力される。

第２ＩＣ素子１１５は、マイクロコントローラユニット（ＭＣＵ：Ｍｉｃｒｏ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ｕｎｉｔ）であってもよい。第２ＩＣ素子１１５のＭＣＵは、制御部３００を構成する。制御部３００は、制御回路３０１、メモリ部３０３と、Ａ／Ｄ変換部３０９と、演算部３１５と、Ｉ／Ｏインターフェース３１７とを含む。

制御回路３０１は、後述するＲＯＭ３０５に記憶された制御プログラムをＣＰＵにより実行して、第１ＩＣ素子１１３から出力された検出信号に基づいて、被検出体の位置を示す座標情報を生成するための機能を実現する。

メモリ部３０３は、ＲＯＭ３０５及びＲＡＭ３０７を含む。ＲＯＭ３０５は、制御回路３０１が実行する各種のコンピュータプログラム、制御回路３０１が所定のコンピュータプログラムを実行する際に参照する各種のデータなどを読み出し可能に記憶する。ＲＡＭ３０７は、制御回路３０１が所定のコンピュータプログラムを実行する際に発生する各種データなどを一時的に記憶するワーキングメモリとして使用される。また、ＲＡＭ３０７は、実行中のコンピュータプログラムやそれに関連するデータを一時的に記憶するメモリなどとして使用することもできる。

Ａ／Ｄ変換部３０９は、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）３１１、及びＡ／Ｄコンバータ３１３を有する。ローパスフィルタ３１１は、検出信号に含まれる高周波成分（ノイズ成分）を除去する。Ａ／Ｄコンバータ３１３は、ノイズが除去された、アナログの検出信号をサンプリングしてデジタル信号に変換する。Ａ／Ｄ変換部３０９は、デジタル化された検出信号を演算部３１５に出力する。

演算部３１５は、非接触式センサアレイ１０３に対する被検出体の接近の有無を判定し、さらに被検出体の座標上の位置を決定する論理回路であってもよい。演算部３１５は、Ａ／Ｄ変換部３０９から入力されたデジタル化された検出信号に基づいて、非接触式センサアレイ１０３に対する被検出体の接近の有無を決定する。センサ１１１が該センサを構成する電極の静電容量の変化を検出信号として出力する場合、演算部３１５は、検出信号を出力したセンサ１１１に被検出体が接近したと判定し、検出信号を出力したセンサ１１１の位置に基づいて、被検出体のｘｙ座標上の位置を決定する。演算部３１５は、決定された被検出体のｘｙ座標上の位置を示す座標情報を生成する。座標情報は、ｘ座標情報（第１座標情報）及びｙ座標情報（第２座標情報）を含む。演算部３１５は、Ｉ／Ｏインターフェース３１７を介して第３ＩＣ素子１１７に座標情報を伝達する。

センサ１１１が、該センサ１１１を構成する電極の静電容量の大きさを検出信号として出力する場合、演算部３１５は、検出された静電容量の大きさが、以前に検出された静電容量の大きさから変化しているか否かを判定する。判定の結果、検出された静電容量の大きさが、以前に検出された静電容量の大きさから所定の変化量以上に変化している場合、演算部３１５は、静電容量が変化している電極に対応するセンサ１１１に被検出体が接近したと判定し、検出信号を出力したセンサ１１１の位置に基づいて、被検出体のｘｙ座標上の位置を決定する。尚、判定の結果、検出された静電容量の大きさが、以前に検出された静電容量の大きさと変わらない場合、又は静電容量が変化していたとしても、その変化量が所定の変化量未満の場合、演算部３１５は、該静電容量を有する電極に対応するセンサ１１１への被検出体の接近はないと判定する。

図４は、第３ＩＣ素子１１７の構成の一例を示すブロック図である。図４を参照して、第３素子１１７の構成について説明する。第３ＩＣ素子１１７は、駆動部４００、及び電源部４１０を含む。

駆動部４００は、遮光パネル１５０を駆動するための駆動電圧（駆動信号）を生成して、生成された駆動電圧を遮光パネルに出力する。駆動部４００は、第１駆動回路４０１、第２回路駆動部４０３、第３回路駆動部４０５及び駆動制御部４０７を含む。

