JP6016394B2

JP6016394B2 - 反射防止フィルムを備えた情報表示装置

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Publication number: JP6016394B2
Application number: JP2012059453A
Authority: JP
Inventors: 吉正大角; 伊藤　嘉則; 嘉則伊藤; 武彦中川; 佳彦高木
Original assignee: Soken Chemical and Engineering Co Ltd
Current assignee: Soken Chemical and Engineering Co Ltd
Priority date: 2012-03-15
Filing date: 2012-03-15
Publication date: 2016-10-26
Anticipated expiration: 2032-03-15
Also published as: JP2013195465A

Description

本発明は反射防止フィルムを備えた情報表示装置に関する。本発明は、たとえばディスプレイ装置に用いて太陽光や室内照明、外乱光などの反射を防止し、画面の視認性を高めて画面がくっきりと見えるようにするための反射防止フィルムを備えた情報表示装置に関する。

（反射防止フィルムの働き）
携帯電話やモバイルコンピュータ、パソコンなど種々の機器は、精細な画像を表示することのできるディスプレイ装置を備えている。しかし、ディスプレイ装置は、太陽光や室内照明光などの外光が画面に入射すると、その一部が画面で反射することによって画像のコントラストが低下し、画面が白っぽくなるという不都合がある。

このように外光が反射する現象は、たとえば図１Ａに示すようにして起きる。図１Ａは、液晶表示パネル１２の前面に、エアギャップ（空間）を介してカバーパネル１３を重ねたディスプレイ装置１１を表している。このディスプレイ装置１１に外光が入射した場合、入射した外光のうち４％の光量がカバーパネル１３の前面で反射し、また入射した外光のうち３.８％の光量がカバーパネル１３の裏面で反射し、入射した外光のうち３.７％の光量が液晶表示パネル１２の前面で反射する。その結果、このディスプレイ装置１１に１００％の光量の外光が入射した場合、合計すると入射した外光の１１.５％の光量が正面側へ向けて反射される。よって、液晶表示パネル１２で表示している画像に反射光（白色光）が重なって画像のコントラストが低下し、表示品質が低下することになる。

このような現象を防止するためには、反射防止フィルム（ＡＲＳ）が用いられる。反射防止フィルムとしては、たとえば特許文献１や特許文献３に開示されたものがある。この反射防止フィルムは、透明なフィルム基板の表面に、フィルム基板と等しい屈折率を有する微細な光学突起を密集させて形成したものである。光学突起は、円錐形状や円錐台形状、四角錐形状などの形状を有している。

図１Ｂは、カバーパネル１３の裏面に反射防止フィルム１４を貼った場合を示す。この場合には、入射した外光のうち４％の光量がカバーパネル１３の前面で反射し、また入射した外光のうち０.３４％の光量がカバーパネル１３の裏面で反射し、入射した外光のうち３.８３％の光量が液晶表示パネル１２の前面で反射する。この結果、反射防止フィルム１４を貼ったカバーパネル１３の裏面における反射が大幅に抑制され、合計では入射した外光の８.１７％の光量しか正面側へ向けて反射されない。よって、１枚の反射防止フィルム１４を貼ることにより、反射光量は、反射防止フィルム１４を貼っていない場合の約２／３倍になる。

また、図１Ｃは、カバーパネル１３の裏面と液晶表示パネル１２の前面にそれぞれ反射防止フィルム１４を貼った場合を示す。この場合には、入射した外光のうち４％の光量がカバーパネル１３の前面で反射し、また入射した外光のうち０.３４％の光量がカバーパネル１３の裏面で反射し、入射した外光のうち０.３３％の光量が液晶表示パネル１２の前面で反射する。この結果、反射防止フィルム１４を貼ったカバーパネル１３の裏面と液晶表示パネル１２の前面における反射が抑制され、合計では入射した外光の４.６７％の光量しか正面側へ向けて反射されない。よって、２枚の反射防止フィルム１４を貼ることにより、反射光量は、反射防止フィルム１４を貼っていない場合の約１／３倍になる。

