JP3835972B2

JP3835972B2 - 液晶表示装置

Info

Publication number: JP3835972B2
Application number: JP2000129558A
Authority: JP
Inventors: 知男高谷
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1999-06-02
Filing date: 2000-04-28
Publication date: 2006-10-18
Anticipated expiration: 2020-04-28
Also published as: JP2001051262A; US6490012B1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、タッチパネル付き液晶表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
情報を表示する画像表示装置にはＣＲＴ（陰極線管）や液晶表示装置等がある。ＣＲＴは大きい、重い、消費電力が多いなどの難点がある。これに対して、液晶表示装置は、場所をとらず、軽く、消費電力が小さい。このため、液晶表示装置は近年さまざまな分野で多数使われている。パーソナルコンピュータや家電機器の表示のみならず、携帯電話や携帯情報端末のように携帯性を考えた場合、非常に有効である。
【０００３】
液晶表示装置においては、液晶画面を見ている人間の顔や、太陽光や蛍光灯などの外部光が、液晶パネルに映る「映り込み」が起こることがある。特に、携帯端末を屋外で使用すると、この映り込みによって、良好な画像が得られない場合があった。また、重ねて画像の「ギラツキ」（モアレ像干渉縞）が生じる場合もあった。
【０００４】
映り込みを抑えて良好な画像を得るために、液晶表示装置の偏光板の観察者側に、防眩フィルムを貼るという方法が用いられる場合がある。この防眩フィルムは、上記外部光の反射を抑えるために、透明の樹脂フィルムなどの表面に粗面化処理を施したもので、透明基体としてポリエチレンテレフタレート等の樹脂を用いて、その表面を例えばエッチング処理などで粗面化して形成される。防眩フィルムの特性は、ＪＩＳＢ０６０１で規定された表面の平均粗さＲａ（μｍ）、凹凸間隔Ｓｍ（μｍ）及びＪＩＳＫ７１０５で規定されたヘイズ値Ｈ（％）により表される。
【０００５】
防眩フィルムについては、特開平９−１２７３１２号公報、特開平９−１９３３３２号公報、特開平９−１９３３３３号公報等に開示されている。特開平９−１２７３１２号公報では、Ｒａが０．０３〜０．３μｍ、Ｓｍが５０μｍ以下、Ｈが１〜２５％に設定されている。特開平９−１９３３３２号公報では、Ｒａが０．１〜０．３μｍ、Ｓｍが３０〜１００μｍ、Ｈが１４〜２２％に設定されている。また、特開平９−１９３３３３号公報では、Ｒａが０．０５〜０．２μｍ、Ｓｍが６０〜１８０μｍ、Ｈが３〜８％に設定されている。これらにより、防眩フィルムが液晶表示装置の最前部に配置されて、外部光の映り込み及びギラツキを低減させることができるようになっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
携帯情報端末の分野においては、近年、ペン入力可能なタッチパネル付き液晶表示装置を有する携帯情報端末の市場拡大の傾向がみられる。このタッチパネルは、従来の液晶表示装置の最前部に貼り付けて構成されるものが主流となっている。タッチパネルには、光学式、超音波式、電磁誘導式、抵抗膜式などがあるが、携帯情報端末としては通常、抵抗膜式タッチパネルが使われることが多い。
【０００７】
タッチパネル付き液晶表示装置を有する携帯情報端末に、上記防眩フィルムを使用する場合、通常、観察者側から、タッチパネル、防眩フィルム、第１偏光板、第１位相差板、液晶表示素子、第２位相差板、第２偏光板を順に並べた構成となる。周知のように、偏光板は一方向の光のみを取り出すために用いられ、また位相差板は光学的な色補償のために設けられている。液晶表示素子としては、例えば、ＳＴＮ(Super Twisted Nematic)液晶が使用される。
【０００８】
図３に示すように抵抗膜式のタッチパネル３は、観察者側から順にフィルム１１、電極１２ａ、スペーサ１３、電極１２ｂ、ガラス１４が並べられて構成されている。そして、ＬＣＤから成る液晶表示素子１上に配される防眩フィルム２に両面粘着テープ１５により接着されている。
