JP2004264863A - タッチ入力方式の液晶ディスプレイ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 低反射でコントラストが高く、視認性の高いタッチ入力方式の液晶ディスプレイ装置を提供する。
【解決手段】 透明タッチパネルの下側に液晶ディスプレイを備えたタッチ入力方式の液晶ディスプレイ装置において、可視領域の中心波長の入射光に対し１／４波長の位相遅れを与えるとともに下面に可動電極部を備える上側光学位相差フィルムと、上記可視領域の上記中心波長の入射光に対し１／４波長の位相遅れを与えるとともに上面に固定電極部を備える下側光学位相差フィルムとが空間層を介して配置された上記透明タッチパネルの上面に上側偏光板が配置され、上記液晶ディスプレイの下面に下側偏光板が配置され、上記固定電極部と上記下側光学位相差フィルムとの間に光学等方性を有するガラス基板を備え、光学等方性を有するガラス基板に上記固定電極部が直接形成されているとともに、上記上側光学位相差フィルムの熱変形温度が１５０℃以上である。
【選択図】 図６

Description

本発明は、屋内での蛍光灯などの反射光や屋外での外光に起因する反射光を抑え、コントラストが高く、視認性の高いタッチ入力方式の液晶ディスプレイ装置に関するものである。

従来より、タッチ入力方式の液晶ディスプレイ装置の構成としては、透明タッチパネル１の下側に液晶ディスプレイ２を備え、透明タッチパネル１は可動側シート２０と固定側シート２１とが空間層７を介して配置されており、液晶ディスプレイ２の上下面には上側偏光板８並びに下側偏光板９が配置されているものがある（図４参照）。

また、コントラストを高めるために、液晶ディスプレイ２の上面に上側偏光板８を配置するかわりに、透明タッチパネル１の可動側シート２０の上面に上側偏光板８を配置したものもある（図５参照）。

しかしながら、上記構成のようなタッチ入力方式の液晶ディスプレイ装置では、図６に示すような蛍光灯５０４などのある部屋や図７に示すような屋外においては、タッチ入力方式の液晶ディスプレイ装置を有する携帯用パーソナルコンピュータ５０２又は携帯用端末機５００にペン５０３又は５０１により入力作業を行うとき、液晶ディスプレイ装置の透明タッチパネル１の空間層と固定側シートの上面に施された固定電極部との界面および透明タッチパネル１の最上面の２ケ所での光の反射があるため、表示画面が非常に見にくいものであった。これは、屈折率の低い媒体から高い媒体へ光が通過する際、その屈折率の差が大きいほど界面での光の反射が起こるためである。

透明タッチパネル１の可動側シート２０の上面に上側偏光板８を配置する構成の場合、上側偏光板８上面を梨地状に形成して反射光を防ぐ方法もあるが、十分に反射光を抑えることができない。

従って、本発明の目的は、上記問題点を解決することにより、蛍光灯などのある部屋や屋外においても、低反射でコントラストが高く、視認性の高いタッチ入力方式の液晶ディスプレイ装置を提供することである。

上記目的を達成するため、本発明は、透明タッチパネル（１）の下側に液晶ディスプレイ（２）を備えたタッチ入力方式の液晶ディスプレイ装置において、可視領域の中心波長の入射光に対し１／４波長の位相遅れを与えるとともに下面に可動電極部（３）を備える上側光学位相差フィルム（４）と、上記可視領域の上記中心波長の入射光に対し１／４波長の位相遅れを与えるとともに上面に固定電極部（５）を備える下側光学位相差フィルム（６）とが空間層（７）を介して配置された上記透明タッチパネル（１）の上面に上側偏光板（８）が配置され、上記液晶ディスプレイ（２）の下面に下側偏光板（９）が配置され、上記上側光学位相差フィルム（４）の光軸と上記上側偏光板（８）の吸収軸とのなす角度が約４５゜であり、上記下側光学位相差フィルム（６）の光軸と上記液晶ディスプレイ（２）から発せられた直線偏光のうち装置表面から出射させたい直線偏光とのなす角度が約４５゜であり、上記上側光学位相差フィルム（４）の光軸と上記下側光学位相差フィルム（６）の光軸の角度が約９０゜であり、上記液晶ディスプレイ（２）から発せられた直線偏光のうち装置表面から出射させたい直線偏光と上記上側偏光板（８）の吸収軸とのなす角度が９０°であり、上記固定電極部（５）と上記下側光学位相差フィルム（６）との間に光学等方性を有するガラス基板（１１）を備え、光学等方性を有するガラス基板（１１）に上記固定電極部（５）が直接形成されるとともに、上記上側光学位相差フィルム（４）の熱変形温度が１５０℃以上であるように構成した。。

