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WO2010052956A1 - エリアセンサ、およびエリアセンサ付き表示装置 - Google Patents

エリアセンサ、およびエリアセンサ付き表示装置 Download PDF

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Publication number
WO2010052956A1
WO2010052956A1 PCT/JP2009/063437 JP2009063437W WO2010052956A1 WO 2010052956 A1 WO2010052956 A1 WO 2010052956A1 JP 2009063437 W JP2009063437 W JP 2009063437W WO 2010052956 A1 WO2010052956 A1 WO 2010052956A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
liquid crystal
light
display device
reflectance
crystal display
Prior art date
Application number
PCT/JP2009/063437
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
伸一 宮崎
正一 和田
教和 方志
高濱　健吾
敏明 中川
Original Assignee
シャープ株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by シャープ株式会社 filed Critical シャープ株式会社
Priority to CN200980142647.5A priority Critical patent/CN102203700B/zh
Priority to US13/126,574 priority patent/US20110261300A1/en
Publication of WO2010052956A1 publication Critical patent/WO2010052956A1/ja

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    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/042—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by opto-electronic means

Definitions

  • the present invention relates to an area sensor that includes an optical sensor element and detects an input position from the outside, and a display device incorporating such an area sensor.
  • touch panel integrated display devices with a touch panel (area sensor) function that can detect the touched position when the panel surface is touched with an input pen have been developed. Has been.
  • the conventional touch panel integrated display device has a resistance film method (a method in which an input position is detected by contact between an upper conductive substrate and a lower conductive substrate when pressed), and a capacitance type (a touched place).
  • the method of detecting the input position by detecting the change in capacitance of the mainstream) is the mainstream.
  • Japanese Patent Publication Japanese Patent Laid-Open No. 2006-18219 (published on January 19, 2006)” Japanese Patent Publication “Japanese Patent Laid-Open No. 2001-67180 (published on March 16, 2001)”
  • the optical sensor element captures the pen or finger projected on the display panel as an image, and the position of the pen tip or fingertip To detect the position.
  • An optical sensor built in a liquid crystal display device between when a touch panel input is performed with a finger or a pen on such a display device with a touch panel function and when the finger or the pen tip is not in contact with the panel surface.
  • the amount of light received by the element does not change significantly. Therefore, it is difficult to clearly discriminate between when the finger or the input pen touches the display panel and when it does not touch.
  • Such a problem that it is difficult to distinguish between touch and non-touch is not limited to an area sensor built in a display device, but is an area sensor using an optical sensor element (for example, optical pointing described in Patent Document 2). This also occurs in input devices.
  • the reflectance and transmittance of the detection target are different, the amount of reflected light and the amount of transmitted light that are incident on the optical sensor element change. Have to do.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and is an area sensor that can clearly distinguish between when a finger or an input pen touches the panel surface and when not touching the panel surface. Another object is to provide a display device with an area sensor.
  • An area sensor is an area sensor that detects an input position from the outside by detecting an image on a detection target surface in order to solve the above-described problem, and detects the intensity of received light.
  • a reflectance changing unit that changes the reflectance of light when pressure is applied to the detection target surface, and further, an infrared light shielding filter is provided on the detection target surface side of the reflectance changing unit.
  • an ultraviolet light shielding filter, and a visible light shielding filter is provided on the detection target surface side of the optical sensor element and between the position detection unit and the reflectance changing unit. It is said.
  • the reflectance changing unit is provided to change the reflectance of light from the light emitting unit between when the detection target surface is under pressure and when it is not under pressure. Can be made.
  • the area sensor concerning this invention can perform distinction between the case where a finger, an input pen, etc. touch the detection object surface, and the case where it is not touching.
  • the infrared light blocking filter that does not transmit infrared light and the ultraviolet light blocking filter that does not transmit ultraviolet light are provided on the detection target surface side of the reflectance changing unit, Since the infrared light and ultraviolet light in the inside can be blocked, noise in the image can be reduced.
  • transmit visible light is provided between the said position detection part and the said reflectance change part. Therefore, since visible light in outside light can be blocked, noise in the image can be reduced. Thereby, the area sensor concerning this invention can perform the stable identification.
  • the reflectance changing unit exists on the detection target surface side of the position detecting unit, the light whose reflectance has been changed by the reflectance changing unit is supplied to the position detecting unit. Can be incident.
  • the area sensor according to the present invention may include a light emitting unit that irradiates the position detecting unit with light containing at least infrared light or ultraviolet light from the back surface.
  • the reflectance changing unit may be one in which the reflectance is lowered by applying pressure.
  • the reflectance changing portion may be formed by laminating an elastic film and a flat transparent substrate.
  • the elastic film may be provided with irregularities.
  • the reflectance changing unit has at least two elastic films, and the pressure is not applied to the detection target surface, and the gap is between the two elastic films.
  • An air layer may be formed and the two elastic films may be in contact with each other when pressure is applied to the detection target surface.
  • At least one of the two elastic films may be provided with a distance holding unit for forming the air layer.
  • the display device has a display panel including any one of the area sensors described above.
  • a liquid crystal display device includes a liquid crystal panel in which a liquid crystal layer is disposed between an active matrix substrate and a counter substrate, and detects an image on the panel surface.
  • the liquid crystal display device has an area sensor function for detecting the input position from the outside, and has a plurality of photosensor elements for detecting the intensity of received light, and each photosensor element is a panel.
  • a position detection unit that detects an input position from the outside by detecting an image on the surface, and is present on the panel surface side of the position detection unit, and when pressure is applied to the panel surface
  • a reflectance changing unit that changes the reflectance, and further comprising an infrared light shielding filter and an ultraviolet light shielding filter on the panel surface side of the reflectance changing unit, and the panel of the optical sensor element.
  • a side, and between the position detecting section and the reflectance changing section, it is characterized in that it comprises a visible light shielding filter.
  • the reflectance change part is provided,
  • the reflectance of the light from a backlight etc. is changed between the case where the pressure is applied to the panel surface, and the case where it is not applied. be able to. Therefore, it is possible to clearly discriminate between a case where a finger or an input pen touches the panel surface and a case where the finger does not touch the panel surface.
  • the panel surface side of the reflectance changing unit includes the infrared light shielding filter that does not transmit infrared light and the ultraviolet light shielding filter that does not transmit ultraviolet light. Therefore, it is possible to reduce the noise in the image.
  • the visible light shielding filter that does not transmit visible light is provided on the panel surface side of the optical sensor element and between the position detection unit and the reflectance changing unit. Therefore, visible light in the outside light can be blocked, so that noise in the image can be reduced. Thereby, the liquid crystal display device according to the present invention can perform stable identification.
  • the reflectance changing unit exists on the panel surface side of the position detecting unit, light whose reflectance has been changed by the reflectance changing unit is incident on the position detecting unit. can do.
  • the ultraviolet light shielding filter may be a polarizing plate.
  • the liquid crystal display device may include a backlight for irradiating the liquid crystal panel with light containing at least infrared light or ultraviolet light from the back side.
  • the reflectance changing unit may be one in which the reflectance is lowered by applying pressure.
  • the liquid crystal panel is provided between two polarizing plates arranged opposite to each other, and the reflectance changing unit is provided on the image display surface side.
  • an elastic film, and the elastic film may be disposed between the liquid crystal panel and the polarizing plate provided on the image display surface side.
  • the elastic film may be provided with irregularities.
  • the reflectance changing unit has at least two elastic films, and the pressure between the panel surfaces is not applied between the two elastic films.
  • An air layer may be formed and the two elastic films may be in contact with each other when pressure is applied to the panel surface.
  • FIG. 2 It is a schematic diagram which shows the structure of the liquid crystal display device concerning one embodiment of this invention. It is sectional drawing which shows an example of a structure of the reflectance change part provided in the liquid crystal display device shown in FIG. It is a figure which expands and shows a part of reflectance changing part shown in FIG. This figure shows a state in which no pressure is applied to the panel surface. It is a figure which shows the state in which the pressure was applied to the panel surface in one embodiment of this invention, (a) expands and shows a part of reflectance changing part shown in FIG. 2, (b) is a panel surface. The image detected by the optical sensor element when the finger touches is shown.
  • FIG. 1 It is a schematic diagram which shows the output of an optical sensor element when a finger
  • FIG. 2 It is sectional drawing which shows the other example of the reflectance change part of this invention, (a) shows the state where the finger has not touched the detection target surface, (b) has touched the detection target surface with the finger. Indicates the state.
  • FIG. 1 It is a schematic diagram which shows the other structural example (Embodiment 1) of the liquid crystal display device of this invention.
  • FIG. 1 It is a schematic diagram which shows the image detected by the optical sensor element in this invention or the conventional liquid crystal display device, (a) shows the image detected by the optical sensor element in the conventional liquid crystal display device with an area sensor, b) shows an image detected by the optical sensor element in the liquid crystal display device of the present invention.
  • Embodiment 3 of the liquid crystal display device of this invention.
  • It is sectional drawing which shows the structure of the reflectance change part provided in the liquid crystal display device shown in FIG. It is a figure which expands and shows a part of reflectance changing part shown in FIG.
  • This figure shows a state in which no pressure is applied to the panel surface. It is a figure which shows the state in which the pressure was applied to the panel surface in the other structural example (Embodiment 3) of this invention, (a) expands and shows a part of reflectance changing part shown in FIG. b) shows an image detected by the optical sensor element when a finger touches the panel surface. It is a schematic diagram which shows the output of an optical sensor element when a finger
  • a touch panel integrated liquid crystal display device having an area sensor function (specifically, a touch panel function) will be described.
  • a touch panel integrated liquid crystal display device 100 (also simply referred to as a liquid crystal display device 100) illustrated in FIG. 1 has a touch panel function in which an optical sensor element provided for each pixel detects an input position by detecting an image on the surface of the display panel. have.
  • the touch panel integrated liquid crystal display device 100 of the present embodiment is provided on the liquid crystal panel 20 (position detection unit) and the back side (backlight 10 side) of the liquid crystal panel 20.
  • the backlight 10 (light emission part) which irradiates light is provided.
  • the touch panel integrated liquid crystal display device 100 according to the present embodiment includes the backlight 10. However, if the liquid crystal panel 20 can be irradiated with light containing at least infrared light or ultraviolet light from the back side. Even if the backlight 10 is not provided, it is included in the scope of the present invention.
  • the backlight 10 is irradiated with light containing at least infrared light or ultraviolet light.
  • 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 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.
  • An elastic film 50 is provided between the front-side polarizing plate 40a and the liquid crystal panel 20.
  • a reflectivity changing portion 45 is formed.
  • 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 formed with a color filter layer, a counter electrode, an alignment film, and the like.
  • 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.
  • the optical sensor element 30 is on the detection target surface 100a side, and is reflected by the liquid crystal panel 20 (the active matrix substrate 21 provided in the liquid crystal panel 20).
  • a visible light blocking filter 31 that does not transmit visible light is provided between the rate changing unit 45 and the rate changing unit 45.
  • an infrared light shielding filter 90 that does not transmit infrared light is provided on the detection target surface 100a side of the reflectance changing unit 45.
  • the front polarizing plate 40a functions as an ultraviolet light shielding filter that does not transmit ultraviolet light.
  • the infrared light shielding filter 90 is located closer to the detection target surface 100a than the ultraviolet light shielding filter (front-side polarizing plate 40a). Even if the ultraviolet light shielding filter (front-side polarizing plate 40a) is present on the detection target surface 100a side with respect to the infrared light shielding filter 90, it is included in the scope of the present invention.
  • the functions of the visible light blocking filter 31, the infrared light blocking filter 90, and the ultraviolet light blocking filter (front-side polarizing plate 40a) and the light incident on the optical sensor element 30 will be described in detail.
  • infrared light in external light is blocked by an infrared light shielding filter 90, and ultraviolet light in external light is blocked by an ultraviolet light shielding filter (front-side polarizing plate 40a). Since the visible light in the outside light is blocked by the visible light blocking filter 31, the outside light is not incident on the optical sensor element 30. Further, infrared light in the reflected light to be detected is blocked by the infrared light blocking filter 90, and ultraviolet light in the reflected light to be detected is blocked by the ultraviolet light blocking filter (front side polarizing plate 40a). Since the visible light in the reflected light is blocked by the visible light blocking filter 31, the reflected light to be detected is not incident on the optical sensor element 30.
  • the infrared light in the light irradiated from the backlight 10 the light transmitted through the reflectance changing unit 45 is absorbed by the infrared light shielding filter 90.
  • the infrared light in the light emitted from the backlight 10 the light reflected by the reflectance changing unit 45 passes through the visible light blocking filter 31 and enters the optical sensor element 30.
  • the ultraviolet light in the light irradiated from the backlight 10 that has passed through the reflectance changing unit 45 is absorbed by the ultraviolet light shielding filter (front-side polarizing plate 40a).
  • the light reflected by the reflectance changing unit 45 passes through the visible light blocking filter 31 and enters the photosensor element 30.
  • visible light in the light emitted from the backlight 10 is transmitted outside the liquid crystal display device 100 through the reflectance changing unit 45.
  • the visible light emitted from the backlight 10 the light reflected by the reflectance changing unit 45 is blocked by the visible light blocking filter 31 and is not incident on the photosensor element 30.
  • FIG. 1 also shows a liquid crystal driving circuit 60 that performs display driving on the liquid crystal panel 20 and an area sensor control unit 70 for driving the area sensor. About the area sensor control part 70, the internal structure is also shown. 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.
  • a timing generation circuit 71, an area sensor drive circuit 72, an area sensor readout circuit 73, a coordinate extraction circuit 74, and an interface circuit 75 are provided in the area sensor control unit 70.
  • the timing generation circuit 71 generates a timing signal for controlling the operation of each circuit in synchronization.
  • the area sensor driving circuit 72 supplies power for driving each optical sensor element 30.
  • the area sensor readout circuit 73 receives a light reception signal from the optical sensor element 30 that passes a current having a different value according to the amount of received light, and calculates the amount of received light.
  • the coordinate extraction circuit 74 calculates the coordinates of the finger touching the surface (detection target surface 100a) of the liquid crystal panel based on the amount of light received by each optical sensor element 30 calculated by the area sensor readout circuit 73.
  • the interface circuit 75 outputs the information on the finger coordinates calculated by the coordinate extraction circuit 74 to another control unit (for example, the liquid crystal driving circuit 60) in the liquid crystal display device 100.
