JP3690125B2 - 液晶表示装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示装置は、様々な機器の情報表示装置として広く使用されている。かかる液晶表示装置は、液晶セルが外部に直接曝されて外部からの衝撃などによりその液晶セルに傷が付くことを防止するための保護板が、液晶セルの上面側に設けられて使用されることが多い。
【０００３】
また、近年、画面を表示すると共に、ペンや指などで文字などを入力し得るタッチパネルが液晶セルの上面側に配置された液晶表示装置、いわゆるタッチパネル式液晶表示装置が普及している。かかるタッチパネルの方式として、例えば、感圧方式、静電誘導方式、電磁誘導方式などがあるが、何れの方式においても、タッチパネルは画面表示を行う液晶セルが直接外部に曝されるのを防ぐための保護板としての機能をも果たしている。かかるタッチパネルは、データ入力時のペン、指などの圧力によって液晶セルに歪みを与えることがないように、液晶セルとの間に間隔を空けて設けられる場合が多い。
【０００４】
ところが、かかる液晶セルと保護板との界面は可視光の反射の原因となり、また間隔を設ける場合には、その間隔が空気層を形成することとなって保護板の液晶セル側表面の反射の原因となり、視認性を妨げる。また、保護板として使用するタッチパネルが感圧方式などの場合には、インジウム−スズ複合酸化物（ＩＴＯ）などからなる層を面抵抗膜として表面に形成した２枚の基板を、それぞれの面抵抗膜が一定の間隔（空間）を空けて対向するように配設した抵抗膜式タッチパネルを採用しているため、この面抵抗膜および間隔（空間）に起因するタッチパネル内部、すなわち保護板内部の反射も大きく、かかる反射により視認性を妨げる傾向にあった。このような反射を防止するため、保護板に位相差板と直線偏光板とが積層された円偏光板を用いた液晶表示装置も提案されている。かかる液晶表示装置においては通常、液晶セルの上面に、円偏光板に用いる位相差板（第二位相差板）のレターデーションを相殺して色付きや明度の低下を防止するための第一位相差板が設けられている。
【０００５】
しかし、第二位相差板のレターデーションを相殺するためには、第一位相差板の遅相軸の方向は第二位相差板の遅相軸の方向と概ね直交することが必要であり、そのため、液晶表示装置の視野角が狭くなって、斜めから見た場合に表示画面が着色するという問題があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、保護板を設けることに起因する表面反射を抑制し得るとともに、広い視野角を有する液晶表示装置を開発するべく鋭意検討した結果、円偏光板に用いる第二位相差板および液晶セルの上に積層する第一位相差板として、特定の規定を満足する位相差板を組み合わせて用いることにより、視野角を広くし得ることを見出し、本発明に至った。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明は、上面に第一直線偏光板（３）および第一位相差板（１）を有する液晶セル（５）の上に、液晶セル側から順に第二位相差板（２）と第二直線偏光板（６）とが積層された保護板（４）が配置されてなる液晶表示装置（９）であって、下記計算式（Ｉ）により算出される第一位相差板（１）の屈折率比Ｎ_z1と、下記計算式（II）により算出される第二位相差板（２）の屈折率比Ｎ_z2との和が１ . ０ である液晶表示装置を提供するものである。
Ｎ_z1＝(ｎ_x1−ｎ_z1)／(ｎ_x1−ｎ_y1) （Ｉ）
（式中、ｎ_x1は第一位相差板の面内の遅相軸方向の屈折率を示し、ｎ_y1は第一位相差板の面内の進相軸方向の屈折率を示し、ｎ_z1は第一位相差板の厚み方向の屈折率を示す。）
Ｎ_z2＝(ｎ_x2−ｎ_z2)／(ｎ_x2−ｎ_y2) （II）
（式中、ｎ_x2は第二位相差板の面内の遅相軸方向の屈折率を示し、ｎ_y2は第二位相差板の面内の進相軸方向の屈折率を示し、ｎ_z2は第二位相差板の厚み方向の屈折率を示す。）