また、上記構成において、上記上側光学位相差フィルム（４）の熱変形温度が１７０℃以上であるように構成した。

また、上記各構成において、上記上側光学位相差フィルム（４）の厚みが５０μｍ以上１５０μｍ以下であるように構成した。

本発明に係るタッチ入力方式の液晶ディスプレイ装置は、以上のような構成及び作用からなるので、以下のような効果を奏する。

すなわち、上側偏光板の吸収軸と上側光学位相差フィルムの光軸とのなす角度を約４５゜に配置することにより、円偏光あるいは略円偏光となって透明タッチパネルの空間層に入り、反射された円偏光あるいは略円偏光が再び上側光学位相差フィルムを通過して上側偏光板の透過軸と垂直の直線偏光になるため、反射光が抑えられる。ここで、上側偏光板８の吸収軸とは、フィルム素材の延伸方向に平行な軸のことである。上側偏光板８を通る光は偏光され、吸収軸と直交する方向のみの直線偏光として上側偏光板８より出射する。なお、吸収軸と直交する軸を透過軸と呼ぶ。この上側偏光板８について直線偏光を透過させるには、透過軸と方向が一致するようにしなければならない。方向が一致しない直線偏光は上側偏光板８を透過することができない。

また、下側光学位相差フィルムの光軸を上側光学位相差フィルムの光軸に対して約９０゜の角度になるように、さらに液晶ディスプレイから発せられた直線偏光のうち装置表面から出射させたい直線偏光に対して約４５゜の角度になるように透明タッチパネルと液晶ディスプレイとの間に配置することで、観察者側から見たときの表示画面の色付きを抑え、コントラストの高い、色付きのない表示画面が得られる。なお、上記液晶ディスプレイから発せられた直線偏光のうち装置表面から出射させたい直線偏光は、上記上側偏光板の吸収軸と９０°の角度をなす関係にある。

以上の改善により、本発明にかかる透明タッチパネルを備えた液晶ディスプレイは、蛍光灯などのある部屋や屋外においても反射が少なく、高コントラストで非常に視認性の良い表示画面を得ることができる。

本発明は、以上のような構成及び作用からなるので、上側偏光板およびその背後の各層により屋内での蛍光灯などの反射光や屋外での外光に起因する反射光を抑え、コントラストが高く、視認性の高いタッチ入力方式の液晶ディスプレイ装置が得られる。

以下、図面を参照して本発明における種々の実施形態にかかるタッチ入力方式の液晶ディスプレイ装置及びその製造方法を詳細に説明する。

図１は本発明に係るタッチ入力方式の液晶ディスプレイ装置（透過型ＳＴＮ）を示す断面図である。

図２は、本発明の上記実施形態に係るタッチ入力方式液晶ディスプレイ装置（ＴＮ）における透過軸方向および光軸方向の説明図である。

図中、１は上記透明タッチパネル、２は液晶ディスプレイ、３は可動電極部、４は上側光学位相差フィルム、５は固定電極部、６は下側光学位相差フィルム、７は空間層、８は上側偏光板、９は下側偏光板、１０はスペーサ、１１はガラス基板、１３はバックライト導光板、１４は光学補償位相差板をそれぞれ示す。

上記バックライト導光板１３の一般的な構造であるエッジライト面発光装置を図５に示す。図３中、１３ａは線光源、１３ｃは導光板、１３ｄは光反射板、１３ｅは光散乱層、１３ｂは拡散シートを表す。線光源１３ａより導光板１３ｃ内に導かれた光は導光板１３ｃの下面に形成された光散乱層１３ｅおよび光反射板１３ｄによって導光板１３ｃの前面（図３では上面）より光が出射される。さらに、導光板１３ｃの上面に設置された拡散シート１３ｂにより導光板１３ｃより出射した光を全体的に均一に面発光させる。