駆動制御部４０７は、制御部３００から座標情報を受信する。駆動制御部４０７は、受信した座標情報に含まれるｘ座標情報に基づいて、第１遮光パネル１０５ａに設けられた複数の電極のうちからｘ座標情報に対応する電極を少なくとも１つ選択する。また、駆動制御部４０７は、受信した座標情報に含まれるｙ座標情報に基づいて、第２遮光パネル１０５ｂに設けられた複数の電極のうちからｙ座標情報に対応する電極を少なくとも１つ選択する。駆動制御部４０７は、ｘ座標情報と第１遮光パネル１０５ａに設けられた複数の電極とがそれぞれ関連付けられたテーブルを保持していてもよい。駆動制御部４０７は、このテーブルを参照して、受信したｘ座標情報に対応付けられた少なくとも１つの電極を第１遮光パネル１０５ａに設けられた複数の電極から選択してもよい。同様に、駆動制御部４０７は、ｙ座標情報と第２遮光パネル１０５ｂに設けられた複数の電極とがそれぞれ関連付けられたテーブルを保持していてもよい。駆動制御部４０７は、このテーブルを参照して、受信したｙ座標情報に対応付けられた少なくとも１つの電極を第２遮光パネル１０５ｂに設けられた複数の電極から選択してもよい。駆動制御部４０７は、選択された電極を示す駆動制御信号を第１駆動回路４０１及び第２駆動回路４０３に出力する。

第１駆動回路４０１は、第１遮光パネル１０５ａを駆動するための第１駆動電圧（第１駆動信号）Ｖ_Ｘを生成し、第１遮光パネル１０５ａに生成した第１駆動電圧Ｖ_Ｘを出力する。ここで、第１駆動回路４０１は、駆動制御信号に基づいて、第１遮光パネル１０５ａに設けられた複数の電極のうちから少なくとも１つ選択された電極に第１駆動電圧Ｖ_Ｘを出力する。

第２駆動回路４０３は、第２遮光パネル１０５ｂを駆動するための第２駆動電圧（第２駆動信号）Ｖ_Ｙを生成して、第２遮光パネル１０５ｂに第２駆動電圧Ｖ_Ｙを出力する。ここで、第２駆動回路４０３は、駆動制御信号に基づいて、第２遮光パネル１０５ｂに設けられた複数の電極のうちから少なくとも１つ選択された電極に第２駆動電圧Ｖ_Ｙを出力する。

第３駆動回路４０５は、第１遮光パネル１０５ａ及び第２遮光パネル１０５ｂを駆動するための第３駆動電圧（第３駆動信号）Ｖ_ｃｏｍを生成して、第１遮光パネル１０５ａ及び第２遮光パネル１０５ｂに第３駆動電圧Ｖ_ｃｏｍを出力する。第３駆動電圧Ｖ_ｃｏｍは、第１駆動電圧Ｖ_Ｘ及び第２駆動電圧Ｖ_Ｙに対して電位差を有する電圧である。

電源部４１０は、駆動部４００を駆動するための各種の駆動電力を駆動部４００に供給する。

遮光パネル１０５の詳細な構成について、図５及び図６を参照して説明する。図５は、遮光パネル１０５の構成の一例を示す平面図である。尚、図５では、遮光パネル１０５として、第２遮光パネル１０５ｂの構成を示している。図６は、第２遮光パネル１０５ｂの構成の一例を示す断面図である。第１遮光パネル１０５ａの構成は、図５及び図６に示す第２遮光パネル１０５ｂの構成と略同一であるため、図示を省略し、重複する説明を省略する。

第２遮光パネル１０５ｂは、リバースモード高分子分散型液晶（Ｒｅｖｅｒｓｅ－ｍｏｄｅ Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｄｉｓｐｅｒｓｅｄ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ：Ｒ－ＰＤＬＣ）パネルである。第２遮光パネル１０５ｂは、複数の電極（第２電極）５０１と、対向電極（第２対向電極）５０３と、液晶層５０５と、垂直配向膜５０９、５１３とを備える。

