JP4976587B2 - 表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、表示装置に関する。より詳しくは、表示パネルを保護するための保護板を備え、デジタルサイネージとして好適に使用できる表示装置に関するものである。

液晶表示装置の利用形態の一つとして、デジタルサイネージと呼ばれる広告媒体が知られており、その需要が高まっている。デジタルサイネージは、屋外で利用されることが多いことから、外部からの衝撃や粉塵等から表示パネルとして用いられる液晶パネルを保護するための保護板が表示面側に配置されている。

上記構成を有する液晶表示装置は、太陽光の下で使用すると、保護板の表面で太陽光が反射して画像表示が見えにくくなったり、液晶パネルの温度が上昇して液晶の温度が相転移点を越えたときに液晶の配向状態が変わってしまい、表示不良が生じることがある。そこで、表示装置の表面における反射光の低減と液晶パネルの温度上昇の抑制とが求められる。

上記反射光を低減する手段としては、保護板の表面に多層構造の反射防止膜を設けることが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。また、液晶パネルの温度上昇を抑制する手段としては、日射による温度上昇や熱劣化を抑制できるフィルム等を液晶パネルに設けることが提案されている（例えば、特許文献２参照。）。

また、特許文献３には、反射光を低減するために保護板の表示面側に反射防止膜を設け、更にリモコンの誤作動を防止するために近赤外線を反射する膜を設けた光学フィルターが提案されている。上記した液晶パネルの温度上昇は、主に太陽光に含まれる赤外線によって生じているため、上記光学フィルターを保護板に設けることで、反射光の低減と液晶パネルの温度上昇の抑制とが実現できるように思われる。

特開平１１−２５８５９２号公報 特開２００８−１６３１３９号公報 特開平９−３２５２１１号公報

しかしながら、特許文献１に記載の反射防止膜は、ある特定の波長の光のみしか反射率を抑制することができず、これにより反射光に青や赤の色味が発生して表示装置の表示特性に影響を与えることがある。

また、特許文献２に記載のフィルムは、液晶パネルの温度上昇は抑制できるものの、透明な樹脂成分にＢｉ（ビスマス）、Ｙ（イットリウム）等の酸化物を含む構成であるため、可視光の屈折率が高く、太陽光の下で使用すると可視光が反射して画像表示が見えにくくなることがある。なお、このようなフィルムを設けたガラス基板（熱線反射ガラス、旭硝子社製、商品名サンカットΣ）の可視光の反射率は、７．０〜３２．２％程度と高いものである。

更に、特許文献３に記載の光学フィルターは、近赤外線を反射する膜を形成するために、真空プロセスによって１９層もの多層構造の膜を精密な膜厚を維持して形成する必要がある。したがって、この光学フィルターを上記保護板として適用するためには、製造工程が煩雑となるだけでなく、製造コストも高くなる。また、表示装置をデジタルサイネージとして利用するときには、大型の表示パネルが利用されるが、大型の基板に上記のような多層構造の膜を形成すると異物の混入や欠陥等が生じやすいため、大量生産は困難である。

本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、写り込みが抑制され、かつ、表示パネルの温度上昇を抑制できることから、屋外で使用しても良好な表示特性が得られ、しかも簡易な構成で実現できる表示装置を提供することを目的とするものである。

本発明者らは、表示装置の表示特性を向上させる手段について種々検討したところ、屋外で使用される際には、太陽光に含まれる可視光と赤外線とが表示特性に影響を与えることに着目した。そして、表示パネルの前面に配置される保護板に対し、（１）その観察面側にナノ構造体が形成された低反射膜を設けることで、可視光の表面反射を抑制でき、（２）その表示パネル側に赤外線遮蔽膜と円偏光板とを組み合わせて配置することで、可視光の内部反射を抑制しつつ赤外線を遮蔽でき、これら（１）及び（２）の方法によって、簡易な構成で表示特性の良い表示装置を実現できることを見いだし、上記課題をみごとに解決することができることに想到し、本発明に到達したものである。

すなわち、本発明は、表示パネルと、上記表示パネルよりも観察面側に配置された保護板とを備える表示装置であって、上記保護板は、上記観察面側の主面上に、ナノ構造体が形成された低反射膜（反射防止膜）を備え、上記表示パネルが配置された側の主面上に、上記保護板側から上記表示パネル側に向かって円偏光板及び赤外線遮蔽膜がこの順に配置されている表示装置である。

上記表示パネルとしては、液晶パネル、有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）パネル、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）、電界放出ディスプレイ（ＦＥＤ）パネル等が挙げられる。例えば液晶パネルを用いれば、屋外で利用するデジタルサイネージとして、容易にかつ安価に大型の表示パネルを実現できる。

上記保護板は、上記表示パネルを塵埃や衝撃から保護するための基板である。通常は、透明部材にて形成され、例えば、アクリル樹脂やポリカーボネート樹脂等からなる樹脂板や、ガラス基板等を使用することができる。また、保護板は、無色であってもよいし、着色されていてもよい。保護板が無色である場合には、表示装置は、表示パネルで表示されたとおりの色調の画像を表示することができ、一方、保護板が着色された場合には、表示装置は、表示パネルで表示された画像を、例えば青系、赤系等の色調に変更された画像として表示できる。また、上記保護板の厚みは、特に限定されるものではない。

