(57)【要約】  本発明の液晶表示装置（１００）は、アクティブマトリクス基板（２１）と対向基板（２２）との間に液晶層（２３）が配置されている液晶パネル（２０）と、該液晶パネルに光を照射するバックライト（１０）とを備えている。液晶表示装置（１００）は、外部からの入力位置を検出するエリアセンサ機能を有しており、パネル表面（１００ａ）に対して圧力を加えると、バックライト（１０）からの光の反射率が低下する反射率変更部（５０）が設けられている。反射率変更部（５０）は、パネル表面（１００ａ）に圧力が加わっていない状態で２枚の弾性フィルムフィルム（５０ａ・５０ｂ）の間に空気層（５０ｃ）が形成されているとともに、パネル表面（１００ａ）に圧力が加わった状態で２枚の弾性フィルム（５０ａ・５０ｂ）が接触するという構成である。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アクティブマトリクス基板と対向基板との間に液晶層が配置されている液晶パネルと、該液晶パネルに光を照射するバックライトとを備えているとともに、パネル表面上の画像を検知することで、外部からの入力位置を検出するエリアセンサ機能を有している液晶表示装置において、
受光した光の強度を検知する光センサ素子を複数個有し、各光センサ素子がパネル表面上の画像を検知することで外部からの入力位置を検出する位置検出部と、
上記パネル表面に対して圧力を加えると、上記バックライトからの光の反射率が低下する反射率変更部とを備え、
上記反射率変更部は、２枚の弾性フィルムを少なくとも有しており、上記パネル表面に圧力が加わっていない状態で該２枚の弾性フィルムの間には空気層が形成されているとともに、上記パネル表面に圧力が加えられると上記２枚の弾性フィルムが接触する構成となっていることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
上記反射率変更部において、上記２枚の弾性フィルムの少なくとも何れかには、上記空気層を形成するための距離保持部が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
上記液晶パネルは、対向して配置された２枚の偏光板の間に設けられており、
上記反射率変更部は、画像表示面側に設けられた上記偏光板と上記液晶パネルとの間に設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
上記の画像表示面側に設けられた偏光板のさらに画像表示面側には、１／４波長板が設けられていることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の液晶表示装置。
【請求項５】
上記１／４波長板は、その遅相軸が、上記の画像表示面側に設けられた偏光板の偏光透過軸に対して４５°傾いて配置されていることを特徴とする請求項４に記載の液晶表示装置。
【請求項６】
上記反射率変更部は、上記２枚の弾性フィルムを支持する支持体をさらに有していることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の液晶表示装置。
【請求項７】
上記距離保持部は、複数個設けられ、かつ、上記２枚の弾性フィルムの間にランダムに配置されていることを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置。
【請求項８】
検出対象面上の画像を検知することで、外部からの入力位置を検出するエリアセンサであって、
受光した光の強度を検知する光センサ素子が複数個備えられており、各光センサ素子が検出対象面上の画像を検知することで入力位置を検出する位置検出部と、
上記位置検出部に対して背面から光を照射する発光部と、
上記検出対象面に対して圧力を加えると、上記発光部からの光の反射率が低下する反射率変更部とを備え、
上記反射率変更部は、２枚の弾性フィルムを少なくとも有しており、上記検出対象面に圧力が加わっていない状態で該２枚の弾性フィルムの間には空気層が形成されているとともに、上記検出対象面に圧力が加えられると上記２枚の弾性フィルムが接触する構成となっていることを特徴とするエリアセンサ。
【請求項９】
上記反射率変更部において、上記２枚の弾性フィルムの少なくとも何れかには、上記空気層を形成するための距離保持部が設けられていることを特徴とする請求項８に記載のエリアセンサ。
【請求項１０】
上記反射率変更部は、上記２枚の弾性フィルムを支持する支持体をさらに有していることを特徴とする請求項８または９に記載のエリアセンサ。
【請求項１１】
請求項８〜１０の何れか１項に記載されたエリアセンサを備えた表示パネルを有していることを特徴とする表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光センサ素子を備え、外部からの入力位置を検出するエリアセンサ、および、このようなエリアセンサを内蔵した表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置などの表示装置の中には、入力用のペンでパネル表面を触れると、その触れた位置を検出することのできるタッチパネル（エリアセンサ）機能を備えたタッチパネル一体型の表示装置が開発されている。【０００３】
従来のタッチパネル一体型表示装置は、抵抗膜方式（押されると上の導電性基板と下の導電性基板とが接触することによって入力位置を検知する方式）や、静電容量式（触った場所の容量変化を検知することによって入力位置を検知する方式）のものが主流となっている。【０００４】
ところで、近年、フォトダイオードやフォトトランジスタなどの光センサ素子が画像表示領域内の画素毎に（あるいは複数の画素単位で）備えられた液晶表示装置の開発が進んでいる（例えば、特許文献１参照）。このように、画素ごとに光センサ素子を内蔵することで、エリアセンサとしての機能（具体的には、スキャナ機能、タッチパネル機能など）を通常の液晶表示装置で実現することが可能となる。つまり、上記光センサ素子がエリアセンサとしての機能を果たすことで、タッチパネル（またはスキャナ）一体型の表示装置を実現することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】日本国公開特許公報「特開２００６−１８２１９号公報（公開日：２００６年１月１９日）」
【特許文献２】日本国公開特許公報「特開２００１−６７１８０号公報（公開日：２００１年３月１６日）」
【発明の概要】
【０００６】
上記のような光センサ素子を備えた液晶表示装置を、タッチパネル機能を有する表示装置として利用する場合、表示パネル上に映し出されるペンあるいは指を光センサ素子が画像として捉え、ペン先あるいは指先の位置を検知して位置検出を行う。
【０００７】
このようなタッチパネル機能付きの表示装置に対して指またはペンでタッチパネル入力を行う場合、指やペン先がパネル表面に接触した場合としていない場合との間で、液晶表示装置に内蔵された光センサ素子が受光する光量は大きく変化することはない。そのため、指や入力ペンが表示パネルにタッチした場合と、タッチしていない場合との間の識別を明確に行うことが困難である。
【０００８】
このようなタッチ、非タッチの識別が困難であるという問題は、表示装置に内蔵されたエリアセンサに限らず、光センサ素子を用いたエリアセンサ（例えば、特許文献２に記載された光学式ポインティング入力装置など）においても発生する。
【０００９】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、指や入力ペンがパネル表面にタッチした場合と、タッチしていない場合との間の識別を明確に行うことが可能なエリアセンサおよびエリアセンサ付き表示装置を提供することを目的とする。
【００１０】
本発明にかかる液晶表示装置は、上記の課題を解決するために、アクティブマトリクス基板と対向基板との間に液晶層が配置されている液晶パネルと、該液晶パネルに光を照射するバックライトとを備えているとともに、パネル表面上の画像を検知することで、外部からの入力位置を検出するエリアセンサ機能を有している液晶表示装置において、受光した光の強度を検知する光センサ素子を複数個有し、各光センサ素子がパネル表面上の画像を検知することで外部からの入力位置を検出する位置検出部と、上記パネル表面に対して圧力を加えると、上記バックライトからの光の反射率が低下する反射率変更部とを備え、上記反射率変更部は、２枚の弾性フィルムを少なくとも有しており、上記パネル表面に圧力が加わっていない状態で該２枚の弾性フィルムの間には空気層が形成されているとともに、上記パネル表面に圧力が加えられると上記２枚の弾性フィルムが接触する構成となっていることを特徴としている。