可動電極部３は、可撓性を有する透明導電膜３ａやリード線３ｂ等により構成される。可動電極部３を形成する材料としては、酸化錫、酸化インジウム、酸化アンチモン、酸化亜鉛、酸化カドミウム、若しくは、インジウムチンオキサイト（ＩＴＯ）等の金属酸化物、これらの金属酸化物を主体とする複合膜、金、銀、銅、錫、ニッケル、アルミニウム、又は、パラジウムなどがある。

上側光学位相差フィルム４は、直線偏光を分解した互いに直交する２成分の偏光に時間的な位相のズレを与えることにより、直線偏光を円偏光あるいは略円偏光に変える機能を持ち、一方の偏光を可視領域の中心波長の入射光に対し１／４波長だけ位相を遅らせる機能を持たせた透明のフィルムのことである。すなわち、この上側光学位相差フィルム４を用いることにより、直線偏光を分解した互いに直交する２成分の偏光の一方が、可視領域の中心波長約５５０ｎｍの１／４波長つまり約１３８ｎｍの位相遅れを生ずる。この場合、直交する２成分の偏光の振幅が等しければ円偏光となり、そうでなければ楕円偏光となる。なお、ここで、「可視領域の中心波長約５５０ｎｍ」としたのは、一例として、可視領域の中心波長を約５５０ｎｍとしたのであり、このように約５５０ｎｍとしたのは、以下の理由による。すなわち、可視領域の中心波長を人間の視感度曲線との関係で考えると、人間の可視光領域は約４００ｎｍ〜７００ｎｍであるが、その中で視感度のピークは約５５０ｎｍにあるため、この約５５０ｎｍの波長での光反射を抑えることにより、人間の目で反射を感じないようにすることができるためである。

上記上側光学位相差フィルム４は、タッチパネルのペンや指の入力部としての機能も兼ねているため、入力を容易にするために可撓性を備えていなければならない。

また、上側光学位相差フィルム４は、可動電極部３の形成および回路形成の際に高温処理されるので、使用するフィルム素材に１５０℃以上の耐熱性が要求される。熱変形温度が低い（言い換えれば後述するように１５０℃未満の）フィルム素材では、２成分の偏光の位相遅れの値であるリタデーション値が高温処理によって変化し、本発明の上記実施形態に係るタッチ入力方式の液晶ディスプレイ装置の構成では、表示画面の視認性が劣る。ところが、熱変形温度が高い（言い換えれば後述するように１５０℃以上の）フィルム素材ほど高温処理時のリタデーション値の変化が実用上無視できる程度まで小さくなることがわかった。このような材料としては、１５０℃以上の熱変形温度を有する一軸延伸された高分子フィルム、たとえば、ポリアリレート、ポリエーテルスルホン、ノルボルネン系樹脂、又は、ポリスルホンなどである。特に、フィルム素材としては、１７０℃以上の熱変形温度を有する一軸延伸されたポリアリレート、ポリエーテルスルホン、又は、ポリスルホンフィルムなどが好ましい。

このように、上側光学位相差フィルム４のフィルム素材として１５０℃以上の熱変形温度を有するフィルム素材を用いる理由、さらに１７０℃以上の熱変形温度を有することが好ましい理由について以下に詳細に説明する。

まず、上側光学位相差フィルム４のフィルム素材として、１５０℃以上の熱変形温度を有するフィルム素材を用いる理由を以下に説明する。

一般に、上側光学位相差フィルム４のフィルム素材の熱変形温度以上の熱を上側光学位相差フィルム４のフィルム素材に加えると、その熱により上側光学位相差フィルム４のフィルム素材は変形、歪みなどの劣化を起こす。その場合、上側光学位相差フィルム４は１／４波長の位相差（リタデーション）を保つことができなくなり、その結果、反射を抑えたり、正確な画像を得たりすることができなくなる。したがって、本実施形態で上側光学位相差フィルム４に対して行われる後述する各熱処理の温度によって、使用できるフィルム素材が限定されることになる。