上記低反射膜は、表面にナノ構造体が形成された構成であれば、特に限定されるものではないが、アクリル系樹脂膜等の透明な樹脂膜の表面にナノ構造体が形成されたものが好ましい。表面に形成されるナノ構造体とは、平均高さが１ｎｍ以上、１μｍ（＝１０００ｎｍ）以下の突起が複数形成された表面構造を有するものをいう。突起の形状は、特に限定されるものではなく、円錐状、角錐状、円柱状、角柱状等、各種の形状の突起が適用できる。上述したナノ構造体の形成方法としては、例えば、ナノインプリント法による形成方法やナノ粒子もしくはフィラー等が分散した樹脂を成膜形成する方法等が挙げられる。上記低反射膜の反射率は、０．９％以下であることが好ましい。

本発明においては、上記ナノ構造体としてモスアイ（蛾の目）構造を有する低反射膜が好適に使用できる。モスアイ構造とは、平均高さが１０ｎｍ以上、５００ｎｍ以下である複数の円錐状の突起が形成されたものであり、隣り合うピッチ間隔は、３０ｎｍ以上、６００ｎｍ以下であることが好ましい。隣り合うピッチの周期は、規則的又は不規則であってもよい。モスアイ構造を表面に有する膜（シート）は、例えば、光硬化性のアクリル系樹脂等にて形成された膜の表面にモスアイ構造を形成することで実現できる。この場合、膜の基材となるフィルムの屈折率が１．５であるとすると、モスアイ構造が形成されていない場合には、空気（屈折率＝１．０）と基材フィルム（屈折率＝１．５）との界面における可視光の界面反射率が４．０％であるのに対し、上記界面にモスアイ構造が形成されている場合には、可視光の反射率を０．２％程度まで低減できる。これは、可視光の波長の長さ（３８０〜７８０ｎｍ）よりもナノ構造体の突起が充分に小さいため、可視光から見れば、ナノ構造体の突起の先端と該突起下の基材フィルムとの間で屈折率が１．０から１．５まで連続的に変化するように見えるためであると考えられる。

上記円偏光板は、一般に、直線偏光子とλ／４位相差板とからなる。λ／４位相差板は、可視光の波長の長さの１／４の厚み方向位相差（９５〜１９５ｎｍ）を有する複屈折体であり、好ましくは、１２０〜１５０ｎｍの厚み方向位相差を有する複屈折体である。このような円偏光板を保護板に取り付けることにより、表示装置内に入射した外光が表示装置内で反射されたとしても、表示装置外に漏れ出すことを防止できる。したがって、円偏光板によって表示装置の内部反射を低減することができる。

本発明においては、上記円偏光板は、保護層を設けた直線偏光子と、λ／４位相差板とからなり、保護層を介して上記保護板に取り付けられていることが好ましい。これは、直線偏光子は、一般に、湿度、機械的強度等に弱いためである。また、表示装置を屋外で使用した場合には、雨に曝されたり、結露が生じることがあるため、円偏光板は、水から保護するために、保護板の観察面側ではなく、表示パネル側に配置する必要がある。

保護層を設けた直線偏光子としては、例えば、直線偏光子としてヨウ素錯体又は二色性色素を吸着させたＰＶＡ（ポリビニルアルコール）系フィルムを用い、この直線偏光子をトリアセチルセルロース（ＴＡＣ）等のセルロース系ポリマーからなる保護層で狭持した構成のものが挙げられる。なお、保護層は、直線偏光子の両面に設けてもよく、保護板側の面のみに設けてもよい。保護層は、ＰＶＡの劣化を抑えるために、紫外線を吸収できるものであることが好ましく、保護層に入射した３７０ｎｍよりも短い波長の紫外線を１．０％以下に低減できるものであることが好ましい。

なお、本発明においては、上記円偏光板を液晶パネルの観察面側に配置される偏光板として利用することができる。これにより、液晶パネルの観察面側には必ずしも他の偏光板を設ける必要がなくなって、内部反射低減用の偏光板と黒表示用の偏光板とを別々に設ける場合と比べて、装置全体として使用する偏光板の数を１枚減らすことができ、コストの削減が図れる。

上記赤外線遮蔽膜は、赤外線を吸収する赤外線吸収膜、及び、赤外線を反射する赤外線反射膜のいずれであってもよい。上記赤外線遮蔽膜は、赤外線遮蔽率が１０％以上であることが好ましい。赤外線には、近赤外線、中赤外線、及び、遠赤外線があるが、表示パネルの温度上昇を生じさせるのは主に近赤外線（７５０〜２５００ｎｍ）であるため、本発明においては、近赤外線を主に吸収又は反射できる膜であることが好ましく、近赤外線に対する遮蔽率が１０％以上であることが特に好ましい。また、赤外線遮蔽膜は、表示パネルの表示面側に配置されるため、透明性を有することが好ましい。

上記赤外線遮蔽膜は、金属酸化物を含有することが好ましい。金属酸化物は、プラズマ振動数が可視光域と近赤外線域の境界付近（８００〜１０００ｎｍ）付近にあることから、赤外線の遮蔽効果に優れていることが多い。ただし、赤外線遮蔽膜としての効果を発するために導電性は必ずしも必要なものではない。

金属酸化物の具体例としては、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、ＡＴＯ（Ａｎｔｉｍｏｎｙ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ；アンチモンをドープした酸化スズ）、ＺＴＯ（Ｚｉｎｃ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、酸化アンチモン、酸化亜鉛等が挙げられる。中でも、ＡＴＯや酸化アンチモンは微小な粒子形態が知られており、これらを樹脂に充填して薄膜を容易に形成できることから好ましい。

上記金属酸化物は、粒子の平均粒径が１００ｎｍ未満であることが好ましい。これは、粒子の平均粒径が１００ｎｍを超えると可視光の散乱が発生して、表示画像が白濁する傾向にあるためである。

