(57)【要約】      （修正有）【課題】近年、液晶表示装置において、色再現範囲の拡大を目的として、ＣＣＦＬなどにおける蛍光体の改良などがおこなわれている。しかし、蛍光体の種類などには限度があることやその蛍光スペクトルを柔軟に設計できないことなどから、所望とするスペクトルを得ることができない。【解決手段】液晶層と前記液晶層の透過光を画素ごとに変調可能な複数の画素からなる表示パネルと、映像信号に対応して前記表示パネルの画素の透過光を制御する画素電圧印加手段と、前記表示パネルを照明して表示出力する照明手段とを備えた液晶表示装置において、前記照明手段として、屈折率周期構造１を有することで、ブラッグ反射を利用し、ある波長の電磁波を選択的に透過させない構造を特徴としたものである。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶表示装置における照明装置であって、
屈折率周期構造を有することで、ブラッグ反射を利用し、ある波長の電磁波を選択的に透過させない透過フィルタ構造を持った照明装置。
【請求項２】
前記透過フィルタは、どの方向からの電磁波に対しても同一波長範囲でブラッグ反射が起こるように、前記屈折率周期構造が３次元的に周期構造であることを特徴とする請求項１記載の照明装置。
【請求項３】
前記透過フィルタは、複数の波長範囲の電磁波を選択的に透過させないように、２種類以上の屈折率周期構造を積層した周期構造を持つことを特徴とする請求項１または２記載の照明装置。
【請求項４】
液晶層と前記液晶層の透過光を画素ごとに変調可能な複数の画素からなる表示パネルと、映像信号に対応して前記表示パネルの画素の透過光を制御する画素電圧印加手段と、前記表示パネルを照明して表示出力する照明手段とを備えた液晶表示装置。
【請求項５】
前記照明手段として請求項１から３いずれかに記載の照明装置を有する請求項４記載の液晶表示装置。
【請求項６】
前記請求項１から３の照明装置において、前記屈折率周期構造を前記表示パネルと前記照明手段との間にシート状に独立して配置した構造を有する請求項４記載の液晶表示装置。
【請求項７】
前記請求項１から３の照明装置において、前記屈折率周期構造のリタデーションを操作することで、色再現範囲を拡げることを特徴とした請求項５または６記載の液晶表示装置。
【請求項８】
画像信号を表示する液晶パネルと、
前記液晶パネルに照射する光を出力する光源と、
前記液晶パネルと前記光源との間に配置され、前記光源から出力される所定の波長の光を回折する周期構造により形成された透過フィルタを備えたことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項９】
前記透過フィルタは、光源から出力される所定の波長をλとし、結晶面と光の角度をθとし、整数をｎとし、周期構造の幅をｄとした場合に、２ｄｓｉｎθ＝ｎλの関係を満たすことを特徴とする請求項８記載の液晶表示装置。
【請求項１０】
前記所定の波長は、赤色、緑色、青色以外の波長であることを特徴とする請求項８又は９記載の液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明装置および液晶表示装置に関し、色再現範囲を拡大する技術に関する
【背景技術】
【０００２】
近年、液晶表示装置は、その低消費電力性及び薄型化による省スペース性により、従来からあるブラウン管テレビに変わり、テレビ放送受信機の主流となりつつある。
【０００３】
このような液晶表示装置においては、画面の表示の明るさを確保することが重要となっており、従来から、複数の高屈折率層及び低屈折率層を交互に配置することで、ブラッグ反射を利用し、赤外線の反射及び可視光線の透過率の向上を図ることで、ランプ効率を向上する発明等が提案されている。（特許文献１参照）。
【特許文献１】特許第２５４２１０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一方、近年、液晶表示装置において、色再現範囲の拡大を目的として、ＣＣＦＬなどにおける蛍光体の改良などがおこなわれている。しかし、蛍光体の種類などには限度があることやその蛍光スペクトルを柔軟に設計できないことなどから、所望とするスペクトルを得ることができない。
