JP2019526831A - 表示装置およびそのフィルタ - Google Patents

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Abstract

【解決手段】 表示装置およびそのフィルタ(1)であって、前記フィルタ(1)は、誘電体層(11)および前記誘電体層(11)上に設けられるワイヤグリッド構造アレイを備え、各ワイヤグリッド構造(12a)は、第1ワイヤグリッドユニット(120)と、第2ワイヤグリッドユニット(121)と、第3ワイヤグリッドユニット(122)と、第4ワイヤグリッドユニット(123)とを含み、前記第1ワイヤグリッドユニット(120)、第2ワイヤグリッドユニット(121)、第3ワイヤグリッドユニット(122)、および第4ワイヤグリッドユニット(123)はそれぞれ、間隔をあけて配置される複数のワイヤグリッド(100)を含み、前記第1ワイヤグリッドユニット(120)、第2ワイヤグリッドユニット(121)、第3ワイヤグリッドユニット(122)、および第4ワイヤグリッドユニット(123)のグリッド間隔はいずれも異なっており、前記第1ワイヤグリッドユニット(120)、第2ワイヤグリッドユニット(121)、第3ワイヤグリッドユニット(122)、および第4ワイヤグリッドユニット(123)はそれぞれ、入射光を濾光して4つの異なる色の光を得るために用いられる。上記表示装置およびそのフィルタ(1)は、Rサブ画素、Gサブ画素、およびBサブ画素で合成される白色光の色度座標と、Wサブ画素の白色光の色度座標とを整合させることができる。

Description

本発明はタッチパネル製造技術の分野に関し、特に表示装置およびそのフィルタに関する。
RGBW表示技術は、従来のRGBカラーレジスト配列をベースに、白色Wサブ画素を追加することで、RGBカラーレジストの透過率が1/3未満であるのに対し、Wサブ画素材料の透過率は1に近いため、RGB画素配列よりも高輝度、低消費電力であるという利点を有している。従来のRGBW液晶表示装置で白色画面を表示する場合、バックライトが下偏光板、ガラス層、液晶層を通過後、CF層に入る前において、白色光のエネルギースペクトル分布は同一であるが、RGBサブ画素を経て合成される白色光は、異なる着色剤レジストを透過した混合光の効果となる。RGBWディスプレイでは、RGBディスプレイと同一または類似のR/G/Bカラーレジストが用いられるため、その静的なR/G/Bの色度座標と色域は、従来のRGBディスプレイと一致するように調整することができる。しかし、Wサブ画素は材料が一種のみであり、通常は工程を統合する観点から慣用のOC材料が用いられ、白色光の色度座標を正確に調整することは実現が困難であり、このためRGBサブ画素で合成される白色光と、W白色光とには、エネルギースペクトル分布および白色点の座標が異なるという問題が存在し、適切な手段を用いてRGBサブ画素で合成される白色光の色度座標と、W白色光の色度座標とを整合させる必要がある。
本発明は、従来技術の欠点を解消するため、Rサブ画素、Gサブ画素、およびBサブ画素で合成される白色光の色度座標と、Wサブ画素の白色光の色度座標とを整合させることのできる表示装置およびそのフィルタを提供する。
本発明で提供される具体的な技術手段は次の通りである。誘電体層および前記誘電体層上に設けられるワイヤグリッド構造アレイを備えるフィルタを提供し、前記ワイヤグリッド構造アレイは、複数のワイヤグリッド構造を有し、各前記ワイヤグリッド構造は、第1ワイヤグリッドユニットと、第2ワイヤグリッドユニットと、第3ワイヤグリッドユニットと、第4ワイヤグリッドユニットとを含み、前記第1ワイヤグリッドユニット、第2ワイヤグリッドユニット、第3ワイヤグリッドユニット、および第4ワイヤグリッドユニットはそれぞれ、間隔をあけて配置される複数のワイヤグリッドを有し、前記第1ワイヤグリッドユニット、第2ワイヤグリッドユニット、第3ワイヤグリッドユニット、および第4ワイヤグリッドユニットのグリッド間隔はいずれも同じではなく、前記第1ワイヤグリッドユニット、第2ワイヤグリッドユニット、第3ワイヤグリッドユニット、および第4ワイヤグリッドユニットはそれぞれ、入射光を濾光して4つの異なる色の光を得るために用いられる。
