JP2013195599A - 光学フィルム及び表示装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】表示画面の視認性を悪化させることなく、ニュートンリングの発生の防止と、表示部と光学フィルムの貼りつきの防止を図ることができる光学フィルムを提供する。
【解決手段】本発明の光学フィルムは、その表面に、規則的に形成された高さの異なる複数種類の微細突起形状22を備える。この光学フィルム14を、タッチパネル方式の表示装置10が備えるタッチパネルセンサ12の裏面に貼り付けることによって、表示画面の視認性を悪化させることなく、ニュートンリングの発生を防止し、かつ、表示部11と光学フィルム14との貼りつきを防止することができる。
【選択図】図1
【解決手段】本発明の光学フィルムは、その表面に、規則的に形成された高さの異なる複数種類の微細突起形状22を備える。この光学フィルム14を、タッチパネル方式の表示装置10が備えるタッチパネルセンサ12の裏面に貼り付けることによって、表示画面の視認性を悪化させることなく、ニュートンリングの発生を防止し、かつ、表示部11と光学フィルム14との貼りつきを防止することができる。
【選択図】図1
Description
本発明は、光学フィルム及びその光学フィルムを用いた表示装置に関する。
近年の高機能または多機能な携帯電話や、タブレットコンピュータ等には、表示デバイスとして、タッチパネル付き液晶表示装置が使用されている。タッチパネル付き液晶表示装置は、図8に示すように、LCD(Liquid Crystal Display)パネル81上にタッチパネルセンサ82が配置された構造を有する。詳しくは、タッチパネルセンサ82の表面には、表示画面を保護するためのカバーガラス83が配置されており、タッチパネルセンサ82の裏面には、外光の反射による表示画面の視認性の悪化を防ぐための反射防止フィルム84が粘着剤(図示せず)によって貼り付けられている。また、LCDパネル81とタッチパネルセンサ82との間に、スペーサ85によって空隙86が形成されている。このタッチパネル方式の表示装置は、タッチパネルセンサ82がカバーガラス83を介して例えば人の指87で押されると、その押されたタッチパネルセンサ82上での位置を検出する。
ところで、表示装置の軽量化および薄型化のためには、LCDパネル81とタッチパネルセンサ82との間の空隙86を小さくする必要がある。しかし、カバーガラス83が押されたときには、そのカバーガラス83を押す圧力によって、カバーガラス83、タッチパネルセンサ82および反射防止フィルム84にたわみが生じるため、LCDパネル81とタッチパネルセンサ82との間の空隙86を小さくすると、カバーガラス83が押されたときに、図9に示すように空隙86が極めて狭くなり、その結果、ニュートンリングと呼ばれる干渉縞が発生して、表示画面の視認性が悪化するという問題が起こる。また、反射防止フィルム84がLCDパネル81に接触してしまうような大きなたわみが発生すると、その接触の後に、例えば人の指87がカバーガラス83から離れて、反射防止フィルム84が圧力から解放されても、反射防止フィルム84がLCDパネル81に貼りついたままとなり、更に大きな範囲で視認性が悪化するという問題が起こる。
以上の問題を解決する反射防止フィルムとして、図10に示すように、表面に微細な凸形状を備えた防眩性フィルム91が、特許文献1において提案されている。この防眩性フィルム91をタッチパネル方式の表示装置に用いることにより、カバーガラスが押されてタッチパネルセンサにたわみが生じたときでも、防眩性フィルム91の微細な凸形状によってLCDパネルとタッチパネルセンサとの間に一定の空隙が残るので、ニュートンリングの発生を防止できる。また、防眩性フィルム91がLCDパネルに接触してしまうような大きなたわみが発生しても、防眩性フィルム91の微細な凸形状によってLCDパネルと防眩性フィルム91との接触面積を減らすことができるので、LCDパネルと防眩性フィルム91との貼りつきを防止できる。
