(57)【要約】【課題】  解決しようとする問題点は、薄型でかつ輝度が均一な情報端末機器用表示装置の実現が困難だった点である。【解決手段】  導光板と、透明電極と、該導光板と該透明電極との間に該透明電極よりも光屈折率が小さい低屈折率樹脂層を設け、前記導光板の前記低屈折率樹脂層側にはプリズムが形成されて透明電極付照明装置を構成しており、前記透明電極付照明装置が反射型液晶表示器のフロントライトとして液晶表示器の前面に設けられている。また前記透明電極には静電容量型タッチパネルの電極が形成されている。さらに前記透明電極付照明装置の前記透明電極を反射型液晶表示器に接するよう配置した。【選択図】        図３
2009146835.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導光板と、
透明電極と、
該導光板と該透明電極との間に該透明電極よりも光屈折率が小さい低屈折率樹脂層とを設け、
前記導光板の前記低屈折率樹脂層側にはプリズムが形成されて透明電極付照明装置を構成しており、
前記透明電極付照明装置が反射型液晶表示器のフロントライトとして液晶表示器の前面に設けられていることを特徴とする表示装置。
【請求項２】
前記透明電極が前記液晶表示器側に配置されていることを特徴とする請求項１記載の表示装置。
【請求項３】
前記透明電極には静電容量型タッチパネルの電極が形成されていることを特徴とする請求項２記載の表示装置。
【請求項４】
前記透明電極は２層からなり、一方の層の透明電極には一定の電位が供給されかつ他層の透明電極と前記液晶表示器との間に置かれ、前記液晶表示器の発するノイズに対するシールド層となっていることを特徴とする請求項３記載の表示装置。
【請求項５】
導光板と、
透明電極と、
該導光板と該透明電極との間に該透明電極よりも光屈折率が小さい低屈折率樹脂層を設け、
前記導光板の前記低屈折率樹脂層側にはプリズムが形成されて透明電極付照明装置を構成し、
該透明電極付照明装置の前記透明電極を反射型液晶表示器に接するよう配置したこと
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、照明装置が付いた表示装置、特にタッチセンサー機能が該照明装置に組み込まれた表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近来情報端末機器の入力方法として、指によるタッチ入力方式が注目されている。
また情報端末機器としては表示器、例えば液晶表示器、が必要不可欠である。
これら２つを結びつけるものとしてタッチセンサー付き表示装置が考えられるが、表示装置全体が厚くなりすぎてしまう、表示装置の照明を均一にすることが困難であるという問題があった。
【０００３】
厚さの面では、液晶等の表示装置と、入力検出装置と、照明装置との３つのメカニズムが重なるため携帯装置の薄型化を損なうという問題がある。この問題は抵抗膜方式のタッチパネルを用いると入力装置が厚いため特に問題となっている、そのため薄型化のためには静電容量式のタッチセンサーが好ましい。ところがこの静電容量式タッチセンサーは微少な電流を検出する必要があるためノイズに弱く、特に液晶表示器のような容量性表示器に用いると該表示器の充放電電流のノイズによって誤動作してしまうという問題があった。
また照明の均一性の面では、表示器全体をほぼ均一に照明することが困難という問題があった。
この問題を図７を用いて説明する。
【０００４】
図７は従来のタッチセンサー付き照明装置の部分断面図である。
図７において、１２は導光板、１８は光源である発光ダイオード、１４は透明電極で、層１４に、例えば静電容量式の、タッチセンサー電極を形成出来る。
導光板１２をポリカーボネイトで作ると光屈折率は１．５８５、透明電極１４をＩＴＯで形成すると光屈折率は１．８であるため、図７で発光ダイオードから導光板１２に向けて出射された光は図７の３４で示すように光屈折率の大きな透明電極１４側に出てしまい、導光板１２の端まで届かない、すなわち均一な照明が出来ないという問題があった。
なお静電容量式タッチセンサーの透明電極パターンについては特許文献１の図３，４，５に示されている。
【０００５】
また発光ダイオードを光源とするタッチセンサーについては特許文献２の図２に本明細書の図８と同様の図が示されている。
