液晶表示パネル及び液晶表示装置
【課題】検知すべき対象物の像を正確に検知する。
【解決手段】液晶表示パネル６０の液晶パネル２０には、液晶パネル２０に入射する光の強度を検知し、当該検知によって、ペン７０の像を検知する複数の光センサ素子３０が配されており、光センサ素子３０の光の入射面側であって、液晶パネル２０の表面に、光の反射率を変化させるＰＮＬＣパネル５０が配されている。
【解決手段】液晶表示パネル６０の液晶パネル２０には、液晶パネル２０に入射する光の強度を検知し、当該検知によって、ペン７０の像を検知する複数の光センサ素子３０が配されており、光センサ素子３０の光の入射面側であって、液晶パネル２０の表面に、光の反射率を変化させるＰＮＬＣパネル５０が配されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、センシング機能を有する液晶表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、指やペンなどで表示画面を表面を触れることにより、ユーザの入力操作を取得するタッチパネル機能付の表示装置が開発されている。そして、タッチパネル機能付の表示装置の一例として、画素内に光センサ素子を内蔵し、当該光センサ素子が、パネル表面に接触するユーザの指やペンなどの反射光を検出することにより、ユーザの入力を認識する光センサ素子内蔵液晶表示装置が開発されている。
【０００３】
このような、フォトダイオードやフォトトランジスタなどからなる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としては、例えば、特許文献１に開示されているものが挙げられる。
【０００４】
これについて、図５を用いて説明する。
【０００５】
図５は、従来の光センサ内蔵型の液晶表示装置の概略構成を表す断面図である。
【０００６】
図５に示すように、光センサ内蔵液晶表示装置３００は、液晶パネル３０７と、液晶パネル３０７に光を発光するバックライト３１０とを備える。
【０００７】
液晶パネル３０７は、画素駆動用のＴＦＴ素子が配されたＴＦＴ基板３０１と、ＴＦＴ基板と対向配置されＣＦ（カラーフィルタ）が配置されたＣＦ基板３０２と、ＴＦＴ基板３０１及びＣＦ基板３０２に狭持される液晶層３０３とを備える。そして、ＴＦＴ基板３０１及びＣＦ基板３０２それぞれの外側表面（液晶層３０３が配されている側とは逆側の表面）には、それぞれ偏光板３０５、３０４が配されている。
【０００８】
そして、ＴＦＴ基板３０１の液晶層３０３が配されている側の表面には、受光する光の強度を検出する複数の光センサ素子３０５ａ、３０５ｂ、３０５ｃが配されている。
【０００９】
バックライト３１０から発光された光は、偏光板３０５方向から液晶パネル３０７を通過し、偏光板３０４を通って、液晶パネル３０７の外部に出射する。
【００１０】
そして、ユーザが偏光板３０４の表面にペン３２０を近づけると、バックライト３１０から発光された光のうち、ペン３２０で反射された光は、ペン３２０の近傍に位置する光センサ素子３０５ｂに入射する。それ以外の光は、液晶パネル３０７を透過する。すなわち、ペン３２０により反射される光は、光センサ素子３０５ａ、３０５ｃには入射しない。
【００１１】
このように、光センサ内蔵液晶表示装置３００は、光センサ素子３０５ａ、３０５ｂ、３０５ｃそれぞれに入射する光の強度差により、ペン３２０などの検出すべき対象物の像を検知し、センシングすることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００６−１８２１９号公報（２００６年１月１９日公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかし、センサ素子内蔵液晶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。つまり、対象物の像を検知するための、複数の光センサ素子のそれぞれに入射する光の強度差が不十分である。
【００１４】
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という問題が発生する。
【００１５】
また、例えばペンなどのように、検知すべき対象物と、表示パネルとの接触面積が比較的小さい場合、上記対象物を明確に検知するための反射光の強度を十分得られず、対象物を明確に検出するための効果が不十分である。
【００１６】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、検知対象物を明確に検知することができるタッチパネル機能を有する液晶表示装置を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明に係る液晶パネルは、上記課題を解決するために、アクティブマトリクス基板と、当該アクティブマトリクス基板と対向配置される対向基板との間に液晶層が配置され、近傍に配置された対象物の像を検知することが可能な第１液晶パネルを備えた液晶表示パネルにおいて、上記第１液晶パネルには、上記第１液晶パネルに入射する光の強度を検知し、当該検知によって、上記対象物の像を検知する複数の光センサ素子が配されており、上記光センサ素子の光の入射面側であって、上記第１液晶パネルの表面に、光の透過率又は反射率を変化させる第２液晶パネルが配されていることを特徴とする。
【００１８】
上記構成によると、例えばバックライトからの光や、周辺の外光などが、上記第１液晶パネルに入射すると、当該入射した光は、上記光センサ素子に入射する。そして、上記第１液晶パネルの近傍に対象物が配置されると、当該対象物の像によって上記光センサ素子に入射する光の強度が異なる。これにより、上記光センサ素子は、上記対象物の像を検知することが可能となる。
【００１９】
さらに、上記光センサ素子の光の入射面側であって、上記第１液晶パネルの表面に、光の反射率を変化させる第２液晶パネルが配されている。言い換えると、第２液晶パネルは、光の透過率を変化させるとも表現できる。
【００２０】
このため、上記第２液晶パネルのうち、上記光センサ素子が、上記対象物の像を検知すべき領域の反射率と、それ以外の領域の反射率とを変化させることにより、上記複数の光センサ素子に入射する光の強度のうち、上記対象物の像を検知するべき光の強度を変化させることができるので、上記像の検知精度を向上させることができる。
【００２１】
このように、上記構成によると、検知すべき対象物の像を正確に検知することができる液晶表示パネルを提供できる。
【００２２】
また、本発明の液晶表示パネルの上記第２液晶パネルは、上側基板及び当該上側基板と対向配置される下側基板と、上記上側基板及び下側基板に狭持される光散乱性液晶層と、を備えることが好ましい。
【００２３】
ここで、光散乱性液晶とは、入射光を散乱させることにより、光を反射する機能を有するものであり、例えば、ポリマーネットワーク型液晶（ＰＮＬＣ；Polymer Network Liquid Crystal）や、ポリマー分散型液晶（ＰＤＬＣ;Polymer Dispersed Liquid Crystal）などを挙げることができる。
