TWI354166B - - Google Patents
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1354166 一一 九、發明說明: 【發明所屬之技術領域】 _本發明係與液晶顯示裝置用光學膜、液晶面板及液晶顯 不裝置有關,其係可抑制斜向觀看時之畫面之著色,及改 善視角特性者。 【先前技術】 與映像管(CRT: Cathode Ray Tube,陰極射線管)相較, 液晶顯示裝置(LCD: Liquid Crystal Display,液晶顯示器) 可達成低耗電、且小型化、薄型化;現在,其被廣泛使用 於各種尺寸之裝置,譬如,行動電話、數位照相機、 PDA(Personai Digital Assistant:個人數位助理)等從小型 機器至大尺寸之液晶電視。 液晶顯示裝置分為穿透型、反射型等,尤其就穿透型液 晶顯示裝置,除了以一對透明基板夾住液晶層的液晶面板 之外’並具備背光單元。又,一般係採取如下結構:把擴 散片、稜鏡片等之功能性膜插入液晶面板與背光單元之 間’把偏光板、彩色濾光片等配置於液晶面板;而該功能 性膜係把來自背光單元之光源光以良好效率照射於液晶面 板之整面者;而該偏光板係賦予射入液晶層之光偏光性 者;而彩色濾光片係用於彩色圖像顯示者。 另一方面,在液晶顯示裝置之顯示方式上,依照構成液 晶層之液晶分子之種類,係以TN(螺旋向列)、VA(垂直排 列)、IPS(In-Plane Switching :橫向電場切換)等各種方式 為一般所知。無論前述方式之任一種,均以像素單位改變 108891-9911l2.doc 1354166 月’城正替換頁i 液晶分子之配向狀態’控制射入液晶層之光之偏光狀態或 穿透率’藉由此方式,在液晶面板之前面顯示所期望之圖 像。 然而’穿透液晶面板之光的偏光狀態係極度依存於液晶 分子之配向角度,因此,在垂直射入液晶面板之光的偏光 狀態與斜向射入之光的偏光狀態之間會產生光之穿透率之 差。又,以液晶層之折射率各向異性與厚度之積所表示之 延遲係具有波長分散性,因波長之大小而造成光之穿透率 ί 變化。其結果為’特定之波長區域之光的強度係因觀看液 晶面板之方向而產生變化,藉由此方式,影像之色溫產生 變化;此外,亦具有顯示對比、顯示色系係因觀看方向而 異等視角特性變差之問題(參考特開平10·282498號公報)。 一般而言,係以如下之情形為多:隨著觀看方向之傾斜, -藍色系之強度減小.、紅色系之強度增.大;其結果為,具有 影像之色溫下降之傾向。 • 為了排除前述與視角特性有關之問題,在先前之液晶顯 不裝置中,在液晶面板配置相位差板、色補償板等補償薄 片,以抵消液晶層之複折射性,藉由此方式,來達成改善 液晶面板之視角特性(譬如,參考特開平8_15695號公報' 特開平11-24066號公報)。又,亦有採取如下方式者:使僅 柚出一定之偏光成分的偏光分離元件具有色補償功能(參 考特開20〇4-309618號公報)。 然而,液晶面板之視角特性,並非僅起因於液晶層之複 折射性,配置於液晶面板之偏光板、彩色濾光片之光學特 10889l-99lU2.doc 1354166 城正替換— 性強烈亦影響液晶面板之視角特性。又,依照液晶面板以 外之其他構成零件,譬如’擴散片、棱鏡片、偏光分離元 件等之亮度提昇薄片的結構或組合方式而定,亦會造成視 角特性之差異。 因此’如僅著眼於液晶層之複折射性,實施視野角補 償,則有其侷限性。此外,在含有液晶層以外之構成零件 之衫響的補侦薄片之光學設計上,其複雜性、困難性增 大’生產力亦不佳。 又,最近,為了更提高顯示色之再現性,液晶顯示裝置 就光源開始使用:使用RGB3原色之發光二極體的 LED(Light Emitting Di〇de:發光二極體)背光或藉由榮 光體之改善而廣色域化之CCFL(c〇ld Cath〇de ρι嫩⑽加 由於光源之紅色 斜向觀看液晶面
Lamp :冷陰極螢光燈)背光。此一情況, 之發光光譜往更長波長側之移動,因此, 板時之紅色化變得明顯。 提供一種液晶顯示 置’其係可抑制斜 有鑑於上述問題,本發明之目的為, 裝置用光學臈、液晶面板及液晶顯示裝 向觀看液晶面板時之畫面之色度變化者 【發明内容】 下液晶顯示裝置用光學 之特定波長區域之光, 出面往正面方向射出時 為解決上述問題,本發明具備如 膜·就從液晶面板之光射出面射出 使往斜向射出時之穿透率比從光射 更變化。 該光學膜包含多層膜 且具有如 下特性: 就特定波長區 108891-991112.doc 1354166
