(57)【要約】【課題】リペア性、及び視認性の高い表示装置を提供すること。【解決手段】本発明の実施の形態にかかる表示装置は、表示パネル１０と、表示パネル１０の観察者側に、空気層３０を介して対向配置された前面パネル２０と、表示パネル１０及び前面パネル２０の少なくとも一方の空気層３０と接する面に設けられ、先端に向けて細くなるテーパ状の凸部３１ａを複数有する凹凸構造３１と、を備えものである。凹凸構造３１は、表示パネル１０及び前面パネル２０の両方の空気層３０と接する面に設けられていてもよい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表示パネルと、
前記表示パネルの観察者側に、空気層を介して対向配置された前面パネルと、
前記表示パネル及び前記前面パネルの少なくとも一方の前記空気層と接する面に設けられ、先端に向けて細くなるテーパ状の凸部を複数有する凹凸構造と、を備えた表示装置。
【請求項２】
前記表示パネル及び前記前面パネルの両方の前記空気層と接する面に、前記凹凸構造が形成されている請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前記凸部の高さの平均値が４００ｎｍ以下であり、隣接する前記凸部の繰り返し間隔の平均値が４００ｎｍ以下で配置されている請求項１、又は２に記載の表示装置。
【請求項４】
前記凹凸構造の屈折率は、前記凹凸構造の下地の屈折率とほぼ同じである請求項１〜３のいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項５】
前記凹凸構造の屈折率は、前記凹凸構造の下地とほぼ同一材料によって形成されている請求項１〜４のいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項６】
前記前面パネルは、
タッチセンサと、
前記タッチセンサの観察者側に配置された保護材と、
前記保護材と前記タッチセンサの貼り合わせる接着剤と、を備えている請求項１〜５のいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項７】
前記表示パネルは、液晶パネル、有機ＥＬパネル、又は電気泳動パネルである請求項１〜６のいずれか１項に記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）と表面保護ガラスとを備えた液晶装置が開示されている。例えば、特許文献１の図１には、ＬＣＤと表面保護ガラスの間に、気泡が入らないように接着剤を充填した液晶表示装置が開示されている。また、特許文献１の図３では、表面保護ガラスとＬＣＤの間に、空気層を設けた構成が開示されている。そして、表面保護ガラスとＬＣＤに、無反射コーティングを施している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−５５６４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、ＬＣＤと表面保護パネルとの間に接着剤を充填した場合、表面保護パネルとＬＣＤとを取り外すことが困難である。このため、修理するのが困難になってしまう。また、無反射コーティングを設けた場合、光の透過率が低下してしまう。よって、観察者に届く光量が不十分となり、良好な視認性を得ることが困難になってしまう。
【０００５】
本発明は、視認性、及びリペア性に優れた表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本願発明の一態様にかかる表示装置は、表示パネルと、前記表示パネルの観察者側に、空気層を介して対向配置された前面パネルと、前記表示パネル及び前記前面パネルの少なくとも一方の前記空気層と接する面に設けられ、先端に向けて細くなるテーパ状の凸部を複数有する凹凸構造と、を備えたものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、視認性、及びリペア性に優れた表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施の形態１にかかる表示装置の構成を模式的に示す断面図である。
【図２】実施の形態２に係る表示装置の構成を模式的に示す断面図である。
【図３】実施の形態２に係る表示装置での光の挙動を模式的に示す図である。
