JPWO2009113330A1 - エリアセンサ、およびエリアセンサ付き表示装置 - Google Patents

Abstract

本発明の液晶表示装置（１００）（表示装置）は、アクティブマトリクス基板（２１）と対向基板（２２）との間に液晶層（２３）が配置されている液晶パネル（２０）を備えている。液晶表示装置（１００）は、パネル表面（１００ａ）（検出対象面）上の画像を検知することで、外部からの入力位置を検出するエリアセンサ機能を有している。液晶表示装置（１００）は、受光した光の強度を検知する光センサ素子（３０）を複数個有し、各光センサ素子がパネル表面上の画像を検知することで外部からの入力位置を検出する液晶パネル（２０）（位置検出部）と、パネル表面（１００ａ）に対して圧力を加えると、光の反射率が変化する反射率変更部（４５）とを備えている。

Description

本発明は、光センサ素子を備え、外部からの入力位置を検出するエリアセンサ、および、このようなエリアセンサを内蔵した表示装置に関するものである。

液晶表示装置などの表示装置の中には、入力用のペンでパネル表面を触れると、その触れた位置を検出することのできるタッチパネル（エリアセンサ）機能を備えたタッチパネル一体型の表示装置が開発されている。

従来のタッチパネル一体型表示装置は、抵抗膜方式（押されると上の導電性基板と下の導電性基板とが接触することによって入力位置を検知する方式）や、静電容量式（触った場所の容量変化を検知することによって入力位置を検知する方式）のものが主流となっている。

ところで、近年、フォトダイオードやフォトトランジスタなどの光センサ素子が画像表示領域内の画素毎に（あるいは複数の画素単位で）備えられた液晶表示装置の開発が進んでいる（例えば、特許文献１参照）。このように、画素ごとに光センサ素子を内蔵することで、エリアセンサとしての機能（具体的には、スキャナ機能、タッチパネル機能など）を通常の液晶表示装置で実現することが可能となる。つまり、上記光センサ素子がエリアセンサとしての機能を果たすことで、タッチパネル（またはスキャナ）一体型の表示装置を実現することができる。
日本国公開特許公報「特開２００６−１８２１９号公報（公開日：２００６年１月１９日）」 日本国公開特許公報「特開２００１−６７１８０号公報（公開日：２００１年３月１６日）」

上記のような光センサ素子を備えた液晶表示装置を、タッチパネル機能を有する表示装置として利用する場合、表示パネル上に映し出されるペンあるいは指を光センサ素子が画像として捉え、ペン先あるいは指先の位置を検知して位置検出を行う。

このようなタッチパネル機能付きの表示装置に対して指またはペンでタッチパネル入力を行う場合、指やペン先がパネル表面に接触した場合としていない場合との間で、液晶表示装置に内蔵された光センサ素子が受光する光量は大きく変化することはない。そのため、指や入力ペンが表示パネルにタッチした場合と、タッチしていない場合との間の識別を明確に行うことが困難である。

このようなタッチ、非タッチの識別が困難であるという問題は、表示装置に内蔵されたエリアセンサに限らず、光センサ素子を用いたエリアセンサ（例えば、特許文献２に記載された光学式ポインティング入力装置など）においても発生する。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、指や入力ペンがパネル表面にタッチした場合と、タッチしていない場合との間の識別を明確に行うことが可能なエリアセンサおよびエリアセンサ付き表示装置を提供することを目的とする。

本発明にかかるエリアセンサは、上記の課題を解決するために、検出対象面上の画像を検知することで、外部からの入力位置を検出するエリアセンサであって、受光した光の強度を検知する光センサ素子が複数個備えられており、各光センサ素子が検出対象面上の画像を検知することで入力位置を検出する位置検出部と、上記検出対象面に対して圧力を加えると、光の反射率が変化する反射率変更部とを備えていることを特徴としている。

上記の構成によれば、反射率変更部が設けられていることによって、検出対象面に圧力がかかっている場合とかかっていない場合との間で、位置検出部に対して背面側（位置検出部の検出対象面とは反対側）から入射した光の反射率を変化させることができる。そのため、指や入力ペンなどが検出対象面にタッチした場合と、タッチしていない場合との間の識別を明確に行うことができる。

本発明のエリアセンサにおいて、上記反射率変更部は、圧力を加えることで反射率の低下するものであってもよい。

上記の構成によれば、検出対象面に指や入力ペンなどが接触して圧力がかかると、接触位置の反射率が低下することによって、対応する箇所に設けられた光センサ素子では他の場所に配置された光センサ素子と比較して、反射される光量が減少することになる。そのため、圧力が付加された箇所では、他の箇所と比較して暗い画像として検出される。これにより、検出対象面に指や入力ペンがタッチしたか、タッチしていないかの識別を確実に行うことができる。

本発明のエリアセンサにおいて、上記反射率変更部は、弾性フィルムと平板状の透明基板とを積層して形成されていてもよい。

上記の構成によれば、圧力を加えることで反射率の低下する反射率変更部を実現することができる。上記弾性フィルムとしては、シリコンゴム等で形成されたフィルムを挙げることができる。上記透明基板は、光を透過する硬質基板であればその材料は特に限定されないが、具体的な材料としては、アクリル、ダイヤモンド、石英などが挙げられる。

本発明のエリアセンサにおいて、上記弾性フィルムには、上記透明基板との接触面に凹凸が形成されていてもよい。

上記の構成によれば、検出対象面に圧力が加えられていない場合には、弾性フィルムと透明基板との間に空気層が形成され、透明基板と空気層との界面、および空気層と弾性フィルムとの界面での界面反射による光の反射が起こるため、光の反射率を向上させることができる。一方、検出対象面に圧力が加えられた場合には、弾性フィルムと透明基板とが密着することによって界面が減少することにより、光の反射率を低下させることができる。

さらに、接触面に凹凸が形成されていることで、パネル表面に圧力が加えられていない場合には、界面反射の向上に加えて、反射率変更部における光の反射率をより向上させることができる。一方、接触面に凹凸が形成されていることで、パネル表面に圧力が加えられた場合には、界面反射の低下に加え、反射率変更部における光の反射率をより低下させることができる。

また、接触面に凹凸が形成されていれば、指や入力ペンなどで検出対象面に圧力が加えられて弾性フィルムと透明基板とが接触した場合に、部分的に空気層が形成されるので、圧力が解除されたときの弾性フィルムと透明基板との剥離性を向上させることができる。これにより、エリアセンサへの入力が終わった後に、弾性フィルムと透明基板とが貼り付いた状態のまま元に戻らないということを防ぐことができる。

本発明のエリアセンサにおいて、上記弾性フィルムには、上記透明基板との接触面とは反対側の面に凹凸が形成されていてもよい。

上記の構成によれば、圧力を加えることで反射率の低下する反射率変更部を実現することができる。

本発明のエリアセンサは、上記位置検出部に対して背面から光を照射する発光部をさらに備えていてもよい。

上記の構成において、発光部が位置検出部に対して背面から光を照射するとは、位置検出部の検出対象面とは反対側から光を照射することを意味する。上記の構成によれば、検出対象面に圧力がかかっている場合とかかっていない場合との間で、発光部からの光の反射率を変化させることができる。

また、本発明にかかる表示装置は、上記の何れかのエリアセンサを備えた表示パネルを有していることを特徴としている。

上記の構成によれば、上記の何れかのエリアセンサを備えていることで、検出対象面に指や入力ペンがタッチしたか、タッチしていないかの識別を確実に行うことのできるエリアセンサ機能付きの表示装置を実現することができる。

上記表示装置が液晶表示装置である場合、バックライトが上記エリアセンサの発光部としての役割を果たす。また、上記表示装置がエレクトロルミネッセンス（ＥＬ）表示装置である場合、ＥＬ層が上記エリアセンサの発光部としての役割を果たす。

また、上記エリアセンサの位置検出部に設けられた光センサ素子は、表示パネルのアクティブマトリクス基板上に形成されたスイッチング素子とモノリシックに形成されていてもよい。