域之光,往斜向射出時之穿透率比往該多層膜之法線方向 射出時大幅變化;該多層膜係層疊第丨折射率材料及折射 率與該第1折射率材料不同的第2折射率材料者。 譬如,在斜向觀看液晶面板時,當畫面整體呈紅色時, 針對從光射出面往斜向射出之紅色波長區域(波長6〇〇 nm 以上)之光’藉由選擇性地使穿透率衰減功能發揮,則可 解除顯示色之視角依存性。又,與之同時或另外,針對藍 色波長區域之一部份(4〇〇〜450 nm)之光,選擇性地使穿透 ® 率增大功能發揮,亦能獲得同樣之效果,可解除色溫之視 角依存性。 又,如往正面方向射出之光的穿透率高,則因使用上述 光學膜而可抑制顯示器的亮度降低。此穿透率係以如下者 為佳:波長400 nm至650 nm之可見光的最小穿透率為9〇% 以上,且平均值為95%以上。 又,在採用廣(高)色域光源時,可有效抑制斜向觀看時 因特定波長成分所導致之晝面著色,因此可無損顯示色之 再現性而謀求改善視角特性。再者,此處所指之廣色域光 源’係NTSC比90%以上之光源。 藉由使用上述結構之光學膜來構成液晶面板或液晶顯示 裝置,並不需要進行繁複之色補償設計,而可抑制斜向觀 看時因特定色所導致之畫面著色,容易實現所期望之視角 特性;而該色補償設計係如先前所使用之色補償薄片等 般,考慮液晶層或偏光板等之光學薄片之雙折射性者。 與本發明有關之光學膜無論是液晶面板之射出面側(前 10889l-991112.doc 1354166
配置。尤其,本 層而對向的一對透明基 可依照所要求之液晶面 面或正面側)及入射面側(背面側)均可進行 發明之液晶面板係配置於夾著液晶層而對 板之光射出面側。藉由此種結構, 板之圖像品質,設計最佳之光學膜。 在把與本發明有關之光學膜配置於液晶面板與背光單元 之間的結構例,可採用把該光學膜配置於背光單元之光射 出面之結構。藉此,可在自光源側使特定波長區域之光之 強度衰減的狀態下,導向後段。又,譬如與把僅將一定之 偏光成分抽出之偏光分離元件、或擴散片、稜鏡片(prism sheet)等其他光學性功能元件一體構成該光學膜亦可。此 外,與本發明有關之光學膜之設置處所並不限於一處,譬 如在夹著上述光學性功能元件之位置設置二處以上亦可。 如上述般,根據本發明,可抑制斜向觀看液晶面板時之 圖像之色度變化,謀求視角特性之改善。 【實施方式】 以下’參考圖式針對本發明之各實施型態作說明。 (第1實施型態) 圖1係根據本發明第i實施型態之液晶顯示裝置i 〇之一結 構例之概略圖。圖示之液晶顯示裝置丨〇係譬如採取大型液 晶電視用之結構’其包含:液晶面板(液晶胞)11、及配置 於此液晶面板11之反面側(圖i中之下方側)的背光單元12。 在液晶面板11與背光單元12之間,係適度組合配置有擴散 板13、棱鏡片14、擴散片15、偏光分離元件16等。 圖2係液晶面板11之擴大剖面圖。液晶面板11具備:一 W889l-99llJ2.doc • J0· 1354166 〔9·年1y啤正替換頁 • 對透明基板2a、2b,其係夾住液晶層i且呈對向者;一對 . 偏光板3a、3b,其係分別配置於前述透明基板2a' 2b之外 面側者;及光學渡光片4,其係介以偏光板3&而配置於位 於光射出面側之透明基板2a上者。又,依照需要而定亦 可在透明基板2a、2b與偏光板3a、3b之間介在著相偟差板 等光學補償薄片。 液晶層1之結構並無特殊限制,可使用:介電各向異性 • 為正且施加電場時分子長軸為與電場方向呈略平行之向列 鲁型液晶材料、或介電各向異性為負且施加電場時分子長軸 為與電場方向呈略直交之垂直配向型液晶材料。 透明基板2a、2b係使用玻璃基板,但如使用聚合物薄片 基板亦可。透明基板2a之内面側係依序疊層著彩色濾光片 17、透明電極膜18a及配向膜丨如。又,透明基板孔之内面 側係依序疊層著透明電極膜18b及配向膜i9b。一對透明電 極膜18a、18b係例如,一方為資料線、另一方為掃描線, 排列為分別互相直交之複數條之線&,在各交又區域形成 像素。 光學濾光片4係作為與本發明有關之"液晶顯示裝置用光 學膜"而構成’其具有如下功能:針對穿透透明基板2a與 偏光板3a之來自背光單元12的特定波長區域之光,使往斜 向射出時之穿透率比從液晶面板11往正面方向射出時更變 化。 圖3係光學濾光片4之一結構例。光學濾光片4係由介電 體多層膜所構成者,其係在穿透率9〇%以上之透明塑膠薄 108891-991112.doc 1] Ά" 片(譬如,PET薄η、制> Α 層6盥低折射Μ 支持體5上,把高折射率材料 ^折^材料層7交互作複數疊層而成者。 :處光“具有如下特性:就波長6〇“m以上 : 光,在斜向射出之愔银士〜 巴糸之 形比往上述介電體多層膜之法線方h 射出之情形的穿透率旻板、 无深方向 系之光,相對的穿透率變高。 色 "二""折射率材料層6係相當於本發明之,,第1折射率材料 "。&折射率材料層7係相當於本發明之"第2折射率材料 者’把具有與前述折射率材料層6、7不同折射率之 材料更作疊層亦可。又,前述高折射率材料層6與低折射 率材料層7可藉由真空蒸鍍法、濺錢法等乾式處理或浸潰 塗佈等濕式處理進行製作。接著,在最下層之低折射率材 料層7之上’介以黏著層(圖示省略)貼合於偏光板3a。 在本實施型態中,在從液晶面板11往斜向射出之光之 中,就波長600 nm以上之可見光,係以光學遽光片4降低 其穿透率。就此光學濾光片4之結構例而言,高折射率材 料層6係使用Ti〇2膜(折射率2.4),低折射率材料層7係使用 Si〇2膜(折射率1.5) ^再者,高折射率材料層6亦可使用
