JP2005250467A - タッチパネル付き自動車用表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 タッチパネルと液晶表示器との組合せた自動車用表示装置において、液晶表示装置表示器からの表示光が外部光の影響を受けて見にくくなることを抑制する。
【解決手段】 タッチパネル１の偏光板３の外表面に凹凸部を形成し、また液晶表示器の偏光板６の外表面に凹凸部を形成した構成とした。これにより、タッチパネル１に入射する外部光はタッチパネル１の偏光板３の凹凸部および液晶表示器の偏光板６の凹凸部により拡散される。従って、タッチパネル１の後方側に配置した液晶表示器２からの表示光が観察者にとって見にくくなることを抑制することができる。
【選択図】 図１

Description

本発明はタッチパネルと液晶表示器とを組合せた自動車用表示装置に関するものである。

従来この種の自動車用表示装置としては、例えば自動車用ナビゲーション装置の液晶表示器の表示光出射側に透明のタッチスイッチを配置したものが知られている。

液晶表示器に表示されたスイッチを見ながら、タッチパネルの表面を直接に触れて操作することにより、あたかも液晶表示器に表示されたスイッチを操作したような感覚を観察者に与えている。このようなタッチパネルの採用により、従来液晶表示器の周辺に配置されたスイッチ類を廃止したり、液晶表示器の作動を行う操作を容易にすることができる。

しかし、タッチパネルの構成においては、空気と接する部位が４個所存在する。つまり、一対の透明絶縁基板の外表面、該基板の内側に形成した各透明導電膜の外表面である。これら空気と接する外表面では外部から入射された光に対して必ず反射が発生するため、タッチパネルの後方側に配置された液晶表示器の表示が見にくくなる。

また、液晶表示器とタッチパネルとを組合せた場合、外部の光がタッチパネルの表面にて反射し、液晶表示器からの表示光とその反射外部光とが重畳することになり、観察者にとっては反射外部光の影響により表示光が観察し難いということに加えて、液晶表示器の表示光出射側に至った外部光がその表示光出射側に配置された偏光板で反射し、その反射外部光の影響により上記と同様に表示光が観察し難いということが分かった。

本発明は、タッチパネルからの反射光を抑えることの可能なタッチパネル、およびタッチパネルと液晶表示器を組合せた自動車用表示装置において、その自動車用表示装置のタッチパネルおよび液晶表示器からの反射光を抑えて液晶表示器の表示の品位を向上することの可能な自動車用表示装置、の提供を目的とするものである。

請求項１に記載の発明によれば、表示光を発する液晶表示器表示器の表示光が出射する側の一方の偏光板の表面に凹凸部により構成された光拡散部を備え、
タッチパネルの液晶表示器と対向する側の電極基板の表面は直接空気と接し、
且つタッチパネルの表示光出射側の表面に凹凸部により構成された光拡散部を備える偏光板が配置されていることにより、
液晶表示器の表示光出射側の表面から入射する外部光はタッチパネルの表面に備えた光拡散部と液晶表示器の表面に備えられた光拡散部により拡散され、外部光の入射時の反射率を５．０％以下とすることにより、表示器からの表示光に外部光が重畳して観察者の眼に至ることが抑制されるので、自動車の厳しい環境においても外部光に対する液晶表示装置の表示劣化を抑制することができる。

さらに、偏光板を含めたタッチパネルの分光透過率特性を液晶表示器からの表示光出射波長範囲において、分光透過率の平均透過率を１００％とした場合、±１０％以内と平坦にし、偏光板を含めたタッチパネルに、液晶表示器からの表示光出射波長範囲の全体を略均一に透過させる特性を持たせているから、液晶表示器からの表示光の輝度変化、色度変化を抑制することができる。

請求項２に記載の発明によれば、光拡散部がタッチパネルの一方の電極基板の液晶表示器からの表示光が入射する側の表面または対向する一対の透明電極の空気と接する表面の少なくとも一つに凹凸部により構成された光拡散部を備えているため、外部光の反射抑制効果は大きい。

請求項３に記載の発明によれば、タッチパネルの一方の電極基板の液晶表示器からの表示光が入射する側の表面に凹凸部により構成された光拡散部を備えているため、請求項２と同様な効果を得られる。