図８は従来の照明付きタッチセンサー２００を示した斜視図で、−００１４−から−００１７−にはおおむね下記−０００６−〜−０００９−の記載がある。
【０００６】
背景照明のための光を導波する導光板２３０と、この導光板２３０の下部に配置され、導光板２３０に接する一面に少なくとも１つの電極パターン２４１，２４２が形成された電極層２４０と、導光板２３０及び電極層２４０の側面に配置され、導光板２３０により導波されるための光を生成する少なくとも１つの光源２２１，２２２と、を備える。  好ましくは、光源２２１，２２２は、側面発光方式の発光ダイオードが使用される。
【０００７】
電極層２４０の電極（電極パターン２４１，２４２）は、伝導性のポリマー或いはこれと同種のものを含む。したがって、電極と電極層２４０は、光を伝送できる透明な材質のものが用いられる。導光板２３０としては、好ましくは、電極層２４０上に生成された電界を維持することができる誘電体材質の物質が使用される。換言すると、電極層２４０と導光板２３０は、導電性を有する物体または人体の接触を通じて生じた、電界を構成する電流の変化を感知する方式のタッチセンサーを構成する。
【０００８】
本実施形態では、従来の構成とは異なり、導光板、電極、電極層がいずれも透明なポリマー材質を用いて形成されるため、導光板と透明な電極層を別体に製作して貼り合わせる方法、及び、導光板の一面にタッチセンサーのための透明電極をプリントして完全一体型に製作する方法のいずれもが採用可能である。また、導光板と電極が両方とも透明であるため、背面照明の機能を実現するために、２枚の層の積み重ねられる順序を、図８に示すように、上から導光板２３０−電極層２４０の順に構成してもよく、その逆の、上から電極層２４０−導光板２３０の順に構成してもよい。
【０００９】
導光板２３０は、上記光を均一な強度にて拡散するための少なくとも１の拡散パターンをさらに備えてもよく、これにより、各光源２２１，２２２から発せられた光を導波し、上記各拡散パターンにより導波中の光を外部に向けて反射することができる。また、この実施の形態による導光板２３０は、タッチセンサー２４０の電極層を覆う基板と一体化されることにより、スリム化されたタッチセンサー装置を得ることができる。加えて、導光板２３０は、他の実施の形態として、フレキシブルなプリント回路基板の形態で光源２２１，２２２と一緒に集積されることもできる。
【００１０】
なお特許文献２の図３にはタッチセンサー付き照明装置の断面図が示されているが、ＰＣＢが下部に設けられているため液晶表示器のフロントライトとして用いることは出来ない。
また以下の図において、同様の部材には同様の番号を付して説明を省略している。
【００１１】
【特許文献１】特願２００７−１３５６３４
【特許文献２】特開２００７−２３４５８４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
解決しようとする問題点は、薄型でかつ輝度が均一な情報端末機器用表示装置の実現が困難だった点である。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明による表示装置は、導光板と、透明電極と、該導光板と該透明電極との間に該透明電極よりも光屈折率が小さい低屈折率樹脂層とを設け、前記導光板の前記低屈折率樹脂層側にはプリズムが形成されて透明電極付照明装置を構成しており、
前記透明電極付照明装置が反射型液晶表示器のフロントライトとして液晶表示器の前面に設けられていることを特徴とする。
【００１４】
本発明による表示装置は、前記透明電極が前記液晶表示器側に配置されていることを特徴とする。
【００１５】
本発明による表示装置は、前記透明電極には静電容量型タッチパネルの電極が形成されていることを特徴とする。
【００１６】
本発明による表示装置は、前記透明電極が２層からなり、一方の層の透明電極には一定の電位が供給されかつ他層の透明電極と前記液晶表示器との間に置かれ、前記液晶表示器の発するノイズに対するシールド層となっていることを特徴とする。
【００１７】
