WO2010131387A1 - 表示装置 - Google Patents

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WO2010131387A1
WO2010131387A1 PCT/JP2010/000356 JP2010000356W WO2010131387A1 WO 2010131387 A1 WO2010131387 A1 WO 2010131387A1 JP 2010000356 W JP2010000356 W JP 2010000356W WO 2010131387 A1 WO2010131387 A1 WO 2010131387A1
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display device
plate
light
liquid crystal
phase difference
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PCT/JP2010/000356
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根本紀
臼倉奈留
加藤浩巳
重田博昭
結城龍三
神林裕一
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シャープ株式会社
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Priority to BRPI1006946A priority patent/BRPI1006946A2/pt
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Priority to EP10774649.7A priority patent/EP2383718A4/en
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    • G02F2413/02—Number of plates being 2

Definitions

  • the present invention relates to a display device provided with an optical sensor element in a display panel.
  • Flat panel display devices typified by liquid crystal display devices, have features such as thin and light weight and low power consumption. Furthermore, technological development is progressing to improve display performance such as colorization, high definition, and video compatibility. It is out. Therefore, it is currently incorporated in a wide range of electronic devices such as mobile phones, PDAs, DVD players, mobile game devices, notebook PCs, PC monitors, TVs, and the like.
  • Patent Document 1 discloses a liquid crystal display device in which an optical sensor element made of a photodiode is provided on a pixel region.
  • a function as an area sensor specifically, a scanner function, a touch panel function, etc.
  • a touch panel (or scanner) integrated display device can be realized.
  • the optical sensor element in the panel recognizes the input position by detecting the user's finger or pen contacting the panel surface as an image.
  • the output value of the light sensor element is the output of the ambient light sensor that detects the brightness of ambient light. It is desired that the value is almost the same as the value and a constant value.
  • the optical sensor element also detects the reflected light, so that the output value of the optical sensor element changes according to the brightness of the display image. As described above, the output value obtained in the optical sensor element changes under the influence of the display image, so that the detection accuracy of the input position is greatly lowered.
  • the display image when the display image is bright, the display image is reflected at the interface of each layer such as a protective plate and an acrylic plate disposed in the apparatus, and the output value of the optical sensor element is affected by this reflected light, and is actually Therefore, a high output value is obtained at a location different from the input position. As a result, the area sensor erroneously recognizes the input position.
  • Patent Document 2 two transparent conductive substrates on which a transparent conductive film is formed are arranged so that the transparent conductive films face each other, and two sheets are pressed by pressing the upper transparent conductive substrate.
  • a transparent touch panel is disclosed in which a transparent conductive substrate is brought into contact with each other to detect a position. And when this transparent touch panel is mounted on the liquid crystal panel, in order to prevent external light from being reflected by the touch panel and making the display image of the liquid crystal panel difficult to see, ⁇ / 4 is formed on the upper transparent conductive substrate. It is disclosed that a retardation plate is provided.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and realizes a display device with an optical sensor that can suppress reflection of light caused by a display image and detect an input position with higher accuracy. With the goal.
  • a display device includes a display panel including a plurality of photosensor elements, and the photosensor elements detect images on the surface of the apparatus, thereby allowing input from the outside.
  • a display device having an area sensor function for detecting a position, wherein a polarizing plate is provided on an image display surface side of the display panel, and ⁇ / A four-phase difference plate is provided.
  • the image display surface side of the polarizing plate means the surface side of the polarizing plate opposite to the surface facing the display panel.
  • the ⁇ / 4 retardation plate is provided on the polarizing plate, light resulting from the display image of the display panel is reflected on the surface of the device or the like based on the following principle. Light can be blocked.
  • (1) When the light from the display panel passes through the polarizing plate, it becomes linearly polarized light (for example, linearly polarized light in the horizontal direction).
  • (2) When the linearly polarized light of (1) passes through the ⁇ / 4 retardation plate, it becomes clockwise circularly polarized light.
  • the circularly polarized light of (2) is reflected by, for example, the surface of the display device or a finger, it becomes counterclockwise circularly polarized light.
  • the combination of the polarizing plate and the ⁇ / 4 retardation plate prevents light reflected from the image display without passing through the surface of the display device from entering the display panel. Can do. Therefore, the output value obtained in the optical sensor element can be prevented from changing due to the influence of the reflected light from the display image, and the input position can be detected with higher accuracy.
  • the specular reflection component of the reflected light from an object that inputs on the surface of the device such as a finger or an input pen can be blocked. It can prevent that detection sensitivity falls under the influence of the reflected light from an input target object.
  • the display device includes a display panel including a plurality of photosensor elements, and the photosensor elements have an area sensor function of detecting an input position from the outside by detecting an image on the device surface.
  • a polarizing plate is provided on the image display surface side of the display panel, and a ⁇ / 4 retardation plate is provided on the image display surface side of the polarizing plate. It is characterized by that.
  • FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a schematic configuration of the liquid crystal display device illustrated in FIG. 2 and an optical path of reflected light at an interface in the device. It is sectional drawing which shows the structure of the liquid crystal display device concerning the 1st Embodiment of this invention.
  • (A) is a schematic diagram showing the configuration of the liquid crystal display device of the present invention provided with a broadband ⁇ / 4 retardation plate, and (b) is a comparison without a broadband ⁇ / 4 retardation plate.
  • FIG. 1 is a schematic diagram which shows the coordinate axis for demonstrating the positional relationship of each optical axis of a polarizing plate and a phase difference plate
  • (b) is a schematic for demonstrating the angle of each optical axis in XY plane.
  • FIG. 1 In the liquid crystal display device shown in FIG. 1, it is a schematic diagram showing that reflected light is blocked by a combination of a polarizing plate and a broadband ⁇ / 4 retardation plate.
  • (A) is a figure which shows an example of the image displayed on the liquid crystal display device shown in FIG.
  • (B) is a figure which shows the image which an optical sensor element recognizes when the image shown to (a) is displayed in the liquid crystal display device of the comparative example in which the broadband ⁇ / 4 phase difference plate is not provided.
  • (C) is a figure which shows the image which an optical sensor element recognizes when the image shown to (a) is displayed in the liquid crystal display device of this invention provided with the broadband (lambda) / 4 phase difference plate.
  • It is a schematic diagram which shows the schematic structure of the liquid crystal display device shown in FIG. 10, and the optical path of the reflected light in the interface in this device.
  • FIG. 1 It is sectional drawing which shows the structure of the liquid crystal display device concerning the 2nd Embodiment of this invention. It is a schematic diagram which shows the modification of the liquid crystal display device shown in FIG. It is a schematic diagram which shows schematic structure of the self-light-emitting display device concerning the 3rd Embodiment of this invention, and the optical path of the reflected light in the interface in this device. It is a schematic diagram which shows the modification of the self-light-emitting display apparatus shown in FIG.
  • a touch panel integrated liquid crystal display device having an area sensor function (specifically, a touch panel function) will be described.
  • the configuration of the touch panel integrated liquid crystal display device of the present embodiment will be described with reference to FIG.
  • the touch panel integrated liquid crystal display device 100 (also simply referred to as the liquid crystal display device 100) shown in FIG. 2 is a touch panel that detects an input position by detecting an image on the surface of a device by a plurality of two-dimensionally arranged photosensor elements. It has a function.
  • the touch panel integrated liquid crystal display device 100 of the present embodiment includes a liquid crystal panel 20 and a backlight 10 that is provided on the back side of the liquid crystal panel 20 and emits light to the liquid crystal panel. Yes.
  • the backlight 10 is provided with a plurality of white LEDs as light sources.
  • the liquid crystal panel 20 includes an active matrix substrate 21 in which a large number of pixels are arranged in a matrix, and a counter substrate 22 disposed so as to face the active matrix substrate 21. Further, a display medium is provided between the two substrates. A certain liquid crystal layer 23 is sandwiched.
  • the display mode of the liquid crystal panel 20 is not particularly limited, and any display mode such as a TN mode, an IPS mode, and a VA mode can be applied.
  • a front side polarizing plate 40a (a polarizing plate provided on the image display surface side) and a back side polarizing plate 40b are provided so as to sandwich the liquid crystal panel 20.
  • Each polarizing plate 40a and 40b serves as a polarizer.
  • the polarization direction of the front-side polarizing plate 40a and the polarization direction of the back-side polarizing plate 40b are arranged so as to have a crossed Nicol relationship.
  • a normally black mode liquid crystal display device can be realized.
  • a broadband ⁇ / 4 phase difference plate 50 is disposed on the front-side polarizing plate 40a.
  • a TAC film 60 is disposed on the broadband ⁇ / 4 retardation plate 50.
  • a protective plate 90 is disposed on the outermost surface 100a of the liquid crystal display device 100 (that is, the detection target surface 100a). And the TAC film 60 and the protective plate 90 are arrange
  • the active matrix substrate 21 is provided with a TFT (not shown), which is a switching element for driving each pixel, an alignment film (not shown), an optical sensor element 30 and the like.
  • the counter substrate 22 is provided with a color filter layer 24 and a counter electrode and an alignment film (not shown).
  • the color filter layer is composed of colored portions having respective colors of red (R), green (G), and blue (B), and a black matrix.
  • the optical sensor element 30 is provided in each pixel region, thereby realizing an area sensor.
  • the optical sensor element 30 reads the position and inputs information to the device. Can be executed.
  • the touch panel function can be realized by the optical sensor element 30.
  • the optical sensor element 30 is formed of a photodiode or a phototransistor, and detects the amount of received light by flowing a current corresponding to the intensity of received light.
  • the TFT and the optical sensor element 30 may be monolithically formed on the active matrix substrate 21 by substantially the same process. That is, some constituent members of the optical sensor element 30 may be formed simultaneously with some constituent members of the TFT.
  • Such a method for forming an optical sensor element can be performed in accordance with a conventionally known method for manufacturing a liquid crystal display device incorporating an optical sensor element.
  • the photosensor element is not necessarily provided for each pixel.
  • a photosensor is provided for each pixel having any one color filter of R, G, and B. It may be a configuration.
  • ⁇ d is generally 50 nm to 60 nm.
  • the protective plate 90 is disposed on the outermost surface of the liquid crystal display device 100 on the image display surface side, and protects the device.
  • the protection plate 90 is made of a transparent material such as acrylic, polycarbonate, or PET.
  • the air layer 80 between the TAC film 60 and the protective plate 90 is formed by fixing the TAC film 60 and the protective plate 90 apart by a certain distance, for example, by a transparent double-sided adhesive film sheet or the like. Has been.
  • the liquid crystal display device 100 is provided with a liquid crystal drive circuit for driving display on the liquid crystal panel 20 and an area sensor control unit for driving the area sensor. Yes. Note that conventionally known configurations can be applied to the configurations of the liquid crystal driving circuit and the area sensor control unit of the present embodiment.
  • the optical sensor element formed in the liquid crystal panel 20 when a finger or an input pen touches the surface (detection target surface 100a) of the device. 30 can detect an input position by capturing a finger or an input pen as an image.
