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WO2008018449A1 - Liquid crystal display device - Google Patents

Liquid crystal display device Download PDF

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WO2008018449A1
WO2008018449A1 PCT/JP2007/065430 JP2007065430W WO2008018449A1 WO 2008018449 A1 WO2008018449 A1 WO 2008018449A1 JP 2007065430 W JP2007065430 W JP 2007065430W WO 2008018449 A1 WO2008018449 A1 WO 2008018449A1
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WO
WIPO (PCT)
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liquid crystal
light
crystal display
color
display device
Prior art date
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Application number
PCT/JP2007/065430
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English (en)
French (fr)
Inventor
Kentaro Kamada
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Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sharp Corp filed Critical Sharp Corp
Priority to US12/376,618 priority Critical patent/US8363182B2/en
Priority to CN2007800293405A priority patent/CN101501558B/zh
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Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
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    • G02F1/1333Constructional arrangements; Manufacturing methods
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    • G02F1/1336Illuminating devices
    • G02F1/133621Illuminating devices providing coloured light
    • G02F1/133622Colour sequential illumination

Definitions

  • the present invention relates to a liquid crystal display device, and more particularly to a field sequential type liquid crystal display device.
  • a pixel is composed of a plurality of sub-pixels (sometimes referred to as “picture elements”), and a primary color filter is arranged for each sub-pixel.
  • a primary color filter is arranged for each sub-pixel.
  • three sub-pixels with red, green, and blue color filters are used to form a single pixel (sometimes called a “color display pixel”), and the light transmittance for each sub-pixel.
  • a field sequential method is also known as a method for realizing color display (see, for example, Patent Document 1).
  • the color of the light emitted from the backlight is switched temporally as red, green, blue, red, green, blue, and so on.
  • the light transmittance corresponding to the subpixel
  • the color is temporally mixed using the afterimage effect of the retina to realize color display.
  • the field sequential method can perform color display with a single sub-pixel, enabling high-definition display. Further, since it is not necessary to use a color filter, bright display is possible.
  • Patent Document 1 JP-A-10-186311
  • liquid crystal display devices are required to further improve the color reproduction range, and a sufficient color reproduction range can be obtained by any of the color filter method and the field sequential method! /, I can't say that.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to sufficiently improve the color reproduction range of a field sequential liquid crystal display device.
  • a display device is an illumination device used as a backlight of a display device, and includes a first light source that emits light of a first color, and a second color different from the first color.
  • a second light source that emits light and a third light source that emits light of a third color different from the first and second colors, and the light of the first, second, and third colors is independent
  • a field sequential type liquid crystal display device comprising: a lighting element capable of emitting light in a time division manner; and a liquid crystal display panel that modulates light emitted from the lighting element.
  • the first color filter exhibiting high transmittance with respect to light of a particular color.
  • the first color light has a spectrum mainly in a green wavelength region
  • the second color light has a spectrum mainly in a blue wavelength region
  • the third color light has a spectrum mainly in the red wavelength range.
  • the first light source is a green light emitting diode
  • the second light source is a blue light emitting diode
  • the third light source is a red light emitting diode
  • the first, second and third light sources are cold cathode tubes or hot cathode tubes.
  • a plurality of the first, second and third light sources are provided.
  • the first color light has a spectrum mainly in a green wavelength range
  • the liquid crystal display panel has no color filter other than the first color filter
  • the liquid crystal display panel has a plurality of pixels arranged in a matrix, and the first color filter is provided in each of the plurality of pixels.
  • the ratio power of the area occupied by the first color filter is larger than / 3! /.
  • the liquid crystal display panel is high with respect to the second color light.
  • each of the plurality of pixels takes one display state for one display signal.
  • each of the plurality of pixels has a plurality of sub-pixels that take one display state for one display signal, and the plurality of sub-pixels are the first sub-pixels.
  • a first sub-pixel provided with a color filter; a second sub-pixel provided with the second color filter; and a third sub-pixel provided with the third color filter.
  • a predetermined display signal is supplied to the eleventh sub-pixel.
  • the black and black table display signals are supplied to the 22nd and 33rd subpixels. . .
  • a predetermined display indication signal is applied to the 11th and 22nd subpixels. During the period in which the signal is supplied, the black / black table display signal is supplied to the eleventh sub-pixel. .
  • the liquid crystal display device is designed to divide a plurality of colored light beams independently and in a time-sharing manner. Illuminated light element element that can be emitted and emitted by the light source, and liquid crystal crystal display that modulates and modulates the light emitted and emitted from the illuminated light element element This is a liquid crystal display display device of the field type system equipped with a panel panel. .
  • the liquid crystal crystal display of the liquid crystal crystal display device according to the present invention is high in comparison to the light of a specific color. It has a color filter that shows a good penetration rate. Depending on the location of the filter, color reproduction can be achieved. Improves sex. .
  • FIG. 3 is a cross-sectional view specifically showing the cross section. .
  • FIG. 22 A graph showing the spectrum of the light emitted from the illuminated light element and the luminous sensitivity curve. It is. .
  • FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing a liquid crystal display device 200 in a preferred embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a graph showing the spectrum of light emitted from the illumination element and the spectrum of light after passing through a power filter for all colors of red, green, and blue.
  • FIG. 6 is a chromaticity diagram showing the color reproduction ranges of the liquid crystal display devices of Examples 1 and 2 and Comparative Example 1 and the color reproduction range defined by NTSC.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view schematically showing a liquid crystal display device 300 in a preferred embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view schematically showing a liquid crystal display device 400 in a preferred embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is an exploded perspective view showing an example of a module structure of a liquid crystal display device according to a preferred embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view schematically showing a liquid crystal display device 500 in a preferred embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 schematically shows a liquid crystal display device 100 according to the present embodiment.
