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CN102037396A - 区域传感器和带区域传感器的显示装置 - Google Patents

区域传感器和带区域传感器的显示装置 Download PDF

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CN102037396A CN2009801180422A CN200980118042A CN102037396A CN 102037396 A CN102037396 A CN 102037396A CN 2009801180422 A CN2009801180422 A CN 2009801180422A CN 200980118042 A CN200980118042 A CN 200980118042A CN 102037396 A CN102037396 A CN 102037396A
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Abstract

本发明提供区域传感器和带区域传感器的显示装置。本发明的液晶显示装置(100)具有：在有源矩阵基板(21)与对置基板(22)之间配置有液晶层(23)的液晶面板(20)；和对该液晶面板照射光的背光源(10)。液晶显示装置(100)具有检测来自外部的输入位置的区域传感器功能，设置有当对面板表面(100a)施加压力时来自背光源(10)的光的反射率下降的反射率变更部(50)。反射率变更部(50)构成为：在没有压力施加在面板表面(100a)的状态下，在两片弹性膜(50a、50b)之间形成有空气层(50c)，且在对面板表面(100a)施加压力的状态下，两片弹性膜(50a、50b)接触。

Description

区域传感器和带区域传感器的显示装置
技术领域
本发明涉及具备光传感器元件并检测来自外部的输入位置的区域传感器和内置有该区域传感器的显示装置。
背景技术
在液晶显示装置等的显示装置中，开发出了具备触摸面板(区域传感器)功能的触摸面板一体型的显示装置，该触摸面板功能为：当用输入用笔碰触面板表面时，能够检测出该碰触位置。
现有的触摸面板一体型显示装置的主流方式为电阻膜方式(当被按压时，上导电性基板与下导电性基板接触，由此检测输入位置的方式)和静电电容式(通过检测碰触部位的电容变化来检测输入位置的方式)。
然而，近年来，正在开发在图像显示区域内的每个像素(或者以多个像素为单位)具备光电二极管或光电晶体管等的光传感器元件的液晶显示装置(例如，参照专利文献1)。像这样，通过在每个像素内置光传感器元件，能够由通常的液晶显示装置实现作为区域传感器的功能(具体而言，扫描器功能、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(或扫描器)一体型的显示装置。
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2001-67180号公报(公开日：2001年3月16日)”
发明内容
在将具有上述光传感器元件的液晶显示装置作为具有触摸面板功能的显示装置加以利用时，光传感器元件将映射到显示面板上的笔或者手指作为图像捕捉，检测笔尖或者指尖的位置，从而进行位置检测。
在用手指或者笔对上述带触摸面板功能的显示装置进行触摸面板输入时和在手指或者笔尖没有接触面板表面时这两种情况之间，内置在液晶显示装置中的光传感器元件所接受的光量不会有大的变化。因此，难以明确地识别出手指或者输入笔触摸了显示面板的情况和没有触摸的情况。
这种难以识别触摸与非触摸的问题不仅限于内置在显示装置中的区域传感器，在使用着光传感器元件的区域传感器(例如，在专利文献2中记载的光学式指示(pointing)输入装置等)中也会产生。
本发明就是鉴于上述问题而提出的，目的在于提供一种能够明确地识别出手指或输入笔触摸了面板表面的情况和没有触摸面板表面的情况的区域传感器和带区域传感器的显示装置。
本发明涉及的液晶显示装置为了解决上述课题，提供一种液晶显示装置，其具有：在有源矩阵基板与对置基板之间配置有液晶层的液晶面板；和对该液晶面板照射光的背光源，并且具有区域传感器功能，该区域传感器功能为通过检测面板表面上的图像来检测来自外部的输入位置，该液晶显示装置的特征在于，包括：位置检测部，其具有多个检测接收到的光的强度的光传感器元件，并通过各光传感器元件检测面板表面上的图像来检测来自外部的输入位置；和反射率变更部，当对上述面板表面施加压力时，来自上述背光源的光的反射率下降，上述反射率变更部构成为至少具有两片弹性膜，在没有压力施加在上述面板表面的状态下，在该两片弹性膜之间形成有空气层，且当对上述面板表面施加压力时上述两片弹性膜接触。
上述结构中，背光源从背面对位置检测部照射光是指从位置检测部的与面板表面相反的一侧照射光。
根据上述结构，当手指或者输入笔等接触面板表面而施加压力时，在反射率变更部处两片弹性膜接触，形成在它们之间的空气层消失。由此，在弹性膜与空气层的边界面产生的光的反射作用消失，接触位置的反射率下降。因此，对应地设置于施加有压力的部位的光传感器元件与设置在其他位置的光传感器元件相比，从背光源反射的光量减少，施加有压力的部位与其他部位相比，被检测为暗的图像。
因此，根据上述结构，能够明确地检测出手指或者输入笔等触摸了面板表面的情况与没有触摸的情况。
另外，如上所述，反射率变更部包括两片弹性膜和形成在它们之间的空气层，(由于弹性膜具有平坦的形状并且面对空气层的各表面是平坦的)光的散射因素减少，能够抑制显示在液晶面板的图像的显示品质下降。另外，根据上述结构，能够通过两片平坦的弹性膜构成反射率变更部，从而不需要高精度的成形，能够廉价地进行制造。
此外，作为用于控制光的反射率的其他手段，例如，可以考虑控制形成在膜上的凸形状的透镜密度的方法。但是，该方法中，为了在触摸面板表面时与没有触摸面板表面时这两者之间扩大反射率的振动幅度，而使透镜密度变化，会存在雾度也变化的缺点。即，当为了提高光传感器元件的灵敏度而提高透镜密度，由此提高反射率时，雾度也会随之提高，结果会产生有损显示品质的问题。
与此相对，如上所述，如果反射率变更部包括两片弹性膜和形成在它们之间的空气层，则通过控制弹性膜的折射率能够控制反射率。因此，不会提高雾度就能够扩大触摸时与非触摸时这两者之间的反射率的振动幅度。
作为上述弹性膜，能够例举出由硅橡胶等形成的膜。
本发明的液晶显示装置可以为，在上述反射率变更部中，在上述两片弹性膜的至少任一片设置有用于形成上述空气层的距离保持部。
根据上述结构，在没有压力作用在面板表面的状态时，能够在两片的弹性膜之间可靠地形成空气层。
本发明的液晶显示装置中，也可以为，上述液晶面板设置在相对配置的两片偏光板之间，上述反射率变更部设置在上述液晶面板与设置于图像显示面侧的上述偏光板之间。
在以设置在光传感器元件的背面的背光源为光源，利用来自面板表面上的物体的反射光来检测面板表面的图像的情况下，在显示装置显示黑显示等的暗图像的情况下，反射光的光量也下降，所以会出现光传感器的检测灵敏度下降的问题。
根据上述结构，由于在图像显示面侧的偏光板的内侧设置有反射率变更部，所以到达反射率变更部的来自背光源的光量是相同的而与显示在液晶面板的图像的明亮度没有关系。即，被反射率变更部变更反射率的来自背光源的光量不依赖于液晶面板的显示。因此，即使在显示在液晶面板的图像是黑显示等的暗图像的情况下，光传感器元件检测到的光量也不会减少，能够维持光传感器元件的灵敏度。
