JP6735447B2 - 液晶表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、液晶表示装置に関する。

以前より、タッチパネルなどの光学デバイスを含んだ液晶ディスプレイの反射防止の性能向上が求められている。

従来、タッチパネルを有する液晶ディスプレイの反射防止の技術として、特許文献１に開示の技術がある。特許文献１に開示される液晶表示装置は、図４の液晶表示装置２０に示すように、偏光板２７と位相差板２６とを組み合わせた円偏光板と、位相差板２４が取り付けられたタッチパネル２５と、液晶部２２を偏光板２１，２３で挟んだ構成の液晶パネルとを有する。この液晶パネルからは、一般的な液晶パネルと同様に、直線偏光の光が出射される。円偏光板（２６、２７）により円偏光にされた光がタッチパネル２５で反射すると、反射により逆回転の円偏光となって、円偏光板（２６、２７）に戻される。逆回転に円偏光された光は、円偏光板の位相差板２６で直線偏光となるが、入射時と直線偏光の向きが９０°変わって、偏光板２７で吸収される。これにより、タッチパネル２５で反射した光を除去できる。図４中、除去される反射光を１点鎖線の矢印で示している。

米国特許第６０２０９４５号明細書

本発明は、透明カバーを有し、内部にタッチパネルなどの光学デバイスが配置された液晶表示装置の反射光を大幅に削減することを目的とする。

本発明の液晶表示装置は、透明カバーと、第１位相差作用付き偏光板と、光学デバイスと、液晶パネルとを有する。第１位相差作用付き偏光板は、フィルム状であり、表側から、カバーフィルムと、偏光子層と、透過光の偏光状態を変化させる位相差作用付きのカバーフィルムと、が積層される。光学デバイスは、光を透過させる光学デバイスであって、第１位相差作用付き偏光板よりも、透過光に生じる位相差が小さい。液晶パネルは、表側の第２位相差作用付き偏光板と、裏側の偏光板との間に、液晶部が挟まれた構成を有する。表側から、透明カバー、第１位相差作用付き偏光板、光学デバイス、および、液晶パネルが、順番に配置され、第１位相差作用付き偏光板と透明カバーとは透明接着層により接着され、第２位相差作用付き偏光板は、表側から、透過光の偏光状態を変化させる位相差作用付きのカバーフィルムと、偏光子層と、カバーフィルムと、が積層された構成であり、透明接着層を介して液晶部に接着されている構成である。そして、第１位相差作用付き偏光板と、第２位相差作用付き偏光板とは、同一部品である。

本発明によれば、透明カバーを有し、内部に光学デバイスが配置された液晶表示装置の反射光を大幅に削減できる。

図１は、本発明の実施形態に係る液晶表示装置の構成の一例を示す図である。 図２は、図１の第１又は第２の位相差作用付き偏光板の構成の一例を示す図である。 図３は、本発明の実施形態に係る液晶表示装置が車両に搭載された一例を示す図である。 図４は、比較例の液晶表示装置の一例を示す図である。 図５は、従来の偏光板の一例を示す図である。

本発明の実施の形態の説明に先立ち、従来の装置における問題点を簡単に説明する。近年、車載用のディスプレイでは、デザイン性を向上させるため、或いは、衝撃時の部品の飛散を防止するために、ディスプレイの表面に透明カバーを配置する必要が生じている。

本発明者らは、透明カバーを有する車載用ディスプレイに、特許文献１の構成を適用した場合、どれだけ反射光を削減できるのか検討した。すると、図４に示すように、この構成では、反射光を大幅に削減できないことが分かった。図４の構成では、透明カバー２８と空気層との界面を反射する光、偏光板２７の表面を反射する光、タッチパネル２５に取り付けられた位相差板２４の裏面を反射する光、液晶パネルの偏光板２３の表面を反射する光が、除去されずに、外に出てしまう。図４中、除去されない反射光を実線の矢印で示している。

