CN102272814A - 显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种显示装置。本发明的液晶显示装置(显示装置)(100)具备包括多个光传感器元件的显示面板(20)，具有通过该光传感器元件检测装置表面上的图像来检测出来自外部的输入位置的区域传感器功能。在显示面板(20)的图像显示面侧设置有正面侧偏光板(40a)，在正面侧偏光板(40a)上，配置有λ/2相位差板(50b)和λ/4相位差板(50a)，该λ/2相位差板(50b)和λ/4相位差板(50a)依此重叠，且上述λ/2相位差板(50b)的光轴(滞相轴)与上述λ/4相位差板(50a)的光轴(滞相轴)具有相互交叉的位置关系。将叠层上述λ/2相位差板(50b)和上述λ/4相位差板(50a)而成的相位差板称为宽频带λ/4相位差板(50)。由此，能够实现能够抑制起因于显示图像的光的反射，能够以更高的精度检测输入位置的带光传感器的显示装置。

Description

显示装置
技术领域
本发明涉及在显示面板内包括光传感器元件的显示装置。
背景技术
以液晶显示装置为代表的平板型显示装置具有薄型轻量、电力消耗低的特征，进一步，彩色化、高精细化、与活动图像对应等用于提高显示性能的技术正在开发。因此，现在，在便携式电话、PDA、DVD显示器、便携式游戏设备、笔记本PC、PC显示器、TV等电子设备中被广泛利用。
在这样的背景中，近年来，在图像显示区域内的各像素(或者RGB中的任一像素)中分别具备光传感器元件的液晶显示装置的开发正在进行。例如，在专利文献1中，公开有在像素区域上具备由光电二极管构成的光传感器元件的液晶显示装置。这样，通过在每个像素内置光传感器元件，能够在通常的液晶显示装置中实现作为区域传感器的功能(具体为扫描仪功能、触摸面板功能等)。即，上述光传感器元件发挥作为区域传感器的功能，由此，能够实现触摸面板(或扫描仪)一体型的显示装置。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本公开专利公报“特开2006-18219号公报(公开日：2006年1月19日)”
专利文献2：日本公开专利公报“特开2000-112663号公报(公开日：2000年4月21日)”
专利文献3：日本公开专利公报“特开平10-68816号公报(公开日：1998年3月10日)”
专利文献4：日本公开专利公报“特开2000-259349号公报(公开日：2000年9月22日)”
非专利文献
非专利文献1：《タツチパネルの技術と開発》(触摸面板的技术与开发)121页 发行日：2004年12月27日，主编：三谷雄二，发行者：岛健太郎，发行所：株式会社シ一エムシ一出版(CMC)
发明内容
发明所要解决的问题
在上述那样的带区域传感器功能的显示装置中，面板内的光传感器元件通过将与面板表面接触的使用者的手指或笔等作为图像进行检测来识别输入位置。
即，在带区域传感器功能的显示装置中，检测在手指或笔等接近面板表面时形成的像(影)。在这样的带区域传感器的显示装置中，存在显示面板所显示的图像在面板表面或手指等被反射的问题。
在理想的带区域传感器功能的显示装置中，优选在手指等触摸的位置(输入位置)以外的面板表面，光传感器元件的输出值为与对周围的光的明亮度进行检测的外部光传感器的输出值大致相同并且为固定的值。但是，当显示图像在面板表面等被反射时，光传感器元件也检测该反射光，因此光传感器元件的输出值会与显示图像的明亮度相应地变化。这样，在光传感器元件中得到的输出值受到显示图像的影响而发生变化，因此输入位置的检测精度会大幅下降。
例如，在显示图像明亮的情况下，显示图像在配置于装置内的保护板、丙烯板等各层的界面反射，光传感器元件的输出值受到该反射光的影响，在与实际的输入位置不同的位置，会得到高的输出值。由此，区域传感器对输入位置产生错误识别。
在专利文献2中，公开有如下的透明触摸面板，即，将形成有透明导电膜的两片透明导电性基板以彼此的透明导电膜彼此相对的方式配置，通过按压上侧的透明导电性基板使两片透明导电性基板接触，进行位置检测。而且公开有如下技术，即，在将该透明触摸面板载置在液晶面板上的情况下，为了防止触摸面板反射外部的光从而难以看见液晶面板的显示图像的情况，在上侧的透明导电性基板设置λ/4相位差板。
但是，在该结构中，虽然能够抑制因外部的光由面板表面反射而引起的视认性的下降，但是不能防止起因于显示图像的光由面板表面反射而返回面板内的情况。
本发明是鉴于上述的问题而完成的，其目的在于提供能够抑制起因于显示图像的光的反射，能够以更高的精度检测输入位置的带光传感器的显示装置。
用于解决问题的方法
为了解决上述问题，本发明的显示装置，其特征在于：具备包括多个光传感器元件的显示面板，具有通过该光传感器元件检测装置表面上的图像来检测出来自外部的输入位置的区域传感器功能，在上述显示面板的图像显示面侧设置有偏光板，在上述偏光板的图像显示面侧设置有λ/4相位差板。
此处，所谓的“上述偏光板的图像显示面侧”是指该偏光板的、与显示面板相对的面的相反侧的面一侧。
根据上述结构，在偏光板上设置有λ/4相位差板，由此，根据以下的原理，能够遮断起因于显示面板的显示图像的光被装置的表面等反射而得到的光。
(1)来自显示面板的光如果通过偏光板则成为直线偏振光(例如水平方向的直线偏振光)。
(2)上述(1)的直线偏振光如果通过λ/4相位差板则成为右旋的圆偏振光。
(3)上述(2)的圆偏振光如果例如被显示装置的表面或手指等反射则成为左旋的圆偏振光。
(4)上述(3)的反射后的左旋的圆偏振光如果通过λ/4相位差板则成为直线偏振光(例如垂直方向的直线偏振光)。