Nt>2〇5膜、Ta2〇5膜、Zr〇2膜等取代Ti〇2膜。 在某一透明基板上,如塗佈與之折射率不同之物質的薄 膜,則依照其膜厚,在某一波長域顯現穿透率尖峰與穿透 率谷底。此係光之干涉效果所導致者。當對透明基板之法 線方向之光的入射角從〇。往高角度側移動時,則如圖4之A 所示般’穿透率尖峰與穿透率谷底係往短波長側移動。 108891-99in2.doc 12 13541-66 又,此穿透率尖峰間之距離及尖峰寬度係膜厚越薄則為越 大。 本發明係利用前述事實,如圓4B所示般,把穿透率尖峰 設定於可見波長區域内’把穿透率谷底設定於比可見區域 更長之長波長侧之位置,藉由此方式,製作出如下光學元 件:隨著入射角變大,可見區域之長波長俯之反射率增大 而短波長側則減少。亦即,長波長側之反射率之增大係有 助於減輕影像之紅色化,短波長側之反射率之減少係有助 於抑制色溫變化。因此,係以同時引起長波長側之反射率 增大及短波長側之反射率減少的特性為佳;然而,依照膜 厚設計而;t,亦有僅合乎前述單方條件的情形。此一情 形,係以把長波長側之反射率之增大列為優先為佳.。其理 由為’-般而言’人眼對紅色化的變化比色溫之變化更敏 感^故。再者,藉由使用由折射率不同之複數種物質構成 之夕層膜’可進行如下設^ :在人射角0。時之穿透率比透 明基板本身之穿透率更高。 在本實施型態中,波長600 nma上之光及波長4〇〇〜45〇 ;之光的入射角θ與穿透率之間的關係,主要可依照折射 率材料層6、7之膜厚、疊層數、各層之膜厚之組合方式等 ,行調整。在本例中,係使在透明支持體5形成之第丄層之 冋折射率材料層6之膜厚約為85 nm,第2層之低折射率材 層7之獏厚約為165 nm,第3層之高折射率材料層6之膜 厚約為80 nm,第4層之低折射率材料層7之膜厚約為乃 nm ° 108891-991112.doc •13· 1354166
呈上述結構之光學濾光片4係隨著入射角Θ(圖3)變大,使 波長600 nm以上之光的穿透率變小;尤其在本實施型態中 係呈如下結構:如後述般,就以入射角60°射入之可見 光,使波長600 nm至650 nm之可見光的穿透率之平均值比 波長未滿600 nm之可見光的穿透率之平均值更低。 背光單元1 2係由從液晶面板11之反面側照射照明光之垂 直照射型之背光單元所構成;其包含複數個LED光源8及 覆蓋LED光源8之反面側與側面側之反射板9。LED光源8可 為RGB (紅、綠、藍)之3原色的單色光源,亦可為白色光 源。又,背光單元12並不限於垂直照射型,如為端面照光 型亦可。 又,亦可使用廣色域螢光燈(CCFL)等之NTSC比90%以 上之光源,以取代LED光源。藉由使用LED或廣色域CCFL 於背光光源,可提高液晶面板11所顯示之圖像的色再現 性,可顯示更高精細、高晝質之影像。 在此,NTSC 比係指,把對 NTSC(National Television System Committee :國家電視系統委員會)規格所建議之對 XY色度域之色再現範圍,以面積比予以表示者。圖5係 CIE(國際照明委員會)標準色系色度圖。在某一顯示器上 測定RGB單色之色度,把在色度圖上描點所獲得之三角形 面積,除以藉由以NTSC方式所規定之RGB之色度點所獲 得之三角形面積,把所獲得之值作為NTSC比使用。 另一方面,與先前之光源(NTSC比65〜75%)相較,前述 廣色域光源尤其紅色系之發光光譜係往長波長側移動。基 108891-991112.doc -14- 1354166 於此因 在先前之液晶面板或液晶顯示裝置上 如使用此 種廣色域光源,則從面板往斜向射出之6〇〇 nm以上之長波 長區域之可見光’係比較之為短之波長區域之可見光之射 出強度為大。其結果為,視角依存性變得更高,因此,尤 其當斜向觀看面板時畫面整體呈紅色化傾向。又,藍色成 刀之射出強度係越往斜向則越減少,因此,除了紅色化之 外,色溫亦呈下降傾向。
圖6係把先前之低NTSC比CCFL光源(NTSC比65〜75%)與 LED光源(NTSC比90%以上)之視角特性作比較之實驗資 料。縱轴係表示色差Axy ’橫軸係表示對液晶面板之法線 方向之視角φ(參考圖2)。色差Axy係指,在二方向間之圖 像之色調變化’其係以如下公式算出:
Axy=V~ {(x〇-xl)2 + (y〇-yl)2} 在此’ X〇、y〇係表示正面方向(φ = 0。)之色度座標,χ1、 yi係表示在角度φ上之色度座標。再者,在實驗中,係使
