液晶ディスプレイ装置用カラーシフト低減光学フィルター及びこれを具備する液晶ディスプレイ装置
【課題】視聴角の増大に伴うカラーシフト現象を改善する液晶ディスプレイ装置用光学フィルター及び液晶ディスプレイ装置を提供する。
【解決手段】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ターは、カラーシフト低減層と、外光遮蔽層とを含んでなり、前記カラーシフト低減層は、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前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て、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、前記外光遮蔽層は光吸収物質を含む。好ましくは、前記光吸収物質は、可視光線の全波長帯を吸収する黒色物質である。
【解決手段】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ターは、カラーシフト低減層と、外光遮蔽層とを含んでなり、前記カラーシフト低減層は、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前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て、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、前記外光遮蔽層は光吸収物質を含む。好ましくは、前記光吸収物質は、可視光線の全波長帯を吸収する黒色物質である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶ディスプレイ装置用光学フィルター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、凹状または凸状のレンズ部を有するカラーシフト低減層と光吸収物質を含む外光遮蔽層を具備し、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ター及びこれを具備する液晶ディスプレイ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
図４を参照すると、複屈折特性を持っており、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。
【００１６】
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）。
【００１７】
しかしながら、前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。
【００１８】
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。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
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ター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。
【００２０】
本発明の他の目的は、カラーシフト現象を改善し、且つ、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ター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。
【００２１】
本発明のまた他の目的は、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ター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。
【００２２】
本発明のさらなる目的は、外光によるヘイズの発生及び明室明暗比の低下をさらに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ター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。
【００２３】
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。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
前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ターであって、カラーシフト低減層と、外光遮蔽層とを含んでなり、前記カラーシフト低減層は、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前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て、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、前記外光遮蔽層は、光吸収物質を含む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ターを提供する。
【００２５】
好ましくは、前記光吸収物質は、可視光線の全波長帯を吸収する黒色物質である。
【発明の効果】
【００２６】
前記構成によれば、本発明は、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。
【００２７】
また、本発明は、カラーシフト現象を改善し、且つ、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。
【００２８】
さらに、本発明は、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。
【００２９】
また、本発明は、外光によるヘイズの発生及び明室明暗比の低下をさらに改善することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】ＬＣＤの基本構造と駆動原理を概念的に示す概念図である。
【図２】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。
【図３】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４】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５】カラーシフト低減層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。
【図６】比較実施形態に係るカラーシフト低減層を示す断面図である。
【図７】比較実施形態に係るカラーシフト低減層を示す断面図である。
【図８】比較実施形態に係るカラーシフト低減層を示す断面図である。
【図９】比較実施形態に係るカラーシフト低減層の製造方法を示す図である。
【図１０】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。
【図１１】レンズ部の間隔／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。
【図１２】レンズ部の間隔／ピッチの比と透過率との関係を示す図である。
【図１３】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１４】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１５】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１６】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１７】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１８】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】比較実施形態に係るカラーシフト低減層をディスプレイパネルと密着して設けて、二重像及びヘイズの発生を抑制することができることを示す図である。
【図２０】比較実施形態に係るカラーシフト低減層をディスプレイパネルと密着して設けて、二重像及びヘイズの発生を抑制することができることを示す図である。
【図２１】比較実施形態に係るカラーシフト低減層をディスプレイパネルと密着して設けて、二重像及びヘイズの発生を抑制することができることを示す図である。
【図２２】比較実施形態に係るカラーシフト低減層をディスプレイパネルと密着して設けて、二重像及びヘイズの発生を抑制することができることを示す図である。
【図２３】比較実施形態に係るカラーシフト低減層をディスプレイパネルと密着して設けて、二重像及びヘイズの発生を抑制することができることを示す図である。
【図２４】比較実施形態に係るカラーシフト低減層をディスプレイパネルと密着して設けて、二重像及びヘイズの発生を抑制することができることを示す図である。
【図２５】図５のＳ−ＰＶＡモードＬＣＤ ＴＶにおいて、自己粘着性を持つ比較実施形態のカラーシフト低減層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２６】比較実施形態のカラーシフト低減層を具備していないＳ−ＩＰＳモードＬＣＤ ＴＶの色変化を示す図である。
【図２７】図２６のＬＣＤ ＴＶに自己粘着性を持つ比較実施形態のカラーシフト低減層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２８】ＣＣＦＬ ＢＬＵ及びＴＮパネルを採用したＬＣＤモニター（モデル：Ｂ２４４０ＭＨ）における、比較実施形態のカラーシフト低減層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。
【図２９】ＣＣＦＬ ＢＬＵ及びＴＮパネルを採用したＬＣＤモニター（モデル：Ｂ２４４０ＭＨ）における、比較実施形態のカラーシフト低減層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。
