JP3849249B2 - Liquid crystal display - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、外光を利用する表示と、光源からの光を利用する表示との両方を行なうものであって、前面にタッチ入力パネルを備えた液晶表示装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
液晶表示装置として、自然光や室内照明光等の外光を利用する表示と、表示装置が備えている光源からの光を利用する表示との両方を行なう、いわゆる2ウエイ表示型のものがある。
【0003】
この2ウエイ表示型の液晶表示装置としては、従来、液晶表示素子の後面側に半透過反射板を設け、この半透過反射板の背後にバックライトを配置したものがあり、前記バックライトとしては一般に、端面からの入射光を前面に出射する導光板を備え、この導光板の端面に対向させて蛍光ランプ等の光源を配置したものが利用されている。
【0004】
この液晶表示装置は、充分な明るさの外光が得られるときは外光を利用する反射型表示を行ない、充分な明るさの外光が得られないときはバックライトを点灯させて透過型表示を行なうものであり、外光を利用する反射型表示では、液晶表示素子の前面から入射した外光のうちの半透過反射板で反射された光が再び液晶表示素子を透過してその前面に出射する。また、バックライトの光を利用する透過型表示では、バックライトからの光のうちの半透過反射板を透過した光が液晶表示素子への入射光となり、その光が液晶表示素子を透過してその前面に出射する。
【0005】
また、上記2ウエイ表示型の液晶表示装置には、画面をタッチ入力面としているものもあり、この種の液晶表示装置では、前記液晶表示素子の前面側に、透明なタッチ入力パネルを配置している。
【0006】
前記タッチ入力パネルは、タッチ操作によってオン状態になる複数のタッチ入力部をマトリックス状に配列したものであり、透明な基板と、この基板の前面に対向する透明な前面シートと、前記基板の前面と前記前面シートの後面とにそれぞれ設けられた互いに対向する透明電極とからなっている。
【0007】
なお、このタッチ入力パネルには、タッチ操作により電極同士が接触するタッチ入力部をマトリックス状に配列した接触型のものと、タッチ操作により電極間の容量値が変化するタッチ入力部をマトリックス状に配列した静電容量型のものとがある。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来の2ウエイ表示型液晶表示装置は、外光を利用する表示においても、またバックライトからの光を利用する表示においても、光の利用効率が悪く、したがって、外光を利用するときもバックライトからの光を利用するときも表示が暗いという問題をもっている。
【0009】
これは、半透過反射板が、入射光をその特性に応じた反射/透過率で反射および透過させるものであるため、外光を利用する反射型表示では、前側偏光板と液晶表示素子と後側偏光板とを順に透過して半透過反射板に入射した光のうち、この半透過反射板の透過率に応じた量の光が後面側に透過してロス光となり、またバックライトの光を利用する透過型表示では、バックライトからの光のうちの半透過反射板の反射率に応じた量の光が半透過反射板で反射されてロス光となってしまうためである。
【0010】
また、上述したタッチ入力パネルを備えた従来の2ウエイ表示型液晶表示装置は、液晶表示素子の後面側に半透過反射板とバックライトを配置し、前記液晶表示素子の前面側にタッチ入力パネルを配置したものであるため、表示装置が厚くなってしまうとともに、製造コストが高くなるという問題をもっている。
【0011】
この発明は、外光を利用する表示と光源からの光を利用する表示との両方を行なう2ウエイ表示型のものであって、前面にタッチ入力パネルを備え、外光も光源からの光も高い効率で利用して、外光を利用する表示と光源からの光を利用する表示との両方を明るくすることができ、しかも、薄型化をはかるとともに製造コストを低減することができる液晶表示装置を提供することを目的としたものである。
【0012】
【課題を解決するための手段】
この発明の液晶表示装置は、後面側に高反射率の反射手段を備えた液晶表示素子の前面側に、互いに傾斜させて対峙する平坦な前面および後面と、これらの2つの面と交差する端面とを有し、前面からの入射光と前記端面からの入射光とをそれぞれ後面に出射し前記後面からの入射光を前面に出射する導光板と、この導光板の前面に対向する均一な厚さの透明な前面シートと、前記導光板の前面と前記前面シートの後面とにそれぞれ設けられた互いに対向する透明電極とからなり、前面からの入射光と端面からの入射光とをそれぞれ後面に出射して前記液晶表示素子に入射させるとともに前記後面に入射する前記液晶表示素子からの出射光を前面に出射する導光性を有するタッチ入力パネルを配置し、このタッチ入力パネルの前記端面に対向させて光源を配置したことを特徴とするものである。
【0013】
この液晶表示装置は、外光を利用する表示と、光源からの光を利用する表示との両方を行なう2ウエイ表示型のものであり、外光を利用するときは、液晶表示素子の前面に配置したタッチパネルにその前面から入射した外光がこのタッチパネルを透過してその後面に出射し、その光が前記液晶表示素子に入射するとともにその後面側の反射手段で反射されて液晶表示素子の前面に出射し、前記タッチパネルにその後面から入射して、このタッチパネルを透過して表示装置の前面に出射する。
【0014】
また、光源からの光を利用するときは、光源からの光が前記タッチパネルにその端面から取り込まれて、前記タッチパネルで導かれてその後面に出射し、その光が液晶表示素子に入射するとともに前記反射手段で反射されて液晶表示素子の前面に出射し、前記タッチパネルにその後面から入射して、このタッチパネルを透過して表示装置の前面に出射する。
【0015】
すなわち、この液晶表示装置は、外光を利用するときも光源からの光を利用するときも反射型表示を行なうものであり、したがって、前記反射手段は、入射光を高い反射率で反射させるものでよい。
【0016】
このため、この液晶表示装置によれば、外光も光源からの光も高い効率で利用することができるから、外光を利用して表示するときも、前記光源からの光を利用して表示するときも、充分に明るい表示を得ることができる。
【0017】
しかも、この液晶表示装置は、液晶表示素子の前面側に、上記のような導光性を有するタッチ入力パネルを配置し、このタッチ入力パネルの端面に対向させて光源を配置したものであるため、液晶表示素子の後面側に半透過反射板とバックライトを配置し前面側にタッチ入力パネルを配置している従来の液晶表示装置に比べて、表示装置全体の厚さを薄くすることができるとともに、製造コストを低減することができる。
【0018】
【発明の実施の形態】
この発明の液晶表示装置は、後面側に高反射率の反射手段を備えた液晶表示素子の前面側に、前面からの入射光と端面からの入射光とをそれぞれ後面に出射して前記液晶表示素子に入射させるとともに前記後面に入射する前記液晶表示素子からの出射光を前面に出射する導光性を有するタッチ入力パネルを配置し、このタッチ入力パネルの前記端面に対向させて光源を配置することにより、外光を利用する表示と光源からの光を利用する表示との両方を明るくし、しかも薄型化をはかるとともに製造コストも低減するようにしたものである。
【0019】
この発明の液晶表示装置において、前記タッチ入力パネルは、例えば、前面からの入射光と端面からの入射光とをそれぞれ後面に出射し前記後面からの入射光を前面に出射する導光板と、この導光板の前面に対向する透明な前面シートと、前記導光板の前面と前記前面シートの後面とにそれぞれ設けられた互いに対向する透明電極とで構成すればよく、このような構成とすれば、タッチ入力パネルに上述した導光性をもたせることができる。
【0020】
前記タッチ入力パネルの導光板は、透明板でもよく、この透明板からなる導光板を用いる場合は、前記タッチ入力パネルの前面シートを光拡散性を有するものとするのが望ましい。このようにすれば、上記反射手段として反射性に優れた鏡面反射体を用いても、表示観察者の顔やその背後の物体などの外景が反射手段の反射面に映って見える、いわゆる外景の映り込みを生じることはない。
【0021】
また、前記タッチ入力パネルの導光板は、光散乱性を有し、その散乱性により前面からの入射光と端面からの入射光とをそれぞれ後面に出射し前記後面からの入射光を前面に出射する散乱板であってもよく、この散乱板からなる導光板を用いれば、前記外景の映り込みを防ぐことができる。
【0022】
さらに、この発明の液晶表示装置においては、前記タッチ入力パネルの後面と前記反射手段との間に、透過光を前記液晶表示素子の前面に垂直な方向への出射光の輝度が高い輝度分布の光として出射する光学部材を設けるのが望ましく、このようにすれば、正面輝度の高い表示を得ることができる。
【0023】
【実施例】
図1はこの発明の第1の実施例による液晶表示装置の断面図であり、図において左側が画面の上縁側、右側が画面の下縁側である。
この液晶表示装置は、液晶表示素子10と、この液晶表示素子10の前面側に配置されたタッチ入力パネル20と、このタッチ入力パネル20の端面に対向させて配置された光源28とからなっている。
【0024】