(5)上述(4)的直线偏振光是与偏光板的透过轴不同方向的偏振光，因此不能通过偏光板。
根据以上说明，通过偏光板与λ/4相位差板的组合，能够防止起因于图像显示的光中的、不能通过显示装置的表面的被反射的光向显示面板射入。因此，能够防止在光传感器元件中得到的输出值受到来自显示图像的反射光的影响而发生变化，能够以更高精度检测输入位置。
而且，对于来自手指、输入笔等那样的在装置的表面进行输入的物体(称为输入对象物)的反射光中的正反射成分，也能够遮断，因此，能够防止光传感器元件的检测灵敏度受到来自输入对象物的反射光的影响而下降。
发明的效果
本发明的显示装置的特征在于，具备包括多个光传感器元件的显示面板，具有通过该光传感器元件检测装置表面上的图像来检测出来自外部的输入位置的区域传感器功能，其中，在上述显示面板的图像显示面侧设置有偏光板，在上述偏光板的图像显示面侧设置有λ/4相位差板。
根据上述结构，能够实现能够抑制起因于显示图像的光的反射，能够以高精度检测输入位置的显示装置。
附图说明
图1是表示图2所示的液晶显示装置的概略结构和该装置内的界面的反射光的光路的示意图。
图2是表示本发明的第一实施方式的液晶显示装置的结构的截面图。
图3(a)是表示设置有宽频带λ/4相位差板的本发明的液晶显示装置的结构的示意图，(b)是表示未设置宽频带λ/4相位差板的比较例的液晶显示装置的结构的示意图。
图4是用于说明利用偏光板与λ/4相位差板的组合来遮断反射光的原理的示意图。
图5(a)是表示用于说明偏光板和相位差板的各光轴的位置关系的坐标轴的示意图，(b)是用于说明XY平面中的各光轴的角度的示意图。
图6是表示在图1所示的液晶显示装置中、利用偏光板与宽频带λ/4相位差板的组合来遮断反射光的情况的示意图。
图7(a)是表示图1所示的液晶显示装置所显示的图像的一个例子的图。(b)是表示在未设置宽频带λ/4相位差板的比较例的液晶显示装置中，显示(a)所示的图像时光传感器元件所识别的图像的图。(c)是表示在设置有宽频带λ/4相位差板的本发明的液晶显示装置中，显示(a)所示的图像时光传感器元件所识别的图像的图。
图8是表示图1所示的液晶显示装置的变形例的示意图。
图9是表示图10所示的液晶显示装置的概略结构和该装置内的界面的反射光的光路的示意图。
图10是表示本发明的第二实施方式的液晶显示装置的结构的截面图。
图11是表示图9所示的液晶显示装置的变形例的示意图。
图12是表示本发明的第三实施方式的自发光型显示装置的概略结构和该装置内的界面的反射光的光路的示意图。
图13是表示图12所示的自发光型显示装置的变形例的示意图。
具体实施方式
(实施方式1)
以下根据图1～图8，对本发明的一个实施方式进行说明。另外，本发明并不仅限定于此。
在本实施方式中，对具备区域传感器功能(具体而言，触摸面板功能)的触摸面板一体型的液晶显示装置进行说明。
参照图2对本实施方式的触摸面板一体型液晶显示装置的结构进行说明。图2所示的触摸面板一体型液晶显示装置100(也可以简称为液晶显示装置100)具有通过配置为二维形状的多个光传感器元件对装置表面的图像进行检测来检测出输入位置的触摸面板功能。
如图2所示，本实施方式的触摸面板一体型液晶显示装置100包括液晶面板20和设置在液晶面板20的背面侧、对该液晶面板照射光的背光源10。
在背光源10，作为光源设置有多个白色LED。
液晶面板20具备呈矩阵状地排列有多个像素的有源矩阵基板21和与其相对地配置的对置基板22，进一步，在这两个基板之间夹持有作为显示介质的液晶层23。另外，在本实施方式中，液晶面板20的显示模式并无特别限定，能够适用TN模式、IPS模式、VA模式等所有显示模式。
此外，在液晶面板20的外侧，以将液晶面板20夹入的方式分别设置有正面侧偏光板40a(设置在图像显示面侧的偏光板)和背面侧偏光板40b。
各偏光板40a和40b发挥作为偏振片的作用。例如，在被封入液晶层的液晶材料为垂直取向型的情况下，通过以使正面侧偏光板40a的偏振方向与背面侧偏光板40b的偏振方向相互成为正交尼科尔的关系的方式配置，能够实现常黑模式的液晶显示装置。
在正面侧偏光板40a上配置有宽频带λ/4相位差板50。在宽频带λ/4相位差板50上配置有TAC膜60。此外，在液晶显示装置100的最表面100a(即检测对象面100a)配置有保护板90。而且，TAC膜60与保护板90以保持一定的距离分离的方式配置。由此，在TAC膜60与保护板90之间形成空气层80。
在有源矩阵基板21设置有作为用于驱动各像素的开关元件的TFT(未图示)、取向膜(未图示)、光传感器元件30等。
此外，在对置基板22形成有彩色滤光片层24和未图示的对置电极及取向膜等。彩色滤光片层由具有红色(R)、绿色(G)、蓝色(B)各种颜色的着色部和黑色矩阵构成。
如上所述，在本实施方式的触摸面板一体型液晶显示装置100中，在各像素区域设置有光传感器元件30，由此，能够实现区域传感器。而且，在手指或输入笔接触液晶显示装置100的表面(检测对象面100a)的特定的位置时，光传感器元件30能够读取该位置，对装置输入信息、或使作为目的的动作执行等。这样，在本实施方式的液晶显示装置100中，能够利用光传感器元件30实现触摸面板功能。
光传感器元件30由光电二极管或光敏晶体管形成，通过使与所接收的光的强度相应的电流流过来检测光接收量。TFT和光传感器元件30也可以在有源矩阵基板21上利用大致相同的工艺形成为单片。即，也可以光传感器元件30的一部分构成部件与TFT的一部分构成部件同时形成。这样的光传感器元件的形成方法能够按照历来已知的光传感器元件内置型液晶显示装置的制作方法进行。
