JP2017167352A - 表示装置 - Google Patents

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隆一 平山
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Abstract

【課題】 表示特性が劣化するのを抑制することが可能な表示装置を提供する。【解決手段】 表示装置５０は、第１表示パネル１２と、第１表示パネル１２の上方に空気層１３ａを介して配置された第２表示パネル１４と、第１表示パネル１２の下方に配置された照明部１１と、を備え、第２表示パネル１４は、空気層１３ａ側の面に設けられた反射防止フィルム４８を備える。【選択図】 図３

Description

本発明は、表示装置に関する。
画像表示に関係する役割が異なる２種類の表示パネル（例えば液晶表示パネル）を重ねて表示装置を構成することで、より複雑な画像表示が可能となる（特許文献１参照）。また、２つの液晶表示パネルの間に隙間を空けることで、コントラストを向上できる。
上記のような構成を有する表示装置では、観察者から見て奥に配置される表示パネルは、手前に配置される表示パネルを介して視認されるため、手前に配置される液晶表示パネルの下側において光が反射すると、奥に配置された液晶表示パネルに表示された画像の視認が困難となることがあった。
特許第５６４０１７８号公報
本発明は、表示特性が劣化するのを抑制可能な表示装置を提供する。
本発明の一態様に係る表示装置は、第１表示パネルと、前記第１表示パネルの上方に空気層を介して配置された第２表示パネルと、前記第１表示パネルの下方に配置された光源部と、を備え、前記第２表示パネルは、前記空気層側の面に設けられた反射防止フィルムを備える。
本発明によれば、表示特性が劣化するのを抑制可能な表示装置を提供することができる。
図１は、第１実施形態に係る液晶表示部の斜視図である。 図２は、第２液晶表示パネル、第１液晶表示パネル、及びバックライトの斜視図である。 図３は、第１実施形態に係る液晶表示装置の断面図である。 図４は、第２実施形態の液晶表示装置の断面図である。
以下、実施形態について図面を参照して説明する。ただし、図面は模式的または概念的なものであり、各図面の寸法および比率等は必ずしも現実のものと同一とは限らないことに留意すべきである。また、図面の相互間で同じ部分を表す場合においても、互いの寸法の関係や比率が異なって表される場合もある。特に、以下に示す幾つかの実施形態は、本発明の技術思想を具体化するための装置および方法を例示したものであって、構成部品の形状、構造、配置等によって、本発明の技術思想が特定されるものではない。なお、以下の説明において、同一の機能及び構成を有する要素については同一符号を付し、重複説明は必要な場合にのみ行う。
［１］ 第１実施形態
図１は、第１実施形態の液晶表示装置５０の斜視図である。
図２は、第２液晶表示パネル、第１液晶表示パネル、及びバックライトの斜視図である。
本実施形態の液晶表示装置は、第１液晶表示パネル１２と、第２液晶表示パネル１４と、下側ケース５１と、上側ケース５２と、バックライト１１と、を備えている。
（下側ケース５１、及び上側ケース５２）
下側ケース５１は、バックライト１１、第１液晶表示パネル１２、及び第２液晶表示パネル１４を順に収容し、支持している。上側ケース５２は、下側ケース５１に被せられるとともに、下側ケース５１に固定される。上側ケース５２は、画像を表示するための光を通す開口部５２Ａを有している。
上側ケース５２は、下側ケース５１より若干大きい外形を有する。すなわち、上側ケース５２の内側のサイズは、下側ケース５１の外側のサイズと概略同じである。上側ケース５２の上部には、第２液晶表示パネル１４からの光を通過させるための開口部５２Ａを有する。開口部５２Ａのサイズは、第２液晶表示パネル１４の表示領域と同じかそれより若干大きく設定される。上側ケース５２の１つの側面には、第１液晶表示パネル１２に接続される配線部、及び第２液晶表示パネル１４に接続される配線部を外部に引き出すための開口部が設けられる。下側ケース５１は、例えば金属から構成される。
