JP2002072214A

JP2002072214A - 液晶表示用装置

Info

Publication number: JP2002072214A
Application number: JP2000262675A
Authority: JP
Inventors: Keiichi Mizuguchi; 圭一水口
Original assignee: Sumitomo Chemical Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Chemical Co Ltd
Priority date: 2000-08-31
Filing date: 2000-08-31
Publication date: 2002-03-12

Abstract

(57)【要約】【目的】タッチパネル等の透明保護板が設けられた液
晶表示装置において、正面の表示品位を保ちつつ、斜め
方向の着色を改善する。【構成】 λ／４板１と偏光板２と透明保護板（例えば
タッチパネル４）との積層保護パネル（例えば円偏光板
付きタッチパネル１１）が、間隔を設けて液晶パネル２
０の上面に配置され、積層保護パネル１１と液晶パネル
２０の間に、少なくとも２枚の位相差板８，９が配置さ
れている液晶表示装置が提供される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、透明保護板を有す
る液晶表示装置に関するものであり、詳しくは、保護板
を有し、明るさ、視認性及び視野角特性の改良された液
晶表示装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】情報機器の多様化、携帯端末の小型軽量
化の流れから、鉛筆で紙に書く感覚で操作できるペン入
力技術が重要になってきており、タッチパネルを具備し
た入力表示一体型の表示装置が広く使用されている。か
かるタッチパネルとして、光学式、超音波式、抵抗膜
式、静電容量式、電磁誘導式などの各方式が実用化され
ているが、いずれの方式においても通常は、入力信号検
出のため、あるいは画面保護のために透明保護板が上面
に用いられている。すなわち、タッチパネルの上面に透
明保護板を設けるか、あるいは透明保護板自体がタッチ
パネルを構成するようになっている。また、表示には、
薄型小電力の液晶表示装置が多く使用されているが、強
誘電液晶パネルは、外部衝撃を受けると配向欠陥を生じ
るため、その前面に配置される透明保護板が、かかる外
部衝撃から液晶層を保護する役割も果たしている。

【０００３】このような透明保護板を有する液晶表示装
置においては、液晶表示パネルからの表面反射だけでな
く、透明保護板からの反射もあり、明るい室内あるいは
屋外では表示が極めて見にくくなる。このような視認性
の問題を解決するために、特開平 5-127822 号公報に
は、λ／４板と偏光板との組合せである円偏光板の使用
が提案されている。また特開平 10-48625 号公報には、
円偏光板を有するタッチパネルと液晶表示装置との間に
別のλ／４板を配置し、表示品位を改善する方法が提案
されている。後者の公報には、円偏光板を構成するλ／
４板と別のλ／４板は、両者の配向軸（光軸）が同方向
になるか、又は直交するように配置されると記載され、
ただ視認性の良さから直交する方向に配置するのが好ま
しいとされている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うに、円偏光板を構成するλ／４板と別のλ／４板の配
向軸を直交させて位相差を相殺させる構成では、斜めか
ら見た場合に表示が黄色くなる問題があることがわかっ
た。また、２枚のλ／４板を両者の配向軸が平行となる
ように配置し、λ／２板として機能させる場合は、上記
公報にも記載されるとおり、視認性が劣ることになる。

【０００５】そこで本発明者は、このような問題を解決
するために鋭意研究を行った結果、円偏光板を構成する
λ／４板とは別に、保護板と液晶パネルの間に少なくと
も２枚の位相差板を配置することにより、正面の表示品
位を保ちつつ、斜め方向の着色が改善できることを見出
し、本発明に至った。

