JP2001311949A - 入出力一体型表示装置 - Google Patents

入出力一体型表示装置

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JP2001311949A
JP2001311949A JP2000131382A JP2000131382A JP2001311949A JP 2001311949 A JP2001311949 A JP 2001311949A JP 2000131382 A JP2000131382 A JP 2000131382A JP 2000131382 A JP2000131382 A JP 2000131382A JP 2001311949 A JP2001311949 A JP 2001311949A
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polarizing plate
transparent
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JP2000131382A
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English (en)
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Yuji Hayata
祐二 早田
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Kyocera Display Corp
Original Assignee
Kyocera Display Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 屋外における外光下であってもその入射光の
反射を低減させ、視認性を著しく向上させること。 【解決手段】 透明保護板5の外表面に反射防止層6を
設けるとともに、透明保護板5の裏面側の表面に第1の
偏光板7および位相差値が120〜160nmの第1位
相差板8をそれぞれ配設し、液晶表示装置1の表示面側
の表面に位相差値が120〜160nmの第2位相差板
10およびP/S偏光分離素子9をそれぞれ配設したこ
とを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、入出力一体型表示
装置に係り、特に液晶表示画面において入力ペン等によ
り入力を行なうことができ、屋外の強い外光下でも視認
性を著しく向上させることを可能とした入出力一体型表
示装置に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、中間に液晶を充填した2枚の透
明基板の所定の部分に、選択的に電界を与えて特定の図
形や文字等の情報を表示するための液晶表示装置がコン
ピュータや携帯電話等の表示装置として多く用いられて
いる。
【0003】このような従来の液晶表示装置において
は、ガラス等からなる一対の透明基板をそれぞれ対向し
て配置し、これら各透明基板の互いに対向する面に、酸
化インジウムスズ(以下、ITOという)等からなる透
明電極を積層形成するようになっている。
【0004】そして、液晶分子を一定方向に配列させる
ための配向膜を形成した後、一方の透明基板の周辺部に
あらかじめ注入口を開口させたシール材を塗布し、他方
の透明基板に各透明基板の間隙を調整するためのスペー
サを均一に散布した状態で、各透明基板を貼り合せて一
体に形成するようになっている。さらに、貼り合せた透
明基板を単一セルもしくは単一セルが一列に並んだ断片
(スティック)に切断し、露出された注入口から液晶を
注入した後、例えば、UV硬化樹脂等の封止材により注
入口を封止し、紫外線を照射してこの封止材であるUV
硬化樹脂を硬化させることにより、2枚の透明基板の間
に液晶を密封するようになっている。さらに、前記各透
明基板の外側に偏光板等の偏光素子を配設するようにな
っている。
【0005】このような液晶表示装置において、従来か
ら、液晶表示画面に対して入力ペン等により入力を行な
うことができる手書き入力装置を備えた入出力一体型の
液晶表示装置が知られている。このような入出力一体型
