JP2023093293A - 統合黒色表示装置（ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｂｌａｃｋ ｄｉｓｐｌａｙ ａｐｐａｒａｔｕｓ） - Google Patents

Abstract

【課題】シールド領域（shield area）の反射率と表示領域の反射率とが類似している表示装置に関する。【解決手段】表示装置は、表示ユニットと光学補償フィルムとを含む。前記表示ユニットは、上部偏光子を含む。前記光学補償フィルムは、外部環境に面する前記上部偏光子の側面に配置される。前記光学補償フィルムは、直線偏光子を含む。前記直線偏光子と前記上部偏光子との間の軸角度差の絶対値は、０度～１０度の範囲内である。【選択図】図２

Description

本開示は、表示装置に関し、特に、シールド領域（shield area）の反射率と表示領域の反射率とが類似している表示装置に関する。

現在の液晶表示装置は、通常、表示領域の反射率とシールド領域の反射率との間の反射率差が大きいため、表示領域とシールド領域との間に見かけ上の界面（apparent interface）を有している。このため、表示装置は、光源がオフにされているときやオンにされていないときの外観が悪い。特許文献１には、表示装置の一例が開示されている。

いくつかの現行の方法では、光学接着剤層の透過率を低下させることによって反射率を低下させることができるが、表示領域の明るさ（brightness）を低下させることになる。別の方法では、シールド領域と表示領域とが均一な色となるように、シールド領域のインク色を調整することにより、外観を改善することができる。しかしながら、外観品質が十分ではなく、この色調整により、シールド領域が灰色を呈することがある。ＣＩＥＬＡＢ色空間データ（Ｌ，ａ，ｂ）から得られる表示領域とシールド領域との間の色差は、このような方法では上記の問題を依然として解決できないことを示している。

中国実用新案第２０９６５７６７３号明細書

したがって、表示領域とシールド領域との間の界面が見えなくなるように、表示領域とシールド領域との間の反射率差を小さくすることができる表示装置を提供することは、依然として業界の発展方向である。

本開示の一態様は、表示装置である。

いくつかの実施形態では、表示装置は、表示ユニット（display unit）および光学補償フィルム（optical compensation film）を含む。前記表示ユニットは、上部偏光子（upper polarizer）を含む。前記光学補償フィルムは、前記上部偏光子の外部環境に面する側に配置される。前記光学補償フィルムは、直線偏光子（linear polarizer）を含む。前記直線偏光子と前記上部偏光子との軸角度差（axial angle difference）の絶対値は、０度～１０度の範囲内である。

いくつかの実施形態では、直線偏光子と上部偏光子との間の軸角度差の絶対値は、０度～５度の範囲内である。

いくつかの実施形態では、表示装置は、さらに、表示領域とシールド領域とを含み、表示領域とシールド領域との間の色差は１未満である。

いくつかの実施形態では、表示装置の電源を入れていない場合、表示領域の反射率からシールド領域の反射率を差し引いた差分の絶対値は、１％未満となる。

いくつかの実施形態では、直線偏光子の不透明度は２１％未満である。

いくつかの実施形態では、直線偏光子の不透明度は１０％未満である。

いくつかの実施形態では、光学補償フィルムは位相差フィルム（retardation film）を含む。

上記実施形態において、本開示の表示装置は、表示領域とシールド領域との色差を低減するために、表示領域の反射率がシールド領域の反射率と実質的に同一となるように、光学補償フィルムを配置することによって、表示領域の反射率を低減することができる。このような設計によれば、表示領域とシールド領域との間の界面が見えなくなり、全体的に黒色の効果が得られるので、バックライトモジュールをオフにしたときの表示装置のバックライトモジュールの外観を美しくすることができる。

