JP2002259053A - 入出力一体型表示装置及び電子機器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 表示素子が明るく品位の高い表示が可能で、
かつ、座標入力デバイスによって表示品質を劣化させる
ことのない入出力一体型表示装置を得る。 【解決手段】 液晶表示素子１０と、その照明用のフロ
ントライト３０と、非接触式の座標入力デバイス４０と
からなる入出力一体型表示装置。液晶表示素子１０はコ
レステリック相を示す選択反射を利用したものである。
座標入力デバイス４０は、電磁誘導方式、電磁授受作用
方式又は光による光学方式によるもので、前記液晶表示
素子１０の下側に積層されており、座標はペン４２を用
いて入力する。

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
装置及び電子機器、特に、液晶表示素子と座標入力デバ
イスを備えた入出力一体型表示装置及び該表示装置を備
えた電子機器に関する。

【０００２】

【従来の技術と課題】情報を表示するだけでなく、表示
面に指やペンを用いた入力機能を持たせることで、人は
直感的に情報入力を行うことができる。そのような例と
して、駅に置かれている自動発券機、ペン入力式のパソ
コンや携帯情報端末等が挙げられる。

【０００３】一般に、タッチパネルと称する座標入力デ
バイスとしては、構成の簡素さ、低コストである等の観
点から抵抗膜方式が用いられている。しかし、抵抗膜方
式は光透過率がせいぜい９０％であり、表示面上に配置
するために表示が暗くなったり、コントラストが低下し
たり、表示品位の劣化を招く。

【０００４】一方、液晶表示素子としては外光により表
示を行ういわゆる反射型液晶表示素子が知られている。
反射型液晶表示素子には、バックライトが不要であるた
め低消費電力化が可能であるという特徴がある反面、既
に実用化されている素子の背面に反射板を備えたタイプ
の反射型液晶表示素子に対しては、概して表示が暗い、
コントラストが低いなどの問題点が指摘されている。従
って、反射型液晶表示素子の上側にタッチパネルを設け
ると、表示がさらに暗くなるという問題が生じる。

【０００５】液晶表示素子の下側に電磁授受作用方式な
どの座標入力デバイスを配置することも提案されている
が、多くはバックライトを用いて表示を行うタイプの液
晶表示素子への適用を目的としたものである。

【０００６】反射型液晶表示素子の下側に座標入力デバ
イスを配置することを示唆した文献も存在するが、反射
板が必要な反射型液晶表示素子に限られているものや、
反射型液晶表示素子の具体的構成について何ら触れられ
ていないものである（例えば、特開平５−３０１０９９
号公報、特開平５ー１６５０２４号公報参照）。

【０００７】反射型液晶表示素子においては、良好な反
射効率を示すため金属製の反射板が広く用いられている
が、液晶表示素子の下側にこのような金属製の反射板が
存在すると、これに近接する座標入力デバイスと干渉し
てノイズを発生するなどの悪影響を生じるおそれがあ
る。また、非金属製の反射板を使用した場合は、ただで
さえ表示が暗いと云われている反射型液晶表示素子の明
るさやコントラストがさらに低下するおそれがある。

【０００８】そこで、本発明の目的は、明るく品位の高
い表示が可能で、かつ、座標入力デバイスによって表示
品質を劣化させることのない入出力一体型表示装置を提
供することにある。

【０００９】

【発明の構成、作用及び効果】以上の目的を達成するた
め、本発明に係る入出力一体型表示装置は、コレステリ
ック相を示す液晶の選択反射を利用した反射型液晶表示
素子と、座標入力デバイスとで構成され、前記反射型液
晶表示素子の下側に前記座標入力デバイスが積層されて
いることを特徴とする。

【００１０】本発明に係る前記入出力一体型表示装置
は、使用されているコレステリック相を示す液晶の選択
反射を利用した反射型液晶表示素子が、高反射率、高精
細、メモリ性を有し、フィルム基板を用いた場合には軽
量、薄型で可撓性を備えることができる。しかも、座標
入力デバイスはこの反射型液晶表示素子の下側に配置さ
れているため、明るく視認性の高い表示が可能となる。
また、コレステリック相を示す液晶の選択反射を利用し
て表示を行う反射型液晶表示素子は、原理的に反射板が
不要なため、座標位置検出の際に位置検出機構と反射板
とが干渉してノイズを発生するなどの悪影響を生じるこ
とがなく、表示性能が反射板の種類に左右されることも
ない。