選択的に、前記第1ワイヤグリッドユニット、第2ワイヤグリッドユニット、第3ワイヤグリッドユニットのユニットのグリッド間隔は順次縮小されている。
選択的に、前記ワイヤグリッドは、前記誘電体層および前記ワイヤグリッドに対して直交する方向における断面の形状が、方形、台形、または三角形である。
選択的に、前記ワイヤグリッドの材質は、アルミニウム、銀、または金である。
本発明ではさらに、バックライトモジュールおよび前記バックライトモジュール上に順次設けられる下基板と、液晶層と、上基板とを備え、前記上基板は、ベースと、前記ベース上に位置する上偏光板とを有し、前記下基板は、下偏光板と、前記下偏光板上に位置するTFTアレイとを有する表示装置を提供しており、前記下基板は、さらに、上述のフィルタを備え、前記フィルタは前記TFTアレイ上に設けられ、前記ワイヤグリッド構造アレイは前記誘電体層と前記液晶層との間に位置し、前記第1ワイヤグリッドユニット、第2ワイヤグリッドユニット、第3ワイヤグリッドユニット、および第4ワイヤグリッドユニットはそれぞれ、入射光を濾光して、色が赤色のRサブ画素、色が緑色のGサブ画素、色が青色のBサブ画素、および色が白色のWサブ画素を得るために用いられる。
選択的に、前記第1ワイヤグリッドユニット、第2ワイヤグリッドユニット、第3ワイヤグリッドユニットのグリッド間隔は順次縮小されている。
選択的に、前記第1ワイヤグリッドユニットは、入射光を濾光してRサブ画素を得るために用いられ、前記第2ワイヤグリッドユニットは、入射光を濾光してGサブ画素を得るために用いられ、前記第3ワイヤグリッドユニットは、入射光を濾光してBサブ画素を得るために用いられ、前記第4ワイヤグリッドユニットは、入射光を濾光してWサブ画素を得るために用いられる。
選択的に、各ワイヤグリッドユニットにおけるワイヤグリッドは長さが同じである。
選択的に、いずれか2つの隣り合う前記第1ワイヤグリッドユニット、第2ワイヤグリッドユニット、第3ワイヤグリッドユニット、および第4ワイヤグリッドユニット間の間隔は同じである。
選択的に、前記表示装置はさらにOC平坦化層を備え、前記OC平坦化層は前記ベースと前記液晶層との間に位置している。
本発明で提供される表示装置およびそのフィルタにおいて、前記フィルタは、第1ワイヤグリッドユニット、第2ワイヤグリッドユニット、第3ワイヤグリッドユニット、および第4ワイヤグリッドユニットを備え、第1ワイヤグリッドユニット、第2ワイヤグリッドユニット、第3ワイヤグリッドユニット、および第4ワイヤグリッドユニットのうち2つの隣り合うワイヤグリッドのグリッド間隔およびワイヤグリッドの幅を調整することにより、Rサブ画素、Gサブ画素、およびBサブ画素で合成される白色光の色度座標と、Wサブ画素の白色光の色度座標とを整合させる。
図1は、実施例1における表示装置の偏光板の構造概略図である。 図2は、図1中の偏光板のワイヤグリッド層の構造概略図である。 図3は、実施例1における表示装置の構造概略図である。 図4は、実施例1におけるRサブ画素、Gサブ画素、Bサブ画素、およびWサブ画素に対応する異なる波長の透過率である。 図5は、Rサブ画素、Gサブ画素、およびBサブ画素で合成される白色光の色度座標と、Wサブ画素の白色光の色度座標との整合方法のフロー図である。 図6は、実施例2における表示装置の構造概略図である。
以下、図面を参照し本発明の実施例を詳しく説明する。但し、本発明は複数の異なる態様により実施することができ、また本発明はここで説明する具体的な実施例に限定されるものと解釈されるべきではない。逆に、これらの実施例を提供するのは、本発明の原理およびその実用性を解釈して、本発明の様々な実施例および特定の意図する用途に適合する様々な変更を、当業者が理解できるようにするためである。図中、同一の符号は常に同一の要素を示すことに用いられる。
