JP4529417B2 - 携帯情報機器並びにその付属部品 - Google Patents

Description

本発明は、携帯情報機器に関し、とくに、携帯情報機器の液晶表示装置を偏光サングラスをかけて見た場合でも表示が見えなくなることのないように表示装置に複屈折透明保護カバーを装備した携帯情報機器、または携帯情報機器の付属部品に関する。

液晶表示素子は、低消費電力、軽量などの特徴から、携帯電話やＰＤＡ等の携帯端末やＡＶ機、ゲーム機、デジタルカメラ、フィルムカメラや時計等の携帯機器に広く用いられている。このような携帯情報機器は、屋内での使用のみならず屋外での娯楽や仕事を行う上においても必携のものとなってきている。
屋外においては、とくに夏季にはサングラスを着用する機会が多い。波長フィルタ特性をもつものや偏光特性をもつものなど種々の光学現象を利用したサングラスの中で、偏光サングラスは水辺、路面、建物の照り返しを減ずるため重宝されている。偏光サングラスの偏光特性は、通常、Ｓ波を減光し、Ｐ波を透過するように設定されている。これは、誘電体表面での反射光に含まれる偏光成分は、よく知られているように、Ｓ波成分が強いため、これを遮光することによって、例えば水面での太陽光のぎらつきを防いで、なおかつ水中を透視できるように作られている。
このような偏光サングラスを着用した状態で、携帯情報機器の表示装置を視た時、表示が見にくいことがしばしば起こる。携帯情報機器の表示装置について、図を参照して説明する。図６において、従来の携帯情報機器の表示装置は、液晶表示素子とその液晶表示素子の表示面前面に取り付けられる透明保護カバーで構成される。液晶表示素子では、透過偏光軸を直交させた２枚の偏光フィルムが液晶表示パネルを挟んで構成している。透明保護カバーは、通常はとくに液晶素子の表示光に対して透過波長特性や屈折特性や偏光特性を有さず、基材は透明樹脂の平板である。

図７に示すように、偏光サングラスをかけて液晶表示素子を見た場合に表示面内で視認が可能な方位が限定されてしまう。液晶表示パネルの表示面側に配設された偏光フィルムの偏光透過軸（図７（Ｃ））と偏光サングラスの偏光透過軸（図７（Ａ））とがたまたま直交した方位関係となった場合、表示が見えなくなることが起こる。通常、例えば携帯電話の主表示素子は、使用者が表示素子を手にもって表示面を縦長にして正視した状態では、このようなことが起こらないように偏光フィルムの偏光透過軸の方位は設定されていると思われるが、最近の携帯電話器では、主表示面をその面内で９０度回転して、横長の画面表示を見る場合もあって、そのような場合上記のような不自由さは残る。また、近年折り畳み型の携帯電話機で、主表示面の背面に副表示素子を配して、現在日時や着信情報等を常に表示するものが多く出回っている。このような電話機では、２つに折り畳んで置かれた状態では、偏光フィルムの偏光透過軸と偏光サングラスの偏光透過軸との方位関係は携帯電話機の置き方によって不定であって、しばしば現在時刻を知ろうとして、斜視したとき表示数字を視認できないということが起こる。

液晶表示素子と偏光サングラスの上記のような問題を解決する方法として、液晶パネルの表示面側に、１／４波長板である円偏光フィルタを被せる方法が開示されている（例えば特許文献１参照）。しかしながら、円偏光フィルタが１／４波長の移相特性を常に確保するためには、その厚さの精度を確保する必要があり、また温度変化や湿度による膨潤によって移相特性が変化することを防ぐためには、用いる基材は樹脂では不適当であり硝材にならざるを得ない。このため、部品重量が重くなりまた高コストとなって、携帯情報機器に用いるには不適当である。

特開平１−２０４０９２号公報（第２−３頁、図１）

本発明は、上記のような携帯情報機器の表示装置のもつ問題点に鑑みて成されたものであって、その目的は、偏光サングラスをかけた場合にも、表示装置がその表示面内のあらゆる方向から視認が可能である軽量・低コストの携帯情報機器並びにその付属品を提供することにある。

上記の課題を解決するために、本発明の携帯情報機器は、少なくとも表示面側に偏光フィルムを備えた液晶表示素子と、該表示素子を保護する透明カバーを含んだ表示装置を有する携帯情報機器であって、透明カバーは、面内で厚さに分布を有する複屈折材料で構成されている、ことを特徴とする。
複屈折材料の光学的主軸と偏光フィルムの偏光軸とは斜交している。
透明カバーの基材は、樹脂である。
透明カバーは、観察者に対して凸形状を有する。
凸形状は単峰形状である。
凸形状は複峰形状である。
複峰形状は、レンチキュラレンズ状の形状である。
複峰形状は、蠅の目レンズ状の形状である。

