CN107924647A - 显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种显示装置。显示装置具备显示部、光源、反射部件及压电元件。显示部显示图像。光源向上述显示部输出光。反射部件被设置于上述显示部的主面的一侧，反射上述光源的光。压电元件被设置于上述反射部件的主面的一侧。

Description

显示装置
技术领域
本发明涉及具备显示部的显示装置。
背景技术
专利文献1以及专利文献2公开了具备显示部和检测针对操作面的按压力的触摸面板的显示装置。专利文献1以及专利文献2的显示装置在触摸面板的外周部分配置有压电元件。专利文献1以及专利文献2的显示装置利用该压电元件，检测针对操作面的按压力。
然而，在触摸面板的外周部分配置压电元件的构成中，检测操作面的法线方向的微小的位移是困难的。
因此，考虑例如在操作面的里面与触摸面板之间设置压电元件。
专利文献1：日本特开2006-126997号公报
专利文献2：日本特开2015-095696号公报
然而，若在操作面的里面与触摸面板之间设置压电元件，则存在从触摸面板或者显示部产生的噪声影响压电元件的可能性。另外，存在压电元件影响显示部的显示性能的可能性。
发明内容
因此，本发明提供一种实现排除了噪声的影响，并且排除了对显示部的显示性能的影响的压电元件的配置方式的显示装置。
本发明的显示装置具备：显示部，其显示图像；光源，其向上述显示部输出光；反射部件，其被设置于上述显示部的主面的一侧，反射上述光源的光；以及压电元件，其被设置于上述反射部件的主面的一侧。
这样，压电元件被配置于背光灯单元(光源以及反射部件)的里面侧。因此，压电元件不对显示部的显示性能造成影响。另外，来自显示部的噪声也不影响压电元件。
另外，本发明的显示装置的特征在于具备：显示部，其显示图像；遮光部件，其被设置于上述显示部的主面的一侧；以及压电元件，其被设置于上述遮光部件的主面的一侧。
在该情况下，即使在没有OLED等背光灯的显示装置中，压电元件也不对显示部的显示性能造成影响。另外，来自显示部的噪声也不影响压电元件。
此外，优选压电元件在主面的一侧配置有第一电极，在另一侧配置有第二电极，第二电极是接地电极。由此，提高噪声的遮断效果。
另外，第二电极兼作接地电极以及反射部件，从而能够实现轻薄化。
根据本发明，能够实现排除了噪声的影响，并且排除了对显示部的显示性能的影响的压电元件的配置方式。
附图说明
图1是显示装置的外观立体图。
图2是显示装置的侧面剖视图。
图3是背光灯单元的分解立体图。
图4是显示装置的框图。
图5是变形例1的显示装置的侧面剖视图。
图6是变形例2的显示装置的侧面剖视图。
图7是变形例3的显示装置的侧面剖视图。
图8是变形例1的压电传感器的分解立体图。
图9是变形例2的压电传感器的分解立体图。
图10是变形例1的压电传感器的分解立体图。
图11A是变形例1的压电传感器的电路图。
图11B是变形例1的压电传感器的电路图。
图11C是变形例1的压电传感器的电路图。
图12是变形例2的压电传感器的分解立体图。
图13是变形例3的显示装置的分解立体图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的压电元件的显示装置进行说明。
如图1的外观立体图所示，显示装置1具备：外观上、立方体形状的筐体50；被配置于筐体50的上表面的开口部的平面状的表面面板40。表面面板40作为利用者使用手指、笔等来进行触摸操作的操作面而发挥功能。
此外，在本实施方式中，将筐体50的宽度方向(横方向)设为X方向，将长度方向(纵向)设为Y方向，将厚度方向设为Z方向。
如图2所示，在筐体50的内部从筐体50的开口部(表面面板40)侧沿Z方向按顺序配置有显示部(显示面板)30、背光灯单元31以及压电传感器11。压电传感器11相当于本发明的压电元件，由该压电传感器11和表面面板40构成触摸面板。
压电传感器11、显示面板30以及背光灯单元31是平板状，分别被配置于筐体50的内部，以便与筐体50的开口部(表面面板40)面对面，或者沿着筐体50的开口部(表面面板40)。
在筐体50的底面与压电传感器11之间配置有电路基板(未图示)。在该电路基板设置有构成图4所示的检测部20的电路模块。