【００１１】
上記の構成において、バックライトが位置検出部に対して背面から光を照射するとは、位置検出部のパネル表面とは反対側から光を照射することを意味する。
【００１２】
上記の構成によれば、パネル表面に指や入力ペンなどが接触して圧力がかかると、反射率変更部では２枚の弾性フィルムが接触し、間に形成されていた空気層がなくなる。これにより、弾性フィルムと空気層との境界面に生じていた光の反射作用がなくなり、接触位置の反射率が低下する。そのため、圧力が付加された箇所に対応して設けられた光センサ素子では他の場所に配置された光センサ素子と比較して、バックライトから反射される光量が減少することになり、圧力が付加された箇所では、他の箇所と比較して暗い画像として検出される。
【００１３】
したがって、上記の構成によれば、指や入力ペンなどがパネル表面にタッチした場合と、タッチしていない場合との間の識別を明確に行うことができる。
【００１４】
また、反射率変更部が、上記のように、２枚の弾性フィルムとその間に形成された空気層とで構成されていることにより、（弾性フィルムは平坦な形状を有しており、空気層に面する各表面が平坦になっているため、）光の散乱要素が減少し、液晶パネルに表示される画像の表示品位の低下を抑えることができる。また、上記の構成によれば、２枚の平坦な弾性フィルムから反射率変更部を構成できるため、高精度の成形が不要となり、安価に製造することができる。
【００１５】
なお、光の反射率を制御するための他の手段として、例えば、フィルム上に形成された凸形状のレンズ密度を制御するという手法が考えられる。しかし、この手法では、パネル表面にタッチした時とタッチしていない時との間で反射率の振れ幅を大きくするために、レンズ密度を変化させることにより、ヘイズも変動してしまうというデメリットがある。つまり、光センサ素子の感度を上げるためにレンズ密度を上げ、これにより反射率を上げると、それにともなってヘイズも上がってしまうため、結果として、表示品位が損なわれるという問題が生じてしまう。
【００１６】
これに対して、反射率変更部が、上記のように、２枚の弾性フィルムとその間に形成された空気層とで構成されていれば、弾性フィルムの屈折率を制御することで反射率を制御することができる。したがって、ヘイズを上げることなく、タッチ時と非タッチ時との間における反射率の振れ幅を大きくすることができる。
【００１７】
上記弾性フィルムとしては、シリコンゴム等で形成されたフィルムを挙げることができる。
【００１８】
本発明の液晶表示装置は、上記反射率変更部において、上記２枚の弾性フィルムの少なくとも何れかには、上記空気層を形成するための距離保持部が設けられていてもよい。
【００１９】
上記の構成によれば、パネル表面に圧力が加わっていない状態のときに、２枚の弾性フィルムの間に空気層を確実に形成することができる。
【００２０】
本発明の液晶表示装置において、上記液晶パネルは、対向して配置された２枚の偏光板の間に設けられており、上記反射率変更部は、画像表示面側に設けられた上記偏光板と上記液晶パネルとの間に設けられていてもよい。
【００２１】
光センサ素子の背面に設けられたバックライトを光源とし、パネル表面上の物体からの反射光によって、パネル表面の画像を検知するような場合には、表示装置が黒表示などの暗い画像を表示している場合には、反射光の光量も落ちるため、光センサの検出感度が低下してしまうという問題が発生する。
【００２２】
上記の構成によれば、画像表示面側の偏光板の内側に反射率変更部が設けられているため、反射率変更部に到達するバックライトからの光の量は、液晶パネルに表示される画像の明るさに関係なく同じとなる。つまり、反射率変更部によって反射率が変更されるバックライトからの光の量は、液晶パネルの表示に依存しなくなる。そのため、液晶パネルに表示される画像が黒表示などの暗い画像の場合であっても、光センサ素子が検知する光の量が減少することなく、光センサ素子の感度を維持することができる。
【００２３】
本発明の液晶表示装置において、上記の画像表示面側に設けられた偏光板のさらに画像表示面側には、１／４波長板が設けられていてもよい。
【００２４】
上記の構成によれば、指、入力ペンなどのようなパネル表面に入力を行う物（入力対象物と呼ぶ）からの反射光を低減し、光センサ素子の検出感度が入力対象物の反射光の影響を受けてしまうことを防ぐことができる。また、上記の構成によれば、液晶パネルに表示された画像が、パネル表面で界面反射されて、光センサ素子が配置された基板面に写り込み、これが光センサ素子によって認識されることを軽減することができる。そのため、より正確な位置検出を行うことができる。
【００２５】
本発明の液晶表示装置において、上記１／４波長板は、その遅相軸が、上記の画像表示面側に設けられた偏光板の偏光透過軸に対して４５°傾いて配置されていてもよい。
【００２６】
上記の構成によれば、指、入力ペンなどのようなパネル表面に入力を行う物（入力対象物と呼ぶ）からの反射光をより大きく低減させることができる。
【００２７】
本発明の照明装置において、上記反射率変更部は、上記２枚の弾性フィルムを支持する支持体をさらに有していてもよい。
【００２８】
上記の構成によれば、反射率変更部を軟らかく形状の安定しない弾性フィルムのみで形成する場合と比較して、形状が安定するため、取り扱いを容易にすることができる。
【００２９】
なお、上記支持体は、剛性を有する透明基板、上記弾性フィルムよりも伸縮性の小さい透明フィルムなどで形成されていることが好ましい。
【００３０】
本発明の照明装置において、上記距離保持部は、複数個設けられ、かつ、上記２枚の弾性フィルムの間にランダムに配置されていてもよい。
【００３１】
上記の構成によれば、モアレの発生を抑え、表示品位の低下を防ぐことができる。
【００３２】
本発明にかかるエリアセンサは、上記の課題を解決するために、検出対象面上の画像を検知することで、外部からの入力位置を検出するエリアセンサであって、受光した光の強度を検知する光センサ素子が複数個備えられており、各光センサ素子が検出対象面上の画像を検知することで入力位置を検出する位置検出部と、上記位置検出部に対して背面から光を照射する発光部と、上記検出対象面に対して圧力を加えると、上記発光部からの光の反射率が低下する反射率変更部とを備え、上記反射率変更部は、２枚の弾性フィルムを少なくとも有しており、上記検出対象面に圧力が加わっていない状態で該２枚の弾性フィルムの間には空気層が形成されているとともに、上記検出対象面に圧力が加えられると上記２枚の弾性フィルムが接触する構成となっていることを特徴としている。
【００３３】
上記の構成において、発光部が位置検出部に対して背面から光を照射するとは、位置検出部の検出対象面とは反対側から光を照射することを意味する。
【００３４】
上記の構成によれば、パネル表面に指や入力ペンなどが接触して圧力がかかると、反射率変更部では２枚の弾性フィルムが接触し、間に形成されていた空気層がなくなる。これにより、弾性フィルムと空気層との境界面に生じていた光の反射作用がなくなり、接触位置の反射率が低下する。圧力が付加された箇所に対応して設けられた光センサ素子では他の場所に配置された光センサ素子と比較して、バックライトから反射される光量が減少することになり、圧力が付加された箇所では、他の箇所と比較して暗い画像として検出される。
【００３５】
したがって、上記の構成によれば、指や入力ペンなどが検出対象面にタッチした場合と、タッチしていない場合との間の識別を明確に行うことができる。
【００３６】
また、反射率変更部が、上記のように、２枚の弾性フィルムとその間に形成された空気層とで構成されていることにより、（弾性フィルムは平坦な形状を有しており、空気層に面する各表面が平坦になっているため、）光の散乱要素が減少し、本エリアセンサを表示パネルと組み合わせた場合の表示品位の低下を抑えることができる。また、上記の構成によれば、２枚の平坦な弾性フィルムから反射率変更部を構成できるため、高精度の成形が不要となり、安価に製造することができる。
