WO2009104414A1 - 表示装置 - Google Patents

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WO2009104414A1
WO2009104414A1 PCT/JP2009/000739 JP2009000739W WO2009104414A1 WO 2009104414 A1 WO2009104414 A1 WO 2009104414A1 JP 2009000739 W JP2009000739 W JP 2009000739W WO 2009104414 A1 WO2009104414 A1 WO 2009104414A1
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WO
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layer
liquid crystal
display device
display panel
crystal display
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Application number
PCT/JP2009/000739
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English (en)
French (fr)
Inventor
二宮郁雄
山田信明
津田和彦
坂井彰
Original Assignee
シャープ株式会社
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Filing date
Publication date
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Priority to EP09713543A priority patent/EP2249330A1/en
Priority to JP2009554229A priority patent/JPWO2009104414A1/ja
Priority to CN2009801050486A priority patent/CN101946271B/zh
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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B1/00—Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements
    • G02B1/10—Optical coatings produced by application to, or surface treatment of, optical elements
    • G02B1/11—Anti-reflection coatings
    • G02B1/118—Anti-reflection coatings having sub-optical wavelength surface structures designed to provide an enhanced transmittance, e.g. moth-eye structures
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
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    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1347—Arrangement of liquid crystal layers or cells in which the final condition of one light beam is achieved by the addition of the effects of two or more layers or cells

Definitions

  • the present invention relates to a display device, and more particularly to a display device suitably used for mobile use.
  • the display quality of the display device is degraded by external light.
  • small and medium display devices used for mobile electronic devices for example, mobile phones and PDAs
  • a bright environment For example, there is a brightness of about 40,000 lux even in cloudy weather, and the outdoor brightness under the sun in midsummer reaches about 100,000 lux.
  • a plastic is provided on the front surface of the display panel (that is, on the observer side) in order to protect the display panel (for example, a liquid crystal display panel, an organic EL display panel, an electrophoretic display panel) from external force.
  • a plate hereinafter sometimes referred to as a protective plate
  • the protective plate is provided, a new interface is formed between the air and the protective plate, and the reflectance of the entire display device is increased by about 8% due to reflection on the front surface and the back surface of the protective plate. As a result, display quality (for example, contrast ratio) in a bright environment is further reduced.
  • Reflected light that degrades display quality is generated not only on the surface of the display panel and the protective plate, but also inside the display panel.
  • the refractive index of the metal film constituting the wiring or the ITO (indium tin oxide having a refractive index of about 2.0) constituting the pixel electrode and the glass substrate, the liquid crystal layer or the alignment film Since the difference is large, external light is reflected at the interface formed by these.
  • the display quality deteriorates for the same reason as described above. Also in the plasma display panel, the display quality deteriorates due to reflection by the phosphor.
  • the circularly polarizing plate has a quarter wavelength layer and a polarizing layer that transmits linearly polarized light.
  • the transmission axis of the polarizing layer and the slow axis of the 1 ⁇ 4 wavelength layer are arranged at an angle of 45 °.
  • one having a 1 ⁇ 2 wavelength layer is also known (see, for example, Patent Document 2).
  • the slow axes of the quarter wavelength layer and the other retardation layers The arrangement can be set as appropriate.
  • Patent Document 3 discloses that the space between the display panel and the protection plate is filled with a gel material having a matching refractive index, thereby reflecting on the back surface (display panel side surface) of the protection plate and the surface of the display panel. The structure which reduced the reflection in is disclosed.
  • Patent Document 4 Japanese Patent Laid-Open No. 8-321381 JP 2002-31721 A JP 2004-272059 A JP-T-2001-517319 JP 2003-302532 A
  • An object of the present invention is to solve at least one of the above problems and to provide a display device that is more suitable for mobile use than a conventional display device.
  • the display device of the present invention includes a display panel, an optical plate disposed on the viewer side of the display panel via an air layer, and an antireflection layer provided on the viewer side of the optical plate and having a moth-eye structure on the surface
  • the optical plate is provided with a plastic layer that transmits visible light, a quarter wavelength layer provided on an observer side of the plastic layer, and an observer side of the quarter wavelength layer. And a polarizing layer that transmits linearly polarized light.
  • the plastic layer is a 1 ⁇ 2 wavelength layer.
  • the plastic layer has in-plane retardation, and the in-plane retardation is at most 40 nm (that is, a maximum of 40 nm), and the slow axis of the plastic layer is substantially the same as the transmission axis of the polarizing layer. They are arranged orthogonally or substantially parallel.
  • the display panel is a liquid crystal display panel, and the liquid crystal display panel does not have a polarizing layer on the optical plate side.
  • seal portion provided between the liquid crystal display panel and the optical plate, and the seal portion has a hole that connects the air layer and the outside air.
  • the display device of the present invention includes a display panel, a liquid crystal cell provided on an observer side of the display panel, the retardation of which is variable in a range including a quarter wavelength of visible light, and an observer side of the liquid crystal cell. It has a polarizing layer that transmits linearly polarized light and an antireflection layer that is provided on the viewer side of the polarizing layer and has a moth-eye structure on the surface.
  • the liquid crystal cell has flexibility and is disposed on the viewer side of the display panel via an air layer.
  • the display device of an embodiment has a 1 ⁇ 2 wavelength layer between the display panel and the liquid crystal cell.
  • a display device that is more resistant to external force than before or that suppresses deterioration in display quality due to reflected light as compared to the conventional case.
  • a display device capable of improving display luminance as compared with a conventional display device when used in a dark environment.
  • FIG. 1 is typical sectional drawing of the liquid crystal display device 100B of other embodiment by this invention. It is a figure for demonstrating the structure and operation
  • a liquid crystal display device will be exemplified, but the embodiment of the present invention is not limited to the liquid crystal display device, and can be applied to known display devices such as an organic EL display device, an electrophoretic display device, an SED display device, and a plasma display device. it can.
  • display devices such as an organic EL display device, an electrophoretic display device, an SED display device, and a plasma display device. it can.
  • common components are denoted by common reference numerals, and description thereof may be omitted.
  • FIG. 1A and 1B show a configuration of a liquid crystal display device 100A according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1A is a schematic cross-sectional view
  • FIG. 1B is a schematic plan view.
  • the liquid crystal display device 100A is provided on the display panel 20A, the optical plate 10 disposed on the viewer side of the display panel 20A via the air layer 32, the viewer side of the optical plate 10, and has a moth-eye structure on the surface. And an antireflection layer 18.
  • the optical plate 10 includes a plastic layer 12 that transmits visible light, a quarter wavelength layer 14 provided on the viewer side of the plastic layer 12, and linearly polarized light provided on the viewer side of the quarter wavelength layer 14. And a polarizing layer 16 that transmits the light.
  • a 1 ⁇ 2 wavelength layer as the plastic layer 12, as described in Patent Document 2, it is possible to have good antireflection characteristics over a wide wavelength range and a wide angle range.