如图4所示，检测部20与压电传感器11以及处理部22连接。处理部22与检测部20、程序存储部23以及显示面板30连接。
显示装置1由触摸式输入装置45以及处理装置47构成。压电传感器11以及检测部20构成触摸式输入装置45。处理部22、程序存储部23以及显示面板30构成处理装置47。
处理部22包含CPU，对处理装置47进行统括控制。即，处理部22读出被存储于程序存储部23的动作用程序并进行各种处理。例如，处理部22控制显示面板30来使图像显示，并且根据从检测部20输入的检测信号来决定操作输入内容，改变显示的图像。
压电传感器11产生与针对操作面亦即表面面板40的按压操作对应的电荷。检测部20对由压电传感器11产生的电荷进行检测，作为检测信号向处理部22输出。
显示面板30例如由液晶显示元件构成。对于显示面板30而言，虽省略图示，但具备表偏光板、液晶面板以及里偏光板。
如图2以及图3所示，背光灯单元31从表面侧按顺序具备第一扩散板310、棱镜片311、第二扩散板312、导光板313以及反射板314。另外，背光灯单元31具备使光向导光板313入射的光源350。
导光板313获取来自光源350的光，朝向表面侧且在面内输出均匀强度的光。反射板314反射从导光板313向里面侧输出的光。
第二扩散板312对从导光板313输出的光进行扩散。棱镜片311将被第二扩散板312扩散了的光的扩展角度集中在规定的角度范围。第一扩散板310再次对从棱镜片311输出的光进行扩散。
这样从背光灯304输出的光被向显示面板30输入。显示面板30与驱动电路连接，以像素为单位使透过光量变化。由此，在表面面板40显示各种图像。
压电传感器11从表面侧按顺序具备：第一电极111、压电薄膜112以及第二电极113。第一电极111以及第二电极113被配置为覆盖压电薄膜112的主面的大致整个面。
第一电极111以及第二电极113例如由铝构成。另外，第一电极111以及第二电极113也可由具有透明性的材料构成。具有透明性的材料例如存在以氧化铟锡(ITO)、氧化锌(ZnO)、聚噻吩为主要成分的材料等。第一电极111以及第二电极113分别通过蒸镀等被预先形成在PET薄膜等的主面。此外，铝那样的不使光透过的材料也可被用于第一电极或者第二电极中的哪一个。
压电薄膜112通过利用者按压表面面板40而向法线方向弯曲，产生电荷。压电薄膜112使用PVDF或者手性高分子。在手性高分子的情况下，更优选压电薄膜112是一轴延伸的聚乳酸(PLA)，进一步优选是L型聚乳酸(PLLA)。
对于手性高分子而言，主链具有螺旋结构，若分子一轴延伸地取向，则具有压电性。而且，一轴延伸的手性高分子产生的电荷量由沿着螺旋分子的分子轴施加的剪应变唯一地决定。
一轴延伸的PLLA的压电常数属于高分子中非常高的部类。即，能够高灵敏度地检测按压操作，高精度地输出与按压量对应的变形检测信号。
另外，手性高分子利用基于延伸等的分子的取向处理产生压电性，因此不必进行极化处理。特别是，聚乳酸没有热电性，因此即使在利用者的手指等的热被传递的情况下，检测出的电荷量也不变化。另外，也不受因设备的发热、周围环境温度而按压灵敏度发生变化等的影响。特别是，在将容易发热的电池与压电薄膜接近配置那样的智能手机或者平板终端等小型电子设备中使用是有效的。并且，PLLA的压电常数不随着时间的经过而变动，非常稳定。
在利用者按下表面面板40时，被层叠于显示面板40的压电薄膜在水平方向产生伸展或者收缩。优选以基于按下操作的伸缩相对于螺旋分子的分子轴成为剪应变的方式配置分子轴。在一轴延伸的聚乳酸薄膜中，有助于压电性的螺旋分子朝向延伸轴向。在本实施方式中，压电薄膜112被配置为相对于X方向以及Y方向，一轴延伸方向L1成为大致45°的角度。通过进行这样的配置，能够更高灵敏度地检测按压操作。此外，虽然一轴延伸方向L1是45°的情况是最有效的，但例如在45±10°的范围也能够得到大致等同的效果。
此外，优选延伸倍率是3～8倍左右。在延伸后实施热处理，由此聚乳酸长链结晶的结晶化被促进，压电常数得以提高。另外，在两轴延伸的情况下，通过使各个轴的延伸倍率不同能够，得到与一轴延伸相同的效果。例如，将某方向作为X轴而在X轴方向实施8倍、在与X轴正交的Y轴方向实施2倍的延伸的情况下，关于压电常数，差不多能够得到与在X轴方向实施了4倍的一轴延伸的情况大致同等的效果。由于单纯地一轴延伸的薄膜容易沿着延伸轴向断裂，因此通过进行上述那样的两轴延伸能够增加一些强度。