前記液晶表示素子10は、TN(ツイステッドネマティック)モードの反射型液晶表示素子であり、液晶セル11と、この液晶セル11をはさんで配置された前側偏光板18aおよび後側偏光板18bと、前記後側偏光板18bの背後に反射手段として配置された反射板19とからなっている。
【0025】
前記液晶セル11は、例えばアクティブマトリックス方式のものであり、前後一対の透明基板(ガラス基板)11a,11bのうち、後面側の基板11bの内面には、マトリックス状に配列する複数の透明な画素電極12が形成され、その上に配向膜13bが設けられている。
【0026】
なお、図では省略しているが、この後面側基板11bの内面には、各画素電極12にそれぞれ対応させてTFT(薄膜トランジスタ)からなる能動素子が設けられるとともに、各画素電極行のTFTにゲート信号を供給するためのゲートラインと、各画素電極列のTFTにデータ信号を供給するためのデータラインとが配線されており、前記各画素電極12は、その電極に対応するTFTに接続されている。
【0027】
一方、前面側の基板11aの内面には、前記各画素電極12にそれぞれ対応させて赤、緑、青のカラーフィルタ14R,14G,14Bが交互に並べて設けられるとともに、これらのカラーフィルタ14R,14G,14Bの上に前記画素電極13の全てに対向する一枚膜状の透明な対向電極15が形成されており、その上に配向膜13aが設けられいる。なお、図では省略しているが、前記カラーフィルタ14R,14G,14Bは透明な保護膜(絶縁膜)で覆われており、対向電極15は前記保護膜の上に形成されている。
【0028】
そして、前記一対の基板11a,11bは、枠状のシール材16を介して接合されており、その両基板11a,11b間の前記シール材16で囲まれた領域に液晶層17が設けられている。
【0029】
この液晶層17の液晶の分子は、両基板11a,11bの近傍における配向方向を前記配向膜13a,13bでそれぞれ規制され、両基板11a,11b間において所定のツイスト角(例えばほぼ90°)でツイスト配向しており、上記前側偏光板18aと後側偏光板18bは、それぞれの透過軸の方向を互いにほぼ直交させるか、あるいは互いにほぼ平行にして液晶セル11の前後面に貼り付けられている。
【0030】
また、前記後側偏光板18bの背後に配置された反射板19は、入射光を高い反射率で反射させる反射板であり、この実施例では、最も反射性に優れた鏡面反射板を用いている。
【0031】
一方、上記液晶表示素子10の前面側に配置されたタッチ入力パネル20は、その前面からの入射光と端面からの入射光とをそれぞれ後面に出射して前記液晶表示素子10に入射させるとともに前記後面に入射する前記液晶表示素子10からの出射光を前面に出射する導光性を有している。
【0032】
この実施例で用いたタッチ入力パネル20は、タッチ操作により電極同士が接触する複数のタッチ入力部をマトリックス状に配列した接触型のものであり、前面からの入射光と端面からの入射光とをそれぞれ後面に出射し前記後面からの入射光を前面に出射する導光板21と、この導光板21の前面に対して間隙を存して対向する前面シート22と、前記導光板21の前面と前面シート22の後面(導光板21との対向面)とにそれぞれ設けられた互いに対向する複数の透明電極23,24とからなっている。
【0033】
上記導光板21は、その前面を一端から他端に向かって後面に近くなるように傾斜させた楔状の透明板であり、その両端面のうちの高さが大きい方の端面が、光源28からの光の取り込み面(以下、光源光取り込み端面という)となっている。なお、図では導光板21の前面の傾斜を誇張して示したが、その傾斜角(後面に対する角度)は、1°〜10°の範囲、望ましくは2°〜5°の範囲、さらに望ましくは3°〜4°の範囲に設定されている。
【0034】
上記前面シート22は、可撓性を有する透明シートであり、この実施例では透過光を拡散させて出射する拡散板を用いている。この前面シート22の光拡散性は、透過光の拡散状態が、上記液晶表示素子10によって表示される画像を充分な鮮明さで視認できる範囲であるように設定されている。
【0035】
この前面シート22は、前記導光板21の前面側に、それらの間に点在状態で介在させた粒状透明体からなる複数のギャップ材25により導光板21との間隔を規制されて、導光板21の前面と平行に配置されており、周縁部において枠状スペーサ26を介して導光板21に接着されている。
【0036】
また、上記導光板21の前面に設けられた複数の透明電極23は、互いに平行に形成された一方の方向(図1では画面の上下方向)に沿う帯状電極、上記前面シート22の後面に設けられた複数の透明電極24は、前記導光板21側の帯状電極23と直交する方向(図1では画面の左右方向)に沿う帯状電極であり、これらの電極23,24が互いに対向する部分がそれぞれ、タッチ操作による前面シート22の撓み変形によりこの前面シート22側の電極24が導光板21側の電極23に接触してオン状態になるタッチ入力部となっている。なお、このタッチ入力パネルの各タッチ入力部の識別は、液晶表示素子10によって表示される。
【0037】
さらに、この実施例では、上記タッチ入力パネル20の後面に、透過光を液晶表示素子10の前面に垂直な方向への出射光の輝度が高い輝度分布の光として出射する光学部材としてプリズムシート27を設けている。
【0038】
このプリズムシート27は、透明板の一方の面に、その幅方向に沿う複数の横長なプリズム部27aをその幅方向に連続させて互いに平行に形成したものであり、これらのプリズム部27aはそれぞれ、一側面が垂直で他側面が傾斜した直角三角形状の断面形状を有している。
【0039】
なお、このプリズムシート27の各プリズム部27aの配列ピッチは、上記液晶表示素子10の画素領域の配列ピッチとほぼ等しいか、あるいはそれより小さく設定されている。図1に示した例では、各プリズム部27aの配列ピッチを、液晶表示素子10の画素領域の配列ピッチのほぼ1/1.5としている。
【0040】
前記プリズムシート27は、そのプリズム形成面とは反対側の平坦面を上記タッチ入力パネル20の導光板21の後面に向き合わせ、各プリズム部27aの長さ方向を前記導光板21の光源光取り込み端面と平行にするとともに、各プリズム部27aの垂直な側面を前記光源光取り込み端面の方向に向けて、図示しない透明な粘着剤(両面粘着シートでもよい)により導光板21の後面に貼り付けられている。
【0041】
なお、前記導光板21とプリズムシート27は、アクリル系樹脂等の透明材料で形成するが、それぞれの光の屈折率は同じであるのが望ましく、また前記粘着剤には、導光板21およびプリズムシート27とほぼ同じ屈折率のものを用いるのが好ましい。
【0042】
このように、導光板21およびプリズムシート27と前記粘着剤の屈折率をほぼ同じにすれば、導光板21とプリズムシート27の一方から他方への光透過経路を、両者の界面での光の屈折や反射及び散乱がほとんどない直線的な経路にすることができる。
【0043】
そして、上記タッチ入力パネル20は、その導光板21の光源光取り込み端面を外光の主な取り込み方向に向けて上記液晶表示素子10の前面側に配置されている。
【0044】
すなわち、2ウエイ表示型の液晶表示装置は、外光を利用するときは通常の反射型液晶表示装置と同様に、画面に垂直な方向に対して画面の上縁側に傾いた方向から主に外光を取り込むように、明るい外光が得られる方向に画面を向けて使用されるため、この実施例では、上記タッチ入力パネル20を、前記光源光取り込み端面を外光の主な取り込み方向である画面の上縁側に向けて設けている。
【0045】
なお、このタッチ入力パネル20は、その後面に設けたプリズムシート27の各プリズム部27aの頂部を液晶表示素子10の前面(前側偏光板18aの前面)に当接または近接させた状態で図示しない支持手段に支持されている。
【0046】
また、上記光源28は、上記タッチ入力パネル20の光源光取り込み端面の全長にわたる長さの直管状蛍光ランプ28aと、この蛍光ランプ28aからその周囲に放射される光を前記タッチ入力パネル20に向けて反射するリフレクタ29とからなっており、前記リフレクタ29は、一側に光の出射口を有する楕円筒状をなしている。
【0047】
この光源28は、上記タッチ入力パネル20の導光板21の側方に、前記リフレクタ29の出射口をタッチ入力パネル20の光源光取り込み端面に対向させて配置されている。
【0048】
この液晶表示装置は、外光を利用する表示と、光源28からの光を利用する表示との両方を行なう2ウエイ表示型のものであり、前記光源28は、充分な明るさの外光が得られないときに使用される。
【0049】
まず、光源28からの光を利用する表示について説明すると、光源28からの光は、図1に矢線L1で示すように、液晶表示素子10の前面側に配置されたタッチ入力パネル20の導光板21にその端面から取り込まれてこの導光板21内を導かれ、導光板21の後面に出射して液晶表示素子10に入射する。
【0050】
この場合、光源28からの光は、前記導光板21にその光源光取り込み端面から様々な入射角で入射するが、この導光板21の前面は光源光の取り込み端側から反対側に向かって後面に近くなるように傾斜しており、また導光板21の前面とその前面側に配置された上記前面シート22との間の間隙が空気層となっているため、光源光取り込み端面から導光板21に入射した光のうち、導光板21の前面に向かう光は、導光板21の前面(透明電極23が形成されている部分ではこの電極23の前面)と前記空気層との界面で全反射され、導光板21の後面方向に導かれる。
