WO2015033521A1 - タッチパネル - Google Patents

Abstract

　バックライトに発光ダイオードが用いられ、液晶パネルの表示画面上に配されるタッチパネルであって、タッチパネルは、所定の入力操作を検出する本体部と、本体部上に形成される光学補償シートとを備える。光学補償シートは、リタデーション値が１８００ｎｍ以上３０００ｎｍ未満であり、光学補償シートの遅相軸と液晶パネルから出射される直線偏光とのなす角が略４５度である。この構成により、液晶表示画面の視認が良好なタッチパネルを実現できる。

Description

タッチパネル

　本発明は、携帯情報機器、カーナビゲーション、カメラ等の液晶パネルの表示画面上に用いられるタッチパネルに関する。

　近年、各種電子機器の液晶パネルの表示画面の上面にタッチパネルを配し、使用者の指などで所定の画面操作がなされる電子機器が広く使用されている。

　なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。

特開２００６－７９１４９号公報

　本発明の一態様は、タッチパネルとして、バックライトに発光ダイオードが用いられ、液晶パネルの表示画面上に配されるタッチパネルであって、タッチパネルは、所定の入力操作を検出する本体部と、本体部上に形成される光学補償シートとを備える。光学補償シートは、リタデーション値が１８００ｎｍ以上３０００ｎｍ未満であり、光学補償シートの遅相軸と液晶パネルから出射される直線偏光とのなす角が略４５度であることを特徴とする。

　上記構成によれば、液晶パネルから出射される直線偏光が、光学補償シートによって解消される。

　本開示のタッチパネルは、視認者が偏光サングラス等をかけた状態であっても、液晶表示画面の視認が良好である。

本実施の形態によるタッチパネルの断面図である。 本実施の形態によるタッチパネルが搭載された液晶パネルの分解斜視図である。 評価結果を示す図である。

　実施の形態を説明するに先立ち、従来の課題について説明する。

　従来のタッチパネルが搭載された液晶表示画面においては、視認者が偏光サングラス等をかけている場合、液晶表示画面の表示が暗く見える。場合によっては液晶表示画面の表示が見えない。

　この原因は、液晶パネルから出射される光が直線偏光であり、直線偏光の偏光方向と偏光サングラスの吸収軸が一致する、または、近づくことによって、偏光サングラスを透過する光量が小さくなることに起因する。

　本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、簡便な構造でありながら、視認者が偏光サングラス等をかけた状態であっても、表示画面の視認が良好であるタッチパネルを提供することを目的とする。

　以下、本発明の実施の形態について、図１～図３を用いて説明する。

　（実施の形態）
　図１は本発明の実施の形態によるタッチパネルの断面図、図２は本発明の実施の形態によるタッチパネルが搭載された液晶パネルの分解斜視図である。なお、構成を分かりやすくするために、図１、図２に示すタッチパネル１０は、厚さ方向の寸法を拡大して図示している。

　本実施の形態のタッチパネル１０は、上面視すると長方形である。第一検出シート１と第二検出シート２が積重され、本体部３が構成されている。本体部３の上面に、更に光学補償シート４が積重され、タッチパネル１０が構成されている。そして、タッチパネル１０は、液晶パネル２０の表示画面２１上に貼られている。

　第一検出シート１と第二検出シート２のそれぞれは、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）やポリカーボネートなどの光透過性を有した絶縁樹脂製のフィルム状の基材の上面に、酸化チタンインジウム錫（ＩＴＯ）からなる透明電極（図示せず）が所定のパターンで形成されている。なお、図１、図２には開示していないが、透明電極は電子回路（図示せず）に接続されている。

　積重される第一検出シート１と第二検出シート２が、本体部３を構成している。そして、本体部３によって、タッチパネル１０はタッチ操作が可能である。

　次に液晶パネル２０に搭載されたタッチパネル１０の動作について簡単に説明する。液晶パネル２０の表示画面２１に表示される所定のメニュー画面を、タッチパネル１０を介して使用者が指などで触れて操作すると、その操作位置に対応する位置に形成された第一検出シート１と第二検出シート２の透明電極の電気容量がそれぞれ変化する。そして、この電気容量の変化を電子回路がそれぞれ検出して、使用者が操作した画面位置の特定などがなされて、所定のタッチ操作がなされる。

　本実施の形態における本体部３は、第一検出シート１で第一方向の位置（例えばＸ軸上の位置）のを検出し、第二検出シート２で第二方向の位置（例えばＹ軸上の位置）を検出する。そして、本体部３は、これら２枚の検出シートを用いて平面位置（Ｘ軸の位置とＹ軸の位置）を検出する。本体部３は２層構造で形成されている。