なお、上側光学位相差フィルム４のフィルム素材の熱変形温度が低く（例えば１５０℃未満）ても、その低い熱変形温度未満の温度で上記熱処理すればその熱による上側光学位相差フィルム４のフィルム素材の変形、劣化は起きないが、その場合、当然、上記熱処理する意味がなくなる、すなわち、後述するような上記熱処理で得られる数々の効果が得られなくなる。 上側光学位相差フィルム４を製造するときの熱処理について、工程順、すなわち熱処理（１）から熱処理（３）の順に以下に説明する。

熱処理（１）
通常は、液晶ディスプレイ装置の上側光学位相差フィルム４を多数枚連続して製造するため、１枚又は任意の枚数の上側光学位相差フィルム４に対応する１枚のフィルム素材を連続的に連結したロール状のフィルム素材が用意されている。このようなロール状のフィルム素材に、可動電極部３の一部を構成する透明導電膜を形成する前に、上記フィルム素材中の残留溶剤を除去するため、できるだけ高温で熱処理を所定時間行う必要がある。これは、フィルム素材中に残留溶剤が存在すると、透明導電膜をフィルム素材に安定して形成することが不可能となる為である。よって、フィルム素材中の残留溶剤を除去したのち、優れた安定性を持ち且つ高強度を持つ透明導電膜をフィルム素材に形成するためには、１５０℃以上の高温の下で所定時間だけ残留溶剤を除去する熱処理を行ったのち、透明導電膜をフィルム素材上に成膜する必要が有る。この理由は、１５０℃未満の温度下では残留溶剤を十分に除去することができず、優れた安定性及び高強度を持つ透明導電膜をフィルム素材上で形成することは到底できない。したがって、上記フィルム素材中の残留溶剤除去のため、上記フィルム素材すなわち上側光学位相差フィルム４の熱変形温度は１５０℃以上である必要がある。

熱処理（２）
上記したように透明導電膜を上記フィルム素材に形成した後、上記ロール状のフィルム素材に対して、すでに形成された上記透明導電膜に接続される所望の回路を形成するために、まず、上記ロール状のフィルム素材を枚葉に裁断して、上側光学位相差フィルム４用のフィルム素材シートとする。そして、このフィルム素材シートに対して、必要に応じて、回路形成の際の寸法誤差をできるだけ小さくするための加熱処理を行う。この加熱処理は、１００℃以上１３０℃未満で約１時間行うことが望ましい。したがって、フィルム素材の熱変形温度が１３０℃以上である必要があり、好ましくは１５０℃以上あれば十分である。

熱処理（３）
フィルム素材シートに対する回路形成時には、上記透明導電膜に接続される上記所望の回路を形成したインキのバインダーの硬化および溶剤の除去のために、高温乾燥を行う。この高温乾燥は１００℃以上１５０℃未満で３０〜６０分行う。したがって、フィルム素材の熱変形温度は１５０℃以上である必要がある。

このように上記した熱処理（１）から（３）の各種の熱処理を行なうため、上側光学位相差フィルム４のフィルム素材としては、１５０℃以上の熱変形温度を有する一軸延伸された高分子フィルム、例えばポリアリレート、ポリエーテルスルホン、ポリスルホン、又は、ノルボルネン系樹脂などが挙げられる。上記フィルム素材としては、特に、１７０℃以上の熱変形温度を有する一軸延伸されたポリアリレート、ポリエーテルスルホン、又は、ポリスルホンフィルムなどが好ましい。上記したようにフィルム素材の熱変形温度が１５０℃以上あれば、各種熱処理に対応できるが、透明導電膜形成前に１７０℃以上に熱処理を行うことにより、透明導電膜の結晶化（すなわち高強度）が十分に行われるため、さらに安定な透明電極を得ることができる。１７０℃以上に熱処理を行うためには、フィルム素材の熱変形温度も熱処理温度以上の１７０℃以上である必要がある。