另外，在本发明中，光传感器元件也可以不设置在每一个像素中，例如也可以在每一个具有R、G、B中的任一个彩色滤光片的像素中设置光传感器。
所谓的TAC膜60在设相互正交的x、y、z轴方向的三个主折射率为nx、ny、nz的情况下具有nx＝ny＞nz的关系，以|nx-nz|·d赋予的延迟值一般为50nm～60nm。
保护板90配置在液晶显示装置100的图像显示面侧的最表面，是保护装置的部件。保护板90例如由丙烯、聚碳酸脂、PET等透明的材料形成。
存在于TAC膜60与保护板90之间的空气层80例如通过如下方式形成：以利用透明的双面粘接膜片等，将TAC膜60与保护板90之间分离一定距离地固定。
此外，虽然在图2中未图示，但是在液晶显示装置100中设置有对液晶面板20进行显示驱动的液晶驱动电路和用于驱动区域传感器的区域传感器控制部。另外，对于本实施方式的液晶驱动电路和区域传感器控制部的结构，能够适用现在已知的结构。
液晶显示装置100具有上述那样的结构，由此，在手指或输入笔触摸装置的表面(检测对象面100a)的情况下，形成于液晶面板20内的光传感器元件30将手指或输入笔作为图像进行捕捉，由此，能够检测出输入位置。
此外，本实施方式的液晶显示装置100在正面侧偏光板40a上具有宽频带λ/4相位差板50，由此，能够防止包括各种波长的光的、起因于显示图像的光的反射光成分被光传感器元件30检测到，因此，能够以更高的精度检测输入位置。关于这一点，在以下进行说明。
图1示意地表示构成液晶显示装置100的各层的结构。
如图1所示，宽频带λ/4相位差板50具有λ/2相位差板50b和λ/4相位差板50a从正面侧偏光板40a侧起依次重叠的结构。所谓的λ/2相位差板是使透过自身的光的偏振状态变化1/2波长的量的相位差板，也可以简称为λ/2板。所谓的λ/4相位差板是使透过自身的光的偏振状态变化1/4波长的量的相位差板，也可以简称为λ/4板。
在图3中，将设置有宽频带λ/4相位差板50的本发明的结构(图3(a))与未设置宽频带λ/4相位差板50的比较例的结构(图3(b))对比地进行表示。
在液晶显示装置100和液晶显示装置101中，从背光源10内的光源照射的光透过液晶面板20，形成显示图像。基于该显示图像的光的一部分映入装置的最表面100a或101a、保护板90与空气层80的界面、空气层80与TAC膜60的界面和手指。
而且，在图3(b)所示的、未设置宽频带λ/4相位差板50的液晶显示装置101中，该映入的图像被反射，返回液晶面板20内，因此，被液晶面板20内的光传感器元件30检测到。由此，光传感器元件30检测到与显示图像相应的图像，输入位置的检测精度下降。
与此相对，在图3(a)所示的、设置有宽频带λ/4相位差板50的液晶显示装置100中，从装置内的各界面和手指被反射的光的大部分不能通过正面侧偏光板40a。因此，能够防止光传感器元件30检测到来自显示图像的反射光。
此处，对能够通过设置宽频带λ/4相位差板50来遮断反射光的原理进行说明。
首先，参照图4，对通过宽频带λ/4相位差板50内的λ/4相位差板50a遮断550nm波长的反射光的原理进行说明。另外，在对此处的偏光板的透过轴与λ/4相位差板的光轴(滞相轴)的位置关系进行的说明中，以图5(a)所示的坐标轴为基准。此外，此处的说明参考非专利文献1中公开的内容。
如图4所示，偏光板的透过轴沿着X轴方向。在图4中，将射入偏光板的光被反射、向偏光板一侧返回的情况依次在(1)～(5)中进行表示。以下按照该顺序进行说明。
(1)来自显示面板的光如果通过偏光板则成为X轴方向的直线偏振光。
(2)上述(1)的直线偏振光如果通过λ/4相位差板则成为右旋的圆偏振光。
(3)上述(2)的圆偏振光如果例如被液晶显示装置的表面或手指等反射则成为左旋的圆偏振光。
(4)上述(3)的反射的左旋的圆偏振光如果通过λ/4相位差板则成为Y轴方向的直线偏振光。
(5)上述(4)的直线偏振光是与偏光板的透过轴(X轴方向)正交的方向的偏振光，因此不能通过偏光板。
根据以上说明，反射光不能从偏光板向显示面板侧射入，因此能够防止光传感器元件检测到反射光。另外，根据上述的原理利用偏光板遮断的仅是正反射光，对散射反射光不能遮断。
此外，在反射光仅为正反射光成分的情况下，偏光板的透过轴与λ/4相位差板的光轴(滞相轴)的交叉角为45度的位置关系时，上述(4)的直线偏振光成为与偏光板的透过轴(X轴方向)正交的方向的偏振光，反射光被偏光板完全遮断。这样，随着交叉角离开45度，反射光的遮断比例下降。
根据以上说明，为了提高反射光的遮断效果，优选使偏光板的透过轴与λ/4相位差板的光轴(滞相轴)的交叉角接近45度。不过，本发明并不仅限定于此，1/4λ相位差板的滞相轴只要相对于偏光板的透过轴倾斜一定程度地配置(即，滞相轴与透过轴不平行)、且滞相轴与透过轴不正交，就能够得到一定程度的反射光的降低效果。
此外，如上所述，利用偏光板遮断的仅是正反射光，对散射反射光不能遮断。对于从液晶显示装置的各界面和手指被反射的光中的来自手指的反射光，因为其大部分为散射光，所以偏光板引起的反射光的降低效果比较小。与此相对，液晶显示装置的各界面的反射光因为其大部分为正反射成分，所以偏光板引起的反射光的降低效果高。
另外，如上所述，在正面侧偏光板40a上仅配置λ/4相位差板50a的结构中，对于550nm波长的光，利用λ/4相位差板50a变换为圆偏振光，但是，对于该波长以外的波长的光，成为椭圆偏振光。因此，在仅有λ/4相位差板50a的结构中，对于550nm以外的波长的光，其反射光除去效果下降。
