JP6192465B2 - タッチパネル及び表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、タッチパネル及び表示装置に関する。

特許文献１および２には、偏光サングラス等を介して視認される表示装置が記載されている。特許文献１の表示装置は、液晶パネルと、液晶パネルの前面に設けられたフロント側偏光板と、偏光板の前面に配置された位相差板とを備えている。位相差板の光学軸は、フロント側偏光板の吸収軸に対して略３５°〜５５°の角度をなすように配置されている。位相差板のリタデーションは、略４０００ｎｍ以上の範囲に設定されている。フロント側偏光板から出射された直線偏光が、位相差板を透過することによって、楕円偏光に変わる。これにより、前記表示装置が偏光サングラス等を介して視認されるときに、どの方向から視認されても、表示面が偏った着色が生じないようにしている。

特許文献２の表示装置は、液晶パネルと、高分子フィルムと、液晶パネルと高分子フィルムとの間に配置された偏光板とを備えている。液晶パネルは、バックライト光源である白色発光ダイオードを有している。高分子フィルムは、３０００ｎｍ〜３００００ｎｍのリタデーションを有している。高分子フィルムは、当該高分子フィルムの遅相軸と偏光板の吸収軸とがなす角度が略４５°となるように配置されている。白色発光ダイオードの発光スペクトルと、高分子フィルムを透過する透過光のスペクトルの包絡線形状とが相似形となる。これにより、前記表示装置が偏光サングラス等を介して視認されるときの視認性の向上を図っている。

特開平０６−２５８６３４号公報 特開２０１２−２３０３９０号公報

ところで、表示装置のカバーパネル等に樹脂パネルが用いられることがある。樹脂パネルは、複屈折に関して何ら制御せずに、樹脂成形されると、成形時の材料特性、成形時の樹脂流動および成形時の残留応力等が原因で、部分的に分子配向による複屈折および／又は光弾性による複屈折が生じる。また、樹脂パネルは、樹脂を押出加工したり延伸加工したりしても、複屈折が生じる。この樹脂パネルは位相差が制御されてないこととなる。上記特許文献１および２の表示装置は、位相差が制御されていない樹脂パネルを備えていないので、当該樹脂パネルを備えた表示装置が偏光サングラス等を介して視認されるときの当該表示装置の表示の視認性を向上させることについて何ら考慮されてない。

本発明は、上記事情に鑑みて創案されたものであって、その目的とするところは、位相差が制御されていない樹脂部を備えていても、表示部の視認性を向上させることが可能なタッチパネル及び表示装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のタッチパネルは、直線偏光を出射可能な表示部の出射方向側に配置可能な光学部材と、検出対象の接近を検出可能なセンサ部を含む光学的に等方性を有する部材とを備えている。この光学部材は、位相差が制御されていない透光性を有する樹脂部と、前記表示部と前記樹脂部との間に配置可能な位相差板とを備えている。前記位相差板が、前記樹脂部のリタデーションの３〜５倍のリタデーションを有している。光学的に等方性を有する部材のみが、光学部材の樹脂部と位相差板との間または位相差板と表示部との間にされている。

このような態様のタッチパネルの光学部材は、表示部の出射方向側に配置される。この光学部材の位相差板のリタデーションが樹脂部のリタデーションの３倍〜５倍であるので、偏光サングラスや電子機器のパネル等の偏光板および光学部材を介して表示部が視認されると、表示部の表示に虹ムラが発生したりブラックアウトが発生したりする可能性を抑制できる。よって、表示部の表示の視認性を向上させることが可能になる。

上記タッチパネルは、前記位相差板が、前記樹脂部のリタデーションの３〜５倍のリタデーションを有する代りに、前記位相差板の前記リタデーションが３０００ｎｍ以上とすることが可能である。

前記位相差板は、当該位相差板の光学軸が前記表示部から出射される直線偏光の偏光軸に対して略４５°の角度をなすように配置された構成とすることが可能である。

本発明の表示装置は、直線偏光を出射可能な表示部と、上述した何れかの態様のタッチパネルとを備えている。

本発明の実施例１に係る表示装置の各構成要素と、偏光板との位置関係を示す説明図である。 実験例１の表示装置の各構成要素と、偏光板との位置関係を示す説明図である。 実験例２の表示装置の各構成要素と、偏光板との位置関係を示す説明図である。 実験例３の表示装置の各構成要素と、偏光板との位置関係を示す説明図である。 実験例４の表示装置の各構成要素と、偏光板との位置関係を示す説明図である。

以下、本発明の実施例１に係る表示装置Ｌについて図１を参照しつつ説明する。図１に示す表示装置Ｌは、表示部１００と、タッチパネルＴとを備えている。以下、表示装置Ｌの各構成要素について詳しく説明する。

