JPH11249812A - 透明タッチパネル付液晶セル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 外光による視認性の低下を防止できる透明タ
ッチパネル付きＳＴＮ型液晶セルを提供する。 【解決手段】 少なくとも片面に透明導電膜が形成され
た２枚の透明導電性基板が互いの透明導電膜同士が向か
い合うように配置され、上側の透明導電性基板を押すこ
とにより２枚の導電性基板を接触させ位置検出を行う透
明タッチパネルを、スーパーネマティック（以下ＳＴ
Ｎ）タイプ液晶セルの上側に備えたタッチパネル付液晶
セルにおいて、該タッチパネルの少なくとも上側の透明
導電性基板が５５５ｎｍの波長の光に対して位相差値１
１０以上１６０ｎｍ以下で４００ｎｍの波長の光に対す
る位相差が５５５ｎｍの光に対する位相差の０．５以上
１．３倍以下である第１の１／４波長板と透明導電フィ
ルムからなり、かつ該タッチパネルがＳＴＮ型液晶セル
の上側の第一の偏光板と色補償用位相差フィルムの間に
挿入され、かつ上記１／４波長板の光軸が、上記第一の
偏光板の光軸と４５度±５度の角度をなすよう配置した
透明タッチパネル付き液晶セルからなる

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は液晶セルに搭載した
場合に外光の反射による視認性の低下を防止することが
可能な透明タッチパネルを搭載した、透明タッチパネル
付ＳＴＮタイプの液晶セルに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、画像表示素子として液晶表示素子
が注目され、その用途の一つとして、携帯用の電子手
帳、情報端末、ビデオカメラのビューイングファインダ
ー、カーナビゲーション用のモニター等への応用が期待
されている。これらの機器には、価格と性能の点から、
スーパーネマティック（以下ＳＴＮ）タイプの液晶表示
素子が一般に用いられている。近年これらの機器に入力
装置として、透明なタッチパネルを表示素子上に載せ、
画面を見ながら入力が行える様な入力方法が望まれるよ
うになってきた。従来この様な用途には、透明導電膜を
形成したＰＥＴフィルムと透明導電膜を形成したガラス
を用いて作製したタッチパネルを液晶表示素子上に重ね
て用いていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、液晶表
示素子上にタッチパネルを載せると、タッチパネルによ
って外部の光が反射し、表示素子の画面が見にくくなる
と言う欠点が指摘されている。これは、従来の液晶表示
素子の上に透明タッチパネルを載せた構成の場合、タッ
チパネルの観察者側の基板の表面、タッチパネルを構成
する２枚の透明導電性基板の透明導電膜表面、タッチパ
ネルの液晶表示素子側の基板の表面及び液晶表示素子の
各表面で外部からの光が反射することが原因である。特
に屋外で使用することが多い上記のような機器の場合、
太陽光による強力な光が反射して液晶表示素子の表面の
画像と重なるため、視認性が特に低下し大きな問題とな
っていた。この様な透明基板の表面の反射光の影響を低
減する方法としては、一般にその表面に反射防止膜をコ
ーティングすることがよく知られている。しかしなが
ら、本発明の構成の場合、外光が反射する面が５面ある
ため、各面に反射防止処理を行う必要があるが、一般に
反射防止処理は生産性が低く、コストが高いという欠点
を持っているおり、そのような処理を各面全てに処理を
行うことはコストが大きく上昇する原因となる、また透
明導電膜表面に反射防止処理を行うことは、反射防止膜
の導電性及び機械的な耐久性を損なう等の課題も合わせ
持つため、これまで実現されていない。また、タッチパ
ネルを偏光板の下側にいれることによりその反射を半分
にする方法も提案されているが、依然として約半分の表
面反射が残るため、視認性という点では十分ではなかっ
た。本発明は上記のような従来の技術が持つ課題を解決
するためになされたものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに本発明の発明者らは鋭意研究を重ねた結果、透明タ
ッチパネルの少なくとも一方の透明導電性基板を、入射
光の波長の概ね１／４波長の位相差を持つ位相差板（1/
4波長板）と、透明導電フィルムを複合化したものを使
用し、かつ該透明タッチパネルをＳＴＮ型液晶セルの一
方の偏光板と色補償用の位相差フィルムの間に、前記の
位相差フィルムの光軸と液晶セルの偏光板の偏光軸のな
す角が、４５度となるように配置することにより、外光
の写り込みによる表示性能の大幅な悪化が抑制できるこ
とを見いだした。即ち本発明は、少なくとも片面に透明
導電膜が形成された２枚の透明導電性基板が、互いの透
明導電膜同士が向かい合うように配置され、上側の透明
導電性基板を押すことにより２枚の導電性基板を接触さ
せ、位置検出を行う透明タッチパネルを備えたタッチパ
ネル付液晶セルにおいて、該タッチパネルの少なくとも
上側の透明導電性基板が、５５５ｎｍの波長の光に対す
る位相差が１１０以上１６０ｎｍ以下で、４００ｎｍの
波長の光に対する位相差が、５５５ｎｍの光に対する位
相差の０．５以上１．３倍以下である第１の１／４波長
板と透明導電フィルムからなることを特徴とする透明タ
ッチパネルに関するものであり、かかるタッチパネルに
おいて、タッチパネルに入射する光は最初に偏光板を通
過することにより直線偏光に変換された後タッチパネル
に入射するが、タッチパネルの上側の導電性基板が入射
光の波長の概ね１／４の位相差を持つ１／４波長板と複
合化されているため、ここで円偏光に変換される。タッ
チパネル内及び、タッチパネルと液晶セルの間で反射し
た光は、もう一度１／４波長板を通過するが、この時入
射した光に対して丁度９０度回転した直線偏光に変換さ
れるため、偏光板で全て吸収され、外光の反射が大幅に
抑えられることになる。次に本発明の具体的な実施形態
を説明する。