【0051】
また、前記光源光取り込み端面から入射した光のうちの導光板21の後面に向かう光と、前記導光板21の前面で全反射された光は、導光板21の後面から前記プリズムシート27の各プリズム部27aに入射する。
【0052】
そして、前記プリズム部27aは、上述したように一側面が垂直で他側面が傾斜した直角三角形状の断面形状を有しており、その垂直な側面が上記導光板21の光源光取り込み端面の方向に向いているため、各プリズム部27aに入射する光は、これらのプリズム部27aの傾斜面に対して、その傾斜面に向き合う方向(垂直な側面の方向)から入射し、その光のうち、プリズム部27aの傾斜面、つまり液晶表示素子10との間の空気層と前記傾斜面との界面に対して全反射角臨界角よりも大きい(垂直に近い)角度で入射した光が、この界面を透過し、垂直方向に対する角度が小さくなった方向の光となって液晶表示素子10に入射する。すなわち、前記プリズムシート27を透過して液晶表示素子10に入射する光は、前記液晶表示素子10の前面に垂直な方向に出射する光の輝度が高い輝度分布の光である。
【0053】
なお、前記プリズム部27aの傾斜面に対して全反射角臨界角よりも小さい角度で入射した光は、この傾斜面で全反射されるが、その光は、導光板21の前面で反射されて他のプリズム部27aに入射し、そのプリズム部27aの傾斜面に対して全反射角臨界角よりも大きい角度で入射した光が前記界面を透過し、垂直方向に対する角度が小さくなった方向の光となって液晶表示素子10に入射するため、上記導光板21に取り込まれた光源28からの光のほとんどが、ロスを生じることなく液晶表示素子10に入射する。
【0054】
この液晶表示素子10に入射した光は、まず前側偏光板18aによりその吸収軸に沿った偏光成分の光を吸収され、透過軸に沿った偏光板成分の直線偏光光となって液晶セル11に入射する。
【0055】
この液晶セル11に入射した光は、カラーフィルタ14R,14G,14bBによりその吸収波長域の光を吸収されて赤、緑、青に着色するとともに、液晶層17を透過する過程でその複屈折性に応じて偏光状態を変え、液晶セル11の後面に出射する。
【0056】
この液晶セル11を透過した光は、後側偏光板18bに入射し、その光のうち、前記後側偏光板18bの透過軸に沿った偏光成分の光がこの後側偏光板18bを透過して画像光となり、この画像光が反射板19で反射され、前記後側偏光板18bと液晶セル11と表側偏光板18aとを透過して液晶表示素子10の前面に出射する。
【0057】
そして、液晶表示素子10の前面に出射した光は、上記プリズムシート27によりさらに垂直方向に近くなる方向に屈折され、垂直方向に出射する光の輝度がより高くなった輝度分布の光となってタッチ入力パネル20にその後面から入射し、このタッチ入力パネル20をその厚さ方向に透過して、その前面シート22により拡散されて表示装置の前面に出射する。
【0058】
次に、外光を利用する表示について説明すると、このときは、液晶表示装置にその前面から図1に矢線L2で示すように入射する外光が、タッチ入力パネル20をその厚さ方向に透過し、さらにプリズムシート27を透過して液晶表示素子10に入射する。
【0059】
この場合、上記タッチ入力パネル20にその前面から入射した外光は、このタッチ入力パネル20の前面シート22で拡散されるが、外光の主な取り込み方向(画面に垂直な方向に対して画面の上縁側に傾いた方向)は、タッチ入力パネル20の光源光の取り込み端側の方向であり、上記プリズムシート27は、その各プリズム部27aの垂直な側面を前記光源光取り込み端面の方向に向けて設けられているため、タッチ入力パネル20を透過した光は、プリズムシート27の各プリズム部27aで屈折され、液晶表示素子10の前面に垂直な方向に対する角度が小さくなった方向の光、つまり垂直方向に出射する光の輝度が高い輝度分布の光となって液晶表示素子10に入射する。
【0060】
この後は、上述した光源28からの光を利用するときと同様であり、液晶表示素子10に入射した光は、前側偏光板18aを透過して液晶セル11に入射し、この液晶セル11の後面に出射した光のうちの後側偏光板18bの透過軸に沿った偏光成分の光がこの後側偏光板18bを透過して画像光となり、この画像光が反射板19で反射され、前記後側偏光板18bと液晶セル11と表側偏光板18aとを透過して液晶表示素子10の前面に出射する。
【0061】
そして、液晶表示素子10の前面に出射した光は、プリズムシート27によりさらに垂直方向に近くなる方向に屈折され、垂直方向に出射する光の輝度がより高くなった輝度分布の光となってタッチ入力パネル20にその後面から入射し、このタッチ入力パネル20をその厚さ方向に透過して、拡散光となって表示装置の前面に出射する。
【0062】
すなわち、上記液晶表示装置は、外光を利用するときも光源28からの光を利用するときも反射型表示を行なうものであり、したがって、前記反射板19は、入射光を高い反射率で反射させるものでよい。
【0063】
このため、この液晶表示装置によれば、外光も光源28からの光も高い効率で利用することができるから、外光を利用して表示するときも、光源28からの光を利用して表示するときも、充分に明るい表示を得ることができる。
【0064】
しかも、この液晶表示装置は、液晶表示素子10の前面側に、前面からの入射光と端面からの入射光とをそれぞれ後面に出射して前記液晶表示素子10に入射させるとともに前記後面に入射する前記液晶表示素子10からの出射光を前面に出射する導光性を有するタッチ入力パネル20を配置し、このタッチ入力パネル20の端面に対向させて光源28を配置したものであるため、液晶表示素子の後面側に半透過反射板とバックライトを配置し前面側にタッチ入力パネルを配置している従来の液晶表示装置に比べて、表示装置全体の厚さを薄くすることができるとともに、製造コストを低減することができる。
【0065】
また、上記実施例では、前記タッチ入力パネル20を、前面からの入射光と端面からの入射光とをそれぞれ後面に出射し前記後面からの入射光を前面に出射する導光板21と、この導光板21の前面に対向する透明な前面シート22と、前記導光板21の前面と前記前面シート22の後面とにそれぞれ設けられた互いに対向する透明電極23,24とで構成しているため、このタッチ入力パネル20に上述した導光性をもたせることができる。
【0066】
さらに、上記実施例では、上記タッチ入力パネル20の前面シート22を光拡散性を有する拡散板としているため、このタッチ入力パネル20を透過した光が拡散光となって表示装置の前面に出射するから、液晶表示素子10の後面側に配置する反射板19として反射性に優れた鏡面反射板を用いても、表示観察者の顔やその背後の物体などの外景が反射板19の反射面に映って見える、いわゆる外景の映り込みを生じることはない。
【0067】
なお、前記前面シート22の光拡散性は、上述したように、透過光の拡散状態が、液晶表示素子10によって表示される画像を充分な鮮明さで視認できる範囲であるように設定されているため、液晶表示装置の前面に出射する光が拡散されても、ぼけが極く少ない良好な画質の画像が観察される。
【0068】
さらに、上記実施例では、前記タッチ入力パネル20の後面と液晶表示素子10との間に、透過光を液晶表示素子10の前面に垂直な方向に出射する光の輝度が高い輝度分布の光として出射するプリズムシート27を設けているため、外光を利用するときも光源28からの光を利用するときも、入射光を前記輝度分布の光として液晶表示素子10に入射させるとともに、反射板19で反射されて前記液晶表示素子10の前面に出射する光を、垂直方向に出射する光の輝度がより高くなった輝度分布の光としてタッチ入力パネル20に入射させることができ、したがって、前記タッチ入力パネル20を透過し、拡散されて前面に出射する光の輝度分布を垂直方向に出射する光の輝度が高い分布とし、正面輝度の高い表示を得ることができる。
【0069】
また、上記液晶表示装置は、その出射光が垂直方向の輝度が高い輝度分布の光であるため、タッチ入力パネル20の前面(前面シート22の前面)での外光の反射による表示コントラストの低下はほとんどない。
【0070】
すなわち、外光は、主に、画面に垂直な方向に対して画面の上縁側に傾いた方向から入射するため、前側タッチ入力パネル20の前面で反射した外光のほとんどは、図1に破線矢印で示したようにタッチ入力パネル20に対する入射角に応じた反射角で斜め方向に向かうが、液晶表示装置からの出射光は、外光を利用する表示においても、光源28からの光を利用する表示においても、液晶表示素子10の前面に垂直な方向に出射する光の輝度が高い輝度分布の光である。
【0071】
そして、液晶表示装置の表示画像は、画面に対してその正面方向、つまり液晶表示素子10の前面に垂直な方向の付近から観察されるが、上記液晶表示装置によれば、正面方向から観察される光のほとんどが液晶表示装置からの出射光であり、タッチ入力パネル20の前面で反射された斜め方向に向かう反射光はほとんど見えないため、液晶表示装置を出射する光にタッチ入力パネル20の前面で反射された表面反射光が重畳してコントラストが悪くなることはない。
【0072】
さらに、上記液晶表示装置は、外光を利用するときも光源28からの光を利用するときも反射型表示を行なうものであるため、従来の2ウエイ表示型液晶表示装置に比べて、液晶表示素子10の設計の自由度が高くなり、容易に設計することができる。