図1、図2に示すように、本実施例ではフィルタ1を提供しており、それは誘電体層11および誘電体層11上に設けられたワイヤグリッド層12を備え、ワイヤグリッド層12上にはワイヤグリッド構造アレイが設けられ、ワイヤグリッド構造アレイは複数のワイヤグリッド構造12aを有し、図2には、ワイヤグリッド層12が一ワイヤグリッド構造12aを有する態様が示されており、各ワイヤグリッド構造12aは、第1ワイヤグリッドユニット120、第2ワイヤグリッドユニット121、第3ワイヤグリッドユニット122、および第4ワイヤグリッドユニット123を含み、第1ワイヤグリッドユニット120、第2ワイヤグリッドユニット121、第3ワイヤグリッドユニット122、および第4ワイヤグリッドユニット123はそれぞれ、間隔をあけて配置される複数のワイヤグリッド100を有し、ここで、第1ワイヤグリッドユニット120、第2ワイヤグリッドユニット121、第3ワイヤグリッドユニット122、および第4ワイヤグリッドユニット123のグリッド間隔はいずれも同じではなく、第1ワイヤグリッドユニット120、第2ワイヤグリッドユニット121、第3ワイヤグリッドユニット122、および第4ワイヤグリッドユニット123はグリッド間隔が異なるため、入射光は、第1ワイヤグリッドユニット120、第2ワイヤグリッドユニット121、第3ワイヤグリッドユニット122、および第4ワイヤグリッドユニット123により濾光され、4つの異なる色の光が得られる。
誘電体層11は、屈折率が変調された多層誘電体構造であり、誘電体層11は、第1屈折率変調層110、第1屈折率変調層110上に設けられる第2屈折率変調層111、および第2屈折率変調層111とワイヤグリッド層12との間に設けられる第3屈折率変調層112を含むことが好ましい。ここで、第1屈折率変調層110と第3屈折率変調層112の屈折率は、第2屈折率変調層111よりも低く、第1屈折率変調層110と第3屈折率変調層112の材質は、SiO、SiO、MgO等であってもよく、第2屈折率変調層111の材質は、Si、TiO、Ta等であってもよい。
具体的には、第1ワイヤグリッドユニット120、第2ワイヤグリッドユニット121、第3ワイヤグリッドユニット122、および第4ワイヤグリッドユニット123のグリッド間隔は順次縮小されている。ワイヤグリッド層12は、ワイヤグリッド構造アレイおよびブラックマトリクスユニット12bを有し、ブラックマトリクスユニット12bは、第1ワイヤグリッドユニット120、第2ワイヤグリッドユニット121、第3ワイヤグリッドユニット122、および第4ワイヤグリッドユニット123の間に位置し、ブラックマトリクスユニット12bは光を透過させず、第1ワイヤグリッドユニット120、第2ワイヤグリッドユニット121、第3ワイヤグリッドユニット122、および第4ワイヤグリッドユニット123の側面の光漏れを防止するために用いられる。各ワイヤグリッドユニットにおけるワイヤグリッド100の幅およびグリッド間隔は同一であり、異なるワイヤグリッドユニット間のグリッド間隔は同一ではない。ワイヤグリッド層12の材質は、屈折率の虚部が大きい材料であり、例えばアルミニウム、銀、または金等であって、ワイヤグリッド層12の材質としてはアルミニウムが好ましい。
ここで、第1ワイヤグリッドユニット120、第2ワイヤグリッドユニット121、第3ワイヤグリッドユニット122、および第4ワイヤグリッドユニット123におけるワイヤグリッドの周期は200nm〜500nmであり、ここでワイヤグリッドの周期とは、2つの隣り合うワイヤグリッド100の幾何学的中心間の距離を意味し、ワイヤグリッド100の幅は、ワイヤグリッドの周期の0.4〜0.9倍であり、ワイヤグリッド100の高さは20nm〜200nmである。ワイヤグリッド100は尺状であり、誘電体層11およびワイヤグリッド100に対して直交する方向における断面の形状が、方形、台形または三角形であり、異なるワイヤグリッドユニットにおけるワイヤグリッド100の長さは同一である。
