(57)【要約】【課題】カラーフィルタによる光量の減衰を最小限に抑えて表示装置の透過率を上げ、表示全体の輝度を高めることができる表示装置およびそれに使用するカラーフィルタを実現する。【解決手段】光源からの光をカラーフィルタに通して画像表示を行う表示装置において、所定の色の光を透過させる吸収型のカラーフィルタと、前記カラーフィルタと前記光源との間に、前記カラーフィルタが透過させる所定の色の光以外の光を反射する特性を有するダイクロイックフィルタを設けたことを特徴とする表示装置。【選択図】図１
2008191276.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの光をカラーフィルタに通して画像表示を行う表示装置において、
所定の色の光を透過させる吸収型のカラーフィルタと、
前記カラーフィルタと前記光源との間に、前記カラーフィルタが透過させる所定の色の光以外の光を反射する特性を有するダイクロイックフィルタを設けたことを特徴とする表示装置。
【請求項２】
前記ダイクロイックフィルタは前記カラーフィルタと隣接して配置されたことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前記光源から発せられた光を選択的に透過させる液晶と、この液晶を駆動するＴＦＴアレイ基板を備え、
前記ダイクロイックフィルタは前記ＴＦＴアレイ基板と隣接して配置されたことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項４】
所定の色の光を透過させる吸収型のカラーフィルタにおいて、このカラーフィルタが透過させる所定の色の光以外の光を反射する特性を有するダイクロイックフィルタを光の入射側に設けたことを特徴とするカラーフィルタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カラーフィルタに光源からの光を通して画像表示を行う表示装置およびカラーフィルタに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
カラー画像を表示する表示装置として、液晶層や偏光板、カラーフィルタなどを組み合わせた液晶表示装置が知られている。
【０００３】
図４は従来の表示装置の構造を説明する断面図である。１０１は液晶素子を有する液晶層、１０２は液晶素子を駆動するＴＦＴアレイ基板、１０３はガラスや樹脂などの基板上にＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の光をそれぞれ透過させるフィルタが複数形成されたカラーフィルタ基板である。液晶層１０１、ＴＦＴアレイ基板１０２、カラーフィルタ基板１０３を挟むように、偏光板１０４ａと１０４ｂが設けられている。１０５は表示装置の裏側に設けられた光源である。
【０００４】
ＴＦＴアレイ基板１０２は、液晶層１０１の液晶素子の配向を電圧の印加により制御し、光源１０５から発せられた光を選択的に透過させる。光源１０５からの光量を変調してカラーフィルタ基板１０３を透過させることにより、カラー画像の表示を行う。
【０００５】
ここで、この種の表示装置に用いられるカラーフィルタは、所定の色の光を得るために、その所定の色以外の色の光を吸収して減衰させる吸収型のカラーフィルタである。すなわち、従来のＲ、Ｇ、Ｂの各カラーフィルタにおいて、Ｒ色のカラーフィルタはＧ色とＢ色の波長成分を吸収し、Ｇ色のカラーフィルタはＲ色とＢ色の波長成分を吸収し、Ｂ色のカラーフィルタはＲ色とＧ色の波長成分をそれぞれ吸収する。
【０００６】
したがって、光源１０５からの光量は、カラーフィルタ基板１０３によって１／３以下にまで減衰されてしまい、表示装置全体の透過率が下がり、表示全体が暗くなってしまうという問題があった。
【０００７】
そこで、従来より、下記のような表示装置が提案されている。
【０００８】
【特許文献１】特開２００４−２９４６９９号公報
【０００９】
特許文献１に記載された発明は、カラーフィルタの代わりに、透過させる所定の色以外の色の光を反射するダイクロイックフィルタを用いたものである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上記特許文献１のようにダイクロイックフィルタのみを用いた場合には、光源側からの光だけでなく、画像表示を見る観察者側から表示装置に入射する外光も反射してしまうため、画像表示が極めて見にくくなってしまうという問題がある。
【００１１】
図５は、図４の従来の表示装置において、カラーフィルタ基板１０３をダイクロイックフィルタ１０６に置き換えた構成例を示す図である。図５（ａ）は全体の層構成を示す図、（ｂ）はＲ色のダイクロイックフィルタの部分を拡大して示した図である。
光源１０５からの光のうち、透過させる所定の色以外の色の光はダイクロイックフィルタ１０６により光源１０５側に反射される。同時に、観察者側からダイクロイックフィルタ１０６に入射する光についても同じ現象が起こり、ダイクロイックフィルタ１０６が透過させる所定の色以外の色の光は観察者側に反射してしまう。