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の液晶表示装置の一例を図１に示す。本発明の液晶表示装置に適用される液晶セル（５）は、特に限定されるものではなく、例えば、スーパーツイスティッドネマチック（ＳＴＮ）型液晶セル、ツイスティッドネマチック（ＴＮ）型液晶セル、強誘電性液晶（ＦＬＣＤ）型液晶セル、バーティカリーアラインド（ＶＡ）型液晶セルなどが挙げられる。これらの液晶セルは、二枚の基板の間に液晶が挟持されている。
【０００９】
かかる液晶セルの上面には、第一直線偏光板（３）と第一位相差板（１）とが積層されている。これらは、液晶セル側から第一直線偏光板、第一位相差板の順に積層されて用いられ、第一直線偏光板の吸収軸の方向は用いる液晶セルに応じて適宜設定される。
【００１０】
第一直線偏光板と液晶セルとの間には、他の位相差板が配置されていてもよい。かかる他の位相差板は、液晶表示装置の色付き防止などのために設けられるものであり、そのレターデーション、遅相軸の方向、下記計算式（III）により算出される屈折率比Ｎ_z、枚数などは、用いる液晶セルに応じて適宜選択される。
Ｎ_z＝(ｎ_x−ｎ_z)／(ｎ_x−ｎ_y) （III）
（式中、ｎ_xは位相差板の面内の遅相軸方向の屈折率を示し、ｎ_yは位相差板の面内の進相軸方向の屈折率を示し、ｎ_z は位相差板の厚み方向の屈折率を示す。）
【００１１】
ここで、位相差板の面内の遅相軸方向の屈折率ｎ _x 、進相軸方向の屈折率ｎ _y 、および厚み方向の屈折率ｎ _z は、セナルモン法（ Senarmont Method ）などの通常の方法により、測定、算出することができる。他の位相差板は１枚であってもよいし、２枚またはそれ以上が積層されていてもよい。液晶セルの下側には、直線偏光板（７）があってもよく、その吸収軸の方向は、用いる液晶セルに応じて適宜設定される。
【００１２】
本発明の液晶表示装置において、上面に第一直線偏光板および第一位相差板を有する液晶セルの上には、保護板（４）が配置される。液晶セルと保護板との間には、間隔（８）が空けられていてもよいし、互いに密着していてもよい。間隔を空けて保護板を設ける場合、その間隔は、通常の保護板として使用し得る間隔であれば特に限定されるものではない。かかる間隔を空けることにより、液晶表示装置の内部には空気層（８）が形成されることとなる。
【００１３】
保護板（４）には、液晶セル側から順に第二位相差板（２）と第二直線偏光板（６）とが積層されている。第二位相差板と第二直線偏光板とは、保護板の液晶セル側の面と反対側の面に積層されていてもよいし、保護板の液晶セル側の面に積層されていてもよく、さらには、保護板の液晶セル側の面に第二位相差板が積層され、反対側の面に第二直線偏光板が積層されていてもよい。
【００１４】
第一位相差板および第二位相差板の材質は、特に限定されるものでなく、例えば、ポリカーボネート、ポリビニルアルコール、ジアセチルセルロース、ポリスチレン合成樹脂、環状ポリオレフィンであってよい。
【００１５】
第一位相差板のレターデーションおよび第二位相差板のレターデーションは、反射を効果的に防止し得る点でλ／４板、３λ／４板、５λ／４板、７λ／４板であることができるが、本発明では特に好ましいλ／４板を採用する。ここで、λとは反射防止の対象となる光、すなわち可視光の波長を意味し、通常は人間の視感度の最も敏感な５５０nmを中心とし、５３０〜５７０nm程度として設計される。第一位相差板および第二位相差板となるλ／４板のレターデーションの具体的な値は、１３２〜１４３nmの範囲である。
【００１６】
第二位相差板の遅相軸と第二直線偏光板の吸収軸とがなす角度は４５°であることが、有効に反射を低減し得る点で好ましいが、実用的には４０°〜５０°程度であればよい。なお、第一直線偏光板と第二直線偏光板とは、第一直線偏光板の吸収軸と、第二直線偏光板の吸収軸とが互いに平行になるように配置される。
【００１７】