【０００５】

【発明の実施の形態】本発明に用いる１／４波長板は、
特に限定されないがポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、
ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリアリレート（ＰＡ
Ｒ）、ポリスルフォン（ＰＳＦ）等の非晶質高分子材料
を溶液流延法を用いて成膜したフィルムを一軸延伸し
て、位相差を発現させた位相差フィルムを単独または複
数枚組み合わせることにより、５５５ｎｍの光に対する
位相差が１１０ｎｍ以上１６０ｎｍ以下になるように調
整して用いる。本発明に用いる１／４波長板と透明導電
フィルムを複合化した透明導電フィルムは、特にこれに
限定されないが、１／４波長板上に直接透明導電膜を形
成したものが、貼り合わせ工程を減らすことが可能であ
る点から特に望ましい。１／４波長板に透明導電フィル
ムを貼り合わせて用いる場合には、当然のことではある
が、透明導電フィルムは１／４波長板の効果を相殺しな
いように、位相差が小さいことが望まれ、位相差が望ま
しくは５０ｎｍ以下、さらに望ましくは２０ｎｍ以下の
フィルム上に透明導電膜を形成したものを、好ましくは
光軸を１／４波長板にそろえて配置して用いるのが好ま
しい。１／４波長板に透明導電膜を直接形成する場合、
溶液流延法で作製したフィルムは、一般に成膜時に用い
た溶剤成分がフィルム中に残留し、この上につける透明
導電膜の膜質に悪影響を及ぼすため、可能な限り高温で
延伸を行い、透明導電膜を形成する前にさらに高温で脱
ガス処理等を行うことが可能な、耐熱温度及びガラス転
移温度が高い材料、特にこれらに限定されないがＰＣ，
ＰＡＲ及びＰＳＦ等の材料、が１／４波長板上に直接透
明導電膜を形成する用途のは好ましい。また、これらの
材料は、波長により異なった屈折率を持ついわゆる屈折
率の波長分散を持っているため、５５０ｎｍで１／４波
長の位相差に合わせた場合でも、他の波長では、１／４
波長からずれてしまい、本発明による外光反射低減の性
能が低下してしまうことが予想されるが、本発明の発明
者らの検討結果によれば、４００ｎｍの光に対する位相
差が、５５０ｎｍの波長の光に対する位相差の０．５か
ら１．３倍以内であれば、全波長域にわたって１／４波
長である場合と比較して遜色のない反射防止効果を示す
ことがわかっており、本発明の実現のために特に好まし
い。溶液延伸法には、一般には塩化メチレン等の常温で
揮発する溶剤を用いるが、残留溶剤を透明導電膜の膜質
に影響が無いレベルに抑えるためには、特に限定されな
いが１２０℃以上、さらに好ましくは１４０℃以上での
加熱処理が必要であるため、この様な用途に用いる材料
のガラス転移温度は１４０℃以上さらに好ましくは１６
０℃以上であることが望ましい。位相差フィルムの位相
差は、人間の眼の視感度の最も高い５５５ｎｍの波長の
光に対して丁度１／４波長（約１３６ｎｍ）であること
が望ましいが、位相差が１１０ｎｍ〜１６０ｎｍの範囲
にあれば実質的に１／４波長と同じ効果が得られる。Ｓ