上記金属酸化物にて形成された赤外線遮蔽膜は、通常、約２．０と非常に高い屈折率を有することから可視光の反射率が高いものであるが、本発明においては、上記した円偏光板と組み合わせて用いることで、可視光の反射を抑えつつ、赤外線を遮蔽できる。この理由について、以下に説明する。

本発明の表示装置においては、低反射膜、保護板、円偏光板、及び、赤外線遮蔽膜が、観察面側からこの順で配置される。すなわち、低反射膜は、保護板の表面における光の反射を低減するものであるため、保護板の観察面側に設ける。赤外線遮蔽膜は、上記のように可視光の反射率が高いため、上記低反射膜よりも表示パネル側に配置する。ただし、この赤外線遮蔽膜は、赤外線によって温度が上昇しやすいため、表示パネルに直接に設けることはせずに保護板の側に設ける。ここで、赤外線遮蔽膜は、上記のように反射率が高い膜であるため、可視光の反射を抑制するために観察面側に円偏光板を配置する必要がある。この円偏光板は耐水性を高めるため、保護板の表示パネル側に設置され、これにより、赤外線遮蔽膜も保護板の表示パネル側に設置される。これにより、保護板の観察面側には低反射膜が、表示パネル側には円偏光板と赤外線遮蔽膜とがこの順で配置される。

本発明の表示装置の構成としては、このような構成要素を必須として形成されるものである限り、その他の構成要素により特に限定されるものではない。

上記のように構成された本発明に係る表示装置は、低反射膜、保護板、円偏光板、及び、赤外線遮蔽膜をこの順に配置するという簡易な構成で、光の反射の抑制と表示パネルの温度上昇の抑制が図れ、優れた表示特性を実現できる。

本発明に係る表示装置において光の反射には、保護板の観察面側（低反射膜）の表面で生じるもの、赤外線遮蔽膜で生じるもの、及び、表示パネルの表面で生じるものがある。すなわち、表示装置が太陽光の照射を受けると、保護板（低反射膜）の表面で反射する光と、保護板を透過する光とが生じる。本発明においては、上記のように保護板の観察面側に低反射膜が設けられているため、不要な反射光が抑制され、画像表示の良い表示装置が得られる。

保護板を通過した光のうち可視光は、直線偏光子で直線偏光に変換され、その後に、λ／４位相差板を通過することで円偏光に変換される。λ／４位相差板を通過した可視光の一部は、赤外線遮蔽膜の表面で反射し、残りは赤外線遮蔽膜を通過して表示パネルの表面又は内部で反射したり、表示パネルを通過する。赤外線遮蔽膜の表面、表示パネルの表面又は内部で反射した可視光は、逆回りの円偏光となって再びλ／４位相差板に入り、直線偏光に変換されて直線偏光子でほとんど吸収される。一方で、λ／４位相差板を通過した光のうち、赤外線（波長７５０〜２５００ｎｍの近赤外線等）は、赤外線遮蔽膜にて吸収又は反射される。

上記のように、観察面側から保護板に入射した光（赤外線）のほとんどを吸収させることができる。表示パネルの表面又は内部の反射を充分に低減することによって、上記低反射膜による反射光の抑制効果を表示装置の表示品位の向上に充分反映させることができる。

また、太陽光の下で、表示パネルの温度上昇を抑制するためには、表示パネルに可視光及び赤外線が吸収されないようにする必要があるが、本発明においては、上記のように保護板に入射した可視光のほとんどを円偏光板によって吸収することができ、赤外線については、赤外線遮蔽膜によって表示パネルに届かないようにすることができるため、表示パネルの温度上昇を抑制できる。

なお、上記表示パネルの温度上昇は、例えば、表示パネルが液晶パネルである場合には、液晶パネルを構成する偏光板とカラーフィルタ層のブラックマトリクスとによって生じる。液晶パネルは、一般的に、カラー表示を行うためのカラーフィルタ基板と対向基板との間に液晶が挟持され、両基板の表面に偏光板が設けられた構成を有する。

また、カラーフィルタ基板は、透明なガラス基板に、例えば、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）のカラーフィルタ層を設けたものであり、各カラーフィルタ層は、ブラックマトリクスと呼ばれる黒色の着色層によって区画されている。ブラックマトリクスは、黒色であるため太陽光を吸収して熱を発生しやすいものである。更に、カラーフィルタ基板には、カラーフィルタ層よりも液晶層側に透明電極が配置されており、この透明電極においても太陽光を吸収して、熱を発生する。

このような熱の発生により液晶パネルの温度が上昇して液晶温度が転移温度を超えると、表示不良が発生する。

また、液晶パネル以外の表示パネルである場合、例えば、表示パネルが有機ＥＬパネルである場合には、透明電極及び発光層で太陽光の吸収が生じ、表示パネルがＰＤＰである場合には、蛍光体や黒色層で太陽光の吸収が生じ、熱が発生する。

更に、屋外で使用される表示パネルは、筐体に収容して利用するのが一般的である。筐体内には、表示パネルの他にドライバや配線等も収容されているため、これらが外部から見えにくくなるようにデザイン上の観点から、筐体は着色されている。このように有色であることで、筐体も上記と同様に太陽光を吸収して熱を発生する。

上記した熱の発生によって表示パネルの温度上昇が生じると、有機ＥＬやＰＤＰの場合には、発光効率が低下したり、長期的には、信頼性に悪影響を及ぼすことがある。

本発明に係る表示装置において、表示パネルの温度上昇を抑制できる好ましい形態としては、上記表示パネルは、非表示領域に遮光部材を有し、上記赤外線遮蔽膜は、上記遮光部材に対応する領域に形成されているものが挙げられる。非表示領域にある遮光部材とは、例えば、上記したブラックマトリクスである。このように太陽光（赤外線）を吸収しやすい部材に対応して赤外線遮蔽膜を設けることで、表示パネルの温度上昇をより確実に低減できる。このような赤外線遮蔽膜は、例えば、紫外線（ＵＶ）感光性の樹脂材料の中にＡＴＯの微粒子を混ぜて、パターン形成することにより実現できる。

