JPWO2011158692A1 - 入力装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 外部からの光の内部反射を効果的に防止でき、入力パネルの基板などを２軸延伸フィルムで構成しても、色づきなどの問題を防止できる入力装置を提供する。【解決手段】 外光（１）は、偏光フィルム２２ａで直線偏光となりλ／４位相差フィルム２２ｂで円偏光（２）とされる。この円偏光（２）が、表示パネル３０の表面３０ａや表示パネル３０内の電極層で反射されても、λ／４位相差フィルム２２ｂで直線偏光となって偏光フィルム２２ａで遮断される。入力パネル２１が２軸延伸フィルムで形成されて複屈折性を有していても、円偏光の光が２軸延伸フィルム内を通過することがないため、反射光の色づきなどの問題を防止できる。【選択図】図２

Description

本発明は、エレクトロルミネッセンスパネルや液晶表示パネルなどの表示パネルの表側に配置されて、静電容量検知式などの入力パネルによって入力操作が可能とされた入力装置に関する。

携帯用機器などの各種電子機器の操作部は、表示パネルの表面に透光性の入力パネルを有する入力装置が設置されている。入力パネルは、例えば静電容量検知式であり、互いに交叉する透光性の電極を備え、指がパネル表面に接触したときに電極と指との間に形成される静電容量を検知して、指の接触位置を特定するものである。

前記操作部では、外部の光が各層の境界部で反射されて、表示パネルの表示画像に反射光が重なって目視されるなどの問題がある。

以下の特許文献１に記載されたタッチパネルは、液晶表示素子の表面に静電容量検知式のタッチパネルが設置され、タッチパネルの表側に、１／４波長の位相差板と偏光板とが設けられ、タッチパネルの表示パネルに向く裏側に、１／４波長の位相差板が設けられている。外部から入り込む光は、偏光板で直線偏光に変換され表側の位相差板を通過して円偏光となる。円偏光がタッチパネルの内部や表示パネルで反射されると、その反射光が、表側の位相差板を通過して戻ることで、その偏光方向が波長板の透過軸と直交する直線偏光となり、反射光が外部へ出ないように遮断される。

また、液晶表示素子から発せられる直線偏光の表示光は、裏側の位相差板と表側の位相差板の双方を透過することで直線偏光に戻って偏光板を通過できるようになる。これにより、表示光の損失が低減させられている。

以下の特許文献２に記載の透明タッチスイッチは、タッチスイッチの表側に直線偏光板とλ／４位相差板が設けられ、タッチスイッチの裏側にλ／４位相差板が設けられている。この発明は、特許文献１の発明と同様に、外部から入射した光の反射を遮断でき、また液晶表示装置から発せられる表示光の損出を低減できるようになっている。

特開２００８−２６２３２６号公報 ＷＯ２００６／１２６６０４号再公表特許

従来の操作部において、タッチパネルと偏光板およびλ／４位相差板とが一体化された入力装置を、表示パネルの表面に粘着剤層を介して全面接着しようとすると、粘着剤層の内部に気泡が残る不良が発生しやすく、組立て品の歩留まりが悪くなる問題がある。

前記タッチパネルの表面と入力装置との間に、粘着剤を介在させずに薄い空隙を形成することで、粘着剤に気泡が形成されるという問題を解消できる。しかしこの場合は、外部からの光が薄い空隙とタッチパネルの表面との境界面で反射されやすくなるために、反射光の光量が多くなってしまう。

さらに、特許文献１と特許文献２に記載されたものは、いずれも、タッチパネルの表側にλ／４波長板と偏光板とが設けられている。そのために、タッチパネルの基板を、光等方性の材料で形成することが必要になる。もし複屈折性の基板を使用すると、タッチパネルの内部または表示パネルの表面や表示パネルの内部で反射された円偏光の反射光が複屈折性の基板を透過することで楕円偏光となり、この楕円偏光が表側の位相差板と偏光板とを通過することで、虹色などの色づきが発生して、表示品質が低下することになる。

本発明は上記従来の課題を解決するものであり、表示パネルと入力装置との間に空隙があっても、その空隙と表示パネルとの境界面からの反射光の影響を低減できる入力装置を提供することを目的としている。