  • the wavelength dispersion of the retardation of the 1 ⁇ 2 wavelength layer is opposite to the wavelength dispersion of the retardation of the 1 ⁇ 4 wavelength layer 14.
  • the optical plate 10 functions as a good broadband circularly polarizing plate.
  • an adhesive layer may be provided between the plastic layer 12 and the quarter wavelength layer 14 or between the quarter wavelength layer 14 and the polarizing layer 16, if necessary. In the following, it is omitted.
  • the display panel 20A is a liquid crystal display panel. As illustrated, the liquid crystal display panel 20A is disposed so as to face the pair of substrates 22a and 22b, the liquid crystal layer 23 provided between the pair of substrates 22a and 22b, and the liquid crystal layer 23 therebetween. It has polarizing layers 26a and 26b. Of course, known liquid crystal display panels can be widely used.
  • a backlight unit 40 is provided on the back side of the liquid crystal display panel 20A.
  • the backlight unit 40 is, for example, an edge light type, and includes a light source (for example, an LED or a cold cathode ray tube) 42, a reflecting mirror 44, a light guide plate 46, and a reflecting plate 48.
  • a light source for example, an LED or a cold cathode ray tube
  • the liquid crystal display device 100 ⁇ / b> A has an air layer 32 between the display panel 20 ⁇ / b> A and the optical plate 10.
  • the air layer 32 provides a space in which the optical plate 10 is deformed when an external force is applied to the optical plate 10, and the external force is dispersed and absorbed by the deformation of the optical plate 10, thereby protecting the display panel 20A. Since the air layer 32 is provided between the display panel 20 ⁇ / b> A and the optical plate 10, the external force is larger than the configuration in which the layer formed of the gel material is provided as in the display device described in Patent Document 3. Can effectively function as a protective plate.
  • the thickness of the air layer 32 that is, the gap between the display panel 20 ⁇ / b> A and the optical plate 10 is defined and held at a predetermined size by the seal portion 34.
  • the thickness of the air layer 32 is preferably 10 ⁇ m or more. If it is smaller than 10 ⁇ m, the light reflected at the inner interface of the air layer 32 may interfere with each other and deteriorate the display quality.
  • the thickness of the air layer 32 is preferably large, and is sufficiently large so that the above interference phenomenon does not occur even when pressed. Is preferred. From such a viewpoint, the thickness of the air layer 32 is more preferably 500 ⁇ m or more.
  • the upper limit of the thickness of the air layer 32 is not particularly limited, but from the above viewpoint, there is no advantage of increasing the thickness of the air layer 32 beyond 2 mm, and the display device becomes thicker, so that it is preferably 2 mm or less. .
  • the sealing part 34 can use the well-known sealing agent for liquid crystal display panels.
  • the refractive index of the air layer 32 is 1.0, the refractive index difference between the air layer 32 and the uppermost layer (here, the polarizing layer 26b) of the display panel 20A, and the air layer 32 and the plastic layer 12 of the optical plate 10. And the reflectance at these interfaces is higher than the configuration described in Patent Document 3.
  • the liquid crystal display device 100A includes the antireflection layer 18 having a moth-eye structure, as described above, all the reflected light including the internally reflected light of the display panel 20A is prevented from being emitted to the viewer side. . Therefore, the degradation of display quality due to the reflected light of the liquid crystal display device 100A is rather less than when the configuration described in Patent Document 3 is adopted.
  • FIG. 2A is a schematic cross-sectional view of the antireflection layer 18 having a moth-eye structure
  • FIG. 2B is a diagram schematically showing a refractive index distribution in the thickness direction of the antireflection layer 18.
  • a coating film made of a material having a low refractive index is known as one of antireflection films.
  • the reflectance of the surface provided with the low refractive index coating film is about 1.5% to 2%.
  • an antireflection film using a dielectric multilayer film is also known. When this film is used, the reflectivity is 0.3%, depending on the configuration of the dielectric multilayer film (number of layers and refractive index of each layer). Can be reduced to about 1%.
  • the reflectance changes depending on the wavelength, so that there is a problem that it looks colored.
  • the antireflection layer 18 has a moth-eye structure on the surface, so that the reflectance can be reduced to 0.2% or less, and there is no wavelength dispersion of the reflectance, so it may appear colored. Absent.
  • the antireflection layer 18 has a structure in which a plurality of conical protrusions 18a having a height of about 200 nm are arranged on the surface at a pitch of about 200 nm, and the refractive index of the antireflection layer 18 is from the surface. It changes continuously from the refractive index 1.0 of air to the refractive index n 1 (for example, 1.5) of the material constituting the antireflection layer 18.
  • the manner of change can be controlled by the cross-sectional shape of the protrusion 18a.
  • the height and pitch of the protrusions 18a are preferably 500 nm or less, and more preferably 200 nm or less. From the viewpoint of suppressing interference, it is preferable that the two-dimensional arrangement of the protrusions 18a does not have regularity, and the pitch means a distance between adjacent protrusions 18a.
  • the plastic layer 12 of the optical plate 10 is not limited to a 1 ⁇ 2 wavelength layer. However, the plastic layer 12 has in-plane retardation. If the value exceeds 40 nm, the optical plate 10 does not function as a good circularly polarizing plate, and reflected light leaks. Therefore, when the plastic layer 12 is used as a simple protective layer, the in-plane retardation is at most 40 nm, and the slow axis is arranged substantially orthogonal or substantially parallel to the transmission axis (also referred to as the polarization axis) of the polarizing layer 16. It is preferable to do.
  • the optical plate 10 provided via the air layer 32 functions as a protective plate and also functions as a circularly polarizing plate. Since the action of the air layer 32 to disperse and absorb the external force is higher than that of the gel material, the resistance to the external force is higher than the conventional one. Further, since the optical plate 10 acts as a circularly polarizing plate, it is possible to prevent the reflected light generated inside the display panel 20A from being observed. Furthermore, since the antireflection layer 18 having a moth-eye structure is provided on the surface of the optical plate 10, reflection on the surface of the optical plate 10 can also be suppressed.
  • the liquid crystal display device 100B is different from the liquid crystal display device 100A in that the liquid crystal display panel 20B does not have a polarizing layer on the optical plate 10 side.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of the liquid crystal display device 100B.
  • the polarizing layer on the viewer side (polarizing layer 26b in FIG. 1) that is essentially necessary for the liquid crystal display panel 20B to perform display is omitted, and the optical plate 10 has instead.
  • a polarizing layer 16 is used. Accordingly, in the liquid crystal display device 100B, there is one polarizing layer in the optical path of the light that passes through the liquid crystal layer 23 and is emitted to the viewer side, and is one fewer than the liquid crystal display device 100A. As a result, the liquid crystal display device 100B can perform brighter display than the liquid crystal display device 100A.