【図３０】ＣＣＦＬ ＢＬＵ及びＴＮパネルを採用したＬＣＤモニター（モデル：Ｂ２４４０ＭＨ）における、比較実施形態のカラーシフト低減層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。
【図３１】ＣＣＦＬ ＢＬＵ及びＴＮパネルを採用したＬＣＤモニター（モデル：Ｂ２４４０ＭＨ）における、比較実施形態のカラーシフト低減層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。
【図３２】ＬＥＤ ＢＬＵ及びＴＮパネルを採用したＬＣＤモニター（モデル：ＢＸ２４４０）における、比較実施形態のカラーシフト低減層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。
【図３３】ＬＥＤ ＢＬＵ及びＴＮパネルを採用したＬＣＤモニター（モデル：ＢＸ２４４０）における、比較実施形態のカラーシフト低減層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。
【図３４】ＬＥＤ ＢＬＵ及びＴＮパネルを採用したＬＣＤモニター（モデル：ＢＸ２４４０）における、比較実施形態のカラーシフト低減層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。
【図３５】ＬＥＤ ＢＬＵ及びＴＮパネルを採用したＬＣＤモニター（モデル：ＢＸ２４４０）における、比較実施形態のカラーシフト低減層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。
【図３６】Ｓ−ＰＶＡパネルを採用した４６インチＬＣＤ ＴＶ（モデル：ＬＨ４６ＣＳＰＬＢＣ）における、比較実施形態のカラーシフト低減層によるカラーシフト改善とガンマカーブの歪みの改善を示す図である。
【図３７】Ｓ−ＰＶＡパネルを採用した４６インチＬＣＤ ＴＶ（モデル：ＬＨ４６ＣＳＰＬＢＣ）における、比較実施形態のカラーシフト低減層によるカラーシフト改善とガンマカーブの歪みの改善を示す図である。
【図３８】Ｓ−ＰＶＡパネルを採用した４６インチＬＣＤ ＴＶ（モデル：ＬＨ４６ＣＳＰＬＢＣ）における、比較実施形態のカラーシフト低減層によるカラーシフト改善とガンマカーブの歪みの改善を示す図である。
【図３９】Ｓ−ＰＶＡパネルを採用した４６インチＬＣＤ ＴＶ（モデル：ＬＨ４６ＣＳＰＬＢＣ）における、比較実施形態のカラーシフト低減層によるカラーシフト改善とガンマカーブの歪みの改善を示す図である。
【図４０】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。
【図４１】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。
【図４２】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。
【図４３】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４４】本発明の一実施形態に係るカラーシフト低減光学フィルターを概略的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
<比較実施形態>
以下では、比較実施形態を説明する。比較実施形態に基づいてカラーシフト低減層のカラーシフトの低減の原理について先に説明する。その後、カラーシフト低減層による二重像及びヘイズの発生を抑制する方案について説明し、カラーシフト低減層がガンマカーブの歪み及び階調反転の改善に有効であることを説明することとする。
【００３２】
図６及び図７は、比較実施形態に係るカラーシフト低減層を示す断面図である。
【００３３】
カラーシフト低減層は、典型的にディスプレイパネル１０の前方に具備される。
【００３４】
図示したように、カラーシフト低減層２０は、バックグラウンド層２１とレンズ部２３を具備する。
【００３５】
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なるものであってよい。
【００３６】
レンズ部２３は、所定の深さにて凹状または凸状に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。
【００３７】
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。
【００３８】
レンズ部２３は、多角形断面ストライプパターン、多角形断面波パターン、多角形断面マトリックスパターン、多角形断面ハニカムパターン、多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。
【００３９】
ここで、多角形断面は、三角形断面、台形断面、四角形断面などであってよい。また、半卵形断面は、円弧及び楕円弧以外の他の曲線軌跡を描くものであってよい。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だけでなく、レンズ部の断面のうち一部が円弧、楕円弧、放物線を含む図形をも意味する。すなわち、両辺が楕円弧で、ボトム（Ｂｏｔｔｏｍ）が直線である図形も前記半楕円形に含まれるものとする。
【００４０】
比較実施形態のカラーシフト低減層はこれらに限定されず、種々の形態を有していてよく、断面が左右対称であることが好ましい。
【００４１】
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種々のパターンを有していてよい。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。
【００４２】
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を有していてよい。
【００４３】
レンズ部２３は、好ましくは、図７に示すように、レンズ部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平行に配列される。
【００４４】
図６では、レンズ部２３がバックグラウンド層２１に対して凹状に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、凸状に形成されていてもよい。
【００４５】
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背面に形成されていてもよいが、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。また、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。
【００４６】
レンズ部は、互いに離間して複数形成される。ここで、複数とは、光学フィルムの断面上において、レンズ部が互いに離間して複数形成され、レンズ部同士の間に光を透過させるバックグラウンド層の平坦面が存在することを意味する。したがって、例えば、半楕円形断面マトリックスパターンのレンズ部は、視聴者側から見るとマトリックスパターンをなす単一のレンズ部のように見えるが、光学フィルムの断面上では複数の半楕円形断面レンズ部が互いに離間して配列された構造を有するので、本発明のレンズ部に該当する。
【００４７】
図９は、比較実施形態のカラーシフト低減層の製造方法を示す図である。
【００４８】
バックグラウンド層２１は、バッキング（ｂａｃｋｉｎｇ）２５上に形成されていてよい。
【００４９】
バッキング２５は、紫外線透過性を持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）などが使用されてよい。バッキングの屈折率は、バックグラウンド層の屈折率と同一であることが好ましいが、必ずしも本発明がこれに限定されるものではない。
【００５０】
レンズ部２３を形成する方法は、バッキング２５の片面に紫外線硬化性樹脂を塗布した後、紫外線を照射しながら、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状溝を形成する。その後、再び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。
【００５１】
なお、比較実施形態のカラーシフト低減層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填して成形する射出成形法などの各種の方法を用いてバックグラウンド層の凹状溝を得ることができる。
【００５２】
図１０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。
【００５３】
目視にて区別できるカラーシフトの程度は、Δｕ'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Δｕ'ｖ'＝０．０２水準のカラーシフトを持つ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の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Δｕ'ｖ'＝０．０１６以下）でなければならない。図１０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／レンズ部の幅は６以下にならなければならない。
【００５４】
図１１は、レンズ部の間隔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。
【００５５】
同様に、図１１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／レンズ部のピッチとの比が０．９５以下でなければならない。
【００５６】
図１２は、レンズ部の間隔Ｃ／ピッチＰの比と透過率との関係を示す図である。
【００５７】
図１２のグラフから分かるように、レンズ部間の間隔／レンズ部のピッチとの比が大きいほどフィルム透過率が上がる。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／レンズ部のピッチとの比が０．５以上になる必要がある。
【００５８】
したがって、図１１及び図１２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。
【００５９】