よって、ディスプレイ装置に反射防止フィルムを貼っておけば、外光の反射を少なくでき、画像のコントラストを高めて画像を鮮やかに表示させることができる。なお、上記記載では、反射防止フィルムを貼っていない面での反射率を４％とし、反射防止フィルムを貼っている面での反射率を０.３５％としたが、これらは典型的な値を用いたものであって、反射率の値は反射防止フィルムの種類やカバーパネルの材質などによって若干異なりうる。

（反射防止フィルムの弱点）
携帯電話やモバイルコンピュータ等に用いられるディスプレイ装置は、汚れや皮脂などが付着しやすい。そのため、ディスプレイ装置の表面は、汚れや皮脂などを拭い取るために、柔らかい布やクリーナーなどでたびたび擦られる。表面の汚れや皮脂などを拭うときにはカバーパネルが指で押されるので、図１Ｂや図１Ｃのように反射防止フィルムを貼っていると、反射防止フィルムの微細な光学突起が対向面に押圧されて潰れやすくなる。また、表面にタッチパネルを備えたディスプレイ装置では、指やタッチペンでタッチパネルを押圧するので、反射防止フィルムを貼っているとやはり反射防止フィルムの光学突起が対向面に押圧されて潰れやすい。こうして光学突起が潰れてしまうと、反射防止フィルムの反射防止機能が低下したり、損なわれたりする。

（反射防止フィルムの保護柱）
そのため、特許文献２に開示された反射防止フィルムでは、表面にナノオーダーの光学突起を密集して形成された反射防止フィルムに、光学突起の高さよりも高いミクロンオーダーの保護柱を散在させている。そして、保護柱によって光学突起を保護し、ディスプレイ装置の表面が押えられても光学突起が潰れにくくしている。特許文献２には、円錐、四角錐、三角錐などの錐形の保護柱と、四角柱、円柱、楕円柱などの柱形の保護柱とが記載されている。

特開２００２−１２２７０２号公報特開２００４−７０１６４号公報特許第４５３９７５９号公報

図２Ａは、液晶表示パネルのような対向部材２２に対向配置された反射防止フィルム２１を表している。反射防止フィルム２１は、フィルム基板２３の表面に微細な光学突起からなる反射防止構造とともに、光学突起よりも高さの大きな、光学突起保護用の保護柱２４を設けたものである。ただし、図２Ａにおいては光学突起は図示を省略している。また、保護柱２４の間隔は約５０μｍである。

図２Ａの向かって左側の保護柱２４は、対向部材２２から離れた状態のものを示している。一方、図２Ａの向かって右側の保護柱２４は、反射防止フィルム２１が押されて対向部材２２との間で押し潰された状態のものを示している。反射防止フィルム２１に保護柱２４が設けられていると、保護柱２４の先端面で反射した光（反射率４％）とフィルム基板２３の下面で反射した光（反射率０.３５％）が干渉を起こす。しかし、干渉は起こっていても、その視覚的影響については、干渉を起こす２つの光線の光強度とその２つの光線の距離差（光路差）が効いてくる。図２Ａの場合では、光強度が０.３５％という微弱な反射光と保護柱２４の先端面での４％という反射光との間での、相当強度の異なる光線どうしの干渉であるので、干渉光の強度が目視的に確認できるレベルに達するには、相当距離差が短くなる必要がある。実験及び検討の結果、０.３５％の反射光と４％の反射光との干渉が目視的に確認できるレベルに達するためには、光線の距離差が２μｍ程度まで短くなる必要のあることがわかった。

図２Ａの左側の保護柱２４では、保護柱２４の高さが通常２μｍよりも大きいので、フィルム基板２３の下面で反射した光と保護柱２４の先端面で反射した光が干渉を起こしていても、それが目視できるレベルにまでは達しない。これに対し、反射防止フィルム２１がたとえば指などで押さえられ、右側の保護柱２４のように保護柱２４が押し潰されて高さが２μｍ以内になると、フィルム基板２３の下面で反射した光と保護柱２４の先端面で反射した光との干渉が、目視できるレベルになる。こうして干渉が目視できるレベルに達すると、干渉による色（干渉色）が観察されるようになる。このため、押さえられていない領域では反射防止フィルム２１は色づいておらず、押さえられた領域だけが干渉色のために色づいて見えるようになる。

