(57)【要約】【課題】入力の際、書き心地のよい偏光板およびこの偏光板を備えた液晶表示装置を提供する。【解決手段】液晶表示装置は、液晶表示パネル２と、この液晶表示パネルの外面に配設された偏光板４と、を有している。偏光板４は、フィルムを１層以上有したフィルム層３４を最上層に有している。フィルム層３４は入力手段を用いた入力が可能な入力面４２を有している。更に、フィルム層３４は、透過率が８０％以上であり、かつ動摩擦係数が０．０５ないし０．７の範囲内である。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶表示パネルの外面に位置して用いられ、フィルムを１層以上有したフィルム層を最上層に備え、前記フィルム層は入力手段を用いた入力が可能な入力面を有しているとともに、透過率が８０％以上、かつ動摩擦係数が０．０５ないし０．７の範囲内であることを特徴とする偏光板。
【請求項２】
前記液晶表示パネルと、この液晶表示パネルの外面に配設された請求項１に記載の偏光板と、を有していることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項３】
前記フィルム層の表面抵抗は、１０Ω以上１０００Ω以下であることを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記フィルム層の反射率は、４％以下であることを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置。
【請求項５】
前記フィルム層の鉛筆硬度は、３Ｈ以上であることを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置。
【請求項６】
前記フィルム層の鉛筆硬度は、３Ｈ以下であることを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置。
【請求項７】
前記フィルム層は、このフィルム上から入力される前記入力手段の材質より硬いことを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置。
【請求項８】
前記偏光板の横弾性係数は、５ｋｇ／ｃｍ２以上３０ｋｇ／ｃｍ２以下であることを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置。
【請求項９】
前記偏光板は、第１保護膜層と、この第１保護膜層に所定の隙間を保持して対向配置された第２保護膜層と、これら第１保護膜層および第２保護膜層の間に狭持された偏光子と、前記第２保護膜層に重ねて設けられた前記フィルム層と、を有していることを特徴とする請求項２ないし８のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
【請求項１０】
前記液晶表示パネルに重なって位置した入力装置を有していることを特徴とする請求項２ないし９のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
【請求項１１】
前記入力装置は、前記液晶表示パネルの他方の外面に位置していることを特徴とする請求項１０に記載の液晶表示装置。
【請求項１２】
前記入力装置は、デジタイザであることを特徴とする請求項１０または１１に記載の液晶表示装置。
【請求項１３】
前記液晶表示パネルは液晶層を有し、前記入力手段により入力される個所と重なった領域において、前記フィルム層の歪の変化量は、前記液晶層の層厚の変化量よりも小さいことを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置。
【請求項１４】
前記液晶表示パネルは液晶層を有し、前記入力手段により入力される個所と重なった領域において、前記フィルム層の歪の変化量は、前記液晶層の層厚の変化量よりも大きいことを特徴とする請求項２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】