図１３ないし図１８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。
【００６０】
図１３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。
【００６１】
半楕円形から三角形に変わるにつれて、すなわち、曲率が減少するにつれてゴースト（虚像）がはっきりと観察される。図１４ないし図１８は、原像の輝度と虚像の輝度分布を比較して示す図である。
【００６２】
図１９ないし図２１は、カラーシフト低減層がディスプレイパネルと離間して設けられてい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。
【００６３】
比較実施形態のカラーシフト低減層をディスプレイパネルの前に装着する場合、図１９に示すように、カラーシフト低減層がディスプレイパネルと離間し、その距離が大きくなるほど二重像がはっきりする。図２０は、カラーシフト低減層がディスプレイパネルと離間して設けられた場合における二重像の発生を示す図である。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、且つ、二重像を発生させないようにする方案が要求される。
【００６４】
さらには、カラーシフト低減層がディスプレイパネルと離間して設けられている場合、前述した二重像の問題だけでなく、図２１に示すように、レンズ部同士の間の平坦面とディスプレイパネルから反射して戻っ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、カラーシフト低減層とディスプレイパネルへ入射した外光が、カラーシフト低減層と空気（カラーシフト低減層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、明室明暗比を落としてパネルの視認性を低下させる。そこで、カラーシフト低減層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。
【００６５】
図２２ないし図２４は、カラーシフト低減層の二重像及びヘイズの除去に係る方案を示す図であって、図２２は、比較実施形態のディスプレイ装置を概略的に示す図であり、図２３は、図２２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り、図２４は、比較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る。
【００６６】
カラーシフト低減層とディスプレイパネルを密着させることで、二重像及びヘイズを除去することができる。例えば、図２２に示すようにカラーシフト低減層を粘着剤３１を介してディスプレイパネルに粘着するか、図２４に示すように、自己粘着性を持つ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、カラーシフト低減層がディスプレイパネルに粘着することなく単に密着することで、それらの間に空気層が介在しないようにすることも有効である。カラーシフト低減層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。
【００６７】
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、カラーシフト低減層がディスプレイパネルと離間して設けられている場合も同様である。）
ここで、自己粘着性を持つ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することができる。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が使用されてよい。
【００６８】
下表１は、カラーシフト低減層がディスプレイパネルと離間して設けられたディスプレイ装置と、図２２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示す。
【表１】
【００６９】
測定方法は、外光Ｄ６５ ２４０ｌｕｘ条件下にブラック基板にサンプルを付着し、左右の視聴角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、正反射にあ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。
【００７０】
カラーシフト低減層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、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フィルムと比べても反射ヘイズが相当に減少したことが分かる。
【００７１】
図２５は、図５のＳ−ＰＶＡモードＬＣＤ ＴＶにおいて、自己粘着性を持つ比較実施形態のカラーシフト低減層（レンズ部の幅は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。
【００７２】
図２５の色変化の改善率は５２％を示した。
【００７３】
図２６は、比較実施形態のカラーシフト低減層を具備していないＳ−ＩＰＳモードＬＣＤ ＴＶの色変化を示す図であり、図２７は、図２６のＬＣＤ ＴＶに自己粘着性を持つ比較実施形態のカラーシフト低減層（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。
【００７４】
色変化の改善率は５０％を示した。
【００７５】
この他、ＴＮモードＬＣＤでも同様にカラーシフトの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の改善効果までも得ることができる。
【００７６】
図２８ないし図３１は、ＣＣＦＬ ＢＬＵ及びＴＮパネルを採用したＬＣＤモニター（モデル：Ｂ２４４０ＭＨ）における、比較実施形態のカラーシフト低減層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。
【００７７】
カラーシフトの改善程度を測定するために、測定器機として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２８を得、カラーシフト低減層サンプルをパネルに直接付着した後、同様に測定して図２９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）を示すことが分かった。
【００７８】
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、測定器機として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３０を得、カラーシフト低減層サンプルをパネルに直接付着した後、同様に測定して図３１を得た。その結果、カラーシフト低減層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。
【００７９】
図３２ないし図３５は、ＬＥＤ ＢＬＵ及びＴＮパネルを採用したＬＣＤモニター（モデル：ＢＸ２４４０）における、比較実施形態のカラーシフト低減層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。
【００８０】
カラーシフトの改善程度を測定するために、測定器機として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３２を得、カラーシフト低減層サンプルをパネルに直接付着した後、同様に測定して図３３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）を示すことが分かった。
【００８１】
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、測定器機として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３４を得、カラーシフト低減層サンプルをパネルに直接付着した後、同様に測定して図３５を得た。その結果、カラーシフト低減層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。
【００８２】
図３６ないし図３９は、Ｓ−ＰＶＡパネルを採用した４６インチＬＣＤ ＴＶ（モデル：ＬＨ４６ＣＳＰＬＢＣ）における、比較実施形態のカラーシフト低減層によるカラーシフト改善とガンマカーブの歪みの改善を示す図である。
【００８３】
カラーシフトの改善程度を測定するために、測定器機として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３６を得、カラーシフト低減層サンプルをパネルに直接付着した後、同様に測定して図３７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）を示すことが分かった。
【００８４】
ガンマカーブの歪みの改善程度を測定するために、測定器機として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３８を得、カラーシフト低減層サンプルをパネルに直接付着した後、同様に測定して図３９を得た。その結果、カラーシフト低減層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。
【００８５】
図４０ないし図４２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り、図４３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。
【００８６】
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設け、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、且つピッチが４５μｍ以下になることが好ましい。一方、０．０１μｍ未満の大きさのレンズ部が存在する場合、前記した光の反射、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。
【００８７】
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。