【００１１】本発明に係る入出力一体型表示装置におい
ては、反射型液晶表示素子の基板と座標入力デバイスの
基板とが共通に構成されていることが好ましい。より一
層の薄型化を達成でき、表示位置と入力された座標位置
とのずれが小さくなる。

【００１２】さらに、前記反射型液晶表示素子の表示面
を保護する保護部材を備えてもよい。液晶表示素子の表
示面の汚れや変形、紫外線等の環境要因による表示品位
の劣化を防ぐことができる。

【００１３】さらに、前記反射型液晶表示素子を照明す
るフロントライトを備えてもよい。暗所における視認性
が向上する。このフロントライトが液晶表示素子の表示
面を保護する保護部材を兼ねるようにすれば、フロント
ライトと保護部材との間に生じる面間反射や視差が減少
し、視認性が向上する。また、薄型化や軽量化に寄与す
る。

【００１４】また、前記フロントライトは、発光ダイオ
ード又はＥＬ素子を光源とするものであることが好まし
い。発光ダイオードやＥＬ素子は冷陰極管に比べて消費
電力が少なく、インバータ回路が不要であることから電
源回路の省スペース化を図ることができる。しかも、直
流回路で駆動するため、交流回路を用いた座標入力デバ
イスへの悪影響を回避することができる。また、光源と
して冷陰極管を用いた場合と比較すると、衝撃に強く、
環境への影響も少ない利点を有している。

【００１５】さらに、前記座標入力デバイスは入力手段
が非接触式であることが好ましい。非接触式の入力手段
としては、例えば、電磁誘導方式又は電磁授受作用方式
であったり、光によって座標指示が行われる光センサを
備えた光学方式である。座標入力デバイスの入力手段が
接触式であれば、圧力によって液晶のセルギャップが変
化して表示品位の劣化を招くおそれがあるが、非接触式
であればこのような不具合は生じない。特に、電磁誘導
方式又は電磁授受作用方式を用いれば、液晶表示素子の
裏側に位置していても、高精度で高信頼性の入力が可能
となる。また、電磁授受作用方式では入力ペン側に駆動
のための電源が不要であるため、入力ペンが軽量化で
き、構造の自由度も高い。さらに、前記光学方式を用い
れば電子回路へ影響を及ぼすおそれが少ない。また、光
学方式の場合、液晶表示素子が選択反射する波長領域外
の波長の光を用いて位置検出を行うようにすると位置検
出精度の低下が抑制される。

【００１６】さらに、反射型液晶表示素子の駆動回路と
座標入力デバイスの座標検出回路との動作タイミングを
ずらせるためのタイミング制御回路を備えていることが
好ましい。この種のタイミング制御回路を設けることに
より、表示と座標位置検出の電気的な相互干渉を防止で
きる。

【００１７】また、本発明に係る電子機器は、前述した
入出力一体型表示装置を備えたことを特徴とする。この
種の電子機器は携帯型のノートパソコン、ＰＤＡ（携帯
情報端末）、電子書籍端末装置等であり、軽量、薄型、
表示が明るく視認性が良好である前記入出力一体型表示
装置の特質を充分に生かした電子機器を得ることができ
る。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る入出力一体型
表示装置及び電子機器の実施形態について、添付図面を
参照して説明する。

【００１９】（第１実施形態、図１参照）第１実施形態
である入出力一体型表示装置１は、図１に示すように、
液晶表示素子１０とその下側に配置した座標入力デバイ
ス２０とで構成されている。

【００２０】液晶表示素子１０は液晶セル１０Ｒ，１０
Ｇ，１０Ｂの３層構造からなり、各液晶セルは、室温で
コレステリック相を示す液晶、例えば、コレステリック
相を示すのに充分な量のカイラル剤をネマテッィク液晶
に添加してなるカイラルネマティック液晶を一対のプラ
スチック製フィルム基板間に、基板ギャップが所定の間
隔を保持するように挟着したものである。

