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シャープがTNモード液晶の視野角を広げるシートを開発

日経テクノロジーOnlineより。
シャープがTNモード液晶の視野角を広げるシートを開発

sharp_TN_blackdot_sheet_panel_compare_image.jpg
従来のTNモード液晶パネル(左)と、今回のシートを実装したTNモード液晶パネル(右)をほぼ正面から見た様子。

シャープは「SID 2014」で講演し、TN(twisted nematic)モード液晶ディスプレーの視野角を広げる
半透明のシートを開発したと発表しています(講演番号4.1)。


TNモード液晶は、液晶パネルの技術の中で最も一般的なものであり、コストが安い、光透過率が高い、応答が速い、
動作温度範囲が広いなど、数多くの長所を持ちますが、視野角が狭いという課題がありました。
このため、小さな画面を複数の人数で見るような用途には向いていませんでした。
この課題が解消されれば、「TNモード液晶の用途が大きく広がる」(シャープ)としています。

開発したのは、透明なフォトレジストの層を備えており、加えて「Black dots」と呼ぶ直径が約10μmの
丸くて黒い斑点が多数あり、その斑点の裏側のフォトレジストは除去されて穴になっている状態のPETフィルムです。
はこれをTNモード液晶パネルの表面に貼ると、その部分は視野角が大きく広がります。
これは、「Black dotsの下にある穴が、ディスプレーからの光の一部を反射し、
斜め方向に向かわせるため」(シャープ)だとしています。

sharp_TN_blackdot_sheet_panel_compare_2_image.jpg
斜め下から両パネルを見た様子。シートなしのパネルは映像がほとんど確認できない。一方、シートありのパネルは映像が確認できる。

sharp_TN_blackdot_sheet_panel_compare_3_image.jpg
シートを従来のTNモード液晶パネルに置くだけで、その部分は映像が確認できるようになる。

シャープは、コントラスト比が500対1以上あるTNモード液晶パネルを用いてこのフィルムの効果を示しています。
フィルムを貼らない場合は、パネル正面から50度ずれた角度から見るとコントラスト比が10対1以下になり、
一方、シートを貼ると、90度近い角度から見ても10~100対1程度のコントラスト比が保たれるとの事。
色についても同様に、パネルを斜めから見た場合、シートなしでは映像の本来の色が大きく変化してしまうのに対し、
シートがあると変化量は非常に小さく抑えられるとの事です。
シートを液晶パネルに貼ると、Black dotsのため、ディスプレーの輝度は「約2割ほど低下する」(シャープ)。
ただし、見た目にはほとんど分からず、視野角が広がることのメリットの方が優るとしています。

低コストで量産可能なプロセスで製造

sharp_TN_blackdot_sheet_image.jpg
R2Rで製造した今回のシート。

シートの製造方法の概要は、製造にはロール・ツー・ロール(R2R)法とフォトリソグラフィー法を
組み合わせたプロセスを用いているとの事です。
まずPETフィルム上にBlack dotsをコートした後、さらにその上にフォトレジストを塗布します。
次に、フォトレジストのない面から紫外線(UV)を照射します。
このとき、Black dotsはマスクとして機能し、Black dotsのある位置のフォトレジストにはUVが当たらない状態になります。
これをアルカリエッチングすると、UVが当たらなかったフォトレジストだけが除去されることになるとの事です。

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シャープは開催中のディスプレー技術の国際学会「SID 2014」で講演し、TN(twisted nematic)モード液晶ディスプレーの視野角を広げる半透明のシートを開発したと発表した(講演番号4.1)。視野角が狭いTNモード液晶の課題を解消する技術になるとする。
 TNモード液晶は、液晶パネルの技術の中で最も一般的なものであり、コストが安い、光透過率が高い、応答が速い、動作温度範囲が広いなど、数多くの長所を持つ。ところが、視野角が狭く、少し斜めから見ると映像のコントラスト比が急激に低下し、さらに色も大幅に変わってしまうという課題があった。このため、小さな画面を複数の人数で見るような用途には向かなかった。この課題が解消されれば、「TNモード液晶の用途が大きく広がる」(シャープ)という。
 今回、開発したのは、透明なフォトレジストの層を備えたPETフィルムである。ただし、PETフィルムには「Black dots」と呼ぶ直径が約10μmの丸くて黒い斑点が多数あり、その斑点の裏側のフォトレジストは除去されて穴になっている。これをTNモード液晶パネルの表面に貼ると、その部分は視野角が大きく広がり、斜めから見ても映像が確認可能になる。これは、「Black dotsの下にある穴が、ディスプレーからの光の一部を反射し、斜め方向に向かわせるため」(シャープ)だとする。
 シャープは、正面から見たときのコントランスト比が500対1以上あるTNモード液晶パネルの視野角特性を測定し、このフィルムの効果を示した。このフィルムを貼らない場合は、パネル正面から50度ずれた角度から見るとコントラスト比が10対1以下になり、ほとんど映像が確認できなくなる。一方、今回のシートを貼ると、90度近い角度から見ても10~100対1程度のコントラスト比が保たれる。
 色についても同様に、パネルを斜めから見た場合、シートなしでは映像の本来の色が大きく変化してしまうのに対し、シートがあると変化量は非常に小さく抑えられるという。
 シートを液晶パネルに貼ると、Black dotsのため、ディスプレーの輝度は「約2割ほど低下する」(シャープ)。ただし、見た目にはほとんど分からず、視野角が広がることのメリットの方が優るという

低コストで量産可能なプロセスで製造
 シャープは今回、このシートの製造方法の概要も明らかにした。それによれば、製造にはロール・ツー・ロール(R2R)法とフォトリソグラフィー法を組み合わせたプロセスを用いる。まずPETフィルム上にBlack dotsをコートした後、さらにその上にフォトレジストを塗布する。次に、フォトレジストのない面から紫外線(UV)を照射する。
 このとき、Black dotsはマスクとして機能し、Black dotsのある位置のフォトレジストにはUVが当たらない。これをアルカリエッチングすると、UVが当たらなかったフォトレジストだけが除去されることになるという。


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