【０００９】
しかしながら、図３に示されるような抵抗膜式のタッチパネル３は、透明導電膜から成る電極１２ａ、１２ｂを導体とした入力スイッチである。このため、上記特開平９−１２７３１２号公報、特開平９−１９３３２２号公報、特開平９−１９３３３３号公報で開示されたような、Ｒａ、Ｓｍ、Ｈ特性の防眩フィルム２を使用した場合、最前部のタッチパネル３の表面及びその構成材料の各層上（電極１２ａ、１２ｂ、ガラス１５等）で反射した光と、ＬＣＤの防眩フィルム２の表面上での反射光とにより干渉が起こる。
【００１０】
これにより、逆に表示のギラツキが大きくなり、視認性が大きく低下するという問題が生じてしまう。また、ギラツキを抑えるために、防眩フィルム２を外した場合には、映り込みにより良好な画像が得られない。
【００１１】
本発明は、映り込みやギラツキの少ない、良好な画像表示が可能なタッチパネル付きの液晶表示装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明では、液晶層によるシャッター効果を利用したタッチパネル付きの液晶表示装置において、
防眩フィルムを観察者から見てタッチパネルの後方に配置し、その防眩フィルムが下記式（１）ないし（３）の条件を満たしている。
０．３≦Ｒａ≦０．４（１）
５０≦Ｓｍ≦８０（２）
５≦Ｈ≦２０（３）
ただし、Ｒａは表面の平均粗さ（μｍ）、Ｓｍは表面の凹凸間隔（μｍ）、Ｈはヘイズ値（％）である。
【００１３】
この構成によると、観察者から見てタッチパネルの後方に配置された防眩フィルムが有効に作用して、映り込みやギラツキの少ない、良好な画像表示が可能な液晶表示装置が得られる。従って、携帯情報端末として屋外で使用される場合でも十分に使用に耐え得る。また、タッチパネルが最前部に位置しているため、操作性に問題はない。
【００１４】
また本発明は、液晶層によるシャッター効果を利用したタッチパネル付き液晶表示装置であって、観察者側より順に、タッチパネル、防眩フィルム、第１偏光板、第１位相差板、ＳＴＮ液晶素子、第２位相差板、第２偏光板を並べて構成されており、その防眩フィルムが上記式（１）ないし（３）の条件を満たしている。
【００１５】
この構成によると、観察者から見てタッチパネルの後方に配置された防眩フィルムが有効に作用して、映り込みやギラツキの少ない、良好な画像表示が可能な液晶表示装置が得られる。また、タッチパネルが最前部に位置しているため、操作性に問題はない。従って、視認性、操作性ともに良好な携帯情報端末が得られる。
【００１６】
また本発明は、上記構成の液晶表示装置において上記タッチパネルを抵抗膜式にしている。更に、上記タッチパネルと上記防眩フィルムとの間に空隙を設けたことを特徴としている。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態を図を参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態であるタッチパネル付き液晶表示装置の構成図である。液晶表示素子１上に防眩フィルム２を貼り、その上にタッチパネル３を積層して、液晶表示装置４を形成する。タッチパネル３側が観察者側である。Ｅはその観察者の眼を表わしている。
【００１８】
図２は、図１の液晶表示素子１の詳細断面図である。観察者側から、第１偏光板５、第１位相差板６、ＳＴＮ液晶表示素子７、第２位相差板８、第２偏光板９を積層して形成する。
【００１９】
上記防眩フィルム２に使用する透明基材としては、従来から公知のポリエチレンテレフタレート、トリアセチルセルロース、ポリカーボネイト、ポリスルホン等の樹脂フィルムが望ましい。
【００２０】
防眩フィルム２の特性の最適化、具体的には平均粗さＲａ、凹凸間隔Ｓｍ、ヘイズ値Ｈの最適範囲を求めるために、さまざまな条件での視認性の実験を行った。ここで、平均粗さＲａはＪＩＳＢ０６０１−１９８２に定義されている。即ち、粗さ曲線からその中心線の方向に測定長さ（カットオフ）Ｌの部分を抜き取り、この抜き取り部分の中心線をＸ軸、縦倍率方向をＹ軸とし、粗さ曲線をｙ＝ｆ(ｘ)で表したとき、次式により求められる値をマイクロメートル（μｍ）で表したものをいう。
【００２１】
【数１】