假设，在压电薄膜112是完全不透明的情况下，考虑显示性能而需要颜色的校正。另外，通过压电薄膜112，存在显示画面变暗的可能性。在该情况下，需要以更高亮度使背光灯发光，因此产生电池的消耗大等课题。然而，本实施方式的压电传感器11被设置于反射部件亦即反射板314的主面的一侧(里面侧)。因此，压电传感器11不对显示面板30的显示性能造成影响。
假设，若噪声侵入压电传感器11，则在与压电传感器11连接的检测部20等的按压检测电路中，很难区分是基于噪声的电荷，还是由按压产生的电荷。因此，存在即使没有按压也误检测为按压的可能性。此外，利用检测部20的处理，也考虑区别是否是噪声，在该情况下，需要复杂的电气电路。
然而，压电传感器11被设置于背光灯单元31的里面侧，所以从显示面板30产生的噪声不影响检测信号。
并且，压电传感器11的表面侧的第一电极111成为接地电极。压电传感器11通过与显示面板30接近侧的电极成为接地电极，切断从显示面板30产生的噪声。因此，与压电传感器11连接的检测部20能够适当地检知检测信号。
此外，在静电从显示面板面侵入的情况下，存在经由第一电极111或者第二电极113损坏电路的担忧。因此，优选从面板正面观察，第一电极111以及第二电极113被设为不从LCD或者触摸面板突出的设计。具体而言，考虑对第一电极111以及第二电极113的外周进行蚀刻、或者使第一电极111以及第二电极113比LCD触摸面板小一圈之类的方法。
此外，第一电极111由铝等的可见光带的反射光光谱是平坦的导电性材料构成的情况下，该第一电极111能够兼具反射板314的功能。反射板314由对聚酯薄膜、聚乙烯薄膜等的两面蒸镀铝而成的情况较多，若假设使铝的厚度较薄，则存在作为反射板的功能劣化(透过光)的可能性。然而，在第一电极111由进行镜面反射的铝等导电性材料构成的情况下，能够利用第一电极111补充功能。因此，能够将反射板314的反射膜设为较薄，或设为单面，能够实现成本减少。另外，第二电极113也能够使用铝等不透过光的材料。由此，能够得到良好的光的反射效果并且能够实现设备的轻薄化。
另外，如图5的变形例1的显示装置1A的侧面剖视图所示，能够省略反射板314。在该情况下，第一电极111兼具接地电极和反射板的功能。
接下来，图6表示变形例2的显示装置1B的构成的侧面剖视图。关于与图2相同的构成标注相同的符号，省略说明。
显示装置1B代替显示面板30具备OLED面板35以及遮光部件(遮光片)75。压电传感器11被设置于遮光片75的里面侧。
这样，在OLED等没有背光灯的显示装置中，压电传感器11也被配置于显示面板(OLED面板35)以及遮光片75的里面侧，所以不对显示性能造成影响。另外，在该例中，对于压电传感器11而言，表面侧的第一电极111成为接地电极，所以从OLED面板35产生的噪声被该接地电极切断。因此，与压电传感器11连接的检测部20能够适当地检知检测信号。
接下来，图7是表示变形例3的显示装置1C的结构的侧面剖视图。关于与图2相同的构成标注相同的符号，并省略说明。
显示装置1C除了显示装置1的构成之外，还具备静电电容传感器70。静电电容传感器70与压电传感器11相比被配置于表面面板40侧。即，各构成部从筐体50的开口部(表面面板40)侧按顺序沿Z方向，以静电电容传感器70、显示面板30、背光灯单元31以及压电传感器11的顺序来配置它们。
静电电容传感器70是平板状，被配置于筐体50的内部以便与筐体50的开口部(表面面板40)面对面，或者沿着筐体50的开口部(表面面板40)。
静电电容传感器70具备：第一静电电容检测用电极701、平板状的绝缘性基板702以及第二静电电容检测用电极703。绝缘性基板702由具有透明性的材料构成，例如由PMMA(丙烯酸树脂)构成。在绝缘性基板702的表面侧的主面形成有第一静电电容检测用电极701，在里面侧的主面配置有第二静电电容检测用电极703。
第一静电电容检测用电极701以及第二静电电容检测用电极703全部由具有透明性的材料构成，例如使用以氧化铟锡(ITO)、氧化锌(ZnO)、聚噻吩为主要成分的材料。
静电电容传感器70通过由第一静电电容检测用电极701以及第二静电电容检测用电极703检测出的静电电容的变化，检测触摸操作的有无以及触摸位置。