なお、赤外線遮蔽膜は、形成する材料によっては可視光を吸収することがあるが、このような場合であっても、非表示領域のみに赤外線遮蔽膜を設けることで、可視光の透過率を考慮することなく、高い赤外線遮蔽効果を有する材料で赤外線遮蔽膜を形成でき、しかも、表示領域における可視光の透過率を低下させることがないため、良好な画像表示を行える。

本発明に係る表示装置において、表示パネルの温度上昇を抑制できる好ましい他の形態としては、上記保護板と上記表示パネルとは、熱的に分離されているものが挙げられる。本発明において熱的に分離されているとは、具体的には、上記保護板の主面と上記表示パネルの主面との間に真空層又は気体層が形成されていることである。これにより、赤外線遮蔽膜で生じた熱が表示パネルに移動することを抑制できる。より好ましくは、気体の対流による表示パネルの温度上昇までも抑制できる点で、真空層が形成される形態である。

本発明に係る表示装置の好ましい形態の一つとして、上記保護板は、面方向及び厚み方向の位相差が実質的にゼロ（光学的に等方性）である基材層を更に備え、上記基材層は、上記赤外線遮蔽膜よりも表示パネル側に配置されているものが挙げられる。これにより、円偏光板の効果を損なうことなく別々に製造した赤外線遮蔽膜と円偏光板とを容易に貼り合わせることができ、製造コストの削減を図ることができる。

また、上記表示装置は、上記表示パネルの上記保護板が配置された側とは反対側に支持基板を更に備えるものであってもよい。このような支持基板を用いることで、表示パネルの背面側を保護できる。

上記表示装置は、上記表示パネルと上記支持基板との間に、ナノ構造体が形成された低反射膜を更に有するものであってもよい。このような構成とすると、表示パネルの背面側に設けられた光源からの光の反射を低減できる。

また、上記表示装置は、上記表示パネルの上記保護板が配置された側とは反対側に光源を更に有するものであってもよい。このような構成を有する表示装置としては、表示パネルが液晶パネルである場合には、透過型の液晶表示装置や半透過型の液晶表示装置が挙げられる。

本発明に係る表示装置において、上記表示パネルと上記支持基板とが接触しているものであってもよい。このような構成であると、表示パネルと支持基板との間の空気界面を減らすことができるため、支持基板側に光源を設けた場合に、光源からの光を効率良く取り込むことができる。ただし、表示パネルの温度上昇を抑制するためには、保護板と支持基板とは、断熱していることが好ましい。

上記支持基板は、導光板であってもよい。導光板は、光を反射、屈折、拡散させるパターンが形成された板状部材であり、光源から入射した光を反射部により反射させ、表示面側に面状に分散させて射出させるための光学部材である。導光板の形状及び材質等は、特に限定されるものではないが、通常は、一定の厚みを有する無色透明の板状材料にて形成される。

本発明に係る表示装置の好適な用途としては、デジタルサイネージが挙げられる。デジタルサイネージは、上記のように屋外等で利用される広告媒体であるが、本発明に係る表示装置においては、太陽光に曝されても保護板表面での光の反射を抑制でき、しかも表示パネルの温度上昇を抑制できることから、表示特性の良いデジタルサイネージを実現できる。また、従来は必要であった表示パネルを冷却するための冷却装置が不要となり、コストの低減が図られる。

また、本発明に係る表示装置の一例としては、表示パネルを筐体に収容して、表示パネル及び筐体を保護板で覆ったものが挙げられる。筐体には、表示パネルの他に光源となるバックライトや表示パネルを駆動するためのドライバ等を含めて収容するのが一般的である。筐体の形状、材質、強度等は特に限定されるものではなく、表示パネルの形状や使用用途等に応じて適宜設定される。

なお、本発明に係る表示装置において、上記した保護板に設けられた各部材・膜の構成は、透過率や反射率を測定することで立証できる。

本発明の表示装置によれば、写り込みが抑制され、かつ、表示パネルの温度上昇を抑制できることから、屋外で使用しても良好な表示特性が得られる表示装置を、簡易な構成で実現できる。

（ａ）は、本発明の実施形態１に係る表示装置の構成を示す断面模式図であり、（ｂ）は、液晶パネルの取り付け状態を説明する平面図であり、（ｃ）は、（ｂ）のＡ−Ｂ線に沿う断面図である。 実施例１及び比較例１における表示パネルの日射照射試験での光源の放射波長分布を示す図である。 本発明の実施例２に係る赤外線遮蔽膜の特性を測定した結果を示すグラフである。 本発明の実施形態２に係る表示装置の構成を示す断面模式図である。 （ａ）〜（ｃ）は、本発明の実施形態３に係る表示装置の構成を示す断面模式図である。 本発明の実施形態４に係る表示装置の構成を示す断面模式図である。 本発明の実施形態５に係る表示装置の構成を示す断面模式図である。 本発明の実施形態６に係る表示装置の構成を示す断面模式図である。

以下に実施形態を掲げ、本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施形態のみに限定されるものではない。なお、以下の説明で用いる各図において、同一の構成をなすものについては、同一の符号を付して説明を省略する。