防眩性フィルム91の微細な凸形状は、不定形のシリカまたは樹脂ビーズからなる微粒子94を混入させた樹脂材料を基材92の表面に塗布して、その樹脂材料からなる防眩層93を形成する際に、防眩層93の表面から微粒子94を析出させることにより形成している。このような方法で防眩性フィルム91の表面に微細な凸形状を形成して、ニュートンリングの発生を防止する場合には、防眩層93に微粒子94を均一に分散させる必要がある。
しかしながら、防眩層93に微粒子94を適度な密度で均一に分散させることは困難であり、防眩層93内における微粒子94の密度には、ばらつきが生ずる。このため、微粒子94の密度が部分的に大きくなって、凸形状の表面で反射する光に起因するギラツキが発生する虞がある。また、その一方で、微粒子94の密度が部分的に小さくなって、ニュートンリングの発生と、防眩性フィルム91とLCDパネルの貼りつきを、防止できない虞がある。
本発明は、前記した従来の問題を解決するもので、表示画面の視認性を悪化させることなく、ニュートンリングの発生の防止と、LCDパネルと反射防止フィルムとの貼りつきの防止を図ることができる光学フィルム及びその光学フィルムを用いた表示装置を提供することを目的とする。
本発明の光学フィルムは、その表面に、規則的に形成された高さの異なる複数種類の微細突起形状を備えることを特徴とする。
また、本発明の光学フィルムは、高さの異なる複数種類の前記微細突起形状のうち、最大の高さの微細突起形状が所定のピッチ間隔で配置されており、その最大の高さの微細突起形状の周囲に、その最大の高さの微細突起形状よりも低い微細突起形状が配置されていることを特徴とする。
また、本発明の光学フィルムは、前記微細突起形状が、先端に平面を有することを特徴とする。
また、本発明の光学フィルムは、前記微細突起形状のピッチ間隔が100μm以上かつ500μm以下であり、前記微細突起形状の高さが1μm以上かつ10μm以下であることを特徴とする。
また、本発明の光学フィルムは、前記微細突起形状の高さ分布が異なる複数の領域を有することを特徴とする。
また、本発明の表示装置は、表示部とタッチパネルセンサとが、それらの間に一定の空隙を保持して貼り合わされた構造を有する表示装置であって、前記タッチパネルセンサの前記表示部に対向する面に、上記した光学フィルムを備え、その光学フィルムの前記表示部に対向する面の所定の位置に前記微細突起形状が形成されていることを特徴とする。
また、本発明の表示装置は、表示画面内に、前記微細突起形状の高さ分布が異なる複数の領域が設けられていることを特徴とする。
本発明によれば、光学フィルムの表面に、高さの異なる複数種類の微細突起形状が規則的に形成されているので、その光学フィルムをタッチパネルセンサの裏面に貼り付けることによって、表示画面の視認性を悪化させることなく、ニュートンリングの発生の防止と、表示部と光学フィルムとの貼りつきの防止を図ることができる。
以下、本発明の実施の形態について、タッチパネル付き液晶表示装置を例に、図面を参照しながら説明する。但し、同じ構成要素には同じ符号を付して、重複する説明を省略する。なお、図示された各構成要素の厚み、長さ、個数等は図面作成の都合上から、実際とは異なる。また、以下で説明する各構成要素の材質や形状、寸法等は一例であって特に限定されるものではなく、本発明の効果から実質的に逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
図1は本実施の形態におけるタッチパネル付き液晶表示装置の概略構成を示す断面図である。図1に示すように、タッチパネル付き液晶表示装置10(以下、「表示装置10」と云う。)は、液晶表示装置の表示部であるLCD(Liquid Crystal Display)パネル11と、入力検出機能を有するタッチパネルセンサ12とが、それらの間に一定の空隙16を保持して貼り合わされた構造を有する。
LCDパネル11上に配置されたタッチパネルセンサ12には、ガラス基板からなるカバーガラス13と、光学フィルムの一例である微細突起形状付き反射防止フィルム14(以下、「反射防止フィルム14」と云う。)とが、光学的にタッチパネルセンサ12と接続するように、貼り付けられている。詳しくは、タッチパネルセンサ12の表面に、表示画面を保護するためのカバーガラス13が貼り付けられており、タッチパネルセンサ12の裏面に、外光の反射による表示画面の視認性の悪化を防ぐための反射防止フィルム14が貼り付けられている。この貼り合わされた3つの部品が、表示部の一例であるLCDパネル11に、スペーサ15を介して固定されている。したがって、LCDパネル11とタッチパネルセンサ12との間に、スペーサ15によって一定の空隙16が保たれている。