  • another control unit for example, the liquid crystal driving circuit 60
  • 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 reflectance changing unit 45 is formed by the laminated structure of the elastic film 50 and the front-side polarizing plate 40a, whereby a finger or an input is made on the detection target surface 100a.
  • the reflectance of light from the backlight 10 changes. Thereby, it is possible to accurately detect whether or not a finger or an input pen touches the panel surface.
  • FIG. 2 shows an example of the configuration of the reflectivity changing unit 45 provided in the liquid crystal display device 100.
  • the front-side polarizing plate 40a (a flat transparent substrate) is laminated on the elastic film 50, and the elastic film 50 has a large number of contact surfaces with the front-side polarizing plate 40a. Unevenness is formed.
  • the average interval between the irregularities is preferably in the range of 3 ⁇ m to 2 mm.
  • the average roughness of the center line is preferably in the range of 5 to 50 ⁇ m.
  • the average roughness of the center line is an average value of the depths of the irregularities, and is an index of ease of sticking between the elastic film and the front side polarizing plate (transparent substrate). That is, when the average roughness is small (the depth of the unevenness is shallow), the air passage is blocked, and the elastic film and the transparent substrate are easily adsorbed.
  • the material of the elastic film 50 is not limited as long as it has elasticity, but rubber or the like is preferably used.
  • the transmittance of the elastic film 50 is preferably 90% or more.
  • the refractive index of the elastic film 50 is preferably in the range of 1.3 to 1.6.
  • the reflectance changing unit 45 Since the reflectance changing unit 45 has the above-described configuration, the reflectance of light from the backlight 10 is lowered when a pressure is applied by touching the detection target surface 100a with a finger or the like. It has become. This point will be described below with reference to FIGS. 3 and 4.
  • FIG. 3 shows an enlarged part of the reflectance changing unit 45 shown in FIG. This figure shows a state in which no pressure is applied to the panel surface.
  • 4A also shows an enlarged part of the reflectance changing unit 45 shown in FIG. This figure shows a state in which pressure is applied to the panel surface.
  • the convex portion 50a (the convex portion constituting the concave and convex portions) formed on the contact surface of the elastic film 50 with the front side polarizing plate 40a is the front side. It is not in contact with the polarizing plate 40a. That is, an air layer is formed between the convex portion 50a of the elastic film 50 and the front side polarizing plate 40a.
  • the light incident on the reflectance changing unit 45 from the back side (backlight 10 side) is indicated by a broken line or a one-dot chain line arrow.
  • the arrow shown with a broken line has shown the optical path of the light which permeate
  • the arrow shown with a dashed-dotted line has shown the optical path of the light reflected in the convex part 50a of the elastic film 50.
  • the elastic film 50 is formed of a material having a refractive index of n.
  • P is the center of the sphere in the substantially hemispherical convex portion 50a.
  • the light transmitted through the elastic film 50 indicated by the broken line is once incident on the air layer existing between the elastic film 50 and the front polarizing plate 40a.
  • the light passing through the air layer is divided into one that reflects and one that passes through at the boundary between the air layer and the front-side polarizing plate 40a.
  • the light reflected by the surface of the convex portion 50a of the elastic film 50 indicated by the alternate long and short dash line is emitted toward the backlight 10 while being repeatedly reflected on the surface of the convex portion 50a as shown in FIG. That is, of the light emitted from the backlight 10, the light indicated by the alternate long and short dash line is reflected by the reflectance changing unit 45.
  • the light that has entered the surface at an angle larger than the angle ⁇ with respect to the surface of the convex portion 50a (in FIG. 3, light that is emitted toward the backlight 10 while being repeatedly reflected in the convex portion 50a) is also convex.
  • the light is transmitted to the front polarizing plate 40a side at the contact portion between 50a and the front polarizing plate 40a. That is, the optical path as indicated by the alternate long and short dash line in FIG. 3 is eliminated.
  • the reflectance changing unit 45 provided in the liquid crystal display device 100 determines whether the backlight 10 is between a case where pressure is applied to the panel surface (detection target surface 100a) and a case where pressure is not applied. It is comprised so that the reflectance of the light from may differ. Specifically, the reflectance changing unit 45 causes the reflectance of light from the backlight 10 to decrease when pressure is applied to the detection target surface 100a compared to when no pressure is applied. It has become a structure.
  • FIG. 4B shows an image detected by the optical sensor element 30 when a finger touches the panel surface.
  • the reflectance of the light from the backlight 10 is reduced in the reflectance changing unit 45, and most of the light is reflected by the reflectance changing unit. Since the light passes through 45, the amount of light detected by the optical sensor element 30 decreases. Therefore, as shown in FIG. 4B, the region where the finger is in contact with the detection target surface 100a is detected as a dark image compared to other portions.
  • FIG. 5 schematically shows the output of the optical sensor element 30 when a finger touches the panel surface of the liquid crystal display device 100. As shown in the graph of this figure, the output of the optical sensor element 30 is reduced due to the decrease in the reflectance of the light from the backlight only in the portion in contact with the panel surface.
  • FIG. 17 shows a configuration of a conventional touch panel integrated liquid crystal display device 600.
  • a conventional touch panel integrated liquid crystal display device 600 (also simply referred to as a liquid crystal display device 600) is provided on the liquid crystal panel 520 and the back side (backlight 510 side) of the liquid crystal panel 520.
  • a backlight 510 for irradiating the panel with light is provided.
  • the liquid crystal panel 520 includes an active matrix substrate 521 in which a large number of pixels are arranged in a matrix, and a counter substrate 522 disposed so as to face the active matrix substrate 521. Further, a display medium is provided between the two substrates. A certain liquid crystal layer 523 is sandwiched.
  • a front side polarizing plate 540a and a back side polarizing plate 540b are provided so as to sandwich the liquid crystal panel 520, respectively.
  • the active matrix substrate 521 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 530, and the like.
  • a TFT (not shown) which is a switching element for driving each pixel
  • an alignment film (not shown)
  • an optical sensor element 530 and the like.
  • the finger or the input pen touches the detection target surface 600a using the light from the backlight 510 as a light source, the finger or the input pen is recognized as an image to detect the input position.
  • the light sensor element 530 uses light emitted from the backlight 510 and transmitted through the liquid crystal panel 520, and detects light reflected from the object on the detection target surface 600a. Thereby, in the liquid crystal display device 600, the position of a finger or an input pen is detected as image data.
  • the conventional liquid crystal display device 600 when the configuration of the liquid crystal display device 100 of the present embodiment is compared with the configuration of the conventional liquid crystal display device 600, the conventional liquid crystal display device 600 includes a reflectance changing unit, a visible light blocking filter, and an infrared light blocking shield. The difference is that no filter is provided. In other words, the liquid crystal display device 600 simply detects an object present on the detection target surface 600a as image data.
  • FIG. 18 schematically shows the output of the optical sensor element 530 when a finger touches the panel surface of the liquid crystal display device 600.
  • the output of the optical sensor element 530 tends to be slightly lower than the region where the finger is not present, but the difference in output is small.
  • the reflectance changing unit since the reflectance changing unit is not provided, it is not possible to clearly distinguish whether or not a finger or the like touches the detection target surface 600a. Therefore, the detection accuracy of the optical sensor element 530 is not sufficient to accurately specify the input position with a finger or an input pen.
  • a light emitting portion provided on the back surface (surface on the backlight 510 side) of an optical sensor element such as a backlight is used as a light source, and reflected light from an object on the panel surface
  • an optical sensor element such as a backlight
  • the liquid crystal display device 100 of the present embodiment in the region where the finger or the like is not touching the panel surface (detection target surface 100a), as shown by the arrow B in FIG. Most of the light is reflected in the reflectance changing unit 45. On the other hand, in a region where a finger or the like touches the panel surface (detection target surface 100a), as shown by an arrow A in FIG. 1, most of the light is transmitted from the backlight 10, and thus the reflectance is reduced. Thereby, compared with the conventional liquid crystal display device with an area sensor, the distinction between the case where a finger, an input pen, etc. touch the panel surface, and the case where it is not touching can be performed more clearly.
  • the reflectance changing unit 45 is formed by laminating the front-side polarizing plate 40a on the elastic film 50, the amount of light transmitted through the elastic film 50 can be reduced in the display state of the liquid crystal panel 20 (that is, It does not depend on whether the liquid crystal panel 20 is displaying a bright image or a dark image. Therefore, the detection performance of the optical sensor element 30 can be always kept constant regardless of the display state of the liquid crystal panel 20.
  • the reflectance changing unit 45 is configured by laminating the flat front polarizing plate 40a on the elastic film 50 having an uneven surface, whereby pressure is applied to the detection target surface 100a. If not, the reflectance of light in the reflectance changing unit 45 is further improved, and if pressure is applied to the detection target surface 100a, the reflectance of light in the reflectance changing unit 45 is further reduced. be able to. Thereby, it is possible to more clearly detect whether or not a finger or the like has touched the detection target surface 100a.
  • the contact surface of the elastic film 50 with the front polarizing plate 40a is uneven, pressure is applied to the detection target surface 100a with a finger or an input pen, and the elastic film 50 and the front polarizing plate 40a come into contact with each other. In this case, since the air layer is partially formed, the peelability between the elastic film and the front polarizing plate 40a when the pressure is released can be improved. Accordingly, it is possible to prevent the elastic film 50 and the front-side polarizing plate 40a from being returned to the original state after the input to the area sensor is finished.
  • the reflectance changing unit described in the present embodiment is one in which the reflectance of light from the backlight (light emitting unit) is reduced by applying pressure, but the present invention is not limited to this. In addition, the reflectance of light may be increased.
  • 6 (a) and 6 (b) show an example of the configuration of the reflectance changing unit in which the reflectance of light from the light emitting unit is increased by applying pressure.
  • 6A shows a cross-sectional configuration of the reflectance changing unit 46 in a state where no pressure is applied to the detection target surface 46a
  • FIG. 6B shows a case where pressure is applied to the detection target surface 46a.
  • the cross-sectional structure of the reflectance change part 46 of a state is shown.
  • the reflectance changing unit 46 includes a plurality of two flat plates 46b and 46b formed of an elastic body such as rubber when no pressure is applied to the detection target surface 46a.
  • the columnar body 46c is connected to each other.
  • the refractive index of the elastic body is n1
  • the refractive index of the air layer is n2
  • the air layer and the columnar body 46c having different refractive indexes alternate between the two flat plates 46b and 46b. It has become a structure that is lined up.
  • the reflectance changing unit 46 having the above-described structure, if no pressure is applied to the detection target surface 46a, the back provided on the back surface (the surface opposite to the detection target surface 46a) of the reflectance changing unit 46. Light emitted from a light emitting unit such as a light (indicated by a one-dot chain line in the figure) is transmitted through the reflectance changing unit 46 (see FIG. 6A).
  • the liquid crystal display device of the present invention may be provided with a reflectance changing unit that increases the reflectance of light from the light emitting unit by applying pressure to the detection target surface as described above.
  • the reflectance change part demonstrated in this Embodiment was mentioned as an example what gave many unevenness
  • FIG. 7 shows another configuration example of the present invention.
  • the reflectance changing portion 51 is formed in the upper layer of the front side polarizing plate 40a.
  • the reflectance changing unit 51 has a structure in which a flat transparent substrate is laminated on an elastic film 50 as shown in FIG.
  • examples of the material for the transparent substrate include acrylic, diamond, and quartz.
  • the reflectance is changed to the lower layer of the front polarizing plate 40a.
  • the part is preferably arranged.
  • FIG. 8A shows an image detected by a photosensor element in a conventional liquid crystal display device with an area sensor
  • FIG. 8B shows a photosensor element in the liquid crystal display device of the present invention. It shows an image to be detected.
  • the reflectance changing unit 45 in a bright place and under multiple light sources, in a region where the finger is in contact with the detection target surface 100a (black display in the drawing), the reflectance changing unit 45 reflects infrared light from the backlight 10. The rate decreases, and most of the light passes through the reflectance changing unit 45, so the amount of light detected by the photosensor element 30 decreases. Therefore, as shown in the bright place and multiple light sources in FIG. 8A, the region where the finger is in contact with the detection target surface 100a is detected as a dark image as compared with other portions. Further, in FIG. 8A, since it is not affected by outside light in a dark place, the whole is detected as a dark image. On the other hand, in FIG. 8B, the liquid crystal display device 100 according to the present invention is not affected by external light unlike a dark place even in a bright place and a multi-light source, and therefore always has the same sensor output. The detection algorithm can be simplified.
  • the touch panel integrated liquid crystal display device having the area sensor function (specifically, the touch panel function) has been described, but in the second embodiment, the area that is not integrated with the display device.
  • the sensor will be described.
  • the area sensor 80 shown in FIG. 9 has a touch panel function for detecting an input position by detecting an image on the detection target surface 80a by a plurality of optical sensor elements 84 provided on the substrate 81.
  • the area sensor 80 includes a substrate 81 (position detection unit) having a plurality of optical sensor elements 84.
  • the area sensor 80 may further include a light emitting unit (not shown) that is provided on the back surface (surface opposite to the detection target surface 80a) side of the substrate 81 and irradiates the substrate with light.
  • the optical sensor element 84 is formed of a photodiode or a phototransistor, and detects the amount of received light by flowing a current according to the intensity of received light. Such a method for forming an optical sensor element can be performed in accordance with a conventionally known method for manufacturing an area sensor.
  • the optical sensor element 84 is on the detection target surface 80a side, and the substrate 81 (the surface on the opposite side of the detection target surface 80a of the substrate 81) and the reflectance changing unit 83. Between the two, a visible light shielding filter 85 that does not transmit visible light is provided. Furthermore, an infrared light and ultraviolet light shielding filter 91 that does not transmit infrared light and ultraviolet light is provided on the detection target surface 80 a side of the reflectance changing unit 83.
  • the configuration of the above-described first embodiment (the visible light blocking filter 31, infrared light). Since the functions of the light shielding filter 90 and the ultraviolet light shielding filter (front-side polarizing plate 40a) and the type of light incident on the optical sensor element 30 can be applied, detailed description thereof is omitted.
  • the area sensor 80 is provided with an area sensor control unit 70 for driving the area sensor.
  • an area sensor control unit 70 for driving the area sensor.
  • a timing generation circuit 71, an area sensor drive circuit 72, an area sensor readout circuit 73, a coordinate extraction circuit 74, and an interface circuit 75 are provided in the area sensor control unit 70.
  • the configuration of the area sensor control unit the configuration of the above-described first embodiment or a conventionally known configuration can be applied, and thus detailed description thereof is omitted.