実施形態１
図１（ａ）は、本発明の実施形態１に係る表示装置の構成を示す断面模式図であり、図１（ｂ）は、液晶パネルの取り付け状態を説明する平面図であり、図１（ｃ）は、図１（ｂ）のＡ−Ｂ線に沿う断面図である。本実施形態に係る表示装置は、透過型、反射型、半透過型の表示装置のいずれにも対応できるが、ここでは、透過型の表示装置を例に挙げて説明する。

図１（ａ）において、表示装置１００は、保護板１、液晶パネル２、及び、支持基板３を備え、液晶パネル２は、支持体１７を介して筐体４に保持されている。また、支持基板３の背面側には、バックライト３０が設けられている。

液晶パネル２は、図１（ｂ）、（ｃ）に示すように、液晶パネル２の外形よりもやや大きく形成された支持体１７にて保持される。支持体７は、断熱材にて形成されていることが好ましい。支持体１７に保持された液晶パネル２は、筐体４にねじで固着される。

保護板１は、透明部材からなり、観察面側の主面上には、モスアイ構造が存在する表面を有する反射防止膜５が形成されている。

保護板１の液晶パネル２側の主面上には、円偏光板６と赤外線遮蔽膜７とが順次積層されている。円偏光板６は、偏光子８とλ／４位相差板９とからなり、偏光子８は、直線偏光子１０とその両面に配置された保護層１１ａ、１１ｂとからなる。

赤外線遮蔽膜７は、液晶パネル２のカラーフィルタ基板におけるブラックマトリクスの形成パターンと同じパターンとなるように形成した。

液晶パネル２は、アクティブマトリクス型、パッシブマトリクス型のいずれの型であってもよいが、ここでは、アクティブマトリクス型の液晶パネル２を例に挙げて説明する。液晶パネル２は、カラーフィルタ基板とＴＦＴ基板との間に液晶を挟んで配向させた構成を有する。カラーフィルタ基板は、ガラス基板の主面上にＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各色のカラーフィルタ層とこれを区画するブラックマトリクスとを備え、ＴＦＴ基板は、ガラス基板の主面上において各画素に対応したスイッチング用のＴＦＴ素子を備える。

液晶パネル２の支持基板３側には、円偏光板１２が設けられており、円偏光板１２は、偏光子１３とλ／４位相差板１４とからなる。偏光子１３は、直線偏光子１５とその両面に配置された保護層１６ａ、１６ｂとから構成される。なお、液晶パネル２の観察面側の主面上には円偏光板は設けられていないが、保護板１に取り付けられた円偏光板６が円偏光板１２に対応する偏光板となり、偏光子８と偏光子１３とは、吸収軸が互いに直交するように配置されている。

支持基板３は、透明部材からなり、例えば、アクリル樹脂やＣＯＰ（シクロオレフィンポリマー）樹脂等からなる樹脂板や、ガラス基板等を使用することができる。

筐体４は、液晶パネル２を収容するものであり、液晶パネル２は、上記のように支持体１７に保持された状態で筐体４に取り付けられている。筐体４には、表示パネルの他に、ここでは図示されていないが表示パネルを駆動するためのドライバ等も収容されている。

上記保護板１は、筐体４に保持された液晶パネル２を覆うように配置されるが、保護板１と液晶パネル２とは、筐体４によって断熱されている。また、保護板１と液晶パネル２との間には空気層２０が形成されているため、保護板１と液晶パネル２とは、より確実に熱的に分離される。

上記のように構成された表示装置１００を屋外で使用したときの光の反射等について以下に説明する。太陽光の照射を受けると、保護板１の表面では、反射する光と保護板１に入射する光とが生じる。ここで、本来ならば保護板１の表面で反射する可視光は、反射防止膜５によって可視光の反射が抑制されるため、写り込みが抑制され、良好な表示特性が得られる。

一方、保護板１に入射した可視光は、偏光子８において直線偏光に変換され、その後、λ／４位相差板９を通過して円偏光に変換される。そして、表示領域における赤外線及び可視光の一部は、空気層２０を通過して液晶パネル２の表面で反射されるが、反射光は円偏光の回転方向が反転した状態で再び円偏光板６に入るため、ほとんどの光は円偏光板６で吸収される。なお、表示領域における可視光は赤外線遮蔽膜７を透過することなく空気層２０を通過するため、表示領域における可視光の透過率を低下させることはない。

また、λ／４位相差板９を通過した光のうち、非表示領域における赤外線は、赤外線遮蔽膜７にて吸収又は反射される。赤外線以外の光、特に可視光は、赤外線遮蔽膜７の表面で反射されるものと透過するものがある。このうち、赤外線遮蔽膜７の表面で反射された光は、光の回転方向が反転した状態で再び円偏光板６に入り、赤外線遮蔽膜７を透過した光は、空気層２０を通過した後、上記と同様に円偏光板６に入る。このように、ほとんどの光は円偏光板６で吸収される。

したがって、本実施形態に係る表示装置１００は、屋外で使用しても、写り込みを抑制でき、表示特性の良いものとなる。

また、液晶パネル２の温度上昇は、液晶パネル２を構成するブラックマトリクスと偏光板によって生じるが、本実施形態１においては、ブラックマトリクスと対応する位置に赤外線遮蔽膜７が設けられており、これにより赤外線が除去された光が液晶パネル２に到達しているため、液晶パネル２の温度上昇を抑制できる。また、偏光板である円偏光板６は、液晶パネル２ではなく保護板１に取り付けられているため液晶パネル２の温度は上昇せず、更に、保護板１の温度が上昇したとしても保護板１と液晶パネル２とは熱的に分離されているため、保護板１の熱は液晶パネル２へ伝わりにくくなり、これによっても液晶パネル２の温度上昇を抑制できる。したがって、液晶パネル２の温度上昇によって生じる液晶の配向変化を抑制でき、表示特性の良い液晶パネル２を実現できる。

