【手続補正書】
【提出日】平成17年8月12日(2005.8.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【書類名】            明細書
【発明の名称】        液晶表示装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
波長分散αA のλ／４板と偏光板と透明保護板との積層保護パネルが、間隔を設けて液晶パネルの上面に配置され、該積層保護パネルと液晶パネルの間に波長分散αB の位相差板が配置されており、αA＋αBが１.１１以上１.９５以下であることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
位相差板の配向軸が、積層保護パネルを構成するλ／４板の配向軸に対して０±４５゜以内にある請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
位相差板の配向軸が、積層保護パネルを構成するλ／４板の配向軸に対して９０±４５°以内にある請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
積層保護パネル中で透明保護板が液晶パネル側に配置されている請求項１〜３のいずれかに記載の液晶表示装置。
【請求項５】
積層保護パネル中でλ／４板が液晶パネル側に配置されている請求項１〜３のいずれかに記載の液晶表示装置。
【請求項６】
液晶パネルに上偏光板が存在しない請求項１〜５のいずれかに記載の液晶表示装置。
【請求項７】
透明保護板がタッチパネルである請求項１〜６のいずれかに記載の液晶表示装置。
【請求項８】
積層保護パネルが、最表面にハードコート層を有する請求項１〜７のいずれかに記載の液晶表示装置。
【請求項９】
積層保護パネルが、最表面に反射防止層を有する請求項１〜７のいずれかに記載の液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、透明保護板を有する液晶表示装置に関するものであり、詳しくは、保護板を有し、明るさ、視認性及び視野角特性の改良された液晶表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
情報機器の多様化、携帯端末の小型軽量化の流れから、鉛筆で紙に書く感覚で操作できるペン入力技術が重要になってきており、タッチパネルを具備した入力表示一体型の表示装置が広く使用されている。かかるタッチパネルとして、光学式、超音波式、抵抗膜式、静電容量式、電磁誘導式などの各方式が実用化されているが、いずれの方式においても通常は、入力信号検出のため、あるいは画面保護のために透明保護板が上面に用いられている。すなわち、タッチパネルの上面に透明保護板を設けるか、あるいは透明保護板自体がタッチパネルを構成するようになっている。また、表示には、薄型小電力の液晶表示装置が多く使用されているが、強誘電液晶パネルは、外部衝撃を受けると配向欠陥を生じるため、その前面に配置される透明保護板が、かかる外部衝撃から液晶層を保護する役割も果たしている。
【０００３】
このような透明保護板を有する液晶表示装置においては、液晶表示パネルからの表面反射だけでなく、透明保護板からの反射もあり、明るい室内あるいは屋外では表示が極めて見にくくなる。このような視認性の問題を解決するため、特開平 5-127822 号公報には、λ／４板と偏光板との組合せである円偏光板の使用が提案されている。また、特開平 10-48625 号公報には、円偏光板を有するタッチパネルと液晶表示装置との間に別のλ／４板を配置し、表示品位を改善する方法が提案されている。後者の公報には、円偏光板を構成するλ／４板と別のλ／４板は、両者の配向軸（光軸）が同方向になるか、又は直交するように配置されると記載され、ただ視認性の良さから直交する方向に配置するのが好ましいとされている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このように円偏光板を構成するλ／４板と別のλ／４板の配向軸を直交させて位相差を相殺させる構成では、斜めから見た場合に表示が黄色くなる問題があることがわかった。また、２枚のλ／４板を両者の配向軸が平行となるように配置し、λ／２板として機能させる場合は、上記公報にも記載されるとおり、視認性が劣ることになる。