図５Ａは、円で囲まれた領域を押さえられた反射防止フィルムを示す写真である（円の直径は、成人の指の幅程度である。）。押さえられた領域に発生する干渉色の色は薄いものである。しかし、干渉色自体は色の薄いものであっても、その周囲の干渉色が生じていない領域との間に生じる色の変化が目障りとなって、視覚的な問題を生じていた。

本発明は、上記のような技術的課題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、凸部（保護柱）を有する反射防止フィルムにおいて、押さえられた領域に発生する干渉色と、干渉色の生じていない周囲の領域との間の色変化が目立たないようにすることにある。

本発明に係る情報表示装置は、情報表示モジュールと、カバーパネル又はタッチパネルモジュールと、反射防止フィルムとを備えた情報表示装置において、前記反射防止フィルムは、フィルム基板と、前記フィルム基板の表面に形成された複数の微細な光学突起からなる反射防止構造と、前記フィルム基板の表面に形成された、前記光学突起よりも高さの大きな複数の凸部とを有し、前記凸部は、底面の面積よりも先端面の面積が小さな円錐台状であり、その底面の直径が６０μｍよりも小さく、かつ、２００μｍ以上の間隔で配置され、前記反射防止フィルムは、前記情報表示モジュールと前記カバーパネル又はタッチパネルモジュールとの間に配置され、空隙を隔てて前記凸部の先端面を前記情報表示モジュールに対向させて前記凸部を設けられた面と反対側の面を前記カバーパネル又は前記タッチパネルモジュールに貼り付けられたことを特徴とする。
本発明に係る情報表示装置においては、前記反射防止フィルムが情報表示モジュールとカバーパネル又はタッチパネルモジュールとの間に配置されているので、表示デバイスの画面が太陽光や照明光の反射で光って見えにくくなるのを防ぐことができる。

前記底面の直径は、特に４０μｍ以下であることが望ましい。

本発明に係る情報表示装置の別な実施態様においては、前記凸部の高さが、２μｍ以上であることが好ましい。凸部の高さが２μｍ以下であると、押さえられていなくても干渉によって凸部が色づくためである。

また、本発明に係る情報表示装置のさらに別な実施態様においては、前記反射防止フィルムを前記情報表示モジュールである液晶パネルと重ねて用いる場合において、前記凸部の配列方向を前記液晶パネルの画素の配列方向に対して傾けて用いてもよい。かかる実施態様によれば、反射防止フィルムにおける凸部の配列ピッチと液晶パネルの画素ピッチとがほぼ等しい場合でもモアレ縞が発生しにくくなる。

なお、本発明における前記課題を解決するための手段は、以上説明した構成要素を適宜組み合せた特徴を有するものであり、本発明はかかる構成要素の組合せによる多くのバリエーションを可能とするものである。

