液晶表示装置
【課題】 キー領域等の表示を光の減衰や反射がなく明瞭に行えるようにし、且つスイッチが押圧されたとき、そのスイッチの情況を表示色を種々に変化させて示すことを可能にする。
【解決手段】
可撓性を有する２枚の基板間に液晶を挟持した液晶表示パネル１１と、複数色の光を出射して液晶表示パネル１１を照明可能な照明装置１６の導光シート１２と、押圧を感知するスイッチシート１３とをこの順に積層し、液晶表示パネル１１の前面側からスイッチシート１３を局部的に押圧可能に構成する。そして、照明装置１６に複数色の光のうち所定の色の光だけを用いる照明期間を各色毎に順次繰り返させ、その各色毎の照明期間と同期して液晶表示パネル１１をＦＳＣ駆動する回路を備える。
【解決手段】
可撓性を有する２枚の基板間に液晶を挟持した液晶表示パネル１１と、複数色の光を出射して液晶表示パネル１１を照明可能な照明装置１６の導光シート１２と、押圧を感知するスイッチシート１３とをこの順に積層し、液晶表示パネル１１の前面側からスイッチシート１３を局部的に押圧可能に構成する。そして、照明装置１６に複数色の光のうち所定の色の光だけを用いる照明期間を各色毎に順次繰り返させ、その各色毎の照明期間と同期して液晶表示パネル１１をＦＳＣ駆動する回路を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、可撓性を有する液晶表示パネルと押圧を感知するスイッチシートとが積層された液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、表示体上に表示されたスイッチ（操作ボタン）領域に接触や押圧されるタッチ入力によって、それに応じた様々な機能やサービスを提供する装置が広く知られている。例えば、カラー液晶表示パネルの上に、接触位置を透明電極の抵抗値から特定する抵抗検知型のタッチパネルを積層し、操作方法や動作情況の説明とともに様々なタッチ入力用スイッチを表示する装置がある。
【０００３】
一方、抵抗検知型のタッチパネルはある程度の押圧が必要となるため、表示体がこの圧力を嫌う場合には光学方式のタッチパネルが使われることがある。
例えば特許文献１には、フィールドシーケンシャルカラー駆動でカラー表示を行う液晶表示パネル上に、光学方式のタッチパネルを備えた装置が開示されている。この光学方式のタッチパネルは、導光板と、導光板の側面に概ね垂直に光を入射させる光源と、この側面に対向する側面に配置された受光素子アレイからなる。
【０００４】
このタッチパネルでは、先端の屈折率が導光板の屈折率よりも大きいペンが導光板表面に接触されると、全反射を繰り返しながら受光素子に向かって導光板内を進行していた光が接触点においてペン先に吸収される。これにより特定の受光素子では到達する光量が減衰するため、その情報からペン先の位置情報が得られる。特許文献１では、ＦＳＣ駆動方式の液晶表示パネルと組み合わせたことによって、ペン先の接触するべき位置を精密に表示できる旨が記載されている。
【０００５】
ところで、操作情況に応じて表示されているスイッチの色を変化させるという使い方は、前述のようなカラー液晶表示パネルとタッチパネルの組合せで実現できる。しかし、デジタルカメラや携帯電話機など携帯型の電子機器には、屋外での使用や薄型化など様々な制約が加わるので工夫が必要となる。
【０００６】
例えば特許文献２に開示された装置のスイッチ部は、液晶表示パネルと透光性ＬＥＤ及びタッチパネルの積層体となっている。平面的に見れば、液晶パネルに表示されたスイッチ領域に、発光色の異なる複数の透光性ＬＥＤが存在している。スイッチ領域を押すと、タッチパネルが押圧位置を検知し、透光性ＬＥＤが点滅したり発光色を変化させたりして、様々な情報を操作者に知らせる。この装置は、透明ＬＥＤの明るい発光でスイッチの情況を示せるので太陽光下でも視認性が良いという特徴がある。
【０００７】
これまで示した例は、いずれも液晶表示パネルの上に透明なタッチパネルを積層している。この構造では、タッチパネル透過時の光の減衰やタッチパネル表面の反射が避けられない。この対策として、プラスチックなど可撓性のある基板からなる液晶表示素子の下にスイッチシートを設けたものもある。この場合、スイッチシートは不透明でよくなる。
【０００８】
例えば特許文献３には、スイッチアレイと、エレクトロルミネッセンスを使った照明シートと、可撓性液晶表示パネルとを積層した装置が開示されている。
この装置は、可撓性液晶表示パネルに示されたスイッチ領域を指で押すと、その部分の可撓性液晶表示パネルと照明シートが変形し、最下層のスイッチアレイのスイッチを押し、そのスイッチが導通する。なおこの装置ではスイッチ領域の表示内容はプログラマブルとなっており、装置の動作情況・機能に応じて表示内容が変わるこことが特徴となっていた。
【０００９】
【特許文献１】特開２０００−２５９３４７号公報
【特許文献２】特開２００６−２４４２９２号公報
【特許文献３】特開昭６３−１３２３２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献３に開示されている装置は、照明シートとしてエレクトロルミネッセンスを使っているので単色表示しかできなかった。このためスイッチの機能や情況に応じて色も変えたいという要求を満足させるものではなかった。
【００１１】
この発明は、上述したような従来のタッチ入力用装置が有する種々の問題に鑑みてなされたものであり、液晶表示パネルによるキー領域等の表示を光の減衰や反射がなく明瞭に行えるようにし、且つ液晶表示パネルに積層されたスイッチを押圧したとき、そのスイッチの情況をその表示色を種々に変化させて示すことが可能な液晶表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この発明は上記の目的を達成するため、可撓性を有する２枚の基板間に液晶層を挟持した液晶表示パネルと、その液晶表示パネルを複数色の光で照明可能な照明装置と、押圧を感知するスイッチシートとを有する液晶表示装置を、次のように構成したものである。
【００１３】
上記照明装置は、液晶表示パネルの背面側又は前面側に上記導光シートが配置された可撓性を有する導光シートを有し、上記スイッチシートと、導光シート及び液晶表示パネルとが積層され、上記液晶表示パネルの前面側から上記スイッチシートを局部的に押圧可能に構成する。
さらに、上記照明装置に複数色の光のうち所定の色の光だけを用いる照明期間を各色毎に順次繰り返させ、その各色毎の照明期間と同期して上記液晶表示パネルにその色に応じた表示をさせるフィールドシーケンシャルカラー（ＦＳＣ）駆動回路を備える。
【００１４】
上記導光シートは、上記スイッチシートと液晶表示パネルの間に配置されているとよい。あるいは、上記液晶表示パネルの基板を上記導光シートと兼用することもできる。
また、上記液晶表示パネル上に容量センサシートを積層して設けてもよい。
【００１５】
上記照明装置は、赤、緑、青の３色を発光するＬＥＤ素子を光源として備え、そのＬＥＤ素子から出射された光が上記導光シートの側面に入射するようにするのが好ましい。
あるいは、上記照明装置は、赤、緑、青の３色を発光する線状光源を備え、その線状光源から出射された光が上記導光シートの側面に入射するようにするとなおよい。
【００１６】
上記導光シートとスイッチシートとの間に反射層を設けるのが望ましい。
そして、上記照明装置による照明を停止し、上記液晶表示パネルを外光により反射表示モードで表示させる低消費電力駆動回路を備えるとよい。
また、上記液晶表示パネルを上記低消費電力駆動回路で駆動するときには、上記フィールドシーケンシャルカラー（ＦＳＣ）駆動回路で駆動するときよりも駆動周波数を低くするのが好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
この発明による液晶表示装置は、小型化及び軽量化が容易で全体を自由に曲げることができ、キー領域等の表示を光の減衰や反射がなく明瞭に行え、且つその各キーの情況を表示色を種々に変化させて示すことが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図１から図４を参照しながら、この発明の好適な実施形態について詳細に説明する。
【００１９】
〔第１の実施形態：図１〜図６〕
図１は、この発明による液晶表示装置の第１の実施形態の構成を示す分解斜視図である。図２はその液晶表示装置の一部を拡大して示す模式的断面図、図３はその液晶層付近の一部分をさらに拡大して示す模式的断面図である。図４は、同じくその液晶表示装置のスイッチ領域の一例を示す平面図である。図５はこの発明による液晶表示装置の駆動回路の一例を示すブロック図、図６はその駆動波形の一例を示す図である。なお、これらの図面の説明において、同一または対応する部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００２０】