【０００６】

【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、λ／
４板と偏光板と透明保護板との積層保護パネルが、間隔
を設けて液晶パネルの上面に配置され、積層保護パネル
と液晶パネルの間に少なくとも２枚の位相差板が配置さ
れている液晶表示装置を提供するものである。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、図面も参照しながら、本発
明についてさらに詳細に説明する。図面中、図１〜図３
は、本発明に係る液晶表示装置の層構成について、いく
つかの例を模式的に示す断面図である。図４及び図５
は、４５°の直線偏光を発する液晶パネルを使用した場
合の偏光変換の概念をポアンカレ球上に示したものであ
って、図４は従来技術に従って、円偏光板を構成するλ
／４板及び、積層保護パネルと液晶パネルの間の位相差
板を、それぞれの配向軸が直交するように配置した場合
を表し、図５は本発明に従って、円偏光板を構成するλ
／４板のほか、積層保護パネルと液晶パネルの間に２枚
の位相差板をそれぞれの配向軸を違えて配置した場合を
表す。図６は、λ／４板ないし位相差板の配向軸と偏光
板の吸収軸の配置角度を説明するための図である。また
図７は、後述する実施例において、本発明を抵抗膜式タ
ッチパネルに応用した場合の層構成を模式的に示す断面
図である。

【０００８】図１〜図３に示す液晶表示装置において、
λ／４板１と偏光板２は、それぞれの光学軸が相対的に
約４５゜の角度をなすように組み合わされ、円偏光板を
形成している。この円偏光板は、外部からの入射光によ
る内部反射を効率よく吸収する反射防止フィルターとし
て機能する。円偏光板は、図１に示す如く透明保護板３
の前面に配置されてもよいし、図２に示す如く背面に配
置されてもよく、また図３に示す如く分離されて配置さ
れてもよい。これらのλ／４板１、偏光板２及び透明保
護板３が積層保護パネル１０を構成している。一方、液
晶パネル２０は通常、液晶セル５とその両面に配置され
る上偏光板６及び下偏光板７とで構成されるが、上偏光
板６を省略することも可能である。明るさを重視する場
合には、上偏光板６はない方が好ましく、逆にコントラ
ストを重視する場合には、上偏光板６はある方が好まし
い。

【０００９】偏光板２は、液晶表示分野で通常用いられ
ているものであることができ、例えば、ポリビニルアル
コール系樹脂にヨウ素や二色性染料のような二色性物質
が吸着配向された一軸延伸フィルムなどが好適であり、
通常はかかる二色性物質が吸着配向された一軸延伸フィ
ルムの両面に保護フィルムが積層された状態で用いられ
る。液晶表示パネル２０を構成する上偏光板６及び下偏
光板７についても同様である。

【００１０】透明保護板３が偏光板２の下側に配置され
る場合、この保護板３は光学的に等方性の材料であるの
が好ましく、ガラスや無配向の高分子フィルムなどが適
している。さらに、透明保護板３がタッチパネルであっ
てもよい。それが抵抗膜式のタッチパネルである場合、
λ／４板１や偏光板２は、直接抵抗膜を形成して、タッ
チパネルを構成する部材を兼ねていてもよい。

【００１１】本発明においては、λ／４板１と偏光板２
と透明保護板３とが積層された保護パネル１０と液晶パ
ネル２０との間に、少なくとも２枚の位相差板を配置す
る。図１〜図３では、２枚の位相差板８，９を配置した
例を示している。これらの位相差板８，９は、積層保護
パネル１０と液晶パネル２０との間にあればよく、積層
保護パネル１０の背面に貼合されていてもよいし、液晶
パネル２０の前面に貼合されていてもよい。もちろん、
第一の位相差板８は液晶パネル２０の前面に貼合し、第
二の位相差板９は積層保護パネル１０の背面に貼合する
ようにしてもよい。また、これらの位相差板８，９を、
積層パネル１０と液晶パネル２０との間に単に置くだけ
でもかまわない。ただし、反射防止効果の観点からは、
これらの位相差板８，９は、液晶パネルの表面に貼り合
わせるのが好ましい。

