JP2022166851A - 垂直配向型液晶表示モジュール - Google Patents
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Abstract
【目的】大きな視野角における色ズレの問題を有効に改善することのできる垂直配向型液晶表示モジュールを提供する。【解決手段】垂直配向型液晶表示モジュールは、垂直配向型液晶表示パネルおよび画像色切替フィルムを含む。画像色切替フィルムは、垂直配向型液晶表示パネル上に配置される。画像色切替フィルムの法線に対して６０度～７５度の夾角を有する様々な視野角方向において、画像色切替フィルムは、以下の光学特性を有する：短波長の一端における画像色切替フィルムの可視光透過スペクトルの平均透過率は、長波長の一端における画像色切替フィルムの可視光透過スペクトルの平均透過率よりも小さい。【選択図】図１Ａ
Description
本発明は、液晶モジュールに関するものであり、特に、垂直配向型液晶表示モジュールに関するものである。
ＬＣＤディスプレイを操作する時、垂直配向（vertical alignment, VA）やインプレーンスイッチング（in-plane switching, IPS）等の広視野角技術では、補償フィルムや位相差フィルム等の材料を使用して、大きな視野角によって生じた色ズレを補償するが、信号の異なる射出角度により完璧に補償することはできない。大きな視野角の色は、補償フィルムや位相差フィルムによって部分的に修正できるようになったが、依然として、異なる程度の色信号誤差が存在する。色信号誤差は、ツイステッドネマチック（twisted nematic, TN）およびＶＡ技術において、最も深刻である。
ディスプレイの各視野角における赤色、緑色、および青色安定性から見ると、ＶＡディスプレイ技術を補償フィルムに追加しても、視野角が４５度より大きい時には、依然として深刻な色ズレが見られる。つまり、特に画像が肌色の時に、緑色化および白色化の問題が存在する。その結果、多くのブランド製造業者は、高価格品にＶＡ技術を適用するのをためらう。
しかしながら、ＶＡ技術は、依然として、中心視野角においてコントラストが高く、演色性が強いという利点を有する。そのため、大きな視野角におけるＶＡ液晶ディスプレイの色ズレの問題をいかにして改善するかが、研究開発すべき課題となっている。
本発明は、大きな視野角における色ズレの問題を有効に改善することのできる垂直配向型液晶表示モジュールを提供する。
本発明の１つの実施形態は、垂直配向型液晶表示パネルおよび画像色切替フィルムを含む垂直配向型液晶表示モジュールを提供する。画像色切替フィルムは、垂直配向型液晶表示パネル上に配置される。画像色切替フィルムは、画像色切替フィルムの法線に対して６０度～７５度の夾角（included angle）を有する様々な視野角方向において、以下の光学特性を有する：短波長の一端における画像色切替フィルムの可視光透過スペクトルの平均透過率は、長波長の一端における画像色切替フィルムの可視光透過スペクトルの平均透過率よりも小さい。
本発明の実施形態の垂直配向型液晶表示モジュールは、大きな視野角において、画像色切替フィルムを設置することにより、短波長の一端における可視光透過スペクトルの平均透過率を長波長の一端における可視光透過スペクトルの平均透過率よりも小さくすることができるため、視野角が大きい時に、緑がかった白色画像や青色がかった白色画像が生じる問題を有効に改善することができ、それにより、肌色画像の色精度を向上させることができる。つまり、本発明の実施形態の垂直配向型液晶表示モジュールは、大きな視野角における色ズレの問題を有効に改善することができる。
添付図面は、本発明の原理がさらに理解されるために含まれており、本明細書に組み込まれ、且つその一部を構成するものである。図面は、本発明の実施形態を例示しており、説明とともに、本発明の原理を説明する役割を果たしている。
図１Ａは、本発明の１つの実施形態に係る垂直配向型液晶表示モジュールの概略的断面図である。図１Ｂは、図１Ａの垂直配向型液晶表示パネルの画素の概略的正面図である。図１Ｃは、図１Ａの垂直配向型液晶表示モジュールの立体層状図である。図１Ａ、図１Ｂ、および図１Ｃを参照すると、本実施形態の垂直配向型液晶表示モジュール１００は、垂直配向型液晶表示パネル（vertical alignment liquid crystal display panel, VA-LCD panel）２００および画像色切替フィルム３００を含む。本実施形態において、例えば、垂直配向型液晶表示パネル２００は、マルチドメイン垂直配向型液晶表示パネル（multi domain vertical alignment liquid crystal, MVA-LCD panel）である。図１Ｂは、８ドメイン垂直配向型液晶表示パネルを例として示したものである。各サブ画素２１０は、液晶分子の８つの配向ドメイン２１２を有し、例えば、８つの配向ドメイン２１２における液晶分子の傾斜方向は、４方向である。例えば、４方向は、画素配向方向（すなわち、水平方向と垂直方向）の間で約４５度である。さらに、隣接する１つの赤色サブ画素２１０Ｒ、１つの緑色サブ画素２１０Ｇ、および１つの青色サブ画素２１０Ｂは、１つの画素を形成することができる。別の実施形態において、マルチドメイン垂直配向型液晶表示パネルは、４ドメイン垂直配向型液晶表示パネルであってもよく、各サブ画素２１０は、液晶分子の４つの配向ドメイン２１２を有する。例えば、４つの配向ドメイン２１２における液晶分子の傾斜方向は、４方向である。