また、本発明の携帯情報機器は、少なくとも表示面側に偏光フィルムを備えた液晶表示素子を含む表示装置を有する携帯情報機器であって、透明でかつ表示装置へ着脱可能な付属部品を有することを特徴とする。
透明でかつ着脱可能な付属部品は、面内で厚さに分布を有する複屈折材料で構成されている。
複屈折材料の光学的主軸と偏光フィルムの偏光軸とは斜交している。
透明でかつ着脱可能な付属部品の基材は、樹脂である。
透明でかつ着脱可能な付属部品は、観察者に対して凸形状を有する。
凸形状は単峰形状である。
凸形状は複峰形状である。
複峰形状は、レンチキュラレンズ状の形状である。
複峰形状は、蠅の目レンズ状の形状である。

また、本発明の携帯情報機器の付属部品は、少なくとも表示面側に偏光フィルムを備えた液晶表示素子を含む表示装置を有する携帯情報機器の透明でかつ表示装置へ着脱可能な付属部品であって、透明でかつ着脱可能な付属部品は、面内で厚さに分布を有する複屈折材料で構成されている、ことを特徴とする。
複屈折材料の光学的主軸と偏光フィルムの偏光軸とは斜交している。
透明でかつ着脱可能な付属部品の基材は、樹脂である。
透明でかつ着脱可能な付属部品は、観察者に対して凸形状を有する。
凸形状は単峰形状である。
凸形状は複峰形状である。
複峰形状は、レンチキュラレンズ状の形状である。
複峰形状は、蠅の目レンズ状の形状である。

本発明では、透明保護カバーが複屈折を有しかつ曲率を持っているために、液晶表示パネルを透過した光の偏光特性が表示面全体で一定の方向を向いておらず場所によって異なるため、偏光サングラスをかけた場合でも、表示面が面内でどのような方位に向いていても表示の視認が可能となる。

本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

図１は、本発明の第１の実施例としての携帯情報機器の表示装置の断面構成図（図１（Ａ））と表示装置部分の上面図（図１（Ｂ））を示す。図１（Ａ）に示すように、携帯情報機器の表示装置は、液晶表示パネル１を偏光軸が直交した偏光フィルム２、３によって挟んで有し、さらに、強度、防水性等を考慮して、透明保護カバー４が筐体５に固定設置されている。その透明保護カバー４は、透明樹脂の成形品である。
本発明では、この透明保護カバー４の形状と光学特性に特徴を持つ。図１では、透明保護カバー４は、液晶表示パネルに接する側の面とは反対側の面のみに曲率を持たせた半円状の断面形状としている。ここでは、この形状は、液晶表示パネルの表示の視認性及び透明保護カバーの加工性を考慮した周辺に比べて中心部が盛り上がった円筒形状としている。
樹脂でできている透明保護カバー４は、複屈折性を有しており、図１（Ｂ）に示すように、屈折率楕円体のＺ軸すなわちＣ軸６は、液晶表示素子の表示面側の偏光フィルム２の透過偏光軸に対して４５度程度傾いて斜交している。
そして、円筒形状の一部で構成されている透明保護カバー４の厚さが厚い中心部では、複屈折による位相差が１／２波長の奇数倍程度にしてある。すなわち、中心部では透過光が９０度の偏光回転を受け、中心部を離れるに従って偏光回転が減ずるように設定されている。

図２は、携帯情報機器の表示装置を見る観察者が掛ける偏光サングラスの透過偏光軸（図２（Ａ））と、偏光フィルムを持った液晶表示素子出力光の偏光軸（図２（Ｃ））と、透明保護カバーを透過した光の偏光軸（図２（Ｂ））との関係を示す。
例えば、液晶表示パネルの光出力側に設けた偏光フィルタ２の透過偏光軸が横方向の場合、透明保護カバーを通すと、透明保護カバーには円筒状の曲率が施されているため、光の透過する場所によって偏光軸は一定方向ではなく、模式的には図２（Ｂ）のようなイメージとなる。
一方、偏光サングラスの透過する光の偏光軸は、通常、図示のように縦方向のものが多い。本発明の透明保護カバー３によって、偏光フィルム２を透過した光の偏光は、透明保護カバー３を透過する位置によって偏光回転の受け方が異なる。円筒の厚い部分を透過した直線偏光は、９０度回転を受け、変更状態が偏光サングラスの透過偏光軸と一致するため、液晶表示素子の表示が観察者には明るく見え、周辺部は暗く見える。
仮に温度の変化や湿度の変化によって、透明保護カバー４の複屈折の大きさが変わり、厚さの厚い中心部で偏光回転角が９０度を上回って、少し暗くなっても、中心部より厚さが少し薄い部分での偏光回転角が９０度となって、その部分の表示が明るく見えるようになる。
また、液晶表示素子を９０度面内で回転した時は、透明保護カバーの厚さの厚い中心部分を透過した光の偏光は偏光サングラスの透過偏光軸と直交するため、表示が少し暗くなるが、厚さの薄い周辺部の表示が明るく見える。このため常に表示画面全体が見えなくなることはない。