  • the optical sensor element 84 formed on the substrate 81 has the finger or the input pen. Can be detected as an image to detect the input position.
  • the reflectance changing portion 83 is formed on the substrate 81. Since the configuration of the reflectance changing unit described in Embodiment 1 can be applied to the specific configuration of the reflectance changing unit 83, detailed description thereof is omitted.
  • the light reflectance changes when a pressure is applied to the detection target surface 80a by contact with a finger or an input pen. Thereby, it is possible to accurately detect whether or not a finger or an input pen touches the detection target surface 80a.
  • a touch panel integrated liquid crystal display device having an area sensor function (specifically, a touch panel function) will be described.
  • a touch panel integrated liquid crystal display device 300 (also simply referred to as a liquid crystal display device 300) illustrated in FIG. 10 has a touch panel function in which an optical sensor element provided for each pixel detects an input position by detecting an image on the surface of the display panel. have.
  • the touch panel integrated liquid crystal display device 300 is provided on the liquid crystal panel 220 (position detection unit) and the back side (backlight 210 side) of the liquid crystal panel 220.
  • a backlight 210 (light emitting unit) for irradiating light is provided.
  • the touch panel integrated liquid crystal display device 300 according to the present embodiment includes the backlight 210, but if the liquid crystal panel 220 can be irradiated with light containing at least infrared light or ultraviolet light from the back side. Even if the backlight 210 is not provided, it is included in the scope of the present invention. Note that the backlight 210 emits light containing at least infrared light or ultraviolet light.
  • the liquid crystal panel 220 includes an active matrix substrate 221 in which a large number of pixels are arranged in a matrix, and a counter substrate 222 disposed so as to face the active matrix substrate 221. Further, a display medium is provided between the two substrates. A certain liquid crystal layer 223 is sandwiched. Note that the liquid crystal panel 220 has the same function as the liquid crystal panel 20 described in the first embodiment.
  • a front side polarizing plate 240a (a polarizing plate provided on the image display surface side) and a back side polarizing plate 240b are provided so as to sandwich the liquid crystal panel 220, respectively.
  • Each polarizing plate 240a and 240b has the same function as each polarizing plate 40a and 40b shown in the first embodiment.
  • a reflectance changing unit 250 that reduces the reflectance of light from the backlight 210 when pressure is applied to the surface of the device (the detection target surface 300a of the touch panel). ing.
  • the detection target surface 300a is also referred to as a panel surface.
  • the active matrix substrate 221 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 230, and the like.
  • a TFT (not shown) which is a switching element for driving each pixel
  • an alignment film (not shown)
  • an optical sensor element 230 and the like.
  • the counter substrate 222 has the same configuration as the counter substrate 22 shown in the first embodiment.
  • the optical sensor element 230 is provided in each pixel region, thereby realizing an area sensor.
  • the optical sensor element 230 has the same configuration and function as the optical sensor element 30 shown in the first embodiment.
  • a front side retardation plate and a back side retardation plate are provided as optical compensation elements outside the active matrix substrate 221 and the counter substrate 222, respectively. It may be.
  • the light sensor element 230 is on the detection target surface 300a side and is reflected from the liquid crystal panel 220 (the active matrix substrate 221 provided in the liquid crystal panel 220).
  • a visible light blocking filter 231 that does not transmit visible light is provided between the rate changing unit 250 and the rate changing unit 250.
  • an infrared light shielding filter 290 that does not transmit infrared light is provided on the detection target surface 300a side of the reflectance changing unit 250.
  • the front polarizing plate 240a functions as an ultraviolet light shielding filter that does not transmit ultraviolet light.
  • the infrared light shielding filter 290 is located closer to the detection target surface 300a than the ultraviolet light shielding filter (front-side polarizing plate 240a). Even if the ultraviolet light shielding filter (front-side polarizing plate 240a) is present on the detection target surface 300a side of the infrared light shielding filter 290, it is included in the scope of the present invention.
  • the configuration of the first embodiment described above Since the functions of the visible light blocking filter 31, the infrared light blocking filter 90, and the ultraviolet light blocking filter (front-side polarizing plate 40a) and the type of light incident on the optical sensor element 30 can be applied, detailed description will be given. Is omitted.
  • FIG. 10 shows a liquid crystal driving circuit 260 for driving display on the liquid crystal panel 220 and an area sensor control unit 270 for driving the area sensor. About the area sensor control part 270, the internal structure is also shown. 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.
  • a timing generation circuit 271, an area sensor drive circuit 272, an area sensor readout circuit 273, a coordinate extraction circuit 274, and an interface circuit 275 are provided in the area sensor control unit 270.
  • the timing generation circuit 271 is the timing generation circuit 71 shown in the first embodiment
  • the area sensor drive circuit 272 is the area sensor drive circuit 72 shown in the first embodiment
  • the area sensor readout circuit 273 is the first embodiment.
  • the area sensor readout circuit 73 and the coordinate extraction circuit 274 shown in Fig. 1 have the same functions as the coordinate extraction circuit 74 and the interface circuit 275 shown in the first embodiment.
  • the reflectance changing part 250 when the reflectance changing part 250 is provided, when a finger, an input pen, etc. contact and pressure is applied with respect to the detection target surface 200a. The reflectance of light from the backlight 210 is lowered. Thereby, it is possible to accurately detect whether or not a finger or an input pen touches the panel surface.
  • FIG. 11 shows a more specific configuration of the reflectivity changing unit 250.
  • the front side polarizing plate 240a is also shown.
  • the reflectance changing section 250 is composed of two flat elastic films 250a and 250b and an air layer 250c formed therebetween.
  • the air layer 250c is formed in a state where no pressure is applied to the detection target surface 300a. That is, as shown in FIG. 10, in a portion where pressure is applied to the detection target surface 300a by a finger or the like, the upper elastic film 250b is pushed toward the lower elastic film 250a, and each elastic film 250a ⁇ Since the surfaces of 250b contact each other, the air layer 250c disappears.
  • the reflectance changing unit 250 of the present embodiment is provided with a protrusion (distance holding unit) 250d for forming an air layer 250c on the lower elastic film 250a.
  • a protrusion distance holding unit
  • the air layer 250c can be reliably formed between the two elastic films 250a and 250b.
  • the lower elastic film 250a has a protrusion 250d as an example.
  • the present invention is not limited to this configuration, and the upper elastic film 250b is formed on the upper elastic film 250b.
  • a protrusion may be formed, or a protrusion may be formed on both elastic films 250a and 250b.
  • the reflectance changing section 250 is provided with a support film 250e (support) on the liquid crystal panel 220 side of the lower elastic film 250a.
  • the support film 250e is formed of a transparent film or the like that is less stretchable than the elastic films 250a and 250b, and supports the elastic films 250a and 250b.
  • a glue layer 250f is formed on the support film 250e further on the liquid crystal panel 220 side, and is pasted on the liquid crystal panel 220 (not shown) by this glue.
  • the material of the elastic films 250a and 250b is not limited as long as it has elasticity, but it is preferable to use silicon rubber or the like.
  • the transmittance of the elastic films 250a and 250b is preferably 90% or more.
  • the refractive index of the elastic films 250a and 250b is preferably in the range of 1.4 to 1.6.
  • the materials of the elastic film 250a and the elastic film 250b may be the same or different.
  • the elastic film 250a and the elastic film 250b have the same refractive index, all the light passes through the reflectance changing unit 250 when the elastic film 250a and the elastic film 250b come into contact with each other. Therefore, it is preferable that the refractive index of the elastic film 250a and the refractive index of the elastic film 250b are the same value. Thereby, it is possible to more reliably detect whether a finger or an input pen touches the panel surface.
  • the reflectance changing unit 250 Since the reflectance changing unit 250 has the above-described configuration, the reflectance of light from the backlight 210 decreases when a pressure is applied by touching the detection target surface 300a with a finger or the like. It has become. This point will be described below with reference to FIGS. 12 and 13.
  • FIG. 12 shows an enlarged part of the reflectance changing unit 250 shown in FIG. This figure shows a state in which no pressure is applied to the panel surface.
  • FIG. 13A also shows an enlarged part of the reflectance changing unit 250 shown in FIG. This figure shows a state in which pressure is applied to the panel surface.
  • the light that enters the reflectance changing unit 250 from the back side passes through the reflectance changing unit 250 (transmitted light), and is reflected at each interface in the reflectance changing unit 250.
  • Light reflected light
  • the elastic films 250a and 250b are formed of a material having a refractive index n different from the refractive index of air.
  • n refractive index
  • the elastic films 250a and 250b are formed of a material having a refractive index n different from the refractive index of air.
  • the air layer 250c is eliminated, so that light reflected at the boundary surface between the elastic film 250a and the air layer 250c and the boundary between the air layer 250c and the elastic film 250b are obtained.
  • the light reflected on the surface disappears.
  • the interface reflection occurs only at the boundary surface between the elastic film 250a and the elastic film 250b, and the amount of reflected light is drastically reduced.
  • the reflectance changing unit 250 provided in the liquid crystal display device 300 determines whether the backlight 210 is between the case where pressure is applied to the panel surface (detection target surface 300a) and the case where pressure is not applied. It is comprised so that the reflectance of the light from may differ. Specifically, the reflectance changing unit 250 causes the reflectance of light from the backlight 210 to be lower when pressure is applied to the detection target surface 300a than when no pressure is applied. It has become a structure.
  • FIG. 13 shows an image detected by the optical sensor element 230 when a finger touches the panel surface.
  • the reflectance of the light from the backlight 210 is reduced in the reflectance changing unit 250, and most of the light is reflected in the reflectance changing unit. Since the light passes through 250, the amount of light detected by the optical sensor element 230 decreases. Therefore, as shown in FIG. 13B, the area where the finger is in contact with the detection target surface 2100a is detected as a dark image as compared with other portions.
  • FIG. 14 schematically shows the output of the optical sensor element 230 when a finger touches the panel surface of the liquid crystal display device 300. As shown in the graph of this figure, the output of the optical sensor element 230 is reduced due to a decrease in the reflectance of light from the backlight only in the portion in contact with the panel surface.
  • liquid crystal display device 300 of the present embodiment most of the light is reflected from the backlight 210 as indicated by an arrow B in FIG. 10 in a region where a finger or the like is not touching the panel surface (detection target surface 300a). Reflected in the rate changing unit 250.
  • a region where a finger or the like touches the panel surface (detection target surface 300a) as indicated by an arrow A in FIG. 10, most of the light is transmitted from the backlight 210, and thus the reflectance is reduced.
  • the distinction between the case where a finger, an input pen, etc. touch the panel surface, and the case where it is not touching can be performed more clearly.
  • the reflectance changing unit 250 is configured by using two flat elastic films except for the protrusion 250d portion, there are few light scattering elements. For this reason, it is possible to suppress a decrease in display quality of the liquid crystal panel 220 due to the provision of the reflectance changing unit 250.
  • the reflectance changing unit 250 is arranged on the inner side (that is, on the liquid crystal panel 220 side) than the front-side polarizing plate 240a, the amount of light transmitted through the reflectance changing unit 250 is displayed on the liquid crystal panel 220. It becomes independent of the state (that is, the display state of whether the liquid crystal panel 220 is displaying a bright image or a dark image). Therefore, the detection performance of the optical sensor element 230 can always be kept constant regardless of the display state of the liquid crystal panel 220.
  • a protrusion 250d (for maintaining a constant interval between the two elastic films (the elastic film 250a and the elastic film 250b) in a state where no pressure is applied to the detection target surface 300a).
  • the distance holding portion is integrally formed with the elastic film 250a.
  • the size of the protrusion 250d is preferably set so that the maximum diameter of the cross section is 15 ⁇ m or less so as not to impair the display quality of the liquid crystal panel 220.
  • the plurality of protrusions 250d are regularly arranged, moire occurs due to interference with each pixel of the liquid crystal panel 220, which may impair display quality. Therefore, it is preferable to arrange the plurality of protrusions 250d at random. Further, it is desirable that the density at the time of arranging the protrusions 250d be a value not exceeding 20% of haze (HAZE) (that is, 1000 pieces / mm 2 ). If the protrusions 250d are arranged at such a density, it is possible to suppress a decrease in display quality of the liquid crystal panel 220.
  • HAZE haze
  • haze is a value calculated
  • the display is blurred (blurs), the contrast is lowered, and the display appears dark.
  • the protrusion 250d is formed as described above, when pressure is released after the elastic film 250a and the elastic film 250b come into contact with each other by applying pressure to the detection target surface 300a with a finger or an input pen or the like.
  • the peelability between the elastic film 250a and the elastic film 250b can be improved.
  • FIG. 15 shows another configuration example of the present invention.
  • the reflectance changing portion 251 is formed in the upper layer of the front-side polarizing plate 240a.
  • the specific configuration of the reflectance changing unit 251 is the same as the configuration of the reflectance changing unit 250 in the liquid crystal display device 300.
  • the liquid crystal display device 400 shown in FIG. 15 is the same as the liquid crystal display device 300 except for the arrangement of the front-side polarizing plate 240a and the reflectance changing unit 251, and therefore the description thereof is omitted.
  • the reflectance is changed to the lower layer of the front polarizing plate 240a.
  • the part is preferably arranged.
  • the present invention is not limited to such a configuration.
  • the reflectance changing part in the present invention has at least two elastic films, and an air layer may be formed between them. Therefore, what has three or more elastic films and in which an air layer is formed between each elastic film is also a structure of this invention.
  • the fluctuation width of the reflectance of light between when the finger touches the panel surface and when not touching the panel surface It can be larger than the case.
  • a touch panel integrated liquid crystal display device having an area sensor function (specifically, a touch panel function) has been described.
  • an area that is not integrated with the display device. The sensor will be described.
  • the area sensor 280 shown in FIG. 16 has a touch panel function that detects an input position by detecting an image on the detection target surface 280a by a plurality of optical sensor elements 284 provided on the substrate 281.
  • the area sensor 280 includes a substrate 281 (position detection unit) having a plurality of optical sensor elements 284.
  • the area sensor 280 may further include a light emitting unit (not shown) that is provided on the back surface (surface opposite to the detection target surface 280a) side of the substrate 281 and irradiates the substrate with light.
  • the optical sensor element 284 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. Such a method for forming an optical sensor element can be performed in accordance with a conventionally known method for manufacturing an area sensor.
  • the optical sensor element 284 is on the detection target surface 280a side and the substrate 281 (the surface opposite to the detection target surface 280a of the substrate 281) and the reflectance changing unit 283. Between the two, a visible light shielding filter 285 that does not transmit visible light is provided. Furthermore, an infrared light and ultraviolet light shielding filter 291 that does not transmit infrared light and ultraviolet light is provided on the detection target surface 280a side of the reflectance changing unit 283.