因此，在本实施方式的液晶显示装置100中，在正面侧偏光板40a与λ/4相位差板50a之间设置有λ/2相位差板50b，并且以λ/2相位差板50b的光轴(滞相轴)与λ/4相位差板50a的光轴(滞相轴)具有相互交叉的位置关系的方式配置。由此，对于550nm以外的光，也能够将直线偏振光变换为圆偏振光。
进一步，通过以λ/4相位差板的光轴(滞相轴)与λ/2相位差板的光轴(滞相轴)具有规定的位置关系的方式配置各相位差板，对于更宽频带的波长，能够进行从直线偏振光向圆偏振光的变换。以下对优选位置关系的例子进行说明。
对位置关系进行说明，如图5(a)所示那样定义坐标轴。在图5(a)所示的坐标轴中，偏光板和各相位差板沿XY平面配置，光线沿Z轴行进。即，X轴和Y轴在偏光板和各相位差板中是面内的正交轴，Z轴是在偏光板和各相位差板的厚度方向上延伸的轴。此外，如图5(b)所示，偏光板的光轴(透过轴)和相位差板的光轴(滞相轴)的方向以在XY平面从Y轴向右为正的角度θ来定义。即，将Y轴的正方向定义为0度，将X轴的正方向定义为90度。
而且，在图5(a)所示的Z轴的箭头方向(即，图中从左至右的方向)，λ/4相位差板50a、λ/2相位差板50b和正面侧偏光板40a以该配置顺序排列。此时，以各自的光轴在图5(b)中的角度θ分别为：λ/4相位差板50a为20度、λ/2相位差板50b为75度、正面侧偏光板40a为90度(即X轴方向)的方式配置各层。
通过以上述那样的位置关系配置各层，从正面侧偏光板40a射出的直线偏振光通过λ/2相位差板50b，由此，该直线偏振光进行了按波长不同的变换，之后，向λ/4相位差板50a射入。由此，通过了λ/4相位差板50a的宽频带波长的光(具体而言，波长400nm～700nm的可见光)被变换为圆偏振光。
因此，根据上述结构，能够得到如下的液晶显示装置，即，该液晶显示装置能够抑制包括各种波长的光的、起因于显示图像的光的反射，能够以更高精度检测输入位置。
另外，λ/4相位差板的光轴(滞相轴)与λ/2相位差板的光轴(滞相轴)的位置关系并不限定于上述的示例。在此之外，例如还能够参照专利文献3所记载的技术，按照以下那样的位置关系配置。
即，λ/2相位差板与λ/4相位差板优选以各自的光轴(滞相轴)相互交叉、且其交叉角度p满足50度＜p＜70度的方式配置。
根据上述结构，能够使在通过正面侧偏光板40a后射入λ/2相位差板50b和λ/4相位差板50a的光中的、不仅550nm波长的光还有宽频带波长的光成为圆偏振光。
因此，根据上述结构，能够得到如下的液晶显示装置，即，该液晶显示装置能够抑制包括各种波长的光的、起因于显示图像的光的反射，能够以更高精度检测输入位置。
此外，参照专利文献3，λ/4相位差板与λ/2相位差板优选由相同的材料形成，并且，在这些相位差板中的至少一个，如果设相位差板平面内的正交轴的各折射率为nx、xy，设相位差板的厚度方向的折射率为nz，则上述nx、ny和nz优选满足nx＞ny且(nx-nz)＜(nx-ny)(或者，(nx-nz)/(nx-ny)＜1)的关系。另外，此处各折射率nx、ny、nz也能够称为与图5(a)所示的各坐标轴(X轴、Y轴、Z轴)对应的方向的折射率。
根据上述结构，能够使在通过正面侧偏光板40a后射入λ/2相位差板50b和λ/4相位差板50a的光中的、不仅550nm波长的光还有宽频带的波长的光成为圆偏振光。
因此，根据上述结构，能够得到如下的液晶显示装置，即，该液晶显示装置能够抑制包括各种波长的光的、起因于显示图像的光的反射，能够以更高的精度检测输入位置。
本实施方式的液晶显示装置100具有上述那样的结构，由此，如图6所示，能够利用正面侧偏光板40a遮断被液晶显示装置的各界面和手指等反射的显示图像的光(中的正反射成分)，防止其向液晶面板20返回。另外，图6的(1)～(5)与上述图4的(1)～(5)对应。
图7表示通过使液晶显示装置100具有宽频带λ/4相位差板50而得到的效果的例子。图7(a)表示液晶显示装置100所显示的图像的一个例子(具体而言，地图的图像)。图7(c)表示在本发明的液晶显示装置100中，显示图7(a)所示的图像时光传感器元件所识别的图像。此外，为了进行比较，在图7(b)表示在未设置宽频带λ/4相位差板的液晶显示装置中，显示图7(a)所示的图像时光传感器元件所识别的图像。另外，图7(b)、(c)所示的各传感器图像是手指等完全未触及装置的表面的情况下的图像。
如图7(b)所示，在未设置宽频带λ/4相位差板的结构中，液晶面板所显示的地图的图像成为被反映的传感器图像。因此，虽然手指未触摸，但是，例如与地图上的道路相当的部分的光传感器值上升至100/256灰度等级，如果手指触摸则存在被错误识别的可能性。
与此相对，如图7(c)所示，在未设置宽频带λ/4相位差板的结构中，几乎不受液晶面板所显示的图像的影响，面板的整个显示区域的光传感器值为17/256灰度等级左右。手指触摸了的情况下的光传感器值为17/256灰度等级以上的100/256灰度等级值左右，因此，能够防止由于显示图像的影响而产生错误识别。
接着，对本实施方式的液晶显示装置的变形例进行说明。图8表示液晶显示装置200的概略结构，该液晶显示装置200是图1所示的液晶显示装置100的变形例。如从图1与图8的比较所能明白的那样，在液晶显示装置200未设置空气层80和保护板90。此外，图8所示的TAC膜60也可以不设置。除此以外的结构与液晶显示装置100相同。
在液晶显示装置200中，也设置有宽频带λ/4相位差板50，由此，被装置的表面反射的、基于显示图像的光不能通过正面侧偏光板40a，因此，能够防止光传感器元件的检测灵敏度受到来自输入对象物的反射光的影响而下降。