【００１２】これらの位相差板８，９は、液晶パネル２
０からの表示光が、λ／４板１と偏光板２とで円偏光板
の形成された積層保護パネル１０を効率よく透過するた
めに配置される。前記特開平 10-48625 号公報で提案さ
れているように、積層保護パネル１０を構成するλ／４
板１と配向軸が直交するように、積層保護パネル１０と
液晶パネル２０との間に別のλ／４板を１枚配置し、積
層保護パネル１０を構成する偏光板２と液晶パネル２０
の上偏光板６の吸収軸が平行となるように配置した場
合、正面レターデーションが相殺されるため、正面から
見た表示光は保護板を効率よく透過し、良好な表示品位
を与える。しかし、このような位相差フィルムが２枚直
交される構成では、斜めから見た場合、レターデーショ
ンの角度変化による影響から、黄色みをおびた表示光と
なってしまう。これは、斜め方向では、一方のλ／４板
のレターデーションは増加し、もう一方のλ／４板のレ
ターデーションは減少することから、レターデーション
が相殺されなくなるためである。

【００１３】そこで本発明では、液晶パネル２０からの
表示光に含まれる赤、緑及び青の三原色すべてが、積層
保護パネル１０を構成する円偏光板を効率よく透過する
ように、積層保護パネル１０と液晶パネル２０の間に少
なくとも２枚の位相差板を配置し、偏光変換する点に特
徴を有する。つまり、使用するλ／４板や位相差板の波
長分散を考慮して、赤、緑及び青の三原色すべてがほぼ
同じ直線偏光に変換され、積層保護パネル１０を透過す
るように最適化を行うものである。

【００１４】図４及び図５は、４５°の直線偏光を発す
る液晶パネルを使用した場合の、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）及
び青（Ｂ）の三原色について、偏光変換の軌跡をポアン
カレ球（偏光の状態を球面上の１点に対応させて表示す
る球面）上に模式的に示したものである。ポアンカレ球
では、赤道が各振動方向の直線偏光状態を表し、北極及
び南極が円偏光状態を表している。図４及び図５におい
ては、三原色のうち赤の偏光変換の軌跡を破線で、緑の
偏光変換の軌跡を実線で、そして青の偏光変換の軌跡を
一点鎖線でそれぞれ表している。また、一枚目の位相差
板を通るときの赤、緑及び青の偏光変換の軌跡をそれぞ
れＲ１、Ｇ１及びＢ１で表し、二枚目の位相差板（図４
ではλ／４板）を通るときの赤、緑及び青の偏光変換の
軌跡をそれぞれＲ２、Ｇ２及びＢ２で表し、そして図５
で三枚目の位相差板（λ／４板）を通るときの赤、緑及
び青の偏光変換の軌跡をそれぞれＲ３、Ｇ３及びＢ３で
表している。なお、赤、緑及び青とも、本来は同じ場所
からスタートし、２枚又は３枚の位相差板を通過した後
は同じ場所に到達するのであるが、平面上での図示の都
合から、スタート位置及び最終到達位置は左右にずらし
て表示している。

【００１５】積層保護パネル１０を構成するλ／４板１
と配向軸が直交するように、積層保護パネル１０と液晶
パネル２０の間にλ／４板を１枚配置した場合は、図４
に示す如く、同じ軌跡をたどって元の偏光状態に戻る。
一般の位相差板では、波長の短い光ほど位相差が大きく
なる傾向にあるため、三原色の中では青色光に最も位相
差が大きく現れ、次いで緑色光、赤色光の順に位相差が
小さくなるが、いずれも同じ軌跡をたどって元の偏光状
態に戻ることになる。これに対し、本発明に従って積層
保護パネル１０と液晶パネル２０の間に２枚の位相差板
を所定の角度で配置した場合には、例えば図５に示す如
く、４５°の直線偏光が第一の位相差板８により、赤色
光はＲ１のように、緑色光はＧ１のように、そして青色
光はＢ１のように、それぞれ変換される。その際、赤色
光、緑色光及び青色光が分散するので、第二の位相差板
９で折り返しながら、積層保護パネル１０を構成するλ
／４板１の波長分散にあった円偏光となるよう、それぞ
れＲ２、Ｇ２及びＢ２へと変換が行われる。最後に、積
層保護パネルを構成するλ／４板１により、Ｒ３、Ｇ３
及びＢ３へと変換が行われ、赤、緑及び青の三原色が効
率よく積層保護パネル１０を透過することになる。

