JP2014092736A - 入力装置 - Google Patents

Abstract

【課題】偏光サングラスをかけた状態で見たときの視認性が高く、低コストの入力装置を提供する。
【解決手段】位相差が２１ｎｍ以上、４３ｎｍ以下である光学異方性フィルムからなる基材２と、基材２に設けられ光透過性を有する電極及び配線と、を備える入力装置。
【選択図】図４

Description

本発明は、入力装置に関する。

従来、液晶パネルに重ねて取り付けられタッチパネルを構成する入力装置が知られている。液晶パネルは、偏光を利用して表示をしており、液晶パネルから発せられる光は直線偏光であるのが一般的である。このため、偏光サングラスをかけて液晶パネルを見たときに、偏光軸が直交したときに液晶パネル上の表示が見えにくくなるという問題があった。

偏光サングラスをかけた状態でも液晶パネル上の表示を見やすくするための技術が特許文献１に開示されている。特許文献１には、偏光サングラスをかけた観察者に向かって出射する光を円偏光または楕円偏光とするλ／４位相差膜が設けられた液晶表示装置（液晶パネル）が記載されている。

また、円偏光または楕円偏光の光を出射する液晶パネルに重ねて取り付けられる入力装置の例として、光学等方性を有する光透過性材料によって構成された光透過性を有する入力装置が特許文献２に開示されている。特許文献２に記載の入力装置は、たとえば特許文献１に記載の液晶表示装置に重ねて取り付けられた場合に、液晶表示装置から出射される光の偏光状態が円偏光または楕円偏光のままとするので、偏光サングラスをかけた観察者による視認性が高い。

特開２００９−２８２４２４号公報 特開２０１２−１８５９０号公報

しかしながら、特許文献１，２に開示された技術では、入力装置に適用される光学等方性の部材や液晶パネルに適用されるλ／４位相差膜が高価であることに加え、液晶パネルと入力装置とが重ねられた状態において液晶パネルから入力装置を通じて出射する光の光量が低下することにより視認性が悪化するという問題がある。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、偏光サングラスをかけた状態で見たときの視認性の高く低コストの入力装置を提供することである。

本発明の一態様は、位相差が２１ｎｍ以上４３ｎｍ以下である光学異方性フィルムからなる基材と、前記基材に設けられ光透過性を有する電極及び配線と、を備えることを特徴とする入力装置である。
また、前記基材の位相差は２５ｎｍ以上３５ｎｍ以下であってもよい。
また、前記基材は押し出し成形により成形されたフィルムであってもよい。

また、前記基材は厚さが２５μｍ以上２００μｍ以下のポリカーボネートからなっていてもよい。
また、上記態様の入力装置は、前記電極及び前記配線を覆うように前記基材に固定された光透過性の表面部材をさらに備えていてもよい。

本発明の別の態様は、位相差が２１ｎｍ以上４３ｎｍ以下である光学異方性フィルムからなる第一基材と、前記第一基材に設けられ光透過性を有する第一電極及び第一配線と、位相差が２１ｎｍ以上４３ｎｍ以下である光学異方性フィルムからなる第二基材と、前記第二基材に設けられ光透過性を有する第二電極及び第二配線と、を備えることを特徴とする入力装置である。

本発明によれば、偏光サングラスをかけた状態で見たときの視認性が高く低コストの入力装置を提供することができる。

本発明の第１実施形態の入力装置が取り付けられてなるタッチパネルを示す模式図である。 同入力装置の側面図である。 同入力装置における電極，配線，及び基材を示す平面図である。 同入力装置の作用を説明するための図である。 本発明の第２実施形態の入力装置を示す模式図である。

（第１実施形態）
本発明の入力装置の第１実施形態について説明する。図１は、本実施形態の入力装置が取り付けられてなるタッチパネルを示す模式図である。図２は、入力装置の側面図である。図３は、入力装置における電極，配線，及び基材を示す平面図である。
図１に示すように、入力装置１は、液晶パネル１０と重ねて用いられる装置であり、液晶パネル１０と重ねて組み立てられることによりタッチパネル１１を構成する。

本実施形態では、液晶パネル１０は、偏光軸が９０°をなして互いに平行に配された一対の偏光板の間に液晶が配された公知の構成を有している。すなわち、液晶パネル１０から出射される光は直線偏光の光である。液晶パネル１０の他の具体的な構成は特に限定されない。