本発明の液晶表示装置において、第一位相差板と第二位相差板とは、前記計算式（Ｉ）により算出される第一位相差板の屈折率比Ｎ_z1と、前記計算式（II）により算出される第二位相差板の屈折率比Ｎ_z2との和が１ . ０ となるようにする。ここで、第一位相差板の面内の遅相軸方向の屈折率ｎ_x1、進相軸方向の屈折率ｎ_y1および厚み方向の屈折率ｎ_z1は、セナルモン法（Senarmont Method）などの通常の方法により、測定、算出することができる。また、第二位相差板の面内の遅相軸方向の屈折率ｎ_x2、進相軸方向の屈折率ｎ_y2および厚み方向の屈折率ｎ_z2 も同様に、セナルモン法（Senarmont Method）などの通常の方法により、測定、算出することができる。
【００１８】
通常の位相差板として極めて一般的に使用されている位相差板は、ポリカーボネートなどの合成樹脂フィルムを単純に一軸延伸して得られるものであるが、これは通常、その屈折率比が１ . ０ となる場合が多く、そのため第一位相差板および第二位相差板として通常の位相差板を使用すれば、それらの屈折率比の和は２ . ０ となって本発明の規定を満たさないこととなる。
【００１９】
本発明の液晶表示装置を得るには、例えば、第一位相差板および第二位相差板のいずれか一方として屈折率比が１.０ の位相差板を用い、他方の位相差板として屈折率比が０の位相差板を用いればよく、両方が共に屈折率比１.０ 未満の位相差板であってもよい。また、屈折率比は、正、０、負の何れの値をも取り得るが、本発明の液晶表示装置においては、屈折率比の和が１ . ０ となれば、Ｎ_z1およびＮ_z2が共に正であってもよいし、Ｎ_z1およびＮ_z2の何れか一方が正で他方が負または０であってもよい。屈折率比が１.０ 未満である位相差板は、様々なものが市販されており、かかる市販品の中から選択して用いられる。
【００２０】
第一位相差板のレターデーションと第二位相差板のレターデーションとは実質的に同じ値であることが、正面から見た場合の色付きの防止やコントラストの点で好ましく、同一の値であって第一位相差板のレターデーションと第二位相差板のレターデーションとの差が０であることが最も好ましいが、実用的には第一位相差板のレターデーションと第二位相差板のレターデーションとの差が２０nm以下であればよく、この場合、第一位相差板のレターデーションと第二位相差板のレターデーションは何れが大きくともよい。
【００２１】
第一位相差板の遅相軸と第二位相差板の遅相軸とがなす角度は９０°であることが正面から見た場合の色付きの防止やコントラストの点で好ましく、実用的には８５°〜９５°の範囲であれば、十分に色付きを防止することができ、コントラストもよい。
【００２２】
保護板に積層される第二直線偏光板の吸収軸と第二位相差板の遅相軸とのなす角度が、４５°、実用的には４０〜５０°であり、第一位相差板の遅相軸と第二位相差板の遅相軸とのなす角度が、９０°、実用的には８５°〜９５°であれば、表面反射を十分に防止することができ、しかも正面から見た場合の色付きの防止およびコントラストが良好であるため、好ましい。
【００２３】
かかる直線偏光板および第二位相差板が積層される保護板（４）は、単一の基板であってもよいし、二枚以上の基板が積層されてなるものであってもよく、さらには、２枚の基板が間隔（空間）を空けて対向するように配設されてなる保護板であってもよい。また、インジウム−スズ複合酸化物（ＩＴＯ）などからなる層を面抵抗膜（４１、４３）として表面に形成した２枚の基板（４２、４４）を、それぞれの面抵抗膜が一定の間隔を空けて対向するように配設した抵抗膜式タッチパネルであってもよい。なお、かかる抵抗膜式タッチパネルは、内部の面抵抗膜や間隔（空間）に起因して、可視光が反射し易いので、本発明の効果をより一層効果的に発揮することができる。
【００２４】
本発明の液晶表示装置において、保護板の表面には、傷付き防止のための保護フィルムがさらに貼合されてもよいし、ハードコート層が設けられてもよい。また、表面反射を防止するために、反射防止層や、微細な凹凸が設けられてもよいし、反射防止処理が施された反射防止フィルムが貼合されてもよい。なお、反射防止層はハードコート層の上に設けることもできる。