【0073】
すなわち、従来の2ウエイ表示型液晶表示装置は、外光を利用する表示が反射型表示であり、バックライトの光を利用する表示が透過型表示であって、外光を利用する反射型表示の場合は、前面側からの入射光が液晶表示装置を透過して反射され、その光が再び前記液晶表示装置を透過して前面側に出射するのに対し、バックライトの光を利用する透過型表示では、後面側からの入射光が液晶表示装置を透過して前面側に出射するため、反射型表示と透過型表示との光の透過経路の違いにより生じる表示色の相違等を補償するように液晶表示装置を設計する必要がある。
【0074】
この点、上記実施例の液晶表示装置は、外光を利用する表示も光源28からの光を利用する表示も反射型表示であり、いずれの表示でも光の透過経路はほとんど同じであるから、液晶表示素子10の設計は容易である。
【0075】
図2はこの発明の第2の実施例による液晶表示装置の断面図であり、図において左側が画面の上縁側、右側が画面の下縁側である。
この実施例の液晶表示装置は、液晶表示素子10を、液晶セル11の後面側に反射手段を設け、前記液晶セル11の前面側だけに偏光板18aを配置した構成としたものであり、その他の構成は上述した第1の実施例と同じである。
【0076】
なお、この実施例では、液晶セル11の後面側基板11bの内面に設ける電極(ここでは画素電極)を高反射率の鏡面金属膜からなる反射電極12aとし、この電極12aに反射手段を兼ねさせている。
【0077】
この液晶表示装置においては、外光を利用するときも、光源28からの光を利用するときも、図2に矢線L1,L2で示すようにタッチ入力パネル20とプリズムシート27とを経て液晶表示素子10に入射し、前記偏光板18aを透過して液晶セル11に入射した光が、カラーフィルタ14R,14G,14bBおよび液晶層17を透過して前記反射電極12aで反射され、その光のうちの前記偏光板18aの透過軸に沿った偏光成分の光がこの偏光板18aを透過して、画像光となって液晶表示素子10の前面に出射する。
【0078】
そして、液晶表示素子10の前面に出射した光は、プリズムシート27によりさらに垂直方向に近くなる方向に屈折されてタッチ入力パネル20にその後面から入射し、このタッチ入力パネル20を透過して、拡散光となって表示装置の前面に出射する。
【0079】
すなわち、この実施例の液晶表示装置も、外光を利用するときも光源28からの光を利用するときも反射型表示を行なうものであり、したがって、液晶セル11の後面側基板11bの内面に設ける反射電極12aは入射光を高い反射率で反射させるものでよく、したがって、外光を利用して表示するときも、光源28からの光を利用して表示するときも、充分に明るい表示を得ることができる。
【0080】
しかも、この実施例では、液晶表示素子10を、液晶セル11の前面側だけに偏光板18aを配置した構成としているため、外光を利用するときも光源28からの光を利用するときも、入射光が装置前面に出射するまでの間に偏光板を透過する回数が、入射経路で1回、出射経路で1回だけであり、したがって、上述した第1の実施例に比べて偏光板による光の吸収を軽減し、光の利用効率をより高くして、表示をさらに明るくすることができる。
【0081】
さらに、この実施例の液晶表示装置は、液晶表示素子10の前面側に第1の実施例で用いたものと同じタッチ入力パネル20を配置したものであるが、前記液晶表示素子10を後側偏光板を備えないものとし、また液晶セル11の後面側基板11bの内面に設ける電極を反射電極12aとして、この電極12aに反射膜を兼ねさせているため、第1の実施例のものよりもさらに装置全体の厚さを薄くするとともに、製造コストを低減することができる。
【0082】
また、この実施例においても、タッチ入力パネル20を透過して前面に出射する光がこのタッチ入力パネル20の前面シート(拡散板)22により拡散されるため、反射手段が鏡面反射電極12aであっても、外景の映り込みを生じることはない。
【0083】
さらに、上記実施例においても、タッチ入力パネル20の後面と液晶表示素子10との間にプリズムシート27を設けているため、外光を利用するときも光源28からの光を利用するときも正面輝度の高い表示を得ることができるとともに、タッチ入力パネル20の前面で図2に破線矢印で示したように反射される外光の表面反射による表示コントラストの低下もほとんどない。
【0084】
なお、上記第2の実施例では、液晶セル11の後面側基板11bの内面に設ける電極を反射電極12aとしているが、前記電極12aを透明電極とし、後面側基板11bの外面に反射板等の反射手段を配置してもよい。
【0085】
また、上述した第1および第2の実施例ではタッチ入力パネル20の前面シート22に光拡散性をもたせているが、タッチ入力パネル20をその厚さ方向に透過する光は、導光板21と前面シート22との間に点在状態で介在させたギャップ材25によっても散乱されるため、このギャップ材25の分布量をある程度多くすれば、前面シート22が光拡散性を有していなくても、前記ギャップ材25による透過光の散乱により表示装置の前面に出射する光を拡散光とし、上述した外景の映り込みを防ぐことができる。
【0086】
また、前記外景の映り込みは、反射板19または反射電極12aに反射率をあまり低下させない範囲で拡散反射性をもたせることによっても防ぐことができるため、その場合は、タッチ入力パネル20に光拡散性をもたせなくてもよい。
【0087】
図3はこの発明の第3の実施例による液晶表示装置の断面図であり、図において左側が画面の上縁側、右側が画面の下縁側である。
この実施例の液晶表示装置は、2枚の偏光板18a,18bを備えたものであり、液晶表示素子10を、液晶セル11と、その後面側に配置した裏側偏光板18bと、その背後に配置した反射板19とで構成し、前記液晶表示素子10の前面側に配置するタッチ入力パネル20の前面シートに前側偏光板18aを用いたものである。なお、他の構成は上述した第1の実施例と同じである。
【0088】
この実施例において、前記タッチ入力パネル20の前面シートは、前側偏光板18aだけで構成してもよいが、この前面シートは、例えば前記偏光板18aに拡散板(図示せず)を積層して光拡散性をもたせたものが望ましい。
【0089】
この実施例の液晶表示装置では、前側偏光板18aがタッチ入力パネル20の前面にあるため、光源28からの光を利用するときは、図3に矢線L1で示すようにタッチ入力パネル20とプリズムシート27とを経て液晶表示素子10に入射する光が、偏光板による偏光作用を受けずに液晶セル11に入射する。
【0090】
そのため、光源28からの光を利用するときは、液晶セル11に入射した光が、カラーフィルタ14R,14G,14bBによりその吸収波長域の光吸収されて赤、緑、青に着色するだけで、液晶層17の複屈折性による光学的な変化は起こさずに無偏光光のまま液晶セル11の後面に出射する。
【0091】
そして、この光は、後側偏光板18bによりその吸収軸に沿った偏光成分の光を吸収されて直線偏光光となり、反射板19で反射されて前記後側偏光板18bを再び透過して液晶セル11にその後面側から入射する。
【0092】
このときは、液晶セル11に入射する光が直線偏光光であるため、この光は、液晶層17の複屈折性に応じて偏光状態を変え、液晶表示素子10の前面に出射する。
【0093】
そして、液晶表示素子10の前面に出射した光は、プリズムシート27を透過してタッチ入力パネル20にその後面から入射し、その光のうち、前記タッチ入力パネル20の前面シートである前側偏光板18aの透過軸に沿った偏光成分の光がこの偏光板18aを透過して画像光となり、表示装置の前面に出射する。
【0094】
また、外光を利用するときは、図3に矢線L2で示すように入射する外光が、タッチ入力パネル20の前面シートである前側偏光板18aによりその吸収軸に沿った偏光成分の光を吸収されて直線偏光光となり、その光が前記タッチ入力パネル20とプリズムシート27とを透過して液晶表示素子10に入射する。
【0095】
このため、外光を利用するときは、液晶表示素子10に入射した光が、液晶セル11を透過する過程でカラーフィルタ14R,14G,14bBによりその吸収波長域の光吸収されて赤、緑、青に着色するとともに、液晶層17の複屈折性に応じて偏光状態を変え、その光のうちの後側偏光板18bの透過軸に沿った偏光成分の光がこの後側偏光板18bを透過して画像光となる。
【0096】
そして、この画像光は、反射板19で反射され、前記後側偏光板18bと液晶セル11とを透過して液晶表示素子10の前面に出射し、プリズムシート27とタッチ入力パネル20とを透過して表示装置の前面に出射する。
【0097】
すなわち、この実施例の液晶表示装置も、外光を利用するときも光源28からの光を利用するときも反射型表示を行なうものであり、したがって、液晶表示素子10に備えさせる反射板19は入射光を高い反射率で反射させるものでよく、したがって、外光を利用して表示するときも、光源28からの光を利用して表示するときも、充分に明るい表示を得ることができる。
【0098】
しかも、この実施例では、液晶表示素子10を、液晶セル11の後面側だけに偏光板18bを配置した構成とし、前側偏光板18aをタッチ入力パネル20の前面にその前面シートとして設けているため、入射光が装置前面に出射するまでの間に偏光板を透過する回数が、外光を利用するときは4回(前側偏光板18aと後側偏光板18bとをそれぞれ2度ずつ透過)であるが、光源28からの光を利用するときは、後側偏光板18bを2度、前側偏光板18aを1度透過するだけであり、したがって、上述した第1の実施例に比べて光源21からの光を利用するときの偏光板による光の吸収を軽減し、光源21からの光を利用する表示をさらに明るくすることができる。