ＴＮ型液晶セルの場合、白黒表示を行うため、通常色補
償用の位相差フィルムを使用するが、上記のような１／
４波長板を偏光板と色補償用偏光板との間に挿入する
と、補償の効果が得られない場合があるため、１／４波
長板と色補償用位相差板を組み合わせて白黒表示が得ら
れるよう光学設計するような方法を用いることは言うま
でもないことである。さらに、色補償の精度を上げるた
め、ＳＴＮセルの色補償用位相差フィルム上に５５５ｎ
ｍの波長の光に対する位相差が１１０以上１６０ｎｍ以
下で、４００ｎｍの波長の光に対する位相差が、５５５
ｎｍの光に対する位相差の０．５以上１．３倍以下であ
る第２の１／４波長板を、その光軸が第一の１／４波長
板の光軸に対して概略同じまたは９０±１０度かたむけ
た方向になるように貼り合わせることにより、色補償板
に入射する光が直線偏光になるようにすることがより好
ましい。フィルムの位相差は、光軸方向（光弾性係数が
正の場合延伸方向と一致）の屈折率をｎｘ、ｎｘと直交
する方向の屈折率をｎｙとすると（ｎｘ−ｎｙ）×ｄ
（膜厚）で表される。前記フィルムの延伸は、フィルム
をガラス転移温度付近の温度で一軸方向に張力を加え延
伸することにより一般に作製するが、延伸条件等を適当
に制御することにより、厚み方向の屈折率（ｎｚ）の制
御を行い、ｎｚ＞ｎｙとすることにより、位相差の視角
依存性を小さくしたものは特に視野角特性を要求される
場合好ましく用いられることは言うまでもないことであ
る。さらに、ＳＴＮセルの色補償用位相差フィルムと第
２の１／４波長板との間に、第２の偏光板を、その光軸
方向がタッチパネルの上に配置される偏光板の光軸の方
向と概略同一または９０±１０度傾けくよう配置して貼
り合わることにより、視角特性をタッチパネルが無い場
合とほぼ同じまで向上でき、液晶表示装置の視角特性を
より厳しく望まれる分野で用いる場合、特に好ましい。
透明導電膜としては、酸化スズ、酸化亜鉛等の金属酸化
物にドーピングを行って導電性を高めたものが一般的に
用いられるが、特に限定されないが導電性、エッチング
性等の点から酸化インジウムと酸化スズの複合酸化物が
好ましい。透明導電膜の成膜方法としては、ＤＣマグネ
トロンスパッター、ＥＢ蒸着、ＣＶＤ等の方法を用いて
作製されるが、これらの中で抵抗安定性、フィルムに対
する密着性の点からＤＣマグネトロンスパッターが特に
好ましく用いられる。透明導電膜の形成が真空下で行わ
れるため、フィルム中に溶剤が残留すると、透明導電膜
中に不純物として入り込み膜質を悪くする、あるいは溶
剤の蒸発により十分真空度が上がらず生産性が極めて低
下する等の現象が起きるため、透明導電膜形成時に残留
溶剤量が、０．１０重量％以下さらに望ましくは０．０
５％以下であることが望ましい。以下図面１から３に従
って説明を行う。本発明に用いるタッチパネルは、上記
の第１の１／４波長板と複合された第一の透明導電フィ
ルム１と第二の透明導電基板２を透明導電膜３が互いに
向かい合うように組み合わせて形成する。第二の透明導
電基板２は、偏光板の内部に組み込まれることを考慮に