本发明的液晶显示装置中，也可以为，在设置于上述图像显示面侧的偏光板的更靠近图像显示面侧的位置，设置有1/4波长板。
根据上述结构，能够减少来自手指、输入笔等对面板表面进行输入的物体(称为输入对象物)的反射光，防止光传感器元件的检测灵敏度受到输入对象物的反射光的影响。另外，根据上述结构，能够减少以下情况，即，显示在液晶面板的图像在面板表面进行界面反射而映入配置有光传感器元件的基板面，从而被光传感器元件识别。因此，能够进行更正确的位置检测。
本发明的液晶显示装置中，也可以为，上述1/4波长板被配置为其滞相轴相对于设置在上述图像显示面侧的偏光板的偏光透过轴倾斜45°。
根据上述结构，能够更大地减少来自手指、输入笔等对面板表面进行输入的物体(称为输入对象物)的反射光。
本发明的照明装置中，也可以为，上述反射率变更部还具有支承上述两片弹性膜的支承体。
根据上述结构，与只由柔软而形状不稳定的弹性膜形成反射率变更部的情况相比，形状稳定，所以能够易于进行处理。
此外，优选上述支承体由具有刚性的透明基板、与上述弹性膜相比伸缩性小的透明膜等形成。
本发明的照明装置中，也可以为，上述距离保持部设置有多个，且不规则地配置在上述两片弹性膜之间。
根据上述结构，能够抑制波纹的产生，并防止显示质量下降。
为了解决上述问题，本发明涉及的区域传感器，其通过对检测对象面上的图像进行检测来检测来自外部的输入位置，该区域传感器的特征在于，包括：位置检测部，其具有多个检测接收到的光的强度的光传感器元件，通过各光传感器元件对检测对象面上的图像进行检测来检测输入位置；从背面对上述位置检测部照射光的发光部；和反射率变更部，当对上述检测对象面施加压力时，来自上述发光部的光的反射率下降，上述反射率变更部构成为：至少具有两片弹性膜，在没有压力施加在上述检测对象面的状态下，在该两片弹性膜之间形成有空气层，且当对上述检测对象面施加压力时上述两片弹性膜接触。
上述结构中，发光部从背面对位置检测部照射光是指从位置检测部的与检测对象面相反的一侧照射光。
根据上述结构，当手指或者输入笔等接触面板表面而施加压力时，在反射率变更部处两片弹性膜接触，形成在它们之间的空气层消失。由此，在弹性膜与空气层的边界面产生的光的反射作用消失，接触位置的反射率下降。因此，对应地设置于施加了压力的部位的光传感器元件与设置在其他位置的光传感器元件相比，从背光源反射的光量减少，施加了压力的部位与其他部位相比，被检测为暗的图像。
因此，根据上述结构，能够明确地识别出手指或者输入笔等触摸了检测对象面的情况与没有触摸的情况。
另外，如上所述，反射率变更部包括两片弹性膜和形成在它们之间的空气层，(由于弹性膜具有平坦的形状且面对空气层的各表面是平坦的)光的散射因素减少，能够抑制将本区域传感器与显示面板组合的情况下的显示品质的下降。另外，根据上述结构，能够通过两片平坦的弹性膜构成反射率变更部，因此不需要高精度的成形，能够廉价地进行制造。
进而，如果反射率变更部包括两片弹性膜与形成在它们之间的空气层，则通过控制弹性膜的折射率能够控制反射率。因此，不会提高雾度就能够扩大触摸时与非触摸时这两者之间的反射率的振动幅度。
作为上述弹性膜，能够例举出由硅橡胶等形成的膜。
本发明的区域传感器，也可以为，上述反射率变更部中，在上述两片弹性膜的至少任一片设置有用于形成上述空气层的距离保持部。
根据上述结构，在没有压力作用在面板表面的状态时，能够在两片的弹性膜之间可靠地形成空气层。
本发明的区域传感器中，也可以为，上述反射率变更部还具有支承上述两片弹性膜的支承体。
根据上述结构，与只由柔软而形状不稳定的弹性膜形成反射率变更部的情况相比，形状稳定，所以能够易于进行处理。
此外，优选上述支承体由具有刚性的透明基板、与上述弹性膜相比伸缩性小的透明膜等形成。
本发明涉及的显示装置具有具备上述任意的区域传感器的显示面板。
根据上述结构，通过具备上述任意的区域传感器，能够实现带区域传感器功能的显示装置，该显示装置能够可靠地识别出手指或者输入笔接触了检测对象面的情况与没有接触监测对象面的情况。
上述显示装置是液晶显示装置的情况下，背光源起到上述区域传感器的发光部的作用。另外，上述显示装置是场致发光(EL)显示装置时，EL层起到上述区域传感器的发光部的作用。
另外，设置在上述区域传感器的位置检测部的光传感器元件也可以与形成在显示面板的有源矩阵基板上的开关元件集成地形成。
通过下述记载能够充分得知本发明的其他目的、特征和优点。另外，通过参照附图进行的说明也能够明白本发明的有益效果。
附图说明
图1是表示本发明的一个实施方式涉及的液晶显示装置的结构的示意图。
图2是表示在图1所示的液晶显示装置中设置的反射率变更部的结构的截面图。
图3是放大表示图2所示的反射率变更部的一部分的图。该图表示没有压力作用在面板表面的状态。
图4(a)是放大表示图2所示的反射率变更部的一部分的图。该图表示有压力作用在面板表面的状态。(b)是表示手指触摸面板表面时由光传感器元件检测出的图像的示意图。
图5是表示手指触摸图1所示的液晶显示装置的面板表面时的光传感器元件的输出的示意图。
图6是表示本发明的液晶显示装置的其他结构例的示意图。
图7是表示本发明的第二实施方式涉及的液晶显示装置的结构的截面图。
图8是表示在图7所示的液晶显示装置中设置的正面侧偏光板的透过轴与1/4λ相位差板的滞相轴的位置关系的示意图。
图9是表示图7所示的液晶显示装置中，通过了1/4λ相位差板的光被输入对象物反射，进而通过1/4λ相位差板的状态的示意图。
图10是表示在正面侧偏光板和1/4λ相位差板按照图8所示的位置关系配置时，图9所示各部位的光的偏光状态的示意图。
图11是表示设置在图7所示的液晶显示装置中的正面侧偏光板的透过轴与1/4λ相位差板的滞相轴之间的交差角θ、与来自输入对象物的反射光的减弱效果的关系的图表。
图12(a)是表示在没有设置1/4λ相位差板的液晶显示装置中，从液晶面板射出的光在面板表面进行界面反射的状态的示意图。(b)是表示图7所示的液晶显示装置中，从液晶面板射出的光在面板表面进行界面反射的状态的示意图。(c)是表示(a)和(b)所示的各部位的光的偏光状态的示意图。
图13是表示没有设置1/4λ相位差板的液晶显示装置中，显示在液晶面板上的图像、与区域传感器所识别的影像的关系的示意图。
图14是表示设置有1/4λ相位差板的液晶显示装置中，显示在液晶面板上的图像、与区域传感器所识别的影像的关系的示意图。
图15是表示本发明的一个实施方式涉及的区域传感器的结构的示意图。
图16是表示现有的带区域传感器的液晶显示装置的结构的截面图。
图17是表示手指触摸图16所示的液晶显示装置的面板表面时的光传感器元件的输出的示意图。
10：背光源(发光部)
20：液晶面板(位置检测部)
21：有源矩阵基板
22：对置基板
23：液晶层
30：光传感器元件
40a：正面侧偏光板(图像显示面侧的偏光板)
40b：背侧偏光板
50：反射率变更部
51：反射率变更部
50a：弹性膜
50b：弹性膜
50c：空气层
50d：突起(距离保持部)
50e：支承膜(支承体)
70：区域传感器控制部
80：区域传感器
80a：检测对象面
82：发光部
83：反射率变更部
84：光传感器元件
90：1/4λ相位差板(1/4波长板)
100：液晶显示装置(显示装置)
100a：面板表面(检测对象面)