画像色切替フィルム３００は、垂直配向型液晶表示パネル２００上に配置される。図２は、本発明の２つの実施形態に係る視野角が７５度の時の画像色切替フィルム３００の光学シミュレーション透過率スペクトルを示したものである。図１Ａ、図１Ｂ、および図２を参照すると、画像色切替フィルム３００は、様々な視野角において元の色合いおよび周波数スペクトルを調整することができ、大きな視野角の垂直配向型液晶表示パネル２００に対し、以下の光学特性を有する。具体的には、画像色切替フィルム３００は、画像色切替フィルム３００の法線に対して６０度～７５度の夾角を有する様々な視野角方向において、以下の光学特性を有する。つまり、夾角は、視野角方向と画像色切替フィルム３００の法線の間の角度である。短波長の一端Ｅ１における画像色切替フィルム３００の可視光透過スペクトルの平均透過率は、長波長の一端Ｅ２における画像色切替フィルムの可視光透過スペクトルの平均透過率よりも小さい。本実施形態において、短波長の一端Ｅ１における画像色切替フィルム３００の可視光透過スペクトルの平均透過率は、３００ｎｍ～４９５ｎｍの範囲の波長に対応する平均透過率を指し、長波長の一端Ｅ２における画像色切替フィルムの可視光透過スペクトルの平均透過率は、５７０ｎｍ～７５０ｎｍの範囲の波長に対応する平均透過率を指す。図２において、破線の透過率スペクトル曲線および実線の透過率スペクトルは、２つの異なる実施形態に属する。
本実施形態の垂直配向型液晶表示モジュール１００は、大きな視野角において、画像色切替フィルム３００を設置することにより、短波長の一端Ｅ１における可視光透過スペクトルの平均透過率を長波長の一端Ｅ２における可視光透過スペクトルの平均透過率よりも小さくすることができ、より多くの赤色光と黄色光を通過させ、一部の青色光と緑色光の通過を抑制することができるため、視野角が大きい時に、緑がかった白色画像や青色がかった白色画像が生じる問題を有効に改善することができ、それにより、肌色画像の色精度を向上させることができる。つまり、本発明の実施形態の垂直配向型液晶表示モジュール１００は、大きな視野角における色ズレの問題を有効に改善することができる。さらに、垂直配向型液晶表示技術は、依然として、中心視野角においてコントラストが高く、演色性が強いという利点を有する。本実施形態は、大きな視野角における色ズレを改善して、垂直配向型液晶表示技術の高コントラスト特性を維持することができるため、ＩＰＳ技術を超えることができ、優れた演色性の効果を有する表示技術になる。
図３Ａ、図３Ｂ、および図３Ｃを参照して、具体的に説明すると、図３Ａ、図３Ｂ、および図３Ｃは、それぞれ垂直配向型液晶表示パネルから出射された青色、緑色、および赤色光の構成比率、およびさらに画像色切替フィルムを貫通した青色、緑色、および赤色光の構成比率を示したものである。図３Ａの「元のＶＡ」に対応する折れ線は、垂直配向型液晶表示パネル２００のデータを指し、「画像色切替フィルムを追加」に対応する折れ線は、垂直配向型液晶表示パネル２００から出射した後、さらに画像色切替フィルム３００を貫通した光のデータを指す。図３Ａ～図３Ｃに基づくと、画像色切替フィルム３００は、画像光における赤色光の構成比率を大幅に引き上げ、緑色光の構成比率を少しだけ引き上げ、青色光の構成比率を有効に抑制することができるため、視野角が大きい時に、緑がかった白色画像や青色がかった白色画像が生じる問題を有効に改善することができ、それにより、肌色画像の色精度を向上させることができる。本実施形態において、青色光、緑色光、および赤色光の構成比率は、スペクトル曲線下の青色光、緑色光、および赤色光の面積の比率を指す。
１つの実施形態において、画像色切替フィルム３００は、画像色切替フィルム３００の法線に対して４５度～７５度の夾角を有する様々な視野角方向において、光学特性を有する。１つの実施形態において、画像色切替フィルム３００は、画像色切替フィルム３００の法線に対して３０度～７５度の夾角を有する様々な視野角方向において、光学特性を有する。１つの実施形態において、画像色切替フィルム３００は、画像色切替フィルム３００の法線に対して６０度～９０度の夾角を有する様々な視野角方向において、光学特性を有する。
１つの実施形態において、光学特性は、さらに、可視光透過スペクトルの透過率が、短波長の一端Ｅ１から長波長の一端Ｅ２に向かって高くなり、その後低くなることを含む。しかしながら、別の実施形態において、光学特性は、さらに、可視光透過スペクトルの透過率が短波長の一端Ｅ１から長波長の一端Ｅ２に向かって高くなることを含む。
再度図１Ａを参照すると、画像色切替フィルム３００は、少なくとも１層の干渉膜を含み、干渉膜の原理によって、異なる波長の光（すなわち、赤色光、緑色光、および青色光）が反射して、画像色切替フィルム３００を通過する。本実施形態において、少なくとも１つの干渉膜は、第１透光性フィルム３１０および第２透光性フィルム３２０を含む。第２透光性フィルム３２０は、第１透光性フィルム３１０に積み重ねられ、第１透光性フィルム３１０の屈折率は、第２透光性フィルム３２０の屈折率より小さい。１つの実施形態において、第１透光性フィルム３１０の屈折率は、１．６またはそれより小さく、第２透光性フィルム３２０の屈折率は、１．８～２．４である。本実施形態において、垂直配向型液晶表示モジュール１００は、さらに、画像色切替フィルム３００と垂直配向型液晶表示パネル２００の間に配置された偏光板１１０を含む。さらに、本実施形態において、第２透光性フィルム３２０は、第１透光性フィルム３１０と偏光板１１０の間に配置され、第１透光性フィルム３１０の屈折率は、例えば、１．６６またはそれより小さい。また、垂直配向型液晶表示モジュール１００は、さらに、偏光板１２０を含んでもよく、垂直配向型液晶表示パネル２００は、偏光板１１０と偏光板１２０の間に配置される。