【００２２】
また、凹凸間隔Ｓｍは、粗さ曲線からその中心線の方向に測定長さ（カットオフ）Ｌの部分を抜き取り、山と山の間隔をＳｉ（ｉ＝１、２、３・・）とした時に、次式により求められる値をいう。
【００２３】
【数２】

【００２４】
また、ヘイズ値Ｈは、ＪＩＳＫ７１０５に定義されている。即ち、ガラス板と偏光板とを貼り合わせ、ガラス板側から光束を照射する。そして、拡散透過率をＴｄ、全光線透過率をＴｔとしたときに次式により表される。
【００２５】
Ｈ＝Ｔｄ／Ｔｔ×１００（％）
【００２６】
本実験では、平均粗さＲａ及び凹凸間隔Ｓｍは、東京精密（株）製表面粗さ計Ｓｕｒｆｃｏｍ−５７０Ａを用いて、送り速度０．１５ｍｍ／ｓｅｃ、カットオフ０．４ｍｍで測定した。また、ヘイズ値Ｈは、スガ試験機（株）製直読ヘイズコンピュータＨＤＭ−２ＤＰにより測定した。
【００２７】
また、タッチパネル３は、一般的に広く使われている抵抗膜式タッチパネルとした。前述の図３に示すように、抵抗膜式のタッチパネル３は、観察者側から順に保護フィルム１１、電極１２ａ、スペーサ１３、電極１２ｂ、ガラス１４が並べられて構成されている。電極１２ａ、１２ｂは透明導電膜から成り、約３０μｍの厚みのスペーサ１３を挟んで対峙している。図中、上方からの押圧により電極１２ａ、１２ｂが接触して信号の入力が行われる。
【００２８】
そして、液晶表示素子１上に配される防眩フィルム２にタッチパネル３が両面粘着テープ１５により接着され、防眩フィルム２とタッチパネル３との間には約４０μｍの空隙１６が設けられている。これにより、防眩フィルム２の反射光とタッチパネル３の反射光との干渉を抑制することができる。尚、両面粘着テープ１５に替えて接着剤等を使用してもよい。
【００２９】
上記の平均粗さＲａ、凹凸間隔Ｓｍ、ヘイズ値Ｈを変化させて、液晶表示装置４のギラツキ、防眩性、画像再現性を評価した。ギラツキについては、ＷｉｎｄｏｗｓＣＥのオープニング画面が表示できるようにパーソナルコンピュータと接続して目視評価を行った。防眩性については、４０Ｗの蛍光灯下で黒表示し、液晶表示部から垂直に５０ｃｍ離れて見た場合の観察者の顔の映り込み具合を目視評価した。画像再現性については、防眩フィルムを貼り付けていない装置との比較で文字ボケの有無を目視評価した。いずれの評価も○と×の２段階で評価している。
【００３０】
上記評価結果を表１及び図４〜図６に示す。実験Ｎｏ．１〜１４が本実験の結果であり、比較のため、Ｎｏ．１５、１６に従来の防眩フィルムを用いた結果を併記する。図４は、平均粗さＲａ（横軸）と凹凸間隔Ｓｍ（縦軸）の関係を示すグラフである。図５は、平均粗さＲａ（横軸）とヘイズ値Ｈ（縦軸）の関係を示すグラフである。図６は、凹凸間隔Ｓｍ（横軸）とヘイズ値Ｈ（縦軸）の関係を示すグラフである。
【００３１】
【表１】