本開示は、以下の添付図面を参照して、実施形態の以下の詳細な説明を読むことによって、より完全に理解することができる。
図１は、本開示の一実施形態による表示装置の平面図である。 図２は、図１における線分２－２に沿った断面図である。 図３Ａは、図１における表示ユニットの断面図である。 図３Ｂは、本開示の別の実施形態による表示ユニットの断面図である。 図３Ｃは、本開示の別の実施形態による表示ユニットの断面図である。 図４Ａは、図２における表示装置の部分側面図である。 図４Ｂは、本開示の別の実施形態による表示装置の部分側面図である。 図５は、プラスチックフィルムの切断概略図である。 図６は、同軸である直線偏光子および上部偏光子の概略図である。

詳細な説明
次に、本開示の本実施形態を詳細に参照し、その例を添付図面に示す。可能な限り、図面および説明において同じ参照番号を使用して、同じまたは類似の部品を参照する。

図１は、本開示の一実施形態による表示装置１００の平面図である。表示装置１００は、少なくとも１つの表示領域１０００とシールド領域１００１とを含む。本実施形態では、表示領域１０００の数は２つであり、シールド領域１００１は、これらの２つの表示領域１０００を分離しているが、本開示は、これに限定されるものではない。他の実施形態では、表示領域１０００の数は、３つ以上とすることができ、シールド領域１００１は、これらの表示領域１０００を分離する。

図２は、図１の線分２－２に沿った断面図である。表示装置１００は、カバープレート１１０と、光学補償フィルム１２０と、表示ユニット１３０と、バックライトモジュール１５０とを含む。

図２に示すように、光学補償フィルム１２０は、カバープレート１１０と表示ユニット１３０との間に配置される。光学補償フィルム１２０は、光学接着剤層１４０を介してカバープレート１１０に接着されている。表示ユニット１３０は、光学接着剤層１４２を介して光学補償フィルム１２０に接着されている。本実施形態では、カバープレート１１０は曲面板であり、表示装置１００は、折り畳み式表示装置であってもよいし、または湾曲した（curved）表示装置であってもよい。本実施形態を簡便に説明するために、図２では、２つの表示領域１０００に係合するハウジングなどの機構は省略されている。光学補償フィルム１２０は、直線偏光子または円偏光子（circular polarizer）であることができる。円偏光子は、直線偏光子と位相差フィルムとの組み合わせである。位相差フィルムは、１／４λ位相差フィルムであることができる。光学補償フィルム１２０は半透明である。

表示装置１００は、表面処理層１１２を含んでもよい。表面処理層１１２は、光学補償フィルム１２０とは反対側を向く、カバープレート１１０の表面上に配置される。いくつかの実施形態では、表面処理層１１２は、反射防止フィルムであることができる。いくつかの実施形態では、表面処理層１１２は、指紋防止フィルムであることができる。いくつかの実施形態では、表面処理層１１２は、防眩（anti-glare）フィルムであることができる。いくつかの実施形態では、表面処理層１１２は、上記のフィルムのうちの２つまたは３つの組み合わせであることができる。表面処理層１１２は、蒸着（evaporation）、スパッタリング、または接着によって、光学補償フィルム１２０とは反対側を向く、カバープレート１１０の表面上に配置される。

表示ユニット１３０は、インセル表示ユニット、オンセル表示ユニット、またはアウトセル表示ユニットとすることができる。詳細な構造は、以下の段落および添付の図３Ａ～３Ｃで説明する。

図３Ａは、図１の表示ユニット１３０の断面図である。表示ユニット１３０は、下部偏光子（bottom polarizer）１３１と、上部偏光子１３２と、薄膜トランジスタアレイ基板１３３と、液晶層１３４と、カラーフィルタ層１３５と、カバーガラス基板１３６と、センサ層１３８とを含む。本実施形態では、表示ユニット１３０は、インセル表示ユニットである。センサ層１３８は、薄膜トランジスタアレイ基板１３３と液晶層１３４との間に配置され、カバーガラス基板１３６はダミーガラスである。下部偏光子１３１の偏光方向は、上部偏光子１３２の偏光方向と直交している。下部偏光子１３１、上部偏光子１３２、薄膜トランジスタアレイ基板１３３、液晶層１３４、カラーフィルタ層１３５およびカバーガラス基板１３６は、光学接着剤層（不図示）を介して交互に組み合わせることができ、以降、説明は繰り返さない。