本実施形態において、例えば、第１透光性フィルム３１０の材料は、二酸化ケイ素（silicon dioxide, SiO2）、フッ化マグネシウム（magnesium fluoride, MgF2）、または低屈折率の塗料である。第２透光性フィルム３２０の材料は、例えば、二酸化チタン、五酸化ニオブ（niobium pentoxide, Nb2O5）、または酸化インジウム錫（indium tin oxide, ITO）等の高屈折率の透明セラミック材であってもよい。
本実施形態において、偏光板１１０は、第１透明基板１１２、第２透明基板１１４、偏光層１１６、および位相差補償フィルム１１８を含む。第１透明基板１１２は、画像色切替フィルム３００と垂直配向型液晶表示パネル２００の間に配置され、第２透明基板１１４は、第１透明基板１１２と垂直配向型液晶表示パネル２００の間に配置される。偏光層１１６は、第１透明基板１１２と第２透明基板１１４の間に配置され、位相差補償フィルム１１８は、第１透明基板１１２と第２透明基板１１４の間に配置される。本実施形態において、位相差補償フィルム１１８は、偏光層１１６と第２透明基板１１４の間に配置される。別の実施形態において、位相差補償フィルム１１８および第２透明基板１１４を統合してもよい。つまり、第２透明基板１１４は位相差補償フィルムであり、偏光板１１０には、追加の位相差補償フィルム１１８を備えていなくてもよい。具体的に説明すると、第２透明基板１１４は、延伸工程によって位相差補償フィルムになることができる。あるいは、液晶層（すなわち、位相差補償フィルム１１８）を第２透明基板１１４に塗布してもよい。あるいは、液晶層を延伸した第２透明基板１１４に塗布してもよい。つまり、第２透明基板１１４および位相差補償フィルム１１８は、いずれも位相差補償の機能を有する。位相差補償フィルム１１８および第２透明基板１１４は、複屈折または多重屈折を有することができる。つまり、異なる方向において異なる屈折率を有する。したがって、垂直配向型液晶表示パネル２００から出謝された大きな視野角における画像光の位相差を補償することができるため、大きな視野角に対する画像品質を向上させることができる。位相差補償フィルム１１８は、当業者にとって周知の様々な技術を適用することができるため、ここでは説明を省略する。
さらに、偏光板１２０は、一般的な偏光板であってもよく、２つの透明基板および２つの透明基板の間に配置された偏光層を含むことができる。偏光板１２０の下方に液晶ディスプレイにおいて通常使用されるバックライトモジュール４００を配置してもよいが、当業者にとって周知であるため、ここでは説明を省略する。さらに、画像色切替フィルム３００は、第１透光性フィルム３１０および第２透光性フィルム３２０を含むが、本発明はこれに限定されない。別の実施形態において、画像色切替フィルム３００は、高屈折率と低屈折率を交互に積み重ねた３つまたはそれ以上の透光性フィルムを含んでもよいが、本発明はこれに限定されない。あるいは、別の実施形態において、画像色切替フィルム３００は、１．３５～２．５の範囲の屈折率を有する単一の透光性フィルムであってもよく、１つの実施形態において、例えば、１．５～２．５の範囲である。
本実施形態において、例えば、第１透明基板１１２および第２透明基板１１４の材料は、ポリエステル（polyester, PET）、トリアセチルセルロース（tri-acetyl cellulose, TAC）、ポリメチルメタクリレート（polymethyl methacrylate, PMMA）、または他のプラスチック基板であり、偏光層１１６の材料は、例えば、ポリビニルアルコール（polyvinyl alcohol, PVA）であるが、本発明はこれらに限定されない。
図１Ｄは、図１Ｃの垂直配向型液晶表示モジュールの平行偏光と垂直偏光の立体概略図である。図１Ｃおよび図１Ｄを参照すると、本実施形態において、例えば、偏光板１１０の透過軸Ｘ１は、垂直配向型液晶表示パネル２００の短辺方向に対して平行であり、偏光板１２０の透過軸Ｘ２は、垂直配向型液晶表示パネル２００の長辺方向に対して平行であり、透過軸Ｘ１と透過軸Ｘ２は、互いに垂直である（図１Ｃに示す）。偏光板１１０の透過軸Ｘ１が垂直配向型液晶表示パネル２００の長辺方向に垂直である場合（例えば、長辺方向は、デスクトップ方向に対して平行である）、垂直配向型液晶表示モジュール１００の水平方向における大きな視野角において、垂直な偏光を観察することができる。バックライトモジュール４００からの入射光５０および反射光５２によって形成される平面ＰＬＮから見た場合、偏光板１１０の透過軸Ｘ１に対応し、平面ＰＬＮに対して垂直な偏光方向ＰＳを有する偏光（すなわち、垂直な偏光）のみが通過できる。そのため、干渉設計では、画像色切替フィルム３００のパラメータ（例えば、膜厚、屈折率等）を垂直偏光に基づいて設計することができる。つまり、特に垂直偏光に合わせて、上記の方法でスペクトルを調整することにより、光学特性を有することができる。入射光５０の一部は、偏光板１２０、垂直配向型液晶表示パネル２００、偏光板１１０、および画像色切替フィルム３００を通過して、透過光５４になり、入射光５０の一部は、画像色切替フィルム３００によって反射光５２に反射する。しかしながら、別の実施形態において、画像色切替フィルム３００は、偏光板１２０に設置される。透過軸Ｘ２が垂直配向型液晶表示パネル２００の短辺方向に対して平行である場合（この短辺方向は、デスクトップに対して垂直である）、入射光５０がバックライトモジュール４００から垂直配向型液晶表示パネル２００に入射した後、反射光５２は、入射光５０が画像色切替フィルム３００に当たった後に生成される。