JP2011118393A - 液晶ディスプレイ装置用カラーシフト低減光学フィルム及びこれを具備する液晶ディスプレイ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】視聴角の増大に伴うカラーシフト現象を改善することができる液晶ディスプレイ装置用光学フィルム及びこれを具備する液晶ディスプレイ装置を提供する。
【解決手段】本発明は、液晶ディスプレイパネルの前方に具備される液晶ディスプレイ装置用光学フィルムであって、層をなすバックグラウンド層と、上記バックグラウンド層に互いに離間して形成される複数の凹状または凸状レンズ部とを含み、液晶の複屈折特性によって視聴角度及び階調水準に応じて他の色で上記液晶ディスプレイパネルから出射する光のうち、レンズ部に入射した光の出射方向を分散させ、互いに離間した上記レンズ部の間を通過する光と混合させることを特徴とする液晶ディスプレイ装置用カラーシフト低減光学フィルムを提供する。好ましくは、上記レンズ部は、レンズ部の深さ／レンズ部の幅の比が０．２５以上である。
【選択図】図６

Description

本発明は、液晶ディスプレイ装置用光学フィルム及びこれを具備する液晶ディスプレイ装置に係り、より詳しくは、凹状または凸状レンズ部を具備し、視聴角によるカラーシフトを改善する液晶ディスプレイ装置用カラーシフト低減光学フィルム及びこれを具備する液晶ディスプレイ装置に関する。

情報化社会が進展するにつれ、イメージディスプレイ関連部品及び機器が顕著に進歩し且つ普及してきている。その中でも、画像を表示するディスプレイ装置は、テレビ用、パーソナルコンピューターのモニター装置用などとして顕著に普及してきており、大型化と薄型化が同時に進行している。

一般に、液晶表示装置（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）は、液晶（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ）を利用して映像を表示するフラット表示装置の一つであって、他のディスプレイ装置に比べて薄くて軽量であり、低い駆動電圧及び低い消費電力を有するという長所がある。このため、産業全般にわたって広範に使用されている。

図１は、ＬＣＤの基本構造と駆動原理を概念的に示す概念図である。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り、図１の左側に示されたように、オフ状態である場合、液晶は基板に対して垂直配向されているため、線偏光された光は、その状態がそのまま保持され、第１の偏光フィルム１２０と光軸が垂直な第２の偏光フィルム１１０を通過することができなくなる。

一方、図１の右側に示されたように、オン状態である場合、液晶は電場によって基板と平行な方向に沿って２つの直交偏光フィルム１１０、１２０の光軸の間に水平配向される。このため、第１の偏光フィルムを介して線偏光された光は液晶分子を通過しながら、第２の偏光フィルムに到逹する直前に偏光状態が９０°回転された線偏光、円偏光または楕円偏光状態に変化して第２の偏光フィルムを通過するようになる。電場の強さを調節すれば、液晶の配列状態が垂直配向から徐々に水平方向に配向角度が変化し、このときに出る光の強さを調節することができる。

図２は、視聴角による液晶の配向状態と光透過度を示す概念図である。

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、視聴角によって配列状態が異なって見えるようになる。

正面の左側から見たとき（２１０）、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。画面の正面から見たとき（２３０）、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。正面の右側から見たとき（２５０）、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。

したがって、ＬＣＤでは、視聴角の変化に伴って光の強さや色の変化が発生し、自発光ディスプレイに比べて視野角が大きく制限される。このため、視野角の改善のための多くの研究が進められてきた。

図３は、視聴角による明暗比の変化及びカラーシフトを改善するための従来技術の一例を示す概念図である。

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、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。

すなわち、正面の左側から見たとき（３１０）、第１の画素部３２０の液晶は水平配向３１２に見え、第２の画素部３４０の液晶は垂直配向３１４に見えるようになり、第１の画素部３２０によって画面が明るく見えるようになる。同様に、正面の右側から見たとき（３５０）、第１の画素部３２０の液晶は垂直配向３５２に見え、第２の画素部３４０の液晶は水平配向３５４に見えるようになり、第２の画素部３４０によって画面が明るく見えるようになる。正面３３０から見たときは、各画素部の配列状態と同一に見えるようになる。このため、視聴者が見るときの画面の明るさは、視聴角の変化に伴って同一またはほぼ同一になり、画面に対する垂直方向を中心に対称になる。これにより、視聴角の変化に伴う明暗比の変化及び色変化の度合いが改善できるようになる。

図４は、視聴角による明暗比の変化及びカラーシフトを改善するための従来技術の他の一例を示す概念図である。

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パネルにおいて画素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。

すなわち、正面の左側から見たとき（４１０）、画素４４０内の液晶は水平配向４１４に見え、光学フィルム４２０による仮想液晶は垂直配向４１２に見えるようになり、光の強さはそれぞれの和になる。同様に、正面の右側から見たとき（４５０）、画素４４０内の液晶は垂直配向４５４に見え、光学フィルム４２０による仮想液晶は水平配向４５２に見えるようになり、光の強さはそれぞれの和になる。正面から見たとき（４３０）は、画素４４０内の液晶分子の配列状態と光学フィルム４２０の配列状態とがそれぞれ同一に見えるようになる（４３２、４３４）。