また、上側光学位相差フィルム４のフィルムの厚みは５０μｍ以上１５０μｍ以下が好ましい。上側光学位相差フィルム４の厚みが１５０μｍを超えると、上側偏光板８と合わせた総厚が厚くなり指やペンでの入力が重くなって文字が綺麗に入力できなくなる。また、上側光学位相差フィルム４の厚みが５０μｍ未満だとフィルム自体に腰が無くなり、また回路形成時にフィルム皺や波打ちが発生し上側偏光板８との貼り合わせも困難となる。よって、上側光学位相差フィルム４の厚さは、５０μｍ以上１５０μｍ以下が好ましい。より好ましくは７５μｍ以上１２５μｍ以下である。上側光学位相差フィルム４の厚みとして７５μｍ以上１２５μｍ以下であることが、より好ましい理由は、上記厚みが５０μｍ以上７５μｍ未満の範囲ではフィルムに腰ができ、フィルム皺は発生しなくなるが、なだらかな山や谷が形成されている波打ちを完全には消すことはできない。上側光学位相差フィルム４の厚みを７５μｍ以上とすることにより波打ちを完全に消すことができる。また、厚みが１２５μｍ以上１５０μｍ未満でもペンや指による入力は軽くなり綺麗に文字を入力することはできるが、１２５μｍより薄くすれば格別に綺麗に文字を入力することができるためである。

また、図１中に描かれた部材１９は、可動電極３と固定電極５に挟まれた空間層７の周囲の部分は両電極３，５を支持する上側光学位相差フィルム４と、固定電極部５を直接形成する基材とを接着する両面テープ１９である。上記両面テープ１９の代わりに粘着材でもよい。粘着材又は両面テープ１９で使用する粘着剤としては、アクリル系、エポキシ系、ウレタン系、又は、それらの共重合体等が有り、両面テープとしては例えば日東電工製５３２等を用いるのが良い。

固定電極部５は、可動電極部３と同様に、透明導電膜５ａやリード線５ｂ等により構成される。固定電極部５を形成する材料としては、酸化錫、酸化インジウム、酸化アンチモン、酸化亜鉛、酸化カドミウム、若しくは、インジウムチンオキサイト（ＩＴＯ）等の酸化物、これらの金属酸化物を主体とする複合膜、金、銀、銅、錫、ニッケル、アルミニウム、アルミニウム、又は、パラジウムなどがある。

固定電極部５を直接形成する基材としては、光学等方性を有する透明ガラス基板１１（図１参照）を用いている。

この基材も、上側光学位相差フィルム４と同様に、固定電極部５の形成及び回路形成の際に、高温処理される。

本発明のように透明導電膜を含む固定電極部５が光学等方性を有するガラス基板１１に形成されている場合は、以下のような特性が要求される。

透明導電膜の設けられてない下側光学位相差フィルム６の材料としては、１３０℃以上の熱変形温度を有する一軸延伸された透明な高分子フィルム、例えば、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリエーテルスルホン、ノルボルネン系樹脂、又は、ポリスルホンなどが挙げられる。この場合は、上記上側光学位相差フィルム４の製造について述べたときのような各熱処理（１）〜（３）は関係ないので、１５０℃以上の熱変形温度を持つ必要はない。しかし、それでも１３０℃以上の熱変形温度は必要である。それは、熱変形温度が１３０℃未満だと、リタデーション値が経時的に変化するおそれがあるためである。

本発明のように光学等方性を有するガラス基板１１を用いた場合には、指やペンなどの押圧の安定性、耐久性がより安定する。

一方、対向配置された可動電極部３と固定電極部５との間に多数のスペーサー１０が形成されており、指やペンなどで上側光学位相差フィルム４の上から押圧することにより、スペーサー１０の無い領域で可動電極部３が固定電極部５に接触して入力が行われる。

なお、図中のスペーサー１０は、わかりやすいように誇張して描かれており、実際には目で認識することが困難になっている。実際の一例として、各スペーサー１０の高さは１〜１５μｍ、各スペーサー１０である円柱の外径は３０〜１００μｍ、そして、スペーサー１０は０．１ｍｍ〜１０ｍｍの間の一定値の間隔で配列されている。

上側光学位相差フィルム４の上面には、上側偏光板８を配置するが、その吸収軸は上側光学位相差フィルム４の光軸に対し約４５゜傾けて配置する。ここに約４５゜とは、直線偏光を円偏光あるいは略円偏光に変えさせるためであり、±３゜まで許容される。このように配置することにより、直交する２成分の偏光の振幅が等しくなり、上側光学位相差フィルム４を通過した直線偏光が円偏光あるいは略円偏光になる。