下側ケース５１の上から見た（平面的な）外形は、例えば略四角形であり、バックライト１１、第１液晶表示パネル１２、及び第２液晶表示パネル１４を収容可能なサイズ及び深さを有する。下側ケース５１の１つの側面には、第１液晶表示パネル１２に接続される配線部５３、及び第２液晶表示パネル１４に接続される配線部５４を外部に引き出すための開口部が設けられる。下側ケース５１は、例えば金属から構成される。
（バックライト１１、第１液晶表示パネル１２、及び第２液晶表示パネル１４）
図２（ａ）は、第２液晶表示パネル１４の斜視図、図２（ｂ）は、第１液晶表示パネル１２の斜視図、図２（ｃ）は、バックライト１１の斜視図である。
第２液晶表示パネル１４には、配線部５４が接続される。配線部５４は、例えばフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ：flexible printed circuit）から構成される。
第１液晶表示パネル１２には、配線部５３が接続される。配線部５３は、例えばＦＰＣから構成される。第１液晶表示パネル１２には、ドライバー１２Ａが設けられる。ドライバー１２Ａは、外部から送られる各種制御信号及び各種電圧を用いて、画素２４（具体的には、ＴＦＴ２５、画素電極２６、及び共通電極２９）を駆動する。配線部５３、５４は、電源回路、及び制御回路などに接続される。
バックライト１１は、図２（ｃ）において簡略化して示しているが、面光源から構成される。バックライト１１は、例えば、順に積層された反射シート、導光板、及び拡散シートと、光源としてこれら積層体の側面に設けられたＬＥＤとを備える。バックライト１１は、第１液晶表示パネル１２の下側に配置されている。
以下に、上述の液晶表示装置５０の液晶表示部１０について説明する。液晶表示部１０は、例えば電子腕時計に使用される液晶表示パネルである。
図３は、第１実施形態に係る液晶表示装置５０の液晶表示部１０の断面図である。液晶表示部１０は、第１液晶表示パネル１２と第２液晶表示パネル１４とを備えている。第１液晶表示パネル１２と第２液晶表示パネル１４とは、透明部材（例えば空気層）１３ａを介して積層される。
第１液晶表示パネル１２は、情報量が多い文字表示や画像表示（以下、情報表示という）を行い、また、カラー表示が可能である。第１液晶表示パネル１２は、カラーフィルター付きかつ透過型の液晶表示パネルから構成される。すなわち、第１液晶表示パネル１２は、バックライト１１からの光を変調して画像表示を行う。
第２液晶表示パネル１４は、情報量が少ない文字表示や図形表示（以下、キャラクター表示という）を行うパターン表示型で、透明状態及び散乱状態の表示、すなわち白黒表示が可能である。キャラクター表示には、情報量が少ない文字や図形の表示、及び時計表示（セグメント表示）などが含まれる。第２液晶表示パネル１４は、例えば、高分子分散型液晶（ＰＤＬＣ：Polymer Dispersed Liquid Crystal）、又は高分子ネットワーク型液晶（ＰＮＬＣ：Polymer Network Liquid Crystal）から選択される液晶表示パネルから構成される。第２液晶表示パネル１４は、偏光板を用いないため、液晶表示パネル自体の光量の吸収を大幅に低減することができ、明るい画面が得られる。また、第２液晶表示パネル１４は、パネル下部の可視性を有し、かつ少ない電力で駆動することができる。
このように、本実施形態の液晶表示部１０では、第２液晶表示パネル１４がキャラクター表示（時計表示及び待ち受け表示を含む）を行い、第１液晶表示パネル１２がキャラクター表示より情報量の多い情報表示を行う。