図１に示す液晶表示装置１０は、スイッチシート１３と可撓性を有する液晶表示パネル１１とが照明装置１６の導光シート１２を挟んで積層されており、可撓性を有する液晶表示パネル１１の外面からスイッチシート１３を局部的に押圧可能である。そのスイッチシート１３には、押圧を感知する多数のスイッチ（図示せず）が配置されている。
【００２１】
照明装置１６は、液晶表示パネル１１を複数色の光で照明可能な照明装置であり、可撓性（柔軟性）を有する導光シート１２と、その導光シート１２の光出射方向（積層方向）と略直交する２側面にそれぞれ対向して配置された光源としてのＬＥＤ素子１４、１５とを有している。そして、ＬＥＤ素子１４、１５から出射した光は、導光シート１２の側面（図中の矢印で示した方向）から導光シート１２に入射する。各ＬＥＤ素子１４、１５は、三色ＬＥＤとも呼ばれ、制御信号によって赤、緑、青の発光を独立して制御できる。
【００２２】
図２及び図３によって、この液晶表示装置１０を構成する各部材の積層構造をさらに詳しく説明する。
液晶表示パネル１１は、可撓性を有する２枚の基板である下側の基板２４と上側の基板２３との間に液晶層を挟持した可撓性を有する液晶表示パネルであり、さらに下側の基板２４の下側に偏光板２５を、上側の基板２３の上側に位相差板２２と偏光板２１を積層している。これらの偏光板２１、２５と位相差板２２は厚みが約１００μｍである。
【００２３】
この液晶表示パネル１１の液晶層付近を図３にさらに詳細に示す。下側の基板２４と上側の基板２３とシール（図示せず）とで形成された空間に液晶が注入されて液晶層２０３を形成している。上下の基板２３、２４の対向する各内面にはそれぞれ透明電極２０１、２０５が形成され、その上に配向膜２０２、２０４が形成されている。また液晶層２０３の厚さを一定に保つため、ホトリソグラフィ法によって基板２３又は２４に固定されたスペーサ２０６が形成されている。
【００２４】
上下の基板２３、２４は厚みが約１００μｍのポリカーボネート等の透明な可撓性樹脂からなっている。透明電極２０１、２０５は酸化インジウム錫（ＩＴＯ）からなり、厚さを約０．０３μｍと薄くして屈曲性を確保している。配向膜２０２、２０４はポリイミドで、厚さが約０．０５μｍである。この透明電極２０１、２０５は、ドットマトリクス状、直交するストライブ状、あるいはセグメント状などに多数形成され、一方の透明電極は共通の全面電極（コモン電極）にすることもできる。
【００２５】
液晶層２０３は、ツイスト角が２４０°のネマチック液晶で、一般にスーパーツイステッドネマチック（ＳＴＮ）液晶と呼ばれ、スタティック駆動時のスイッチング速度の速いことが知られている。層の厚さは約４μｍである。
【００２６】
図２に戻って、照明装置１６の導光シート１２は、厚さが約１００μｍのシリコンゴムであり、スイッチシート１３側の面に反射層がコーティングしてある。
スイッチシート１３は、比較的硬質なベース基板２７と柔軟な上部基板２６と、これら上下の基板２６、２７の対向する面にそれぞれ接着している複数の電極２８、２９とから構成されている。
【００２７】
そして、図２に示すように、この液晶表示装置１０の可撓性を有する液晶表示パネル１１の外面から指２０などで電極２８、２９に対応する部分が押されると、その部分の液晶表示パネル１１、導光シート１２、及びスイッチシート１３の上部基板２６が局部的に撓んで下降し、上下の電極２８、２９が接触してONになる。押圧されないときは上下の電極２８、２９が離れた状態（ＯＦＦ）になっている。
【００２８】
図４において、液晶表示パネル１１の透明電極２０１、２０５が平面的に重なる領域（以下「画素」と称する）と、スイッチシート１３のスイッチ用の電極２８、２９との平面的な関係を説明する。
この例では、スイッチ用の電極２８、２９の領域内には、３個の画素３１、３２、３３がある。液晶表示パネル１１の操作モードによってこれらの画素３１、３２、３３のうち一つが選択的に点灯する（表示される）。透明電極２０１をコモン電極、透明電極２０５をセグメント電極とすれば、スイッチ用の電極２８、２９が存在する領域内に、透明電極２０１が１個、透明電極２０５が３個あることになる。
【００２９】
図５にこの液晶表示装置の駆動回路の一例を示す。この駆動回路はＦＳＣ駆動回路４１と低消費電力駆動回路４２と、そのいずれかを選択して動作させる駆動選択手段４３とによって構成されている。４４はスイッチシート１３に配置された各スイッチのＯＮ／ＯＦＦ状態をスキャン動作等によって検出するスイッチ検出回路である。駆動選択手段４３は、外部スイッチの操作又はこの液晶表示装置１０のスイッチシート１３の電極によるスイッチの一つを使用して選択動作を行うようにすることができる。
【００３０】
ＦＳＣ駆動回路４１は、ＬＥＤ素子１４、１５の赤、緑、青の各色を別々に所定の周期で順次繰り返し発光させて照明装置１６に液晶表示パネル１１を照明させ、その各色毎の照明期間と同期して、表示色に対応する画像データに応じて液晶表示パネル１１の各画素の液晶に駆動電圧を印加してカラー表示を行う回路である。この駆動をフィールドシーケンシャルカラー（Field Sequential Color：FSC）駆動という。
【００３１】
低消費電力駆動回路４２は、照明装置１６の発光を停止するかもしくは１色のみを発光させ、上記ＦＳＣ駆動の所定の周期より長い周期で、液晶表示パネル１１の各画素の液晶に画像データに応じて駆動電圧を印加して白黒表示又はモノカラー表示を行う回路である。この駆動を低消費電力駆動という。
【００３２】
次に、図６によってＦＳＣ駆動回路４１によるＦＳＣ駆動（ＦＳＣモード）と、低消費電力駆動回路４２による低消費電力駆動（低消費電力モード）を説明する。
ＦＳＣ駆動では１フィールドが赤、緑、青のサブフィールド期間ｔＲ、ｔＧ、ｔＢから構成される。図６は２フィールド期間を示しており、前述のように透明電極２０１をコモン電極、透明電極２０５をセグメント電極とした場合の例を示す。透明電極２０１には、ＦＳＣ駆動時には駆動信号Ｃ２０１Ａ、低消費電力モード時には駆動信号Ｃ２０１Ｂを印加する。なお透明電極２０１、２０５に印加する駆動信号の振幅は１０Ｖであり、フィールド周波数は７０Hzである。
【００３３】
まずＦＳＣ駆動の場合を説明する。駆動信号Ｃ２０１Ａはサブフィールド期間毎に反転する。画素を赤のサブフィールド期間ｔＲだけ透過状態にし、緑と青のサブフィールド期間ｔＧ、ｔＢを非透過状態にするには、透明電極２０５に駆動信号Ｓ２０５Ｒを印加する。この駆動信号Ｓ２０５Ｒは、赤のサブフィールド期間ｔＲだけ駆動信号Ｃ２０１Ａと逆極性になって、透明電極２０１と透明電極２０５の間に所定の電圧を印加する。
【００３４】
同様に緑のサブフィールド期間ｔＧだけを透過状態にするには、透明電極２０５に駆動信号Ｓ２０５Ｇを印加する。この駆動信号Ｓ２０５Ｇは、緑のサブフィールド期間ｔＧだけ駆動信号Ｃ２０１Ａと逆極性になって、透明電極２０１と透明電極２０５の間に所定の電圧を印加する。
【００３５】
青のサブフィールド期間ｔＢだけを透過状態にするには、透明電極２０５に駆動信号Ｓ２０５Ｂを印加する。この駆動信号Ｓ２０５Ｂは、青のサブフィールド期間ｔＢだけ駆動信号Ｃ２０１Ａと逆極性になって、透明電極２０１と透明電極２０５の間に所定の電圧を印加する。
照明装置１６のＬＥＤ素子１４、１５は、制御信号ＲＬＥＤがハイレベルの時に赤色発光となる。同様に制御信号ＧＬＥＤ、ＢＬＥＤがハイレベルの時にそれぞれ緑色発光、青色発光となる。
【００３６】
透明電極２０５に駆動信号Ｓ２０５Ｒを印加すれば、サブフィールド期間ｔＲだけ透過状態にあり、このときＬＥＤ素子１４、１５が赤の発光を行っているので、画素は赤く見える。なお混色を防ぎ色純度を上げるため、発光を開始するタイミングをサブフィールド期間ｔＲの開始より液晶の応答時間分だけ遅らせる。他の色によって画素を表示する場合も同様である。一般にＦＣＳ駆動は、セグメント電極側の駆動波形を工夫し、例えばパルス幅変調すればフルカラー表示できることが知られている。
【００３７】
次に、低消費電力駆動の場合について説明する。低消費電力駆動では図６の下部に示すように、透明電極２０１に駆動信号Ｃ２０１Ｂを印加する。画素を透過状態にするには、透明電極２０５に駆動信号Ｃ２０１Ｂと逆極性の駆動信号Ｓ２０５ＯＮを印加する。画素を非透過状態にするには、駆動信号Ｃ２０１Ｂと同極性の駆動信号Ｓ２０５ＯＦを印加する。
【００３８】
低消費電力駆動では、外光を利用できる場合には照明装置１６のＬＥＤ素子１４、１５を点灯させない。また、液晶表示パネル１１の駆動周波数を下げることによってさらに低消費電力化が達成される。同時に駆動信号振幅をＦＳＣ駆動時の１／３に低減できるため低消費電力化が促進される。導光シート１２の裏面に反射層がコーティングしてあるので、低消費電力駆動のときには導光シート１２が反射板として働き、画素が透過状態では鏡面反射、非透過状態では黒となる。すなわち、液晶表示パネル１１は外光による反射表示モードになる。このようにすれば、キー入力可能な状態で低消費電力化を図れる。