ここで、上側偏光板８の吸収軸が上側光学位相差フィルム４の光軸に対して４５゜に対して±３゜まで許容される理由について説明する。

上側偏光板８の吸収軸が上側光学位相差フィルム４の光軸に対して正確に４５°の角度をなすように配置されていない場合には、上側光学位相差フィルム４に入射した直線偏光は円偏光に変わらず、楕円偏光となる。

その後、反射によって戻ってきた円偏光は再び上側光学位相差フィルム４を通ることにより上側光学位相差フィルム４の上面より直線偏光として出射するが、反射によって戻ってきた楕円偏光は上側光学位相差フィルム４の上面より直線偏光に近い楕円偏光として出射する。完全な直線偏光の場合、この後、上側偏光板８の透過軸（スリットのようなもの）に直交するので、上側偏光板８の上面より出射せず、その結果、反射光を抑えることができる。一方、上記のように完全な直線偏光にならなかった場合、上側偏光板８の透過軸に直交する成分については出射を止められるが、上側偏光板８の透過軸に一致する成分は上側偏光板８の上面より出射する。つまり、余分な反射が残る。

ただ、上側偏光板８の吸収軸が上側光学位相差フィルム４の光軸に対して正確に４５°の角度にならなくとも±３゜以内であれば、ほとんど円偏光（すなわち略円偏光）と同じであり、最終的に上側偏光板８の上面（液晶ディスプレイ装置上面）から出射する反射光は無視できる。

次に、上側偏光板８の材料としては、一般的には、ポリビニルアルコールに、ヨウ素又は染料などの二色性色素を含浸せて延伸させ、表裏両面にトリアセチルセルロースのようなセルロース系の保護膜を被覆した可撓性のある厚み２００μｍの偏光板を用いる。そのような上側偏光板８としては、例えば、「日東電工製ＨＥＧ１４２５ＤＵ」が挙げられる。

また、上側偏光板８の上面に低反射処理を施して低反射処理層を形成してもよい。低反射処理方法としては、フッ素樹脂やシリコン樹脂などの低屈折率樹脂を用いた低反射材料を塗布したり、金属の多層膜を形成したり、低反射フィルムを貼り付けたりする方法がある。ここで、一般に、タッチ入力方式の液晶ディスプレイ装置の全反射のうち、約４％がタッチパネル表面の反射であり、この反射を１％未満に抑える処理のことを、上記低反射処理と呼んでいる。

指やペンなどによる押圧による摩耗から上側偏光板８や上側光学位相差フィルム４を保護するため、上側偏光板８の上にアクリル樹脂、シリコン樹脂、又は、ＵＶ硬化樹脂などによるハードコート処理層を形成してもよい。

透明タッチパネル１および上側偏光板８をこのような構成に配置することにより、以下のようにして外部から入射した光に起因する反射光を抑えることができる。

観察者側からの入射光は上側偏光板８を通り直線偏光となる。この直線偏光が上側偏光板８の吸収軸に対し光軸を約４５゜傾けた中心波長の入射光に対し１／４波長の位相遅れを与える上側光学位相差フィルム４を通過すると、直線偏光は互いが直交し振幅の等しい２つの偏光成分に分かれ、その一方の偏光成分が１／４波長の位相遅れを生じる。その結果、直線偏光から円偏光又は略円偏光に変わる。そして、最も界面での屈折率の差が大きい空間層７と固定電極部５の界面で反射された円偏光又は略円偏光は、再び上側光学位相差フィルム４を通過する。上側光学位相差フィルム４を通過した光は、円偏又は略円偏光光から直線偏光に変わるが、その際、直線偏光が最初に上側偏光板８を通った直線偏光に対して９０゜変化し、上側偏光板８の透過軸に対してほぼ垂直の直線偏光となるため光が通過しなくなる。したがって、反射光が抑えられるのである。

ここでいう略円偏光は極めて円偏光に近い状態である。上側偏光板８の吸収軸に対して上側光学位相差フィルム４の光軸が４５゜角度をなすときに円偏光となり、それ以外で楕円偏光となる。本発明の上記実施形態では、上記角度について±３゜の許容差をもって上側偏光板８と上側光学位相差フィルム４とを配置するので、ここで「円偏光又は略円偏光」に変わるという場合の「略円偏光」は、この±３゜の許容範囲にある楕円偏光である。なお、上記上側光学位相差フィルム４の光軸とは、原材料となる上側光学位相差フィルム４のフィルム素材の延伸方向に平行な軸のことである。