しかしながら、上記した技術によっても、図５に示すように、依然として視聴角によるカラーシフトは存在し、視聴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。

また、従来の光学フィルム及びディスプレイ装置、特にＴＮモード液晶ディスプレイ装置では、ガンマカーブの歪み及び階調反転が生じるという問題点を有する。

本発明の目的は、視聴角の増大に伴うカラーシフト現象を改善することができる液晶ディスプレイ装置用光学フィルム及びこれを具備する液晶ディスプレイ装置を提供することにある。

本発明の他の目的は、カラーシフト現象を改善しながらも、二重像及びヘイズの発生を抑制することができる液晶ディスプレイ装置用光学フィルム及びこれを具備する液晶ディスプレイ装置を提供することにある。

本発明のさらなる目的は、ガンマカーブの歪み及び階調反転を改善することができる液晶ディスプレイ装置用光学フィルム及びこれを具備する液晶ディスプレイ装置を提供することにある。

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。

上記目的を達成するために、本発明は、液晶ディスプレイパネルの前方に具備される液晶ディスプレイ装置用光学フィルムであって、層をなすバックグラウンド層と、上記バックグラウンド層に互いに離間して形成される複数の凹状または凸状レンズ部とを含み、液晶の複屈折特性によって視聴角度及び階調水準に応じて他の色で上記液晶ディスプレイパネルから出射する光のうち、レンズ部に入射した光の出射方向を分散させ、互いに離間した上記レンズ部の間を通過する光と混合させることを特徴とする液晶ディスプレイ装置用カラーシフト低減光学フィルムを提供する。

好ましくは、上記レンズ部は、レンズ部の深さ／レンズ部の幅の比が０．２５以上である。

好ましくは、上記レンズ部は、レンズ部間の間隔／レンズ部のピッチの比が０．５〜０．９５である。

好ましくは、レンズ部のピッチは４５μｍ以下である。

また、本発明は、上記液晶ディスプレイ装置用光学フィルムを具備することを特徴とする液晶ディスプレイ装置を提供する。

上記構成を有する本発明では、視聴角の増大に伴うカラーシフト現象を最小化することで、ディスプレイ装置の視野角を確保し且つ画質を改善することができるという効果を奏する。

