JP2006350873A - 表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
非偏光の映像光によって表示を行なうディスプレイに、外光の映り込みを防止する偏光板を備えるタッチパネルを組合わせた場合における、タッチパネルの偏光板の透過軸以外の映像光の成分がカットされてしまうことによるディスプレイの輝度の低下を防止する。

【解決手段】
非偏光の映像光によって表示を行なう表示装置において、偏光板１４を備えるタッチパネル１１を用いたときに、ディスプレイ３２とタッチパネル１１との間に反射型偏光板３５と拡散層３６とを設けることによって、外光の映り込みの低減を実現しながら、しかもタッチパネル１１の偏光板１４による輝度低下を低減する。
【選択図】 図６

Description

本発明は表示装置に係り、とくに非偏光の映像光によって表示を行なう表示部の表面に、偏光板を備えるタッチパネルを配した表示装置に関する。

例えば特開２００４−２４６３８０号公報や、特開２００３−１１４７６６号公報に開示されているように、表示装置の表示部を構成する外表面上に、透明タッチパネルを配することによって、表示を見ながら指等で各種の入力操作を行なうことが可能なタッチパネル式ディスプレイが提供される。

このようなタッチパネル式ディスプレイにおいて、外光の映り込みを低減し、照明下や屋内においての視認性を向上させるために、タッチパネルの外表面に偏光板を取付けるようにしている。とくに液晶ディスプレイから成る表示装置においては、偏光板を取付けることによって、外部照明等の外光下のコントラストである明所コントラストを向上させている。

図１に示す構成は、液晶ディスプレイ１０上にタッチパネル１１を重合わせた構成を採っている。ここでタッチパネル１１は、外光の映り込みを防止する偏光板１４の内側に一対の等方性フィルム１５、１６を配し、さらに偏光板１７を介して液晶ディスプレイ１０上に配するようにしている。等方性フィルム１５、１６の互いに対向する面には透明電極１９、２０が形成され、これらの透明電極１９、２０が空気層２１を介して対向している。なお液晶ディスプレイ１０の下面には、バックライトを構成する光源２３が光源側偏光板２４を介して取付けられる。

図２に示す構成は、さらに一対の１／４波長板２７、２８を加えたものである。上側の１／４波長板２７は、上側の等方性フィルム１５と透明電極１９との間に配される。これに対して下側の１／４波長板２８は、下側の等方性フィルム１６上において透明電極２０と等方性フィルム１６との間に介在される。

図３Ａ〜Ｆは、上記図２に示す構成の液晶ディスプレイ１０からの光の出射の状態を示しており、光源２３からの光は図３Ａに示すように非偏光である。この非偏光が偏光板２４を通過すると、図３Ｂに示すように偏光に変換される。そしてこの後に液晶ディスプレイ１０の上面の偏光板１７によって図３Ｃに示すように、角度が９０度変換された偏光に変換される。この後に下側の１／４波長板２８で円偏光に変換され（図３Ｄ参照）、さらに上側の１／４波長板２７によって偏光板１７の出射光とは９０度角度の異なる偏光に変換される（図３Ｅ参照）。そしてこの偏光が偏光板１４を通して出射される（図３Ｆ参照）。

このように図１あるいは図２に示す液晶表示装置は、映像光が直線偏光で出射されるために、タッチパネル１１の偏光板１４の透過軸を映像光の偏光方向と一致させることによって、映像光の輝度低下を伴わずに映り込みの低減を行なうことが可能になる。

図３Ｇ〜Ｊは、外光の映り込み低減の動作を示している。外光Ｇは非偏光であって、この非偏光がタッチパネル１１に入射すると偏光板１４によって図３Ｈに示す直線偏光に変換され、さらに１／４波長板２７、２８によって円偏光に変換される（図３Ｉ参照）。このような光は、タッチパネル１１内の空気層２１の界面で反射されて１／４波長板２７を通過すると、図３Ｈの直線偏光とは９０度角度が異なる直線偏光（図３Ｊ参照）に変換される。従ってこの偏光は偏光板１４によって遮断される。従って映像光の輝度低下を伴わずに映り込みの低減、すなわちコントラストの低下の低減を行なうことが可能になる。

一方図４は、非偏光から成る映像光を出射するディスプレイ３２と、タッチパネル層１１とを組合わせた構成を示している。なお図４に示す構成は、タッチパネル層１１が一対の１／４波長板２７、２８を備えない構成である。これに対して図５に示す構成は、一対の１／４波長板２７、２８をそれぞれ等方性フィルム１５、１６上に配した構成である。