不过，在对液晶显示装置100与液晶显示装置200进行比较的情况下，液晶显示装置100利用本发明的效果更高。这是因为，在液晶显示装置200中，在装置内能够反射显示图像的界面仅为装置表面，与此相对，在液晶显示装置100中，能够反射显示图像的界面存在三个(具体而言为TAC膜60与空气层80的界面、空气层80与保护板90的界面和保护板90与空气层的界面(即装置表面100a)这三个界面)。
这样，由于具有更多的界面，使显示图像的反射光量变大，因反射光而导致的光传感器产生错误识别的可能性变得更高。因此，就通过设置宽频带λ/4相位差板50除去反射光的效果而言，液晶显示装置100高于液晶显示装置200。
此外，在液晶显示装置100中，也可以代替空气层80形成有透明树脂层。不过，形成有空气层80的方式的各界面的折射率差变大，各界面的光的反射量变大，因此，通过设置宽频带λ/4相位差板50降低反射光的效果变大。
(实施方式2)
以下对本发明的第二实施方式进行说明。在本实施方式中，对在背光源具有红外光光源、通过光传感器元件检测红外光进行输入位置的检测的触摸面板一体型液晶显示装置进行说明。
在图10中表示本实施方式的触摸面板一体型液晶显示装置300的结构。图10所示的触摸面板一体型液晶显示装置300(也能够简称为液晶显示装置300)具有通过配置为二维形状的多个光传感器元件对装置表面300a(检测对象面)的图像进行检测来检测出输入位置的触摸面板功能。另外，在液晶显示装置300中，对于与实施方式1的液晶显示装置100具有相同的结构和功能的部件，标注相同的附图标记，省略其说明。
如图10所示，本实施方式的触摸面板一体型液晶显示装置300包括液晶面板20a和设置在液晶面板20a的背面侧、对该液晶面板照射光的背光源11。液晶面板20a是红外光传感器内置型的液晶面板。
在背光源11，作为光源包括多个白色LED和多个红外LED。另外，红外LED是发出红外区域的波长的光的LED，在本实施方式中特别使用射出可透过液晶面板20a内的红外光透过滤光片(红外光透过部)32的波长范围的红外光的LED。
液晶面板20a包括多个像素呈矩阵状地排列的有源矩阵基板21和与其相对地配置的对置基板22，进一步，在这两个基板之间夹持有作为显示介质的液晶层23。
此外，在液晶面板20a的外侧，以将液晶面板20a夹入的方式，分别设置有正面侧偏光板40c(设置在图像显示面侧的偏光板)和背面侧偏光板40b。
在正面侧偏光板40c上配置有宽频带λ/4相位差板50。在宽频带λ/4相位差板50上配置有TAC膜60。此外，在液晶显示装置300的最表面300a(即检测对象面300a)配置有保护板90。而且，TAC膜60和保护板90以保持一定距离分离的方式配置。由此，在TAC膜60与保护板90之间形成空气层80。
在有源矩阵基板21设置有作为用于驱动各像素的开关元件的TFT(未图示)、像素电极26、数据信号线27、取向膜28和光传感器元件31等。
光传感器元件31由光电二极管或光敏晶体管形成，通过使与所接收的光的强度相应的电流流过来检测光接收量。在本实施方式中，光传感器元件31设置在与彩色滤光片层24的蓝色着色部24b对应的像素电极26的附近。此外，在蓝色着色部24b的内侧设置有红外光透过滤光片32，来自装置的表面300a侧的光通过红外光透过滤光片32到达光传感器元件31。
红外光透过滤光片32是选择性地透过红外光的滤光片。另外，红外光透过滤光片32只要是以透过红外光且遮断可见光为目的设计的滤光片，就不必完全遮断可见光，也可以使可见光透过例如几十％的程度。该红外光透过滤光片32设置在光传感器元件31上，由此，光传感器元件31作为检测红外光的光量的红外光传感器发挥作用。
此外，在对置基板22形成有彩色滤光片层24、对置电极25和取向膜28等。彩色滤光片层由着色部24r、24g、24b和黑色矩阵24m构成，其中，该着色部24r、24g、24b具有红色(R)、绿色(G)、蓝色(B)等各种颜色。
对于TAC膜60、空气层80和保护板90，能够使用与液晶显示装置100相同的部件。
液晶显示装置300通过具有上述那样的结构，当手指或输入笔等对象物在检测对象面300a上触摸时，从背光源11内的红外LED照射出的红外光被对象物反射，光传感器元件31能够检测到该被反射的红外光。因此，能够根据各光传感器元件31所检测到的红外光的强度来检测出触摸了检测对象面的哪个位置。
进一步，液晶显示装置300具有宽频带λ/4相位差板50，由此，与液晶显示装置100一样，能够得到能够抑制起因于显示图像的光的反射、以高精度检测输入位置的显示装置。关于这一点，参照图9进行说明。
如图9所示，宽频带λ/4相位差板50具有λ/2相位差板50b和λ/4相位差板50a从正面侧偏光板40a侧起依次重叠的结构。这一点与液晶显示装置100的结构相同。
另一方面，在具有带红外光传感器的液晶面板20a的液晶显示装置300中，正面侧偏光板40c和背面侧偏光板40d的结构与液晶显示装置100的结构部分不同。
即，液晶显示装置100中设置的正面侧偏光板40a和背面侧偏光板40b是用于一般的液晶面板的偏光板，是使可见光区域的波长的光成为直线偏振光的偏光板，而对于红外区域的波长的光，不会使其偏振。与此相对，本实施方式的液晶显示装置300中设置的各偏光板中，对于正面侧偏光板40c，使用使红外光成为直线偏振光的偏光板，对于背面侧偏光板40d，使用不会使红外光偏振的偏光板。另外，可见光因两个偏光板40c和40d而成为直线偏振光。
由于使用上述那样的各个偏光板，从红外LED照射出的红外光能够从装置表面300a通过，并且，能够利用正面侧偏光板40c遮断被装置表面300a等反射的红外光。