400：液晶显示装置(显示装置)
400a：面板表面(检测对象面)
C：正面侧偏光板的透过轴
D：1/4λ相位差板的滞相轴
具体实施方式
[实施方式1]
根据图1～图5说明本发明的一个实施方式如下。此外，本发明并不限定于此。
本实施方式中，对具备区域传感器功能(具体而言是触摸面板功能)的触摸面板一体型的液晶显示装置进行说明。
参照图1说明本实施方式的触摸面板一体型液晶显示装置的结构。图1所示的触摸面板一体型液晶显示装置100(简单称为液晶显示装置100)具有触摸面板功能，该触摸面板功能为通过设置在每个像素的光传感器元件检测显示面板的表面的图像来检测输入位置。
如图1所示，本实施方式的触摸面板一体型液晶显示装置100具备：液晶面板20(位置检测部)；和设置在液晶面板20的背面侧并向该液晶面板照射光的背光源10(发光部)。
液晶面板20具备：呈矩阵状排列有多个像素的有源矩阵基板21；和与之相对配置的对置基板22，还具有在这两个基板之间夹持作为显示介质的液晶层23的结构。此外，本实施方式中，液晶面板20的显示模式没有特别限定，能够适用TN模式、IPS模式、VA模式等所有的显示模式。
另外，在液晶面板20的外侧，以夹着液晶面板20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)和背侧偏光板40b。
各偏光板40a和40b起到作为偏振片的作用。例如，在液晶层中封入的液晶材料为垂直取向型的情况下，按照使正面侧偏光板40a的偏振方向与背侧偏光板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与液晶面板20之间设置有反射率变更部50，该反射率变更部50的特征为，当对装置的表面(触摸面板的检测对象面100a)施加压力时，来自背光源10的光的反射率降低。此外，检测对象面100a也称为面板表面。
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)和光传感器元件30等。
此外，对置基板22上虽然未图示但是形成有彩色滤光片层、对置电极和取向膜等。彩色滤光片层包括：具有红(R)、绿(G)、蓝(B)各种颜色的着色部；和黑色矩阵。
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，由此实现区域传感器。并且，当手指或输入笔接触液晶面板20的表面(检测对象面100a)的特定位置时，光传感器元件30读取该位置，从而能够向装置输入信息或者执行目标动作。这样，在本实施方式的液晶显示装置100中，能够通过光传感器元件30实现触摸面板功能。
光传感器元件30由光电二极管或光电晶体管形成，通过流过与接收到的光的强度相应的电流来检测受光量。TFT和光传感器元件30也可以按照基本相同的处理以集成的方式形成在有源矩阵基板21上。即，光传感器元件30的一部分的构成部件也可以与TFT的一部分的构成部件同时形成。这样的光传感器元件的形成方法能够按照现有公知的光传感器元件内置型的液晶显示装置的制造方法进行。
此外，本发明中，未必一定在每个像素都设置光传感器元件，例如，也可以是在每个具有R、G、B中任一个的彩色滤光片的像素中具备光传感器的结构。
另外，虽然图1中没有示出，但是本发明的液晶显示装置中，在有源矩阵基板21和对置基板22的外侧，也可以分别设置有正面侧相位差板和背面侧相位差板作为光学补偿元件。
另外，图1中表示对液晶面板20进行显示驱动的液晶驱动电路60和用于驱动区域传感器的区域传感器控制部70。对于区域传感器控制部70表示其内部结构。另外，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应用现有公知的结构。
如图1所示，区域传感器控制部70内设置有：定时产生电路71；区域传感器驱动电路72；区域传感器读出电路73；坐标抽取电路74；和接口电路75。
定时产生电路71产生用于进行控制使得各电路的动作同步的定时信号。
区域传感器驱动电路72供给用于驱动各光传感器元件30的电源。
区域传感器读出电路73从根据受光量而流过不同值的电流的光传感器元件30接受受光信号，并算出受光量。
坐标抽取电路74根据由区域传感器读出电路73算出的各光传感器元件30的受光量，算出触摸液晶面板的表面(检测对象面100a)的手指的坐标。
接口电路75将坐标抽取电路74算出的手指的坐标信息输出到液晶显示装置100内的其他的控制部(例如，液晶驱动电路60等)。
液晶显示装置100通过具有上述结构，在手指或者输入笔触摸装置的表面(检测对象面100a)时，形成在液晶面板20内的光传感器元件30将手指或输入笔作为图像捕捉，由此能够检测输入位置。
并且，通过在本实施方式的液晶显示装置100中设置有反射率变更部50，在手指或输入笔等接触检测对象面100a而对其施加压力时，来自背光源10的光的反射率会降低。由此，能够正确地检测出手指或者输入笔是否触摸了面板表面。
图2表示反射率变更部50的更具体的结构。此外，图2中还表示正面侧偏光板40a。
如图1和图2所示，反射率变更部50包括两片平板状的弹性膜50a、50b和形成在它们之间的空气层50c。此外，在没有压力施加在检测对象面100a的状态时形成空气层50c。即，如图1所示，在手指等对检测对象面100a施加了压力的部分，上侧的弹性膜50b被按向下侧的弹性膜50b，各弹性膜50a、50b彼此的表面接触，所以空气层50c消失。
此外，本实施方式的反射率变更部50，在下侧的弹性膜50a设置有用于形成空气层50c的突起(距离保持部)50d。由此，在没有压力施加在检测对象面100a的状态时，在两片弹性膜50a、50b之间能够可靠地形成空气层50c。此外，本实施方式中，虽然举例说明了在下侧的弹性膜50a形成有突起50d的例子，但是本发明并不限定于此，也可以在上侧的弹性膜50b形成有突起，或者在两方的弹性膜50a、50b分别形成有突起。
进而，如图2所示，在反射率变更部50，在下侧的弹性膜50a的液晶面板20侧设置有支承膜50e(支承体)。支承膜50e由比弹性膜50a、50b的伸缩性还小的透明膜等形成，支承着弹性膜50a、50b。通过设置有支承膜50e，与仅由柔软且形状不稳定的弹性膜50a、50b形成反射率变更部50的情况相比，形状稳定，所以能够易于进行处理。由此，即使在将反射率变更部50配置在液晶面板20上时也难以产生位置错位。
另外，如图2所示，在支承膜50e的更靠近液晶面板20侧的位置形成有糊剂的层50f，利用该糊剂粘贴在未图示的液晶面板20。
作为弹性膜50a、50b的材料，只要是具有弹性的材料即可没有限定，但是优选使用硅橡胶等。弹性膜50a、50b的透过率优选为90％以上。另外，弹性膜50a、50b的折射率优选在1.4～1.6的范围内。并且弹性膜50a和弹性膜50b的材料既可以是相同的材料也可以是不同的材料。
但是，在弹性膜50a与弹性膜50b的折射率彼此相同时，当弹性膜50a与弹性膜50b接触时，全部的光通过反射率变更部50。因此，优选弹性膜50a的折射率与弹性膜50b的折射率为相同的值。由此，能够可靠地检测到手指或者输入笔是否触摸了面板表面。
反射率变更部50通过具有上述的结构，在手指等触摸检测对象面100a而施加压力时，来自背光源10的光的反射率降低。参照图3和图4对此进行如下说明。