  • the configuration of the above-described first embodiment (visible light shielding filter 31, infrared light Since the functions of the light shielding filter 90 and the ultraviolet light shielding filter (front-side polarizing plate 40a) and the type of light incident on the optical sensor element 30 can be applied, detailed description thereof is omitted.
  • the area sensor 280 is provided with an area sensor control unit 270 for driving the area sensor. As shown in FIG. 16, a timing generation circuit 271, an area sensor drive circuit 272, an area sensor readout circuit 273, a coordinate extraction circuit 274, and an interface circuit 275 are provided in the area sensor control unit 270. Regarding the configuration of the area sensor control unit, the configuration of the above-described third embodiment or a conventionally known configuration can be applied, and thus detailed description thereof is omitted.
  • the optical sensor element 284 formed on the substrate 281 has the finger or the input pen. Can be detected as an image to detect the input position.
  • the reflectance changing portion 283 is formed on the substrate 281.
  • the reflectance changing unit 283 detects an air layer 250c between the two elastic films 250a and 250b in a state where no pressure is applied to the detection target surface 280a.
  • the two elastic films 250a and 250b are in contact with each other.
  • the elastic film 250a has a protrusion 250d (distance holding portion) for reliably forming the air layer 250c.
  • the configuration of the reflectance changing unit described in Embodiment 3 can be applied, and thus detailed description thereof is omitted.
  • the light reflectance decreases when a pressure is applied to the detection target surface 280a by contact with a finger or an input pen. Thereby, it is possible to accurately detect whether or not a finger or an input pen touches the detection target surface 280a.
  • the present invention can be suitably used for a display device with an area sensor function.

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Abstract

　指や入力ペンがパネル表面にタッチした場合とタッチしていない場合との間の識別を明確に行うことが可能なエリアセンサおよびエリアセンサ付き表示装置を提供する。本発明の液晶表示装置（表示装置）（１００）は、受光した光の強度を検知する光センサ素子（３０）を複数個有し、各光センサ素子（３０）がパネル表面（検出対象面）（１００ａ）上の画像を検知することで外部からの入力位置を検出する液晶パネル（位置検出部）（２０）と、液晶パネル（２０）のパネル表面（１００ａ）側に存在しており、かつパネル表面（１００ａ）に対して圧力を加えると、光の反射率が変化する反射率変更部（４５）とを備えている。液晶表示装置（１００）は、反射率変更部（４５）のパネル表面（１００ａ）側に、赤外光を透過しない赤外光遮光フィルタ（９０）および紫外光を透過しない紫外光遮光フィルタ（４０ａ）を備え、かつ、光センサ素子（３０）のパネル表面（１００ａ）側に、可視光を透過しない可視光遮光フィルタ（３１）を備えている。

Description

エリアセンサ、およびエリアセンサ付き表示装置
　本発明は、光センサ素子を備え、外部からの入力位置を検出するエリアセンサ、および、このようなエリアセンサを内蔵した表示装置に関するものである。
　液晶表示装置などの表示装置の中には、入力用のペンでパネル表面を触れると、その触れた位置を検出することのできるタッチパネル（エリアセンサ）機能を備えたタッチパネル一体型の表示装置が開発されている。
　従来のタッチパネル一体型表示装置は、抵抗膜方式（押されると上の導電性基板と下の導電性基板とが接触することによって入力位置を検知する方式）や、静電容量式（触った場所の容量変化を検知することによって入力位置を検知する方式）のものが主流となっている。
　ところで、近年、フォトダイオードやフォトトランジスタなどの光センサ素子が画像表示領域内の画素毎に（あるいは複数の画素単位で）備えられた液晶表示装置の開発が進んでいる（例えば、特許文献１参照）。このように、画素ごとに光センサ素子を内蔵することで、エリアセンサとしての機能（具体的には、スキャナ機能、タッチパネル機能など）を通常の液晶表示装置で実現することが可能となる。つまり、上記光センサ素子がエリアセンサとしての機能を果たすことで、タッチパネル（またはスキャナ）一体型の表示装置を実現することができる。
日本国公開特許公報「特開２００６－１８２１９号公報（２００６年１月１９日公開）」 日本国公開特許公報「特開２００１－６７１８０号公報（２００１年３月１６日公開）」
　上記のような光センサ素子を備えた液晶表示装置を、タッチパネル機能を有する表示装置として利用する場合、表示パネル上に映し出されるペンあるいは指を光センサ素子が画像として捉え、ペン先あるいは指先の位置を検知して位置検出を行う。
　このようなタッチパネル機能付きの表示装置に対して指またはペンでタッチパネル入力を行う場合、指やペン先がパネル表面に接触した場合としていない場合との間で、液晶表示装置に内蔵された光センサ素子が受光する光量は大きく変化することはない。そのため、指や入力ペンが表示パネルにタッチした場合と、タッチしていない場合との間の識別を明確に行うことが困難である。
　このようなタッチ、非タッチの識別が困難であるという問題は、表示装置に内蔵されたエリアセンサに限らず、光センサ素子を用いたエリアセンサ（例えば、特許文献２に記載された光学式ポインティング入力装置など）においても発生する。
　さらに、上記のような光センサ素子を用いたエリアセンサでは、外光を遮断するシステムが無いため、エリアセンサの周囲の光が光センサ素子に入射することにより、画像におけるノイズが増加し、位置検出を行うことが困難になる。
　また、上記のような光センサ素子を用いたエリアセンサでは、検出対象の反射率および透過率が異なると、光センサ素子に入射する反射光量および透過光量が変わるため、検出対象ごとに異なった検出をしなければならない。
　本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、指や入力ペンがパネル表面にタッチした場合と、タッチしていない場合との間の識別を明確に行うことが可能なエリアセンサおよびエリアセンサ付き表示装置を提供することを目的とする。
　本発明にかかるエリアセンサは、上記の課題を解決するために、検出対象面上の画像を検知することで、外部からの入力位置を検出するエリアセンサであって、受光した光の強度を検知する光センサ素子が複数個備えられており、各光センサ素子が検出対象面上の画像を検知することで入力位置を検出する位置検出部と、上記位置検出部の検出対象面側に存在しており、かつ該検出対象面に対して圧力を加えると、光の反射率が変化する反射率変更部とを備え、さらに、上記反射率変更部の検出対象面側に、赤外光遮光フィルタおよび紫外光遮光フィルタを備え、かつ、上記光センサ素子の上記検出対象面側であり、かつ上記位置検出部と上記反射率変更部との間に、可視光遮光フィルタを備えていることを特徴としている。
　上記の構成によれば、反射率変更部が設けられていることによって、検出対象面に圧力がかかっている場合とかかっていない場合との間で、発光部などからの光の反射率を変化させることができる。これにより、本発明にかかるエリアセンサは、指や入力ペンなどが検出対象面にタッチした場合と、タッチしていない場合との間の識別を明確に行うことができる。
　また、上記の構成によれば、上記反射率変更部の検出対象面側に、赤外光を透過しない赤外光遮光フィルタおよび紫外光を透過しない紫外光遮光フィルタを備えているので、外光中の赤外光および紫外光を遮断することができるため、画像におけるノイズを減少させることができる。また、上記の構成によれば、上記光センサ素子の上記検出対象面側であり、かつ上記位置検出部と上記反射率変更部との間に、可視光を透過しない可視光遮光フィルタを備えているので、外光中の可視光を遮断することができるため、画像におけるノイズを減少させることができる。これにより、本発明にかかるエリアセンサは、安定した識別を行うことができる。
　また、上記の構成によれば、上記反射率変更部が上記位置検出部の検出対象面側に存在しているので、該反射率変更部により反射率を変更させた光を該位置検出部に入射することができる。
　また、本発明にかかるエリアセンサは、上記位置検出部に対して背面から少なくとも赤外光もしくは紫外光を含有する光を照射する発光部を備えていてもよい。
　また、本発明のエリアセンサにおいて、上記反射率変更部は、圧力を加えることで反射率が低下するものであってもよい。
　また、本発明のエリアセンサにおいて、上記反射率変更部は、弾性フィルムと平板状の透明基板とを積層して形成されていてもよい。
　また、本発明のエリアセンサにおいて、上記弾性フィルムには凹凸が形成されていてもよい。
　また、本発明のエリアセンサは、上記反射率変更部は、２枚の弾性フィルムを少なくとも有しており、上記検出対象面に圧力が加わっていない状態で該２枚の弾性フィルムの間には空気層が形成されているとともに、上記検出対象面に圧力が加えられると該２枚の弾性フィルムが接触する構成となっていてもよい。
　また、本発明のエリアセンサは、上記反射率変更部において、上記２枚の弾性フィルムの少なくとも何れかには、上記空気層を形成するための距離保持部が設けられていてもよい。
　本発明にかかる表示装置は、上記の何れかのエリアセンサを備えた表示パネルを有している。
　本発明にかかる液晶表示装置は、上記の課題を解決するために、アクティブマトリクス基板と対向基板との間に液晶層が配置されている液晶パネルを備えているとともに、パネル表面上の画像を検知することで、外部からの入力位置を検出するエリアセンサ機能を有している液晶表示装置であって、受光した光の強度を検知する光センサ素子を複数個有し、各光センサ素子がパネル表面上の画像を検知することで外部からの入力位置を検出する位置検出部と、上記位置検出部のパネル表面側に存在しており、かつ該パネル表面に対して圧力を加えると、光の反射率が変化する反射率変更部とを備え、さらに、上記反射率変更部のパネル表面側に、赤外光遮光フィルタおよび紫外光遮光フィルタを備え、かつ、上記光センサ素子の上記パネル表面側であり、かつ上記位置検出部と上記反射率変更部との間に、可視光遮光フィルタを備えていることを特徴としている。
　上記の構成によれば、反射率変更部が設けられていることによって、パネル表面に圧力がかかっている場合とかかっていない場合との間で、バックライトなどからの光の反射率を変化させることができる。そのため、指や入力ペンなどがパネル表面にタッチした場合と、タッチしていない場合との間の識別を明確に行うことができる。
　また、上記の構成によれば、上記反射率変更部のパネル表面側に、赤外光を透過しない赤外光遮光フィルタおよび紫外光を透過しない紫外光遮光フィルタを備えているので、外光中の赤外光および紫外光を遮断することができるため、画像におけるノイズを減少させることができる。また、上記の構成によれば、上記光センサ素子の上記パネル表面側であり、かつ上記位置検出部と上記反射率変更部との間に、可視光を透過しない可視光遮光フィルタを備えているので、外光中の可視光を遮断することができるため、画像におけるノイズを減少させることができる。これにより、本発明にかかる液晶表示装置は、安定した識別を行うことができる。
　また、上記の構成によれば、上記反射率変更部が上記位置検出部のパネル表面側に存在しているので、該反射率変更部により反射率を変更させた光を該位置検出部に入射することができる。
　また、本発明にかかる液晶表示装置は、上記紫外光遮光フィルタが、偏光板であってもよい。
　また、本発明にかかる液晶表示装置は、上記液晶パネルに対して背面から少なくとも赤外光もしくは紫外光を含有する光を照射するバックライトを備えていてもよい。
　また、本発明の液晶表示装置において、上記反射率変更部は、圧力を加えることで反射率が低下するものであってもよい。
　また、本発明の液晶表示装置において、上記液晶パネルは、対向して配置された２枚の偏光板の間に設けられており、上記反射率変更部は、画像表示面側に設けられた上記偏光板と、弾性フィルムとを積層して形成され、上記液晶パネルと上記の画像表示面側に設けられた偏光板との間に上記弾性フィルムが配置されていてもよい。
　また、本発明の液晶表示装置において、上記弾性フィルムには凹凸が形成されていてもよい。
　また、本発明の液晶表示装置は、上記反射率変更部は、２枚の弾性フィルムを少なくとも有しており、上記パネル表面に圧力が加わっていない状態で該２枚の弾性フィルムの間には空気層が形成されているとともに、上記パネル表面に圧力が加えられると該２枚の弾性フィルムが接触する構成となっていてもよい。