【００３２】
図４〜図６において、各点▲１▼▲２▼▲３▼・・・は表１の実験Ｎｏ．１，２，３・・・に対応しており、これらの図により防眩フィルム２の最適な特性の判断を行った。尚、図４において、各点の上段の○や×で表わされている評価はタッチパネル無しの場合、一方、下段の評価はタッチパネル有りの場合である。
【００３３】
これらによると、Ｒａ＜０．３の領域では防眩性が不十分であり、Ｒａ＞０．４ではギラツキが激しくなる。Ｓｍ＜５０及びＳｍ＞８０の領域では防眩性が不十分である。また、Ｈ＜５では防眩性が不十分であり、Ｈ＞２０では画像コントラストが悪く視認性が低下する。
【００３４】
従って、平均粗さＲａ（μｍ）、凹凸間隔Ｓｍ（μｍ）、ヘイズ値Ｈ（％）をそれぞれ以下の式（１）〜（３）に示す範囲にすることにより、視認性のよい液晶表示装置を得ることができる。
【００３５】
０．３≦Ｒａ≦０．４・・・（１）
５０≦Ｓｍ≦８０・・・（２）
５≦Ｈ≦２０・・・（３）
【００３６】
【発明の効果】
本発明によると、観察者から見てタッチパネルの後方に配置された防眩フィルムが有効に作用するようにその特性が最適化されているので、映り込みやギラツキの少ない、良好な画像表示が可能なタッチパネル付き液晶表示装置が得られる。また、タッチパネルが最前部に位置しているため、操作に支障をきたすことはない。従って、携帯情報端末として屋外で使用される場合でも十分に有用となる。
【００３７】
また、本発明によると、観察者から見てタッチパネルの後方に配置された防眩フィルムが有効に作用するようにその特性が最適化されているので、映り込みやギラツキの少ない、良好な画像表示が可能なタッチパネル付き液晶表示装置が得られる。また、タッチパネルが最前部に位置しているため、操作に支障をきたすことはない。従って、視認性、操作性ともに良好な携帯情報端末が得られる。
【００３８】
また、一般的に広く使われている抵抗膜式のタッチパネルを用いることにより、防眩フィルムによる視認性を向上させることのできる液晶表示装置を簡単に得ることができる。
【００３９】
また、防眩フィルムとタッチパネルとの間に空隙を設けることにより、防眩フィルムの反射光とタッチパネルの反射光との干渉を抑制することができ、液晶表示装置の視認性をより向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態のタッチパネル付き液晶表示装置の図である。
【図２】本発明の実施形態の液晶表示素子の詳細断面図である。
【図３】本発明の実施形態のタッチパネルの詳細断面図である。
【図４】本発明の実施形態の防眩フィルムの平均粗さＲａ、凹凸間隔Ｓｍ特性の最適化に用いたグラフである。
【図５】本発明の実施形態の防眩フィルムの平均粗さＲａ、ヘイズ値Ｈ特性の最適化に用いたグラフである。
【図６】本発明の実施形態の防眩フィルムのヘイズ値Ｈ、凹凸間隔Ｓｍ特性の最適化に用いたグラフである。
【符号の説明】
１液晶表示素子
２防眩フィルム
３タッチパネル
４液晶表示装置
５第１偏光板
６第一位相差板
７ＳＴＮ液晶表示素子
８第２位相差板
９第２偏光板
１１保護フィルム
１２ａ、１２ｂ電極
１３スペーサ
１４ガラス
１５両面粘着テープ

Claims

液晶層によるシャッター効果を利用したタッチパネル付きの液晶表示装置であって、
防眩フィルムを観察者から見てタッチパネルの後方に配置し、上記防眩フィルムが下記式（１）ないし（３）の条件を満たすことを特徴とする液晶表示装置。
０．３≦Ｒａ≦０．４（１）
５０≦Ｓｍ≦８０（２）
５≦Ｈ≦２０（３）
ただし、式中Ｒａは表面の平均粗さ（μｍ）、Ｓｍは表面の凹凸間隔（μｍ）、Ｈはヘイズ値（％）である。
観察者側より順に、タッチパネル、防眩フィルム、第１偏光板、第１位相差板、ＳＴＮ液晶素子、第２位相差板、第２偏光板を並べて構成したことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
上記タッチパネルを抵抗膜式にしたことを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置。
上記タッチパネルと上記防眩フィルムとの間に空隙を設けたことを特徴とする請求項２または請求項３に記載の液晶表示装置。