  • the liquid crystal display device 100 includes the broadband ⁇ / 4 retardation plate 50 on the front-side polarizing plate 40a, thereby reflecting light caused by display images including light of various wavelengths. Since the light component can be prevented from being detected by the optical sensor element 30, the input position can be detected with higher accuracy. This point will be described below.
  • FIG. 1 schematically shows the configuration of each layer constituting the liquid crystal display device 100.
  • the broadband ⁇ / 4 retardation plate 50 has a configuration in which a ⁇ / 2 retardation plate 50b and a ⁇ / 4 retardation plate 50a are stacked in this order from the front polarizing plate 40a side.
  • the ⁇ / 2 phase difference plate is a phase difference plate that changes the polarization state of light transmitted through itself by 1 ⁇ 2 wavelength, and is also simply referred to as a ⁇ / 2 plate.
  • the ⁇ / 4 phase difference plate is a phase difference plate that changes the polarization state of light transmitted through itself by 1 ⁇ 4 wavelength, and is also simply referred to as a ⁇ / 4 plate.
  • FIG. 3 shows a configuration of the present invention in which the broadband ⁇ / 4 retardation plate 50 is provided (FIG. 3A) and a configuration of a comparative example in which the broadband ⁇ / 4 retardation plate 50 is not provided ( FIG. 3B is compared with FIG.
  • liquid crystal display device 100 and the liquid crystal display device 101 In the liquid crystal display device 100 and the liquid crystal display device 101, light emitted from the light source in the backlight 10 is transmitted through the liquid crystal panel 20 to form a display image. Part of the light based on the display image is reflected on the outermost surface 100a or 101a of the apparatus, the interface between the protective plate 90 and the air layer 80, the interface between the air layer 80 and the TAC film 60, and the finger.
  • the reflected image is reflected and returned to the liquid crystal panel 20. It is detected by the optical sensor element 30 in 20. Thereby, since the optical sensor element 30 detects an image according to the display image, the detection accuracy of the input position is lowered.
  • the liquid crystal display device 100 provided with the broadband ⁇ / 4 phase difference plate 50 shown in FIG. 3A, most of the light reflected from each interface and finger in the device is on the front side. It cannot pass through the polarizing plate 40a. Therefore, it is possible to prevent the optical sensor element 30 from detecting reflected light from the display image.
  • the transmission axis of the polarizing plate is along the X-axis direction.
  • the state in which the light incident on the polarizing plate is reflected and returns toward the polarizing plate is shown in order (1) to (5). Below, it demonstrates along this order.
  • (1) When light from the display panel passes through the polarizing plate, it becomes linearly polarized light in the X-axis direction.
  • (2) When the linearly polarized light of (1) passes through the ⁇ / 4 retardation plate, it becomes clockwise circularly polarized light.
  • the circularly polarized light of (2) is reflected by, for example, the surface of a liquid crystal display device or a finger, it becomes counterclockwise circularly polarized light.
  • the optical sensor element can be prevented from detecting the reflected light. Note that only the regular reflection light is blocked by the polarizing plate according to the above principle, and the scattered reflection light is not blocked.
  • the reflected light is only a specularly reflected light component
  • the crossing angle between the transmission axis of the polarizing plate and the optical axis (slow axis) of the ⁇ / 4 retardation plate is 45 degrees
  • the linearly polarized light 4) is polarized in a direction perpendicular to the transmission axis (X-axis direction) of the polarizing plate, and the reflected light is completely blocked by the polarizing plate.
  • the crossing angle goes away from 45 degrees, the blocking ratio of reflected light decreases.
  • the present invention is not limited to this, and the slow axis of the 1 / 4 ⁇ phase difference plate is arranged to be inclined to some extent with respect to the transmission axis of the polarizing plate (that is, the slow axis and the transmission axis are If the slow axis and the transmission axis are not orthogonal to each other (not parallel), a certain degree of reflected light reduction effect can be obtained.
  • a ⁇ / 2 phase difference plate 50b is provided between the front side polarizing plate 40a and the ⁇ / 4 phase difference plate 50a, and the optical axis of the ⁇ / 2 phase difference plate 50b ( The slow axis) and the optical axis (slow axis) of the ⁇ / 4 retardation plate 50a are arranged so as to cross each other. As a result, it is possible to convert linearly polarized light into circularly polarized light for light other than 550 nm light.
  • each phase difference plate such that the optical axis (slow axis) of the ⁇ / 4 phase difference plate and the optical axis (slow axis) of the ⁇ / 2 phase difference plate have a predetermined positional relationship, Conversion from linearly polarized light to circularly polarized light is possible for a wider band of wavelengths.
  • a preferable positional relationship will be described.
  • the coordinate axes are defined as shown in FIG.
  • the polarizing plate and each phase difference plate are arranged along the XY plane, and the light beam travels along the Z axis. That is, the X axis and the Y axis are orthogonal axes in the plane of the polarizing plate and each retardation plate, and the Z axis is an axis extending in the thickness direction of the polarizing plate and each retardation plate.
  • the direction of the optical axis (transmission axis) of the polarizing plate and the optical axis (slow axis) of the phase difference plate is an angle in which the right direction from the Y axis in the XY plane is positive, as shown in FIG. It is defined by ⁇ . That is, the positive direction of the Y axis is defined as 0 degree, and the positive direction of the X axis is defined as 90 degrees.
  • the ⁇ / 4 retardation plate 50a, the ⁇ / 2 retardation plate 50b, and the front polarizing plate 40a are arranged in this order of arrangement.
  • the angle ⁇ of each optical axis in FIG. 5B is 20 degrees for the ⁇ / 4 phase difference plate 50a, 75 degrees for the ⁇ / 2 phase difference plate 50b, and 90 degrees for the front polarizing plate 40a (that is, Each layer is arranged so as to be in the (X-axis direction).
  • the linearly polarized light emitted from the front-side polarizing plate 40a undergoes different conversion for each wavelength by passing through the ⁇ / 2 phase difference plate 50b, and then ⁇ / 4 The light enters the phase difference plate 50a.
  • light having a wide wavelength range specifically, visible light having a wavelength of 400 nm to 700 nm
  • the ⁇ / 4 retardation plate 50a is converted into circularly polarized light.
  • the positional relationship between the optical axis (slow axis) of the ⁇ / 4 retardation plate and the optical axis (slow axis) of the ⁇ / 2 retardation plate is not necessarily limited to the above example. In addition to this, for example, with reference to the technique described in Patent Document 3, it can be arranged in the following positional relationship.
  • the ⁇ / 2 retardation plate and the ⁇ / 4 retardation plate have their optical axes (slow axis) intersecting with each other, and the intersection angle p satisfies 50 ° ⁇ p ⁇ 70 °. It is preferable to arrange
  • the ⁇ / 4 retardation plate and the ⁇ / 2 retardation plate are made of the same material, and at least one of these retardation plates is positioned.
  • Nx, ny, and nz are nx> ny and (nx ⁇ ) where nx, xy are the refractive indexes in the orthogonal axis in the plane of the retardation plate, and nz is the refractive index in the thickness direction of the retardation plate.
  • nz) ⁇ (nx ⁇ ny) (or (nx ⁇ nz) / (nx ⁇ ny) ⁇ 1).
  • the refractive indexes nx, ny, and nz can also be referred to as refractive indexes in directions corresponding to the coordinate axes (X axis, Y axis, and Z axis) shown in FIG.
  • the liquid crystal display device 100 Since the liquid crystal display device 100 according to the present embodiment has the above-described configuration, as shown in FIG. 6, the light (of the display image) reflected by each interface of the liquid crystal display device and the finger or the like. It is possible to prevent the regular reflection component) from being blocked by the front polarizing plate 40 a and returning to the liquid crystal panel 20. Note that (1) to (5) in FIG. 6 correspond to (1) to (5) in FIG. 4 described above.
  • FIG. 7 shows an example of effects obtained by the liquid crystal display device 100 having the broadband ⁇ / 4 retardation plate 50.
  • FIG. 7A shows an example of an image (specifically, a map image) displayed on the liquid crystal display device 100.
  • FIG. 7C shows an image recognized by the optical sensor element when the image shown in FIG. 7A is displayed in the liquid crystal display device 100 of the present invention.
  • FIG. 7B shows light when the image shown in FIG. 7A is displayed on a liquid crystal display device not provided with a broadband ⁇ / 4 retardation plate. The image which a sensor element recognizes is shown. Note that the sensor images shown in FIGS. 7B and 7C are obtained when no finger or the like touches the surface of the apparatus.
  • the sensor image reflects the map image displayed on the liquid crystal panel. Therefore, even though the finger is not touched, for example, the optical sensor value of the portion corresponding to the road on the map increases to 100/256 gradations, and it is erroneously recognized that the finger is touching. there is a possibility.
  • the entire display of the panel is hardly affected by the image displayed on the liquid crystal panel.
  • the optical sensor value in the region is about 17/256 gradations. Since the optical sensor value when the finger touches is about 100/256 gradation values of 17/256 gradations or more, erroneous recognition due to the influence of the display image can be prevented.
  • FIG. 8 shows a schematic configuration of a liquid crystal display device 200 which is a modification of the liquid crystal display device 100 shown in FIG.
  • the liquid crystal display device 200 is not provided with the air layer 80 and the protection plate 90. Further, the TAC film 60 shown in FIG. 8 may not be provided.
  • Other configurations are the same as those of the liquid crystal display device 100.
  • the broadband ⁇ / 4 retardation plate 50 is provided, since the broadband ⁇ / 4 retardation plate 50 is provided, light based on the display image reflected on the surface of the device cannot pass through the front polarizing plate 40a. It is possible to prevent the sensitivity from being lowered due to the influence of the reflected light from the input object.
  • the liquid crystal display device 100 has a higher effect of the present invention.
  • the interface on which the display image can be reflected in the device is only the device surface, whereas in the liquid crystal display device 100, there are three interfaces on which the display image can be reflected ( Specifically, the interface between the TAC film 60 and the air layer 80, the interface between the air layer 80 and the protection plate 90, and the interface between the protection plate 90 and the air layer (that is, three interfaces: the device surface 100a)) Because.
  • the reflected light removal effect by providing the broadband ⁇ / 4 retardation plate 50 is higher in the liquid crystal display device 100 than in the liquid crystal display device 200.
  • a transparent resin layer may be formed instead of the air layer 80.
  • the air layer 80 when the air layer 80 is formed, the refractive index difference at each interface increases, and the amount of reflected light at each interface increases. Therefore, the reflected light generated by providing the broadband ⁇ / 4 retardation plate 50 is increased. Reduction effect is increased.
  • a touch panel integrated liquid crystal display device that has an infrared light source in a backlight and detects an input position when an optical sensor element detects infrared light will be described.
  • FIG. 10 shows a configuration of the touch panel integrated liquid crystal display device 300 of the present embodiment.
  • the touch panel integrated liquid crystal display device 300 (also simply referred to as the liquid crystal display device 300) shown in FIG. 10 is formed by detecting an image of the device surface 300a (detection target surface) by a plurality of two-dimensionally arranged photosensor elements. It has a touch panel function to detect the input position.