図３は、本発明の第２の実施例を示す図であって、図３（Ａ）は透明保護カバーの断面、図３（Ｂ）は、透明保護カバーを透過した光の変更状態、図３（Ｃ）は、偏光サングラスを透過した光の強度分布を示す図である。
図３の透明保護カバー４の主面の一面は、中心部が厚い球面状を成している。透明樹脂でできている透明保護カバー４は、複屈折を有し、Ｃ軸は液晶表示素子の表示面側の偏光フィルム２の透過偏光軸に対して４５度程度傾いている。
そして、球面形状の一部で構成されている透明保護カバー３の厚さが厚い中心部では、複屈折による位相差が１／２波長の奇数倍程度に作ってある。すなわち、中心部では透過光が９０度の偏光回転を受け、中心部を離れるに従ってＣ軸とこれに直交する軸に対する偏光成分間の位相差が減ずるように設定されており（図３（Ｂ））、厚さが減ずるに応じて楕円偏光→円偏光→楕円偏光と推移する。偏光サングラスを透過する光の強度は、透明保護カバーの中心を最大として点対称の放射状に小さくなる。
仮に温度の変化や湿度の変化によって、透明保護カバー４の複屈折の大きさが変わり、厚さの厚い中心部で偏光回転角が９０度を上回って、少し暗くなっても、中心部より厚さが少し薄い部分での偏光回転角が９０度となって、その部分の表示が明るく見えるようになる。
また、液晶表示素子を９０度面内で回転した時は、透明保護カバーの厚さの厚い中心部分を透過した光の偏光は偏光サングラスの透過偏光軸と直交するため、表示が少し暗くなるが、厚さの薄い周辺部の表示が明るく見える。このため常に表示画面全体が見えなくなることはない。

図４は、本発明の第３の実施例の、透明保護カバーの構成を示す。第１の実施例や第２の実施例では、透明保護カバーの円筒形状や球面形状は１つの曲面で構成されているが、複数で構成しても本発明の効果は得られる。図４（Ａ）は複数の円筒面で構成したレンチキュラー状の場合であり、図４（Ｂ）〜（Ｅ）はフライアイ（蠅の目）状に構成した場合である。図４（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｅ）は球面、（Ｄ）は回転楕円面である。

図５には、本発明の第４の実施例の構成を示す。第４の実施例は、偏光フィルムと液晶表示パネルと透明保護カバーから成る液晶表示装置は、図６に示した透明保護カバーが複屈折性を持たない従来の構成であって、複屈折性を有する第２の透明保護カバーを付属品としてその上から被せる場合を示している。図５では、折り畳み型携帯電話機の主表示装置に被せた場合（図５（Ａ））と、主表示装置の背面に設けた副表示装置に被せた場合（図５（Ｂ））の例を示している。
アタッチメントとしての第２の透明保護カバーのもつ曲面は、実施例１〜３のいずれであってもよい。

尚、上記の実施例の説明において、複屈折を有する透明保護カバーの光学的主軸と液晶表示装置がもつ表示面側の偏光フィルムの偏光軸とが成す角度は、４５度に限るものではなく、平行または直交を除いた任意の角度であっても本発明の効果は得られる。
また、透明保護カバーの観察者を向く主面は、観察者に対して凸形状を成す場合を説明したが、凹形状であっても本発明の効果は得られる。また、両主面とも凸形状、または、両主面とも凹形状であってもよい。