本実施形態に係る表示装置１００の製造方法の一例を以下に示す。まず、直線偏光子１０の両面に保護層１１ａ、１１ｂを積層した偏光子８と、λ／４位相差板９に赤外線遮蔽膜７を貼り付けたフィルムとを準備する。そして、直線偏光子１０の吸収軸とλ／４位相差板９の遅相軸とを４５°ずらした状態で直線偏光子８とフィルムとを粘着層を介して貼り合せ、得られた積層フィルムを保護板１の主面上に粘着層を介して貼りつける。次いで、保護板１の他方の主面上に反射防止膜５を粘着層を介して貼りつける。

次に、カラーフィルタ基板とＴＦＴ基板とから成る液晶パネル２のＴＦＴ基板が配置された側に、λ／４位相差板１１と円偏光板１２とを粘着層を介して貼りつける。

上記構成を有する液晶パネル２を、上記構成を有する保護板１と支持基板３との間に配置して筐体４で保持する。筐体４は、液晶パネル２を固定するとともに、筐体４の内部に外気が入り込まないように構成されており、液晶パネル２を固定する部分はゴム等の断熱材で形成されている。なお、筐体４には、液晶パネル２の温度上昇を抑制するために、冷却した空気を循環させる機構を設けても良い。

そして、支持基板３の背面側に光源であるバックライト３０を設けることで、表示装置１００が得られる。

以下に、本実施形態１に係る表示装置１００について、液晶パネル２の温度上昇の抑制効果と保護板１の反射防止効果とについて、実施例、比較例、及び、参考例を用いて説明する。

実施例１
（表示パネルの構成）
図１（ａ）に示す表示装置１００において、保護板１は、屈折率１．５、厚み３．０ｍｍのアクリル樹脂板を用いた。反射防止膜５としては、光硬化性のアクリル樹脂にて形成され、モスアイ構造を表面に有するものを用いた。モスアイ構造は、平均高さが約２００ｎｍである円錐状の突起が複数形成されたものであり、隣り合うピッチ間隔は約２００ｎｍ以下であった。

液晶パネル２としては、１６型のアクティブマトリクス型の液晶パネルを用い、例えば、液晶層の温度が８０℃で等方相に相転移を生じるものを選んだ。

赤外線遮蔽膜７としては、平均粒径３０ｎｍのＡＴＯ粒子を含むアクリル系樹脂フィルムを用いた。支持基板３は、屈折率１．５、厚み３．０ｍｍの透明なアクリル樹脂板を用いた。

（日射照射実験）
実施例１に係る液晶パネル２の基板面から、保護板１の観察面側に１０ｃｍ離して、光源として人工天空照明装置（セリック社製、型番ＸＣ−１００ＡＦ）を配置し、日射照射試験を行った。

上記光源からの光の照射に先立って、まず、液晶パネル２の表示面側の表面温度を、熱電対（銅コンスタンタン）を用いて測定したところ、液晶パネル２の表面温度は２４℃であった。この液晶パネル２に上記光源より光を照射して１時間後の表面温度を測定したところ、液晶パネル２の表面温度は３４℃であった。なお、積算の放射照度は１０ｃｍの距離で、９５２Ｗ／ｍ^２（波長３００〜２５００ｎｍ）であった。光源の放射波長分布を図２に示す。

比較例１
実施例１と同様の１６型の液晶パネルを用いて、液晶パネルの両主面上に円偏光板をクロスニコルに配置した。また、保護板には反射防止膜５と赤外線遮蔽膜７とを設けずに、円偏光板を貼った液晶パネルの上に空気層を介して保護板を配置した。そして、保護板の上から、実施例１と同様にして、光を照射して光の照射前と照射後の液晶パネルの円偏光板上の表面温度を測定した。光の照射前の表面温度は２４℃であり、照射１時間後の表面温度は３９℃であった。

実施例１及び比較例１の測定結果を基に、実際の日照条件での液晶パネルの温度上昇を推測する。気象庁のホームページによると、例えば、２００８年７月の大阪での日射量は、１８．０ＭＪ／ｄａｙである。上記した実験の光源を使用すると、５．３時間（Ｈｒ）の照射量に相当する。そこで、実施例１と比較例１の実験から、次の結果が推測できる。

表１に示すように、実施例１の液晶パネルは、液晶の相転移温度である８０．０℃に達していないため、表示に不都合は生じないが、比較例１の液晶パネルでは、液晶の相転移温度８０．０℃を大きく超えるので、表示ができず、画面が真黒になってしまうという不都合が生じると考えられる。これにより、実施例１では、実際の太陽光の下であっても、液晶パネル２の温度上昇を抑制する効果は高いものと結論づけることができる。

なお、地上に降り注ぐ太陽エネルギーの波長分布は、１年間に、波長３００〜４００ｎｍの光が５．３３％、波長４００〜７００ｎｍの光が４８．４８％、波長７００〜２５００ｎｍの光が４６．２０％という構成比率である（スガ試験機社、技術レポート、１９９７年データ参照。）。ここで、各波長の光の吸収率が一定であると仮定すると、液晶パネル２が屋外で太陽光を直接に受けた場合には、波長が７００〜２５００ｎｍである光を遮蔽することが重要である。なぜなら、近赤外線のエネルギーは、太陽光の全エネルギーの約半分を占めており、近赤外線を遮蔽することによって、液晶パネルの温度上昇をほぼ半減できると考えられるためである。