图3放大表示图2所示的反射率变更部50的一部分。该图表示没有压力作用在面板表面的状态。此外，图4(a)也放大表示图2所示的反射率变更部50的一部分。该图表示压力作用在面板表面的状态。
如图3所示，在没有压力施加在检测对象面100a的状态，上侧(正面侧偏光板40a侧)的弹性膜50b的内侧表面与下侧(液晶面板20侧)的弹性膜50a的内侧表面没有接触。即，弹性膜50a与弹性膜50b之间形成有空气层50c。
在图3中，表示从背面(背光源10侧)入射到反射率变更部50并透过反射率变更部50的光(透过光)和在反射率变更部50内的各界面被反射的光(反射光)。
这里，各弹性膜50a、50b由与空气的折射率不同的折射率n的材料形成，所以在没有压力作用在检测对象面100a的状态下，在反射率变更部50内，在下侧的弹性膜50a与空气层50c之间以及空气层50c与上侧的弹性膜50b之间这两处能够得到折射率不同的界面。在这两处界面，如图3所示，从背光源10发出的光的一部分被反射。因此，透过光的光量在每次通过各界面时会减少。
因此，在没有压力作用在检测对象面100a的状态下，从背光源10发出的光分为透过反射率变更部50的部分和在反射率变更部50内被反射的部分。
接着，参照图4(a)说明手指等触摸检测对象面100a而压力作用在反射率变更部50的状态。
如图4(a)所示，在按照箭头X方向对反射率变更部50施加有压力时，上侧的弹性膜50b和图4(a)中没有示出的突起50d被压缩。由此，在施加了压力的部位，上侧的弹性膜50b与下侧的弹性膜50a接触。
这时，来自背光源10的光的光路会发生下述的变化。
在弹性膜50a与弹性膜50b的接触部分，其间没有空气层50c，所以在弹性膜50a与空气层50c的边界面反射的光以及在空气层50c与弹性膜50b的边界面反射的光消失。由此，界面反射只会产生在弹性膜50a与弹性膜50b的边界面，所以反射光量锐减。
进而，在弹性膜50a的折射率与弹性膜50b的折射率相等时，在弹性膜50a与弹性膜50b的接触部分，全部的光透过反射率变更部50并向正面侧偏光板40a入射。
利用这样的作用，当对检测对象面100a施加压力时，反射率变更部50处的来自背光源10的光的反射率下降。
如上所述，液晶显示装置100中具备的反射率变更部50构成为：在有压力作用在面板表面(检测对象面100a)的情况与没有压力作用的情况这两种情况之间，来自背光源10的光的反射率不同。具体而言，反射率变更部50构成为：在有压力作用在检测对象面100a的情况下，与没有压力作用的情况相比较，来自背光源10的光的反射率下降。
图4(b)是表示在手指触摸面板表面时，由光传感器元件30检测出的图像的示意图。在手指接触检测对象面100a的区域(图中用虚线包围着的区域)，在反射率变更部50中，来自背光源10的光的反射率下降，大部分的光透过反射率变更部50，所以光传感器元件30检测到的光量下降。因此，如图4(b)所示，手指接触到的检测对象面100a的区域，被检测为比其他部分暗的图像。
另外，图5示意性地表示手指触摸液晶显示装置100的面板表面时的光传感器元件30的输出。如该图的图表所示，来自背光源的光的反射率只在接触面板表面的部分下降，导致光传感器元件30的输出下降。
这里，为了进行比较，对现有的带区域传感器功能的触摸面板一体型液晶显示装置的结构进行说明。图16表示现有的触摸面板一体型液晶显示装置300的结构。
如图16所示，现有的触摸面板一体型液晶显示装置300(也简单称为液晶显示装置300)具备：液晶面板120；和设置在液晶面板120的背面侧并对该液晶面板照射光的背光源110。
液晶面板120具备：呈矩阵状排列有多个像素的有源矩阵基板121；和与该有源矩阵基板121相对配置的对置基板122，进而具有在这两个基板之间夹持有作为显示介质的液晶层123的结构。
另外，在液晶面板120的外侧，以夹着液晶面板120的方式分别设置有正面侧偏光板140a和背侧偏光板140b。
有源矩阵基板121上设置有：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)；和光传感器元件130等。
液晶显示装置300中，利用来自背光源110的光作为光源，在手指或者输入笔接触到检测对象面300a上时，将该手指或输入笔作为图像识别，从而检测出输入位置。即，光传感器元件130中，利用从背光源110照射并透过液晶面板120的光，检测该透过光被检测对象面300a上的物体反射的光。由此，液晶显示装置300中，将手指或者输入笔的位置作为图像数据检测。
这里，当比较本实施方式的液晶显示装置100的结构与现有的液晶显示装置300的结构时，其不同点在于，在现有的液晶显示装置300中没有设置反射率变更部。即，液晶显示装置300中，只是仅将存在于检测对象面300a上的物体作为图像数据检测出。
图17中示意地表示了手指触摸到液晶显示装置300的面板表面时的光传感器元件130的输出。如该图的图表所示，检测对象面300a上存在手指的区域与没有存在手指的区域相比较，光传感器元件130的输出有稍微下降的趋势，但是输出差小。另外，由于没有设置有反射率变更部，所以不能明确地区别出手指等是否触摸了检测对象面300a。因此，在正确地确定基于手指或者输入笔等的输入位置这方面，光传感器元件130的检测精度不充分。
另外，如液晶显示装置300那样，在以背光源等的设置在光传感器元件的背面的发光部作为光源，并利用来自面板表面上的物体的反射光来检测面板表面的图像的情况下，在显示装置显示黑显示等的暗图像时，反射光的光量也下降，所以会出现光传感器的检测灵敏度大为下降的问题。
相对于此，在本实施方式的液晶显示装置100中，手指等没有触摸面板表面(检测对象面100a)的区域中，如图1中箭头B所示，多数来自背光源10的光在反射率变更部50内被反射。另一方面，在手指等触摸了面板表面(检测对象面100a)的区域，如图1中箭头A所示，多数来自背光源10的光透过，所以反射率下降。由此，与现有的带区域传感器的液晶显示装置相比，能够更加明确地识别出手指或者输入笔等触摸了面板表面的情况与没有触摸面板表面的情况。
另外，除了突起50d部分外，反射率变更部50是使用两片平坦形状的弹性膜构成的，所以光的散射因素少。因此，能够抑制由于设置反射率变更部50而导致的液晶面板20的显示品质的下降。
进而，通过将反射率变更部50设置在比正面侧偏光板40a靠近内侧(即液晶面板20侧)的位置，透过反射率变更部50内的光的量不再依赖于液晶面板20的显示状态(即，液晶面板20显示明亮的图像还是显示暗的图像这样的显示状态)。因此，无论液晶面板20的显示状态如何，通常都能够将光传感器元件30的检测性能保持为一定的状态。
另外，在反射率变更部50中，用于在没有压力作用于检测对象面100a的状态下将两片弹性膜(弹性膜50a和弹性膜50b)之间保持为一定的间隔的突起50d(距离保持部)与弹性膜50a一体形成。由此，在没有压力施加在检测对象面100a的状态时，能够在两片弹性膜50a、50b之间可靠地形成空气层50c。
此外，为了不损害液晶面板20的显示品质，突起50d的大小优选其截面的最大直径为15μm以下。
另外，当有规则地配置多个突起50d时，通过与液晶面板20的各像素的干涉而产生波纹(moire)，可能会有损显示品质。因此，优选不规则地配置多个突起50d。另外，配置突起50d时的密度优选为不超过雾度(HAZE)20％的值(即，1000个/mm2)。如果按照这样的密度配置突起50d，则能够抑制液晶面板20的显示品质的降低。