  • the liquid crystal display device 100 is a field sequential type liquid crystal display device having a lighting element (backlight) 10 and a liquid crystal display panel 20 as shown in FIG.
  • the illumination element 10 can switch and emit light of a plurality of colors including at least green.
  • the lighting element 10 includes a red LED 11R that emits red light, a green LED 11G that emits green light, and a blue LED 11B that emits blue light. It is possible to switch the red, green and blue light. That is, the illumination element 10 can emit red, green, and blue light independently in a time division manner.
  • FIG. 1 illustrates a direct-type illumination element 10 with a force S, and the illumination element 10 may be an edge light system using a combination of an LED and a light guide plate.
  • the liquid crystal display panel 20 has a plurality of pixels arranged in a matrix, and can modulate the light emitted from the illumination element 10 for each pixel.
  • the liquid crystal display panel 20 includes a pair of substrates 21 and 22 and a liquid crystal layer 23 provided between the substrates 21 and 22.
  • pixel refers to the smallest unit (“color display pixel”) capable of color display.
  • each pixel performs red, green, and blue display in a time-sharing manner, so that the smallest component whose light transmittance is independently controlled by the display signal is the pixel. Corresponding.
  • a TFT type display device it is defined by a pixel electrode to which a display signal is supplied from a data signal line via a TFT and a counter electrode facing the pixel electrode via a liquid crystal layer.
  • a pixel electrode to which a display signal is supplied from a data signal line via a TFT and a counter electrode facing the pixel electrode via a liquid crystal layer.
  • Each unit corresponds to a pixel, and the pixel takes one display state for one display signal.
  • the liquid crystal display panel 20 in the present embodiment has a green color finer (hereinafter referred to as “green color filter”) 24G.
  • the green color filter 24G is provided in each pixel and occupies an area of about 1/3 or more of the pixel (opening) so as to occupy a part of the region in the pixel. Is provided.
  • Each pixel of the LCD panel 20 displays red and blue as well as green in a time-sharing manner. It is necessary to provide an area without a green color filter for at least about 1/3 of the pixel (opening).
  • the force illustrating the green color filter 24G formed on the substrate 22 disposed on the viewer side of the pair of substrates 21 and 22 is illustrated.
  • the green color filter 24G is disposed on the lighting element 10 side. You may form in the board
  • the liquid crystal display panel is not provided with a color filter.
  • the green color filter 24G is provided on the liquid crystal display panel 20 even though the field sequential method is adopted. Further, unlike the conventional color filter type liquid crystal display device, it has no color filter other than the green color filter 24G.
  • FIG. 2 shows the relationship between the spectrum of light emitted from the illumination element 10 and the visibility curves X, Y, and ⁇ .
  • Visibility curves X, ⁇ , and ⁇ are curves representing the sensitivity characteristics of the human eye to light of various wavelengths.
  • the spectrum of the green light out of the light emitted from the illumination element 10 (the spectrum having a peak near 520 nm) is about the red that passes only by the visibility curve Y for green. It overlaps with the visibility curve X and the visibility curve Z for blue.
  • the color purity of green is more sensitive to the shape of the emission spectrum (particularly the half-value width) than the color purity of other colors. Therefore, the green color purity can be increased by adjusting the shape of the spectrum of the green light with the green color filter 24G provided on the liquid crystal display panel 20, thereby widening the color reproduction range. it can.
  • Fig. 3 shows the spectrum of green light emitted from the illumination element 10 (dotted line without “CF") and the spectrum of green light after passing through the green color filter 24 (solid line with "CF”). Are also shown.
  • the green color filter 24G by providing the green color filter 24G, the half-value width of the green light spectrum is narrowed, and the green color purity is increased. Therefore, the color reproduction range can be widened by providing the green color filter 24G.
  • red color filter For red and blue, red light and blue color filters (hereinafter referred to as “red color filter” and “blue color filter”, respectively) are used for red light and blue color. It is possible to increase the color purity by adjusting the shape of the light spectrum. Therefore, like the liquid crystal display device 200 shown in FIG. 4, the liquid crystal display panel 20 may be further provided with a red color filter 24R and a blue color filter 24B which are not only the green color filter 24G.
  • Figure 5 shows the spectrum of the light emitted from the illumination element 10 (dotted line “without CF”) and the spectrum of the light after passing through the color filter (“with CF”) for all colors of red, green, and blue. Solid line).
  • the spectral shape of green light changes greatly depending on the presence or absence of the green color filter 24G, whereas the spectral shape of red light or blue light is different from that of the red color filter 24R or blue light. Does not change much with or without color filter 24B.
  • the color reproduction range can be sufficiently expanded by providing at least the green color filter 24G in the liquid crystal display panel 20. it can.
  • the provision of the color filter itself reduces the light use efficiency
  • the light use efficiency is reduced by providing only the green color filter 24G on the liquid crystal display panel 20 and not providing the color filters of other colors.
  • the color reproduction range can be widened without significantly reducing the image quality.
  • the liquid crystal display device of this embodiment performs color display in a time-sharing manner, since the pixel, which is the smallest component whose light transmittance is independently controlled by the display signal, performs conventional color filter systems (multiple It has the feature of the field sequential method that it has higher definition than that of the sub-pixel.
  • Table 1 and Fig. 6 show the simulation results of the effect of expanding the color reproduction range according to the present invention.
  • Table 1 shows the red, green, blue, and white chromaticities (x) for each of the liquid crystal display devices of Examples 1 and 2 and Comparative Examples;! To 3 (all display in a field sequential manner).
  • Y shows the color reproduction range (NTSC ratio and AdobeRGB ratio).
  • FIG. 6 is a chromaticity diagram showing the color reproduction ranges of the liquid crystal display devices of Examples 1 and 2 and Comparative Example 1, and the color reproduction range defined by NTSC. In all cases, the area of each color filter was about 1/3 of the pixel (aperture).