用ELDIM公司製之視野角測定器”ez_c〇ntr_AST"。 從圖6之例可知,與具備曲線2所示先前之低ntsc比光 源的液晶顯示裝置相較,在具備曲線1所示廣色域光源之 液sa顯示裝置係其對視角之色差之變化量大,且對面 板之視角依存性高。 再者’藉由在液晶顯示裝置之液晶面板前面設置上述結 構之光干;慮光片4,%如曲線3所示般,可確認:與先前之 光源相較’對視角φ之Axy變化量係獲得抑制。而該液晶顯 不裝置之液晶φ板係具備具有前述特性之廣色域光源者。 108891-991112.doc 1354166 j9%-袼.基諉正替換頁 又’在視角φ=80。時之色差Axy,係在先前之低NTSC比 光源為0.023,在廣色域光源為0.032,而在具備本發明之 光學濾光片4之廣色域光源則為0.021。 以下,針對本實施型態之作用作說明》 參考圖1 ’從背光單元12射出之LED光源8之光,係介以 擴散板13、梭鏡片14、擴散片15及偏光分離元件16,射入 液晶面板11。 擴散板13發揮如下功能:使射入之背光作散射射出,從 液晶面板11之前面’無法看見背光單元12之亮線。稜鏡片 14係把擴散板13所散射之光源光予以聚光;擴散片丨5係把 被聚光之光源光以特定之角度範圍作擴散射出。偏光分離 元件16係使入射光所含之一定之直線偏光成分(譬如,p 波)穿透,把其他直線偏光成分(譬如,S波)予以反射。藉 由此方式,僅使一定之偏光光射入液晶面板11。 從偏光分離元件1 6射出之偏光光,係介以具有與該偏光 方向平行之穿透軸之偏光板3b,射入液晶層1。藉由對炎 於透明電極膜18a、18b(圖2)間的各像素區域進行電壓驅 動,構成液晶層1之液晶分子係被作配向控制,對入射偏 光光賦予旋光性。其結果為,通過彩色濾光片17,穿透液 晶面板前面側之偏光板3a之光與不穿透之光,係依各像素 被進行控制,而在液晶面板11之前面形成彩色圖像。 位於液晶面板11之最前面的光學濾光片4係發揮如下功 能:在形成圖像之光之中,就波長600 nm以上之紅色系皮 長區域之可見光,使往斜向射出時之穿透率降得比往正面 108891-991112.doc -16· 1354166
美L振替換頁I ' - 方向(在圖2中,φ=〇)射出時更低。尤其就該可見光,可獲 得與對光學濾光片4之入射角Θ(圖3)約成正比之穿透率的衰 減作用’·如圖6之曲線3所示般,可把對視角φ之色差Axy的 變化量抑制得較低。 圖7係顯示背光及面板射出光之發光光譜之模式圖。 假設從背光單元12所射出之RGB各色之光均為同一位準 (圖7A)。從背光單元12所射出之光在穿透液晶面板^之
前’係藉由擴散板13、稜鏡片14、擴散片15、偏光分離元 件16、偏光板3a、3b、彩色濾光片17等,而降低亮度(強 度)。 又’基於前述各種光學膜或液晶層1之折射率各向異性 等原因’在往面板正面方向射出之光與往面板斜向射出之 光間係具有不同的發光光譜。在使用LEd等廣色域光源為 背光時’往面板斜向射出之可見光係與B及〇相較,R係具 有較尚免度(圖7之B)。光學濾光片4發揮如下功能:可從 斜向射出之可見光中把R成分之穿透率作選擇性抑制,提 冋RGB各色之亮度的均一性(圖7之c)。 基於此因’根據本實施型態,藉由光學濾光片4,可依 照射出角度針對波長600 &上之長波長光的穿透量作選 擇丨生減小’因此,斜向觀看時之畫面整體之紅系色的著色 可有效獲得抑制。再者,藉由光學濾光片4,可獲得與光 之射出角約至正比之穿透率衰減作用,故可減少因觀看液 晶面板11之角度不同所導致的色差可改善顯示色及顯示 對比專視角特性。 108891-991112.doc 1354166 又,根據本實施型態,在夾住液晶層1之呈對向的一對 透明基板2a、2b之中,於光射出面側配置有光學濾光片 4 ’因此,可容易進行光學濾光片4之設計,而其係對應於 液晶面板所顯示之圖像品質者。 本發明者們把貼合有光學濾光片於最前面之液晶面板的 視角特性加以確認’而該光學濾光片係具有如圖8A、圖 8B所示穿透率特性者。圖8A係入射角0。時之穿透率與波長 的關係;圖8B係入射角60。時之穿透率與波長的關係。 此光學渡光片係作如下設計:在入射角0。時波長 400〜650 nm之可見光之穿透率為70%以上;在入射角6〇。時 波長600 nm以上之可見光之穿透率為波長45〇〜55〇 nm之可 見光之平均穿透率的約70%。實驗之結果顯示,正面方向 與斜向上之色差為良好’未發現斜向觀看時之畫面的紅色 化。 (第2實施型態) 圖9係本發明之第2實施型態之作為液晶顯示裝置用光學 膜之光學濾光片4 ’之結構例。本實施型態之光學濾光片4, 係由介電體多層膜所構成,其係在穿透率9〇%以上之透明 塑膠薄片(譬如,PET薄片)製之透明支持體5之兩面,把高 折射率材料層6與低折射率材料層7依序分別疊層而成者。 