図３Ｂは、本開示の別の実施形態による表示ユニット１３０ａの断面図である。本実施形態では、表示ユニット１３０ａはオンセル表示ユニットである。センサ層１３８は、カバーガラス基板１３６と上部偏光子１３２との間に配置される。

図３Ｃは、本開示の別の実施形態による表示ユニット１３０ｂの断面図である。本実施形態では、表示ユニット１３０ｂは、アウトセル表示ユニットである。センサ層１３８は、別の光学接着剤層１４４を介して上部偏光子１３２に接着されている。別の実施形態では、センサ層１３８は、回路なしでガラス基板（すなわち、ダミーガラス）によって移動（displace）させることができる。あるいは、上部偏光子１３２に光学接着剤層１４４を介してガラス基板を接着し、その後、前記ガラス基板上にセンサ層１３８を配置する（または、接着剤層または光学接着剤層を介して接着する）。

図４Ａは、図２の表示装置１００の部分側面図である。本実施形態では、光学補償フィルム１２０は円偏光子である。直線偏光子１２２と位相差フィルム１２４とを光学接着剤層１２６を介して接着する。直線偏光子１２２は、光学接着剤層１２６とカバープレート１１０との間に配置されている。光学補償フィルム１２０は、光学接着剤層１４２を介して表示ユニット１３０に接着される。換言すれば、光学補償フィルム１２０は、表示ユニット１３０の上部偏光子１３２の外部環境に面する側に配置される。

例えば、上部偏光子１３２、直線偏光子１２２、または円偏光子が、供給業者によって製造業者に販売される場合、上部偏光子１３２、直線偏光子１２２、または円偏光子は、束になっている。上部偏光子１３２、直線偏光子１２２、または円偏光子は、プラスチックフィルムであるので、上部偏光子１３２、直線偏光子１２２、または円偏光子は、延伸プロセス中に、横方向（transverse direction）（ＴＤ）および機械方向（machine direction）（ＭＤ）に延伸される。上部偏光子１３２、直線偏光子１２２、または円偏光子は、光学フィルムであるため、０度以上の角度を形成することができる。前記角度は、各メーカーの製造プロセスおよび材料の特性によって異なる場合がある。

図５は、プラスチックフィルム２００を切断概略図である。本明細書におけるプラスチックフィルム２００は、円偏光子、上部偏光子、下部偏光子、または直線偏光子などの任意の光学フィルムを指すが、本開示はこれらに限定されるものではない。供給業者から提供されるプラスチックフィルム２００は角度を有し、プラスチックフィルム２００が切断機上に置かれるときに、プラスチックフィルム２００はデフォルト角度（default angle）を有する。切断機のカッター３００は、プラスチックフィルム２００のベース方向（base direction）に対して切断角度θだけ回転する。前記ベース方向はプラスチックフィルム２００が載置される位置によって決まるため、前記ベース方向は、ＴＤ方向であってもよく、またはＭＤ方向であってもよい。切断角度θは、デフォルト角度と上述の角度との合計である。したがって、切断されるプラスチックフィルムの角度が、デフォルトの角度になる。例えば、切断される、または切断されたプラスチックフィルム２００の角度が４５度の場合、切断角度θは、４５度と上述の角度との合計となる。

切断されるもしくは切断されたプラスチックフィルム２００、またはプラスチックフィルム２００（任意の光学薄膜）の角度測定は、吸収軸検出器、全幅光学フィルム軸検出器、偏光子軸検出器などによって行われる。角度測定を決定する方法は、回転プラットフォーム上にプラスチックフィルム２００を配置し、光源モジュールによって光を提供し、プラスチックフィルム２００および回転プラットフォームを通過した光を受光センサモジュールによって受信し、プラスチックフィルム２００の角度が制御モジュールから導出できるように、受光センサモジュールによって受信された情報を制御モジュールに転送することを含む。