【００２５】
【発明の効果】
本発明の液晶表示装置は、液晶セルと保護板との間の界面や、保護板の内部に界面がある場合にはその界面に起因する可視光の反射を少なくすることができ、しかも広い視野角を有しているので、斜め方向から見た場合の画質を正面方向から見た場合の画質と同等にすることができる。
【００２６】
【実施例】
以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれら実施例によって限定されるものではない。
【００２７】
なお、各実施例において、直線偏光板の吸収軸または位相差板の遅相軸（１１）の角度（θ）は、得られる液晶表示装置（９）の左右方向（１０）の右向きを基準とし、正面から見て反時計回りを正として表した値である（図３）。
【００２８】
比較例１
ＴＦＴ型カラー液晶セル（５）の上に第一直線偏光板（３）が、その吸収軸の方向が＋４５°となるように積層され、液晶セルの下側に直線偏光板（７）が積層されたカラー液晶テレビ〔シャープ（株）製、液晶カラーテレビ「Crystaltron 4E-L1-N 」〕の直線偏光板（３）の上に、間隔（８）を空けて保護板〔タッチパネル〕（４）を設けて液晶表示装置（９）（図２、表１）を得た。この液晶表示装置の画面の表示状態を観察したところ、タッチパネルの内部の反射や液晶セル側の反射に起因する外光の映り込みが認められた。斜め方向からみた表示画面は、着色やコントラストの反転がなく、視野角は広かった。なお、保護板〔タッチパネル〕（４）としては、表面に面抵抗膜（ＩＴＯ層）（４１）が形成された等方性フィルム（４２）と、表面に面抵抗膜（ＩＴＯ層）（４３）が形成されたガラス板（４４）とを、それぞれの面抵抗膜（４２、４３）が一定の間隔を空けて対向するように配設した抵抗膜式タッチパネルを用いた。
【００２９】
実施例１
比較例１で用いた液晶表示装置（９）の保護板〔タッチパネル〕（４）を取り外した。その液晶セル（５）の第一直線偏光板（３）の上に、第一位相差板〔λ／４板、レターデーション１３８nm、Ｎ_z1 ＝０.０、住友化学工業（株）製、SEZ-070138 〕（１）を、その遅相軸の角度が＋９０°となるように、アクリル系粘着剤を用いて積層した。第二位相差板〔λ／４板、レターデーション１３８nm、Ｎ_z2 ＝１.０ 、住友化学工業（株）製、SEF-460138〕（２）と第二直線偏光板〔住友化学工業（株）製、SQ-W852 〕（６）とをこの順に、第二位相差板の遅相軸の角度が＋０°、直線偏光板の吸収軸が＋４５°となるよう、保護板（４）にアクリル系粘着剤を用いて貼合して積層した。保護板（４）としては、表面に面抵抗膜（ＩＴＯ層）（４１）が形成された等方性フィルム（４２）と、表面に面抵抗膜（ＩＴＯ層）（４３）が形成されたガラス板（４４）とを、それぞれの面抵抗膜（４２、４３）が一定の間隔を空けて対向するように配設した抵抗膜式タッチパネルを用いた。この保護板（４）を、第二位相差板（２）および第二直線偏光板（６）が積層された側が上になるようにして前記液晶セル（５）の上に間隔を空けて配置し、液晶表示装置（９）を得た（図１、表１）。この液晶表示装置の画面表示の状態を観察したところ、外光の反射による映り込みはほとんど認められず、正面からの視認性およびコントラストは良好であり、また斜め方向から見た表示画面は着色やコントラストの反転がなく、視野角は広かった。
【００３０】
比較例２
第一位相差板〔Ｎ_z1＝０.０ 〕（１）に代えて、第一位相差板として位相差板〔λ／４板、レターデーション１３８nm、Ｎ_z1＝１.０、住友化学工業（株）製、SEF-460138 〕を用いる以外は、実施例１と同様に操作して液晶表示装置を得た（図１、表１）。この液晶表示装置の画面表示の状態を観察したところ、外光の反射による映り込みはほとんど認められず、正面からの視認性およびコントラストは良好であったが、斜め方向から見ると表示画面に着色が確認された。
【００３１】
【表１】
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比較例１ 実施例１ 比較例２