  • members having the same configurations and functions as those of the liquid crystal display device 100 of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
  • the touch panel integrated liquid crystal display device 300 of the present embodiment includes a liquid crystal panel 20 a and a backlight 11 that is provided on the back side of the liquid crystal panel 20 a and irradiates the liquid crystal panel with light. Yes.
  • the liquid crystal panel 20a is a liquid crystal panel with a built-in infrared light sensor.
  • the backlight 11 is provided with a plurality of white LEDs and a plurality of infrared LEDs as light sources.
  • the infrared LED emits light having a wavelength in the infrared region, but in the present embodiment, in particular, the wavelength that transmits the infrared light transmission filter (infrared light transmission unit) 32 in the liquid crystal panel 20a. What emits infrared light in the region is used.
  • the liquid crystal panel 20a includes an active matrix substrate 21 in which a large number of pixels are arranged in a matrix, and a counter substrate 22 disposed so as to face the active matrix substrate 21, and a display medium between the two substrates. A certain liquid crystal layer 23 is sandwiched.
  • a front side polarizing plate 40c (a polarizing plate provided on the image display surface side) and a back side polarizing plate 40d are provided so as to sandwich the liquid crystal panel 20a.
  • a broadband ⁇ / 4 retardation plate 50 is disposed on the front-side polarizing plate 40c.
  • a TAC film 60 is disposed on the broadband ⁇ / 4 retardation plate 50.
  • a protective plate 90 is disposed on the outermost surface 300a of the liquid crystal display device 300 (that is, the detection target surface 300a). And the TAC film 60 and the protective plate 90 are arrange
  • the active matrix substrate 21 is provided with a TFT (not shown) that is a switching element for driving each pixel, a pixel electrode 26, a data signal line 27, an alignment film 28, an optical sensor element 31, and the like.
  • a TFT (not shown) that is a switching element for driving each pixel, a pixel electrode 26, a data signal line 27, an alignment film 28, an optical sensor element 31, and the like.
  • the optical sensor element 31 is formed of a photodiode or a phototransistor, and detects the amount of received light by flowing a current corresponding to the intensity of received light.
  • the photosensor element 31 is provided in the vicinity of the pixel electrode 26 corresponding to the blue coloring portion 24 b of the color filter layer 24.
  • an infrared light transmission filter 32 is provided inside the blue coloring portion 24 b, and light from the surface 300 a side of the apparatus reaches the optical sensor element 31 through the infrared light transmission filter 32. It is the composition which does.
  • the infrared light transmission filter 32 is a filter that selectively transmits infrared light.
  • the infrared light transmission filter 32 is not necessarily required to completely block visible light as long as it is provided for the purpose of transmitting infrared light and blocking visible light. % May be permeated. Since the infrared light transmission filter 32 is provided on the optical sensor element 31, the optical sensor element 31 functions as an infrared light sensor that detects the amount of infrared light.
  • a color filter layer 24, a counter electrode 25, an alignment film 28, and the like are formed on the counter substrate 22.
  • the color filter layer is composed of colored portions 24r, 24g, and 24b having respective colors of red (R), green (G), and blue (B), and a black matrix 24m.
  • the TAC film 60, the air layer 80, and the protective plate 90 the same ones as those of the liquid crystal display device 100 can be applied.
  • the liquid crystal display device 300 Since the liquid crystal display device 300 has the above-described configuration, when an object such as a finger or an input pen touches the detection target surface 300a, the liquid crystal display device 300 is irradiated from the infrared LED in the backlight 11. The reflected infrared light is reflected by the object, and the light sensor element 31 can detect the reflected infrared light. Therefore, it is possible to detect which position on the detection target surface is touched by the intensity of infrared light detected by each optical sensor element 31.
  • the liquid crystal display device 300 includes the broadband ⁇ / 4 phase difference plate 50, similarly to the liquid crystal display device 100, the reflection of light caused by the display image is suppressed and the input position is detected with high accuracy. It is possible to obtain a display device that can be used. This point will be described with reference to FIG.
  • the broadband ⁇ / 4 phase difference plate 50 has a configuration in which a ⁇ / 2 phase difference plate 50b and a ⁇ / 4 phase difference plate 50a are stacked in this order from the front polarizing plate 40a side. . This point is the same as the configuration of the liquid crystal display device 100.
  • the configurations of the front-side polarizing plate 40c and the back-side polarizing plate 40d are partially different from the configuration of the liquid crystal display device 100.
  • the front-side polarizing plate 40a and the back-side polarizing plate 40b provided in the liquid crystal display device 100 are polarizing plates used in general liquid crystal panels, and convert light having a wavelength in the visible light region into linearly polarized light. However, light having a wavelength in the infrared region is not polarized.
  • the front-side polarizing plate 40c uses a material that linearly polarizes infrared light, and the back-side polarizing plate 40d. Use an infrared light that does not polarize. Visible light becomes linearly polarized light by both polarizing plates 40c and 40d.
  • the infrared light irradiated from the infrared LED can escape from the device surface 300a, and the infrared light reflected by the device surface 300a or the like can be polarized on the front side. It can be blocked by the plate 40c.
  • both the front side polarizing plate 40c and the back side polarizing plate 40d each having the above-described properties are commercially available, they can be appropriately obtained according to the purpose.
  • the surface reflected by the device surface 300a, the interface between the protective plate 90 and the air layer 80, and the interface between the air layer 80 and the TAC film 60 is front side. It can be blocked by the polarizing plate 40c. Since most of the reflected light from an input object such as a finger touching the apparatus surface 300a is a scattered light component, the ratio of light that is blocked by the front-side polarizing plate 40c is small, and the light sensor element 31 detects the reflected light. be able to.
  • FIG. 11 shows a schematic configuration of a liquid crystal display device 400 which is a modification of the liquid crystal display device 300 shown in FIG.
  • the liquid crystal display device 400 is not provided with the air layer 80 and the protection plate 90. Further, the TAC film 60 shown in FIG. 11 may not be provided.
  • Other configurations are the same as those of the liquid crystal display device 300.
  • the broadband ⁇ / 4 retardation plate 50 is provided, since the broadband ⁇ / 4 retardation plate 50 is provided, light based on the display image reflected on the surface of the device cannot pass through the front-side polarizing plate 40a. It is possible to prevent the sensitivity from being lowered due to the influence of the reflected light from the input object.
  • the liquid crystal display device 300 has a higher effect of the present invention. This is because in the liquid crystal display device 400, the interface on which the display image can be reflected in the device is only the device surface, whereas in the liquid crystal display device 300, there are three interfaces on which the display image can be reflected ( Specifically, the interface between the TAC film 60 and the air layer 80, the interface between the air layer 80 and the protection plate 90, and the interface between the protection plate 90 and the air layer (that is, three interfaces: the device surface 300a)) Because.
  • the reflected light removal effect by providing the broadband ⁇ / 4 retardation plate 50 is higher in the liquid crystal display device 300 than in the liquid crystal display device 400.
  • FIG. 3 A third embodiment of the present invention will be described below.
  • a self-luminous display device integrated with a touch panel having an area sensor function (specifically, a touch panel function) will be described.
  • FIG. 12 shows a configuration of a touch panel integrated self-luminous display device 500 of the present embodiment.
  • a touch panel integrated self-luminous display device 500 (also simply referred to as a self-luminous display device 500) shown in FIG. 12 has an image of the device surface 500a (detection target surface) formed by a plurality of two-dimensionally arranged photosensor elements. It has a touch panel function that detects the input position by detecting it.
  • members having the same configuration and function as those of the liquid crystal display device 100 of Embodiment 1 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
  • the self-luminous display device 500 of the present embodiment includes a self-luminous panel 20b.
  • the self-luminous panel 20b is a self-luminous display panel such as a plasma display panel (PDP) or an organic EL panel.
  • the self-luminous panel 20b incorporates an optical sensor element for realizing a touch panel function in addition to each pixel configuration for displaying an image.
  • an optical sensor element for realizing a touch panel function in addition to each pixel configuration for displaying an image.
  • a configuration disclosed in Patent Document 4 can be applied to a configuration in which the light sensor element is incorporated in such a self-luminous display panel.
  • a front-side polarizing plate 40a (a polarizing plate provided on the image display surface side) is provided on the self-luminous panel 20b.
  • a broadband ⁇ / 4 retardation plate 50 is disposed on the front-side polarizing plate 40a.
  • the broadband ⁇ / 4 retardation plate 50 has a configuration in which a ⁇ / 2 retardation plate 50b and a ⁇ / 4 retardation plate 50a are stacked in this order from the front polarizing plate 40a side.
  • a TAC film 60 is disposed on the broadband ⁇ / 4 retardation plate 50.
  • a protective plate 90 is disposed on the outermost surface 500a of the self-luminous display device 500 (that is, the detection target surface 500a). And the TAC film 60 and the protective plate 90 are arrange
  • the front side polarizing plate 40a As the front side polarizing plate 40a, the TAC film 60, the air layer 80, and the protective plate 90, the same ones as those provided in the liquid crystal display device 100 can be used.
  • the self-luminous display device 500 Since the self-luminous display device 500 has the above-described configuration, it is formed in the self-luminous panel 20b when an object such as a finger or an input pen touches the detection target surface 500a.
  • the optical sensor element can detect the input position by capturing the finger or the input pen as an image.
  • the self-luminous display device 500 includes the broadband ⁇ / 4 retardation plate 50, most of the light reflected from each interface and finger in the device passes through the front-side polarizing plate 40a. I can't. Therefore, it is possible to prevent the optical sensor element from detecting reflected light from the display image. Thereby, the display apparatus which can detect an input position with high precision can be obtained.
  • FIG. 13 shows a schematic configuration of a self-luminous display device 600 which is a modification of the self-luminous display device 500 shown in FIG.
  • the self-luminous display device 600 is not provided with the air layer 80 and the protection plate 90. Further, the TAC film 60 shown in FIG. 13 may not be provided.
  • Other configurations are the same as the self-luminous display device 500.
  • the broadband ⁇ / 4 retardation plate 50 is provided, since the broadband ⁇ / 4 retardation plate 50 is provided, light based on the display image reflected on the surface of the device cannot pass through the front polarizing plate 40a. Can be prevented from being affected by the reflected light from the input object.
  • the self-luminous display device 500 has a higher effect of the present invention.
  • the interface on which the display image can be reflected in the device is only the device surface
  • the interface on which the display image can be reflected is three. (Specifically, the interface between the TAC film 60 and the air layer 80, the interface between the air layer 80 and the protective plate 90, and the interface between the protective plate 90 and the air layer (that is, the apparatus surface 300a). 3 interfaces).
  • the reflected light removal effect by providing the broadband ⁇ / 4 retardation plate 50 is higher in the self-luminous display device 500 than in the self-luminous display device 600.
  • a display device includes a display panel including a plurality of photosensor elements, and the photosensor elements detect images on the surface of the apparatus, thereby allowing input from the outside.
  • a display device having an area sensor function for detecting a position, wherein a polarizing plate is provided on an image display surface side of the display panel, and ⁇ / A four-phase difference plate is provided.
