JP7468980B2 - 液晶表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、液晶表示装置に関し、特に表示可能領域と非表示領域との境界のシームレス化に関する。

液晶表示装置は、中央の表示可領領域の外周に回路等を配置するための非表示領域を備えており、表示可能領域と非表示領域との境界を目立たなくするための幾つかの提案が成されている。特許文献１の投射型表示装置に用いられる液晶パネルの平面図を図１に示す。液晶パネル２０は、入射側ガラス基板と出射側ガラス基板との間に液晶を含み、入射側ガラス基板の表面の外周には遮光マスク５０が形成され、遮光マスク５０の内周縁部には、グラデーション部５１が形成される。遮光マスク５０およびグラデーション部５１は、例えば金属の蒸着膜であり、グラデーション部５１の膜厚を徐々に薄くすることで、グラデーション部５１の透過率を遮光マスク５０の外周側に向けて徐々に減少させる。液晶パネルの表示可能領域ＤＲの外周領域を全て黒表示ＢＬし、その内側に画像ＩＭを表示する。画像ＩＭをスクリーン上に投射したとき、グラデーション部５１は、黒表示ＢＬの外周部の明るさを徐々に低下させ、黒表示ＢＬと遮光マスク５０との境界をぼやかし、目立たなくしている。

また、特許文献２の液晶表示装置の断面図を図２に示す。液晶表示装置は、液晶表示パネル１と、前面側に配置された第１の透光性部材２と、裏面側に配置された第２の透光性部材３とを含む。第１の透過性部材２は、暗色の合成樹脂から成る基板であり、その基板の裏面側に第１の遮光層１５と、第１の遮光層１５に連なる第１のグラデーション層１６とが設けられる。第１の遮光層１５は、液晶表示パネル１の非表示領域Ｙに対応して設けられ、第１のグラデーション層１６は、表示領域Ｘの周縁に対応して設けられる。第１の遮光層１５と第１のグラデーション層１６は、例えば黒色で印刷され、第１のグラデーション層１６は、内周側に向けて黒色の印刷密度が徐々に粗となるように形成される。液晶表示装置のバックライトの点灯時、第１のグラデーション層１６は、表示領域と非表示領域との透過率の差異から生じる境界線Ｌが視認されないようにする。

特許文献３の自動車用メータ文字盤に用いられる液晶表示装置の断面図を図３に示す。文字盤２０は、透光性を有する板状の生地２１と、生地２１上に形成された地色層２２とを含み、地色層２２の中央部には、液晶表示装置３２の窓枠となる開口部２３が形成される。開口部２３の縁部には、印刷や転写（例えば、シール等）によりグラデーション層４０が形成される。グラデーション層４０は、地色層２２と液晶表示装置３２の表示面との色相の差異を抑制し、かつ開口部２３の縁部が視認されないようにする。

特開２００４－２９２２０号公報 特開２００８－２０９７６４号公報 特開２００６－４７２７１号公報

従来の液晶表示装置において、バックライトの非点灯時、非表示領域に対応する外周の黒印刷部と、黒印刷部によって囲まれた表示可能領域との色が異なるため、黒印刷部と表示可能領域との境界のシームレス化ができず、デザイン上、好ましくないという課題がある。

図４は、従来のタッチパネル機能を搭載した液晶表示装置の概略断面図である。タッチパネル式の液晶表示装置１００は、液晶パネル１１０上に、タッチパネル用の透明電極が形成されたシールド層１２０と、シールド層１２０上に形成された偏光板１３０と、接着機能を有する透明な光学シート１４０と、光学シート１４０上に形成されたカバーガラス１５０とを含む。但し、同図では、バックライト光源や裏面側の偏光板が省略されている。

光学シート１４０の表面の外周には、液晶パネル１１０の非表示領域を遮蔽するため、非表示領域に対応して黒印刷部１６０が形成されている。黒印刷部１６０は、例えば、スクリーン印刷によって形成される。一方、偏光板１３０は、暗色または黒褐色であり、この色は、黒印刷部１６０の黒色と若干相違する。

バックライトの非点灯時、カバーガラス１５０から表示可能領域に入射した光線Ｌ１は、光学シート１４０と偏光板１３０との界面でその一部が反射され、反射光Ｒ１が外部に出射される。一方、カバーガラス１５０から非表示領域に入射した光線Ｌ２は、カバーガラス１５０と黒印刷部１６０との界面でその一部が反射され、反射光Ｒ２が外部に出射される。このため、反射光Ｒ１の反射色と反射光Ｒ２の反射色により表示可能領域と非表示領域（黒印刷部）との間に色差が生じ、この色差により境界が目立ってしまう。さらに、黒印刷部１６０と偏光板１２０との間に距離があるため、斜めから見た際に黒印刷部１６０の段差が目立ってしまう。