この表示装置10に対して、操作者が、入力操作をするために、その人の指17で、カバーガラス13を介してタッチパネルセンサ12を押すと、その押されたタッチパネルセンサ12上での位置が検出される。このとき、カバーガラス13、タッチパネルセンサ12および反射防止フィルム14にたわみが生じて、空隙16が狭くなる。つまり、反射防止フィルム14とLCDパネル11との間の距離が減少する。
続いて、反射防止フィルム14について説明する。図2は本実施の形態における反射防止フィルム14の概略構成を示す部分拡大断面図である。図2に示すように、反射防止フィルム14は、基材21上に規則的に形成された微細突起22を備える。このような反射防止フィルム14は、例えば、インプリント法によって、PET(ポリエチレン・テレフタレート)などの樹脂から成る基材21上に、紫外線硬化樹脂などの樹脂を所定の形状に形成することで実現できる。
微細突起22は、図3に示すように、円錐の先端部を、その円錐の底面と水平方向に切断した形状としてもよい。つまり、微細突起22は、先端に平坦面31を有してもよい。例えば、インプリント法によって、その表面に微細突起形状を有する反射防止フィルム14を製造する場合、型(モールド)を用いて微細突起形状を形成することになるので、微細突起22の側面を円錐の一部にすることで、離型性を向上させることができる。
反射防止フィルム14の表面(基材21の表面)に規則的に配置される微細突起22のそれぞれの側面の底面からの仰角(円錐の仰角)θは一定値であってもよい。但し、それらの高さhについては、反射防止フィルム14の面内において複数種類を存在させる。この実施の形態では、厚みが100μmのPET基材21上に、円錐の仰角θが60°で、先端に直径φが0.5μmの平坦面31を有する複数の微細突起22を、それらの高さhを1〜5μmの範囲で変化させて、規則的に配置する場合を例に説明する。
ここで、微細突起22の先端を平坦面31にする理由について説明する。例えば人の指17でカバーガラス13が押されることによってタッチパネルセンサ12にたわみが生じたときに、そのたわみが生じた範囲に形成されている微細突起がLCDパネル11に接触する場合、その微細突起は先端で圧力を受けることになる。このため、先端が尖った円錐形状の微細突起の場合、微細突起の先端が徐々に丸くなる可能性がある。あるいは、微細突起の先端部が折損する可能性がある。これに対して、図3に示す微細突起22のように、その先端を予め平坦面31にしておけば、微細突起22の先端部の形状変化や折損を防ぐことができ、その結果、反射防止フィルム14は、安定した性能を発揮することができるようになる。
続いて、表示画面内における微細突起22の配置方法について説明する。図4は本実施の形態における微細突起22の配置方法の一例を示す配置図である。また、図5は本実施の形態における微細突起22の配置方法の一例を示す部分拡大断面図である。
図4に示す配置例では、微細突起22は、表示装置10の表示画面内において、水平方向および垂直方向に一定のピッチ間隔pで、格子状に配置されている。また、微細突起22として、高さhが異なる大突起形状22a、中突起形状22b、小突起形状22cの3種類の微細突起形状が形成されている。図4は、大突起形状22aを○で、中突起形状22bを△で、小突起形状22cを×で示している。なお、各突起形状22a、22b、22cの高さhは、小突起形状22c、中突起形状22b、大突起形状22aの順に大きくなる。
図4および図5に示す微細突起22の配置例では、大突起形状22aを中心として、その大突起形状22aの周囲を中突起形状43が囲み、更にその中突起形状43の周囲を小突起形状44が囲むように、大突起形状22a、中突起形状22b、小突起形状22cが形成されている。