此外，雾度(HAZE)是按照下式求得的值。
雾度(HAZE)[％]＝Td/Tt×100
[Td：扩散透过率、Tt：全部光线透过率]
即，表示光源为平行光的情况下，(1-HAZE)(％)的光正面透过，HAZE(％)的光射向正面以外的方向前进(散射)。
因此，当雾度的值变大时，会出现显示模糊(洇润)、对比度下降的显示变暗等的问题。
进而，如果形成上述的突起50d，则在手指或输入笔等对检测对象面100a施加压力而弹性膜50a与弹性膜50b接触后，能够提高压力被解除时的弹性膜50a与弹性膜50b的剥离性。由此，能够防止在对于区域传感器的输入结束后，弹性膜50a与弹性膜50b保持粘贴状态而不恢复原态。
另外，在上述实施方式中，举例说明了反射率变更部50配置在正面侧偏光板40a之下的情况，但是本发明并不限定于上述结构。图6表示本发明的其他结构例。
在图6所示的液晶显示装置200中，在正面侧偏光板40a的上层形成有反射率变更部51。反射率变更部51的具体的结构与液晶显示装置100中的反射率变更部50的结构相同。图6所示的液晶显示装置200中，除了正面侧偏光板40a与反射率变更部51的配置方法之外，都与液晶显示装置100相同，所以省略其说明。
在上述结构中，在手指等没有触摸液晶显示装置200的表面的区域，如图6中箭头B所示，来自背光源10的光的大部分在反射率变更部51内被反射。另一方面，在手指等触摸了液晶显示装置200的表面的区域，如图6中箭头A所示，来自背光源10的光的大部分透过，所以反射率下降。由此，与现有的带区域传感器的液晶显示装置相比，能够更加正确地检测出对于面板表面的触摸与非触摸。
但是，为了实现不依赖于液晶显示装置的显示状态的(例如，即使在显示状态暗的情况下也能够检测)、检测性能高的区域传感器，优选在正面侧偏光板40a的下层配置反射率变更部。
另外，在上述本实施方式中，其结构为，在支承膜50e上，依次层叠有两片弹性膜50a、50b，在该2片弹性膜之间形成有空气层50c，但是本发明并不限定于上述结构。本发明中的反射率变更部只要是至少具有两片弹性膜并在它们之间形成有空气层即可。因此，具有3片以上的弹性膜，在各弹性膜之间分别形成空气层的结构也是本发明的结构。像这样，在具有多个空气层的情况下，与空气层为一层的情况相比，能够加大手指等触摸了面板表面的情况与没有触摸的情况之间的光的反射率的振动幅度。
[实施方式2]
根据图7～图11对本发明的第二实施方式进行如下说明。此外，本发明并不限定于此。
本实施方式中是具备区域传感器功能的触摸面板一体型的液晶显示装置，对与实施方式1说明过的液晶显示装置100不同的结构例进行说明。
图7表示本实施方式中的触摸面板一体型液晶显示装置400(也简单称为液晶显示装置400)的结构。
如图7所示，本实施方式的触摸面板一体型液晶显示装置400具备：液晶面板20；和设置在液晶面板的背面侧并对该显示面板照射光的背光源10。
液晶面板20具备：多个像素排列为矩阵状的有源矩阵基板21；和与该有源矩阵基板21相对配置的对置基板22，进而具有在该两个基板之间夹持作为显示介质的液晶层23的结构。
在有源矩阵基板21和对置基板22的外侧分别设置有正面侧相位差板60a和背面侧相位差板60b，作为光学补偿元件。例如，在封入液晶层的液晶材料为垂直取向型时，以改善透过率和改善视角特性为目的配置正面侧相位差板60a和背面侧相位差板60b。此外，即使是没有设置相位差板的结构也能够进行显示。
另外，在正面侧相位差板60a和背面侧相位差板60b的更靠近外侧的位置分别设置有正面侧偏光板40a和背侧偏光板40b。
各偏光板40a和40b起到偏振片的作用。例如，在封入液晶层的液晶材料是垂直取向型时，通过以使正面侧偏光板40a的偏振方向与背侧偏光板40b的偏振方向相互成为正交偏光的关系的方式配置，能够实现常黑模式的液晶显示装置。
在正面侧偏光板40a与正面侧相位差板60a之间设置有反射率变更部50，使得当压力作用在装置的表面(触摸面板的检测对象面400a)时，来自背光源10的光的反射率下降。如图7所示，反射率变更部50具有以下这样的结构：在没有压力施加在检测对象面400a的状态下，在两片弹性膜50a、50b之间形成有空气层50c，而在压力作用于检测对象面400a的状态下，上述2片的弹性膜50a、50b相互接触。并且，在弹性膜50a上形成有用于可靠形成空气层50c的突起50d(距离保持部)。反射率变更部50的具体的结构能够适用实施方式1说明的结构，所以在此省略说明。
本实施方式的液晶显示装置400中，在正面侧偏光板40a的更靠近图像显示面侧的位置，设置有使光产生1/4波长量的相位差的1/4λ相位差板(1/4波长板)90。
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；取向膜(未图示)；和光传感器元件30等。
另外，在对置基板22形成有彩色滤光片层24、对置电极和取向膜(未图示)等。彩色滤光片层24包括具有红(R)、绿(G)、蓝(B)各色的着色部和黑色矩阵。
如上所述，本实施方式的触摸面板一体型液晶显示装置400中，在各像素区域设置有光传感器元件，由此能够实现区域传感器。由此，在输入笔接触到液晶面板20的表面的特定位置时，光传感器元件30读取该位置，对装置输入信息或者执行目标动作。像这样，在本实施方式的液晶显示装置400中，能够通过光传感器元件30实现触摸面板功能。
此外，本发明中，未必一定在每个像素都设置光传感器元件，例如，也可以是在每个具有R、G、B中的任一个彩色滤光片的像素中具有光传感器的结构。
另外，虽然图7中没有示出，但是与液晶显示装置100一样，液晶显示装置400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。
本实施方式的液晶显示装置400具备反射率变更部50，由此，能够与实施方式1的液晶显示装置100一样，在手指等触摸到检测对象面400a而施加了压力时，来自背光源10的光的反射率下降。由此，与现有的带区域传感器的液晶显示装置相比，能够更加明确地识别出手指或者输入笔等触摸了面板表面的情况与没有触摸面板表面的情况。
但是，在接触到检测对象面400a的物体的反射率高的情况下，即使是设置有反射率变更部50的结构，由于在由物体触摸面板表面的区域的光传感器元件30检测到的光量与由没有触摸的区域的光传感器元件检测到的光量之间不能够得到充分的差，所以触摸、非触摸的检测灵敏度会下降。即，光传感器元件的灵敏度会根据手指、输入笔等输入对象物的光的反射率而发生变化。例如，当输入对象物由金属类的反射率高的材料形成时，即使在输入对象物触摸了面板表面的情况下，与没有触摸的情况相比，反射率也不会下降。
作为上述问题的对策，在本实施方式的液晶显示装置400中，在正面侧偏光板40a的上部(即图像显示面侧)设置有1/4λ相位差板90。由此，能够减少来自手指、输入笔等的输入对象物的反射光，解决光传感器元件的检测灵敏度受到输入对象物的反射率的影响的问题。
图8表示正面侧偏光板40a的透过轴C与1/4λ相位差板90的滞相轴D的位置关系。如图8所示，正面侧偏光板40a的透过轴C相对于1/4λ相位差板90的滞相轴D倾斜45°配置。
图10表示按照图8所示的位置关系配置正面侧偏光板40a与1/4λ相位差板90的情况下的光的偏光状态。此外，图10的(1)(2)(3)所示的各偏光状态，是图9中(1)(2)(3)所示各部位的光的偏光状态。图10中，示意性地表示通过了1/4λ相位差板90的来自背光源10的光(箭头所示)被输入笔等的输入对象物180反射，进而再度通过1/4λ相位差板90的状态。