  • Example 1 in which a red color filter, a green color filter, and a blue color filter are provided on the liquid crystal display panel, the color filter is provided on the liquid crystal display panel.
  • the color reproduction range is greatly expanded compared to the first comparative example.
  • Example 2 in which only the green color filter is provided on the liquid crystal display panel, the color reproduction range is larger than Comparative Example 2 in which only the red color filter is provided and Comparative Example 3 in which only the blue color filter is provided. has improved, it forces s I force is realized the color reproduction range of approximately the same as in example 1, Ru.
  • the present invention is not limited to this.
  • the ratio of the area occupied by the green power filter 24G in the pixel may be smaller than 1/3, or conversely, like the liquid crystal display device 300 shown in FIG. 7 or the liquid crystal display device 400 shown in FIG. It may be larger than 1/3. If each pixel providing the three color filters including green, because the human eye is most sensitive to green light the percentage of area occupied by the green color filter 24 G pixels (apertures) 1 By making it larger than / 3, the transmittance (brightness) of green light can be increased and the power consumption can be reduced.
  • the illumination element 10 shown in FIG. 9 includes a plurality of fluorescent tubes 12.
  • the fluorescent tube 12 It is held on sheet metal 14 by ruda 13. Between the fluorescent tube 12 and the sheet metal 14, a reflection sheet 15 for reflecting the light emitted from the fluorescent tube 12 to the back side is provided.
  • a cold cathode tube can be suitably used from the viewpoint of power consumption and the like, but the fluorescent tube 12 is not limited to this, and other fluorescent tubes such as a hot cathode tube can also be used.
  • an inverter substrate 16 and a control substrate 17 are provided on the back side of the sheet metal 14.
  • the inverter board 16 is covered with an inverter board cover 16A
  • the control board 17 is covered with a control board cover 17A.
  • a plurality of sheets 18 for scattering light emitted from the fluorescent tube 12 and controlling its directivity are arranged on the side opposite to the reflective sheet 15 with respect to the fluorescent tube 12. These sheets 18 are fixed by a frame 19 engaged with the sheet metal 14.
  • a liquid crystal display panel 20 is disposed on the frame 19 and is fixed by a bezel 26.
  • the fluorescent tube 12 includes, for example, a plurality of fluorescent tubes that emit green light, a fluorescent tube that emits blue light, and a plurality of fluorescent tubes that emit red light.
  • the fluorescent tubes 12 that emit light of these three colors are preferably arranged cyclically (that is, in the order of G, B, R, G, B, R •...) From the viewpoint of uniformity. .
  • the lighting element 10 can independently time-divide green light, blue light, and red light.
  • LEDs Light-emitting diodes
  • LEDs generally do not contain mercury, so using LEDs has the advantage of reducing the environmental burden! The efficiency is high, and there is an advantage!
  • a liquid crystal display including a light source that emits red, blue, and green light, an illumination element that can independently emit these color lights in a time-division manner, and at least a green color filter.
  • the type of force-colored light exemplifying a liquid crystal display device having a panel is not limited to the above example.
  • multi-primary color display that combines four or more colors (called “primary colors”) has been actively conducted. It is possible to apply a multi-primary color display of four or more colors to the liquid crystal display device of the present invention.
  • cyan (C), magenta (M) and yellow (Y) may be used.
  • C cyan
  • M magenta
  • Y yellow
  • the effect of improving the color purity is green, one of the three or more color lights is green, and it is preferable to provide a green color filter.
  • the relationship between the spectrum of the color light emitted from the light source and the absorption spectrum of the color filter for enhancing the color purity can be set as appropriate according to the required color purity. It is preferable from the viewpoint of light use efficiency that the center wavelength of the color light hardly changes after the color light passes through the corresponding color filter and the half width is narrowed.
  • the minimum component whose light transmittance is independently controlled by a display signal is a pixel capable of color display.
  • the minimum component whose light transmittance is independently controlled by the display signal is defined as a sub-pixel, and one pixel is configured by three sub-pixels SP;! To SP3. May be. That is, the liquid crystal display panel 50 included in the liquid crystal display device 500 has a configuration capable of independently controlling the light transmittance for each of the sub-pixels SP ;! to SP3.
  • the liquid crystal display device 500 is inferior in definition to the liquid crystal display devices 100 to 400 of the previous embodiment (same as the conventional color filter type liquid crystal display device), but can further improve the color purity. .
  • the black display signal is supplied to the green sub-pixel SP2 and the blue sub-pixel SP3 while the predetermined display signal is supplied to the red sub-pixel SP1, and the predetermined display signal is supplied to the blue sub-pixel SP3.
  • the green sub A black display signal may be supplied to the pixel SP2 and the red sub-pixel SP1. In this way, the color purity can be further improved by adopting a configuration in which sub-pixels are provided.
  • one pixel is composed of two sub-pixels, one sub-pixel (green sub-pixel) is provided with a green color filter, and the other sub-pixel (other sub-pixels) is not provided with a color filter.
  • V good configuration! /
  • the black display signal is supplied to the other subpixels during the period when the predetermined display signal is supplied to the green subpixel, and the green subpixel is supplied during the period when the other subpixels display red or blue.
  • the liquid crystal display device of the present invention is field-sequentially driven in any of the above cases. That is, each color light source of the lighting device is selectively lit only during the display period assigned to each color (typically, one-third period of one field in the case of three primary colors) and is synchronized with that. A predetermined display signal is supplied to the pixel or the corresponding sub-pixel. However, depending on the characteristics of the light source, it may not be turned on or off quickly enough. In such a case, it is preferable to increase the color purity by adopting a configuration including sub-pixels. .
  • the color reproduction range of a field sequential liquid crystal display device can be sufficiently improved.
  • the present invention can be widely used for field sequential liquid crystal display devices.