　本発明によれば、指や入力ペンがパネル表面にタッチした場合と、タッチしていない場合との間の識別を明確に行うことができるという効果を奏する。
本発明の一実施の形態にかかる液晶表示装置の構成を示す模式図である。 図１に示す液晶表示装置に設けられている反射率変更部の構成の一例を示す断面図である。 図２に示す反射率変更部の一部分を拡大して示す図である。この図は、パネル表面に圧力がかかっていない状態を示すものである。 本発明の一実施の形態においてパネル表面に圧力がかかった状態を示す図であり、（ａ）は、図２に示す反射率変更部の一部分を拡大して示し、（ｂ）は、パネル表面に指がタッチしたときに光センサ素子によって検出される画像を示している。 図１に示す液晶表示装置のパネル表面に指がタッチしたときの光センサ素子の出力を示す模式図である。 本発明の反射率変更部の他の例を示す断面図であり、（ａ）は、検出対象面に指がタッチしていない状態を示し、（ｂ）は、検出対象面に指がタッチした状態を示している。 本発明の液晶表示装置の他の構成例（実施の形態１）を示す模式図である。 本発明または従来の液晶表示装置における光センサ素子によって検出される画像を示す模式図であり、（ａ）は、従来のエリアセンサ付き液晶表示装置における光センサ素子によって検出される画像を示し、（ｂ）は、本発明の液晶表示装置における光センサ素子によって検出される画像を示している。 本発明の一実施の形態にかかるエリアセンサの構成（実施の形態２）を示す模式図である。 本発明の液晶表示装置の他の構成例（実施の形態３）を示す模式図である。 図１０に示す液晶表示装置に設けられている反射率変更部の構成を示す断面図である。 図１１に示す反射率変更部の一部分を拡大して示す図である。この図は、パネル表面に圧力がかかっていない状態を示すものである。 本発明の他の構成例（実施の形態３）においてパネル表面に圧力がかかった状態を示す図であり、（ａ）は、図１１に示す反射率変更部の一部分を拡大して示し、（ｂ）は、パネル表面に指がタッチしたときに光センサ素子によって検出される画像を示している。 図１０に示す液晶表示装置のパネル表面に指がタッチしたときの光センサ素子の出力を示す模式図である。 本発明の液晶表示装置のさらに他の構成例（実施の形態３）を示す模式図である。 本発明の他の実施の形態にかかるエリアセンサの構成（実施の形態４）を示す模式図である。 従来のエリアセンサ付き液晶表示装置の構成を示す断面図である。 図１７に示す液晶表示装置のパネル表面に指がタッチしたときの光センサ素子の出力を示す模式図である。
　〔実施の形態１〕
　本発明の一実施形態について図１～図５に基づいて説明すると以下の通りである。なお、本発明はこれに限定されるものではない。
　本実施の形態では、エリアセンサ機能（具体的には、タッチパネル機能）を備えているタッチパネル一体型の液晶表示装置について説明する。
　本実施の形態のタッチパネル一体型液晶表示装置の構成を、図１を参照しながら説明する。図１に示すタッチパネル一体型液晶表示装置１００（単に液晶表示装置１００とも呼ぶ）は、画素毎に設けられた光センサ素子が表示パネルの表面の画像を検知することで入力位置を検出するタッチパネル機能を有している。
　図１に示すように、本実施の形態のタッチパネル一体型液晶表示装置１００は、液晶パネル２０（位置検出部）、および、液晶パネル２０の背面側（バックライト１０側）に設けられ該液晶パネルに光を照射するバックライト１０（発光部）を備えている。なお、本実施の形態のタッチパネル一体型液晶表示装置１００はバックライト１０を備えているが、液晶パネル２０に対して背面側から少なくとも赤外光もしくは紫外光を含有する光を照射することができれば、バックライト１０を備えていなくても本発明の範囲に含まれる。なお、バックライト１０からは少なくとも赤外光もしくは紫外光を含有する光が照射される。
　液晶パネル２０は、多数の画素がマトリクス状に配列されたアクティブマトリクス基板２１と、これに対向するように配置された対向基板２２とを備えており、さらにこれら２つの基板の間に表示媒体である液晶層２３が挟持された構造を有している。なお、本実施の形態において、液晶パネル２０の表示モードは特に限定されず、ＴＮモード、ＩＰＳモード、ＶＡモードなどのあらゆる表示モードを適用することができる。
　また、液晶パネル２０の外側には、液晶パネル２０を挟み込むようにして表側偏光板４０ａおよび裏側偏光板４０ｂがそれぞれ設けられている。
　各偏光板４０ａおよび４０ｂは、偏光子としての役割を果たす。例えば、液晶層に封入されている液晶材料が垂直配向型である場合、表側偏光板４０ａの偏光方向と裏側偏光板４０ｂの偏光方向とを、互いにクロスニコルの関係になるように配置することで、ノーマリーブラックモードの液晶表示装置を実現することができる。
　表側偏光板４０ａと液晶パネル２０との間には、弾性フィルム５０が設けられている。本実施の形態の液晶表示装置１００では、弾性フィルム５０と表側偏光板４０ａとの積層構造により、装置の表面（タッチパネルの検出対象面１００ａ）に圧力を加えるとバックライト１０からの光の反射率が変化する反射率変更部４５が形成されている。
　アクティブマトリクス基板２１には、各画素を駆動するためのスイッチング素子であるＴＦＴ（図示せず）、配向膜（図示せず）、光センサ素子３０などが設けられている。
　また、対向基板２２には、図示はしていないがカラーフィルタ層、対向電極及び配向膜などが形成されている。カラーフィルタ層は、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のそれぞれの色を有する着色部と、ブラックマトリクスとから構成されている。
　上記のように、本実施の形態のタッチパネル一体型液晶表示装置１００においては、各画素領域に光センサ素子３０が設けられており、これによりエリアセンサが実現される。そして、液晶パネル２０の表面（検出対象面１００ａ）の特定の位置に指や入力ペンが接触した場合に、その位置を光センサ素子３０が読み取り、装置に対して情報を入力したり、目的とする動作を実行させたりすることができる。このように、本実施の形態の液晶表示装置１００では、光センサ素子３０によってタッチパネル機能を実現することができる。
　光センサ素子３０は、フォトダイオードまたはフォトトランジスタで形成されており、受光した光の強度に応じた電流を流すことによって、受光量を検知する。ＴＦＴおよび光センサ素子３０は、アクティブマトリクス基板２１上に、ほぼ同一のプロセスによってモノリシックに形成されたものであってもよい。つまり、光センサ素子３０の一部の構成部材は、ＴＦＴの一部の構成部材と同時に形成されてもよい。このような光センサ素子の形成方法は、従来公知の光センサ素子内蔵型の液晶表示装置の製造方法に準じて行うことができる。
　なお、本発明では、必ずしも光センサ素子は一画素ごとに設けられていなくてもよく、例えば、Ｒ，Ｇ，Ｂのうちの何れか１つのカラーフィルタを有する画素ごとに光センサが備えられている構成であってもよい。
　また、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、光センサ素子３０の検出対象面１００ａ側であり、かつ液晶パネル２０（液晶パネル２０に備えられているアクティブマトリクス基板２１）と反射率変更部４５との間に、可視光を透過しない可視光遮光フィルタ３１を備えている。さらに、反射率変更部４５の検出対象面１００ａ側に、赤外光を透過しない赤外光遮光フィルタ９０を備えている。なお、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、表側偏光板４０ａが紫外光を透過しない紫外光遮光フィルタとして働く。
　ここで、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、赤外光遮光フィルタ９０が紫外光遮光フィルタ（表側偏光板４０ａ）よりも検出対象面１００ａ側に存在しているが、特に限定されず、紫外光遮光フィルタ（表側偏光板４０ａ）が赤外光遮光フィルタ９０よりも検出対象面１００ａ側に存在していても、本発明の範囲に含まれる。
　以下に、可視光遮光フィルタ３１、赤外光遮光フィルタ９０、および紫外光遮光フィルタ（表側偏光板４０ａ）の働き、並びに光センサ素子３０に入射される光について、具体的に説明する。
　本実施の形態のタッチパネル一体型液晶表示装置１００において、外光中の赤外光は赤外光遮光フィルタ９０により遮断され、外光中の紫外光は紫外光遮光フィルタ（表側偏光板４０ａ）により遮断され、外光中の可視光は可視光遮光フィルタ３１より遮断されるため、外光は光センサ素子３０に入射されない。また、検出対象の反射光中の赤外光は赤外光遮光フィルタ９０により遮断され、検出対象の反射光中の紫外光は紫外光遮光フィルタ（表側偏光板４０ａ）により遮断され、検出対象の反射光中の可視光は可視光遮光フィルタ３１より遮断されるため、検出対象の反射光は光センサ素子３０に入射されない。
　また、バックライト１０から照射された光中の赤外光のうち、反射率変更部４５を透過したものは赤外光遮光フィルタ９０に吸収される。一方、バックライト１０から照射された光中の赤外光のうち、反射率変更部４５により反射したものは可視光遮光フィルタ３１を透過して光センサ素子３０に入射される。同様に、バックライト１０から照射された光中の紫外光のうち、反射率変更部４５を透過したものは紫外光遮光フィルタ（表側偏光板４０ａ）に吸収される。一方、バックライト１０から照射された光中の紫外光のうち、反射率変更部４５により反射したものは可視光遮光フィルタ３１を透過して光センサ素子３０に入射される。これに対して、バックライト１０から照射された光中の可視光のうち、反射率変更部４５を透過したものは液晶表示装置１００の外に放射される。一方、バックライト１０から照射された光中の可視光のうち、反射率変更部４５により反射したものは可視光遮光フィルタ３１により遮断され光センサ素子３０には入射されない。
　つまり、光センサ素子３０に入射されるのは、バックライト１０から照射された光中の赤外光および紫外光のうち、反射率変更部４５により反射したもののみである。
　また、図１には、液晶パネル２０に対して表示駆動を行う液晶駆動回路６０、および、エリアセンサを駆動するためのエリアセンサ制御部７０を示す。エリアセンサ制御部７０については、その内部の構成についても示す。なお、本実施の形態の液晶駆動回路およびエリアセンサ制御部の構成については、従来公知の構成を適用することができる。
　図１に示すように、エリアセンサ制御部７０内には、タイミング発生回路７１、エリアセンサ駆動回路７２、エリアセンサ読出回路７３、座標抽出回路７４、および、インターフェース回路７５が設けられている。
　タイミング発生回路７１は、各回路の動作を同期させて制御するためのタイミング信号を発生させる。
　エリアセンサ駆動回路７２は、各光センサ素子３０を駆動するための電源を供給する。
　エリアセンサ読出回路７３は、受光量に応じて異なる値の電流を流す光センサ素子３０から受光信号を受け取り、受光量を算出する。
　座標抽出回路７４は、エリアセンサ読出回路７３で算出された各光センサ素子３０の受光量に基づいて、液晶パネルの表面（検出対象面１００ａ）に対してタッチした指の座標を算出する。
　インターフェース回路７５は、座標抽出回路７４において算出された指の座標の情報を、液晶表示装置１００内の他の制御部（例えば、液晶駆動回路６０など）へ出力する。
　液晶表示装置１００は、上記のような構成を有していることによって、装置の表面（検出対象面１００ａ）に指または入力ペンがタッチした場合に、液晶パネル２０内に形成された光センサ素子３０が、指または入力ペンを画像として捉えることによって、入力位置を検出することができる。
　そして、本実施の形態の液晶表示装置１００においては、弾性フィルム５０と表側偏光板４０ａとの積層構造によって反射率変更部４５が形成されていることによって、検出対象面１００ａに対して指や入力ペンなどが接触して圧力が加えられたときに、バックライト１０からの光の反射率が変化するようになっている。これにより、パネル表面に指や入力ペンがタッチしたか否かの検出を正確に行うことができる。
　図２には、液晶表示装置１００に備えられた反射率変更部４５の構成の一例を示す。図２に示す反射率変更部４５では、弾性フィルム５０上に表側偏光板４０ａ（平板状の透明基板）が積層されており、弾性フィルム５０には、表側偏光板４０ａとの接触面に多数の凹凸が形成されている。この凹凸の平均間隔は、３μｍ～２ｍｍの範囲内にあることが好ましい。また、中心線の平均粗さは、５～５０μｍの範囲内にあることが好ましい。ここで、中心線の平均粗さとは、凹凸の深さの平均値であり、弾性フィルムと表側偏光板（透明基板）とのくっつき易さ指標となる。つまり、平均粗さが小さい（凹凸の深さが浅い）と、空気の通り道が塞がり、弾性フィルムと透明基板とが吸着し易くなる。
　弾性フィルム５０の材料は、弾性を有するものであれば限定はされないが、ゴムなどを用いることが好ましい。弾性フィルム５０の透過率は９０％以上であることが好ましい。また、弾性フィルム５０の屈折率は、１．３～１．６の範囲内であることが好ましい。
　反射率変更部４５は、上記のような構成を有していることにより、検出対象面１００ａに指などがタッチして圧力が加わったときには、バックライト１０からの光の反射率が低下するようになっている。この点について、図３および図４を参照しながら以下に説明する。
　図３には、図２に示す反射率変更部４５の一部分を拡大して示す。この図は、パネル表面に圧力がかかっていない状態を示すものである。また、図４の（ａ）にも、図２に示す反射率変更部４５の一部分を拡大して示す。この図は、パネル表面に圧力がかかった状態を示すものである。
　図３に示すように、検出対象面１００ａに圧力が加わっていない状態では、弾性フィルム５０の表側偏光板４０ａとの接触面に形成された凸部５０ａ（凹凸を構成する凸部）は、表側偏光板４０ａと接触していない。つまり、弾性フィルム５０の凸部５０ａと表側偏光板４０ａとの間には空気層が形成されている。
　図３において、反射率変更部４５に背面側（バックライト１０側）から入射する光を破線または一点鎖線の矢印で示している。なお、破線で示す矢印は、弾性フィルム５０を透過する光の光路を示しており、一点鎖線で示す矢印は、弾性フィルム５０の凸部５０ａ内で反射される光の光路を示している。
　ここで、弾性フィルム５０は、屈折率がｎの材料で形成されている。また、略半球状の凸部５０ａにおいて球の中心をＰとする。そして、球の中心Ｐから凸部５０ａの表面に対して下ろした法線を基準とした光の入射角に着目すると、凸部５０ａの表面に対して角度θの範囲内で入射した光については、表面から透過する。一方、法線を基準として角度θよりも大きな角度で表面に入射した光については、表面で反射される。なお、角度θについては、弾性フィルム５０を形成している材料の屈折率ｎによって決まる。
　破線で示す弾性フィルム５０を透過した光は、弾性フィルム５０と表側偏光板４０ａとの間に存在する空気層へ一旦入射する。空気層内を通過する光は、空気層と表側偏光板４０ａとの境界において、反射するものと透過するものとに分かれる。
　一方、一点鎖線で示す弾性フィルム５０の凸部５０ａの表面で反射される光は、図３に示すように、凸部５０ａの表面において反射を繰り返しながら、バックライト１０側へ出射される。つまり、バックライト１０を出射した光のうち、一点鎖線で示す光については、反射率変更部４５によって反射される。
　続いて、検出対象面１００ａに指などがタッチし、反射率変更部４５に圧力がかかった状態について、図４の（ａ）を参照しながら説明する。