【0099】
さらに、この実施例の液晶表示装置は、液晶表示素子10の前面側にタッチ入力パネル20を配置したものであるが、液晶表示素子10を前側偏光板を備えないものとし、タッチ入力パネル20の前面シートを前側偏光板18aとしているため、第1の実施例のものよりもさらに装置全体の厚さを薄くするとともに、製造コストを低減することができる。
【0100】
また、この実施例の液晶表示装置は、タッチ入力パネル20の前面シートを前側偏光板18aとしたものであるが、この前面シートとして、前記偏光板18aに拡散板を積層して光拡散性をもたせたものを用いれば、タッチ入力パネル20を透過して前面に出射する光が前記偏光板18aにより拡散されるため、反射手段が鏡面反射板19であっても、外景の映り込みを生じることはない。
【0101】
さらに、上記実施例においても、タッチ入力パネル20の後面と液晶表示素子10との間にプリズムシート27を設けているため、外光を利用するときも光源28からの光を利用するときも正面輝度の高い表示を得ることができるとともに、タッチ入力パネル20の前面で図3に破線矢印で示したように反射される外光の表面反射による表示コントラストの低下もほとんどない。
【0102】
図4はこの発明の第4の実施例による液晶表示装置の断面図であり、図において左側が画面の上縁側、右側が画面の下縁側である。
この実施例の液晶表示装置は、液晶表示素子10の前面側に、光散乱性を有する導光板31を用いたタッチ入力パネル30を配置したものであり、その他の構成は上述した第1の実施例と同じである。
【0103】
この実施例で用いたタッチ入力パネル30は、タッチ操作により電極同士が接触する複数のタッチ入力部をマトリックス状に配列した接触型のものであり、前面からの入射光と端面からの入射光とをそれぞれ後面に出射し前記後面からの入射光を前面に出射する導光板31と、この導光板31の前面に対して間隙を存して対向する前面シート32と、前記導光板31の前面と前面シート32の後面(導光板31との対向面)とにそれぞれ設けられた互いに対向する複数の透明電極33,34とからなっている。
【0104】
上記導光板31は、光散乱ポリマーからなる平板状の散乱板であり、その光散乱性により前面からの入射光と端面からの入射光とをそれぞれ後面に出射し前記後面からの入射光を前面に出射する。
【0105】
この導光板31の板厚は、この導光板31を厚さ方向に透過して出射する散乱光の拡散状態が、液晶表示素子10によって表示される画像を充分な鮮明さで視認できる範囲であるように設定されている。
【0106】
すなわち、前記光散乱ポリマーからなる導光板31は、いずれの方向からの入射光に対しても、その入射光を散乱させながら導く導光性をもっているが、その散乱の度合は導光距離に対応するため、この導光板31を厚さ方向に透過して出射する散乱光の拡散状態は、導光板31の板厚を選択することにより任意に設定することができる。
【0107】
また、上記前面シート32は、光拡散性を有しない可撓性透明シートであり、この前面シート32は、前記導光板31の前面側に、それらの間に点在状態で介在させた粒状透明体からなる複数のギャップ材35により導光板31との間隔を規制されて、導光板31の前面と平行に配置されており、周縁部において枠状スペーサ36を介して導光板31に接着されている。
【0108】
また、上記導光板31の前面に設けられた複数の透明電極33は、互いに平行に形成された一方の方向に沿う帯状電極、前面シート32の後面に設けられた複数の透明電極34は、導光板31側の帯状電極33と直交する方向に沿う帯状電極であり、これらの電極33,34が互いに対向する部分がそれぞれ、タッチ操作による前面シート32の撓み変形によりこの前面シート32側の電極34が導光板31側の電極33に接触してオン状態になるタッチ入力部となっている。
【0109】
さらに、この実施例では、上記タッチ入力パネル30の後面に、透過光を液晶表示素子10の前面に垂直な方向に出射する光の輝度が高い輝度分布の光として出射する光学部材として、上述した第1の実施例で用いたものと同じプリズムシート27を設けている。
【0110】
このプリズムシート27は、そのプリズム形成面とは反対側の平坦面を上記タッチ入力パネル30の導光板31の後面に向き合わせ、各プリズム部27aの長さ方向を前記導光板31の一端面と平行にするとともに、各プリズム部27aの垂直な側面を前記端面の方向に向けて、図示しない透明な粘着剤(両面粘着シートでもよい)により導光板31の後面に貼り付けられている。
【0111】
なお、前記導光板31とプリズムシート27を貼り付ける前記粘着剤は、導光板31およびプリズムシート27の両方の屈折率に近い屈折率を有するものが望ましく、このような屈折率の粘着剤を用いれば、導光板31とプリズムシート27の一方から他方への光の透過経路を、両者の界面での光の屈折がほとんどなく、また導光板31とプリズムシート27との界面での反射及び散乱のほとんどない直線的な経路にすることができる。
【0112】
そして、上記タッチ入力パネル30は、その導光板31の一端面、つまり前記プリズムシート27の各プリズム部27aの垂直な側面を向けた方向の端面を、外光の主な取り込み方向(画面の上縁側)に向けて液晶表示素子10の前面側に配置されており、このタッチ入力パネル30の側方に、前記導光板31の端面に対向させて、第1の実施例で用いたものと同じ光源28が配置されている。
【0113】
この液晶表示装置の表示動作を説明すると、光源28からの光を利用するときは、この光源28からの光が図4に矢線L1で示すようにタッチ入力パネル30の導光板31にその端面から取り込まれてこの導光板31内を散乱を繰り返しながら導かれ、導光板21の後面に出射して液晶表示素子10に入射する。
【0114】
この場合、前記導光板31内を導かれる光は様々な方向に散乱するが、前記導光板31の前面とその前面側に配置された上記前面シート32との間の間隙が空気層となっているため、導光板31の前面に向かう散乱光は、そのほとんどが導光板31の前面(透明電極33が形成されている部分ではこの電極33の前面)と前記空気層との界面で全反射されるため、導光板31内を導かれた光のほとんどが導光板31の後面にその全域から出射する。
【0115】
前記導光板31の後面に出射した散乱光は、プリズムシート27に入射してその各プリズム部27aにより屈折され、液晶表示素子10の前面に垂直な方向に対する角度が小さくなった方向の光、つまり、垂直方向に出射する光の輝度が高い輝度分布の光となって液晶表示素子10に入射する。
【0116】
この液晶表示素子10に入射した光は、前側偏光板18aによりその吸収軸に沿った偏光成分の光を吸収されて透過軸に沿った偏光板成分の直線偏光光となり、その光が液晶セル11を透過する過程でカラーフィルタ14R,14G,14bBによりその吸収波長域の光吸収されて赤、緑、青に着色するとともに、液晶層17の複屈折性に応じて偏光状態を変え、その光のうちの後側偏光板18bの透過軸に沿った偏光成分の光がこの後側偏光板18bを透過して画像光となる。
【0117】
この画像光は、反射板19で反射され、前記液晶表示素子10を透過してその前面に出射する。そして、この光は、プリズムシート27によりさらに垂直方向に近くなる方向に屈折され、垂直方向に出射する光の輝度がより高くなった輝度分布の光となってタッチ入力パネル20に入射し、その導光板31により散乱されて、拡散光となって表示装置の前面に出射する。
【0118】
また、外光を利用するときは、液晶表示装置にその前面から図4に矢線L2で示すように入射する外光が、タッチ入力パネル30をその厚さ方向に透過し、さらにプリズムシート27を透過して液晶表示素子10に入射する。
【0119】
このときも、上記タッチ入力パネル30にその前面から入射した外光は、このタッチ入力パネル20の導光板31により散乱されてその裏面に出射するが、その光は、プリズムシート27により屈折され、液晶表示素子10の前面に垂直な方向に出射する光の輝度が高い輝度分布の光となって液晶表示素子10に入射する。
【0120】
この後は、上述した光源28からの光を利用するときと同様であり、液晶表示素子10に入射した光は、前側偏光板18aを透過して液晶セル11に入射し、この液晶セル11の後面に出射した光のうちの後側偏光板18bの透過軸に沿った偏光成分の光がこの後側偏光板18bを透過して画像光となる。
【0121】
この画像光は、反射板19で反射され、前記液晶表示素子10を透過してその前面に出射する。そして、この光は、プリズムシート27によりさらに垂直方向に近くなる方向に屈折され、垂直方向に出射する光の輝度がより高くなった輝度分布の光となってタッチ入力パネル20に入射し、その導光板31により散乱されて、拡散光となって表示装置の前面に出射する。
【0122】
すなわち、この実施例の液晶表示装置も、外光を利用するときも光源28からの光を利用するときも反射型表示を行なうものであり、したがって、液晶表示素子10に備えさせる反射板19は入射光を高い反射の度合で反射させるものでよく、したがって、外光を利用して表示するときも、光源28からの光を利用して表示するときも、充分に明るい表示を得ることができる。