図4および図5に示すように大突起形状22a、中突起形状22b、小突起形状22cを規則的に配置することにより、表示画面の視認性を悪化させることなく、ニュートンリングの発生を防止し、かつ、LCDパネル11と反射防止フィルム14との密着を防止することができる。以下、この理由について説明する。
カバーガラス13が、例えば人の指17によって押されて、タッチパネルセンサ12にたわみが生じたときに、ニュートンリングが発生しないようにするには、隣接する微細突起22間におけるLCDパネル11と反射防止フィルム14との間の距離(空隙16)が、カバーガラス13が押されたときに1μm以上となるように、微細突起22を配置する必要がある。微細突起22が全て同一形状の場合には、微細突起22のピッチ間隔pを一定値以下に狭くする必要がある。
一例として、大きさが10インチのタッチパネル付き液晶表示装置において、空隙16が0.5mmの場合について説明する。この場合、例えば高さhが5μmの微細突起22を、一定のピッチ間隔pで配置して、ニュートンリングが発生しないようにするには、反射防止フィルム14が最もたわむ、隣接する微細突起22間の中央部において、その反射防止フィルム14のたわみ量が4μm以下となる必要があり、そのためには、微細突起22のピッチ間隔pを150μm以下に設定する必要がある。
ところで、微細突起22は外光からの光を屈折させるため、微細突起22の高さhが高くなり、体積が大きくなるほど、また表示画面内における微細突起22の総数が多くなるほど、表示画面の視認性が悪化する。前記したように、高さhが5μmの微細突起22を、150μmのピッチ間隔pで配置した場合には、微細突起22の存在が目視で確認でき、問題があった。
一方、タッチパネルセンサ12上に配置されているカバーガラス13の1点が例えば人の指17によって押されたときのタッチパネルセンサ12のたわみ量は、押された箇所からの距離に対して、線形ではなく非線形に変化する。このため、ニュートンリングの発生を防止するのに、微細突起22の高さhは表示画面内で均一である必要はなく、その非線形なたわみの形態に合わせて微細突起22の高さhを最適化して、表示画面の視認性が悪化しないようにすることができる。
例えば、3種類の高さhの微細突起22として、高さhが5μmの大突起形状22aと、高さhが3μmの中突起形状22bと、高さhが1μmの小突起形状22cを、100μmのピッチ間隔pで、図4および図5に示すように配置すれば、ニュートンリングの発生を防止することができる。その上、表示画面の視認性を最も悪化させる高さ5μmの大突起形状22aのピッチ間隔が300μmと大きくなるため、表示画面の視認性の悪化を抑制することができる。また、ピッチ間隔が大突起形状22aよりも狭くなる中突起形状22bおよび小突起形状22cは、その高さhが小さいため、表示画面の視認性にはほとんど影響を与えない。このように、微細突起22の高さhを3段階に変化させることで、高さhが最大となる微細突起22のピッチ間隔を広げることが可能となり、表示画面の視認性の向上を実現することができる。
続いて、微細突起22の配置方法の他例について説明する。前記した微細突起22の配置例では、表示画面の全面に、3種類の高さhの微細突起22が一定のピッチ間隔pで規則的に配置された。しかし、微細突起22の配置は、このような配置に限定されるものではない。例えば、図6に示すように、表示画面内に、微細突起形状の高さが比較的高い領域61と、微細突起形状の高さが比較的低い領域62が設定されてもよい。また、微細突起22として、高さhが異なる大突起形状22a、中突起形状22b、小突起形状22cの3種類の微細突起形状を、大突起形状22aを中心として、その大突起形状22aの周囲を中突起形状22bが囲み、更にその中突起形状22bの周囲を小突起形状22cが囲むように形成する場合でも、図4に示すように一定のピッチ間隔pで配置するのではなく、図7に示すように、大突起形状22aと中突起形状22bとの間のピッチ間隔p1と中突起形状22bと小突起形状22cとの間のピッチ間隔p2を異ならせて、大突起形状22a、中突起形状22b、小突起形状22cを配置してもよい。なお、図7は、大突起形状22aを○で、中突起形状22bを△で、小突起形状22cを×で示している。また、各突起形状22a、22b、22cの高さhは、小突起形状22c、中突起形状22b、大突起形状22aの順に大きくなる。