請求項４に記載の発明によれば、タッチパネルの一方の電極基板の液晶表示器からの表示光が入射する側の表面および対向する一対の透明電極の空気と接する表面のそれぞれに凹凸部により構成された光拡散部を備えており、タッチパネルの全構成の外表面に備えられているため、外部光の反射抑制効果は大きい。

請求項５に記載の発明によれば、液晶表示器からの表示光が出射する側の一方の偏光板の吸収軸とタッチパネルの他方の電極基板の表示光出射側表面に備える偏光板の吸収軸とが一致しているため、液晶表示器から出射された表示光がタッチパネルの偏光板を通過する時に該偏光板にてその表示光が吸収され難くなって、表示光の輝度低下を防止できる。

（第１の実施形態）
図１は本発明のタッチパネル付き液晶表示装置を断面から見た図である。１はタッチパネルであり、２は表示光を発する液晶表示器である。液晶表示器２の表示光出射側にタッチパネル１が固定されている。図１はタッチパネル１と液晶表示器１との関係を明確化するために両者の固定状態を離して示してある。

タッチパネル１は液晶表示器２の表示状態を変えるスイッチとして用いられる公知の構成であり、一対の電極基板１ａ、１ｂを有しており、該電極基板１ａ、１ｂは透明なガラス基板と電極１ｃと、これら電極基板１ａ、１ｂを固定する外周シール９により構成されている。タッチパネル１の表示光出射側には偏光板３が貼り付けてある。この偏光板３は液晶表示器２の表示光のコントラストを向上するためのものである。

液晶表示器２は公知の構成であり、一対の電極基板２ａ、２ｂと、これらの間を固定する外周シール１０と、一対の電極基板２ａ、２ｂの間に充填された液晶と、バックライト８とから構成されている。液晶表示器２の一対の電極基板２ａ、２ｂのそれぞれには偏光板６、７が貼り付けられている。この偏光板６、７は液晶表示するために必要なものであり、その吸収軸は互いに直交しており、その結果、一対の電極基板２ａ、２ｂに通電した場合には黒表示となり、非通電時（または低電圧時）には白表示となる。なお、このタッチパネル１側に入射した表示光がタッチパネルを通過して観察者の眼に至るように、タッチパネル１の偏光板３の吸収軸は液晶表示器２の偏光板６の吸収軸と一致させてある（図５参照）。このような構成により、タッチパネル１を表示光が通過した後の表示光の量が低下するのを防止できる。

ところで、本第１の実施形態においては、タッチパネル１の偏光板３および液晶表示器２の偏光板６の表面には、光拡散部としての、ヘイズ値（曇値）が７％のアンチグレアレ処理による凹凸部３ａ、６ａが形成されている。

このように、偏光板３、６にアンチグレア処理による凹凸部３ａ、６ａを形成することにより、タッチパネル１に外部光が入射した場合の液晶表示器２の表示光の品位の劣化、つまり外部光の反射光により表示光が見にくくなるのを防止することができる。

本発明者らは、本発明の案出過程で、特に環境的に厳しい自動車にタッチパネル付き液晶表示器を搭載し、液晶表示器にて地図を表示した場合において、外部光の入射時の反射率と液晶表示器の表示劣化との関係について、男女２０名のモニターにより実験した結果、反射率は５．０％以下であれば満足出来るということが分かった。

図２は、本第１の実施形態の偏光板付きタッチパネル１単体での外部光の反射率を測定したデータであり、反射率は、３．７％となった。また、このタッチパネル１を液晶表示器２の前面に配置した時の表示装置全体の系における反射率は４．６％となり、上記基準を満足することができた。

ここで、比較例として、液晶表示器の表示光出射側偏光板６の表面に上記のアンチグレア処理による凹凸部６ａが形成されていない偏光板を有するタッチパネル１単体での外部光の反射率を測定した結果、６．１％となり５％以下を満足しないことがわかった。

次に、液晶表示器２の偏光板６を省いた表示装置全体の系で外部光の反射率を測定した結果、反射率が７．９％と高くなることがわかった。これは、液晶表示器２の表示光出射側の電極基板２ａの反射率が高いからであると考えられる。

以上のことから、液晶表示器２の前面にタッチパネル１を配置した表示装置において、外部光の反射率を５％以下とするには、液晶表示器２の偏光板６およびタッチパネル１の偏光板３の凹凸部６ａ、３ａの採用は必要である。