【００３９】
しかし、外光が充分でない暗い環境で使用する場合などには、照明装置１６のＬＥＤ素子１４、１５に１色のみを発光させ、液晶表示パネル１１の各画素の液晶に、ＦＳＣ駆動に比べてその所定の周期より長い周期で且つ振幅を小さくした駆動電圧を印加して、モノカラー表示を行うこともできる。
【００４０】
なお、反射層をスイッチシート１３の上面に形成したり、スイッチシート１３と導光シート１２との間に反射シートを介在させて反射層としてもよい。
あるいはまた、図５における低消費電力駆動回路４２と駆動選択手段４３を省略して、ＦＳＣ駆動だけを行うようにしてもよい。
【００４１】
〔第２の実施形態：図７〕
次に、この発明による液晶表示装置の第２の実施形態を説明する。図７はその構成を示す図１と同様な分解斜視図である。
【００４２】
この液晶表示装置１０Ａは、図１に示した液晶表示装置１０の液晶表示パネル１１上に容量センサシート１９を積層している。また、照明装置１６に代えて、導光シート１２と線状光源１８とからなる照明装置１６Ａを配設している。
【００４３】
容量センサシート１９は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）からなる透明な絶縁性のＰＥＴシートの下面にＩＴＯからなる多数の電極を配列形成し、指がそのＰＥＴシートの表面に接触したときの電極間の容量変化によって接触位置を検出することができる。
【００４４】
線状光源１８は、導光シート１２と略同じ厚さで導光シート１２の一側面の長さと略同じ長さを有するプリズム片１７の一方の長側面である射出面１８ａを導光シート１２の一側面に対向させて平行に配置し、そのプリズム片１７の短側面１８ｂ、１８ｃに対向させて一対の３色ＬＥＤであるＬＥＤ素子１４，１５を配置している。
【００４５】
そして、ＬＥＤ素子１４，１５の発光による赤、緑、青のいずれかの光がプリズム片１７に各短側面１８ｂ、１８ｃから入射し、射出面１８ａと反対側の長側面１８ｄに形成された反射型プリズムで反射しながら均一化して射出面１８ａの全面から均一に射出し、導光シート１２に一側面から入射して、そこで拡散反射されて導光シート１２の上面から液晶表示パネル１１の全面を略均一に照明する。
【００４６】
この第２の実施形態の液晶表示装置１０Ａの駆動回路も、図５に示した駆動回路と同様であり、そのＦＳＣ駆動及び低消費電力駆動も同様である。なお、容量センサシート１９の各電極の容量変化によってタッチ位置を検知するタッチ検知回路を設ける。例えば、タッチ検出回路は容量センサーシートの各電極を走査し、各電極の容量値を計測する。この計測値からタッチ位置の座標を求める。これらの電極の微小な容量に対し、基準電圧までに達する時間（パルス数）を測る方法や、電極の容量を使った発振器の発振周波数を測る方法が知られている。
【００４７】
この実施形態の液晶表示装置１０Ａは、容量センサシート１９を設けたことによって、その表面をなぞったり軽く触れたりしたときの情報を容量センサシート１９で取り込んで、液晶表示パネル１１の表示状態やこの液晶表示装置１０Ａを搭載した装置の機能などを制御することができる。
また、強く押したときには前述した第１の実施形態の液晶表示装置１０と同様に、その情報をスイッチシート１３で取り込んで、液晶表示パネル１１の表示状態やこの液晶表示装置１０Ａを搭載した装置の機能などを制御することができる。その場合、通常は容量センサシート１９からの情報は無効にする。
【００４８】
さらに、照明装置１６Ａの光源として線状光源１８を使用したことによって、小型化と照明光の均一化を図ることができる。すなわち図１に示した第１の実施形態では、点光源であるＬＥＤ素子１４、１５を導光シート１２の側面に対向して直接取り付けるので、ＬＥＤ素子の発光を取付け辺に沿って平面的に拡散させて表示領域を均一に照明するための領域がＬＥＤ素子１４、１５と表示領域の間に必要となる。これに対し図７に示した第２の実施形態では、線状光源１８から導光シート１２に向かって出射する光が予め均一化されているので、前述の拡散させる領域が不要となり、表示装置の小型化につながる。
【００４９】
〔種々の変更例〕
なお、照明装置は図１に示した第１の実施形態と同様な照明装置１６のままにして、液晶表示パネル１１上に容量センサシート１９を積層して設けるようにしたり、照明装置だけを図７に示した導光シート１２と線状光源１８とからなる照明装置１６Ａに変更して、容量センサシート１９を設けないようにしてもよい。
【００５０】
また、いずれの実施形態においても、照明装置の導光シート１２を液晶表示パネル１１の背面（下面）側に配置してバックライトとしており、この方が液晶表示パネル１１に対する均一な面照明が容易であるが、液晶表示パネル１１の前面（上面）側に照明装置の導光シート１２を配置してフロントライトにすることも可能である。
【００５１】
その場合には、光源の発光によって側面から入射する光を下方に拡散反射させる必要がある。例えば導光シート１２の上面側に、反射型プリズムを形成する。このとき液晶表示パネル１１の背面（下面）側に反射層又は反射シートを設けておく。
さらに、バックライトの場合には、液晶表示パネル１１の図２及び図３に示した下側の基板２４を照明装置の導光シート１２に兼用することも可能である。また、フロントライトの場合には、液晶表示パネル１１の上側の基板２３を照明装置の導光シート１２に兼用することも可能である。
【００５２】
〔第３の実施形態：図８、図９〕
次に、この発明による液晶表示装置の第３の実施形態を説明する。図８はその構成を示す図７と同様な分解斜視図、図９はその液晶表示パネルの一部を拡大して示す模式的断面図である。
【００５３】
図８に示す液晶表示装置１０Ｂは、図７に示した液晶表示装置１０Ａにおける液晶表示パネル１１に代えて、高分子分散型の液晶表示パネル５０を用いたものである。この例では、液晶表示パネル５０の下基板を照明装置１６Ｂの導光シートに兼用するので、図７における導光シート１２を設けていない。その他の構成は、図７によって説明した第２の実施形態と同様であり、光源に線状光源１８を使用し、液晶表示パネル５０上に容量センサシート１９を積層している。
【００５４】
その液晶表示パネル５０は図９に示すように、２枚の可撓性を有する基板５１，５２の周縁部をシール材５３で張り合わせ、その間に高分子分散型液晶層５５を挟持している。可撓性を有する基板５１，５２は、例えばポリカーボネート、ＰＥＴ、ＰＥＳ等のフレキシブルで透明なプラスチックフィルム（厚さは例えば１００μｍ程度）である。その２枚の基板５１，５２の対向する内面には、ＩＴＯ等による膜厚が３０ｎｍ程度の透明電極５６，５７が形成されている。その電極５６，５７は、互いに直交するストライプ状電極か、あるいは全面電極とセグメント電極又はドットマトリクス電極による画素電極として形成されているが、図９では簡略化して、いずれも一体の電極膜のように示している。
【００５５】
高分子分散型液晶は、しばしば高分子領域と液晶領域の混合の仕方で分類される。本実施形態で用いた高分子分散型液晶層５５は、スポンジ状あるいはネットワーク状の高分子材料の中に液晶を分散させた固形の高分子分散型液晶薄膜（厚さ５〜１５μｍ程度）である。その高分子分散型液晶層５５を挟む電極５６，５７間に電圧を印加しないときは、高分子材料と液晶の屈折率が異なるため光を散乱して不透明になっており、適当な大きさの電圧を印加すると、高分子材料と液晶の屈折率が略同じになるため透明になる。
【００５６】
この高分子分散型液晶層５５は、シール材５３で所定の間隔を保って接着して張り合わせた基板５１，５２間に、シール材５３の図示していない注入口から、紫外線硬化性樹脂液（例えばアクリル系樹脂液）と光重合開始剤と液晶（ネマチック液晶等）との混合液を注入して注入口を封止した後、外部から紫外線を照射して作成される。紫外線の照射によって、樹脂のみが重合反応を起こしてポリマネットワークを形成し、液晶は相分離してそのポリマネットワーク内に分散する。この状態では、紫外線硬化性樹脂によるポリマネットワークは各基板５１，５２の内面（電極５６，５７の表面も含む）に固着している。
【００５７】
そこで、この液晶表示パネル５０全体に波状のうねりを加えて、高分子分散型液晶層５５と可撓性樹脂基板５１，５２との間を剥離させ、その間に略均一な微小隙間５８を形成する。このようにすることによって、液晶パネル５０の表示面の同じ部分を多数回局所的にタッチ（加圧）しても圧痕が生じ難くなり、たとえ圧痕が生じても短時間で回復してその圧痕が消失する。
【００５８】
このように、高分子分散型液晶層５５と基板５１，５２との間を剥離させても、高分子分散型液晶層５５の周囲はシール材５３によって位置規制されているので、押圧されたときに平面方向に位置ずれすることはない。