複数の電極５０１は、基板５１１上に設けられる。基板５１１は、ガラスなどの絶縁性の透明基板であってもよい。また、基板５１１は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）等のポリエステル樹脂、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）等のアクリル樹脂、ポリプロピレン（ＰＰ）等のポリオレフィン樹脂、トリアセチルセルロース（三酢酸セルロース：ＴＡＣ）等のセルロース系樹脂、シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）、ポリカーボネート（ＰＣ）樹脂などを含有する透明な絶縁性基板又はフィルム材であってもよい。複数の電極５０１はそれぞれ、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、ＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）等などの透明電極から構成される。複数の電極５０１は、後述する第２センサモジュール２００の第２発光部（２０３ｂ）に設けられる複数の発光素子（７０１）に対応して設けられる。複数の電極５０１のうち、ｙ座標情報に基づいて少なくとも１つ選択された電極５０１には、第２駆動電圧が第２駆動回路４０３から配線を介して印加される。電極５０１の対向電極５０３と対向する面には、垂直配向膜５０９が設けられる。

対向電極５０３は、複数の電極５０１に対向する。対向電極５０３は、複数の電極５０１に対向する１つの共通電極であってもよい。対向電極５０３は、ＩＴＯ、ＩＺＯなどの透明電極から構成される。対向電極５０３は、ガラスなどの絶縁性の透明基板である基板５０７上に設けられてもよい。なお、当該基板５０７は基板５１１と同様の樹脂材料により形成することも可能である。基板５０７には、電極５０１に電気的に接続される配線が設けられる。対向電極５０３には、第３駆動電圧Ｖ_ｃｏｍが第３駆動回路４０５から配線を介して印加される。第３駆動電圧Ｖ_ｃｏｍは、例えば、０Ｖであってもよい。対向電極５０３の複数の電極５０１と対向する面には、垂直配向膜５１３が設けられる。

液晶層５０５は、複数の電極５０１と対向電極５０３との間に設けられる。液晶層５０５では、ポリマー５１５中に液晶分子５１７の液滴５１９が分散している。図示はしないが、液晶層５０５には、電極５０１と対向電極５０３との距離を所定の間隔に保持するためのスペーサが設けられていてもよい。

液晶分子５１７には、ネガ型の液晶分子である。電極５０１と対向電極５０３との間に電界が生じていない状態において、液晶分子５１７には、垂直配向膜５０９、５１３による配向作用によって垂直配向される。そのため、電極５０１と対向電極５０３との間に電界が生じていない状態では、液晶層５０５は光を透過させる。

一方、複数の電極５０１のうち、ｙ座標情報に基づいて選択された電極５０１に第２駆動電圧が印加されると、選択された電極５０１と対向電極５０３との間に電界が生じる。電極５０１と対向電極５０３との間に電界が生じると、液晶分子５１７の向きは不規則になる。そのため、電極５０１と対向電極５０３との間に電界が生じると、液晶層５０５は光を散乱させる。その結果、第２駆動電圧が印加された電極５０１に対応する領域において、第２遮光パネル１０５ｂに照射された光は透過しない。

以上では、第２遮光パネル１０５ｂがパッシブ型の液晶パネルである場合を説明した。しかしながら、本実施形態はこれに限定されず、第２遮光パネル１０５ｂはアクティブ型の液晶パネルであってもよい。

また、以上では、第２遮光パネル１０５ｂがＰＤＬＣ構造である場合を説明した。しかしながら、本実施形態はこれに限定されず、第２遮光パネル１０５ｂは、ポリマーの３次元ネットワーク構造に液晶分子が分散されたポリマーネットワーク（Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ：ＰＮＬＣ）構造を有してもよい。

図５及び図６を参照して説明された、第２遮光パネル１０５ｂの構成は、第１遮光パネル１０５ａの構成にも同様に適用される。尚、第１遮光パネル１０５ａに設けられる複数の電極（第１電極）は、第２センサモジュール２００の第１発光部２０３ａに設けられる複数の発光素子７０１に対応して設けられる。また、第１遮光パネル１０５ａには、第２遮光パネル１０５ｂに印加された第２駆動電圧に代わって、複数の電極（第１電極）のうちｘ座標情報に基づいて選択された電極に第１駆動電圧が印加される。

次に、図１、図７及び図８を参照して、第２センサモジュール２００の構成について説明する。図７は、第２センサモジュール２００の構成の一例を示す斜視図である。図８は第２センサモジュール２００の構成の一例を示す平面図である。