  • the image display surface side of the polarizing plate means the surface side of the polarizing plate opposite to the surface facing the display panel.
  • the ⁇ / 4 retardation plate is provided on the polarizing plate, light resulting from the display image of the display panel is reflected on the surface of the device or the like based on the following principle. Light can be blocked.
  • (1) When the light from the display panel passes through the polarizing plate, it becomes linearly polarized light (for example, linearly polarized light in the horizontal direction).
  • (2) When the linearly polarized light of (1) passes through the ⁇ / 4 retardation plate, it becomes clockwise circularly polarized light.
  • the circularly polarized light of (2) is reflected by, for example, the surface of the display device or a finger, it becomes counterclockwise circularly polarized light.
  • the combination of the polarizing plate and the ⁇ / 4 retardation plate prevents light reflected from the image display without passing through the surface of the display device from entering the display panel. Can do. Therefore, the output value obtained in the optical sensor element can be prevented from changing due to the influence of the reflected light from the display image, and the input position can be detected with higher accuracy.
  • the specular reflection component of the reflected light from an object that inputs on the surface of the device such as a finger or an input pen can be blocked. It can prevent that detection sensitivity falls under the influence of the reflected light from an input target object.
  • a ⁇ / 2 retardation plate is further provided between the polarizing plate and the ⁇ / 4 retardation plate, and the optical axis of the ⁇ / 2 retardation plate and the above-mentioned It is preferable that the optical axes of the ⁇ / 4 phase difference plates are arranged so as to cross each other.
  • the laminated plate of the ⁇ / 2 phase difference plate and the ⁇ / 4 phase difference plate can convert light having a wide wavelength range into circularly polarized light as described above. Call it.
  • the ⁇ / 2 phase difference plate and the ⁇ / 4 phase difference plate are arranged so that the intersection angle p of the optical axes satisfies 50 ° ⁇ p ⁇ 70 °. Preferably it is.
  • the light incident on the ⁇ / 2 retardation plate and the ⁇ / 4 retardation plate after passing through the polarizing plate is not only light having a wavelength of 550 nm but also light having a broader wavelength. Can be made into circularly polarized light.
  • two axes orthogonal to each other are an X axis and a Y axis
  • the ⁇ / 4 phase difference plate, the ⁇ / 2 phase difference plate, and the polarizing plate include the X axis and the Y axis.
  • the optical axis of the ⁇ / 4 retardation plate is 20 degrees.
  • the ⁇ / 4 retardation plate is present so that the optical axis of the ⁇ / 2 retardation plate is in the direction of 75 degrees and the transmission axis of the polarizing plate is in the direction of 90 degrees.
  • the ⁇ / 2 phase difference plate and the polarizing plate are preferably disposed.
  • the light incident on the ⁇ / 2 phase difference plate and the ⁇ / 4 phase difference plate not only has a wavelength of 550 nm but also a broader wavelength (specifically Specifically, light in the range of 400 nm to 700 nm (visible light range) can be made circularly polarized light.
  • the ⁇ / 2 phase difference plate and the ⁇ / 4 phase difference plate are formed of the same material, and at least one of the phase difference plates has a phase difference.
  • Nx, ny, and nz are nx> ny and (nx ⁇ nz) where nx, xy are the refractive indexes in the orthogonal axis in the plate plane, and nz is the refractive index in the thickness direction of the retardation plate. ) ⁇ (Nx ⁇ ny).
  • the light incident on the ⁇ / 2 retardation plate and the ⁇ / 4 retardation plate after passing through the polarizing plate is not only light having a wavelength of 550 nm but also light having a broader wavelength. Can be made into circularly polarized light.
  • the display device of the present invention it is sufficient that at least one of the ⁇ / 2 phase difference plate and the ⁇ / 4 phase difference plate satisfies the above conditions. More preferably, the above conditions are satisfied.
  • a TAC film is further provided on the ⁇ / 4 retardation plate.
  • TAC of TAC film means triacetyl cellulose.
  • ⁇ d is generally 50 nm to 60 nm.
  • nx, ny, and nz are three main refractive indexes in the x, y, and z axis directions orthogonal to each other.
  • the protective effect of the retardation plate can be obtained by providing this TAC film.
  • a protective plate is further provided on the side of the TAC film opposite to the surface facing the ⁇ / 4 retardation plate.
  • this protective plate By providing this protective plate, it is possible to prevent scratches, dirt, and damage to the panel including the retardation plate provided on the inside thereof. Since the protective plate is provided, there are a plurality of layers between the display panel and the outermost surface of the device. Therefore, the display image is reflected at the interface of each layer, and the detection accuracy of the optical sensor element Is expected to decrease. However, in the present invention, since the polarizing plate and each phase difference plate are provided, it is possible to reduce the reflected light at each interface, and thus it is possible to suppress a decrease in accuracy of the optical sensor element.
  • an air layer is provided between the TAC film and the protective plate.
  • the display panel may be a liquid crystal panel.
  • the display device may further include a backlight that emits light to the liquid crystal panel, and the backlight may include a light source that emits visible light.
  • the display device may further include a backlight that emits light to the liquid crystal panel, and the backlight may include a light source that emits visible light and a light source that emits infrared light.