ところで、液晶表示器２からの表示光がタッチパネル１を通過した場合、その表示光の色度が変化することは表示光の品位という点で好ましくない。

図３は液晶表示器２で白表示した場合のの相対透過率特性を示すものである。図３から明らかなように、液晶表示器２から出射される表示光の波長は４２０ｎｍ〜６３０ｎｍであり（これはバックライト８の発表示光スペクトルに依存する）、この間の波長がタッチパネル１を透過して観察者の眼に画像として認識されるため、偏光板付きタッチパネル１の分光透過率特性はこの波長においてフラットであることが望ましい。つまり、特定波長のみ透過率が低かったり、高かったりすると、液晶表示器２の表示色が変化することになる。

図４は、本第１の実施形態の偏光板付きタッチパネル１の分光透過率特性を示したものである。４２０ｎｍ〜６３０ｎｍで平均値が３４％、最大値が３５％、最小値が３２％と非常にフラットであることが分かる。

なお、表示光の輝度変化だけを考慮した場合は、平均値を１００％とした場合、±３０％以内であれば良いが、表示光の色変化までを考慮すると、±１０％以内であることが望ましいことがわかった。

（第２の実施形態）
図６は第１の実施形態で示したタッチパネル１の構造において、さらに外部光の反射率を低減する構成として、電極基板１ａ，１ｂの透明電極１ｃ，１ｄの表面に凹凸部を設けた第２の実施形態を示すものである。

透明電極（ＩＴＯ）１ｃ，１ｄの屈折率は２．０前後であり、電極基板１ａ，１ｂにおけるガラス基板の屈折率は１．６前後である。従って、外部光の反射の要因としては、透明電極１ｃ，１ｄと空気１２が接している界面が大きいということが明らかである。そこで、本第２の実施形態では、空気１２と接している透明電極１ｃと１ｄの面に凹凸部を設けることにより、反射率を低減したものである。

ところで、第２の実施形態におけるタッチパネルの作製方法としては、予め、透明電極１ｃ，１ｄの表面にシリカ（ＳｉＯ２）やアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）の微粒子を高速で吹き付けるショットブラスト（サンドブラスト）法で凹凸部を設け、この透明電極基板１ａ，１ｂのどちらか一方に外周シール９を塗した後に、両基板を重ね合わせて外周シール９を硬化する。そして、次に、偏光板３をタッチパネル１の表示光出射側に貼り付ける。

以上のように作製したタッチパネル１単体での反射率を測定したところ２．３％となり、第１の実施形態のタッチパネル１単体での反射率（３．７％）より低減できることがわかった。

なお、本第２の実施形態２では両面の透明電極１ｃ，１ｄの表面に凹凸部を設けたが、片面だけでも効果があることはいうまでもない。

（第３の実施形態）
図７は、第１の実施形態に示したタッチパネル１の構造において、さらに外部光の反射率を低減する構造として、電極基板１ｂの空気と接する液晶表示器２側の表面に凹凸部を設けた第３の実施形態を示すものである。

電極基板１ｂのガラス基板の屈折率は１．６前後で透明電極１ｄ（ＩＴＯ）の屈折率（２．０）よりは小さいため、透明電極１ｃと空気が接している界面よりは反射率は小さいが、確実に反射は起こる。そこで、本第２の実施形態では電極基板１ｂの空気と接する側の表面に凹凸部を設けることにより、外部光の反射率の低減を図ったものである。

ところで、第３の実施形態におけるタッチパネルの作製方法としては、予め、ガラス基板の表面にシリカ（ＳｉＯ２）やアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）の微粒子を高速で吹き付けるショットブラスト（サンドブラスト）法で凹凸部を設け、この凹凸面と反対の面に透明電極を成膜する。その後、所定のパターンにエッチングして電極基板１ｂを作製する。そして、電極基板１ａ，１ｂのどちらか一方に外周シール９を塗布した後に、両基板を重ね合わせて外周シール９を硬化する。

以上のように作製したタッチパネル１単体での外部光の反射率を測定したところ３．３％となり、第１の実施形態で示した反射率（３．７％）より低減できることがわかった。なお、この第３の実施形態では電極基板１ｂの表面自体に凹凸部を形成したが、例えば凹凸の表面を有するフィルム状のシートを電極基板１ｂの表面に貼り付けても勿論よい。