【００２４】
ＰＮＬＣは、液晶中に三次元の網目状の高分子ネットワークが形成された構造であり、液晶層が連続して形成されている。
【００２５】
一方、ＰＤＬＣは高分子中に、水滴状の液晶が分散している構造であり、液晶は高分子中に不連続な状態で存在する。
【００２６】
上記光散乱性液晶は、通常の状態では、液晶分子の配向状態は不規則であり、入射する光を散乱する。そして、配向が不規則な液晶分子を制御することにより、第２液晶パネルにおける、光を散乱させる箇所と、光を透過させる箇所とを制御することができる。このため、上記光センサ素子が検出するべき対象物の像に対応する領域と、それ以外の領域とで、光センサ素子に入射させる光の強度を制御できるので、正確に像を検知できる液晶パネルを構成することができる。
【００２７】
また、本発明の液晶表示パネルの上記光散乱性液晶層は、当該光散乱性液晶層に入射する光を反射させ、上記光散乱性液晶層に圧力が加わったとき、当該圧力が加わった領域の光の反射率を変化させることが好ましい。
【００２８】
上記構成によると、上記光散乱性液晶層に光が入射すると、当該光散乱性液晶層に入射した光は散乱する。このため、上記光散乱性液晶層に入射した光は、当該光散乱性液晶層によって、反射されることになる。
【００２９】
また、例えば、ユーザがペンなどで押下するなどして、上記光散乱性液晶層に圧力が加わったとき、上記光散乱性液晶層の圧力が加わった領域の厚さが薄くなる。すると、上記光散乱性液晶層の厚さが薄くなった領域は光の散乱性が低下する。すなわち、上記光散乱性液晶層の厚さが薄くなった領域は、光の反射率が変化する。
【００３０】
つまり、上記圧力が加わった領域とは、上記光散乱性液晶層が外部から圧力を受けることにより、上記光散乱性液晶層の厚みが薄くなった領域のことである。
【００３１】
これにより、上記光散乱性液晶層の厚さが薄い領域と、以外の領域とで、上記光散乱性液晶層で反射する光の強度を変化させることができる。このため、上記光散乱性液晶層に圧力が加わった領域に応じて、上記複数の光センサ素子それぞれに入射する光の強度を制御できるので、上記光センサ素子は、確実に、検知すべき対象物の像を検知することができる。
【００３２】
また、本発明の液晶表示パネルの上記第２液晶パネルは、上記光散乱性液晶層に電圧を印加する電極を有し、上記光散乱性液晶層は、当該光散乱性液晶層に入射する光を透過させ、上記光散乱性液晶層に圧力が加わったとき、当該圧力が加わった領域の光の透過率を変化させることが好ましい。
【００３３】
上記構成によると、上記光散乱性液晶層に電圧を印加することにより、上記光散乱性液晶層の液晶分子の配向方向を制御することができる。つまり、圧力が加えられていない状態で、上記光散乱性液晶層に入射する光を透過するように、上記光散乱性液晶層の液晶の配向方向を制御しておく。
【００３４】
そして、例えば、ユーザがペンなどで押下するなどして、上記光散乱性液晶層に圧力が加わったとき、上記光散乱性液晶層の圧力が加わった領域の光散乱性液晶層の液晶の配向方向が乱れることになる。このため、上記光散乱性液晶層の圧力が加わった領域は光の散乱性が向上する。すなわち、上記光散乱性液晶層の圧力が加わった領域は光の透過率が変化する。
【００３５】
これにより、上記光散乱性液晶層の圧力が加わった領域と、それ以外の領域とで、上記光散乱性液晶層が透過する光の強度を変化させることができる。このため、上記光散乱性液晶層に圧力が加わった領域に応じて、上記複数の光センサ素子それぞれに入射する光の強度を制御できるので、上記光センサ素子は、正確に、検知すべき対象物の像を検知することができる。
【００３６】
また、本発明の液晶表示装置においては、上記液晶表示パネルの上記第１液晶パネルに光を照射するバックライトを備えることが好ましい。
【００３７】
上記構成によると、上記光センサ素子に入射させるための光を上記バックライトから供給することができる。これにより、検知すべき対象物の像を正確に検知することができる液晶パネル及び液晶表示装置を提供できる。
【発明の効果】
【００３８】
本発明の液晶表示パネルは、第１液晶パネルに入射する光の強度を検知し、当該検知によって、上記対象物の像を検知する複数の光センサ素子が配されており、上記光センサ素子の光の入射面側であって、上記第１液晶パネルの表面に、光の反射率を変化させる第２液晶パネルが配されている。
【００３９】
このため、検知すべき対象物の像を正確に検知することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】図１は、第１の実施形態に係る液晶表示装置の概略構成を表す断面図である。
【図２】図２（ａ）は、図１の液晶表示装置に対象物が非タッチ状態でのＰＮＬＣパネルを表す断面図であり、図２（ｂ）は対象物がタッチした状態のＰＮＬＣパネルを表す断面図である。
【図３】図３は、第２の実施形態に係る液晶表示装置の概略構成を表す断面図である。
【図４】図４（ａ）は、図３の液晶表示装置に対象物が非タッチ状態でのＰＮＬＣパネルを表す断面図であり、図４（ｂ）は対象物がタッチした状態のＰＮＬＣパネルを表す断面図である。
【図５】従来の光センサ内蔵型の液晶表示装置の概略構成を表す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
本発明の一実施形態について図１〜図４に基づいて説明すると以下の通りである。
【００４２】
本実施の形態に係る液晶表示装置は、画素に光センサが内蔵されることにより、タッチパネル機能を有するタッチパネル一体型液晶表示装置である。
【００４３】
〔実施の形態１〕
図１、図２（ａ）（ｂ）を用い、本発明に係る液晶表示装置の第１の実施形態について説明する。
【００４４】
図１は、本発明の液晶表示装置１００の概略構成を表す断面図である。
【００４５】
図１に示すように、液晶表示装置１００は、液晶表示パネル６０と、液晶表示パネル６０の背面側に配され、液晶表示パネル６０に光を照射するバックライト１０とを備えている。そして、液晶表示パネル６０は、液晶パネル２０（第１液晶パネル）と、ＰＮＬＣ（Polymer Network Liquid Crystal；ポリマーネットワーク型液晶）パネル５０（第２液晶パネル）と、偏光板４０ａ、４０ｂとを備えている。
【００４６】
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、アクティブマトリクス基板２１と対向配置される対向基板２２との間に液晶層２３が配置され、近傍に配置されたペン７０（対象物）の像を検知することが可能なものである。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。
【００４７】
そして、液晶パネル２０には、液晶パネル２０に入射する光の強度を検知し、当該検知によって、ペン７０の像を検知する複数の光センサ素子３０が配されている。
【００４８】