また、本発明にかかる液晶表示装置は、上記の課題を解決するために、アクティブマトリクス基板と対向基板との間に液晶層が配置されている液晶パネルを備え、パネル表面上の画像を検知することで、外部からの入力位置を検出するエリアセンサ機能を有している液晶表示装置において、受光した光の強度を検知する光センサ素子を複数個有し、各光センサ素子がパネル表面上の画像を検知することで外部からの入力位置を検出する位置検出部と、上記パネル表面に対して圧力を加えると、光の反射率が変化する反射率変更部とを備えていることを特徴としている。

上記の構成によれば、反射率変更部が設けられていることによって、パネル表面に圧力がかかっている場合とかかっていない場合との間で、光の反射率を変化させることができる。そのため、指や入力ペンなどがパネル表面にタッチした場合と、タッチしていない場合との間の識別を明確に行うことができる。

本発明の液晶表示装置は、上記液晶パネルに対して光を照射するバックライトをさらに備えており、上記反射率変更部は、上記バックライトからの光の反射率を変化させるものであってもよい。

上記の構成によれば、パネル表面に圧力がかかっている場合とかかっていない場合との間で、バックライトからの光の反射率を変化させることができる。

本発明の液晶表示装置において、上記反射率変更部は、圧力を加えることで反射率の低下するものであってもよい。

上記の構成によれば、パネル表面に指や入力ペンなどが接触して圧力がかかると、接触位置の反射率が低下することによって、対応する箇所に設けられた光センサ素子では他の場所に配置された光センサ素子と比較して、発光部から反射される光量が減少することになる。そのため、圧力が付加された箇所では、他の箇所と比較して暗い画像として検出される。これにより、パネル表面に指や入力ペンがタッチしたか、タッチしていないかの識別を確実に行うことができる。

本発明の液晶表示装置において、上記液晶パネルは、対向して配置された２枚の偏光板の間に設けられており、上記反射率変更部は、画像表示面側に設けられた上記偏光板と、弾性フィルムとを積層して形成され、上記液晶パネルと上記の画像表示面側に設けられた偏光板との間に上記弾性フィルムが配置されていてもよい。

光センサ素子の背面に設けられたバックライトを光源とし、パネル表面上の物体からの反射光によって、パネル表面の画像を検知するような場合には、表示装置が黒表示などの暗い画像を表示している場合には、反射光の光量も落ちるため、光センサの検出感度が低下してしまうという問題が発生する。

上記の構成によれば、画像表示面側の偏光板の内側に弾性フィルムが設けられているため、弾性フィルムに到達するバックライトからの光の量は、液晶パネルに表示される画像の明るさに関係なく同じとなる。つまり、反射率変更部によって反射率が変更されるバックライトからの光の量は、液晶パネルの表示に依存しなくなる。そのため、液晶パネルに表示される画像が黒表示などの暗い画像の場合であっても、光センサ素子が検知する光の量が減少することなく、光センサ素子の感度を維持することができる。

本発明の液晶表示装置において、上記弾性フィルムには、上記偏光板との接触面に凹凸が形成されていてもよい。

上記の構成によれば、パネル表面に圧力が加えられていない場合には、弾性フィルムと偏光板との間に空気層が形成され、偏光板と空気層との界面、および空気層と弾性フィルムとの界面での界面反射による光の反射が起こるため、光の反射率を向上させることができる。一方、パネル表面に圧力が加えられた場合には、弾性フィルムと偏光板とが密着することによって界面が減少することにより、光の反射率を低下させることができる。

さらに、接触面に凹凸が形成されていることで、パネル表面に圧力が加えられていない場合には、界面反射の向上に加えて、反射率変更部における光の反射率をより向上させることができる。一方、接触面に凹凸が形成されていることで、パネル表面に圧力が加えられた場合には、界面反射の低下に加え、反射率変更部における光の反射率をより低下させることができる。

また、接触面に凹凸が形成されていれば、指や入力ペンなどで検出対象面に圧力が加えられて弾性フィルムと偏光板とが接触した場合に、部分的に空気層が形成されるので、圧力が解除されたときの弾性フィルムと偏光板との剥離性を向上させることができる。これにより、エリアセンサへの入力が終わった後に、弾性フィルムと偏光板とが貼り付いた状態のまま元に戻らないということを防ぐことができる。

本発明の液晶表示装置において、上記弾性フィルムには、上記偏光板との接触面とは反対側の面に凹凸が形成されていてもよい。

上記の構成によれば、圧力を加えることで反射率の低下する反射率変更部を実現することができる。

本発明の液晶表示装置において、上記の画像表示面側に設けられた偏光板のさらに画像表示面側には、（（１／２）×ｎ＋１／４）波長板（ここで、ｎは０以上の整数）が設けられていてもよい。

上記の構成によれば、指、入力ペンなどのようなパネル表面に入力を行う物（入力対象物と呼ぶ）からの反射光を低減し、光センサ素子の検出感度が入力対象物の反射率の影響を受けてしまうことを防ぐことができる。また、上記の構成によれば、光センサ素子の配置面上への液晶パネルの表示内容の写り込みを軽減することができる。

本発明の液晶表示装置において、上記（（１／２）×ｎ＋１／４）波長板は、その遅相軸が、上記の画像表示面側に設けられた偏光板の偏光透過軸に対して４５°傾いて配置されていることが好ましい。

上記の構成によれば、指、入力ペンなどのようなパネル表面に入力を行う物（入力対象物と呼ぶ）からの反射光をより大きく低減させることができる。

本発明の他の目的、特徴、および優れた点は、以下に示す記載によって十分分かるであろう。また、本発明の利点は、添付図面を参照した次の説明によって明白になるであろう。

本発明の一実施の形態にかかる液晶表示装置の構成を示す模式図である。 図１に示す液晶表示装置に設けられている反射率変更部の構成の一例を示す断面図である。 図２に示す反射率変更部の一部分を拡大して示す図である。この図は、パネル表面に圧力がかかっていない状態を示すものである。 （ａ）は、図２に示す反射率変更部の一部分を拡大して示す図である。この図は、パネル表面に圧力がかかった状態を示すものである。（ｂ）は、パネル表面に指がタッチしたときに光センサ素子によって検出される画像を示す模式図である。 図１に示す液晶表示装置のパネル表面に指がタッチしたときの光センサ素子の出力を示す模式図である。 （ａ）および（ｂ）は、本発明の反射率変更部の他の例を示す断面図である。（ａ）は、検出対象面に指がタッチしていない状態を示すものであり、（ｂ）は、検出対象面に指がタッチした状態を示すものである。 本発明の液晶表示装置の他の構成例を示す模式図である。 本発明の第２の実施の形態にかかる液晶表示装置の構成を示す断面図である。 図８に示す液晶表示装置に設けられた表側偏光板の透過軸と１／４λ位相差板の遅相軸との位置関係を示す模式図である。 図８に示す液晶表示装置において、１／４λ位相差板を通過した光が入力対象物に反射され、さらに１／４λ位相差板を通過する状態を示す模式図である。 表側偏光板と１／４λ位相差板とが、図９に示す位置関係で配置されていた場合に、図１０に示す各場所における光の偏光状態を示す模式図である。 図８に示す液晶表示装置に設けられた表側偏光板の透過軸と１／４λ位相差板の遅相軸との交差角θと、入力対象物からの反射光の低減効果との関係を示すグラフである。 （ａ）は、１／４λ位相差板が設けられていない液晶表示装置において、液晶パネルから出射された光が、パネル表面で界面反射する様子を示す模式図である。（ｂ）は、図８に示す液晶表示装置において、液晶パネルから出射された光が、パネル表面で界面反射する様子を示す模式図である。（ｃ）は、（ａ）および（ｂ）に示す各場所における光の偏光状態を示す模式図である。 １／４λ位相差板が設けられていない液晶表示装置において、液晶パネルに表示される画像と、エリアセンサが認識するイメージとの関係を示す模式図である。 図８に示す液晶表示装置において、液晶パネルに表示される画像と、エリアセンサが認識するイメージとの関係を示す模式図である。 本発明の一実施の形態にかかるエリアセンサの構成を示す模式図である。 本発明のもう一つの実施の形態にかかるエリアセンサの構成を示す模式図である。 従来のエリアセンサ付き液晶表示装置の構成を示す断面図である。 図１８に示す液晶表示装置のパネル表面に指がタッチしたときの光センサ素子の出力を示す模式図である。