反射光のうち、タッチパネル２５と液晶パネルの偏光板２３との間で生じる反射光は、液晶パネルとタッチパネル２５とをダイレクトボンディングするなど、別の対策により削減することが可能である。しかしながら、タッチパネルと液晶パネルとのダイレクトボンディングは、多大なコストがかかる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は一例であり、本発明はこれらの実施形態により限定されるものではない。

図１は、本発明の実施形態に係る液晶表示装置１の構成の一例を示す図である。

本発明の実施形態に係る液晶表示装置１は、透明カバー７、第１位相差作用付き偏光板６、タッチパネル５、第２位相差作用付き偏光板４、液晶部３、および、偏光板２を有し、これらの構成要素が表側から順番に配置されている。本明細書では、透明カバー７がある方を表側、液晶パネル１８がある方を裏側と呼ぶ。

第２位相差作用付き偏光板４、液晶部３、および、偏光板２は、液晶パネル１８を構成する。液晶パネル１８は、液晶部３を偏光板２と第２位相差作用付き偏光板４とに挟んで構成される。液晶パネル１８の裏側にはバックライトが配置される。液晶パネル１８は、外部の制御装置から電気信号に基づいて表示制御される。

液晶部３は、例えば液晶材料を配向膜と電極板等で挟んで構成される。液晶部３の表側の面には、第２位相差作用付き偏光板４が接着される。液晶部３の裏側の面には、偏光板２が接着される。詳細は後述するが、第２位相差作用付き偏光板４は、透明接着層として、ＯＣＡ（Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ Ｃｌｅａｒ Ａｄｈｅｓｉｖｅ）層８（図２）を有し、ＯＣＡ層８によって液晶部３と接着されている。先行技術文献１の液晶パネルの出射光が直線偏光であるのに対して、本実施の形態の液晶パネル１８の出射光は、第２位相差作用付き偏光板４が液晶部３の表側に接着されている構成により、円偏光となる。

透明カバー７は、液晶表示装置１の表面に配置され、液晶パネル１８、および、タッチパネル５を保護し、液晶表示装置１の強度を保つ。透明カバー７は、ポリカーボネート、アクリル、または、飛散防止フィルムが貼られたガラスなどにより構成される。透明カバー７の裏面には、第１位相差作用付き偏光板６が接着される。詳細は後述するが、第１位相差作用付き偏光板６は、透明接着層としてＯＣＡ層８を有し、ＯＣＡ層８によって、透明カバー７に接着される。

タッチパネル５は、液晶パネル１８と第１位相差作用付き偏光板６が貼られた透明カバー７との間に配置される。タッチパネル５は、第１位相差作用付き偏光板６よりも、透過光に透過光の偏光状態を変化させる位相差作用を及ぼさない。タッチパネル５と液晶パネル１８とは接着されてなく、これらの間には空気層が設けられている。タッチパネル５と第１位相差作用付き偏光板６とは接着されてなく、これらの間には空気層が設けられている。

図２は、第１位相差作用付き偏光板または第２位相差作用付き偏光板の構成の一例を示す図である。

第１位相差作用付き偏光板６は、可撓性を有するフィルム状の構成である。第１位相差作用付き偏光板６は、ＯＣＡ層８と、カバーフィルム９と、偏光子層１０と、位相差作用付きカバーフィルム１１とが、この順に積層されて構成される。第１位相差作用付き偏光板６は一体的な構成であり、各層は、互いに分離不能に密着している。

位相差作用付きカバーフィルム１１は、透明かつフィルム状のカバーフィルムであり、透過光の互いに直交する２つの電界成分に略１／４波長の位相差を生じさせる機能を有する。

位相差作用付きカバーフィルム１１は、カバーフィルムとして、偏光子層１０を保護する役割も担う。位相差作用付きカバーフィルム１１は、所定の向きに直線偏光された光を円偏光に、円偏光の光を直線偏光に変化させる。