また、上側偏光板８の吸収軸（又は吸収軸）は、フィルム素材の延伸方向に平行な軸のことである。上側偏光板８を通る光は偏光され、吸収軸と直交する方向のみの直線偏光として上側偏光板８より出射する。

なお、吸収軸と直交する軸を透過軸と呼ぶ。この上側偏光板８について直線偏光を透過させるには、透過軸と方向が一致するようにしなければならない。方向が一致しない直線偏光は上側偏光板８を透過することができない。

液晶ディスプレイ２から発せられた直線偏光は、もともとバックライトからの光が上記で説明したように偏光板（この場合は下側偏光板）で直線偏光に変わり、その後、液晶ディスプレイ２を通ることによって、たとえばノーマリーホワイト表示モードの場合、しきい値電圧以下では上側偏光板８の透過軸と一致するように出射し、しきい値電圧を超えると上側偏光板８の透過軸と一致しないように出射したものである。なお、ノーマリーブラック表示モードの場合、逆にしきい値電圧を超えると上側偏光板８の透過軸と一致するように出射し、しきい値電圧以下では上側偏光板８の透過軸と一致しないように出射する。

また、上側偏光板８の吸収軸と同様に、下側偏光板９の吸収軸（又は吸収軸）は、フィルム素材の延伸方向に平行な軸のことである。下側偏光板９を通る光は偏光され、吸収軸と直交する方向のみの直線偏光として下側偏光板９より出射する。

また、観察者側から液晶ディスプレイ装置の表示画面を見たときの色付きを抑えるために、透明タッチパネル１の上側光学位相差フィルム４と液晶ディスプレイ２との間に中心波長の入射光に対し１／４波長の位相遅れを与える下側光学位相差フィルム６を配置する。より好ましくは、液晶ディスプレイ２の上面全面に下側光学位相差フィルム６を透明粘着剤等を介して貼り合わせると、表示画面の色付きを抑えるだけでなくさらに効果的に反射光を抑えることができる。

このとき、上側光学位相差フィルム４の光軸と下側光学位相差フィルム６の光軸は約９０゜になるように配置しておく。ここに約９０゜とは、下側光学位相差フィルム６を通過後の円偏光あるいは略円偏光を上側光学位相差フィルム４にて直線偏光に変えさせるためであり、±３゜まで許容される。

さらに、液晶ディスプレイ２から発せられた直線偏光のうち装置表面から出射させたい直線偏光に対して、下側光学位相差フィルム６の光軸が約４５゜になるように配置する。ここに約４５゜とは、直線偏光を円偏光あるいは略円偏光に変えさせるためであり、±３゜まで許容される。なお、上面に固定電極部５を備えた下側光学位相差フィルム６を用いた構成の場合は、表示画面の色付きを抑えるとともに透明タッチパネル１の一部ともなっているので、新たに光学位相差フィルムを付加する必要はない。また、上記液晶ディスプレイ２から発せられた直線偏光のうち装置表面から出射させたい直線偏光は、上記上側偏光板８の吸収軸と９０°の角度をなす関係にある。

液晶ディスプレイ２に用いられる液晶表示方式としては、透過型および反射型ＴＮ液晶表示方式や透過型および反射型ＳＴＮ表示方式などがあるが、いずれの液晶表示方式においても、液晶ディスプレイ２から発せられた直線偏光のうち装置表面から出射させたい直線偏光に対して、下側光学位相差フィルム６の光軸とのなす角度が約４５゜になるように下側光学位相差フィルム６を配置すればよい。

透過型及び反射型ＳＴＮ液晶表示方式の場合、液晶ディスプレイ２の構成として、一般的に表示画面の色付きをなくし、コントラストを高めるための光学補償用位相差板１４が液晶セルの上面に配置されている。