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保護板（４）の上
第二直線偏光板（６）
吸収軸の角度 − ＋４５° ＋４５°
第二位相差板 （２）
レターデーション − １３８nm １３８nm
遅相軸の角度 − ＋０° ＋０°
Ｎ_z2 − １.０ １.０
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液晶セル（５）の上
第一位相差板 （１）
レターデーション − １３８nm １３８nm
遅相軸の角度 − ＋９０° ＋９０°
Ｎ_z1 − ０.０ １.０
第一直線偏光板（３）
吸収軸の角度 ＋４５° ＋４５° ＋４５°
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【図面の簡単な説明】
【図１】 実施例１および比較例２で得た液晶表示装置の構成を示す縦断面図である。
【図２】 比較例１の液晶表示装置の構成を示す縦断面図である。
【図３】 液晶表示装置を正面から見た場合の、直線偏光板の吸収軸または位相差板の遅相軸の角度と液晶表示装置との関係を示す模式図である。
【符号の説明】
１ ：第一位相差板
２ ：第二位相差板
３ ：第一直線偏光板
４ ：保護板（タッチパネル）
４１：面抵抗膜
４２：等方性フィルム
４３；面抵抗膜
４４：ガラス板
５ ：液晶セル
６ ：第二直線偏光板
７ ：液晶セルの下の直線偏光板
８ ：空気層（保護板と位相差板との間隔）
９ ：液晶表示装置
１０：左右方向
１１：直線偏光板の吸収軸方向または位相差板の遅相軸方向
θ：角度（反時計回りを正）

Claims (8)

1. 上面に液晶セル側から第一直線偏光板およびλ／４板である第一位相差板の順に有する液晶セルの上に、液晶セル側から順にλ／４板である第二位相差板と第二直線偏光板とが積層された保護板が配置されてなる液晶表示装置であって、下記計算式（Ｉ）により算出される第一位相差板の屈折率比Ｎ_z1と、下記計算式（II）により算出される第二位相差板の屈折率比Ｎ_z2との和が１ . ０ であることを特徴とする液晶表示装置。
   Ｎ_z1＝(ｎ_x1−ｎ_z1)／(ｎ_x1−ｎ_y1) （Ｉ）
   （式中、ｎ_x1は第一位相差板の面内の遅相軸方向の屈折率を示し、ｎ_y1は第一位相差板の面内の進相軸方向の屈折率を示し、ｎ_z1は第一位相差板の厚み方向の屈折率を示す。）
   Ｎ_z2＝(ｎ_x2−ｎ_z2)／(ｎ_x2−ｎ_y2) （II）
   （式中、ｎ_x2は第二位相差板の面内の遅相軸方向の屈折率を示し、ｎ_y2は第二位相差板の面内の進相軸方向の屈折率を示し、ｎ_z2は第二位相差板の厚み方向の屈折率を示す。）
2. 第一位相差板の屈折率比Ｎ _z1 と第二位相差板の屈折率比Ｎ _z2 のうち、一方が１ . ０ で他方が０である請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 第一位相差板の遅相軸と第二位相差板の遅相軸とのなす角度が８５°〜９５°である請求項１または２に記載の液晶表示装置。
4. 第二位相差板の遅相軸と第二直線偏光板の吸収軸とのなす角度が４０°〜５０°である請求項１〜３のいずれかに記載の液晶表示装置。
5. 第二位相差板と第二直線偏光板が、保護板の液晶セル側の面と反対側の面に積層されてなる請求項１〜４のいずれかに記載の液晶表示装置。
6. 第二位相差板が保護板の一方の面に積層され、第二直線偏光板が保護板の他方の面に積層されてなる請求項１〜４のいずれかに記載の液晶表示装置。
7. 第一直線偏光板の吸収軸と第二直線偏光板の吸収軸とが互いに平行である請求項１〜５のいずれかに記載の液晶表示装置。
8. 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。

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