【０００５】
本発明では、このような課題を解決するために、柔軟に色再現範囲を拡大することができる液晶表示装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明に係る液晶表示装置は、液晶層と前記液晶層の透過光を画素ごとに変調可能な複数の画素からなる表示パネルと、映像信号に対応して前記表示パネルの画素の透過光を制御する画素電圧印加手段と、前記表示パネルを照明して表示出力する照明手段とを備えた液晶表示装置とする。前記照明手段として、屈折率周期構造を有することで、ブラッグ反射を利用し、ある波長の電磁波を選択的に透過させない構造を特徴としたものである。なお、前記周期構造を前記表示パネルと前記照明手段との間にシート状などのように、独立して配置した構造としてもよい。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、ＣＣＦＬなどの照明装置を用いた場合でも、色再現範囲を拡げることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【０００９】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１における照明装置２を示す図である。図１に示すように、本発明における照明装置２は屈折率周期構造１を有する。ここで、照明装置２はＣＣＦＬ、ＥＥＦＬなどの蛍光放電管でも良いし、ＬＥＤなどの光半導体でも良く任意な光源であるとする。屈折率周期構造１は図１に示すように、高屈折率層１ａとそれより屈折率が小さい低屈折率層１ｂを周期的に積層したものである。ここでは、２種類の屈折率層を有する周期構造であるが、連続的な屈折率周期構造１であってももちろん良い。
【００１０】
この各屈折率及び各層の厚さを操作することにより、ブラッグ条件を満たす範囲の電磁波を反射制御することができる。これは、その範囲の波長が照明装置２より出力しないことを意味する。ブラッグ条件とは、周期構造の幅をｄとし、結晶面と光の間の角度をθとし、入力される光の波長をλとした場合に、２ｄｓｉｎθ＝ｎλ（ｎは整数）を満たしているものである。この条件を満たす場合には、光は回折されて進路を変えることにより、特定の波長の光を出力せず、所望の波長の光のみを表示パネルに出力することが可能になるため、色再現範囲を広げることが可能になるものである。ここで、回折されて進路を変更される光の波長は当然に赤色、緑色、青色以外の光の波長である。
【００１１】
なお、図１では１次元屈折率周期構造としているが、２次元屈折率周期構造としても良いし、３次元屈折率周期構造としても良い。但し、あらゆる方向に伝播する電磁波を全て同じ波長範囲で制御するためには、３次元屈折率周期構造としなければならない。そのため、３次元屈折率周期構造がより好ましい。
【００１２】
次に、この屈折率周期構造１を有する照明装置２を用いた液晶表示装置を図２に示す。屈折率周期構造１からなる透過フィルタを備えた照明装置２がバックライト構造３に配置され、その上に照明装置２からの光を均一にする光学シート４があり、その上に液晶パネル５が配置されている構造である。ここで、図では直下型の液晶表示装置を示したが、これに限らない。
【００１３】
次に、以上のように構成された液晶表示装置の動作及び発明による効果を説明する。
【００１４】
図３（ａ）に一般的な従来のＣＣＦＬなどの蛍光放電管からの放射スペクトルを示す。図３において、６２０ｎｍ付近に赤色のピークが存在し、５４０ｎｍ付近に緑色のピークが存在し、４３０ｎｍ付近に青色のピークが存在しており、図に示すように、約５６０から６００ｎｍ付近にＲＧＢに該当しないピークが存在しており、このスペクトルがＲ及びＧの色純度を悪化させている。なお、約４７０ｎｍから５２０ｎｍにおいても別のスペクトルが存在しているが、今回は説明を簡単にするため、上記の５６０ｎｍから６００ｎｍ付近におけるスペクトルについて説明する。
【００１５】