【表２】
【００８８】
図４０ないし図４２は、円形のイメージを、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。同図に示すように、中心を通る線とイメージとが交差する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れているのに対し、図４０のサンプル＃６_Ｐ１、図４１のサンプル＃６_Ｐ２、図４３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。
【００８９】
また、図４３に示すように、サンプル＃６_ｒｅｆ．ではモアレが発生していたのに対し、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。
【００９０】
<本発明>
前述した比較実施形態のカラーシフト低減層をディスプレイパネルの前方に配置することでカラーシフトを大きく改善させることができた。さらには、カラーシフト低減層をディスプレイパネルの前方に密着して配置することで、二重像及びヘイズの問題を解消することができた。また、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た。
【００９１】
比較実施形態のカラーシフト及び階調反転の改善のための構成、及び二重像及びヘイズの発生抑制のための構成は、本発明においても核心構成をなす。本発明では、これに加えて、外光によるヘイズの発生及び明室明暗比の低下をさらに改善することができる方案を提示する。
【００９２】
図２１を参照して前述したとおり、外光は、ヘイズを発生させ、且つ明室明暗比を低下させる原因になる。カラーシフト低減層をパネルに密着させることで相当程度のヘイズの低減及び明室明暗比の向上をもたらすことができた。しかしながら、依然としてカラーシフト低減層とパネルへ入射した外光は、空気とパネルとの界面、そして空気とカラーシフト低減層との界面で拡散反射してブラック映像の輝度値を増加させる。このような現象は、明室明暗比を落としてディスプレイ装置の視認性を低下させる。
【００９３】
また、バックグラウンド層とバッキングとの界面、そしてバッキングの前面で起きる外光の反射も、反射ヘイズを増加させる原因になる。このようなヘイズによって、ブラック画面において輝度が高いため画面がぼやけて見える現象が発生し、またブラック輝度の増加により明室明暗比が増加し、視認性を低下させる。
【００９４】
図４４は、明室明暗比の向上のための本発明の一実施形態に係る光学フィルターを概略的に示す図である。
【００９５】
本発明は、カラーシフト低減層２０と外光遮蔽層３０を含む。この他、バッキング２５を含んでいてよい。
【００９６】
図示したように、図４４の光学フィルターは、前方から順に外光遮蔽層３０、バッキング２５及びカラーシフト低減層２０を含む。
【００９７】
外光遮蔽層３０は、光吸収物質を含む。外光遮蔽層３０は、カラーシフト低減層２０よりは前方に配置されることが好ましい。
【００９８】
外光遮蔽層３０は、吸収特性がブラックである光吸収物質、すなわち、可視光線の全波長に対して吸収性を持つ黒色光吸収物質を含んでいてよい。黒色光吸収物質によって、外光遮蔽層の透過色の色座標は、好ましくは、Ｄ６５光源下においてＬ＊が５０以下、ａ＊及びｂ＊は、−３０〜＋３０の値を有する。黒色光吸収物質は、カーボンブラックであってよい。
【００９９】
一実施形態によれば、カーボンブラック色素３ｇ（１ｗｔ％溶液形態）をＭＥＫ溶媒５２ｇに混合し、この混合物をコーティングして外光遮蔽層を得ることができる。これに加えて、外光遮蔽層は樹脂を含み、前記光吸収物質が樹脂に混合されて外光遮蔽層をなしていてよい。
【０１００】
光吸収物質をバックグラウンド層またはバッキングに含ませて、別途の外光遮蔽層を設けることなく、バックグラウンド層またはバッキングが外光遮蔽層として働くようにすることもできる。また、粘着剤層が外光遮蔽層として働くようにすることもできる。この場合、光吸収物質は、粘着剤に混合された形態を有していてよい。また、外光遮蔽層は、他の光学機能を有することもできる。すなわち、他の光学機能性層に光吸収物質を含ませて、外光遮蔽層の役割を兼ねるようにすることができる。
【０１０１】
バッキング２５は、カラーシフト低減層２０と外光遮蔽層３０を支持する役割をする。カラーシフト低減層と外光遮蔽層は、バッキングの背面及び前面にそれぞれ直接コートされていてよい。この場合、単一バッキングにてカラーシフト低減層と外光遮蔽層の両方を支持することができ、バッキングの数を削減することができるという利点がある。実施形態によっては、バッキング２５は省略することもできる。
【０１０２】
下表３は、外光遮蔽層を有する本発明の実施形態と外光遮蔽層を有さない比較実施形態の実験結果を表す。
【表３】
【０１０３】
外光反射ヘイズは、外光が反射して散乱される程度を示し、低いほど好ましい。外光反射測定方法は、外光がパネルの正面から上方４０°の位置にあり且つパネル面での照度が３００ｌｕｘ条件であるとき、パネルにサンプルを付着し左右５０°の側方に反射される光の輝度を測定した結果である。表３に表すように、外光遮蔽層がヘイズを低減させることが分かる。
【０１０４】
本発明のディスプレイ装置用光学フィルターは、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各種の機能性フィルムをさらに含んでいてよい。
【０１０５】
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。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶ディスプレイ装置用光学フィルター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、凹状または凸状のレンズ部を有するカラーシフト低減層と光吸収物質を含む外光遮蔽層を具備し、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ター及びこれを具備する液晶ディスプレイ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
図４を参照すると、複屈折特性を持っており、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。
【００１６】
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）。
【００１７】
しかしながら、前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。
【００１８】
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。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
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ター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。
【００２０】
本発明の他の目的は、カラーシフト現象を改善し、且つ、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ター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。
【００２１】
本発明のまた他の目的は、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ター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。
【００２２】
本発明のさらなる目的は、外光によるヘイズの発生及び明室明暗比の低下をさらに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ター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。
【００２３】
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。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
前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ターであって、カラーシフト低減層と、外光遮蔽層とを含んでなり、前記カラーシフト低減層は、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前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て、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、前記外光遮蔽層は、光吸収物質を含む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ターを提供する。
【００２５】
好ましくは、前記光吸収物質は、可視光線の全波長帯を吸収する黒色物質である。
【発明の効果】
【００２６】
前記構成によれば、本発明は、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。
【００２７】
また、本発明は、カラーシフト現象を改善し、且つ、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。
【００２８】
さらに、本発明は、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。
【００２９】
また、本発明は、外光によるヘイズの発生及び明室明暗比の低下をさらに改善することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】ＬＣＤの基本構造と駆動原理を概念的に示す概念図である。
【図２】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。
