JP2011085939A - ディスプレイ装置用光学フィルター及びこれを具備するディスプレイ装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ディスプレイ装置のディスプレイパネルの前方に具備されるディスプレイ装置用光学フィルターであって、層をなすバックグラウンド層10と、前記バックグラウンド層10に所定の厚さにて形成され、互いに離間して形成される複数のパターンエレメント21,23を具備するカラーシフト低減パターンと、を含んでなり、前記複数のパターンエレメント21,23のうち少なくとも2つのパターンエレメントは、光吸収率及び光拡散率の少なくともいずれか一方が互いに異なることを特徴とする。
【選択図】図10
Description
従来のVAモードLCDを例に挙げると、2つの偏光フィルム110、120は、その光軸が互いに垂直になるように付着されている。透明電極140がコーティングされた2つの透明基板130の間に、複屈折特性を示す液晶分子150が挿入、配列される。駆動電源部180によって電場が印加されると、液晶分子が電場に対して垂直に動いて配列される。
バックライトユニットから出る光は、第1の偏光フィルム120を通過してから線偏光になる。
画素220内に液晶分子が所定の方向に配列されている場合、視野角によって配列状態が異なって見えるようになる。
正面から右側方向210に見たとき、液晶分子の配列状態は、ほぼ水平配向212に見え、画面が相対的に明るく見えるようになる。画面の正面230から見たとき、液晶分子の配列状態232は、画素220内の液晶分子の配列と等しく見える。正面から左側方向250に見たとき、液晶分子の配列状態は、垂直配向252に見え、画面が相対的に暗く見えるようになる。
図3を参照すると、画素を2つの部分画素、すなわち、第1の画素部320と第2の画素部340とに分割して、各画素部の液晶配列状態が互いに対称になるようにする。視聴者の視聴方向に応じて第1の画素部320での液晶の配列状態と第2の画素部340での液晶の配列状態とが同時に見えるようになり、視聴者に見える光の強さは、それぞれの画素部の光の強さの和になる。
図4を参照すると、複屈折特性を有しており、その特性がLCDパネルの画素440内の液晶分子と同一であり、液晶分子の配列状態と対称になる光学フィルム420がさらに備えられている。視聴者の視聴方向による画素440内の液晶の配列状態と光学フィルム420の複屈折特性とにより、視聴者に見える光の強さは、それぞれによる光の強さの和になる。
しかしながら、上記図3及び図4に示す技術によっても、依然として視野角によるカラーシフトが存在し、視野角の増大に伴って色変化が生じるという問題点を有する。
本発明が解決しようとする技術的課題は、前述した技術的課題に制限されず、言及されていない他の技術的課題は、下記から当業者には明確に理解できるであろう。
[比較実施形態]
図6は、本発明の比較実施形態による光学フィルターを示す斜視図である。同図に示すように、図6の光学フィルターは、バックグラウンド層10とカラーシフト低減パターン20を具備する。
カラーシフト低減パターン20は光吸収物質を含む。光吸収物質は、510〜560nmのグリーン波長を吸収するグリーン波長吸収物質を含む。また、光吸収物質は、更に480〜510nmのシアン波長を吸収するシアン波長吸収物質及び570〜600nmのオレンジ波長を吸収するオレンジ波長吸収物質を含むことができる。また、光吸収物質は、カーボンブラックのようなブラック物質を含むことができる。
カラーシフト低減パターン20にグリーン波長吸収物質などが充填された光学フィルターをLCD TVに装着し、フルホワイト画面における正面と視野角60°での色座標を比較した。
具体的には、グリーン波長吸収物質のみをカラーシフト低減パターン20に充填した場合には、色座標計u′v′における、正面に対する視野角60°での色座標の変化の勾配は、15°〜45°であることが好ましい。グリーン波長吸収物質とカーボンブラックを一緒に充填した場合には、正面に対する視野角60°での色座標の変化の勾配は、−15°〜15°であることが好ましい。、グリーン波長吸収物質、シアン波長吸収物質及びオレンジ波長吸収物質を一緒に充填した場合には、正面に対する視野角60°での色座標の変化の勾配は、−15°〜15°であることが好ましい。
図6のカラーシフト低減パターン20にグリーン波長吸収物質(ピンク色素)0.5wt%を充填して光学フィルターを作製した後、図9に示すようなカラーシフト結果を得た。
図10は、本発明の第1の実施形態による光学フィルターを示す断面図である。
本発明の光学フィルターは、ディスプレイ装置のディスプレイパネルの前方に具備される。光学フィルターは、バックグラウンド層10とカラーシフト低減パターンを具備する。
バックグラウンド層10は、光を透過させる物質が層をなして形成される。バックグラウンド層10は、紫外線硬化性樹脂からなってよい。