【００２１】各液晶セル１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂは、そ
れぞれマトリクス状の複数の画素によって構成されてい
る。各画素（液晶）は、駆動回路１５から各フィルム基
板に形成した走査電極と信号電極に適宜パルス信号を印
加することによって駆動され、透明状態（フォーカルコ
ニック状態）と選択反射状態（プレーナ状態）のいずれ
かに設定され、画像を表示する。最下段の液晶セル１０
Ｒは赤色の選択反射を行い、中段の液晶セル１０Ｇは緑
色の選択反射を行い、最上段の液晶セル１０Ｂは青色の
選択反射を行い、フルカラー表示が可能である。

【００２２】また、最下段の液晶セル１０Ｒの裏面には
光吸収層（図示せず）が形成されており、各液晶セルで
反射されなかった可視光を吸収する。

【００２３】前記液晶表示素子１０の表面には、透明接
着シート１６を介して透明な保護板１７が設けられてい
る。接着シート１６は、保護板１７と液晶表示素子１０
との間の面間反射を低減するために、両者の屈折率の中
間の屈折率を有するものが使用されている。また、液晶
表示素子１０と座標入力デバイス２０との間には緩衝材
１８が配置され、両者の応力による変形を軽減するよう
になっている。

【００２４】座標入力デバイス２０は、非接触タイプの
電磁授受作用方式のものであり、位置検出センサ２１と
入力ペン２２と位置検出回路２５によって構成されてい
る。ペン２２は前記保護板１７上から液晶表示素子１０
の画像を見ながら軽くタッチして入力する。入力点は下
方のセンサ２１によって感知され、検出回路２５で座標
位置が検出される。

【００２５】ペン２２側に、ペン２２と保護板１７との
接触や筆圧などを検知するためのスイッチや、ユーザか
らの指示を受け付けるための操作キーを設けると共に、
位置検出センサ２１側にこれらのスイッチやキーの操作
を検知する機構を設けることで操作性をより向上させる
ことができる。

【００２６】本第１実施形態においては、座標入力デバ
イス２０が反射型液晶表示素子１０の下側（即ち、観察
面の反対側）に配置されているため、明るくて視認性の
高い表示が可能となる。また、コレステリック相を示す
液晶の選択反射を利用した反射型液晶表示素子１０の特
質である、高反射率、高精細、メモリ性を有することを
備えた表示が可能である。しかも、液晶表示素子１０の
基板に可撓性のプラスチックフィルムを用いており、か
つ、位置検出センサ２１も基板に可撓性のプラスチック
フィルムを用いているため、図１に示すように、湾曲し
た曲面での表示及び入力が可能となる。

【００２７】また、座標入力デバイス２０は非接触式で
あるため、座標入力時の圧力で液晶表示素子１０の表示
品位が劣化するようなことはない。さらに、コレステリ
ック相を示す液晶の選択反射を利用する液晶表示素子で
あるから原理的に反射板が不要である。このため、金属
反射板が位置検出センサと干渉してノイズが発生すると
いう問題が生じない。

【００２８】（第２実施形態、図２，３参照）第２実施
形態である入出力一体型表示装置２は、図２に示すよう
に、液晶表示素子１０とその下側に配置した座標入力デ
バイス４０とフロントライト３０とで構成されている。
液晶表示素子１０は前記第１実施形態に示したものと同
じ構成からなる。

【００２９】フロントライト３０は、液晶表示素子１０
の表面を照明するためのもので、プリズム面を有する導
光板３１と光源であるＬＥＤを備えた線状光源ユニット
３２によって構成されている。導光板３１は液晶表示素
子１０の表面に透明接着シート３５を介して貼着されて
いる。接着シート３５は導光板３１と液晶表示素子１０
との間の面間反射を低減する作用を有している。

【００３０】さらに、導光板３１の表面には、面間反射
低減のための屈折率補正用液体３６を介して透明な保護
板３７が設けられている。この保護板３７の表面には反
射防止層３８が設けられている。