本発明による表示装置は、導光板と、透明電極と、該導光板と該透明電極との間に該透明電極よりも光屈折率が小さい低屈折率樹脂層とを設け、前記導光板の前記低屈折率樹脂層側にはプリズムが形成されて透明電極付照明装置を構成し、該透明電極付照明装置の前記透明電極を反射型液晶表示器に接するよう配置したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、透明タッチセンサーと照明用導光板機能とを複合化させ一体化することが出来るため、薄くかつ輝度の均一なタッチセンサー及び照明付き表示装置が得られる。またその結果大画面対応の表示装置も実現可能になる。
また該表示装置に容易にタッチセンサー機能を持たせることが出来、さらに該タッチセンサーの動作を安定させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
導光板と、透明電極と、該導光板と該透明電極との間に該透明電極よりも光屈折率が小さい低屈折率樹脂層を設け、前記導光板の前記低屈折率樹脂層側にはプリズムが形成されて透明電極付照明装置を構成しており、前記透明電極付照明装置が反射型液晶表示器のフロントライトとして液晶表示器の前面に設けられている。また前記透明電極には静電容量型タッチパネルの電極が形成されている。さらに前記透明電極付照明装置の前記透明電極を反射型液晶表示器に接するよう配置した。
以下実施例に基づいて本発明の説明を行う。
【実施例１】
【００２０】
図１は本発明で用いる透明電極付照明装置１０の断面図である。
図１において、１２は導光板、１８は光源である発光ダイオード、１４は透明電極で、透明電極層１４に、例えば静電容量式の、タッチセンサー電極を形成出来る。２０，２２は導光板１２の上面及び下面に形成されたプリズム、１６は導光板１２と透明電極１４との間に設けられた、透明電極１４よりも光屈折率が小さい低屈折率樹脂層である。
該低屈折率樹脂層１４は導光板１２と透明電極１４とを接着する接着層とすることもできる。
導光板１２をポリカーボネイトで作ると光屈折率は１．５８５、透明電極１４をＩＴＯで形成すると光屈折率は１．８、低屈折率樹脂層１６にアクリル系樹脂を用いると光屈折率は１．５０であり、導光板１２と低屈折率樹脂１６間の臨界角は７１．１５°となるので、下面プリズム２２を形成して入射光の角度を変更すれば透明電極側に出射する光の量を調整し導光板１２の端（図１の場合は右端）まで入射光を導波することができる。
ここで導光板は、比較的固い光学透明基板で構成しても、比較的柔らかい光学透明フィルムで構成しても良い。
この構成では透明タッチセンサーと照明用導光板機能とが複合化されて一体化されている。
【００２１】
図２は本発明で用いる透明電極付照明装置の一実施例で、図１における透明電極１４の例を示したものである。
図２の断面図が図１と異なるのは透明電極１４の部分で、図２における透明電極は層２４と層２６の２層からなり、一方の層の透明電極２６には一定の電位（ＧＮＤ電位）が供給されシールド層として機能可能となっている。なお２８は透明電極の基材で、例えば透明な樹脂フィルムによって構成されている。
このような構成は特許文献１の図５及び−００２７−で述べられている。
【００２２】
図３は本発明による表示装置１００の実施例の断面図である。
図３において、３０は反射型液晶表示器で、該表示器３０の前面（上面）に透明電極付照明装置１０が透明電極１４が液晶表示器３０側となるよう配置されて設けられてフロントライトとして機能し、発光ダイオード光源１８から出射された光は透明電極付照明装置１０の導光板１２に導かれた後反射型液晶表示器３０に入って液晶表示器３０を照明し、その後反射型液晶表示器３０で反射され再度透明電極付照明装置１０を通った光３２となって人間の目３１で認識される。
ここで透明電極１４には静電容量型タッチパネルの電極が形成されている。
また透明電極１４は、好ましくは図２に示したように２層からなり、一方の層の透明電極には一定の電位が供給されかつ他層の透明電極と液晶表示器３０との間に置かれ、液晶表示器３０の発するノイズに対するシールド層となっている。
さらに透明電極付照明装置の透明電極１４は反射型液晶表示器３０に接するよう配置
されている。
【００２３】
このように本発明においては透明電極付照明装置１０の光を遮る層がなく、薄型でかつ輝度が均一なタッチセンサー付き情報端末用表示装置を実現出来る。
このような効果は特許文献２に示された透明電極付照明装置のような下面にＰＣＢを配置したものの単なる応用では実現し得ないものである。