図２及び図３に示すように、入力装置１は、基材２、基材２上にパターン形成された電極３および配線４、並びに電極３及び配線４を覆うように基材２上に設けられた表面部材５が、この順に積層された層状構造を有している。

基材２は、光学異方性を有する光透過性部材である。本実施形態では、基材２は、ポリカーボネートを材料として押し出し成形により成形されたフィルムである。基材２の厚さは、２５μｍ以上２００μｍ以下の範囲で適切な厚さが選択されてよい。

基材２は、光学異方性を有しているので、基材２を通過する光は、複屈折する。すなわち、基材２内へと入射した光は互いに直交する直線偏光成分に分かれて基材２中を伝わり、各直線偏光成分の間には位相差が生じる。
基材２における位相差は、偏光サングラス１２（図４参照）をかけた状態で入力装置１を介して液晶パネル１０を見たときに、液晶パネル１０上の表示が好適に見え、且つ干渉縞が発生しないような範囲の値に設定されている。基材２の位相差Ｒは、基材２の面内における主屈折率をＮｘ，Ｎｙ（ただしＮｘ＞Ｎｙ）とし、基材２の厚さをｄとしたときに、下記式１により規定される。
Ｒ＝（Ｎｘ−Ｎｙ）・ｄ ・・・（式１）

基材２の位相差Ｒは、２１ｎｍ以上４３ｎｍ以下、好ましくは２５ｎｍ以上３５ｎｍ以下である。これにより、基材２の厚さ方向の両面のうちの一方から直線偏光の光が入射した場合、この入射した光は、基材２を透過して反対面から楕円偏光若しくは円偏光の光として出射される。

電極３は、例えば、電極３は、ＩＴＯ，ＩＺＯ，金属ナノワイヤー（銀ナノワイヤー等），あるいは導電性ポリマー（例えばポリチオフェン系導電性ポリマー）など、公知の光透過性電極３であってよい。基材２上における電極３の形状は特に限定されない。
配線４は、電極３に一端が接続され基材２上を引き回されたパターン形状を有している。配線４の材料としては、金属粒子を含有するペースト（銀ペースト等），や金属箔（銅箔等）など、公知の導体が適宜選択されてよい。基材２上における配線４の形状は特に限定されない。なお、光透過性を有していない材料によって配線４が形成される場合には、入力装置１において光透過性を必要としない領域に配線４が配されることが好ましい。

表面部材５（図２参照）は、複屈折を生じにくい材料からなる板状の部材である。なお、表面部材５は、光学等方性の部材であってもよいし、光学異方性の範疇に含まれる部材であってもよい。たとえば、表面部材５は、ガラス，ポリカーボネート，ＰＭＭＡなどからなっていてよい。表面部材５は、アクリル樹脂系粘着テープや紫外線硬化型アクリル系接着剤等によって、電極３、配線４、および基材２に取り付けられている。

以上に説明した構成の入力装置１の作用について説明する。図４は、入力装置１の作用を説明するための図である。
入力装置１は、液晶パネル１０に重ねられた状態で、タッチパネル１１として使用される。このようなタッチパネル１１は、屋外で使用される場合がある。
例えば、カーナビゲーションシステムにおける表示装置としてタッチパネル１１が使用される場合、この表示装置を見る使用者は、図４に示すように偏光サングラス１２をかけたまま表示装置を見る場合がある。また、カーナビゲーションシステムの表示装置が常に使用者に正対した位置にあることは少なく、また、運転席と助手席とのそれぞれから表示装置が見られる場合もあり、表示装置は様々な角度から使用者に見られることとなる。

また、携帯電話，スマートフォン，タブレット端末，ノート型パソコン，発券機，自動販売機，及び計測機器などにもタッチパネル１１が搭載される場合があり、偏光サングラス１２をかけたまま使用される可能性がある。例えば、スマートフォンやタブレット端末などの電子機器には、縦長表示と横長表示とを切り替えて使用することができるものが知られており、このような電子機器では、偏光サングラス１２をかけた状態で表示が真っ黒（ブラックアウト）となる角度がある場合がある。