また、本発明では、カラーシフト現象を改善しながらも、二重像及びヘイズの発生を抑制することができるという効果を奏する。

さらに、本発明では、ガンマカーブの歪み及び階調反転を改善することができるという効果を奏する。

ＬＣＤの基本構造と駆動原理を概念的に示す概念図である。 視聴角による液晶の配向状態と光透過度を示す概念図である。 視聴角による明暗比の変化及びカラーシフトを改善するための従来技術の一例を示す概念図である。 視聴角による明暗比の変化及びカラーシフトを改善するための従来技術の他の一例を示す概念図である。 本発明の光学フィルムを装着していない状態のＬＣＤの視聴角によるカラーシフトを示すグラフである。 本発明の第１の実施形態に係るレンズ部を示す断面図である。 図６の光学フィルムの斜視図である。 本発明の第２の実施形態に係るレンズ部を示す断面図である。 本発明の第３の実施形態に係るレンズ部を示す断面図である。 本発明の第４の実施形態に係るレンズ部を示す断面図である。 本発明の第５の実施形態に係るレンズ部を示す断面図である。 本発明の第６の実施形態に係るレンズ部を示す断面図である。 図１２の光学フィルムのカラーシフト改善効果を示す図である。 本発明の第７の実施形態に係るレンズ部を示す断面図である。 本発明の第８の実施形態に係る光学フィルムの製造方法を示す図である。 レンズ部の深さ／幅の比とカラーシフト改善率との関係を示す図である。 レンズ部間の間隔／ピッチの比とカラーシフト改善率との関係を示す図である。 レンズ部間の間隔／ピッチの比と透過率との関係を示す図である。 レンズ部の断面の形状と二重像との関係を示す図である。 レンズ部の断面の形状と二重像との関係を示す図である。 レンズ部の断面の形状と二重像との関係を示す図である。 レンズ部の断面の形状と二重像との関係を示す図である。 レンズ部の断面の形状と二重像との関係を示す図である。 レンズ部の断面の形状と二重像との関係を示す図である。 カラーシフト低減光学フィルムがディスプレイパネルと離間して設けられた場合に、二重像及びヘイズが発生することを示す図である。 カラーシフト低減光学フィルムがディスプレイパネルと離間して設けられた場合に、二重像及びヘイズが発生することを示す図である。 それぞれ本発明の第９の実施形態及び第１０の実施形態に係るディスプレイ装置を概略的に示す図であって、本発明のカラーシフト低減光学フィルムの二重像及びヘイズの除去に係る方案を示す図である。 それぞれ本発明の第９の実施形態及び第１０の実施形態に係るディスプレイ装置を概略的に示す図であって、本発明のカラーシフト低減光学フィルムの二重像及びヘイズの除去に係る方案を示す図である。 カラーシフト低減光学フィルムがディスプレイパネルから離間して設けられた場合に、二重像が発生することを示す図である。 図２７のディスプレイ装置において二重像が除去されることを示す図である。 図２７のディスプレイ装置における、左右視聴角によるカラーシフト（Dｕ'ｖ'）を測定した結果を示す図である。 図５のＳ−ＰＶＡモードＬＣＤ ＴＶにおいて、自己粘着性をもつカラーシフト低減光学フィルムをディスプレイパネルに付着して、色変化の改善率を測定した結果を示す図である。 カラーシフト低減光学フィルムを具備していないＳ−ＩＰＳモードＬＣＤ ＴＶの色変化を示す図である。 図２６のＬＣＤ ＴＶに自己粘着性をもつカラーシフト低減光学フィルムをディスプレイパネルに付着して、色変化の改善率を測定した結果を示す図である。 レンズ部のサイズと二重像の発生との関係を示す図である。 レンズ部のサイズと二重像の発生との関係を示す図である。 レンズ部のサイズと二重像の発生との関係を示す図である。 レンズ部のサイズと二重像の発生との関係を示す図である。 レンズ部のサイズとモアレの発生との関係を示す図である。 バックグラウンド層の屈折率が高視聴角での輝度に及ぼす影響を示す図である。 ＣＣＦＬ ＢＬＵ及びＴＮパネルを採用したＬＣＤモニター（モデル名：Ｂ２４４０ＭＨ）における、本発明のカラーシフト低減光学フィルムによるカラーシフトの改善や階調反転、及びガンマカーブの歪みの改善を示す図である。 ＣＣＦＬ ＢＬＵ及びＴＮパネルを採用したＬＣＤモニター（モデル名：Ｂ２４４０ＭＨ）における、本発明のカラーシフト低減光学フィルムによるカラーシフトの改善や階調反転、及びガンマカーブの歪みの改善を示す図である。 ＣＣＦＬ ＢＬＵ及びＴＮパネルを採用したＬＣＤモニター（モデル名：Ｂ２４４０ＭＨ）における、本発明のカラーシフト低減光学フィルムによるカラーシフトの改善や階調反転、及びガンマカーブの歪みの改善を示す図である。 ＣＣＦＬ ＢＬＵ及びＴＮパネルを採用したＬＣＤモニター（モデル名：Ｂ２４４０ＭＨ）における、本発明のカラーシフト低減光学フィルムによるカラーシフトの改善や階調反転、及びガンマカーブの歪みの改善を示す図である。 ＬＥＤ ＢＬＵ及びＴＮパネルを採用したＬＣＤモニター（モデル名：ＢＸ２４４０）における、本発明のカラーシフト低減光学フィルムによるカラーシフトの改善や階調反転、及びガンマカーブの歪みの改善を示す図である。 ＬＥＤ ＢＬＵ及びＴＮパネルを採用したＬＣＤモニター（モデル名：ＢＸ２４４０）における、本発明のカラーシフト低減光学フィルムによるカラーシフトの改善や階調反転、及びガンマカーブの歪みの改善を示す図である。 ＬＥＤ ＢＬＵ及びＴＮパネルを採用したＬＣＤモニター（モデル名：ＢＸ２４４０）における、本発明のカラーシフト低減光学フィルムによるカラーシフトの改善や階調反転、及びガンマカーブの歪みの改善を示す図である。 ＬＥＤ ＢＬＵ及びＴＮパネルを採用したＬＣＤモニター（モデル名：ＢＸ２４４０）における、本発明のカラーシフト低減光学フィルムによるカラーシフトの改善や階調反転、及びガンマカーブの歪みの改善を示す図である。 Ｓ−ＰＶＡパネルを採用した４６インチＬＣＤ ＴＶ（モデル名：ＬＨ４６ＣＳＰＬＢＣ）における、本発明のカラーシフト低減光学フィルムによるカラーシフトの改善とガンマカーブの歪みの改善を示す図である。 Ｓ−ＰＶＡパネルを採用した４６インチＬＣＤ ＴＶ（モデル名：ＬＨ４６ＣＳＰＬＢＣ）における、本発明のカラーシフト低減光学フィルムによるカラーシフトの改善とガンマカーブの歪みの改善を示す図である。 Ｓ−ＰＶＡパネルを採用した４６インチＬＣＤ ＴＶ（モデル名：ＬＨ４６ＣＳＰＬＢＣ）における、本発明のカラーシフト低減光学フィルムによるカラーシフトの改善とガンマカーブの歪みの改善を示す図である。 Ｓ−ＰＶＡパネルを採用した４６インチＬＣＤ ＴＶ（モデル名：ＬＨ４６ＣＳＰＬＢＣ）における、本発明のカラーシフト低減光学フィルムによるカラーシフトの改善とガンマカーブの歪みの改善を示す図である。

以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施形態を詳しく説明する。

図６及び図７は、本発明の第１の実施形態に係る光学フィルムのレンズ部を示す断面図である。

光学フィルムは、典型的にディスプレイパネル１０の前方に具備される。

図示の如く、本発明の光学フィルム２０は、バックグラウンド層２１とレンズ部２３を具備する。

バックグラウンド層２１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２１は、透明高分子樹脂、特に紫外線硬化性透明樹脂から形成されていてよい。