入射光５０および反射光５２は、平面ＰＬＮを形成し、平面ＰＬＮに対して垂直な偏光方向ＰＳを有する偏光の大部分は、透過軸Ｘ２を通過することができ、画像色切替フィルム３００も垂直な偏光方向ＰＳで設計される。反対に、透過軸Ｘ２の方向が垂直配向型液晶表示パネル２００の長辺方向に対して平行であり、画像色切替フィルム３００が、偏光板１２０に設置される場合、同様に、水平の大きな視野角の画像調整において、画像色切替フィルム３００は、水平な偏光方向ＰＰで設計される（水平な偏光方向ＰＰは、平面ＰＬＮに対して平行であり、偏光方向ＰＰは、平行偏光と呼ばれる偏光の平面ＰＬＮに対して平行である）。一般的に、画像色切替フィルム３００のパラメータを垂直偏光に基づいて設計すると、設計が容易になるため、少数の層を使用して、上述した優れた光学特性を達成することができる。
図４は、本発明の別の実施形態に係る垂直配向型液晶表示モジュールの概略的断面図である。本実施形態の垂直配向型液晶表示モジュール１００ａは、図１Ａの垂直配向型液晶表示モジュール１００と類似している。両者の相違点は、図１Ａの垂直配向型液晶表示モジュール１００において、第１透光性フィルム３１０および第２透光性フィルム３２０を偏光板１１０の上に形成するが、本実施形態の垂直配向型液晶表示モジュール１００ａでは、まず、画像色切替フィルム３００の第１透光性フィルム３１０および第２透光性フィルム３２０を透光性基板３３０の上に形成してから、透光性基板３３０をさらに接着剤３４０で偏光板１１０に貼り付ける。
図５は、本発明のさらに別の実施形態に係る垂直配向型液晶表示モジュールの概略的断面図である。図５を参照すると、本実施形態の垂直配向型液晶表示モジュール１００ｂは、図１Ａの垂直配向型液晶表示モジュール１００と類似しており、両者の相違点は、以下の通りである。図１Ａの垂直配向型液晶表示モジュール１００において、画像色切替フィルム３００は、偏光板１１０の外側に配置されるが、本実施形態の垂直配向型液晶表示モジュール１００ｂでは、画像色切替フィルム３００を偏光板１１０の内側に統合してもよい。具体的に説明すると、本実施形態において、画像色切替フィルム３００は、第１透明基板１１２と垂直配向型液晶表示パネル２００の間に配置され、第２透明基板１１４は、画像色切替フィルム３００と垂直配向型液晶表示パネル２００の間に配置され、偏光層１１６は、画像色切替フィルム３００と第２透明基板１１４の間に配置され、位相差補償フィルム１１８は、偏光層１１６と第２透明基板１１４の間に配置される。
本実施形態において、画像色切替フィルム３００の第１透光性フィルム３１０および第２透光性フィルム３２０の順序は、逆にすることができ、第１透光性フィルム３１０を第２透光性フィルム３２０の下方にしてもよく、あるいは、第２透光性フィルム３２０を第１透光性フィルム３１０の下方にしてもよい。
第１透光性フィルム３１０の屈折率は、１．６またはそれより小さく、第２透光性フィルム３２０の屈折率は、１．８～２．５である。本実施形態において、第１透明基板１１２の屈折率は、１．７またはそれより小さい。
本実施形態において、垂直配向型液晶表示モジュール１００ｂは、さらに、表面処理層１１９を含み、第１透明基板１１２は、表面処理層１１９と画像色切替フィルム３００の間に配置される。例えば、表面処理層１１９の屈折率は、１．５またはそれより小さい。例えば、表面処理層１１９は、防眩層（anti-glare layer）、反射防止層（anti-reflection layer）、またはハードコート層（hard-coating layer）である。
さらに、図１Ａの実施形態と同様に、位相差補償フィルム１１８と第２透明基板１１４を統合してもよい。つまり、第２透明基板１１４は、位相差補償フィルムであり、偏光板１１０には、追加の位相差補償フィルム１１８を備えていなくてもよい。
本実施形態において、例えば、偏光層１１６の透過軸Ｘ１は、垂直配向型液晶表示パネル２００の短辺方向（すなわち、図５の紙面に入る方向）に対して平行であるため、使用者の目が水平方向における広い視野角において垂直配向型液晶表示モジュール１００ｂを見た時、垂直な偏光を見ることができる。大きな視野角における入射光５０および反射光５２を平面ＰＬＮとした場合（図１Ｄを参照）、垂直配向型液晶表示モジュール１００ｂの偏光板１１０の透過軸Ｘ１は、垂直配向型液晶表示モジュール１００ｂの短辺方向に対して平行になるように制御され、入射光５０において、短辺方向に対して平行な偏光方向ＰＳを有する偏光の大部分のみが垂直配向型液晶表示パネル２００を通過できるため、画像色切替フィルム３００を偏光板１１０の透過軸Ｘ１の方向に基づいて設計することにより、光学特性を達成することができる。しかしながら、別の実施形態において、偏光層１１６の透過軸Ｘ１は、垂直配向型液晶表示パネル２００の長辺方向に対して平行であってもよい。
図６Ａおよび図６Ｂは、本発明の３つの実施形態に係る視野角が６０度の時の画像色切替フィルムの分光反射率および透過率スペクトルを示したものである。図６Ａおよび図６Ｂにおいて、「Ｈ＝６０－７０ｎｍ／Ｌ＝１３０－１４０ｎｍ」に対応する曲線は、画像色切替フィルムの第２透光性フィルム３２０の厚さが６０ｎｍ～７０ｎｍの範囲であり、第１透光性フィルム３１０の厚さが１３０ｎｍ～１４０ｎｍの範囲であることを意味し、他の曲線も同様に類推される。さらに、例えば、図６Ａおよび図６Ｂにおいて、第２透光性フィルム３２０の屈折率は、１．８～２．４であり、第１透光性フィルム３１０の屈折率は、例えば、１．６～１．３である。画像色切替フィルムの設計目標は、一般的な白色光の透過率スペクトルを調べることである。画像色切替フィルムの設計において、６００～８００ｎｍの波長を有する光の平均透過率を４００～６００ｎｍの波長を有する光の平均透過率よりも大きくすることにより、短波長側で低い透過率を示し、長波長側で高い透過率を示す傾向を得ることができる。