  • an infrared light transmitting portion that selectively transmits infrared light may be provided on the photosensor element.
  • a back-side polarizing plate is further provided between the liquid crystal panel and the backlight, and the polarizing plate disposed on the image display surface side of the liquid crystal panel transmits infrared light.
  • Linearly polarized light may be used, and the back side polarizing plate may linearly polarize visible light and not linearly polarize infrared light.
  • the infrared light emitted from the light source that emits infrared light can pass through the surface of the apparatus, and the infrared light reflected on the surface of the apparatus is arranged on the image display surface side. Can be blocked by a polarizing plate (front side polarizing plate).
  • the display panel may be a self-luminous display panel.
  • the display device of the present invention can be used, reflection of light caused by a display image including light of various wavelengths can be suppressed, and the input position can be detected with high accuracy.
  • the display device of the present invention can be applied to a display device having a touch panel function.

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Abstract

　本発明の液晶表示装置（表示装置）（１００）は、複数の光センサ素子を備えた表示パネル（２０）を備え、該光センサ素子が装置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。表示パネル（２０）の画像表示面側には、表側偏光板（４０ａ）が設けられており、表側偏光板（４０ａ）上には、λ／２位相差板（５０ｂ）およびλ／４位相差板（５０ａ）がこの順に重ねられ、かつ、上記λ／２位相差板（５０ｂ）の光軸（遅相軸）と上記λ／４位相差板（５０ａ）の光軸（遅相軸）とが、互いに交差した位置関係を有して配置されている。上記λ／２位相差板（５０ｂ）と上記λ／４位相差板（５０ａ）とを積層した位相差板は、広帯域λ／４位相差板（５０）と呼ばれる。これにより、表示画像に起因した光の反射を抑え、より高い精度で入力位置を検知することのできる光センサ付きの表示装置を実現する。

Description

表示装置
　本発明は、光センサ素子を表示パネル内に備えた表示装置に関する。
　液晶表示装置に代表されるフラットパネル型の表示装置は、薄型軽量、低消費電力といった特徴を有し、さらに、カラー化、高精細化、動画対応といった表示性能の向上に向けた技術開発が進んでいる。そのため、現在では、携帯電話、ＰＤＡ、ＤＶＤプレイヤー、モバイルゲーム機器、ノートＰＣ、ＰＣモニター、ＴＶなどといった幅広い電子機器に組み込まれている。
　このような背景の中、近年、光センサ素子が画像表示領域内の各画素（あるいは、ＲＧＢのうちの何れかの画素）にそれぞれ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には、フォトダイオードからなる光センサ素子が画素領域上に備えられた液晶表示装置が開示されている。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２０００－１１２６６３号公報（公開日：２０００年４月２１日）」 日本国公開特許公報「特開平１０－６８８１６号公報（公開日：１９９８年３月１０日）」 日本国公開特許公報「特開２０００－２５９３４９号公報（公開日：２０００年９月２２日）」
「タッチパネルの技術と開発」　１２１頁、発行日：２００４年１２月２７日、監修：三谷雄二、発行者：島健太郎、発行所：株式会社　シーエムシー出版
　上記のようなエリアセンサ機能付きの表示装置では、パネル内の光センサ素子が、パネル表面に接触するユーザの指やペンなどを画像として検知することにより、入力位置を認識している。
　つまり、エリアセンサ機能付きの表示装置においては、指やペンなどがパネル表面に接近したときにできる像（影）を検知している。このようなエリアセンサ付きの表示装置においては、表示パネルに表示されている画像がパネル表面や指などにおいて反射されることが問題となっている。
　理想的なエリアセンサ機能付きの表示装置においては、指などがタッチした位置（入力位置）以外のパネル表面では、光センサ素子の出力値は、周囲光の明るさを検出する外光センサの出力値とほぼ同じであり、かつ、一定の値であることが望まれる。しかしながら、表示画像がパネル表面などで反射されると、光センサ素子はその反射光も検知するため、光センサ素子の出力値が表示画像の明るさに応じて、変化してしまう。このように、光センサ素子において得られる出力値が表示画像の影響を受けて変化することで、入力位置の検出精度は大きく低下してしまう。
　例えば、表示画像が明るい場合には、表示画像が装置内に配置された保護板やアクリル板などの各層の界面において反射し、光センサ素子の出力値がこの反射光の影響を受けて、実際の入力位置とは異なる場所において、高い出力値が得られてしまうことになる。これにより、エリアセンサが入力位置を誤認識してしまう。
　ところで、特許文献２には、透明導電膜が形成された２枚の透明導電性基板を、互いの透明導電膜同士が向い合うように配置し、上側の透明導電性基板を押すことで２枚の透明導電性基板を接触させ、位置検出を行う透明タッチパネルが開示されている。そして、この透明タッチパネルを液晶パネル上に載置した場合に、タッチパネルによって外部の光が反射し、液晶パネルの表示画像が見にくくなることを防止するために、上側の透明導電性基板にλ／４位相差板を設けることが開示されている。
　しかしながら、この構成では、外部の光がパネル表面で反射することによって起こる視認性の低下を抑えることはできるが、表示画像に起因した光がパネル表面で反射しパネル内に戻ることを防止することはできない。
　本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、表示画像に起因した光の反射を抑え、より高い精度で入力位置を検知することのできる光センサ付きの表示装置を実現することを目的とする。
　本発明にかかる表示装置は、上記の課題を解決するために、複数の光センサ素子を備えた表示パネルを備え、該光センサ素子が装置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表示装置であって、上記表示パネルの画像表示面側には、偏光板が設けられており、上記偏光板の画像表示面側には、λ／４位相差板が設けられていることを特徴としている。
　ここで、「上記偏光板の画像表示面側」とは、該偏光板における、表示パネルとの対向面とは反対側の面側のことをいう。
　上記の構成によれば、偏光板上にλ／４位相差板が設けられていることによって、以下のような原理で、表示パネルの表示画像に起因した光が装置の表面などで反射された光を遮断することができる。
（１）表示パネルからの光が偏光板を通過すると直線偏光（例えば、水平方向の直線偏光）になる。
（２）上記（１）の直線偏光がλ／４位相差板を通過すると右回りの円偏光になる。
（３）上記（２）の円偏光が、例えば、表示装置の表面あるいは指などで反射されると左回りの円偏光になる。
（４）上記（３）の反射した左回りの円偏光は、λ／４位相差板を通過すると直線偏光（例えば、垂直方向の直線偏光）となる。
（５）上記（４）の直線偏光は、偏光板の透過軸とは異なる方向の偏光であるため、偏光板を通過することができない。
　以上より、偏光板とλ／４位相差板との組合せによって、画像表示に起因した光のうち、表示装置の表面を通過できずに反射された光が、表示パネルへ入射することを防ぐことができる。そのため、光センサ素子において得られる出力値が、表示画像からの反射光の影響を受けて変化することを防ぐことができ、より高い精度で入力位置を検知することができる。
　これに加え、指、入力ペンなどのような装置の表面に入力を行う物（入力対象物と呼ぶ）からの反射光のうち、正反射成分についても遮断することができるため、光センサ素子の検出感度が入力対象物からの反射光の影響を受けて低下してしまうことを防ぐことができる。
　本発明にかかる表示装置は、複数の光センサ素子を備えた表示パネルを備え、該光センサ素子が装置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表示装置であって、上記表示パネルの画像表示面側には、偏光板が設けられており、上記偏光板の画像表示面側には、λ／４位相差板が設けられていることを特徴としている。
　上記の構成によれば、表示画像に起因した光の反射を抑え、高い精度で入力位置を検知することのできる表示装置を実現できる。
図２に示す液晶表示装置の概略構成と、該装置内の界面における反射光の光路を示す模式図である。 本発明の第１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。 （ａ）は、広帯域λ／４位相差板が設けられている本発明の液晶表示装置の構成を示す模式図であり、（ｂ）は、広帯域λ／４位相差板が設けられていない比較例の液晶表示装置の構成を示す模式図である。 偏光板とλ／４位相差板との組合せによって反射光を遮断する原理を説明するための模式図である。 （ａ）は、偏光板および位相差板の各光軸の位置関係を説明するための座標軸を示す模式図であり、（ｂ）は、ＸＹ平面における各光軸の角度を説明するための模式図である。 図１に示す液晶表示装置において、偏光板と広帯域λ／４位相差板との組合せによって反射光を遮断することを示す模式図である。 （ａ）は、図１に示す液晶表示装置に表示される画像の一例を示す図である。（ｂ）は、広帯域λ／４位相差板が設けられていない比較例の液晶表示装置において、（ａ）に示す画像が表示されているときに光センサ素子が認識する画像を示す図である。（ｃ）は、広帯域λ／４位相差板が設けられている本発明の液晶表示装置において、（ａ）に示す画像が表示されているときに光センサ素子が認識する画像を示す図である。 図１に示す液晶表示装置の変形例を示す模式図である。 図１０に示す液晶表示装置の概略構成と、該装置内の界面における反射光の光路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９に示す液晶表示装置の変形例を示す模式図である。 本発明の第３の実施の形態にかかる自発光型表示装置の概略構成と、該装置内の界面における反射光の光路を示す模式図である。 図１２に示す自発光型表示装置の変形例を示す模式図である。
　〔実施の形態１〕
　本発明の一実施形態について図１～図８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２を参照しながら説明する。図２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、２次元状に配置された複数の光センサ素子が装置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２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、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を備えている。
　バックライト１０には、複数個の白色ＬＥＤが光源として備えられている。
　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（画像表示面側に設けられた偏光板）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上には、広帯域λ／４位相差板５０が配置されている。広帯域λ／４位相差板５０上には、ＴＡＣフィルム６０が配置されている。また、液晶表示装置１００の最表面１００ａ（すなわち、検出対象面１００ａ）には、保護板９０が配置されている。そして、ＴＡＣフィルム６０と保護板９０とは、一定の距離を保って離れて配置されている。これにより、ＴＡＣフィルム６０と保護板９０との間には、空気層８０が形成される。
　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、カラーフィルタ層２４、および、図示はしていないが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、液晶表示装置１００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。