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Description

明 細 書
液晶表示装置
技術分野
[0001] 本発明は、液晶表示装置に関し、特に、フィールドシーケンシャル方式の液晶表示 装置に関する。
背景技術
[0002] 現在、液晶表示装置が様々な用途に利用されている。液晶表示装置においてカラ 一表示を実現する方式としては、カラーフィルタ方式がもっとも一般的に用いられて いる。カラーフィルタ方式では、画素を複数のサブ画素(「絵素」と呼ばれることもある 。)で構成し、サブ画素ごとに原色のカラーフィルタが配置される。典型的には、赤、 緑、青のカラーフィルタが配置された 3つのサブ画素で 1つの画素(「カラー表示画素 」と呼ばれることもある。)を構成し、サブ画素ごとに光の透過率を制御することによつ てカラー表示が可能となる。
[0003] 一方、カラー表示を実現する方法として、フィールドシーケンシャル方式も知られて いる(例えば特許文献 1参照)。フィールドシーケンシャル方式では、バックライトから 出射される光の色を赤、緑、青、赤、緑、青 · · ·と時間的に切り替え、それに同期させ て液晶表示パネルの各画素(カラーフィルタ方式のサブ画素に対応する)の光透過 率を変化させることにより、網膜の残像効果を利用して色を時間的に混合し、カラー 表示を実現させる。フィールドシーケンシャル方式は、 1つのサブ画素でカラー表示 を行うことができるので、高精細な表示が可能となる。また、カラーフィルタを用いる必 要がないので、明るい表示が可能となる。
特許文献 1 :特開平 10— 186311号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0004] しかしながら、近年、液晶表示装置にはさらなる色再現範囲の向上が要求されてお り、カラーフィルタ方式およびフィールドシーケンシャル方式の何れの方式でも、十分 な色再現範囲が得られて!/、るとは言えなレ、。 [0005] 本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、フィールドシーケン シャル方式の液晶表示装置の色再現範囲を十分に向上させることにある。
課題を解決するための手段
[0006] 本発明の表示装置は、表示装置のバックライトとして用いられる照明装置であって、 第 1の色の光を発する第 1の光源と、前記第 1の色と異なる第 2の色の光を発する第 2 の光源と、前記第 1および第 2の色と異なる第 3の色の光を発する第 3の光源とを備え 、前記第 1、第 2および第 3の色の光を独立に時分割で出射し得る照明素子と、前記 照明素子から出射した光を変調する液晶表示パネルと、を備えたフィールドシーケン シャル方式の液晶表示装置であって、前記液晶表示パネルは、前記第 1の色の光に 対して高い透過率を示す第 1カラーフィルタを有することを特徴とする。
[0007] ある実施形態において、前記第 1の色の光は主として緑色の波長域のスペクトルを 有し、前記第 2の色の光は主として青色の波長域のスペクトルを有し、前記第 3の色 の光は主として赤色の波長域のスペクトルを有する。
[0008] ある実施形態において、前記第 1の光源は緑色発光ダイオードであり、前記第 2の 光源は青色発光ダイオードであり、前記第 3の光源は赤色発光ダイオードである。
[0009] ある実施形態において、前記第 1、第 2および第 3の光源は冷陰極管または熱陰極 管である。
[0010] ある実施形態において、前記第 1、第 2および第 3の光源をそれぞれ複数個有して いる。
[0011] ある実施形態において、前記第 1の色の光は主として緑色の波長域のスペクトルを 有し、前記液晶表示パネルは、前記第 1カラーフィルタ以外のカラーフィルタを有しな い。
[0012] ある実施形態において、前記液晶表示パネルは、マトリクス状に配列された複数の 画素を有し、前記第 1カラーフィルタは、前記複数の画素のそれぞれに設けられてい
[0013] ある実施形態において、前記複数の画素のそれぞれにおいて、前記第 1カラーフィ ルタが占める面積の割合力 /3よりも大き!/、。
[0014] ある実施形態において、前記液晶表示パネルは、前記第 2の色の光に対して高い 透過率を示す第 2カラーフィルタおよび前記第 3の色の光に対して高い透過率を示 す第 3カラーフィルタをさらに有し、前記第 2カラーフィルタおよび前記第 3カラーフィ ルタは、前記複数の画素のそれぞれに設けられている。
[0015] ある実施形態において、前記複数の画素のそれぞれは、 1つの表示信号に対して 1つの表示状態をとる。
[0016] ある実施形態において、前記複数の画素のそれぞれは、それぞれが 1つの表示信 号に対して 1つの表示状態をとる複数のサブ画素を有し、前記複数のサブ画素は、 前記第 1カラーフィルタが設けられた第 1サブ画素、前記第 2カラーフィルタが設けら れた第 2サブ画素および前記第 3カラーフィルタが設けられた第 3サブ画素を有する
[[00001177]] ああるる実実施施形形態態ににおおいいてて、、前前記記第第 11ササブブ画画素素にに所所定定のの表表示示信信号号がが供供給給さされれてていいるる期期 間間にに、、前前記記第第 22おおよよびび第第 33ササブブ画画素素にに黒黒表表示示信信号号がが供供給給さされれるる。。
[[00001188]] ああるる実実施施形形態態ににおおいいてて、、前前記記第第 11おおよよびび第第 22ササブブ画画素素にに所所定定のの表表示示信信号号がが供供給給ささ れれてていいるる期期間間にに、、前前記記第第 11ササブブ画画素素にに黒黒表表示示信信号号がが供供給給さされれるる。。
発発明明のの効効果果