図７は、画像色切替フィルムを４ドメイン垂直配向型液晶表示パネルに追加していない時の様々な異なる視野角における赤色光、緑色光、および青色光の構成比率を示す破線図である。本実施形態において、青色光、緑色光、および赤色光の構成比率は、スペクトル曲線下の青色光、緑色光、および赤色光の面積の比率を指す。図８は、図４の垂直配向型液晶表示モジュールにおける画像色切替フィルム３００および透光性基板３３０の様々な視野角における分光反射率を示したものである。図４、図７、および図８を参照すると、本発明の本実施形態の画像色切替フィルムは、強め合う干渉（constructive interference）反射スペクトルを利用し、「視野角が増えるにつれて反射率の相対的ピークが図８の左上へ移動する」を主な設計重点として設計する。垂直配向型液晶表示パネルの各視野角のスペクトル分布を観察すると、４ドメイン垂直配向型液晶表示パネルの赤色光の比率は、視野角の増加とともに急速に減少しているが、緑色光の比率および青色光の比率は、増加しており、８ドメイン垂直配向型液晶表示パネルについても同様の問題が生じることがわかった。
画像色切替フィルムにおいて、薄膜（単一層または多層であり、各膜厚は１０～７５０ｎｍの範囲）の強め合う干渉の反射作用を使用し、青色光または緑色光の一部は、大きな視野角で反射して、偏光板から液晶表示パネルの内側に進入するため、観察者によって観察されるスペクトルおよび赤色光の相対エネルギーは、画像色切替フィルムを有さない元の液晶表示パネルよりも高い。そのため、大きな視野角における赤色光の比率を調整して中心視野角における赤色光の比率に近づけることにより、大きな視野角の画像品質と中心視野角の画像品質が類似していることを確認する。
設計上、反射率スペクトル設計の好ましい実施形態は、視野角が増加するにつれて相対的ピーク領域が左上（青色光の方向）に移動できるのが好ましい。反射率スペクトルの青色帯域のピークが視野角とともに増加した時、反射率スペクトルを左上に移動するように設計することができる。この目的は、観察者が中心視野角から大きな視野角に移動した時に、青色光と緑色光の減少率が徐々に増えるため、画像色切替フィルムを「青色光を減らす能力（または、赤色光と黄色光のエネルギー比を増やす能力）」を徐々に向上させるように設計する。垂直配向型液晶表示パネルに使用すると、大きな視野角において赤色光、緑色光、および青色光のエネルギー比を逆に調整することである。
干渉効果が確実に生じるようにするため、単層フィルムを例に挙げると、形成されるフィルムの厚さは、ｄであり、屈折率は、ｎであり、視野角は、θであり、ｎ・ｄ・ｃｏｓθ＝１／４・ｍ・λである。ここで、ｍは、奇数であり、λは、光の波長であり、θの具体的な定義は、使用者の目の位置から垂直配向型液晶表示モジュールの発光面の中心までの線と垂直配向型液晶表示モジュールの法線の間の角度である。
図８の実施形態において、第２透光性フィルム３２０の屈折率は、例えば、２～２．４であり、第１透光性フィルム３１０の屈折率は、例えば、１．３～１．５である。
図９は、本発明のさらに別の実施形態に係る垂直配向型液晶表示モジュールの概略的断面図である。図９を参照すると、本実施形態の垂直配向型液晶表示モジュール１００ｃは、図５の垂直配向型液晶表示モジュール１００ｂと類似しており、両者の相違点は、以下の通りである。本実施形態において、画像色切替フィルム３００は、偏光層１１６と第２透明基板１１４の間に配置される。
図１０は、本発明の別の実施形態に係る垂直配向型液晶表示モジュールの概略的断面図である。図１０を参照すると、本実施形態の垂直配向型液晶表示モジュール１００ｄは、図５の垂直配向型液晶表示モジュール１００ｂと類似しており、両者の相違点は、以下の通りである。本実施形態において、画像色切替フィルム３００は、第２透明基板１１４と垂直配向型液晶表示パネル２００の間、つまり、偏光板１１０と垂直配向型液晶表示パネル２００の間に配置され、画像色切替フィルム３００は、垂直配向型液晶表示パネル２００の上方に配置される。
図１１Ａは、本発明のさらに別の実施形態に係る垂直配向型液晶表示モジュールの概略的断面図であり、図１１Ｂは、図１１Ａの垂直配向型液晶表示モジュールの立体層状図である。図１１Ａおよび図１１Ｂを参照すると、本実施形態の垂直配向型液晶表示モジュール１００ｅは、図１Ａおよび図１Ｃの垂直配向型液晶表示モジュール１００と類似しており、両者の相違点は、以下の通りである。本実施形態の垂直配向型液晶表示モジュール１００ｅにおいて、画像色切替フィルム３００は、垂直配向型液晶表示パネル２００の下方に配置され、偏光板１２０は、画像色切替フィルム３００と垂直配向型液晶表示パネル２００の間に配置されるが、別の実施形態において、画像色切替フィルム３００は、偏光板１２０と垂直配向型液晶表示パネル２００の間に配置されてもよい。
本実施形態において、偏光板１２０は、第３透明基板１２２、第４透明基板１２４、および偏光層１２６を含む。第３透明基板１２２は、垂直配向型液晶表示パネル２００の下に配置され、第３透明基板１２２は、垂直配向型液晶表示パネル２００と第４透明基板１２４の間に配置される。偏光層１２６は、第３透明基板１２２と第４透明基板１２４の間に配置される。第３透明基板１２２および第４透明基板１２４の選択的な材料は、第１透明基板１１２および第２透明基板１１４の材料から選択することができ、偏光層１２６の選択的な材料は、偏光層１１６の材料から選択することができる。