タッチパネルセンサ12上に配置されているカバーガラス13の1点が例えば人の指17によって押されたときのタッチパネルセンサ12のたわみ量は、スペーサ15で固定されている表示装置10の外周部が押される場合と、表示装置10の中央部が押される場合とでは異なる。つまり、表示画面内の外周部では、たわみ量が小さくなる。したがって、図6に示すように、外周部の領域62に、比較的高さhが低い微細突起22を形成しても、表示画面の視認性を悪化させることなく、ニュートンリングの発生を防止し、かつ、LCDパネル11と反射防止フィルム14との密着を防止することができる。
また、前記したように、タッチパネルセンサ12上に配置されているカバーガラス13の1点が例えば人の指17によって押されたときのタッチパネルセンサ12のたわみ量は、押された点からの距離に対して、線形ではなく非線形に変化する。つまり、隣接する微細突起22間のたわみ量は、非線形に変化する。よって、その非線形なたわみの形態に合わせて、微細突起22の高さhに加えて、微細突起22のピッチ間隔も最適化して、表示画面の視認性が悪化しないようにすることができる。例えば、図7に示すように、中突起形状22bと小突起形状22cとの間のピッチ間隔p2を、大突起形状22aと中突起形状22bとの間のピッチ間隔p1より大きくしても、表示画面の視認性を悪化させることなく、ニュートンリングの発生を防止し、かつ、LCDパネル11と反射防止フィルム14との密着を防止することができる。
具体的には、例えば大きさが10インチのタッチパネル付き液晶表示装置を、大突起形状22aと中突起形状22bとの間のピッチ間隔p1を150μmとし、中突起形状22bと小突起形状22cとの間のピッチ間隔p2を300μmとし、表示画面の外周端からの距離が30mm以内の外周部の領域62における大突起形状22a、中突起形状22b、小突起形状22cの高さhをそれぞれ3μm、1.5μm、0.5μmとし、その外周部よりも内側の表示画面の中心部の領域61における大突起形状22a、中突起形状22b、小突起形状22cの高さhをそれぞれ5μm、3μm、1μmとし、空隙16を0.5mmとして製作したところ、表示画面の全面にわたってニュートンリングの発生を防止できた。さらに、微細突起22の高さhを減少させた領域62が設定され、また微細突起22の総数が減少したことにより、図4及び図5を用いて説明した微細突起22の配置方法と比較して、更に視認性の向上した表示装置10を得ることができた。
以上のように、この実施の形態によれば、LCDパネル11とタッチパネル12とを、それらの間にスペーサ15によって一定の空隙16を保って貼り合せた構造を有する表示装置10において、表示画面の視認性の低下を最小限に抑えるようにその高さおよび配置が設計された所定の形状の複数個の微細突起22を有する反射防止フィルム14を、タッチパネルセンサ12の裏面に貼り付けることにより、タッチパネルセンサ12にたわみが生じた場合でも、LCDパネル11と反射防止フィルム14との間の距離を、微小突起22によって一定値以上に保つことが可能となり、ニュートンリングの発生を防止することができる。また、微細突起22によって、LCDパネル11と反射防止フィルム14との接触面積を低減することができるため、LCDパネル11と反射防止フィルム14との貼りつきを防止することも可能となる。
さらに、この実施の形態によれば、反射防止フィルム14の表面に、高さの異なる複数種類の微細突起22のうち、最も高い微細突起22を所定のピッチ間隔で配置し、その周辺に、それよりも低い微細突起22を配置することにより、最も高い微細突起22のピッチ間隔を大きくすることができ、その結果、表示画面の視認性を向上させることができる。なお、この実施の形態では、微細突起22の高さhを3段階に変化させる場合について説明したが、微細突起22の高さhの変化は、2段階以上であればよい。
また、この実施の形態によれば、微細突起22の高さ分布を表示画面内で変化させることで、表示画面内での微細突起形状の高さを必要最小限にすることが可能となり、視認性をより向上させた表示装置10を実現することができる。なお、この実施の形態では、表示画面を中央領域61と外周領域62の2つの領域に分ける場合について説明したが、表示画面内に、微細突起22の高さ分布が異なる領域を3つ以上設定することもできる。