【図３】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４】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５】カラーシフト低減層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。
【図６】比較実施形態に係るカラーシフト低減層を示す断面図である。
【図７】比較実施形態に係るカラーシフト低減層を示す断面図である。
【図８】比較実施形態に係るカラーシフト低減層を示す断面図である。
【図９】比較実施形態に係るカラーシフト低減層の製造方法を示す図である。
【図１０】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。
【図１１】レンズ部の間隔／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。
【図１２】レンズ部の間隔／ピッチの比と透過率との関係を示す図である。
【図１３】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１４】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１５】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１６】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１７】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１８】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】比較実施形態に係るカラーシフト低減層をディスプレイパネルと密着して設けて、二重像及びヘイズの発生を抑制することができることを示す図である。
【図２０】比較実施形態に係るカラーシフト低減層をディスプレイパネルと密着して設けて、二重像及びヘイズの発生を抑制することができることを示す図である。
【図２１】比較実施形態に係るカラーシフト低減層をディスプレイパネルと密着して設けて、二重像及びヘイズの発生を抑制することができることを示す図である。
【図２２】比較実施形態に係るカラーシフト低減層をディスプレイパネルと密着して設けて、二重像及びヘイズの発生を抑制することができることを示す図である。
【図２３】比較実施形態に係るカラーシフト低減層をディスプレイパネルと密着して設けて、二重像及びヘイズの発生を抑制することができることを示す図である。
【図２４】比較実施形態に係るカラーシフト低減層をディスプレイパネルと密着して設けて、二重像及びヘイズの発生を抑制することができることを示す図である。
【図２５】図５のＳ−ＰＶＡモードＬＣＤ ＴＶにおいて、自己粘着性を持つ比較実施形態のカラーシフト低減層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２６】比較実施形態のカラーシフト低減層を具備していないＳ−ＩＰＳモードＬＣＤ ＴＶの色変化を示す図である。
【図２７】図２６のＬＣＤ ＴＶに自己粘着性を持つ比較実施形態のカラーシフト低減層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２８】ＣＣＦＬ ＢＬＵ及びＴＮパネルを採用したＬＣＤモニター（モデル：Ｂ２４４０ＭＨ）における、比較実施形態のカラーシフト低減層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。
【図２９】ＣＣＦＬ ＢＬＵ及びＴＮパネルを採用したＬＣＤモニター（モデル：Ｂ２４４０ＭＨ）における、比較実施形態のカラーシフト低減層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。
【図３０】ＣＣＦＬ ＢＬＵ及びＴＮパネルを採用したＬＣＤモニター（モデル：Ｂ２４４０ＭＨ）における、比較実施形態のカラーシフト低減層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。
【図３１】ＣＣＦＬ ＢＬＵ及びＴＮパネルを採用したＬＣＤモニター（モデル：Ｂ２４４０ＭＨ）における、比較実施形態のカラーシフト低減層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。
【図３２】ＬＥＤ ＢＬＵ及びＴＮパネルを採用したＬＣＤモニター（モデル：ＢＸ２４４０）における、比較実施形態のカラーシフト低減層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。
【図３３】ＬＥＤ ＢＬＵ及びＴＮパネルを採用したＬＣＤモニター（モデル：ＢＸ２４４０）における、比較実施形態のカラーシフト低減層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。
【図３４】ＬＥＤ ＢＬＵ及びＴＮパネルを採用したＬＣＤモニター（モデル：ＢＸ２４４０）における、比較実施形態のカラーシフト低減層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。
【図３５】ＬＥＤ ＢＬＵ及びＴＮパネルを採用したＬＣＤモニター（モデル：ＢＸ２４４０）における、比較実施形態のカラーシフト低減層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。
【図３６】Ｓ−ＰＶＡパネルを採用した４６インチＬＣＤ ＴＶ（モデル：ＬＨ４６ＣＳＰＬＢＣ）における、比較実施形態のカラーシフト低減層によるカラーシフト改善とガンマカーブの歪みの改善を示す図である。
【図３７】Ｓ−ＰＶＡパネルを採用した４６インチＬＣＤ ＴＶ（モデル：ＬＨ４６ＣＳＰＬＢＣ）における、比較実施形態のカラーシフト低減層によるカラーシフト改善とガンマカーブの歪みの改善を示す図である。
【図３８】Ｓ−ＰＶＡパネルを採用した４６インチＬＣＤ ＴＶ（モデル：ＬＨ４６ＣＳＰＬＢＣ）における、比較実施形態のカラーシフト低減層によるカラーシフト改善とガンマカーブの歪みの改善を示す図である。
【図３９】Ｓ−ＰＶＡパネルを採用した４６インチＬＣＤ ＴＶ（モデル：ＬＨ４６ＣＳＰＬＢＣ）における、比較実施形態のカラーシフト低減層によるカラーシフト改善とガンマカーブの歪みの改善を示す図である。
【図４０】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。
【図４１】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。
【図４２】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。
【図４３】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４４】本発明の一実施形態に係るカラーシフト低減光学フィルターを概略的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
<比較実施形態>
以下では、比較実施形態を説明する。比較実施形態に基づいてカラーシフト低減層のカラーシフトの低減の原理について先に説明する。その後、カラーシフト低減層による二重像及びヘイズの発生を抑制する方案について説明し、カラーシフト低減層がガンマカーブの歪み及び階調反転の改善に有効であることを説明することとする。
【００３２】
図６及び図７は、比較実施形態に係るカラーシフト低減層を示す断面図である。
【００３３】
カラーシフト低減層は、典型的にディスプレイパネル１０の前方に具備される。
【００３４】
図示したように、カラーシフト低減層２０は、バックグラウンド層２１とレンズ部２３を具備する。
【００３５】
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なるものであってよい。
【００３６】
レンズ部２３は、所定の深さにて凹状または凸状に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。
【００３７】
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。
【００３８】
レンズ部２３は、多角形断面ストライプパターン、多角形断面波パターン、多角形断面マトリックスパターン、多角形断面ハニカムパターン、多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。
【００３９】
ここで、多角形断面は、三角形断面、台形断面、四角形断面などであってよい。また、半卵形断面は、円弧及び楕円弧以外の他の曲線軌跡を描くものであってよい。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だけでなく、レンズ部の断面のうち一部が円弧、楕円弧、放物線を含む図形をも意味する。すなわち、両辺が楕円弧で、ボトム（Ｂｏｔｔｏｍ）が直線である図形も前記半楕円形に含まれるものとする。
【００４０】
比較実施形態のカラーシフト低減層はこれらに限定されず、種々の形態を有していてよく、断面が左右対称であることが好ましい。
【００４１】
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種々のパターンを有していてよい。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。
【００４２】
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を有していてよい。
【００４３】
レンズ部２３は、好ましくは、図７に示すように、レンズ部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平行に配列される。
【００４４】
図６では、レンズ部２３がバックグラウンド層２１に対して凹状に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、凸状に形成されていてもよい。
【００４５】