　図４の（ａ）に示すように、反射率変更部４５に対して矢印Ｘ方向に圧力がかかった場合、弾性フィルム５０の凸部５０ａは圧縮されて表側偏光板４０ａの表面と接触する。これにより、バックライト１０からの光の光路に以下のような変化が起こる。
　凸部５０ａと表側偏光板４０ａとの接触部分では、間に空気層がなくなることによって、空気層と表側偏光板４０ａとの境界において反射する光がなくなり、全ての光が表側偏光板４０ａへ透過する。また、凸部５０ａの表面に対して角度θよりも大きな角度で表面に入射した光（図３では、凸部５０ａ内で反射を繰り返しながらバックライト１０側へ出射する光）についても、凸部５０ａと表側偏光板４０ａとの接触部分において、表側偏光板４０ａ側へ透過する。つまり、図３において一点鎖線で示したような光路がなくなる。
　このような作用により、検出対象面１００ａに対して圧力が加わると、反射率変更部４５におけるバックライト１０からの光の反射率は低下する。
　以上のように、液晶表示装置１００に備えられている反射率変更部４５は、パネル表面（検出対象面１００ａ）に圧力がかかっている場合と、かかっていない場合との間で、バックライト１０からの光の反射率が異なるように構成されている。具体的には、反射率変更部４５は、検出対象面１００ａに圧力がかかっている場合には、圧力がかかっていない場合と比較して、バックライト１０からの光の反射率が低下するような構成となっている。
　図４の（ｂ）は、パネル表面に指がタッチしたときに光センサ素子３０によって検出される画像を示すものである。検出対象面１００ａに指が接触した領域（図中、破線で囲んだ領域）では、反射率変更部４５においてバックライト１０からの光の反射率が低下し、大部分の光が反射率変更部４５を透過するため、光センサ素子３０において検出される光量は低下する。そのため、図４の（ｂ）に示されるように、検出対象面１００ａに指が接触した領域については、他の部分と比較して暗い画像として検出される。
　また、図５には、液晶表示装置１００のパネル表面に指がタッチしたときの光センサ素子３０の出力を模式的に示す。この図のグラフに示すように、パネル表面に接触している部分のみにおいて、バックライトからの光の反射率が低下することに起因して、光センサ素子３０の出力は低下している。
　ここで、比較のために、従来のエリアセンサ機能付きのタッチパネル一体型液晶表示装置の構成について説明する。図１７には、従来のタッチパネル一体型液晶表示装置６００の構成を示す。
　図１７に示すように、従来のタッチパネル一体型液晶表示装置６００（単に液晶表示装置６００とも呼ぶ）は、液晶パネル５２０、および、液晶パネル５２０の背面側（バックライト５１０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５１０を備えている。
　液晶パネル５２０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５２１と、これに対向するように配置された対向基板５２２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５２３が挟持された構造を有している。
　また、液晶パネル５２０の外側には、液晶パネル５２０を挟み込むようにして表側偏光板５４０ａおよび裏側偏光板５４０ｂがそれぞれ設けられている。
　アクティブマトリクス基板５２１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５３０などが設けられている。
　液晶表示装置６００では、バックライト５１０からの光を光源として利用して、検出対象面６００ａ上に指や入力ペンが触れた場合に、指や入力ペンを画像として認識して、入力位置の検出を行う。つまり、光センサ素子５３０では、バックライト５１０から照射され液晶パネル５２０を透過した光を利用し、該透過光が検出対象面６００ａ上の物体から反射される光を検知している。これにより、液晶表示装置６００では、指や入力ペンの位置を画像データとして検出している。
　ここで、本実施の形態の液晶表示装置１００の構成と従来の液晶表示装置６００の構成とを比較すると、従来の液晶表示装置６００には反射率変更部、可視光遮光フィルタおよび赤外光遮光フィルタが設けられていないという点が相違点である。つまり、液晶表示装置６００では、検出対象面６００ａ上に存在する物体を単に画像データとして検出するのみである。
　図１８には、液晶表示装置６００のパネル表面に指がタッチしたときの光センサ素子５３０の出力を模式的に示す。この図のグラフに示すように、検出対象面６００ａ上に指が存在する領域については、存在しない領域と比較して、光センサ素子５３０の出力はやや低下する傾向にあるが、出力の差は小さい。また、反射率変更部が設けられていないため、検出対象面６００ａに指などがタッチしたか否かの区別を明確に行うことはできない。そのため、指や入力ペンなどによる入力位置を正確に特定するには、光センサ素子５３０の検出精度は十分とはいえない。
　また、液晶表示装置６００のように、バックライトなどのような光センサ素子の背面（バックライト５１０側の面）に設けられた発光部を光源とし、パネル表面上の物体からの反射光によって、パネル表面の画像を検知するような場合には、表示装置が黒表示などの暗い画像を表示している場合には、反射光の光量も落ちるため、光センサの検出感度が大きく低下してしまうという問題も発生する。
　これに対して、本実施の形態の液晶表示装置１００においては、パネル表面（検出対象面１００ａ）に指などがタッチしていない領域では、図１中矢印Ｂで示すように、バックライト１０から光の多くは反射率変更部４５内で反射される。一方、パネル表面（検出対象面１００ａ）に指などがタッチした領域では、図１中矢印Ａで示すように、バックライト１０から光の多くは透過されるため、反射率が低下する。これにより、従来のエリアセンサ付きの液晶表示装置と比較して、指や入力ペンなどがパネル表面にタッチした場合と、タッチしていない場合との間の識別をより明確に行うことができる。
　さらに、反射率変更部４５が、弾性フィルム５０上に表側偏光板４０ａを積層させて形成されていることによって、弾性フィルム５０内を透過する光の量は、液晶パネル２０の表示状態（すなわち、液晶パネル２０が明るい画像を表示しているか暗い画像を表示しているかという表示の状態）に依存しなくなる。そのため、光センサ素子３０の検出性能を液晶パネル２０の表示状態に関わらず、常に一定な状態にすることができる。
　また、本実施の形態では、反射率変更部４５が、凹凸表面を有する弾性フィルム５０上に平板状の表側偏光板４０ａを積層させて構成されていることによって、検出対象面１００ａに圧力が加えられていない場合には、反射率変更部４５における光の反射率をより向上させ、検出対象面１００ａに圧力が加えられた場合には、反射率変更部４５における光の反射率をより低下させることができる。これにより、検出対象面１００ａに指などがタッチしたか否かの検出をより明確に行うことができる。
　さらに、弾性フィルム５０における表側偏光板４０ａとの接触面に凹凸が形成されていれば、指や入力ペンなどで検出対象面１００ａに圧力が加えられて弾性フィルム５０と表側偏光板４０ａとが接触した場合に、部分的に空気層が形成されるので、圧力が解除されたときの弾性フィルムと表側偏光板４０ａとの剥離性を向上させることができる。これにより、エリアセンサへの入力が終わった後に、弾性フィルム５０と表側偏光板４０ａとが張り付いた状態のまま元に戻らないということを防ぐことができる。
　本実施の形態で説明した反射率変更部は、圧力を加えることによってバックライト（発光部）からの光の反射率が低下するものであったが、本発明ではこれに限定されず、圧力を加えることによって光の反射率が上昇するものであってもよい。
　図６の（ａ）・（ｂ）には、圧力を加えることによって発光部からの光の反射率が上昇する反射率変更部の構成の一例を示す。図６の（ａ）には、検出対象面４６ａに圧力を加えていない状態の反射率変更部４６の断面構成を示し、図６の（ｂ）には、検出対象面４６ａに圧力を加えた状態の反射率変更部４６の断面構成を示す。
　図６の（ａ）に示すように、反射率変更部４６は、検出対象面４６ａに圧力を加えていない状態では、ゴムなどの弾性体で形成された２枚の平板４６ｂ・４６ｂが複数個の柱状体４６ｃで接続された形状となっている。ここで、例えば、弾性体の屈折率をｎ１とし、空気層の屈折率をｎ２とすると、２枚の平板４６ｂ・４６ｂの間には、互いに屈折率の異なる空気層と柱状体４６ｃとが交互に並んだような構成となっている。
　上記のような構造を有する反射率変更部４６では、検出対象面４６ａに圧力が加えられなければ、反射率変更部４６の背面（検出対象面４６ａとは反対側の面）に設けられたバックライトなどの発光部などから出射された光（図中、一点鎖線で示す）は、反射率変更部４６を透過する（図６の（ａ）参照）。
　一方、検出対象面４６ａに指などが接触し圧力が加えられた状態では、図６の（ｂ）に示すように、柱状体４６ｃは矢印方向に圧縮されて変形する。これにより、バックライトなどの発光部などから出射された光（図中、一点鎖線で示す）は、反射率変更部４６によって反射されることになる。
　本発明の液晶表示装置には、上記のような検出対象面に圧力を加えることにより、発光部からの光の反射率を上昇させるような反射率変更部が設けられていてもよい。
　また、本実施の形態で説明した反射率変更部は、弾性フィルム５０における、表側偏光板４０ａとの接触面に多数の凹凸が形成されているものを例に挙げて説明したが、本発明はこのような構成にされない。つまり、弾性フィルム５０における、表側偏光板４０ａとの接触面とは反対側の面に多数の凹凸が形成されているものも本発明に含まれる。このような構成によれば、圧力を加えることで反射率が低下する反射率変更部を実現することができる。但し、この構成では、検出対象面に圧力を加えた場合と加えていない場合との間の反射率の変化幅は、本実施の形態の反射率変更部４５と比較してやや低下する。
　また、上述した実施形態では、反射率変更部が弾性フィルム５０と表側偏光板４０ａとの積層構造である場合を例に挙げて説明したが、本発明はこのような構成に限定はされない。図７には、本発明の他の構成例を示す。
　図７に示す液晶表示装置２００では、表側偏光板４０ａの上層に反射率変更部５１が形成されている。具体的な構造は図示していないが、反射率変更部５１は、図２に示すような弾性フィルム５０上に平板状の透明基板が積層された構造になっている。ここで、透明基板の材料としては、アクリル、ダイヤモンド、石英などが挙げられる。図７に示す液晶表示装置２００においては、この構成以外の構成については、液晶表示装置１００と同じであるため、その説明を省略する。
　上記のような構成においては、液晶表示装置２００の表面に指などがタッチしていない領域では、図７中矢印Ｂで示すように、バックライト１０から光の多くは反射率変更部５１内で反射される。一方、液晶表示装置２００の表面に指などがタッチした領域では、図７中矢印Ａで示すように、バックライト１０から光の多くは透過されるため、反射率が低下する。これにより、従来のエリアセンサ付きの液晶表示装置と比較して、パネル表面へのタッチ、非タッチの検出をより正確に行うことができる。
　但し、液晶表示装置における表示状態に依存することなく、（たとえ、表示状態が暗い場合であっても）検出性能の高いエリアセンサを実現するためには、表側偏光板４０ａの下層に反射率変更部が配置されているほうが好ましい。
　図８の（ａ）は、従来のエリアセンサ付き液晶表示装置における光センサ素子によって検出される画像を示すものであり、図８の（ｂ）は、本発明の液晶表示装置における光センサ素子によって検出される画像を示すものである。
　図８（ａ）において、明所および多光源下では、検出対象面１００ａに指が接触した領域（図中の黒表示）では、反射率変更部４５においてバックライト１０からの赤外光の反射率が低下し、大部分の光が反射率変更部４５を透過するため、光センサ素子３０において検出される光量は低下する。そのため、図８の（ａ）の明所および多光源下に示されるように、検出対象面１００ａに指が接触した領域については、他の部分と比較して暗い画像として検出される。また、図８の（ａ）において、暗所では外光の影響を受けないため、全体が暗い画像として検出される。これに対して、図８の（ｂ）において、本発明の液晶表示装置１００では、明所および多光源下でも暗所のように外光の影響を受けないので、常に同じセンサ出力となり、座標検出アルゴリズムを単純化することができる。
　〔実施の形態２〕
　本発明の第２の実施形態について図９に基づいて説明すると以下の通りである。なお、本発明はこれに限定されるものではない。
　上述した実施の形態１では、エリアセンサ機能（具体的には、タッチパネル機能）を備えているタッチパネル一体型の液晶表示装置について説明したが、実施の形態２では、表示装置と一体化していないエリアセンサについて説明する。
　図９に示すエリアセンサ８０は、基板８１上に設けられた複数の光センサ素子８４が検出対象面８０ａ上の画像を検知することで入力位置を検出するタッチパネル機能を有している。
　図９に示すように、エリアセンサ８０は、複数の光センサ素子８４を有する基板８１（位置検出部）を備えている。エリアセンサ８０は、基板８１の背面（検出対象面８０ａとは反対側の面）側に設けられ該基板に光を照射する発光部（図示しない）をさらに備えていてもよい。光センサ素子８４は、フォトダイオードまたはフォトトランジスタで形成されており、受光した光の強度に応じた電流を流すことによって、受光量を検知する。このような光センサ素子の形成方法は、従来公知のエリアセンサの製造方法に準じて行うことができる。
　また、本実施の形態のエリアセンサ８０においては、光センサ素子８４の検出対象面８０ａ側であり、かつ基板８１（基板８１の検出対象面８０ａとは反対側の面）と反射率変更部８３との間に、可視光を透過しない可視光遮光フィルタ８５を備えている。さらに、反射率変更部８３の検出対象面８０ａ側に、赤外光および紫外光を透過しない赤外光および紫外光遮光フィルタ９１を備えている。可視光遮光フィルタ８５、赤外光および紫外光遮光フィルタ９１の働き、並びに光センサ素子８４に入射される光の種類については、上述した実施の形態１の構成（可視光遮光フィルタ３１、赤外光遮光フィルタ９０、および紫外光遮光フィルタ（表側偏光板４０ａ）の働き、並びに光センサ素子３０に入射される光の種類）を適用することができるため、詳しい説明については省略する。
　また、エリアセンサ８０には、エリアセンサを駆動するためのエリアセンサ制御部７０が設けられている。図９に示すように、エリアセンサ制御部７０内には、タイミング発生回路７１、エリアセンサ駆動回路７２、エリアセンサ読出回路７３、座標抽出回路７４、および、インターフェース回路７５が設けられている。エリアセンサ制御部の構成については、上述した実施の形態１の構成あるいは従来公知の構成を適用することができるため、詳しい説明については省略する。
　エリアセンサ８０は、上記のような構成を有していることによって、検出対象面８０ａに指または入力ペンがタッチした場合に、基板８１上に形成された光センサ素子８４が、指または入力ペンを画像として捉えることによって、入力位置を検出することができる。
　そして、本実施の形態のエリアセンサ８０においては、基板８１上に反射率変更部８３が形成されている。反射率変更部８３の具体的な構成については、実施の形態１で説明した反射率変更部の構成を適用することができるため、詳しい説明を省略する。