第１液晶表示パネル１２と第２液晶表示パネル１４とは、透明部材１３を介して積層される。透明部材１３は、第２液晶表示パネル１４の下側に設けられる反射防止フィルム４８と接触し、透明部材１３の屈折率は、反射防止フィルム４８の屈折率と異なるように設定される。透明部材１３は、上記の条件を満たす透明な材料であればよく、さらには気体又は液体でもよい。本実施形態では、透明部材１３は、例えば空気層１３ａから構成される。空気層１３ａは、スペーサー（又はシール材）１８によって第１液晶表示パネル１２及び第２液晶表示パネル１４間に封入される。なお、空気層１３ａは、第１液晶表示パネル１２及び第２液晶表示パネル１４間に密封されていてもよいし、密封されていなくてもよい。
液晶表示部１０の表示面と反対面には、光源部（バックライト）１１が対向配置される。バックライト１１は、面光源である。バックライト１１としては、例えば、直下型又はサイドライト型（エッジライト型）のＬＥＤバックライト、又はＥＬ（Electroluminescence）バックライトが用いられる。
（第１液晶表示パネル１２の構成）
次に、第１液晶表示パネル１２の構造について説明する。第１液晶表示パネル１２は、画素ごとにアクティブ素子を配置したアクティブマトリクス方式が用いられる。
第１液晶表示パネル１２は、アクティブ素子（スイッチング素子）としてのＴＦＴ（Thin Film Transistor）、及び画素電極等が形成されるＴＦＴ基板２０と、カラーフィルター及び共通電極が形成されかつＴＦＴ基板２０に対向配置されるカラーフィルター基板（ＣＦ基板）２１と、ＴＦＴ基板２０及びＣＦ基板２１間に挟持された液晶層２２とを備える。ＴＦＴ基板２０及びＣＦ基板２１はそれぞれ、透明基板（例えば、ガラス基板）から構成される。
液晶層２２は、ＴＦＴ基板２０及びＣＦ基板２１間を貼り合わせるシール材２３によって封入された液晶材料により構成される。液晶材料は、ＴＦＴ基板２０及びＣＦ基板２１間に印加された電界に伴って液晶分子の配向が操作されて光学特性が変化する。本実施形態の第１液晶表示パネル１２は、例えば垂直配向（ＶＡ：Vertical Alignment）型液晶を用いたＶＡモードが用いられる。すなわち、液晶層２２としてネガ型（Ｎ型）のネマティック液晶が用いられ、液晶分子は、無電圧（無電界）時には基板面に対してほぼ垂直に配向される。ＶＡモードの液晶分子配列は、無電圧時に液晶分子の長軸（ダイレクタ）が垂直に配向し、電圧印加（電界印加）時に液晶分子の長軸が水平方向に向かって傾く。ＶＡモード以外の液晶モードでは、ホモジニアスモード、或いはＴＮ（Twisted Nematic）モードも用いることができる。なお、コントラストを向上させる観点からは、ＶＡモードの方が適する。
ＴＦＴ基板２０には、画素２４ごとに、ＴＦＴ２５、及び画素電極２６が設けられる。また、ＴＦＴ基板２０には、ＴＦＴ２５、及び画素電極２６を覆うように配向膜２７が設けられる。なお、１つの表示画素（ピクセル）は、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のカラーフィルターを有する３つのサブ画素により構成される。以下の説明では、表示画素とサブ画素との区別が特に必要な場合を除き、サブ画素を画素と呼ぶものとする。ＴＦＴ２５は、ＴＦＴ基板２０の液晶層２２側に形成され、画素２４のオン／オフを切り替えるスイッチング素子である。
画素電極２６は、画素２４ごとに設けられ、これに対応する画素２４の概略全域に形成される。画素電極２６は、液晶層２２に電圧を印加するためのものであり、ＴＦＴ２５の電流経路の一端に電気的に接続される。画素電極２６は、ＩＴＯ（インジウム錫酸化物）等の透明導電膜から構成される。配向膜２７は、液晶分子の配向を制御する。