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背面に形成されていてもよいが、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。また、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。
【００４６】
レンズ部は、互いに離間して複数形成される。ここで、複数とは、光学フィルムの断面上において、レンズ部が互いに離間して複数形成され、レンズ部同士の間に光を透過させるバックグラウンド層の平坦面が存在することを意味する。したがって、例えば、半楕円形断面マトリックスパターンのレンズ部は、視聴者側から見るとマトリックスパターンをなす単一のレンズ部のように見えるが、光学フィルムの断面上では複数の半楕円形断面レンズ部が互いに離間して配列された構造を有するので、本発明のレンズ部に該当する。
【００４７】
図９は、比較実施形態のカラーシフト低減層の製造方法を示す図である。
【００４８】
バックグラウンド層２１は、バッキング（ｂａｃｋｉｎｇ）２５上に形成されていてよい。
【００４９】
バッキング２５は、紫外線透過性を持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）などが使用されてよい。バッキングの屈折率は、バックグラウンド層の屈折率と同一であることが好ましいが、必ずしも本発明がこれに限定されるものではない。
【００５０】
レンズ部２３を形成する方法は、バッキング２５の片面に紫外線硬化性樹脂を塗布した後、紫外線を照射しながら、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状溝を形成する。その後、再び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。
【００５１】
なお、比較実施形態のカラーシフト低減層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填して成形する射出成形法などの各種の方法を用いてバックグラウンド層の凹状溝を得ることができる。
【００５２】
図１０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。
【００５３】
目視にて区別できるカラーシフトの程度は、Δｕ'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Δｕ'ｖ'＝０．０２水準のカラーシフトを持つ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の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Δｕ'ｖ'＝０．０１６以下）でなければならない。図１０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／レンズ部の幅は６以下にならなければならない。
【００５４】
図１１は、レンズ部の間隔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。
【００５５】
同様に、図１１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／レンズ部のピッチとの比が０．９５以下でなければならない。
【００５６】
図１２は、レンズ部の間隔Ｃ／ピッチＰの比と透過率との関係を示す図である。
【００５７】
図１２のグラフから分かるように、レンズ部間の間隔／レンズ部のピッチとの比が大きいほどフィルム透過率が上がる。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／レンズ部のピッチとの比が０．５以上になる必要がある。
【００５８】
したがって、図１１及び図１２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。
【００５９】
図１３ないし図１８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。
【００６０】
図１３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。
【００６１】
半楕円形から三角形に変わるにつれて、すなわち、曲率が減少するにつれてゴースト（虚像）がはっきりと観察される。図１４ないし図１８は、原像の輝度と虚像の輝度分布を比較して示す図である。
【００６２】
図１９ないし図２１は、カラーシフト低減層がディスプレイパネルと離間して設けられてい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。
【００６３】
比較実施形態のカラーシフト低減層をディスプレイパネルの前に装着する場合、図１９に示すように、カラーシフト低減層がディスプレイパネルと離間し、その距離が大きくなるほど二重像がはっきりする。図２０は、カラーシフト低減層がディスプレイパネルと離間して設けられた場合における二重像の発生を示す図である。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、且つ、二重像を発生させないようにする方案が要求される。
【００６４】
さらには、カラーシフト低減層がディスプレイパネルと離間して設けられている場合、前述した二重像の問題だけでなく、図２１に示すように、レンズ部同士の間の平坦面とディスプレイパネルから反射して戻っ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、カラーシフト低減層とディスプレイパネルへ入射した外光が、カラーシフト低減層と空気（カラーシフト低減層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、明室明暗比を落としてパネルの視認性を低下させる。そこで、カラーシフト低減層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。
【００６５】
図２２ないし図２４は、カラーシフト低減層の二重像及びヘイズの除去に係る方案を示す図であって、図２２は、比較実施形態のディスプレイ装置を概略的に示す図であり、図２３は、図２２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り、図２４は、比較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る。
【００６６】
カラーシフト低減層とディスプレイパネルを密着させることで、二重像及びヘイズを除去することができる。例えば、図２２に示すようにカラーシフト低減層を粘着剤３１を介してディスプレイパネルに粘着するか、図２４に示すように、自己粘着性を持つ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、カラーシフト低減層がディスプレイパネルに粘着することなく単に密着することで、それらの間に空気層が介在しないようにすることも有効である。カラーシフト低減層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。
【００６７】
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、カラーシフト低減層がディスプレイパネルと離間して設けられている場合も同様である。）
ここで、自己粘着性を持つ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することができる。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が使用されてよい。
【００６８】
下表１は、カラーシフト低減層がディスプレイパネルと離間して設けられたディスプレイ装置と、図２２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示す。
【表１】
【００６９】
測定方法は、外光Ｄ６５ ２４０ｌｕｘ条件下にブラック基板にサンプルを付着し、左右の視聴角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、正反射にあ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。
【００７０】
カラーシフト低減層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、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フィルムと比べても反射ヘイズが相当に減少したことが分かる。
【００７１】
図２５は、図５のＳ−ＰＶＡモードＬＣＤ ＴＶにおいて、自己粘着性を持つ比較実施形態のカラーシフト低減層（レンズ部の幅は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。
【００７２】
図２５の色変化の改善率は５２％を示した。
【００７３】
図２６は、比較実施形態のカラーシフト低減層を具備していないＳ−ＩＰＳモードＬＣＤ ＴＶの色変化を示す図であり、図２７は、図２６のＬＣＤ ＴＶに自己粘着性を持つ比較実施形態のカラーシフト低減層（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。
【００７４】
色変化の改善率は５０％を示した。
【００７５】
この他、ＴＮモードＬＣＤでも同様にカラーシフトの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の改善効果までも得ることができる。
【００７６】
図２８ないし図３１は、ＣＣＦＬ ＢＬＵ及びＴＮパネルを採用したＬＣＤモニター（モデル：Ｂ２４４０ＭＨ）における、比較実施形態のカラーシフト低減層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。
【００７７】
カラーシフトの改善程度を測定するために、測定器機として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２８を得、カラーシフト低減層サンプルをパネルに直接付着した後、同様に測定して図２９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）を示すことが分かった。