ＰＮＬＣパネル５０は、ＰＮＬＣパネル５０を透過する光の反射率（透過率）を変化させるものであり、光センサ素子３０の光の入射面側であって、液晶パネル２０の表面に配されている。
【００４９】
なお、本実施の形態ではＰＮＬＣパネル５０を用いて説明するが、ＰＤＬＣ（Polymer Dispersed Liquid Crystal；ポリマー分散型液晶）でも同様の効果を得ることができる。ＰＮＬＣパネル５０は、ＰＮＬＣパネル５０に入射する光を反射させ（図１の矢印Ａ参照）、ＰＮＬＣパネル５０に圧力が加わったとき、当該圧力が加わった領域ｂの光の反射率を変化させることができる。これにより、図１の矢印Ｂに示すように、領域ｂに入射する光を透過させることができる。
【００５０】
本実施の形態では、ＰＮＬＣパネル５０の厚さ（セル厚）は、約７μｍまたは約２８μｍ程度のものを用いる。なお、ＰＮＬＣパネル５０のセル厚はこれに限定されるものではない。
【００５１】
また、ＰＮＬＣパネル５０の外側（液晶パネル２０が配されている側とは逆側）には表側偏光板４０ａが設けられており、液晶パネル２０の外側（ＰＮＬＣパネル５０が配されている側とは逆側）には裏側偏光板４０ｂがそれぞれ設けられている。
【００５２】
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。
【００５３】
また、表側偏光板として、偏光板とＰＮＬＣパネルとが一体形成されたものを用いてもよい。これにより、偏光板４０ａを液晶パネル２０に配する工程で、偏光板とＰＮＬＣパネルを液晶パネル２０に配することができる。このため、偏光板を液晶パネルに配する工程を変更する必要がない。
【００５４】
そして、偏光板４０ａの表面がタッチ面１００ａであり、液晶表示装置１００は、例えばペン７０など、タッチ面１００ａにタッチした対称物の像を検知することが可能である。
【００５５】
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、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カラーフィルタ層２２ａが形成されている。さらに、対向基板２２には、対向電極（図示せず）及び配向膜（図示せず）などが形成されている。
【００５６】
上記のように、本実施の形態のタッチパネル一体型の液晶表示装置１００は、各画素領域に光センサ素子３０が設けられており、これによりタッチ面１００ａにタッチした対象物の像を検知する機能（センシング機能）が実現される。
【００５７】
そして、液晶表示パネル６０の表面であるタッチ面１００ａに指やペン７０（対象物）が接触（タッチ）した場合に、その位置を光センサ素子３０が読み取り（検知し）、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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
また、液晶表示装置１００は、図示しないが、液晶パネル２０に対して表示駆動を行う液晶駆動回路（不図示）や光センサ素子３０の駆動制御を行ったり、受光する光の強度に対応して受光信号を出力する複数の光センサ素子３０からの受光信号を受け取ったりするセンサ制御部（不図示）などが設けられている。
【００６１】
図２（ａ）（ｂ）に、液晶表示装置１００に備えられたＰＮＬＣパネル５０の構成の一例を表す。
【００６２】
図２（ａ）は、液晶表示装置１００のタッチ面１００ａにペン７０がタッチされていない状態での、ＰＮＬＣパネル５０の断面図を表し、図２（ｂ）は液晶表示装置１００のタッチ面１００ａに、ペン７０がタッチした状態のＰＮＬＣパネル５０の断面図を表す。
【００６３】
図２（ａ）に示すように、ＰＮＬＣパネル５０は、下側基板５１と、下側基板５１と対向配置される上側基板５３とに狭持されたＰＮＬＣ層５２を備える。下側基板５１及び上側基板５３は、例えばプラスチックなどからなる透明フィルムである。なお、下側基板５１は、透明なガラスを用いてもよい。
【００６４】
ＰＮＬＣ層５２は、通常、液晶の配向方向が不均一に配列しており、ＰＮＬＣ層５２に入射する光は散乱する。このため、図２（ａ）の矢印Ａに示すように、バックライト１０から発光された光は、ＰＮＬＣ層５２により反射される。そして、ＰＮＬＣ層５２により反射せれた光は、図１に示した光センサ素子３０に入射する。
【００６５】
次に、図２（ｂ）に示すようには、ユーザが、タッチ面１００ａにペン７０を接触させる。すると、図２（ｂ）の領域ｂに示すように、ＰＮＬＣパネル５０のペン７０がタッチすることにより、圧力が加わった領域ｂでは、ＰＮＬＣパネル５０のセル厚が薄くなる。
【００６６】
このため、領域ｂ内のＰＮＬＣ層５２内での散乱性が低くなるので、領域ｂ内での光の反射率が低下する。すなわち、バックライト１０から発光され、ＰＮＬＣ層５２の領域ｂに入射した光は、光センサ素子３０側へ反射する割合が低下し、図２（ｂ）の矢印Ｂ１、Ｂ２に示すように、ＰＮＬＣ層５２を透過する割合が多くなる。このため、複数の光センサ素子３０が検知する光のうち、領域ｂ以外で反射される光（図２（ａ）の矢印Ａ）の強度と比較して、領域ｂで反射される光の強度を格段に小さくすることができる。
【００６７】
このため、ＰＮＬＣ層５２に圧力が加わった領域に則して、複数の光センサ素子３０それぞれに入射する光の強度を制御できるので、光センサ素子３０は、確実に、検知すべき対象物であるペン７０などの像を検知することができる。
【００６８】
また、ＰＮＬＣ層５２は、光を散乱する液晶分子によって、ＰＮＬＣ層５２を反射または透過する光の強度を制御することができるので、より正確に上記対象物の像の輪郭に合せて、光の反射率を変化させることができる。このため、正確に、像を検知することが可能な液晶表示装置１００を構成することができる。
【００６９】
さらに、上記では、バックライト１０から発光される光の反射光を、複数の光センサ素子３０が受光することにより、検知すべき対象物の像を検知するものとして説明した。
【００７０】
しかし、光センサ素子３０は、バックライト１０から発光される光ではなく、液晶表示装置１００の周囲の外光を受光することにより、対象物の像を検知してもよい。この場合、外光は、図１に示すタッチ面１００ａ側から、領域ｂを通って液晶表示パネル６０内に入射し、光センサ素子３０で受光される。また、タッチ面１００ａ側からＰＮＬＣ５０に入射する外光のうち、領域ｂ以外の領域では、ＰＮＬＣパネル５０によって反射される。このため、領域ｂ以外のでＰＮＬＣパネル５０を透過する外光の光センサ素子３０への入射を格段に抑制することができる。これにより、検知すべき対象物を確実に検知することができる。
【００７１】
〔実施形態２〕
次に、図３、図４（ａ）（ｂ）を用い、本発明に係る液晶表示装置の第２の実施形態について説明する。
【００７２】
図３は、本発明に係る液晶表示装置の第２の実施形態を表す断面図である。
【００７３】
実施形態１で説明した液晶表示装置１００と、図３に示す液晶表示装置１０１とでは、ＰＮＬＣパネル８０が異なる点で相違する。同様の部材については、同様の部材番号を付し、説明を省略する。
【００７４】