この高分子分散型の液晶表示パネル５０の下側の基板５２の下面に反射層５９を形成する。この反射層５９に代えて、スイッチシート１３の上面に反射層を形成するか、液晶表示パネル５０とスイッチシート１３との間に反射シートを配置してもよい。
【００５９】
そして、液晶表示パネル５０の下側の基板５２の一側面５２ａに対向させて、線状光源１８を配設している。線状光源１８からの複数色のいずれかの光を基板５２に入射して、反射層５９によって上方に反射させながら進行して高分子分散型液晶層５５を照明する。すなわち、この下側の基板５２を照明装置１６Ｂの導光シートに兼用している。
【００６０】
高分子分散型液晶層５５は、上述した紫外線硬化型のポリマネットワーク中に液晶を分散させたものに限らず、他の種類のものでもよい。たとえば、一方の基板に高分子分散型液晶材料を塗布して乾燥固化した後、他方の基板を重ねてラミネートすることによって、高分子分散型液晶層を形成することもできる。
【００６１】
この実施形態によれば、液晶表示パネル５０の表示面の同じ部分を多数回局所的にタッチしても圧痕が生じ難く、たとえ圧痕が生じても短時間で回復してその圧痕が消失するので、長期に亘って見やすい画面を維持できる。また、照明装置の導光シートを省略できるので、コスト低減と小型化に有効である。その他の作用効果は第２の実施形態と同じである。
【００６２】
この第３の実施形態の液晶表示装置１０Ｂの駆動回路も、図５に示した駆動回路と同様であり、それに容量センサシート１９の各電極の容量変化によってタッチ位置を検知するタッチ検知回路を設ければよい。
なお、容量センサシート１９を省略してもよいし、光源として線状光源１８に代えて、第１の実施形態と同様に赤、緑、青の３色を発光するＬＥＤ素子１４、１５を使用してもよい。
【００６３】
また、液晶表示パネル５０の上側の基板５１を照明装置１６Ｂの導光シートに兼用して、高分子分散型液晶層５５を前面側から照明するフロントライトにすることもできる。上下の基板５１、５２に同時に光を入射させても良い。
上述した各実施形態に記載した基板の厚さや電極の膜厚などの数値は一例を示したものであり、用途や全体のサイズその他の条件などによって適宜変更し得ることは勿論である。
【００６４】
〔携帯電話機への搭載例〕
次に、この発明による液晶表示装置を携帯電話機への搭載例を説明する。図１０は、この発明による液晶表示装置を搭載した携帯電話機をメインデスプレイ部を開いた状態で示す斜視図である。
【００６５】
この携帯電話機６０は本体部６１とメインデスプレイ部６２とが開閉可能に連結され、メインデスプレイ部６２にはカラー液晶表示パネルによるメインデスプレイ６３が設けられている。本体部の上面には、キーパッドとしてこの発明による液晶表示装置１０（上述したいずれの実施形態のものでもよいが代表して１０とする）が搭載されている。
【００６６】
この液晶表示装置１０の液晶表示パネルには、初期状態では通常の携帯電話機のキーパッドの各キーと同じテンキーや各種機能選択キー等の各キーが表示さており、その各キー表示領域をタッチすることによってダイヤル入力や機能選択などを行うことができる。また、機能選択に応じてキー表示を変化させることもでき、次に操作可能なキーのみの表示色を変えることもできる。
【００６７】
さらに、入力モードにより、入力可能なキーのみを特定の色で表示したり、メインパネルのキーの表示色とキーパッドのキーの表示色を関連させたり、ユーザがキーの色を自由に設定することもでき、ファッション性や操作性が向上する。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
この発明による液晶表示装置は、小型化及び軽量化が容易で全体を自由に曲げることができ、キー領域等の表示を光の減衰や反射がなく明瞭に行え、且つその各キーの情況を表示色を種々に変化させて示すことが可能である。
そのため、携帯電話機や携帯端末などの各種携帯型電子機器のキーパットとして最適であり、その他の各種機器のオペレーションパネルにも適用でき、曲面形状のオペレーションパネルなどを実現することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】この発明による液晶表示装置の第１の実施形態の構成を示す分解斜視図である。
【図２】同じくその液晶表示装置の一部を拡大して示す模式的断面図である。
【図３】その液晶層付近の一部分をさらに拡大して示す模式的断面図である。
【図４】同じくその液晶表示装置のスイッチ領域の一例を示す平面図である。
【図５】同じくその液晶表示装置の駆動回路の一例を示すブロック図である。
【図６】その駆動回路による駆動波形の一例を示すタイミングチャートである。
【図７】この発明による液晶表示装置の第２の実施形態の構成を示す分解斜視図である。
【図８】この発明による液晶表示装置の第３の実施形態の構成を示す図７と同様な分解斜視図である。
【図９】同じくその液晶表示パネルの一部を拡大して示す模式的断面図である。
【図１０】この発明による液晶表示装置を搭載した携帯電話機をメインデスプレイ部を開いた状態で示す斜視図である。
【符号の説明】
【００７０】
１０，１０Ａ，１０Ｂ：液晶表示装置 １１：可撓性を有する液晶表示パネル
１２：導光シート １３：スイッチシート １４，１５：ＬＥＤ素子
１６：照明装置 １７：反射型プリズム片 １８：線状光源
２０：指 ２１，２５：偏光板 ２２：位相差板
２３，２４：液晶表示パネルの基板
２６，２７：スイッチシートの基板 ２８，２９：スイッチシートの電極
３１，３２，３３：画素
４１：ＦＳＣ駆動回路 ４２：低消費電力駆動回路
４３：駆動選択手段 ４４：スイッチ検知回路
５１，５２：可撓性を有する基板 ５３：シール材
５５：高分子分散型液晶層 ５６，５７：透明電極
５８：微小隙間 ５９：反射層 ６０：携帯電話機 ６１：本体部
６２：メインデスプレイ部 ６３：：メインデスプレイ
２０１：透明電極（コモン電極） ２０５：透明電極（セグメント電極）
２０２，２０４：配向膜 ２０３：液晶層
Ｃ２０１Ａ，Ｃ２０１Ｂ…コモン電極の駆動信号
Ｓ２０５Ｒ，Ｓ２０５Ｇ，Ｓ２０５Ｂ…ＦＳＣ駆動時のセグメント電極の駆動信号
Ｓ２０５ＯＮ，Ｓ２０５ＯＦ…低消費電力駆動時のセグメント電極の駆動信号、ＲＬＥＤ，ＧＬＥＤ，ＢＬＥＤ…ＬＥＤ素子の制御信号
【技術分野】
【０００１】
この発明は、可撓性を有する液晶表示パネルと押圧を感知するスイッチシートとが積層された液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、表示体上に表示されたスイッチ（操作ボタン）領域に接触や押圧されるタッチ入力によって、それに応じた様々な機能やサービスを提供する装置が広く知られている。例えば、カラー液晶表示パネルの上に、接触位置を透明電極の抵抗値から特定する抵抗検知型のタッチパネルを積層し、操作方法や動作情況の説明とともに様々なタッチ入力用スイッチを表示する装置がある。
【０００３】
一方、抵抗検知型のタッチパネルはある程度の押圧が必要となるため、表示体がこの圧力を嫌う場合には光学方式のタッチパネルが使われることがある。
例えば特許文献１には、フィールドシーケンシャルカラー駆動でカラー表示を行う液晶表示パネル上に、光学方式のタッチパネルを備えた装置が開示されている。この光学方式のタッチパネルは、導光板と、導光板の側面に概ね垂直に光を入射させる光源と、この側面に対向する側面に配置された受光素子アレイからなる。
【０００４】
このタッチパネルでは、先端の屈折率が導光板の屈折率よりも大きいペンが導光板表面に接触されると、全反射を繰り返しながら受光素子に向かって導光板内を進行していた光が接触点においてペン先に吸収される。これにより特定の受光素子では到達する光量が減衰するため、その情報からペン先の位置情報が得られる。特許文献１では、ＦＳＣ駆動方式の液晶表示パネルと組み合わせたことによって、ペン先の接触するべき位置を精密に表示できる旨が記載されている。
【０００５】
ところで、操作情況に応じて表示されているスイッチの色を変化させるという使い方は、前述のようなカラー液晶表示パネルとタッチパネルの組合せで実現できる。しかし、デジタルカメラや携帯電話機など携帯型の電子機器には、屋外での使用や薄型化など様々な制約が加わるので工夫が必要となる。
【０００６】
例えば特許文献２に開示された装置のスイッチ部は、液晶表示パネルと透光性ＬＥＤ及びタッチパネルの積層体となっている。平面的に見れば、液晶パネルに表示されたスイッチ領域に、発光色の異なる複数の透光性ＬＥＤが存在している。スイッチ領域を押すと、タッチパネルが押圧位置を検知し、透光性ＬＥＤが点滅したり発光色を変化させたりして、様々な情報を操作者に知らせる。この装置は、透明ＬＥＤの明るい発光でスイッチの情況を示せるので太陽光下でも視認性が良いという特徴がある。
【０００７】