この発明は、偏光板およびこの偏光板を備えた液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、タブレットＰＣ（パーソナルコンピュータ）等に用いられる液晶表示装置は、液晶表示パネルと、この液晶表示パネルに重ねて設けられタッチパネル等の入力装置を備え、ペン等を用いて入力面上からデータを直接入力できる機能を有している。液晶表示パネルは、アレイ基板および対向基板を所定の隙間を置いて対向配置し、これら２枚の基板間に液晶層を挟持して構成されている。これら２枚の基板の周縁部はシール材によって貼り合わされている。液晶表示パネルによりカラー表示する場合、アレイ基板および対向基板の一方の基板には、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）からなる着色層を有したカラーフィルタが配置されている。アレイ基板および対向基板の外面には、それぞれ偏光板が配設されている。
【０００３】
入力面として偏光板の外面から、例えばペン入力する場合、その押圧により液晶層の層厚が変化する。これにより、プーリング等が発生し表示品位が悪くなるだけでなく、入力している文字、絵等が正常に表示されなくなる。また、偏光板に傷がついたり、その下のガラス基板が割れる恐れがある。そのため、偏光板の外面にはフィルムが配設され、このフィルムの外面を入力面として用いている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平８−２９７２６７
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記したフィルムはタブレットを構成する一構成要素であり、極薄のガラス板、アクリル等からなる透明基材で形成されている。しかしながらこのフィルムは１ｍｍ程度の厚みがあり、表示部との視差が生じるだけでなく、フィルムの硬さの観点からも書き心地が悪いという問題がある。
【０００６】
この発明は以上の点に鑑みなされたもので、その目的は、入力の際、書き心地のよい偏光板およびこの偏光板を備えた液晶表示装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明の態様に係る偏光板は、液晶表示パネルの外面に位置して用いられ、フィルムを１層以上有したフィルム層を最上層に備え、前記フィルム層は入力手段を用いた入力が可能な入力面を有しているとともに、透過率が８０％以上、かつ動摩擦係数が０．０５ないし０．７の範囲内であることを特徴としている。
【０００８】
また、本発明の他の態様に係る液晶表示装置は、前記液晶表示パネルと、この液晶表示パネルの外面に配設された上記の偏光板と、を有していることを特徴としている。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながらこの発明の実施の形態に係る偏光板およびこの偏光板を備えた液晶表示装置について詳細に説明する。
図１に示すように、液晶表示装置は、ＴＮ表示モードの透過型液晶表示装置として構成され、入力装置１と、バックライト１１と、液晶表示パネル２と、第１偏光板３と、第２偏光板４と、を備えている。
【００１０】
バックライト１１は、液晶表示パネル２に対向配置され、導光板および拡散シート等を有した導光部１２と、この導光部の一側縁に対向配置された光源１３および反射板１４とを有している。入力装置は、例えば電磁誘導方式のデジタイザからなる。このデジタイザは、導光部１２の裏側に配置されている。
【００１１】
液晶表示パネル２は、アレイ基板２１、対向基板２２、および液晶層２３を備えている。アレイ基板２１および対向基板２２は、絶縁性を示す透明な基板、例えばガラス基板により構成されている。アレイ基板２１および対向基板２２は、複数のスペーサ２４により所定の隙間を保持して対向配置され、両基板の周縁部に配置された接着剤２５により互いに接合されている。アレイ基板２１および対向基板２２の間に液晶層２３が狭持されている。
【００１２】
液晶表示パネル２は、例えば、対角１２インチサイズの有効領域ｒを有している。この有効領域ｒ内において、アレイ基板２１および対向基板２２の一方の基板には、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の着色層を有した図示しないカラーフィルタが配置されている。そのため、液晶表示パネル２は、カラー表示が可能である。