レンズ部２３は、所定の深さを有する凹状または凸状でバックグラウンド層２１に形成される。レンズ部は、光を屈折させ、カラーシフトを改善する。レンズ部２３は、色混合効果によって、視聴角の増大に伴う色変化を減少させる。レンズ部間の間隔に比べてレンズ部の幅が小さくなるようにすることでディスプレイパネル面の法線方向に放出される光を多く透過させることができる。

レンズ部は、ディスプレイパネル面の法線方向に発光される光の方向を変化させて法線から外れる方向に変更させ、また、ディスプレイパネル面の法線から外れる方向に出る光の一部を法線方向に変更させる。すなわち、レンズ部が、視聴角に応じて発光される光の方向を変化させることで、色混合を誘導してカラーシフトを改善することができる。

レンズ部２３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、くさび状断面ドットパターン、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、四角形断面ハニカムパターン、四角形断面ドットパターン、半円形断面ストライプパターン、半円形断面波パターン、半円形断面マトリックスパターン、半円形断面ハニカムパターン、半円形断面ドットパターン、半楕円形断面ストライプパターン、半楕円形断面波パターン、半楕円形断面マトリックスパターン、半楕円形断面ハニカムパターン、半楕円形断面ドットパターン、半卵形（ｏｖａｌ）断面ストライプパターン、半卵形断面波パターン、半卵形断面マトリックスパターン、半卵形断面ハニカムパターン、及び半卵形断面ドットパターンのいずれかを有していてよい。（ここで、くさび状断面は、台形断面、または三角形断面であってもよい。また、半卵形断面は放物線軌跡を描ける。また、半円形、半楕円形、及び半卵形は、それぞれ円形、楕円形、及び卵形を、正確に１／２に分けた図形を意味するものではなく、レンズ部の断面の一部が円弧、楕円弧、放物線を含む図形を意味する。すなわち、両辺が楕円弧で、上辺または下辺が直線である図形も上記半楕円形に含まれるといえよう。）

本発明は、これらに限定されずに各種の形態を有することができ、断面が左右対称であることが好ましい。

また、例えば、ストライプパターンの場合でも、水平ストライプパターン、垂直ストライプパターンなどの様々なパターンを有することができる。水平方向に形成される場合には、上下の視聴角補償に有効であり、図７に示すように垂直方向に形成される場合には、左右の視聴角補償に有効である。

モアレ現象の防止のために、レンズ部２３は、バックグラウンド層２１の辺に対して所定のバイアス角度を有して形成されていてよい。例えば、ストライプパターンの場合、ストライプが水平または垂直方向に対して所定の傾斜角度を有していてよい。

レンズ部２３は、好ましくは、図７に示すように、くさび状断面の凹溝がバックグラウンド層２１の片面に所定の周期にて離間して一直線に配列される。

レンズ部２３は、視聴者と向き合う面に形成されていても、ディスプレイパネルと向き合う面に形成されていてもよい。また、バックグラウンド層２１の両面に形成されていてもよい。

図６では、レンズ部２３がバックグラウンド層２１に対して凹状で形成される実施形態を示しているが、必ずしもこれに限定されるものではなく、図１４に示すように凸状で形成されることも可能である。

図８は、本発明の第２の実施形態に係る光学フィルムを示す断面図及び斜視図であり、図９は、本発明の第３の実施形態に係るレンズ部を示す断面図である。

レンズ部が、三角形断面及び半円形断面を有することができることを示している。

図１０及び図１１は、それぞれ本発明の第４の実施形態及び第５の実施形態に係るレンズ部を示す断面図である。

レンズ部は、ディスプレイパネルと向き合うバックグラウンド層の裏面に形成されていてよいが、図示の如くに、視聴者と向き合うバックグラウンド層の前面に形成されていてもよい。

図１２は、本発明の第６の実施形態に係るレンズ部を示す断面図であり、図１３は、図１２の光学フィルムのカラーシフト改善効果を示す図面である。

図示の如く、レンズ部は、バックグラウンド層の両面に形成されていてもよい。

バックグラウンド層の屈折率を１．５、バックグラウンド層の厚さを１００μｍとし、レンズ部を両面半円形断面形態で形成し、レンズ部の幅（半円直径）を３０μｍ、レンズ部間の間隔を９０μｍとして光学フィルムを製造し、視聴角の増大に伴うフルホワイトのカラーシフトを測定して、図１３に示すような結果を得た。

図示の如く、本発明の光学フィルムを適用した場合が、適用していない場合よりも視聴角の増大に伴うカラーシフト値が小さく、カラーシフト改善効果が大きいことが分かる。

図１４は、本発明の第７の実施形態に係るレンズ部を示す断面図である。

図示の如く、レンズ部は凸状で形成されていてよい。

図１５は、本発明の第８の実施形態に係る光学フィルムの製造方法を示す図である。

カラーシフト低減光学フィルムは、バックグラウンド層２１を支持するバッキング（図１５の支持体）を具備することができる。

バッキングは、紫外線透過性をもつ透明な樹脂フィルムまたはガラス基板が好ましい。バッキングの材質としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ＴＡＣ（ＴｒｉＡｃｅｔａｔｅ Ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ）などを使用すればよい。