【図４】比較例に係る表示装置での光の挙動を模式的に示す図である。
【図５】実施の形態２に係る表示装置での屈折率の変化を説明するための図である。
【図６】比較例に係る表示装置での屈折率の変化を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本発明の実施例であり、本発明は、以下の実施形態に制限されるものではない。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。
【００１０】
実施の形態１．
図１は、本実施の形態にかかる表示装置の構成を模式的に示す断面図である。表示装置１００は、表示パネル１０と、表示パネル１０の観察者側に、空気層３０を介して対向配置された前面パネル２０と、表示パネル１０、前面パネル２０の少なくとも一方の空気層３０と接する面に設けられ、先端に向けて細くなるテーパ状の凸部３１ａを有する凹凸構造３１と、を備えている。なお、図１では、前面パネル２０の空気層３０と接する面に、凹凸構造３１を設けているが、表示パネル１０の空気層３０と接する面に、凹凸構造３１を設けてもよい。もちろん、表示パネル１０と前面パネル２０の両方の空気層３０と接する面に、凹凸構造３１を配置してもよい。
【００１１】
この構成では、表示パネル１０と前面パネル２０とを容易に取り外すことができるため、リペア性の優れた表示装置１００を提供することができる。さらに、凹凸構造３１を設けることで、空気層３１と接する面での光の反射を低減することができるため、視認性に優れた表示装置１００を実現することができる。
【００１２】
実施の形態２．
本実施の形態にかかる表示装置について、図２を用いて説明する。図２は、表示装置２００の構成を模式的に示す断面図である。図２において、上側が観察者側、即ち前面側になっている。表示装置２００は、表示パネル１０と、前面パネル２０とを備えている。前面パネル２０は、表示パネル１０の観察者側、すなわち前面に配置されている。表示パネル１０と前面パネル２０との間には、空気層３０が介在している。すなわち、表示パネル１０は、空気層３０を介して、前面パネル２０と対向配置されている。さらに、表示パネル１０の背面側には、バックライトユニット１１が配置されている。
【００１３】
バックライトユニット１１は、面状の光を出射する面状光源装置である。バックライトユニット１１は、例えば、蛍光管、ＬＥＤなどの光源と、光源からの光を面状に導く導光板などを備えている。バックライトユニット１１は、表示パネル１０に向けて光を出射する。
【００１４】
表示パネル１０は、例えば、液晶表示パネルであり、バックライトユニット１１からの光の通過を制限することで、所望の画像を表示する。表示パネル１０は、観察者側から順に、偏光板１４、液晶ユニット１３、及び偏光板１２を備えている。液晶ユニット１３は、例えば、一対の基板間に液晶が挟持された構成を備えている。液晶ユニット１３の前面には、偏光板１４が貼り付けられている。液晶ユニット１３の背面には偏光板１２が貼り付けられている。偏光板１２、１４は特定方向に偏光した光だけを通過させる。例えば、偏光板１２、１４は、それぞれ、ＰＶＡ（Polyvinyl alcohol）の両面にＴＡＣ（Triacetylcellulose）フィルムが貼り合わされた構成を有している。
【００１５】
さらに、偏光板１４の前面側には、空気層３０と接するように凹凸構造３１が配置されている。凹凸構造３１は、偏光板１４のほぼ全面を覆うように設けられている。凹凸構造３１は、複数の凸部３１ａを有している。複数の凸部３１ａは、空気層３０と接するように、アレイ状に配列されている。
【００１６】
前面パネル２０は、透光性部材であり、表示パネル１０を介してバックライトユニット１１から入射した光を透過させる。前面パネル２０は、例えば、タッチパネルであり、タッチ位置をセンシングする。前面パネル２０は、背面側、すなわち空気層３０側から順に、センサ基板２１、タッチセンサ２２、接着剤２３、及び保護材２４を備えている。
【００１７】
センサ基板２１は、透光性基板であり、例えば、ガラス基板、又はプラスチック基板などである。センサ基板２１の樹脂材料としては、例えば、ＰＥＴ（Polyethylene terephthalate）、ＰＥＮ（Polyethylene naphthalate）、ＰＣ（Polycarbonate）などが挙げられる。
【００１８】