これまで示した例は、いずれも液晶表示パネルの上に透明なタッチパネルを積層している。この構造では、タッチパネル透過時の光の減衰やタッチパネル表面の反射が避けられない。この対策として、プラスチックなど可撓性のある基板からなる液晶表示素子の下にスイッチシートを設けたものもある。この場合、スイッチシートは不透明でよくなる。
【０００８】
例えば特許文献３には、スイッチアレイと、エレクトロルミネッセンスを使った照明シートと、可撓性液晶表示パネルとを積層した装置が開示されている。
この装置は、可撓性液晶表示パネルに示されたスイッチ領域を指で押すと、その部分の可撓性液晶表示パネルと照明シートが変形し、最下層のスイッチアレイのスイッチを押し、そのスイッチが導通する。なおこの装置ではスイッチ領域の表示内容はプログラマブルとなっており、装置の動作情況・機能に応じて表示内容が変わるこことが特徴となっていた。
【０００９】
【特許文献１】特開２０００−２５９３４７号公報
【特許文献２】特開２００６−２４４２９２号公報
【特許文献３】特開昭６３−１３２３２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献３に開示されている装置は、照明シートとしてエレクトロルミネッセンスを使っているので単色表示しかできなかった。このためスイッチの機能や情況に応じて色も変えたいという要求を満足させるものではなかった。
【００１１】
この発明は、上述したような従来のタッチ入力用装置が有する種々の問題に鑑みてなされたものであり、液晶表示パネルによるキー領域等の表示を光の減衰や反射がなく明瞭に行えるようにし、且つ液晶表示パネルに積層されたスイッチを押圧したとき、そのスイッチの情況をその表示色を種々に変化させて示すことが可能な液晶表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この発明は上記の目的を達成するため、可撓性を有する２枚の基板間に液晶層を挟持した液晶表示パネルと、その液晶表示パネルを複数色の光で照明可能な照明装置と、押圧を感知するスイッチシートとを有する液晶表示装置を、次のように構成したものである。
【００１３】
上記照明装置は、液晶表示パネルの背面側又は前面側に上記導光シートが配置された可撓性を有する導光シートを有し、上記スイッチシートと、導光シート及び液晶表示パネルとが積層され、上記液晶表示パネルの前面側から上記スイッチシートを局部的に押圧可能に構成する。
さらに、上記照明装置に複数色の光のうち所定の色の光だけを用いる照明期間を各色毎に順次繰り返させ、その各色毎の照明期間と同期して上記液晶表示パネルにその色に応じた表示をさせるフィールドシーケンシャルカラー（ＦＳＣ）駆動回路を備える。
【００１４】
上記導光シートは、上記スイッチシートと液晶表示パネルの間に配置されているとよい。あるいは、上記液晶表示パネルの基板を上記導光シートと兼用することもできる。
また、上記液晶表示パネル上に容量センサシートを積層して設けてもよい。
【００１５】
上記照明装置は、赤、緑、青の３色を発光するＬＥＤ素子を光源として備え、そのＬＥＤ素子から出射された光が上記導光シートの側面に入射するようにするのが好ましい。
あるいは、上記照明装置は、赤、緑、青の３色を発光する線状光源を備え、その線状光源から出射された光が上記導光シートの側面に入射するようにするとなおよい。
【００１６】
上記導光シートとスイッチシートとの間に反射層を設けるのが望ましい。
そして、上記照明装置による照明を停止し、上記液晶表示パネルを外光により反射表示モードで表示させる低消費電力駆動回路を備えるとよい。
また、上記液晶表示パネルを上記低消費電力駆動回路で駆動するときには、上記フィールドシーケンシャルカラー（ＦＳＣ）駆動回路で駆動するときよりも駆動周波数を低くするのが好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
この発明による液晶表示装置は、小型化及び軽量化が容易で全体を自由に曲げることができ、キー領域等の表示を光の減衰や反射がなく明瞭に行え、且つその各キーの情況を表示色を種々に変化させて示すことが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図１から図４を参照しながら、この発明の好適な実施形態について詳細に説明する。
【００１９】
〔第１の実施形態：図１〜図６〕
図１は、この発明による液晶表示装置の第１の実施形態の構成を示す分解斜視図である。図２はその液晶表示装置の一部を拡大して示す模式的断面図、図３はその液晶層付近の一部分をさらに拡大して示す模式的断面図である。図４は、同じくその液晶表示装置のスイッチ領域の一例を示す平面図である。図５はこの発明による液晶表示装置の駆動回路の一例を示すブロック図、図６はその駆動波形の一例を示す図である。なお、これらの図面の説明において、同一または対応する部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００２０】
図１に示す液晶表示装置１０は、スイッチシート１３と可撓性を有する液晶表示パネル１１とが照明装置１６の導光シート１２を挟んで積層されており、可撓性を有する液晶表示パネル１１の外面からスイッチシート１３を局部的に押圧可能である。そのスイッチシート１３には、押圧を感知する多数のスイッチ（図示せず）が配置されている。
【００２１】
照明装置１６は、液晶表示パネル１１を複数色の光で照明可能な照明装置であり、可撓性（柔軟性）を有する導光シート１２と、その導光シート１２の光出射方向（積層方向）と略直交する２側面にそれぞれ対向して配置された光源としてのＬＥＤ素子１４、１５とを有している。そして、ＬＥＤ素子１４、１５から出射した光は、導光シート１２の側面（図中の矢印で示した方向）から導光シート１２に入射する。各ＬＥＤ素子１４、１５は、三色ＬＥＤとも呼ばれ、制御信号によって赤、緑、青の発光を独立して制御できる。
【００２２】
図２及び図３によって、この液晶表示装置１０を構成する各部材の積層構造をさらに詳しく説明する。
液晶表示パネル１１は、可撓性を有する２枚の基板である下側の基板２４と上側の基板２３との間に液晶層を挟持した可撓性を有する液晶表示パネルであり、さらに下側の基板２４の下側に偏光板２５を、上側の基板２３の上側に位相差板２２と偏光板２１を積層している。これらの偏光板２１、２５と位相差板２２は厚みが約１００μｍである。
【００２３】
この液晶表示パネル１１の液晶層付近を図３にさらに詳細に示す。下側の基板２４と上側の基板２３とシール（図示せず）とで形成された空間に液晶が注入されて液晶層２０３を形成している。上下の基板２３、２４の対向する各内面にはそれぞれ透明電極２０１、２０５が形成され、その上に配向膜２０２、２０４が形成されている。また液晶層２０３の厚さを一定に保つため、ホトリソグラフィ法によって基板２３又は２４に固定されたスペーサ２０６が形成されている。
【００２４】
上下の基板２３、２４は厚みが約１００μｍのポリカーボネート等の透明な可撓性樹脂からなっている。透明電極２０１、２０５は酸化インジウム錫（ＩＴＯ）からなり、厚さを約０．０３μｍと薄くして屈曲性を確保している。配向膜２０２、２０４はポリイミドで、厚さが約０．０５μｍである。この透明電極２０１、２０５は、ドットマトリクス状、直交するストライブ状、あるいはセグメント状などに多数形成され、一方の透明電極は共通の全面電極（コモン電極）にすることもできる。
【００２５】
液晶層２０３は、ツイスト角が２４０°のネマチック液晶で、一般にスーパーツイステッドネマチック（ＳＴＮ）液晶と呼ばれ、スタティック駆動時のスイッチング速度の速いことが知られている。層の厚さは約４μｍである。
【００２６】
図２に戻って、照明装置１６の導光シート１２は、厚さが約１００μｍのシリコンゴムであり、スイッチシート１３側の面に反射層がコーティングしてある。
スイッチシート１３は、比較的硬質なベース基板２７と柔軟な上部基板２６と、これら上下の基板２６、２７の対向する面にそれぞれ接着している複数の電極２８、２９とから構成されている。
【００２７】
そして、図２に示すように、この液晶表示装置１０の可撓性を有する液晶表示パネル１１の外面から指２０などで電極２８、２９に対応する部分が押されると、その部分の液晶表示パネル１１、導光シート１２、及びスイッチシート１３の上部基板２６が局部的に撓んで下降し、上下の電極２８、２９が接触してONになる。押圧されないときは上下の電極２８、２９が離れた状態（ＯＦＦ）になっている。
【００２８】
図４において、液晶表示パネル１１の透明電極２０１、２０５が平面的に重なる領域（以下「画素」と称する）と、スイッチシート１３のスイッチ用の電極２８、２９との平面的な関係を説明する。
この例では、スイッチ用の電極２８、２９の領域内には、３個の画素３１、３２、３３がある。液晶表示パネル１１の操作モードによってこれらの画素３１、３２、３３のうち一つが選択的に点灯する（表示される）。透明電極２０１をコモン電極、透明電極２０５をセグメント電極とすれば、スイッチ用の電極２８、２９が存在する領域内に、透明電極２０１が１個、透明電極２０５が３個あることになる。