図１に示すように、第２センサモジュール２００は、基板２０１と、発光部２０３と、受光部２０５とを備える。尚、図７及び図８において、基板２０１の図示は省略する。

基板２０１は、ガラス基板であってもよい。また、基板２０１は、ガラフィルムであってもよい。しかしながら、基板２０１の材質はガラスに限定されるわけではない。基板２０１は、例えば、アクリル樹脂などの可視光線を透過可能な絶縁性の材料から構成されてもよい。基板２０１の形状は限定されないが、ここでは一例として、基板２０１が、第１方向Ｄｘ、及び第１方向Ｄｘに直交する第２方向Ｄｙに沿った辺を有する矩形状である場合を説明する。

基板２０１上には、発光部２０３が設けられる。発光部２０３は、第１方向Ｄｘに沿って設けられた第１発光部２０３ａと、第２方向Ｄｙに沿って設けられた第２発光部２０３ｂとを含む。第１発光部２０３ａには、赤外線を照射する複数の発光素子７０１が第１方向Ｄｘに沿って所定の間隔で設けられている。第２発光部２０３ｂには、赤外線を照射する複数の発光素子７０１が第２方向Ｄｙに沿って所定の間隔で設けられている。

また、基板２０１上には、受光部２０５が設けられる。受光部２０５は、発光部２０３に対向して設けられる。受光部２０５は、第１方向Ｄｘに沿って設けられた第１受光部２０５ａと、第２方向Ｄｙに沿って設けられた第２受光部２０５ｂとを含む。

第１受光部２０５ａは、第１発光部２０３ａに対向する。第１受光部２０５ａには、赤外線を検知する複数の受光センサ７０３が第１方向Ｄｘに沿って所定の間隔で設けられている。第１受光部２０５ａにおいて、複数の受光センサ７０３は、第１受光部２０５ａに対向する第１発光部２０３ａに設けられる発光素子７０１にそれぞれ対応するように設けられる。

第２受光部２０５ｂは、第２発光部２０３ｂに対向する。第２受光部２０５ｂには、赤外線を検知する複数の受光センサ７０３が第２方向Ｄｙに沿って所定の間隔で設けられている。第２受光部２０５ｂにおいて、複数の受光センサ７０３は、第２受光部２０５ｂに対向する第２発光部２０３ｂに設けられる発光素子７０１にそれぞれ対応するように設けられる。

［タッチパネルの動作］
次に、図９を参照して、タッチパネル１０の動作の一例について説明する。図９は、タッチパネル１０の動作を説明するための概略図である。図９では、第１センサモジュール１００の遮光パネル１０５として、第２遮光パネル１０５ｂのみを示し、第１遮光パネル１０５ａの図示を省略している。また、図９では、第２センサモジュール２００の発光部２０３及び受光部２０５として、第２発光部２０３ｂ及び第２受光部２０５ｂのみを示し、第１発光部２０３ａ及び第１受光部２０５ａの図示を省略している。

図９に示すように、第２遮光パネル１０５ｂは、第２センサモジュール２００の第２発光部２０３ｂ及び第２受光部２０５ｂの間に設けられる。図示はしないが、同様に、第１遮光パネル１０５ａは、第２センサモジュール２００の第１発光部２０３ａ及び第１受光部２０５ａの間に設けられる。より具体的には、第２方向Ｄｙに沿って設けられる各発光素子７０１の光軸上に受光センサ７０３が設けられており、各光軸上であって発光素子７０１と受光センサ７０３との間となる位置に第２遮光パネル１０５ｂの電極（第２電極）５０１がそれぞれ位置している。第１遮光パネル１０５ａの配置についても同様である。つまり、第１方向Ｄｘに沿って設けられる各発光素子７０１の光軸上に受光センサ７０３が設けられており、各光軸上であって発光素子７０１と受光センサ７０３との間となる位置に第１遮光パネル１０５ａの電極（第１電極）がそれぞれ位置している。なお、図１に示す如く、これら遮光パネル１０５（第１遮光パネル１０５ａ、及び第２遮光パネル１０５ｂ）は受光部２０５に隣接して設けられていてもよく、発光部２０３に隣接して設けられていてもよい。

第１センサモジュール１００の非接触式センサアレイ１０３に被検出体９０１が近接すると、被検出体９０１に近接したセンサ１１１ａを構成する電極、及びセンサ１１１ａの周囲の電極（センサ１１１ｂ～１１１ｉ）の静電容量が変化する。センサ１１１ａは、これら電極の静電容量が変化に応じて、検出信号を出力する。