各ワイヤグリッドユニットのグリッド間隔、ワイヤグリッド100の幅、ワイヤグリッド100の高さ、およびワイヤグリッド100の材質を変更することにより、異なる色の光が得られるとともに、各ワイヤグリッドユニットの光透過率を向上させることができる。
図3に示すように、本実施例ではさらに表示装置を提供しており、それはバックライトモジュール2およびバックライトモジュール2上に順次設けられる下基板、液晶層3、および上基板を備え、上基板は、ベース4およびベース4上に位置する上偏光板5を有し、下基板は、下偏光板6、上記フィルタ1、およびTFTアレイ7を有し、TFTアレイ7は下偏光板6上に位置し、フィルタ1はTFTアレイ7と液晶層3との間に位置し、ワイヤグリッド層12は、誘電体層11と液晶層3との間に位置している。ここで、上偏光板5の偏光方向は、下偏光板6の偏光方向に対して垂直であり、バックライトモジュール2は、サイド入射型バックライトモジュール構造または直下型バックライトモジュール構造である。バックライトモジュール2の発光した光がワイヤグリッド層12に入射すると、ブラックマトリクスユニット12bおよびワイヤグリッド100に入射した光は吸収され、残りの入射光は、各ワイヤグリッドユニットにおける2つの隣り合うワイヤグリッド100の間を貫通するとともに、第1ワイヤグリッドユニット120、第2ワイヤグリッドユニット121、第3ワイヤグリッドユニット122、および第4ワイヤグリッドユニット123がそれぞれ、それを濾光して、色が赤色のRサブ画素、色が緑色のGサブ画素、色が青色のBサブ画素、および色が白色のWサブ画素が得られ、例えば、第1ワイヤグリッドユニット120が入射光を濾光して、Rサブ画素が得られ、第2ワイヤグリッドユニット121が入射光を濾光して、Gサブ画素が得られ、第3ワイヤグリッドユニット122が入射光を濾光して、Bサブ画素が得られ、第4ワイヤグリッドユニット123が入射光を濾光して、Wサブ画素が得られ、このように入射光が各ワイヤグリッド構造12aを通ることで、R、G、B、およびWの4つのサブ画素を得ることができ、この4つのサブ画素が、表示装置の一画素を形成する。
図4に示すように、本実施例の表示装置におけるワイヤグリッド層12は、材質がアルミニウム、第1ワイヤグリッドユニット120におけるワイヤグリッドの周期が400nm〜500nm、第2ワイヤグリッドユニット121におけるワイヤグリッドの周期が300nm〜450nm、第3ワイヤグリッドユニット122におけるワイヤグリッドの周期が200nm〜350nm、第4ワイヤグリッドユニット123におけるワイヤグリッドの周期が200nm〜500nmであることが好ましい。この設定により、第1ワイヤグリッドユニット120の赤色光波長域に対応する中心ピーク箇所の透過率、第2ワイヤグリッドユニット121の緑色光波長域に対応する中心ピーク箇所の透過率、および第3ワイヤグリッドユニット122の青色光波長域に対応する中心ピーク箇所の透過率が、それぞれ70%を上回り、波長域外の最低透過率が10%未満になる。第4ワイヤグリッドユニット123の全波長域における透過率は70%より大きくなる。ここで、いずれか2つの隣り合う第1ワイヤグリッドユニット120、第2ワイヤグリッドユニット121、第3ワイヤグリッドユニット122、および第4ワイヤグリッドユニット123間のブラックマトリクスユニット12bの幅は同じである。
また、本実施例の表示装置はさらにOC平坦化層8を備え、それはワイヤグリッド層12と液晶層3との間に位置し、OC平坦化層8は、ワイヤグリッド層12の上面を覆っており、ワイヤグリッド層12の上面の平滑性を向上させるとともに、液晶層3に対する汚染防止の作用をきたすために用いられる。
本実施例の各ワイヤグリッド構造12aにおける第1ワイヤグリッドユニット120、第2ワイヤグリッドユニット121、第3ワイヤグリッドユニット122、および第4ワイヤグリッドユニット123の配列方式は、実際の表示ニーズに基づいて設定することができ、図3では例を挙げて示しているが、これに限定されるものではない。