【0123】
また、この実施例の液晶表示装置は、上記タッチ入力パネル30の導光板31を、光拡散ポリマーからなる散乱板とし、その散乱性により前面からの入射光と端面からの入射光とをそれぞれ後面に出射し前記後面からの入射光を前面に出射させるようにしているため、タッチ入力パネル30を透過して前面に出射する光を前記導光板31により散乱させ、拡散光として表示装置の前面に出射させることができ、したがって、反射手段が表面反射板19であっても、外景の映り込みを生じることはない。
【0124】
なお、前記導光板31の光散乱性は、上述したように、導光板31を厚さ方向に透過して出射する散乱光の拡散状態が、液晶表示素子10によって表示される画像を充分な鮮明さで視認できる範囲であるように設定されているため、液晶表示装置の前面に出射する光が拡散されても、ぼけが極く少ない良好な画質の画像が観察される。
【0125】
さらに、上記実施例においても、タッチ入力パネル30の後面と液晶表示素子10との間にプリズムシート27を設けているため、外光を利用するときも光源28からの光を利用するときも正面輝度の高い表示を得ることができるとともに、タッチ入力パネル30の前面で図4に破線矢印で示したように反射される外光の表面反射による表示コントラストの低下もほとんどない。
【0126】
なお、上記第4の実施例の液晶表示装置は、液晶表示素子10として、液晶セル11の前面側と後面側にそれぞれ偏光板18a,18bを配置するとともに、後側偏光板18bの背後に反射板19を配置したものを用いたが、この液晶表示素子10は、その後面側(後面側基板11bの内面または外面)に反射手段を備え、前面側だけに偏光板18aを配置したものでもよい。
【0127】
さらに、前記液晶表示素子10は、前側偏光板18aを備えず、液晶セル11の後面側に偏光板18bと反射板19を配置した構成ものでもよく、その場合は、タッチ入力パネル30の前面シート32を前側偏光板18aとすればよい。
【0128】
また、上述した第1〜第4の実施例で用いたタッチ入力パネル20,30は、タッチ操作により電極同士が接触するタッチ入力部をマトリックス状に配列した接触型のものであるが、このタッチ入力パネルは、タッチ操作により電極間の容量値が変化するタッチ入力部をマトリックス状に配列した静電容量型のものであってもよい。
【0129】
さらに、上記第1〜第4の実施例では、透過光を液晶表示素子10の前面に垂直な方向に出射する光の輝度が高い輝度分布の光として出射するための光学部材としてプリズムシート27を用いたが、この光学部材は、例えばシリンドリカルレンズからなる複数の集光レンズ部をその幅方向に連続させて互いに平行に形成したレンズシートや、板面に垂直で特定の方向に沿った面に対して所定角度以上傾いた角度範囲の入射角で入射した光に対して散乱性を示し、前記所定角度より小さい角度範囲の入射角で入射した光に対してはほとんど散乱性を示さない指向散乱性を有する散乱シートを用いてもよい。
【0130】
なお、前記光学部材は、タッチ入力パネル20の後面と液晶表示素子10の反射手段との間であれば、液晶セル11と表側偏光板18aとの間、液晶セル11と後側偏光板18bとの間、または後側偏光板18bと反射手段との間に配置してもよく、また、表示の正面輝度をあまり問題にしないときは、前記光学部材を省略してもよい。
【0131】
また、上記各実施例の液晶表示装置では、タッチ入力パネル20,30の側方に配置する光源28として、直管状の蛍光ランプ28aを用いるものを使用しているが、光源は、例えば複数のLED(発光ダイオード)を整列させたLEDアレイ等を用いるものでもよい。
【0132】
さらに、上記各実施例で用いた液晶表示素子10は、アクティブマトリックス方式のものであるが、この液晶表示素子10は単純マトリックス方式のものであってもよく、さらにこの発明は、TN方式のものに限らず、液晶表示素子の液晶分子を180°〜270°のツイスト角でツイスト配向させたSTN(スーパーツィステッドネマティック)方式の液晶表示装置や、液晶の複屈折効果を利用してカラーフィルタを用いずに着色した表示を得る複屈折効果方式の液晶表示装置などにも適用することができる。
【0133】
【発明の効果】
この発明の液晶表示装置は、後面側に高反射率の反射手段を備えた液晶表示素子の前面側に、互いに傾斜させて対峙する平坦な前面および後面と、これらの2つの面と交差する端面とを有し、前面からの入射光と前記端面からの入射光とをそれぞれ後面に出射し前記後面からの入射光を前面に出射する導光板と、この導光板の前面に対向する均一な厚さの透明な前面シートと、前記導光板の前面と前記前面シートの後面とにそれぞれ設けられた互いに対向する透明電極とからなり、前面からの入射光と端面からの入射光とをそれぞれ後面に出射して前記液晶表示素子に入射させるとともに前記後面に入射する前記液晶表示素子からの出射光を前面に出射する導光性を有するタッチ入力パネルを配置し、このタッチ入力パネルの前記端面に対向させて光源を配置したものであるから、外光を利用する表示と光源からの光を利用する表示との両方を明るくすることができ、しかも、前面にタッチ入力パネルを備えたものでありながら、薄型化をはかるとともに製造コストも低減することができる。
【0134】
この発明の液晶表示装置において、前記タッチパネルは、互いに傾斜させて対峙する平坦な前面および後面を備えた導光板と、均一な厚さの透明な前面シートとにより構成するのが好ましく、このような構成とすれば、均一な明るい表示が得られる。
【0135】
また、前記タッチ入力パネルの導光板に透明板を用いる場合、前記タッチ入力パネルの前面シートを光拡散性を有するものとすれば、上記反射手段として反射性に優れた鏡面反射体を用いても、外景の映り込みを生じることはない。
【0136】
また、前記タッチ入力パネルの導光板に、光散乱性を有し、その散乱性により前面からの入射光と端面からの入射光とをそれぞれ後面に出射し前記後面からの入射光を前面に出射する散乱板を用いれば、前記外景の映り込みを防ぐことができる。
【0137】
さらに、この発明の液晶表示装置において、前記タッチ入力パネルの後面と前記反射手段との間に、透過光を前記液晶表示素子の前面に垂直な方向に出射する光の輝度が高い輝度分布の光として出射する光学部材を設ければ、正面輝度の高い表示を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の第1の実施例による液晶表示装置の断面図。
【図2】この発明の第2の実施例による液晶表示装置の断面図。
【図3】この発明の第3の実施例による液晶表示装置の断面図。
【図4】この発明の第4の実施例による液晶表示装置の断面図。
【符号の説明】
10…液晶表示素子
11…液晶セル
12,13…透明電極
12a…反射電極
17…液晶層
18a…前側偏光板
18b…後側偏光板
19…反射板
20…タッチ入力パネル
21…導光板(透明板)
22…表面シート(拡散板)
23,24…透明電極
27…プリズムシート(光学部材)
28…光源
30…タッチ入力パネル
31…導光板(散乱板)
32…表面シート
33,34…透明電極[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a liquid crystal display device that performs both a display using external light and a display using light from a light source, and includes a touch input panel on the front surface.
[0002]
[Prior art]
As a liquid crystal display device, there is a so-called two-way display type that performs both a display using external light such as natural light and indoor illumination light and a display using light from a light source provided in the display device.
[0003]
As the two-way display type liquid crystal display device, there is a conventional one in which a transflective plate is provided on the rear side of the liquid crystal display element, and a backlight is disposed behind the transflective plate. In general, a light guide plate that emits incident light from an end face to the front surface and a light source such as a fluorescent lamp disposed so as to face the end face of the light guide plate is used.