【０００５】
そこで本発明者は、このような問題を解決するために鋭意研究を行った結果、円偏光板を構成するλ／４板の波長分散（αA ）及び、透明保護板と液晶パネルとの間に配置される位相差板の波長分散（αB ）の和（αA＋αB）が特定範囲となるよう、λ／４板と位相差板とを組み合わせることにより、正面の表示品位を保ちつつ、斜め方向の表示の着色が改善できることを見出し、本発明に至った。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
すなわち本発明は、波長分散αA のλ／４板と偏光板と透明保護板との積層保護パネルが、間隔を設けて液晶パネルの上面に配置され、積層保護パネルと液晶パネルの間に波長分散αB の位相差板が配置されており、αA＋αBが１.１１以上１.９５以下である液晶表示装置を提供するものである。
【０００７】
波長分散αは、測定波長４５０nmにおけるレターデーションＲ450 と測定波長５９０nmにおけるレターデーションＲ590 との比（α＝Ｒ450／Ｒ590）で表されるパラメーターであり、材料に固有の値である。その意味について説明すると、例えばλ／４板であれば、どの波長に対しても波長の１／４に相当する位相差を生じるのが理想的といえるから、波長分散αが４５０／５９０（≒０.７６ ）に近いほど好ましいことになる。本発明では、λ／４板と位相差板を組み合わせて用いることから、両者の波長分散の和（αA＋αB）を上記理想的な値の２枚分である１.５３ に近づけることにより、特に両者の配向軸を直交させない場合の正面の表示が改善できる。またこのように波長分散の和を１.５３ に近づけることは、斜め方向の表示品位の改善にも寄与する。この際、位相差板の配向軸は、積層保護パネルを構成するλ／４板の配向軸に対して０±９０°の範囲で任意に設定できるが、斜め方向の表示品位を一層良好とするためには、特に両者の配向軸が０±４５°の範囲内となるようにするのが有利である。一方で、このようなλ／４板と位相差板の組合せにおいては、両者の配向軸を直交させた場合であっても、斜め方向の表示品位を改良することができる。したがって本発明においては、位相差板の配向軸が、積層保護パネルを構成するλ／４板の配向軸に対して９０±４５°の範囲内となるように配置することも可能である。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、図面も参照しながら、本発明についてさらに詳細に説明する。図面中、図１〜図３は、本発明に係る液晶表示装置の層構成について、いくつかの例を模式的に示す断面図である。図４は、４５°の直線偏光を発する液晶パネルを用いた場合の偏光変換の概念をポアンカレ球の赤道上断面に示したものであって、赤道が各振動方向の直線偏光状態を表し、中心（北極又は南極）が円偏光状態を表している。図４中の（Ａ）は、λ／４板と位相差板の配向軸を直交させた場合を表し、（Ｂ）は、λ／４板と位相差板の配向軸を平行に配置した場合を表し、（Ｃ）は、λ／４板と位相差板の配向軸を４５°以内でずらした場合を表す。図５は、λ／４板の配向軸（光学軸）を０°方向とした場合の、偏光板、位相差板及び液晶パネルの上偏光板について、本発明による好ましい角度配置の例を示す図である。図６は、後述する実施例において、本発明を抵抗膜式タッチパネルに応用した場合の層構成を模式的に示す断面図である。
【０００９】
図１〜図３に示す液晶表示装置において、λ／４板１と偏光板２は、それぞれの光学軸が相対的に約４５゜の角度をなすように組み合わされ、円偏光板を形成している。この円偏光板は、外部からの入射光による内部反射を効率よく吸収する反射防止フィルターとして機能する。円偏光板は、図１に示す如く透明保護板３の前面に配置されてもよいし、図２に示す如く背面に配置されてもよく、また、図３に示す如く分離されて配置されてもよい。これらのλ／４板１、偏光板２及び透明保護板３が積層保護パネル１０を構成している。一方、液晶パネル２０は通常、液晶セル５とその両面に配置される上偏光板６及び下偏光板７とで構成されるが、上偏光板６を省略することも可能である。明るさを重視する場合には、上偏光板６はない方が好ましく、逆にコントラストを重視する場合には、上偏光板６はある方が好ましい。