另外，分别具有上述性质的正面侧偏光板40c和背面侧偏光板40d均是在市场上贩卖的商品，因此能够根据目的适当地买入。
由此，能够利用正面侧偏光板40c遮断从红外LED照射出的红外光中的、被装置表面300a、保护板90与空气层80的界面、空气层80与TAC膜60的界面反射的光。另外，对于来自触摸装置表面300a的手指等输入对象物的反射光，因为其大部分为散射光成分，所以利用正面侧偏光板40c遮断的比例少，能够利用光传感器元件31进行检测。
接着，对本实施方式的液晶显示装置的变形例进行说明。图11表示液晶显示装置400的概略结构，该液晶显示装置400是图9所示的液晶显示装置300的变形例。如从图9与图11的比较所能明白的那样，在液晶显示装置400未设置空气层80和保护板90。此外，图11所示的TAC膜60也可以不设置。除此以外的结构与液晶显示装置300相同。
在液晶显示装置400中，也设置有宽频带λ/4相位差板50，由此，被装置的表面反射的、基于显示图像的光不能通过正面侧偏光板40a，因此，能够防止光传感器元件的检测灵敏度受到来自输入对象物的反射光的影响而下降。
不过，在对液晶显示装置300与液晶显示装置400进行比较的情况下，液晶显示装置300利用本发明的效果更高。这是因为，在液晶显示装置400中，在装置内能够反射显示图像的界面仅为装置表面，与此相对，在液晶显示装置300中，能够反射显示图像的界面存在三个(具体而言为TAC膜60与空气层80的界面、空气层80与保护板90的界面和保护板90与空气层的界面(即装置表面300a)这三个界面)。
这样，由于具有更多的界面，使显示图像的反射光量变大，因反射光而导致的光传感器产生错误识别的可能性变得更高。因此，就通过设置宽频带λ/4相位差板50除去反射光的效果而言，液晶显示装置300高于液晶显示装置400。
(实施方式3)
以下对本发明的第三实施方式进行说明。在本实施方式中，对具备区域传感器功能(具体而言为触摸面板功能)的触摸面板一体型的自发光型液晶显示装置进行说明。
在图12中表示本实施方式的触摸面板一体型自发光型显示装置500的结构。图12所示的触摸面板一体型自发光型显示装置500(还简称为自发光型显示装置500)具有通过配置为二维形状的多个光传感器元件对装置表面500a(检测对象面)的图像进行检测来检测输入位置的触摸面板功能。另外，在自发光型显示装置500中，对于与实施方式1的液晶显示装置100具有相同的结构和功能的部件，标注相同的附图标记，省略其说明。
如图12所示，本实施方式的自发光型显示装置500包括自发光型面板20b。自发光型面板20b是等离子体显示器面板(PDP)、有机EL面板等自发光型显示面板。
在自发光型面板20b，除了用于进行图像显示的各像素结构，还内置有用于实现触摸面板功能的光传感器元件。对于这样的在自发光型显示面板内置光传感器元件的结构，例如能够适用专利文献4中公开的结构。
此外，在自发光型面板20b上设置有正面侧偏光板40a(设置在图像显示面侧的偏光板)。在正面侧偏光板40a上配置有宽频带λ/4相位差板50。宽频带λ/4相位差板50具有λ/2相位差板50b和λ/4相位差板50a从正面侧偏光板40a侧起依次重叠的结构。
在宽频带λ/4相位差板50上配置有TAC膜60。此外，在自发光型显示装置500的最表面500a(即检测对象面500a)配置有保护板90。而且，TAC膜60与保护板90以保持一定距离分离的方式配置。由此，在TAC膜60与保护板90之间形成空气层80。
对于正面侧偏光板40a、TAC膜60、空气层80和保护板90，能够使用与液晶显示装置100中设置的部件相同的部件。
自发光型显示装置500通过具有上述那样的结构，在手指或输入笔等对象物在检测对象面500a上触摸时，在自发光型面板20b内形成的光传感器元件将手指或输入笔作为图像捕捉，由此，能够检测出输入位置。
进一步，自发光型显示装置500具有宽频带λ/4相位差板50，由此，从装置内的各界面和手指被反射的光的大部分不能通过正面侧偏光板40a。因此，能够防止光传感器元件检测到来自显示图像的反射光。由此，能够得到能够以高精度检测输入位置的显示装置。
接着，对本实施方式的显示装置的变形例进行说明。图13表示自发光型显示装置600的概略结构，该自发光型显示装置600是图12所示的自发光型显示装置500的变形例。如从图12与图13的比较所能明白的那样，在自发光型显示装置600未设置空气层80和保护板90。此外，图13所示的TAC膜60也可以不设置。除此以外的结构与自发光型显示装置500相同。
在自发光型显示装置600中，也设置有宽频带λ/4相位差板50，由此，被装置的表面反射的、基于显示图像的光不能通过正面侧偏光板40a，因此，能够防止光传感器元件的检测灵敏度受到来自输入对象物的反射光的影响而下降。
不过，在对自发光型显示装置500与自发光型显示装置600进行比较的情况下，自发光型显示装置500利用本发明的效果更高。这是因为，在自发光型显示装置600中，在装置内能够反射显示图像的界面仅为装置表面，与此相对，在自发光型显示装置500中，能够反射显示图像的界面存在三个(具体而言为TAC膜60与空气层80的界面、空气层80与保护板90的界面和保护板90与空气层的界面(即装置表面300a)这三个界面)。
这样，由于具有更多的界面，显示图像的反射光量变大，因反射光而导致光传感器产生错误识别的可能性变得更高。因此，就通过设置宽频带λ/4相位差板50除去反射光的效果而言，自发光型显示装置500高于自发光型显示装置600。