センサ基板２１の、前面側には、タッチセンサ２２が形成されている。タッチセンサ２２は、例えば、センサ基板２１上に設けられた電極を有している。タッチセンサ２２としては、例えば、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）、銀ナノワイヤ、導電性高分子、ＣＮＴ（Carbon nanotube）、グラフェンなどを用いることができる。センサ基板２１としては、透光性の電極を用いることが好ましい。
【００１９】
タッチセンサ２２の前面側には、接着剤２３を介して、保護材２４が貼り付けられている。すなわち、保護材２４は、接着剤２３によってタッチセンサ２２に貼り付けられている。接着剤２３は透光性樹脂材料などによって形成されている。
【００２０】
保護材２４は、表示装置２００の最も観察者側に配置されている。保護材２４は、接着剤２３を覆うように配置されている。保護材２４は、タッチセンサ２２やセンサ基板２１等を外部からの衝撃等から保護している。保護材２４は、透光性材料により形成される。保護材２４は、例えば、ガラス基板、又はプラスチック基板などである。保護材２４のプラスチック材料としては、例えば、ＰＥＴ（Polyethylene terephthalate）、ＰＥＮ（Polyethylene naphthalate）、ＰＣ（Polycarbonate）などの樹脂材料が挙げられる。
【００２１】
さらに、センサ基板２１の空気層３０側、すなわち、背面側には、凹凸構造３１が形成されている。凹凸構造３１は、センサ基板２１のほぼ全面を覆うように設けられている。凹凸構造３１は、複数の凸部３１ａを有している。複数の凸部３１ａは、複数の凸部３１ａは、空気層３０と接するように、アレイ状に配列されている。したがって、バックライトユニット１１の光は、偏光板１２、液晶ユニット１３、偏光板１４、凹凸構造３１、空気層３０、凹凸構造３１を通過して、前面パネル２０に入射する。
【００２２】
前面パネル２０に設けられた凹凸構造３１と、表示パネル１０に設けられた凹凸構造３１は、同様の構成を有している。例えば、凹凸構造３１は、複数の凸部３１ａを有している。凸部３１ａは、先端に向けて細くなるテーパ状になっている。例えば、それぞれの凸部３１ａを円錐状とすることが好ましい。もちろん、凸部３１ａの形状は、円錐状に限られるものではない。例えば、凸部３１ａを円錐に限らず、角錐などの錐状とすることができる。また、凸部３１ａの先端は尖っていてもよく、尖っていなくてもよい。例えば、凸部３１ａは、ドーム状などになっていてもよい。このように、凸部３１ａは先端側に向けて徐々に細くなる突起となっている。そして、複数の凸部３１ａが所定の間隔でアレイ状に配列されている。複数の凸部３１ａを表示パネル１０又は前面パネル２０の空気層３０と接する面のほぼ全面に配置する。
【００２３】
例えば、複数の凸部３１ａは、ほぼ同じピッチでアレイ状に配置されている。例えば、凸部３１ａが４００ｎｍ以下のピッチで繰り返し配置されていることが好ましい。さらには、アレイ状に配列された複数の凸部３１ａは、ほぼ同じ高さになっている。例えば、凹凸構造３１の凸部３１ａの高さが４００ｎｍ以下となっていることが好ましい。なお、複数の凸部３１ａの高さ、及びピッチは、均一となっていてもよく、不均一となっていてもよい。複数の凸部３１ａの高さ、及びピッチにばらつきがある場合、凸部３１ａの高さの平均値を４００ｎｍ以下とし、隣接する凸部３１ａの繰り返し間隔の平均値を４００ｎｍ以下で配列するようにすることが好ましい。
【００２４】
本実施の形態では、空気層３０と接する凹凸構造３１が設けられている。図３、図４を用いて、凹凸構造３１と設けた構成と、凹凸構造３１を設けていない構成との、違いについて説明する。図３は、凹凸構造３１を設けた構成、すなわち、本実施の形態にかかる表示装置２００の構成を示す断面図であり。図４は、凹凸構造３１を設けていない比較例の表示装置３００の構成を示す断面図である。
【００２５】
図３に示すように、凹凸構造３１を設けた場合、凹凸構造３１と空気層３０との界面での反射光を低減することができる。保護材２４側から入射する外光が、空気層３０との界面で反射されずに、表示パネル１０を通過することになる。これにより、不要な外光の反射光が観察者に届くのを防ぐことができるため、視認性を向上することができる。また、表示パネル１０を通過した表示光が、空気層３０との界面で反射されずに、観察者側に出射する。このため、バックライト光量のロスを低減することができ、省電力化を図ることができる。