【００１０】
偏光板２は、液晶表示分野で通常用いられているものであることができ、例えば、ポリビニルアルコール系樹脂にヨウ素や二色性染料のような二色性物質が吸着配向された一軸延伸フィルムなどが好適であり、通常はかかる二色性物質が吸着配向された一軸延伸フィルムの両面に保護フィルムが積層された状態で用いられる。液晶表示パネル２０を構成する上偏光板６及び下偏光板７についても同様である。
【００１１】
本発明においては、λ／４板１との関係で特定の波長分散αB を有する位相差板８が、積層保護パネル１０と液晶パネル２０の間に配置される。この位相差板８は、積層保護パネル１０と液晶パネル２０の間にあればよく、積層保護パネル１０の背面に貼合されてもよいし、液晶パネル２０の前面に貼合されてもよい。また、単に両者の間に置くだけでもかまわない。ただし、反射防止効果の観点からは、液晶パネル２０の前面に貼り合わせるのが好ましい。
【００１２】
透明保護板３が偏光板２の下側に配置される場合、この保護板３は光学的に等方性の材料であるのが好ましく、ガラスや無配向の高分子フィルムなどが適している。さらに、透明保護板３がタッチパネルであってもよい。それが抵抗膜式のタッチパネルである場合、λ／４板１や偏光板２は、直接抵抗膜を形成して、タッチパネルを構成する部材を兼ねていてもよい。
【００１３】
本発明においては、液晶パネル２０から出射される表示光が、λ／４板１と偏光板２とで構成される円偏光板が配置された積層保護パネル１０を効率よく透過するように、積層保護パネル１０と液晶パネル２０の間に位相差板８を配置する。そこで、積層保護パネル１０を構成するλ／４板１の波長分散αAと位相差板８の波長分散αBの和が １.１１以上１.９５以下になるように両者を選択し、 位相差板８の配向軸がλ／４板の配向軸に対して、０±４５゜以内又は９０±４５°以内となるように配置することで、液晶パネル２０からの表示光の偏光状態を、赤、緑及び青の三原色についてバランスよく変換し、保護板を効率よく透過させることが可能となる。
【００１４】
λ／４板１及び位相差板８としては通常、高分子延伸フィルムが用いられる。そして、それぞれの波長分散αA 及びαB は、先にも述べたとおり材料に固有の値であるから、上記要件を満たすように両者を選択すればよい。
【００１５】
４５°の直線偏光を発する液晶パネルを使用した場合の偏光変換の概念を、ポアンカレ球（偏光の状態を球面上の１点に対応させて表示する球面）で説明すると、図４のようになる。この図は、ポアンカレ球を赤道上で切った断面に投影した状態で表示している。実線矢印は位相差板８による変換を、点線矢印はλ／４板１による変換を表している。２枚のλ／４板を直交させて配置した場合は、図４（Ａ）に示す如く、同じ軌跡をたどって元の偏光状態に戻る。これに対し、本発明の好ましい態様においては、同図（Ｂ）及び（Ｃ）のように、位相差板８とλ／４板１の組合せによって異なった偏光方向へ変換する。このとき、αA＋αBが１.１１以上１.９５以下となるようにλ／４板１と位相差板８を組み合わせることで、赤、緑及び青の三原色が分散するのを抑止している。λ／４板１と位相差板８をそれぞれの配向軸が平行となるように配置した場合は、図４（Ｂ）のように変換される。αA＋αB が１.５３より大きい場合は、λ／４板１と位相差板８の配向軸を、平行とするよりは少しずらした方が、赤、緑及び青の三原色のばらつきを低減できることもある。このときの変換は、図４（Ｃ）のような軌跡をとることになる。その場合、同図に示した如く、透明保護パネル１０を構成するλ／４板１と偏光板２の配置角度も回転させる必要が生じることもある。
【００１６】