図６は、同軸の直線偏光子１２２および上部偏光子１３２の概略図である。図２、図３Ａ、および図４Ａを参照されたい。本実施形態では、直線偏光子１２２と上部偏光子１３２とは実質的に同軸である。直線偏光子１２２と上部偏光子１３２との同軸角度（coaxial angle）は、－５度～＋５度の範囲内であり、上部偏光子１３２の不透明度は許容される。

例えば、切断されるまたは切断されたプラスチックフィルムは、それぞれ直線偏光子１２２および上部偏光子１３２であり、デフォルト角度は４５度である。直線偏光子１２２は、少なくとも１つの第１の長辺（long edge）１２２０と少なくとも１つの第２の短辺（short edge）１２２１とを含み、第１の長辺１２２０は、第２の短辺１２２１に対して垂直である。上部偏光子１３２は、少なくとも１つの第３の長辺１３２０および少なくとも１つの第４の短辺１３２１を含み、第３の長辺１３２０は、第４の短辺１３２１に対して垂直である。したがって、直線偏光子１２２を上部偏光子１３２上に配置すると、直線偏光子１２２の第１の長辺１２２０は、上部偏光子１３２の第３の長辺１３２０と位置合わせされ、直線偏光子１２２の第２の短辺１２２１は、上部偏光子１３２の第４の短辺１３２１と位置合わせされる。よって、直線偏光子１２２と上部偏光子１３２とは同軸であるので、直線偏光子１２２と上部偏光子１３２との間の同軸角度を０度とすることができる。しかしながら、上述したように、プラスチックフィルムの角度、切断角度、または製造上の偏差により、同軸角度が０度にならない場合がある。

例えば、直線偏光子１２２と上部偏光子１３２とが同軸である場合、時計回りに回転して得られる上部偏光子１３２に対する直線偏光子１２２の角度は正の角度であり、反時計回りに回転して得られる前記角度は負の角度である。具体的には、直線偏光子１２２と上部偏光子１３２との間の軸角度の差の絶対値は、０度～５度の範囲内である。このような状態で、図２および図４Ａに示すように、バックライトモジュール１５０をオンにすると、バックライトモジュール１５０によって提供される光は、表示ユニット１３０（図３Ａ～図３Ｃに示される、表示ユニット１３０、１３０ａ、１３０ｂは、本明細書に含まれるが、本開示はこれらに限定されない）、上部偏光子１３２、および直線偏光子１２２を順次通過する。上述した表示ユニット１３０、上部偏光子１３２、および直線偏光子１２２を光が通過する際に、電力損失（Power loss）が発生する可能性がある。しかしながら、本開示では電力損失は強調されない。

直線偏光子１２２と上部偏光子１３２との間の軸角度の差の絶対値が０度～５度の範囲よりも大きいと、バックライトモジュール１５０がオンとなり光強度が低下したときに、バックライトモジュール１５０からの光は直線偏光子１２２を通過できなくなるか、または、バックライトモジュール１５０からの少量の光が直線偏光子１２２を通過できる。表１に示すように、直線偏光子１２２と上部偏光子１３２との間の角度変化に対する不透明度を説明する。直線偏光子１２２と上部偏光子１３２との間の同軸角度が０度の場合、複数回から数十回の実験結果から得られる透過率は、０％～３％であり、これは、バックライトモジュール１５０をオンにしたときの光強度が最も良好であるか、またはより強いことを意味する。直線偏光子１２２と上部偏光子１３２との間の同軸角度が５度から徐々に大きくなると、光強度が低下する。上述したように、消費者用表示装置がオンになっているとき、認定製品（qualified product）の外部環境に面する直線偏光子１２２の側面から測定した不透明度は、１０％未満であるべきである。表１に示すように、直線偏光子１２２と上部偏光子１３２とが同軸であり、直線偏光子１２２と上部偏光子１３２との間の軸角度の差の絶対値が０度～５度の範囲内にある場合、直線偏光子１２２の不透明度は１０％未満である。したがって、このような結果は消費者製品では許容できる。同軸角度差の絶対値が５度より大きい場合、直線偏光子１２２の不透明度は１０％より大きい。したがって、このような結果は消費者製品には受け入れられない。しかしながら、一部の消費者向け表示製品は、直線偏光子１２２の不透明度を２１％未満にすることを要求する場合がある。