レンズ部２３を形成する方法は、バッキングの片面に紫外線硬化性樹脂を塗布した後、レンズ部の鏡像が表面に形成された成形ロールを利用して紫外線硬化性樹脂に凹溝を形成する。しかる後、紫外線硬化性樹脂に紫外線を照射して、最終的にレンズ部２３が形成されたバックグラウンド層２１を完成する。

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電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。

本発明のディスプレイ装置用光学フィルターは、前述したレンズ部が形成されたバックグラウンド層の単一フィルムで構成されていてよく、また、これに、パネル保護用透明基板、アンチフォグ層、反射防止層、偏光フィルム、位相差フィルムなどの様々な機能性フィルムが相互積層されてなる多層光学フィルターで構成されていてもよい。

この場合、本発明の光学フィルターを構成する各構成層は、粘着剤または接着剤にて粘着または接着されていてよい。具体的な材料として、アクリル系接着剤、シリコン系接着剤、ウレタン系接着剤、ポリビニルブチラール接着剤（ＰＭＢ）、エチレン−酢酸ビニル系接着剤（ＥＶＡ）、ポリビニルエーテル、無定形の飽和ポリエステル、メラミン樹脂、などが挙げられる。

図１６は、レンズ部の深さＤ／幅Ｗの比とカラーシフト改善率との関係を示す図である。

目視にて区別できるカラーシフトの程度は、Dｕ'ｖ'＝０．００４以上である。したがって、視聴角０°から６０°の間で最大Dｕ'ｖ'＝０．０２水準のカラーシフトを有するディスプレイパネル（カラーシフト特性が最も優れているＳ−ＩＰＳパネル基準）が目視にて区別できるカラーシフト改善効果を示すためには、少なくとも色変化の改善率が２０％以上（最大Dｕ'ｖ'＝０．０１６以下）でなければならない。図１６のグラフから、色変化の改善率が２０％以上になるためには、レンズ部の深さ／幅の比が０．２５以上でなければならないことが分かる。また、レンズ部の深さ／レンズ部の幅の比が６を超えると、通常のレンズ部形成方法ではフィルムの製造が不可能であるため、レンズ部の深さ／レンズ部の幅の比は６以下にならなければならない。

図１７は、レンズ部間の間隔ｃ／ピッチＰの比とカラーシフト改善率との関係を示す図である。

同様に、図１７のグラフから、カラーシフト改善率が２０％以上になるためには、レンズ部間の間隔／レンズ部のピッチの比が０．９５以下でなければならない。

図１８は、レンズ部間の間隔ｃ／ピッチＰの比と透過率との関係を示す図である。

図１８のグラフから分かるように、レンズ部間の間隔／レンズ部のピッチの比が大きいほど、フィルム透過率は上がる。フィルム透過率が５０％以上になってはじめて商品としての価値があり、透過率が５０％以上になるためには、レンズ部間の間隔／レンズ部のピッチの比が０．５以上にならなければならない。

したがって、図１７及び図１８のグラフから、好適なレンズ部間の間隔／レンズ部のピッチの比が０．５〜０．９５にならなければならないことが分かる。

図１９ないし図２４は、レンズ部の断面の形状と二重像との関係を示す図である。

図１９に示すように、レンズ部（レンズ部の幅２７μｍ、深さ８１μｍ、ピッチ９０μｍ）の曲率を変化させながら、二重像（ｇｈｏｓｔ）を観察した結果、半楕円形断面を有するレンズ部が二重像の発生を最も効果的に抑制することができる。

半楕円形から三角形に変るほど、すなわち、曲率が減少するほど、ゴースト（虚像）がはっきりと観察される。図２０ないし図２４は、原像の輝度と虚像の輝度分布とを比べて示す図である。

図２５及び図２６は、カラーシフト低減光学フィルムがディスプレイパネルと離間して設けられる場合に二重像及びヘイズが発生することを示す図である。

本発明のカラーシフト低減光学フィルムをディスプレイパネルの前に装着する場合、図２５に示すように、光学フィルムがディスプレイパネルから離間し、その距離が大きくなるほど二重像がはっきりする（後述するように、光学フィルムがディスプレイパネルと密着している場合、二重像と原像との間隔が極めて小さいため区分し難い。）。このような二重像は、ディスプレイパネルの映像を歪曲させるようになる。そこで、カラーシフトを低減させながらも、二重像を発生させないようにする方案が要求される。

さらには、カラーシフト低減光学フィルムがディスプレイパネルと離間して設けられる場合、前述した二重像の問題だけでなく、図２６に示すように、ディスプレイパネルとレンズ部との間の平坦面から反射されてくる外光をレンズ部が拡散させることでヘイズが発生するという問題もある。すなわち、カラーシフト低減光学フィルムとディスプレイパネルへ入射した外光が、光学フィルムと空気（光学フィルムとディスプレイパネルとの間の空気）との界面、そして、空気とディスプレイパネルとの界面で反射または多重反射してからレンズ部に入射し、その後拡散することでヘイズが発生する。このような現象は、明室明暗比を劣らせてパネルの視認性を低下させる。そこで、カラーシフト低減光学フィルムの二重像の発生及びヘイズの発生を改善することができる解決策が要求される。