符号の説明

１０ バックライト（発光部）
２０ 液晶パネル（位置検出部）
２１ アクティブマトリクス基板
２２ 対向基板
２３ 液晶層
３０ 光センサ素子
４０ａ 表側偏光板（平板状の透明基板、画像表示面側の偏光板）
４０ｂ 裏側偏光板
４５ 反射率変更部
４６ 反射率変更部
５０ 弾性フィルム
７０ エリアセンサ制御部
８０ エリアセンサ
８０ａ 検出対象面
８２ 発光部
８３ 反射率変更部
８４ 光センサ素子
９０ １／４λ位相差板（１／４波長板）
１００ 液晶表示装置（表示装置）
１００ａ パネル表面（検出対象面）
４００ 液晶表示装置（表示装置）
４００ａ パネル表面（検出対象面）
５００ エリアセンサ
Ｃ 表側偏光板の透過軸
Ｄ １／４λ位相差板の遅相軸

〔実施の形態１〕
本発明の一実施形態について図１〜図５に基づいて説明すると以下の通りである。なお、本発明はこれに限定されるものではない。

本実施の形態では、エリアセンサ機能（具体的には、タッチパネル機能）を備えているタッチパネル一体型の液晶表示装置について説明する。

本実施の形態のタッチパネル一体型液晶表示装置の構成を、図１を参照しながら説明する。図１に示すタッチパネル一体型液晶表示装置１００（単に液晶表示装置１００とも呼ぶ）は、画素毎に設けられた光センサ素子が表示パネルの表面の画像を検知することで入力位置を検出するタッチパネル機能を有している。

図１に示すように、本実施の形態のタッチパネル一体型液晶表示装置１００は、液晶パネル２０（位置検出部）、および、液晶パネル２０の背面側に設けられ該液晶パネルに光を照射するバックライト１０（発光部）を備えている。

液晶パネル２０は、多数の画素がマトリクス状に配列されたアクティブマトリクス基板２１と、これに対向するように配置された対向基板２２とを備えており、さらにこれら２つの基板の間に表示媒体である液晶層２３が挟持された構造を有している。なお、本実施の形態において、液晶パネル２０の表示モードは特に限定されず、ＴＮモード、ＩＰＳモード、ＶＡモードなどのあらゆる表示モードを適用することができる。

また、液晶パネル２０の外側には、液晶パネル２０を挟み込むようにして表側偏光板４０ａおよび裏側偏光板４０ｂがそれぞれ設けられている。

各偏光板４０ａおよび４０ｂは、偏光子としての役割を果たす。例えば、液晶層に封入されている液晶材料が垂直配向型である場合、表側偏光板４０ａの偏光方向と裏側偏光板４０ｂの偏光方向とを、互いにクロスニコルの関係になるように配置することで、ノーマリーブラックモードの液晶表示装置を実現することができる。

表側偏光板４０ａと液晶パネル２０との間には、弾性フィルム５０が設けられている。本実施の形態の液晶表示装置１００では、弾性フィルム５０と表側偏光板４０ａとの積層構造により、装置の表面（タッチパネルの検出対象面１００ａ）に圧力を加えるとバックライト１０からの光の反射率が変化する反射率変更部４５が形成されている。

アクティブマトリクス基板２１には、各画素を駆動するためのスイッチング素子であるＴＦＴ（図示せず）、配向膜（図示せず）、光センサ素子３０などが設けられている。

また、対向基板２２には、図示はしていないがカラーフィルタ層、対向電極及び配向膜などが形成されている。カラーフィルタ層は、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のそれぞれの色を有する着色部と、ブラックマトリクスとから構成されている。

上記のように、本実施の形態のタッチパネル一体型液晶表示装置１００においては、各画素領域に光センサ素子３０が設けられており、これによりエリアセンサが実現される。そして、液晶パネル２０の表面（検出対象面１００ａ）の特定の位置に指や入力ペンが接触した場合に、その位置を光センサ素子３０が読み取り、装置に対して情報を入力したり、目的とする動作を実行させたりすることができる。このように、本実施の形態の液晶表示装置１００では、光センサ素子３０によってタッチパネル機能を実現することができる。

光センサ素子３０は、フォトダイオードまたはフォトトランジスタで形成されており、受光した光の強度に応じた電流を流すことによって、受光量を検知する。ＴＦＴおよび光センサ素子３０は、アクティブマトリクス基板２１上に、ほぼ同一のプロセスによってモノリシックに形成されたものであってもよい。つまり、光センサ素子３０の一部の構成部材は、ＴＦＴの一部の構成部材と同時に形成されてもよい。このような光センサ素子の形成方法は、従来公知の光センサ素子内蔵型の液晶表示装置の製造方法に準じて行うことができる。

なお、本発明では、必ずしも光センサ素子は一画素ごとに設けられていなくてもよく、例えば、Ｒ，Ｇ，Ｂのうちの何れか１つのカラーフィルタを有する画素ごとに光センサが備えられている構成であってもよい。

また、図１では示されていないが、本発明の液晶表示装置においては、アクティブマトリクス基板２１および対向基板２２の外側に、光学補償素子として、表側位相差板および裏側位相差板がそれぞれ設けられていてもよい。

また、図１には、液晶パネル２０に対して表示駆動を行う液晶駆動回路６０、および、エリアセンサを駆動するためのエリアセンサ制御部７０を示す。エリアセンサ制御部７０については、その内部の構成についても示す。なお、本実施の形態の液晶駆動回路およびエリアセンサ制御部の構成については、従来公知の構成を適用することができる。

図１に示すように、エリアセンサ制御部７０内には、タイミング発生回路７１、エリアセンサ駆動回路７２、エリアセンサ読出回路７３、座標抽出回路７４、および、インターフェース回路７５が設けられている。

タイミング発生回路７１は、各回路の動作を同期させて制御するためのタイミング信号を発生させる。

エリアセンサ駆動回路７２は、各光センサ素子３０を駆動するための電源を供給する。

エリアセンサ読出回路７３は、受光量に応じて異なる値の電流を流す光センサ素子３０から受光信号を受け取り、受光量を算出する。

座標抽出回路７４は、エリアセンサ読出回路７３で算出された各光センサ素子３０の受光量に基づいて、液晶パネルの表面（検出対象面１００ａ）に対してタッチした指の座標を算出する。

インターフェース回路７５は、座標抽出回路７４において算出された指の座標の情報を、液晶表示装置１００内の他の制御部（例えば、液晶駆動回路６０など）へ出力する。

液晶表示装置１００は、上記のような構成を有していることによって、装置の表面（検出対象面１００ａ）に指または入力ペンがタッチした場合に、液晶パネル２０内に形成された光センサ素子３０が、指または入力ペンを画像として捉えることによって、入力位置を検出することができる。

そして、本実施の形態の液晶表示装置１００においては、弾性フィルム５０と表側偏光板４０ａとの積層構造によって反射率変更部４５が形成されていることによって、検出対象面１００ａに対して指や入力ペンなどが接触して圧力が加えられたときに、バックライト１０からの光の反射率が変化するようになっている。これにより、パネル表面に指や入力ペンがタッチしたか否かの検出を正確に行うことができる。

図２には、液晶表示装置１００に備えられた反射率変更部４５の構成の一例を示す。図２に示す反射率変更部４５では、弾性フィルム５０上に表側偏光板４０ａ（平板状の透明基板）が積層されており、弾性フィルム５０には、表側偏光板４０ａとの接触面に多数の凹凸が形成されている。この凹凸の平均間隔は、３μｍ〜２ｍｍの範囲内にあることが好ましい。また、中心線の平均粗さは、５〜５０μｍの範囲内にあることが好ましい。ここで、中心線の平均粗さとは、凹凸の深さの平均値であり、弾性フィルムと表側偏光板（透明基板）とのくっつき易さ指標となる。つまり、平均粗さが小さい（凹凸の深さが浅い）と、空気の通り道が塞がり、弾性フィルムと透明基板とが吸着し易くなる。