λ／４板１の配向軸（光学軸）を０°方向とした場合の、偏光板２、位相差板８及び液晶パネル２０の上偏光板６について、本発明による好ましい角度配置の例を図５に示す。λ／４板１と一緒に円偏光板を構成する偏光板２は、その光学軸がλ／４板１の光学軸に対して４５°の角度をなすように配置される。一方、液晶パネルの上偏光板６は、その光学軸が１３５°の角度で配置され、４５°の直線偏光が出射されることになる。偏光板２の光学軸と上偏光板６の光学軸は図５とは逆に、すなわち、偏光板２の光学軸が１３５°で、上偏光板６の光学軸が４５°になっていても構わない。そして位相差板８は、その光学軸がλ／４板１の光学軸に対して平行となるか、直交するか、あるいは平行方向から±４５°以内又は直行方向から±４５°以内の角度となるように配置される。なお、位相差板８の光学軸をλ／４板１の光学軸からある程度ずらす場合には、前述のとおり、λ／４板１の配置角度を多少回転させることもあり、その場合は、偏光板２の光学軸もそれに合わせて回転することになる。また、上偏光板６の光学軸が変わることもあり得る。
【００１７】
次に視野角について説明する。従来技術で説明したような２枚のλ／４板の配向軸を直交させる構成では、斜め方向から見た場合に、レターデーションの角度変化により偏光状態が相殺されなくなり、三原色の分散による着色、つまり黄色みを帯びた表示光となってしまう。これに対して、λ／４板１と位相差板８との波長分散の和αA＋αB を１.１１以上１.９５以下にした本発明では、 赤、緑及び青の三原色がバランスよくほぼ同じ偏光状態に変換されるので、斜め方向から見たときの黄色みについても改良できる。
【００１８】
本発明の液晶表示装置において、積層保護パネル１０の表面には、付加機能を付与することもできる。例えば、表面に傷つき防止のための透明なハードコート層を設けることができる。ハードコート層は、塗布によって形成するか、あるいはハードコートフィルムの貼合によって形成することができる。また、外光の反射を防止するため、表面に微細な凹凸を形成して外光を乱反射させるアンチグレア層や、誘電体薄膜の多層膜からなる反射防止層を形成することもできる。さらに、反射防止層を形成した透明なハードコートフィルムを貼合したり、ハードコート層上に反射防止層を形成したりすることもできる。
【００１９】
【実施例】
以下、実施例を示して本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの例によって限定されるものではない。ここでは、透明保護板として等方性の抵抗膜式タッチパネルを用い、図６に示すような、上から順に、（偏光板２）／（λ／４板１）／（タッチパネル４）／（位相差板８）／（液晶パネル２０）の層構成からなるタッチパネル式液晶表示装置を例に、適宜図中の番号を引用しながら説明する。なお、例中のレターデーション値は波長５５０nmでの値である。
【００２０】
例１
ポリノルボルネン系の樹脂フィルム（商品名“アートン”、ジェイエスアール社製）を一軸延伸して、波長分散 αA＝１.００、レターデーション値１３８nm のλ／４板１を得た。このλ／４板１の配向軸を０゜とし、偏光板２の吸収軸が４５゜となるように両者を貼り合わせ、さらにそのλ／４板１側を等方性の抵抗膜式タッチパネル４の上面に貼り合わせて、円偏光板付きタッチパネル１１とした。
【００２１】
一方、トリアセチルセルロースフィルム（コニカ社製）を一軸延伸して、波長分散 αB＝０.９３、レターデーション値１１０nm の位相差フィルム８を得た。この位相差フィルム８を、上記の円偏光板付きタッチパネルの裏面に配向軸が０゜となるように貼り合わせた。こうして上面に円偏光板が貼合され、下面に位相差フィルム８が貼合されたタッチパネル４を、上偏光板６の吸収軸が１３５゜に配置された液晶パネル２０の上に、位相差フィルム８と上偏光板６が接するように配置して、タッチパネル式液晶表示装置とした。
【００２２】
例２
上偏光板６の吸収軸が１３５゜に配置された液晶パネル２０の表面に、波長分散 αB＝０.８３、レターデーション値１３８nm の位相差フィルム（商品名“ピュアエース WR W-142” 、帝人社製）８を、配向軸が０゜となるように貼り合わせた。その位相差フィルム８側（上側）に、例１に示すのと同様の円偏光板付きタッチパネル１１を、λ／４板１の配向軸が０°となるように配置して、タッチパネル式液晶表示装置とした。
【００２３】
例３