表示部１００は、図１に示すように、直線偏光を出射可能である。例えば、表示部１００は、液晶パネルや有機ＥＬ等である。液晶パネルは、単純マトリクス駆動方式（例えば、ＴＦＴ方式等）又はアクティブ・マトリクス駆動方式の何れでも良い。

タッチパネルＴは、光学部材２００と、センサ部３００とを備えている。光学部材２００は、表示部１００の直線偏光の出射方向（図示矢印方向）側に間隔をあけて配置されている。光学部材２００は、樹脂部２１０と、位相差板２２０とを有している。樹脂部２１０は、位相差が制御されてない樹脂である。例えば、位相差が制御されていない成形樹脂、樹脂（例えば、ＰＣ樹脂やＰＭＭＡ樹脂等）の押出板又は樹脂製の延伸フィルム（例えば、ＰＥＴやＰＣ等）である。樹脂部２１０は、複屈折に関して制御せずに、樹脂成形されることによって、成形時の材料特性、成形時の樹脂流動および成形時の残留応力等が原因で、部分的に分子配向による複屈折および／又は光弾性による複屈折が生じたり、樹脂の押出加工によって複屈折が生じたり、樹脂の延伸加工によって複屈折が生じたりしている。このように樹脂部２１０は、意図しない複屈折が生じ、位相差が制御されていない状態に至っている。

位相差板２２０は、樹脂部２１０と表示部１００との間に位置するように樹脂部２１０の出射方向の後面に固着されている。位相差板２２０は、樹脂部２１０のリタデーションの３〜５倍のリタデーションを有している。位相差板２２０のリタデーションは、３０００ｎｍ以上とする。位相差板２２０のリタデーションは、５０００ｎｍ以上であることがより好ましく、１００００ｎｍ以上であることがさらに好ましい。なぜなら、位相差板２２０のリタデーションが大きいほど、位相差板２２０を透過した透過光に、可視光の全波長域において、円偏光、楕円偏光、直線偏光となる波長がより多く存在することになるからである。この透過光が樹脂部２１０を透過し、偏光状態に変化が生じたとしても、当該透過光は様々な偏光状態の光を可視光の全波長域において多数含むこととなる。位相差板２２０は、位相差板２２０の光学軸（遅相軸）が表示部１００から出射される直線偏光の偏光軸に対して略４５°の角度をなすように配置されている。

センサ部３００は、表示装置Ｌに接近する検出対象（指やタッチペン）を検出可能なタッチパネルＴのセンサ部である。センサ部３００は光学的に等方性を有する。センサ部３００は、表示部１００と位相差板２２０との間に配置されている。

本願発明者は、上記表示装置Ｌを創案するに当たり、次の実験を行った。この実験では、偏光板Ｐを介して実験例１〜４の表示装置が視認された場合、当該表示装置の表示に虹ムラおよびブラックアウトが生じるか否かをチェックした。なお、偏光板Ｐは、偏光サングラスや電子機器（タッチパネル、カーナビ、表示機器（自動車のインジケータ）等）のパネル等である。

図２Ａに示す実験例１の表示装置は、表示部１００と、表示部１００の出射方向側に対向配置された樹脂部２１０とを備えている。図２Ｂに示す実験例２の表示装置は、表示部１００と、表示部１００の出射方向側に間隔をあけて配置された樹脂部２１０と、樹脂部２１０の出射方向の前面上に設けられた１／４波長板１０とを備えている。図２Ｃに示す実験例３の表示装置は、表示部１００と、表示部１００の出射方向側に間隔をあけて配置された樹脂部２１０と、樹脂部２１０の出射方向の後面上に設けられた１／４波長板１０とを備えている。実験例２および３の１／４波長板１０の外形は、表示部１００の外形よりも小さい。１／４波長板１０のリタデーションは、１４０ｎｍである。図２Ｄに示す実験例４の表示装置は、表示部１００と、表示部１００の出射方向側に間隔をあけて配置された樹脂部２１０と、樹脂部２１０の出射方向の後面上に設けられた位相差板２２０’とを備えている。位相差板２２０’は、当該位相差板２２０’の外形が表示部１００の外形よりも小さい点で位相差板２２０と相違する以外、位相差板２２０と同じものである。

実験例１の表示装置では、表示部１００から出射された直線偏光が、直接、位相差が制御されていない樹脂部２１０に入射する。樹脂部２１０を透過する際に光の偏光状態が変わる。このため、表示部１００の直線偏光の偏光方向と偏光板Ｐの偏光方向が略平行である場合、表示部１００の直線偏光の偏光方向と偏光板Ｐの偏光方向が略直角である場合および表示部１００の直線偏光の偏光方向と偏光板Ｐの偏光方向との角度が前記略平行と前記略直角の間の中間角度である場合において、表示部１００の表示に虹ムラおよび部分的なブラックアウトが発生した。