  • the light transmitted through the liquid crystal layer 23 and transmitted through the polarizing layer 26b is linearly polarized light having a vibration plane parallel to the transmission axis (polarizing axis) of the polarizing layer 26b.
  • the four-wavelength layer 14 By passing through the four-wavelength layer 14, it is converted into circularly polarized light. Thereafter, only the linearly polarized light component transmitted through the polarizing layer 16 in this circularly polarized light is used for display. Therefore, even if the polarizing layer 16 is an ideal polarizing layer, the light used for display is 50% of the light transmitted through the polarizing layer 26b, and is actually about 42%.
  • the display brightness can be improved by omitting one polarizing layer.
  • the liquid crystal display panel 20B is different in that it has a quarter wavelength layer 24 on the backlight unit 40 side, but the quarter wavelength layer 24 can be omitted depending on the display mode of the liquid crystal display panel 20B.
  • the liquid crystal display device 200 has a liquid crystal cell 54 instead of the quarter wavelength layer 14 of the liquid crystal display device 100A, and the plastic layer 12 is omitted.
  • 4A is a schematic cross-sectional view showing a state in which the liquid crystal cell 54 of the liquid crystal display device 200 functions as a quarter wavelength layer
  • FIG. 4B is a liquid crystal cell 54 of the liquid crystal display device 200. It is typical sectional drawing which shows the state which has no retardation.
  • the liquid crystal cell 54 is configured such that the retardation of the liquid crystal layer 53 is variable in a range including a quarter wavelength of visible light.
  • the liquid crystal cell 54 includes a liquid crystal layer 53, substrates 52 a and 52 b disposed so as to face each other with the liquid crystal layer 53 interposed therebetween, and a pair of electrodes 54 a and 54 b that apply a voltage to the liquid crystal layer 53. ing.
  • the liquid crystal of the liquid crystal layer 53 is shown in FIG. 4A when no voltage is applied to the liquid crystal layer 53.
  • the molecules 53a are oriented substantially parallel to the substrates 52a and 52b.
  • the liquid crystal layer 53 is configured to function as a quarter wavelength layer with respect to the linearly polarized light transmitted through the liquid crystal display panel 20A. That is, in a state where no voltage is applied to the liquid crystal layer 53, the pretilt direction of the liquid crystal molecules 53a forms 45 ° with the transmission axis of the polarizing layer 26b (see FIG. 1) of the liquid crystal display panel 20A.
  • the retardation of 53 (expressed as ⁇ n ⁇ d, where ⁇ n is the birefringence of the liquid crystal material and d is the thickness of the liquid crystal layer) is 1 ⁇ 4 wavelength.
  • the design is based on light of 550 nm having the highest visibility.
  • the liquid crystal molecules 53a are aligned substantially perpendicular to the substrates 52a and 52b as shown in FIG. At this time, the retardation with respect to light incident from the normal direction of the liquid crystal layer 53 is substantially zero, and the linearly polarized light incident on the liquid crystal cell 54 enters the polarizing layer 16 while maintaining the polarization state.
  • the relationship between voltage on / off and retardation of the liquid crystal layer 53 is not limited to the above example.
  • the liquid crystal layer 53 having a nematic liquid crystal material having a negative dielectric anisotropy, the liquid crystal layer 53 takes the vertical alignment state shown in FIG. As shown in FIG. 4A, a horizontal alignment state can also be adopted when is applied.
  • the liquid crystal is used in a bright environment. While the cell 54 functions as a 1 ⁇ 4 wavelength layer, the 1 ⁇ 4 wavelength layer does not exist in a dark environment, so that display luminance in a dark environment can be improved. Further, by providing a 1 ⁇ 2 wavelength layer between the display panel 20A and the liquid crystal cell 54, when the liquid crystal cell 54 is used as a 1 ⁇ 4 wavelength layer, good reflection over a wide wavelength range and a wide angle range. May have preventive properties.
  • the liquid crystal cell 54 has a flexible configuration and the liquid crystal cell 54 is arranged on the viewer side of the display panel 20A through the air layer 32 as shown in FIG. 1, the same effect as the liquid crystal display device 100A can be obtained. Can be obtained.
  • Example 1 Comparative Examples 1, 2, 3, 4
  • the plastic layer 12 a 0.5 mm thick sheet of COP (cycloolefin polymer) produced by injection molding was used.
  • This COP sheet had a slow axis in the resin flow direction, and the retardation was 28 nm.
  • a COP sheet was used as a protective layer.
  • a stretched film of COP was used as the quarter wavelength layer 14.
  • the retardation of the COP stretched film at a wavelength of 550 nm was 138 nm.
  • the slow axis (or fast axis) of the plastic layer 12 and the transmission axis of the polarizing layer 16 are arranged in parallel, and the slow axis of the quarter wavelength layer 14 is 45 ° with respect to the transmission axis of the polarizing layer 16. It arranged so that.
  • an antireflection layer 18 having a structure (moth eye structure) in which the refractive index continuously changes from the surface layer was formed on the surface of the polarizing layer 16 by the method disclosed in JP-T-2003-531962.
  • the refractive index of the material forming the moth-eye structure preferably matches the refractive index of the polarizing layer 16 as described with reference to FIG. Since the refractive index of the general polarizing layer 16 is about 1.5, a material having a refractive index of about 1.5 was used as a material for forming the moth-eye structure.
  • the moth-eye structure has a structure in which a large number of conical protrusions 18a having a height of about 200 nm are arranged at a pitch of about 200 nm (distance between adjacent protrusions).
  • the reflectance of this moth-eye structure was 0.15%.
  • Olympus CM2002 was used for the reflectance measurement.
  • the optical plate 10 obtained as described above was provided on the front surface of the transmissive vertical alignment liquid crystal display panel 20A.
  • the seal part 34 was formed with a sealant on the upper surface of the liquid crystal display panel 20A.
  • a porous fiber having a fine hole for venting air was arranged in the hole 34 a of the seal part 34 so as not to cause a pressure difference between inside and outside of the seal part 34.
  • the thickness of the air layer 32 was 1 mm.
  • the assembly of these and the backlight unit 40 was used as the liquid crystal display device of Example 1.
  • liquid crystal display device of Comparative Example 1 As the liquid crystal display device of Comparative Example 1, a liquid crystal display device in which the antireflection layer 18 on the outermost surface of the liquid crystal display device of Example 1 was omitted was used.
  • the liquid crystal display device of Comparative Example 2 As the liquid crystal display device of Comparative Example 2, the liquid crystal display device of Example 1 in which the quarter-wave layer 14 and the polarizing layer 16 were omitted and the antireflection layer 18 directly formed on the plastic layer 12 was used.
  • the liquid crystal display device of Comparative Example 3 As the liquid crystal display device of Comparative Example 3, the liquid crystal display device of Example 1 in which the quarter wavelength layer 14, the polarizing layer 16 and the antireflection layer 18 were omitted and only the plastic layer 12 was disposed was used.