検出信号は、第１ＩＣ素子１１３に入力されて、ＡＦＥによって調整される。調整された検出信号は、第２ＩＣ素子１１５に出力される。第２ＩＣ素子１１５の制御部３００は、入力された検出信号に基づいて、検出信号を出力したセンサ１１１ａ～１１１iからの静電容量の変化量と各センサの位置に基づいて演算部３１５によって座標の計算を行い、被検出体９０１のｘｙ座標上の位置を決定する。ここでは、決定された被検出体９０１の位置を（ｘ１、ｙ１）とする。制御部３００は、決定された被検出体９０１のｘｙ座標上の位置（ｘ１、ｙ１）を示す座標情報を生成する。座標情報は、ｘ座標情報Ｘ１及びｙ座標情報をＹ１含む。生成された座標情報は、第３ＩＣ素子１１７に出力される。

座標情報は、第３ＩＣ素子１１７の駆動部４００に入力される。駆動制御部４０７は、座標情報に基づいて、駆動部４００から駆動電圧の印加を受ける電極を選択する。ここでは、駆動制御部４０７が、ｙ座標情報Ｙ１に基づいて、第２遮光パネル１０５ｂに設けられた複数の電極（第２電極）５０１から、ｙ座標情報Ｙ１に対応する少なくとも１つの電極として電極５０１Ａを選択する場合を説明する。また、駆動制御部４０７は、ｘ座標情報Ｘ１に基づいて、第１遮光パネル１０５ａに設けられた複数の電極（第１電極）のうちからｘ座標情報に対応する電極を少なくとも１つ選択する。

さらに、駆動部４００は、第１遮光パネル１０５ａ及び第２遮光パネル１０５ｂを駆動するための駆動電圧を生成して、座標情報（ｘ座標情報Ｘ１、ｙ座標情報Ｙ１）に基づいて選択された電極に生成した駆動電圧を出力する。具体的には、第１駆動回路４０１は、第１遮光パネル１０５ａを駆動するための第１駆動電圧Ｖ_Ｘ１を生成して、第１遮光パネル１０５ａにおける選択された電極に第１駆動電圧Ｖ_Ｘ１を出力する。尚、第１駆動回路４０１は、第１遮光パネル１０５ａにおける選択された電極を除く他の電極には、後述する対向電極５０３に印加される第３駆動電圧Ｖ_ｃｏｍと同じ駆動電圧を出力する。つまり、第１遮光パネル１０５ａにおける選択された電極を除く他の電極と対向電極との電位差が０になるようする。第３ＩＣ素子の第２駆動回路４０３は、図９に示す如く、第２遮光パネル１０５ｂを駆動するための第２駆動電圧Ｖ_Ｙ１を生成して、第２遮光パネル１０５ｂに第２駆動電圧Ｖ_Ｙ１を出力する。ここでは、第２駆動回路４０３は、電極５０１Ａに第２駆動電圧Ｖ_Ｙ１を出力する。尚、第２駆動回路４０３は、第２遮光パネル１０５ｂにおける電極５０１Ａを除く他の電極５０１には、後述する対向電極５０３に印加される第３駆動電圧Ｖ_ｃｏｍと同じ駆動電圧を出力する。つまり、第２遮光パネル１０５ｂにおける選択された電極を除く他の電極５０１と対向電極５０３との電位差が０になるようする。

第３駆動回路４０５は、第１遮光パネル１０５ａ及び第２遮光パネル１０５ｂを駆動するための第３駆動電圧Ｖ_ｃｏｍを生成して、第１遮光パネル１０５ａ及び第２遮光パネル１０５ｂにおける対向電極に出力する。第３駆動電圧Ｖ_ｃｏｍは、所定の周期を有する交流電圧であってもよく、所定の固定電位を有する直流電圧であってもよい。

電極５０１Ａに第２駆動電圧Ｖ_Ｙ１が印加されると、電極５０１Ａと第３駆動電圧Ｖ_ｃｏｍが印加される対向電極（第２対向電極）５０３（図９においては図示せず）との間に電界が生じる。すると、第２遮光パネル１０５ｂの電極５０１Ａに対応する領域において、第２発光部２０３ｂから照射される赤外線が散乱するため、赤外線は第２遮光パネル１０５ｂを透過しない。その結果、電極５０１Ａに対応する受光センサ７０３Ａは、対応する発光素子７０１から照射された赤外線を検知することができない。