在本實施型態中,高折射率材料層6係以含有Ti〇2微粒 子之塗膜(折射率1.94)所形成;低折射率材料層7係以氟系 樹脂膜(折射率丨.35)所形成。又,高折射率材料層6如為由 含有Nb2〇5、ThO5、Zr〇2等微粒子之塗膜所形成者亦可。 108891-991112.doc -18· 13541.66 在透明 支持體5之各面分別形成 再者’在圖9之結構例中 同—層數之多層膜,但如在各面使層數不同亦可。 就上述結構之光學濾光片4,,波長6〇〇 nm以上之光之入 射角與穿透率之間的關係,可根據折射率材料層6、7之膜 厚、疊層數、各層之膜厚的組合等予以調節。在本例中, 係使形成於透明支持體5之第丨層之高折射率材料層6之膜 厚為約128 nm、第2層之低折射率材料層7之膜厚為約% nm 〇 在〃、有上述構成之光學滤光片4'具有如下功能:隨著入 射角變大,使波長6〇〇 nm以上之可見光之穿透率變小;尤 其,就以入射角60〇射入之可見光,使6〇〇打瓜至“❻打爪之 可見光之穿透率之平均值變得比更短之波長側之可見光之 穿透率之平均值更低。 又,此光學濾光片4’具有如下特性:就以入射角〇0射入 之可見光,使波長400 11„1至65〇 nm之可見光之最小穿透率 為90%以上,且穿透率之平均值為%%以上。 藉由本實施型態之光學濾光片4',亦可獲得與上述第i 實施型態同樣的效果:可有效抑制斜向觀看液晶面板時畫 面全體之紅色系之著色。又,由於往正面方向射出之光之 穿透率極高,故可抑制顯示器之亮度降低。 上述結構之光學濾光片4,之光學特性係如圖1〇(A)、圖1〇 (B)所示。圖10(A)係顯示在入射角〇。時之穿透率與波長的 關係,圖10(B)係顯示在入射角6〇。時之穿透率與波長的關 係。此光學濾光片4’係作如下設定:在入射角〇。時波長 108891-991112.doc • 19. 1354166 钱正替換, 400〜650 nm之可見光之穿透率為97%以上;在入射角6〇〇時 波長600 nm以上之可見光之穿透率比波長45〇〜6〇〇 nm之可 見光之平均穿透率更低。把貼合有光學濾光片4,於最前面 之液晶面板的視角特性加以確認’該實驗之結果顯示:在 正面方向與斜向上之色差良好,且並未發現斜向觀看時之 畫面的紅色化;而該光學濾光片4,係具有前述光學特性 者0 (第3實施型態) 圖11係顯示本發明第3實施型態之液晶顯示裝置2〇。在 圖中,針對與上述第1實施型態對應之部分賦予相同元件 符號’但省略其詳細說明。 在本實施型態中,液晶面板21具備:一對透明基板2a、 2 b’其係炎住液晶们且呈對向者;及偏光板扑,其 係分別配置於前述透明基板2a、2b之外面側者。又,依照 需,而定’亦可在透明基板2a、2b與偏光^a、3b之間介 在著以相位差板等光學補償薄片。 光學遽光片24作為本發明相關之液晶顯示衰置用光學 膜,係配置於背光單元12與擴散㈣之間。此光學遽光片 24係具有與上述第1、第2實施型態中之光學濾光片4、4, 之同樣結構,且呈右, 八有如下功能:就從背光單元12射出之光 之中的波長600 nmxu ρ "V -r a 之可見光’把往斜向射出時的穿透 率降付比錢晶面板21之正面方向射出時更低。 ,在本實施型態中’光學遽光片24係配置於背光單元12之 光射出面,在從麵料長波長區域之光㈣度作選擇性 10889I-991JJ2.doc •20- 1354166 衰減的狀態下’將之導向後段之擴散板13、稜鏡片14、擴 散片15、偏光分離元件16及液晶面板21。藉由此方式,把 從液晶面板21之前面往斜向射出之長波長區域之光的強 度’以光學慮光片24預先予以減小,以抑制斜向觀看液晶 面板21時之畫面的紅色化。 光學遽光片24亦可與在上述第丄、第2實施型態所說明之 光學滤光片4、4’為相同之結構,但係以配合液晶面板以 顯不之圖像特性作最佳化為佳。本發明者們變更構成光學 濾光片24之折射率材料層之膜厚,製作如下濾光片,實施 痛認液晶面板21之視角特性之實驗;而該滤光片係在入射 角0。時波長600 nm以上之可見光之穿料為波長45〇〜55〇 nm之可見光之平均穿透率之_者。實驗之結果顯示:正 面方向與斜向上之色差為良好,未發現斜向觀看時之畫面 的紅色化。 (第4實施型態)