以上説明したように、本発明によれば、反射防止フィルムが押えられて保護柱が押し潰されたときに生じる干渉による色づきを目立たなくすることができる。

図１Ａは、反射防止フィルムを設けていないディスプレイ装置の概略断面図である。図１Ｂは、１枚の反射防止フィルムを用いたディスプレイ装置の概略断面図である。図１Ｃは、２枚の反射防止フィルムを用いたディスプレイ装置の概略断面図である。図２Ａは、従来の反射防止フィルムにおいて、その一部が押さえられて対向部材との間で保護柱が押し潰された状態を示す概略図である。図２Ｂは、図２Ａに対応する色度の変化を示す図である。図３は、本発明の実施形態１による反射防止フィルムの一部を拡大して示す斜視図である。図４Ａは、本発明の実施形態１の反射防止フィルムにおいて、その一部が押さえられて対向部材との間で保護柱が押圧された状態を示す概略図である。図４Ｂは、図４Ａに対応する色度の変化を示す図である。図５Ａ、図５Ｂ及び図５Ｃは、保護柱の間隔をそれぞれ５０μｍ、２００μｍ、５００μｍと変化させた反射防止フィルムにおいて、その一部を押さえたときの様子を示す。図６Ａ、図６Ｂ及び図６Ｃは、保護柱の直径をそれぞれ２０μｍ、４０μｍ、６０μｍと変化させた反射防止フィルムにおいて、その一部を押さえたときの様子を示す。図７Ａ、図７Ｂ及び図７Ｃは、反射防止フィルムの用い方を説明する概略図である。図８Ａは、液晶パネルに対向する反射防止フィルムが撓んだ様子を示す図である。図８Ｂは、高さが２μｍ以上の保護柱を有する反射フィルムの場合を示す図である。図９Ａは、保護柱のない反射防止フィルムに生じた干渉縞（ニュートンリング）を示す図である。図９Ｂは、高さが３μｍの保護柱を有する反射防止フィルムを示す図である。図１０は、反射防止フィルムと画像表示パネルの配置を説明するための図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態を説明する。但し、本発明は以下の実施形態に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々設計変更することができる。

（実施形態１）
以下、本発明の実施形態１を説明する。図３は、本発明に係る反射防止フィルム３１の一部を拡大して示す斜視図である。反射防止フィルム３１は、透明なフィルム基板３２の平滑な表面に、フィルム基板３２と等しい屈折率を有する透明な光学突起３３を密集させて多数形成したものである。また、フィルム基板３２の表面には、フィルム基板３２と等しい又はほぼ等しい屈折率を有する円錐台状の透明な保護柱３４（密着防止用の凸部）が一定ピッチで配列されている。

フィルム基板３２は、屈折率の高い透明樹脂、たとえばポリカーボネイト樹脂やアクリル樹脂などによって板状に成形されている。フィルム基板３２は、硬質の樹脂基板でもよく、厚みの薄い柔軟なフィルム基板であってもよく、特に厚みは問わない。

光学突起３３はナノサイズの微小突起であって、円錐状や円錐台状、四角錐状などの形状を有している。また、光学突起３３の形状は、回転楕円面の一部となっていてもよい。

保護柱３４は、底面の面積よりも先端面の面積が小さな円錐台状をしており、光学突起３３よりも大きな高さを有している。保護柱３４は、側面３４ａと先端面３４ｂを有しており、先端面３４ｂはフィルム基板３２の表面と平行となっている。保護柱３４は、基端面の直径φが６０μｍよりも小さくなっている。特に、保護柱３４の直径φは、４０μｍ以下であることが望ましい。また、保護柱３４は、１００μｍ以上、好ましくは２００μｍ以上の間隔Ｔをあけてフィルム基板３２に配置されている。

本発明の実施形態１による反射防止フィルム３１では、従来例よりも保護柱３４の間隔が大きくなっている。図５Ａは従来例の反射防止フィルム２１を示す写真であって、この反射防止フィルム２１では保護柱２４がＴ＝５０μｍの間隔で配置されている。図５Ｂ及び図５Ｃは、本発明の実施形態１の反射防止フィルム３１を示す写真であって、それぞれ保護柱３４がＴ＝２００μｍ、５００μｍの間隔で配置されている。また、いずれの保護柱２４、３４も、その直径Ｔは１００μｍ以下である。図５Ａ、図５Ｂ、図５Ｃでは、いずれも成人の指の幅程度の領域を押さえられており、押えられている領域は円で囲んで示している。図５Ａの場合（Ｔ＝５０μｍ）では、押さえた領域がうっすらと色づいていて周囲と区別できるが、図５Ｂの場合（Ｔ＝２００μｍ）では、押さえた領域の色づきがかなり薄くなっていて周囲の色に溶け込んでおり、図５Ｃの場合（Ｔ＝５００μｍ）では、押さえた領域でもほとんど色づきがなくなっている。