[[00001199]] 本本発発明明にによよるる液液晶晶表表示示装装置置はは、、複複数数のの色色のの光光をを独独立立にに時時分分割割でで出出射射しし得得るる照照明明 素素子子とと、、照照明明素素子子かからら出出射射ししたた光光をを変変調調すするる液液晶晶表表示示パパネネルルととをを備備ええたたフフィィーールルドドシシ ーーケケンンシシャャルル方方式式のの液液晶晶表表示示装装置置ででああるる。。本本発発明明にによよるる液液晶晶表表示示装装置置のの液液晶晶表表示示 パパネネルルはは、、特特定定のの色色のの光光にに対対ししてて高高いい透透過過率率をを示示すすカカララーーフフィィルルタタをを有有ししてておおりり、、そそ ののここととにによよっってて、、色色再再現現性性がが向向上上すするる。。すすななわわちち、、照照明明素素子子のの発発光光ススペペククトトルルととカカララーー フフィィルルタタのの吸吸収収ススペペククトトルルととにによよっってて、、特特定定のの色色のの色色純純度度をを向向上上ささせせるるここととががででききるる結結 果果、、色色再再現現範範囲囲がが向向上上すするる。。
図図面面のの簡簡単単なな説説明明
[[00002200]] [[図図 11]]本本発発明明のの好好適適なな実実施施形形態態ににおおけけるる液液晶晶表表示示装装置置 110000をを模模式式的的にに示示すす断断面面図図 ででああるる。。
[[図図 22]]照照明明素素子子かからら出出射射すするる光光ののススペペククトトルルとと、、視視感感度度曲曲線線ととをを示示すすググララフフででああるる。。
[[図図 33]]照照明明素素子子かからら出出射射すするる緑緑色色のの光光ののススペペククトトルルとと、、緑緑カカララーーフフィィルルタタをを通通過過ししたた後後
Figure imgf000005_0001
[図 4]本発明の好適な実施形態における液晶表示装置 200を模式的に示す断面図 である。
[図 5]赤、緑、青のすべての色について、照明素子から出射する光のスペクトルと、力 ラーフィルタを通過した後の光のスペクトルとを示すグラフである。
[図 6]実施例 1、 2および比較例 1のそれぞれの液晶表示装置の色再現範囲と、 NTS Cで規定される色再現範囲とを示す色度図である。
[図 7]本発明の好適な実施形態における液晶表示装置 300を模式的に示す断面図 である。
[図 8]本発明の好適な実施形態における液晶表示装置 400を模式的に示す断面図 である。
[図 9]本発明の好適な実施形態における液晶表示装置のモジュール構造の一例を 示す分解斜視図である。
[図 10]本発明の好適な実施形態における液晶表示装置 500を模式的に示す断面図 である。
符号の説明
[0021] 10 照明素子 (バックライト)
11R 赤色 LED
11G 緑色 LED
11B 青色 LED
20、 50 液晶表示パネル
21、 22 基板
23 液晶層
24R 赤カラーフィルタ
24G 緑カラーフィルタ
24B 青カラーフィルタ
100、 200、 300、 400、 500 液晶表示装置
発明を実施するための最良の形態
[0022] 以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。なお、本発明は以下の 実施形態に限定されるものではない。
[0023] 図 1に、本実施形態における液晶表示装置 100を模式的に示す。液晶表示装置 1 00は、図 1に示すように、照明素子 (バックライト) 10と、液晶表示パネル 20とを有す るフィールドシーケンシャル方式の液晶表示装置である。
[0024] 照明素子 10は、少なくとも緑色を含む複数の色の光を切り替えて出射することがで きる。本実施形態では、照明素子 10は、赤色の光を発する赤色 LED11R、緑色の 光を発する緑色 LED11Gおよび青色の光を発する青色 LED11Bを備えており、こ れらを順次切り替えて発光させることにより、赤色、緑色および青色の光を切り替えて 出射すること力 Sできる。すなわち、照明素子 10は、赤色、緑色および青色の光を独立 に時分割で出射し得る。なお、図 1には直下型の照明素子 10を例示した力 S、照明素 子 10は、 LEDと導光板とを組み合わせて用レ、るエッジライト方式であつてもよい。
[0025] 液晶表示パネル 20は、マトリクス状に配列された複数の画素を有し、照明素子 10 力、ら出射した光を画素ごとに変調することができる。液晶表示パネル 20は、一対の基 板 21および 22と、これらの基板 21および 22の間に設けられた液晶層 23とを備えて いる。本実施形態では、フィールドシーケンシャル方式で表示が行われるので、液晶 層 23としては応答速度の速いものを用いることが好ましい。ここで、「画素」とは、カラ 一表示が可能な最小単位(「カラー表示画素」)を指すことにする。本実施形態の液 晶表示装置は、各画素が、時分割で、赤色、緑色および青色の表示を行うので、表 示信号によって光の透過率が独立に制御される最小の構成要素が画素に対応する 。例えば、 TFT型の表示装置の場合には、 TFTを介してデータ信号線から表示信 号が供給される画素電極と、液晶層を介して画素電極に対向する対向電極とによつ て規定される単位が画素に対応し、画素は 1つの表示信号に対して 1つの表示状態 をとることになる。
[0026] 本実施形態における液晶表示パネル 20は、図 1に示すように、緑色のカラーフィノレ タ(以下では「緑カラーフィルタ」と呼ぶ。)24Gを有している。緑カラーフィルタ 24Gは 、具体的には、各画素に設けられており、画素内の一部の領域を占めるように、例え ば、画素(開口部)の 1/3程度以上の面積を占めるように設けられている。液晶表示 パネル 20の各画素は、時分割で、緑色だけなぐ赤色および青色も表示するので、 画素(開口部)の少なくとも 1/3程度は緑カラーフィルタが無い領域を設ける必要が ある。なお、図 1には、一対の基板 21および 22のうちの観察者側に配置された基板 2 2に形成された緑カラーフィルタ 24Gを例示している力 緑カラーフィルタ 24Gを照明 素子 10側に配置された基板 21に形成してもよい。