図４に示すように、入力装置１が取り付けられた液晶パネル１０により構成されるタッチパネル１１の使用時には、バックライトＢＬ等からの光Ｌ１が液晶パネル１０に到達し、液晶パネル１０を通過する光Ｌ２は、入射時に対して偏光方向が９０°傾いた状態で液晶パネル１０から出射される。液晶パネル１０から出射される光Ｌ３は、入力装置１側へと出射される。入力装置１の使用者は、液晶パネル１０の各画素によって構成される画像等を、入力装置１を介して見ることができる。

液晶パネル１０を通過した後入力装置１に到達する光Ｌ３は直線偏光の光である。そして、入力装置１に到達した光Ｌ３は、基材２に入射する。基材２を通過する光Ｌ４は、基材２に固有の屈折率に応じて複屈折する。すなわち、基材２を通過する光Ｌ４は、互いに位相速度が異なることにより、基材２から出射される時点で２１ｎｍ以上４３ｎｍ以下の範囲で位相差を生じる。言い換えると、基材２を通過した光Ｌ５の偏光状態は楕円偏光となっている。

ここで、入力装置１を介して液晶パネル１０の表示を見る観察者が偏光サングラス１２をかけている場合、基材２を通過して偏光サングラス１２に到達した楕円偏光の光のうち、偏光サングラス１２の偏光板１２ａを通過可能な偏光成分を有する光Ｌ６のみが観察者の目に到達し、他の光は偏光板１２ａを通過しない。入力装置１に対する偏光板１２ａの位置関係に応じて、観察者の目に到達可能な偏光成分の方向は異なる。本実施形態では、基材２が、位相差が２１ｎｍ以上４３ｎｍ以下の光学異方性フィルムであるので、入力装置１から出射し偏光サングラス１２に到達する光Ｌ５のうちの少なくとも一部は確実に偏光サングラス１２の偏光板１２ａを通過して観察者の目に到達する。

このため、観察者が偏光サングラス１２をかけた状態で、液晶パネル１０の表示を入力装置１を介して見ることができる。

また、λ／４位相差膜のような光学部材を使用することと比較して安価に入力装置１を構成することができる。
また、位相差を与えるための部材が、電極３及び配線４を支持する部材と兼用されているので、入力装置１を構成する部品点数が少なく、入力装置１を薄型化することができる。

次に、以下に示す実施例及び比較例に基づいて、本発明の入力装置１についてより詳細に説明する。
本実施例及び比較例では、位相差が異なる８種類の基材２に対して、基材２を液晶パネル１０に重ね、偏光板１２ａを介して基材２を見たときの、干渉縞による虹模様の有無と、視認性の良不良を判定した。

基材２は、ポリカーボネートを材料として押し出し成形により成形されたフィルムであり、厚さは１２５μｍである。

干渉縞による虹模様の有無は、目視により虹模様が見える場合を「虹模様あり」、目視にて虹模様の有無が判断できない程度である場合を「虹模様なし」とした。
視認性の良不良の判定基準は、偏光板１２ａを９０°の範囲で回転させて最も全光線透過率が低い角度における全光線透過率について、この角度における全光線透過率が１０％を超えている場合を良（視認性が良い）とし、全光線透過率が１０％以下である場合を不良（視認性が悪い）とした。なお、全光線透過率が１０％を超えていれば、入力装置１を介して液晶パネル１０上の表示を観察する一般的な使用時において、表示内容がわかる程度に観察者に表示が見える。
結果を下記表１に示す。

上記表１に示すように、位相差が４３ｎｍ以下では、虹模様が目視で判断できない程度に干渉縞の発生が低く抑えられており、位相差が２１ｎｍ以上では、偏光板１２ａの角度によらず１０％を超える全光線透過率が得られている。このように、位相差が２１ｎｍ以上４３ｎｍ以下の範囲では、虹模様がなく且つ視認性が良であった。すなわち、位相差が２１ｎｍ以上４３ｎｍ以下の範囲では、干渉縞による虹模様が液晶パネル１０等の表示の観察の邪魔にならず、且つ明るく見えるので、液晶パネル１０上の表示が見やすい。
また、位相差が２１ｎｍの場合には全光線透過率が２０％であり、使用者にとってはやや暗い表示と感じられる場合がある。これに対して、位相差が２５ｎｍ以上では全光線透過率が３０％以上であり、使用者にとって明るさの点では実用上問題のない表示であると感じられる。
また、位相差が４３ｎｍでは干渉縞による虹模様は見えないものの、液晶パネル１０の本来の表示よりもやや茶色を帯びたように見える。これに対して、位相差が３５ｎｍ以下では、液晶パネル１０の本来の表示に対する色味の差異は使用者にとって実用上問題無いと感じられる。
したがって、本実施形態において基材２の好ましい位相差は２１ｎｍ以上４３ｎｍ以下であり、より好ましい位相差は２５ｎｍ以上３５ｎｍ以下である。