在变形例3的显示装置1C中，压电传感器11也被配置于显示面板30的里面侧，所以不对显示性能造成影响。另外，在该例中，对于压电传感器11而言，表面侧的第一电极111成为接地电极，所以从显示面板30产生的噪声被该接地电极切断。另外，从静电电容传感器70产生的噪声也被该接地电极切断。因此，与压电传感器11连接的检测部20能够适当地检知检测信号。
接下来，图8是变形例1的压电传感器11的分解立体图。变形例1的压电传感器11的第二电极113在俯视时，两个长边中的长边方向的中心附近朝向第二电极113的中心缩小。即，第二电极113不是遍及压电薄膜112的整个面而被设置，一部分成为欠缺的状态，与第一电极111相比面积变小。
表面面板40为了确保防水/防尘功能，往往外周缘部全部被固定于筐体50。在该情况下，例如若俯视表面面板40并按压中心位置，则压电薄膜112的中心位置向里面方向变形。然而，压电薄膜112的长边附近成为被固定于筐体50的状态，所以成为向与中心位置相反的方向变形的状态，形成产生的电压(电荷)的极性反转的区域。与压电传感器11连接的检测部20对根据压电薄膜112的形变量而产生的电压(电荷)全部进行合计并检知检测信号，所以若在压电薄膜112存在电压极性的反转区域，则产生的电压(电荷)被抵消。因此，无法准确地检测按压，检测灵敏度也降低。因此，对于压电传感器11而言，不将第二电极113设置于极性的反转区域。
在该情况下，表面侧的第一电极111遍及压电薄膜112的整个面而设置，并且成为接地电极，所以从显示面板30产生的噪声被该接地电极切断。
图9是变形例2的压电传感器11的分解立体图。变形例2的压电传感器11的第二电极113在俯视时仅形成于边缘部分。
压电薄膜112在俯视时中心位置附近的形变量变大而边缘部的形变量变小。即，即使是相同的按压量，根据按压位置，产生的电荷量也存在偏差。因此，变形例2的压电传感器11的第二电极113不取出根据按压位置而电荷量存在偏差的中心位置附近的产生电荷，而仅取出来自基于按压位置的偏差少的边缘部的电荷。
在该情况下，表面侧的第一电极111也遍及压电薄膜112的整个面而被设置，并且成为接地电极，所以从显示面板30产生的噪声被该接地电极切断。优选第一电极111遍及压电薄膜的整个面而同样地被设置。由此能够有效地切断噪声并且不需要图案形成，制造变得容易。
另一方面，第一电极111遍及压电薄膜的整个面而同样地被设置并不是本发明中必要的条件。只要实现本发明的效果，也可存在进行了图案形成而局部没有形成电极的区域。
图10是表示在变形例1的压电传感器11中，在未形成第二电极113的位置设置了虚拟电极113A的例子的分解立体图。
如上所述，若使反射板314的厚度变薄，则存在作为反射板的功能劣化(透过光)的可能性。另外，即使在第一电极111由铝等的导电性材料构成的情况下，往往在第一电极111中也无法全部反射光。这里，在压电薄膜112是PLLA等的透明性高的材料的情况下，往往在第二电极113侧也透过光。在该情况下，设置虚拟电极113A，由第二电极113以及虚拟电极113A反射光，从而能够更适当地辅助反射板314的功能。
此外，压电传感器11也可将由虚拟电极113A检测出的电压反转(或者相反将由第二电极113检测出的电压反转)，并与由第二电极113检测出的电压相加，从而检知检测信号。
图11A是具体的电路图。压电传感器11的第二电极113与电荷放大器的反转输入端子连接。虚拟电极113A与电荷放大器的非反转输入端子连接。第二电极113的电荷放大器的输出端子与非反转放大电路连接，并与A/D转换电路连接。虚拟电极113A的电荷放大器的输出端子与反转放大电路连接，并与A/D转换电路连接。
在图11B中，压电传感器11的第二电极113以及虚拟电极113A分别与开关连接，而且与相同的电荷放大器的反转输入端子连接。电荷放大器的输出端子与非反转放大电路连接，并与A/D转换电路连接。压电传感器11的第二电极113以及虚拟电极113A的输出分别被存储于运算部。运算部将已存储的各个输出的差量作为按压力来检测。
在图11C中，压电传感器11的第二电极113以及虚拟电极113A与电荷放大器的非反转输入端子连接。第二电极113以及虚拟电极113A的电荷放大器的输出端子与反转放大电路连接。并且，第二电极113的反转放大电路的输出端子与差动放大电路的+端子连接，并与A/D转换电路连接。虚拟电极113A的反转放大电路的输出端子与差动放大电路的反转输入端子连接，并与A/D转换电路连接。