実験例２の表示装置では、表示部１００から出射された直線偏光が、直接、位相差が制御されていない樹脂部２１０に入射する。樹脂部２１０を透過する際に光の偏光状態が変わる。樹脂部２１０と１／４波長板１０との重畳部分では、偏光状態が変化した光が１／４波長板１０を透過する。しかし、表示部１００の直線偏光の偏光方向と偏光板Ｐの偏光方向が略平行である場合、表示部１００の直線偏光の偏光方向と偏光板Ｐの偏光方向が略直角である場合および表示部１００の直線偏光の偏光方向と偏光板Ｐの偏光方向との角度が前記略平行と前記略直角の間の中間角度である場合において、当該重畳部分の表示部１００の表示に虹ムラおよび部分的なブラックアウトが発生した。

実験例３の表示装置では、表示部１００から出射された直線偏光は、樹脂部２１０と１／４波長板１０との重畳部分で、１／４波長板１０を透過した後、位相差が制御されていない樹脂部２１０を透過する。前記直線偏光は１／４波長板１０を透過することによって円偏光となるが、樹脂部２１０を透過する際に当該光の偏光状態が変わる。このため、表示部１００の直線偏光の偏光方向と偏光板Ｐの偏光方向が略平行である場合、表示部１００の直線偏光の偏光方向と偏光板Ｐの偏光方向が略直角である場合および表示部１００の直線偏光の偏光方向と偏光板Ｐの偏光方向との角度が前記略平行と前記略直角の間の中間角度である場合において、当該重畳部分の表示部１００の表示に虹ムラおよび部分的なブラックアウトが発生した。

実験例４の表示装置では、表示部１００から出射された直線偏光は、樹脂部２１０と位相差板２２０’との重畳部分で、位相差板２２０’を透過した後、位相差が制御されていない樹脂部２１０を透過する。前記直線偏光は位相差板２２０’を透過することによって、可視光の全波長域において、円偏光、楕円偏光、直線偏光となる波長がより多く存在する透過光となる。この透過光は、樹脂部２１０を透過して偏光状態に変化が生じても、様々な偏光状態の光を可視光の全波長域において多数含んでいる。このため、表示部１００の直線偏光の偏光方向と偏光板Ｐの偏光方向が略平行である場合、表示部１００の直線偏光の偏光方向と偏光板Ｐの偏光方向が略直角である場合および表示部１００の直線偏光の偏光方向と偏光板Ｐの偏光方向との角度が前記略平行と前記略直角の間の中間角度である場合において、当該重畳部分の表示部１００の表示に虹ムラおよびブラックアウトが発生しなかった。

以上の実験からも明らかであるように表示装置Ｌは、位相差が制御されていない樹脂部２１０を備えていても、偏光板Ｐを介して視認されたときに、表示部１００の表示に虹ムラの発生およびブラックアウトが発生することが抑制され、当該表示装置Ｌの表示の視認性を向上させることができる。表示部１００から出射された直線偏光は、位相差板２２０を透過することにより、可視光の全波長域において、円偏光、楕円偏光、直線偏光となる波長を多数含む透過光となる。この透過光は、位相差が制御されていない樹脂部２１０を透過しても、様々な偏光状態の光（円偏光、楕円偏光、直線偏光となる波長）を多数含んでいる。このため、表示装置Ｌが偏光板Ｐを介して視認されたとしても、表示部１００の光源色に近い色調で視認されることなり、当該表示部１００の表示に虹ムラやブラックアウトが発生するのを抑制することができる。位相差板２２０のリタデーションが大きい方が、より多くの波長の光が偏光板Ｐを透過することになる為、より表示部１００の光源色に近い色調を視認できることとなる。特に、表示部１００の直線偏光の偏光方向と偏光板Ｐの偏光方向が略平行である場合、表示部１００の直線偏光の偏光方向と偏光板Ｐの偏光方向が略直角である場合および表示部１００の直線偏光の偏光方向と偏光板Ｐの偏光方向との角度が前記略平行と前記略直角の間の中間角度である場合において、表示部１００の表示に虹ムラの発生およびブラックアウトが発生するのを抑制できることが分かった。位相差板２２０のリタデーションは３０００ｎｍ以上であるので、位相差板２２０の面内に位相差のばらつきが生じても、人間の目には色付きが感じられないようにすることができ、且つ位相差板２２０を通過した光が表示部１００から出射された直線偏光と同様の色に見える。

なお、上述した表示装置Ｌ、タッチパネルＴおよび光学部材２００は、上記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載範囲において任意に設計変更することが可能である。以下、詳しく述べる。