図２７及び図２８は、それぞれ本発明の第９の実施形態及び第１０の実施形態に係るディスプレイ装置を概略的に示す図であって、本発明のカラーシフト低減光学フィルムの二重像及びヘイズの除去に係る方案を示す図である。

光学フィルムとディスプレイパネルとを密着させることで、二重像やヘイズを除去することができる。例えば、本発明では、図２７に示すようにカラーシフト低減光学フィルムを粘着剤３１を介してディスプレイパネルに粘着するか、図２８に示すように、自己粘着性を有する物質にてバックグラウンド層を形成し、そのバックグラウンド層をディスプレイパネルに直接付着させることで、二重像及びヘイズの発生を抑制することができ、且つ透過率を向上させることができる。また、光学フィルムがディスプレイパネルに粘着されずに単に密着されることで、それらの間に空気層が挟まれないようにすることも有効である。

このとき、レンズ部は、視聴者側でないディスプレイパネル側と向き合った方がヘイズ低減の面で好ましい。（これは、カラーシフト低減光学フィルムがディスプレイパネルと離間して設けられる場合にも同様である。）

ここで、自己粘着性を有するバックグラウンド層は、紫外線で硬化が可能な透明弾性重合体からなり、容易にディスプレイパネルに直接付着できる。材料としては、アクリル系エラストマー、シリコン系エラストマー（ＰＤＭＳ）、ウレタン系エラストマー、ポリビニルブチラール（ＰＭＢ）エラストマー、エチレン−酢酸ビニル系（ＥＶＡ）エラストマー、ポリビニルエーテル系エラストマー、無定形の飽和ポリエステル系エラストマー、メラミン樹脂系エラストマーなどを使用することができる。

未説明の図面符号２５は、バックグラウンド層２１を支持するバッキングであって、例えば、ガラス基板であればよい。また、未説明の図面符号２７は反射防止層を示す。

図２９は、カラーシフト低減光学フィルムがディスプレイパネルから離間して設けられた場合に二重像が発生することを示す図であり、図３０は、図２７のディスプレイ装置において二重像が除去されたことを示す図である。

下表１は、カラーシフト低減光学フィルムがディスプレイパネルから離間して設けられたディスプレイ装置と、図２７のディスプレイ装置における、外光によるヘイズを測定した結果を表している。

測定方法は、外光Ｄ６５ ２４０ ｌｕｘ条件下にブラック基板にサンプルを取り付け、左右視聴角６０°で反射される光の輝度を測定した。外光は、サンプルの上方に存在するため、正反射に当たる部分はサンプルの下方から観測可能であり、乱反射は、全方向から観測可能である。このため、サンプルの下方でない側方６０°から乱反射された光を測定し、外光による反射ヘイズを測定した。

カラーシフト低減光学フィルムがディスプレイパネルに粘着（または直接付着）された場合における、測定された反射ヘイズは２．５８ｎｉｔであって、離間して空気層が存在する場合に比べて非常に小さく、甚だしくはレンズ部を有さないＰＥＴフィルムに比べても反射ヘイズが相当に減少したことが分かる。

図３１は、図２７のディスプレイ装置において左右視聴角によるカラーシフト（Dｕ'ｖ'）を測定した結果を示す図である。

図示の如く、図２７のディスプレイ装置はカラーシフトを減少させることができる。

図３２は、図５のＳ−ＰＶＡモードＬＣＤ ＴＶにおいて、自己粘着性をもつカラーシフト低減光学フィルム（レンズ部の幅３０μｍ、深さ６０μｍ、ピッチ８３μｍ、半楕円形断面）をディスプレイパネルに付着して、色変化の改善率を測定した結果を示す図である。

図３２の色変化の改善率は５２％を示した。

図３３は、カラーシフト低減光学フィルムを具備していないＳ−ＩＰＳモードＬＣＤ ＴＶの色変化を示す図であり、図３４は、図３３のＬＣＤ ＴＶに自己粘着性をもつカラーシフト低減光学フィルム（レンズ部の幅３０μｍ、深さ６０μｍ、ピッチ８３μｍ、半楕円形断面）をディスプレイパネルに付着して、色変化の改善率を測定した結果を示す図である。

色変化の改善率は５０％を示した。

この他、ＴＮモードＬＣＤでも同様にカラーシフト改善効果を得ることができ、とりわけ、ＴＮモード液晶ＬＣＤでは、後述するように階調反転改善効果までも得ることができる。

図３５ないし図３８は、レンズ部のサイズと二重像の発生との関係を示す図である。

カラーシフト低減光学フィルムをディスプレイパネルと密着して配設し、レンズ部のピッチが４５μｍ以下になるようにすることで、カラーシフト低減光学フィルムの二重像の発生を防止することができる。好ましくは、前述したレンズ部の深さ／幅の比とレンズ部間の間隔／ピッチの比を満たしながら、ピッチが４５μｍ以下になるようにする。なお、０．０１μｍ以下の大きさのレンズ部が存在する場合、上記した光の反射、屈折または散乱効果による色混合よりはフィルムの屈折率と空気の屈折率との中間である薄膜のように作用し、その効果が微々たるものとなるため、レンズ部のピッチは０．０１μｍ以上であることが好ましい。