【００１６】このように、少なくとも３回の変換を繰り
返すことで、レターデーションを相殺しなくても良好な
表示が得られるようになる。また、斜め方向からの黄色
みには、前に説明したように、円偏光板を構成するλ／
４板と液晶パネルの上に配置される位相差板のレターデ
ーションの角度変化が影響しているが、本発明のように
複数の位相差板８，９がいろいろな角度で配置されるよ
うな構成では、それぞれのレターデーション変化の偏光
変換へ及ぼす影響は低減される傾向にある。そのため本
発明では、液晶表示装置を斜め方向から見たときの色変
化が改良できるようになる。

【００１７】そこで、円偏光板を構成するλ／４板１及
び積層保護パネル１０と液晶パネル２０の間に配置され
る少なくとも２枚の位相差板は、互いの配向軸が平行と
なるように配置するのではなく、互いにある程度の角度
をもたせるのが好ましい。例えば、図１〜３のように２
枚の位相差板８，９を用いる場合は、λ／４板１の配向
軸は第一の位相差板８と第二の位相差板９の配向軸の間
にあるのが好ましく、さらには、λ／４板１の配向軸に
対して、一方の位相差板の配向軸が＋１０〜＋８０°程
度、他方の位相差板の配向軸が−１０〜−８０°程度と
なるように配置するのが好ましい。また、λ／４板１の
配向軸を中心に２枚の位相差板８，９の配向軸を対称と
する必要はないが、２枚の位相差板８，９は、両者の配
向軸が約３０°以上となるように配置するのが好まし
い。３枚以上の位相差板を用いる場合も同様であって、
それらとλ／４板１とが、それぞれ適当な角度で配向軸
が交わるように配置すればよい。

【００１８】積層保護パネル１０と液晶パネル２０の間
に配置される少なくとも２枚の位相差板のレターデーシ
ョンは、特に限定されず、例えば、ここに配置される少
なくとも２枚の位相差板として、レターデーションが同
じものを用いても構わない。しかし、波長分散を低減す
るという観点からすれば、例えば、図１〜３のように２
枚の位相差板８，９を用いる場合は、液晶パネル２０側
の第一の位相差板８として、レターデーションが２００
〜３５０nm程度のλ／２板を用い、その上（積層保護パ
ネル１０側）に、レターデーションが１００〜１７５nm
程度のλ／４板を配置するのが好ましい。また例えば、
第一の位相差板８として（３／２）λ板を用いることも
できる。

【００１９】本発明に使用されるλ／４板１及び少なく
とも２枚の位相差板８，９は、液晶表示分野で一般に採
用されている各種高分子物質の一軸延伸フィルムである
ことができ、その素材としては、例えば、ポリビニルア
ルコール、ノルボルネン系樹脂、セルロース系樹脂、ポ
リカーボネートなどが挙げられるが、もちろんこれらに
限定されるわけではない。λ／４板１及び位相差板８，
９としては、レターデーションの波長分散が小さい材料
の方が、より良好な光学特性が得られる傾向にある。こ
こで、レターデーションの波長分散とは、測定波長の変
化によるレターデーションの変化割合を意味し、例え
ば、測定波長４５０nmにおけるレターデーションをＲ
₄₅₀ とし、測定波長５９０nmにおけるレターデーション
をＲ₅₉₀ とすると、レターデーションの波長分散αは、
次式で表すことができ、材料に固有の値となる。

【００２０】α＝Ｒ₄₅₀／Ｒ₅₉₀

【００２１】本発明の液晶表示装置において、積層保護
パネル１０の表面には、付加機能を付与することもでき
る。例えば、表面に傷つき防止のための透明なハードコ
ート層を設けることができる。ハードコート層は、塗布
によって形成するか、あるいはハードコートフィルムの
貼合によって形成することができる。また、外光の反射
を防止するため、表面に微細な凹凸を形成して外光を乱
反射させるアンチグレア層や、誘電体薄膜の多層膜から
なる反射防止層を形成することもできる。さらに、反射
防止層を形成した透明なハードコートフィルムを貼合し
たり、ハードコート層上に反射防止層を形成したりする
こともできる。