図示はしないが、第１遮光パネル１０５ａにおいても、同様に、ｘ座標情報Ｘ１に基づいて選択された電極（第１電極）に第１駆動電圧Ｖ_Ｘ１が印加されると、第３駆動電圧Ｖ_ｃｏｍが印加される対向電極（第１対向電極）との間に電界が生じる。すると、第１駆動電圧Ｖ_Ｘ１が印加された電極に対応する領域において、第１発光部２０３ａから照射される赤外線が散乱するため、赤外線は第１遮光パネル１０５ａを透過しない。その結果、第１駆動電圧Ｖ_Ｘ１が印加された電極に対応する受光センサは、対応する発光素子から照射された赤外線を検知することができない。

従来の赤外線（ＩＲ）方式タッチパネルを動作させる場合は、タッチパネル（画面）を指などで直接タッチして赤外線を遮る必要があった。しかしながら、本実施形態では、第２センサモジュール２００における、非接触式アレイ１０３に近接した被検出体９０１のｘｙ座標上の位置（ｘ１、ｙ１）に対応する赤外線が、第１センサモジュール１００の第１遮光パネル１０５ａ及び第２遮光パネル１０５ｂによって遮断される。したがって、従来の赤外線（ＩＲ）方式タッチパネルとは異なり、タッチパネルを直接タッチすることなく、第１センサモジュール１００の非接触アレイ１０３に指を近接させるだけで、第２センサモジュールを動作させることができる。そのため、タッチパネルを介した細菌やウイルスなどの接触感染が発生する虞を低減することができる。

また、ＡＴＭ、自動精算機、券売機などに適用されている既存のＩＲ方式タッチパネルが上記第２センサモジュールのようにＸ方向とＹ方向に複数の赤外線光源を並べて配置するものである場合、本実施形態の第１センサモジュール１００を光源の前に設置すると共に互いの駆動制御に関連するユニット同士を接続するだけで上記実施形態のセンサ構成を実現することができ、既存のシステムの置き換えや、表示部を構成する機器そのものを変更する必要はない。そのため、本実施形態の第１センサモジュール１００を既存のシステムに適用し、非接触式のタッチパネルを容易に実現することができる。

上述した実施形態を基にして、当業者が適宜構成要素の追加、削除もしくは設計変更を行ったもの、又は、工程の追加、省略もしくは条件変更を行ったものも、本開示の要旨を備えている限り、本開示の範囲に含まれる。

また、上述した実施形態の態様によりもたらされる作用効果とは異なる他の作用効果であっても、本明細書の記載から明らかなもの、又は、当業者において容易に予測し得るものについては、当然に本開示によりもたらされるものと解される。

１０・・・タッチパネル、１００・・・第１センサモジュール、１０１・・・カバー部材、１０３・・・非接触式センサアレイ、１０５・・・遮光パネル、１０５ａ・・・第１遮光パネル、１０５ｂ・・・第２遮光パネル、１０７・・・回路基板、１０９・・・基板、１１１・・・センサ、１１２・・・電圧調整回路、１１３・・・第１ＩＣ素子、１１５・・・第２ＩＣ素子、１１７・・・第３ＩＣ素子、２００・・・第２センサモジュール、２０１・・・基板、２０３・・・発光部、２０３ａ・・・第１発光部、２０３ｂ・・・第２発光部、２０５・・・受光部、２０５ａ・・・第１受光部、２０５ｂ・・・第２受光部、３００・・・制御部、３０１・・・制御回路、３０３・・・メモリ部、３０９・・・Ａ／Ｄ変換部、３１５・・・演算部、３１７・・・Ｉ／Ｏインターフェース、４００・・・駆動部、４０１・・・第１駆動回路、４０３・・・第２駆動回路、４０５・・・第３駆動回路、４０７・・・駆動制御部、４２０・・・電源部、５０１，５０１Ａ・・・電極、５０３・・・対向電極、５０５・・・液晶層、５０７・・・基板、５０９・・・配向膜、５１１・・・基材フィルム、５１３・・・配光膜、５１５・・・ポリマー、５１７・・・液晶分子、５１９・・・液滴、７０１・・・発光素子、７０３，７０３Ａ・・・受光センサ、９０１・・・被検出体

Claims (18)