　光学補償シート４はポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などの高分子材料を光配向性を有するようにシート状に形成されている。本体部３の上面に光学補償シート４が貼られている。そして、光学補償シート４は、所定の方向の遅相軸４Ａを有すると共に、所定のリタデーション値を有している。

　なお、本実施の形態における光学補償シート４の具体的なリタデーション値の詳細については、後述する。

　本実施の形態においては、液晶パネル２０の表示画面２１から出射される光は、直線偏光２１Ａであり、その偏光方向は表示画面２１の長手方向（Ｙ軸方向）に平行なものに設定されている。

　そして、光学補償シート４の遅相軸４Ａと、液晶パネル２０の直線偏光２１Ａの偏光方向とのなす角が４５度に設定されている。

　なお、本実施の形態では光学補償シート４の遅相軸４Ａと、液晶パネル２０の直線偏光２１Ａの偏光方向とのなす角は４５度であるが、４５度±１０度程度であれば、問題ない。つまり、光学補償シート４の遅相軸４Ａと、液晶パネル２０の直線偏光２１Ａの偏光方向とのなす角は略４５度であれば良い。

　上記構成より、液晶パネル２０の表示画面２１から出射される直線偏光２１Ａは、光学補償シート４を透過するときに複屈折して、直線偏光が解消される。

　なお、第一検出シート１と第二検出シート２は、複屈折特性が低いもの、もしくは複屈折特性が無いものを基材とすることが好ましい。しかしながら、第一検出シート１と第二検出シート２が、延伸ＰＥＴフィルムのように複屈折特性を有するもので構成される場合は、図２に示すように、第一検出シート１の遅相軸１Ａと液晶パネル２０の直線偏光２１Ａの偏光方向とがなす角と、第二検出シート２の遅相軸２Ａと液晶パネル２０の直線偏光２１Ａの偏光方向とがなす角が、平行または、略平行に設定されるように、液晶パネル２０の表面に第一検出シート１と第二検出シート２が積重して構成される。別の実施の形態としては、図示していないが、第一検出シート１の遅相軸１Ａと液晶パネル２０の直線偏光２１Ａの偏光方向とがなす角と、第二検出シート２の遅相軸２Ａと液晶パネル２０の直線偏光２１Ａの偏光方向とがなす角が、略直角に設定されるように液晶パネル２０の表面に第一検出シート１と第二検出シート２が積重して構成される。

　なお、「略直角」とは製品に影響がない程度であれば、厳密に直角でなくても良いということを意味する。また「略平行」についても同様である。

　上記構成により、表示画面２１から出射される直線偏光２１Ａは、第一検出シート１を透過するときに、遅相軸１Ａ成分と遅相軸１Ａに対応する速相軸成分に分解されることがない。よって、直線偏光が解消されることなく、直線偏光２１Ａと同じ偏光方向のまま第一検出シート１を透過することができる。

　同様に、第一検出シート１を透過した直線偏光は、第二検出シート２を透過するときも、遅相軸２Ａ成分と遅相軸２Ａに対応する速相軸成分に分解されることなく、第二検出シート２を透過することができる。

　したがって、表示画面２１から出射される直線偏光２１Ａは、直線偏光が解消されることなく、直線偏光２１Ａの偏光方向のまま、第一検出シート１と第二検出シート２を透過することができる。

　そして、第一検出シート１と第二検出シート２を透過した時点では、直線偏光の偏向方向は、直線偏光２１Ａと同じ偏光方向であり、光学補償シート４を透過するときに複屈折して、直線偏光が解消される。

　したがって、図２に示す本実施の形態のタッチパネル１０を搭載した液晶パネルでは、視認者が偏光サングラス等をかけた状態であっても、表示画面２１が過度に暗くなるなどの現象が抑制される。

　次に、視認者が偏光サングラス等をかけた状態における、タッチパネル１０の光学補償シート４のリタデーション値と、表示画面２１の視認性との関係を検討した結果を示す。

　なお、今回の検討では、発光ダイオードとして、白色の表示状態を作ることができる白色発光ダイオードを使用した。バックライト（図示せず）が白色発光ダイオードである液晶パネル２０を用い、表示画面２１の表示状態は白色表示状態で検討が行われた。

　そして、白色表示状態の表示画面２１上に第一検出シート１と第二検出シート２と光学補償シート４を順番に積重してタッチパネル１０が構成された。タッチパネル１０を透過した光が偏光板を介して観察された。

　なお、偏光板の吸収軸は、表示画面２１から出射される直線偏光２１Ａの偏光方向と平行に設定された。つまり、タッチパネル１０が配されていない状態では、表示画面２１から出射される光は全て偏光板で遮られる。