【００２２】

【実施例】以下、実施例を示して本発明をさらに詳細に
説明するが、本発明はこれらの例によって限定されるも
のではない。なお、これらの例において、λ／４板ない
し位相差板の配向軸及び偏光板の吸収軸は、図６に示す
ように、ある方向（図では横方向）を０°とし、反時計
回りに角度が進むように表示する。また、例中のレター
デーション値は、測定波長５５０nmでの値である。

【００２３】実施例１ここでは、透明保護板として等方性の抵抗膜式タッチパ
ネルを用い、図７に示すような、上から順に、（偏光板
２）／（λ／４板１）／（タッチパネル４）／（第二の
位相差板９）／（第一の位相差板８）／（液晶パネル２
０）の層構成からなるタッチパネル式液晶表示装置を例
に、適宜図中の番号を引用しながら説明する。

【００２４】住友化学工業社で販売しているポリカーボ
ネート製のλ／４板“SEF340138B”（レターデーション
値１３８nm、λ／４板１とする）の配向軸を９０゜と
し、偏光板２の吸収軸が４５゜となるように両者を貼り
合わせ、さらにそのλ／４板１側を等方性の抵抗膜式タ
ッチパネル４の上面に貼り合わせて、円偏光板付きタッ
チパネル１１とした。一方、上偏光板６の吸収軸が１３
５゜に配置された液晶パネル２０の表面に、住友化学工
業社で販売しているポリカーボネート製位相差板“SEF4
60275B”（レターデーション値２７５nm、第一の位相差
板８とする）を、配向軸が６０゜となるように貼り合わ
せ、さらにその上に同社で販売している別のポリカーボ
ネート製位相差板“SEF340120B”（レターデーション値
１２０nm、第二の位相差板９とする）を、配向軸が１２
０゜となるように貼り合わせた。こうして２枚の位相差
板８，９が貼合された液晶パネル２０の上面（第二の位
相差板９側）に、上記の円偏光板付きタッチパネル１１
を、タッチパネル４が下になるように配置して、タッチ
パネル式液晶表示装置とした。

【００２５】比較例１住友化学工業社で販売しているポリカーボネート製のλ
／４板“SEF340138B”(レターデーション値１３８nm)の
配向軸を０゜とし、偏光板の吸収軸が１３５゜となるよ
うに両者を貼り合わせ、さらにそのλ／４板側を等方性
の抵抗膜式タッチパネル４の上面に貼り合わせて、円偏
光板付きタッチパネルとした。一方、上偏光板の吸収軸
が１３５゜に配置された液晶パネルの表面に、上と同じ
位相差板“SEF340138B”（レターデーション値１３８n
m）を配向軸が９０゜となるように貼り合わせ、その上
（位相差板側）に上記の円偏光板付きタッチパネルを、
タッチパネルが下になるように配置して、タッチパネル
式液晶表示装置とした。この液晶表示装置は、位相差板
８，９が１枚である以外は、図７と同様の層構成を有し
ている。

【００２６】比較例１の正面輝度を１００％として、右
４０°方向の輝度、並びに実施例１の正面輝度及び右４
０°方向の輝度を、相対値で表１に示す。

【００２７】

【表１】 ━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━ 例 No. 位相差板軸角度評価方向青色緑色赤色（対λ／４板） 435 nm 545 nm 612 nm ━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━ 実施例１第一：- 30° 正面方向 97 % 100 % 99 % 第二：+ 30° 右40°方向 42 % 45 % 51 % ────────────────────────────── 比較例１１枚： 90° 正面方向 100 % 100 % 100 % 右40°方向 33 % 44 % 48 % ━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━