η 1 2 Π 月日、正替換頁丨 態之液晶顯示裝置30。 對應之部分賦予相同元 圖12係顯示本發明之第4實施型 在圖中’針對與上述第3實施型態 件符號’但省略其詳細說明。 在本實施㈣之液晶顯示裝置3〇,光學遽'光片34作為本 發明:關:液晶顯示裝置用光學膜,係與配置於液晶面板 21及月光早το 12之間的偏光分離元件刊呈一體式設置。 如圖13之模式所示般, 子37作複數疊層而成者, 背光單元12所射出之光 偏光分離元件36係把反射性偏光 且係如下光學性功能元件:在從 之中,譬如,使Ρ波偏光成分穿 108891-991112.doc •21 · U54166 pM Ιι凑正替換頁 透’使s波偏光成分反射。在本實施型態巾,係在此偏光 分離元件36之光射出面把光學遽光片⑽—體式設置。 光學濾光片34係具有與上述第】、第2實施型態中之光學 ’慮光片4、4之同樣結構,且具有如下功能針對從偏光 分離元件36射出之光之中的波長_ nm以上之可見光,把 往斜向射出時的穿透率降得比往液晶面板21之正面方向射 出時更低。 藉由具有上述結構之本實施型態,亦可獲得與上述各實 施型態同樣的效果。尤其,在本實施型態卜由於把本發 明之光學遽光片34與偏光分離元件36等光學性功能元件作 一體式設置’故可在不增加零件數量的情況下,構成該液 晶顯示裝置。 再者,偏光分離元件36並不限於如圖13所示結構,亦可 知用如下結構:譬如’具有如下結構面之第1及第2分光基 板’|以介電體層,呈對向配置,使各尖峰與谷底為一致; 而該結構面係由剖面為三角形之溝槽以連續方式形成者。 又,與光學濾光片34作一體式設置之光學性功能元件,並 不限於偏光分離元件,亦可使用稜鏡片14或擴散片15等。 實施例 以下,針對本發明之實施例作說明。再者,以下之實施 例僅為例示,本發明之實施例並不受限於所舉出之實施 例0 以下’製作了幾種作為與本發明相關之液晶顯示裝置用 光學膜的光學濾光片之樣本。以及改變構成光學濾光片之 108891-991112.doc •22- 折射率材料層的膜厚、疊層數'疊層結構,進行測定在入 射角〇及6〇。之穿透率與波長之間的關係β 樣本製作時所使用之高折射率材料層係採用含有Ti02微 粒子之塗膜。形成該塗膜之塗料A之結構係如下所述。 (塗料A) 顏料微粒子:Ti〇2微粒子100成分重量比(石原產業社 ^ 平均粒彳生約20 nm、折射率2.48) 結合劑:含有s〇3Na基之聚氨脂丙烯酸脂9 2成分重量 比(數量平均分子量:35〇、s〇3Na濃度:lxl〇-i m〇1/g) 分散劑:聚氧乙烯磷酸酯7 5成分重量比 有機溶媒:曱基異丁基酮(MIBK) 4800成分重量比 兔外線(UV)硬化性樹脂:雙李戊四醇六丙烯酸酯及雙 季戊四醇五丙烯酸酯之混合物22成分重量比(日本化藥社 I、商品名DPHA) 把上述顏料微粒子、分散劑、結合劑、有機溶媒以特定 之夏混合’以塗料震盪器實施分散處理,獲得微粒子分散 液。接著,添加UV硬化性樹脂,在攪拌機中實施攪拌, 成為塗料A。又,針對從該塗料A成膜後之光學膜,使用 FillMetrix(松下InterTechno社製)把膜之折射率進行測定, 結果為:在可見區域為平均丨94。 另一方面’樣本製作時所使用之低折射率材料層係採用 氟樹脂膜。形成該樹脂膜之塗料B之結構係如下所述。 (塗料B) 結合劑:具有含有羧基末端之全氟丁烯基乙稀喊之聚 108891-991112.doc •23· 1354166 扮年味1%正替換頁 合物100成分重量比 •有機溶媒:含氟醇(C6F13C2H4OH)及全氟丁胺之混合溶 媒(混合比95 : 5) 1666成分重量比 把上述結合劑與有機溶媒混合,充分攪拌而成為塗料 B。又,針對從該塗料B成膜後之光學膜,使用 FillMetrix(松下InterTechno社製)把膜之折射率進行測定, 結果為:在可見區域為平均1.34。 (第1實施例) 使用上述塗料A、B,如下述般製作光學薄片之樣本。 在PET薄片(厚度188 μηι、東麗社製、商品名U426)之主 面,以浸潰方式塗佈塗料Α。塗料Α之塗佈量係以調整基 板之升高速度來進行,使之成為目標膜厚128 nm之量。把 塗料A之塗膜以80°C實施乾燥後,進行UV硬化(1000 mJ/cm2),形成高折射率材料層。 接著,在已製作之高折射率材料層之上,以浸潰方式塗 佈塗料B。塗料B之塗佈量係以調整基板之升高速度來進 行,使之成為目標膜厚93 nm之量。把塗料B之塗膜以室溫 乾燥後,以90°C進行熱硬化後,形成低折射率材料層。藉 由上述方式,在PET薄片之兩面總共疊層4層之膜。 作為所獲得之樣本的評價,藉由分光反射率測定器,測 定入射角0°及60°時之穿透率,求出在波長400〜600 nm之 穿透率之平均值及最小穿透率;求出在波長600〜650 nm之 穿透率的平均值。又,測定入射角0°、10°、20°及30°時之 穿透率,求出在波長400~450 nm之穿透率的平均值。 108891-991112.doc -24- 1354166
(第2〜6實施例) 表1係綜合顯示第2〜6實施 w疋各樣本之折射率 膜厚、疊層數、疊層形態。在第枓層之 弟2實施例,僅形成低折射 率材料層(此一情況,PET基材係相當於高折射率材料層 (折射率I·65程度))。在第3〜6實施例,係在(第2層之)低折 射率材料層之上,進一步形成高折射率材料層及低折射率 材料層。
108891-991112.doc -25- 1354166
i<