偏光子層１０は、所定の向きの直線偏光の光を透過させ、所定の向きと直交する直線偏光の光を吸収する。

カバーフィルム９は、透明であり、偏光子層１０を保護するフィルム状のカバーである。

ＯＣＡ層８は、第１位相差作用付き偏光板６を他の部品へ接着するための透明な接着層である。

第１位相差作用付き偏光板６は、カバーフィルム９が表側を向き、位相差作用付きカバーフィルム１１が裏側を向くように、透明カバー７に接着される。

第２位相差作用付き偏光板４は、第１位相差作用付き偏光板６と同様の構成である。

第２位相差作用付き偏光板４は、第１位相差作用付き偏光板６と同一の部品を用いて、接着先の部品に合わせて大きさおよび形状を異ならせてもよい。第２位相差作用付き偏光板４と第１位相差作用付き偏光板６とは、フィルム状の構成なので、切断して大きさと形状とを容易に設計変更することができる。

第２位相差作用付き偏光板４は、位相差作用付きカバーフィルム１１が表側を向き、カバーフィルム９が裏側を向くように、液晶部３に接着される。第２位相差作用付き偏光板４と、第１位相差作用付き偏光板とは、各々のカバーフィルム９が向き合うように配置されている。

なお、第１位相差作用付き偏光板６、又は、第２位相差作用付き偏光板４は、ＯＣＡ層８を省いた構成としてもよい。すなわち、第１位相差作用付き偏光板６、又は、第２位相差作用付き偏光板４は、カバーフィルム９と、偏光子層１０と、位相差作用付きカバーフィルム１１とが、この順に積層された一体的な構成としてもよい。この場合、第１位相差作用付き偏光板６と他の部品との接着、或いは、第２位相差作用付き偏光板４と他の部品との接着は、透明接着層としてＯＣＲ（Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ Ｃｌｅａｒ ｒｅｓｉｎ）を用いて行ってもよい。

図３は、液晶表示装置が車両のダッシュボードに配置される一例を示す図である。

本実施形態にかかる液晶表示装置１は、例えば、車両の前部座席周辺のダッシュボード１００に配置される。液晶表示装置１の外面は、ダッシュボード１００の表面と連続するように曲面形状を有するデザインとなっている。このようなデザイン上の制約により、液晶表示装置１は、多種多様な形状および大きさに成形しやすい透明カバー７を必要としている。

＜作用＞
次に、図１と図２を参照しながら作用について説明する。

上記の液晶表示装置１においては、バックライトの光が、液晶パネル１８の偏光板２、液晶部３、および、偏光子層１０を通過して表示光となる。表示光は、先ず、第２位相差作用付き偏光板４の位相差作用付きカバーフィルム１１により円偏光にされる。この円偏光の表示光は、タッチパネル５を透過した後、第１位相差作用付き偏光板６の位相差作用付きカバーフィルム１１で直線偏光に戻される。直線偏光の向きは、偏光子層１０を透過する向きになるように、第１位相差作用付き偏光板６の向きが規定されている。よって、直線偏光の表示光は、偏光子層１０と透明カバー７とを透過して外に出る。

外から入射した光は、透明カバー７と空気層との界面、第１位相差作用付き偏光板６と空気層との界面、タッチパネル５の内部および空気層との界面、並びに、液晶パネル１８の表面を反射する。これらのうち、透明カバー７の表面を反射した光は、そのまま、外から視認できる反射光となる。また、透明カバー７と第１位相差作用付き偏光板６との界面では、僅かに光が反射して外に出る場合もある。

一方、図１に１点鎖線の矢印で示すように、それ以外の反射光は、第１位相差作用付き偏光板６を通過することで円偏光にされ、反射により逆回転の円偏光となり、位相差作用付きカバーフィルム１１で入射時の向きから９０°向きを変えた直線偏光となる。これらは、第１位相差作用付き偏光板６の偏光子層１０で吸収されて外に出ない。

＜実施の形態の効果＞
以上のように、実施の形態の液晶表示装置１は、図１と図４との反射光の比較からも分かるように、透明カバー７と光学デバイス（例えばタッチパネル５）とを有する構成でありながら、内部に進入した光の反射光を大幅に削減することができる。図１および図４において、実線の矢印により外に出る反射光を、１点鎖線の矢印により除去される反射光を示している。