本発明の携帯情報機器の表示装置における透明保護カバーの第１の実施例の構成を示す図である。 本発明の携帯情報機器の表示装置における透明保護カバーの第１の実施例の動作を示す図である。 本発明の携帯情報機器の表示装置における透明保護カバーの第２の実施例の構成と動作を示す図である。 本発明の携帯情報機器の表示装置における透明保護カバーの第３の実施例の構成を示す図である。 本発明の携帯情報機器の表示装置における透明保護カバーの第４の実施例の構成を示す図である。 従来の携帯情報機器の表示装置における透明保護カバーの構成を示す図である。 従来の携帯情報機器の表示装置における透明保護カバーの動作を示す図である。

符号の説明

１ 液晶表示パネル
２、３ 偏光フィルム
４ 透明保護カバー
５ 筐体
６ Ｃ軸

Claims (24)

1. 少なくとも表示面側に偏光フィルムを備えた液晶表示素子と、該表示素子を保護する透明カバーを含んだ表示装置を有する携帯情報機器であって、
   前記透明カバーは、面内で厚さに分布を有する複屈折材料で構成されている、
   ことを特徴とする携帯情報機器。
2. 前記複屈折材料の光学的主軸と前記偏光フィルムの偏光軸とは、
   斜交している、
   ことを特徴とする請求項１に記載の携帯情報機器。
3. 前記透明カバーの基材は、樹脂である、
   ことを特徴とする請求項１に記載の携帯情報機器。
4. 前記透明カバーは、前記観察者に対して凸形状を有する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の携帯情報機器。
5. 前記凸形状は単峰形状である、
   ことを特徴とする請求項４に記載の携帯情報機器。
6. 前記凸形状は複峰形状である、
   ことを特徴とする請求項４に記載の携帯情報機器。
7. 前記複峰形状は、レンチキュラレンズ状の形状である、
   ことを特徴とする請求項６に記載の携帯情報機器。
8. 前記複峰形状は、蠅の目レンズ状の形状である、
   ことを特徴とする請求項６に記載の携帯情報機器。
9. 少なくとも表示面側に偏光フィルムを備えた液晶表示素子を含む表示装置を有する携帯情報機器であって、
   透明でかつ面内で厚さに分布を有する複屈折材料で構成された付属部品を
   前記表示装置に着脱可能に設けた
   ことを特徴とする携帯情報機器。
10. 前記複屈折材料の光学的主軸と前記偏光フィルムの偏光軸とは、
    斜交している、
    ことを特徴とする請求項９に記載の携帯情報機器。
11. 前記透明でかつ着脱可能な付属部品の基材は、樹脂である、
    ことを特徴とする請求項９に記載の携帯情報機器。
12. 前記透明でかつ着脱可能な付属部品は、前記観察者に対して凸形状を有する、
    ことを特徴とする請求項９に記載の携帯情報機器。
13. 前記凸形状は単峰形状である、
    ことを特徴とする請求項１２に記載の携帯情報機器。
14. 前記凸形状は複峰形状である、
    ことを特徴とする請求項１２に記載の携帯情報機器。
15. 前記複峰形状は、レンチキュラレンズ状の形状である、
    ことを特徴とする請求項１４に記載の携帯情報機器。
16. 前記複峰形状は、蠅の目レンズ状の形状である、
    ことを特徴とする請求項１４に記載の携帯情報機器。
17. 少なくとも表示面側に偏光フィルムを備えた液晶表示素子を含む表示装置を有する携帯情報機器の透明でかつ前記表示装置へ着脱可能な付属部品であって、
    前記透明でかつ着脱可能な付属部品は、面内で厚さに分布を有する複屈折材料で構成されている、
    ことを特徴とする携帯情報機器の付属部品。
18. 前記複屈折材料の光学的主軸と前記偏光フィルムの偏光軸とは、
    斜交している、
    ことを特徴とする請求項１７に記載の携帯情報機器の付属部品。
19. 前記透明でかつ着脱可能な付属部品の基材は、樹脂である、
    ことを特徴とする請求項１７に記載の携帯情報機器の付属部品。
20. 前記透明でかつ着脱可能な付属部品は、前記観察者に対して凸形状を有する、
    ことを特徴とする請求項１７に記載の携帯情報機器の付属部品。
21. 前記凸形状は単峰形状である、
    ことを特徴とする請求項２０に記載の携帯情報機器の付属部品。
22. 前記凸形状は複峰形状である、
    ことを特徴とする請求項２０に記載の携帯情報機器の付属部品。
23. 前記複峰形状は、レンチキュラレンズ状の形状である、
    ことを特徴とする請求項２２に記載の携帯情報機器の付属部品。
24. 前記複峰形状は、蠅の目レンズ状の形状である、
    ことを特徴とする請求項２２に記載の携帯情報機器の付属部品。

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