【００３１】座標入力デバイス４０は、非接触タイプの
光学方式のものであり、位置検出光センサ４１と液晶表
示素子１０が選択反射する波長領域（例えば、４２０ｎ
ｍ〜７４０ｎｍ）外の波長の光（典型的には赤外光や紫
外光などの可視光領域外の波長光が挙げられる）を出射
する入力ペン４２と位置検出回路４５によって構成され
ている。最下段の液晶セル１０Ｒの裏面に形成された光
吸収層（図示せず）は、液晶表示素子１０の選択反射波
長領域の光を吸収すると共に、入力ペン４２から出射す
る光の波長領域に相当する波長光は透過させる材料が使
用されている。従って、入力ペン４２から出射された光
は、保護板３７、導光板３１、液晶表示素子１０を透過
して光センサ４１によって感知され、検出回路４５で座
標位置が検出される。光センサ４１は、図３に示すよう
に、マトリクス状に座標位置を感知する光電変換素子４
００を配置したものである。

【００３２】なお、ペン２２から出射される光の波長
は、位置検出が困難にならない範囲であれば液晶表示素
子１０の選択反射波長域と重なっていてもよい。例え
ば、青色液晶表示層の選択反射のピーク波長より若干短
い波長の光や、赤色液晶表示層の選択反射のピーク波長
より若干長い波長の光などでもよい。

【００３３】本第２実施形態も前記第１実施形態と同様
に、明るく視認性の高い表示が行える、高反射率、高精
細、メモリ性を有する、座標入力時の圧力による表示品
位劣化を防止できる、反射板の存在による悪影響を防止
できる、などの効果を達成できる。また、座標入力デバ
イスとして光学方式のものを用いることにより液晶表示
素子の駆動回路との相互干渉による悪影響が発生しにく
くなる。さらに、本第２実施形態においては、フロント
ライト３０を備えることにより暗所における視認性が向
上する。特に、フロントライト３０は光源としてＬＥＤ
を使用したため、省電力化が可能であり、電源回路の小
型化にも寄与する。

【００３４】（第３実施形態、図４〜７参照）第３実施
形態である入出力一体型表示装置３は、図４に示すよう
に、液晶表示素子１０とその下側に配置した座標入力デ
バイス５０とフロントライト３０とで構成されている。
液晶表示素子１０は前記第１実施形態に示したものと同
じ構成からなる。

【００３５】フロントライト３０は、前記第２実施形態
に示したものと同様に、導光板３１とＬＥＤを光源とす
る線状光源ユニット３２によって構成されている。導光
板３１は屈折率補正用液体３６を介して液晶表示素子１
０の表面に設けられている。即ち、第３実施形態におい
ては、フロントライト３０が保護板としての機能を兼ね
ている。従って、表示における視差が減少し、軽量化、
薄型化をさらに達成することができる。明るく視認性の
高い表示が行える点、高反射率、高精細、メモリ性を有
する点、座標入力時の圧力による表示品位劣化を防止で
きる点、反射板の存在による悪影響を防止できる点は、
前記第１，２実施形態と同様である。

【００３６】座標入力デバイス５０は、非接触タイプの
電磁誘導方式のものであり、位置検出センサ５１と入力
ペン５２と位置検出回路５５によって構成されている。
電磁誘導方式の位置検出センサ５１は、図５に示すよう
に、基板５３の表裏面にそれぞれ直交する複数のアンテ
ナループ５４ａ，５４ｂが形成されており、入力ペン５
２から発生された磁界による誘導起電力を感知すること
で座標位置を検出する。前記フロントライト３０は光源
であるＬＥＤが直流駆動であるため、座標入力デバイス
５０への干渉の可能性が小さく、この座標入力デバイス
５０にノイズ発生等の影響を与えにくい。

【００３７】ところで、液晶表示素子１０と座標入力デ
バイス５０とを一体化する構造としては、図６又は図７
に示す二つの例が考えられる。なお、図６，７は図４の
Ａ部を拡大したものである。