例１で得たポリノルボルネン系λ／４板１の配向軸が０°、偏光板２の吸収軸が１３５°となるように両者を貼り合わせ、さらにそのλ／４板１側を等方性の抵抗膜式タッチパネル４の上面に貼り合わせて、円偏光板付きタッチパネル１１とした。一方、上偏光板６の吸収軸が１３５°に配置された液晶パネル２０の表面（上偏光板６側）に、波長分散 αB＝０.８３、レターデーション１３８nmの位相差フィルム（商品名“ピュアエース WR W-142” 、帝人社製）８を、その配向軸が９０°となるように貼り合わせた。この位相差フィルム付き液晶パネル２０の上面（位相差フィルム側）に、上記円偏光板付きタッチパネル１１の下面（タッチパネル側）を配置して、タッチパネル式液晶表示装置とした。
【００２４】
例４（対照）
例１で得たポリノルボルネン系λ／４板１の配向軸が０゜、偏光板２の吸収軸が１３５゜となるように両者を貼り合わせ、さらにそのλ／４板１側を等方性の抵抗膜式タッチパネル４の上面に貼り合わせて、円偏光板付きタッチパネル１１とした。一方、上偏光板６の吸収軸が１３５゜に配置された液晶パネル２０の表面に、住友化学工業社製のポリカーボネート位相差フィルム“SEF340138B”（波長分散 αB＝１.０７、レターデーション値 １３８nm）を、その配向軸が９０゜となるように貼り合わせた。この位相差フィルム８付き液晶パネル２０の上面（位相差フィルム側）に、上記円偏光板付きタッチパネル１１の下面（タッチパネル側）を配置して、タッチパネル式液晶表示装置とした。
【００２５】
例５（比較）
例４で用いたのと同じポリカーボネート位相差フィルム“SEF340138B”をλ／４板１として用い、その配向軸を０゜とし、偏光板２の吸収軸が４５゜となるように両者を貼り合わせ、さらにそのλ／４板１側を等方性の抵抗膜式タッチパネル４の上面に貼り合わせて、円偏光板付きタッチパネル１１とした。一方、上偏光板６の吸収軸が１３５゜に配置された液晶パネル２０の表面に、もう１枚の位相差フィルム“SEF340138B”をその配向軸が０゜となるように貼り合わせた。この位相差フィルム８付き液晶パネル２０の上面（位相差フィルム側）に、上記円偏光板付きタッチパネル１１の下面（タッチパネル側）を配置して、タッチパネル式液晶表示装置とした。
【００２６】
以上の各例における液晶表示装置について、例４の正面輝度を１００％とした場合の輝度を表１に示す。
【００２７】
【表１】
2002148592.tif 000001
【００２８】
例４（対照）では、正面の表示は良好であったが、横方向からの表示は黄色く着色していた。また例５（比較）では、横方向からの表示は黄色くなかったが、正面の表示は黄色っぽくなっており、表示装置としては適当でなかった。これに対し、例１では、正面の表示が若干青みがかっていたが、気にならない程度であり、横方向から見た場合も、黄色く着色することなく、良好であった。例２及び例３の場合は、正面の表示及び横方向からの表示ともさらに改良されており、広い視野角を与える。
【００２９】
【発明の効果】
本発明によれば、反射防止機能を備え、視認性に優れた、タッチパネル方式などの液晶表示装置とすることができ、また視野角特性も改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明に係る液晶表示装置の層構成の一例を模式的に示す断面図である。
【図２】
別の層構成の例を模式的に示す断面図である。
【図３】
さらに別の層構成の例を模式的に示す断面図である。
【図４】
４５°の直線偏光を発する液晶パネルを用いた場合の偏光変換の概念を、ポアンカレ球の赤道上断面に示したものであって、（Ａ）は、λ／４板と位相差板の配向軸を直交させた場合を表し、（Ｂ）は、λ／４板と位相差板の配向軸を平行に配置した場合を表し、
（Ｃ）は、λ／４板と位相差板の配向軸を４５°以内でずらした場合を表す。
【図５】
λ／４板の配向軸（光学軸）を０°方向とした場合の、偏光板、位相差板及び液晶パネルの上偏光板について、本発明による好ましい角度配置の例を示す図である。
【図６】
実施例において、本発明を抵抗膜式タッチパネルに応用した場合の層構成を模式的に示す断面図である。
【符号の説明】
１……λ／４板、
２……偏光板、
３……透明保護板、
４……タッチパネル、
５……液晶セル、
６……上偏光板、
７……下偏光板、
８……位相差板、
１０……積層保護パネル、
１１……円偏光板付きタッチパネル、
２０……液晶パネル。