弾性フィルム５０の材料は、弾性を有するものであれば限定はされないが、ゴムなどを用いることが好ましい。弾性フィルム５０の透過率は９０％以上であることが好ましい。また、弾性フィルム５０の屈折率は、１．３〜１．６の範囲内であることが好ましい。

反射率変更部４５は、上記のような構成を有していることにより、検出対象面１００ａに指などがタッチして圧力が加わったときには、バックライト１０からの光の反射率が低下するようになっている。この点について、図３および図４を参照しながら以下に説明する。

図３には、図２に示す反射率変更部４５の一部分を拡大して示す。この図は、パネル表面に圧力がかかっていない状態を示すものである。また、図４（ａ）にも、図２に示す反射率変更部４５の一部分を拡大して示す。この図は、パネル表面に圧力がかかった状態を示すものである。

図３に示すように、検出対象面１００ａに圧力が加わっていない状態では、弾性フィルム５０の表側偏光板４０ａとの接触面に形成された凸部５０ａ（凹凸を構成する凸部）は、表側偏光板４０ａと接触していない。つまり、弾性フィルム５０の凸部５０ａと表側偏光板４０ａとの間には空気層が形成されている。

図３において、反射率変更部４５に背面（バックライト１０側）から入射する光を破線または一点鎖線の矢印で示している。なお、破線で示す矢印は、弾性フィルム５０を透過する光の光路を示しており、一点鎖線で示す矢印は、弾性フィルム５０の凸部５０ａ内で反射される光の光路を示している。

ここで、弾性フィルム５０は、屈折率がｎの材料で形成されている。また、略半球状の凸部５０ａにおいて球の中心をＰとする。そして、球の中心Ｐから凸部５０ａの表面に対して下ろした法線を基準とした光の入射角に着目すると、凸部５０ａの表面に対して角度θの範囲内で入射した光については、表面から透過する。一方、法線を基準として角度θよりも大きな角度で表面に入射した光については、表面で反射される。なお、角度θについては、弾性フィルム５０を形成している材料の屈折率ｎによって決まる。

破線で示す弾性フィルム５０を透過した光は、弾性フィルム５０と表側偏光板４０ａとの間に存在する空気層へ一旦入射する。空気層内を通過する光は、空気層と表側偏光板４０ａとの境界において、反射するものと透過するものとに分かれる。

一方、一点鎖線で示す弾性フィルム５０の凸部５０ａの表面で反射される光は、図３に示すように、凸部５０ａの表面において反射を繰り返しながら、バックライト１０側へ出射される。つまり、バックライト１０を出射した光のうち、一点鎖線で示す光については、反射率変更部４５によって反射される。

続いて、検出対象面１００ａに指などがタッチし、反射率変更部４５に圧力がかかった状態について、図４（ａ）を参照しながら説明する。

図４（ａ）に示すように、反射率変更部４５に対して矢印Ｘ方向に圧力がかかった場合、弾性フィルム５０の凸部５０ａは圧縮されて表側偏光板４０ａの表面と接触する。

これにより、バックライト１０からの光の光路に以下のような変化が起こる。
凸部５０ａと表側偏光板４０ａとの接触部分では、間に空気層がなくなることによって、空気層と表側偏光板４０ａとの境界において反射する光がなくなり、全ての光が表側偏光板４０ａへ透過する。また、凸部５０ａの表面に対して角度θよりも大きな角度で表面に入射した光（図３では、凸部５０ａ内で反射を繰り返しながらバックライト１０側へ出射する光）についても、凸部５０ａと表側偏光板４０ａとの接触部分において、表側偏光板４０ａ側へ透過する。つまり、図３において一点鎖線で示したような光路がなくなる。

このような作用により、検出対象面１００ａに対して圧力が加わると、反射率変更部４５におけるバックライト１０からの光の反射率は低下する。

以上のように、液晶表示装置１００に備えられている反射率変更部４５は、パネル表面（検出対象面１００ａ）に圧力がかかっている場合と、かかっていない場合との間で、バックライト１０からの光の反射率が異なるように構成されている。具体的には、反射率変更部４５は、検出対象面１００ａに圧力がかかっている場合には、圧力がかかっていない場合と比較して、バックライト１０からの光の反射率が低下するような構成となっている。

図４（ｂ）は、パネル表面に指がタッチしたときに光センサ素子３０によって検出される画像を示す模式図である。検出対象面１００ａに指が接触した領域（図中、破線で囲んだ領域）では、反射率変更部４５においてバックライト１０からの光の反射率が低下し、大部分の光が反射率変更部４５を透過するため、光センサ素子３０において検出される光量は低下する。そのため、図４（ｂ）に示されるように、検出対象面１００ａに指が接触した領域については、他の部分と比較して暗い画像として検出される。

また、図５には、液晶表示装置１００のパネル表面に指がタッチしたときの光センサ素子３０の出力を模式的に示す。この図のグラフに示すように、パネル表面に接触している部分のみにおいて、バックライトからの光の反射率が低下することに起因して、光センサ素子３０の出力は低下している。

ここで、比較のために、従来のエリアセンサ機能付きのタッチパネル一体型液晶表示装置の構成について説明する。図１８には、従来のタッチパネル一体型液晶表示装置３００の構成を示す。

図１８に示すように、従来のタッチパネル一体型液晶表示装置３００（単に液晶表示装置３００とも呼ぶ）は、液晶パネル１２０、および、液晶パネル１２０の背面側に設けられ、該液晶パネルに光を照射するバックライト１１０を備えている。

液晶パネル１２０は、多数の画素がマトリクス状に配列されたアクティブマトリクス基板１２１と、これに対向するように配置された対向基板１２２とを備えており、さらにこれら２つの基板の間に表示媒体である液晶層１２３が挟持された構造を有している。

また、液晶パネル１２０の外側には、液晶パネル１２０を挟み込むようにして表側偏光板１４０ａおよび裏側偏光板１４０ｂがそれぞれ設けられている。

アクティブマトリクス基板１２１には、各画素を駆動するためのスイッチング素子であるＴＦＴ（図示せず）、配向膜（図示せず）、光センサ素子１３０などが設けられている。

液晶表示装置３００では、バックライト１１０からの光を光源として利用して、検出対象面３００ａ上に指や入力ペンが触れた場合に、指や入力ペンを画像として認識して、入力位置の検出を行う。つまり、光センサ素子１３０では、バックライト１１０から照射され液晶パネル１２０を透過した光を利用し、該透過光が検出対象面３００ａ上の物体から反射される光を検知している。これにより、液晶表示装置３００では、指や入力ペンの位置を画像データとして検出している。

ここで、本実施の形態の液晶表示装置１００の構成と従来の液晶表示装置３００の構成とを比較すると、従来の液晶表示装置３００には反射率変更部が設けられていないという点が相違点である。つまり、液晶表示装置３００では、検出対象面３００ａ上に存在する物体を単に画像データとして検出するのみである。

図１９には、液晶表示装置３００のパネル表面に指がタッチしたときの光センサ素子１３０の出力を模式的に示す。この図のグラフに示すように、検出対象面３００ａ上に指が存在する領域については、存在しない領域と比較して、光センサ素子１３０の出力はやや低下する傾向にあるが、出力の差は小さい。また、反射率変更部が設けられていないため、検出対象面３００ａに指などがタッチしたか否かの区別を明確に行うことはできない。そのため、指や入力ペンなどによる入力位置を正確に特定するには、光センサ素子１３０の検出精度は十分とはいえない。

また、液晶表示装置３００のように、バックライトなどのような光センサ素子の背面に設けられた発光部を光源とし、パネル表面上の物体からの反射光によって、パネル表面の画像を検知するような場合には、表示装置が黒表示などの暗い画像を表示している場合には、反射光の光量も落ちるため、光センサの検出感度が大きく低下してしまうという問題も発生する。