図２及び図４により、この理由を説明する。図２Ａは従来例の反射防止フィルム２１の一部を押さえた状態を表しており、図２Ｂはそのときの反射防止フィルム２１に沿った位置における色度（色づきの強度）を表している。図４Ａは本発明の実施形態１の反射防止フィルム３１の一部を押さえた状態を表しており、図４Ｂはそのときの反射防止フィルム３１に沿った位置における色度を表している。人の肉眼による識別能力（分解能）は約１００μｍであるので、図２のように保護柱２４の間隔が１００μｍよりも短い場合には、保護柱２４における色づきを個々に認識できず、押さえている領域全体が面状に色づいて見える。また、押さえた領域の縁の部分では、図２Ｂに示すように、色度が短い距離で急激に変化するため、色づいた領域の縁がくっきりとし、目立ちやすくなる。これに対し、図４のように保護柱３４の間隔が１００μｍ以上になると、個々の保護柱３４を分離して認識できるので、色づいている部分の面積が小さく感じられる。また、押さえた領域の縁の部分では、図４Ｂに示すように、色度（色づきの強度）が緩やかに変化するため、色づいた領域の縁がぼんやりとし、目立ちにくくなる。

よって、理論的には、保護柱の間隔Ｔは１００μｍ以上であればよい。しかし、高い品質を望む場合には、図５Ａ−５Ｃを参照すれば、保護柱を配置する間隔Ｔは２００μｍ以上であることが望ましい。

図６Ａは、直径が２０μｍの保護柱を２００μｍの間隔で配置した反射防止フィルム２１を示す写真である。図６Ｂは、直径が４０μｍの保護柱を２００μｍの間隔で配置した反射防止フィルム３１を示す写真である。図６Ｃは、直径が６０μｍの保護柱を２００μｍの間隔で配置した反射防止フィルム３１を示す写真である。保護柱の直径を次第に大きくしていった場合、直径φが２０μｍや４０μｍの場合には、図６Ａ及び図６Ｂに示すように、保護柱３４は目立たない。しかし、保護柱３４の直径が６０μｍになると、図６Ｃに示すように、保護柱３４によるぶつぶつ感がかなり顕著になる。よって、保護柱３４の直径φとしては、６０μｍよりも小さいことが望ましく、特に４０μｍ以下ではほとんど保護柱３４が目立たなくなる。

以上より、保護柱３４は、その間隔Ｔが１００μｍ以上で、かつ、直径φが６０μｍよりも小さいことが望ましい。また、保護柱３４の間隔Ｔは、特に２００μｍ以上であることが望ましい。保護柱３４の直径φは、強度が保持される限度で、小さければ小さいほどよく、特に４０μｍ以下であることが望ましい。また、保護柱３４は、面積密度（フィルム基板のある面積に対する、その面積内に含まれる保護柱の面積の合計の百分率）がほぼ１％程度となるようにするとよい。

（ディスプレイ装置の構成）
図７Ａ−７Ｃは、本発明に係る反射防止フィルム３１を貼ったディスプレイ装置のいくつかの形態を表している。図７Ａに示すディスプレイ装置４１は、液晶表示パネル（ＬＣＤ）や有機ＥＬ（ＯＬＥＤ）などの画像表示パネル４２の前面に、エアギャップ（空間）を介してカバーパネル４３を重ねたものであり、カバーパネル４３の裏面と画像表示パネル４２の前面に反射防止フィルム３１を貼っている。また、図７Ｂに示すディスプレイ装置４４は、カバーパネル４３の前面及び裏面と画像表示パネル４２の前面に反射防止フィルム３１を貼っている。図７Ｂのようにカバーパネル４３の前面にも反射防止フィルム３１を貼れば反射防止の効果は高くなるが、カバーパネル４３の前面の反射防止フィルム３１が使用者によって触れられるので、損傷したり汚れたりするおそれがある。図７Ｃに示すディスプレイ装置４５は、カバーパネル４３の裏面と画像表示パネル４２の前面のうち一方にだけ反射防止フィルム３１を貼っている。図７Ｃのように形態では、反射防止の効果は高くなるが、コストが下がるので、用途によっては有効である。なお、画像表示パネル４２はモノクロ表示用のものであってもよく、カラー表示用のものであってもよい。カバーパネル４３は、透明樹脂からなる均一な厚みの保護シートである。

