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