ＣＦ基板２１には、カラーフィルター２８、共通電極２９、及び配向膜３０が設けられる。カラーフィルター２８は、ＣＦ基板２１の液晶層２２側に設けられ、赤色フィルターＲ、緑色フィルターＧ、及び青色フィルターＢの３色の着色部材を備える。赤色フィルターＲ、緑色フィルターＧ、及び青色フィルターＢの各々は、画素電極２６に対向する位置に配置され、サブ画素を構成する。赤色フィルターＲ、緑色フィルターＧ、及び青色フィルターＢの間には、混色を防ぐための遮光膜（ブラックマトリクス）ＢＫが形成される。
共通電極２９は、カラーフィルター２８の液晶層２２側に設けられ、表示領域全体に平面状に形成される。共通電極２９は、ＩＴＯ等の透明導電膜から構成される。配向膜３０は、配向膜２７と対をなし、液晶分子の配向を制御する。本実施形態では、配向膜２７、３０は、画素電極２６と共通電極２９との間に電位差がほぼ無い状態、つまり、画素電極２６と共通電極２９との間に電界が印加されていない状態で、液晶分子を基板面に対してほぼ垂直に配向させる。
ＴＦＴ基板２０のバックライト１１側には、位相差板３１、及び偏光板３２が設けられる。ＣＦ基板２１の表示面側には、位相差板３３、及び偏光板３４が設けられる。偏光板３２、３４は、ランダムな方向の振動面を有する光から、透過軸と平行な一方向の振動面を有する光、すなわち直線偏光の偏光状態を有する光を取り出すものである。偏光板３２、３４は、面内において吸収軸及び透過軸がそれぞれ直交するように配置される。
位相差板３１、３３は、屈折率異方性を有しており、面内において遅相軸及び進相軸がそれぞれ直交するように配置される。位相差板３１、３３は、遅相軸と進相軸とをそれぞれ透過する所定波長の光の間に所定のリタデーション（λを透過する光の波長としたとき、λ／４の位相差）を与える機能を有している。すなわち、位相差板３１、３３は、λ／４板から構成される。位相差板３１、３３の遅相軸はそれぞれ、偏光板３２、３４の透過軸に対して概略４５°に設定される。
なお、前述した偏光板及び位相差板を規定する角度は、所望の動作を実現可能な誤差、及び製造工程に起因する誤差を含むものとする。例えば、前述した概略４５°は、４５°±５°の範囲を含むものとする。例えば、前述した直交は、９０°±５°の範囲を含むものとする。
（第２液晶表示パネル１４の構成）
次に、第２液晶表示パネル１４の構造について説明する。第２液晶表示パネル１４は、共通電極が形成される下側基板４０と、表示電極が形成されかつ下側基板４０に対向配置される上側基板４１と、下側基板４０及び上側基板４１間に挟持された液晶層４２とを備える。上側基板４１の液晶層４２と反対側の面が、液晶表示部１０の表示面に対応する。下側基板４０及び上側基板４１はそれぞれ、透明基板（例えば、ガラス基板）から構成される。
下側基板４０上には、共通電極４３が設けられる。共通電極４３は、表示領域全体に平面状に形成される。下側基板４０の空気層１３ａ側には、反射防止フィルム４８が設けられる。上側基板４１上には、複数の表示電極４４が設けられる。複数の表示電極４４は、第２液晶表示パネル１４が表示可能なキャラクターに対応した形状に加工される。共通電極４３及び表示電極４４はそれぞれ、ＩＴＯ（インジウム錫酸化物）等の透明導電膜から構成される。
液晶層４２は、下側基板４０及び上側基板４１間を貼り合わせるシール材４６によって封入される。液晶層４２は、上述のように、高分子分散型液晶（ＰＤＬＣ：Polymer Dispersed Liquid Crystal）、或いは高分子ネットワーク型液晶（ＰＮＬＣ：Polymer Network Liquid Crystal）により構成される。ＰＮＬＣは、高分子ネットワーク４５中に液晶材料が分散された構造を有しており、高分子ネットワーク４５中の液晶材料は、連続相を有している。ＰＤＬＣは、高分子によって液晶が分散、すなわち高分子内において液晶が相分離した構造を有している。高分子層（ポリマー層）としては光硬化樹脂を用いることができる。例えば、ＰＮＬＣは、光重合型の高分子前駆体（モノマー）に液晶材料を混合させた溶液に紫外線を照射し、モノマーを重合させてポリマーを形成し、そのポリマーのネットワーク中に液晶材料が分散される。液晶層４２の液晶材料としては、ポジ型（Ｐ型）のネマティック液晶が用いられる。すなわち、無電圧（無電界）時に液晶分子の長軸（ダイレクタ）がランダムに配向し、電圧印加（電界印加）時に液晶分子のダイレクタが基板面に対してほぼ垂直に配向する。