の液晶表示装置においては、入力ペンの筆圧から液晶表
示装置を保護するため、液晶表示装置の表示面側に透明
保護板を一定の間隙をもって配設するようになってい
る。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の入出力一体型表示装置においては、液晶表示装置の
表面側に透明保護板を設けるようにしているので、透明
保護板と液晶表示装置との間に空気層との境界面が多く
形成されてしまい、透明保護板から外光が入射した場合
に、この入射光が各境界面で反射し、視認性が著しく低
下してしまい、特に強い外光下では、表示画面を視認す
ることができなくなるという問題を有している。
【0007】そのため、入射光が各薄膜の境界面で生じ
る反射光を互いに干渉するように設計し、反射防止効果
を有する反射防止層を各境界面に設けることにより、表
示画面の視認性を向上させることができるが、すべての
境界面に対して反射防止層を設けると、生産性が著しく
低下し、製造コストも高くなってしまう。
【0008】さらに、従来から、例えば、特開平10−
301099号公報に開示されているように、円偏光を
用いて外光の反射防止を行なう手段が知られている。こ
の場合、屋外の強い外光下では表示画面の視認性は向上
するものの、偏光板の枚数が多くなるため、表示画面が
暗くなり、屋内における視認性が低下してしまうという
問題を有している。
【0009】本発明は前記した点に鑑みてなされたもの
であり、屋外における外光下であってもその入射光の反
射を低減させ、視認性を著しく向上させることのできる
入出力一体型表示装置を提供することを目的とするもの
である。
【0010】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
請求項1に記載の発明に係る入出力一体型表示装置は、
手書き入力装置を備えた液晶表示装置の表示面側に、透
明保護板を設けてなる入出力一体型表示装置において、
この入出力一体型表示装置の表示面側の外表面に反射防
止層を設け、前記透明保護板の表示面側または裏面側に
第1の偏光板と位相差値が120〜160nmの第1位
相差板とを前記第1の偏光板が上になるように配設し、
前記液晶表示装置の表示面側の表面に第2の偏光板とし
てのP/S偏光分離素子と位相差値が120〜160n
mの第2位相差板とを順次配設したことを特徴とするも
のである。
【0011】この請求項1に記載の発明によれば、偏光
板、第1および第2位相差板、P/S偏光分離素子をそ
れぞれ配設することにより、液晶表示装置からの液晶表
示光は透明保護板から出射するが、外光が入射した場合
の反射光は透明保護板から出射しなくなるので、屋外等
の強い外光下であっても視認性を著しく高めることがで
きる。しかも、従来の偏光板に変えてP/S偏光分離素
子を配設するようにしているので、偏光板の偏光子とし
て利用されているヨウ素や染料等による余分な光の吸収
がなくなり、その結果、表示画面が明るくなり、表示画
面の視認性を向上させることができる。
【0012】また、請求項2に記載の発明は、請求項1
において、前記液晶表示装置は、ほぼ平行に配置され配
向制御膜および透明電極が形成された一対の透明基板の
間に、旋光性物質を含有した誘電率異方性が正のネマチ
ック液晶による液晶分子のねじれ角が160〜300°
とされた液晶層と、この液晶層を挟持する上下の透明基
板の透明電極間に電圧を印加する手段とを備え、前記液
晶層の下側に第3の偏光板を配設し、前記第1の偏光板
と前記第3の偏光板との間に前記第1位相差板および第
2位相差板の他に少なくとも1枚の位相差板を配設した
ことを特徴とするものである。
【0013】この請求項2に記載の発明によれば、ST
N液晶を用いた場合でも、液晶表示装置の表示光を透明
保護板から出射させるとともに、外光の反射光の出射を
防止することができるので、屋外等の強い外光下であっ
ても視認性を著しく高めることができる。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図1か
ら図4を参照して説明する。
【0015】図1は本発明に係る入出力一体型表示装置
の実施の一形態を示したもので、本実施形態において
は、入出力一体型表示装置は、液晶表示装置1を有して
いる。