如图10(1)所示，来自背光源10的光当通过具有透过轴C的正面侧偏光板40a时，成为与透过轴C相同方向(以该方向为x方向)的直线偏振光。接着，该直线偏振光当通过1/4λ相位差板90时，产生1/4波长的相位差，从而x方向的直线偏振光如图10(2)所示成为圆偏振光。该圆偏振光在输入对象物180的表面被反射后，再度通过1/4λ相位差板90。
圆偏振光当通过1/4λ相位差板90时，如图10(3)所示，成为与x方向正交的y方向的直线偏振光。如图8所示，由于正面侧偏光板40a的透过轴C是x方向，所以y方向的直线偏振光不能够通过正面侧偏光板40a。
像这样，通过设置有1/4λ相位差板90，来自输入对象物180的反射光被部分遮断，所以能够防止这样的反射光被光传感器元件30检测到。因此，根据本实施方式的结构，能够减少光传感器元件从手指、输入笔等的输入对象物180的反射光所受到的影响，能够更加明确地识别出输入对象物触摸了面板表面的情况与没有触摸面板表面的情况。
图11表示设置在液晶显示装置400的正面侧偏光板40a的透过轴C与1/4λ相位差板90的滞相轴D的交差角θ、同来自输入对象物180的反射光的减弱效果的关系。图11的纵轴表示输入对象物180的反射光到达光传感器元件30的比例。另外，图11中，用实线表示输入对象物180的与面板表面的接触部为镜面的情况下的反射光的到达比例，用虚线表示接触部中正反射与散射反射(扩散反射)混合存在的情况下的反射光的到达比例，用点划线表示接触部中只产生漫反射(扩散反射)的情况下的反射光的到达比例。
来自输入对象物180的反射光中，被本实施方式的结构遮光的部分是正反射成分，漫反射光不会被遮光。
因此，在来自输入对象物180的反射光只是正反射光成分的情况下(图11的实线所示的情况)，在透过轴C与滞相轴D的交差角θ是45°时，反射光被完全遮断，没有到达光传感器元件30。随着交差角θ离开45°，反射光的遮断比例下降。
相对于此，来自输入对象物180的反射光只是漫反射光成分的情况下(图11的点划线所示的情况)，与交差角θ的值无关，来自输入对象物的反射光不会减少。这与输入对象物180是纸等的情况相当。
并且，如图11中的虚线所示，在正反射与散射反射混合存在的情况下，得到上述两种情况之间的减弱效果。
此外，图11中虚线所示的正反射与散射反射混合存在的情况是输入对象物180为手指等的情况。该情况下，与只是正反射的情况相比，能够期待大约50％的反射光的减弱效果。另外，在输入对象物180为金属的情况下，与手指的情况相比能够期待稍高的反射光的减弱效果。
此外，正面侧偏光板40a和1/4λ相位差板90的上述位置关系下的配置是本发明的优选一例，本发明并不限定于上述的结构。1/4λ相位差板90的滞相轴D配置为相对于正面侧偏光板40a的透过轴C存在一定程度的倾斜(即，滞相轴D与透过轴C不是平行的)，并且只要滞相轴D与透过轴C不是正交，就能够减少来自输入对象物180的反射光。并且，该倾斜角度(交差角θ)越接近45°，就越能够减少更多的反射光。
因此，滞相轴D相对于透过轴C的倾斜角度优选在23°(45°-22°)～67°(45°+22°)的范围内。由此，如图11所示，在反射光为正反射光的情况下，能够发挥50％以上的1/4λ相位差板90的效果。
另外，更加优选滞相轴D相对于透过轴C的倾斜角度为45°。据此，如图11所示，能够可靠地遮断来自输入对象物的正反射光。
另外，根据上述结构，通过在液晶显示装置400的最表面配置1/4λ相位差板90，例如，在隔着偏光太阳镜观看画面时，正面侧偏光板40a的透过轴与偏光太阳镜的透过轴正交，能够防止产生看不见画面显示的问题。
进而，通过设置有1/4λ相位差板90，能够防止以下情况：显示在液晶面板20的图像被面板表面400a反射而映入配置有光传感器元件30的基板面，从而被光传感器元件30识别。参照图12～图14对该点进行说明。
图12(a)表示没有设置1/4λ相位差板的液晶显示装置中，从液晶面板射出的光在面板表面进行界面反射的状态。另外，图13示意性地表示在该液晶显示装置中，显示在液晶面板的图像与区域传感器识别出的影像的关系。图14示意性地表示设置有1/4λ相位差板的液晶显示装置(例如，图7所示的液晶显示装置400)中，显示在液晶面板的图像与区域传感器识别出的影像的关系。
如图12(a)所示，没有设置1/4λ相位差板时，从液晶面板20射出的光的一部分当通过具有规定方向的透过轴的正面侧偏光板40a时，成为与该透过轴相同方向(该方向为y方向)的直线偏振光(参照图12(c)的(1))。这里，来自液晶面板20的光的一部分，因面板表面的构成材料的折射率与空气的折射率的差，而在面板表面进行界面反射。并且，在面板表面400a进行了界面反射的光成为与正面侧偏光板40a的透过轴平行的偏振光(参照图12(c)的(1))，直接通过正面侧偏光板40a，返回液晶面板20内。
因此，当在液晶面板20显示有图13(a)的上段所示的黑白图像时，会产生与该显示相对应的亮度分布(参照图13(a)的中段的图)，在面板表面400a进行界面反射而返回液晶面板内的光也会产生与该亮度分布相对应的大小的光量(参照图13(a)的下段图)。
结果，配置在液晶面板20内的光传感器元件30识别出图13(b)的上段所示的显示图像，其被反映为传感器输出(参照图13(b)的下段的图)。
与此相对，如本实施方式所示，当在正面侧偏光板40a上配置有1/4λ相位差板90时，如图12(b)所示，通过了正面侧偏光板40a的y方向的直线偏振光(参照图12(c)的(1))中的在面板表面400a进行了界面反射的光，因1/4λ相位差板90的作用(参照图12(c)的(2))而被变换为与正面侧偏光板40a的透过轴正交的偏振光(参照图12(c)的(3))。因此，在面板表面400a进行了界面反射的光不会返回液晶面板20内。
因此，即使在液晶面板20显示有图14(a)的上段所示的黑白图像，且如图13(a)的中段所示，产生与该显示相对应的亮度分布的情况下，入射到液晶面板20内的光量也不依赖于该亮度分布(参照图14(a)的下段图)。
结果，如图14(b)的上段所示，显示在液晶面板20的图像不会映入配置在液晶面板20内的光传感器元件30，传感器输出也不依赖于显示图像(参照图14(b)的下段图)。
如上所述，根据本实施方式的液晶显示装置，能够减少液晶面板的显示内容被光传感器元件识别的情况，能够更加正确地进行位置检测。
[实施方式3]
根据图15对本发明的第3实施方式进行如下说明。此外，本发明并不限定于此。
上述实施方式1中，说明了具备区域传感器功能(具体是触摸面板功能)的触摸面板一体型的液晶显示装置，但是实施方式3中将说明没有与显示装置一体化的区域传感器。
图15所示的区域传感器80具有通过设置在基板81上的多个光传感器元件84对检测对象面80a上的图像进行检测来检测输入位置的触摸面板功能。
如图15所示，区域传感器80具备：具有多个光传感器元件84的基板81(位置检测部)；和设置在基板81的背面侧并向该基板照射光的发光部82。光传感器元件84由光电二极管或光电晶体管形成，流过与所接受的光的强度相应的电流，从而检测出受光量。这样的光传感器元件的形成方法按照现有公知的区域传感器的制造方法来进行。