また、本発明は、複屈折の基板で入力パネルを構成しても、反射光の色づきなどの問題を低減できる入力装置を提供することを目的としている。

本発明は、透光性の入力パネルを有する入力装置において、
前記入力パネルは、表示パネルの前方に空気層を介して設置されるものであり、前記入力パネルと前記空気層との間に、前記入力パネルからの光を直線偏光から円偏光に変換して前記空気層に与える光変換層が設けられていることを特徴とするものである。

本発明の入力装置は、入力パネルと表示パネルとの間に空気層を形成し粘着剤層を介在させないことで、粘着剤層に気泡が入る問題を解消できる。また、空気層よりも前方に光変換層を配置することで、空気層と表示パネルとの境界面で反射された光を遮断でき、境界面からの反射光で表示品質が低下する状態が生じにくくなる。

本発明は、前記入力パネルを、２軸延伸された樹脂フィルムで形成された透光性の基材と、透光性の電極層とで構成することができる。

外光が前記境界面や表示パネルの内部で反射しても光変換層で遮断されて入力パネルに戻ることがなく、また表示光が円偏光になることはない。そのために、反射光の色づきの問題が発生しなくなる。

本発明は、前記入力パネルは空気層を含んでいない静電容量検知式であることが好ましい。

また、本発明は、前記表示パネルは、直線偏光ならびに円偏光ではない人工光の表示光を発するものである。

あるいは、本発明は、前記表示パネルは、直線偏光の表示光を発するものであり、前記表示パネルと前記光変換層との間にλ／４位相差層が設けられているものである。

本発明の入力装置は、表示パネルとの間に空気層を設けても、空気層と表示パネルとの境界面からの反射光を、光変換層で遮断でき、反射光による表示品質の低下を防止しやすくなる。

また、入力パネルの基板を２軸延伸された樹脂フィルムで構成でき、入力パネルの材料の選択の幅を広げて低コスト化しやすくなる。

本発明の実施の形態の入力装置が搭載された携帯機器の分解斜視図、 本発明の第１の実施の形態の入力装置および表示パネルを示す断面図、 本発明の第２の実施の形態の入力装置および表示パネルを示す断面図、 入力パネルの一例を示す断面図、

図１に示す携帯機器１０は、携帯電話、携帯用の情報処理装置、携帯用の記憶装置、携帯用のゲーム装置などとして使用される。

携帯機器１０は合成樹脂製のケース２を有している。ケース２は上方が開放した凹部３を有しており、凹部３の内部に電子回路を実装した回路基板および表示パネル３０が収納されている。凹部３の開口部は、本発明の実施の形態である入力装置２０で塞がれている。入力装置２０は、表示パネル３０からの表示光が透過する表示領域２０ａと、表示領域２０ａを囲む非表示領域２０ｂとを有している。

図２に示されている表示パネル３０は、エレクトロルミネッセンスパネルなどの自己発光型のパネルである。表示パネル３０から発せられる表示光は、直線偏光や円偏光あるいは楕円偏光ではなく自然光に近い状態の人工光である。

表示パネル３０の表面３０ａにスペーサ３１が固定され、このスペーサ３１の表面に入力装置２０が固定されている。スペーサ３１は、入力装置２０の表示領域２０ａを囲む枠形状であり、表示領域２０ａでは、表面３０ａと入力装置２０との間に、薄い空気層３２が形成されている。

図２に示すように、入力装置２０は透光性の入力パネル２１を有している。本明細書での透光性とは、透明または半透明など光を透過可能な状態を意味しており、全光線透過率が５０％以上で好ましくは８０％以上のものを意味している。

入力パネル２１は、静電容量検知式である。図４に示すように、入力パネル２１は透光性の基板２１ａと、基板２１ａの背面に形成された第１の電極層２１ｂと、基板２１ａの表面に形成された第２の電極層２１ｃとを有している。

基板２１ａは、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などの２軸延伸された透光性の樹脂フィルムで形成されている。第１の電極層２１ｂと第２の電極層２１ｃは、共にＩＴＯなどの透光性の導電性材料で形成されている。第１の電極層２１ｂと第２の電極層２１ｃは、互いに絶縁されて互いに直交する向きに平行に複数列ずつ設けられている。