【0016】この液晶表示装置1は、ガラスまたはプラ
スチック等からなる一対の透明基板2,2を有してお
り、これら各透明基板2の互いに対向する面には、例え
ば、スパッタ法等の手段によりITO(In2 3 −S
nO2 )、SnO2 等の電極材料を成膜した後にフォト
リソ法等の手段により所望のパターンを形成してなる透
明電極(図示せず)が形成されている。
【0017】また、前記各透明基板2の各透明電極の表
面には、ポリイミド、ポリアミド等からなる膜の表面を
ラビングしたり、SiO等を斜め蒸着することにより配
向制御膜(図示せず)を形成し、前記透明電極と配向制
御膜との間に透明基板2間の短絡防止のためにTi
2 、SiO2 、Al2 3 等からなる絶縁膜(図示せ
ず)を形成した後、一方の透明基板2にスペーサ材を散
布し、他方の透明基板2の液晶パネルの周辺に対応する
部分にシール材3を塗布し、これら各透明基板2を対向
させ、熱圧着工程によりシール材3を硬化させて各透明
基板2を固着する。その後、注入口、端子部等を切り出
し、各透明基板2の間に液晶を注入し、注入口にエポキ
シ樹脂を塗布して封止し、前記透明電極間に電圧を印加
する手段を接続して液晶表示装置1を構成するようにな
っている。なお、前記透明電極にAl、Cr、Ti等の
低抵抗材料からなるリード電極(図示せず)を併設した
り、透明電極の上側あるいは下側にカラーフィルタ(図
示せず)を積層してもよい。
【0018】また、前記液晶表示装置1の表示面側に
は、所定間隙をもって透明保護板5が配置されており、
この透明保護板5は、透明で一定の強度を有していれば
よく、例えば、ガラス、プラスチック樹脂等により形成
することができ、特に、化学強化ガラスが好ましい。ま
た、前記透明保護板5の厚さ寸法は、0.1〜3.0m
mとされる。これは、0.1mm未満では強度を確保す
ることができず割れる可能性が極めて高くなってしま
い、逆に3.0mmを越えると重くて厚くなってしまう
ためである。また、この透明保護板5の厚さ寸法は、特
に0.4〜1.1mmが好ましい。
【0019】この透明保護板5の表示面側の外表面に
は、反射防止層6が形成されており、この反射防止層6
は、その反射率が1.5%以下であることが好ましく、
特に1%以下が好ましい。さらに、反射防止層6の表面
に微細な凹凸を形成して、外光を多方向に散乱させ、外
光の反射光が直接眼に入ることがないように防眩効果を
もたせたいわゆるアンチグレア層を形成するようにして
もよい。
【0020】さらに、透明保護板5の裏面側には、入射
光を直接偏光に変える第1の偏光板7が配設されてお
り、この偏光板7の液晶表示装置1側には、第1位相差
板8が配設されている。この第1位相差板8の位相差値
は、120〜160nmが好ましく、特に130〜15
0nmが好ましい。これら偏光板7および第1位相差板
8は、反射防止層6から入射した外光が、透明保護板5
の裏面と液晶表示装置1の表面で生じる反射光を少なく
するために設けるものである。
【0021】また、本実施形態においては、前記液晶表
示装置1の表側に位置する透明基板2の表示側には、第
2の偏光板としてのP/S偏光分離素子9が配設される
とともに、このP/S偏光分離素子9の上側には、位相
差値が120〜160nmの第2位相差板10が設置さ
れる。この第2位相差板10の位相差値は、特に130
〜150nmが好ましい。さらに、前記液晶表示装置1
の裏側に位置する透明基板2の下側には、第3の偏光板
11が配設されている。また、このP/S偏光分離素子
9は、図3に示すように、反射時にはS偏光が主利用光
となり、透過時にはP偏光が主利用光となるものであ
る。
【0022】そして、図4に示すように、透明保護板5
の下側に配設された偏光板7とP/S偏光分離素子9と
は、偏光板7の偏光軸20の方向と、P/S偏光分離素
子9の透過偏光軸21の方向とがほぼ平行となるように
配置されており、また、第1位相差板8と第2位相差板
10とは、第1位相差板8の延伸軸22の方向と、第2
位相差板10の延伸軸23の方向とがほぼ直交するよう
に配置されている。さらに、偏光板7の偏光軸20と第
1位相差板8の延伸軸22とのなす角θ1 は、40°≦
θ1 ≦50°とすることが好ましく、また、P/S偏光
分離素子9の透過偏光軸21と第2位相差板10の延伸