これに対して、本実施の形態の液晶表示装置１００においては、パネル表面（検出対象面１００ａ）に指などがタッチしていない領域では、図１中矢印Ｂで示すように、バックライト１０から光の多くは反射率変更部４５内で反射される。一方、パネル表面（検出対象面１００ａ）に指などがタッチした領域では、図１中矢印Ａで示すように、バックライト１０から光の多くは透過されるため、反射率が低下する。これにより、従来のエリアセンサ付きの液晶表示装置と比較して、指や入力ペンなどがパネル表面にタッチした場合と、タッチしていない場合との間の識別をより明確に行うことができる。

さらに、反射率変更部４５が、弾性フィルム５０上に表側偏光板４０ａを積層させて形成されていることによって、弾性フィルム５０内を透過する光の量は、液晶パネル２０の表示状態（すなわち、液晶パネル２０が明るい画像を表示しているか暗い画像を表示しているかという表示の状態）に依存しなくなる。そのため、光センサ素子３０の検出性能を液晶パネル２０の表示状態に関わらず、常に一定な状態にすることができる。

また、本実施の形態では、反射率変更部４５が、凹凸表面を有する弾性フィルム５０上に平板状の表側偏光板４０ａを積層させて構成されていることによって、検出対象面１００ａに圧力が加えられていない場合には、反射率変更部４５における光の反射率をより向上させ、検出対象面１００ａに圧力が加えられた場合には、反射率変更部４５における光の反射率をより低下させることができる。これにより、検出対象面１００ａに指などがタッチしたか否かの検出をより明確に行うことができる。

さらに、弾性フィルム５０における表側偏光板４０ａとの接触面に凹凸が形成されていれば、指や入力ペンなどで検出対象面１００ａに圧力が加えられて弾性フィルム５０と表側偏光板４０ａとが接触した場合に、部分的に空気層が形成されるので、圧力が解除されたときの弾性フィルムと表側偏光板４０ａとの剥離性を向上させることができる。これにより、エリアセンサへの入力が終わった後に、弾性フィルム５０と表側偏光板４０ａとが張り付いた状態のまま元に戻らないということを防ぐことができる。

本実施の形態で説明した反射率変更部は、圧力を加えることによってバックライト（発光部）からの光の反射率が低下するものであったが、本発明ではこれに限定されず、圧力を加えることによって光の反射率が上昇するものであってもよい。

図６（ａ）（ｂ）には、圧力を加えることによって発光部からの光の反射率が上昇する反射率変更部の構成の一例を示す。図６（ａ）には、検出対象面４６ａに圧力を加えていない状態の反射率変更部４６の断面構成を示し、図６（ｂ）には、検出対象面４６ａに圧力を加えた状態の反射率変更部４６の断面構成を示す。

図６（ａ）に示すように、反射率変更部４６は、検出対象面４６ａに圧力を加えていない状態では、ゴムなどの弾性体で形成された２枚の平板４６ｂ・４６ｂが複数個の柱状体４６ｃで接続された形状となっている。ここで、例えば、弾性体の屈折率をｎ１とし、空気層の屈折率をｎ２とすると、２枚の平板４６ｂ・４６ｂの間には、互いに屈折率の異なる空気層と柱状体４６ｃとが交互に並んだような構成となっている。

上記のような構造を有する反射率変更部４６では、検出対象面４６ａに圧力が加えられなければ、反射率変更部４６の背面（検出対象面４６ａとは反対側の面）に設けられたバックライトなどの発光部などから出射された光（図中、一点鎖線で示す）は、反射率変更部４６を透過する（図６（ａ）参照）。

一方、検出対象面４６ａに指などが接触し圧力が加えられた状態では、図６（ｂ）に示すように、柱状体４６ｃは矢印方向に圧縮されて変形する。これにより、バックライトなどの発光部などから出射された光（図中、一点鎖線で示す）は、反射率変更部４６によって反射されることになる。

本発明の液晶表示装置には、上記のような検出対象面に圧力を加えることにより、発光部からの光の反射率を上昇させるような反射率変更部が設けられていてもよい。

また、本実施の形態では、反射率変更部の一例として、弾性フィルム５０における、表側偏光板４０ａとの接触面に多数の凹凸が形成されているものを挙げて説明したが、本発明はこのような構成にされない。つまり、弾性フィルム５０における、表側偏光板４０ａとの接触面とは反対側の面に多数の凹凸が形成されているものも本発明に含まれる。このような構成によれば、圧力を加えることで反射率の低下する反射率変更部を実現することができる。但し、この構成では、検出対象面に圧力を加えた場合と加えていない場合との間の反射率の変化幅は、本実施の形態の反射率変更部４５と比較してやや低下する。

また、上述した実施形態では、反射率変更部が弾性フィルム５０と表側偏光板４０ａとの積層構造である場合を例に挙げて説明したが、本発明はこのような構成に限定はされない。図７には、本発明の他の構成例を示す。

図７に示す液晶表示装置２００では、表側偏光板４０ａの上層に反射率変更部５１が形成されている。具体的な構造は図示していないが、反射率変更部５１は、図２に示すような弾性フィルム５０上に平板状の透明基板が積層された構造になっている。ここで、透明基板の材料としては、アクリル、ダイヤモンド、石英などが挙げられる。図７に示す液晶表示装置２００においては、これ以外の構成については、液晶表示装置１００と同じであるため、その説明を省略する。

上記のような構成においては、液晶表示装置２００の表面に指などがタッチしていない領域では、図７中矢印Ｂで示すように、バックライト１０から光の多くは反射率変更部５１内で反射される。一方、液晶表示装置２００の表面に指などがタッチした領域では、図７中矢印Ａで示すように、バックライト１０から光の多くは透過されるため、反射率が低下する。これにより、従来のエリアセンサ付きの液晶表示装置と比較して、パネル表面へのタッチ、非タッチの検出をより正確に行うことができる。

但し、液晶表示装置における表示状態に依存することなく、（たとえ、表示状態が暗い場合であっても）検出性能の高いエリアセンサを実現するためには、表側偏光板４０ａの下層に反射率変更部が配置されているほうが好ましい。

また、上述した実施の形態では、液晶パネルに光を照射するバックライトを備えた液晶表示装置について説明したが、本発明はこのような構成には必ずしも限定されない。バックライトを有していない液晶表示装置の例としては、液晶パネルに対して背面側から外光を照射することで表示を行う液晶表示装置が挙げられる。この場合、液晶表示装置に備えられた反射率変更部は、パネル表面に対して圧力が加えられたときと加えられていないときとの間で、液晶パネルの背面から入射する外光の反射率を変化させる。これにより、従来のエリアセンサ付きの液晶表示装置と比較して、パネル表面へのタッチ、非タッチの検出をより正確に行うことができる。
〔実施の形態２〕
本発明の第２の実施形態について図８〜図１２に基づいて説明すると以下の通りである。なお、本発明はこれに限定されるものではない。

本実施の形態では、エリアセンサ機能を備えているタッチパネル一体型の液晶表示装置であって、実施の形態１で説明した液晶表示装置１００とは異なる構成例について説明する。

図８には、本実施の形態にかかるタッチパネル一体型液晶表示装置４００（単に液晶表示装置４００とも呼ぶ）の構成を示す。

図８に示すように、本実施の形態のタッチパネル一体型液晶表示装置４００は、液晶パネル２０、および、液晶パネルの背面側に設けられ該表示パネルに光を照射するバックライト１０を備えている。

液晶パネル２０は、多数の画素がマトリクス状に配列されたアクティブマトリクス基板２１と、これに対向するように配置された対向基板２２とを備えており、さらにこれら２つの基板の間に表示媒体である液晶層２３が挟持された構造を有している。

アクティブマトリクス基板２１および対向基板２２の外側には、光学補償素子として、表側位相差板６０ａおよび裏側位相差板６０ｂがそれぞれ設けられている。表側位相差板６０ａおよび裏側位相差板６０ｂは、例えば、液晶層に封入されている液晶材料が垂直配向型である場合、透過率の改善や視角特性の改善を目的として配置される。なお、これらの位相差板を設けない構成であっても、表示を行うことは可能である。