図４あるいは図５に示すような、映像光が偏光でないディスプレイ、例えばＣＲＴ、プラズマディスプレイパネル、ＥＬパネル、等において、同様の目的で偏光板付きタッチパネル１１を用いると、タッチパネル１１の偏光板１４の透過軸以外の映像光の成分をカットしてしまうために、ディスプレイ３２からの映像光の輝度が半分以下に低減する。従って偏光板１４を搭載しないタッチパネルと同等の輝度にする場合には、ディスプレイ３２の発光輝度を２倍以上に設定する必要があり、これによってディスプレイ３２の消費電力が大幅に増えてしまう。
特開２００４−２４６３８０号公報 特開２００３−１１４７６６号公報

本願発明の課題は、非偏光の映像光を発生するディスプレイパネルと偏光板付きタッチパネルとを組合わせた場合における輝度の低下を防止するようにした表示装置を提供することである。

本願発明の別の課題は、消費電力を抑えたままで、しかも外光の映り込みによるコントラストの低下を防止するようにした表示装置を提供することである。

本願発明のさらに別の課題は、表示装置から出た光を半分以上出射することができ、しかも外光の映り込みによる輝度低下を防止できるようにした表示装置を提供することである。

本願発明の上記の課題および別の課題は、以下に述べる本願発明の技術的思想、およびその実施の形態によって明らかにされる。

本願の主要な発明は、非偏光の映像光によって表示を行なう表示部の表面に、偏光板を備えるタッチパネルを配した表示装置において、
前記表示部と前記タッチパネルとの間に反射型偏光板を配し、さらに前記表示部と前記反射型偏光板との間に拡散層を設けたことを特徴とする表示装置に関するものである。

ここで、前記反射型偏光板は前記表示部からの映像光を反射するようにしてよい。また前記反射型偏光板の透過軸方向は、該反射型偏光板を通過した光が前記タッチパネルの偏光板を通過する方向であってよい。また前記拡散層は前記反射型偏光板を前記表示部の外表面に接合する粘着剤層であってよい。また前記粘着剤層内に光を不規則に反射させる粒子が分散されてよい。また前記タッチパネルが一対のフィルムを有し、該フィルムの内表面に透明電極が空気層を挟んで対向していてよい。また前記表示部がＣＲＴ（陰極線管）であってよい。また前記表示部がプラズマディスプレイパネルであってよい。また前記表示部がＥＬ（エレクトロルミネッセンス）パネルであってよい。

タッチパネル付きディスプレイは、入力可能な表示装置として数多く存在するが、最も一般的な方式である抵抗膜式タッチパネルは、一対の透明電極付きフィルム間に空気層を挟んだ構造になっており、空気と透明電極との間の屈折率の差が大きいために、外光が入射したときに、上記の空気と透明電極との間の界面での反射が非常に大きくなってしまい、屋外での視認性が著しく低下する。このために液晶ディスプレイ等の偏光を利用したディスプレイについては、タッチパネルの外表面上に偏光板を配することによって、外光がタッチパネルで反射するのを低減させ、屋外視認性を確保することになる。

しかるにＣＲＴ（陰極線管）、プラズマディスプレイパネル、ＥＬ（エレクトロルミネッセンスパネル）等の偏光を利用していない非偏光の映像光を発する表示装置に対しては、偏光板付タッチパネルを表示部の上に搭載すると、このタッチパネル上の偏光板によって透過軸以外の偏光成分が吸収されてしまうために、表示装置から出る映像光の輝度が半分以下に低下する。

そこで本願発明は、非偏光の映像光を出射するディスプレイパネルにおいて、偏光板付タッチパネルの搭載による輝度低下を低減させるために、表示装置の表示部とタッチパネルとの間に反射型偏光板を配し、さらに表示部と反射型偏光板との間に拡散層を設けるようにし、これによって輝度低下を低減させるようにしたものである。

映像光が非偏光の表示装置に対して、偏光板付タッチパネルを搭載すると、上述の如く輝度が半分以下になる。従来は偏光板を備えないタッチパネルを搭載して外光の映り込みによるコントラストの低下を許容して我慢するか、偏光板付きタッチパネルを搭載して映り込みは低減できるが、輝度の低下あるいは消費電力のアップを許容せざるを得なかった。しかるに本願発明によると、偏光板付きタッチパネルの搭載による映り込みの低減を、輝度低下や消費電力の増加等のデメリットを大幅に抑えて達成することができる。とくにモバイル向けの製品は、屋外での使用が多いために、外光が強く入射する場面が多く、また消費電力のアップは、バッテリの持続時間の低下となるために、とくに効果が大きい。

