CN102834796B - 输入装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种输入装置，其能够有效地防止来自外部的光的内部反射，并且，使显示光成为圆偏振光，从而能够防止在带着具有偏振功能的太阳镜的使用者进行观察时，产生显示光变暗或着色的情况。静电电容式的输入面板(40)中，具有透光性的电极层的后基板(41)和前基板(42)都由λ/4相位差薄膜构成，绝缘层(43)由偏振薄膜形成。外部光(1)透过输入面板(40)而成为圆偏振光(2)。该圆偏振光(2)即使由显示面板(30)的前表面(30a)等反射，其反射光也被输入面板(40)隔断。另一方面，来显示面板(30)的显示光(4)通过透过输入面板(40)而成为圆偏振光(6)。因此，无论带着具有偏振功能的太阳镜等的使用者在哪个方向观察，都能够消除显示光变暗的问题。

Description

输入装置
技术领域
本发明涉及一种在电致发光板或液晶显示面板等显示面板的前方配置，且能够通过静电电容检测式等的输入面板进行操作输入的输入装置。
背景技术
便携用设备等各种电子设备的操作部在显示面板的表面设置有具有透光性的输入面板的输入装置。输入面板例如为静电电容检测式，具备相互交叉的透光性的电极，在手指接触面板表面时，对电极与手指之间形成的静电电容进行检测，从而确定手指的接触位置。
在所述操作部中，存在外部的光由各层的边界部反射，从而反射光与显示面板的显示图像重叠而被目视观察到等问题。
以下的专利文献1所记载的触摸面板在液晶显示元件的表面设置有静电电容检测式的触摸面板，在触摸面板的表侧设有1/4波长的相位差板和偏振板，在触摸面板的朝向显示面板的背侧设有1/4波长的相位差板。从外部进入的光由表侧的偏振板转换成直线偏振光，并通过表侧的相位差板而成为圆偏振光。当圆偏振光由触摸面板的内部或显示面板的各面反射时，其反射光的相位转变π/2。当该反射光通过表侧的相位差板而返回时，成为其偏振方向与偏振板的透过轴正交的直线偏振光，从而将反射光隔断，以免其向外部射出。
另外，从液晶显示元件发出的直线偏振光的显示光通过透过背侧的相位差板和表侧的相位差板这两方，而成为偏振方向与偏振板的透过轴的方向一致的同相位的直线偏振光，因此能够通过该偏振板。由此，可降低显示光的损失。
以下的专利文献2所记载的透明触摸开关在触摸开关的表侧设有直线偏振板和λ/4相位差板，在触摸开关的背侧设有λ/4相位差板。本发明与专利文献1的发明同样，能够隔断从外部入射的光的反射，并且使从液晶显示装置发出的显示光成为直线偏振光而将其送出。
以下的专利文献3所记载的触摸面板是具有透光性的电极层的静电电容式，在与显示面板对置的一侧设有λ/4相位差板，在射出显示光的一侧设有偏振板。另外，还公开了在显示面板的前方隔着空气层而配置有触摸面板的结构。当外部光由所述空气层与表面面板的边界面反射时，其反射光由λ/4相位差板和偏振板隔断。另一方面，从显示面板发出的显示光透过λ/4相位差板和偏振板而成为直线偏振光被送出。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2008-262326号公报
专利文献2：WO2006/126604号再公表专利
专利文献3：WO2006/028131号再公表专利
上述各专利文献所记载的触摸面板都在与显示面板对置的一侧设置λ/4相位差板，在比λ/4相位差板靠前方设置偏振板，由此将在面板内反射的反射光或在显示面板的表面内反射的反射光隔断。另一方面，为了使从显示面板发出的显示光最终透过偏振板，将其转换成直线偏振光的显示光而向前方送出。
因此，若带着具有偏振功能的太阳镜等的人进行目视观察，则在触摸面板上设置的偏振板的透过轴与太阳镜等的透过轴的相对角度交叉时，存在会观察到显示光变得极端暗或画面被着色的情况。
尤其是在屋外使用搭载有显示面板和触摸面板的便携设备时，改变便携设备的方向而进行使用的情况变多。这种情况下，当使用者带着具有偏振功能的太阳镜时，根据便携设备的姿态的不同，而变得非常难以观察到显示面板的显示信息。
发明内容
本发明用于解决上述现有的问题，其目的在于提供一种输入装置，其当外部光在内部反射时能够隔断其反射光，并且，使显示光不会成为直线偏振光，从而使带着具有偏振功能的太阳镜等的使用者容易观察显示内容。
并且，本发明的目的在于提供一种通过使构成输入面板的层兼具λ/4相位差功能和偏振功能，从而减少层数而容易进行薄型化的结构的输入装置。