軸23とのなす角θ2 は、40°≦θ2≦50°とする
ことが好ましい。
【0023】また、前記P/S偏光分離素子9は、強い
外光下では反射光(S偏光)が強すぎて、そのままでは
用いることができないことから、本実施形態において
は、P/S偏光分離素子9を第2位相差板10の裏面側
に配置するようになっている。
【0024】また、前記液晶表示装置1の裏面側には、
例えば、タングステンランプ、LED、CCT等の光源
(図示せず)を用いたバックライトユニット12が配設
されており、このバックライトユニット12の裏面側に
は、手書き入力装置13が配設されている。この手書き
入力装置13としては、例えば、電磁誘導方式、電磁授
受方式あるいは静電容量方式等の各種入力装置を用いる
ことができる。なお、静電容量方式の場合は、液晶表示
装置1の透明電極により入力ペン14の位置検出を行な
うことができるので、手書き入力装置13のデジタイザ
部分が不要となる。
【0025】また、図2は手書き入力装置13として抵
抗膜方式を用いた場合の実施形態を示したもので、本実
施形態においては、静電容量方式と同様に手書き入力装
置13のデジタイザ部分が不要となる。
【0026】この抵抗膜方式の手書き入力装置13を用
いた場合は、透明保護板5の表面側である上面に、IT
O膜を形成することにより下部電極(図示せず)を形成
し、さらにスペーサを介してITO付透明フィルムある
いはガラス等の上部電極15を設けて抵抗膜方式のタッ
チパネル16を形成するようになっている。なお、IT
O付透明フィルムとしては、ポリエチレンテレフタレー
ト(PET)フィルム、トリアセチルセルロース(TA
C)フィルム、ポリカーボネート(PC)フィルム、ポ
リエーテルスルフォン(PES)フィルム等を挙げるこ
とができ、その中でも、等方性フィルムであるTACフ
ィルム等を用いることが好ましい。また、特に視認性を
向上させるために、抵抗膜方式のタッチパネル16の内
面にシリコンオイル等の屈折率補正液を充填するように
してもよい。
【0027】また、このITO付透明フィルムあるいは
ガラス等の上部電極15の表示面側の表面には、位相差
値が120〜160nmの第1位相差板8および偏光板
7が順次配設されており、この偏光板7の外表面には、
反射防止層6が配設されている。すなわち、この入出力
一体型表示装置の表示面側の外表面に反射防止層6が設
けられている。
【0028】なお、前記液晶表示装置1の液晶層4は、
従来のTN液晶、STN液晶、強誘電液晶等のいずれの
液晶層4を用いるようにしてもよい。
【0029】そして、この液晶層4がSTN液晶の場合
には、ほぼ平行に配置された一対の透明基板2の間に、
旋光性物質を含有した誘電率異方性が正のネマチック液
晶を挟持し、各透明基板2の間での液晶分子のねじれ角
を160〜300°とすればよい。これは、ねじれ角が
160°未満では急峻な透過率変化が必要とされる高デ
ューティでの時分割駆動をした際のコントラスト比の向
上が少なく、逆にねじれ角が300°を越えるとヒステ
リシスや光を散乱するドメインを生じ易いためである。
【0030】また、STN液晶で白黒表示をしたい場合
は、STN液晶層4の片側もしくは両側に隣接して1枚
以上の位相差板を積層するようにすればよい。この位相
差板は、液晶層4の片側および両側の偏光板と液晶層4
との間に設ければよく、例えば、液晶層4と透明電極の
間に層状に設けたり、透明基板2自体を位相差板とした
り、透明基板2と偏光板との間に層状に設けたり、偏光
板と位相差板とを位相差板が液晶側にくるようにして積
層して一体化した偏光板を用いたり、それらを組み合わ
せて設けるようにすればよい。この位相差坂としては、
複屈折性を示す透明板であれば使用でき、プラスチック
フィルム、無機の結晶板等が使用可能である。
【0031】次に、本実施形態の作用について説明す
る。
【0032】本実施形態においては、透明保護板5の偏
光板7および第1位相差板8と、液晶表示装置1の第2
位相差板10およびP/S偏光分離素子9とにより、外
光が透明保護板5の裏面と液晶表示装置1の表面との間
で生じる反射光を少なくするようになっている。すなわ
ち、外光が透明保護板5から入射して偏光板7を通過す
ると、入射光は直線偏光となり、この入射光が第1位相