　上記の構成によれば、検出対象面８０ａに対して指や入力ペンなどが接触して圧力が加えられたときに、光の反射率が変化するようになっている。これにより、検出対象面８０ａに指や入力ペンがタッチしたか否かの検出を正確に行うことができる。
　〔実施の形態３〕
　本発明の第３の実施形態について図１０～図１４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。ここで、本実施形態において説明すること以外の構成は、前記実施の形態１と同じであり、適宜実施の形態１の図面も参照する。
　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１０を参照しながら説明する。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、画素毎に設けられた光センサ素子が表示パネルの表面の画像を検知することで入力位置を検出するタッチパネル機能を有している。
　図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２２０（位置検出部）、および、液晶パネル２２０の背面側（バックライト２１０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２１０（発光部）を備えている。なお、本実施の形態のタッチパネル一体型液晶表示装置３００はバックライト２１０を備えているが、液晶パネル２２０に対して背面側から少なくとも赤外光もしくは紫外光を含有する光を照射することができれば、バックライト２１０を備えていなくても本発明の範囲に含まれる。なお、バックライト２１０からは少なくとも赤外光もしくは紫外光を含有する光が照射される。
　液晶パネル２２０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２２１と、これに対向するように配置された対向基板２２２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２２３が挟持された構造を有している。なお、液晶パネル２２０は、前記実施の形態１に示した液晶パネル２０と同一の機能を有する。
　また、液晶パネル２２０の外側には、液晶パネル２２０を挟み込むようにして表側偏光板２４０ａ（画像表示面側に設けられた偏光板）および裏側偏光板２４０ｂがそれぞれ設けられている。なお、各偏光板２４０ａおよび２４０ｂは、前記実施の形態１に示した各偏光板４０ａおよび４０ｂと同一の機能を有する。
　表側偏光板２４０ａと液晶パネル２２０との間には、装置の表面（タッチパネルの検出対象面３００ａ）に圧力を加えるとバックライト２１０からの光の反射率が低下する反射率変更部２５０が設けられている。なお、検出対象面３００ａは、パネル表面とも呼ぶ。
　アクティブマトリクス基板２２１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２３０などが設けられている。
　また、対向基板２２２は、前記実施の形態１に示した対向基板２２と同一の構成を有する。
　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３００においては、各画素領域に光センサ素子２３０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。なお、光センサ素子２３０は、前記実施の形態１に示した光センサ素子３０と同一の構成および機能を有する。
　また、図１０では示されていないが、本発明の液晶表示装置においては、アクティブマトリクス基板２２１および対向基板２２２の外側に、光学補償素子として、表側位相差板および裏側位相差板がそれぞれ設けられていてもよい。
　また、本実施の形態のタッチパネル一体型液晶表示装置３００においては、光センサ素子２３０の検出対象面３００ａ側であり、かつ液晶パネル２２０（液晶パネル２２０に備えられているアクティブマトリクス基板２２１）と反射率変更部２５０との間に、可視光を透過しない可視光遮光フィルタ２３１を備えている。さらに、反射率変更部２５０の検出対象面３００ａ側に、赤外光を透過しない赤外光遮光フィルタ２９０を備えている。なお、本実施の形態のタッチパネル一体型液晶表示装置３００においては、表側偏光板２４０ａが紫外光を透過しない紫外光遮光フィルタとして働く。
　ここで、本実施の形態のタッチパネル一体型液晶表示装置３００において、赤外光遮光フィルタ２９０が紫外光遮光フィルタ（表側偏光板２４０ａ）よりも検出対象面３００ａ側に存在しているが、特に限定されず、紫外光遮光フィルタ（表側偏光板２４０ａ）が赤外光遮光フィルタ２９０よりも検出対象面３００ａ側に存在していても、本発明の範囲に含まれる。
　可視光遮光フィルタ２３１、赤外光遮光フィルタ２９０および紫外光遮光フィルタ（表側偏光板２４０ａ）の働き、並びに光センサ素子２３０に入射される光の種類については、上述した実施の形態１の構成（可視光遮光フィルタ３１、赤外光遮光フィルタ９０、および紫外光遮光フィルタ（表側偏光板４０ａ）の働き、並びに光センサ素子３０に入射される光の種類）を適用することができるため、詳しい説明については省略する。
　また、図１０には、液晶パネル２２０に対して表示駆動を行う液晶駆動回路２６０、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２７０を示す。エリアセンサ制御部２７０については、その内部の構成についても示す。なお、本実施の形態の液晶駆動回路およびエリアセンサ制御部の構成については、従来公知の構成を適用することができる。
　図１０に示すように、エリアセンサ制御部２７０内には、タイミング発生回路２７１、エリアセンサ駆動回路２７２、エリアセンサ読出回路２７３、座標抽出回路２７４、および、インターフェース回路２７５が設けられている。なお、タイミング発生回路２７１は前記実施の形態１に示したタイミング発生回路７１、エリアセンサ駆動回路２７２は前記実施の形態１に示したエリアセンサ駆動回路７２、エリアセンサ読出回路２７３は前記実施の形態１に示したエリアセンサ読出回路７３、座標抽出回路２７４は前記実施の形態１に示した座標抽出回路７４、インターフェース回路２７５は前記実施の形態１に示したインターフェース回路７５と同一の機能を有する。
　液晶表示装置３００は、上記のような構成を有していることによって、装置の表面（検出対象面３００ａ）に指または入力ペンがタッチした場合に、液晶パネル２２０内に形成された光センサ素子２３０が、指または入力ペンを画像として捉えることによって、入力位置を検出することができる。
　そして、本実施の形態の液晶表示装置３００においては、反射率変更部２５０が設けられていることによって、検出対象面２００ａに対して指や入力ペンなどが接触して圧力が加えられたときに、バックライト２１０からの光の反射率が低下するようになっている。これにより、パネル表面に指や入力ペンがタッチしたか否かの検出を正確に行うことができる。
　図１１には、反射率変更部２５０のより具体的な構成を示す。なお、図１１では、表側偏光板２４０ａも併せて示す。
　図１０および図１１に示すように反射率変更部２５０は、２枚の平板状の弾性フィルム２５０ａ・２５０ｂと、その間に形成された空気層２５０ｃとから構成されている。なお、空気層２５０ｃは、検出対象面３００ａに圧力が加わっていない状態で形成される。つまり、図１０に示すように、指などによって検出対象面３００ａに対して圧力が加えられた部分では、上側の弾性フィルム２５０ｂが下側の弾性フィルム２５０ａのほうへ押されて各弾性フィルム２５０ａ・２５０ｂ同士の表面が接触するため、空気層２５０ｃがなくなる。
　また、本実施の形態の反射率変更部２５０には、下側の弾性フィルム２５０ａに、空気層２５０ｃを形成するための突起（距離保持部）２５０ｄが設けられている。これにより、検出対象面３００ａに圧力が加わっていない状態のときに、２枚の弾性フィルム２５０ａ・２５０ｂの間に確実に空気層２５０ｃを形成することができる。なお、本実施の形態では、下側の弾性フィルム２５０ａに突起２５０ｄが形成されているものを例に挙げて説明しているが、本発明はこの構成に限定されず、上側の弾性フィルム２５０ｂに突起が形成されていたり、両方の弾性フィルム２５０ａ・２５０ｂにそれぞれ突起が形成されていたりしてもよい。
　さらに、図１１に示すように、反射率変更部２５０には、下側の弾性フィルム２５０ａの液晶パネル２２０側に、支持フィルム２５０ｅ（支持体）が設けられている。支持フィルム２５０ｅは、弾性フィルム２５０ａ・２５０ｂよりも伸縮性の小さい透明フィルムなどで形成されており、弾性フィルム２５０ａ・２５０ｂを支持している。支持フィルム２５０ｅが設けられていることにより、反射率変更部２５０を軟らかく形状の安定しない弾性フィルム２５０ａ・２５０ｂのみで形成する場合と比較して、形状が安定するため、取り扱いを容易にすることができる。これにより、反射率変更部２５０を液晶パネル２２０上に配置する際にも位置ずれが起きにくい。
　また、図１１に示すように、支持フィルム２５０ｅのさらに液晶パネル２２０側には、糊の層２５０ｆが形成されており、この糊によって図示しない液晶パネル２２０に貼り付けられている。
　弾性フィルム２５０ａ・２５０ｂの材料は、弾性を有するものであれば限定はされないが、シリコンゴムなどを用いることが好ましい。弾性フィルム２５０ａ・２５０ｂの透過率は９０％以上であることが好ましい。また、弾性フィルム２５０ａ・２５０ｂの屈折率は、１．４～１．６の範囲内であることが好ましい。なお、弾性フィルム２５０ａと弾性フィルム２５０ｂの材料は、同じものであっても、異なるものであってもよい。
　但し、弾性フィルム２５０ａと弾性フィルム２５０ｂの屈折率が互いに同じ場合に、弾性フィルム２５０ａと弾性フィルム２５０ｂとが接触すると全ての光が反射率変更部２５０を通過することになる。そのため、弾性フィルム２５０ａの屈折率と弾性フィルム２５０ｂの屈折率とは、同じ値になっていることが好ましい。これにより、パネル表面に指や入力ペンがタッチしたか否かの検出をより確実に行うことができる。
　反射率変更部２５０は、上記のような構成を有していることにより、検出対象面３００ａに指などがタッチして圧力が加わったときには、バックライト２１０からの光の反射率が低下するようになっている。この点について、図１２および図１３を参照しながら以下に説明する。
　図１２には、図１１に示す反射率変更部２５０の一部分を拡大して示す。この図は、パネル表面に圧力がかかっていない状態を示すものである。また、図１３の（ａ）にも、図１１に示す反射率変更部２５０の一部分を拡大して示す。この図は、パネル表面に圧力がかかった状態を示すものである。
　図１２に示すように、検出対象面３００ａに圧力が加わっていない状態では、上側（表側偏光板２４０ａ側）の弾性フィルム２５０ｂの内側の表面と下側（液晶パネル２２０側）の弾性フィルム２５０ａの内側の表面とは接触していない。つまり、弾性フィルム２５０ａと弾性フィルム２５０ｂとの間には空気層２５０ｃが形成されている。
　図１２では、反射率変更部２５０に背面側（バックライト２１０側）から入射し、反射率変更部２５０を透過する光（透過光）と、反射率変更部２５０内の各界面で反射される光（反射光）とを示している。
　ここで、各弾性フィルム２５０ａ・２５０ｂは、空気の屈折率とは異なる屈折率ｎの材料で形成されているため、検出対象面３００ａに圧力が加わっていない状態では、反射率変更部２５０内には、下側の弾性フィルム２５０ａと空気層２５０ｃとの間、および、空気層２５０ｃと上側の弾性フィルム２５０ｂの間という２箇所に、屈折率の異なる界面ができる。これら２箇所の界面では、図１２に示すように、バックライト２１０から発せられた光の一部が反射される。そのため、透過光の光量は、各界面を通過するたびに減少する。
　したがって、検出対象面３００ａに圧力が加わっていない状態では、バックライト２１０から発せられた光は、反射率変更部２５０を透過するものと、反射率変更部２５０内で反射されるものとにわかれる。
　続いて、検出対象面３００ａに指などがタッチし、反射率変更部２５０に圧力がかかった状態について、図１３の（ａ）を参照しながら説明する。
　図１３の（ａ）に示すように、反射率変更部２５０に対して矢印Ｘ方向に圧力がかかった場合、上側の弾性フィルム２５０ｂ、および、図１３の（ａ）では図示していない突起２５０ｄが圧縮される。これにより、圧力がかかった箇所では、上側の弾性フィルム２５０ｂと下側の弾性フィルム２５０ａとが接触する。このとき、バックライト２１０からの光の光路に以下のような変化が起こる。
　弾性フィルム２５０ａと弾性フィルム２５０ｂとの接触部分では、間に空気層２５０ｃがなくなることによって、弾性フィルム２５０ａ空気層２５０ｃとの境界面において反射する光、および、空気層２５０ｃと弾性フィルム２５０ｂとの境界面において反射する光が消失する。これにより、界面反射は、弾性フィルム２５０ａと弾性フィルム２５０ｂとの境界面においてのみ発生するため、反射光量は激減する。
　さらに、弾性フィルム２５０ａの屈折率と弾性フィルム２５０ｂの屈折率とが等しいときには、弾性フィルム２５０ａと弾性フィルム２５０ｂとの接触部分では、全ての光が反射率変更部２５０を透過し、表側偏光板２４０ａへ入射する。
　このような作用により、検出対象面３００ａに対して圧力が加わると、反射率変更部２５０におけるバックライト２１０からの光の反射率は低下する。
　以上のように、液晶表示装置３００に備えられている反射率変更部２５０は、パネル表面（検出対象面３００ａ）に圧力がかかっている場合と、かかっていない場合との間で、バックライト２１０からの光の反射率が異なるように構成されている。具体的には、反射率変更部２５０は、検出対象面３００ａに圧力がかかっている場合には、圧力がかかっていない場合と比較して、バックライト２１０からの光の反射率が低下するような構成となっている。
　図１３の（ｂ）は、パネル表面に指がタッチしたときに光センサ素子２３０によって検出される画像を示すものである。検出対象面３００ａに指が接触した領域（図中、破線で囲んだ領域）では、反射率変更部２５０においてバックライト２１０からの光の反射率が低下し、大部分の光が反射率変更部２５０を透過するため、光センサ素子２３０において検出される光量は低下する。そのため、図１３の（ｂ）に示されるように、検出対象面２１００ａに指が接触した領域については、他の部分と比較して暗い画像として検出される。
　また、図１４には、液晶表示装置３００のパネル表面に指がタッチしたときの光センサ素子２３０の出力を模式的に示す。この図のグラフに示すように、パネル表面に接触している部分のみにおいて、バックライトからの光の反射率が低下することに起因して、光センサ素子２３０の出力は低下している。
　本実施の形態の液晶表示装置３００においては、パネル表面（検出対象面３００ａ）に指などがタッチしていない領域では、図１０中矢印Ｂで示すように、バックライト２１０から光の多くは反射率変更部２５０内で反射される。一方、パネル表面（検出対象面３００ａ）に指などがタッチした領域では、図１０中矢印Ａで示すように、バックライト２１０から光の多くは透過されるため、反射率が低下する。これにより、従来のエリアセンサ付きの液晶表示装置と比較して、指や入力ペンなどがパネル表面にタッチした場合と、タッチしていない場合との間の識別をより明確に行うことができる。