図１、図２、および図４Ａを参照されたい。外部非偏光Ｌが直線偏光子１２２を通過した後、直線偏光が形成される。直線偏光子１２２および位相差フィルム１２４を通過して円偏光を形成した光Ｌの後には、１／４波長位相差の偏光が形成される。具体的には、偏光の位相差は、１４５度±１０度または１４０度±１０度である。光は波動－粒子の二重性を持つため、位相差を議論する場合には、光は磁気波と考えられる。２つの光の位相（phase）の間の差が、位相差である。円偏光が表示装置１００内の反射媒体（不図示のリフレクタなど）を通過した後、逆円偏光（reversed circular polarized light）が形成される（例えば、左回りから右回り）。したがって、反射された円偏光が位相差フィルム１２４を再び通過した後、直線偏光子１２２の光軸方向の逆方向に沿った直線偏光が形成される。よって、光Ｌは直線偏光子１２２を通過できず、表示領域１０００の反射率が低下する。したがって、表示領域１０００とシールド領域１００１との界面が不明瞭となり、バックライトモジュール１５０がオフされたときの表示装置１００のバックライトモジュール１５０の外観を美しくすることができる。

図４Ｂは、本開示の別の実施形態による表示装置１００ａの部分側面図である。表示装置１００ａは、表示装置１００と実質的に同じであり、違いは、表示装置１００ａの光学補償フィルム１２０ａが、光学補償フィルム１２０の積層方向とは逆の方向に配置されていることである。換言すれば、光学補償フィルム１２０ａの位相差フィルム１２４は、光学接着剤層１２６とカバープレート１１０との間に配置されている。表示装置１００ａは、表示装置１００と同じ技術的利点を有するため、以降、説明は繰り返さない。

表２は色差のデータである。色差（ΔＥ）の値が大きいほど、本来の色に比べて色が歪む。完全な色（perfect color）の色差は０で、人間の目には見えない。人間の目に見える最小の色差は１～２．５である。色差が１より小さければ、通常、人間には色差は観測できない。表２に示すように、光学補償フィルムなしの表示装置（番号１～３）の色差は、下記色差式から求めた色差（ΔＥ）の値に基づいて約１０であり、これは、表示領域１０００とシールド領域１００１との間の界面が明らかであり、人間が観察できることを意味する。

光学補償フィルムを備えた表示装置（番号４～６）の色差（ΔＥ）は、１未満に低減されているので、このような色差は人間には観察できない。したがって、本開示の表示装置によれば、表示領域１０００とシールド領域１００１との間の界面を目立たなくすることができ、全体的に黒色の効果を提供することができる。したがって、そのような設計は、バックライトモジュールがオフされたときの表示装置のバックライトモジュールの外観を美しくすることができる。

表３は、光学補償フィルムを用いない表示装置、および光学補償フィルムを用いた表示装置の反射率のデータである。反射率のデータは、コニカミノルタの分光光度計ＣＭ‐７００Ｄを用いて測定している。実際の製品を測定サンプルとして使用し、測定サンプル上の複数のポイントで測定を行う。データはそれらの測定結果の平均である。表示装置のカバープレートの表面には、上述した反射防止フィルム、指紋防止フィルム、防眩フィルムなどの光学コーティングが施されている。より高い波長（７００ｎｍ以上）またはより低い波長（４００ｎｍ以下）を用いた測定結果は、光学コーティングにより影響を受けるため、７００ｎｍ超えるまたは４００ｎｍ未満の範囲は測定に含まれない。