为了解决上述问题，本发明的显示装置具备包括多个光传感器元件的显示面板，具有通过该光传感器元件检测装置表面上的图像来检测出来自外部的输入位置的区域传感器功能，该显示装置的特征在于，在上述显示面板的图像显示面侧设置有偏光板，在上述偏光板的图像显示面侧设置有λ/4相位差板。
此处，所谓的“上述偏光板的图像显示面侧”是指该偏光板的、与显示面板相对的面的相反侧的面一侧。
根据上述结构，在偏光板上设置有λ/4相位差板，由此，根据以下的原理，能够遮断起因于显示面板的显示图像的光被装置的表面等反射而得到的光。
(1)来自显示面板的光如果通过偏光板则成为直线偏振光(例如水平方向的直线偏振光)。
(2)上述(1)的直线偏振光如果通过λ/4相位差板则成为右旋的圆偏振光。
(3)上述(2)的圆偏振光如果例如被显示装置的表面或手指等反射则成为左旋的圆偏振光。
(4)上述(3)的反射后的左旋的圆偏振光如果通过λ/4相位差板则成为直线偏振光(例如垂直方向的直线偏振光)。
(5)上述(4)的直线偏振光是与偏光板的透过轴不同方向的偏振光，因此不能通过偏光板。
根据以上说明，通过偏光板与λ/4相位差板的组合，能够防止起因于图像显示的光中的、不能通过显示装置的表面的被反射的光向显示面板射入。因此，能够防止在光传感器元件中得到的输出值受到来自显示图像的反射光的影响而发生变化，能够以更高精度检测输入位置。
而且，对于来自手指、输入笔等那样的在装置的表面进行输入的物体(称为输入对象物)的反射光中的正反射成分，也能够遮断，因此，能够防止光传感器元件的检测灵敏度受到来自输入对象物的反射光的影响而下降。
进一步，在本发明的显示装置中，优选在上述偏光板与上述λ/4相位差板之间还设置有λ/2相位差板，并且以上述λ/2相位差板的光轴与上述λ/4相位差板的光轴具有相互交叉的位置关系的方式配置。
此处，在偏光板上仅设置λ/4相位差板的结构中，仅能够使550nm波长的光成为圆偏振光，除此以外的波长的光成为椭圆偏振光。与此相对，如上所述，在将λ/2相位差板和λ/4相位差板重叠地形成的相位差板中，对于550nm的光以外的光，也能够使其成为圆偏振光。
因此，根据上述结构，能够得到如下的显示装置，即，该显示装置能够抑制包括各种波长的光的、起因于显示图像的光的反射，能够以高精度检测输入位置。
另外，λ/2相位差板与λ/4相位差板的叠层板能够如上述那样将宽频带波长的光变换为圆偏振光，因此将它称为宽频带λ/4相位差板。
在本发明的显示装置中，优选：上述λ/2相位差板与上述λ/4相位差板以各自的光轴的交叉角度p满足50度＜p＜70度的方式配置。
根据上述结构，对于通过上述偏光板后射入上述λ/2相位差板和上述λ/4相位差板的光，能够不仅使550nm波长的光而且使宽频带波长的光成为圆偏振光。
因此，根据上述结构，能够得到如下的显示装置，即，该显示装置能够抑制包括各种波长的光的、起因于显示图像的光的反射，能够以更高精度检测输入位置。
在上述显示装置中，优选以如下方式分别配置上述λ/4相位差板、上述λ/2相位差板和上述偏光板：在设相互正交的两个轴为X轴和Y轴、沿着包括上述X轴和Y轴的XY平面分别配置上述λ/4相位差板、上述λ/2相位差板和上述偏光板时，如果设上述Y轴的正方向为0度、上述X轴的正方向为90度，则上述λ/4相位差板的光轴位于20度方向上，上述λ/2相位差板的光轴位于75度方向上，上述偏光板的透过轴位于90度方向上。
根据上述结构，对于通过上述偏光板后射入上述λ/2相位差板和上述λ/4相位差板的光，能够不仅使550nm波长的光而且使更宽频带波长的光(具体而言，波长400nm～700nm的可见光的范围)成为圆偏振光。
因此，根据上述结构，能够得到如下的显示装置，即，该显示装置能够抑制包括各种波长的光的、起因于显示图像的光的反射，能够以更高精度检测输入位置。
在本发明的显示装置中，优选：上述λ/2相位差板和上述λ/4相位差板由相同材料形成，并且，在上述各相位差板中的至少一个，当设相位差板平面内的正交轴的各折射率为nx、xy，设相位差板的厚度方向的折射率为nz时，上述nx、ny和nz满足nx＞ny且(nx-nz)＜(nx-ny)的关系。
根据上述结构，对于通过上述偏光板后射入上述λ/2相位差板和上述λ/4相位差板的光，能够不仅使550nm波长的光而且使更宽频带波长的光成为圆偏振光。
因此，根据上述结构，能够得到如下的显示装置，即，该显示装置能够抑制包括各种波长的光的、起因于显示图像的光的反射，能够以更高精度检测输入位置。
另外，在本发明的显示装置中，虽然在上述λ/2相位差板和上述λ/4相位差板中的至少一个满足上述条件即可，但是更优选在双方的相位差板均满足上述条件。
在本发明的显示装置中，优选：在上述λ/4相位差板上，还设置有TAC膜。
TAC膜的TAC是指三乙酰纤维素。TAC膜具有nx＝ny＞nz的关系，以|nx-nz|·d赋予的延迟值一般为50nm～60nm。此处，nx、ny、nz是相互正交的x、y、z轴方向的三个主折射率。
通过设置该TAC膜，能够得到相位差板的保护效果。
在本发明的显示装置中，优选：在上述TAC膜的与上述λ/4相位差板相对的面一侧的相反侧，还设置有保护板。
通过设置该保护板，能够防止对包括设置在其内侧的相位差板在内的面板的损伤、污染、和面板的破损。另外，能够设想如下情况：由于设置保护板，从显示面板至装置的最表面之间存在多个层，因此，在各层的界面显示图像反射，光传感器元件的检测精度下降。但是，在本发明中，通过设置偏光板和各相位差板，能够减少在各界面的反射光，因此能够抑制光传感器元件的精度的下降。
在本发明的显示装置中，优选：在上述TAC膜与上述保护板之间设置有空气层。