入れ、複屈折の無い材料、一般にはガラス基板上に透明
導電膜を形成したものが用いられるが、特にこれらに限
定されるものではなく、後述するもう一枚の１／４波長
板と貼り合わせて用いたり、第一の１／４波長板と同様
１／４波長板上に直接透明導電膜を形成したものを用い
てもかまわない。上記の２枚の透明導電基板には適時タ
ッチパネルとしての機能を持つように、スペーサー、電
極、絶縁用樹脂等が形成される。このタッチパネルを、
ＳＴＮ型液晶セル６の観察側の第一の偏光板４と色補償
用位相差フィルム５の間に、偏光板の偏光軸と位相差板
の光軸のなす角度が４５度となり、かつ、１／４波長板
と偏光板が接する方向にに配置する。１／４波長板と偏
光板の間は、光の反射が生じないように適切な屈折率を
持つ粘着剤で貼り合わせを行う等の処理を行うことは言
うまでもないことである。偏光板と１／４波長板のなす
角度は、厳密に４５度である必要はなく、４５度±５度
の範囲に入っていれば所定の反射防止能を示すことが発
明者らの検討結果から明らかとなっている。透明タッチ
パネルと貼り合わせる側の偏光板の表側の表面は、反射
防止処理を行うことによりさらに外光の反射を低減でき
より好ましい。ＳＴＮ型液晶セルとしては特に限定され
ないが、バックライトを有する透過型あるいは反射型の
カラーあるいはモノクロタイプが屋外で使用されてお
り、本発明の適用が特に有効である。図２には本発明の
第二の実施態様であるさらにもう一枚の１／４波長板６
をタッチパネルの下側に入れた構成が示されている。こ
の１／４波長板の材質としては、タッチパネルに組み込
まれた１／４波長板の位相差を完全に補償する目的で、
同じ材料で作製した位相差板を用いることが特に好まし
いが、特にこれに限定されない。またこれら２枚の位相
差板の位相差値は完全に等しいことが特に望ましいが、
位相差の差が２０ｎｍ以下であれば実質的に表示特性に
影響しない。第２の位相差板はＬＣＤの色補償用位相差
フィルム上にされる。また、色補償用位相差板と第２の
１／４波長板の間も、光の反射が生じないように適切な
屈折率を持つ粘着剤で貼り合わせを行う等の処理を行う
ことが望ましいことは言うまでもないことである。補償
用の位相差板は通常タッチパネルの位相差板とほぼ９０
度の角度をなすように配置するが、同じ方向に配置して
もかまわない。同じ方向に配置した場合、観察側の偏光
板は本来の偏光板の角度に対して９０度ずらした角度で
配置される。また、これらの配置の角度は、丁度上記の
値に設定されることが特に望ましいが±５度程度のずれ
であればなんら表示特性に影響を及ぼさない。さらに図
３には本発明の第三の実施態様である、色補償用位相差
フィルム５と第二の１／４波長板７の間に第二の偏光板
８が挿入された構成が示されている。この場合、第二の
偏光板の光軸の方向は、タッチパネルを組み合わせない
場合の上側の偏光板の光軸方向と一致しており、第二の
偏光板に入射する光が、偏光板の光軸方向に振動方向を
持つ直線偏光になるように第１の偏光板及び第一及び第
二の１／４波長板の方向を配置する。