本发明涉及一种输入装置，其包含透光性的输入面板，且具有与显示面板对置的后表面和使显示光射出的前表面，所述输入装置的特征在于，
所述后表面隔着空气层设置在所述显示面板的前方，在所述后表面与所述前表面之间设有光转换层，该光转换层具备两个λ/4相位差层和位于两个所述λ/4相位差层之间的偏振层。
由于本发明的输入装置形成为在输入面板与显示面板之间形成空气层而不夹有粘贴剂层的结构，因此不会产生在对输入面板和显示面板进行粘接的粘贴剂层中进入气泡的问题。并且，通过在比空气层靠前方配置光转换层，能够隔断由空气层与显示面板的边界面反射的光，从而难以产生因来自边界面的反射光而使显示品质降低的状态。并且，由于光转换层的显示光的送出侧为λ/4相位差层，因此显示光不会被转换成直线偏振光，而转换成圆偏振光射出。因此，在使用者带着具有偏振功能的太阳镜等的情况下，无论如何改变输入装置的方向，也不会产生显示光变暗或着色这样的问题。
本发明中优选，所述输入面板其自身为所述光转换层，包括具有透光性的电极层的两张基材片和位于所述两基材片之间的透光性的绝缘层，两张所述基材片为所述λ/4相位差层，所述绝缘层为偏振层。
如上所述，通过将构成透光性的输入面板的三个层兼用作λ/4相位差层和偏振层，能够减少输入装置的层数，从而容易实现薄型化。
本发明中优选，所述输入面板为不含有空气层的静电电容检测式。
另外，本发明中，所述显示面板发出的显示光不是直线偏振光及圆偏振光而是人工光。
或者，本发明中，所述显示面板发出直线偏振光的显示光，在所述显示面板与所述光转换层之间还设有λ/4相位差层。
发明效果
本发明的输入装置即使与显示面板之间设有空气层，来自空气层与显示面板的边界面的反射光也能够由光转换层隔断，从而容易防止反射光引起的显示品质的降低。
另外，由于显示面板的显示光通过λ/4相位差层而成为圆偏振光被送出，因此即使带着具有偏振功能的太阳镜等的使用者改变便携设备等的方向而进行使用，也能够防止显示光变暗或产生着色的情况。
并且，通过使构成输入面板的层为λ/4相位差层及偏振层，能够减少构成输入装置的层数，从而容易薄型化。
附图说明
图1是搭载有本发明的实施方式的输入装置的便携设备的分解立体图。
图2是表示本发明的第一实施方式的输入装置及显示面板的剖视图。
图3是表示本发明的第二实施方式的输入装置及显示面板的剖视图。
图4是表示输入面板的一例的分解立体图。
具体实施方式
图1所示的便携设备10被作为便携式电话、便携用的信息处理装置、便携用的存储装置、便携用的游戏装置等使用。
便携设备10具有合成树脂制的壳体2。壳体2具有上方敞开的凹部3，在凹部3的内部收纳有安装了电子电路的电路基板及显示面板30。凹部3的开口部由本发明的实施方式的输入装置20闭塞。输入装置20具有：使来自显示面板30的显示光透过的显示区域20a；包围显示区域20a且光无法透过的非显示区域20b。
图2所示的显示面板30是电致发光板等自发光型的面板。从显示面板30发出的显示光不是直线偏振光、圆偏振光或椭圆偏振光，而是接近自然光的状态的人工光。
显示面板30具有射出显示光的前表面30a。在前表面30a上固定有间隔件31，在该间隔件31的前方固定有输入装置20。输入装置20的朝向显示面板30的面为后表面20c，送出显示光的面为前表面20d。间隔件31为包围输入装置20的显示区域20a的框形状，在显示区域20a中，在显示面板30的前表面30a与输入装置20的后表面20c之间形成有薄的空气层32。所述间隔件31为两面粘接带、粘接剂层或粘贴剂层。
如图2所示，输入装置20具有透光性的输入面板40。本说明书中的透光性意味着透明或半透明等能够使光透过的状态，意味着全光线透过率为50％以上的状态，优选为80％以上的状态。
如图4所示，输入面板40具有透光性的后基板41、前基板42以及夹在后基板41与前基板42之间的绝缘层43。在后基板41的前表面41a形成有第一电极层44，在前基板42的前表面42a形成有第二电极层45。第一电极层44和第二电极层45分别由相互平行地形成的多个导电层形成，且第一电极层44和第二电极层45夹着绝缘层43及前基板42而向相互正交的方向形成。
后基板41和前基板42都由λ/4相位差薄膜形成。第一电极层44和第二电极层45由ITO等透光性的导电性材料形成。在后基板41的前表面41a的整面预先层叠ITO膜，并通过对该ITO膜进行蚀刻而形成第一电极层44。同样，在前基板42的前表面42a的整面预先层叠ITO膜，并通过对该ITO膜进行蚀刻而形成第二电极层45。