【００７８】
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、測定器機として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３０を得、カラーシフト低減層サンプルをパネルに直接付着した後、同様に測定して図３１を得た。その結果、カラーシフト低減層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。
【００７９】
図３２ないし図３５は、ＬＥＤ ＢＬＵ及びＴＮパネルを採用したＬＣＤモニター（モデル：ＢＸ２４４０）における、比較実施形態のカラーシフト低減層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。
【００８０】
カラーシフトの改善程度を測定するために、測定器機として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３２を得、カラーシフト低減層サンプルをパネルに直接付着した後、同様に測定して図３３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）を示すことが分かった。
【００８１】
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、測定器機として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３４を得、カラーシフト低減層サンプルをパネルに直接付着した後、同様に測定して図３５を得た。その結果、カラーシフト低減層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。
【００８２】
図３６ないし図３９は、Ｓ−ＰＶＡパネルを採用した４６インチＬＣＤ ＴＶ（モデル：ＬＨ４６ＣＳＰＬＢＣ）における、比較実施形態のカラーシフト低減層によるカラーシフト改善とガンマカーブの歪みの改善を示す図である。
【００８３】
カラーシフトの改善程度を測定するために、測定器機として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３６を得、カラーシフト低減層サンプルをパネルに直接付着した後、同様に測定して図３７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）を示すことが分かった。
【００８４】
ガンマカーブの歪みの改善程度を測定するために、測定器機として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３８を得、カラーシフト低減層サンプルをパネルに直接付着した後、同様に測定して図３９を得た。その結果、カラーシフト低減層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。
【００８５】
図４０ないし図４２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り、図４３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。
【００８６】
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設け、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、且つピッチが４５μｍ以下になることが好ましい。一方、０．０１μｍ未満の大きさのレンズ部が存在する場合、前記した光の反射、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。
【００８７】
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。
【表２】
【００８８】
図４０ないし図４２は、円形のイメージを、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。同図に示すように、中心を通る線とイメージとが交差する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れているのに対し、図４０のサンプル＃６_Ｐ１、図４１のサンプル＃６_Ｐ２、図４３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。
【００８９】
また、図４３に示すように、サンプル＃６_ｒｅｆ．ではモアレが発生していたのに対し、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。
【００９０】
<本発明>
前述した比較実施形態のカラーシフト低減層をディスプレイパネルの前方に配置することでカラーシフトを大きく改善させることができた。さらには、カラーシフト低減層をディスプレイパネルの前方に密着して配置することで、二重像及びヘイズの問題を解消することができた。また、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た。
【００９１】
比較実施形態のカラーシフト及び階調反転の改善のための構成、及び二重像及びヘイズの発生抑制のための構成は、本発明においても核心構成をなす。本発明では、これに加えて、外光によるヘイズの発生及び明室明暗比の低下をさらに改善することができる方案を提示する。
【００９２】
図２１を参照して前述したとおり、外光は、ヘイズを発生させ、且つ明室明暗比を低下させる原因になる。カラーシフト低減層をパネルに密着させることで相当程度のヘイズの低減及び明室明暗比の向上をもたらすことができた。しかしながら、依然としてカラーシフト低減層とパネルへ入射した外光は、空気とパネルとの界面、そして空気とカラーシフト低減層との界面で拡散反射してブラック映像の輝度値を増加させる。このような現象は、明室明暗比を落としてディスプレイ装置の視認性を低下させる。
【００９３】
また、バックグラウンド層とバッキングとの界面、そしてバッキングの前面で起きる外光の反射も、反射ヘイズを増加させる原因になる。このようなヘイズによって、ブラック画面において輝度が高いため画面がぼやけて見える現象が発生し、またブラック輝度の増加により明室明暗比が増加し、視認性を低下させる。
【００９４】
図４４は、明室明暗比の向上のための本発明の一実施形態に係る光学フィルターを概略的に示す図である。
【００９５】
本発明は、カラーシフト低減層２０と外光遮蔽層３０を含む。この他、バッキング２５を含んでいてよい。
【００９６】
図示したように、図４４の光学フィルターは、前方から順に外光遮蔽層３０、バッキング２５及びカラーシフト低減層２０を含む。
【００９７】
外光遮蔽層３０は、光吸収物質を含む。外光遮蔽層３０は、カラーシフト低減層２０よりは前方に配置されることが好ましい。
【００９８】
外光遮蔽層３０は、吸収特性がブラックである光吸収物質、すなわち、可視光線の全波長に対して吸収性を持つ黒色光吸収物質を含んでいてよい。黒色光吸収物質によって、外光遮蔽層の透過色の色座標は、好ましくは、Ｄ６５光源下においてＬ＊が５０以下、ａ＊及びｂ＊は、−３０〜＋３０の値を有する。黒色光吸収物質は、カーボンブラックであってよい。
【００９９】
一実施形態によれば、カーボンブラック色素３ｇ（１ｗｔ％溶液形態）をＭＥＫ溶媒５２ｇに混合し、この混合物をコーティングして外光遮蔽層を得ることができる。これに加えて、外光遮蔽層は樹脂を含み、前記光吸収物質が樹脂に混合されて外光遮蔽層をなしていてよい。
【０１００】
光吸収物質をバックグラウンド層またはバッキングに含ませて、別途の外光遮蔽層を設けることなく、バックグラウンド層またはバッキングが外光遮蔽層として働くようにすることもできる。また、粘着剤層が外光遮蔽層として働くようにすることもできる。この場合、光吸収物質は、粘着剤に混合された形態を有していてよい。また、外光遮蔽層は、他の光学機能を有することもできる。すなわち、他の光学機能性層に光吸収物質を含ませて、外光遮蔽層の役割を兼ねるようにすることができる。
【０１０１】
バッキング２５は、カラーシフト低減層２０と外光遮蔽層３０を支持する役割をする。カラーシフト低減層と外光遮蔽層は、バッキングの背面及び前面にそれぞれ直接コートされていてよい。この場合、単一バッキングにてカラーシフト低減層と外光遮蔽層の両方を支持することができ、バッキングの数を削減することができるという利点がある。実施形態によっては、バッキング２５は省略することもできる。
【０１０２】
下表３は、外光遮蔽層を有する本発明の実施形態と外光遮蔽層を有さない比較実施形態の実験結果を表す。
【表３】
【０１０３】
外光反射ヘイズは、外光が反射して散乱される程度を示し、低いほど好ましい。外光反射測定方法は、外光がパネルの正面から上方４０°の位置にあり且つパネル面での照度が３００ｌｕｘ条件であるとき、パネルにサンプルを付着し左右５０°の側方に反射される光の輝度を測定した結果である。表３に表すように、外光遮蔽層がヘイズを低減させることが分かる。
【０１０４】
本発明のディスプレイ装置用光学フィルターは、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各種の機能性フィルムをさらに含んでいてよい。
【０１０５】
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。
【特許請求の範囲】
【請求項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ターであって、
カラーシフト低減層と、
外光遮蔽層とを含んでなり、
前記カラーシフト低減層は、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前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て、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、
前記外光遮蔽層は、光吸収物質を含む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ター。
【請求項２】