複数の第１の電極層２１ｂに順番に電圧が印加され、それとは異なるタイミングで複数の第２の電極層２１ｃに順番に電圧が印加される。ほぼ接地電位の導電体である人の指がいずれかの電極層に接近すると、その電極層と指との間に静電容量が形成される。この静電容量の変化を検知することで、指が接近した位置を検知することができる。

図２に示すように、入力パネル２１の裏面には、透光性の粘着剤層２３を介して光変換層２２が全面接着されている。粘着剤層２３はアクリル系の粘着剤で形成されている。

光変換層２２は、入力パネル２１側に偏光層である偏光フィルム２２ａが設けられ、表示パネル３０側にλ／４位相差層であるλ／４位相差フィルム２２ｂが設けられている。偏光フィルム２２ａとλ／４位相差フィルム２２ｂは、互いに接合されている。

λ／４位相差フィルム２２ｂは、入射した光が、複屈折によって、直交する２つの直線偏光成分に分離されるとともに、２つの直線偏光成分に１／４波長の位相ずれが与えられる。λ／４位相差フィルム２２ｂの光学軸は、偏光フィルム２２ａの透過軸に対して４５度または１３５度の角度で傾くように組み合わされている。外光が偏光フィルム２２ａを透過すると直線偏光となり、この直線偏光が、λ／４位相差フィルム２２ｂを通過すると円偏光に変換される。逆に円偏光がλ／４位相差フィルム２２ｂを通過すると直線偏光に戻される。

図２に示すように、入力パネル２１の表側には、アクリル系の透光性の粘着剤層２５を介して透光性のカバー層２４が全面接着されている。カバー層２４は、ガラスや、ＰＭＭＡ（メタクリル酸メチル樹脂）、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＣＯＰ（環状オレフィンコポリマー）などの透光性樹脂で形成されている。カバー層２４の表面に加飾フィルムが設けられ、図１の示すように、加飾フィルムは、非表示領域２０ｂにおいて光が透過しないように着色されている。

図２の右側には、外部から入力装置２０の表示領域２０ａに入り込む外光（１）の経路を示している。

カバー層２４および入力パネル２１を透過した自然光である外光（１）は、光変換層２２の偏光フィルム２２ａを経て直線偏光になり、λ／４位相差フィルム２２ｂを透過して円偏光（２）となる。空気層３２と表示パネル３０との境界面である表示パネル３０の表面３０ａで円偏光（２）が反射すると、逆回りの円偏光（３）となって戻る。この円偏光（３）がλ／４位相差フィルム２２ｂを透過して直線偏光となるが、この直線偏光の光軸は、偏光フィルム２２ａの透過軸と９０度相違するために、反射光が偏光フィルム２２ａに吸収されて外部に戻ることなく遮断される。

前記外光（１）から光変換層２２で変換された円偏光（２）の一部は、表示パネル３０の内部に入り、表示パネル３０に設けられている電極層で反射されるが、この反射光も逆回りの円偏光（３）となって、光変換層２２で遮断される。

一方、エレクトロルミネッセンスパネルなどの自己発光型の表示パネル３０から発せられた表示光は、直線偏光ではなく自然光に近い人工光であるため、光変換層２２のλ／４位相差フィルム２２ｂで光学的な影響を受けることがないが、偏光フィルム２２ａを透過することで直線偏光となり、入力パネル２１とカバー層２４を透過して前方へ出る。入力パネル２１の基板２１ａは、２軸延伸された透光性の樹脂フィルムで形成されて複屈折性を有しているが、直線偏光がこの基板２１ａを透過することで、色づきなどの問題が生じない。

図２に示す入力装置２０は、外光（１）が入射したときに、空気層３２と表示パネル３０との境界面である表面３０ａからの反射光と、表示パネル３０内の電極層からの反射光が、共通の光変換層２２で遮断され、表示パネル３０からの表示光に表面３０ａからの反射光が重畳されたり、表示パネル３０の電極層のパターンが映し出されるなどの弊害を防止できる。そのため、表示パネル３０の表面３０ａに反射防止膜を形成する構造に比べて、表面３０ａで反射される光による影響を効果的に防止できるようになる。