また、表側位相差板６０ａおよび裏側位相差板６０ｂのさらに外側には、表側偏光板４０ａおよび裏側偏光板４０ｂがそれぞれ設けられている。

各偏光板４０ａおよび４０ｂは、偏光子としての役割を果たす。例えば、液晶層に封入されている液晶材料が垂直配向型である場合、表側偏光板４０ａの偏光方向と裏側偏光板４０ｂの偏光方向とを、互いにクロスニコルの関係になるように配置することで、ノーマリーブラックモードの液晶表示装置を実現することができる。

表側偏光板４０ａと表側位相差板６０ａとの間には、弾性フィルム５０が設けられている。本実施の形態の液晶表示装置４００では、弾性フィルム５０と表側偏光板４０ａとの積層構造により、装置の表面（タッチパネルの検出対象面４００ａ）に圧力を加えるとバックライト１０からの光の反射率が変化する反射率変更部４５が形成されている。反射率変更部４５の具体的な構成については、実施の形態１で説明した構成を適用することができるため、ここでは説明を省略する。

そして、本実施の形態の液晶表示装置４００においては、表側偏光板４０ａのさらに画像表示面側に、光に１／４波長分の位相差を発生させる１／４λ位相差板（１／４波長板）９０が設けられている。

アクティブマトリクス基板２１には、各画素を駆動するためのスイッチング素子であるＴＦＴ及び配向膜（図示せず）、光センサ素子３０などが設けられている。

また、対向基板２２には、カラーフィルタ層２４、対向電極及び配向膜（図示せず）などが形成されている。カラーフィルタ層２４は、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のそれぞれの色を有する着色部と、ブラックマトリクスとから構成されている。

上記のように、本実施の形態のタッチパネル一体型液晶表示装置４００においては、各画素領域に光センサ素子が設けられており、これによりエリアセンサが実現される。これにより、液晶パネル２０の表面の特定の位置に入力ペンが接触した場合に、その位置を光センサ素子３０が読み取り、装置に対して情報を入力したり、目的とする動作を実行させたりすることができる。このように、本実施の形態の液晶表示装置４００では、光センサ素子３０によってタッチパネル機能を実現することができる。

なお、本発明では、必ずしも光センサ素子は一画素ごとに設けられていなくてもよく、例えば、Ｒ，Ｇ，Ｂのうちの何れか１つのカラーフィルタを有する画素ごとに光センサが備えられている構成であってもよい。

また、図８には示されていないが、液晶表示装置４００には、液晶表示装置１００と同様に、液晶パネル２０に対して表示駆動を行う液晶駆動回路、および、エリアセンサを駆動するためのエリアセンサ制御部が設けられている。

本実施の形態の液晶表示装置４００は、反射率変更部４５を備えていることにより、実施の形態１の液晶表示装置１００と同様に、検出対象面４００ａに指などがタッチして圧力が加わったときには、バックライト１０からの光の反射率が低下する。これにより、従来のエリアセンサ付きの液晶表示装置と比較して、指や入力ペンなどがパネル表面にタッチした場合と、タッチしていない場合との間の識別をより明確に行うことができる。

ところで、検出対象面４００ａに接触した物体の反射率が高い場合には、反射率変更部４５が設けられている構成であっても、物体がパネル表面にタッチした領域の光センサ素子３０で検知される光量と、タッチしていない領域の光センサ素子で検知される光量との間に十分な差が得られないために、タッチ・非タッチの検出感度が低下してしまうことがある。つまり、光センサ素子の感度は、指、入力ペンなどの入力対象物の光の反射率に依存して変化してしまう。例えば、入力対象物が金属のような反射率の高い材料で形成されていると、入力対象物がパネル表面にタッチした場合でも、タッチしていない場合と比較して反射率があまり低下しない。

このような問題の対策として、本実施の形態の液晶表示装置４００においては、表側偏光板４０ａの上部（つまり、画像表示面側）に１／４λ位相差板９０が設けられている。これにより、指、入力ペンなどの入力対象物からの反射光を低減し、光センサ素子の検出感度が入力対象物の反射率の影響を受けてしまうという問題を解消することができる。

図９には、表側偏光板４０ａの透過軸Ｃと１／４λ位相差板９０の遅相軸Ｄとの位置関係を示す。図９に示すように、表側偏光板４０ａの透過軸Ｃは、１／４λ位相差板９０の遅相軸Ｄに対して４５°傾いて配置されている。

図１１には、図９のような位置関係で表側偏光板４０ａと１／４λ位相差板９０とを配置した場合の光の偏光状態を示す。なお、図１１の（１）（２）（３）で示す各偏光状態は、図１０において（１）（２）（３）で示される各場所における光の偏光状態である。図１１では、１／４λ位相差板９０を通過したバックライト１０からの光（矢印で示す）が、入力ペンなどの入力対象物１８０に反射され、さらに１／４λ位相差板９０を再度通過する状態を模式的に示している。

図１１（１）に示すように、バックライト１０からの光は、透過軸Ｃを有する表側偏光板４０ａを通過すると、透過軸Ｃと同じ方向（この方向をｘ方向とする）の直線偏光となる。次に、この直線偏光が、１／４λ位相差板９０を通過すると、１／４波長の位相差が生じることにより、ｘ方向の直線偏光は、図１１（２）に示すように円偏光となる。この円偏光は、入力対象物１８０の表面で反射された後、１／４λ位相差板９０を再度通過する。

円偏光が１／４λ位相差板９０を通過すると、図１１（３）に示すように、ｘ方向に対して直交するｙ方向の直線偏光となる。図９に示すように、表側偏光板４０ａの透過軸Ｃはｘ方向であるため、ｙ方向の直線偏光は表側偏光板４０ａを通過できない。

このように、１／４λ位相差板９０が設けられていることによって、入力対象物１８０からの反射光がある程度遮断されるため、このような反射光が光センサ素子３０に検出されてしまうことを防ぐことができる。したがって、本実施の形態の構成によれば、光センサ素子が、指、入力ペンなどの入力対象物１８０の反射光から受ける影響を低減することができ、入力対象物がパネル表面にタッチした場合と、タッチしていない場合との間の識別をより明確に行うことが可能となる。

図１２には、液晶表示装置４００に設けられた表側偏光板４０ａの透過軸Ｃと１／４λ位相差板９０の遅相軸Ｄとの交差角θと、入力対象物１８０からの反射光の低減効果との関係を示す。図１２の縦軸は、入力対象物１８０の反射光が光センサ素子３０に到達する割合である。また、図１２では、入力対象物１８０におけるパネル表面との接触部が鏡面である場合の反射光の到達割合を実線で示し、接触部において正反射と散乱反射（拡散反射）とが混在する場合の反射光の到達割合を破線で示し、接触部において散乱反射（拡散反射）のみが発生する場合の反射光の到達割合を一点鎖線で示している。

入力対象物１８０からの反射光のうち、本実施の形態の構成によって遮光されるのは、正反射成分であり、散乱反射光については遮光されない。

そのため、入力対象物１８０からの反射光が正反射光成分のみの場合（図１２の実線で示す場合）には、透過軸Ｃと遅相軸Ｄとの交差角θが４５°の場合に、反射光は完全に遮断され、光センサ素子３０には到達しなくなる。そして、交差角θが４５°から離れるにしたがって、反射光の遮断割合は低下する。

これに対して、入力対象物１８０からの反射光が散乱反射光成分のみの場合（図１２の一点鎖線で示す場合）については、交差角θの値に関係なく、入力対象物からの反射光は低減されない。これは、入力対象物１８０が紙などの場合に相当する。

そして、図１２において破線で示す、正反射と散乱反射とが混在している場合には、上記の２つの場合の間の低減効果が得られる。

なお、図１２において破線で示す正反射と散乱反射とが混在する場合とは、入力対象物１８０が指などの場合である。この場合には、正反射のみの場合と比較して約５０％の反射光の低減効果が期待できる。また、入力対象物１８０が金属の場合には、指の場合と比較してやや高い反射光の低減効果が期待できる。

なお、表側偏光板４０ａおよび１／４λ位相差板９０の上記のような位置関係での配置は、本発明の好ましい一例であり、本発明はこのような構成に限定はされない。１／４λ位相差板９０の遅相軸Ｄが、表側偏光板４０ａの透過軸Ｃに対してある程度傾いて配置されており（つまり、遅相軸Ｄと透過軸Ｃとが平行ではなく）、かつ、遅相軸Ｄと透過軸Ｃとが直交していなければ、入力対象物１８０からの反射光を低減させることができる。そして、この傾斜角度（交差角θ）が４５°に近づくほど、より多くの反射光を低減することができる。