一般的なＴＮ液晶表示の場合、図２に示すように、バックライト導光板１３から出射された光は偏光板９を通過して直線偏光となる。この直線偏光がしきい値電圧以下で液晶ディスプレイ２を通過すると９０゜ねじれた直線偏光となる。さらに、下側光学位相差フィルム６を通過した直線偏光は円偏光となり上側光学位相差フィルム４により再び直線偏光に戻る。このとき、２枚の光学位相差フィルムの光軸の角度が約９０゜となるため、この直線偏光の方向はノーマリーホワイト表示モードの場合は上側偏光板８の吸収軸と直交する。つまり、透過軸と一致する。したがって、この直線偏光は偏光板８を通過して、観察者に光が届くことができるのである。

なお、本発明は、添付図面を参照しながら好ましい実施形態に関連して充分に記載されているが、この技術の熟練した人々にとっては種々の変形や修正は明白である。そのような変形や修正は、添付した請求の範囲による本発明の範囲から外れない限りにおいて、その中に含まれると理解されるべきである。

本発明に係るタッチ入力方式の液晶ディスプレイ装置（透過型ＳＴＮ（Super Twisted Nematic））を示す断面図である。 本発明の上記実施形態に係るタッチ入力方式液晶ディスプレイ装置（ＴＮ）における透過軸方向および光軸方向の説明図である。 バックライト導光板の説明図である。 従来の一般的な透明タッチパネルを備えた液晶ディスプレイ装置の一例を示す断面図である。 従来の一般的な透明タッチパネルを備えた液晶ディスプレイの別の例を示す断面図である。 図４の従来の液晶ディスプレイ装置を有する携帯用パーソナルコンピュータを蛍光灯などのある部屋で使用するときの状態を説明するための説明図である。 図５の従来の液晶ディスプレイ装置を有する携帯用端末機を屋外で使用するときの状態を説明するための説明図である。

符号の説明

１ 上記透明タッチパネル
２ 液晶ディスプレイ
３ 可動電極部
４ 上側光学位相差フィルム
５ 固定電極部
６ 下側光学位相差フィルム
７ 空間層
８ 上側偏光板
９ 下側偏光板
１０ スペーサ
１１ ガラス基板
１３ バックライト導光板
１３ａ 線光源
１３ｂ 拡散シート
１３ｃ 導光板
１３ｄ 光反射板
１３ｅ 光散乱層
１４ 光学補償位相差板
１９ 両面テープ
２０ 可動側シート
２１ 固定側シート
５００ 携帯用端末機
５０１ ペン
５０２ 携帯用パーソナルコンピュータ
５０３ ペン
５０４ 蛍光灯

Claims (3)

1. 透明タッチパネルの下側に液晶ディスプレイを備えたタッチ入力方式の液晶ディスプレイ装置において、
   可視領域の中心波長の入射光に対し１／４波長の位相遅れを与えるとともに下面に可動電極部を備える上側光学位相差フィルムと、上記可視領域の上記中心波長の入射光に対し１／４波長の位相遅れを与えるとともに上面に固定電極部を備える下側光学位相差フィルムとが空間層を介して配置された上記透明タッチパネルの上面に上側偏光板が配置され、上記液晶ディスプレイの下面に下側偏光板が配置され、上記上側光学位相差フィルムの光軸と上記上側偏光板の吸収軸とのなす角度が約４５゜であり、上記下側光学位相差フィルムの光軸と上記液晶ディスプレイから発せられた直線偏光のうち装置表面から出射させたい直線偏光とのなす角度が約４５゜であり、上記上側光学位相差フィルムの光軸と上記下側光学位相差フィルムの光軸の角度が約９０゜であり、上記液晶ディスプレイから発せられた直線偏光のうち装置表面から出射させたい直線偏光と上記上側偏光板の吸収軸とのなす角度が９０°であり、
   上記固定電極部と上記下側光学位相差フィルムとの間に光学等方性を有するガラス基板を備え、光学等方性を有するガラス基板に上記固定電極部が直接形成されているとともに、上記上側光学位相差フィルムの熱変形温度が１５０℃以上であるタッチ入力方式の液晶ディスプレイ装置。
2. 上記上側光学位相差フィルムの熱変形温度が１７０℃以上である請求項１に記載のタッチ入力方式の液晶ディスプレイ装置。
3. 上記上側光学位相差フィルムの厚みが５０μｍ以上１５０μｍ以下である請求項１又は請求項２のいずれかに記載のタッチ入力方式の液晶ディスプレイ装置。

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