偏光板１３０の色を黒印刷部１６０の色に一致させれば両者の色差をなくし、シムレス化を図ることが可能であるが、材料特性上、偏光板１３０を調色することは難しい。他方、図５に示すように、透過率を低くしたスモーク光学シート１７０を採用することで色差を小さくすることが可能である。スモーク光学シート１７０の透過率が高いと、図４のときと同様に光線Ｌ１の多くが偏光板１３０で反射され、反射光Ｒ１が支配的になるので、スモーク光学シート１７０の透過率を低くする必要がある。この場合、入射した光線Ｌ３の反射光Ｒ３は弱くなるため、反射光Ｒ３と反射光Ｒ２の色差が小さくなり、黒印刷部１６０の境界が目立たなくなる。境界を見えなくするには、スモーク光学シート１７０をかなり濃くする必要があり、そうすると透過率がかなり下がり、その結果、バックライトを点灯して画像を表示させたときの輝度が大きく低下してしまう。

さらに、図６（Ａ）の断面図に示すように、縦方向にスリットが入ったスリット印刷１８０を偏光板１３０上に形成する方法もあるが、スリット印刷１８０を用いると視野角が狭くなり、画像表示との干渉(モアレ)が生じ易いという欠点がある。さらに、スリット印刷１８０を湾曲構造の液晶パネルに適用すると、図６（Ｂ）に示すようにスリットのピッチがずれてしまうので、湾曲構造の液晶パネルには不向きである。さらにスリット印刷１８０により色差を抑制するには、透過率を２０％程度にする必要があり(スリットの開口率を２０％)、そうすると、バックライトを点灯して画像表示させたときの輝度が大きく低下してしまう。

本発明は、このような従来の課題を解決し、表示可能領域と非表示領域または遮光部との境界のシームレス化を図る液晶表示装置を提供することを目的とする。

本発明に係る液晶表示装置は、液晶パネルと、前記液晶パネル上に設けられた偏光板と、前記偏光板上に設けられた光透過部材と、前記光透過部材上に設けられたガラス部材とを含み、前記光透過部材の裏面の外周には、前記液晶パネルの非表示領域に対応して遮光部が形成される。

ある実施態様では、前記光透過部材は、透過率が一定未満の半透過フィルムである。ある実施態様では、前記光透過部材は、前記半透過フィルムの上面を前記ガラス部材に接着するための透明な第１の光学シートと、前記半透過フィルムの裏面を前記偏光板に接着するための透明が第２の光学シートとを含む。ある実施態様では、前記半透過フィルムは、樹脂製の加飾フィルムである。ある実施態様では、前記半透過フィルムは、前記ガラス部材よりも屈折率が高い。ある実施態様では、前記半透過フィルムは、前記遮光部と同系色の色を有する。ある実施態様では、前記遮光部は、黒印刷部である。ある実施態様では、液晶表示装置はさらに、前記液晶パネルと前記偏光板との間に、タッチパネル用の透明電極が形成されたシールド層を含む。ある実施態様では、液晶表示装置はさらに、前記液晶パネルの裏面側にバックライトを含む。

本発明によれば、光透過部材の裏面の外周に液晶パネルの非表示領域に対応して遮光部を設けたことにより、表示可能領域と非表示可能領域との色差またはコントラスト差を抑制し、表示可能領域と非表示可能領域との境界のシームレス化を図ることができる。

従来の投射型表示装置に用いられる液晶表示装置の平面図である。 従来の液晶表示装置の概略断面図である。 従来のメータ文字盤に用いられる液晶表示装置の平面図である。 従来のタッチパネル付き液晶表示装置の課題を説明するための概略断面図である。 従来のタッチパネル付き液晶表示装置の課題を説明するための概略断面図である。 従来のタッチパネル付き液晶表示装置の課題を説明するための概略断面図である。 図７（Ａ）は、本発明の実施例に係る液晶表示装置の概略平面図、図７（Ｂ）は、そのＡ－Ａ線で切断した概略断面図である。 本発明の実施例に係る液晶表示装置の比較例である。 本発明の実施例に係る他の液晶表示装置の概略断面図である。

本発明は、通常の表示機能を備えた液晶表示装置に加え、ユーザーインターフェースとしてタッチパネル機能を搭載した液晶表示装置やユーザーの指等の接近を検出する機能を備えた液晶表示装置などに適用される。