[0027] フィールドシーケンシャル方式の従来の液晶表示装置では、液晶表示パネルには カラーフィルタは設けられていない。これに対し、本実施形態における液晶表示装置 100では、フィールドシーケンシャル方式を採用しているにもかかわらず、液晶表示 パネル 20に緑カラーフィルタ 24Gが設けられている。また、従来のカラーフィルタ方 式の液晶表示装置と異なり、緑カラーフィルタ 24G以外のカラーフィルタを有しない。
[0028] このように液晶表示パネル 20に緑カラーフィルタ 24Gを設けることにより、色再現範 囲を十分に広くすることができる。以下、この理由を説明する。
[0029] 図 2に、照明素子 10から出射する光のスペクトルと、視感度曲線 X、 Y、 Ζとの関係 を示す。視感度曲線 X、 Υ、 Ζは、種々の波長の光に対する人間の目の感度特性を 表す曲線である。
[0030] 図 2に示すように、照明素子 10から出射する光のうちの緑色の光のスペクトル(520 nm付近にピークを有するスペクトル)は、緑についての視感度曲線 Yだけでなぐ赤 についての視感度曲線 Xや、青についての視感度曲線 Zにも重なっている。このこと は、緑の色純度が、他の色の色純度に比べ、発光スペクトルの形状(特に半値幅)の 影響を受けやすいことを意味している。そのため、緑色の光のスペクトルの形状を液 晶表示パネル 20に設けた緑カラーフィルタ 24Gで調整することにより、緑の色純度を 高くすることができ、そのことによって色再現範囲を広くすることができる。
[0031] 図 3に、照明素子 10から出射する緑色の光のスペクトル(「CFなし」の点線)と、緑 カラーフィルタ 24を通過した後の緑色の光のスペクトル(「CFあり」の実線)とを併せ て示す。図 3に示すように、緑カラーフィルタ 24Gを設けることにより、緑色の光のスぺ タトルの半値幅が狭くなつており、緑の色純度が高くなつている。従って、緑カラーフ ィルタ 24Gを設けることにより、色再現範囲を広くすることができる。
[0032] なお、赤や青についても、赤色のカラーフィルタや青色のカラーフィルタ(以下では それぞれ「赤カラーフィルタ」、「青カラーフィルタ」と呼ぶ。)によって赤色の光や青色 の光のスペクトルの形状を調整し、色純度を高くすることが可能である。従って、図 4 に示す液晶表示装置 200のように、液晶表示パネル 20に、緑カラーフィルタ 24Gだ けでなぐ赤カラーフィルタ 24Rおよび青カラーフィルタ 24Bをさらに設けてもよい。
[0033] ただし、本願発明者の検討によれば、色純度向上の効果は、赤カラーフィルタ 24R や青カラーフィルタ 24Bを設ける場合よりも、緑カラーフィルタ 24Gを設ける場合の方 が大きかった。図 5に、赤、緑、青のすべての色について、照明素子 10から出射する 光のスペクトル(「CFなし」の点線)と、カラーフィルタを通過した後の光のスペクトル( 「CFあり」の実線)とを示す。
[0034] 図 5に示すように、緑カラーフィルタ 24Gの有無により緑色の光のスペクトル形状が 大きく変化するのに対し、赤色の光や青色の光のスペクトル形状は、赤カラーフィル タ 24Rや青カラーフィルタ 24Bの有無に関わらずあまり変化しない。
[0035] このように、カラーフィルタを設けることによる色純度向上の効果は緑について最も 高いので、液晶表示パネル 20に少なくとも緑カラーフィルタ 24Gを設けることにより、 色再現範囲を十分に拡大することができる。また、カラーフィルタを設けること自体は 、光の利用効率を低下させるので、液晶表示パネル 20に緑色のカラーフィルタ 24G のみを設け、それ以外の色のカラーフィルタを設けないことにより、光の利用効率をさ ほど低下させずに、色再現範囲を広くすることができる。また、本実施形態の液晶表 示装置は、表示信号によって光の透過率が独立に制御される最小の構成要素であ る画素が時分割でカラー表示を行うので、従来のカラーフィルタ方式 (複数のサブ画 素で画素を構成する)よりも高精細であるという、フィールドシーケンシャル方式の特 徴を備えている。
[0036] 表 1および図 6に、本発明による色再現範囲拡大の効果のシミュレーション結果を 示す。表 1は、実施例 1、 2および比較例;!〜 3のそれぞれの液晶表示装置(いずれも フィールドシーケンシャル方式で表示を行う)について、表示される赤、緑、青および 白の色度(x,y)と、色再現範囲(NTSC比および AdobeRGB比)とを示す表である。 また、図 6は、実施例 1、 2および比較例 1のそれぞれの液晶表示装置の色再現範囲 と、 NTSCで規定される色再現範囲とを示す色度図である。いずれの場合も、各カラ 一フィルタの面積は、画素(開口部)の約 1/3とした。 [0037] [表 1]
Figure imgf000010_0001
[0038] まず、表 1および図 6から、液晶表示パネルに赤カラーフィルタ、緑カラーフィルタお よび青カラーフィルタを設けた実施例 1では、液晶表示パネルにカラーフィルタが設 けられてレ、なレ、比較例 1よりも色再現範囲が大きく拡大してレ、ることがわ力る。
[0039] また、液晶表示パネルに緑カラーフィルタのみを設けた実施例 2では、赤カラーフィ ルタのみを設けた比較例 2や青カラーフィルタのみを設けた比較例 3よりも色再現範 囲が大きく向上しており、実施例 1とほぼ同程度の色再現範囲が実現されていること 力 sわ力、る。