【００２８】表１からもわかるように、比較例１では、
正面の表示は良好であるものの、横方向の輝度が不足し
ており、横方向から見た場合は黄色く色変化していた。
これに対し、実施例１では、正面の表示は良好であり、
横方向から見た場合も色変化が少なく、広い視野角を有
していた。

【００２９】

【発明の効果】本発明によれば、反射防止機能を備え、
視認性に優れた、タッチパネル方式などの液晶表示装置
とすることができ、また視野角特性も改善することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る液晶表示装置の層構成の一例を模
式的に示す断面図である。

【図２】別の層構成の例を模式的に示す断面図である。

【図３】さらに別の層構成の例を模式的に示す断面図で
ある。

【図４】円偏光板を構成するλ／４板及び、積層保護パ
ネルと液晶パネルの間の位相差板を、それぞれの配向軸
が直交するように配置した場合の、ポアンカレ球上の偏
光変換の軌跡を模式的に示す図である。

【図５】円偏光板を構成するλ／４板のほか、積層保護
パネルと液晶パネルの間に２枚の位相差板を配置した場
合の、ポアンカレ球上の偏光変換の軌跡を模式的に示す
図である。

【図６】λ／４板ないし位相差板の配向軸と偏光板の吸
収軸の配置角度を説明するための図である。

【図７】実施例において、本発明を抵抗膜式タッチパネ
ルに応用した場合の層構成を模式的に示す断面図であ
る。

【符号の説明】

１……λ／４板、２……偏光板、３……透明保護板、４……タッチパネル、５……液晶セル、６……上偏光板、７……下偏光板、８……第一の位相差板、９……第二の位相差板、１０……積層保護パネル、１１……円偏光板付きタッチパネル、２０……液晶パネル、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３……ポアンカレ球上における赤色偏光
の軌跡、Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３……ポアンカレ球上における緑色偏光
の軌跡、Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３……ポアンカレ球上における青色偏光
の軌跡。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０１Ｈ 13/02 Ｈ０１Ｈ 13/02 ＡＦターム(参考） 2H049 BA02 BA06 BA07 BA25 BB03 BB16 BB43 BB44 BB48 BC22 2H089 HA18 QA02 QA16 RA10 SA04 TA04 TA14 TA15 2H091 FA08X FA08Z FA11X FA37X FB02 FC08 FD10 FD15 GA06 GA16 HA10 KA02 LA19 LA20 5B087 AA02 CC12 CC16 5G006 AA04 JB05

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】λ／４板と偏光板と透明保護板との積層保
護パネルが、間隔を設けて液晶パネルの上面に配置さ
れ、該積層保護パネルと液晶パネルの間に少なくとも２
枚の位相差板が配置されていることを特徴とする液晶表
示装置。
【請求項２】積層保護パネル中で透明保護板が液晶パネ
ル側に配置されている請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】積層保護パネル中でλ／４板が液晶パネル
側に配置されている請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項４】液晶パネルに上偏光板が存在しない請求項
１〜３のいずれかに記載の液晶表示装置。
【請求項５】透明保護板がタッチパネルである請求項１
〜４のいずれかに記載の液晶表示装置。
【請求項６】積層保護パネルと液晶パネルの間に配置さ
れる位相差板が２枚であり、λ／４板の配向軸に対し
て、一方の位相差板の配向軸が＋１０°〜＋８０°、他
方の位相差板の配向軸が−１０°〜−８０°の角度をな
している請求項１〜５のいずれかに記載の液晶表示装
置。
【請求項７】位相差板がλ／２板とλ／４板の２枚から
なり、液晶パネル側からλ／２板、λ／４板の順で配置
されている請求項１〜６のいずれかに記載の液晶表示装
置。
【請求項８】積層保護パネルが、最表面にハードコート
層を有する請求項１〜７のいずれかに記載の液晶表示装
置。
【請求項９】積層保護パネルが、最表面に反射防止層を
有する請求項１〜７のいずれかに記載の液晶表示装置。