この蛍光放電管を用いた液晶表示装置において液晶パネル５を通すことによる色再現範囲は図４（ａ）のようにシミュレーション結果からＮＴＳＣ比約７５．１％となる。なお、図４（ａ）においては、１０２が従来の液晶表示装置における色再現範囲のシミュレーション結果を示しており、１０４がｓＲＧＢ座標による色再現範囲のシミュレーション結果を示しており、１０６がＮＴＳＣ色座標による色再現範囲のシミュレーション結果を示したものである。
【００１６】
この透過フィルムを備えた場合の液晶パネル５を用いて、約５６０ｎｍ〜６００ｎｍ付近にフォトニックバンドギャップを持った屈折率周期構造１を有する蛍光放電管からの放射スペクトルを図３（ｂ）に示す。図３（ｂ）に示すように、約５６０ｎｍ〜６００ｎｍの光は透過フィルタにより回折され、光強度が０に近い値となっている。この蛍光放電管を用いた液晶表示装置において液晶パネル５を通った色再現範囲は図４（ｂ）のようなシミュレーション結果となる。図４（ｂ）において、１０８が透過フィルタを通った色再現範囲のシミュレーション結果を示しており、１０４がｓＲＧＢ座標による色再現範囲のシミュレーション結果を示しており、１０６がＮＴＳＣ色座標による色再現範囲のシミュレーション結果を示したものである。図のようにＲおよびＧの色純度が大幅に高くなり、ＮＴＳＣ比約８８．２％と広くなったことがわかる。
【００１７】
なお、今回は約５６０ｎｍ〜６００ｎｍ付近にフォトニックバンドギャップを持った屈折率周期構造１でシミレーションしたが、色再現範囲にとってさらに不利だと思われる波長範囲のフォトニックバンドギャップを持った屈折率周期構造１であっても良い。また、今回はＲとＧの色純度を上げることに関する結果を示したが、例えば、約４７０ｎｍ〜５２０ｎｍ付近にフォトニックバンドギャップを持った屈折率周期構造１を有することでＧとＢの色純度を上げることももちろん可能である。そして、今回は一般的なＣＣＦＬなどの蛍光放電管による結果を示したが、その他の蛍光体を持った蛍光放電管でも良いし、ＬＥＤなどの光半導体などでも良く、任意の光源に効果がある。
【００１８】
（実施の形態２）
図５は本発明の実施の形態２における液晶表示装置を示す図である。図５に示すように、本実施の形態では、照明装置２がバックライト構造３に配置され、その上に屈折率周期構造１がシート状となっており、その次に照明装置２からの光を均一にする光学シート４があり、その上に液晶パネル５が配置されている構造である。ここで、図では直下型の液晶表示装置を示したが、これに限らない。また、屈折率周期構造１と光学シート４の配置は逆でももちろん良い。ここで、照明装置２はＣＣＦＬ、ＥＥＦＬなどの蛍光放電管でも良いし、ＬＥＤなどの光半導体でも良く任意な光源であるとする。また、屈折率周期構造１は、高屈折率層とそれより屈折率が小さい低屈折率層を周期的に積層したものであっても良いし、連続的な屈折率周期構造１であってももちろん良い。この各屈折率及び各層の厚さを操作することにより、ブラッグ条件を満たす範囲の電磁波を反射制御することができる。なお、屈折率周期構造１は１次元屈折率周期構造でも良いし、２次元屈折率周期構造としても良いし、３次元屈折率周期構造としても良い。但し、あらゆる方向に伝播する電磁波を全て同じ波長で制御するためには、３次元屈折率周期構造としなければならない。そのため、３次元屈折率周期構造がより好ましい。
【００１９】
このような構成である液晶表示装置においても、先ほどの実施の形態１で示した同様の原理において、任意に色再現範囲を拡大することが可能となる。
【００２０】
（実施の形態３）
図６は本発明の実施の形態３における照明装置２を示す図である。図６に示すように、本発明における照明装置２は屈折率周期構造Ａ１および屈折率周期構造Ｂ１’を有する。ここで、照明装置２はＣＣＦＬ、ＥＥＦＬなどの蛍光放電管でも良いし、ＬＥＤなどの光半導体でも良く任意な光源であるとする。屈折率周期構造Ａ１およびＢ１’は、高屈折率層とそれより屈折率が小さい低屈折率層を周期的に積層したものであっても良いし、連続的な屈折率周期構造であってももちろん良い。但し、それぞれ異なる波長範囲のフォトニックバンドギャップを持たせるために、屈折率周期構造Ａ１とＢ１’はリタデーション（位相差）に違いがあるとする。この各屈折率及び各層の厚さを操作することにより、ブラッグ条件を満たす範囲の電磁波を反射制御することができる。なお、屈折率周期構造１は１次元屈折率周期構造でも良いし、２次元屈折率周期構造としても良いし、３次元屈折率周期構造としても良い。但し、あらゆる方向に伝播する電磁波を全て同じ波長で制御するためには、３次元屈折率周期構造としなければならない。そのため、３次元屈折率周期構造がより好ましい。