【００２９】
図５にこの液晶表示装置の駆動回路の一例を示す。この駆動回路はＦＳＣ駆動回路４１と低消費電力駆動回路４２と、そのいずれかを選択して動作させる駆動選択手段４３とによって構成されている。４４はスイッチシート１３に配置された各スイッチのＯＮ／ＯＦＦ状態をスキャン動作等によって検出するスイッチ検出回路である。駆動選択手段４３は、外部スイッチの操作又はこの液晶表示装置１０のスイッチシート１３の電極によるスイッチの一つを使用して選択動作を行うようにすることができる。
【００３０】
ＦＳＣ駆動回路４１は、ＬＥＤ素子１４、１５の赤、緑、青の各色を別々に所定の周期で順次繰り返し発光させて照明装置１６に液晶表示パネル１１を照明させ、その各色毎の照明期間と同期して、表示色に対応する画像データに応じて液晶表示パネル１１の各画素の液晶に駆動電圧を印加してカラー表示を行う回路である。この駆動をフィールドシーケンシャルカラー（Field Sequential Color：FSC）駆動という。
【００３１】
低消費電力駆動回路４２は、照明装置１６の発光を停止するかもしくは１色のみを発光させ、上記ＦＳＣ駆動の所定の周期より長い周期で、液晶表示パネル１１の各画素の液晶に画像データに応じて駆動電圧を印加して白黒表示又はモノカラー表示を行う回路である。この駆動を低消費電力駆動という。
【００３２】
次に、図６によってＦＳＣ駆動回路４１によるＦＳＣ駆動（ＦＳＣモード）と、低消費電力駆動回路４２による低消費電力駆動（低消費電力モード）を説明する。
ＦＳＣ駆動では１フィールドが赤、緑、青のサブフィールド期間ｔＲ、ｔＧ、ｔＢから構成される。図６は２フィールド期間を示しており、前述のように透明電極２０１をコモン電極、透明電極２０５をセグメント電極とした場合の例を示す。透明電極２０１には、ＦＳＣ駆動時には駆動信号Ｃ２０１Ａ、低消費電力モード時には駆動信号Ｃ２０１Ｂを印加する。なお透明電極２０１、２０５に印加する駆動信号の振幅は１０Ｖであり、フィールド周波数は７０Hzである。
【００３３】
まずＦＳＣ駆動の場合を説明する。駆動信号Ｃ２０１Ａはサブフィールド期間毎に反転する。画素を赤のサブフィールド期間ｔＲだけ透過状態にし、緑と青のサブフィールド期間ｔＧ、ｔＢを非透過状態にするには、透明電極２０５に駆動信号Ｓ２０５Ｒを印加する。この駆動信号Ｓ２０５Ｒは、赤のサブフィールド期間ｔＲだけ駆動信号Ｃ２０１Ａと逆極性になって、透明電極２０１と透明電極２０５の間に所定の電圧を印加する。
【００３４】
同様に緑のサブフィールド期間ｔＧだけを透過状態にするには、透明電極２０５に駆動信号Ｓ２０５Ｇを印加する。この駆動信号Ｓ２０５Ｇは、緑のサブフィールド期間ｔＧだけ駆動信号Ｃ２０１Ａと逆極性になって、透明電極２０１と透明電極２０５の間に所定の電圧を印加する。
【００３５】
青のサブフィールド期間ｔＢだけを透過状態にするには、透明電極２０５に駆動信号Ｓ２０５Ｂを印加する。この駆動信号Ｓ２０５Ｂは、青のサブフィールド期間ｔＢだけ駆動信号Ｃ２０１Ａと逆極性になって、透明電極２０１と透明電極２０５の間に所定の電圧を印加する。
照明装置１６のＬＥＤ素子１４、１５は、制御信号ＲＬＥＤがハイレベルの時に赤色発光となる。同様に制御信号ＧＬＥＤ、ＢＬＥＤがハイレベルの時にそれぞれ緑色発光、青色発光となる。
【００３６】
透明電極２０５に駆動信号Ｓ２０５Ｒを印加すれば、サブフィールド期間ｔＲだけ透過状態にあり、このときＬＥＤ素子１４、１５が赤の発光を行っているので、画素は赤く見える。なお混色を防ぎ色純度を上げるため、発光を開始するタイミングをサブフィールド期間ｔＲの開始より液晶の応答時間分だけ遅らせる。他の色によって画素を表示する場合も同様である。一般にＦＣＳ駆動は、セグメント電極側の駆動波形を工夫し、例えばパルス幅変調すればフルカラー表示できることが知られている。
【００３７】
次に、低消費電力駆動の場合について説明する。低消費電力駆動では図６の下部に示すように、透明電極２０１に駆動信号Ｃ２０１Ｂを印加する。画素を透過状態にするには、透明電極２０５に駆動信号Ｃ２０１Ｂと逆極性の駆動信号Ｓ２０５ＯＮを印加する。画素を非透過状態にするには、駆動信号Ｃ２０１Ｂと同極性の駆動信号Ｓ２０５ＯＦを印加する。
【００３８】
低消費電力駆動では、外光を利用できる場合には照明装置１６のＬＥＤ素子１４、１５を点灯させない。また、液晶表示パネル１１の駆動周波数を下げることによってさらに低消費電力化が達成される。同時に駆動信号振幅をＦＳＣ駆動時の１／３に低減できるため低消費電力化が促進される。導光シート１２の裏面に反射層がコーティングしてあるので、低消費電力駆動のときには導光シート１２が反射板として働き、画素が透過状態では鏡面反射、非透過状態では黒となる。すなわち、液晶表示パネル１１は外光による反射表示モードになる。このようにすれば、キー入力可能な状態で低消費電力化を図れる。
【００３９】
しかし、外光が充分でない暗い環境で使用する場合などには、照明装置１６のＬＥＤ素子１４、１５に１色のみを発光させ、液晶表示パネル１１の各画素の液晶に、ＦＳＣ駆動に比べてその所定の周期より長い周期で且つ振幅を小さくした駆動電圧を印加して、モノカラー表示を行うこともできる。
【００４０】
なお、反射層をスイッチシート１３の上面に形成したり、スイッチシート１３と導光シート１２との間に反射シートを介在させて反射層としてもよい。
あるいはまた、図５における低消費電力駆動回路４２と駆動選択手段４３を省略して、ＦＳＣ駆動だけを行うようにしてもよい。
【００４１】
〔第２の実施形態：図７〕
次に、この発明による液晶表示装置の第２の実施形態を説明する。図７はその構成を示す図１と同様な分解斜視図である。
【００４２】
この液晶表示装置１０Ａは、図１に示した液晶表示装置１０の液晶表示パネル１１上に容量センサシート１９を積層している。また、照明装置１６に代えて、導光シート１２と線状光源１８とからなる照明装置１６Ａを配設している。
【００４３】
容量センサシート１９は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）からなる透明な絶縁性のＰＥＴシートの下面にＩＴＯからなる多数の電極を配列形成し、指がそのＰＥＴシートの表面に接触したときの電極間の容量変化によって接触位置を検出することができる。
【００４４】
線状光源１８は、導光シート１２と略同じ厚さで導光シート１２の一側面の長さと略同じ長さを有するプリズム片１７の一方の長側面である射出面１８ａを導光シート１２の一側面に対向させて平行に配置し、そのプリズム片１７の短側面１８ｂ、１８ｃに対向させて一対の３色ＬＥＤであるＬＥＤ素子１４，１５を配置している。
【００４５】
そして、ＬＥＤ素子１４，１５の発光による赤、緑、青のいずれかの光がプリズム片１７に各短側面１８ｂ、１８ｃから入射し、射出面１８ａと反対側の長側面１８ｄに形成された反射型プリズムで反射しながら均一化して射出面１８ａの全面から均一に射出し、導光シート１２に一側面から入射して、そこで拡散反射されて導光シート１２の上面から液晶表示パネル１１の全面を略均一に照明する。
【００４６】
この第２の実施形態の液晶表示装置１０Ａの駆動回路も、図５に示した駆動回路と同様であり、そのＦＳＣ駆動及び低消費電力駆動も同様である。なお、容量センサシート１９の各電極の容量変化によってタッチ位置を検知するタッチ検知回路を設ける。例えば、タッチ検出回路は容量センサーシートの各電極を走査し、各電極の容量値を計測する。この計測値からタッチ位置の座標を求める。これらの電極の微小な容量に対し、基準電圧までに達する時間（パルス数）を測る方法や、電極の容量を使った発振器の発振周波数を測る方法が知られている。
【００４７】
この実施形態の液晶表示装置１０Ａは、容量センサシート１９を設けたことによって、その表面をなぞったり軽く触れたりしたときの情報を容量センサシート１９で取り込んで、液晶表示パネル１１の表示状態やこの液晶表示装置１０Ａを搭載した装置の機能などを制御することができる。
また、強く押したときには前述した第１の実施形態の液晶表示装置１０と同様に、その情報をスイッチシート１３で取り込んで、液晶表示パネル１１の表示状態やこの液晶表示装置１０Ａを搭載した装置の機能などを制御することができる。その場合、通常は容量センサシート１９からの情報は無効にする。
【００４８】
さらに、照明装置１６Ａの光源として線状光源１８を使用したことによって、小型化と照明光の均一化を図ることができる。すなわち図１に示した第１の実施形態では、点光源であるＬＥＤ素子１４、１５を導光シート１２の側面に対向して直接取り付けるので、ＬＥＤ素子の発光を取付け辺に沿って平面的に拡散させて表示領域を均一に照明するための領域がＬＥＤ素子１４、１５と表示領域の間に必要となる。これに対し図７に示した第２の実施形態では、線状光源１８から導光シート１２に向かって出射する光が予め均一化されているので、前述の拡散させる領域が不要となり、表示装置の小型化につながる。