差板8を通過すると円偏光状態となる。この光が第2位
相差板10により反射されると、第2位相差板10を通
過することにより、直線偏光に戻されるが、この反射光
の偏光方向は、偏光板7による直線偏光の方向と90°
ずれていることから、偏光板7を通過することができ
ず、偏光板7から外部に出射する反射光を極めて少なく
することができる。
【0033】また、第2位相差板10を通過した入射光
は、直線偏光に戻され、P/S偏光分離素子9によりS
偏光が反射される。この場合、偏光板7の偏光軸とP/
S偏光分離素子9の透過偏光軸はほぼ平行に配置されて
いるので、反射光のS偏光は、偏光板7の偏光軸と90
°ずれており、このP/S偏光分離素子9により反射さ
れたS偏光も偏光板7を通過することができず、偏光板
7から外部に出射するS偏光も極めて少なくすることが
できる。
【0034】一方、バックライトユニット12から照射
される光は、偏光板11を通過して直線偏光となり、P
/S偏光分離素子9によりP偏光のみが通過され、第2
位相差板10および第1位相差板8によりそれぞれ偏光
され、この偏光の偏光方向と偏光板7の偏光方向とが同
じなので、バックライトユニット12の光は偏光板7を
通過することができるものである。そのため、液晶表示
装置1の裏面側からバックライトユニット12の光を照
射した状態で、所定の表示情報に基づいて液晶に対して
電圧を印加することにより、この液晶による表示を視認
することができるようになっている。
【0035】したがって、本実施形態においては、偏光
板7、第1および第2位相差板8,10、P/S偏光分
離素子9をそれぞれ配設することにより、液晶表示装置
1からの液晶表示光は透明保護板5から出射するが、外
光が入射した場合の反射光は透明保護板5から出射しな
くなるので、屋外等の強い外光下であっても視認性を著
しく高めることができる。しかも、従来の偏光板に変え
てP/S偏光分離素子9を配設するようにしているの
で、偏光板の偏光子として利用されているヨウ素や染料
等による余分な光の吸収がなくなり、その結果、表示画
面が明るくなり、表示画面の視認性を向上させることが
できる。
【0036】なお、本発明は前記実施形態のものに限定
されるものではなく、必要に応じて種々変更することが
可能である。
【0037】
【実施例】次に、本発明の実施例について説明する。 [実施例]まず、第1の基板として、ガラス基板上に設
けられたITOの透明電極をストライプ状にバターニン
グし、SiO2 による短絡防止用の絶縁膜を形成し、そ
の上にポリイミドのオーバーコートをスピンコートし、
これをラビングして配向制御膜を形成した基板を作成し
た。
【0038】第2の基板として、ガラス基板上に設けら
れたITOの透明電極を第1の基板と直交するようにス
トライプ状にバターニングし、SiO2 による短絡防止
用の絶縁膜を形成した後、ポリイミドのオーバーコート
をスピンコートし、これをラビングして配向制御膜を形
成した基板を作成した。
【0039】この2枚の基板の周辺をシール材でシール
して、液晶セルを注入する層を形成し、この層に誘電異
方性が正のネマチック液晶を注入して、注入口を封止し
た。
【0040】この液晶セルの片側に位相差板を積層し、
さらにその上にはP/S偏光分離素子(住友3M製DB
EF−A)を積層し、さらに上側に140nmの位相差
板を配置し、液晶セルの下側には半透過板付偏光板(日
東電工製NPF−EG4225P3)を配置して、ポジ
型の白黒液晶表示装置を作成した。
【0041】この時、液晶層は240°ねじれの左らせ
んとし、△n・d=0.87μm、位相差板の位相差値
を585nmとし、この液晶表示装置の裏面側には白色
LEDのバックライトユニットを配置した。
【0042】さらに、透明保護板は、0.7mmの化学
強化ガラスとし、その上側には反射率が0.3%の反射
防止層、下側には偏光板(日東電工製NPF−EG14
25DU)と140nmの位相差板を積層した。この
時、偏光板の偏光軸は、液晶表示装置の上側のP/S偏
光分離素子の透過偏光軸と同じ方向とし、140nmの
位相差板の延伸軸は液晶表示装置側の140nmの位相
差板の延伸軸と直交するように、相対関係はθ1 =45
°、θ2 =45°とした。
【0043】この入出力一体型表示装置を1/160デ