【０００６】

【実施例】以下具体的実施例に従って本発明の説明を行
う。 （実施例）５５５ｎｍの光に対する位相差が１４５ｎ
ｍ、４００ｎｍの光に対する位相差が、１７５ｎｍで、
厚さが７５μｍのポリアリレートフィルム上にアクリル
系ＵＶ硬化型ハードコートをコーティングした後、ＤＣ
マグネトロンスパッター法により、ＩＴＯの成膜を行っ
た。ターゲットとしては１０％酸化錫を添加した酸化イ
ンジュームを用い、５％酸素を添加したアルゴン雰囲気
下で成膜を行った。位相差の測定は、分光器で分光した
４００及び４５０ｎｍの光のもとで、回転検光子法を用
いて行った。ＩＴＯの膜厚は成膜レートから概算して約
２０ｎｍと類推される。また、ＩＴＯ膜のシート抵抗を
４探針式抵抗測定装置を用いて抵抗を測定したところ、
４５０±１０Ω/□であった。フィルム中の残留溶剤量
をガスクロマトグラフィで測定したところ、３００ｐｐ
ｍであった。この透明導電膜付き１／４波長板を、光軸
がＳＴＮ液晶セルの上部の偏光板の光軸に対して４５ど
の角度をなすような方向で切り出し、電極として端部に
銀電極を印刷し、別に用意した、５ｍｍピッチのスペー
サーと銀電極を印刷した透明導電ガラスを導電膜が向か
い合うように接着した。接着は両基板の周囲に絶縁性接
着材を塗布して行った。このようにして作製した透明タ
ッチパネルの１／４波長板側の表面に第一の偏光板をそ
の光軸がＳＴＮセルの上部の偏光板の光軸と一致する方
向に貼り合わせた。また、この偏光板には外側の面には
反射防止膜として、ＭｇＦ膜を１００ｎｍの膜厚で、Ｅ
Ｂ蒸着装置を用いて蒸着したものを用いた。タッチパネ
ルに用いた位相差フィルムと同じプロセスで作製した第
二の１／４波長板をＳＴＮ液晶の観察側の偏光板上に、
光軸が先のタッチパネルに用いた１／４波長板の光軸と
９０度の角度をなすように貼り合わせた。ＳＴＮ液晶セ
ルと第二の１／４波長板の間及びタッチパネルと第一の
偏光板の間はそれぞれ、アクリル系の粘着剤で接着し
た。また、ペンによる押圧が液晶セルに伝搬しないよう
タッチパネルと補償用位相差板の間は０．５ｍｍ程度空
隙が開くように周囲にギャップ剤入りの粘着剤を塗布し
接着し、透明タッチパネル付液晶表示装置を作製した。

【０００７】（比較例）上記の実施例と比較のために、
従来型のＰＥＴフィルムを用いた透明導電フィルムと透
明導電ガラスにより形成したタッチパネルを、実施例と
同様ＳＴＮ液晶の偏光板の上に直接タッチパネルと偏光
板の間に０．５ｍｍ程度空隙が開くように周囲にギャッ
プ剤入りの粘着剤を塗布し接着し、透明タッチパネル付
液晶表示装置を作製した。

【０００８】実施例による効果を確認するために、パネ
ル面での反射率の測定を行った。測定は光源としてＪＩ
Ｓ Ｂ光源を用い、フィルターによって視感度に近い感
度を持つように補正を行ったシリコンフォトダイオード
を用いて反射光量の測定を行うことにより行った。その
結果、比較例では、約１５％の光が反射したのに対し
て、実施例では１．０％と大幅に低減できた。また、こ
れらの表示装置の表示品位を比較するため、これら表示
装置を太陽光のもとで使用し、屋内で使用した場合と表
示品位を比較した。その結果、従来例の液晶表示セルは
屋内で使用した場合には十分高い視認性を示していたの
に対して、太陽光のもとでは、周囲の景色の写り込みに
より極めて表示の視認性が損なわれたのに対して、実施
例の表示装置では太陽光のもとでも周囲の景色の写り込
みがほとんどなく、表示の視認性の低下が全く見られな
かった。