　また、今回の検討では、平面寸法が１６ｃｍ×９ｃｍのタッチパネル１０が使用された。また、材厚が１２５μｍ±０．５μｍの延伸ＰＥＴフィルムを基材として、基材上面にＩＴＯが所定のパターンで形成されている第一検出シート１及び第二検出シート２が使用された。

　なお、延伸ＰＥＴフィルムは複屈折特性を有する材料であり、第一検出シート１のリタデーション値は１７８５μｍ、第二検出シート２のリタデーション値は１８１６μｍであった。

　そして、第一検出シート１の遅相軸１Ａと第二検出シート２の遅相軸２Ａは、それぞれ液晶パネル２０の直線偏光２１Ａの偏光方向と平行に設定された。

　このような構成とすることで、上述したように、液晶パネル２０から出射される直線偏光２１Ａは、直線偏光が解消されることなく第一検出シート１と第二検出シート２を透過することができる。

　つまり、直線偏光２１Ａに対して、第一検出シート１と第二検出シート２の複屈折特性を無視することができるため、検出シートの基材の材料選定において、複屈折特性が低いもの、もしくは複屈折特性が無いものなどを選定する必要が無く、材料の選択自由度を広くすることができる。さらには、量産時における第一検出シート１と第二検出シート２のリタデーション値のバラツキに対しても、直線偏光２１Ａへの影響を低減できる。

　光学補償シート４として、厚みが１００μｍ±０．５μｍの延伸ＰＥＴフィルム製で、リタデーション値の異なる試料１～１２が用意された。なお、以上に述べたリタデーション値の測定には、ホトニックラティス社製のモデルＷＰＡ－１０００が用いられた。

　光学補償シート４は、シート状に形成された状態で所定のリタデーション値を有するものであればよい。しかしながら、光学補償シート４を延伸ＰＥＴフィルムのように、高分子材料を所定の配向性を有するようにフィルム状に延伸したもので構成すれば、安価である。延伸ＰＥＴフィルムの延伸条件などを変更することにより、簡単に所望のリタデーション値を実現できる。

　さらに、延伸ＰＥＴフィルムは、プレスなどによる打ち抜き加工性や、シート状態においての曲げ特性も優れているため、タッチパネル１０を構成する材料として好ましい。

　今回の検討では、第一検出シート１及び第二検出シート２は固定され、光学補償シート４の試料１～１２のみを入れ替えた。そして、評価者がタッチパネル１０を透過した光を偏光板を介して観察し、画面の視認性を目視評価した。

　評価者は１０名として、「視認性が良好で使用可能である」と判断した人数が１０名全員の場合は「◎」、８～９名の場合は「○」、５～７名の場合は「△」、０～４名の場合は「×」とする４段階で評価した。評価結果を図３に示す。

　図３の表に示すように、光学補償シート４に試料１、２、４、６を用いたタッチパネル１０は、評価者１０名全員が「視認性が良好で使用可能である」と判断し、判定は「◎」となり、これらのタッチパネル１０は良品であると判断された。

　さらに、光学補償シート４に試料３、５、７、８を用いたタッチパネル１０は、画面の中央から端部にかけて僅かな虹状の色ムラが観測されたが実用上問題ない範囲であり、評価者の９名が「視認性が良好で使用可能である」と判断し、判定は「○」とした。なお、試料３、５、７、８を用いたタッチパネルは、実使用上において、良品と判断された。

　試料９を用いたタッチパネル１０は、画面の中央から端部にかけてやや明確な虹状の色ムラが観測され、判定は「△」であり、実使用上において良品と判断できなかった。

　試料１０、１１、１２を用いたタッチパネル１０は、画面の中央から端部にかけて明確な虹状の色ムラが観測され、判定は「×」であり、実使用上において、明らかに不良品であると判断された。

　以上の評価結果から、試料１～８を用いたタッチパネル１０は、いずれも判定が「◎」または「○」であり、実使用上においても良品と判断できる。

　したがって、光学補償シート４のリタデーション値が、試料１～８のリタデーション値の範囲（１７８３ｎｍ以上３０５６ｎｍ以下）のタッチパネルでは、良品と判断できる。この評価結果から、少なくともリタデーション値が１８００ｎｍ以上３０００ｎｍ未満の範囲の光学補償シート４を使用するタッチパネル１０は、良品と判断できる。

　なお、試料１、２、４、６を用いたタッチパネル１０は判定が「◎」であり、より視認性の良好なものが得られた。したがって、光学補償シート４のリタデーション値を、試料１、２、４、６のリタデーション値近傍の値とすれば、より視認性の良好なものとなるタッチパネル１０を構成でき、より好ましい。