次に、ワイヤグリッド層12の材質をアルミニウムとし、ワイヤグリッド層12の高さを固定した場合を例に挙げ、各ワイヤグリッドユニットのグリッド間隔、ワイヤグリッド100の幅を変更することにより、Rサブ画素、Gサブ画素、およびBサブ画素で合成された白色光の色度座標と、Wサブ画素の白色光の色度座標とを整合させる過程を具体的に説明する。
図5に示すように、全整合過程は下記ステップを含む。
ステップS1:第1ワイヤグリッドユニット120の赤色光波長域に対応する中心ピーク箇所の透過率が70%より大きく、波長域外の最低透過率が10%未満となる第1パラメータ範囲と、第2ワイヤグリッドユニット121の緑色光波長域に対応する中心ピーク箇所の透過率が70%より大きく、波長域外の最低透過率が10%未満となる第2パラメータ範囲と、第3ワイヤグリッドユニット122の青色光波長域に対応する中心ピーク箇所の透過率が70%より大きく、波長域外の最低透過率が10%未満となる第3パラメータ範囲と、第4ワイヤグリッドユニット123の可視光に対応する全波長域の透過率が70%より大きくなる第4パラメータ範囲とを選択する。このパラメータには、ワイヤグリッドユニットのワイヤグリッドの周期およびデューティ比が含まれ、ここで、デューティ比とは、ワイヤグリッド100の幅とワイヤグリッドの周期との比を意味する。
ステップS2:第1、第2、第3パラメータ範囲から異なるパラメータを選択し、Rサブ画素、Gサブ画素、およびBサブ画素が、選択されたパラメータ下で合成した白色光の色度座標の、様々なグレースケールにおける色度座標変化曲線を演算することで、Rサブ画素、Gサブ画素、およびBサブ画素の、第1、第2、第3パラメータ範囲における第1色度座標変化曲線の集合を得る。
ステップS3:第4パラメータ範囲から異なるパラメータを選択し、Wサブ画素の、選択されたパラメータ下における白色光の、様々なグレースケールにおける色度座標変化曲線を演算することで、Wサブ画素の第4パラメータ範囲における第2色度座標変化曲線の集合を得る。
ステップS4:第1色度座標変化曲線の集合と第2色度座標変化曲線の集合のうち、偏差が最小の2つの色度座標変化曲線に対応するパラメータを、第1ワイヤグリッドユニット120、第2ワイヤグリッドユニット121、第3ワイヤグリッドユニット122、および第4ワイヤグリッドユニット123のワイヤグリッドパラメータとして選択することで、Rサブ画素、Gサブ画素、およびBサブ画素で合成される白色光の色度座標と、Wサブ画素の白色光の色度座標との整合を実現する。
各ワイヤグリッドユニットのグリッド間隔、ワイヤグリッドの幅、ワイヤグリッドの高さ、およびワイヤグリッドの材質を変更することにより、異なる色の光が得られるとともに、各ワイヤグリッドユニットの光透過率を向上させることができ、また、Rサブ画素、Gサブ画素、およびBサブ画素で合成される白色光の色度座標と、Wサブ画素の白色光の色度座標とを整合させることで、表示装置の白色点がドリフトする現象を改善することができる。
図6に示すように、本実施例の実施例1とは異なる点は、フィルタ1が、TFTアレイ7と下偏光板6との間に位置し、ワイヤグリッド層12が、誘電体層11とTFTアレイ7との間に位置することである。
本実施例の表示装置は、実施例1における表示装置の性能を有する以外に、フィルタ1をTFTアレイ7と下偏光板6との間に設置することで、実施例1の表示装置におけるOC平坦化層8を省略することができ、TFTアレイによりフィルタ1を液晶層3から遠ざけ、ワイヤグリッド層12による液晶層3に対する汚染を回避している。
上記内容は本願の具体的な実施形態であるに過ぎず、指摘しておくが、当業者は、本願の原理を逸脱することなく、いくつかの改良や補整を施すことができ、こうした改良や補整も本願の保護範囲に含まれるものと見なされるべきである。

Claims (14)