本願の主要な発明は、非偏光の映像光によって表示を行なう表示部の表面に、偏光板を備えるタッチパネルを配した表示装置において、表示部とタッチパネルとの間に反射型偏光板を配し、さらに表示部と反射型偏光板との間に拡散層を設けたものである。

従ってこのような表示装置によれば、反射型偏光板を透過した映像光はそのままタッチパネルの偏光板を通して出射されるが、反射型偏光板によって反射された映像光は再び表示部に向かうが、このときに拡散層の内部で散乱され、さらに表示部表面もしくは内部で一部反射され、再び反射型偏光板へ入射する。このときに反射型偏光板に向かう映像光は拡散層を２回通過しているために、偏光状態が無秩序にリセットされ、反射型偏光板の透過軸方向成分の光は反射型偏光板およびタッチパネルの偏光板を通して出射される。これに対して反射型偏光板で反射された光は再び反射されて拡散層を２度通過し、再び反射型偏光板に至る。この一連の透過・反射の動作を繰返すことによって、表示部から出射された映像光の半分以上の光が反射型偏光板およびタッチパネルの偏光板を透過して出射されるようになる。従って映像光の輝度低下を大幅に低減できるようになる。

以下本願の発明を図示の実施の形態によって説明する。図６は、非偏光を発生するディスプレイ３２とタッチパネル１１との組合わせを示している。ここでタッチパネル１１は、透明電極１９、２０をそれぞれ内表面に備える等方性フィルム１５、１６を、それらの透明電極１９、２０が空気層２１を介して互いに対向するように配置して構成される。そして外表面上に外光の映り込みを低減するために偏光板１４が配される。そしてこのようなタッチパネル層１１とディスプレイ３２との間に、反射型偏光板３５と拡散層３６とが介在される。ここで拡散層３６は、例えば粘着剤層から構成され、反射型偏光板３５をディスプレイ３２の表面に接合する接合手段を構成している。なお拡散層３６内には、光を無秩序に反射散乱させるための粒子を分散させておくことが好ましい。とくに本実施の形態の特徴は、上記反射型偏光板３５と拡散層３６とを、タッチパネル１１とディスプレイ３２との間に介在させたことである。

図７に示す構成は、上側の等方性フィルム１５上に、１／４波長板２７を配し、下側の等方性フィルム１６上に１／４波長板２８を配した構成になっている。これらの１／４波長板２７、２８はそれぞれ透明電極１９、２０の下側に位置するように等方性フィルム１５、１６上に形成される。

図８は図７に示す構成において、ディスプレイ３２から出射した光がタッチパネル１１を通して出射する状態を示している。ディスプレイ３２の映像光は、図８Ｋに示すように非偏光である。このような非偏向光は反射型偏光板３５によって直線偏光に変換される。そしてこの後に１／４波長板２８によって円偏向光に変換され、さらに１／４波長板２７によって円偏光から逆方向の直線偏光に変換される（図８Ｌ参照）。そしてこのような直線偏光がタッチパネル１１の上側の偏向板１４を通して出射される。

ここでディスプレイ３２からの出射光の内、反射型偏光板３５の偏光方向と異なる方向の光は、この反射型偏光板３５によってディスプレイ３２側に反射される。そして再びディスプレイ３２の表面もしくは内部で反射された後に、再び反射型偏光板３５に入射する際に、拡散層３６を通過し、このときに偏光がほぼ非偏光に変換される。そして再び反射型偏光板３５で反射された光は、再びディスプレイ３２の表面もしくは内部で反射されるとともに、このときに拡散層３６によって非偏光に変換される。従ってやがてほとんどの映像光がタッチパネル層１１を通して出射されることになる。図８Ｍは反射型偏光板３５で反射された偏光角が逆の直線偏光を示しており、図８Ｎは、拡散層３６を２回通過することによって、偏光から非偏光に変換された状態を示している。

このように本実施の形態の表示装置は、映像光が偏光でないディスプレイ３２と、偏光板１４を備えるタッチパネル１１との間に、図６あるいは図７に示すように、反射型偏光板３５を挿入し、ディスプレイ３２との間には拡散のり等の拡散層３６を挿入する。ディスプレイ３２から出射された映像光は、反射型偏光板３５によって、この反射型偏光板３５の透過軸方向成分の映像光を出射する。そしてそれと直交する偏光成分がこの反射型偏光板３５によってディスプレイ３２の中に反射される。なお反射型偏光板３５として、例えば住友スリーエム株式会社製の反射型偏光フィルムＤＢＥＦ−Ｄ（商品名）等を用いることができる。