（第２実施形態）
次に、本発明の入力装置１の第２実施形態について説明する。図５は、本実施形態の入力装置を示す模式図である。
図５に示すように、本実施形態の入力装置１Ａは、電極３および配線４が２層構造とされている点が大きく異なっている。すなわち、入力装置１Ａは、位相差が２１ｎｍ以上４３ｎｍ以下である光学異方性フィルムからなる第一基材２Ａと、第一基材２Ａに設けられ光透過性を有する第一電極３Ａ及び第一配線４Ａと、位相差が２１ｎｍ以上４３ｎｍ以下である光学異方性フィルムからなる第二基材２Ｂと、第二基材２Ｂに設けられ光透過性を有する第二電極３Ｂ及び第二配線（不図示）とが、この順に積層された構造となっている。

また、第一基材２Ａと第二基材２Ｂとは、第一電極３Ａ及び第一配線４Ａを間に挟んだ状態で、接着剤や粘着剤（図５に符号５Ａで示す）によって固定されている。

第一電極３Ａ及び第二電極３Ｂの構成は特に限定されない。例えば、本実施形態では、電極３Ａと電極３Ｂとは互いに直交する線状の電極である。入力装置１Ａは、電極３Ａが延びる方向と電極３Ｂが延びる方向とによって規定される２次元平面において使用者の指の位置等を検出するための静電容量式の入力装置として使用できる。
また、本実施形態では、第１実施形態で説明した表面部材５と同様の構成を有する表面部材５Ｂによって電極３Ｂが覆われている。

第一基材２Ａ及び第二基材２Ｂは、上述の第１実施形態で説明した基材２と同様にポリカーボネートを材料として押し出し成形により成形されたフィルムによって２５μｍ以上２００μｍ以下のフィルム状に形成されている。
このような構成であっても、上述の第１実施形態と同様の効果を有する。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
なお、上記具体的な構成に対する設計変更等は上記事項には限定されない。

１，１Ａ 入力装置
２ 基材
２Ａ 第一基材
２Ｂ 第二基材
３ 電極
３Ａ 第一電極
３Ｂ 第二電極
４ 配線
４Ａ 第一配線
５，５Ｂ 表面部材
５Ａ 接着剤や粘着剤
１０ 液晶パネル
１１ タッチパネル
１２ 偏光サングラス
１２ａ 偏光板

Claims (6)

1. 位相差が２１ｎｍ以上４３ｎｍ以下である光学異方性フィルムからなる基材と、
   前記基材に設けられ光透過性を有する電極及び配線と、
   を備えることを特徴とする入力装置。
2. 請求項１に記載の入力装置であって、
   前記基材の位相差は２５ｎｍ以上３５ｎｍ以下であることを特徴とする入力装置。
3. 請求項１または２に記載の入力装置であって、
   前記基材は押し出し成形により成形されたフィルムであることを特徴とする入力装置。
4. 請求項１から３のいずれか一項に記載の入力装置であって、
   前記基材は厚さが２５μｍ以上２００μｍ以下のポリカーボネートからなることを特徴とする入力装置。
5. 請求項１から４のいずれか一項に記載の入力装置であって、
   前記電極及び前記配線を覆うように前記基材に固定された光透過性の表面部材をさらに備えることを特徴とする入力装置。
6. 位相差が２１ｎｍ以上４３ｎｍ以下である光学異方性フィルムからなる第一基材と、
   前記第一基材に設けられ光透過性を有する第一電極及び第一配線と、
   位相差が２１ｎｍ以上４３ｎｍ以下である光学異方性フィルムからなる第二基材と、
   前記第二基材に設けられ光透過性を有する第二電極及び第二配線と、
   を備えることを特徴とする入力装置。

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