需要说明的是，第一电极层44可以形成在后基板41的后表面41b上，第二电极层45可以形成在前基板42的后表面42b上。
绝缘层43由作为偏振层的偏振薄膜形成。绝缘层43夹在后基板41与前基板42之间，后基板41和绝缘层43经由丙烯系等透光性的粘贴剂层而贴合，前基板42和绝缘层43经由丙烯系等透光性的粘贴剂层而贴合。
输入面板40为静电电容检测式。对多个第一电极层44顺次施加电压，并在与其不同的时刻对多个第二电极层45顺次施加电压。当大致接地电位的导电体即人的手指接近任一电极层时，在该电极层与手指之间形成静电电容。通过检测该静电电容的变化，能够检测手指接近的位置。
输入面板40的后基板41和前基板42都由λ/4相位差薄膜形成，构成后基板41的λ/4相位差薄膜的光学轴与构成前基板42的λ/4相位差薄膜的光学轴以大致90度的角度交叉。绝缘层43由偏振薄膜形成，该偏振薄膜的透过轴与各所述λ/4相位差薄膜的光学轴以大致45度的角度交叉。因此，输入面板40其自身能够作为光转换层而发挥功能。
如图2所示，在输入面板40的前方经由丙烯系等的透光性的粘贴剂层而整面粘接有透光性的覆盖层21。覆盖层21由玻璃、PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯树脂)、PC(聚碳酸酯)、COP(环状烯烃聚合物)等透光性树脂形成。在覆盖层21的后表面或前表面设有装饰层，如图1所示，在非显示区域20b中被着色，以免光透过。
如图2所示，在输入面板40的后表面设有反射防止膜22。该反射防止膜22的表面为输入装置20的后表面20c。
图1所示的便携设备10将由显示面板30显示的显示光透过输入装置20的显示区域20a而向前方送出，当使用者观察显现在显示区域20a上的显示图像的同时，使手指接触输入装置20的前表面20d时，通过输入面板40检测出手指的接触位置。在控制部中，能够根据显示图像的内容和手指的接触位置来掌握使用者要输入的操作内容。
在图2的右侧，由(A)表示从外部向输入装置20的显示区域20a进入的外部光(1)的透过路径，由(B)表示从显示面板30发出的显示光(4)的透过路径。
如图2中(A)所示那样，透过覆盖层21的自然光即外部光(1)透过作为光转换层的输入面板40。当外部光(1)透过输入面板40的绝缘层43时，被作为偏振层的绝缘层43转换为直线偏振光，并且该直线偏振光通过透过由λ/4相位差薄膜形成的后基板41而成为圆偏振光(2)。当圆偏振光(2)由空气层32与显示面板30的前表面30a的边界面反射时，成为逆转的圆偏振光(3)而返回。该圆偏振光(3)通过再次透过由λ/4相位差薄膜形成的后基板41而成为直线偏振光，但由于该直线偏振光的光轴与构成绝缘层43的偏振薄膜的透过轴相差90度，因此反射光由绝缘层43吸收而被隔断，不会向外部返回。
从所述外部光(1)透过输入面板40而转换的圆偏振光(2)的一部分向显示面板30的内部进入，并由设置在显示面板30上的电极层反射，但其反射光也成为反转的圆偏振光(3)而返回，因此由作为光转换层的输入面板40的绝缘层43隔断。
如图2中(B)所示，从电致发光板等自发光型的显示面板30发出的显示光(4)为接近自然光的人工光。显示光(4)通过反射防止层22来防止反射，从而该显示光(4)大多施加给输入面板40。显示光(4)通过透过作为输入面板40的绝缘层43的偏振薄膜而成为直线偏振光(5)，并通过透过由λ/4相位差薄膜形成的前基板42而成为圆偏振光(6)。即，来自显示面板30的显示光成为圆偏振光(6)透过覆盖层21而向前方射出。
因此，使用者即使带着具有偏振功能的太阳镜等，由于是圆偏振光的显示光，因此无论将便携设备10以何种方向使用，都能够防止透过太阳镜的显示光变暗或着色。
如图4所示，通过将后基板41和前基板42及绝缘层43层叠而成的输入面板40，构成组合了两个λ/4相位差层和一个偏振层的光转换层，因此不需要分别设置输入面板和光转换层，从而能够减少输入装置20的层数而构成为薄型。
在图2所示的实施方式中，在将各层层叠而形成的输入装置20设置在显示面板30的前部时，并非整面粘接，设置间隔件31而夹有空气层32。并且，空气层32与显示面板30的边界面即前表面30a处的反射光能够由作为光转换层的输入面板40隔断，从而消除了夹有空气层32的情况下的问题。因此，显示面板30与输入装置20不必经由粘贴剂层而整面粘接，从而能够消除在粘贴剂层夹有气泡而不良件变多的问题。