[0004]
This liquid crystal display device performs reflective display that uses external light when sufficient external light is obtained, and turns on the backlight when sufficient external light is not obtained. In the reflective display using external light, the light reflected from the transflective plate out of the external light incident from the front surface of the liquid crystal display element is transmitted again through the liquid crystal display element. To exit. In a transmissive display that uses light from a backlight, light that has passed through a semi-transmissive reflection plate out of light from the backlight becomes incident light on the liquid crystal display element, and the light is transmitted through the liquid crystal display element. The light is emitted to the front surface.
[0005]
Some of the two-way display type liquid crystal display devices have a screen as a touch input surface. In this type of liquid crystal display device, a transparent touch input panel is disposed on the front side of the liquid crystal display element. ing.
[0006]
The touch input panel includes a plurality of touch input units that are turned on by a touch operation, arranged in a matrix, a transparent substrate, a transparent front sheet facing the front surface of the substrate, and a front surface of the substrate. And transparent electrodes facing each other provided on the rear surface of the front sheet.
[0007]
The touch input panel includes a touch type in which electrodes are contacted by touch operation and arranged in a matrix, and a touch input unit in which the capacitance value between the electrodes is changed in a matrix by touch operation. Some are of the electrostatic capacitance type arranged.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional two-way display type liquid crystal display device has low light use efficiency in both display using external light and display using light from the backlight, and therefore uses external light. There is a problem that the display is dark both when the light from the backlight is used.
[0009]
This is because the transflective plate reflects and transmits incident light at a reflectance / transmittance according to its characteristics. Therefore, in a reflective display using external light, the front polarizing plate, the liquid crystal display element, and the rear Of the light that passes through the side polarizing plate in order and enters the transflective plate, an amount of light corresponding to the transmissivity of the transflective plate is transmitted to the rear side to become loss light, and the backlight light This is because, in the transmissive display using the light, an amount of light corresponding to the reflectance of the transflective plate out of the light from the backlight is reflected by the transflective plate and becomes lost light.
[0010]
Further, the conventional two-way display type liquid crystal display device having the touch input panel described above includes a transflective plate and a backlight arranged on the rear surface side of the liquid crystal display element, and the touch input panel on the front side of the liquid crystal display element. Therefore, there is a problem that the display device becomes thick and the manufacturing cost becomes high.
[0011]
The present invention is a two-way display type that performs both a display using external light and a display using light from a light source. The touch input panel is provided on the front surface, and both external light and light from the light source are provided. A high-efficiency liquid crystal display device that can brighten both a display using external light and a display using light from a light source, and can reduce the manufacturing cost while reducing the thickness. Is intended to provide.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
The liquid crystal display device of the present invention is provided on the front side of a liquid crystal display element having a high reflectance reflecting means on the rear side.It has a flat front surface and a rear surface that are inclined to face each other, and an end surface that intersects these two surfaces, and emits incident light from the front surface and incident light from the end surface to the rear surface, respectively, from the rear surface. A light guide plate that emits incident light to the front surface, a transparent front sheet having a uniform thickness that faces the front surface of the light guide plate, and a front surface of the light guide plate and a rear surface of the front sheet that face each other. Consisting of a transparent electrode,Incident light from the front surface and incident light from the end surface are emitted to the rear surface and incident on the liquid crystal display element, and the light emitted from the liquid crystal display element incident on the rear surface is guided to the front surface. A touch input panel is arranged, and a light source is arranged to face the end face of the touch input panel.
[0013]
This liquid crystal display device is of a two-way display type that performs both a display using external light and a display using light from a light source. When using external light, the liquid crystal display device is placed on the front surface of the liquid crystal display element. External light incident on the touch panel arranged from the front surface is transmitted through the touch panel and emitted to the rear surface, and the light enters the liquid crystal display element and is reflected by the reflecting means on the rear surface side to be front of the liquid crystal display element. Is incident on the touch panel from its rear surface, passes through the touch panel, and exits to the front surface of the display device.
[0014]
Further, when using light from the light source, light from the light source is taken into the touch panel from its end face, guided by the touch panel and emitted to the rear face, and the light enters the liquid crystal display element and The light is reflected by the reflecting means and emitted to the front surface of the liquid crystal display element, is incident on the touch panel from its rear surface, passes through the touch panel, and is emitted to the front surface of the display device.
[0015]
That is, this liquid crystal display device performs reflective display both when using external light and when using light from a light source. Therefore, the reflecting means reflects incident light with high reflectance. It's okay.
[0016]
For this reason, according to this liquid crystal display device, both external light and light from the light source can be used with high efficiency. Therefore, even when displaying using external light, display using the light from the light source is performed. In this case, a sufficiently bright display can be obtained.
[0017]
Moreover, this liquid crystal display device has a touch input panel having the above-mentioned light guide property arranged on the front side of the liquid crystal display element, and a light source is arranged facing the end face of the touch input panel. Compared with a conventional liquid crystal display device in which a transflective plate and a backlight are disposed on the rear surface side of the liquid crystal display element and a touch input panel is disposed on the front surface side, the thickness of the entire display device can be reduced. At the same time, the manufacturing cost can be reduced.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The liquid crystal display device according to the present invention emits incident light from the front surface and incident light from the end surface to the front surface side of the liquid crystal display element having a high-reflectance reflecting means on the rear surface side, respectively. A touch input panel having a light guide property for emitting light emitted from the liquid crystal display element that enters the device and incident on the rear surface to the front surface is disposed, and a light source is disposed to face the end surface of the touch input panel. As a result, both the display using external light and the display using light from the light source are brightened, and the thickness is reduced and the manufacturing cost is reduced.
[0019]
In the liquid crystal display device of the present invention, the touch input panel includes, for example, a light guide plate that emits incident light from the front surface and incident light from the end surface to the rear surface, and emits incident light from the rear surface to the front surface, The transparent front sheet facing the front surface of the light guide plate, and the transparent electrodes facing each other provided respectively on the front surface of the light guide plate and the rear surface of the front sheet, and with such a configuration, The touch input panel can have the above-described light guiding property.
[0020]
The light guide plate of the touch input panel may be a transparent plate. When a light guide plate made of this transparent plate is used, it is desirable that the front sheet of the touch input panel has light diffusibility. In this way, even when a specular reflector having excellent reflectivity is used as the reflecting means, the outside scene such as the face of the display observer and the object behind it can be reflected on the reflecting surface of the reflecting means. There is no reflection.
[0021]
In addition, the light guide plate of the touch input panel has light scattering properties. Due to the scattering properties, incident light from the front surface and incident light from the end surface are emitted to the rear surface, and incident light from the rear surface is emitted to the front surface. If the light guide plate made of this scattering plate is used, the reflection of the outside scene can be prevented.
[0022]
Furthermore, in the liquid crystal display device according to the present invention, between the rear surface of the touch input panel and the reflecting means, the transmitted light has a luminance distribution in which the luminance of the emitted light in the direction perpendicular to the front surface of the liquid crystal display element is high. It is desirable to provide an optical member that emits light, and in this way, a display with high front luminance can be obtained.
[0023]
【Example】
FIG. 1 is a sectional view of a liquid crystal display device according to a first embodiment of the present invention, in which the left side is the upper edge side of the screen and the right side is the lower edge side of the screen.
The liquid crystal display device includes a liquid
[0024]
The liquid
[0025]
The
[0026]
Although not shown in the figure, active elements made of TFTs (thin film transistors) are provided on the inner surface of the
[0027]
On the other hand, on the inner surface of the
[0028]
The pair of
[0029]
The molecules of the liquid crystal of the
[0030]
The
[0031]
On the other hand, the
[0032]
The
[0033]
The
[0034]
The
[0035]
The
[0036]
The plurality of
[0037]
Further, in this embodiment, the
[0038]
The
[0039]
Note that the arrangement pitch of the
[0040]
The
[0041]
The
[0042]
As described above, if the refractive indexes of the
[0043]
The
[0044]
That is, when using external light, the two-way display type liquid crystal display device is mainly exposed from the direction inclined to the upper edge side of the screen with respect to the direction perpendicular to the screen, like the normal reflection type liquid crystal display device. Since the screen is used in a direction in which bright external light is obtained so as to capture light, in this embodiment, the
[0045]
The
[0046]
Further, the
[0047]
The
[0048]
This liquid crystal display device is of a two-way display type that performs both a display using outside light and a display using light from the
[0049]
First, a display using light from the
[0050]
In this case, light from the
[0051]
Of the light incident from the light source light capturing end surface, the light traveling toward the rear surface of the
[0052]
As described above, the
[0053]
The light incident on the inclined surface of the
[0054]
The light incident on the liquid
[0055]
The light that has entered the
[0056]
The light transmitted through the
[0057]
Then, the light emitted to the front surface of the liquid
[0058]
Next, display using external light will be described. At this time, external light incident on the liquid crystal display device from the front as indicated by an arrow L2 in FIG. 1 causes the
[0059]
In this case, the external light incident on the
[0060]
After this, it is the same as when using the light from the
[0061]
Then, the light emitted to the front surface of the liquid
[0062]
That is, the liquid crystal display device performs reflective display both when using outside light and when using light from the
[0063]
For this reason, according to this liquid crystal display device, both external light and light from the
[0064]
In addition, the liquid crystal display device emits incident light from the front surface and incident light from the end surface to the rear surface of the liquid
[0065]
In the above embodiment, the
[0066]
Further, in the above embodiment, since the
[0067]
The light diffusibility of the
[0068]
Furthermore, in the above-described embodiment, between the rear surface of the
[0069]
Further, in the liquid crystal display device, since the emitted light is light having a high luminance distribution in the vertical direction, the display contrast is reduced due to reflection of external light on the front surface of the touch input panel 20 (front surface of the front sheet 22). There is almost no.