另外，在区域传感器80设置有用于驱动区域传感器的区域传感器控制部70。如图15所示，在区域传感器控制部70内设置有：定时产生电路71；区域传感器驱动电路72；区域传感器读出电路73；坐标抽取电路74；和接口电路75。区域传感器控制部的结构能够使用上述实施方式1的结构或者公知的结构，所以省略其详细说明。
区域传感器80具有上述的结构，由此在手指或输入笔触摸检测对象面80a时，形成在基板81上的光传感器元件84将手指或输入笔作为图像捕捉，能够检测出输入位置。
并且，在本实施方式的区域传感器80中，在基板81上形成有反射率变更部83。如图15所示，反射率变更部83构成为：在没有压力施加在检测对象面80a的状态下，在两片弹性膜50a、50b之间形成有空气层50c，在有压力施加到检测对象面400a的状态下，上述2片弹性膜50a、50b相互接触。并且，在弹性膜50a上形成有用于可靠地形成空气层50c的突起50d(距离保持部)。反射率变更部83的具体的结构能够适用实施方式1说明的反射率变更部的结构，所以省略其详细说明。
根据上述结构，在手指或者输入笔等接触检测对象面80a而对其施加压力时，来自发光部82的光的反射率下降。由此，能够正确地检测手指或者输入笔等是否触摸了检测对象面80a。
另外，作为本发明的区域传感器的其他的例子，如上述实施方式2所说明的那样，能够例举出含有正面侧偏光板和1/4λ相位差板的结构。
作为这种情况下的结构例，还能够例举出在区域传感器80中的反射率变更部83的上表面设置有实施方式2说明过的正面侧偏光板40a，进而在其上表面还设置有1/4λ相位差板90的结构。根据该结构，能够明确地识别出手指或者笔等的输入对象物触摸了检测对象面的情况与没有触摸到的情况。
本发明并不限定于上述各实施方式，能够在权利要求所示的范围内进行各种变更。即，将在权利要求所示的范围内进行适当变更得到的技术手段或者其他实施方式中说明过的技术手段加以组合得到的实施方式也包含在本发明的技术范围内。
本发明的液晶显示装置包括：位置检测部，其具有多个检测所接受的光的强度的光传感器元件，通过各光传感器元件检测面板表面上的图像来检测来自外部的输入位置；和当对上述面板表面施加压力时来自上述背光源的光的反射率下降的反射率变更部，上述反射率变更部构成为：至少具有两片弹性膜，在没有压力施加在上述面板表面的状态下，在该两片弹性膜之间形成有空气层，且当在上述面板表面施加压力时上述两片的弹性膜接触。
另外，本发明的区域传感器包括：位置检测部，其具有多个检测所接受的光的强度的光传感器元件，通过各光传感器元件对检测对象面上的图像进行检测来检测输入位置；从背面对上述位置检测部照射光的发光部；和当对上述检测对象面施加压力时来自上述发光部的光的反射率下降的反射率变更部，上述反射率变更部构成为：至少具有两片弹性膜，在没有压力施加在上述检测对象面的状态下，在该两片弹性膜之间形成有空气层，且当在上述检测对象面施加压力时上述两片弹性膜接触。
因此，根据上述结构，能够明确地识别出手指或者输入笔等触摸了面板表面或检测对象面的情况与没有触摸的情况。
本发明中进行了详细说明的具体实施方式或实施例只是用于清楚地说明本发明的技术内容，不应狭义地解释为限定于上述具体的例子，在本发明的精神和权利要求的范围内能够进行各种变更而加以实施。
产业上的可利用性
本发明适用于带区域传感器功能的显示装置。

Claims (11)

1.一种液晶显示装置，其具有：在有源矩阵基板与对置基板之间配置有液晶层的液晶面板；和对该液晶面板照射光的背光源，并且具有区域传感器功能，该区域传感器功能为通过检测面板表面上的图像来检测来自外部的输入位置，该液晶显示装置的特征在于，包括：
位置检测部，其具有多个检测接收到的光的强度的光传感器元件，并通过各光传感器元件检测面板表面上的图像来检测来自外部的输入位置；和
反射率变更部，当对所述面板表面施加压力时，来自所述背光源的光的反射率下降，
所述反射率变更部构成为：至少具有两片弹性膜，在没有压力施加在所述面板表面的状态下，在该两片弹性膜之间形成有空气层，且当对所述面板表面施加压力时所述两片弹性膜接触。
2.如权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于：
所述反射率变更部中，在所述两片弹性膜的至少任一片设置有用于形成所述空气层的距离保持部。
3.如权利要求1或2所述的液晶显示装置，其特征在于：
所述液晶面板设置在相对配置的两片偏光板之间，
所述反射率变更部设置在所述液晶面板与设置于图像显示面侧的所述偏光板之间。
4.如权利要求1至3中任一项所述的液晶显示装置，其特征在于：
在设置于所述图像显示面侧的偏光板的更靠近图像显示面侧的位置，设置有1/4波长板。
5.如权利要求4所述的液晶显示装置，其特征在于：
所述1/4波长板被配置为其滞相轴相对于设置在所述图像显示面侧的偏光板的偏光透过轴倾斜45°。
6.如权利要求1至5中任一项所述的液晶显示装置，其特征在于：
所述反射率变更部还具有支承所述两片弹性膜的支承体。
7.如权利要求2所述的液晶显示装置，其特征在于：
所述距离保持部设置有多个，且不规则地配置在所述两片弹性膜之间。
8.一种区域传感器，其通过对检测对象面上的图像进行检测来检测来自外部的输入位置，该区域传感器的特征在于，包括：
位置检测部，其具有多个检测接收到的光的强度的光传感器元件，通过各光传感器元件对检测对象面上的图像进行检测来检测输入位置；
从背面对所述位置检测部照射光的发光部；和
反射率变更部，当对所述检测对象面施加压力时，来自所述发光部的光的反射率下降，
所述反射率变更部构成为：至少具有两片弹性膜，在没有压力施加在所述检测对象面的状态下，在该两片弹性膜之间形成有空气层，且当对所述检测对象面施加压力时所述两片弹性膜接触。
9.如权利要求8所述的区域传感器，其特征在于：
所述反射率变更部中，在所述两片弹性膜的至少任一片设置有用于形成所述空气层的距离保持部。
10.如权利要求8或9所述的区域传感器，其特征在于：
所述反射率变更部还具有支承所述两片弹性膜的支承体。
11.一种显示装置，其特征在于，具有：
具备权利要求8至10中任一项所述的区域传感器的显示面板。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106200030A (zh) * 2015-04-30 2016-12-07 小米科技有限责任公司 液晶显示屏、压力测量方法及装置
WO2018126846A1 (zh) * 2017-01-05 2018-07-12 京东方科技集团股份有限公司 光学压力触控器件及制备方法、触控显示装置
WO2018176920A1 (en) * 2017-03-31 2018-10-04 Boe Technology Group Co., Ltd. Touch panel, touch control method thereof, and touch control apparatus
CN110739334A (zh) * 2019-10-16 2020-01-31 深圳市华星光电技术有限公司 显示面板、显示面板的制作方法和显示面板的检测方法
US11316134B2 (en) 2019-11-12 2022-04-26 Tcl China Star Optoelectronics Technology Co., Ltd. Display panel, method for manufacturing the same, and method for detecting the same