図３に示すようにＰＮＬＣパネル８０は、ＰＮＬＣパネル８０内に電圧を印加するための引き出し電極８５（電極）を備える。引き出し電極８５は、例えばＩＴＯなどからなり、ＰＮＬＣパネル８０の外部に設けられる電圧源８６と接続されている。そして、電圧源８６から供給される電圧がＰＮＬＣ層に印加されることにより、ＰＮＬＣパネル８０内のＰＮＬＣ層の液晶が透過状態（透明状態）となる。
【００７５】
このため、ＰＮＬＣパネル８０は、ＰＮＬＣパネル８０に入射する光を透過させる（図１の矢印Ｃ）。そして、ユーザが、例えばペン７０などをタッチ面１０１ａにタッチすることにより、ＰＮＬＣパネル８０に圧力が加わると、ＰＮＬＣパネル８０の圧力が加わった領域である領域ｄの透過率が変化する。これにより、バックライト１０から発光された光は、領域ｄで反射する（図１の矢印Ｄ）。このため、光センサ素子３０は、タッチ面１０１ａにタッチしたペン７０の像を正確に検知することが可能となる。
【００７６】
これについて、図４（ａ）（ｂ）を用いて詳細に説明する。
【００７７】
図４（ａ）は、液晶表示装置１０１のタッチ面１０１ａにペン７０がタッチされていない状態での、ＰＮＬＣパネル８０の断面図を表し、図４（ｂ）は液晶表示装置１０１のタッチ面１０１ａに、ペン７０がタッチした状態のＰＮＬＣパネル８０の断面図を表す。
【００７８】
図４（ａ）に示すように、ＰＮＬＣパネル８０は、下側基板８１と、下側基板８１と対向配置される上側基板８３とに狭持されたＰＮＬＣ層８２を備える。下側基板８１、上側基板８３、及びＰＮＬＣ層８２それぞれは、実施の形態１の下側基板５１、上側基板５３、及びＰＮＬＣ層５２と同様のものを用いることができる。
【００７９】
下側基板８１と、ＰＮＬＣ層８２との間、及びＰＮＬＣ層８２と上側基板８３との間には、ＰＮＬＣ層８２に電圧を印加するためのＩＴＯ電極８４が形成されている。また、ＩＴＯ電極８４は、ＰＮＬＣパネル８０の外部に引き出される引き出し電極８５を通じて、ＰＮＬＣパネル８０の外部に形成される電圧源８６と接続されている。
【００８０】
そして、ＰＮＬＣパネル８０に、電圧源８６から引き出し電極８５を介して電圧を印加する。すると、ＰＮＬＣ層８２に含まれており、不均一に配向している液晶分子の配向方向が均一となり、透明状態となる。これにより、図４（ａ）の矢印Ｃに示すように、バックライト１０から発光される光は、ＰＮＬＣパネル８０を透過する。
【００８１】
そして、図４（ｂ）に示すように、例えば、ユーザがペン７０などでタッチ面１０１ａを押下することにより、ＰＮＬＣ層８２に圧力が加わったとき、ＰＮＬＣ層８２の圧力が加わった領域、及びその近傍の領域である領域ｄ内の液晶の配向方向が乱れることになる。
【００８２】
このため、ＰＮＬＣ層８２の領域ｄでは光の散乱性が向上する。すなわち、ＰＮＬＣ層８２の領域ｄでは光の透過率が低下（反射率が向上）する。
【００８３】
このため、バックライト１０から発光され、ＰＮＬＣ層８２の領域ｄに入射した光は、光センサ素子３０側へ反射する割合が向上し、図４（ｂ）の矢印Ｄに示すように、ＰＮＬＣ層５２を反射する割合が多くなる。また、図４（ｂ）の矢印Ｃに示すように、バックライト１０から発光され、ＰＮＬＣ層８２の領域ｄ以外に入射した光は、ほとんど光センサ素子３０側へ反射せず、ＰＮＬＣパネル８０を透過する。
【００８４】
これにより、複数の光センサ素子３０が検知する光の強度のうち、領域ｄ以外でＰＮＬＣ層８２によって反射される光の強度と比較して、領域ｄで反射される光の強度を格段に大きくすることができる。
【００８５】
従って、ＰＮＬＣ層８２に圧力が加わった領域に則して、複数の光センサ素子３０それぞれに入射する光の強度を制御できるので、光センサ素子３０は、確実に検知すべき対象物であるペン７０などの像を検知することができる。
【００８６】
上述したように、ＰＮＬＣパネル８０の構成によると、ＰＮＬＣパネル５０と比べて、透過する光の強度が大きくなる。このため、実施の形態１で説明した液晶表示装置１００と比べて、液晶表示装置１０１では、輝度を向上させることができる。
【００８７】
また、上記では、ＰＮＬＣパネル８０への圧力を加えることによって、ＰＮＬＣ層８２の液晶の配向方向を変更することについて説明したが、ＰＮＬＣ層８２の液晶の駆動を制御する駆動回路を設け、当該駆動回路によって、タッチ面１０１ａにタッチした対象物の接触面積と対応する領域のＰＮＬＣ層８２の液晶の配向を制御することにより、透過率（反射率）を変更するようにしてもよい。
【００８８】
なお、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【００８９】
タッチパネル機能を有する液晶表示装置で、対象物のセンシング機能を向上させることができるので、センシング機能を有する表示装置に広く適応できる。
【符号の説明】
【００９０】
１０ バックライト
２０ 液晶パネル（第１液晶パネル）
２１ アクティブマトリクス基板
２２ 対向基板
２３ 液晶層
３０ 光センサ素子
４０ａ 偏光板
４０ｂ 偏光板
５０ ＰＮＬＣパネル（第２液晶パネル）
６０ 液晶表示パネル
７０ ペン（対象物）
８０ ＰＮＬＣパネル（第２液晶パネル）
８４ ＩＴＯ電極（電極）
８５ 引き出し電極（電極）
８６ 電圧源
１００ 液晶表示装置
１０１ 液晶表示装置
１０１ａ タッチ面
【技術分野】
【０００１】
本発明は、センシング機能を有する液晶表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、指やペンなどで表示画面を表面を触れることにより、ユーザの入力操作を取得するタッチパネル機能付の表示装置が開発されている。そして、タッチパネル機能付の表示装置の一例として、画素内に光センサ素子を内蔵し、当該光センサ素子が、パネル表面に接触するユーザの指やペンなどの反射光を検出することにより、ユーザの入力を認識する光センサ素子内蔵液晶表示装置が開発されている。
【０００３】
このような、フォトダイオードやフォトトランジスタなどからなる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としては、例えば、特許文献１に開示されているものが挙げられる。
【０００４】
これについて、図５を用いて説明する。
【０００５】
図５は、従来の光センサ内蔵型の液晶表示装置の概略構成を表す断面図である。
【０００６】
図５に示すように、光センサ内蔵液晶表示装置３００は、液晶パネル３０７と、液晶パネル３０７に光を発光するバックライト３１０とを備える。
【０００７】
液晶パネル３０７は、画素駆動用のＴＦＴ素子が配されたＴＦＴ基板３０１と、ＴＦＴ基板と対向配置されＣＦ（カラーフィルタ）が配置されたＣＦ基板３０２と、ＴＦＴ基板３０１及びＣＦ基板３０２に狭持される液晶層３０３とを備える。そして、ＴＦＴ基板３０１及びＣＦ基板３０２それぞれの外側表面（液晶層３０３が配されている側とは逆側の表面）には、それぞれ偏光板３０５、３０４が配されている。
【０００８】
そして、ＴＦＴ基板３０１の液晶層３０３が配されている側の表面には、受光する光の強度を検出する複数の光センサ素子３０５ａ、３０５ｂ、３０５ｃが配されている。