ューティ、1/12バイアスで駆動した場合、強い外光
下でも鮮明な表示が得られ、視認性が向上した。 [比較例1]比較例として、P/S偏光分離素子の代わ
りに通常の偏光板(日東電工製NPF−EG1425D
U)を用いて、入出力一体型表示装置を作成した。実施
例は比較例に比べ、明るく見え、透過率が約10%向上
し、屋内での視認性も向上することができた。
【0044】
【発明の効果】以上述べたように請求項1に記載の発明
に係る入出力一体型表示装置は、外光の反射光の出射を
防止して屋外等の強い外光下であっても視認性を著しく
高めることができる。しかも、従来の偏光板に変えてP
/S偏光分離素子を配設するようにしているので、偏光
板の偏光子として利用されているヨウ素や染料等による
余分な光の吸収がなくなり、その結果、表示画面が明る
くなり、表示画面の視認性を向上させることができる。
【0045】また、請求項2に記載の発明は、STN液
晶を用いた場合でも、液晶表示装置の表示光を透明保護
板から出射させるとともに、外光の反射光の出射を防止
することができるので、屋外等の強い外光下であっても
視認性を著しく高めることができる等の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係る入出力一体型表示装置の実施の
一形態を示す概略構成図
【図2】 本発明に係る入出力一体型表示装置の他の実
施形態を示す概略構成図
【図3】 本発明の入出力一体型表示装置におけるP/
S偏光分離素子を示す説明図
【図4】 本発明の入出力一体型表示装置における偏光
板の偏光軸、P/S偏光分離素子の透過偏光軸および各
位相差板の延伸軸の関係を示す説明図
【符号の説明】
1 液晶表示装置 2 透明基板 4 液晶層 5 透明保護板 6 反射防止層 7 偏光板 8 第1位相差板 9 P/S偏光分離素子 10 第2位相差板 11 偏光板 12 バックライトユニット 13 手書き入力装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) G09F 9/00 313 G09F 9/00 313 366 366A Fターム(参考) 2H049 BA02 BA05 BA06 BB03 BB65 BC22 2H089 HA18 HA25 HA30 QA05 RA04 RA10 SA07 SA17 TA14 TA15 TA18 2H091 FA08X FA11X FA37X FA41Z FD08 FD10 GA03 HA10 KA10 LA03 LA16 5B087 AC09 BC03 CC12 CC14 CC33 5G435 AA01 BB12 FF01 FF05 HH02 KK05 LL07 LL08

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 手書き入力装置を備えた液晶表示装置の
    表示面側に、透明保護板を設けてなる入出力一体型表示
    装置において、この入出力一体型表示装置の表示面側の
    外表面に反射防止層を設け、前記透明保護板の表示面側
    または裏面側に第1の偏光板と位相差値が120〜16
    0nmの第1位相差板とを前記第1の偏光板が上になる
    ように配設し、前記液晶表示装置の表示面側の表面に第
    2の偏光板としてのP/S偏光分離素子と位相差値が1
    20〜160nmの第2位相差板とを順次配設したこと
    を特徴とする入出力一体型表示装置。
  2. 【請求項2】 前記液晶表示装置は、ほぼ平行に配置さ
    れ配向制御膜および透明電極が形成された一対の透明基
    板の間に、旋光性物質を含有した誘電率異方性が正のネ
    マチック液晶による液晶分子のねじれ角が160〜30
    0°とされた液晶層と、この液晶層を挟持する上下の透
    明基板の透明電極間に電圧を印加する手段とを備え、前
    記液晶層の下側に第3の偏光板を配設し、前記第1の偏
    光板と前記第3の偏光板との間に前記第1位相差板およ
    び第2位相差板の他に少なくとも1枚の位相差板を配設
    したことを特徴とする請求項1に記載の入出力一体型表
    示装置。
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