  • the liquid crystal display device of Comparative Example 4 As the liquid crystal display device of Comparative Example 4, the liquid crystal display device of Example 1 in which the slow axis of the plastic layer 12 and the slow axis of the quarter-wave layer 14 are aligned with each other was used. Note that the transmission axis of the polarizing layer 16 was arranged to form 45 ° with respect to the slow axis of the quarter-wave layer 14 as in the liquid crystal display device of Example 1.
  • the overall reflectance (Olympus; measured with CM2002) of the above-described prototype liquid crystal display device was measured.
  • the light receiving unit was arranged at a position shifted by 8 degrees from the vertical direction of the measurement target unit.
  • the measurement object part was made into a 1 cm diameter circle by bringing the measurement object part into close contact with a circular window provided on the lowermost surface of the integrating sphere. Further, in order to evaluate the influence of internal reflection of the display panel, reflected light including a regular reflection component was measured (SCI measurement mode).
  • the liquid crystal display device of Example 1 has a much lower external light reflectance than the liquid crystal display device of Comparative Example 1-3. Also, in the visual evaluation under a bright environment of 40000 lux, the liquid crystal display device of Example 1 has excellent visibility.
  • the slow axis thereof may be arranged so as to be parallel or orthogonal to the transmission axis of the polarizing layer 16. preferable.
  • liquid crystal display device of Comparative Example 5 in the liquid crystal display device of Example 1, a layer made of a gel material having a matching refractive index is provided instead of the air layer 32, and the optical plate 10 is replaced with the vertical alignment type liquid crystal display panel 20A. The one provided directly on the front side of was prepared.
  • the optical plate 10 is provided through the air layer 32 in the liquid crystal display device according to the first embodiment of the present invention, the external force can be sufficiently dispersed and absorbed.
  • Example 2 A liquid crystal display device having the same configuration as the liquid crystal display device 100B shown in FIG. Similarly to Example 1, a vertical alignment type liquid crystal display panel was used, and the transmission axis of the polarizing layer 26a of the liquid crystal display panel 20B and the transmission axis of the polarizing layer 16 of the optical plate 10 were arranged to be orthogonal to each other.
  • the results of reflectance and visual evaluation are excellent as in the liquid crystal display device of Example 1, and the transmittance is improved as compared with the liquid crystal display device of Example 1. I understand.
  • the transmittance was obtained as a relative value with the transmittance (luminance) of the liquid crystal display device of Example 1 as 1.
  • a material common to the liquid crystal display device of Example 1 was made of the same or the same lot of material, and unnecessary members were excluded, and a liquid crystal display device was prototyped.
  • Example 3 A liquid crystal display device having the same configuration as that of the liquid crystal display device 200 shown in FIG.
  • the liquid crystal cell 54 a parallel alignment type liquid crystal cell using a nematic liquid crystal material having positive dielectric anisotropy was used.