また、実施の形態の液晶表示装置１は、光学フィルム部品の種類を削減して、コストの低減を図ることができる。すなわち、第１位相差作用付き偏光板６と、第２位相差作用付き偏光板４とは、同一種類の部品とすることができるので、１種類の光学フィルム部品があれば済む。図４の構成では、偏光板２７と、位相差板２４、２６との２種類の光学フィルム部品が必要となる。

また、実施の形態の液晶表示装置１は、表示光が通過する光学構成の数を削減して、表示光のロスを少なくできるという効果が得られる。従来の表示装置では、液晶パネルの偏光板２１、２３、および、位相差板２６と組み合わされる偏光板２７は、フィルム部品として構成される。このような偏光板２１，２３，２７は、図５に示すように、ＯＣＡ層２９と、カバーフィルム３０と、偏光子層３１と、カバーフィルム３２とを積層した構成となる。よって、実施の形態の液晶表示装置１の方が、図４の構成と比較して、表示光が透過する光学構成の数が低減することが分かる。

以上、本発明に係る実施の形態について説明した。

なお、上記の実施の形態では、液晶パネルと透明カバーとの間に配置される光学デバイスとして、タッチパネルを適用した例を示した。しかしながら、透過光の偏光状態を変化させる作用のない光学デバイスであれば、タッチパネルと同様に適用することができる。また、第１位相差作用付き偏光板又は第２位相差作用付き偏光板と比較して非常に少ない量であれば、透過光の偏光状態を僅かに変化させる光学デバイスであってもよく、この場合でも、同様の効果が奏される。

また、本実施形態では、車両に搭載される液晶表示装置を例にとって説明したが、本発明の液晶表示装置は、車両に限定されず、あらゆる場所に搭載されてもよい。

本発明は、透明カバーを有する液晶表示装置に利用できる。

１ 液晶表示装置
２，２１，２３，２７ 偏光板
３，２２ 液晶部
４ 第２位相差作用付き偏光板
５，２５ タッチパネル
６ 第１位相差作用付き偏光板
７，２８ 透明カバー
８，２９ ＯＣＡ層
９，３０，３２ カバーフィルム
１０，３１ 偏光子層
１１ 位相差作用付きカバーフィルム
１８ 液晶パネル
２０ 液晶表示装置
２４，２６ 位相差板
１００ ダッシュボード

Claims (3)

1. 透明カバーと、
   フィルム状の第１位相差作用付き偏光板と、
   光を透過させる光学デバイスと、
   フィルム状の第２位相差作用付き偏光板と、
   液晶部と、
   偏光板とが順に配置され、
   前記第１位相差作用付き偏光板は、前記透明カバー側から、カバーフィルムと、偏光子層と、透過光の偏光状態を変化させる位相差作用付きのカバーフィルムと、が順に積層されてなり、
   前記光学デバイスは、第１位相差作用付き偏光板よりも、透過光に生じる位相差が小さい光学デバイスであり、
   前記第２位相差作用付き偏光板は、前記透明カバー側から、透過光の偏光状態を変化させる位相差作用付きのカバーフィルムと、偏光子層と、カバーフィルムと、が順に積層されてなり、
   前記第１位相差作用付き偏光板と前記透明カバーとは透明接着層により接着され、
   前記第２位相差作用付き偏光板は透明接着層を介して前記液晶部に接着され、
   前記第１位相差作用付き偏光板と、前記第２位相差作用付き偏光板とは、同一部品である、
   液晶表示装置。
2. 前記第１位相差作用付き偏光板、および、前記第２位相差作用付き偏光板は、前記位相差作用付きのカバーフィルム、前記偏光子層、前記カバーフィルム、および、前記透明接着層が、順番に積層された構成である、
   請求項１記載の液晶表示装置。
3. 前記光学デバイスは、タッチパネルである、
   請求項１又は２に記載の液晶表示装置。

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