図１に示すように、測定方法は、表示領域１０００内の５点を等しい距離または等しい面積で選択し、それらの５点から反射率を測定波長で測定する。シールド領域１００１が正方形の形状でない場合、または形状が不均一な場合には、シールド領域１００１内の８点を等距離で選択することができ、それらの８点から反射率を測定する。シールド領域１００１が正方形の形状である場合、シールド領域１００１を長辺側（long side）と短辺側（short side）に分割することができ、長辺側と短辺側に対向する角、または長辺側と短辺側との相対位置から８点を選択して反射率測定を行うことができる。

表３に示すように、光学補償フィルムなしおよび光学補償フィルムありの表示装置をオフにしたときの反射率測定値を示す。表３に、４５０ｎｍ～６５０ｎｍの波長の可視光を用いて測定した複数サンプルの表示領域とシールド領域の反射率を示す。４５０ｎｍ～６５０ｎｍの波長の可視光を用いて、光学補償フィルムなしの表示装置（番号１～３）を測定すると、光学補償フィルムなしの表示装置の表示領域とシールド領域との間の反射率差が大きくなる。好ましい観察領域は、５００ｎｍ～６００ｎｍの間である。表３の１ＶＡは、サンプル番号１の表示領域を示し、１ＮＡは、サンプル番号１のシールド領域を示し、｜１ＶＡ－１ＮＡ｜は、表示領域の反射率からシールド領域の反射率を差し引いた差の絶対値を示す。同様に、表の残りの部分は、それぞれ、表示領域、シールド領域、および異なる番号のサンプルの差の絶対値を表す。表３に示すように、光学補償フィルムを用いない表示装置の表示領域とシールド領域との間の差の絶対値は、１．０７％～１．６８％である。光学補償フィルムを備えた表示装置の表示領域とシールド領域との間の差の絶対値の最小有効範囲は１％未満であり、ここでの測定結果は、０．０１％～０．０６％である。

以上をまとめると、本開示の表示装置は、表示領域の反射率がシールド領域の反射率と略同一となるように光学補償フィルムを配置することにより、表示領域とシールド領域との間の色差を低減することにより、表示領域の反射率を低減することができる。このような設計によれば、表示領域とシールド領域との界面が不明瞭となり、全体として黒色の効果が得られるので、バックライトモジュールがオフされたときの表示装置のバックライトモジュールの外観を美しくすることができる。

本開示は、その特定の実施形態を参照してかなり詳細に説明したが、他の実施形態も可能である。したがって、添付の特許請求の範囲の精神および範囲は、本明細書に含まれる実施形態の説明に限定されるべきではない。

当業者には、本開示の範囲または精神から逸脱することなく、本開示の構造に様々な修正および変更を加えることができることが明らかであろう。上記に鑑みて、本開示は、以下の特許請求の範囲内に該当することを条件として、本開示の修正および変形をカバーすることが意図される。

Claims (7)

1. 上部偏光子を含む表示ユニットと、
   前記上部偏光子の外部環境に面する側に配置され、直線偏光子を含む光学補償フィルムとを含み、
   前記直線偏光子と前記上部偏光子との間の軸角度差の絶対値は、０度～１０度の範囲内である表示装置。
2. 前記直線偏光子と前記上部偏光子との間の軸角度差の絶対値が、０度～５度の範囲内である、請求項１に記載の表示装置。
3. さらに、表示領域とシールド領域とを含み、前記表示領域と前記シールド領域との間の色差が１未満である、請求項１または２に記載の表示装置。
4. 前記表示装置がオンにされていないとき、前記表示領域の反射率から前記シールド領域の反射率を差し引いた差の絶対値が、１％未満である、請求項３に記載の表示装置。
5. 前記直線偏光子の不透明度が、２１％未満である、請求項４に記載の表示装置。
6. 前記直線偏光子の不透明度が、１０％未満である、請求項４に記載の表示装置。
7. 前記光学補償フィルムが、位相差フィルムを含む、請求項１または２に記載の表示装置。

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