　なお、タッチパネル１０は、試料８と試料９との間にかけて、判定が「○」から「△」に変遷した。そして、判定が「△」のものを実使用上においても良品とすることができないものとしたが、タッチパネル１０の視認性の変化は、光学補償シート４のリタデーション値の変化に応じて連続的に、良好なものから徐々に劣化方向に変化していくものと考えられる。

　したがって、タッチパネル１０の視認性において、良品と判断できるものと、判断できないものとのリタデーション値の境界線は、試料８と試料９との間のリタデーション値であると考えられる。

　以上のように、本実施の形態のタッチパネル１０が配される液晶パネル２０では、液晶パネル２０の表示画面２１から出射される直線偏光２１Ａが光学補償シート４によって解消されて、視認者が偏光サングラス等をかけた状態であっても、表示画面２１の視認が良好となる。

　なお、上記実施の形態では、タッチ操作を検出する本体部３は、第一検出シート１と第二検出シート２を積重させて構成されている。しかしながら本体部３の構成は、図１または図２の構成に限定されない。例えば１枚の基材に所定の透明電極を形成して、１枚の検出シートのみで第一方向の位置（例えばＸ軸上の位置）と、第二方向の位置（例えばＹ軸上の位置）が検出可能な１層構造の本体部であっても良い。本体部３の構成の別の例としては、３枚以上の検出シートを組み合わせて、本体部３を構成してもよい。検出シートの枚数や厚さ、基材に形成される透明電極のパターンなどは適宜設定すればよい。

　そして、それら検出シートの材料においても、上述したように複屈折特性が無い材料を選定すれば、検出シートの遅相軸などを考慮することなく設計でき好ましい。複屈折特性を有した材料を選定してもよく、その場合は、検出シートの遅相軸を、液晶パネル２０の直線偏光２１Ａの偏光方向に対して平行または、略平行にするとよい。

　検出シートの遅相軸と、液晶パネル２０から出射される直線偏光２１Ａの偏光方向とのなす角が、本実施の形態では平行であるが、平行より少し角度の差を有しても良い。つまり、液晶パネル２０から出射される直線偏光２１Ａの偏光方向とのなす角は略平行であればよい。

　さらには、検出シートの遅相軸と、液晶パネル２０から出射される直線偏光２１Ａの偏光方向とのなす角が、直角でも良いし、更には、９０度より少し差があっても良い。つまり、液晶パネル２０から出射される直線偏光２１Ａの偏光方向とのなす角は略直角であればよい。

　また、本実施の形態では、第一検出シート１の遅相軸と第二検出シート２の遅相軸とのなす角が、略平行であっても良い。さらには、第一検出シート１の遅相軸と第二検出シート２の遅相軸とのなす角が、略直角であっても良い。

　検出シートのリタデーション値においては、適宜設定される。

　また、タッチパネル１０への入力操作を検出する本体部３の検出方式においても、本実施の形態では、静電容量の変化を検出する方式であったが、それに限定されない。他の検出方式として、抵抗体シートを重ねて構成された本体部を押圧操作して所定の位置検出などがなされる、抵抗膜方式などがある。

　本発明によるタッチパネルは、表示画面から出射される直線偏光が、光学補償シートによって解消される。よって、視認者が偏光サングラス等をかけた状態であっても、表示画面の視認が良好なタッチパネルを実現でき、各種電子機器の操作部用等に有用である。

　１　第一検出シート
　１Ａ，２Ａ，４Ａ　遅相軸
　２　第二検出シート
　３　本体部
　４　光学補償シート
　１０　タッチパネル
　２０　液晶パネル
　２１　表示画面
　２１Ａ　直線偏光

Claims (4)

1. 　バックライトに発光ダイオードが用いられ、液晶パネルの表示画面上に配されるタッチパネルであって、
   　前記タッチパネルは、
   　　所定の入力操作を検出する本体部と、
   　　前記本体部上に形成される光学補償シートと
   を備え、
   　前記光学補償シートは、リタデーション値が１８００ｎｍ以上３０００ｎｍ未満であり、
   　前記光学補償シートの遅相軸と前記液晶パネルから出射される直線偏光となす角が略４５度である
   ことを特徴とするタッチパネル。
2. 　前記本体部の遅相軸と、前記液晶パネルから出射される前記直線偏光とのなす角が、略平行または略直角である
   ことを特徴とする請求項１記載のタッチパネル。
3. 　前記本体部は、第一方向の位置を検出する第一検出シートと、第二方向の位置を検出する第二検出シートとを有し、
   　前記第一検出シートの遅相軸と前記第二検出シートの遅相軸とのなす角が、略平行または略直角である
   ことを特徴とする請求項２記載のタッチパネル。
4. 　前記発光ダイオードが白色発光ダイオードである
   ことを特徴とする請求項１記載のタッチパネル。

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