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011048841A1 (ja) * 2009-10-23 2011-04-28 シャープ株式会社 エリアセンサ、およびエリアセンサ付液晶表示装置
CN102541338B (zh) * 2010-12-29 2016-01-27 联想(北京)有限公司 显示模组、电子设备及电子设备的控制方法
JP2013041504A (ja) * 2011-08-18 2013-02-28 Toshiba Corp 光学式入力装置
JP2013246650A (ja) * 2012-05-25 2013-12-09 Fujitsu Component Ltd タッチパネル及びその製造方法
US9116390B2 (en) * 2012-08-27 2015-08-25 Microsoft Technology Licensing, Llc Touch sensing liquid crystal display compatible with linearly polarized sunglasses
KR102207545B1 (ko) * 2014-09-25 2021-01-26 동우 화인켐 주식회사 편광판 일체형 터치 감지 전극 및 이를 포함하는 디스플레이 장치, 그리고 그 제조 방법
WO2017143242A1 (en) * 2016-02-19 2017-08-24 Apple Inc. Force sensing architectures

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4542375A (en) 1982-02-11 1985-09-17 At&T Bell Laboratories Deformable touch sensitive surface
JP3817965B2 (ja) * 1999-04-21 2006-09-06 富士ゼロックス株式会社 検出装置
JP2001067180A (ja) 1999-08-30 2001-03-16 Matsushita Electric Ind Co Ltd 光学式ポインティング入力装置
US7859519B2 (en) 2000-05-01 2010-12-28 Tulbert David J Human-machine interface
JP4538933B2 (ja) * 2000-10-06 2010-09-08 三菱電機株式会社 位置検出機能つき液晶表示装置
JP4077678B2 (ja) * 2001-07-31 2008-04-16 日本写真印刷株式会社 タッチパネル装置および液晶表示装置
JP4703206B2 (ja) 2004-05-31 2011-06-15 東芝モバイルディスプレイ株式会社 画像取込機能付き表示装置
JP2007128497A (ja) * 2005-10-05 2007-05-24 Sony Corp 表示装置および表示方法
JP4506742B2 (ja) * 2006-01-27 2010-07-21 エプソンイメージングデバイス株式会社 タッチパネル、電気光学装置及び電子機器
JP2007304245A (ja) 2006-05-10 2007-11-22 Sony Corp 液晶表示装置
JP4834482B2 (ja) 2006-07-24 2011-12-14 東芝モバイルディスプレイ株式会社 表示装置
US8610670B2 (en) * 2006-08-31 2013-12-17 Japan Display West Inc. Imaging and display apparatus, information input apparatus, object detection medium, and object detection method
JP4270247B2 (ja) 2006-08-31 2009-05-27 ソニー株式会社 表示撮像装置、物体検出プログラムおよび物体の検出方法
TWI355631B (en) * 2006-08-31 2012-01-01 Au Optronics Corp Liquid crystal display with a liquid crystal touch
KR101281830B1 (ko) 2006-09-26 2013-07-03 엘지디스플레이 주식회사 멀티 터치 감지기능을 갖는 액정표시장치와 그 구동방법
EP2088499A4 (en) * 2006-11-30 2011-11-30 Sega Corp POSITION INPUT DEVICE
JP2008241807A (ja) 2007-03-26 2008-10-09 Seiko Epson Corp 液晶装置及び電子機器
CN101140368A (zh) * 2007-10-17 2008-03-12 信利半导体有限公司 一种电容式触摸屏及其制作方法
US20110261300A1 (en) 2008-11-04 2011-10-27 Shinichi Miyazaki Area sensor and display device having area sensor

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106200030A (zh) * 2015-04-30 2016-12-07 小米科技有限责任公司 液晶显示屏、压力测量方法及装置
WO2018126846A1 (zh) * 2017-01-05 2018-07-12 京东方科技集团股份有限公司 光学压力触控器件及制备方法、触控显示装置
US11101316B2 (en) 2017-01-05 2021-08-24 Boe Technology Group Co., Ltd. Optical pressure touch device, manufacturing method thereof, and touch display apparatus
WO2018176920A1 (en) * 2017-03-31 2018-10-04 Boe Technology Group Co., Ltd. Touch panel, touch control method thereof, and touch control apparatus
CN110739334A (zh) * 2019-10-16 2020-01-31 深圳市华星光电技术有限公司 显示面板、显示面板的制作方法和显示面板的检测方法
US11316134B2 (en) 2019-11-12 2022-04-26 Tcl China Star Optoelectronics Technology Co., Ltd. Display panel, method for manufacturing the same, and method for detecting the same

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