  • the parallel alignment type liquid crystal cell was produced by rubbing the alignment film antiparallel.
  • the retardation of the liquid crystal cell 54 when no voltage was applied was 137 nm, and the retardation could be reduced to 10 nm by applying a sufficient voltage.
  • Table 3 shows the evaluation results when the voltage is applied to the liquid crystal layer 53 of the liquid crystal cell 54 and when no voltage is applied. In addition to the evaluation under 40000 lux (bright environment), the visibility was also evaluated under 100 lux (dark environment) assuming a dark living room.
  • the liquid crystal display device of Example 3 can realize a good display by applying a voltage to the liquid crystal cell 54 even in a dark environment.
  • the display device of the present invention is preferably used as a display device for mobile use.

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Abstract

　本発明の表示装置１００Ａは、表示パネル２０Ａと、表示パネル２０Ａの観察者側に空気層３２を介して配置された光学板１０と、光学板１０の観察者側に設けられ、表面にモスアイ構造を有する反射防止層１８とを有する。光学板１０は、可視光を透過するプラスチック層１２と、プラスチック層１２の観察者側に設けられた１／４波長層１４と、１／４波長層１４の観察者側に設けられた、直線偏光を透過する偏光層１６とを有する。従来よりもモバイル用途に適する。

Description

表示装置
　本発明は表示装置に関し、特にモバイル用途に好適に用いられる表示装置に関する。
　表示装置の表示品位は外光によって低下する。特に、モバイル用電子機器（例えば携帯電話やＰＤＡ）などに用いられる中小型表示装置は、明るい環境下で使用されることが多い。例えば、曇天下でも４００００ルクス程度の明るさがあり、真夏の太陽下の屋外の明るさは１０万ルクス程度に達する。
　このような明るい環境下で表示装置を観察すると、表示装置の表面や内部で反射された外光（反射光）が、表示装置から出射される表示光に加わるので、表示品位が低下する。外光は可視光（λ＝３８０ｎｍ～７８０ｎｍ）の全波長範囲の成分を有しているので、例えば赤の表示を外光の下で観察すると、反射光によって赤色が薄く見える。
　さらに、モバイル用途の表示装置の場合、表示パネル（例えば、液晶表示パネル、有機ＥＬ表示パネル、電気泳動表示パネル）を外力から保護するために、表示パネルの前面に（すなわち観察者側に）プラスチック板（以下、保護板ということがある。）が設けられる。保護板を設けると、新たに空気と保護板との間の界面ができるので、保護板の表面および裏面における反射によって、表示装置全体の反射率が約８％上昇する。その結果、明るい環境下での表示品位（例えばコントラスト比）がさらに低下する。
　表示品位を低下させる反射光は、表示パネルや保護板の表面だけでなく、表示パネルの内部でも生成される。例えば、液晶表示パネルにおいては、配線を構成する金属膜または画素電極を構成するＩＴＯ（インジュウムチンオキサイド、屈折率が約２．０）と、ガラス基板、液晶層または配向膜との屈折率の差が大きいため、これらによって形成される界面で外光が反射される。また、有機ＥＬ表示パネルにおいては、蛍光体による散乱や反射が大きく、明るい環境下で使用すると上記と同様の理由で表示品位が低下する。また、プラズマ表示パネルにおいても蛍光体による反射により表示品位が低下する。
　このような反射光を低減させる方法として、表示パネルの前面に円偏光板を配置する方法が知られている（例えば特許文献１参照）。円偏光板は、１／４波長層と直線偏光を透過する偏光層とを有している。最も基本的な円偏光板では、偏光層の透過軸と１／４波長層の遅相軸とが４５°の角度を成すように配置される。円偏光板を広帯域化するために、さらに１／２波長層を有するものも知られている（例えば特許文献２参照）。１／４波長層の他に面内リタデーションを有する位相差層（例えば特許文献２に記載の１／２波長層）を設ける場合、１／４波長層および他の位相差層の遅相軸の配置は適宜設定され得る。
　また、特許文献３には、表示パネルと保護板との間の空間を、屈折率をマッチングさせたゲル材料で埋めることによって、保護板の裏面（表示パネル側表面）における反射および表示パネルの表面における反射を低減させた構成が開示されている。
　さらに、表面反射を抑制する技術として、近年、モスアイ構造（例えば、特許文献４参照）が注目されており、表面にモスアイ構造を有する偏光板が特許文献５に開示されている。参考のために特許文献４の開示内容の全てを本明細書に援用する。
特開平８－３２１３８１号公報 特開２００２－３１７２１号公報 特開２００４－２７２０５９号公報 特表２００１－５１７３１９号公報 特開２００３－３０２５３２号公報
　上述したように、モバイル用途の表示装置は、明るい環境下で使用されることが多いので反射光を低減させる必要がある。また、外力から表示パネルを十分に保護する必要がある。
　例えば、特許文献３に記載の構成を採用すると、表示パネルの表面および保護板の裏面からの反射を低減させるとともに、ゲル材料によって外力を分散・吸収することができる。しかしながら、大きな外力例えば保護板が表示パネルの表面に接触するほどの外力が加わると、ゲル材料によって外力を十分に分散・吸収することができないという問題が発生する。また、ゲル材料の屈折率を、表示パネルの表面を構成する部材および保護板の両方にマッチングさせることは必ずしも容易ではない。
　一方、円偏光板を用いた構成では、反射光を低減させる効果はあるものの、円偏光板の最表面における反射は存在し、また、光の利用効率が低下するという問題がある。モバイル用途の表示装置は、明るい環境下だけでなく暗い環境下でも利用されることがあるので、円偏光板を用いた構成を採用すると暗い環境下での表示輝度の低下が問題となる。
　本発明は、上記の課題の少なくともいずれか１つを解決し、従来の表示装置よりもモバイル用途に適した表示装置を提供することを目的とする。
　本発明の表示装置は、表示パネルと、表示パネルの観察者側に空気層を介して配置された光学板と、前記光学板の観察者側に設けられ、表面にモスアイ構造を有する反射防止層とを有し、前記光学板は、可視光を透過するプラスチック層と、前記プラスチック層の観察者側に設けられた１／４波長層と、前記１／４波長層の観察者側に設けられた、直線偏光を透過する偏光層とを有することを特徴とする。
　ある実施形態において、前記プラスチック層は１／２波長層である。
　ある実施形態において、前記プラスチック層は面内リタデーションを有し、前記面内リタデーションは大きくても４０ｎｍ（すなわち最大４０ｎｍ）であって、前記プラスチック層の遅相軸が前記偏光層の透過軸と略直交または略平行に配置されている。