次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する。なお、図面のスケールは、発明の理解を容易にするために誇張されて記載されており、必ずしも実際の製品のスケールを表すものではないことに留意すべきである。

図７（Ａ）は、本発明の実施例に係るタッチパネル機能を搭載した液晶表示装置の概略平面図、図７（Ｂ）は、Ａ－Ａ線で切断したときの概略断面図である。図中、図４および図５に示す構成と同一のものについては同一参照番号を附してある。

本実施例に係る液晶表示装置２００は、概ね矩形状を有し、中央に表示可能領域Ｐまたはユーザーによるタッチ操作が可能なアクティブな領域Ｐが形成され、表示可能領域Ｐを取り囲む外周に非表示領域Ｑが形成される。破線Ｂは、表示可能領域Ｐと非表示領域Ｑの境界を仮想的に示すが、実際には、このような境界Ｂは視認することができないか、できたとしても殆ど目立たない程度である。

液晶表示装置２００は、図７（Ｂ）に示すように、液晶パネル１１０、液晶パネル１１０の前面側に設けられたシールド層１２０、シールド層１２０の前面側に設けられた偏光板１３０、偏光板１３０の前面側に設けられた光透過部材２１０、光透過部材２１０の前面側に設けられたカバーガラス１５０を含んで構成される。シールド層１２０は、タッチパネル用の透明電極を形成するものである。また、ここには図示しないが、液晶表示装置２００はさらに、液晶パネル１１０の裏面側に設けられた偏光板、エッジ型あるいは直下型のバックライトを含む。なお、前面側とは、液晶表示装置２００の表示側である。

光透過部材２１０は、透明な上部光学シート２１２、半透過フィルム２１４、透明な下部光学シート２１６の積層から構成される。上部光学シート２１２および下部光学シート２１４は、例えば、光を透過する透明な粘着シート（ＯＣＡ：optical clear adhesive）から構成され、上部光学シート２１２は、半透過フィルム２１４の表面とカバーガラス１５０の裏面との間を接着し、下部光学シート２１６は、半透過フィルム２１４の裏面と偏光板１３０の表面との間を接着する。

半透過フィルム２１４は、一定の透過率（例えば、透過率が５０％未満）、一定の膜厚を有し、カバーガラス１５０や上部光学シート２１２、下部粘着シート２１６よりも高い屈折率を有する。また、半透過フィルム２１４は、選択された色に調色することが可能である。半透過フィルム２１４は、例えば、光を透過する樹脂（例えば、ＰＥＴ：ポリエチレンテレフタレート）などを成形した加飾フィルムから構成される。半透過フィルム２１４の裏面の外縁部には、液晶パネル１１０の非表示領域Ｑに対応するように遮光部２２０が形成される。遮光部２２０の内側のエッジは、境界Ｂに対応する。遮光部２２０は、例えば、スクリーン印刷により黒を印刷した領域から構成される。遮光部２２０が黒印刷である場合、半透過フィルム２１４は、黒色またはそれと同系色の色に調色される。

次に、バックライトの非点灯時の光透過部材２１０の動作について説明する。カバーガラス１５０と上部光学シート２１２の屈折率は概ね近い値であるため、両者は光学的に等価なものと見ることができる。カバーガラスから表示可能領域Ｐに入射した光線Ｌ１は、カバーガラス１５０と上部光学シート２１２との界面で殆ど反射されずに界面を透過する。進行した光線Ｌ１は、上部光学シート２１２と半透過フィルム２１４との屈折率の差によって一部がその界面で反射され、反射光Ｒａが外部に出射される。界面を透過し半透過フィルム２１４を進行した光線Ｌ１は、半透過フィルム２１４と下部光学シート２１６との屈折率の差によって一部がその界面で反射され、反射光Ｒｂが外部に出力される。界面を透過し下部光学シート２１６を進行した光線Ｌ１は、下部光学シート２１６と偏光板１３０との屈折率の差によって一部がその界面で反射され、反射光Ｒｃが外部に出射される。

光線Ｌ１は、半透過フィルム２１４によって減衰されるため、反射光の強さは、Ｒａ＞Ｒｂ＞Ｒｃとなる。つまり、表示可能領域Ｐに入射した光線Ｌ１の反射光は、半透過フィルム２１４の反射光Ｒｂの色が支配的になる。

非表示領域Ｑに入射した光線Ｌ２は、光線Ｌ１のときと同様に、上部光学シート２１２と半透過フィルム２１４との界面で一部が反射され、その反射光Ｒｄが外部に出力される。また、界面と透過し下部光学シート２１６を進行した光線Ｌ２は、半透過フィルム２１４と遮光部２２０との屈折率の差によって一部がその界面で反射され、反射光Ｒｅが外部に出射される。