したがって、透過軸Ｃに対する遅相軸Ｄの傾斜角度は、２３°（４５°−２２°）〜６７°（４５°＋２２°）の範囲内であることが好ましい。これにより、図１２に示すように、反射光が正反射光の場合に、１／４λ位相差板９０の効果を５０％以上発揮させることができる。

また、透過軸Ｃに対する遅相軸Ｄの傾斜角度は、４５°であることがより好ましい。これによれば、図１２に示すように、入力対象物からの正反射光については確実に遮断することができる。

また、上記の構成によれば、液晶表示装置４００の最表面に１／４λ位相差板９０を配置することによって、例えば、偏向サングラス越しに画面を見た際に、表側偏光板４０ａの透過軸と偏向サングラスの透過軸が直交し、画面表示が見えなくなるといった不具合の発生を防ぐことも可能となる。

さらに、１／４λ位相差板９０が設けられていることによって、液晶パネル２０に表示された画像が、パネル表面４００ａで反射されて、光センサ素子３０が配置された基板面に写り込み、これが光センサ素子３０によって認識されることを防ぐことができる。この点について、図１３〜図１５を参照しながら説明する。

図１３（ａ）には、１／４λ位相差板が設けられていない液晶表示装置において、液晶パネルから出射された光が、パネル表面で界面反射する様子を示す。また、図１４には、この液晶表示装置において、液晶パネルに表示される画像と、エリアセンサが認識するイメージとの関係を模式的に示す。

図１３（ａ）に示すように、１／４λ位相差板が設けられていない場合、液晶パネル２０から出射された光の一部は、所定方向の透過軸を有する表側偏光板４０ａを通過すると、この透過軸と同じ方向（この方向をｙ方向とする）の直線偏光となる（図１３（ｃ）の（１）参照）。ここで、液晶パネル２０からの光の一部は、パネル表面の構成材料の屈折率と空気の屈折率との差により、パネル表面で界面反射される。そして、パネル表面４００ａで界面反射された光は、表側偏光板４０ａの透過軸と平行な偏光光のままであるため（図１３（ｃ）の（１）参照）、表側偏光板４０ａを素通りし、液晶パネル２０内へ戻ってしまう。

そのため、液晶パネル２０に図１４（ａ）の上段に示すような白黒画像が表示されている場合には、その表示に対応した輝度分布が生じるため（図１４（ａ）の中段の図参照）、パネル表面４００ａで界面反射され液晶パネル内へ戻る光にも、この輝度分布に対応した光量の大小が生じる（図１４（ａ）の下段の図参照）。

その結果、液晶パネル２０内に配置された光センサ素子３０には、図１４（ｂ）の上段に示すような表示画像が認識されてしまい、これがセンサ出力として反映されることになる（図１４（ｂ）の下段の図参照）。

これに対して、本実施の形態のように、表側偏光板４０ａ上に１／４λ位相差板９０が配置されていると、図１３（ｂ）に示すように、表側偏光板４０ａを通過したｙ方向の直線偏光（図１３（ｃ）の（１）参照）のうちパネル表面４００ａで界面反射された光は、１／４λ位相差板９０の作用により（図１３（ｃ）の（２）参照）、表側偏光板４０ａの透過軸と直交する偏光光に変換される（図１３（ｃ）の（３）参照）。そのため、パネル表面４００ａで界面反射された光が、液晶パネル２０内へ戻ることはない。

そのため、液晶パネル２０に図１５（ａ）の上段に示すような白黒画像が表示されており、図１４（ａ）の中段に示すように、その表示に対応した輝度分布が生じている場合であっても、液晶パネル２０内に入射する光量は、この輝度分布に依存しない（図１５（ａ）の下段の図参照）。

その結果、液晶パネル２０内に配置された光センサ素子３０には、図１５（ｂ）の上段に示すように、液晶パネル２０に表示された画像が写り込むことはなく、センサ出力も表示画像に依存することはない（図１５（ｂ）の下段の図参照）。

以上より、本実施の形態の液晶表示装置によれば、液晶パネルの表示内容が光センサ素子に認識されることを軽減することができるため、より正確な位置検出を行うことができる。

なお、上記した実施の形態２では、表側偏光板の上部（つまり、画像表示面側）に１／４λ位相差板が設けられている構成を例に挙げて説明したが、本発明はこのような構成に限定されない。表側偏光板の上部（つまり、画像表示面側）に（（１／２）×ｎ＋１／４）波長板（ここで、ｎは０以上の整数）が設けられている構成も、本発明の範疇に含まれる。

〔実施の形態３〕
本発明の第３の実施形態について図１６に基づいて説明すると以下の通りである。なお、本発明はこれに限定されるものではない。

上述した実施の形態１では、エリアセンサ機能（具体的には、タッチパネル機能）を備えているタッチパネル一体型の液晶表示装置について説明したが、実施の形態３では、表示装置と一体化していないエリアセンサについて説明する。

図１６に示すエリアセンサ８０は、基板８１上に設けられた複数の光センサ素子８４が検出対象面８０ａ上の画像を検知することで入力位置を検出するタッチパネル機能を有している。

図１６に示すように、エリアセンサ８０は、複数の光センサ素子８４を有する基板８１（位置検出部）、および、基板８１の背面側に設けられ該基板に光を照射する発光部８２を備えている。光センサ素子８４は、フォトダイオードまたはフォトトランジスタで形成されており、受光した光の強度に応じた電流を流すことによって、受光量を検知する。このような光センサ素子の形成方法は、従来公知のエリアセンサの製造方法に準じて行うことができる。

また、エリアセンサ８０には、エリアセンサを駆動するためのエリアセンサ制御部７０が設けられている。図１６に示すように、エリアセンサ制御部７０内には、タイミング発生回路７１、エリアセンサ駆動回路７２、エリアセンサ読出回路７３、座標抽出回路７４、および、インターフェース回路７５が設けられている。エリアセンサ制御部の構成については、上述した実施の形態１の構成あるいは従来公知の構成を適用することができるため、詳しい説明については省略する。

エリアセンサ８０は、上記のような構成を有していることによって、検出対象面８０ａに指または入力ペンがタッチした場合に、基板８１上に形成された光センサ素子８４が、指または入力ペンを画像として捉えることによって、入力位置を検出することができる。

そして、本実施の形態のエリアセンサ８０においては、基板８１上に反射率変更部８３が形成されている。反射率変更部８３の具体的な構成については、実施の形態１で説明した反射率変更部の構成を適用することができるため、詳しい説明を省略する。

上記の構成によれば、検出対象面８０ａに対して指や入力ペンなどが接触して圧力が加えられたときに、発光部８２からの光の反射率が変化するようになっている。これにより、検出対象面８０ａに指や入力ペンがタッチしたか否かの検出を正確に行うことができる。

つまり、本実施の形態のエリアセンサ８０においては、検出対象面８０ａに指などがタッチしていない領域では、図１６中矢印Ｂで示すように、バックライト８２から光の一部は反射率変更部８３内で反射される。一方、検出対象面８０ａに指などがタッチした領域では、図１６中矢印Ａで示すように、バックライト８２から光の多くは透過されるため、反射率が低下する。これにより、従来のエリアセンサと比較して、指や入力ペンなどがパネル表面にタッチした場合と、タッチしていない場合との間の識別をより明確に行うことができる。

また、本発明のエリアセンサの他の例として、上記の実施の形態２で説明したような、表側偏光板および１／４λ位相差板が含まれている構成を挙げることができる。

この場合の構成例としては、エリアセンサ８０における反射率変更部８３の上面に、実施の形態２で説明した表側偏光板４０ａが設けられており、さらにその上面に、１／４λ位相差板９０が設けられている構成を挙げることができる。この構成によれば、指やペンなどの入力対象物が検出対象面にタッチした場合と、タッチしていない場合との間の識別をより明確に行うことが可能となる。