本実施形態において、偏光板１２０の透過軸Ｘ２（すなわち、偏光層１２６の透過軸）は、垂直配向型液晶表示パネル２００の短辺方向に対して平行であるため、水平方向における大きな視野角の光に対し、偏光板１２０は、画像色切替フィルム３００からの垂直偏光を通過させ、画像色切替フィルム３００からの水平偏光を遮断することができる。そのため、画像色切替フィルム３００のパラメータを垂直偏光に基づいて設計することにより、光学特性を達成することができる。入射光５０がバックライトモジュール４００から偏光板１２０に入射した時、入射光５０および反射光５２を平面ＰＬＮとした場合（図１Ｄに示す）、入射光５０において、平面ＰＬＮに対して垂直な偏光方向ＰＳを有する偏光の大部分は、偏光板１２０を通過することができるが、平面ＰＬＮに対して平行な偏光方向ＰＰを有する偏光は、偏光板１２０によって吸収される。そのため、画像色切替フィルム３００を平面ＰＬＮに対し垂直偏光に基づいて設計し、少数のフィルム層を使用することにより、光学特性を達成することができる。さらに、画像色切替フィルム３００を垂直配向型液晶表示パネル２００の下方に配置することにより、垂直配向型液晶表示モジュール１００ｅの視覚的センスを向上させることができる。これは、垂直配向型液晶表示モジュール１００ｅが発光していない時は下層に配置された画像色切替フィルム３００が外側からの環境光を容易に反射せず、使用者が見ている画面にはかなり暗い黒色が現れるからであり、それにより、視覚的センスが向上する。
図１２は、本発明のさらに別の実施形態に係る垂直配向型液晶表示モジュールの立体層状図である。図１２を参照すると、本実施形態の垂直配向型液晶表示モジュール１００ｆは、図１１Ａおよび図１１Ｂの垂直配向型液晶表示モジュール１００ｅと類似しており、両者の相違点は、以下の通りである。図１１Ａおよび図１１Ｂの垂直配向型液晶表示モジュール１００ｅにおいて、偏光板１１０の透過軸Ｘ１は、垂直配向型液晶表示パネル２００の長辺方向に対して平行であり、偏光板１２０の透過軸Ｘ２は、垂直配向型液晶表示パネル２００の短辺方向に対して平行である。相違点は、本実施形態の垂直配向型液晶表示モジュール１００ｆにおいて、偏光板１１０の透過軸Ｘ１が垂直配向型液晶表示パネル２００の短辺方向に対して平行であり、偏光板１２０の透過軸Ｘ２が垂直配向型液晶表示パネル２００の長辺方向に対して平行であることである。したがって、この時、偏光板１２０の透過軸Ｘ２の方向は、垂直配向型液晶表示パネル２００の長辺方向に対して平行である（長辺方向は、水平方向である）。入射光５０および反射光５２を平面ＰＬＮとした場合（図１Ｄに示す）、入射光５０において、平面ＰＬＮに対して平行な偏光方向ＰＰを有する偏光の大部分は、偏光板１２０を通過することができるが、平面ＰＬＮに対して垂直な偏光方向ＰＳを有する偏光は、吸収されるため、画像色切替フィルム３００を平面ＰＬＮに対し平行偏光に基づいて設計することにより、光学特性を達成することができる。
図１３は、本発明のさらに別の実施形態に係る垂直配向型液晶表示モジュールの概略的断面図である。図１３を参照すると、本実施形態の垂直配向型液晶表示モジュール１００ｇは、図１１Ａの垂直配向型液晶表示モジュール１００ｅと類似しており、両者の相違点は、以下の通りである。本実施形態の垂直配向型液晶表示モジュール１００ｇにおいて、画像色切替フィルム３００は、第３透明基板１２２と第４透明基板１２４の間に配置される。図１３は、画像色切替フィルム３００が偏光層１２６と第４透明基板１２４の間に配置された場合を例として示したものである。しかしながら、別の実施形態において、画像色切替フィルム３００は、第３透明基板１２２と偏光層１２６の間に配置されてもよい。本実施形態において、偏光層１２６の透過軸Ｘ２は、垂直配向型液晶表示パネル２００の短辺方向（すなわち、図１３の紙面に入る方向）に対して平行であり、偏光板１１０の透過軸Ｘ１は、垂直配向型液晶表示パネル２００の長辺方向（すなわち、図１３の紙面に対して平行な方向）に対して平行である。しかしながら、別の実施形態において、偏光層１２６の透過軸Ｘ２は、垂直配向型液晶表示パネル２００の長辺方向に対して平行であってもよく、偏光板１１０の透過軸Ｘ１は、垂直配向型液晶表示パネル２００の短辺方向に対して平行であってもよい。さらに、本実施形態において、第３透明基板１２２は、位相差補償フィルムであってもよい。
図１４は、本発明のさらに別の実施形態に係る垂直配向型液晶表示モジュールの概略的断面図である。図１４を参照すると、本実施形態の垂直配向型液晶表示モジュール１００ｈは、図１３の垂直配向型液晶表示モジュール１００ｇと類似しており、両者の相違点は、以下の通りである。本実施形態の垂直配向型液晶表示モジュール１００ｈにおいて、偏光板１２０ｈは、さらに、第３透明基板１２２と偏光層１２６の間に配置された位相差補償フィルム１２８を含む。位相差補償フィルム１２８の機能および材料は、位相差補償フィルム１１８の機能および材料と同じであるため、ここでは繰り返し説明しない。
図１５は、赤色サブ画素、緑色サブ画素、および青色サブ画素がいずれも６０度の視野角で点灯した時の対照群、図１Ａの実施形態、および図５の実施形態の垂直配向型液晶表示モジュールの実際のスペクトルを示したものである。図１５において、対照群の曲線は、本発明の本実施形態の画像色切替フィルム３００を有さない垂直配向型液晶表示モジュールを示す。図１５からわかるように、図１Ａの実施形態における垂直配向型液晶表示モジュール１００の赤色光（長波長部分）のスペクトル強度および図５の実施形態における垂直配向型液晶表示モジュール１００ｂの赤色光のスペクトル強度は、対照群の赤色光のスペクトル強度よりもはるかに大きい。これは、視野角が６０度の時に、肌色の赤色光と黄色光のエネルギー比がいずれも増加して（黄色光帯域は、約５７０ｎｍ～５９０ｎｍの範囲の波長を指す）、大きな視野角における画像の色品質が有効に向上したことを意味する。