【００１３】
次に、液晶表示パネル２の一層詳しい構成を説明する。
アレイ基板２１は、この基板より寸法の大きい３００ｍｍ×４００ｍｍサイズのマザーガラスを用いて形成されている。マザーガラス上には、信号線および走査線がマトリクス状に配設されており、列方向に複数の信号線が、行方向に複数の走査線がそれぞれ配設されている。
【００１４】
信号線および走査線で囲まれた領域内には画素が形成されている。マザーガラス上に形成されるアレイ基板２１は、列方向に１００画素、行方向に１００画素、合計１００００画素有している。これら画素は、スイッチング素子として、例えばアモルファスシリコンを有した薄膜トランジスタと、画素電極を有している。
【００１５】
この薄膜トランジスタは、信号線を一部延在したソース電極と、画素電極に接続されたドレイン電極も有している。薄膜トランジスタ、信号線、走査線、および画素電極は、通常薄膜トランジスタを形成するプロセスと同様、成膜とパターニングを繰り返して形成されている。また、アレイ基板の最上部には、画素電極を覆い配向膜が成膜されている。
対向基板２２は、ガラス基板上にカラーフィルタ、対向電極、および配向膜が順次重なって構成されている。
【００１６】
アレイ基板２１および対向基板２２間には、基板間の隙間を保持するため、球状スペーサとして、例えば直径５μｍのミクロパール２４が散在されている。アレイ基板２１および対向基板２２は、両基板の周縁部に配設された熱硬化型の接着剤２５により互いに接合されている。そして、アレイ基板２１および対向基板２２の間に液晶層２３が狭持されている。なお、液晶層２３の液晶はΔｎ＝０．１であり、その捩れ角は９０°である。
【００１７】
上記のように構成された液晶表示パネル２の一方の外面には第１偏光板３が配設され、他方の外面には第２偏光板４が配設されている。第１偏光板３および第２偏光板４は、液晶表示パネル２の有効領域ｒに重なって位置している。第１偏光板３は、導光部１２に対向配置されている。
【００１８】
次に、第２偏光板４について詳細に説明する。
図１および図２に示すように、第２偏光板４は、第１保護膜層３１と、この第１保護膜層に所定の隙間を保持して対向配置された第２保護膜層３２と、これら第１および第２保護膜層の間に狭持された偏光子３３と、第２保護膜層に重ねて設けられたフィルム層３４と、を有している。第２偏光板４は、第１保護膜層３１の外面に配置された接着剤層４１により、液晶表示パネル２、より詳しくは対向基板２２の外面に接合されている。
【００１９】
フィルム層３４は、第２偏光板４の最上層であり、かつ、液晶表示装置の最上部に位置している。フィルム層３４の外面は入力面４２を構成している。そして、入力手段として、例えばスタイラスのペン４３を用いて入力面４２を押圧することにより所望のデータを入力することができる。入力されたデータは入力装置１によって検出され読み取られる。
【００２０】
次いで、フィルム層３４の一層詳しい構成を説明する。フィルム層３４は、例えばエポキシ樹脂からなり、膜厚を約１００μｍとした１枚のフィルムで構成されている。フィルム層３４の透過率、および動摩擦係数は、フィルム層を構成する材料およびその膜厚等により特定の値に設定されている。ここでは、透過率は９８％、動摩擦係数は０．１５に設定されている。
【００２１】
フィルム層３４の硬度は、鉛筆硬度で６Ｈに設定されている。また、フィルム層３４はペン４３の材質よりも硬い材料で形成されている。フィルム層３４の表面抵抗は１０Ωないし１０００Ω、また、その反射率は４％以下に設定されている。第２偏光板４の横弾性係数は５ｋｇ／ｃｍ２ないし３０ｋｇ／ｃｍ２に制御されている。この横弾性係数は第２偏光板４全体として制御されている。
【００２２】
このように構成された、第１の実施の形態に係る偏光板およびその偏光板を備えた液晶表示装置によれば、フィルム層３４は、液晶表示装置の最上部に設けられて、透過率が９８％に設定されている。そのため、フィルム層３４を設けた場合であっても液晶表示パネル２全体の透過率の低減が抑制される。
【００２３】