【００４９】
〔種々の変更例〕
なお、照明装置は図１に示した第１の実施形態と同様な照明装置１６のままにして、液晶表示パネル１１上に容量センサシート１９を積層して設けるようにしたり、照明装置だけを図７に示した導光シート１２と線状光源１８とからなる照明装置１６Ａに変更して、容量センサシート１９を設けないようにしてもよい。
【００５０】
また、いずれの実施形態においても、照明装置の導光シート１２を液晶表示パネル１１の背面（下面）側に配置してバックライトとしており、この方が液晶表示パネル１１に対する均一な面照明が容易であるが、液晶表示パネル１１の前面（上面）側に照明装置の導光シート１２を配置してフロントライトにすることも可能である。
【００５１】
その場合には、光源の発光によって側面から入射する光を下方に拡散反射させる必要がある。例えば導光シート１２の上面側に、反射型プリズムを形成する。このとき液晶表示パネル１１の背面（下面）側に反射層又は反射シートを設けておく。
さらに、バックライトの場合には、液晶表示パネル１１の図２及び図３に示した下側の基板２４を照明装置の導光シート１２に兼用することも可能である。また、フロントライトの場合には、液晶表示パネル１１の上側の基板２３を照明装置の導光シート１２に兼用することも可能である。
【００５２】
〔第３の実施形態：図８、図９〕
次に、この発明による液晶表示装置の第３の実施形態を説明する。図８はその構成を示す図７と同様な分解斜視図、図９はその液晶表示パネルの一部を拡大して示す模式的断面図である。
【００５３】
図８に示す液晶表示装置１０Ｂは、図７に示した液晶表示装置１０Ａにおける液晶表示パネル１１に代えて、高分子分散型の液晶表示パネル５０を用いたものである。この例では、液晶表示パネル５０の下基板を照明装置１６Ｂの導光シートに兼用するので、図７における導光シート１２を設けていない。その他の構成は、図７によって説明した第２の実施形態と同様であり、光源に線状光源１８を使用し、液晶表示パネル５０上に容量センサシート１９を積層している。
【００５４】
その液晶表示パネル５０は図９に示すように、２枚の可撓性を有する基板５１，５２の周縁部をシール材５３で張り合わせ、その間に高分子分散型液晶層５５を挟持している。可撓性を有する基板５１，５２は、例えばポリカーボネート、ＰＥＴ、ＰＥＳ等のフレキシブルで透明なプラスチックフィルム（厚さは例えば１００μｍ程度）である。その２枚の基板５１，５２の対向する内面には、ＩＴＯ等による膜厚が３０ｎｍ程度の透明電極５６，５７が形成されている。その電極５６，５７は、互いに直交するストライプ状電極か、あるいは全面電極とセグメント電極又はドットマトリクス電極による画素電極として形成されているが、図９では簡略化して、いずれも一体の電極膜のように示している。
【００５５】
高分子分散型液晶は、しばしば高分子領域と液晶領域の混合の仕方で分類される。本実施形態で用いた高分子分散型液晶層５５は、スポンジ状あるいはネットワーク状の高分子材料の中に液晶を分散させた固形の高分子分散型液晶薄膜（厚さ５〜１５μｍ程度）である。その高分子分散型液晶層５５を挟む電極５６，５７間に電圧を印加しないときは、高分子材料と液晶の屈折率が異なるため光を散乱して不透明になっており、適当な大きさの電圧を印加すると、高分子材料と液晶の屈折率が略同じになるため透明になる。
【００５６】
この高分子分散型液晶層５５は、シール材５３で所定の間隔を保って接着して張り合わせた基板５１，５２間に、シール材５３の図示していない注入口から、紫外線硬化性樹脂液（例えばアクリル系樹脂液）と光重合開始剤と液晶（ネマチック液晶等）との混合液を注入して注入口を封止した後、外部から紫外線を照射して作成される。紫外線の照射によって、樹脂のみが重合反応を起こしてポリマネットワークを形成し、液晶は相分離してそのポリマネットワーク内に分散する。この状態では、紫外線硬化性樹脂によるポリマネットワークは各基板５１，５２の内面（電極５６，５７の表面も含む）に固着している。
【００５７】
そこで、この液晶表示パネル５０全体に波状のうねりを加えて、高分子分散型液晶層５５と可撓性樹脂基板５１，５２との間を剥離させ、その間に略均一な微小隙間５８を形成する。このようにすることによって、液晶パネル５０の表示面の同じ部分を多数回局所的にタッチ（加圧）しても圧痕が生じ難くなり、たとえ圧痕が生じても短時間で回復してその圧痕が消失する。
【００５８】
このように、高分子分散型液晶層５５と基板５１，５２との間を剥離させても、高分子分散型液晶層５５の周囲はシール材５３によって位置規制されているので、押圧されたときに平面方向に位置ずれすることはない。
この高分子分散型の液晶表示パネル５０の下側の基板５２の下面に反射層５９を形成する。この反射層５９に代えて、スイッチシート１３の上面に反射層を形成するか、液晶表示パネル５０とスイッチシート１３との間に反射シートを配置してもよい。
【００５９】
そして、液晶表示パネル５０の下側の基板５２の一側面５２ａに対向させて、線状光源１８を配設している。線状光源１８からの複数色のいずれかの光を基板５２に入射して、反射層５９によって上方に反射させながら進行して高分子分散型液晶層５５を照明する。すなわち、この下側の基板５２を照明装置１６Ｂの導光シートに兼用している。
【００６０】
高分子分散型液晶層５５は、上述した紫外線硬化型のポリマネットワーク中に液晶を分散させたものに限らず、他の種類のものでもよい。たとえば、一方の基板に高分子分散型液晶材料を塗布して乾燥固化した後、他方の基板を重ねてラミネートすることによって、高分子分散型液晶層を形成することもできる。
【００６１】
この実施形態によれば、液晶表示パネル５０の表示面の同じ部分を多数回局所的にタッチしても圧痕が生じ難く、たとえ圧痕が生じても短時間で回復してその圧痕が消失するので、長期に亘って見やすい画面を維持できる。また、照明装置の導光シートを省略できるので、コスト低減と小型化に有効である。その他の作用効果は第２の実施形態と同じである。
【００６２】
この第３の実施形態の液晶表示装置１０Ｂの駆動回路も、図５に示した駆動回路と同様であり、それに容量センサシート１９の各電極の容量変化によってタッチ位置を検知するタッチ検知回路を設ければよい。
なお、容量センサシート１９を省略してもよいし、光源として線状光源１８に代えて、第１の実施形態と同様に赤、緑、青の３色を発光するＬＥＤ素子１４、１５を使用してもよい。
【００６３】
また、液晶表示パネル５０の上側の基板５１を照明装置１６Ｂの導光シートに兼用して、高分子分散型液晶層５５を前面側から照明するフロントライトにすることもできる。上下の基板５１、５２に同時に光を入射させても良い。
上述した各実施形態に記載した基板の厚さや電極の膜厚などの数値は一例を示したものであり、用途や全体のサイズその他の条件などによって適宜変更し得ることは勿論である。
【００６４】
〔携帯電話機への搭載例〕
次に、この発明による液晶表示装置を携帯電話機への搭載例を説明する。図１０は、この発明による液晶表示装置を搭載した携帯電話機をメインデスプレイ部を開いた状態で示す斜視図である。
【００６５】
この携帯電話機６０は本体部６１とメインデスプレイ部６２とが開閉可能に連結され、メインデスプレイ部６２にはカラー液晶表示パネルによるメインデスプレイ６３が設けられている。本体部の上面には、キーパッドとしてこの発明による液晶表示装置１０（上述したいずれの実施形態のものでもよいが代表して１０とする）が搭載されている。
【００６６】
この液晶表示装置１０の液晶表示パネルには、初期状態では通常の携帯電話機のキーパッドの各キーと同じテンキーや各種機能選択キー等の各キーが表示さており、その各キー表示領域をタッチすることによってダイヤル入力や機能選択などを行うことができる。また、機能選択に応じてキー表示を変化させることもでき、次に操作可能なキーのみの表示色を変えることもできる。
【００６７】
さらに、入力モードにより、入力可能なキーのみを特定の色で表示したり、メインパネルのキーの表示色とキーパッドのキーの表示色を関連させたり、ユーザがキーの色を自由に設定することもでき、ファッション性や操作性が向上する。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
この発明による液晶表示装置は、小型化及び軽量化が容易で全体を自由に曲げることができ、キー領域等の表示を光の減衰や反射がなく明瞭に行え、且つその各キーの情況を表示色を種々に変化させて示すことが可能である。