また薄型化のため静電容量式タッチセンサーを用いても液晶表示器の発するノイズに対して動作を安定化させることができる。
このうち透明電極が反射型液晶表示器に接するよう配置してあることには注目すべきである。
【００２４】
図４，５，６を用いて輝度が均一化されたデータを示す。
図４は表示装置の輝度測定点を示した図である。
基本的には発光ダイオード光源に近い方から遠い方へ、平面的に、イ、ロ、ハ、ニ、ホの５点で輝度を測定している。
【００２５】
図５は照明装置とタッチセンサーと反射型液晶表示器からなる表示装置の断面構造を示した図及び測定データで、タッチセンサーは透明電極上に形成されている。タッチセンサーのタッチ位置検出回路は光の光路を避けた側面に配置すればよい。
図５（ａ）は従来の表示装置の断面構造を示した図で、導光板１２の下部に透明電極１４が、さらにその下部に反射型液晶表示器（反射型ＬＣＤ）３０が配置されている。
図５（ｂ）は導光板１２と透明電極１４との間に低光屈折率樹脂層１６を設けている。
図５（ｃ）ではさらに導光板１２と低光屈折率樹脂層１６との間に下面プリズム２２を設けている。
【００２６】
図５（ｄ）は図５（ｃ）に示した構造での輝度実測データで、イ、ロ、ハ、ニ、ホの５点に対しさらにＹ方向５カ所ずつ輝度を測定している。データはもっとも明るかった点を１００％とし、他の点の輝度は該１００％に対する百分率で示している。
【００２７】
図６は各構造に於ける輝度実測データの各点（イ、ロ、ハ、ニ、ホ）の値の平均値をプロットしたグラフである。
図６において、縦軸は相対輝度で横軸は測定位置、４６は図５（ａ）の構造における輝度分布、４８は図５（ｂ）の構造における輝度分布、５０は図５（ｃ）の構造における輝度分布を示している。
グラフから明らかなように、従来の図５（ａ）に示した構造では線４６に示したように、光源から遠ざかると輝度が著しく落ちてしまう。これは光源からの出射光が導光板の端までほとんど届いていないことを示している。
図５（ｂ）に示した構造では低光屈折率樹脂層１６を設けた効果が現れており、線４８に示したように、かなりグラフの右端、ホ点、の値が持ち上がり改善効果が顕著である。
図５（ｃ）に示した構造では低光屈折率樹脂層１６に加え下面プリズム２２を設けたことにより、線５０に示したように、輝度分布特性は大幅に改善されている。
このように導光板１２と透明電極１４との間に該透明電極１４よりも光屈折率が小さい低屈折率樹脂層１６とを設け、さらに導光板１２の低屈折率樹脂層側１６にプリズムを（すなわち下面プリズムを）形成することにより、輝度の均一化を図ることができる。
【００２８】
なお本明細書においては照明装置を液晶表示器のフロントライトとして用いる例を示したが、バックライトタイプにも用いることが出来る。
この場合は照明装置を透過型液晶表示器下面に置き、シールドのための透明電極を液晶表示器とタッチセンサー電極との間に置くことは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明で用いる透明電極付照明装置の断面図である。
【図２】本発明で用いる透明電極の一実施例の断面図である。
【図３】本発明による表示装置の実施例の断面図である。
【図４】表示装置の輝度測定点を示した図である。
【図５】照明装置とタッチセンサーと反射型液晶表示器からなる表示装置の断面構造を示した図及び測定データである。
【図６】各構造に於ける輝度実測データの平均値をプロットしたグラフである。
【図７】従来のタッチセンサー付き照明装置の部分断面図である。
【図８】従来の照明付きタッチセンサーを示した斜視図である。
【符号の説明】
【００３０】
１２  導光板
１４  透明電極
１６  低屈折率樹脂層
２０，２２  プリズム
３０  液晶表示器
１００  表示装置
２６  一方の層の透明電極
２４  他層の透明電極
２８  透明電極の基材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2009146835.tif 000007
【図６】
2009146835.tif 000008
【図７】
2009146835.tif 000009
【図８】
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