[0070]
That is, since external light is incident mainly from a direction inclined to the upper edge side of the screen with respect to a direction perpendicular to the screen, most of the external light reflected on the front surface of the front
[0071]
The display image of the liquid crystal display device is observed from the front direction with respect to the screen, that is, near the direction perpendicular to the front surface of the liquid
[0072]
Further, the liquid crystal display device performs a reflective display both when using outside light and when using light from the
[0073]
That is, in the conventional two-way display type liquid crystal display device, the display using the outside light is the reflection type display, the display using the backlight light is the transmission type display, and the reflection type display using the outside light is used. In this case, incident light from the front side is transmitted through the liquid crystal display device and reflected, and the light is transmitted again through the liquid crystal display device and emitted to the front side, whereas transmission using the light of the backlight is used. In the type display, incident light from the rear side is transmitted through the liquid crystal display device and emitted to the front side, so that the display color difference caused by the difference in the light transmission path between the reflection type display and the transmission type display is compensated. Thus, it is necessary to design a liquid crystal display device.
[0074]
In this respect, in the liquid crystal display device of the above embodiment, both the display using the external light and the display using the light from the
[0075]
FIG. 2 is a sectional view of a liquid crystal display device according to a second embodiment of the present invention, in which the left side is the upper edge side of the screen and the right side is the lower edge side of the screen.
In the liquid crystal display device of this embodiment, the liquid
[0076]
In this embodiment, an electrode (in this case, a pixel electrode) provided on the inner surface of the
[0077]
In this liquid crystal display device, the liquid crystal passes through the
[0078]
Then, the light emitted to the front surface of the liquid
[0079]
That is, the liquid crystal display device of this embodiment also performs a reflective display both when using external light and when using light from the
[0080]
In addition, in this embodiment, the liquid
[0081]
Further, in the liquid crystal display device of this embodiment, the same
[0082]
Also in this embodiment, since the light transmitted through the
[0083]
Further, in the above-described embodiment, the
[0084]
In the second embodiment, the electrode provided on the inner surface of the
[0085]
In the first and second embodiments described above, the
[0086]
Further, the reflection of the outside scene can also be prevented by providing the reflecting
[0087]
FIG. 3 is a sectional view of a liquid crystal display device according to a third embodiment of the present invention, in which the left side is the upper edge side of the screen and the right side is the lower edge side of the screen.
The liquid crystal display device of this embodiment includes two
[0088]
In this embodiment, the front sheet of the
[0089]
In the liquid crystal display device of this embodiment, since the front
[0090]
Therefore, when using the light from the
[0091]
Then, this light is absorbed by the rear
[0092]
At this time, since the light incident on the
[0093]
Then, the light emitted to the front surface of the liquid
[0094]
When using external light, as shown by the arrow L2 in FIG. 3, incident external light is polarized light along the absorption axis by the front
[0095]
For this reason, when using external light, the light incident on the liquid
[0096]
Then, the image light is reflected by the
[0097]
That is, the liquid crystal display device of this embodiment also performs a reflective display when using outside light and using light from the
[0098]
Moreover, in this embodiment, the liquid
[0099]
Further, in the liquid crystal display device of this embodiment, the
[0100]
In the liquid crystal display device of this embodiment, the front sheet of the
[0101]
Further, in the above-described embodiment, the
[0102]
FIG. 4 is a sectional view of a liquid crystal display device according to a fourth embodiment of the present invention, in which the left side is the upper edge side of the screen and the right side is the lower edge side of the screen.
In the liquid crystal display device of this embodiment, the
[0103]
The
[0104]
The
[0105]
The plate thickness of the
[0106]
That is, the
[0107]
Further, the
[0108]
Further, the plurality of
[0109]
Further, in this embodiment, the optical member that emits transmitted light as light having a high luminance distribution on the rear surface of the
[0110]
The
[0111]
The adhesive for attaching the
[0112]
The
[0113]
The display operation of the liquid crystal display device will be described. When light from the
[0114]
In this case, the light guided in the
[0115]
The scattered light emitted to the rear surface of the
[0116]
The light incident on the liquid
[0117]
The image light is reflected by the
[0118]
When using external light, the external light incident on the liquid crystal display device from the front side as indicated by an arrow L2 in FIG. 4 is transmitted through the
[0119]
Also at this time, the external light incident on the
[0120]
After this, it is the same as when using the light from the
[0121]
The image light is reflected by the
[0122]
That is, the liquid crystal display device of this embodiment also performs a reflective display when using outside light and using light from the
[0123]
Further, in the liquid crystal display device of this embodiment, the
[0124]
As described above, the light scattering property of the
[0125]
Further, in the above-described embodiment, the
[0126]
In the liquid crystal display device of the fourth embodiment, as the liquid
[0127]
Further, the liquid
[0128]
In addition, the
[0129]
Further, in the first to fourth embodiments, the
[0130]
In addition, if the said optical member is between the rear surface of the
[0131]
In the liquid crystal display device of each of the above embodiments, a
[0132]
Further, the liquid
[0133]
【The invention's effect】
The liquid crystal display device of the present invention is provided on the front side of a liquid crystal display element having a high reflectance reflecting means on the rear side.It has a flat front surface and a rear surface that are inclined to face each other, and an end surface that intersects these two surfaces, and emits incident light from the front surface and incident light from the end surface to the rear surface, respectively, from the rear surface. A light guide plate that emits incident light to the front surface, a transparent front sheet having a uniform thickness that faces the front surface of the light guide plate, and a front surface of the light guide plate and a rear surface of the front sheet that face each other. Consisting of a transparent electrode,Incident light from the front surface and incident light from the end surface are emitted to the rear surface and incident on the liquid crystal display element, and the light emitted from the liquid crystal display element incident on the rear surface is guided to the front surface. Since the touch input panel is arranged and the light source is arranged to face the end face of the touch input panel, it is possible to brighten both the display using the external light and the display using the light from the light source. In addition, while being provided with a touch input panel on the front surface, it is possible to reduce the thickness and reduce the manufacturing cost.
[0134]
In the liquid crystal display device of the present invention,The touch panel is preferably composed of a light guide plate having a flat front surface and a rear surface that are inclined to face each other, and a transparent front sheet having a uniform thickness. A display is obtained.
[0135]
Further, when a transparent plate is used for the light guide plate of the touch input panel, if the front sheet of the touch input panel has light diffusibility, a specular reflector having excellent reflectivity may be used as the reflecting means. , No reflection of the outside scene.
[0136]
In addition, the light guide plate of the touch input panel has a light scattering property. Due to the scattering property, incident light from the front surface and incident light from the end surface are emitted to the rear surface, and incident light from the rear surface is emitted to the front surface. If the scattering plate is used, the reflection of the outside scene can be prevented.
[0137]
Furthermore, in the liquid crystal display device according to the present invention, light having a luminance distribution in which transmitted light is emitted in a direction perpendicular to the front surface of the liquid crystal display element between the rear surface of the touch input panel and the reflecting means. If an optical member that emits as is provided, a display with high front luminance can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a liquid crystal display device according to a first embodiment of the invention.
FIG. 2 is a sectional view of a liquid crystal display device according to a second embodiment of the invention.
FIG. 3 is a cross-sectional view of a liquid crystal display device according to a third embodiment of the invention.
FIG. 4 is a sectional view of a liquid crystal display device according to a fourth embodiment of the invention.
[Explanation of symbols]
10 ... Liquid crystal display element
11 ... Liquid crystal cell
12, 13 ... Transparent electrode
12a ... reflective electrode
17 ... Liquid crystal layer
18a: Front polarizing plate
18b: Rear polarizing plate
19 ... Reflector
20 ... Touch input panel
21 ... Light guide plate (transparent plate)
22 ... Surface sheet (diffusion plate)
23, 24 ... Transparent electrodes
27 ... Prism sheet (optical member)
28 ... Light source
30 ... Touch input panel
31 ... Light guide plate (scattering plate)
32 ... surface sheet
33, 34 ... Transparent electrodes
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