【００２６】
一方、凹凸構造３１を設けない場合、図４の点線矢印に示すように、凹凸構造３１と空気層３０との界面での反射光が増加してしまう。これにより、不要な外光の反射光が界面で反射して、観察者に届いてしまう。この場合、表示パネル１０を通過した表示光に、不要な反射光が重なった状態で観察者が視認してしまうため、視認性が低下してしまう。また、表示パネル１０を通過した表示光が界面で反射して、観察者側に出射しなくなってしまう。
【００２７】
このように、表示装置２００では、表示パネル１０及び前面パネル２０が、空気層３０側の表面上に凹凸構造３１を備えている。この構成によって、表示装置２００の視認性を向上することができる。さらに、バックライトユニット１１の光の利用効率を高くすることができるため、省電力化を図ることができる。表示パネル１０と前面パネル２０とが空気層３０を隔てて配置されている。すなわち、表示パネル１０と空気層３０とが接着剤で固定されていない構成となっている。前面パネル２０と表示パネル１０とを取り外し可能な状態で、表示装置２００が表示を行うことができる。これにより、表示パネル１０と前面パネル２０とを容易に取り外すことができ、リペア性を向上することができる。例えば、タッチパネルである前面パネル２０が故障した場合、前面パネル２０のみを交換することで、修理することができる。これにより、修理コストを低減することができる。
【００２８】
なお、図２では、表示パネル１０及び前面パネル２０の両方に、凹凸構造３１を設けた構成を示したが、凹凸構造３１は、表示パネル１０及び前面パネル２０のいずれか一方のみに設けてもよい。例えば、凹凸構造３１を、表示パネル１０のみに設けた構成としてもよく、凹凸構造３１を前面パネル２０のみに設けた構成としてもよい。凹凸構造３１を一方のみに設けた場合でも、リペア性、視認性、及び光の利用効率を向上することができる。もちろん、表示パネル１０及び前面パネル２０の両方に、凹凸構造３１を設けた方が、視認性及び光の利用効率をより向上することができる。
【００２９】
次に、凹凸構造３１を設けた場合に、反射率を低減することができる理由について、図５、図６を用いて説明する。図５は、凹凸構造３１を設けた表示装置２００の構成の屈折率の変化を模式的に示す図である。図６は、凹凸構造３１を設けていない表示装置３００の屈折率の変化を模式的に示す図である。
【００３０】
図５、図６は、左側に断面構成を示し、右側に厚さ方向の位置に対する屈折率の変化を示している。図５、図６では、表示パネル１０、及び前面パネル２０を簡略化して図示している。さらに、表示パネル１０を構成する媒質の屈折率をｎｊとし、前面パネル２０を構成する媒質の屈折率をｎｉとしている。また、空気層３０の屈折率を１としている。
【００３１】
屈折率が異なる第１の媒質と第２の媒質との界面での反射率Ｒは、以下の式（１）で示される。
Ｒ＝（ｎ１−ｎ２）２／（ｎ１＋ｎ２）２  ・・・（１）
なお、式（１）において、ｎ１は、第１の媒質の屈折率であり、ｎ２は第２の媒質の屈折率である。
【００３２】
反射率Ｒは、２つの媒質の屈折率の差が大きいほど高くなる。すなわち、界面での屈折率変化が大きいほど反射する。ここで、凹凸構造３１を設けた構成では、図５に示すように、屈折率が連続的に変化する。一方、凹凸構造３１を設けない構成では、図６に示すように、屈折率が離散的に変化する。ｎ１をガラスの屈折率である１．５とし、ｎ２を空気の屈折率である１とすると、凹凸構造３１を設けない場合、界面での反射率Ｒは４％程度になる。
【００３３】
空気層３０との界面に凹凸構造３１を設けることで、界面近傍において、屈折率が連続的に変化するようになる。すなわち、凸部３１ａの大きさ、及び間隔を、可視光波長と同程度以下にすると、屈折率の変化が連続的になる。このため、反射率Ｒを小さくすることができ、反射光の光量を低減することができる。界面近傍において、屈折率が連続的に変化するようすれば、理想的には反射率Ｒを０に近づけることができる。したがって、視認性、及び光の利用効率を向上することができる。さらに、凹凸構造３１を可視光に対して透明な材料を用いることで、可視光透過率に対する影響を低減することができる。よって、光の利用効率を向上することができる。
【００３４】