以上のように、本発明の実施形態の垂直配向型液晶表示モジュールは、大きな視野角において、画像色切替フィルムを設置することにより、短波長の一端における可視光透過スペクトルの平均透過率を長波長の一端における可視光透過スペクトルの平均透過率よりも小さくする、つまり、より多くの赤色光と黄色光を通過させ、青色光と緑色光の通過を抑制することができるため、視野角が大きい時に、緑がかった白色画像や青色がかった白色画像が生じる問題を有効に改善することができ、それにより、肌色画像の色精度を向上させることができる。つまり、本発明の実施形態の垂直配向型液晶表示モジュールは、大きな視野角における色ズレの問題を有効に改善することができる。さらに、垂直配向型液晶表示技術は、依然として、中心視野角においてコントラストが高く、演色性が強いという利点を有する。本実施形態は、大きな視野角における色ズレを改善して、垂直配向型液晶表示技術の高コントラスト特性を維持することができるため、ＩＰＳ技術を超えることができ、優れた演色性の効果を有する表示技術になる。
本発明の垂直配向型液晶表示モジュールは、ディスプレイに応用することができる。
５０ 入射光
５２ 反射光
５４ 透過光
１００、１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、１００ｄ、１００ｅ、１００ｆ、１００ｇ、１００ｈ 垂直配向型液晶表示モジュール
１１０、１２０、１２０ｈ 偏光板
１１２ 第１透明基板
１１４ 第２透明基板
１１６、１２６ 偏光層
１１８、１２８ 位相差補償フィルム
１１９ 表面処理層
１２２ 第３透明基板
１２４ 第４透明基板
２００ 垂直配向型液晶表示パネル（ＶＡ－ＬＣＤパネル）
２１０ サブ画素
２１０Ｂ 青色サブ画素
２１０Ｇ 緑色サブ画素
２１０Ｒ 赤色サブ画素
２１２ 配向ドメイン
３００ 画像色切替フィルム
３１０ 第１透光性フィルム
３２０ 第２透光性フィルム
３３０ 透光性基板
３４０ 接着剤
４００ バックライトモジュール
Ｅ１、Ｅ２ 一端
ＰＬＮ 平面
ＰＰ、ＰＳ 偏光方向
Ｘ１、Ｘ２ 透過軸
５２ 反射光
５４ 透過光
１００、１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、１００ｄ、１００ｅ、１００ｆ、１００ｇ、１００ｈ 垂直配向型液晶表示モジュール
１１０、１２０、１２０ｈ 偏光板
１１２ 第１透明基板
１１４ 第２透明基板
１１６、１２６ 偏光層
１１８、１２８ 位相差補償フィルム
１１９ 表面処理層
１２２ 第３透明基板
１２４ 第４透明基板
２００ 垂直配向型液晶表示パネル（ＶＡ－ＬＣＤパネル）
２１０ サブ画素
２１０Ｂ 青色サブ画素
２１０Ｇ 緑色サブ画素
２１０Ｒ 赤色サブ画素
２１２ 配向ドメイン
３００ 画像色切替フィルム
３１０ 第１透光性フィルム
３２０ 第２透光性フィルム
３３０ 透光性基板
３４０ 接着剤
４００ バックライトモジュール
Ｅ１、Ｅ２ 一端
ＰＬＮ 平面
ＰＰ、ＰＳ 偏光方向
Ｘ１、Ｘ２ 透過軸
Claims (31)
- 垂直配向型液晶表示パネルと、
前記垂直配向型液晶表示パネルの上方または下方に配置された画像色切替フィルムと、
を含み、
前記画像色切替フィルムは、少なくとも、前記画像色切替フィルムの法線に対して６０度～７５度の夾角を有する様々な視野角方向において、すべて特定の光学特性を有し、
前記特定の光学特性は、短波長の一端における前記画像色切替フィルムの可視光透過スペクトルの平均透過率が、長波長の一端における前記画像色切替フィルムの可視光透過スペクトルの平均透過率よりも小さいことを含む垂直配向型液晶表示モジュール。 - 前記画像色切替フィルムが、少なくとも、前記画像色切替フィルムの法線に対して４５度～７５度の夾角を有する様々な視野角方向において、すべて前記特定の光学特性を有する請求項１に記載の垂直配向型液晶表示モジュール。
- 前記画像色切替フィルムが、少なくとも、前記画像色切替フィルムの法線に対して３０度～７５度の夾角を有する様々な視野角方向において、すべて前記特定の光学特性を有する請求項１に記載の垂直配向型液晶表示モジュール。
- 前記画像色切替フィルムが、少なくとも、前記画像色切替フィルムの法線に対して６０度～９０度の夾角を有する様々な視野角方向において、すべて前記特定の光学特性を有する請求項１に記載の垂直配向型液晶表示モジュール。
- 前記画像色切替フィルムが、少なくとも１つの干渉膜を含む請求項１～４のいずれか１項に記載の垂直配向型液晶表示モジュール。
- 前記少なくとも１つの干渉膜が、
第１透光性フィルムと、
前記第１透光性フィルムに積み重ねられた第２透光性フィルムと、
を含み、
前記第１透光性フィルムの屈折率が、前記第２透光性フィルムの屈折率より小さい請求項５に記載の垂直配向型液晶表示モジュール。 - 前記第１透光性フィルムの屈折率が、１．６またはそれより小さく、前記第２透光性フィルムの屈折率が、１．８～２．４である請求項６に記載の垂直配向型液晶表示モジュール。
- 前記画像色切替フィルムと前記垂直配向型液晶表示パネルの間に配置された第１偏光板をさらに含み、
前記画像色切替フィルムが、前記垂直配向型液晶表示パネルの上方に配置された請求項６に記載の垂直配向型液晶表示モジュール。 - 前記第２透光性フィルムが、前記第１透光性フィルムと前記第１偏光板の間に配置され、