〔実施の形態４〕
本発明の第４の実施形態について図１７に基づいて説明すると以下の通りである。なお、本発明はこれに限定されるものではない。

上述した実施の形態３では、基板８１の背面側に発光部８２が設けられたエリアセンサについて説明したが、実施の形態４では、発光部が設けられていないエリアセンサについて説明する。

図１７には、実施の形態４にかかるエリアセンサ５００の構成を示す。なお、エリアセンサ５００において、上述したエリアセンサ８０（図１６参照）と同じ機能を有する部材については、エリアセンサ８０と同じ番号を付し、適宜その説明を省略する。

図１７に示すエリアセンサ５００は、基板８１上に設けられた複数の光センサ素子８４が検出対象面８０ａ上の画像を検知することで入力位置を検出するタッチパネル機能を有している。

図１７に示すように、エリアセンサ５００は、複数の光センサ素子８４を有する基板８１（位置検出部）を備えている。光センサ素子８４は、上述した実施の形態３のエリアセンサ８０に設けられているものと同様の構成である。

また、エリアセンサ５００には、エリアセンサを駆動するためのエリアセンサ制御部７０が設けられている。図１７に示すように、エリアセンサ制御部７０内には、タイミング発生回路７１、エリアセンサ駆動回路７２、エリアセンサ読出回路７３、座標抽出回路７４、および、インターフェース回路７５が設けられている。エリアセンサ制御部の構成については、上述した実施の形態３と同様の構成を適用することができるため、詳しい説明については省略する。

エリアセンサ５００は、上記のような構成を有していることによって、検出対象面８０ａに指または入力ペンがタッチした場合に、基板８１上に形成された光センサ素子８４が、指または入力ペンを画像として捉えることによって、入力位置を検出することができる。

また、エリアセンサ５００には、基板８１上に反射率変更部８３が形成されている。反射率変更部８３の具体的な構成については、実施の形態１で説明した反射率変更部の構成を適用することができる。

但し、エリアセンサ５００には発光部が設けられていないため、本実施の形態の反射率変更部８３は、発光部から照射された光ではなく、エリアセンサ５００の背面側（すなわち、検出対象面８０ａとは反対側）から入射する外光の反射率を変化させるものである。

上記の構成によれば、検出対象面８０ａに対して指や入力ペンなどが接触して圧力が加えられたときに、光の反射率が変化するようになっている。これにより、検出対象面８０ａに指や入力ペンがタッチしたか否かの検出を正確に行うことができる。

つまり、本実施の形態のエリアセンサ５００においては、検出対象面８０ａに指などがタッチしていない領域では、図１７中矢印Ｂで示すように、背面側から入射する外光の一部は反射率変更部８３内で反射される。一方、検出対象面８０ａに指などがタッチした領域では、図１７中矢印Ａで示すように、背面側から入射する外光の多くは透過されるため、反射率が低下する。これにより、従来のエリアセンサと比較して、指や入力ペンなどがパネル表面にタッチした場合と、タッチしていない場合との間の識別をより明確に行うことができる。

また、本実施の形態のエリアセンサ５００は、発光部を有していない。そのため、例えば、エリアセンサ５００を窓ガラスなどに貼り付けて使用すれば、窓ガラスへ入射する外光を発光部として利用することができる。

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段、あるいは、他の実施の形態において説明した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

本発明にかかるエリアセンサは、受光した光の強度を検知する光センサ素子が複数個備えられており、各光センサ素子が検出対象面上の画像を検知することで入力位置を検出する位置検出部と、上記位置検出部に対して背面から光を照射する発光部と、上記検出対象面に対して圧力を加えると、上記発光部からの光の反射率が変化する反射率変更部とを備えている。

また、本発明にかかる表示装置は、本発明のエリアセンサを備えた表示パネルを有している。

また、本発明にかかる液晶表示装置は、受光した光の強度を検知する光センサ素子を複数個有し、各光センサ素子がパネル表面上の画像を検知することで外部からの入力位置を検出する位置検出部と、上記パネル表面に対して圧力を加えると、上記バックライトからの光の反射率が変化する反射率変更部とを備えている。

したがって、本発明によれば、反射率変更部が設けられていることによって、パネル表面に圧力がかかっている場合とかかっていない場合との間で、バックライトからの光の反射率を変化させることができる。そのため、指や入力ペンなどがパネル表面にタッチした場合と、タッチしていない場合との間の識別を明確に行うことができるという効果を奏する。

発明の詳細な説明の項においてなされた具体的な実施形態または実施例は、あくまでも、本発明の技術内容を明らかにするものであって、そのような具体例にのみ限定して狭義に解釈されるべきものではなく、本発明の精神と次に記載する請求の範囲内において、いろいろと変更して実施することができるものである。

本発明は、エリアセンサ機能付きの表示装置に好適に利用することができる。

Claims (15)

1. 検出対象面上の画像を検知することで、外部からの入力位置を検出するエリアセンサであって、
   受光した光の強度を検知する光センサ素子が複数個備えられており、各光センサ素子が検出対象面上の画像を検知することで入力位置を検出する位置検出部と、
   上記検出対象面に対して圧力を加えると、光の反射率が変化する反射率変更部とを備えていることを特徴とするエリアセンサ。
2. 上記反射率変更部は、圧力を加えることで反射率の低下するものであることを特徴とする請求項１に記載のエリアセンサ。
3. 上記反射率変更部は、弾性フィルムと平板状の透明基板とを積層して形成されていることを特徴とする請求項２に記載のエリアセンサ。
4. 上記弾性フィルムには、上記透明基板との接触面に凹凸が形成されていることを特徴とする請求項３に記載のエリアセンサ。
5. 上記弾性フィルムには、上記透明基板との接触面とは反対側の面に凹凸が形成されていることを特徴とする請求項３に記載のエリアセンサ。
6. 上記位置検出部に対して背面から光を照射する発光部をさらに備えていることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載のエリアセンサ。
7. 請求項１〜６の何れか１項に記載されたエリアセンサを備えた表示パネルを有していることを特徴とする表示装置。
8. アクティブマトリクス基板と対向基板との間に液晶層が配置されている液晶パネルを備え、パネル表面上の画像を検知することで、外部からの入力位置を検出するエリアセンサ機能を有している液晶表示装置において、
   受光した光の強度を検知する光センサ素子を複数個有し、各光センサ素子がパネル表面上の画像を検知することで外部からの入力位置を検出する位置検出部と、
   上記パネル表面に対して圧力を加えると、光の反射率が変化する反射率変更部とを備えていることを特徴とする液晶表示装置。
9. 上記液晶パネルに対して光を照射するバックライトをさらに備えており、
   上記反射率変更部は、上記バックライトからの光の反射率を変化させるものであることを特徴とする請求項８に記載の液晶表示装置。
10. 上記反射率変更部は、圧力を加えることで反射率の低下するものであることを特徴とする請求項９に記載の液晶表示装置。
11. 上記液晶パネルは、対向して配置された２枚の偏光板の間に設けられており、
    上記反射率変更部は、画像表示面側に設けられた上記偏光板と、弾性フィルムとを積層して形成され、
    上記液晶パネルと上記の画像表示面側に設けられた偏光板との間に上記弾性フィルムが配置されていることを特徴とする請求項１０に記載の液晶表示装置。
12. 上記弾性フィルムには、上記偏光板との接触面に凹凸が形成されていることを特徴とする請求項１１に記載の液晶表示装置。
13. 上記弾性フィルムには、上記偏光板との接触面とは反対側の面に凹凸が形成されていることを特徴とする請求項１１に記載の液晶表示装置。
14. 上記の画像表示面側に設けられた偏光板のさらに画像表示面側には、（（１／２）×ｎ＋１／４）波長板（ここで、ｎは０以上の整数）が設けられていることを特徴とする請求項１１〜１３の何れか１項に記載の液晶表示装置。
15. 上記（（１／２）×ｎ＋１／４）波長板は、その遅相軸が、上記の画像表示面側に設けられた偏光板の偏光透過軸に対して４５°傾いて配置されていることを特徴とする請求項１４に記載の液晶表示装置。