通过设为这样的电路结构能够将布线形成于同一平面上或者压电薄膜的一个主面侧，所以在布线路径中能够没有通孔，能够抑制输出的损失。特别是，在处理压电薄膜传感器那样的微小的信号的情况下是有效的。
另外，通过改变虚拟电极侧、与第二电极侧连接的放大器的放大率，能够改善按压力灵敏度的面内分布。
图12是表示变形例2的压电传感器11中，在未形成第二电极113的位置设置了虚拟电极113B的例子的分解立体图。
在该情况下，与图10的例子相同，由第二电极113以及虚拟电极113B反射光，从而能够更适当地辅助反射板314的功能。
图13是表示变形例3的压电传感器中，将压电传感器11设置于显示面板30的另一侧的例子的分解立体图。
在该情况下，压电传感器11的表面侧的第一电极111遍及压电薄膜112的整个面而被设置，并且成为接地电极，所以从静电电容传感器70产生的噪声被该接地电极切断。压电传感器11的里面侧也可如上述那样，由第二电极113以及虚拟电极113A构成。
此外，该情况下也如上述那样，压电传感器11通过使由虚拟电极113A检测出的电压反转(或者相反使由第二电极113检测出的电压反转)，并与由第二电极113检测出的电压相加，检知检测信号。电路是图11所示的那样的电路。
并且，也可在第二电极113的里面侧设置切断显示面板30的噪声的屏蔽电极。
此外，也可在第二电极113的非表示面侧的主面形成未图示的绝缘性薄膜。在第二电极113的非显示面侧有时会配置机壳等金属板。存在以第二电极露出的状态被配置、在按压时机壳与第二电极113接触了的情况下短路的可能性，或者通过第二电极113受损而无法得到希望的特性的可能性。另外，即使在不存在机壳等的情况下，也有在按压时筐体背面与第二电极113接触，第二电极113受损的担忧。因此，在第二电极113的非显示面侧的主面形成未图示的绝缘性薄膜，从而能够抑制第二电极113受损，或者短路的情况。此外，关于绝缘性薄膜可以是PET等薄膜，也可是抗蚀层。
附图标记的说明
1…显示装置；11…压电传感器；20…检测部；22…处理部；23…程序存储部；30…显示面板；31…背光灯单元；35…OLED面板；40…表面面板；45…触摸式输入装置；47…处理装置；50…筐体；70…静电电容传感器；75…遮光片；111…第一电极；112…压电薄膜；113…第二电极；113A、113B…虚拟电极；304…背光灯；310…第一扩散板；311…棱镜片；312…第二扩散板；313…导光板；314…反射板；350…光源；701…第一静电电容检测用电极；702…绝缘性基板；703…第二静电电容检测用电极。

Claims (8)

1.一种显示装置，其特征在于，具备：
显示部，其显示图像；
光源，其向上述显示部输出光；
反射部件，其被设置于上述显示部的主面的一侧，反射上述光源的光；以及
压电元件，其被设置于上述反射部件的主面的一侧。
2.一种显示装置，其特征在于，具备：
显示部，其显示图像；
遮光部件，其被设置于上述显示部的主面的一侧；以及
压电元件，其被设置于上述遮光部件的主面的一侧。
3.根据权利要求1或2所述的显示装置，其中，
上述压电元件在主面的一侧配置有第一电极，在另一侧配置有第二电极，
上述第二电极是接地电极。
4.根据权利要求1所述的显示装置，其中，
上述压电元件在主面的一侧配置有第一电极，在另一侧配置有第二电极，
上述第二电极兼作接地电极以及上述反射部件。
5.根据权利要求3或者权利要求4所述的显示装置，其中，
上述第一电极与上述第二电极相比面积小。
6.根据权利要求1～权利要求5中任一项所述的显示装置，其中，
上述压电元件包含聚乳酸。
7.根据权利要求1～权利要求6中任一项所述的显示装置，其中，具备：
操作面，
触摸面板，其被设置于上述操作面和上述显示部的主面的另一侧，检测利用者对该操作面的触摸操作。
8.一种显示装置，其特征在于，具备：
显示部，其显示图像；以及
压电元件，其被设置于显示部的另一侧，并具有被配置于主面的一侧的第一电极和被配置于上述主面的另一侧的第二电极，
上述第二电极是接地电极。
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