　ＴＡＣフィルム６０とは、互いに直交するｘ、ｙ、ｚ軸方向の３つの主屈折率をｎｘ、ｎｙ、ｎｚとした場合に、ｎｘ＝ｎｙ＞ｎｚの関係を有しており、|ｎｘ－ｎｚ|・ｄで与えられるリタデーション値が、一般に、５０ｎｍ～６０ｎｍのものである。
　保護板９０は、液晶表示装置１００の画像表示面側の最表面に配置され、装置を保護するものである。保護板９０は、例えば、アクリル、ポリカーボネート、ＰＥＴなどの透明な材料で形成されている。
　ＴＡＣフィルム６０と保護板９０との間にある空気層８０は、例えば、透明な両面粘着フィルムシート等によって、ＴＡＣフィルム６０と保護板９０との間を一定の距離だけ離して固定することによって形成されている。
　また、図２には示されていないが、液晶表示装置１００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、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。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。
　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。
　また、本実施の形態の液晶表示装置１００は、表側偏光板４０ａ上に広帯域λ／４位相差板５０を有していることによって、様々な波長の光を含む表示画像に起因した光の反射光成分が光センサ素子３０によって検知されることを防ぐことができるため、より高い精度で入力位置を検知することができる。この点について、以下に説明する。
　図１には、液晶表示装置１００を構成している各層の構成を模式的に示す。
　図１に示すように、広帯域λ／４位相差板５０は、λ／２位相差板５０ｂおよびλ／４位相差板５０ａが表側偏光板４０ａ側からこの順に重ねられた構成を有している。λ／２位相差板とは、自身を透過する光の偏光状態を１／２波長分変化させる位相差板であり、単にλ／２板とも呼ばれる。λ／４位相差板とは、自身を透過する光の偏光状態を１／４波長分変化させる位相差板であり、単にλ／４板とも呼ばれる。
　図３には、広帯域λ／４位相差板５０が設けられている本発明の構成（図３の（ａ））と、広帯域λ／４位相差板５０が設けられていない比較例の構成（図３の（ｂ））とを対比して示す。
　液晶表示装置１００および液晶表示装置１０１では、バックライト１０内の光源から照射された光が液晶パネル２０を透過して表示画像が形成される。この表示画像に基づく光の一部は、装置の最表面１００ａまたは１０１ａ、保護板９０と空気層８０との界面、空気層８０とＴＡＣフィルム６０との界面、および、指に映り込む。
　そして、図３の（ｂ）に示す、広帯域λ／４位相差板５０が設けられていない液晶表示装置１０１では、この映り込んだ画像は反射されて、液晶パネル２０内に戻るため、液晶パネル２０内の光センサ素子３０によって検知される。これにより、表示画像に応じた画像を光センサ素子３０が検知することになるため、入力位置の検知精度が低下してしまう。
　これに対して、図３の（ａ）に示す、広帯域λ／４位相差板５０が設けられている液晶表示装置１００では、装置内の各界面および指から反射された光の多くが、表側偏光板４０ａを通過することができない。そのため、光センサ素子３０が表示画像からの反射光を検知することを防ぐことができる。
　ここで、広帯域λ／４位相差板５０が設けられていることによって反射光を遮断することができる原理について説明する。
　まず、広帯域λ／４位相差板５０内のλ／４位相差板５０ａによって、５５０ｎｍの波長の反射光を遮断する原理について、図４を参照しながら説明する。なお、ここでの偏光板の透過軸とλ／４位相差板の光軸（遅相軸）との位置関係を説明するにあたっては、図５の（ａ）に示す座標軸を基準とする。また、ここでの説明は、非特許文献１に開示されている内容を参考にしている。
　図４に示すように、偏光板の透過軸は、Ｘ軸方向に沿っている。図４では、偏光板に入射する光が反射され、偏光板の方へ戻る様子を、順に（１）～（５）で示す。以下に、この順に沿って説明する。
（１）表示パネルからの光が偏光板を通過するとＸ軸方向の直線偏光になる。
（２）上記（１）の直線偏光がλ／４位相差板を通過すると右回りの円偏光になる。
（３）上記（２）の円偏光が、例えば、液晶表示装置の表面あるいは指などで反射されると左回りの円偏光になる。
（４）上記（３）の反射した左回りの円偏光は、λ／４位相差板を通過するとＹ軸方向の直線偏光となる。
（５）上記（４）の直線偏光は、偏光板の透過軸（Ｘ軸方向）とは直交する方向の偏光であるため、偏光板を通過することができない。
　以上より、反射光は偏光板から表示パネル側へ入ることができないため、光センサ素子が反射光を検知することを防ぐことができる。なお、上記の原理により偏光板によって遮断されるのは、正反射光のみであり、散乱反射光については遮断されない。
　また、反射光が正反射光成分のみの場合には、偏光板の透過軸とλ／４位相差板の光軸（遅相軸）との交差角が４５度の位置関係のとき、上記（４）の直線偏光が、偏光板の透過軸（Ｘ軸方向）とは直交する方向の偏光となり、反射光は偏光板によって完全に遮断される。そして、交差角が４５度から離れるにしたがって、反射光の遮断割合は低下する。
　以上より、反射光の遮断効果を高めるためには、偏光板の透過軸とλ／４位相差板の光軸（遅相軸）との交差角を４５度に近づけることが好ましい。但し、本発明ではこれに限定はされず、１／４λ位相差板の遅相軸が、偏光板の透過軸に対してある程度傾いて配置されており（つまり、遅相軸と透過軸とが平行ではなく）、かつ、遅相軸と透過軸とが直交していなければ、ある程度の反射光の低減効果を得ることができる。
　また、上記したように、偏光板によって遮断されるのは、正反射光のみであり、散乱反射光については遮断されない。液晶表示装置の各界面および指から反射された光のうち、指からの反射光については、その多くが散乱光であるため、偏光板による反射光の低減効果は比較的小さい。これに対して、液晶表示装置の各界面での反射光は、その多くが正反射成分であるため、偏光板による反射光の低減効果は高い。
　なお、上記したように、表側偏光板４０ａ上にλ／４位相差板５０ａのみを配置した構成では、５５０ｎｍの波長の光については、λ／４位相差板５０ａによって円偏光に変換されるが、それ以外の波長の光については楕円偏光となる。そのため、λ／４位相差板５０ａのみの構成では、５５０ｎｍ以外の波長の光についての反射光除去効果は、低下してしまう。
　そこで、本実施の形態の液晶表示装置１００では、表側偏光板４０ａとλ／４位相差板５０ａとの間にλ／２位相差板５０ｂを設け、λ／２位相差板５０ｂの光軸（遅相軸）とλ／４位相差板５０ａの光軸（遅相軸）とが、互いに交差した位置関係を有して配置されている。これにより、５５０ｎｍの光以外の光についても直線偏光を円偏光に変換することが可能となる。
　さらに、λ／４位相差板の光軸（遅相軸）とλ／２位相差板の光軸（遅相軸）とが所定の位置関係を有するように各位相差板を配置することによって、より広帯域の波長について直線偏光から円偏光への変換が可能となる。以下、好ましい位置関係の例について説明する。
　位置関係を説明するにあたり、座標軸を図５の（ａ）のように定義する。図５の（ａ）に示す座標軸において、偏光板および各位相差板は、ＸＹ平面に沿って配置し、光線はＺ軸に沿って進行するものとする。つまり、Ｘ軸およびＹ軸は、偏光板および各位相差板において面内の直交軸であり、Ｚ軸は、偏光板および各位相差板の厚さ方向に延びる軸である。また、偏光板の光軸（透過軸）および位相差板の光軸（遅相軸）の方向は、図５の（ｂ）に示すように、ＸＹ平面においてＹ軸から右向きを正とした角度θで定義する。つまり、Ｙ軸の正の方向を０度とし、Ｘ軸の正の方向を９０度と定義する。
　そして、図５の（ａ）に示すＺ軸の矢印方向（つまり、図中、左から右の方向）に、λ／４位相差板５０ａ、λ／２位相差板５０ｂ、および表側偏光板４０ａがこの配置順で並んでいるとする。このとき、それぞれの光軸の図５（ｂ）における角度θは、λ／４位相差板５０ａが２０度、λ／２位相差板５０ｂが７５度、表側偏光板４０ａが９０度（すなわち、Ｘ軸方向）になるように、各層を配置する。
　上記のような位置関係で各層を配置することで、表側偏光板４０ａを出射した直線偏光は、λ／２位相差板５０ｂを通過することで波長毎に異なる変換がされた後に、λ／４位相差板５０ａへ入射することになる。これにより、λ／４位相差板５０ａを通過した広帯域の波長の光（具体的には、波長４００ｎｍ～７００ｎｍの可視光）は、円偏光に変換される。
　したがって、上記の構成によれば、様々な波長の光を含む表示画像に起因した光の反射を抑え、より高い精度で入力位置を検知することのできる液晶表示装置を得ることができる。
　なお、λ／４位相差板の光軸（遅相軸）とλ／２位相差板の光軸（遅相軸）と位置関係は、上記の例に必ずしも限定されない。これ以外にも、例えば、特許文献３に記載の技術を参照して、以下のような位置関係で配置することもできる。
　すなわち、λ／２位相差板とλ／４位相差板とは、それぞれの光軸（遅相軸）が互いに交差し、かつ、その交差角度ｐが、５０度＜ｐ＜７０度を満たすように配置されていることが好ましい。
　上記の構成によれば、表側偏光板４０ａを通過した後、λ／２位相差板５０ｂおよびλ／４位相差板５０ａに入射した光のうち、５５０ｎｍの波長の光だけでなく広帯域の波長の光を円偏光にすることが可能となる。
　したがって、上記の構成によれば、様々な波長の光を含む表示画像に起因した光の反射を抑え、より高い精度で入力位置を検知することのできる液晶表示装置を得ることができる。
　また、特許文献３を参照すれば、λ／４位相差板とλ／２位相差板とは、同一の材料で形成されており、かつ、これらの位相差板のうちの少なくとも一方において、位相差板平面内の直交軸における各屈折率をｎｘ、ｘｙとし、位相差板の厚さ方向における屈折率をｎｚとすると、上記ｎｘ、ｎｙ、およびｎｚは、ｎｘ＞ｎｙ、かつ、（ｎｘ－ｎｚ）＜（ｎｘ－ｎｙ）（あるいは、（ｎｘ－ｎｚ）／（ｎｘ－ｎｙ）＜１）の関係を満たしていることが好ましい。なお、ここで各屈折率ｎｘ、ｎｙ、ｎｚは、図５の（ａ）に示す各座標軸（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）に対応した方向の屈折率ということもできる。
　上記の構成によれば、表側偏光板４０ａを通過した後、λ／２位相差板５０ｂおよびλ／４位相差板５０ａに入射した光のうち、５５０ｎｍの波長の光だけでなく広帯域の波長の光を円偏光にすることが可能となる。
　したがって、上記の構成によれば、様々な波長の光を含む表示画像に起因した光の反射を抑え、より高い精度で入力位置を検知することのできる液晶表示装置を得ることができる。
　本実施の形態の液晶表示装置１００は、上記のような構成を有していることにより、図６に示すように、液晶表示装置の各界面および指などによって反射された表示画像の光（のうちの正反射成分）を表側偏光板４０ａによって遮断し、液晶パネル２０へ戻ることを防ぐことができる。なお、図６の（１）～（５）は、上述した図４の（１）～（５）に対応している。
　図７には、液晶表示装置１００が広帯域λ／４位相差板５０を有していることによって得られる効果の例を示す。図７の（ａ）は、液晶表示装置１００に表示される画像の一例（具体的には地図の画像）を示している。そして、図７の（ｃ）には、本発明の液晶表示装置１００において、図７の（ａ）に示す画像が表示されているときに光センサ素子が認識する画像を示す。また、比較のために、図７の（ｂ）には、広帯域λ／４位相差板が設けられていない液晶表示装置において、図７の（ａ）に示す画像が表示されているときに光センサ素子が認識する画像を示す。なお、図７の（ｂ）（ｃ）に示す各センサ画像は、装置の表面に指などが全く触れていない場合のものである。
　図７の（ｂ）に示すように、広帯域λ／４位相差板が設けられていない構成では、液晶パネルに表示される地図の画像が反映されたセンサ画像となっている。そのため、指はタッチしていないにもかかわらず、例えば、地図上の道に相当する部分の光センサ値が、１００／２５６階調まで上がってしまい、指がタッチしていると誤認識される可能性がある。
　これに対して、図７の（ｃ）に示すように、広帯域λ／４位相差板が設けられていない構成では、液晶パネルに表示される画像の影響をほとんど受けることなく、パネルの全表示領域における光センサ値は、１７／２５６階調程度となる。指がタッチした場合の光センサ値は、１７／２５６階調以上の１００／２５６階調値程度であるため、表示画像の影響による誤認識を防ぐことが可能となる。
　続いて、本実施の形態の液晶表示装置の変形例について説明する。図８には、図１に示す液晶表示装置１００の変形例である液晶表示装置２００の概略構成を示す。図１と図８とを比較すればわかるように、液晶表示装置２００には、空気層８０および保護板９０が設けられていない。また、図８に示されているＴＡＣフィルム６０は、設けられていなくてもよい。それ以外の構成については、液晶表示装置１００と同じである。
　液晶表示装置２００においても、広帯域λ／４位相差板５０が設けられていることによって、装置の表面で反射された表示画像に基づく光が表側偏光板４０ａを通過できないため、光センサ素子の検出感度が入力対象物からの反射光の影響を受けて低下してしまうことを防ぐことができる。
　但し、液晶表示装置１００と液晶表示装置２００とを比較した場合、液晶表示装置１００のほうが本発明の効果が高い。これは、液晶表示装置２００では、装置内で表示画像が反射され得る界面は、装置表面のみであるのに対して、液晶表示装置１００では、表示画像が反射され得る界面が３つ存在する（具体的には、ＴＡＣフィルム６０と空気層８０との界面、空気層８０と保護板９０との界面、および、保護板９０と空気層との界面（すなわち、装置表面１００ａ）という３つの界面）ためである。