（第４の実施形態）
図８は第１の実施形態〜第３の実施形態を組合せて構成した第４の実施形態を示すものである。

（第５の実施形態）
図９は、タッチパネル１と液晶表示器２との間に、タッチパネル１および液晶表示器２の各電極基板１ｂ、２ａのガラス基板の屈折率と近い屈折率を有する透明なシリコンオイル（屈折率１．５８）を充填した第５の実施形態を示すものである。この第５の実施形態によれば、タッチパネル１の表示光出射側には第１の実施形態と同様に表面に凹凸部が形成された偏光板３が貼り付けてあるが、液晶表示器２の表示光出射側の偏光板６は省略してある。

このように、本第５の実施形態では第１の実施形態における液晶表示器の偏光板６を省略してあるため、その偏光板６の機能をタッチパネル１の偏光板３で兼ねさせるべく偏光板３の吸収軸を液晶表示器２の偏光板７の偏光軸の吸収軸と直交させてある。

この本第５の実施形態によれば、第１の実施形態に比べてタッチパネル１の電極基板１ｂと空気層との界面、液晶表示器２の偏光板６と空気層との界面で発生しやすい外部光の反射を防止することができる。

ところで、第５の実施形態の表示装置の作製方法について要点のみ説明すると、液晶表示器２とタッチパネル１との間にオイル封止用の外周シール１５を形成し、真空中でシリコンオイル１４を注入する。なお、プロセス的には、シリコンオイル注入工程後は偏光板を貼り付ける電極基板２ｂと電極基板１ａの表面がシリコンオイルで汚染されて粘着力が低下するため、オイル注入工程前にそれらの表面に偏光板７，３を貼り付けておく必要がある。

以上、説明した第５の実施形態による、タッチパネル付き表示装置の外部光の反射率を測定したところ、３．０％となり、第１の実施形態の外部光の反射率（４．６％）より低減できることがわかった。

（第６の実施形態）
図１０は、第５の実施形態におけるシリコンオイル１４に代えてタッチパネル１と液晶表示器２とを、タッチパネル１および液晶表示器２の各電極基板１ｂ、２ａのガラス基板の屈折率と近い屈折率を有する樹脂（屈折率１．６前後）で接着した点が第５の実施形態と異なるのみで、他は第５の実施形態と同じである第６の実施形態を示すものである。

本第６の実施形態の表示装置の作製方法の要点を説明すると、液晶表示器２の電極基板２ａの表面に、屈折率が１．５５のナガセケムテックス株式会社製の２液タイプエポキシ接着剤（ＸＮ１２３３）１６をその中央かまたは端面に塗布し、その後タッチパネル１を重ね合わせて熱硬化するものである。なお、液晶表示器２の偏光板７とタッチパネル１の偏光板３は、接着剤の硬化後に貼り付けた。

本第６の実施形態によれば、熱硬化性のエポキシ接着剤を使用したため、硬化時のガスによる偏光板７，３を貼り付ける電極基板２ｂと電極基板１ａの表面の汚染で粘着力が低下するという問題が生じなかったが、汚染により粘着力が低下する場合は、接着剤の硬化工程前に偏光板７，３を貼り付けておく必要がある。

以上第６の実施形態の、タッチパネル付き表示装置の反射率を測定した結果、３．１％となり第１の実施形態で示した構造の反射率（４．６％）より低減できることがわかった。

（第７の実施形態）
図１１は第５の実施形態の液晶表示器２に代えて有機ＥＬパネルを採用した第７の実施形態を示すものであり、図示のように、透明基板２１の表面に順次、透明電極からなる陽極２２、有機発表示光層２３、金属からなる陰極２４を積層して構成された従来公知の有機ＥＬパネル２０をタッチパネル１の背面側に第５の実施形態と同様にした固定したものである。この第７の実施形態においても、第５の実施形態と同様のメカニズムにて有機ＥＬパネルからの表示光に対して外部光の反射の影響を抑制することが可能である。

（第８の実施形態）
図１２は第６の実施形態の液晶表示器２に代えて有機ＥＬパネルを採用した第８の実施形態を示すものであり、図示のように、透明基板２１の表面に順次、透明電極からなる陽極２２、有機発表示光層２３、金属からなる陰極２４を積層して構成された従来公知の有機ＥＬパネル２０をタッチパネル１の背面側に第６の実施形態と同様にした固定したものである。この第８の実施形態においても、第６の実施形態と同様のメカニズムにて有機ＥＬパネルからの表示光に対して外部光の反射の影響を抑制することが可能である。