【００２１】
次に、この照明装置２を実施の形態１で示した図２のような液晶表示装置として用いたときの動作及び発明による効果を説明する。本実施の形態においては、屈折率周期構造Ａ１は約５６０ｎｍ〜６００ｎｍ付近にフォトニックバンドギャップを持った屈折率周期構造Ａ１とし、屈折率周期構造Ｂ１’は約４７０ｎｍ〜５２０ｎｍ付近にフォトニックバンドギャップを持った屈折率周期構造Ｂ１’とする。この照明装置２からの放射スペクトルを図７（ｂ）に示す。今回はＲＧＢ全ての色純度を高めるような波長範囲にフォトニックバンドギャップを調整している。次に、この照明装置２を用いた液晶表示装置において透過フィルタを備えた液晶パネル５を通った色再現範囲のシミュレーション結果を図８（ｂ）に示す。図８（ｂ）において、１１０が色再現範囲のシミュレーション結果を示しており、１０４がｓＲＧＢ座標による色再現範囲のシミュレーション結果を示しており、１０６がＮＴＳＣ色座標による色再現範囲のシミュレーション結果を示したものである。図のように、ＮＴＳＣ比９８．２％とＲＧＢ全てにわたって色純度が高まっていることがわかる。今回は図６のような照明装置２を用いたが、もちろん実施の形態２のように屈折率周期構造Ａ１およびＢ１’をシート状に配置しても同様の結果が得られる。また、この効果は今回の屈折率周期構造Ａ１およびＢ１’をもったものに限らず、色純度を悪化させる波長範囲にフォトニックバンドギャップを調整することで任意に設計可能である。また、本実施の形態では２種類の屈折率周期構造を用いたが、２種類以上であってももちろん良い。
【００２２】
なお、本実施の形態においては、液晶表示装置としていわゆる直下型の照明装置について説明したが、本願発明はこれに限定されるものではなく、いわゆる透過型の照明装置について適用することも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００２３】
本発明に係る液晶表示装置によれば、色を忠実に再現することができることから、例えば液晶テレビや液晶モニタ等において有用である。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施の形態１に係る照明装置の構成を示す図
【図２】本発明の実施の形態１に係る液晶表示装置を示す図
【図３】本発明の実施の形態１に係る照明装置からの透過スペクトルを示す図
【図４】本発明の実施の形態１に係る液晶表示装置の色再現範囲を示すグラフ
【図５】本発明の実施の形態２に係る液晶表示装置を示す図
【図６】本発明の実施の形態３に係る照明装置の構成を示す図
【図７】本発明の実施の形態３に係る照明装置からの透過スペクトルを示す図
【図８】本発明の実施の形態３に係る液晶表示装置の色再現範囲を示すグラフ
【符号の説明】
【００２５】
１    屈折率周期構造Ａ
１ａ    高屈折率層
１ｂ    低屈折率層
１’    屈折率周期構造Ｂ
２    照明装置
３    バックライト構造
４    光学シート
５    液晶パネル
【図１】
2008180763.tif 000003
【図２】
2008180763.tif 000004
【図３】
2008180763.tif 000005
【図４】
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【図５】
2008180763.tif 000007
【図６】
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【図７】
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【図８】
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