【００３７】
さらに、反射率変更部が、上記のように、２枚の弾性フィルムとその間に形成された空気層とで構成されていれば、弾性フィルムの屈折率を制御することで反射率を制御することができる。したがって、ヘイズを上げることなく、タッチ時と非タッチ時との間における反射率の振れ幅を大きくすることができる。
【００３８】
上記弾性フィルムとしては、シリコンゴム等で形成されたフィルムを挙げることができる。
【００３９】
本発明のエリアセンサは、上記反射率変更部において、上記２枚の弾性フィルムの少なくとも何れかには、上記空気層を形成するための距離保持部が設けられていてもよい。
【００４０】
上記の構成によれば、検出対象面に圧力が加わっていない状態のときに、２枚の弾性フィルムの間に空気層を確実に形成することができる。
【００４１】
本発明のエリアセンサにおいて、上記反射率変更部は、上記２枚の弾性フィルムを支持する支持体をさらに有していてもよい。
【００４２】
上記の構成によれば、反射率変更部を軟らかく形状の安定しない弾性フィルムのみで形成する場合と比較して、形状が安定するため、取り扱いを容易にすることができる。
【００４３】
なお、上記支持体は、剛性を有する透明基板、上記弾性フィルムよりも伸縮性の小さい透明フィルムなどで形成されていることが好ましい。
【００４４】
本発明にかかる表示装置は、上記の何れかのエリアセンサを備えた表示パネルを有している。
【００４５】
上記の構成によれば、上記の何れかのエリアセンサを備えていることで、検出対象面に指や入力ペンがタッチしたか、タッチしていないかの識別を確実に行うことのできるエリアセンサ機能付きの表示装置を実現することができる。
【００４６】
上記表示装置が液晶表示装置である場合、バックライトが上記エリアセンサの発光部としての役割を果たす。また、上記表示装置がエレクトロルミネッセンス（ＥＬ）表示装置である場合、ＥＬ層が上記エリアセンサの発光部としての役割を果たす。
【００４７】
また、上記エリアセンサの位置検出部に設けられた光センサ素子は、表示パネルのアクティブマトリクス基板上に形成されたスイッチング素子とモノリシックに形成されていてもよい。
【００４８】
本発明の他の目的、特徴、および優れた点は、以下に示す記載によって十分分かるであろう。また、本発明の利点は、添付図面を参照した次の説明によって明白になるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の一実施の形態にかかる液晶表示装置の構成を示す模式図である。
【図２】図１に示す液晶表示装置に設けられている反射率変更部の構成を示す断面図である。
【図３】図２に示す反射率変更部の一部分を拡大して示す図である。この図は、パネル表面に圧力がかかっていない状態を示すものである。
【図４】（ａ）は、図２に示す反射率変更部の一部分を拡大して示す図である。この図は、パネル表面に圧力がかかった状態を示すものである。（ｂ）は、パネル表面に指がタッチしたときに光センサ素子によって検出される画像を示す模式図である。
【図５】図１に示す液晶表示装置のパネル表面に指がタッチしたときの光センサ素子の出力を示す模式図である。
【図６】本発明の液晶表示装置の他の構成例を示す模式図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態にかかる液晶表示装置の構成を示す断面図である。
【図８】図７に示す液晶表示装置に設けられた表側偏光板の透過軸と１／４λ位相差板の遅相軸との位置関係を示す模式図である。
【図９】図７に示す液晶表示装置において、１／４λ位相差板を通過した光が入力対象物に反射され、さらに１／４λ位相差板を通過する状態を示す模式図である。
【図１０】表側偏光板と１／４λ位相差板とが、図８に示す位置関係で配置されていた場合に、図９に示す各場所における光の偏光状態を示す模式図である。
【図１１】図７に示す液晶表示装置に設けられた表側偏光板の透過軸と１／４λ位相差板の遅相軸との交差角θと、入力対象物からの反射光の低減効果との関係を示すグラフである。
【図１２】（ａ）は、１／４λ位相差板が設けられていない液晶表示装置において、液晶パネルから出射された光が、パネル表面で界面反射する様子を示す模式図である。（ｂ）は、図７に示す液晶表示装置において、液晶パネルから出射された光が、パネル表面で界面反射する様子を示す模式図である。（ｃ）は、（ａ）および（ｂ）に示す各場所における光の偏光状態を示す模式図である。
【図１３】１／４λ位相差板が設けられていない液晶表示装置において、液晶パネルに表示される画像と、エリアセンサが認識するイメージとの関係を示す模式図である。
【図１４】１／４λ位相差板が設けられている液晶表示装置において、液晶パネルに表示される画像と、エリアセンサが認識するイメージとの関係を示す模式図である。
【図１５】本発明の一実施の形態にかかるエリアセンサの構成を示す模式図である。
【図１６】従来のエリアセンサ付き液晶表示装置の構成を示す断面図である。
【図１７】図１６に示す液晶表示装置のパネル表面に指がタッチしたときの光センサ素子の出力を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００５０】
〔実施の形態１〕
本発明の一実施形態について図１〜図５に基づいて説明すると以下の通りである。なお、本発明はこれに限定されるものではない。
【００５１】
本実施の形態では、エリアセンサ機能（具体的には、タッチパネル機能）を備えているタッチパネル一体型の液晶表示装置について説明する。
【００５２】
本実施の形態のタッチパネル一体型液晶表示装置の構成を、図１を参照しながら説明する。図１に示すタッチパネル一体型液晶表示装置１００（単に液晶表示装置１００とも呼ぶ）は、画素毎に設けられた光センサ素子が表示パネルの表面の画像を検知することで入力位置を検出するタッチパネル機能を有している。
【００５３】
図１に示すように、本実施の形態のタッチパネル一体型液晶表示装置１００は、液晶パネル２０（位置検出部）、および、液晶パネル２０の背面側に設けられ該液晶パネルに光を照射するバックライト１０（発光部）を備えている。
【００５４】
液晶パネル２０は、多数の画素がマトリクス状に配列されたアクティブマトリクス基板２１と、これに対向するように配置された対向基板２２とを備えており、さらにこれら２つの基板の間に表示媒体である液晶層２３が挟持された構造を有している。なお、本実施の形態において、液晶パネル２０の表示モードは特に限定されず、ＴＮモード、ＩＰＳモード、ＶＡモードなどのあらゆる表示モードを適用することができる。
【００５５】
また、液晶パネル２０の外側には、液晶パネル２０を挟み込むようにして表側偏光板４０ａ（画像表示面側に設けられた偏光板）および裏側偏光板４０ｂがそれぞれ設けられている。
【００５６】
各偏光板４０ａおよび４０ｂは、偏光子としての役割を果たす。例えば、液晶層に封入されている液晶材料が垂直配向型である場合、表側偏光板４０ａの偏光方向と裏側偏光板４０ｂの偏光方向とを、互いにクロスニコルの関係になるように配置することで、ノーマリーブラックモードの液晶表示装置を実現することができる。
【００５７】
表側偏光板４０ａと液晶パネル２０との間には、装置の表面（タッチパネルの検出対象面１００ａ）に圧力を加えるとバックライト１０からの光の反射率が低下する反射率変更部５０が設けられている。なお、検出対象面１００ａは、パネル表面とも呼ぶ。
【００５８】
アクティブマトリクス基板２１には、各画素を駆動するためのスイッチング素子であるＴＦＴ（図示せず）、配向膜（図示せず）、光センサ素子３０などが設けられている。
【００５９】
また、対向基板２２には、図示はしていないがカラーフィルタ層、対向電極及び配向膜などが形成されている。カラーフィルタ層は、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のそれぞれの色を有する着色部と、ブラックマトリクスとから構成されている。
【００６０】
上記のように、本実施の形態のタッチパネル一体型液晶表示装置１００においては、各画素領域に光センサ素子３０が設けられており、これによりエリアセンサが実現される。そして、液晶パネル２０の表面（検出対象面１００ａ）の特定の位置に指や入力ペンが接触した場合に、その位置を光センサ素子３０が読み取り、装置に対して情報を入力したり、目的とする動作を実行させたりすることができる。このように、本実施の形態の液晶表示装置１００では、光センサ素子３０によってタッチパネル機能を実現することができる。