图3表示本发明的第二实施方式的便携设备110。
图3所示的便携设备110中使用的显示面板130包含液晶显示面板。在该显示面板130的前侧经由间隔件31而固定有与图2相同结构的输入装置20。因此，在显示区域20a中，在显示面板130与输入装置20之间形成空气层32。
显示面板130具有将来自LED或灯的光从液晶显示面板的背后施加的背光部。
液晶显示面板中，透明电极夹着液晶材料层而对置，并且该液晶显示面板具有夹着液晶材料层而对置的定向层和偏振层。因此，从背光部施加并透过液晶显示面板后的显示光为直线偏振光。因此，在显示面板130的显示光的送出侧即前表面设置第三λ/4相位差薄膜131。构成输入面板40的后基板41的λ/4相位差薄膜和第三λ/4相位差薄膜131以光学轴正交的方式配置。另外，在送出液晶显示面板的显示光的一侧设置的偏振层和构成输入面板40的绝缘层43的偏振薄膜的光的透过轴的方向相互一致。
在图3中，(A)表示外部光(1)入射时的光的路径，(B)表示从显示面板130送出的显示光(7)的路径。
如图3的(A)所示，在外部光(1)入射时，来自第三λ/4相位差薄膜131的前表面131a的反射光或来自液晶显示面板的电极层的反射光在由输入面板40构成的光转换层中被隔断。这与图2的实施方式完全相同。
如图3的(B)所示，从显示面板130内的背光部发出的光透过液晶显示面板，但由于在液晶显示面板的光的出射部设有偏振层，因此成为直线偏振光的显示光(7)而被送出。直线偏振光的显示光(7)由于通过第三λ/4相位差薄膜131而成为圆偏振光(8)。进而通过构成输入面板40的后基板41的λ/4相位差薄膜而向直线偏振光(9)返回。由于液晶显示面板的送出侧的偏振层和构成输入面板40的绝缘层43的偏振薄膜的透过轴的方向相同，因此直线偏振光(9)不会被绝缘层43隔断，而透过构成输入面板40的前基板42的λ/4相位差薄膜。并且，通过透过前基板42而成为圆偏振光(10)，并透过覆盖层21。
如以上那样，图3所示的便携设备110也使显示光成为圆偏振光而将其送出，因此带着具有偏振功能的太阳镜的使用者即使频繁改变便携设备110的方向而进行使用，也能够防止显示光变暗或着色的情况。
符号说明：
2壳体
10便携设备
20输入装置
21覆盖层
22反射防止层
30显示面板
31间隔件
32空气层
40输入面板(光转换层)
41后基板(λ/4相位差薄膜)
42前基板(λ/4相位差薄膜)
43绝缘层(偏振薄膜)
44第一电极层
45第二电极层
110便携设备
130显示面板
131第三λ/4相位差薄膜

Claims (9)

1.一种输入装置，其包含透光性的输入面板，且具有与显示面板对置的后表面和使显示光射出的前表面，所述输入装置的特征在于，
所述后表面隔着空气层设置在所述显示面板的前方，在所述后表面与所述前表面之间设有光转换层，该光转换层具备两个λ/4相位差层和位于两个所述λ/4相位差层之间的偏振层，
所述显示面板发出直线偏振光的显示光，在所述显示面板与所述光转换层之间还设有第三λ/4相位差层。
2.根据权利要求1所述的输入装置，其中，
两个所述λ/4相位差层的光学轴相互成90度的角度，所述偏振层的透过轴与各所述λ/4相位差层的光学轴成45度的角度。
3.根据权利要求1或2所述的输入装置，其中，
所述输入面板其自身为所述光转换层，包括具有透光性的电极层的两张基材片和位于所述两基材片之间的透光性的绝缘层，两张所述基材片为所述λ/4相位差层，所述绝缘层为偏振层。
4.根据权利要求3所述的输入装置，其中，
所述输入面板为不含有空气层的静电电容检测式。
5.根据权利要求3所述的输入装置，其中，
在所述输入面板的后表面设有反射防止层。
6.根据权利要求1或2所述的输入装置，其中，
所述显示面板为液晶显示面板。
7.根据权利要求3所述的输入装置，其中，
所述显示面板为液晶显示面板。
8.根据权利要求1或2所述的输入装置，其中，
两个所述λ/4相位差层中的设置在后方的所述λ/4相位差层与所述第三λ/4相位差层的光学轴为彼此正交的方向。
9.根据权利要求3所述的输入装置，其中，
两个所述λ/4相位差层中的设置在后方的所述λ/4相位差层与所述第三λ/4相位差层的光学轴为彼此正交的方向。
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