なお、表示画面の視認性の悪化を防止しながら、ニュートンリングの発生を防止し、かつ、LCDパネル11と反射防止フィルム14との密着を防止するためには、例えば人の指17によってタッチパネルセンサ12が押される圧力と、タッチパネルセンサ12のたわみ量との関係から、反射防止フィルム14の表面に形成する微細突起22のピッチ間隔は100μm以上かつ500μm以下が好適であり、微細突起22の高さhは、1μm以上かつ10μm以下が好適である。
また、以上の説明では、本発明にかかる光学フィルム及び表示装置の一例である反射防止シート及びタッチパネル付き液晶表示装置について説明したが、本発明にかかる光学フィルム及び表示装置はこれらに限定されるものではない。
本発明にかかる光学フィルム及び表示装置は、表示画面の視認性を悪化させることなく、ニュートンリングの発生を防止し、かつ、表示部と光学フィルムとの貼りつきを防止することができ、高機能または多機能な携帯電話や、タブレットコンピュータ等に用いられるタッチパネル方式の表示装置に有用である。
10 タッチパネル付き液晶表示装置
11 LCDパネル
12 タッチパネルセンサ
13 カバーガラス
14 微細突起形状付き反射防止フィルム
15 スペーサ
16 空隙
17 指
21 基材
22 微細突起
22a 大突起形状
22b 中突起形状
22c 小突起形状
31 平坦面
61 微細突起形状の高さの高い領域
62 微細突起形状の高さの低い領域
81 LCDパネル
82 タッチパネルセンサ
83 カバーガラス
84 反射防止フィルム
85 スペーサ
86 空隙
87 指
91 防眩性フィルム
92 基材
93 防眩層
94 微粒子
11 LCDパネル
12 タッチパネルセンサ
13 カバーガラス
14 微細突起形状付き反射防止フィルム
15 スペーサ
16 空隙
17 指
21 基材
22 微細突起
22a 大突起形状
22b 中突起形状
22c 小突起形状
31 平坦面
61 微細突起形状の高さの高い領域
62 微細突起形状の高さの低い領域
81 LCDパネル
82 タッチパネルセンサ
83 カバーガラス
84 反射防止フィルム
85 スペーサ
86 空隙
87 指
91 防眩性フィルム
92 基材
93 防眩層
94 微粒子
Claims (7)
- 規則的に形成された高さの異なる複数種類の微細突起形状を、その表面に備えることを特徴とする光学フィルム。
- 高さの異なる複数種類の前記微細突起形状のうち、最大の高さの微細突起形状が所定のピッチ間隔で配置されており、その最大の高さの微細突起形状の周囲に、その最大の高さの微細突起形状よりも低い微細突起形状が配置されていることを特徴とする請求項1記載の光学フィルム。
- 前記微細突起形状は、先端に平面を有することを特徴とする請求項1もしくは2に記載の光学フィルム。
- 前記微細突起形状のピッチ間隔が100μm以上かつ500μm以下であり、前記微細突起形状の高さが1μm以上かつ10μm以下であることを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の光学フィルム。
- 前記微細突起形状の高さ分布が異なる複数の領域を有することを特徴とする請求項1ないし4のいずれかに記載の光学フィルム。
- 表示部とタッチパネルセンサとが、それらの間に一定の空隙を保持して貼り合わされた構造を有する表示装置であって、
前記タッチパネルセンサの前記表示部に対向する面に、請求項1ないし4のいずれかに記載された光学フィルムを備え、
前記光学フィルムの前記表示部に対向する面の所定の位置に前記微細突起形状が形成されている
ことを特徴とする表示装置。 - 表示画面内に、前記微細突起形状の高さ分布が異なる複数の領域が設けられていることを特徴とする請求項6記載の表示装置。
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-
2012
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