（第１実施形態の効果）
以上詳述したように第１実施形態では、液晶表示装置５０は、表示機能の異なる第１液晶表示パネル１２及び第２液晶表示パネル１４を備え、第１液晶表示パネル１２と第２液晶表示パネル１４とが空気層（空間）１３ａを介して積層される。第１液晶表示パネル１２と第２液晶表示パネル１４とが空気層（空間）１３ａを介して積層される。第１液晶表示パネル１２と第２液晶表示パネル１４とは、ケース（下側ケース５１及び上側ケース５２からなる）内に収容される。ケースには、第１液晶表示パネル１２に接続された配線部５３と、第２液晶表示パネル１４に接続された配線部５４とを外部に引き出すための開口部が設けられる。
上記液晶表示装置５０において、例えば、第２液晶表示パネル１４側から入射した光が、第２液晶表示パネル１４の下側基板４０と空気層１３ａとの境界で反射すると、第１液晶表示パネル１２で表示した文字や画像の見栄えが悪くなることがあった。そこで、本実施形態では、第２液晶表示パネル１４の下側基板４０の空気層１３ａ側に反射防止フィルム４８を設けている。
反射防止フィルム４８を設けなかった場合、すなわち、第２液晶表示パネル１４の下側基板４０と空気層１３ａとが接触している場合には、第１液晶表示パネル１２側から第２液晶表示パネル１４を透過する光の透過率は８２％であった。これに対し、反射防止フィルム４８を設けた場合、第１液晶表示パネル１２側から第２液晶表示パネル１４を透過する光の透過率は９２％であった。
上記のように、本実施形態の液晶表示装置５０によれば、第１液晶表示パネル１２の表示の見栄えを良くすることができ、表示特性が劣化するのを抑制可能な表示装置を提供することができる。
［２］ 第２実施形態
図４は、第２実施形態に係る液晶表示装置５０の液晶表示部１０の断面図である。
本実施形態の液晶表示装置５０は、第１液晶表示パネル１２および第２液晶表示パネル１４の構成が上述の第１実施形態と異なっている。
本実施形態では、第１液晶表示パネル１２のＣＦ基板２１の表示面側には、位相差板３３、偏光板３４、及び、反射防止層（ＡＲ（Anti-Reflection）層）３５が設けられる。本実施形態では、偏光板３４の空気層１３ａ側の表面は平坦化されている。たとえば、空気層１３ａ側の表面の表面粗さが所定値以下となるように平坦化された偏光板３４を用いてもよく、偏光板３４の空気層１３ａ側の表面に例えば平坦化膜（図示せず）を形成して、偏光板３４の空気層１３ａ側の表面の表面粗さが所定値以下となるようにしてもよい。反射防止層３５は、第１液晶表示パネル１２の空気層１３ａ側の平坦化された表面と空気層１３ａとの間に配置される。
反射防止層３５は、偏光板３４の空気層１３ａ側の平坦化された面上に貼り付けて固定され、偏光板３４とは別体のフィルムであっても良く、偏光板３４の空気層１３ａ側の平坦化された面上に材料を蒸着等することにより形成された薄膜であってもよい。反射防止層３５は、例えば偏光板３４よりも屈折率の低い層である。
反射防止層３５を設けない場合、第１液晶表示パネル１２と空気層１３ａとの境界における光の反射により、視認性が低下することがあった。これに対し、第１液晶表示パネル１２の空気層１３ａ側の表面（偏光板３４の空気層１３ａ側の表面）を平坦化し、平坦化された表面に反射防止層３５を設けることにより、第１液晶表示パネル１２と空気層１３ａとの境界における反射光を抑制することができる。したがって、第２表示パネル１４側から入射した光が、空気層１３ａと第１液晶表示パネル１２との境界で反射することにより、第１液晶表示パネル１２の見栄えが悪くなることを回避することができる。