前記光吸収物質は、可視光線の全波長帯を吸収する黒色物質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ター。
【請求項３】
Ｄ６５光源下における外光遮蔽層の透過色の色座標は、Ｌ＊が５０以下、ａ＊及びｂ＊が−３０〜＋３０であることを特徴とする請求項２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ター。
【請求項４】
前記光吸収物質は、カーボンブラック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ター。
【請求項５】
前記光吸収物質は、前記バックグラウンド層に含まれ、前記外光遮蔽層は、前記バックグラウンド層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ター。
【請求項６】
前記外光遮蔽層は、前記光吸収物質が樹脂に混合されて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ター。
【請求項７】
前記外光遮蔽層は、前記光吸収物質が粘着剤に混合されて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ター。
【請求項８】
前記外光遮蔽層は、前記カラーシフト低減層の前方に具備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ター。
【請求項９】
前記光学フィルターは、バッキングをさらに含み、
前記カラーシフト低減層は、前記バッキングの背面に直接コートされてなり、
前記外光遮蔽層は、前記バッキングの前面に直接コートされて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ター。
【請求項１０】
前記レンズ部の断面は、楕円弧を含む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ター。
【請求項１１】
前記バックグラウンド層は、自己粘着性を持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ター。
【請求項１２】
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ター。
【請求項１３】
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ター。
【請求項１４】
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ター。
【請求項１５】
請求項１に記載のカラーシフト低減光学フィルターを含むことを特徴とする液晶ディスプレイ装置。
【請求項１６】
前記カラーシフト低減光学フィルターのレンズ部は、前記液晶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背面に形成されることを特徴とする請求項１５に記載の液晶ディスプレイ装置。
【請求項１７】
前記カラーシフト低減光学フィルターは、前記液晶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１５に記載の液晶ディスプレイ装置。
【請求項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ターであって、
カラーシフト低減層と、
外光遮蔽層とを含んでなり、
前記カラーシフト低減層は、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前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て、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、
前記外光遮蔽層は、光吸収物質を含む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ター。
【請求項２】
前記光吸収物質は、可視光線の全波長帯を吸収する黒色物質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ター。
【請求項３】
Ｄ６５光源下における外光遮蔽層の透過色の色座標は、Ｌ＊が５０以下、ａ＊及びｂ＊が−３０〜＋３０であることを特徴とする請求項２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ター。
【請求項４】
前記光吸収物質は、カーボンブラック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ター。
【請求項５】
前記光吸収物質は、前記バックグラウンド層に含まれ、前記外光遮蔽層は、前記バックグラウンド層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ター。
【請求項６】
前記外光遮蔽層は、前記光吸収物質が樹脂に混合されて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ター。
【請求項７】
前記外光遮蔽層は、前記光吸収物質が粘着剤に混合されて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ター。
【請求項８】
前記外光遮蔽層は、前記カラーシフト低減層の前方に具備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ター。
【請求項９】
前記光学フィルターは、バッキングをさらに含み、
前記カラーシフト低減層は、前記バッキングの背面に直接コートされてなり、
前記外光遮蔽層は、前記バッキングの前面に直接コートされて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ター。
【請求項１０】
前記レンズ部の断面は、楕円弧を含む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ター。
【請求項１１】
前記バックグラウンド層は、自己粘着性を持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ター。
【請求項１２】
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ター。
【請求項１３】
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ター。
【請求項１４】
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ター。
【請求項１５】
請求項１に記載のカラーシフト低減光学フィルターを含むことを特徴とする液晶ディスプレイ装置。
【請求項１６】
前記カラーシフト低減光学フィルターのレンズ部は、前記液晶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背面に形成されることを特徴とする請求項１５に記載の液晶ディスプレイ装置。
【請求項１７】
前記カラーシフト低減光学フィルターは、前記液晶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１５に記載の液晶ディスプレイ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図６】
【図７】
【図８】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２２】
【図２４】
【図４４】
【図５】
【図９】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２３】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図３７】
【図３８】
【図３９】
【図４０】
【図４１】
【図４２】
【図４３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図６】
【図７】
【図８】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２２】
【図２４】
【図４４】
【図５】
【図９】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２３】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図３７】
【図３８】
【図３９】
【図４０】
【図４１】
【図４２】
【図４３】
【公開番号】特開２０１２−２４７７８１（Ｐ２０１２−２４７７８１Ａ）
【公開日】平成２４年１２月１３日（２０１２．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−１１８３０５（Ｐ２０１２−１１８３０５）
【出願日】平成２４年５月２４日（２０１２．５．２４）
【出願人】（５０２４１１２４１）サムスンコーニング精密素材株式会社 (80)
【氏名又は名称原語表記】Ｓａｍｓｕｎｇ Ｃｏｒｎｉｎｇ Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．
【住所又は居所原語表記】６４４−１ Ｊｉｎｐｙｅｏｎｇ−ｄｏｎｇ， Ｇｕｍｉ−ｓｉ，Ｇｙｅｏｎｇｓａｎｇｂｕｋ−ｄｏ ７３０−３６０，Ｋｏｒｅａ
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月１３日（２０１２．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年５月２４日（２０１２．５．２４）
【出願人】（５０２４１１２４１）サムスンコーニング精密素材株式会社 (80)
【氏名又は名称原語表記】Ｓａｍｓｕｎｇ Ｃｏｒｎｉｎｇ Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．
【住所又は居所原語表記】６４４−１ Ｊｉｎｐｙｅｏｎｇ−ｄｏｎｇ， Ｇｕｍｉ−ｓｉ，Ｇｙｅｏｎｇｓａｎｇｂｕｋ−ｄｏ ７３０−３６０，Ｋｏｒｅａ
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]