カラーシフト低減パターンは、くさび状断面ストライプパターン、くさび状断面波パターン、くさび状断面マトリックスパターン、くさび状断面ハニカムパターン、四角形断面ストライプパターン、四角形断面波パターン、四角形断面マトリックスパターン、及び四角形断面ハニカムパターンのいずれかであればよい。
カラーシフト低減パターンは、その底面が視聴者と向き合うように形成されていても、ディスプレイパネルに対向するように形成されていてもよい。なお、バックグラウンド層10の両面に形成することもできる。
カラーシフト低減パターンは、光学フィルターとの垂直面上において互いに離間して形成される、複数のパターンエレメント(pattern element)を具備する。ここで、少なくとも2つのパターンエレメントは、光吸収率及び/または光拡散率が互いに異なる。
また他の例として、上記少なくとも2つのパターンエレメントは、互いに異なる含有比で光吸収物質及び/または光拡散物質を含むことができる。ここで、含有比は、含有比0の場合も含む。
カラーシフト低減パターンは、i)グリーン波長吸収物質を含むか、ii)グリーン波長吸収物質と共にシアン波長吸収物質及びオレンジ波長吸収物質を含むか、iii)グリーン波長吸収物質、シアン波長吸収物質及びオレンジ波長吸収物質と共にカーボンブラックのようなブラック物質を含むか、iv)グリーン波長吸収物質と共にカーボンブラックのようなブラック物質を含むか、v)カーボンブラックのようなブラック物質を含むことができる。
一般に、ディスプレイ業界では、ディスプレイ装置の評価基準として通常13種の混色(White、Red、Blue、Green、Skin、Sony Red、Sony Blue、Sony Green、Cyan、Purple、Yellow、Moderate Red、Purplish Blue)で評価する。
図11は、LEDとCCFLバックライトの発光スペクトラムを示すグラフである。
同図に示すように、LED(図11の左側に図示)と異なり、CCFLバックライト(図11の右側に図示)では、490nm付近のシアン波長領域と590nm付近のオレンジ波長領域で強いピークが存在する。
このようなシアン及びオレンジ波長領域のピークは、色再現面積を軽減させ、且つカラーシフトを悪化させる原因になる。
同図に示すように、LED(図12の左側に図示)とCCFLのバックライト(図12の右側に図示)で構成されたLCDのカラーシフト結果を見ると、CCFLの方が悪いことが分かる。このことから、視野角の変化によるカラーシフトに悪影響を及ぼすシアン波長領域及びオレンジ波長領域のピークを、視野角の増大に伴ってより多く吸収できるようにすると、視野角の増大に伴う混色の色変化をさらに最小化することができる。
カラーシフト低減パターンにカーボンブラックのようなブラック物質を含ませてカラーシフトを改善することができる。
図13及び図14は、Bare LCDの視野角及びグレーレベルによる輝度及び正規化輝度変化を示す図である。
バックグラウンド層10またはバッキング層30には、赤色(R)、緑色(G)、青色(G)の量を減少させたり調節したりして、色バランスを変化させたり調整したりする補色物質が含まれていてよい。
光拡散物質は、視野角の増大に伴い、ディスプレイパネルから出る光をより多く一様に拡散させることで、色混合(color mixing)を誘導してカラーシフトを改善する。光拡散物質としては、光拡散ビーズのような光拡散粒子が使用されてよい。
まず、バッキング層30の片面に紫外線硬化性樹脂を塗布した後、パターン成形用ロールを利用して紫外線硬化性樹脂に凹溝を形成する。その後、紫外線硬化性樹脂に紫外線を照射し、最終的に、くさび状断面凹溝が形成されたバックグラウンド層10を完成する。
その後、レーザーにて凹溝を形成する。
なお、本発明はこれに限定されるものではなく、熱可塑性樹脂を利用した熱プレス法や、熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂を充填して成形する射出成形法などの様々な方法を用いてバックグラウンド層の凹溝を得ることができる。
同図に示すように、第1のパターンエレメント群21と第2のパターンエレメント群23との配列は、様々な変形例を有することができる。図15では、第1のパターンエレメント群2つ、第2のパターンエレメント群1つの順の繰り返しという、規則的な並び順となっている実施形態を示しており、図16では、第2のパターンエレメント群2つ、第1のパターンエレメント群1つの順の繰り返しという、規則的な並び順となっている実施形態を示している。
20 カラーシフト低減パターン
21 第1のパターンエレメント群
23 第2のパターンエレメント群
30 バッキング層
Claims (20)
- ディスプレイ装置のディスプレイパネルの前方に具備されるディスプレイ装置用光学フィルターであって、
層をなすバックグラウンド層と、
前記バックグラウンド層に所定の厚さにて形成され、互いに離間して形成される複数のパターンエレメントを具備するカラーシフト低減パターンと、を含んでなり、