能够设想如下情况：由于在TAC膜与保护板之间设置有空气层或树脂层，从显示面板至装置的最表面之间存在更多的层，因此，光传感器元件的检测精度受到各层的界面的反射光的影响而进一步下降。但是，在本发明中，通过设置偏光板和各相位差板，能够减少在各界面的反射光，因此能够抑制光传感器元件的精度的下降。
在本发明的显示装置中，上述显示面板也可以是液晶面板。
上述显示装置也可以还包括对上述液晶面板照射光的背光源，上述背光源具有发出可见光的光源。
上述显示装置也可以还包括对上述液晶面板照射光的背光源，上述背光源具有发出可见光的光源和发出红外光的光源。
在上述显示装置中，也可以在上述光传感器元件上设置有选择性地透过红外光的红外光透过部。
在上述显示装置中，也可以在上述液晶面板与上述背光源之间还设置有背面侧偏光板，配置在上述液晶面板的图像显示面侧的上述偏光板是使红外光成为直线偏振光的部件，上述背面侧偏光板使可见光成为直线偏振光，而不使红外光成为直线偏振光。
根据上述结构，从发出红外光的光源照射的红外光能够从装置表面通过，并且能够利用配置在图像显示面侧的偏光板(正面侧偏光板)遮断被装置表面等反射的红外光。
在本发明的显示装置中，上述显示面板也可以是自发光型的显示面板。
本发明并不仅限于上述的各个实施方式，在权利要求所示的范围内，能够进行各种变更。即，对在权利要求所示的范围内适当变更后的技术性方法或将在其它实施方式中说明的技术性方法进行组合而得的实施方式，也包含在本发明的技术性范围内。
产业上的可利用性
使用本发明的显示装置，能够抑制包括各种波长的光的、起因于显示图像的光的反射、以高精度检测输入位置。本发明的显示装置能够适用于具有触摸面板功能的显示装置。
附图标记的说明
10    背光源
11    背光源
20    液晶面板(显示面板)
20a   带红外光传感器液晶面板(显示面板)
20b   自发光型面板(显示面板)
21    有源矩阵基板
22    对置基板
23    液晶层
24    彩色滤光片层
30    光传感器元件
31    光传感器元件
32    红外光透过滤光片(红外光透过部)
40a   正面侧偏光板(偏光板)
40c   正面侧偏光板(偏光板)
50    宽频带λ/4相位差板
50a   λ/4相位差板
50b   λ/2相位差板
60    TAC膜
80    空气层
90    保护板
100   液晶显示装置(显示装置)
200   液晶显示装置(显示装置)
300   液晶显示装置(显示装置)
400   液晶显示装置(显示装置)
500   自发光型显示装置(显示装置)
600   自发光型显示装置

Claims (14)

1.一种显示装置，其特征在于：
具备包括多个光传感器元件的显示面板，具有通过该光传感器元件检测装置表面上的图像来检测出来自外部的输入位置的区域传感器功能，
在所述显示面板的图像显示面侧设置有偏光板，
在所述偏光板的图像显示面侧设置有λ/4相位差板。
2.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于：
还在所述偏光板与所述λ/4相位差板之间设置有λ/2相位差板，
所述λ/2相位差板的光轴与所述λ/4相位差板的光轴以具有相互交叉的位置关系的方式配置。
3.如权利要求2所述的显示装置，其特征在于：
所述λ/2相位差板与所述λ/4相位差板以各自的光轴的交叉角度p满足50度＜p＜70度的方式配置。
4.如权利要求3所述的显示装置，其特征在于：
所述λ/4相位差板、所述λ/2相位差板和所述偏光板以如下方式分别配置：
当设相互正交的两个轴为X轴和Y轴，沿着包含所述X轴和Y轴的XY平面分别配置所述λ/4相位差板、所述λ/2相位差板和所述偏光板时，
在设所述Y轴的正方向为0度，设所述X轴的正方向为90度的情况下，
所述λ/4相位差板的光轴位于20度方向上，
所述λ/2相位差板的光轴位于75度方向上，
所述偏光板的透过轴位于90度方向上。
5.如权利要求2至4中任一项所述的显示装置，其特征在于：
所述λ/2相位差板和所述λ/4相位差板由相同材料形成，并且，
在所述各相位差板中的至少一个，当设相位差板平面内的正交轴的各折射率为nx、xy，设相位差板的厚度方向的折射率为nz时，
所述nx、ny和nz满足nx＞ny且(nx-nz)＜(nx-ny)的关系。
6.如权利要求1至5中任一项所述的显示装置，其特征在于：
还在所述λ/4相位差板上设置有TAC膜。
7.如权利要求6所述的显示装置，其特征在于：
还在所述TAC膜的与所述λ/4相位差板相对的面一侧的相反侧设置有保护板。
8.如权利要求7所述的显示装置，其特征在于：
在所述TAC膜与所述保护板之间设置有空气层。
9.如权利要求1至8中任一项所述的显示装置，其特征在于：
所述显示面板是液晶面板。
10.如权利要求9所述的显示装置，其特征在于：
还包括对所述液晶面板照射光的背光源，
所述背光源具有发出可见光的光源。
11.如权利要求9所述的显示装置，其特征在于：
还包括对所述液晶面板照射光的背光源，
所述背光源具有发出可见光的光源和发出红外光的光源。
12.如权利要求11所述的显示装置，其特征在于：
在所述光传感器元件上设置有选择性地透过红外光的红外光透过部。
13.如权利要求11或12所述的显示装置，其特征在于：
在所述液晶面板与所述背光源之间还设置有背面侧偏光板，
在所述液晶面板的图像显示面侧配置的所述偏光板使红外光成为直线偏振光，
所述背面侧偏光板使可见光成为直线偏振光，且不使红外光成为直线偏振光。
14.如权利要求1至8中任一项所述的显示装置，其特征在于：
所述显示面板是自发光型显示面板。
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