上記のように反射防止フィルム３１を画像表示パネル４２と組み合わせて用いる場合には、反射防止フィルム３１における保護柱３４の配列ピッチと、画像表示パネル４２の画素ピッチとがほぼ同じになることがある。保護柱３４の配列ピッチと画素ピッチがほぼ同じになると、ディスプレイ装置の画面にモアレ縞が発生することがある。

このようにしてモアレ縞が発生する場合には、図１０に示すように、反射防止フィルム３１のピッチが同じ方向を画像表示パネル４２に対して約９０°回転させ、さらに、保護柱３４の配列方向を画素の配列方向に対して少し傾けて用いるようにすればよい。なお、図１０の画像表示パネル４２では、赤色画素、緑色画素及び青色画素が一組で１つの画素を構成している。

また、画像表示パネル４２にカバーパネル４３が対向しているとき、カバーパネル４３に反射防止フィルムが貼られていない場合には、カバーパネル４３が押されてカバーパネル４３と画像表示パネル４２の隙間が６０μｍくらいになると干渉縞（ニュートンリング）が発生する。図９Ａは、カバーパネル４３を指先で押さえて干渉縞が生じたものである。これに対し、カバーパネル４３の内面に反射防止フィルム３１を貼っている場合には、隙間が２μｍ程度にならなければ干渉縞は発生しない。

従って、図８Ｂのように高さが２μｍ以上の保護柱３４、好ましくは３μｍ程度の高さの保護柱３４を設けておけば、干渉縞の発生を防止することができる。図９Ｂは、高さが３μｍの保護柱３４を有する反射防止フィルム３１をカバーパネル４３の裏面に貼ったものである。図９Ｂも、図９Ａと同様に指で押さえたときの写真であるが、干渉縞は発生していない。よって、干渉縞を防止するためには、高さが２μｍ以上、好ましくは３μｍ程度の高さの保護柱３４を反射防止フィルム３１に設けることが有効である。また、保護柱３４を設ける場合には、単位面積あたりで１％以上の密度で保護柱３４を設けるのが有効である。保護柱３４の密度が小さいと、保護柱３４と保護柱３４の中間領域が画像表示パネル４２に密着するおそれがあるためである。

３１反射防止フィルム
３２フィルム基板
３３光学突起
３４保護柱
３４ａ側面
３４ｂ先端面
４１、４４、４５ディスプレイ装置
４２画像表示パネル
４３カバーパネル

Claims

情報表示モジュールと、カバーパネル又はタッチパネルモジュールと、反射防止フィルムとを備えた情報表示装置において、
前記反射防止フィルムは、フィルム基板と、前記フィルム基板の表面に形成された複数の微細な光学突起からなる反射防止構造と、前記フィルム基板の表面に形成された、前記光学突起よりも高さの大きな複数の凸部とを有し、
前記凸部は、底面の面積よりも先端面の面積が小さな円錐台状であり、その底面の直径が６０μｍよりも小さく、かつ、２００μｍ以上の間隔で配置され、
前記反射防止フィルムは、前記情報表示モジュールと前記カバーパネル又はタッチパネルモジュールとの間に配置され、空隙を隔てて前記凸部の先端面を前記情報表示モジュールに対向させて前記凸部を設けられた面と反対側の面を前記カバーパネル又は前記タッチパネルモジュールに貼り付けられたことを特徴とする情報表示装置。
前記凸部の底面の直径が、４０μｍ以下であることを特徴とする、請求項１に記載の情報表示装置。
前記凸部の高さが、２μｍ以上であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の情報表示装置。
前記反射防止フィルムを前記情報表示モジュールである液晶パネルと重ねて用いる場合において、前記凸部の配列方向を前記液晶パネルの画素の配列方向に対して傾けて用いることを特徴とする、請求項１に記載の情報表示装置。