タッチパネル１１の偏光板１４は、上記ディスプレイ３２上に設けられた反射型偏光板３５を透過した映像光が透過できる軸角度に設定されている。従って反射型偏光板３５を透過した映像光はそのままタッチパネル１１の偏光板１４を通して出射される。反射型偏光板３５によって内部で反射された映像光は、再びディスプレイ３２側に戻る方向に向かう。ここで戻り光の一部はディスプレイ３２の表面および内部で反射され、再び反射型偏光板３５に入射する。このような再度の反射型偏光板３５に向かう映像光は、上述の拡散層３６を２回通過しているために、光の偏光状態が無秩序の状態に戻っており、偏光のリセットが行なわれる。反射型偏光板３５の透過軸方向の成分の光は、この反射型偏光板３５を透過し、直交する成分は再びこの反射型偏光板３５で反射される。

これら一連の光の透過および反射の動作を繰返すことによって、ディスプレイ３２から出射された映像光の半分以上が反射型偏光板３５を通過することができるようになる。結果として、映像光が偏光でないディスプレイ３２に、偏光板１４を有するタッチパネル１１を搭載した場合の、映像光の輝度の低下を大幅に低減できるようになる。またこのことは、ディスプレイ３２の輝度を不必要に増大させる必要がなく、これによって消費電力の増加等のデメリットを抑えることが可能になる。従ってとくに屋外で使用され、しかも外光が強く入る場面で使用されるディスプレイにおいては、コントラストの向上に大きく寄与することになる。

以上本願発明を図示の一実施の形態によって説明したが、本願発明は上記実施の形態によって限定されることなく、本願に含まれる発明の技術的思想の範囲内において各種の変更が可能である。例えば上記実施の形態は、ＣＲＴ（陰極線管）、プラズマディスプレイパネル、ＥＬパネル、その他各種の非偏光の映像光によって表示を行なうディスプレイと、外表面に偏光板を備えるタッチパネルとの各種の組合わせが可能である。

本願発明は、タッチパネル式表示装置に広く利用することができる。

従来のタッチパネル付き液晶表示装置の要部縦断面図である。 別のタッチパネル付き液晶表示装置の縦断面図である。 図２に示す液晶表示装置における、映像光の偏光状態の変化を示すグラフである。 タッチパネルと非偏光型のディスプレイとの組合わせを示す表示装置の要部縦断面図である。 別の非偏光の表示装置とタッチパネルとの組合わせを示す要部縦断面図である。 本発明の一実施の形態に係る表示装置の要部縦断面図である。 別の実施の形態の表示装置の要部縦断面図である。 表示装置の偏光の変化の状態を示すグラフである。

符号の説明

１０…液晶ディスプレイ、１１…タッチパネル、１４…偏光板、１５、１６…等方性フィルム、１７…偏光板（液晶側）、１９、２０…透明電極、２１…空気層、２３…光源（バックライト）、２４…偏光板（光源側）、２７、２８…１／４波長板、３２…ディスプレイ、３５…反射型偏光板、３６…拡散層（粘着剤層）

Claims (9)

1. 非偏光の映像光によって表示を行なう表示部の表面に、偏光板を備えるタッチパネルを配した表示装置において、
   前記表示部と前記タッチパネルとの間に反射型偏光板を配し、さらに前記表示部と前記反射型偏光板との間に拡散層を設けたことを特徴とする表示装置。
2. 前記反射型偏光板は前記表示部からの映像光を反射することを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
3. 前記反射型偏光板の偏光方向は、該反射型偏光板を通過した光が前記タッチパネルの偏光板を通過する方向であることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
4. 前記拡散層は前記反射型偏光板を前記表示部の外表面に接合する粘着剤層であることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
5. 前記粘着剤層内に光を不規則に散乱させる粒子が分散されることを特徴とする請求項４に記載の表示装置。
6. 前記タッチパネルが一対のフィルムを有し、該フィルムの内表面に透明電極が空気層を挟んで対向していることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
7. 前記表示部がＣＲＴ（陰極線管）であることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
   
8. 前記表示部がプラズマディスプレイパネルであることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
9. 前記表示部がＥＬ（エレクトロルミネッセンス）パネルであることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
   

Images