そのため、携帯電話機や携帯端末などの各種携帯型電子機器のキーパットとして最適であり、その他の各種機器のオペレーションパネルにも適用でき、曲面形状のオペレーションパネルなどを実現することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】この発明による液晶表示装置の第１の実施形態の構成を示す分解斜視図である。
【図２】同じくその液晶表示装置の一部を拡大して示す模式的断面図である。
【図３】その液晶層付近の一部分をさらに拡大して示す模式的断面図である。
【図４】同じくその液晶表示装置のスイッチ領域の一例を示す平面図である。
【図５】同じくその液晶表示装置の駆動回路の一例を示すブロック図である。
【図６】その駆動回路による駆動波形の一例を示すタイミングチャートである。
【図７】この発明による液晶表示装置の第２の実施形態の構成を示す分解斜視図である。
【図８】この発明による液晶表示装置の第３の実施形態の構成を示す図７と同様な分解斜視図である。
【図９】同じくその液晶表示パネルの一部を拡大して示す模式的断面図である。
【図１０】この発明による液晶表示装置を搭載した携帯電話機をメインデスプレイ部を開いた状態で示す斜視図である。
【符号の説明】
【００７０】
１０，１０Ａ，１０Ｂ：液晶表示装置 １１：可撓性を有する液晶表示パネル
１２：導光シート １３：スイッチシート １４，１５：ＬＥＤ素子
１６：照明装置 １７：反射型プリズム片 １８：線状光源
２０：指 ２１，２５：偏光板 ２２：位相差板
２３，２４：液晶表示パネルの基板
２６，２７：スイッチシートの基板 ２８，２９：スイッチシートの電極
３１，３２，３３：画素
４１：ＦＳＣ駆動回路 ４２：低消費電力駆動回路
４３：駆動選択手段 ４４：スイッチ検知回路
５１，５２：可撓性を有する基板 ５３：シール材
５５：高分子分散型液晶層 ５６，５７：透明電極
５８：微小隙間 ５９：反射層 ６０：携帯電話機 ６１：本体部
６２：メインデスプレイ部 ６３：：メインデスプレイ
２０１：透明電極（コモン電極） ２０５：透明電極（セグメント電極）
２０２，２０４：配向膜 ２０３：液晶層
Ｃ２０１Ａ，Ｃ２０１Ｂ…コモン電極の駆動信号
Ｓ２０５Ｒ，Ｓ２０５Ｇ，Ｓ２０５Ｂ…ＦＳＣ駆動時のセグメント電極の駆動信号
Ｓ２０５ＯＮ，Ｓ２０５ＯＦ…低消費電力駆動時のセグメント電極の駆動信号、ＲＬＥＤ，ＧＬＥＤ，ＢＬＥＤ…ＬＥＤ素子の制御信号
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可撓性を有する２枚の基板間に液晶層を挟持した液晶表示パネルと、該液晶表示パネルを複数色の光で照明可能な照明装置と、押圧を感知するスイッチシートとを有する液晶表示装置において、
前記照明装置は、前記液晶表示パネルの背面側又は前面側に配置された可撓性を有する導光シートを有し、
前記スイッチシートと、前記導光シート及び前記液晶表示パネルとが積層され、前記液晶表示パネルの前面側から前記スイッチシートを局部的に押圧可能であり、
前記照明装置に前記複数の光のうち所定の色の光だけを使う照明期間を各色毎に順次繰り返させ、その各色毎の照明期間と同期して前記液晶表示パネルにその色に応じた表示をさせるフィールドシーケンシャルカラー駆動回路を備えたことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
前記導光シートは、前記スイッチシートと前記液晶表示パネルの間に配置されていることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記液晶表示パネルの基板を前記導光シートと兼用したことを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記液晶表示パネル上に容量センサシートを積層したことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
【請求項５】
前記照明装置は、赤、緑、青の３色を発光するＬＥＤ素子を光源として備え、該ＬＥＤ素子から出射された光が前記導光シートの側面に入射することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
【請求項６】
前記照明装置は、赤、緑、青の３色を発光する線状光源を備え、該線状光源から出射された光が前記導光シートの側面に入射することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
【請求項７】
前記導光シートと前記スイッチシートとの間に反射層を設けたことを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
【請求項８】
前記照明装置による照明を停止し、前記液晶表示パネルを外光により反射表示モードで表示させる低消費電力駆動回路を備えたことを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
【請求項９】
前記液晶表示パネルを前記低消費電力駆動回路で駆動するときには、前記フィールドシーケンシャルカラー駆動回路で駆動するときよりも駆動周波数が低いことを特徴とする請求項８に記載の液晶表示装置。
【請求項１】
可撓性を有する２枚の基板間に液晶層を挟持した液晶表示パネルと、該液晶表示パネルを複数色の光で照明可能な照明装置と、押圧を感知するスイッチシートとを有する液晶表示装置において、
前記照明装置は、前記液晶表示パネルの背面側又は前面側に配置された可撓性を有する導光シートを有し、
前記スイッチシートと、前記導光シート及び前記液晶表示パネルとが積層され、前記液晶表示パネルの前面側から前記スイッチシートを局部的に押圧可能であり、
前記照明装置に前記複数の光のうち所定の色の光だけを使う照明期間を各色毎に順次繰り返させ、その各色毎の照明期間と同期して前記液晶表示パネルにその色に応じた表示をさせるフィールドシーケンシャルカラー駆動回路を備えたことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
前記導光シートは、前記スイッチシートと前記液晶表示パネルの間に配置されていることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記液晶表示パネルの基板を前記導光シートと兼用したことを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記液晶表示パネル上に容量センサシートを積層したことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
【請求項５】
前記照明装置は、赤、緑、青の３色を発光するＬＥＤ素子を光源として備え、該ＬＥＤ素子から出射された光が前記導光シートの側面に入射することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
【請求項６】
前記照明装置は、赤、緑、青の３色を発光する線状光源を備え、該線状光源から出射された光が前記導光シートの側面に入射することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
【請求項７】
前記導光シートと前記スイッチシートとの間に反射層を設けたことを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
【請求項８】
前記照明装置による照明を停止し、前記液晶表示パネルを外光により反射表示モードで表示させる低消費電力駆動回路を備えたことを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
【請求項９】
前記液晶表示パネルを前記低消費電力駆動回路で駆動するときには、前記フィールドシーケンシャルカラー駆動回路で駆動するときよりも駆動周波数が低いことを特徴とする請求項８に記載の液晶表示装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００９−９１１６（Ｐ２００９−９１１６Ａ）
【公開日】平成２１年１月１５日（２００９．１．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１３８１０８（Ｐ２００８−１３８１０８）
【出願日】平成２０年５月２７日（２００８．５．２７）
【出願人】（０００００１９６０）シチズンホールディングス株式会社 (1,939)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１月１５日（２００９．１．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年５月２７日（２００８．５．２７）
【出願人】（０００００１９６０）シチズンホールディングス株式会社 (1,939)
【Ｆターム（参考）】
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