図２に示すように、各層が積層されて形成された入力装置２０を表示パネル３０の前部に設置する際に、全面接着ではなくスペーサ３１を設けて空気層３２を介在させている。しかし、空気層３２と表示パネル３０との境界面である表面３０ａでの反射光を光変換層２２で遮断できるようにし、空気層３２が介在することの課題を解消している。したがって、表示パネル３０と入力装置２０とを粘着剤層を介して全面接着する必要がなくなり、粘着剤層に気泡が介在して不良品が多くなる問題を解消することができる。

前記入力パネル２１の基板２１ａは２軸延伸フィルムで形成されているために複屈折性を有している。しかし、光変換層２２が入力パネル２１よりも裏側に配置されているために、反射光の円偏光（３）が基板２１ａまで到達することがない。そのため、反射光である円偏光が複屈折性の基板２１ａを透過することで色づきが発生するという従来の課題を解消できる。したがって、入力パネル２１を光等方性の材料以外の樹脂フィルムで構成できるようになり、入力パネル２１を薄型で低コストで構成できるようになる。

図３は本発明の第２の実施の形態の携帯機器１１０を示している。
図３に示す携帯機器１１０に使用されている表示パネル１３０は、液晶表示パネルを含んでいる。この表示パネル１３０の表側にスペーサ３１を介して、図２と同じ構造の入力装置２０が固定されている。よって、表示領域では、表示パネル１３０と入力装置２０との間に空気層３２が形成されている。

表示パネル１３０は、ＬＥＤやランプからの光を液晶表示パネルの背後から与えるバックライト部を有している。

液晶表示パネルは、液晶材料層を挟んで透明電極が対向しているとともに、液晶材料層を挟んで対向する配向層と偏光層とが設けられている。そのために、バックライト部から与えられて液晶表示パネルを透過した表示光は直線偏光である。そのために、表示パネル１３０の表示光の送出側である表側に第２のλ／４位相差フィルム１３１が設けられている。入力装置２０に設けられているλ／４位相差フィルム２２ｂと第２のλ／４位相差フィルム１３１は、光学軸が直交するように配置されている。また、液晶表示パネルの表示光を送出する側に設けられた偏光層と、入力装置２０内の偏光フィルム２２ａは、光の透過軸の向きが互いに一致している。

図３において、（Ａ）は、外光（１）が入射したときの光の経路を示し、（Ｂ）は、表示パネル１３０から送り出される表示光（４）の経路を示している。

図３の（Ａ）で示すように、外光（１）が入射したときに、第２のλ／４位相差フィルム１３１の表面１３１ａからの反射光や、液晶表示パネルの電極層からの反射光が遮断されるのは、図２に示す操作パネル１０のときと同じである。

図３の（Ｂ）で示すように、表示パネル１３０内のバックライト部から発せられた光は液晶表示パネルを透過して直線偏光の表示光（４）として送り出される。直線偏光の表示光（４）は第２のλ／４位相差フィルム１３１を通過することで円偏光（５）となり、さらに入力装置２０内のλ／４位相差フィルム２２ｂを通過して直線偏光（６）に戻る。液晶表示パネルの送出側の偏光層と入力装置２０内の偏光フィルム２２ａは、透過軸の向きが同じであるため、表示光は損失の少ない直線偏光（７）として上方へ与えられる。

光変換層２２の上方に位置する入力パネル２１の基板２１ａが２軸延伸フィルムで形成されて複屈折性を有していても、直線偏光（７）の表示光が基板２１ａを通過するため光学的な影響を受けることがない。

以上から、図３に示す実施の形態においても、空隙部と表示パネルとの境界面や表示パネル内の電極層で反射された光が表示光と共に送り出されるのを防止できる。また表示パネルからの表示光の損失も最小限にできる。

２ ケース
１０ 携帯機器
２０ 入力装置
２１ 入力パネル
２１ａ 基板
２１ｂ 第１の電極層
２１ｃ 第２の電極層
２２ 光変換層
２２ａ 偏光フィルム
２２ｂ λ／４位相差フィルム
２４ カバー層
３０ 表示パネル
３１ スペーサ
３２ 空気層
１１０ 携帯機器
１３０ 表示パネル
１３１ λ／４位相差フィルム