1. 複数のセンサを備える非接触式センサアレイと、
   前記非接触式センサアレイから出力される検出信号を受信し、前記検出信号に基づいて
   座標情報を生成する制御部と、
   前記制御部から前記座標情報を受信し、前記座標情報に基づいて駆動信号を出力する駆動部と、
   前記非接触式センサアレイと重畳し、前記駆動信号に基づいて駆動される遮光パネルと、
   を備え、
   前記遮光パネルは、前記非接触式センサアレイの主面に平行な方向へ進む光の遮光及び透過を切り替え可能なセンサモジュール。
2. 前記座標情報は、第１方向の座標を示す第１座標情報、及び前記第１方向とは異なる第２方向の座標を示す第２座標情報を含み、
   前記駆動信号は、前記第１座標情報に基づいて出力される第１駆動信号と、前記第２座標情報に基づいて出力される第２駆動信号を含む、請求項１に記載のセンサモジュール。
3. 前記遮光パネルは、前記第１方向に沿って設けられ、前記第１駆動信号に基づいて駆動される第１遮光パネルと、前記第２方向に沿って設けられ、前記第２駆動信号に基づいて駆動される第２遮光パネルと、を含む、請求項２に記載のセンサモジュール。
4. 前記第１遮光パネルは、前記第１方向に沿って設けられた複数の第１電極を有し、
   前記複数の第１電極のうち、前記第１座標情報に基づいて選択された少なくとも１つの第１電極に前記第１駆動信号が印加され、
   前記第２遮光パネルは、前記第２方向に沿って設けられた複数の第２電極を有し、
   前記複数の第２電極のうち、前記第２座標情報に基づいて選択された少なくとも１つの第２電極に前記第２駆動信号が印加される、請求項３に記載のセンサモジュール。
5. 前記第１遮光パネルは、前記複数の第１電極に対向する第１対向電極と、前記複数の第１電極と前記第１対向電極との間に設けられた高分子分散型液晶と、を有し、
   前記第２遮光パネルは、前記複数の第２電極に対向する第２対向電極と、前記複数の第２電極と前記第２対向電極との間に設けられた高分子分散型液晶と、を有し、
   前記第１遮光パネルは、前記第１駆動信号が印加された第１電極に対応する領域が不透明に変化し、
   前記第２遮光パネルは、前記第２駆動信号が印加された第２電極に対応する領域が不透明に変化する、請求項４に記載のセンサモジュール。
6. 前記複数のセンサの各々は、導体の接近に応じて静電容量が変化する電極を含み、
   前記検出信号は、前記電極の前記静電容量の変化を示す信号、または前記静電容量の大きさを示す信号である、請求項１乃至５の何れか一項に記載のセンサモジュール。
7. 第１センサモジュールと、
   前記第１センサモジュールに隣接して設けられる第２センサモジュールと、
   を備え、
   前記第１センサモジュールは、
   複数のセンサを備える非接触式センサアレイと、
   前記非接触式センサアレイから出力される検出信号を受信し、前記検出信号に基づいて座標情報を生成する制御部と、
   前記制御部から前記座標情報を受信し、前記座標情報に基づいて駆動信号を出力する駆動部と、
   前記駆動信号に基づいて駆動される遮光パネルと、
   を備え、
   前記第２センサモジュールは、
   基板と、
   前記基板上に設けられた発光部と、
   前記基板上に設けられ、前記発光部に対向する受光部と、
   を備え、
   前記第１センサモジュールの前記遮光パネルは、前記第２センサモジュールの前記発光部と前記受光部との間に位置する、タッチパネル。
8. 前記発光部は、赤外線を発光する発光素子を含み、
   前記受光部は、前記発光素子からの赤外線を受光する受光センサを含む、請求項７に記載のタッチパネル。
9. 前記座標情報は、第１方向の座標を示す第１座標情報、及び前記第１方向とは異なる第２方向の座標を示す第２座標情報を含み、
   前記駆動信号は、前記第１座標情報に基づいて出力される第１駆動信号と、前記第２座標情報に基づいて出力される第２駆動信号を含む、請求項７又は８に記載のタッチパネル。
10. 前記遮光パネルは、前記第１方向に沿って設けられ、前記第１駆動信号に基づいて駆動される第１遮光パネルと、前記第２方向に沿って設けられ、前記第２駆動信号に基づいて駆動される第２遮光パネルと、を含み、
    前記発光部は、前記第１方向に沿って設けられる第１発光部と、前記第２方向に沿って設けられる第２発光部と、を含み、