凹凸構造３１は、その下地と略同一の屈折率とすることが好ましい。こうすることで、下地と凹凸構造３１との界面での反射を低減することができる。さらに、凹凸構造３１は、その下地と実質的に同じ材料とすることが好ましい。こうすることで、屈折率を一致させることができ、反射を低減することができる。
【００３５】
図２に示したように、前面パネル２０では、凹凸構造３１の下地がセンサ基板２１となっている。よって、凹凸構造３１を構成する材質の屈折率は、センサ基板２１と略同一の屈折率とすることが好ましい。さらに、凹凸構造３１を構成する材質は、センサ基板２１と同一材料で形成することが好ましい。凹凸構造３１は、センサ基板２１と同じガラス材料、又はプラスチック材料などで形成することが好ましい。このようにすることで、センサ基板２１と凹凸構造３１との界面での反射を防ぐことができる。
【００３６】
図２に示したように、表示パネル１０では、凹凸構造３１の下地が偏光板１４となっている。よって、凹凸構造３１を構成する材質の屈折率は、偏光板１４と略同一の屈折率とすることが好ましい。さらに、凹凸構造３１を構成する材質は、偏光板１４と同一材料で形成することが好ましい。凹凸構造３１は、ＴＡＣで形成することが好ましい。このようにすることで、偏光板１４と凹凸構造３１との界面での反射を防ぐことができる。
【００３７】
凹凸構造３１は、ナノインプリント等で形成することができる。例えば、表示パネル１０の表面全体に光硬化性樹脂を塗布する。ここで、屈折率を適切な値になるような材料の光硬化性樹脂を用いる。そして、微細な凹凸を有する透明な原版を押し当てながら、ＵＶ光を光硬化性樹脂に照射する。これにより、光硬化性樹脂が硬化する。このとき、原版の凹凸が、光硬化性樹脂に転写されるため、表示パネル１０の表面に凹凸構造３１が形成される。
【００３８】
凹凸構造３１は、原版の凹凸を転写した構成となる。よって、原版の凹部に応じて、凸部３１ａが大きさ、及びピッチが決まる。原版の凹凸を所定の高さ、及びピッチとする。こうすることで、所望の高さ、及びピッチの凹凸構造３１を形成することができる。例えば、凸部３１ａの高さの平均値、及びピッチの平均値を可視光の波長（例えば、４００ｎｍ)よりも小さくことができる。このような微細な凹凸構造３１を空気層３０と接するように形成する。これにより、視認性、及びリペア性を向上することができる。
【００３９】
ナノインプリントを用いることによって、高い生産性で凹凸構造３１を形成することができる。あるいは、凹凸構造３１を有するフィルムを表示パネル１０及び前面パネル２０の表面に貼り付けるようにしてもよい。もちろん、前面パネル２０についても同様の方法で、凹凸構造３１を形成することができる。
【００４０】
上記の説明では、表示パネル１０を液晶パネルとしたが、表示パネル１０は、液晶パネルに限られるものではない。例えば、表示パネル１０として、有機ＥＬパネル、又は電気泳動パネルを用いるようにしてもよい。表示パネル１０に種類によっては、バックライトユニット１１は不要となる。
【００４１】
本実施の形態に係る表示装置２００は、タッチパネル機能を備えた、タブレット端末、スマートフォン、電子書籍、又は電子ペーパなどに好適である。また、前面パネル２０は、タッチパネルに限られるものではない。例えば、前面パネル２０は、表示パネル１０を保護する保護パネルであってもよい。
【００４２】
以上、実施の形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記によって限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
【符号の説明】
【００４３】
１０  表示パネル
１１  バックライトユニット
１２  偏光板
１３  液晶ユニット
１４  偏光板
２０  前面パネル
２１  センサ基板
２２  タッチセンサ
２３  接着剤
２４  保護材
３０  空気層
３１  凹凸構造
３１ａ  凸部
１００  表示装置
２００  表示装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
2014224919.tif 000005
【図４】
2014224919.tif 000006
【図５】
2014224919.tif 000007
【図６】
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