本発明は、透光性の入力パネルを有する入力装置において、
前記入力パネルは、複屈折の性質を有する２軸延伸された透光性の樹脂フィルムと、前記樹脂フィルムの表面に形成された透光性の電極層とを有しており、
前記入力パネルが、表示パネルの前方に空気層を介して設置されて、前記入力パネルと前記空気層との間に、前記入力パネルからの光を直線偏光から円偏光に変換して前記空気層に与える光変換層が設けられていることを特徴とするものである。

本発明は、例えば、前記樹脂フィルムがＰＥＴフィルムである。また、前記樹脂フィルムの表面と背面の双方の面に透光性の電極層が設けられているものにできる。

本発明は、前記入力パネルは空気層を含んでいない静電容量検知式であることが好ましい。
本発明では、前記光変換層が、前記入力パネル側に位置する偏光層と、前記表示パネル側に位置するλ／４位相差層を有している。
例えば、前記偏光層が偏光フィルムであり、前記λ／４位相差層がλ／４位相差フィルムであり、前記偏光フィルムと前記λ／４位相差フィルムとが重ねられて、前記入力パネルの裏面に接合されている。
この場合に、前記空気層が、前記λ／４位相差フィルムと前記表示パネルとの間に形成されている。
また、前記λ／４位相差層の光学軸が、前記偏光層の透過軸に対して４５度または１３５度の角度で傾いている。

また、本発明は、前記表示パネルは、直線偏光ならびに円偏光ではない人工光の表示光を発するものである。
例えば、前記表示パネルが、内部に電極層を有するエレクトロルミネッセンスパネルである。

あるいは、本発明は、前記表示パネルは、直線偏光の表示光を発するものであり、前記表示パネルと前記光変換層との間に第２のλ／４位相差層が設けられているものである。
例えば、前記表示パネルは液晶表示パネルである。
本発明は、前記第２のλ／４位相差層は第２のλ／４位相差フィルムであり、前記液晶表示パネルの表示光を送出する表面に重ねられている。
また、前記光変換層に設けられた前記λ／４位相差層と、前記第２のλ／４位相差層とで、光学軸が互いに直交する向きである。
さらに、前記液晶表示パネルの表示光を送出する側に設けられた偏光層と、前記光変換層の前記偏光層は、光の透過軸の向きが一致している。
本発明は、前記空気層は、前記表示パネルと前記入力パネルとの間に粘着層を介在させずに重ねる構造で形成される。

本発明は、透光性の入力パネルを有する入力装置において、
前記入力パネルは、複屈折の性質を有する２軸延伸された透光性の樹脂フィルムと、前記樹脂フィルムの表面に形成された透光性の電極層とを有しており、
前記入力パネルが、表示パネルの前方に空気層を介して設置されて、前記入力パネルと前記空気層との間に、前記入力パネルを通過した光を直線偏光にしこの直線偏光を円偏光に変換して前記空気層に与える光変換層が設けられていることを特徴とするものである。

Claims (5)

1. 透光性の入力パネルを有する入力装置において、
   前記入力パネルは、表示パネルの前方に空気層を介して設置されるものであり、前記入力パネルと前記空気層との間に、前記入力パネルからの光を直線偏光から円偏光に変換して前記空気層に与える光変換層が設けられていることを特徴とする入力装置。
2. 前記入力パネルは、２軸延伸された樹脂フィルムで形成された透光性の基材と、透光性の電極層とで構成されている請求項１記載の入力装置。
3. 前記入力パネルは空気層を含んでいない静電容量検知式である請求項１または２記載の入力装置。
4. 前記表示パネルは、直線偏光ならびに円偏光ではない人工光の表示光を発するものである請求項１ないし３のいずれかに記載の入力装置。
5. 前記表示パネルは、直線偏光の表示光を発するものであり、前記表示パネルと前記光変換層との間にλ／４位相差層が設けられている請求項１ないし３のいずれかに記載の入力装置。

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