本発明の光学部材は、直線偏光を出射可能な表示部の出射方向側に配置可能な光学部材であり、当該光学部材が、位相差が制御されていない透光性を有する樹脂部と、前記表示部と前記樹脂部との間に配置可能であり且つ前記樹脂部のリタデーションの３倍〜５倍のリタデーションを有する位相差板とを備えている限り任意に設計変更することが可能である。上述した樹脂部と上述した位相差板とは、両者間に間隙を有して配置されていても良い。また、上述した位相差板は、表示部の出射方向側に位置するように、センサ部又は表示部に固着されていても良い。

本発明のセンサ部は省略可能である。すなわち、本発明の表示装置は、直線偏光を出射可能な表示部と、前記表示部の出射方向側に配置可能な上記実施例又は上述した設計変形例の光学部材とを備えている限り任意に設計変更することが可能である。上述した表示部と、上述した光学部材との間には、光学的に等方性を有する部材（例えば、タッチパネルのセンサ部、ＯＣＡ、ＴＡＣフィルム、ＣＯＰフィルム等）である限りどのようなものを配置しても良い。より具体的には、光学的に等方性を有する部材は、光学部材の樹脂部と位相差板との間または位相差板と表示部との間に配置することが可能である。なお、本発明の表示部は、表示部本体と、この表示部本体の光の出射方向側に配置され且つ当該光を直線偏光とするための偏光板とを有するものを含む。すなわち、本発明の表示部は、表示部本体自体が直線偏光を出射するものに限定されない。

本発明では、タッチパネルと表示部とを別体とすることが可能である。

なお、上記実施例における表示装置Ｌ、タッチパネルＴおよび光学部材２００の各構成要素を構成する素材、形状、寸法、数及び配置等はその一例を説明したものであって、同様の機能を実現し得る限り任意に設計変更することが可能である。上述した実施例及び設計変更例は、互いに矛盾しない限り、相互に組み合わせることが可能である。

Ｌ・・・・・・表示装置
１００・・・表示部
Ｔ・・・・・タッチパネル
２００・・光学部材
２１０・樹脂部
２２０・位相差板
３００・・センサ部

Claims (6)

1. 直線偏光を出射可能な表示部の出射方向側に配置可能な光学部材と、
   検出対象の接近を検出可能なセンサ部を含む光学的に等方性を有する部材とを備えており、
   前記光学部材は、位相差が制御されていない透光性を有する樹脂部と、
   前記表示部と前記樹脂部との間に配置可能な位相差板とを備えており、
   前記位相差板が、前記樹脂部のリタデーションの３〜５倍のリタデーションを有しており、
   前記光学的に等方性を有する部材のみが、前記光学部材の前記位相差板と前記表示部との間に配置されているタッチパネル。
2. 直線偏光を出射可能な表示部の出射方向側に配置可能な光学部材と、
   検出対象の接近を検出可能なセンサ部を含む光学的に等方性を有する部材とを備えており、
   前記光学部材は、位相差が制御されていない透光性を有する樹脂部と、
   前記表示部と前記樹脂部との間に配置可能な位相差板とを備えており、
   前記位相差板が、前記樹脂部のリタデーションの３〜５倍のリタデーションを有しており、
   前記光学的に等方性を有する部材のみが、前記光学部材の前記樹脂部と前記位相差板との間に配置されているタッチパネル。
3. 直線偏光を出射可能な表示部の出射方向側に配置可能な光学部材と、
   検出対象の接近を検出可能なセンサ部を含む光学的に等方性を有する部材とを備えており、
   前記光学部材は、位相差が制御されていない透光性を有する樹脂部と、
   前記表示部と前記樹脂部との間に配置可能な位相差板とを備えており、
   前記位相差板のリタデーションが３０００ｎｍ以上であり、
   前記光学的に等方性を有する部材のみが、前記光学部材の前記位相差板と前記表示部との間に配置されているタッチパネル。
4. 直線偏光を出射可能な表示部の出射方向側に配置可能な光学部材と、
   検出対象の接近を検出可能なセンサ部を含む光学的に等方性を有する部材とを備えており、
   前記光学部材は、位相差が制御されていない透光性を有する樹脂部と、
   前記表示部と前記樹脂部との間に配置可能な位相差板とを備えており、
   前記位相差板のリタデーションが３０００ｎｍ以上であり、
   前記光学的に等方性を有する部材のみが、前記光学部材の前記樹脂部と前記位相差板との間に配置されているタッチパネル。
5. 請求項１〜４の何れかに記載のタッチパネルにおいて、
   前記位相差板は、当該位相差板の光学軸が前記表示部から出射される直線偏光の偏光軸に対して略４５°の角度をなすように配置されているタッチパネル。
6. 請求項１〜５の何れかに記載のタッチパネルと、
   直線偏光を出射可能な表示部とを備えている表示装置。

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