光線Ｌ２は、半透過フィルム２１４によって減衰されるため、反射光の強さは、Ｒｄ＞Ｒｅとなる。つまり、非表示領域Ｑに入射した光線Ｌ２の反射光は、半透過フィルム２１４の反射光Ｒｄの色が支配的になる。

このように、光線Ｌ１、Ｌ２が入射したとき、半透過フィルム２１４の反射光Ｒａの反射色が支配的になり、表示可能領域Ｐの偏光板１３０の反射光Ｒｃと遮光部２２０の反射光Ｒｅとが殆ど影響しなくなる。従って、偏光板１３０と遮光部２２０との色差あるいはコントラスト差がほぼ発生しなくなる。これにより、表示可能領域Ｐと非表示領域Ｑとの境界Ｂや遮光部２２０の段差を目立たなくし、境界Ｂのシームレス化を図り、液晶表示装置のデザイン性を向上させることができる。なお、半透過フィルム２１４の透過率を下げれば、それだけ反射光Ｒａを大きくすることができるが、その反面、バックライトを点灯させて画像を表示したときの輝度が低下するので、画像の表示輝度を考慮しつつシームレス化をするのに最適な透過率を選択することが望ましい。

図８に、比較例としての液晶表示装置の概略断面を示す。比較例に示す光遮光部２３０は、本実施例の光透過部材２１０を上下反転させた以外の構成は同じである。つまり、比較例では、半透過フィルム２１４の上面に遮光部（黒印刷部）２２０が形成されている。この場合、表示可能領域Ｐに入射した光線Ｌ１の反射光Ｒａ、Ｒｂ、Ｒｃは、本実施例のときと同様であるが、非表示領域Ｑに入射した光線Ｌ２は、上部光学シート２１２と遮光部２２０との界面で一部が反射され、その反射光Ｒｆが外部に出力される。この場合、半透過フィルム２１４の反射光Ｒａの反射色と、遮光部２３０の反射光Ｒｆの反射色の２つの反射光が発生するため色差を小さくすることは難しく、境界Ｂや遮光部２２０の段差が見えることがある。

次に、本実施例の変形例を図９に示す。同図に示す液晶表示装置２００Ａは、タッチパネル機能を搭載しないものであり、それ故、図７に示すシールド層１２０を偏光板１３０と液晶パネル１１０との間に介在させていない。本例に示す液晶表示装置２００Ａにおいても、先の実施例と同様に表示可能領域と非表示領域とのシームレス化を図ることができる。

以上、本発明の好ましい実施の形態について詳述したが、本発明は、特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の要旨の範囲において、種々の変形、変更が可能である。

１００、２００：液晶表示装置
１１０：液晶パネル
１２０：シールド層
１３０：偏光板
１５０：カバーガラス
１６０：黒印刷部
２１０：光透過部材
２１２：上部光学シート
２１４：半透過フィルム
２１６：下部光学シート
２２０：遮光部（黒印刷部）

Claims (6)

1. 液晶パネルと、
   前記液晶パネル上に設けられた偏光板と、
   前記偏光板上に設けられた光透過部材と、
   前記光透過部材上に設けられたガラス部材とを含み、
   前記光透過部材は、透過率が一定未満の非偏光の半透過フィルムと、前記半透過フィルムの上面を前記ガラス部材に接着するための透明な第１の光学シートと、前記半透過フィルムの裏面を前記偏光板に接着するための透明が第２の光学シートとを含み、
   前記半透過フィルムは、前記ガラス部材、前記第１および第２の光学シートよりも高い屈折率を有し、
   前記半透過フィルムの裏面の外周には、前記液晶パネルの非表示領域に対応して黒印刷された遮光部が形成され、前記半透過フィルムは、黒色またはそれと同系色の色に調色される、液晶表示装置。
2. 前記半透過フィルムは、ＰＥＴから構成される、請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 前記第１および第２の光学シートの屈折率は、前記ガラス部材の屈折率と概ね近い値である、請求項１に記載の液晶表示装置。
4. 前記半透過フィルムは、樹脂製の加飾フィルムである、請求項２または３に記載の液晶表示装置。
5. 液晶表示装置はさらに、前記液晶パネルと前記偏光板との間に、タッチパネル用の透明電極が形成されたシールド層を含む、請求項１に記載の液晶表示装置。
6. 液晶表示装置はさらに、前記液晶パネルの裏面側にバックライトを含む、請求項１に記載の液晶表示装置。

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