実施例２
実施例１で用いた赤外線遮蔽膜７の特性を調べるために、赤外線遮蔽膜７を粘着剤を用いて、厚み０．７ｍｍのガラス基板の全面に貼り付けて、光の透過率を測定した。光源はＣ光源とし、測定は分光光度計（島津製作所社製、ＵＶ３１００ＰＣ）を用いて、２°の視野で行った。得られた測定結果を図３に示す。

図３において、縦軸は、赤外線遮蔽膜を透過した光の透過率（％）を示し、横軸は光の波長λ（ｎｍ）を示す。図３に示すように、赤外線遮蔽膜７は、波長が約７８０ｎｍ以下の領域では８０％以上の透過率を有しているものの、波長が約７８０ｎｍ以上の領域では、透過率が減少している。赤外線遮蔽膜７の赤外線遮蔽率は、５４％であった。したがって、実施例１においては、太陽光に含まれる近赤外線（波長：約７８０〜２５００ｎｍ）は赤外線遮蔽膜７によってカットされ、主に近赤外線以外の光が液晶パネルに到達し、これにより液晶パネルの温度上昇が抑制されたものと考えられる。

比較例２
比較例１と同様に構成された液晶パネルの観察面側の円偏光板の上に、実施例１と同じ赤外線遮蔽膜を更に設けた。保護板は、比較例１と同じものを用いた。そして、ＪＩＳ−Ｚ８７２２に記載の方法に準じて、分光測色計（コニカミノルタ社製、ＣＭ−２００２）を用いて正反射光込み方式により保護板の表面における反射率を測定した。得られた反射率は、１２．３８％であった。

参考例１
比較例２に係る保護板の両主面上に、実施例１と同じ反射防止膜を更に設けた。そして、比較例２と同様にして保護板の表面における反射率を測定したところ、得られた反射率は、５．２１％となり、比較例２よりも５７．９％の反射率の低減が図れた。

実施例３
実施例１における保護板１の表面反射率を、比較例２と同様にして測定したところ、得られた反射率は、０．３０％となり、比較例２よりも９７．６％の反射率の低減が図れた。

比較例２と参考例１とを比較すると、保護板１の両面に反射防止膜を設けた構成よりも、保護板１を観察面側から見たときに、反射防止膜、円偏光板、及び、赤外線遮蔽膜がこの順で並ぶ構成の方が反射率の低減効果が高いことが明らかとなった。また、比較例２と実施例３より、円偏光板を液晶パネルの側ではなく、保護板の側に設けることによっても反射率の低減効果が得られると考えられる。

実施形態２
図４は、本発明の実施形態２に係る表示装置の構成を示す断面模式図である。図４において、表示装置２００は、上記した表示装置１００の構成に加えて、保護板１の液晶パネル２側の主面上に基材層２１を更に有し、光源３０は図示されていない。

基材層２１は、例えば、赤外線遮蔽膜７と円偏光板６とを別々に形成して、保護板１に設ける場合に配置されるものである。すなわち、基材層２１の上に赤外線遮蔽膜７を形成し、この赤外線遮蔽膜７を粘着層（図示せず）により円偏光板６上に貼り合わせるような場合に形成されるものである。

上記のように、基材層２１は赤外線遮蔽膜７を保護板１に貼り付けるときの支持部材となるものであり、円偏光板６と円偏光板１２との間に挟まれる構成となる。したがって、円偏光板６、１２による効果を損なわないためには、基材層２１は、面方向及び厚み方向の位相差が小さいことが好ましく、偏光板の保護フィルムとして用いられるＴＡＣフィルムが使える。好ましくは、厚み方向の位相差が１０ｎｍ以下であり、面方向及び厚み方向の位相差が実質的にゼロであることがより好ましい。このような特性を有する基材層２１としては、ゼロ位相差フィルムと呼ばれるＴＡＣフィルムがあり、このＴＡＣフィルムは、円偏光板６の保護効果も有するものである。

実施形態３
図５（ａ）〜（ｃ）は、本発明の実施形態３に係る表示装置の構成を示す断面模式図である。図５（ａ）において、表示装置３００は、上記した表示装置１００の構成から保護層１１ｂ及び１６ａを除いた点で異なるが、それ以外の構成については表示装置１００と同様の構成を有する。なお、光源３０は図示されていない。

本実施形態に係る表示装置３００では、実施形態１に係る表示装置１００において保護板１の側に設けられている保護層１１ｂをなくして、λ／４位相差板９が直線偏光子１０の保護層としての役割を兼ねる構成としている。また、液晶パネル２に設けられている保護層１６ａをなくして、λ／４位相差板１４が直線偏光子１５の保護層としての役割を兼ねる構成としている。

上記構成によると、円偏光板６の保護層を２枚無くすことができるため、製造コストの削減が図れ、また表示装置３００の小型化・薄型化が図れる。

なお、上記説明では、保護板１及び液晶パネル２に設けられた保護層を各々１枚ずつ無くす構成としたが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、いずれか一方の保護層を削減する構成としてもよい。

また、本実施形態では、表示装置３００においては液晶パネル２に設けられていたλ／４位相差板１４、直線偏光子１５、及び、保護層１６ｂを、図５（ｂ）に示すように、支持基板３の側に設ける構成としてもよい。これは、以下の理由による。

液晶パネル２は、上述のように、カラーフィルタ基板とＴＦＴ基板とを対向して配置した構成を有するが、ＴＦＴ基板側のみに多層構造のフィルムを形成すると、カラーフィルタ基板及びＴＦＴ基板を形成するガラスの弾性率と各膜を形成する樹脂の弾性率とが一桁以上違うため、液晶パネル２の両主面にかかる応力の違いによって液晶パネル２に反りが生じることがある。そこで、ＴＦＴ基板の側に設けられた多層構造の膜を支持基板３の側に設けることで、応力の違いに起因する反りを解消できる。