【０００９】

【発明の効果】本発明を適用することにより、外光の写
り込みによる視認性の低下を大幅に低減した透明タッチ
パネル付きＳＴＮ型タッチパネルが得られた。

【図面の簡単な説明】

（図１）本発明の第一の実施の形態に関わる透明タッチ
パネルの断面説明図である。 （図２）本発明の第二の実施の形態に関わる透明タッチ
パネルの断面説明図である。 （図３）本発明の第三の実施の形態に関わる透明タッチ
パネルの断面説明図である。

【符号の説明】

１ 第一の１／４波長板と複合された第一の透明導電
フィルム ２第二の透明導電基板 ３透明導電膜 ４第一の偏光板 ５色補償用位相差フィルム ６ＳＴＮ型液晶セル ７第二の１／４波長板 第二の偏光板

【図１】

【図２】

【図３】

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも片面に透明導電膜が形成され
   た２枚の透明導電性基板が互いの透明導電膜同士が向か
   い合うように配置され、上側の透明導電性基板を押すこ
   とにより２枚の導電性基板を接触させ位置検出を行う透
   明タッチパネルを、スーパーネマティック（以下ＳＴ
   Ｎ）タイプ液晶セルの上側に備えたタッチパネル付液晶
   セルにおいて、該タッチパネルの少なくとも上側の透明
   導電性基板が５５５ｎｍの波長の光に対して位相差値１
   １０以上１６０ｎｍ以下で４００ｎｍの波長の光に対す
   る位相差が５５５ｎｍの光に対する位相差の０．５以上
   １．３倍以下である第１の１／４波長板と透明導電フィ
   ルムからなり、かつ該タッチパネルがＳＴＮ型液晶セル
   の上側の第一の偏光板と色補償用位相差フィルムの間に
   挿入され、かつ上記１／４波長板の光軸が、上記第一の
   偏光板の光軸と４５度±５度の角度をなすよう配置され
   てなることを特徴とする透明タッチパネル付き液晶セ
   ル。
2. 【請求項２】 記第１の位相差フィルムと透明導電フィ
   ルムが１／４波長板上に透明導電膜を形成することによ
   り一体化されていることを特徴とする請求項１に記載の
   透明タッチパネル。
3. 【請求項３】 上記ＳＴＮセルの色補償用位相差フィル
   ム上に５５５ｎｍの波長の光に対する位相差が１１０以
   上１６０ｎｍ以下で、４００ｎｍの波長の光に対する位
   相差が５５５ｎｍの光に対する位相差の０．５以上１．
   ３倍以下である第２の１／４波長板を、その光軸が第一
   の１／４波長板の光軸に対して概略同じまたは９０±１
   ０度かたむけた方向になるように貼り合わせてあること
   を特徴とする請求項１から第２項に記載の透明タッチパ
   ネル付き液晶セル。
4. 【請求項４】 上記ＳＴＮセルの色補償用位相差フィル
   ムと第２の１／４波長板との間に、第２の偏光板が、そ
   の光軸方向をタッチパネルの上に配置される偏光板の光
   軸の方向と概略同一または９０±１０度傾くよう配置し
   て貼り合わせてあることを特徴とする請求項１から第３
   項に記載の透明タッチパネル付き液晶セル。
5. 【請求項５】 前記の透明導電フィルムが、ガラス転移
   温度が１４０℃以上の材料を用いて、溶液流延法で作製
   されたフィルム上に、酸化インジュームまたはこれと酸
   化錫の複合酸化物からなる透明導電膜を、ＤＣマグネト
   ロンスパッターで成膜してなることを特徴とする請求項
   １から４項に記載の透明タッチパネル付き液晶セル。
6. 【請求項６】 前記の透明導電フィルム中の残留溶剤量
   が０．１０重量％以下であることを特徴とする特許請求
   の範囲第５項に記載の透明タッチパネル。
7. 【請求項７】 前記第２の１／４波長板が、第１の位相
   差フィルムと同一の材料からなることを特徴とする特許
   請求の範囲４から６項に記載の透明タッチパネル付液晶
   セル。
8. 【請求項８】 前記の透明タッチパネル上に貼り合わせ
   られる偏光板の透明タッチパネルと反対側の表面に反射
   防止処理が施されていることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項から７項に記載の透明タッチパネル付液晶セ
   ル。