【００６１】
光センサ素子３０は、フォトダイオードまたはフォトトランジスタで形成されており、受光した光の強度に応じた電流を流すことによって、受光量を検知する。ＴＦＴおよび光センサ素子３０は、アクティブマトリクス基板２１上に、ほぼ同一のプロセスによってモノリシックに形成されたものであってもよい。つまり、光センサ素子３０の一部の構成部材は、ＴＦＴの一部の構成部材と同時に形成されてもよい。このような光センサ素子の形成方法は、従来公知の光センサ素子内蔵型の液晶表示装置の製造方法に準じて行うことができる。
【００６２】
なお、本発明では、必ずしも光センサ素子は一画素ごとに設けられていなくてもよく、例えば、Ｒ，Ｇ，Ｂのうちの何れか１つのカラーフィルタを有する画素ごとに光センサが備えられている構成であってもよい。
【００６３】
また、図１では示されていないが、本発明の液晶表示装置においては、アクティブマトリクス基板２１および対向基板２２の外側に、光学補償素子として、表側位相差板および裏側位相差板がそれぞれ設けられていてもよい。
【００６４】
また、図１には、液晶パネル２０に対して表示駆動を行う液晶駆動回路６０、および、エリアセンサを駆動するためのエリアセンサ制御部７０を示す。エリアセンサ制御部７０については、その内部の構成についても示す。なお、本実施の形態の液晶駆動回路およびエリアセンサ制御部の構成については、従来公知の構成を適用することができる。
【００６５】
図１に示すように、エリアセンサ制御部７０内には、タイミング発生回路７１、エリアセンサ駆動回路７２、エリアセンサ読出回路７３、座標抽出回路７４、および、インターフェース回路７５が設けられている。
【００６６】
タイミング発生回路７１は、各回路の動作を同期させて制御するためのタイミング信号を発生させる。
【００６７】
エリアセンサ駆動回路７２は、各光センサ素子３０を駆動するための電源を供給する。
【００６８】
エリアセンサ読出回路７３は、受光量に応じて異なる値の電流を流す光センサ素子３０から受光信号を受け取り、受光量を算出する。
【００６９】
座標抽出回路７４は、エリアセンサ読出回路７３で算出された各光センサ素子３０の受光量に基づいて、液晶パネルの表面（検出対象面１００ａ）に対してタッチした指の座標を算出する。
【００７０】
インターフェース回路７５は、座標抽出回路７４において算出された指の座標の情報を、液晶表示装置１００内の他の制御部（例えば、液晶駆動回路６０など）へ出力する。
【００７１】
液晶表示装置１００は、上記のような構成を有していることによって、装置の表面（検出対象面１００ａ）に指または入力ペンがタッチした場合に、液晶パネル２０内に形成された光センサ素子３０が、指または入力ペンを画像として捉えることによって、入力位置を検出することができる。
【００７２】
そして、本実施の形態の液晶表示装置１００においては、反射率変更部５０が設けられていることによって、検出対象面１００ａに対して指や入力ペンなどが接触して圧力が加えられたときに、バックライト１０からの光の反射率が低下するようになっている。これにより、パネル表面に指や入力ペンがタッチしたか否かの検出を正確に行うことができる。
【００７３】
図２には、反射率変更部５０のより具体的な構成を示す。なお、図２では、表側偏光板４０ａも併せて示す。
【００７４】
図１および図２に示すように反射率変更部５０は、２枚の平板状の弾性フィルム５０ａ・５０ｂと、その間に形成された空気層５０ｃとから構成されている。なお、空気層５０ｃは、検出対象面１００ａに圧力が加わっていない状態のときに形成される。つまり、図１に示すように、指などによって検出対象面１００ａに対して圧力が加えられた部分では、上側の弾性フィルム５０ｂが下側の弾性フィルム５０ｂのほうへ押されて各弾性フィルム５０ａ・５０ｂ同士の表面が接触するため、空気層５０ｃがなくなる。
【００７５】
また、本実施の形態の反射率変更部５０には、下側の弾性フィルム５０ａに、空気層５０ｃを形成するための突起（距離保持部）５０ｄが設けられている。これにより、検出対象面１００ａに圧力が加わっていない状態のときに、２枚の弾性フィルム５０ａ・５０ｂの間に確実に空気層５０ｃを形成することができる。なお、本実施の形態では、下側の弾性フィルム５０ａに突起５０ｄが形成されているものを例に挙げて説明しているが、本発明はこの構成に限定されず、上側の弾性フィルム５０ｂに突起が形成されていたり、両方の弾性フィルム５０ａ・５０ｂにそれぞれ突起が形成されていたりしてもよい。
【００７６】
さらに、図２に示すように、反射率変更部５０には、下側の弾性フィルム５０ａの液晶パネル２０側に、支持フィルム５０ｅ（支持体）が設けられている。支持フィルム５０ｅは、弾性フィルム５０ａ・５０ｂよりも伸縮性の小さい透明フィルムなどで形成されており、弾性フィルム５０ａ・５０ｂを支持している。支持フィルム５０ｅが設けられていることにより、反射率変更部５０を軟らかく形状の安定しない弾性フィルム５０ａ・５０ｂのみで形成する場合と比較して、形状が安定するため、取り扱いを容易にすることができる。これにより、反射率変更部５０を液晶パネル２０上に配置する際にも位置ずれが起きにくい。
【００７７】
また、図２に示すように、支持フィルム５０ｅのさらに液晶パネル２０側には、糊の層５０ｆが形成されており、この糊によって図示しない液晶パネル２０に貼り付けられている。
【００７８】
弾性フィルム５０ａ・５０ｂの材料としては、弾性を有するものであれば限定はされないが、シリコンゴムなどを用いることが好ましい。弾性フィルム５０ａ・５０ｂの透過率は９０％以上であることが好ましい。また、弾性フィルム５０ａ・５０ｂの屈折率は、１．４〜１．６の範囲内であることが好ましい。なお、弾性フィルム５０ａと弾性フィルム５０ｂの材料は、同じものであっても、異なるものであってもよい。
【００７９】
但し、弾性フィルム５０ａと弾性フィルム５０ｂの屈折率が互いに同じ場合に、弾性フィルム５０ａと弾性フィルム５０ｂとが接触すると全ての光が反射率変更部５０を通過することになる。そのため、弾性フィルム５０ａの屈折率と弾性フィルム５０ｂの屈折率とは、同じ値になっていることが好ましい。これにより、パネル表面に指や入力ペンがタッチしたか否かの検出をより確実に行うことができる。
【００８０】
反射率変更部５０は、上記のような構成を有していることにより、検出対象面１００ａに指などがタッチして圧力が加わったときには、バックライト１０からの光の反射率が低下するようになっている。この点について、図３および図４を参照しながら以下に説明する。
【００８１】
図３には、図２に示す反射率変更部５０の一部分を拡大して示す。この図は、パネル表面に圧力がかかっていない状態を示すものである。また、図４（ａ）にも、図２に示す反射率変更部５０の一部分を拡大して示す。この図は、パネル表面に圧力がかかった状態を示すものである。
【００８２】
図３に示すように、検出対象面１００ａに圧力が加わっていない状態では、上側（表側偏光板４０ａ側）の弾性フィルム５０ｂの内側の表面と下側（液晶パネル２０側）の弾性フィルム５０ａの内側の表面とは接触していない。つまり、弾性フィルム５０ａと弾性フィルム５０ｂとの間には空気層５０ｃが形成されている。
【００８３】
図３では、反射率変更部５０に背面（バックライト１０側）から入射し、反射率変更部５０を透過する光（透過光）と、反射率変更部５０内の各界面で反射される光（反射光）とを示している。
【００８４】
ここで、各弾性フィルム５０ａ・５０ｂは、空気の屈折率とは異なる屈折率ｎの材料で形成されているため、検出対象面１００ａに圧力が加わっていない状態では、反射率変更部５０内には、下側の弾性フィルム５０ａと空気層５０ｃとの間、および、空気層５０ｃと上側の弾性フィルム５０ｂとの間、という２箇所に、屈折率の異なる界面ができる。これら２箇所の界面では、図３に示すように、バックライト１０から発せられた光の一部が反射される。そのため、透過光の光量は、各界面を通過するたびに減少する。
【００８５】
したがって、検出対象面１００ａに圧力が加わっていない状態では、バックライト１０から発せられた光は、反射率変更部５０を透過するものと、反射率変更部５０内で反射されるものとにわかれる。
【００８６】