フィルム層３４の動摩擦係数は０．１５に設定され、このフィルム層は薄い層のため、ペン４３により入力する際、良好な書き心地が得られる。なお、フィルム層３４の透過率、および動摩擦係数は上述した実施の形態において設定された値に限らず、フィルム層３４の透過率は８０％以上であれば良く、動摩擦係数は０．０５ないし０．７の範囲内であれば良い。フィルム層３４は薄い層であり、かつ、第２保護膜層３２上に直接設けられているため、視差により入力が悪化するという問題は無い。
【００２４】
フィルム層３４の鉛筆硬度は６Ｈであるため、フィルム層の入力面４２上から直接ペン入力しても、この入力面への傷付きを抑えることができる。フィルム層３４の鉛筆硬度は６Ｈに限らず３Ｈ以上であれば有効である。特に、フィルム層３４は、入力手段の材質よりも硬く形成されていれば、入力面４２への傷付きを抑えることができる。
【００２５】
また、フィルム層３４は、ペン４３よりも硬ければ鉛筆硬度で３Ｈ以下としても良い。その場合、その書き心地が紙に鉛筆で書くのに近いという効果がある。
その他、フィルム層３４の表面抵抗は１０Ωないし１０００Ωに設定されているため、画面の汚れを取るために拭いたとしても静電気によるゴミの付着がない。
フィルム層３４の反射率は４％以下に設定されているため、操作時に画面に他の景色が映りこんで見にくいということが起きない。
【００２６】
フィルム層３４の膜厚は１００μｍに限らず、必要に応じて変更可能である。
また、フィルム層３４は一層で構成されることが好ましいが、複数のフィルムを積層して構成されても良く、この場合、フィルムとフィルムは接着剤により貼り合わされることになる。フィルムを２層以上有したフィルム層３４の物性値を特定の範囲内に制御するため、フィルム層の膜厚を２００μｍないし１０００μｍにすれば良い。
【００２７】
フィルム層３４を構成するフィルムは、エポキシ樹脂を材料に限らず、ウレタン等、他の材料によって形成しても良く、透過率、動摩擦係数、および硬さ等の物性値が制御されていれば良い。
【００２８】
第２偏光板４は、その横弾性係数が５ｋｇ／ｃｍ２ないし３０ｋｇ／ｃｍ２に制御されている。このように、横弾性係数を制御することにより、ペンが滑らかに滑り、書き心地に効果を発揮する。
【００２９】
次に、この発明の第２の実施の形態に係る偏光板およびこの偏光板を備えた液晶表示装置について説明する。第２の実施形態において、基本構成は、上述した第１の実施の形態と同一であり、同一の部分には同一の参照符号を付して説明を省略し、異なる部分についてのみ詳細に説明する。
【００３０】
液晶表示パネル２の一方の外面には第１偏光板３が配設され、その他方の外面にはフィルム層３４として、例えば膜厚５００μｍのアクリルフィルムを有した第２偏光板４が配設されている。第２偏光板４を液晶表示パネル２に貼り付ける際、フィルム層３４を予め第２偏光板の最上部に貼り付けた状態で貼り付けられる。ここで、フィルム層３４の透過率は８０％以上、その動摩擦係数は０．０５ないし０．７の範囲内である。
【００３１】
以上のように構成された液晶表示装置を用いてデータを入力する際、データはフィルム層３４の外面である入力面４２をペン４３で押圧することにより入力される。図３、図４に示すように、例えば先端が直径１ｍｍのペン４３を用い、入力面４２を荷重５０ｇで押圧してデータを入力した場合、入力された個所と重なった領域において、液晶層の層厚の変化量ｈ１は０．３μｍ、フィルム層３４の歪の変化量ｈ２は０．１μｍとなる。
【００３２】
上記のように構成された、第２の実施の形態に係る偏光板およびその偏光板を備えた液晶表示装置によれば、フィルム層３４の歪の変化量ｈ２は、液晶層２３の層厚の変化量ｈ１よりも小さい。フィルム層３４は、硬いアクリルフィルムで構成されているため、大きく歪まない。液晶層２３はフィルム層３４より大きく歪むが、その程度は小さい。
【００３３】
そのため、フィルム層３４の入力面４２上から直接ペン入力しても、この入力面への傷付きを抑えることができる。また、ペン入力を行う際、視差が少ないため入力が行いやすく、光の干渉によるモアレ等も起きないために良好な画像表示を行うことができる。上記したことから信頼性と耐久性の高い液晶表示装置を提供することができる。
【００３４】