[0040] 上述したように、液晶表示パネルに少なくとも緑カラーフィルタを設けることにより、 フィールドシーケンシャル方式の液晶表示装置の色再現範囲を十分に向上させるこ と力 Sできる。特に、緑カラーフィルタのみを設けることにより、効果的に(光の利用効率 をあまり低下させずに)色再現範囲を拡大することができる。
[0041] なお、図 4には、画素内で緑カラーフィルタ 24Gの占める面積の割合が約 1/3で ある場合を例示している力、本発明はこれに限定されるものではない。画素内で緑力 ラーフィルタ 24Gの占める面積の割合は、 1/3より小さくてもよいし、あるいは逆に、 図 7に示す液晶表示装置 300や図 8に示す液晶表示装置 400のように、 1/3より大 きくてもよい。各画素に緑色を含む 3色のカラーフィルタを設ける場合、人間の目は緑 の光に対してもっとも感度が高いので緑色のカラーフィルタ24 Gの占める面積の割 合を画素(開口部)の 1/3よりも大きくすることにより、緑色の光の透過率 (輝度)を増 大でき、低消費電力化することができる。
[0042] 次に、図 9を参照しながら、本実施形態における液晶表示装置の具体的なモジユー ル構造の一例を説明する。
[0043] 図 9に示す照明素子 10は、複数の蛍光管 12を備えている。蛍光管 12は、ランプホ ルダ 13によって板金 14上に保持されている。蛍光管 12と板金 14との間には、蛍光 管 12から背面側に出射された光を反射するための反射シート 15が設けられている。 なお、蛍光管 12としては、消費電力等の観点から冷陰極管を好適に用いることが出 来るがこれに限られず、熱陰極管など他の蛍光管を用いることも出来る。
[0044] 板金 14の裏側には、インバータ基板 16およびコントロール基板 17が設けられてい る。インバータ基板 16は、インバータ基板カバー 16Aによって覆われており、コント口 ール基板 17は、コントロール基板カバー 17Aによって覆われている。
[0045] 蛍光管 12に対して反射シート 15とは反対側に、蛍光管 12から出射した光を散乱さ せたりその指向性を制御したりするための複数のシート 18が配置されている。これら のシート 18は、板金 14に係合するフレーム 19によって固定されている。このフレーム 19上に、液晶表示パネル 20が配置され、べゼル 26によって固定されている。
[0046] 蛍光管 12は、例えば、緑色の光を出射する蛍光管、青色の光を出射する蛍光管お よび赤色の光を出射する蛍光管をそれぞれ複数含んで!/、る。これら 3つの色の光を 出射する蛍光管 12は、均一性の観点から、循環的に (すなわち、 G, B, R, G, B, R • · ·の順に)配列されていることが好ましい。各色の光を出射する蛍光管 12をコント口 ール基板 17から供給する制御信号によって順次点灯させることによって、照明素子 10は、緑色の光、青色の光および赤色の光を独立に時分割で出射する。なお、発光 ダイオード (LED)は一般に水銀を含まないので、 LEDを用いると環境への負荷が少 な!/、と!/、う利点が得られるのに対し、蛍光管を用いると安価で発光効率が高レ、と!/、う 利点が得られる。 LEDを用いる場合および蛍光管を用いる場合のいずれの場合にも 、異なる色光を出射する光源を循環的に配列することによって、輝度の均一性を向 上させること力 Sできる。また、光源は一般に画素ほたはカラーフィルタ)よりも大きぐ LEDを用いる場合でも、数個以上の画素に対して 1つの光源が設けられる。
[0047] 上記の実施形態では、赤、青および緑色の光を発光する光源を備え、これらの色 光を独立に時分割で出射し得る照明素子と、少なくとも緑色のカラーフィルタを備え る液晶表示パネルを有する液晶表示装置を例示した力 色光の種類は上記の例に 限られない。最近は、液晶表示装置の色再現範囲を拡大するために、 4色以上の色 (「原色」と呼ばれる。)を組み合わせる、多原色表示の適用が活発に行われており、 本発明の液晶表示装置にも 4色以上の多原色表示を適用することが可能である。例 えば、赤、青および緑に加えて、シアン(C)、マゼンタ(M)およびイェロー(Y)が用 いられることがある。但し、上述したように、色純度の向上効果が高いのは緑色なので 、 3色以上の色光の 1色は緑であり、緑カラーフィルタを設けることが好ましい。
[0048] また、光源から出射される色光のスペクトルと、その色純度を高めるためのカラーフ ィルタの吸収スペクトルとの関係は、求められる色純度に応じて適宜設定され得るが 、典型的には、色光が対応するカラーフィルタを透過した後に、色光の中心波長は 殆ど変化せず、半値幅が狭くなるように設定することが、光の利用効率の観点から好 ましい。
[0049] 上記の実施形態の液晶表示装置 100〜400では、いずれも、表示信号によって光 の透過率が独立に制御される最小の構成要素をカラー表示が可能な画素としたが、 図 10に示す液晶表示装置 500のように、表示信号によって光の透過率が独立に制 御される最小の構成要素をサブ画素とし、 3つのサブ画素 SP;!〜 SP3によって 1つの 画素を構成するようにしてもよい。すなわち、液晶表示装置 500が有する液晶表示パ ネノレ 50は、サブ画素 SP;!〜 SP3毎に独立に光の透過率を制御できる構成を有して いる。 TFT型液晶表示パネルの場合、 TFTを介してデータ信号線から表示信号が 供給される画素電極と、液晶層を介して画素電極に対向する対向電極とによって規 定される単位がサブ画素に対応し、各サブ画素は 1つの表示信号に対して 1つの表 示状態をとる。従って、液晶表示装置 500は、先の実施形態の液晶表示装置 100〜 400よりも精細度が劣る(従来のカラーフィルタ方式の液晶表示装置と同じである)が 、色純度をさらに高めることが出来る。