続いて、検出対象面１００ａに指などがタッチし、反射率変更部５０に圧力がかかった状態について、図４（ａ）を参照しながら説明する。
【００８７】
図４（ａ）に示すように、反射率変更部５０に対して矢印Ｘ方向に圧力がかかった場合、上側の弾性フィルム５０ｂ、および、図４（ａ）では図示していない突起５０ｄが圧縮される。これにより、圧力がかかった箇所では、上側の弾性フィルム５０ｂと下側の弾性フィルム５０ａとが接触する。
【００８８】
このとき、バックライト１０からの光の光路に以下のような変化が起こる。
弾性フィルム５０ａと弾性フィルム５０ｂとの接触部分では、間に空気層５０ｃがなくなることによって、弾性フィルム５０ａと空気層５０ｃとの境界面において反射する光、および、空気層５０ｃと弾性フィルム５０ｂとの境界面において反射する光が消失する。これにより、界面反射は、弾性フィルム５０ａと弾性フィルム５０ｂとの境界面においてのみ発生するため、反射光量は激減する。
【００８９】
さらに、弾性フィルム５０ａの屈折率と弾性フィルム５０ｂの屈折率とが等しいときには、弾性フィルム５０ａと弾性フィルム５０ｂとの接触部分では、全ての光が反射率変更部５０を透過し、表側偏光板４０ａへ入射する。
【００９０】
このような作用により、検出対象面１００ａに対して圧力が加わると、反射率変更部５０におけるバックライト１０からの光の反射率は低下する。
【００９１】
以上のように、液晶表示装置１００に備えられている反射率変更部５０は、パネル表面（検出対象面１００ａ）に圧力がかかっている場合と、かかっていない場合との間で、バックライト１０からの光の反射率が異なるように構成されている。具体的には、反射率変更部５０は、検出対象面１００ａに圧力がかかっている場合には、圧力がかかっていない場合と比較して、バックライト１０からの光の反射率が低下するような構成となっている。
【００９２】
図４（ｂ）は、パネル表面に指がタッチしたときに光センサ素子３０によって検出される画像を示す模式図である。検出対象面１００ａに指が接触した領域（図中、破線で囲んだ領域）では、反射率変更部５０においてバックライト１０からの光の反射率が低下し、大部分の光が反射率変更部５０を透過するため、光センサ素子３０において検出される光量は低下する。そのため、図４（ｂ）に示されるように、検出対象面１００ａに指が接触した領域については、他の部分と比較して暗い画像として検出される。
【００９３】
また、図５には、液晶表示装置１００のパネル表面に指がタッチしたときの光センサ素子３０の出力を模式的に示す。この図のグラフに示すように、パネル表面に接触している部分のみにおいて、バックライトからの光の反射率が低下することに起因して、光センサ素子３０の出力は低下している。
【００９４】
ここで、比較のために、従来のエリアセンサ機能付きのタッチパネル一体型液晶表示装置の構成について説明する。図１６には、従来のタッチパネル一体型液晶表示装置３００の構成を示す。
【００９５】
図１６に示すように、従来のタッチパネル一体型液晶表示装置３００（単に液晶表示装置３００とも呼ぶ）は、液晶パネル１２０、および、液晶パネル１２０の背面側に設けられ該液晶パネルに光を照射するバックライト１１０を備えている。
【００９６】
液晶パネル１２０は、多数の画素がマトリクス状に配列されたアクティブマトリクス基板１２１と、これに対向するように配置された対向基板１２２とを備えており、さらにこれら２つの基板の間に表示媒体である液晶層１２３が挟持された構造を有している。
【００９７】
また、液晶パネル１２０の外側には、液晶パネル１２０を挟み込むようにして表側偏光板１４０ａおよび裏側偏光板１４０ｂがそれぞれ設けられている。
【００９８】
アクティブマトリクス基板１２１には、各画素を駆動するためのスイッチング素子であるＴＦＴ（図示せず）、配向膜（図示せず）、光センサ素子１３０などが設けられている。
【００９９】
液晶表示装置３００では、バックライト１１０からの光を光源として利用して、検出対象面３００ａ上に指や入力ペンが触れた場合に、指や入力ペンを画像として認識して、入力位置の検出を行う。つまり、光センサ素子１３０では、バックライト１１０から照射され液晶パネル１２０を透過した光を利用し、該透過光が検出対象面３００ａ上の物体から反射される光を検知している。これにより、液晶表示装置３００では、指や入力ペンの位置を画像データとして検出している。
【０１００】
ここで、本実施の形態の液晶表示装置１００の構成と従来の液晶表示装置３００の構成とを比較すると、従来の液晶表示装置３００には反射率変更部が設けられていないという点が相違点である。つまり、液晶表示装置３００では、検出対象面３００ａ上に存在する物体を単に画像データとして検出するのみである。
【０１０１】
図１７には、液晶表示装置３００のパネル表面に指がタッチしたときの光センサ素子１３０の出力を模式的に示す。この図のグラフに示すように、検出対象面３００ａ上に指が存在する領域については、存在しない領域と比較して、光センサ素子１３０の出力はやや低下する傾向にあるが、出力の差は小さい。また、反射率変更部が設けられていないため、検出対象面３００ａに指などがタッチしたか否かの区別を明確に行うことはできない。そのため、指や入力ペンなどによる入力位置を正確に特定するには、光センサ素子１３０の検出精度は十分とはいえない。
【０１０２】
また、液晶表示装置３００のように、バックライトなどのような光センサ素子の背面に設けられた発光部を光源とし、パネル表面上の物体からの反射光によって、パネル表面の画像を検知するような場合には、表示装置が黒表示などの暗い画像を表示している場合には、反射光の光量も落ちるため、光センサの検出感度が大きく低下してしまうという問題も発生する。
【０１０３】
これに対して、本実施の形態の液晶表示装置１００においては、パネル表面（検出対象面１００ａ）に指などがタッチしていない領域では、図１中矢印Ｂで示すように、バックライト１０からの光の多くは反射率変更部５０内で反射される。一方、パネル表面（検出対象面１００ａ）に指などがタッチした領域では、図１中矢印Ａで示すように、バックライト１０から光の多くは透過されるため、反射率が低下する。これにより、従来のエリアセンサ付きの液晶表示装置と比較して、指や入力ペンなどがパネル表面にタッチした場合と、タッチしていない場合との間の識別をより明確に行うことができる。
【０１０４】
また、反射率変更部５０は、突起５０ｄ部分を除いて平坦な形状の弾性フィルムを２枚使用して構成されているため、光の散乱要素が少ない。そのため、反射率変更部５０を設けたことによる液晶パネル２０の表示品位の低下を抑えることができる。
【０１０５】
さらに、反射率変更部５０が表側偏光板４０ａよりも内側（すなわち、液晶パネル２０側）に配置されていることによって、反射率変更部５０内を透過する光の量は、液晶パネル２０の表示状態（すなわち、液晶パネル２０が明るい画像を表示しているか暗い画像を表示しているかという表示の状態）に依存しなくなる。そのため、光センサ素子３０の検出性能を液晶パネル２０の表示状態に関わらず、常に一定な状態にすることができる。
【０１０６】
また、反射率変更部５０においては、検出対象面１００ａに圧力がかかっていない状態で２枚の弾性フィルム（弾性フィルム５０ａおよび弾性フィルム５０ｂ）の間に一定の間隔を保持するための突起５０ｄ（距離保持部）が、弾性フィルム５０ａと一体的に形成されている。これにより、検出対象面１００ａに圧力が加わっていない状態のときに、２枚の弾性フィルム５０ａ・５０ｂの間に空気層５０ｃを確実に形成することができる。
【０１０７】
なお、突起５０ｄの大きさは、液晶パネル２０の表示品位を損なわないために、断面の最大径を１５μｍ以下とすることが好ましい。
【０１０８】
また、複数の突起５０ｄを規則正しく配置すると、液晶パネル２０の各画素との干渉によりモアレが発生し、表示品位を損なう可能性がある。そのため、複数の突起５０ｄはランダムに配置することが好ましい。また、突起５０ｄを配置する際の密度は、ヘイズ（ＨＡＺＥ）２０％を超えない値（すなわち、１０００個／ｍｍ２）とすることが望ましい。このような密度で突起５０ｄを配置すれば、液晶パネル２０の表示品位の低下を抑えることができる。
【０１０９】
なお、ヘイズ（ＨＡＺＥ）とは、以下の式によって求められる値である。
【０１１０】
ヘイズ（ＨＡＺＥ）〔％〕＝Ｔｄ／Ｔｔ×１００