前記第１透光性フィルムの屈折率が、１．６６以下である請求項８に記載の垂直配向型液晶表示モジュール。 - 前記第１偏光板が、
前記画像色切替フィルムと前記垂直配向型液晶表示パネルの間に配置された第１透明基板と、
前記第１透明基板と前記垂直配向型液晶表示パネルの間に配置された第２透明基板と、
前記第１透明基板と前記第２透明基板の間に配置された偏光層と、
前記第１透明基板と前記第２透明基板の間に配置された位相差補償フィルムと、
を含む請求項８に記載の垂直配向型液晶表示モジュール。 - 前記位相差補償フィルムが、前記偏光層と前記第２透明基板の間に配置された請求項１０に記載の垂直配向型液晶表示モジュール。
- 前記第１偏光板が、
前記画像色切替フィルムと前記垂直配向型液晶表示パネルの間に配置された第１透明基板と、
前記第１透明基板と前記垂直配向型液晶表示パネルの間に配置され、位相差補償フィルムである第２透明基板と、
前記第１透明基板と前記第２透明基板の間に配置された偏光層と、
を含む請求項８に記載の垂直配向型液晶表示モジュール。 - 前記第１偏光板の透過軸が、前記垂直配向型液晶表示パネルの短辺方向または長辺方向に対して平行である請求項８に記載の垂直配向型液晶表示モジュール。
- 前記垂直配向型液晶表示パネルとの間に前記画像色切替フィルムが配置された第１透明基板と、
前記画像色切替フィルムと前記垂直配向型液晶表示パネルの間に配置された第２透明基板と、
前記画像色切替フィルムと前記第２透明基板の間に配置された偏光層と、
前記偏光層と前記第２透明基板の間に配置された位相差補償フィルムと、
をさらに含む請求項６に記載の垂直配向型液晶表示モジュール。 - 前記第１透光性フィルムの屈折率が、１．６またはそれより小さく、前記第２透光性フィルムの屈折率が、１．８～２．５である請求項１４に記載の垂直配向型液晶表示モジュール。
- 前記第１透光性フィルムの屈折率が、１．７またはそれより小さい請求項１５に記載の垂直配向型液晶表示モジュール。
- 表面処理層をさらに含み、
前記第１透明基板が、前記表面処理層と前記画像色切替フィルムの間に配置された請求項１６に記載の垂直配向型液晶表示モジュール。 - 前記偏光層の透過軸が、前記垂直配向型液晶表示パネルの短辺方向または長辺方向に対して平行である請求項１４に記載の垂直配向型液晶表示モジュール。
- 前記垂直配向型液晶表示パネルとの間に前記画像色切替フィルムが配置された第１透明基板と、
前記画像色切替フィルムと前記垂直配向型液晶表示パネルの間に配置された第２透明基板と、
前記第２透明基板との間に前記画像色切替フィルムが配置された偏光層と、
をさらに含む請求項６に記載の垂直配向型液晶表示モジュール。 - 第１偏光板をさらに含み、
前記画像色切替フィルムが、前記第１偏光板と前記垂直配向型液晶表示パネルの間に配置され、
前記画像色切替フィルムが、前記垂直配向型液晶表示パネルの上方に配置された請求項６に記載の垂直配向型液晶表示モジュール。 - 前記垂直配向型液晶表示パネルとの間に前記画像色切替フィルムが配置された第１透明基板と、
前記画像色切替フィルムと前記垂直配向型液晶表示パネルの間に配置され、位相差補償フィルムである第２透明基板と、
前記画像色切替フィルムと前記第２透明基板の間に配置された偏光層と、
をさらに含む請求項６に記載の垂直配向型液晶表示モジュール。 - 前記少なくとも１つの干渉膜が、透光性フィルムを含み、
前記透光性フィルムの屈折率が、１．５～２．５である請求項５に記載の垂直配向型液晶表示モジュール。 - 前記垂直配向型液晶表示パネルが、マルチドメイン垂直配向型液晶表示パネルである請求項２に記載の垂直配向型液晶表示モジュール。
- 前記特定の光学特性は、さらに、前記可視光透過スペクトルの透過率が、前記短波長の一端から前記長波長の一端に向かって高くなることを含む請求項２に記載の垂直配向型液晶表示モジュール。
- 前記特定の光学特性は、さらに、前記可視光透過スペクトルの透過率が、前記短波長の一端から前記長波長の一端に向かって高くなり、その後低くなることを含む請求項２に記載の垂直配向型液晶表示モジュール。
- 第２偏光板をさらに含み、
前記第２偏光板が、前記画像色切替フィルムと前記垂直配向型液晶表示パネルの間に配置され、または、前記画像色切替フィルムが、前記第２偏光板と前記垂直配向型液晶表示パネルの間に配置され、
前記画像色切替フィルムが、前記垂直配向型液晶表示パネルの下方に配置された請求項６に記載の垂直配向型液晶表示モジュール。 - 前記第２偏光板の透過軸が、前記垂直配向型液晶表示パネルの短辺方向または長辺方向に対して平行である請求項２６に記載の垂直配向型液晶表示モジュール。
- 前記垂直配向型液晶表示パネルの下方に配置された第３透明基板と、
前記垂直配向型液晶表示パネルとの間に前記第３透明基板が配置された第４透明基板と、
前記第３透明基板と前記第４透明基板の間に配置された偏光層と、
をさらに含み、
前記画像色切替フィルムが、前記第３透明基板と前記第４透明基板の間に配置された請求項６に記載の垂直配向型液晶表示モジュール。 - 前記偏光層の透過軸が、前記垂直配向型液晶表示パネルの短辺方向または長辺方向に対して平行である請求項２８に記載の垂直配向型液晶表示モジュール。
- 前記第３透明基板が、位相差補償フィルムである請求項２８に記載の垂直配向型液晶表示モジュール。
- 前記第３透明基板と前記偏光層の間に配置された位相差補償フィルムをさらに含む 請求項２８に記載の垂直配向型液晶表示モジュール。
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