前記複数のパターンエレメントのうち少なくとも2つのパターンエレメントは、光吸収率及び光拡散率の少なくともいずれか一方が互いに異なることを特徴とするディスプレイ装置用光学フィルター。 - 前記少なくとも2つのパターンエレメントは、互いに異なる光吸収物質を含むことで前記光吸収率が互いに異なるか、互いに異なる光拡散物質を含むことで前記光拡散率が互いに異なるかの少なくともいずれか一方であることを特徴とする請求項1に記載のディスプレイ装置用光学フィルター。
- 前記少なくとも2つのパターンエレメントは、互いに異なる含有比で光吸収物質を含むことで前記光吸収率が互いに異なるか、互いに異なる含有比で光拡散物質を含むことで前記光拡散率が互いに異なるかの少なくともいずれか一方であることを特徴とする請求項1に記載のディスプレイ装置用光学フィルター。
- 前記複数のパターンエレメントは、第1のパターンエレメント群と第2のパターンエレメント群とで群をなし、
前記光吸収物質は、前記第1のパターンエレメント群だけに含まれ、前記光拡散物質は、前記第2のパターンエレメント群だけに含まれることを特徴とする請求項3に記載のディスプレイ装置用光学フィルター。 - 前記第1のパターンエレメント群と前記第2のパターンエレメント群とが規則的な並び順となっていることを特徴とする請求項4に記載のディスプレイ装置用光学フィルター。
- 前記第1のパターンエレメント群と前記第2のパターンエレメント群とが交互に配列されることを特徴とする請求項5に記載のディスプレイ装置用光学フィルター。
- 前記第1のパターンエレメント群と前記第2のパターンエレメント群とが、それぞれ前記光学フィルターの中央を基準に対称するように配列されることを特徴とする請求項4に記載のディスプレイ装置用光学フィルター。
- 前記複数のパターンエレメントは、第1のパターンエレメント群と第2のパターンエレメント群とで群をなし、
前記第1のパターンエレメント群は、前記光吸収物質及び前記光拡散物質を含み、前記第2のパターンエレメント群は、前記光吸収物質及び前記光拡散物質のいずれか一方だけを含むことを特徴とする請求項3に記載のディスプレイ装置用光学フィルター。 - 前記複数のパターンエレメントは、第1のパターンエレメント群と第2のパターンエレメント群とで群をなし、
前記第1のパターンエレメント群及び前記第2のパターンエレメント群は、前記光吸収物質及び前記光拡散物質を共に含むことを特徴とする請求項3に記載のディスプレイ装置用光学フィルター。 - 前記光吸収物質は、510〜560nmのグリーン波長を吸収するグリーン波長吸収物質を含むことを特徴とする請求項3に記載のディスプレイ装置用光学フィルター。
- 前記光吸収物質は、更に、480〜510nmのシアン波長を吸収するシアン波長吸収物質及び570〜600nmのオレンジ波長を吸収するオレンジ波長吸収物質を含むことを特徴とする請求項10に記載のディスプレイ装置用光学フィルター。
- 前記光吸収物質は、更にブラック物質を含むことを特徴とする請求項10に記載のディスプレイ装置用光学フィルター。
- 前記光吸収物質は、ブラック物質を含むことを特徴とする請求項3に記載のディスプレイ装置用光学フィルター。
- 前記ブラック物質は、カーボンブラックであることを特徴とする請求項13に記載のディスプレイ装置用光学フィルター。
- 前記光拡散物質は、光拡散ビーズを含むことを特徴とする請求項3に記載のディスプレイ装置用光学フィルター。
- 前記カラーシフト低減パターンは、樹脂を含むことを特徴とする請求項1に記載のディスプレイ装置用光学フィルター。
- 前記カラーシフト低減パターンは、くさび状断面ストライプパターン、くさび状断面波パターン、くさび状断面マトリックスパターン、くさび状断面ハニカムパターン、四角形断面ストライプパターン、四角形断面波パターン、四角形断面マトリックスパターン、及び四角形断面ハニカムパターンのいずれかであることを特徴とする請求項1に記載のディスプレイ装置用光学フィルター。
- 請求項1に記載のディスプレイ装置用光学フィルターを具備することを特徴とするディスプレイ装置。
- 請求項3に記載のディスプレイ装置用光学フィルターを製造するためのディスプレイ装置用光学フィルターの製造方法であって、
前記複数のパターンエレメントは、第1のパターンエレメント群と第2のパターンエレメント群とで群をなし、
前記製造方法は、
前記バックグラウンド層に前記第1のパターンエレメント群を形成する第1のステップと、
前記バックグラウンド層に凹溝を形成する第2のステップと、
前記凹溝に、前記光吸収物質及び前記光拡散物質のうち少なくとも一方と共に紫外線硬化性樹脂を充填する第3のステップと、
紫外線を照射して前記凹溝に充填された前記紫外線硬化性樹脂を硬化させる第4のステップと、
を含むことを特徴とするディスプレイ装置用光学フィルターの製造方法。 - レーザーを照射して前記凹溝を形成することを特徴とする請求項19に記載のディスプレイ装置用光学フィルターの製造方法。
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