【０００９】
バックライト３１０から発光された光は、偏光板３０５方向から液晶パネル３０７を通過し、偏光板３０４を通って、液晶パネル３０７の外部に出射する。
【００１０】
そして、ユーザが偏光板３０４の表面にペン３２０を近づけると、バックライト３１０から発光された光のうち、ペン３２０で反射された光は、ペン３２０の近傍に位置する光センサ素子３０５ｂに入射する。それ以外の光は、液晶パネル３０７を透過する。すなわち、ペン３２０により反射される光は、光センサ素子３０５ａ、３０５ｃには入射しない。
【００１１】
このように、光センサ内蔵液晶表示装置３００は、光センサ素子３０５ａ、３０５ｂ、３０５ｃそれぞれに入射する光の強度差により、ペン３２０などの検出すべき対象物の像を検知し、センシングすることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００６−１８２１９号公報（２００６年１月１９日公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかし、センサ素子内蔵液晶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。つまり、対象物の像を検知するための、複数の光センサ素子のそれぞれに入射する光の強度差が不十分である。
【００１４】
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という問題が発生する。
【００１５】
また、例えばペンなどのように、検知すべき対象物と、表示パネルとの接触面積が比較的小さい場合、上記対象物を明確に検知するための反射光の強度を十分得られず、対象物を明確に検出するための効果が不十分である。
【００１６】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、検知対象物を明確に検知することができるタッチパネル機能を有する液晶表示装置を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明に係る液晶パネルは、上記課題を解決するために、アクティブマトリクス基板と、当該アクティブマトリクス基板と対向配置される対向基板との間に液晶層が配置され、近傍に配置された対象物の像を検知することが可能な第１液晶パネルを備えた液晶表示パネルにおいて、上記第１液晶パネルには、上記第１液晶パネルに入射する光の強度を検知し、当該検知によって、上記対象物の像を検知する複数の光センサ素子が配されており、上記光センサ素子の光の入射面側であって、上記第１液晶パネルの表面に、光の透過率又は反射率を変化させる第２液晶パネルが配されていることを特徴とする。
【００１８】
上記構成によると、例えばバックライトからの光や、周辺の外光などが、上記第１液晶パネルに入射すると、当該入射した光は、上記光センサ素子に入射する。そして、上記第１液晶パネルの近傍に対象物が配置されると、当該対象物の像によって上記光センサ素子に入射する光の強度が異なる。これにより、上記光センサ素子は、上記対象物の像を検知することが可能となる。
【００１９】
さらに、上記光センサ素子の光の入射面側であって、上記第１液晶パネルの表面に、光の反射率を変化させる第２液晶パネルが配されている。言い換えると、第２液晶パネルは、光の透過率を変化させるとも表現できる。
【００２０】
このため、上記第２液晶パネルのうち、上記光センサ素子が、上記対象物の像を検知すべき領域の反射率と、それ以外の領域の反射率とを変化させることにより、上記複数の光センサ素子に入射する光の強度のうち、上記対象物の像を検知するべき光の強度を変化させることができるので、上記像の検知精度を向上させることができる。
【００２１】
このように、上記構成によると、検知すべき対象物の像を正確に検知することができる液晶表示パネルを提供できる。
【００２２】
また、本発明の液晶表示パネルの上記第２液晶パネルは、上側基板及び当該上側基板と対向配置される下側基板と、上記上側基板及び下側基板に狭持される光散乱性液晶層と、を備えることが好ましい。
【００２３】
ここで、光散乱性液晶とは、入射光を散乱させることにより、光を反射する機能を有するものであり、例えば、ポリマーネットワーク型液晶（ＰＮＬＣ；Polymer Network Liquid Crystal）や、ポリマー分散型液晶（ＰＤＬＣ;Polymer Dispersed Liquid Crystal）などを挙げることができる。
【００２４】
ＰＮＬＣは、液晶中に三次元の網目状の高分子ネットワークが形成された構造であり、液晶層が連続して形成されている。
【００２５】
一方、ＰＤＬＣは高分子中に、水滴状の液晶が分散している構造であり、液晶は高分子中に不連続な状態で存在する。
【００２６】
上記光散乱性液晶は、通常の状態では、液晶分子の配向状態は不規則であり、入射する光を散乱する。そして、配向が不規則な液晶分子を制御することにより、第２液晶パネルにおける、光を散乱させる箇所と、光を透過させる箇所とを制御することができる。このため、上記光センサ素子が検出するべき対象物の像に対応する領域と、それ以外の領域とで、光センサ素子に入射させる光の強度を制御できるので、正確に像を検知できる液晶パネルを構成することができる。
【００２７】
また、本発明の液晶表示パネルの上記光散乱性液晶層は、当該光散乱性液晶層に入射する光を反射させ、上記光散乱性液晶層に圧力が加わったとき、当該圧力が加わった領域の光の反射率を変化させることが好ましい。
【００２８】
上記構成によると、上記光散乱性液晶層に光が入射すると、当該光散乱性液晶層に入射した光は散乱する。このため、上記光散乱性液晶層に入射した光は、当該光散乱性液晶層によって、反射されることになる。
【００２９】
また、例えば、ユーザがペンなどで押下するなどして、上記光散乱性液晶層に圧力が加わったとき、上記光散乱性液晶層の圧力が加わった領域の厚さが薄くなる。すると、上記光散乱性液晶層の厚さが薄くなった領域は光の散乱性が低下する。すなわち、上記光散乱性液晶層の厚さが薄くなった領域は、光の反射率が変化する。
【００３０】
つまり、上記圧力が加わった領域とは、上記光散乱性液晶層が外部から圧力を受けることにより、上記光散乱性液晶層の厚みが薄くなった領域のことである。
【００３１】
これにより、上記光散乱性液晶層の厚さが薄い領域と、以外の領域とで、上記光散乱性液晶層で反射する光の強度を変化させることができる。このため、上記光散乱性液晶層に圧力が加わった領域に応じて、上記複数の光センサ素子それぞれに入射する光の強度を制御できるので、上記光センサ素子は、確実に、検知すべき対象物の像を検知することができる。
【００３２】
また、本発明の液晶表示パネルの上記第２液晶パネルは、上記光散乱性液晶層に電圧を印加する電極を有し、上記光散乱性液晶層は、当該光散乱性液晶層に入射する光を透過させ、上記光散乱性液晶層に圧力が加わったとき、当該圧力が加わった領域の光の透過率を変化させることが好ましい。