　このように、より多くの界面を有していることで、表示画像の反射光量が大きくなり、反射光によって光センサが誤認識を生じる可能性がより高くなる。そのため、広帯域λ／４位相差板５０を設けることによる反射光除去効果は、液晶表示装置１００のほうが液晶表示装置２００よりも高い。
　また、液晶表示装置１００においては、空気層８０の代わりに透明樹脂層が形成されていてもよい。但し、空気層８０が形成されているほうが、各界面における屈折率差が大きくなり、各界面での光の反射量が大きくなるため、広帯域λ／４位相差板５０を設けることによる反射光の低減効果が大きくなる。
　〔実施の形態２〕
　本発明の第２の実施形態について以下に説明する。本実施形態では、バックライトに赤外光光源を有しており、光センサ素子が赤外光を検知することで入力位置の検出を行うタッチパネル一体型の液晶表示装置について説明する。
　図１０には、本実施の形態のタッチパネル一体型液晶表示装置３００の構成を示す。図１０に示す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、２次元状に配置された複数の光センサ素子が装置表面３００ａ（検出対象面）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。なお、液晶表示装置３００において、実施の形態１の液晶表示装置１００と同じ構成および機能を有する部材については同じ番号を付し、その説明を省略する。
　図１０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３００は、液晶パネル２０ａ、および、液晶パネル２０ａ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１１を備えている。液晶パネル２０ａは赤外光センサ内蔵型の液晶パネルである。
　バックライト１１には、複数個の白色ＬＥＤと複数個の赤外ＬＥＤとが光源として備えられている。なお、赤外ＬＥＤは、赤外領域の波長の光を発するものであるが、本実施の形態では特に、液晶パネル２０ａ内の赤外光透過フィルタ（赤外光透過部）３２を透過する波長域の赤外光を出射するものを使用している。
　液晶パネル２０ａ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。
　また、液晶パネル２０ａの外側には、液晶パネル２０ａを挟み込むようにして表側偏光板４０ｃ（画像表示面側に設けられた偏光板）および裏側偏光板４０ｄがそれぞれ設けられている。
　表側偏光板４０ｃ上には、広帯域λ／４位相差板５０が配置されている。広帯域λ／４位相差板５０上には、ＴＡＣフィルム６０が配置されている。また、液晶表示装置３００の最表面３００ａ（すなわち、検出対象面３００ａ）には、保護板９０が配置されている。そして、ＴＡＣフィルム６０と保護板９０とは、一定の距離を保って離れて配置されている。これにより、ＴＡＣフィルム６０と保護板９０との間には、空気層８０が形成される。
　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）、画素電極２６、データ信号線２７、配向膜２８、光センサ素子３１などが設けられている。
　光センサ素子３１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。本実施の形態では、光センサ素子３１は、カラーフィルタ層２４の青色の着色部２４ｂに対応する画素電極２６の近傍に設けられている。また、青色の着色部２４ｂの内側には、赤外光透過フィルタ３２が設けられており、装置の表面３００ａ側からの光が、赤外光透過フィルタ３２を通過して光センサ素子３１に到達するような構成となっている。
　赤外光透過フィルタ３２は、赤外光を選択的に透過するフィルタである。なお、赤外光透過フィルタ３２は、赤外光を透過し可視光を遮断することを目的として設けられるものであれば、必ずしも可視光を完全に遮断する必要はなく、可視光を例えば数十％程度透過するものであってもよい。この赤外光透過フィルタ３２が光センサ素子３１上に設けられていることによって、光センサ素子３１は、赤外光の光量を検知する赤外光センサとして機能する。
　また、対向基板２２には、カラーフィルタ層２４、対向電極２５、配向膜２８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２４ｒ・２４ｇ・２４ｂと、ブラックマトリクス２４ｍとから構成されている。
　ＴＡＣフィルム６０、空気層８０、保護板９０については、液晶表示装置１００と同じものを適用可能である。
　液晶表示装置３００は、上記のような構成を有していることで、検出対象面３００ａ上に指や入力ペンなどの対象物がタッチした場合に、バックライト１１内の赤外ＬＥＤから照射された赤外光が対象物によって反射され、この反射された赤外光を光センサ素子３１が検知することができる。そのため、各光センサ素子３１が検知した赤外光の強度によって、検出対象面のどの位置にタッチしたかを検知することができる。
　さらに、液晶表示装置３００は、広帯域λ／４位相差板５０を有していることによって、液晶表示装置１００と同様に、表示画像に起因した光の反射を抑え、高い精度で入力位置を検知することのできる表示装置を得ることができる。この点について、図９を参照しながら説明する。
　図９に示すように、広帯域λ／４位相差板５０は、λ／２位相差板５０ｂおよびλ／４位相差板５０ａが表側偏光板４０ａ側からこの順に重ねられた構成を有している。この点は、液晶表示装置１００の構成と同じである。
　一方、赤外光センサ付き液晶パネル２０ａを有している液晶表示装置３００では、表側偏光板４０ｃおよび裏側偏光板４０ｄの構成が、液晶表示装置１００の構成とは一部異なっている。
　つまり、液晶表示装置１００に設けられている表側偏光板４０ａおよび裏側偏光板４０ｂは、一般的な液晶パネルで使用されている偏光板であり、可視光領域の波長の光を直線偏光にするものであるが、赤外領域の波長の光については偏光しない。これに対して、本実施の形態の液晶表示装置３００に設けられている各偏光板のうち、表側偏光板４０ｃについては、赤外光を直線偏光するものを使用し、裏側偏光板４０ｄについては、赤外光を偏光しないものを使用する。なお、可視光は、両方の偏光板４０ｃ・４０ｄによって直線偏光となる。
　上記のような各偏光板を使用することによって、赤外ＬＥＤから照射された赤外光が装置表面３００ａから抜けることが可能となり、かつ、装置表面３００ａなどで反射された赤外光を表側偏光板４０ｃで遮断することができる。
　なお、上述した性質をそれぞれ有する表側偏光板４０ｃおよび裏側偏光板４０ｄは、何れも市販されているため、目的に応じて適宜入手することができる。
　これにより、赤外ＬＥＤから照射された赤外光のうち、装置表面３００ａ、保護板９０と空気層８０との界面、および、空気層８０とＴＡＣフィルム６０との界面で反射されたものを表側偏光板４０ｃで遮断することができる。なお、装置表面３００ａにタッチした指などの入力対象物からの反射光については、その多くが散乱光成分であるため、表側偏光板４０ｃによって遮断される割合は少なく、光センサ素子３１によって検知することができる。
　続いて、本実施の形態の液晶表示装置の変形例について説明する。図１１には、図９に示す液晶表示装置３００の変形例である液晶表示装置４００の概略構成を示す。図９と図１１とを比較すればわかるように、液晶表示装置４００には、空気層８０および保護板９０が設けられていない。また、図１１に示されているＴＡＣフィルム６０は、設けられていなくてもよい。それ以外の構成については、液晶表示装置３００と同じである。
　液晶表示装置４００においても、広帯域λ／４位相差板５０が設けられていることによって、装置の表面で反射された表示画像に基づく光が表側偏光板４０ａを通過できないため、光センサ素子の検出感度が入力対象物からの反射光の影響を受けて低下してしまうことを防ぐことができる。
　但し、液晶表示装置３００と液晶表示装置４００とを比較した場合、液晶表示装置３００のほうが本発明の効果が高い。これは、液晶表示装置４００では、装置内で表示画像が反射され得る界面は、装置表面のみであるのに対して、液晶表示装置３００では、表示画像が反射され得る界面が３つ存在する（具体的には、ＴＡＣフィルム６０と空気層８０との界面、空気層８０と保護板９０との界面、および、保護板９０と空気層との界面（すなわち、装置表面３００ａ）という３つの界面）ためである。
　このように、より多くの界面を有していることで、表示画像の反射光量が大きくなり、反射光によって光センサが誤認識を生じる可能性がより高くなる。そのため、広帯域λ／４位相差板５０を設けることによる反射光除去効果は、液晶表示装置３００のほうが液晶表示装置４００よりも高い。
　〔実施の形態３〕
　本発明の第３の実施形態について以下に説明する。本実施形態では、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自発光型表示装置について説明する。
　図１２には、本実施の形態のタッチパネル一体型自発光型表示装置５００の構成を示す。図１２に示すタッチパネル一体型自発光型表示装置５００（単に自発光型表示装置５００とも呼ぶ）は、２次元状に配置された複数の光センサ素子が装置表面５００ａ（検出対象面）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。なお、自発光型表示装置５００において、実施の形態１の液晶表示装置１００と同じ構成および機能を有する部材については同じ番号を付し、その説明を省略する。
　図１２に示すように、本実施の形態の自発光型表示装置５００は、自発光型パネル２０ｂを備えている。自発光型パネル２０ｂは、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）、有機ＥＬパネルなどの自発光型の表示パネルである。
　自発光型パネル２０ｂには、画像表示を行うための各画素構成に加えて、タッチパネル機能を実現するための光センサ素子が内蔵されている。このような自発光型の表示パネルに光センサ素子を内蔵させた構成については、例えば、特許文献４に開示されている構成を適用することができる。
　また、自発光型パネル２０ｂ上には、表側偏光板４０ａ（画像表示面側に設けられた偏光板）が設けられている。表側偏光板４０ａ上には、広帯域λ／４位相差板５０が配置されている。広帯域λ／４位相差板５０は、λ／２位相差板５０ｂおよびλ／４位相差板５０ａが表側偏光板４０ａ側からこの順に重ねられた構成を有している。
　広帯域λ／４位相差板５０上には、ＴＡＣフィルム６０が配置されている。また、自発光型表示装置５００の最表面５００ａ（すなわち、検出対象面５００ａ）には、保護板９０が配置されている。そして、ＴＡＣフィルム６０と保護板９０とは、一定の距離を保って離れて配置されている。これにより、ＴＡＣフィルム６０と保護板９０との間には、空気層８０が形成される。
　表側偏光板４０ａ、ＴＡＣフィルム６０、空気層８０、保護板９０については、液晶表示装置１００に設けられているものと同じものを使用することができる。
　自発光型表示装置５００は、上記のような構成を有していることで、検出対象面５００ａ上に指や入力ペンなどの対象物がタッチした場合に、自発光型パネル２０ｂ内に形成された光センサ素子が、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。
　さらに、自発光型表示装置５００は、広帯域λ／４位相差板５０を有していることによって、装置内の各界面および指から反射された光の多くが、表側偏光板４０ａを通過することができない。そのため、光センサ素子が表示画像からの反射光を検知することを防ぐことができる。これにより、高い精度で入力位置を検知することのできる表示装置を得ることができる。
　続いて、本実施の形態の表示装置の変形例について説明する。図１３には、図１２に示す自発光型表示装置５００の変形例である自発光型表示装置６００の概略構成を示す。図１２と図１３とを比較すればわかるように、自発光型表示装置６００には、空気層８０および保護板９０が設けられていない。また、図１３に示されているＴＡＣフィルム６０は、設けられていなくてもよい。それ以外の構成については、自発光型表示装置５００と同じである。
　自発光型表示装置６００においても、広帯域λ／４位相差板５０が設けられていることによって、装置の表面で反射された表示画像に基づく光が表側偏光板４０ａを通過できないため、光センサ素子の検出感度が入力対象物からの反射光の影響を受けて低下してしまうことを防ぐことができる。
　但し、自発光型表示装置５００と自発光型表示装置６００とを比較した場合、自発光型表示装置５００のほうが本発明の効果が高い。これは、自発光型表示装置６００では、装置内で表示画像が反射され得る界面は、装置表面のみであるのに対して、自発光型表示装置５００では、表示画像が反射され得る界面が３つ存在する（具体的には、ＴＡＣフィルム６０と空気層８０との界面、空気層８０と保護板９０との界面、および、保護板９０と空気層との界面（すなわち、装置表面３００ａ）という３つの界面）ためである。
　このように、より多くの界面を有していることで、表示画像の反射光量が大きくなり、反射光によって光センサが誤認識を生じる可能性がより高くなる。そのため、広帯域λ／４位相差板５０を設けることによる反射光除去効果は、自発光型表示装置５００のほうが自発光型表示装置６００よりも高い。
　本発明にかかる表示装置は、上記の課題を解決するために、複数の光センサ素子を備えた表示パネルを備え、該光センサ素子が装置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表示装置であって、上記表示パネルの画像表示面側には、偏光板が設けられており、上記偏光板の画像表示面側には、λ／４位相差板が設けられていることを特徴としている。
