JP2002148592A - 液晶表示装置 - Google Patents

液晶表示装置

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JP2002148592A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 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
方向の表示の着色を改善する。 【解決手段】 波長分散αA の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２０の上面に配置され、積層保護パネ
ル１１と液晶パネル２０の間に波長分散αB の位相差板
８が配置されており、αA＋αBが１.０９以上１.９５以
下であ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板の波長分散（αA）及び、透明保護板と液晶パ
ネルとの間に配置される位相差板の波長分散（αB）の
和（αA＋αB）が特定範囲となるよう、λ／４板と位相
差板とを組み合わせることにより、正面の表示品位を保
ちつつ、斜め方向の表示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、波長
分散αA の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波長分散αB の位相
差板が配置されており、αA＋αBが１.１１以上１.９５
以下である液晶表示装置を提供するものである。
【０００７】波長分散αは、測定波長４５０nmにおける
レターデーションＲ450 と測定波長５９０nmにおけるレ
ターデーションＲ590 との比（α＝Ｒ450／Ｒ590）で表
されるパラメーターであり、材料に固有の値である。そ
の意味について説明すると、例えば、λ／４板であれ
ば、どの波長に対しても波長の１／４に相当する位相差
を生じるのが理想的といえるから、波長分散αが４５０
／５９０（≒０.７６）に近いほど好ましいことにな
る。本発明では、λ／４板と位相差板を組み合わせて用
いることから、両者の波長分散の和（αA＋αB）を上記
理想的な値の２枚分である１.５３に近づけることによ
り、特に両者の配向軸を直交させない場合の正面の表示
が改善できる。またこのように波長分散の和を１.５３
に近づけることは、斜め方向の表示品位の改善にも寄与
する。この際、位相差板の配向軸は、積層保護パネルを
構成するλ／４板の配向軸に対して０±９０°の範囲で
任意に設定できるが、斜め方向の表示品位を一層良好と
するためには、特に両者の配向軸が０±４５°の範囲内
となるようにするのが有利である。一方で、このような
λ／４板と位相差板の組合せにおいては、両者の配向軸
を直交させた場合であっても、斜め方向の表示品位を改
良することができる。したがって本発明においては、位
相差板の配向軸が、積層保護パネルを構成するλ／４板
の配向軸に対して９０±４５°の範囲内となるように配
置することも可能である。
【０００８】
【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は、４５°
の直線偏光を発する液晶パネルを用いた場合の偏光変換
の概念を、ポアンカレ球の赤道上断面に示したものであ
って、赤道が各振動方向の直線偏光状態を表し、中心
（北極又は南極）が円偏光状態を表している。図４中の
（Ａ）は、λ／４板と位相差板の配向軸を直交させた場
合を表し、（Ｂ）は、λ／４板と位相差板の配向軸を平
行に配置した場合を表し、（Ｃ）は、λ／４板と位相差
板の配向軸を４５°以内でずらした場合を表す。図５
は、λ／４板の配向軸（光学軸）を０°方向とした場合
の、偏光板、位相差板及び液晶パネルの上偏光板につい
て、本発明による好ましい角度配置の例を示す図であ
る。図６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。
【０００９】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。
【００１０】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。
【００１１】本発明においては、λ／４板１との関係で
特定の波長分散αB を有する位相差板８が、積層保護パ
ネル１０と液晶パネル２０の間に配置される。この位相
差板８は、積層保護パネル１０と液晶パネル２０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も
よいし、液晶パネル２０の前面に貼合されてもよい。ま
た、単に両者の間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、液晶パネル２０の前面に貼
り合わせるのが好ましい。
【００１２】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。
【００１３】本発明においては、液晶パネル２０から出
射される表示光が、λ／４板１と偏光板２とで構成され
る円偏光板が配置された積層保護パネル１０を効率よく
透過するよう、積層保護パネル１０と液晶パネル２０の
間に位相差板８を配置する。そこで、積層保護パネル１
０を構成するλ／４板１の波長分散αA と位相差板８の
波長分散αB の和が１.１１以上１.９５以下になるよう
に両者を選択し、位相差板８の配向軸がλ／４板の配向
軸に対して、０±４５゜以内又は９０±４５°以内とな
るように配置することで、液晶パネル２０からの表示光
の偏光状態を、赤、緑及び青の三原色についてバランス
よく変換し、保護板を効率よく透過させることが可能と
なる。
【００１４】λ／４板１及び位相差板８としては通常、
高分子延伸フィルムが用いられる。そして、それぞれの
波長分散αA 及びαB は、先にも述べたとおり材料に固
有の値であるから、上記要件を満たすように両者を選択
すればよい。
【００１５】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（偏光の
状態を球面上の１点に対応させて表示する球面）で説明
すると、図４のようになる。この図は、ポアンカレ球を
赤道上で切った断面に投影した状態で表示している。実