また、第２液晶表示パネル１４の上側基板４１の表示面側には、ＵＶ（紫外線）カットフィルム４７が更に設けられている。例えば、液晶表示装置５０が電子腕時計に搭載された場合、液晶表示装置５０は屋外で使用されると、第２液晶表示パネル１４の上側基板４１の表示面側から外光が入射する。液晶表示装置５０の液晶層４２に紫外線が入射すると、液晶材料が劣化し、表示特性が劣化する原因となる。そこで、本実施形態では、第２液晶表示パネル１４の上側基板４１の表示面側にＵＶカットフィルム４７を設けて、液晶層４２が劣化することを抑制している。
すなわち、第２実施形態では、液晶表示装置５０は、上述の第１実施形態と同様の効果が得られるとともに、更に、紫外線による液晶層４２の劣化を抑制することにより、液晶表示装置５０の表示特性の劣化を抑制することができる。
上記のように、本実施形態の液晶表示装置５０によれば、表示特性が劣化するのを抑制可能な表示装置を提供することができる。
なお、第２実施形態では、第２液晶表示パネル１４の下側基板４０と空気層１３ａ側に設けられた反射防止フィルム４８と、第１液晶表示パネル１２の空気層１３ａ側において平坦化された表面に設けられた反射防止層３５との両方を備えていたが、液晶表示装置５０は、反射防止フィルム４８と反射防止層３５との少なくとも一方を備えることにより、上述の第１実施形態および第２実施形態と同様の効果を得ることができるものである。したがって、本実施形態の液晶表示装置５０において、反射防止フィルム４８と反射防止層３５との一方を省略しても構わない。
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で、構成要素を変形して具体化することが可能である。さらに、上記実施形態には種々の段階の発明が含まれており、１つの実施形態に開示される複数の構成要素の適宜な組み合わせ、若しくは異なる実施形態に開示される構成要素の適宜な組み合わせにより種々の発明を構成することができる。例えば、実施形態に開示される全構成要素から幾つかの構成要素が削除されても、発明が解決しようとする課題が解決でき、発明の効果が得られる場合には、これらの構成要素が削除された実施形態が発明として抽出されうる。
１１…光源部（バックライト）、１２…第１液晶表示パネル（第１表示パネル）、１３ａ…空気層、１４…第２液晶表示パネル（第２表示パネル）、３５…反射防止層、４７…ＵＶカットフィルム、４８…反射防止フィルム、５０…液晶表示装置（表示装置）。

Claims (5)

  1. 第１表示パネルと、
    前記第１表示パネルの上方に空気層を介して配置された第２表示パネルと、
    前記第１表示パネルの下方に配置された光源部と、を備え、
    前記第２表示パネルは、前記空気層側の面に設けられた反射防止フィルムを備える
    ことを特徴とする表示装置。
  2. 前記第１表示パネルの前記空気層側の平坦化された表面と前記空気層との間に配置された反射防止層を備える
    ことを特徴とする、請求項１記載の表示装置。
  3. 前記第２表示パネルは、表示面側に設けられたＵＶカットフィルムを更に備える
    ことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の表示装置。
  4. 前記第２表示パネルは、高分子分散型液晶、或いは、高分子ネットワーク型液晶により構成される液晶層を備える
    ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載の表示装置。
  5. 前記第１表示パネルは、透過型の液晶表示パネルである
    ことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載の表示装置。
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