〔Ｔｄ：拡散透過率、Ｔｔ：全光線透過率〕
つまり、光源が平行光の場合、（１−ＨＡＺＥ）（％）の光が正面に透過し、ＨＡＺＥ（％）の光が正面以外の方向に進む（散乱する）ことを意味する。
【０１１１】
したがって、ヘイズの値が大きくなると表示がボケる（にじむ）、コントラストが低下する、表示が暗く見える等の不都合が生じる。
【０１１２】
さらに、上記のような突起５０ｄが形成されていれば、指や入力ペンなどで検出対象面１００ａに圧力が加えられて弾性フィルム５０ａと弾性フィルム５０ｂとが接触した後、圧力が解除されたときの弾性フィルム５０ａと弾性フィルム５０ｂとの剥離性を向上させることができる。これにより、エリアセンサへの入力が終わった後に、弾性フィルム５０ａと弾性フィルム５０ｂとが張り付いた状態のまま元に戻らないということを防ぐことができる。
【０１１３】
また、上述した実施形態では、反射率変更部５０が表側偏光板４０ａの下に配置されている場合を例に挙げて説明したが、本発明はこのような構成に限定はされない。図６には、本発明の他の構成例を示す。
【０１１４】
図６に示す液晶表示装置２００では、表側偏光板４０ａの上層に反射率変更部５１が形成されている。反射率変更部５１の具体的な構成は、液晶表示装置１００における反射率変更部５０の構成と同じである。図６に示す液晶表示装置２００では、表側偏光板４０ａと反射率変更部５１の配置の仕方以外については、液晶表示装置１００と同じであるため、その説明を省略する。
【０１１５】
上記のような構成においては、液晶表示装置２００の表面に指などがタッチしていない領域では、図６中矢印Ｂで示すように、バックライト１０から光の多くは反射率変更部５１内で反射される。一方、液晶表示装置２００の表面に指などがタッチした領域では、図６中矢印Ａで示すように、バックライト１０から光の多くは透過されるため、反射率が低下する。これにより、従来のエリアセンサ付きの液晶表示装置と比較して、パネル表面へのタッチ、非タッチの検出をより正確に行うことができる。
【０１１６】
但し、液晶表示装置における表示状態に依存することなく、（たとえ、表示状態が暗い場合であっても）検出性能の高いエリアセンサを実現するためには、表側偏光板４０ａの下層に反射率変更部が配置されているほうが好ましい。
【０１１７】
また、上記した本実施の形態では、支持フィルム５０ｅ上に、２枚の弾性フィルム５０ａ、５０ｂが順に積層されており、該２枚の弾性フィルムの間に空気層５０ｃが形成されている構成であったが、本発明はこのような構成に限定はされない。本発明における反射率変更部は、少なくとも２枚の弾性フィルムを有しており、その間に空気層が形成されていればよい。そのため、弾性フィルムを３枚以上有しており、各弾性フィルムの間に空気層がそれぞれ形成されているものも本発明の構成となる。このように、複数の空気層を有している場合には、パネル表面に指などがタッチした場合とタッチしていない場合との間の光の反射率の振れ幅を、空気層が一層の場合よりも大きくすることができる。
【０１１８】
〔実施の形態２〕
本発明の第２の実施形態について図７〜図１１に基づいて説明すると以下の通りである。なお、本発明はこれに限定されるものではない。
【０１１９】
本実施の形態では、エリアセンサ機能を備えているタッチパネル一体型の液晶表示装置であって、実施の形態１で説明した液晶表示装置１００とは異なる構成例について説明する。
【０１２０】
図７には、本実施の形態にかかるタッチパネル一体型液晶表示装置４００（単に液晶表示装置４００とも呼ぶ）の構成を示す。
【０１２１】
図７に示すように、本実施の形態のタッチパネル一体型液晶表示装置４００は、液晶パネル２０、および、液晶パネルの背面側に設けられ該表示パネルに光を照射するバックライト１０を備えている。
【０１２２】
液晶パネル２０は、多数の画素がマトリクス状に配列されたアクティブマトリクス基板２１と、これに対向するように配置された対向基板２２とを備えており、さらにこれら２つの基板の間に表示媒体である液晶層２３が挟持された構造を有している。
【０１２３】
アクティブマトリクス基板２１および対向基板２２の外側には、光学補償素子として、表側位相差板６０ａおよび裏側位相差板６０ｂがそれぞれ設けられている。表側位相差板６０ａおよび裏側位相差板６０ｂは、例えば、液晶層に封入されている液晶材料が垂直配向型である場合、透過率の改善や視角特性の改善を目的として配置される。なお、これらの位相差板を設けない構成であっても、表示を行うことは可能である。
【０１２４】
また、表側位相差板６０ａおよび裏側位相差板６０ｂのさらに外側には、表側偏光板４０ａおよび裏側偏光板４０ｂがそれぞれ設けられている。
【０１２５】
各偏光板４０ａおよび４０ｂは、偏光子としての役割を果たす。例えば、液晶層に封入されている液晶材料が垂直配向型である場合、表側偏光板４０ａの偏光方向と裏側偏光板４０ｂの偏光方向とを、互いにクロスニコルの関係になるように配置することで、ノーマリーブラックモードの液晶表示装置を実現することができる。
【０１２６】
表側偏光板４０ａと表側位相差板６０ａとの間には、装置の表面（タッチパネルの検出対象面４００ａ）に圧力を加えるとバックライト１０からの光の反射率が低下する反射率変更部５０が設けられている。反射率変更部５０は、図７に示すように、検出対象面４００ａに圧力が加えられていない状態で、２枚の弾性フィルム５０ａ・５０ｂの間に空気層５０ｃが形成されているとともに、検出対象面４００ａに圧力が加わった状態で、上記２枚の弾性フィルム５０ａ・５０ｂが互いに接触するという構成を有している。そして、弾性フィルム５０ａには、空気層５０ｃを確実に形成するための突起５０ｄ（距離保持部）が形成されている。反射率変更部５０の具体的な構成については、実施の形態１で説明した構成を適用することができるため、ここでは説明を省略する。
【０１２７】
そして、本実施の形態の液晶表示装置４００においては、表側偏光板４０ａのさらに画像表示面側に、光に１／４波長分の位相差を発生させる１／４λ位相差板（１／４波長板）９０が設けられている。
【０１２８】
アクティブマトリクス基板２１には、各画素を駆動するためのスイッチング素子であるＴＦＴ及び配向膜（図示せず）、光センサ素子３０などが設けられている。
【０１２９】
また、対向基板２２には、カラーフィルタ層２４、対向電極及び配向膜（図示せず）などが形成されている。カラーフィルタ層２４は、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のそれぞれの色を有する着色部と、ブラックマトリクスとから構成されている。
【０１３０】
上記のように、本実施の形態のタッチパネル一体型液晶表示装置４００においては、各画素領域に光センサ素子が設けられており、これによりエリアセンサが実現される。これにより、液晶パネル２０の表面の特定の位置に入力ペンが接触した場合に、その位置を光センサ素子３０が読み取り、装置に対して情報を入力したり、目的とする動作を実行させたりすることができる。このように、本実施の形態の液晶表示装置４００では、光センサ素子３０によってタッチパネル機能を実現することができる。
【０１３１】
なお、本発明では、必ずしも光センサ素子は一画素ごとに設けられていなくてもよく、例えば、Ｒ，Ｇ，Ｂのうちの何れか１つのカラーフィルタを有する画素ごとに光センサが備えられている構成であってもよい。
【０１３２】
また、図７には示されていないが、液晶表示装置４００には、液晶表示装置１００と同様に、液晶パネル２０に対して表示駆動を行う液晶駆動回路、および、エリアセンサを駆動するためのエリアセンサ制御部が設けられている。
【０１３３】
本実施の形態の液晶表示装置４００は、反射率変更部５０を備えていることにより、実施の形態１の液晶表示装置１００と同様に、検出対象面４００ａに指などがタッチして圧力が加わったときには、バックライト１０からの光の反射率が低下する。これにより、従来のエリアセンサ付きの液晶表示装置と比較して、指や入力ペンなどがパネル表面にタッチした場合と、タッチしていない場合との間の識別をより明確に行うことができる。
【０１３４】