線矢印は位相差板８による変換を、点線矢印はλ／４板
１による変換を表している。２枚のλ／４板を直交させ
て配置した場合は、図４（Ａ）に示す如く、同じ軌跡を
たどって元の偏光状態に戻る。これに対し、本発明の好
ましい態様においては、同図（Ｂ）及び（Ｃ）のよう
に、位相差板８とλ／４板１の組合せによって異なった
偏光方向へ変換する。このとき、αA＋αBが１.１１以
上１.９５以下となるようにλ／４板１と位相差板８を
組み合わせることで、赤、緑及び青の三原色が分散する
のを抑止している。λ／４板１と位相差板８をそれぞれ
の配向軸が平行となるように配置した場合は、図４
（Ｂ）のように変換される。αA＋αBが１.５３より大
きい場合は、λ／４板１と位相差板８の配向軸を、平行
とするよりは少しずらした方が、赤、緑及び青の三原色
のばらつきを低減できることもある。このときの変換
は、図４（Ｃ）のような軌跡をとることになる。その場
合、同図に示した如く、透明保護パネル１０を構成する
λ／４板１と偏光板２の配置角度も回転させる必要が生
じることもある。
【００１６】λ／４板１の配向軸（光学軸）を０°方向
とした場合の、偏光板２、位相差板８及び液晶パネル２
０の上偏光板６について、本発明による好ましい角度配
置の例を図５に示す。λ／４板１と一緒に円偏光板を構
成する偏光板２は、その光学軸がλ／４板１の光学軸に
対して４５°の角度をなすように配置される。一方、液
晶パネルの上偏光板６は、その光学軸が１３５°の角度
で配置され、４５°の直線偏光が出射されることにな
る。偏光板２の光学軸と上偏光板６の光学軸は、図５と
は逆に、すなわち、偏光板２の光学軸が１３５°で、上
偏光板６の光学軸が４５°になっていても構わない。そ
して位相差板８は、その光学軸がλ／４板１の光学軸に
対して平行となるか、直交するか、あるいは平行方向か
ら±４５°以内又は直行方向から±４５°以内の角度と
なるように配置される。なお、位相差板８の光学軸をλ
／４板１の光学軸からある程度ずらす場合には、前述の
とおり、λ／４板１の配置角度を多少回転させることも
あり、その場合は、偏光板２の光学軸もそれに合わせて
回転することになる。また、上偏光板６の光学軸が変わ
ることもあり得る。
【００１７】次に視野角について説明する。従来技術で
説明したような２枚のλ／４板の配向軸を直交させる構
成では、斜め方向から見た場合に、レターデーションの
角度変化により偏光状態が相殺されなくなり、三原色の
分散による着色、つまり黄色みを帯びた表示光となって
しまう。これに対して、λ／４板１と位相差板８との波
長分散の和αA＋αBを１.１１以上１.９５以下にした本
発明では、赤、緑及び青の三原色がバランスよくほぼ同
じ偏光状態に変換されるので、斜め方向から見たときの
黄色みについても改良できる。
【００１８】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。
【００１９】
【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。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６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）／（位相差板８）／（液晶パネル２０）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。なお、例中のレターデー
ション値は、波長５５０nmでの値である。
【００２０】例１ ポリノルボルネン系の樹脂フィルム（商品名“アート
ン”、ジェイエスアール社製）を一軸延伸して、波長分
散αA＝１.００、レターデーション値１３８nmのλ／４
板１を得た。 このλ／４板１の配向軸を０゜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。
【００２１】一方、トリアセチルセルロースフィルム
（コニカ社製）を一軸延伸して、波長分散αB＝０.９
３、レターデーション値１１０nmの位相差フィルム８を
得た。この位相差フィルム８を、上記の円偏光板付きタ
ッチパネルの裏面に配向軸が０゜となるように貼り合わ
せた。こうして上面に円偏光板が貼合され、下面に位相
差フィルム８が貼合されたタッチパネル４を、上偏光板
６の吸収軸が１３５゜に配置された液晶パネル２０の上
に、位相差フィルム８と上偏光板６が接するように配置
して、タッチパネル式液晶表示装置とした。
【００２２】例２ 上偏光板６の吸収軸が１３５゜に配置された液晶パネル
２０の表面に、波長分散αB＝０.８３、レターデーショ
ン値１３８nmの位相差フィルム（商品名“ピュアエース
WR W-142”、帝人社製）８を、配向軸が０゜となるよ
うに貼り合わせた。その位相差フィルム８側（上側）
に、例１に示すのと同様の円偏光板付きタッチパネル１
１を、λ／４板１の配向軸が０°となるように配置し
て、タッチパネル式液晶表示装置とした。
【００２３】例３ 例１で得たポリノルボルネン系λ／４板１の配向軸が０
°、偏光板２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１
３５°に配置された液晶パネル２０の表面（上偏光板６
側）に、波長分散αB＝０.８３、レターデーション１３
８nmの位相差フィルム（商品名“ピュアエース WR W-14
2”、帝人社製）８を、その配向軸が９０°となるよう
に貼り合わせた。この位相差フィルム付き液晶パネル２
０の上面（位相差フィルム側）に、上記円偏光板付きタ
ッチパネル１１の下面（タッチパネル側）を配置して、
タッチパネル式液晶表示装置とした。
【００２４】例４（対照） 例１で得たポリノルボルネン系λ／４板１の配向軸が０
゜、偏光板２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１
３５゜に配置された液晶パネル２０の表面に、住友化学
工業社製のポリカーボネート位相差フィルム“SEF34013
8B”（波長分散αB＝１.０７、レターデーション値１３
８nm）を、その配向軸が９０゜となるように貼り合わせ
た。この位相差フィルム８付き液晶パネル２０の上面
（位相差フィルム側）に、上記円偏光板付きタッチパネ
ル１１の下面（タッチパネル側）を配置して、タッチパ