【００３３】
上記構成によると、上記光散乱性液晶層に電圧を印加することにより、上記光散乱性液晶層の液晶分子の配向方向を制御することができる。つまり、圧力が加えられていない状態で、上記光散乱性液晶層に入射する光を透過するように、上記光散乱性液晶層の液晶の配向方向を制御しておく。
【００３４】
そして、例えば、ユーザがペンなどで押下するなどして、上記光散乱性液晶層に圧力が加わったとき、上記光散乱性液晶層の圧力が加わった領域の光散乱性液晶層の液晶の配向方向が乱れることになる。このため、上記光散乱性液晶層の圧力が加わった領域は光の散乱性が向上する。すなわち、上記光散乱性液晶層の圧力が加わった領域は光の透過率が変化する。
【００３５】
これにより、上記光散乱性液晶層の圧力が加わった領域と、それ以外の領域とで、上記光散乱性液晶層が透過する光の強度を変化させることができる。このため、上記光散乱性液晶層に圧力が加わった領域に応じて、上記複数の光センサ素子それぞれに入射する光の強度を制御できるので、上記光センサ素子は、正確に、検知すべき対象物の像を検知することができる。
【００３６】
また、本発明の液晶表示装置においては、上記液晶表示パネルの上記第１液晶パネルに光を照射するバックライトを備えることが好ましい。
【００３７】
上記構成によると、上記光センサ素子に入射させるための光を上記バックライトから供給することができる。これにより、検知すべき対象物の像を正確に検知することができる液晶パネル及び液晶表示装置を提供できる。
【発明の効果】
【００３８】
本発明の液晶表示パネルは、第１液晶パネルに入射する光の強度を検知し、当該検知によって、上記対象物の像を検知する複数の光センサ素子が配されており、上記光センサ素子の光の入射面側であって、上記第１液晶パネルの表面に、光の反射率を変化させる第２液晶パネルが配されている。
【００３９】
このため、検知すべき対象物の像を正確に検知することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】図１は、第１の実施形態に係る液晶表示装置の概略構成を表す断面図である。
【図２】図２（ａ）は、図１の液晶表示装置に対象物が非タッチ状態でのＰＮＬＣパネルを表す断面図であり、図２（ｂ）は対象物がタッチした状態のＰＮＬＣパネルを表す断面図である。
【図３】図３は、第２の実施形態に係る液晶表示装置の概略構成を表す断面図である。
【図４】図４（ａ）は、図３の液晶表示装置に対象物が非タッチ状態でのＰＮＬＣパネルを表す断面図であり、図４（ｂ）は対象物がタッチした状態のＰＮＬＣパネルを表す断面図である。
【図５】従来の光センサ内蔵型の液晶表示装置の概略構成を表す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
本発明の一実施形態について図１〜図４に基づいて説明すると以下の通りである。
【００４２】
本実施の形態に係る液晶表示装置は、画素に光センサが内蔵されることにより、タッチパネル機能を有するタッチパネル一体型液晶表示装置である。
【００４３】
〔実施の形態１〕
図１、図２（ａ）（ｂ）を用い、本発明に係る液晶表示装置の第１の実施形態について説明する。
【００４４】
図１は、本発明の液晶表示装置１００の概略構成を表す断面図である。
【００４５】
図１に示すように、液晶表示装置１００は、液晶表示パネル６０と、液晶表示パネル６０の背面側に配され、液晶表示パネル６０に光を照射するバックライト１０とを備えている。そして、液晶表示パネル６０は、液晶パネル２０（第１液晶パネル）と、ＰＮＬＣ（Polymer Network Liquid Crystal；ポリマーネットワーク型液晶）パネル５０（第２液晶パネル）と、偏光板４０ａ、４０ｂとを備えている。
【００４６】
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、アクティブマトリクス基板２１と対向配置される対向基板２２との間に液晶層２３が配置され、近傍に配置されたペン７０（対象物）の像を検知することが可能なものである。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。
【００４７】
そして、液晶パネル２０には、液晶パネル２０に入射する光の強度を検知し、当該検知によって、ペン７０の像を検知する複数の光センサ素子３０が配されている。
【００４８】
ＰＮＬＣパネル５０は、ＰＮＬＣパネル５０を透過する光の反射率（透過率）を変化させるものであり、光センサ素子３０の光の入射面側であって、液晶パネル２０の表面に配されている。
【００４９】
なお、本実施の形態ではＰＮＬＣパネル５０を用いて説明するが、ＰＤＬＣ（Polymer Dispersed Liquid Crystal；ポリマー分散型液晶）でも同様の効果を得ることができる。ＰＮＬＣパネル５０は、ＰＮＬＣパネル５０に入射する光を反射させ（図１の矢印Ａ参照）、ＰＮＬＣパネル５０に圧力が加わったとき、当該圧力が加わった領域ｂの光の反射率を変化させることができる。これにより、図１の矢印Ｂに示すように、領域ｂに入射する光を透過させることができる。
【００５０】
本実施の形態では、ＰＮＬＣパネル５０の厚さ（セル厚）は、約７μｍまたは約２８μｍ程度のものを用いる。なお、ＰＮＬＣパネル５０のセル厚はこれに限定されるものではない。
【００５１】
また、ＰＮＬＣパネル５０の外側（液晶パネル２０が配されている側とは逆側）には表側偏光板４０ａが設けられており、液晶パネル２０の外側（ＰＮＬＣパネル５０が配されている側とは逆側）には裏側偏光板４０ｂがそれぞれ設けられている。
【００５２】
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。
【００５３】
また、表側偏光板として、偏光板とＰＮＬＣパネルとが一体形成されたものを用いてもよい。これにより、偏光板４０ａを液晶パネル２０に配する工程で、偏光板とＰＮＬＣパネルを液晶パネル２０に配することができる。このため、偏光板を液晶パネルに配する工程を変更する必要がない。
【００５４】
そして、偏光板４０ａの表面がタッチ面１００ａであり、液晶表示装置１００は、例えばペン７０など、タッチ面１００ａにタッチした対称物の像を検知することが可能である。
【００５５】
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、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カラーフィルタ層２２ａが形成されている。さらに、対向基板２２には、対向電極（図示せず）及び配向膜（図示せず）などが形成されている。
【００５６】
上記のように、本実施の形態のタッチパネル一体型の液晶表示装置１００は、各画素領域に光センサ素子３０が設けられており、これによりタッチ面１００ａにタッチした対象物の像を検知する機能（センシング機能）が実現される。
【００５７】