ところで、検出対象面４００ａに接触した物体の反射率が高い場合には、反射率変更部５０が設けられている構成であっても、物体がパネル表面にタッチした領域の光センサ素子３０で検知される光量と、タッチしていない領域の光センサ素子で検知される光量との間に十分な差が得られないために、タッチ・非タッチの検出感度が低下してしまうことがある。つまり、光センサ素子の感度は、指、入力ペンなどの入力対象物の光の反射率に依存して変化してしまう。例えば、入力対象物が金属のような反射率の高い材料で形成されていると、入力対象物がパネル表面にタッチした場合でも、タッチしていない場合と比較して反射率があまり低下しない。
【０１３５】
このような問題の対策として、本実施の形態の液晶表示装置４００においては、表側偏光板４０ａの上部（つまり、画像表示面側）に１／４λ位相差板９０が設けられている。これにより、指、入力ペンなどの入力対象物からの反射光を低減し、光センサ素子の検出感度が入力対象物の反射率の影響を受けてしまうという問題を解消することができる。
【０１３６】
図８には、表側偏光板４０ａの透過軸Ｃと１／４λ位相差板９０の遅相軸Ｄとの位置関係を示す。図８に示すように、表側偏光板４０ａの透過軸Ｃは、１／４λ位相差板９０の遅相軸Ｄに対して４５°傾いて配置されている。
【０１３７】
図１０には、図８のような位置関係で表側偏光板４０ａと１／４λ位相差板９０とを配置した場合の光の偏光状態を示す。なお、図１０の（１）（２）（３）で示す各偏光状態は、図９において（１）（２）（３）で示される各場所における光の偏光状態である。図１０では、１／４λ位相差板９０を通過したバックライト１０からの光（矢印で示す）が、入力ペンなどの入力対象物１８０に反射され、さらに１／４λ位相差板９０を再度通過する状態を模式的に示している。
【０１３８】
図１０（１）に示すように、バックライト１０からの光は、透過軸Ｃを有する表側偏光板４０ａを通過すると、透過軸Ｃと同じ方向（この方向をｘ方向とする）の直線偏光となる。次に、この直線偏光が、１／４λ位相差板９０を通過すると、１／４波長の位相差が生じることにより、ｘ方向の直線偏光は、図１０（２）に示すように円偏光となる。この円偏光は、入力対象物１８０の表面で反射された後、１／４λ位相差板９０を再度通過する。
【０１３９】
円偏光が１／４λ位相差板９０を通過すると、図１０（３）に示すように、ｘ方向に対して直交するｙ方向の直線偏光となる。図８に示すように、表側偏光板４０ａの透過軸Ｃはｘ方向であるため、ｙ方向の直線偏光は表側偏光板４０ａを通過できない。
【０１４０】
このように、１／４λ位相差板９０が設けられていることによって、入力対象物１８０からの反射光がある程度遮断されるため、このような反射光が光センサ素子３０に検出されてしまうことを防ぐことができる。したがって、本実施の形態の構成によれば、光センサ素子が、指、入力ペンなどの入力対象物１８０の反射光から受ける影響を低減することができ、入力対象物がパネル表面にタッチした場合と、タッチしていない場合との間の識別をより明確に行うことが可能となる。
【０１４１】
図１１には、液晶表示装置４００に設けられた表側偏光板４０ａの透過軸Ｃと１／４λ位相差板９０の遅相軸Ｄとの交差角θと、入力対象物１８０からの反射光の低減効果との関係を示す。図１１の縦軸は、入力対象物１８０の反射光が光センサ素子３０に到達する割合である。また、図１１では、入力対象物１８０におけるパネル表面との接触部が鏡面である場合の反射光の到達割合を実線で示し、接触部において正反射と散乱反射（拡散反射）とが混在する場合の反射光の到達割合を破線で示し、接触部において散乱反射（拡散反射）のみが発生する場合の反射光の到達割合を一点鎖線で示している。
【０１４２】
入力対象物１８０からの反射光のうち、本実施の形態の構成によって遮光されるのは、正反射成分であり、散乱反射光については遮光されない。
【０１４３】
そのため、入力対象物１８０からの反射光が正反射光成分のみの場合（図１１の実線で示す場合）には、透過軸Ｃと遅相軸Ｄとの交差角θが４５°の場合に、反射光は完全に遮断され、光センサ素子３０には到達しなくなる。そして、交差角θが４５°から離れるにしたがって、反射光の遮断割合は低下する。
【０１４４】
これに対して、入力対象物１８０からの反射光が散乱反射光成分のみの場合（図１１の一点鎖線で示す場合）については、交差角θの値に関係なく、入力対象物からの反射光は低減されない。これは、入力対象物１８０が紙などの場合に相当する。
【０１４５】
そして、図１１において破線で示す、正反射と散乱反射とが混在している場合には、上記の２つの場合の間の低減効果が得られる。
【０１４６】
なお、図１１において破線で示す正反射と散乱反射とが混在する場合とは、入力対象物１８０が指などの場合である。この場合には、正反射のみの場合と比較して約５０％の反射光の低減効果が期待できる。また、入力対象物１８０が金属の場合には、指の場合と比較してやや高い反射光の低減効果が期待できる。
【０１４７】
なお、表側偏光板４０ａおよび１／４λ位相差板９０の上記のような位置関係での配置は、本発明の好ましい一例であり、本発明はこのような構成に限定はされない。１／４λ位相差板９０の遅相軸Ｄが、表側偏光板４０ａの透過軸Ｃに対してある程度傾いて配置されており（つまり、遅相軸Ｄと透過軸Ｃとが平行ではなく）、かつ、遅相軸Ｄと透過軸Ｃとが直交していなければ、入力対象物１８０からの反射光を低減させることができる。そして、この傾斜角度（交差角θ）が４５°に近づくほど、より多くの反射光を低減することができる。
【０１４８】
したがって、透過軸Ｃに対する遅相軸Ｄの傾斜角度は、２３°（４５°−２２°）〜６７°（４５°＋２２°）の範囲内であることが好ましい。これにより、図１１に示すように、反射光が正反射光の場合に、１／４λ位相差板９０の効果を５０％以上発揮させることができる。
【０１４９】
また、透過軸Ｃに対する遅相軸Ｄの傾斜角度は、４５°であることがより好ましい。これによれば、図１１に示すように、入力対象物からの正反射光については確実に遮断することができる。
【０１５０】
また、上記の構成によれば、液晶表示装置４００の最表面に１／４λ位相差板９０を配置することによって、例えば、偏向サングラス越しに画面を見た際に、表側偏光板４０ａの透過軸と偏向サングラスの透過軸が直交し、画面表示が見えなくなるといった不具合の発生を防ぐことも可能となる。
【０１５１】
さらに、１／４λ位相差板９０が設けられていることによって、液晶パネル２０に表示された画像が、パネル表面４００ａで反射されて、光センサ素子３０が配置された基板面に写り込み、これが光センサ素子３０によって認識されることを防ぐことができる。この点について、図１２〜図１４を参照しながら説明する。
【０１５２】
図１２（ａ）には、１／４λ位相差板が設けられていない液晶表示装置において、液晶パネルから出射された光が、パネル表面で界面反射する様子を示す。また、図１３には、この液晶表示装置において、液晶パネルに表示される画像と、エリアセンサが認識するイメージとの関係を模式的に示す。図１４には、１／４λ位相差板が設けられている液晶表示装置（例えば、図７に示す液晶表示装置４００）において、液晶パネルに表示される画像と、エリアセンサが認識するイメージとの関係を模式的に示す。
【０１５３】
図１２（ａ）に示すように、１／４λ位相差板が設けられていない場合、液晶パネル２０から出射された光の一部は、所定方向の透過軸を有する表側偏光板４０ａを通過すると、この透過軸と同じ方向（この方向をｙ方向とする）の直線偏光となる（図１２（ｃ）の（１）参照）。ここで、液晶パネル２０からの光の一部は、パネル表面の構成材料の屈折率と空気の屈折率との差により、パネル表面で界面反射される。そして、パネル表面４００ａで界面反射された光は、表側偏光板４０ａの透過軸と平行な偏光光のままであるため（図１２（ｃ）の（１）参照）、表側偏光板４０ａを素通りし、液晶パネル２０内へ戻ってしまう。
【０１５４】
そのため、液晶パネル２０に図１３（ａ）の上段に示すような白黒画像が表示されている場合には、その表示に対応した輝度分布が生じるため（図１３（ａ）の中段の図参照）、パネル表面４００ａで界面反射され液晶パネル内へ戻る光にも、この輝度分布に対応した光量の大小が生じる（図１３（ａ）の下段の図参照）。
【０１５５】
その結果、液晶パネル２０内に配置された光センサ素子３０には、図１３（ｂ）の上段に示すような表示画像が認識されてしまい、これがセンサ出力として反映されることになる（図１３（ｂ）の下段の図参照）。
【０１５６】