　ここで、「上記偏光板の画像表示面側」とは、該偏光板における、表示パネルとの対向面とは反対側の面側のことをいう。
　上記の構成によれば、偏光板上にλ／４位相差板が設けられていることによって、以下のような原理で、表示パネルの表示画像に起因した光が装置の表面などで反射された光を遮断することができる。
（１）表示パネルからの光が偏光板を通過すると直線偏光（例えば、水平方向の直線偏光）になる。
（２）上記（１）の直線偏光がλ／４位相差板を通過すると右回りの円偏光になる。
（３）上記（２）の円偏光が、例えば、表示装置の表面あるいは指などで反射されると左回りの円偏光になる。
（４）上記（３）の反射した左回りの円偏光は、λ／４位相差板を通過すると直線偏光（例えば、垂直方向の直線偏光）となる。
（５）上記（４）の直線偏光は、偏光板の透過軸とは異なる方向の偏光であるため、偏光板を通過することができない。
　以上より、偏光板とλ／４位相差板との組合せによって、画像表示に起因した光のうち、表示装置の表面を通過できずに反射された光が、表示パネルへ入射することを防ぐことができる。そのため、光センサ素子において得られる出力値が、表示画像からの反射光の影響を受けて変化することを防ぐことができ、より高い精度で入力位置を検知することができる。
　これに加え、指、入力ペンなどのような装置の表面に入力を行う物（入力対象物と呼ぶ）からの反射光のうち、正反射成分についても遮断することができるため、光センサ素子の検出感度が入力対象物からの反射光の影響を受けて低下してしまうことを防ぐことができる。
　さらに、本発明の表示装置では、上記偏光板と上記λ／４位相差板との間に、λ／２位相差板がさらに設けられており、上記λ／２位相差板の光軸と上記λ／４位相差板の光軸とは、互いに交差した位置関係を有して配置されていることが好ましい。
　ここで、偏光板上にλ／４位相差板のみが設けられた構成では、５５０ｎｍの波長の光のみを円偏光にすることしかできず、それ以外の波長の光は楕円偏光となってしまう。これに対して、上記のように、λ／２位相差板とλ／４位相差板とを重ねて形成された位相差板では、５５０ｎｍの光以外の光についても円偏光にすることが可能となる。
　したがって、上記の構成によれば、様々な波長の光を含む表示画像に起因した光の反射を抑え、高い精度で入力位置を検知することのできる表示装置を得ることができる。
　なお、λ／２位相差板とλ／４位相差板との積層板は、上記のように広帯域の波長の光を円偏光に変換可能であることから、これを広帯域λ／４位相差板と呼ぶ。
　本発明の表示装置において、上記λ／２位相差板と上記λ／４位相差板とは、それぞれの光軸の交差角度ｐが、５０度＜ｐ＜７０度を満たすように、配置されていることが好ましい。
　上記の構成によれば、上記偏光板を通過した後、上記λ／２位相差板および上記λ／４位相差板に入射する光について、５５０ｎｍの波長の光だけでなくより広帯域の波長の光を円偏光にすることが可能となる。
　したがって、上記の構成によれば、様々な波長の光を含む表示画像に起因した光の反射を抑え、より高い精度で入力位置を検知することのできる表示装置を得ることができる。
　上記の表示装置において、互いに直交する２つの軸をＸ軸およびＹ軸とし、上記λ／４位相差板、上記λ／２位相差板、および上記偏光板を、上記Ｘ軸およびＹ軸を含むＸＹ平面に沿ってそれぞれ配置したとき、上記Ｙ軸の正の方向を０度とし、上記Ｘ軸の正の方向を９０度とすると、上記λ／４位相差板の光軸は、２０度の方向に存在し、上記λ／２位相差板の光軸は、７５度の方向に存在し、上記偏光板の透過軸は、９０度の方向に存在するように、上記λ／４位相差板、上記λ／２位相差板、および上記偏光板がそれぞれ配置されていることが好ましい。
　上記の構成によれば、上記偏光板を通過した後、上記λ／２位相差板および上記λ／４位相差板に入射する光について、５５０ｎｍの波長の光だけでなくより広帯域の波長（具体的には、４００ｎｍ～７００ｎｍの可視光の範囲）の光を円偏光にすることが可能となる。
　したがって、上記の構成によれば、様々な波長の光を含む表示画像に起因した光の反射を抑え、より高い精度で入力位置を検知することのできる表示装置を得ることができる。
　本発明の表示装置において、上記λ／２位相差板と上記λ／４位相差板とは、同一の材料で形成されており、かつ、上記の各位相差板のうちの少なくとも一方において、位相差板平面内の直交軸における各屈折率をｎｘ、ｘｙとし、位相差板の厚さ方向における屈折率をｎｚとすると、上記ｎｘ、ｎｙ、およびｎｚは、ｎｘ＞ｎｙ、かつ、（ｎｘ－ｎｚ）＜（ｎｘ－ｎｙ）の関係を満たしていることが好ましい。
　上記の構成によれば、上記偏光板を通過した後、上記λ／２位相差板および上記λ／４位相差板に入射する光について、５５０ｎｍの波長の光だけでなくより広帯域の波長の光を円偏光にすることが可能となる。
　したがって、上記の構成によれば、様々な波長の光を含む表示画像に起因した光の反射を抑え、より高い精度で入力位置を検知することのできる表示装置を得ることができる。
　なお、本発明の表示装置においては、上記λ／２位相差板と上記λ／４位相差板のうち、少なくとも一方において、上記の条件を満たしていればよいが、両方の位相差板がともに上記の条件を満たしていることがより好ましい。
　本発明の表示装置において、上記λ／４位相差板上には、ＴＡＣフィルムがさらに設けられていることが好ましい。
　ＴＡＣフィルムのＴＡＣとは、トリアセチルセルロースのことを意味する。ＴＡＣフィルムは、ｎｘ＝ｎｙ＞ｎｚの関係を有し、|ｎｘ－ｎｚ|・ｄで与えられるリタデーション値が、一般に、５０ｎｍ～６０ｎｍのものである。ここで、ｎｘ、ｎｙ、ｎｚは、互いに直交するｘ、ｙ、ｚ軸方向の３つの主屈折率のことである。
　このＴＡＣフィルムが設けられていることにより、位相差板の保護効果が得られる。
　本発明の表示装置において、上記ＴＡＣフィルムにおける上記λ／４位相差板との対向面側とは反対側には、保護板がさらに設けられていることが好ましい。
　この保護板が設けられていることにより、その内側に設けられた位相差板を含むパネルへの傷、汚れ、及びパネルの破損を防ぐことができる。なお、保護板が設けられていることにより、表示パネルから装置の最表面までの間に複数の層が存在することになるため、各層の界面において表示画像が反射し、光センサ素子の検出精度が低下してしまうことが想定される。しかし、本発明では、偏光板および各位相差板が設けられていることにより、各界面での反射光を低減することができるため、光センサ素子の精度の低下を抑えることができる。
　本発明の表示装置において、上記ＴＡＣフィルムと上記保護板との間には、空気層が設けられていることが好ましい。
　ＴＡＣフィルムと保護板との間に空気層または樹脂層が設けられていることにより、表示パネルから装置の最表面までの間にさらに多くの層が存在することになるため、各層の界面における反射光の影響を受けて光センサ素子の検出精度がさらに低下してしまうことが想定される。しかし、本発明では、偏光板および各位相差板が設けられていることにより、各界面での反射光を低減することができるため、光センサ素子の精度の低下を抑えることができる。
　本発明の表示装置において、上記表示パネルは、液晶パネルであってもよい。
　上記の表示装置は、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、上記バックライトは、可視光を発する光源を有していてもよい。
　上記の表示装置は、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、上記バックライトは、可視光を発する光源および赤外光を発する光源を有していてもよい。
　上記の表示装置において、上記光センサ素子上には、赤外光を選択的に透過する赤外光透過部が設けられていてもよい。
　上記の表示装置において、上記液晶パネルと上記バックライトとの間には、裏側偏光板がさらに設けられており、上記液晶パネルの画像表示面側に配置された上記偏光板は、赤外光を直線偏光するものであり、上記裏側偏光板は、可視光を直線偏光し、かつ、赤外光を直線偏光しないものであってもよい。
　上記の構成によれば、赤外光を発する光源から照射された赤外光が装置表面から抜けることが可能となり、かつ、装置表面などで反射された赤外光を画像表示面側に配置された偏光板（表側偏光板）で遮断することができる。
　本発明の表示装置において、上記表示パネルは、自発光型の表示パネルであってもよい。
　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。
　本発明の表示装置を用いれば、様々な波長の光を含む表示画像に起因した光の反射を抑え、高い精度で入力位置を検知することができる。本発明の表示装置は、タッチパネル機能を有する表示装置に適用できる。
　　１０　バックライト
　　１１　バックライト
　　２０　液晶パネル（表示パネル）
　　２０ａ　赤外光センサ付き液晶パネル（表示パネル）
　　２０ｂ　自発光型パネル（表示パネル）
　　２１　アクティブマトリクス基板
　　２２　対向基板
　　２３　液晶層
　　２４　カラーフィルタ層
　　３０　光センサ素子
　　３１　光センサ素子
　　３２　赤外光透過フィルタ（赤外光透過部）
　　４０ａ　表側偏光板（偏光板）
　　４０ｃ　表側偏光板（偏光板）
　　５０　広帯域λ／４位相差板
　　５０ａ　λ／４位相差板
　　５０ｂ　λ／２位相差板
　　６０　ＴＡＣフィルム
　　８０　空気層
　　９０　保護板
　　１００　液晶表示装置（表示装置）
　　２００　液晶表示装置（表示装置）
　　３００　液晶表示装置（表示装置）
　　４００　液晶表示装置（表示装置）
　　５００　自発光型表示装置（表示装置）
　　６００　自発光型表示装置

Claims (14)

  1. 　複数の光センサ素子を備えた表示パネルを備え、該光センサ素子が装置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表示装置であって、
    　上記表示パネルの画像表示面側には、偏光板が設けられており、
    　上記偏光板の画像表示面側には、λ／４位相差板が設けられていることを特徴とする表示装置。
  2. 　上記偏光板と上記λ／４位相差板との間には、λ／２位相差板がさらに設けられており、
    　上記λ／２位相差板の光軸と上記λ／４位相差板の光軸とは、互いに交差した位置関係を有して配置されていることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
  3. 　上記λ／２位相差板と上記λ／４位相差板とは、
    　それぞれの光軸の交差角度ｐが、５０度＜ｐ＜７０度を満たすように、
    　配置されていることを特徴とする請求項２に記載の表示装置。
  4. 　互いに直交する２つの軸をＸ軸およびＹ軸とし、上記λ／４位相差板、上記λ／２位相差板、および上記偏光板を、上記Ｘ軸およびＹ軸を含むＸＹ平面に沿ってそれぞれ配置したとき、
    　上記Ｙ軸の正の方向を０度とし、上記Ｘ軸の正の方向を９０度とすると、
    　上記λ／４位相差板の光軸は、２０度の方向に存在し、
    　上記λ／２位相差板の光軸は、７５度の方向に存在し、
    　上記偏光板の透過軸は、９０度の方向に存在するように、
    　上記λ／４位相差板、上記λ／２位相差板、および上記偏光板がそれぞれ配置されていることを特徴とする請求項３に記載の表示装置。
  5. 　上記λ／２位相差板と上記λ／４位相差板とは、同一の材料で形成されており、かつ、
    　上記の各位相差板のうちの少なくとも一方において、位相差板平面内の直交軸における各屈折率をｎｘ、ｘｙとし、位相差板の厚さ方向における屈折率をｎｚとすると、
    　上記ｎｘ、ｎｙ、およびｎｚは、
    　ｎｘ＞ｎｙ、かつ、（ｎｘ－ｎｚ）＜（ｎｘ－ｎｙ）の関係を満たしていることを特徴とする請求項２～４の何れか１項に記載の表示装置。
  6. 　上記λ／４位相差板上には、ＴＡＣフィルムがさらに設けられていることを特徴とする請求項１～５の何れか１項に記載の表示装置。
  7. 　上記ＴＡＣフィルムにおける上記λ／４位相差板との対向面側とは反対側には、保護板がさらに設けられていることを特徴とする請求項６に記載の表示装置。
  8. 　上記ＴＡＣフィルムと上記保護板との間には、空気層が設けられていることを特徴とする請求項７に記載の表示装置。
  9. 　上記表示パネルは、液晶パネルであることを特徴とする請求項１～８の何れか１項に記載の表示装置。
  10. 　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、
    　上記バックライトは、可視光を発する光源を有していることを特徴とする請求項９に記載の表示装置。
  11. 　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、
    　上記バックライトは、可視光を発する光源および赤外光を発する光源を有していることを特徴とする請求項９に記載の表示装置。
  12. 　上記光センサ素子上には、赤外光を選択的に透過する赤外光透過部が設けられていることを特徴とする請求項１１に記載の表示装置。
  13. 　上記液晶パネルと上記バックライトとの間には、裏側偏光板がさらに設けられており、
    　上記液晶パネルの画像表示面側に配置された上記偏光板は、赤外光を直線偏光するものであり、
    　上記裏側偏光板は、可視光を直線偏光し、かつ、赤外光を直線偏光しないものであることを特徴とする請求項１１または１２に記載の表示装置。
  14. 　上記表示パネルは、自発光型の表示パネルであることを特徴とする請求項１～８の何れか１項に記載の表示装置。
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