　また、反射率変更部２５０は、突起２５０ｄ部分を除いて平坦な形状の弾性フィルムを２枚使用して構成されているため、光の散乱要素が少ない。そのため、反射率変更部２５０を設けたことによる液晶パネル２２０の表示品位の低下を抑えることができる。
　さらに、反射率変更部２５０が表側偏光板２４０ａよりも内側（すなわち、液晶パネル２２０側）に配置されていることによって、反射率変更部２５０内を透過する光の量は、液晶パネル２２０の表示状態（すなわち、液晶パネル２２０が明るい画像を表示しているか暗い画像を表示しているかという表示の状態）に依存しなくなる。そのため、光センサ素子２３０の検出性能を液晶パネル２２０の表示状態に関わらず、常に一定な状態にすることができる。
　また、反射率変更部２５０においては、検出対象面３００ａに圧力がかかっていない状態で２枚の弾性フィルム（弾性フィルム２５０ａおよび弾性フィルム２５０ｂ）の間に一定の間隔を保持するための突起２５０ｄ（距離保持部）が、弾性フィルム２５０ａと一体的に形成されている。これにより、検出対象面３００ａに圧力が加わっていない状態のときに、２枚の弾性フィルム２５０ａ・２５０ｂの間に空気層２５０ｃを確実に形成することができる。
　なお、突起２５０ｄの大きさは、液晶パネル２２０の表示品位を損なわないために、断面の最大径を１５μｍ以下とすることが好ましい。
　また、複数の突起２５０ｄを規則正しく配置すると、液晶パネル２２０の各画素との干渉によりモアレが発生し、表示品位を損なう可能性がある。そのため、複数の突起２５０ｄはランダムに配置することが好ましい。また、突起２５０ｄを配置する際の密度は、ヘイズ（ＨＡＺＥ）２０％を超えない値（すなわち、１０００個／ｍｍ２）とすることが望ましい。このような密度で突起２５０ｄを配置すれば、液晶パネル２２０の表示品位の低下を抑えることができる。
　なお、ヘイズ（ＨＡＺＥ）とは、以下の式によって求められる値である。
　　ヘイズ（ＨＡＺＥ）〔％〕＝Ｔｄ／Ｔｔ×１００
　　〔Ｔｄ：拡散透過率、Ｔｔ：全光線透過率〕
つまり、光源が平行光の場合、（１－ＨＡＺＥ）（％）の光が正面に透過し、ＨＡＺＥ（％）の光が正面以外の方向に進む（散乱する）ことを意味する。
　したがった、ヘイズの値が大きくなると表示がボケる（にじむ）、コントラストが低下する、表示が暗く見える等の不都合が生じる。
　さらに、上記のような突起２５０ｄが形成されていれば、指や入力ペンなどで検出対象面３００ａに圧力が加えられて弾性フィルム２５０ａと弾性フィルム２５０ｂとが接触した後、圧力が解除されたときの弾性フィルム２５０ａと弾性フィルム２５０ｂとの剥離性を向上させることができる。これにより、エリアセンサへの入力が終わった後に、弾性フィルム２５０ａと弾性フィルム２５０ｂとが張り付いた状態のまま元に戻らないということを防ぐことができる。
　また、上述した実施形態では、反射率変更部２５０が表側偏光板２４０ａの下に配置されている場合を例に挙げて説明したが、本発明はこのような構成に限定はされない。図１５には、本発明の他の構成例を示す。
　図１５に示す液晶表示装置４００では、表側偏光板２４０ａの上層に反射率変更部２５１が形成されている。反射率変更部２５１の具体的な構成は、液晶表示装置３００における反射率変更部２５０の構成と同じである。図１５に示す液晶表示装置４００では、表側偏光板２４０ａと反射率変更部２５１の配置の仕方以外については、液晶表示装置３００と同じであるため、その説明を省略する。
　上記のような構成においては、液晶表示装置４００の表面に指などがタッチしていない領域では、図１５中矢印Ｂで示すように、バックライト２１０から光の多くは反射率変更部２５１内で反射される。一方、液晶表示装置４００の表面に指などがタッチした領域では、図１５中矢印Ａで示すように、バックライト２１０から光の多くは透過されるため、反射率が低下する。これにより、従来のエリアセンサ付きの液晶表示装置と比較して、パネル表面へのタッチ、非タッチの検出をより正確に行うことができる。
　但し、液晶表示装置における表示状態に依存することなく、（たとえ、表示状態が暗い場合であっても）検出性能の高いエリアセンサを実現するためには、表側偏光板２４０ａの下層に反射率変更部が配置されているほうが好ましい。
　また、上記した本実施の形態では、支持フィルム２５０ｅ上に、２枚の弾性フィルム２５０ａ、２５０ｂが順に積層されており、該２枚の弾性フィルムの間に空気層２５０ｃが形成されている構成であったが、本発明はこのような構成に限定はされない。本発明における反射率変更部は、少なくとも２枚の弾性フィルムを有しており、その間に空気層が形成されてればよい。そのため、弾性フィルムを３枚以上有しており、各弾性フィルムの間に空気層がそれぞれ形成されているものも本発明の構成となる。このように、複数の空気層を有している場合には、パネル表面に指などがタッチした場合とタッチしていない場合との間の光の反射率の振れ幅を、空気層が一層の場合よりも大きくすることができる。
　〔実施の形態４〕
　本発明の第４の実施形態について図１６に基づいて説明すると以下の通りである。なお、本発明はこれに限定されるものではない。
　上述した実施の形態３では、エリアセンサ機能（具体的には、タッチパネル機能）を備えているタッチパネル一体型の液晶表示装置について説明したが、実施の形態４では、表示装置と一体化していないエリアセンサについて説明する。
　図１６に示すエリアセンサ２８０は、基板２８１上に設けられた複数の光センサ素子２８４が検出対象面２８０ａ上の画像を検知することで入力位置を検出するタッチパネル機能を有している。
　図１６に示すように、エリアセンサ２８０は、複数の光センサ素子２８４を有する基板２８１（位置検出部）を備えている。エリアセンサ２８０は、基板２８１の背面（検出対象面２８０ａとは反対側の面）側に設けられ該基板に光を照射する発光部（図示しない）をさらに備えていてもよい。光センサ素子２８４は、フォトダイオードまたはフォトトランジスタで形成されており、受光した光の強度に応じた電流を流すことによって、受光量を検知する。このような光センサ素子の形成方法は、従来公知のエリアセンサの製造方法に準じて行うことができる。
　また、本実施の形態のエリアセンサ２８０においては、光センサ素子２８４の検出対象面２８０ａ側であり、かつ基板２８１（基板２８１の検出対象面２８０ａとは反対側の面）と反射率変更部２８３との間に、可視光を透過しない可視光遮光フィルタ２８５を備えている。さらに、反射率変更部２８３の検出対象面２８０ａ側に、赤外光および紫外光を透過しない赤外光および紫外光遮光フィルタ２９１を備えている。可視光遮光フィルタ２８５、赤外光および紫外光遮光フィルタ２９１の働き、並びに光センサ素子２８４に入射される光の種類については、上述した実施の形態１の構成（可視光遮光フィルタ３１、赤外光遮光フィルタ９０、および紫外光遮光フィルタ（表側偏光板４０ａ）の働き、並びに光センサ素子３０に入射される光の種類）を適用することができるため、詳しい説明については省略する。
　また、エリアセンサ２８０には、エリアセンサを駆動するためのエリアセンサ制御部２７０が設けられている。図１６に示すように、エリアセンサ制御部２７０内には、タイミング発生回路２７１、エリアセンサ駆動回路２７２、エリアセンサ読出回路２７３、座標抽出回路２７４、および、インターフェース回路２７５が設けられている。エリアセンサ制御部の構成については、上述した実施の形態３の構成あるいは従来公知の構成を適用することができるため、詳しい説明については省略する。
　エリアセンサ２８０は、上記のような構成を有していることによって、検出対象面２８０ａに指または入力ペンがタッチした場合に、基板２８１上に形成された光センサ素子２８４が、指または入力ペンを画像として捉えることによって、入力位置を検出することができる。
　そして、本実施の形態のエリアセンサ２８０においては、基板２８１上に反射率変更部２８３が形成されている。反射率変更部２８３は、図１６に示すように、検出対象面２８０ａに圧力が加えられていない状態で、２枚の弾性フィルム２５０ａ・２５０ｂの間に空気層２５０ｃが形成されているとともに、検出対象面２８０ａに圧力が加わった状態で、上記２枚の弾性フィルム２５０ａ・２５０ｂが互いに接触するという構成を有している。そして、弾性フィルム２５０ａには、空気層２５０ｃを確実に形成するための突起２５０ｄ（距離保持部）が形成されている。反射率変更部２８３の具体的な構成については、実施の形態３で説明した反射率変更部の構成を適用することができるため、詳しい説明を省略する。
　上記の構成によれば、検出対象面２８０ａに対して指や入力ペンなどが接触して圧力が加えられたときに、光の反射率が低下するようになっている。これにより、検出対象面２８０ａに指や入力ペンがタッチしたか否かの検出を正確に行うことができる。
　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。
　すなわち、上述した具体的な実施形態は、あくまでも、本発明の技術内容を明らかにするものであって、そのような具体例にのみ限定して狭義に解釈されるべきものではなく、本発明の精神と次に記載する請求の範囲内において、いろいろと変更して実施することができるものである。
　本発明は、エリアセンサ機能付きの表示装置に好適に利用することができる。
　　１０　　バックライト（発光部）
　　２０　　液晶パネル（位置検出部）
　　２１　　アクティブマトリクス基板
　　２２　　対向基板
　　２３　　液晶層
　　３０　　光センサ素子
　　３１　　可視光遮光フィルタ
　　４０ａ　表側偏光板（平板状の透明基板、画像表示面側の偏光板、紫外光遮光フィルタ）
　　４０ｂ　裏側偏光板
　　４５　　反射率変更部
　　４６　　反射率変更部
　　５０　　弾性フィルム
　　７０　　エリアセンサ制御部
　　８０　　エリアセンサ
　　８０ａ　検出対象面
　　８３　　反射率変更部
　　８４　　光センサ素子
　　８５　　可視光遮光フィルタ
　　９０　　赤外光遮光フィルタ
　　９１　　赤外光および紫外光遮光フィルタ
　１００　　液晶表示装置（表示装置）
　１００ａ　パネル表面（検出対象面）
　２１０　　バックライト（発光部）
　２２０　　液晶パネル（位置検出部）
　２２１　　アクティブマトリクス基板
　２２２　　対向基板
　２２３　　液晶層
　２３０　　光センサ素子
　２３１　　可視光遮光フィルタ
　２４０ａ　表側偏光板（画像表示面側の偏光板、紫外光遮光フィルタ）
　２４０ｂ　裏側偏光板
　２５０　　反射率変更部
　２５１　　反射率変更部
　２５０ａ　弾性フィルム
　２５０ｂ　弾性フィルム
　２５０ｃ　空気層
　２５０ｄ　突起（距離保持部）
　２５０ｅ　支持フィルム（支持体）
　２７０　　エリアセンサ制御部
　２８０　　エリアセンサ
　２８０ａ　検出対象面
　２８３　　反射率変更部
　２８４　　光センサ素子
　２８５　　可視光遮光フィルタ
　２９０　　赤外光遮光フィルタ
　２９１　　赤外光および紫外光遮光フィルタ
　３００　　液晶表示装置（表示装置）
　３００ａ　パネル表面（検出対象面）

Claims (15)

  1. 　検出対象面上の画像を検知することで、外部からの入力位置を検出するエリアセンサであって、
    　受光した光の強度を検知する光センサ素子が複数個備えられており、各光センサ素子が検出対象面上の画像を検知することで入力位置を検出する位置検出部と、
    　上記位置検出部の検出対象面側に存在しており、かつ該検出対象面に対して圧力を加えると、光の反射率が変化する反射率変更部とを備え、
    　さらに、上記反射率変更部の検出対象面側に、赤外光遮光フィルタおよび紫外光遮光フィルタを備え、かつ、
    　上記光センサ素子の上記検出対象面側であり、かつ上記位置検出部と上記反射率変更部との間に、可視光遮光フィルタを備えていることを特徴とするエリアセンサ。
  2. 　さらに、上記位置検出部に対して背面から少なくとも赤外光もしくは紫外光を含有する光を照射する発光部を備えていることを特徴とする請求項１に記載のエリアセンサ。
  3. 　上記反射率変更部は、圧力を加えることで反射率が低下するものであることを特徴とする請求項１または２に記載のエリアセンサ。
  4. 　上記反射率変更部は、弾性フィルムと平板状の透明基板とを積層して形成されていることを特徴とする請求項３に記載のエリアセンサ。
  5. 　上記弾性フィルムには凹凸が形成されていることを特徴とする請求項４に記載のエリアセンサ。
  6. 　上記反射率変更部は、２枚の弾性フィルムを少なくとも有しており、上記検出対象面に圧力が加わっていない状態で該２枚の弾性フィルムの間には空気層が形成されているとともに、上記検出対象面に圧力が加えられると該２枚の弾性フィルムが接触する構成となっていることを特徴とする請求項３に記載のエリアセンサ。
  7. 　上記反射率変更部において、上記２枚の弾性フィルムの少なくとも何れかには、上記空気層を形成するための距離保持部が設けられていることを特徴とする請求項６に記載のエリアセンサ。
  8. 　請求項１～７の何れか１項に記載のエリアセンサを備えた表示パネルを有していることを特徴とする表示装置。
  9. 　アクティブマトリクス基板と対向基板との間に液晶層が配置されている液晶パネルを備えているとともに、パネル表面上の画像を検知することで、外部からの入力位置を検出するエリアセンサ機能を有している液晶表示装置であって、
    　受光した光の強度を検知する光センサ素子を複数個有し、各光センサ素子がパネル表面上の画像を検知することで外部からの入力位置を検出する位置検出部と、
    　上記位置検出部のパネル表面側に存在しており、かつ該パネル表面に対して圧力を加えると、光の反射率が変化する反射率変更部とを備え、
    　さらに、上記反射率変更部のパネル表面側に、赤外光遮光フィルタおよび紫外光遮光フィルタを備え、かつ、
    　上記光センサ素子の上記パネル表面側であり、かつ上記位置検出部と上記反射率変更部との間に、可視光遮光フィルタを備えていることを特徴とする液晶表示装置。
  10. 　上記紫外光遮光フィルタは、偏光板であることを特徴とする請求項９に記載の液晶表示装置。
  11. 　さらに、上記液晶パネルに対して背面から少なくとも赤外光もしくは紫外光を含有する光を照射するバックライトを備えていることを特徴とする請求項９または１０に記載の液晶表示装置。
  12. 　上記反射率変更部は、圧力を加えることで反射率が低下するものであることを特徴とする請求項９～１１の何れか１項に記載の液晶表示装置。
  13. 　上記液晶パネルは、対向して配置された２枚の偏光板の間に設けられており、
    　上記反射率変更部は、画像表示面側に設けられた上記偏光板と、弾性フィルムとを積層して形成され、
    　上記液晶パネルと上記画像表示面側に設けられた上記偏光板との間に上記弾性フィルムが配置されていることを特徴とする請求項１２に記載の液晶表示装置。
  14. 　上記弾性フィルムには凹凸が形成されていることを特徴とする請求項１３に記載の液晶表示装置。
  15. 　上記反射率変更部は、２枚の弾性フィルムを少なくとも有しており、上記パネル表面に圧力が加わっていない状態で該２枚の弾性フィルムの間には空気層が形成されているとともに、上記パネル表面に圧力が加えられると該２枚の弾性フィルムが接触する構成となっていることを特徴とする請求項１２に記載の液晶表示装置。
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