これに対して、本実施の形態のように、表側偏光板４０ａ上に１／４λ位相差板９０が配置されていると、図１２（ｂ）に示すように、表側偏光板４０ａを通過したｙ方向の直線偏光（図１２（ｃ）の（１）参照）のうちパネル表面４００ａで界面反射された光は、１／４λ位相差板９０の作用により（図１２（ｃ）の（２）参照）、表側偏光板４０ａの透過軸と直交する偏光光に変換される（図１２（ｃ）の（３）参照）。そのため、パネル表面４００ａで界面反射された光が、液晶パネル２０内へ戻ることはない。
【０１５７】
そのため、液晶パネル２０に図１４（ａ）の上段に示すような白黒画像が表示されており、図１３（ａ）の中段に示すように、その表示に対応した輝度分布が生じている場合であっても、液晶パネル２０内に入射する光量は、この輝度分布に依存しない（図１４（ａ）の下段の図参照）。
【０１５８】
その結果、液晶パネル２０内に配置された光センサ素子３０には、図１４（ｂ）の上段に示すように、液晶パネル２０に表示された画像が写り込むことはなく、センサ出力も表示画像に依存することはない（図１４（ｂ）の下段の図参照）。
【０１５９】
以上より、本実施の形態の液晶表示装置によれば、液晶パネルの表示内容が光センサ素子に認識されることを軽減することができるため、より正確な位置検出を行うことができる。
【０１６０】
〔実施の形態３〕
本発明の第３の実施形態について図１５に基づいて説明すると以下の通りである。なお、本発明はこれに限定されるものではない。
【０１６１】
上述した実施の形態１では、エリアセンサ機能（具体的には、タッチパネル機能）を備えているタッチパネル一体型の液晶表示装置について説明したが、実施の形態３では、表示装置と一体化していないエリアセンサについて説明する。
【０１６２】
図１５に示すエリアセンサ８０は、基板８１上に設けられた複数の光センサ素子８４が検出対象面８０ａ上の画像を検知することで入力位置を検出するタッチパネル機能を有している。
【０１６３】
図１５に示すように、エリアセンサ８０は、複数の光センサ素子８４を有する基板８１（位置検出部）、および、基板８１の背面側に設けられ該基板に光を照射する発光部８２を備えている。光センサ素子８４は、フォトダイオードまたはフォトトランジスタで形成されており、受光した光の強度に応じた電流を流すことによって、受光量を検知する。このような光センサ素子の形成方法は、従来公知のエリアセンサの製造方法に準じて行うことができる。
【０１６４】
また、エリアセンサ８０には、エリアセンサを駆動するためのエリアセンサ制御部７０が設けられている。図１５に示すように、エリアセンサ制御部７０内には、タイミング発生回路７１、エリアセンサ駆動回路７２、エリアセンサ読出回路７３、座標抽出回路７４、および、インターフェース回路７５が設けられている。エリアセンサ制御部の構成については、上述した実施の形態１の構成あるいは従来公知の構成を適用することができるため、詳しい説明については省略する。
【０１６５】
エリアセンサ８０は、上記のような構成を有していることによって、検出対象面８０ａに指または入力ペンがタッチした場合に、基板８１上に形成された光センサ素子８４が、指または入力ペンを画像として捉えることによって、入力位置を検出することができる。
【０１６６】
そして、本実施の形態のエリアセンサ８０においては、基板８１上に反射率変更部８３が形成されている。反射率変更部８３は、図１５に示すように、検出対象面８０ａに圧力が加えられていない状態で、２枚の弾性フィルム５０ａ・５０ｂの間に空気層５０ｃが形成されているとともに、検出対象面４００ａに圧力が加わった状態で、上記２枚の弾性フィルム５０ａ・５０ｂが互いに接触するという構成を有している。そして、弾性フィルム５０ａには、空気層５０ｃを確実に形成するための突起５０ｄ（距離保持部）が形成されている。反射率変更部８３の具体的な構成については、実施の形態１で説明した反射率変更部の構成を適用することができるため、詳しい説明を省略する。
【０１６７】
上記の構成によれば、検出対象面８０ａに対して指や入力ペンなどが接触して圧力が加えられたときに、発光部８２からの光の反射率が低下するようになっている。これにより、検出対象面８０ａに指や入力ペンがタッチしたか否かの検出を正確に行うことができる。
【０１６８】
また、本発明のエリアセンサの他の例として、上記の実施の形態２で説明したような、表側偏光板および１／４λ位相差板が含まれている構成を挙げることができる。
【０１６９】
この場合の構成例としては、エリアセンサ８０における反射率変更部８３の上面に、実施の形態２で説明した表側偏光板４０ａが設けられており、さらにその上面に、１／４λ位相差板９０が設けられている構成を挙げることができる。この構成によれば、指やペンなどの入力対象物が検出対象面にタッチした場合と、タッチしていない場合との間の識別をより明確に行うことが可能となる。
【０１７０】
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段、あるいは、他の実施の形態において説明した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【０１７１】
本発明の液晶表示装置は、受光した光の強度を検知する光センサ素子を複数個有し、各光センサ素子がパネル表面上の画像を検知することで外部からの入力位置を検出する位置検出部と、上記パネル表面に対して圧力を加えると、上記バックライトからの光の反射率が低下する反射率変更部とを備え、上記反射率変更部は、２枚の弾性フィルムを少なくとも有しており、上記パネル表面に圧力が加わっていない状態で該２枚の弾性フィルムの間には空気層が形成されているとともに、上記パネル表面に圧力が加えられると上記２枚の弾性フィルムが接触する構成となっている。
【０１７２】
また、本発明のエリアセンサは、受光した光の強度を検知する光センサ素子が複数個備えられており、各光センサ素子が検出対象面上の画像を検知することで入力位置を検出する位置検出部と、上記位置検出部に対して背面から光を照射する発光部と、上記検出対象面に対して圧力を加えると、上記発光部からの光の反射率が低下する反射率変更部とを備え、上記反射率変更部は、２枚の弾性フィルムを少なくとも有しており、上記検出対象面に圧力が加わっていない状態で該２枚の弾性フィルムの間には空気層が形成されているとともに、上記検出対象面に圧力が加えられると上記２枚の弾性フィルムが接触する構成となっている。
【０１７３】
したがって、上記の構成によれば、指や入力ペンなどがパネル表面または検出対象面にタッチした場合と、タッチしていない場合との間の識別を明確に行うことができる。
【０１７４】
発明の詳細な説明の項においてなされた具体的な実施形態または実施例は、あくまでも、本発明の技術内容を明らかにするものであって、そのような具体例にのみ限定して狭義に解釈されるべきものではなく、本発明の精神と次に記載する請求の範囲内において、いろいろと変更して実施することができるものである。
【産業上の利用可能性】
【０１７５】
本発明は、エリアセンサ機能付きの表示装置に好適に利用することができる。
【符号の説明】
【０１７６】
１０    バックライト（発光部）
２０    液晶パネル（位置検出部）
２１    アクティブマトリクス基板
２２    対向基板
２３    液晶層
３０    光センサ素子
４０ａ  表側偏光板（画像表示面側の偏光板）
４０ｂ  裏側偏光板
５０    反射率変更部
５１    反射率変更部
５０ａ  弾性フィルム
５０ｂ  弾性フィルム
５０ｃ  空気層
５０ｄ  突起（距離保持部）
５０ｅ  支持フィルム（支持体）
７０    エリアセンサ制御部
８０    エリアセンサ
８０ａ  検出対象面
８２    発光部
８３    反射率変更部
８４    光センサ素子
９０    １／４λ位相差板（１／４波長板）
１００    液晶表示装置（表示装置）
１００ａ  パネル表面（検出対象面）
４００    液晶表示装置（表示装置）
４００ａ  パネル表面（検出対象面）
Ｃ    表側偏光板の透過軸
Ｄ    １／４λ位相差板の遅相軸
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図４】
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【国際調査報告】
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