下表２は、各サンプルのレンズ部のサイズを表す。このとき、レンズ部の深さ／幅の比とレンズ部間の間隔／ピッチの比は、すべて同一である。

図３５は、本発明の一実施形態に係るサンプル＃６＿Ｐ３と比較実施形態のサンプル＃６＿ｒｅｆ．の二重像の発生を示した図である。

図示の如く、サンプル＃６＿Ｐ３では、二重像が発生しないのに対し、サンプル＃６＿ｒｅｆ．では二重像が発生した。

図３６ないし図３８は、図３５に示すような円形イメージを、その中心を通る線に沿って輝度を測定した結果を示す図である。図示の如く、中心を通る線とイメージとが合う二つの交差点において、サンプル＃６＿ｒｅｆ．では二つのピークが現われるのに対し、図３６のサンプル＃６＿Ｐ１、図３７のサンプル＃６＿Ｐ２、図３８のサンプル＃６＿Ｐ３にいくほど、二重像の発生が低減することが分かる。

図３９は、レンズ部のサイズとモアレの発生との関係を示す図である。

図示の如く、サンプル＃６＿ｒｅｆ．ではモアレが発生したのに対し、サンプル＃６＿Ｐ１ではモアレが発生していないことが分かる。

図４０は、バックグラウンド層の屈折率が高視聴角での輝度に及ぼす影響を示す図である。

前述したカラーシフト低減光学フィルムを採用してカラーシフトを低減させても、視聴角が左右５０°以上の高視聴角ではディスプレイ装置から出る光の輝度自体が小さいことから、視聴に支障を与えるようになる。このため、左右５０°以上の高視聴角でも明るい映像が視聴できるようにするカラーシフト低減光学フィルム及びディスプレイ装置を提供することが要求される。

このために、バックグラウンド層が、一般に使用される１．５の屈折率の代わりに、１．４０〜１．４５の低い屈折率をもつようにカラーシフト低減光学フィルムを製作すると、図４０に示すように、５０°以上の高視聴角での輝度が増加することで鮮かな映像が見られるようになる。

図４１ないし図４４は、ＣＣＦＬ ＢＬ及びＴＮパネルを採用したＬＣＤモニター（モデル名：Ｂ２４４０ＭＨ）における、本発明のカラーシフト低減光学フィルムによるカラーシフトの改善や階調反転、及びガンマカーブの歪みの改善を示す図である。

カラーシフトの改善程度を測定するために、測定機器としてＳＳ３２０ゴニオメーターを使用した。ディスプレイパネルの上下０〜６０°まで１０°おきに色座標を測定し、カラーシフトに換算して図４１を得、光学フィルムサンプルをパネルに直接付着した後、同様に測定して図４２を得た。その結果、カラーシフト改善率が２５．５％（上）及び６５．４％（下）であることが分かった。

階調反転及びガンマカーブの歪みの改善程度を測定するために、測定機器としてＣＳ−１０００を使用した。ディスプレイパネルの正面０°及び上下３０°、６０°の角度におけるＷ、Ｒ、Ｇ、Ｂのグレーレベル毎の輝度を測定して図４３を得、フィルムのサンプルをパネルに直接付着した後、同様に測定して図４４を得た。その結果、フィルムの適用時にガンマカーブの線形性が回復して階調反転現象が改善し、角度毎のガンマカーブ間の変化が相当に縮小し、ガンマ曲線の歪みが縮小することが分かった。

図４５ないし図４８は、ＬＥＤ ＢＬＵ及びＴＮパネルを採用したＬＣＤモニター（モデル名：ＢＸ２４４０）における、本発明のカラーシフト低減光学フィルムによるカラーシフトの改善や階調反転、及びガンマカーブの歪みの改善を示す図である。

カラーシフトの改善程度を測定するために、測定機器としてＳＳ３２０ゴニオメーターを使用した。ディスプレイパネルの上下０〜６０°まで１０°おきに色座標を測定し、カラーシフトに換算して図４５を得、フィルムのサンプルをパネルに直接付着した後、同様に測定して図４６を得た。その結果、カラーシフト改善率が３０．９％（上）及び６３．５％（下）であることが分かった。

階調反転及びガンマカーブの歪みの改善程度を測定するために、測定機器としてＣＳ−１０００を使用した。ディスプレイパネルの上下３０°、６０°の角度におけるＷ、Ｒ、Ｇ、Ｂのグレーレベル毎の輝度を測定して図４７を得、フィルムのサンプルをパネルに直接付着した後、同様に測定して図４８を得た。その結果、フィルムの適用時にガンマカーブの線形性が回復して階調反転現象が改善し、角度毎のガンマカーブ間の変化が相当に縮小し、ガンマ曲線の歪みが縮小することが分かった。

図４９ないし図５２は、Ｓ−ＰＶＡパネルを採用した４６インチＬＣＤ ＴＶ（モデル名：ＬＨ４６ＣＳＰＬＢＣ）における、本発明のカラーシフト低減光学フィルムによるカラーシフトの改善及びガンマカーブの歪みの改善を示す図である。