したがって、λ／４位相差板１４、直線偏光子１５、及び、保護層１６ｂを、液晶パネル２から切り離した表示装置３１０は、液晶パネル２に反りが生じることなく、表示安定性に優れたものとすることができる。

更に、本実施形態では、表示装置３１０に設けられていた保護層１１ａ及び保護層１６ｂを、図５（ｃ）に示すように、それぞれなくした表示装置３２０としてもよい。この表示装置３２０では、保護板１が直線偏光子１０の保護層としての役割を、支持基板３が直線偏光子１５の保護層としての役割をそれぞれ兼ねているため、上記した各種の表示装置に比べて構成部材を最も少なくすることができ、製造コストの削減が図れるとともに、表示装置３２０の小型化・薄型化に対応できる。

実施形態４
図６は、本実施形態に係る表示装置４００の構成を示す断面模式図である。本実施形態に係る表示装置４００は、図１に示す表示装置１００において、更に、反射防止膜５１、５２、５３を設けた構成である。

このように、支持基板３及び液晶パネル２の側にも反射防止膜５１、５２、５３を設けることで、バックライト３０の反射損失を低減できる。

なお、図６においては、支持基板３及び液晶パネル２の側に反射防止膜５１、５２、５３を設けているが、支持基板３又は液晶パネル２のいずれか一方のみに反射防止膜を設ける構成としてもよく、また、支持基板３には、いずれか一方の主面上のみに反射防止膜を設けた構成としてもよい。

実施形態５
図７は、本発明の実施形態５に係る表示装置５００の構成を示す断面模式図である。本実施形態に係る表示装置５００は、図１に示す表示装置１００において、液晶パネル２を支持基板３の側に接着した構成である。

このような構成であると、液晶パネル２と支持基板３との間の空気界面を減らすことができ、バックライト３０の反射損失を低減できる。ただし、バックライト３０によって保護板１の温度上昇が生じる場合には、液晶パネル２と支持基板３とは接着させずに離して設置し、保護板１と支持基板３とを断熱することが好ましい。これにより、液晶パネル２の温度上昇を抑制できる。

実施形態６
図８は、本発明の実施形態６に係る表示装置６００の構成を示す断面模式図である。本実施形態に係る表示装置６００は、図１に示す表示装置１００において、支持基板３を導光板６０とし、この導光板６０の側部に光源６１を設けたサイドライト方式としたものである。

このような構成によっても、光源６１からの光を表示装置６００内に導いて良好な画像表示を行うことができる。

なお、上記各実施形態においては、表示パネルとして液晶パネル２を用いた例を挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、有機ＥＬパネル、ＰＤＰ、ＦＥＤパネル等の各種の表示パネルについて適用可能である。

なお、本願は、２００９年３月２５日に出願された日本国特許出願２００９−０７４０３４号を基礎として、パリ条約ないし移行する国における法規に基づく優先権を主張するものである。該出願の内容は、その全体が本願中に参照として組み込まれている。

１ 保護板
２ 液晶パネル
３ 支持基板
４ 筐体
５、５１〜５３ 反射防止膜
６、１２ 円偏光板
７ 赤外線遮蔽膜
８、１３ 偏光子
９、１４ λ／４位相差板
１０、１５ 直線偏光子
１１ａ、１１ｂ、１６ａ、１６ｂ 保護層
１７ 支持体
２０、２３ 空気層
２１ 基材層
３０ バックライト
６０ 導光板
６１ 光源
１００、２００、３００、３１０、３２０、４００、５００、６００ 表示装置

Claims (11)

1. 表示パネルと、該表示パネルよりも観察面側に配置された保護板とを備える表示装置であって、
   該保護板は、該観察面側の主面上に、ナノ構造体が形成された低反射膜を備え、該表示パネルが配置された側の主面上に、該保護板側から該表示パネル側に向かって円偏光板及び赤外線遮蔽膜がこの順に配置されており、
   該表示パネルは、非表示領域に遮光部材を有し、
   該赤外線遮蔽膜は、該遮光部材に対応する領域のみに形成されていることを特徴とする表示装置。
2. 前記赤外線遮蔽膜は、金属酸化物を含有することを特徴とする請求項１記載の表示装置。
3. 前記保護板と前記表示パネルとは、熱的に分離されていることを特徴とする請求項１又は２記載の表示装置。
4. 前記保護板は、面方向及び厚み方向の位相差が実質的にゼロである基材層を更に備え、
   該基材層は、前記赤外線遮蔽膜よりも表示パネル側に配置されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の表示装置。
5. 前記円偏光板は、直線偏光子とλ／４位相差板とからなり、保護層を介して前記保護板に取り付けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の表示装置。
6. 前記表示装置は、前記表示パネルの前記保護板が配置された側とは反対側に支持基板を更に備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の表示装置。
7. 前記表示装置は、前記表示パネルと前記支持基板との間に、ナノ構造体が形成された低反射膜を更に有することを特徴とする請求項６記載の表示装置。
8. 前記表示装置は、前記表示パネルの前記保護板が配置された側とは反対側に光源を更に有することを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の表示装置。
9. 前記表示パネルと前記支持基板とが接触していることを特徴とする請求項６〜８のいずれかに記載の表示装置。
10. 前記支持基板は、導光板であることを特徴とする請求項６〜９のいずれかに記載の表示装置。
11. 前記表示装置は、デジタルサイネージであることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の表示装置。

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