すなわち、緑サブ画素 SP2に所定の表示信号 が供給されている期間に、赤サブ画素 SP1および青サブ画素 SP3に黒表示信号を 供給すれば、緑表示に用いられる光は、緑サブ画素 SP2を透過した光のみになる。 また、赤サブ画素 SP1および青サブ画素 SP3に所定の表示信号が供給されている 期間に、緑サブ画素 SP2に黒表示信号を供給すれば、赤表示および青表示に用い られる光に緑色光が混ざることが防止される。もちろん、赤サブ画素 SP1に所定の表 示信号が供給されている期間に、緑サブ画素 SP2および青サブ画素 SP3に黒表示 信号を供給し、青サブ画素 SP3に所定の表示信号が供給されている期間に、緑サブ 画素 SP2および赤サブ画素 SP1に黒表示信号を供給する構成としてもよい。このよう に、サブ画素を設ける構成を採用すると、色純度をさらに向上させることが出来る。
[0050] なお、 1つの画素を 2つのサブ画素で構成し、一方のサブ画素(緑サブ画素)に緑 カラーフィルタを設け、他方のサブ画素(他のサブ画素)にはカラーフィルタを設けな V、構成としても良!/、。緑サブ画素に所定の表示信号が供給されてレ、る期間には他の サブ画素に黒表示信号を供給し、他のサブ画素で赤または青を表示している期間に は緑サブ画素に黒表示信号を供給する構成を採用すれば、色純度を向上させること が出来ると共に、精細度の低下を 2/3に抑制することが出来る。
[0051] 本発明の液晶表示装置は、上述のいずれの場合も、フィールドシーケンシャル駆 動される。すなわち、照明装置の各色光源は、各色に割り当てられた表示期間(3原 色の場合には、典型的には 1フィールドの 3分の 1の期間)だけ選択的に点灯され、 それに同期して、画素または対応するサブ画素に所定の表示信号が供給される。し 力、しながら、光源の特性によっては、十分に速く点灯または消灯しない場合があり、 そのような場合には、サブ画素を備えた構成を採用することによって、色純度を高め ることが好ましい。
産業上の利用可能性
[0052] 本発明によると、フィールドシーケンシャル方式の液晶表示装置の色再現範囲を十 分に向上させることができる。本発明は、フィールドシーケンシャル方式の液晶表示 装置に広く用いることができる。

Claims

請求の範囲
[1] 表示装置のバックライトとして用いられる照明装置であって、第 1の色の光を発する 第 1の光源と、前記第 1の色と異なる第 2の色の光を発する第 2の光源と、前記第 1お よび第 2の色と異なる第 3の色の光を発する第 3の光源とを備え、前記第 1、第 2およ び第 3の色の光を独立に時分割で出射し得る照明素子と、
前記照明素子から出射した光を変調する液晶表示パネルと、を備えたフィールドシ ーケンシャル方式の液晶表示装置であって、
前記液晶表示パネルは、前記第 1の色の光に対して高い透過率を示す第 1カラー フィルタを有する液晶表示装置。
[2] 前記第 1の色の光は主として緑色の波長域のスペクトルを有し、前記第 2の色の光 は主として青色の波長域のスペクトルを有し、前記第 3の色の光は主として赤色の波 長域のスペクトルを有する、請求項 1に記載の液晶表示装置。
[3] 前記第 1の光源は緑色発光ダイオードであり、前記第 2の光源は青色発光ダイォー ドであり、前記第 3の光源は赤色発光ダイオードである、請求項 1または 2に記載の液 曰日 不¾¾11_。
[4] 前記第 1、第 2および第 3の光源は冷陰極管または熱陰極管である、請求項 1また は 2に記載の液晶表示装置。
[5] 前記第 1、第 2および第 3の光源をそれぞれ複数個有している、請求項 1から 3のい ずれかに記載の液晶表示装置。
[6] 前記第 1の色の光は主として緑色の波長域のスペクトルを有し、前記液晶表示パネ ノレは、前記第 1カラーフィルタ以外のカラーフィルタを有しない、請求項 1から 4のい ずれかに記載の液晶表示装置。
[7] 前記液晶表示パネルは、マトリクス状に配列された複数の画素を有し、
前記第 1カラーフィルタは、前記複数の画素のそれぞれに設けられている、請求項
1から 6の!/、ずれかに記載の液晶表示装置。
[8] 前記複数の画素のそれぞれにお!/、て、前記第 1カラーフィルタが占める面積の割 合力 よりも大きい、請求項 7に記載の液晶表示装置。
[9] 前記液晶表示パネルは、前記第 2の色の光に対して高い透過率を示す第 2カラー フィルタおよび前記第 3の色の光に対して高い透過率を示す第 3カラーフィルタをさら に有し、前記第 2カラーフィルタおよび前記第 3カラーフィルタは、前記複数の画素の それぞれに設けられている、請求項 7または 8に記載の液晶表示装置。
[10] 前記複数の画素のそれぞれは、 1つの表示信号に対して 1つの表示状態をとる、請 求項 7から 9のいずれかに記載の液晶表示装置。
[11] 前記複数の画素のそれぞれは、それぞれが 1つの表示信号に対して 1つの表示状 態をとる複数のサブ画素を有し、前記複数のサブ画素は、前記第 1カラーフィルタが 設けられた第 1サブ画素、前記第 2カラーフィルタが設けられた第 2サブ画素および 前記第 3カラーフィルタが設けられた第 3サブ画素を有する、請求項 7から 9のいずれ かに記載の液晶表示装置。
[12] 前記第 1サブ画素に所定の表示信号が供給されている期間に、前記第 2および第 3サブ画素に黒表示信号が供給される、請求項 11に記載の液晶表示装置。
[13] 前記第 1および第 2サブ画素に所定の表示信号が供給されている期間に、前記第 1サブ画素に黒表示信号が供給される、請求項 11または 12に記載の液晶表示装置
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