上記したような場合、フィルム層３４はアクリルフィルムに限らず、液晶層２３の層厚の押圧変化量ｈ１より小さい、それ以外の物質からなるフィルムを用いて構成されても良く、これら複数のフィルムを積層して構成されても良い。なお、第２の実施の形態の偏光板およびこの偏光板を備えた液晶表示装置は、上述した第１の実施の形態のそれと同様に構成された部分を有し、同様に構成された部分に関しては、同一の効果がある。
【００３５】
次に、この発明の第３の実施の形態に係る偏光板およびこの偏光板を備えた液晶表示装置について説明する。第３の実施の形態において、基本構成は、上述した第１および第２の実施の形態と同一であり、同一の部分には同一の参照符号を付して説明を省略し、異なる部分についてのみ詳細に説明する。
【００３６】
液晶表示パネル２の一方の外面には第１偏光板３が配設され、その他方の外面にはフィルム層３４として、例えば膜厚１０００μｍのウレタンフィルムを有した第２偏光板４が配設されている。第２偏光板４を液晶表示パネル２に貼り付ける際、フィルム層３４を予め第２偏光板の最上部に貼り付けた状態で貼り付けられる。ここで、フィルム層３４の透過率は８０％以上、その動摩擦係数は０．０５ないし０．７の範囲内である。
【００３７】
以上のように構成された液晶表示装置を用いてデータを入力する際、データはフィルム層３４の外面である入力面４２をペン４３で押圧することにより入力される。図３、図４に示すように、例えば先端が直径１ｍｍのペン４３を用い、入力面４２を荷重５０ｇで押圧してデータを入力した場合、入力された個所と重なった領域において、液晶層２３の層厚の変化量ｈ１は０．３μｍ、フィルム層３４の歪による変化量ｈ２は０．７μｍとなる。
【００３８】
上記のように構成された、第３の実施の形態に係る偏光板およびその偏光板を備えた液晶表示装置によれば、フィルム層３４の歪の変化量ｈ２は、液晶層２３の層厚の変化量ｈ１よりも大きい。フィルム層３４は、軟らかいウレタンフィルムで構成されているため、ペン入力による力を吸収する。このためフィルム層３４は大きく歪むが、液晶層の層厚には大きな影響はない。
【００３９】
そのため、フィルム層３４の入力面４２上から直接ペン入力しても、この入力面への傷付きを抑えることができる。また、ペン入力を行う際、視差が少ないため入力が行いやすく、光の干渉によるモアレ等も起きないために良好な画像表示を行うことができる。
【００４０】
更に、入力手段としてペン４３を用いた押圧による液晶層２３の層厚の変形を抑えることができるため、表示品位が高く、入力面４２に入力のし易い液晶表示装置を得ることができる。
【００４１】
上記したような場合、フィルム層３４はウレタンフィルムに限らず、液晶層２３の層厚の押圧変化量ｈ１より大きい、それ以外の物質からなるフィルムを用いても良く、これら複数のフィルムを積層して構成されても良い。なお、第３の実施の形態の偏光板およびこの偏光板を備えた液晶表示装置は、上述した第１および第２の実施の形態のそれと同様に構成された部分を有し、同様に構成された部分に関しては、同一の効果がある。
【００４２】
なお、この発明は、上述した実施の形態に限定されることなく、この発明の範囲内で種々変形可能である。例えば、液晶表示装置の表示モードは、ＴＮ表示モードに限らず、ホモジニアス表示モード、ＳＴＮ表示モード等に適用できる。また、その表示形態は、透過型に限らず、半透過型、反射型等、各種液晶表示装置に適用できることは言うまでもない。
【００４３】
【発明の効果】
以上詳述したようにこの発明によれば、入力の際、書き心地のよい偏光板およびこの偏光板を備えた液晶表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る、液晶表示装置の断面図。
【図２】図１に示した偏光板の断面図。
【図３】本発明の第２および第３の実施の形態に係る液晶層の断面図。
【図４】本発明の第２および第３の実施の形態に係るフィルム層の断面図。
【符号の説明】
１…入力装置，２…液晶表示パネル，３…第１偏光板，４…第２偏光板，２１…アレイ基板，２２…対向基板，２３…液晶層，３１、３２…保護膜層，３３…偏光子，３４…フィルム層，４２…入力面，４３…ペン，ｈ１、ｈ２…変化量
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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