そして、液晶表示パネル６０の表面であるタッチ面１００ａに指やペン７０（対象物）が接触（タッチ）した場合に、その位置を光センサ素子３０が読み取り（検知し）、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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
また、液晶表示装置１００は、図示しないが、液晶パネル２０に対して表示駆動を行う液晶駆動回路（不図示）や光センサ素子３０の駆動制御を行ったり、受光する光の強度に対応して受光信号を出力する複数の光センサ素子３０からの受光信号を受け取ったりするセンサ制御部（不図示）などが設けられている。
【００６１】
図２（ａ）（ｂ）に、液晶表示装置１００に備えられたＰＮＬＣパネル５０の構成の一例を表す。
【００６２】
図２（ａ）は、液晶表示装置１００のタッチ面１００ａにペン７０がタッチされていない状態での、ＰＮＬＣパネル５０の断面図を表し、図２（ｂ）は液晶表示装置１００のタッチ面１００ａに、ペン７０がタッチした状態のＰＮＬＣパネル５０の断面図を表す。
【００６３】
図２（ａ）に示すように、ＰＮＬＣパネル５０は、下側基板５１と、下側基板５１と対向配置される上側基板５３とに狭持されたＰＮＬＣ層５２を備える。下側基板５１及び上側基板５３は、例えばプラスチックなどからなる透明フィルムである。なお、下側基板５１は、透明なガラスを用いてもよい。
【００６４】
ＰＮＬＣ層５２は、通常、液晶の配向方向が不均一に配列しており、ＰＮＬＣ層５２に入射する光は散乱する。このため、図２（ａ）の矢印Ａに示すように、バックライト１０から発光された光は、ＰＮＬＣ層５２により反射される。そして、ＰＮＬＣ層５２により反射せれた光は、図１に示した光センサ素子３０に入射する。
【００６５】
次に、図２（ｂ）に示すようには、ユーザが、タッチ面１００ａにペン７０を接触させる。すると、図２（ｂ）の領域ｂに示すように、ＰＮＬＣパネル５０のペン７０がタッチすることにより、圧力が加わった領域ｂでは、ＰＮＬＣパネル５０のセル厚が薄くなる。
【００６６】
このため、領域ｂ内のＰＮＬＣ層５２内での散乱性が低くなるので、領域ｂ内での光の反射率が低下する。すなわち、バックライト１０から発光され、ＰＮＬＣ層５２の領域ｂに入射した光は、光センサ素子３０側へ反射する割合が低下し、図２（ｂ）の矢印Ｂ１、Ｂ２に示すように、ＰＮＬＣ層５２を透過する割合が多くなる。このため、複数の光センサ素子３０が検知する光のうち、領域ｂ以外で反射される光（図２（ａ）の矢印Ａ）の強度と比較して、領域ｂで反射される光の強度を格段に小さくすることができる。
【００６７】
このため、ＰＮＬＣ層５２に圧力が加わった領域に則して、複数の光センサ素子３０それぞれに入射する光の強度を制御できるので、光センサ素子３０は、確実に、検知すべき対象物であるペン７０などの像を検知することができる。
【００６８】
また、ＰＮＬＣ層５２は、光を散乱する液晶分子によって、ＰＮＬＣ層５２を反射または透過する光の強度を制御することができるので、より正確に上記対象物の像の輪郭に合せて、光の反射率を変化させることができる。このため、正確に、像を検知することが可能な液晶表示装置１００を構成することができる。
【００６９】
さらに、上記では、バックライト１０から発光される光の反射光を、複数の光センサ素子３０が受光することにより、検知すべき対象物の像を検知するものとして説明した。
【００７０】
しかし、光センサ素子３０は、バックライト１０から発光される光ではなく、液晶表示装置１００の周囲の外光を受光することにより、対象物の像を検知してもよい。この場合、外光は、図１に示すタッチ面１００ａ側から、領域ｂを通って液晶表示パネル６０内に入射し、光センサ素子３０で受光される。また、タッチ面１００ａ側からＰＮＬＣ５０に入射する外光のうち、領域ｂ以外の領域では、ＰＮＬＣパネル５０によって反射される。このため、領域ｂ以外のでＰＮＬＣパネル５０を透過する外光の光センサ素子３０への入射を格段に抑制することができる。これにより、検知すべき対象物を確実に検知することができる。
【００７１】
〔実施形態２〕
次に、図３、図４（ａ）（ｂ）を用い、本発明に係る液晶表示装置の第２の実施形態について説明する。
【００７２】
図３は、本発明に係る液晶表示装置の第２の実施形態を表す断面図である。
【００７３】
実施形態１で説明した液晶表示装置１００と、図３に示す液晶表示装置１０１とでは、ＰＮＬＣパネル８０が異なる点で相違する。同様の部材については、同様の部材番号を付し、説明を省略する。
【００７４】
図３に示すようにＰＮＬＣパネル８０は、ＰＮＬＣパネル８０内に電圧を印加するための引き出し電極８５（電極）を備える。引き出し電極８５は、例えばＩＴＯなどからなり、ＰＮＬＣパネル８０の外部に設けられる電圧源８６と接続されている。そして、電圧源８６から供給される電圧がＰＮＬＣ層に印加されることにより、ＰＮＬＣパネル８０内のＰＮＬＣ層の液晶が透過状態（透明状態）となる。
【００７５】
このため、ＰＮＬＣパネル８０は、ＰＮＬＣパネル８０に入射する光を透過させる（図１の矢印Ｃ）。そして、ユーザが、例えばペン７０などをタッチ面１０１ａにタッチすることにより、ＰＮＬＣパネル８０に圧力が加わると、ＰＮＬＣパネル８０の圧力が加わった領域である領域ｄの透過率が変化する。これにより、バックライト１０から発光された光は、領域ｄで反射する（図１の矢印Ｄ）。このため、光センサ素子３０は、タッチ面１０１ａにタッチしたペン７０の像を正確に検知することが可能となる。
【００７６】
これについて、図４（ａ）（ｂ）を用いて詳細に説明する。
【００７７】
図４（ａ）は、液晶表示装置１０１のタッチ面１０１ａにペン７０がタッチされていない状態での、ＰＮＬＣパネル８０の断面図を表し、図４（ｂ）は液晶表示装置１０１のタッチ面１０１ａに、ペン７０がタッチした状態のＰＮＬＣパネル８０の断面図を表す。
【００７８】
図４（ａ）に示すように、ＰＮＬＣパネル８０は、下側基板８１と、下側基板８１と対向配置される上側基板８３とに狭持されたＰＮＬＣ層８２を備える。下側基板８１、上側基板８３、及びＰＮＬＣ層８２それぞれは、実施の形態１の下側基板５１、上側基板５３、及びＰＮＬＣ層５２と同様のものを用いることができる。
【００７９】
下側基板８１と、ＰＮＬＣ層８２との間、及びＰＮＬＣ層８２と上側基板８３との間には、ＰＮＬＣ層８２に電圧を印加するためのＩＴＯ電極８４が形成されている。また、ＩＴＯ電極８４は、ＰＮＬＣパネル８０の外部に引き出される引き出し電極８５を通じて、ＰＮＬＣパネル８０の外部に形成される電圧源８６と接続されている。
【００８０】
そして、ＰＮＬＣパネル８０に、電圧源８６から引き出し電極８５を介して電圧を印加する。すると、ＰＮＬＣ層８２に含まれており、不均一に配向している液晶分子の配向方向が均一となり、透明状態となる。これにより、図４（ａ）の矢印Ｃに示すように、バックライト１０から発光される光は、ＰＮＬＣパネル８０を透過する。
【００８１】
そして、図４（ｂ）に示すように、例えば、ユーザがペン７０などでタッチ面１０１ａを押下することにより、ＰＮＬＣ層８２に圧力が加わったとき、ＰＮＬＣ層８２の圧力が加わった領域、及びその近傍の領域である領域ｄ内の液晶の配向方向が乱れることになる。