  1. フィルタであって、誘電体層および前記誘電体層上に設けられるワイヤグリッド構造アレイを備え、前記ワイヤグリッド構造アレイは複数のワイヤグリッド構造を有し、各前記ワイヤグリッド構造は、第1ワイヤグリッドユニットと、第2ワイヤグリッドユニットと、第3ワイヤグリッドユニットと、第4ワイヤグリッドユニットとを含み、前記第1ワイヤグリッドユニット、第2ワイヤグリッドユニット、第3ワイヤグリッドユニット、および第4ワイヤグリッドユニットはそれぞれ、間隔をあけて配置される複数のワイヤグリッドを含み、前記第1ワイヤグリッドユニット、第2ワイヤグリッドユニット、第3ワイヤグリッドユニット、および第4ワイヤグリッドユニットのグリッド間隔はいずれも異なっており、前記第1ワイヤグリッドユニット、第2ワイヤグリッドユニット、第3ワイヤグリッドユニット、および第4ワイヤグリッドユニットはそれぞれ、入射光を濾光して4つの異なる色の光を得るために用いられる、フィルタ。
  2. 請求項1に記載のフィルタにおいて、前記第1ワイヤグリッドユニット、第2ワイヤグリッドユニット、第3ワイヤグリッドユニットのグリッド間隔が順次縮小されている、フィルタ。
  3. 請求項2に記載のフィルタにおいて、前記ワイヤグリッドは、前記誘電体層および前記ワイヤグリッドに対して直交する方向における断面の形状が、方形、台形または三角形である、フィルタ。
  4. 請求項1に記載のフィルタにおいて、前記ワイヤグリッドの材質が、アルミニウム、銀、または金である、フィルタ。
  5. 表示装置であって、バックライトモジュールおよび前記バックライトモジュール上に順次設けられる下基板と、液晶層と、上基板とを含み、前記上基板は、ベースと、前記ベース上に位置する上偏光板とを含み、前記下基板は、下偏光板と、前記下偏光板上に位置するTFTアレイとを含み、前記下基板は、さらに、請求項1に記載のフィルタを含み、前記フィルタは前記TFTアレイ上に設けられ、前記ワイヤグリッド構造アレイは、前記誘電体層と前記液晶層との間に位置し、前記第1ワイヤグリッドユニット、第2ワイヤグリッドユニット、第3ワイヤグリッドユニット、および第4ワイヤグリッドユニットはそれぞれ、入射光を濾光して色が赤色のRサブ画素、色が緑色のGサブ画素、色が青色のBサブ画素、および色が白色のWサブ画素を得るために用いられる、表示装置。
  6. 請求項5に記載の表示装置において、前記第1ワイヤグリッドユニット、第2ワイヤグリッドユニット、第3ワイヤグリッドユニットのグリッド間隔が順次縮小されている、表示装置。
  7. 請求項6に記載の表示装置において、前記第1ワイヤグリッドユニットは、入射光を濾光してRサブ画素を得るために用いられ、前記第2ワイヤグリッドユニットは、入射光を濾光してGサブ画素を得るために用いられ、前記第3ワイヤグリッドユニットは、入射光を濾光してBサブ画素を得るために用いられ、前記第4ワイヤグリッドユニットは、入射光を濾光してWサブ画素を得るために用いられる、表示装置。
  8. 請求項5に記載の表示装置において、各ワイヤグリッドユニットにおけるワイヤグリッドの長さが同じである、表示装置。
  9. 請求項5に記載の表示装置において、いずれか2つの隣り合う前記第1ワイヤグリッドユニット、第2ワイヤグリッドユニット、第3ワイヤグリッドユニット、および第4ワイヤグリッドユニット間の間隔が同じである、表示装置。
  10. 請求項5に記載の表示装置において、前記表示装置がさらにOC平坦化層を備え、前記OC平坦化層は前記ベースと前記液晶層との間に位置する、表示装置。
  11. 請求項6に記載の表示装置において、前記表示装置がさらにOC平坦化層を備え、前記OC平坦化層は前記ベースと前記液晶層との間に位置する、表示装置。
  12. 請求項7に記載の表示装置において、前記表示装置がさらにOC平坦化層を備え、前記OC平坦化層は前記ベースと前記液晶層との間に位置する、表示装置。
  13. 請求項8に記載の表示装置において、前記表示装置がさらにOC平坦化層を備え、前記OC平坦化層は前記ベースと前記液晶層との間に位置する、表示装置。
  14. 請求項9に記載の表示装置において、前記表示装置がさらにOC平坦化層を備え、前記OC平坦化層は前記ベースと前記液晶層との間に位置する、表示装置。
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