　ある実施形態において、前記表示パネルは液晶表示パネルであって、前記液晶表示パネルは前記光学板側に偏光層を有しない。
　ある実施形態において、前記液晶表示パネルと前記光学板との間に設けられたシール部を有し、前記シール部は前記空気層と外気とをつなぐ孔を有する。
　本発明の表示装置は、表示パネルと、前記表示パネルの観察者側に設けられた、リタデーションが可視光の１／４波長を含む範囲で可変な液晶セルと、前記液晶セルの観察者側に設けられた、直線偏光を透過する偏光層と、前記偏光層の観察者側に設けられ、表面にモスアイ構造を有する反射防止層とを有することを特徴とする。
　ある実施形態において、前記液晶セルは可撓性を有し、前記表示パネルの観察者側に空気層を介して配置されている。
　ある実施形態の表示装置は、前記表示パネルと前記液晶セルとの間に１／２波長層を有する。
　本発明によると、従来よりも外力に対する耐性の優れた、あるいは、従来よりも反射光による表示品位の低下が抑制された表示装置が提供される。また、本発明によると、暗い環境下で使用される際に、従来の表示装置よりも表示輝度を向上させることが可能な表示装置が提供される。
（ａ）および（ｂ）は本発明による実施形態の液晶表示装置１００Ａの構成を示す図であり、（ａ）は模式的な断面図、（ｂ）は模式的な平面図である。 （ａ）はモスアイ構造を有する反射防止層１８の模式的な断面図であり、（ｂ）は反射防止層１８の厚さ方向の屈折率分布を模式的に示す図である。 本発明による他の実施の形態の液晶表示装置１００Ｂの模式的な断面図である。 本発明によるさらに他の実施の形態の液晶表示装置２００の構成および動作を説明するための図であり、（ａ）は液晶表示装置２００の液晶セル５４が１／４波長層として機能している状態を示す模式的な断面図であり、（ｂ）は液晶表示装置２００の液晶セル５４がリタデーションを有しない状態を示す模式的な断面図である。
符号の説明
　１０　光学板
　１２　プラスチック層
　１４　１／４波長層
　１６　偏光層
　１８　モスアイ構造を有する反射防止層
　２０Ａ、２０Ｂ　液晶表示パネル
　２２ａ、２２ｂ　基板
　２３　液晶層
　２６ａ、２６ｂ　偏光層
　３２　空気層
　３４　シール部
　３４ａ　シール部の孔
　４０　バックライトユニット
　４２　光源
　４４　反射鏡
　４６　導光板
　４８　反射板
　１００Ａ、１００Ｂ　液晶表示装置
　以下、図面を参照して、本発明による実施形態の表示装置の構成を説明する。以下では液晶表示装置を例示するが、本発明の実施形態は液晶表示装置に限られず、有機ＥＬ表示装置、電気泳動表示装置、ＳＥＤ表示装置、プラズマ表示装置など公知の表示装置に適用することができる。また、共通の構成要素は共通の参照符号で示し、説明を省略することがある。
　図１（ａ）および（ｂ）に本発明による実施形態の液晶表示装置１００Ａの構成を示す。図１（ａ）は模式的な断面図であり、図１（ｂ）は模式的な平面図である。
　液晶表示装置１００Ａは、表示パネル２０Ａと、表示パネル２０Ａの観察者側に空気層３２を介して配置された光学板１０と、光学板１０の観察者側に設けられ、表面にモスアイ構造を有する反射防止層１８とを有する。
　光学板１０は、可視光を透過するプラスチック層１２と、プラスチック層１２の観察者側に設けられた１／４波長層１４と、１／４波長層１４の観察者側に設けられた直線偏光を透過する偏光層１６とを有する。例えばプラスチック層１２として１／２波長層を用いることによって、特許文献２に記載されているように、広い波長範囲および広い角度範囲に亘って、良好な反射防止特性を有し得る。また、１／２波長層のリタデーションの波長分散は１／４波長層１４のリタデーションの波長分散と逆であることが好ましい。このように、１／２波長層と組み合わせることによって、光学板１０が良好な広帯域円偏光板として機能することになる。なお、プラスチック層１２と１／４波長層１４との間、または、１／４波長層１４と偏光層１６との間には必要に応じて接着層が設けられることがあるが、簡単のために以下では省略する。
　表示パネル２０Ａはここでは液晶表示パネルである。液晶表示パネル２０Ａは、例示するように、一対の基板２２ａおよび２２ｂと、一対の基板２２ａおよび２２ｂの間に設けられた液晶層２３と、これらを間に介して互いに対向するように配置された偏光層２６ａおよび２６ｂとを有している。もちろん、公知の液晶表示パネルを広く用いることができる。
　液晶表示パネル２０Ａの背面側にはバックライトユニット４０が設けられている。バックライトユニット４０は、例えば、エッジライト型であり、光源（例えばＬＥＤまたは冷陰極線管）４２と、反射鏡４４と、導光板４６と、反射板４８とを有している。
　液晶表示装置１００Ａは、表示パネル２０Ａと光学板１０との間に空気層３２を有している。空気層３２は、光学板１０に外力が加わった際に、光学板１０が変形する空間を提供し、光学板１０が変形することによって外力が分散・吸収され、表示パネル２０Ａが保護される。表示パネル２０Ａと光学板１０との間に空気層３２を有しているので、特許文献３に記載の表示装置のようにゲル材料で形成された層を設けた構成よりも、大きな外力に対して有効に保護板として作用し得る。
　空気層３２の厚さ、すなわち、表示パネル２０Ａと光学板１０とのギャップは、シール部３４によって所定の大きさに規定されているとともに保持されている。空気層３２の厚さは１０μｍ以上であることが好ましい。１０μｍよりも小さいと空気層３２の内側の界面でそれぞれ反射する光が互いに干渉し表示品位を低下させることがある。また外力を吸収・分散する作用を十分に発揮するためには、空気層３２の厚さは大きいことが好ましく、さらに、押圧された場合にも上記の干渉現象が起こらないように十分に大きいことが好ましい。このような観点から、空気層３２の厚さは５００μｍ以上であることがさらに好ましい。空気層３２の厚さの上限は特に限定されないが、上記の観点からは空気層３２の厚さを２ｍｍを超えて厚くする利点は無く、表示装置が厚くなるので、２ｍｍ以下であることが好ましい。
　表示パネル２０Ａと光学板１０との間に異物が存在すると、異物を除去することが困難である、または、表示において輝点となる場合が多い。そこでこれらを防止するために、空気層３２と外気とをつなぐ孔３４ａを残し、空気層３２の周囲の全体にシール部３４を形成することが好ましい。さらに、孔３４ａから空気層３２へ異物が侵入することを防止するために、孔３４ａに微細な孔を有する多孔質ファイバー等を配置しても良い。なお、シール部３４は、液晶表示パネル用の公知のシール剤を用いることが出来る。
　なお、空気層３２の屈折率は１．０であり、空気層３２と表示パネル２０Ａの最上層（ここでは偏光層２６ｂ）との屈折率差、および空気層３２と光学板１０のプラスチック層１２との屈折率差が大きく、これらの界面における反射率は、特許文献３に記載の構成よりも高くなる。しかしながら、液晶表示装置１００Ａは、モスアイ構造を有する反射防止層１８を備えるので、上述したように、表示パネル２０Ａの内部反射光を含む全ての反射光が観察者側に出射されることを防止する。従って、液晶表示装置１００Ａの反射光による表示品位の低下は、特許文献３に記載の構成を採用した場合よりもむしろ少ない。
　ここで、図２（ａ）および（ｂ）を参照して、液晶表示装置１００Ａが有する反射防止層１８の構成と作用を説明する。図２（ａ）はモスアイ構造を有する反射防止層１８の模式的な断面図であり、図２（ｂ）は反射防止層１８の厚さ方向の屈折率分布を模式的に示す図である。
　従来一般に、反射防止膜の１つとして、低屈折率の材料のコーティング膜が知られている。しかしながら、低屈折率コーティング膜を設けた表面の反射率は１．５％から２％程度である。また、誘電体多層膜を用いた反射防止膜も知られており、これを用いると、誘電体多層膜の構成（層数や各層の屈折率）に依存するが、反射率を０．３％から１％程度にまで低減させることができる。しかしながら、誘電体多層膜を用いると、波長により反射率が変化するので、色付いて見えると言う問題がある。