（第９の実施形態）
図６〜図８における構成を有したタッチパネル単体における光反射率を測定したところ、図６は反射率は２．３％、図７は３．３％であった。図８は測定しなかったが、図６および図７の測定結果からより低くなることが予想される。従って、これら図６〜図８のタッチパネル単体であっても外部光の反射低減効果があることが理解できる。

（その他の実施形態）
なお、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、例えば各偏光板３、６に表面に光拡散部として凹凸部を形成する構成に加えて反射防止コート（ＡＲコート層）を形成してもよい。

また、第１の実施形態のタッチパネル１において、光拡散部としての凹凸部を有する偏光板３を省略し、それに代えてタッチパネル１の電極基板１ａの表面をショットブラスト等の方法で凹凸部を形成してもよい。

さらに、各実施形態では表示器として液晶表示器を用いたが、例えば無機ＥＬ、有機ＥＬ、ＣＲＴ、ＰＤＰ等のフラットパネルを用いてもよいことはいうまでもない。

さらに、タッチパネルを構成する透明絶縁基板としてガラス基板を用いたが、透明樹脂製でも勿論よい。

また、光拡散部としては反射光を対象とした反射光拡散部の例を説明したが、光拡散部は、この反射光に加えて透過光をも対象としても勿論よい。

第１の実施形態の表示装置を示す断面図である。 第１の実施形態の説明に供する特性図である。 第１の実施形態の説明に供する特性図である。 第１の実施形態の説明に供する特性図である。 第１の実施形態の斜視図である。 第２の実施形態を示す断面図である。 第３の実施形態を示す断面図である。 第４の実施形態を示す断面図である。 第５の実施形態を示す断面図である。 第６の実施形態を示す断面図である。 第７の実施形態を示す断面図である。 第８の実施形態を示す断面図である。

符号の説明

１ タッチパネル
１ａ 電極基板
１ｂ 電極基板
１ｃ 透明電極
１ｄ 透明電極
２ 液晶表示器
２ａ 電極基板
２ｂ 電極基板
３ 偏光板
３ａ 凹凸部
６ 偏光板
６ａ 凹凸部
７ 偏光板
２０ 有機ＥＬ

Claims (5)

1. 表示光を発する表示器と、該表示器の表示光出射側に配置され、
   互いに対向する一対の透明電極付基板を有するタッチパネルとを備えた表示装置において、
   前記表示器は液晶表示器であり、
   前記液晶表示器には液晶表示のための一対の偏光板が備えられており、
   前記偏光板の内、前記液晶表示器からの表示光が出射する側の一方の偏光板の表面に凹凸部により構成された光拡散部を備え、
   前記タッチパネルの前記一対の電極基板の内、
   前記表示器の前記表示光出射側に対向する側の一方の電極基板の
   前記表示器からの表示光が入射する側の表面は空気と直接接しており、
   且つ前記表示器とは反対側の他方の電極基板の表示光出射側表面には凹凸部により構成された光拡散部を備える偏光板が配置されており、
   前記偏光板を含めた前記タッチパネルの分光透過率特性が前記液晶表示器からの表示光出射波長範囲において、分光透過率の平均透過率を１００％とした場合、±１０％以内であって、
   外部光の入射時の反射率は５．０％以下であることを特徴とする自動車用表示装置。
2. 前記タッチパネルの前記一方の電極基板の前記表示器からの表示光が入射する側の表面または前記対向する一対の透明電極の空気と接する表面の少なくとも一つに凹凸部により構成された光拡散部を備えていることを特徴とする請求項１に記載の自動車用表示装置。
3. 前記タッチパネルの前記一方の電極基板の前記表示器からの表示光が入射する側の表面に凹凸部により構成された光拡散部を備えていることを特徴とする請求項１に記載の自動車用表示装置。
4. 前記タッチパネルの前記一方の電極基板の前記表示器からの表示光が入射する側の表面および前記対向する一対の透明電極の空気と接する表面のそれぞれに凹凸部により構成された光拡散部を備えていることを特徴とする請求項１に記載の自動車用表示装置。
5. 前記液晶表示器からの表示光が出射する側の一方の偏光板の吸収軸と前記タッチパネルの他方の電極基板の表示光出射側表面に備える偏光板の吸収軸とが一致していることを特徴とする請求項１〜４に記載の自動車用表示装置。

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