第4層膜厚 [nm](低折射率膜) 〇 o 〇\ 〇\ oo On oo 第3層膜厚 [nm](高折射率膜) 〇 o 〇〇 CN (N 卜 第2層膜厚 [nm](低折射率膜) m oo OO r"H as 〇〇 On 第1層膜厚 [nm](高折射率膜) οο cs 〇 o CN CS 卜 〇 實施例 CN cn 寸 VO 108891-991112.doc -26 1354166 p9~TT. jo- j年月曰t正替換頁 表2、表3、圖14及圖15係顯示各實施例之樣本之穿透率 測定結果。結果顯示,任何一樣本,就以入射角0°射入之 可見光,波長400〜650 nm之可見光的最小穿透率為90%以 上,且穿透率之平均值為95%以上;又,就以入射角60°射 入之可見光,可使波長600〜650 nm之可見光之穿透率的平 均值比波長400~600 nm之可見光之穿透率的平均值更低。 再者,同時可使入射角10°、20°及3 0°入射時之穿透率的 平均值比入射角0°射入時之波長400〜450 nm之穿透率平均 • 值更高。 108891-991112.doc •27· 1354166 %.
CN< 入射角60°時之測定結果 600-650 nm 間之 平均穿透率[%] 88.8 89.5 90.6 81.9 82.5 75.8 400〜600 nm間之 平均穿透率[%] 93.4 94.4 91.6 90.39 92.4 90.8 入射角0°時之測定結果 400~650 nm 間之 最小穿透率[%] 96.3 97.7 95.8 97.8 96.7 95.7 400〜650 nm間之 平均穿透率[%] 99.4 98.7 98.8 98.9 98.9 98.9 ! 實施例 (N 寸 Ό 108891-991112.doc •28 1354166 59. Μ. 1 2 年月日修正替換頁
ε< =g迴 ^ T 99.2 98.9 g: 99.30 98.9 98.5 UiK ^ ^ o J 视:m每- ^ T ^ 1 99.2 98.7 98.8 99.49 98.2 98.3 Ιΐψ(韻' 读£ ^ V ^ «τ a ^ 2 1 j <s: ^ e|-< ^ 98.96 1 98.5 1_ 98.5 99.36 97.7 97.8 ^ 5 „ ^ § 5 5§ 燦 > < 8 98.86 98.42 98.36 99.28 97.5 97.65 實施例 (N m 寸 108891-991112.doc -29- 1354166 一--—- 1 又,就第5實施例,係在實際使用LED背光之液晶電視 中,於液晶面板與稜鏡片之間設置該光學膜之樣本,藉由 分光放射亮度計(KonicaMinolta社製CA10〇〇)測定根據觀察 角度之顯示器的色度變化。其結果係如圖16所示,其顯 示:與不在第5實施例中設置薄片的情形相較,有設置時 之根據觀察角度之變化之顯示器的色度變化量Axy變小, 且係往色度變化方向y變高之方向(亦即,消除紅色方向)移 動。亦即’結果顯示’藉由本發明,可同時抑制色溫變化 及紅色化。 以上,針對本發明之各實施型態作說明。當然,本發明 並不交限於此,亦可以本發明之技術思想為基礎作各種變 形。 例如,在上述各實施型態'巾,構成光學遽光[來發揮 以波長_⑽以上之可見光為對象之穿透率衰減作用,然 而,並不受限於此。例如,在具備未使用廣色域光源之背 光單元的液晶顯示裝置,具有射出光的問題;該射出光係 具有紅色以外之黃色或格由、他Α μ 只巴次检色、綠色等之過剩穿透率者。此 f月况’根據本發明,藉由設計以前述波長區域為對象的 光學遽光片,可抑制斜向觀看晝面時之特定色所導致之著 色。 "又,在上述第1實施型態中’藉由如下方式,附加對外 光之反射防止功能亦可.兮士 4 ^ 7W J,5玄方式係:在光學濾光片4之前 面側(在圖3中’係透明支持體5之上面側)形成較低折射率 之,I電體層、或南折射率材料與低折射率材料層之介電多 108891-991112.doc 1354166
層膜;而光學濾光片4係位於液晶面板丨丨之最前面者。 又’可進一歩如圖17所示般,構成光學元件4〇亦可,其 係把穿透光學濾光片4之特定波長區域(譬如,波長6〇〇 nm 以上)之光’以與外光之特定波長成分(譬如,波長6〇〇 nm 以上)的干涉作用,予以衰減者;而光學元件4〇係於光學 濾光片4之前面側所形成單層或多層結構之介電體膜(光學 層)41者。而該外光係以介電體膜41進行反射者。此一情 況,介電體膜41在光學上係設計成使穿透光學濾光片4之 特定波長領域之光的相位呈反相位。 再者,與本發明相關之液晶顯示裝置用光學膜並不限於 配置於液晶面板之前面側、背光單元之光照射面,或與偏 光分離元件16呈一體式結構之例,而可根據擴散片、稜鏡 片等光學膜之種類、結構、組合等,在可獲得所需圖像品 質之最佳位置配置.該光學元件。 【圖式簡單說明】