【００３８】図６に示す第１例は、表裏面にアンテナル
ープ５４ａ，５４ｂを設けた基板５３を最下段の液晶セ
ル１０Ｒを構成するフィルム基板１１に接着シート１２
を介して貼着したものである。

【００３９】図７に示す第２例は、最下段の液晶セル１
０Ｒを構成するフィルム基板１１の裏面にアンテナルー
プ５４ａを形成し、表面にいま一つのアンテナループ５
４ｂを形成した基板５３’をフィルム基板１１の裏面に
積層したものである。即ち、この第２例においては、液
晶表示素子１０の基板１１が座標入力デバイス５０の基
板と共通化されており、より一層の薄型化を達成でき、
表示位置と座標位置とのずれが小さくなる。

【００４０】（第４実施形態、図８参照）第４実施形態
である入出力一体型表示装置４は、図８に示すように、
液晶表示素子１０とその下側に配置した座標入力デバイ
ス５０とフロントライト６０とで構成されている。液晶
表示素子１０は前記第１実施形態に示したものと同じ構
成からなる。座標入力デバイス５０は第３実施形態に示
した電磁誘導方式と同じ構成からなり、位置検出センサ
５１と入力ペン５２と位置検出回路５５によって構成さ
れている。

【００４１】フロントライト６０は、プリズム面を有す
る導光板６１と光源である直流駆動のＥＬ素子を備えた
線状光源ユニット６２によって構成されている。この線
状光源ユニット６２は導光板６１に両端部にそれぞれ配
置されている。導光板６１は液晶表示素子１０の表面に
位置し、導光板６１の表面にはアンチグレア６６を有す
る保護板６５が設置されている。

【００４２】液晶表示素子１０の駆動回路１５と座標表
示デバイス５０の位置検出回路５５にはタイミング制御
回路５６が設けられている。このタイミング制御回路５
６はそれぞれの回路１５，５５が同時に動作しないよう
に動作タイミングをずらせる。このように回路１５，５
５の動作タイミングをずらせることにより、表示と座標
位置検出の電気的な相互干渉を未然に防止することがで
き、ノイズが減少する。明るく視認性の高い表示が行え
る点、高反射率、高精細、メモリ性を有する点、座標入
力時の圧力による表示品位劣化を防止できる点、反射板
の存在による悪影響を防止できる点は、前記第１，２，
３実施形態と同様である。

【００４３】（第５実施形態、図９参照）図９に示す第
５実施形態は、携帯型ノートパソコン、ＰＤＡ、電子書
籍端末装置等のモバイル機器１００であり、前記第１〜
４実施形態で示した入出力一体型表示装置１〜４のいず
れかが表示手段及び入力手段として用いられている。

【００４４】（他の実施形態）なお、本発明に係る入出
力一体型表示装置及び電子機器は前記各実施形態に限定
するものではなく、その要旨の範囲内で種々に変更でき
ることは勿論である。

【００４５】特に、フロントライトの有無、液晶表示素
子の形状、非接触式座標入力デバイスの種類などは任意
に組合せ可能である。また、反射型液晶表示素子、フロ
ントライト及び座標入力デバイスの詳細な構成は任意で
ある。また、本発明に係る入出力一体型表示装置は前記
モバイル機器１００以外に幅広い機種に用いることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態である入出力一体型表示
装置を示す概略断面図。

【図２】本発明の第２実施形態である入出力一体型表示
装置を示す概略断面図。

【図３】図２に示した入出力一体型表示装置で用いられ
ている位置検出光センサを示す斜視図。

【図４】本発明の第３実施形態である入出力一体型表示
装置を示す概略断面図。

【図５】図４に示した入出力一体型表示装置で用いられ
ている位置検出センサを示す斜視図。

【図６】図４に示した入出力一体型表示装置における要
部の第１例を示す断面図。

【図７】図４に示した入出力一体型表示装置における要
部の第２例を示す断面図。

【図８】本発明の第４実施形態である入出力一体型表示
装置を示す概略断面図。

【図９】本発明の第５実施形態であるモバイル機器を示
す概略斜視図。

【符号の説明】

１，２，３，４…入出力一体型表示装置 １０…液晶表示素子 １１…液晶基板 １５…ＬＣＤ駆動回路 １７，３７，６５…保護板 ２０，４０，５０…座標入力デバイス ２５，４５，５５…位置検出回路 ３０，６０…フロントライト ５３，５３’…位置検出センサ基板