ネル式液晶表示装置とした。
【００２５】例５（比較） 例４で用いたのと同じポリカーボネート位相差フィルム
“SEF340138B”をλ／４板１として用い、その配向軸を
０゜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１３５゜に配置された液晶パネル２０の表面に、もう
１枚の位相差フィルム“SEF340138B”をその配向軸が０
゜となるように貼り合わせた。この位相差フィルム８付
き液晶パネル２０の上面（位相差フィルム側）に、上記
円偏光板付きタッチパネル１１の下面（タッチパネル
側）を配置して、タッチパネル式液晶表示装置とした。
【００２６】以上の各例における液晶表示装置につい
て、例４の正面輝度を１００％とした場合の輝度を表１
に示す。
【００２７】
【表１】 ━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━ 例 No. αA＋αB 位相差板 評価方向 青色 緑色 赤色 軸角度 435 nm 545 nm 612 nm ━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━ 例１ 1.93 0° 正面方向 98 % 98 % 92 % 右40°方向 67 % 57 % 51 % ─────────────────────────────── 例２ 1.83 0° 正面方向 98 % 100 % 98 % 右40°方向 71 % 68 % 63 % ─────────────────────────────── 例３ 1.83 90° 正面方向 99 % 100 % 101 % 右40°方向 76 % 66 % 67 % ━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━ 例４ 2.07 90° 正面方向 100 % 100 % 100 % （対照） 右40°方向 56 % 65 % 68 % ─────────────────────────────── 例５ 2.14 0° 正面方向 59 % 100 % 98 % （比較） 右40°方向 66 % 57 % 49 % ━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
【００２８】例４（対照）では、正面の表示は良好であ
ったが、横方向からの表示は黄色く着色していた。また
例５（比較）では、横方向からの表示は黄色くなかった
が、正面の表示は黄色っぽくなっており、表示装置とし
ては適当でなかった。これに対し、例１では、正面の表
示が若干青みがかっていたが、気にならない程度であ
り、横方向から見た場合も、黄色く着色することなく、
良好であった。例２及び例３の場合は、正面の表示及び
横方向からの表示ともさらに改良されており、広い視野
角を与える。
【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】４５°の直線偏光を発する液晶パネルを用いた
場合の偏光変換の概念を、ポアンカレ球の赤道上断面に
示したものであって、（Ａ）は、λ／４板と位相差板の
配向軸を直交させた場合を表し、（Ｂ）は、λ／４板と
位相差板の配向軸を平行に配置した場合を表し、（Ｃ）
は、λ／４板と位相差板の配向軸を４５°以内でずらし
た場合を表す。
【図５】λ／４板の配向軸（光学軸）を０°方向とした
場合の、偏光板、位相差板及び液晶パネルの上偏光板に
ついて、本発明による好ましい角度配置の例を示す図で
ある。
【図６】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……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。
───────────────────────────────────────────────────── 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） Ｇ０６Ｆ 3/033 ３６０ Ｇ０６Ｆ 3/033 ３６０Ａ Ｆターム(参考） 2H049 BA02 BA03 BA06 BA07 BA25 BA27 BB03 BB22 BB43 BB44 BB48 BC22 2H089 HA18 QA16 TA14 TA15 2H091 FA08X FA08Z FA11X FA37X FD01 FD06 GA16 LA19 5B087 AA00 CC14 CC15 CC21

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】波長分散αA の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
    波長分散αB の位相差板が配置されており、αA＋αBが
    １.１１以上１.９５以下であることを特徴とする液晶表
    示装置。
  2. 【請求項２】位相差板の配向軸が、積層保護パネルを構
    成するλ／４板の配向軸に対して０±４５゜以内にある
    請求項１に記載の液晶表示装置。
  3. 【請求項３】位相差板の配向軸が、積層保護パネルを構
    成するλ／４板の配向軸に対して９５±４５°以内にあ
    る請求項１に記載の液晶表示装置。
  4. 【請求項４】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１〜３のいずれかに記載の
    液晶表示装置。
  5. 【請求項５】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１〜３のいずれかに記載の液
    晶表示装置。
  6. 【請求項６】液晶パネルに上偏光板が存在しない請求項
    １〜５のいずれかに記載の液晶表示装置。
  7. 【請求項７】透明保護板がタッチパネルである請求項１
    〜６のいずれかに記載の液晶表示装置。
  8. 【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。
  9. 【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。
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