圖1係與本發明第1實施型態有關之液晶顯示裝置i 〇之概 略結構圖。 圖2係說明液晶面板11之結構之剖面圖。 圖3係說明光學濾光片4之結構之剖面圖。 圖4(A)、(B)係說明光學滤光片4之一作用之穿透率_波長 特性圖。 圖5係說明光源之NTSC比之色度座標圖。 圖6係把先前之光源、廣色域光源、具備光學濾光片4之 色域光源的色差Axy作比較之實驗結果。 108891-991112.doc 31 1354166
圖7(A)-(C)係說明本發明之光學濾光片4之一作用的背光 之發光光譜圖。 圖8(A)、(B)係光學濾光片4之一實施例之穿透率-波長特 性圖。 圖9係與本發明第2實施型態有關之光學濾光片4,之結構 之剖面圖。 圖1 0(A)、(B)係光學濾光片4’之一實施例之穿透率波長 特性圖。 圖11係與本發明第3實施型態有關之液晶顯示裝置2〇之 概略結構圖。 圖12係與本發明第施型態有關之液晶顯示裝置刊之 概略結構圖。 圖13係偏光分離元件36之一結構例之剖面圖。 圖 圖14係本發明之實施例卜3之各樣本之穿料-波長特性 圖 圖1 5係本發明之實施例4〜6之各樣本之穿透率 波長特性 圖16係本發明之實施例5 ώ a 本之δ又置則與設置後之色 度變化狀態的實驗結果。 巴 學膜之結構之 圖1 7係與本發明相關之液晶顯示裝置用光 變形例之說明圖。 【主要元件符號說明】 1 液晶層 23 ' 2b 透明基板 108891-99I112.doc -32- 1354166 (__ 1¾ί#正替換頁Ί 3a ' 3b 偏光板 " 4、4, 、24、34 光學濾光片(液晶顯示裝置用光學 膜) 5 透明支持體 6 1¾折射率材料層 7 低折射率材料層 8 LED光源 9
10 、 20 、 30 11、21 反射板 液晶顯示裝置 液晶面板 12 13 14 15 16、36 17
18a、 18b 背光單元 擴散板 棱鏡片 擴散片 偏光分離元件 彩色濾光片 透明電極膜 19a' 19b 37 40 41 配向膜 反射性偏光子 光學元件 介電體膜 Θ 入射角 108891-991112.doc -33 -
Claims (1)
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第095118296號專利申請案 .中文申請專利範圍替換本(100年3月) 十*申請專利範圍: 1. 一種液晶顯示裝置,其特徵在於包含: 液晶面板; 背光單元,其係包含NTSC比90%以上之光源,而西己 置於前述液晶面板之背面側者;及 光學濾光片,其包含:交互而複數地層積有第1折射 率材料層與折射率低於該第1折射率材料層之第2折射率 材料層之介電體多層膜,及支持該介電體多層膜之透明 塑膠膜製之透明支持體; 上述光學遽光片係使從上述液晶面板往斜向射出之波 長600 ^^至650 nm之可見光的平均穿透率較更短之波長 側之可見光的平均穿透率低。 2. 如請求項1之液晶顯示裝置,其中上述光學濾光片對於 以入射角60。射入之可見光,波長600 nm至650 nm之可 見光的平均穿透率係低於波長未滿600 nm之可見光的平 均穿透率。 3. 如請求項1之液晶顯示裝置,其中上述光學濾光片對於 以入射角60。射入之可見光,波長600 nm至650 nm之可 見光的平均穿透率係低於波長450 nm至550 nm之可見光 的平均穿透率。 4. 如請求項1之液晶顯示裝置,其中前述光學濾光片係配 置於前述背光單元之光射出侧。 5. 如請求項1之液晶顯示裝置,其中前述光學濾光片係配 置於前述液晶面板之前面側。 108891-10〇〇329.do, 1354166 月> a修正替換頁 6. 如請求項1之液晶顯示裝置,其中前述光學濾光片係與 配置於前述液晶面板與前述背光單元之間的光學功能元 件一體地設置。 ’ 7. 如請求項1之液晶顯示裝置,其中前述光學濾光片之第1 折射率材料層係含有Ti02、Nb205、Ta205、Zr02或該等 任一者之微粒子之塗膜。 8. 如請求項1之液晶顯示裝置,其中前述光學濾光片之第2 折射率材料層係含有氟系樹脂、Si02或該等任一者之 膜。 108891-1000329.doc 13541.66 _ 年1S淡正替換 七、指定代表圖: • (一)本案指定代表圖為:第(1 )圖。 (二)本代表圖之元件符號簡單說明: 1 液晶層 2a ' 2b 透明基板 3a、3b 偏光板 4 光學濾光片(液晶顯示裝置用光學 膜) • 8 A LED光源 w . 9 反射板 10 液晶顯不裝置 11 液晶面板 12 背光單元 13 擴散板 14 稜鏡片 15 擴散片 • 16 偏光分離元件 八、本案若有化學式時,請揭示最能顯示發明特徵的化學 式: (無) 108891-991112.doc
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