───────────────────────────────────────────────────── 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） Ｇ０６Ｆ 3/03 ３３０ Ｇ０６Ｆ 3/03 ３３０Ｅ ５Ｂ０８７ Ｇ０９Ｆ 9/00 ３０２ Ｇ０９Ｆ 9/00 ３０２ ５Ｇ４３５ ３３６ ３３６Ｂ ３６６ ３６６Ａ (72)発明者 清水 佳恵 大阪府大阪市中央区安土町二丁目３番13号 大阪国際ビル ミノルタ株式会社内 Ｆターム(参考） 2H088 EA02 EA22 GA03 HA14 HA28 HA30 JA14 MA06 2H089 HA18 HA32 QA11 QA16 RA11 TA18 TA20 2H091 FA23X FA34Z FA44X FA45X FD06 HA11 LA02 LA16 2H093 NC71 NC73 NC90 ND60 NF14 5B068 AA01 AA22 AA32 BB14 BB18 BC03 BD02 BD07 BD09 BD17 BD25 BE03 BE08 CC06 CD06 5B087 AA00 AB04 CC02 CC12 CC20 CC26 CC32 CC33 5G435 AA01 AA09 AA14 AA16 AA18 BB12 BB16 EE00 EE12 EE22 EE49 FF08 GG22 GG23 GG25 HH04 LL07

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 コレステリック相を示す液晶の選択反射
   を利用した反射型液晶表示素子と、座標入力デバイスと
   で構成され、 前記反射型液晶表示素子の下側に前記座標入力デバイス
   が積層されていること、 を特徴とする入出力一体型表示装置。
2. 【請求項２】 前記反射型液晶表示素子の基板と前記座
   標入力デバイスの基板とが共通に構成されていることを
   特徴とする請求項１記載の入出力一体型表示装置。
3. 【請求項３】 前記反射型液晶表示素子の表示面を保護
   する保護部材を備えたことを特徴とする請求項１又は請
   求項２記載の入出力一体型表示装置。
4. 【請求項４】 前記反射型液晶表示素子を照明するフロ
   ントライトを備えたことを特徴とする請求項１又は請求
   項２記載の入出力一体型表示装置。
5. 【請求項５】 前記フロントライトは前記反射型液晶表
   示素子の表示面を保護する保護部材を兼ねていることを
   特徴とする請求項４記載の入出力一体型表示装置。
6. 【請求項６】 前記フロントライトは、発光ダイオード
   又はＥＬ素子を光源とするものであることを特徴とする
   請求項４又は請求項５記載の入出力一体型表示装置。
7. 【請求項７】 前記座標入力デバイスは非接触式の入力
   手段を備えていることを特徴とする請求項１、請求項
   ２、請求項３、請求項４、請求項５又は請求項６記載の
   入出力一体型表示装置。
8. 【請求項８】 前記座標入力デバイスの入力手段は電磁
   誘導方式又は電磁授受作用方式であることを特徴とする
   請求項７記載の入出力一体型表示装置。
9. 【請求項９】 前記座標入力デバイスの入力手段は光に
   よって座標指示が行われる光センサを備えた光学方式で
   あることを特徴とする請求項７記載の入出力一体型表示
   装置。
10. 【請求項１０】 前記反射型液晶表示素子の駆動回路と
    前記座標入力デバイスの座標検出回路との動作タイミン
    グをずらせるためのタイミング制御回路を備えたことを
    特徴とする請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、
    請求項５、請求項６、請求項７、請求項８又は請求項９
    記載の入出力一体型表示装置。
11. 【請求項１１】 請求項１、請求項２、請求項３、請求
    項４、請求項５、請求項６、請求項７、請求項８、請求
    項９又は請求項１０記載の入出力一体型表示装置を備え
    たことを特徴とする電子機器。