    前記受光部は、前記第１発光部に対向する第１受光部と、前記第２発光部に対向する第２受光部と、を含み、
    前記第１遮光パネルは、前記第１発光部と前記第１受光部との間に設けられ、
    前記第２遮光パネルは、前記第２発光部と前記第２受光部との間に設けられる、請求項９に記載のタッチパネル。
11. 前記第１遮光パネルは、前記第１方向に沿って設けられた複数の第１電極を有し、各第１電極は、前記第１発光部の発光素子と前記第１受光部の受光センサの間であって当該発光素子の光軸上に設けられており、
    前記複数の第１電極のうち、前記第１座標情報に基づいて選択された少なくとも１つの第１電極に前記第１駆動信号が印加され、
    前記第２遮光パネルは、前記第２方向に沿って設けられた複数の第２電極を有し、各第２電極は、前記第２発光部の発光素子と前記第２受光部の受光センサの間であって当該発光素子の光軸上に設けられており、
    前記複数の第２電極のうち、前記第２座標情報に基づいて選択された少なくとも１つの第２電極に前記第２駆動信号が印加される、請求項１０に記載のタッチパネル。
12. 前記第１遮光パネルは、前記複数の第１電極に対向する第１対向電極と、前記複数の第１電極と前記第１対向電極との間に設けられた高分子分散型液晶と、を有し、
    前記第２遮光パネルは、前記複数の第２電極に対向する第２対向電極と、前記複数の第２電極と前記第２対向電極との間に設けられた高分子分散型液晶と、を有し、
    前記第１遮光パネルは、前記第１駆動信号が印加された第１電極に対応する領域が不透明に変化し、
    前記第２遮光パネルは、前記第２駆動信号が印加された第２電極に対応する領域が不透明に変化する、請求項１１に記載のタッチパネル。
13. 前記複数のセンサの各々は、導体の接近に応じて静電容量が変化する電極を含み、
    前記検出信号は、前記電極の前記静電容量の変化を示す信号、または前記静電容量の大きさを示す信号である、請求項７に記載のタッチパネル。
14. 第１センサモジュールと、
    前記第１センサモジュールに隣接して設けられる第２センサモジュールと、
    を備え、
    前記第１センサモジュールは、
    複数のセンサを備える非接触式センサアレイと、
    前記非接触式センサアレイと重畳し、前記非接触式センサアレイの主面に平行な方向へ進む第１光の遮光及び透過を切り替え可能な第１遮光パネルと、
    を備え、
    前記第２センサモジュールは、
    基板と、
    前記基板上に設けられた第１発光部と、
    前記基板上に設けられ、前記第１発光部に対向する第１受光部と、
    を備え、
    前記第１遮光パネルは、前記第２センサモジュールの前記第１発光部と前記第１受光部との間に位置する、タッチパネル。
15. 前記第１発光部は、前記非接触式センサアレイが検出した検出位置と、平面視で交差する第１出射光と、前記検出位置と平面視で交差しない第２出射光とを出射し、
    前記第１遮光パネルは、前記第１出射光を遮光する、請求項１４に記載のタッチパネル。
16. 前記第１光は、赤外線である、請求項１４に記載のタッチパネル。
17. 前記非接触式センサアレイと重畳する第２遮光パネルと、前記第２センサモジュールが備える第２発光部と、前記第２センサモジュールが備える第２受光部と、を更に備え、
    前記第１光は第１方向へ進み、
    前記第２遮光パネルは、前記第２発光部と前記第２受光部との間に位置し、前記第１方向と交差する第２方向へ進む第２光の遮光、透過を切り替え可能である、請求項１４に記載のタッチパネル。
18. 前記第１発光部は、前記非接触式センサアレイが検出した検出位置と、平面視で交差する第１出射光と、前記検出位置と平面視で交差しない第２出射光とを出射し、
    前記第２発光部は、前記非接触式センサアレイが検出した検出位置と、平面視で交差する第３出射光と、前記検出位置と平面視で交差しない第４出射光とを出射し、
    前記第１遮光パネルは、前記第１出射光を遮光し、
    前記第２遮光パネルは、前記第３出射光を遮光する、請求項１７に記載のタッチパネル。
    

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