【００８２】
このため、ＰＮＬＣ層８２の領域ｄでは光の散乱性が向上する。すなわち、ＰＮＬＣ層８２の領域ｄでは光の透過率が低下（反射率が向上）する。
【００８３】
このため、バックライト１０から発光され、ＰＮＬＣ層８２の領域ｄに入射した光は、光センサ素子３０側へ反射する割合が向上し、図４（ｂ）の矢印Ｄに示すように、ＰＮＬＣ層５２を反射する割合が多くなる。また、図４（ｂ）の矢印Ｃに示すように、バックライト１０から発光され、ＰＮＬＣ層８２の領域ｄ以外に入射した光は、ほとんど光センサ素子３０側へ反射せず、ＰＮＬＣパネル８０を透過する。
【００８４】
これにより、複数の光センサ素子３０が検知する光の強度のうち、領域ｄ以外でＰＮＬＣ層８２によって反射される光の強度と比較して、領域ｄで反射される光の強度を格段に大きくすることができる。
【００８５】
従って、ＰＮＬＣ層８２に圧力が加わった領域に則して、複数の光センサ素子３０それぞれに入射する光の強度を制御できるので、光センサ素子３０は、確実に検知すべき対象物であるペン７０などの像を検知することができる。
【００８６】
上述したように、ＰＮＬＣパネル８０の構成によると、ＰＮＬＣパネル５０と比べて、透過する光の強度が大きくなる。このため、実施の形態１で説明した液晶表示装置１００と比べて、液晶表示装置１０１では、輝度を向上させることができる。
【００８７】
また、上記では、ＰＮＬＣパネル８０への圧力を加えることによって、ＰＮＬＣ層８２の液晶の配向方向を変更することについて説明したが、ＰＮＬＣ層８２の液晶の駆動を制御する駆動回路を設け、当該駆動回路によって、タッチ面１０１ａにタッチした対象物の接触面積と対応する領域のＰＮＬＣ層８２の液晶の配向を制御することにより、透過率（反射率）を変更するようにしてもよい。
【００８８】
なお、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【００８９】
タッチパネル機能を有する液晶表示装置で、対象物のセンシング機能を向上させることができるので、センシング機能を有する表示装置に広く適応できる。
【符号の説明】
【００９０】
１０ バックライト
２０ 液晶パネル（第１液晶パネル）
２１ アクティブマトリクス基板
２２ 対向基板
２３ 液晶層
３０ 光センサ素子
４０ａ 偏光板
４０ｂ 偏光板
５０ ＰＮＬＣパネル（第２液晶パネル）
６０ 液晶表示パネル
７０ ペン（対象物）
８０ ＰＮＬＣパネル（第２液晶パネル）
８４ ＩＴＯ電極（電極）
８５ 引き出し電極（電極）
８６ 電圧源
１００ 液晶表示装置
１０１ 液晶表示装置
１０１ａ タッチ面
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アクティブマトリクス基板と、当該アクティブマトリクス基板と対向配置される対向基板との間に液晶層が配置され、近傍に配置された対象物の像を検知することが可能な第１液晶パネルを備えた液晶表示パネルにおいて、
上記第１液晶パネルには、上記第１液晶パネルに入射する光の強度を検知し、当該検知によって、上記対象物の像を検知する複数の光センサ素子が配されており、
上記光センサ素子の光の入射面側であって、上記第１液晶パネルの表面に、光の反射率を変化させる第２液晶パネルが配されていることを特徴とする液晶表示パネル。
【請求項２】
上記第２液晶パネルは、互いに透明である上側基板及び当該上側基板と対向配置される下側基板と、上記上側基板及び下側基板に狭持される光散乱性液晶層と、を備えることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示パネル。
【請求項３】
上記光散乱性液晶層は、当該光散乱性液晶層に入射する光を反射させ、上記光散乱性液晶層に圧力が加わったとき、当該圧力が加わった領域の光の反射率を変化させることを特徴とする請求項２に記載の液晶表示パネル。
【請求項４】
上記第２液晶パネルは、上記光散乱性液晶層に電圧を印加する電極を有し、
上記光散乱性液晶層は、当該光散乱性液晶層に入射する光を透過させ、上記光散乱性液晶層に圧力が加わったとき、当該圧力が加わった領域の光の透過率を変化させることを特徴とする請求項２に記載の液晶表示パネル。
【請求項５】
上記第１液晶パネルに光を照射するバックライトを備えることを特徴する請求項１〜４の何れか１項に記載の液晶表示装置。
【請求項１】
アクティブマトリクス基板と、当該アクティブマトリクス基板と対向配置される対向基板との間に液晶層が配置され、近傍に配置された対象物の像を検知することが可能な第１液晶パネルを備えた液晶表示パネルにおいて、
上記第１液晶パネルには、上記第１液晶パネルに入射する光の強度を検知し、当該検知によって、上記対象物の像を検知する複数の光センサ素子が配されており、
上記光センサ素子の光の入射面側であって、上記第１液晶パネルの表面に、光の反射率を変化させる第２液晶パネルが配されていることを特徴とする液晶表示パネル。
【請求項２】
上記第２液晶パネルは、互いに透明である上側基板及び当該上側基板と対向配置される下側基板と、上記上側基板及び下側基板に狭持される光散乱性液晶層と、を備えることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示パネル。
【請求項３】
上記光散乱性液晶層は、当該光散乱性液晶層に入射する光を反射させ、上記光散乱性液晶層に圧力が加わったとき、当該圧力が加わった領域の光の反射率を変化させることを特徴とする請求項２に記載の液晶表示パネル。
【請求項４】
上記第２液晶パネルは、上記光散乱性液晶層に電圧を印加する電極を有し、
上記光散乱性液晶層は、当該光散乱性液晶層に入射する光を透過させ、上記光散乱性液晶層に圧力が加わったとき、当該圧力が加わった領域の光の透過率を変化させることを特徴とする請求項２に記載の液晶表示パネル。
【請求項５】
上記第１液晶パネルに光を照射するバックライトを備えることを特徴する請求項１〜４の何れか１項に記載の液晶表示装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１０−１７００５８（Ｐ２０１０−１７００５８Ａ）
【公開日】平成２２年８月５日（２０１０．８．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１４７３０（Ｐ２００９−１４７３０）
【出願日】平成２１年１月２６日（２００９．１．２６）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年８月５日（２０１０．８．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１月２６日（２００９．１．２６）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
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