　これらの従来の反射防止膜に対し、反射防止層１８は表面にモスアイ構造を有するので、反射率を０．２％以下とすることができ、反射率の波長分散もないので色付いて見えることもない。
　モスアイ構造とは、図２（ａ）に模式的に示すように、可視光の波長（λ＝３８０ｎｍ～７８０ｎｍ）以下の微細な突起１８ａを有し、その結果、図２（ｂ）に示すように、屈折率が表面から内部にかけて連続的に変化するという特徴を有している。例えば、反射防止層１８は、表面に高さが約２００ｎｍ程度の円錐状の突起１８ａが約２００ｎｍピッチで多数に配置された構造を有しており、反射防止層１８の屈折率は表面から、空気の屈折率１．０から反射防止層１８を構成する材料の屈折率ｎ1（例えば１．５）まで連続的に変化する。変化の仕方は、突起１８ａの断面形状によって制御され得る。なお、十分な反射防止効果を得るためには、突起１８ａの高さおよびピッチは５００ｎｍ以下であることが好ましく、２００ｎｍ以下であることがさらに好ましい。なお、干渉を抑制するという観点からは、突起１８ａの２次元的な配置は規則性を有しないことが好ましく、上記ピッチは、隣接する突起１８ａ間の距離を意味する。
　光学板１０のプラスチック層１２は、１／２波長層に限らない。但し、プラスチック層１２は面内リタデーションを有し、その値が４０ｎｍを超えると光学板１０が良好な円偏光板として機能しなくなり、反射光が漏れることになる。従って、プラスチック層１２を単なる保護層として用いる場合には、面内リタデーションは大きくても４０ｎｍとして、遅相軸が偏光層１６の透過軸（偏光軸ともいう。）と略直交または略平行に配置することが好ましい。
　上述したように、液晶表示装置１００Ａは、空気層３２を介して設けられた光学板１０が保護板として機能するとともに円偏光板として機能する。空気層３２が外力を分散・吸収する作用はゲル材料よりも高いので、従来よりも外力に対する耐性が高い。また、光学板１０は円偏光板として作用するので、表示パネル２０Ａの内部で生成された反射光が観察されることを防止することができる。さらに、光学板１０の表面にモスアイ構造を有する反射防止層１８が設けられているので、光学板１０の表面における反射を抑制することもできる。
　次に、図３を参照して、本発明による他の実施の形態の液晶表示装置１００Ｂの構成を説明する。
　液晶表示装置１００Ｂは、液晶表示パネル２０Ｂが光学板１０側に偏光層を有しない点において液晶表示装置１００Ａと異なる。図３は液晶表示装置１００Ｂの模式的な断面図である。
　液晶表示装置１００Ｂにおいては、液晶表示パネル２０Ｂが表示を行うために本来的に必要な観察者側の偏光層（図１中の偏光層２６ｂ）を省略し、その代わりに、光学板１０が有する偏光層１６を利用している。従って、液晶表示装置１００Ｂでは、液晶層２３を透過し観察者側に出射される光の光路に存在する偏光層が１枚であり、液晶表示装置１００Ａよりも１枚少ない。その結果、液晶表示装置１００Ｂは液晶表示装置１００Ａよりも明るい表示を行うことができる。液晶表示装置１００Ａにおいては、液晶層２３を透過し且つ偏光層２６ｂを透過した光は偏光層２６ｂの透過軸（偏光軸）に平行な振動面を有する直線偏光であり、この直線偏光は１／４波長層１４を透過することによって円偏光に変換される。その後、この円偏光の内で偏光層１６を透過した直線偏光成分だけが表示に用いられる。従って、偏光層１６が理想的な偏光層であっても、表示に利用される光は偏光層２６ｂを透過した光の５０％であり、実際には４２％程度になる。
　このことから分かるように、偏光層を１枚省略することによって表示輝度を向上させることができる。
　なお、液晶表示パネル２０Ｂはバックライトユニット４０側に１／４波長層２４を有する点においても異なるが、液晶表示パネル２０Ｂの表示モードによっては１／４波長層２４を省略することができる。
　次に、図４を参照して、本発明によるさらに他の実施の形態の液晶表示装置２００の構成および動作を説明する。液晶表示装置２００は液晶表示装置１００Ａの１／４波長層１４の代わりに液晶セル５４を有しており、プラスチック層１２は省略されている。図４（ａ）は液晶表示装置２００の液晶セル５４が１／４波長層として機能している状態を示す模式的な断面図であり、図４（ｂ）は液晶表示装置２００の液晶セル５４がリタデーションを有しない状態を示す模式的な断面図である。
　液晶セル５４は、液晶層５３のリタデーションが可視光の波長の１／４の波長を含む範囲で可変なように構成されている。例えば、液晶セル５４は、液晶層５３と、液晶層５３を介して互いに対向するように配置された基板５２ａおよび５２ｂと、液晶層５３に電圧を印加する一対の電極５４ａおよび５４ｂとを有している。
　例えば、誘電異方性が正のネマチック液晶材料を有する液晶層５３を用いると、液晶層５３に電圧が印加されていない状態においては、図４（ａ）に示すように、液晶層５３の液晶分子５３ａが基板５２ａおよび５２ｂに対してほぼ平行に配向する。このとき、液晶表示パネル２０Ａを透過した直線偏光に対して液晶層５３が１／４波長層として機能するように構成される。すなわち、液晶層５３に電圧を印加していない状態において、液晶分子５３ａのプレチルト方位が液晶表示パネル２０Ａの偏光層２６ｂ（図１参照）の透過軸と４５°を成し、このときの液晶層５３のリタデーション（Δｎを液晶材料の複屈折率、ｄを液晶層の厚さとすると、Δｎ・ｄで表される。）が１／４波長となるように構成されている。なお、視感度が最も高い５５０ｎｍの光を基準に設計するのが一般的である。
　液晶層５３に十分な電圧を印加すると、図４（ｂ）に示すように、液晶分子５３ａが基板５２ａおよび５２ｂに対してほぼ垂直に配向する。このとき、液晶層５３の法線方向から入射する光に対するリタデーションはほぼ零であり、液晶セル５４に入射した直線偏光は偏光状態を維持したまま偏光層１６に入射することになる。この場合、光の利用効率を最大にするために、偏光層１６の透過軸を、液晶表示パネル２０Ａの偏光層２６ｂ（図１参照）の透過軸と平行に配置することが好ましい。
　もちろん、電圧のオン／オフと液晶層５３のリタデーションの関係は上記の例に限られない。例えば、誘電異方性が負のネマチック液晶材料を有する液晶層５３を用いて、液晶層５３に電圧が印加されていない状態において図４（ｂ）に示した垂直配向状態をとり、十分な電圧が印加されたときに図４（ａ）に示すように水平配向状態をとるように構成することもできる。
　このように、液晶表示装置１００Ａの光学板１０に代えて、リタデーションが可視光の波長の１／４の波長を含む範囲で可変な液晶セル５４を設けた構成を採用すると、明るい環境下では液晶セル５４を１／４波長層として作用させる一方、暗い環境下では１／４波長層が存在しない状態とすることができるので、暗い環境下での表示輝度を向上させることができる。また、表示パネル２０Ａと液晶セル５４との間に１／２波長層を設けることによって、液晶セル５４を１／４波長層として用いる場合に、広い波長範囲および広い角度範囲に亘って良好な反射防止特性を有し得る。
　もちろん、液晶セル５４をフレキシブルな構成として、図１に示したように空気層３２を介して表示パネル２０Ａの観察者側に液晶セル５４を配置すれば、液晶表示装置１００Ａと同様の効果を併せて得ることができる。
　〔実施例１、比較例１、２、３、４〕
　図１に示した液晶表示装置１００Ａと同じ構成を有する液晶表示装置を試作した。プラスチック層１２として、射出成形によって作製されたＣＯＰ（シクロオレフィンポリマー）の厚さ０．５ｍｍのシートを用いた。このＣＯＰシートは樹脂の流れ方向に遅相軸を有し、リタデーションは２８ｎｍであった。ここでは、ＣＯＰシートを保護層として利用した。
　１／４波長層１４として、ＣＯＰの延伸フィルムを用いた。このＣＯＰ延伸フィルムの５５０ｎｍの波長におけるリタデーションは１３８ｎｍであった。
　プラスチック層１２の遅相軸（または進相軸）と偏光層１６の透過軸とが平行になるように配置し、１／４波長層１４の遅相軸は偏光層１６の透過軸と４５°を成すように配置した。