カラーシフトの改善程度を測定するために、測定機器としてＳＳ３２０ゴニオメーターを使用した。ディスプレイパネルの左右０〜６０°まで１０°おきに色座標を測定し、カラーシフトに換算して図４９を得、フィルムのサンプルをパネルに直接付着した後、同様に測定して図５０を得た。その結果、カラーシフト改善率が４８．７％（左）及び５３．７％（右）であることが分かった。

ガンマカーブの歪みの改善程度を測定するために、測定機器としてＣＳ−１０００を使用した。ディスプレイパネルの正面と左側３０°、６０°の角度におけるＷ、Ｒ、Ｇ、Ｂのグレーレベル毎の輝度を測定して図５１を得、フィルムのサンプルをパネルに直接付着した後、同様に測定して図５２を得た。その結果、フィルムの適用時に角度毎のガンマカーブ間の変化が相当に縮小することが分かった。

１０ ディスプレイパネル
２０ 光学フィルム
２１ バックグラウンド層
２３ レンズ部

Claims (17)

1. 液晶ディスプレイパネルの前方に具備される液晶ディスプレイ装置用光学フィルムであって、
   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互いに離間して形成される複数の凹状または凸状レンズ部と、を含み、
   液晶の複屈折特性によって視聴角度及び階調水準に応じて他の色で上記液晶ディスプレイパネルから出射する光のうち、レンズ部に入射した光の出射方向を分散させ、互いに離間した前記レンズ部の間を通過する光と混合させることを特徴とする液晶ディスプレイ装置用カラーシフト低減光学フィルム。
2. 前記レンズ部は、レンズ部の深さ／レンズ部の幅の比が０．２５以上であることを特徴とする請求項１に記載の液晶ディスプレイ装置用カラーシフト低減光学フィルム。
3. 前記レンズ部は、レンズ部間の間隔／レンズ部のピッチの比が０．５〜０．９５であることを特徴とする請求項１に記載の液晶ディスプレイ装置用カラーシフト低減光学フィルム。
4. 前記レンズ部は、レンズ部のピッチが４５μｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の液晶ディスプレイ装置用カラーシフト低減光学フィルム。
5. 前記バックグラウンド層は、１．４０〜１．４５の屈折率を有することを特徴とする請求項１に記載の液晶ディスプレイ装置用カラーシフト低減光学フィルム。
6. 前記レンズ部の断面は、楕円弧を含む形状を有することを特徴とする請求項１に記載の液晶ディスプレイ装置用カラーシフト低減光学フィルム。
7. 前記レンズ部は、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、くさび状断面ドットパターン、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、四角形断面ハニカムパターン、四角形断面ドットパターン、半円形断面ストライプパターン、半円形断面波パターン、半円形断面マトリックスパターン、半円形断面ハニカムパターン、半円形断面ドットパターン、半楕円形断面ストライプパターン、半楕円形断面波パターン、半楕円形断面マトリックスパターン、半楕円形断面ハニカムパターン、半楕円形断面ドットパターン、半卵形（ｏｖａｌ）断面ストライプパターン、半卵形断面波パターン、半卵形断面マトリックスパターン、半卵形断面ハニカムパターン、及び半卵形断面ドットパターンのいずれかを有することを特徴とする請求項１に記載の液晶ディスプレイ装置用カラーシフト低減光学フィルム。
8. 前記レンズ部は、前記バックグラウンド層のいずれか一方の面または両面に形成されることを特徴とする請求項１に記載の液晶ディスプレイ装置用カラーシフト低減光学フィルム。
9. 前記バックグラウンド層は、透明高分子樹脂からなることを特徴とする請求項１に記載の液晶ディスプレイ装置用カラーシフト低減光学フィルム。
10. 前記バックグラウンド層は、自己粘着性をもつことを特徴とする請求項１に記載の液晶ディスプレイ装置用カラーシフト低減光学フィルム。
11. 前記バックグラウンド層は、透明弾性重合体からなることを特徴とする請求項１０に記載の液晶ディスプレイ装置用カラーシフト低減光学フィルム。
12. 請求項１に記載のカラーシフト低減光学フィルムを含むことを特徴とする液晶ディスプレイ装置。
13. 前記カラーシフト低減光学フィルムのレンズ部は、前記ディスプレイパネルと向き合う前記バックグラウンド層の面に形成されることを特徴とする請求項１２に記載の液晶ディスプレイ装置。
14. 前記カラーシフト低減光学フィルムは、前記ディスプレイパネルに密着されることを特徴とする請求項１２に記載の液晶ディスプレイ装置。
15. 前記カラーシフト低減光学フィルムは、粘着剤を介して前記ディスプレイパネルに粘着されることを特徴とする請求項１４に記載の液晶ディスプレイ装置。
16. 前記バックグラウンド層が自己粘着性をもち、前記ディスプレイパネルに直接付着されたことを特徴とする請求項１４に記載の液晶ディスプレイ装置。
17. 前記バックグラウンド層は、１．４０〜１．４５の屈折率を有することを特徴とする請求項１２に記載の液晶ディスプレイ装置。