　さらに、偏光層１６の表面に、特表２００３－５３１９６２号公報に開示された方法で、屈折率が表層から連続的に変化する構造体（モスアイ構造）を有する反射防止層１８を形成した。モスアイ構造を形成する材料の屈折率は図２を参照して説明したように、偏光層１６の屈折率と一致することが好ましい。一般的な偏光層１６の屈折率は約１．５であるので、モスアイ構造を形成する材料として、屈折率が約１．５のものを用いた。モスアイ構造は、高さが約２００ｎｍ程度の円錐状の突起１８ａが約２００ｎｍのピッチ（隣接突起間の距離）で多数に配置された構造のものとした。
　このモスアイ構造の反射率は、０．１５％であった。反射率の測定には、オリンパスＣＭ２００２を使用した。
　上述のようにして得られた光学板１０を透過型の垂直配向型液晶表示パネル２０Ａの前面に設けた。このとき、液晶表示パネル２０Ａの上面にシール剤でシール部３４を形成した。このとき、シール部３４の内外で気圧差が生じないように、空気抜きとなるような微細な孔を有する多孔ファイバーをシール部３４の孔３４ａに配置した。空気層３２の厚さは１ｍｍとした。これらとバックライトユニット４０とを組み立てたものを実施例１の液晶表示装置とした。
　比較例１の液晶表示装置として、実施例１の液晶表示装置の最表面の反射防止層１８を省略したものを用いた。
　比較例２の液晶表示装置として、実施例１の液晶表示装置の１／４波長層１４および偏光層１６を省略し、プラスチック層１２上に直接反射防止層１８を形成したものを用いた。
　比較例３の液晶表示装置として、実施例１の液晶表示装置の１／４波長層１４、偏光層１６および反射防止層１８を省略し、プラスチック層１２だけを配置したものを用いた。
　比較例４の液晶表示装置として、実施例１の液晶表示装置において、プラスチック層１２の遅相軸と１／４波長層１４の遅相軸とを一致するように配置したものを用いた。なお、偏光層１６の透過軸は、実施例１の液晶表示装置と同様に１／４波長層１４の遅相軸に対して４５°を成すように配置した。
　上述の試作した液晶表示装置の全体の反射率（オリンパス；ＣＭ２００２で測定）を測定した。積分球を用いた照明方式で、受光部は測定対象部の鉛直方向から８度ずれた位置に配置した。積分球の最下面に設けた円形の窓に測定対象部を密着させることによって、測定対象部を直径１ｃｍの円とした。また、表示パネルの内部反射の影響を併せて評価するために、正反射成分を含む反射光を測定した（ＳＣＩ測定モード）。
　また、曇天下の屋外を想定して４００００ルクス下での目視による視認性を評価した。視認性の評価においては、黒地に白い文字を表示して、全方向から光線が表示面に入射する散乱光源（部屋）を用い、正面輝度が４００００ルクスの状態で、白い文字が識別できるかどうか正面から観察した。結果を表１に示す。表１中、◎は良好に識別できる状況、△はやや識別し難い状況、×は識別が困難な状況を示す。
　表１の結果から理解されるように、実施例１の液晶表示装置は、比較例１－３の液晶表示装置に比べて外光の反射率が非常に小さい。また、４００００ルクスの明るい環境下での目視評価においても、実施例１の液晶表示装置が優れた視認性を有する。
　また、実施例１と比較例４との比較から分かるように、プラスチック層１２がリタデーションを有する場合には、その遅相軸は偏光層１６の透過軸と平行又は直交するように配置することが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　さらに比較例５の液晶表示装置として、実施例１の液晶表示装置において、空気層３２の代わりに屈折率をマッチングさせたゲル材料からなる層を設け、光学板１０を垂直配向型液晶表示パネル２０Ａの前面に直接設けたものを作製した。
　硬質ゴムで形成された先端を有する直径が３ｍｍの棒を用いて、実施例１および比較例５の液晶表示装置の光学板１０に対して５００ｇｆの力を加え、表示の変化を目視で観察した。実施例１の液晶表示装置では押圧部の表示状態に変化が認められなかったのに対し、比較例５の液晶表示装置では押圧部の表示状態が変化した。これは、ゲル材料の層では外力を十分に分散・吸収できず、液晶層の厚さが局所的に変化したことによる。
　このように本発明による実施例１の液晶表示装置は空気層３２を介して光学板１０が設けられているので、外力を十分に分散・吸収することができる。
　〔実施例２〕
　図３に示した液晶表示装置１００Ｂと同じ構成を有する液晶表示装置を試作した。実施例１と同様に垂直配向型の液晶表示パネルを用い、液晶表示パネル２０Ｂの偏光層２６ａの透過軸と、光学板１０の偏光層１６の透過軸とを直交するように配置した。
　表２に示すように、反射率、目視評価の結果は、実施例１の液晶表示装置と同様に優れており、さらに、透過率が実施例１の液晶表示装置に比べて向上していることが分かる。なお、透過率は、実施例１の液晶表示装置の透過率（輝度）を１として、相対値で求めた。実施例１の液晶表示装置と共通の部材には、同一または同一ロットの材料を使用し、不要な部材は除いて、液晶表示装置を試作した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　〔実施例３〕
　図４に示した液晶表示装置２００と同じ構成を有する液晶表示装置を試作した。液晶セル５４として、誘電異方性が正のネマチック液晶材料を用いた平行配向型液晶セルを用いた。平行配向型液晶セルは配向膜を反平行にラビングすることによって作製した。この液晶セル５４の電圧無印加時のリタデーションは１３７ｎｍあり、十分な電圧を印加することによりリタデーションを１０ｎｍまで低減させることができた。
　液晶セル５４の液晶層５３への電圧印加時および無印加時における評価結果を表３に示す。視認性の評価は、４００００ルクス下（明るい環境）での評価に加えて、暗いリビングを想定した１００ルクス下（暗い環境）でも行った。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
　表３から理解されるように、実施例３の液晶表示装置は、暗い環境においても、液晶セル５４に電圧を印加することによって良好な表示を実現できる。
　本発明の表示装置は、モバイル用途の表示装置として好適に用いられる。

Claims (8)

  1. 　表示パネルと、
    　表示パネルの観察者側に空気層を介して配置された光学板と、
    　前記光学板の観察者側に設けられ、表面にモスアイ構造を有する反射防止層とを有し、
    　前記光学板は、
    　可視光を透過するプラスチック層と、
    　前記プラスチック層の観察者側に設けられた１／４波長層と、
    　前記１／４波長層の観察者側に設けられた、直線偏光を透過する偏光層と
    を有する表示装置。
  2. 　前記プラスチック層は１／２波長層である、請求項１に記載の表示装置。
  3. 　前記プラスチック層は面内リタデーションを有し、前記面内リタデーションは大きくても４０ｎｍであって、前記プラスチック層の遅相軸が前記偏光層の透過軸と略直交または略平行に配置されている、請求項１に記載の表示装置。
  4. 　前記表示パネルは液晶表示パネルであって、
    　前記液晶表示パネルは前記光学板側に偏光層を有しない、請求項１から３のいずれかに記載の表示装置。
  5. 　前記液晶表示パネルと前記光学板との間に設けられたシール部を有し、前記シール部は前記空気層と外気とをつなぐ孔を有する、請求項１から４のいずれかに記載の表示装置。
  6. 　表示パネルと、
    　前記表示パネルの観察者側に設けられた、リタデーションが可視光の１／４波長を含む範囲で可変な液晶セルと、
    　前記液晶セルの観察者側に設けられた、直線偏光を透過する偏光層と、
    　前記偏光層の観察者側に設けられ、表面にモスアイ構造を有する反射防止層と
    を有する表示装置。
  7. 　前記液晶セルは可撓性を有し、前記表示パネルの観察者側に空気層を介して配置されている、請求項６に記載の表示装置。
  8. 　前記表示パネルと前記液晶セルとの間に１／２波長層を有する、請求項６に記載の表示装置。
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