【００１２】
たとえば、図５（ｂ）において、Ｒ色のダイクロイックフィルタは、光源１０５側からの光のうちＲ色のみを観察者側に透過させ、Ｇ色とＢ色の光は光源１０５側に反射する。一方、観察者側からＲ色のダイクロイックフィルタに入射した光も、Ｇ色とＢ色については観察者側に反射される。そのため、観察者側からはＲ色のみが見えるはずのダイクロイックフィルタから、Ｒ色だけでなくＧ色とＢ色も同時に見えてしまう。その結果、観察者には色が変わったように見える。したがって、現実にこのような表示装置を構成すると、画像表示が極めて見にくくなってしまう。
【００１３】
本発明は、上記のような従来装置の欠点をなくし、カラーフィルタによる光量の減衰を最小限に抑えて表示装置の透過率を上げ、表示全体の輝度を高めることができる表示装置およびそれに使用するカラーフィルタを実現することを目的としたものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記のような目的を達成するために、本発明の請求項１では、光源からの光をカラーフィルタに通して画像表示を行う表示装置において、
所定の色の光を透過させる吸収型のカラーフィルタと、
前記カラーフィルタと前記光源との間に、前記カラーフィルタが透過させる所定の色の光以外の光を反射する特性を有するダイクロイックフィルタを設けたことを特徴とする。
【００１５】
請求項２では、請求項１に記載の表示装置において、前記ダイクロイックフィルタは前記カラーフィルタと隣接して配置されたことを特徴とする。
【００１６】
請求項３では、請求項１に記載の表示装置において、前記光源から発せられた光を選択的に透過させる液晶と、この液晶を駆動するＴＦＴアレイ基板を備え、
前記ダイクロイックフィルタは前記ＴＦＴアレイ基板と隣接して配置されたことを特徴とする。
【００１７】
請求項４では、所定の色の光を透過させる吸収型のカラーフィルタにおいて、このカラーフィルタが透過させる所定の色の光以外の光を反射する特性を有するダイクロイックフィルタを光の入射側に設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
このように、カラーフィルタと光源との間に、カラーフィルタが透過させる所定の色の光以外の光を反射する特性を有するダイクロイックフィルタを設けたことにより、カラーフィルタによる光量の減衰を最小限に抑えて表示装置の透過率を上げ、表示全体の輝度を高めることができる表示装置を実現することができる。
また、このようにカラーフィルタを表示装置の観察者側に、ダイクロイックフィルタをカラーフィルタと光源との間に配置したことにより、透過率の向上とともに外光が観察者側に反射するのを抑えることができる。
【００１９】
ダイクロイックフィルタはカラーフィルタと隣接して配置してもよい。また、表示装置がＴＦＴアレイ基板を備えた液晶表示装置である場合には、ダイクロイックフィルタはＴＦＴアレイ基板と隣接して配置してもよい。
【００２０】
また、透過させる所定の色の光以外の光を反射する特性を有するダイクロイックフィルタを光の入射側に設けたカラーフィルタを用いれば、容易に透過率の高い表示装置を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、図面を用いて本発明の表示装置およびそれに使用するカラーフィルタを説明する。
【実施例１】
【００２２】
図１は本発明の表示装置の一実施例を示す図である。図１（ａ）は本発明を液晶表示装置に適用した場合の断面図であり、１は液晶素子を有する液晶層、２は液晶素子を駆動するＴＦＴアレイ基板である。３はガラスや樹脂などで形成された基板上にＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）各色のフィルタが複数並べられて（３ａ〜３ｃ）構成されたカラーフィルタ基板である。４ａと４ｂはカラーフィルタ基板３からＴＦＴアレイ基板２までを挟むように設けられた偏光板である。５は表示装置の裏側に設けられた光源である。６はダイクロイックフィルタであり、カラーフィルタ基板３と同様に各色のフィルタが複数並べられて（６ａ〜６ｃ）構成されている。ダイクロイックフィルタ６はカラーフィルタ基板３の光源５側に配設されている。
【００２３】
カラーフィルタ基板３は吸収型のカラーフィルタであり、所定の色の光を得るために、その所定の色以外の色の光を吸収して減衰させる特性を有する。３ａはＲ（赤）色を透過させてＧ（緑）色とＢ（青）色の波長成分を吸収するフィルタ、３ｂはＧ色を透過させてＲ色とＢ色の波長成分を吸収するフィルタ、３ｃはＢ色を透過させてＲ色とＧ色の波長成分を吸収するフィルタである。
【００２４】
ダイクロイックフィルタ６は反射型のカラーフィルタであり、透過させる所定の色以外の色の光を反射する特性を有する。６ａはＲ色の光を透過させてＧ色とＢ色の光を入射側に反射するフィルタ、６ｂはＧ色を透過させてＲ色とＢ色の光を入射側に反射するフィルタ、６ｃはＢ色を透過させてＲ色とＧ色の光を入射側に反射するフィルタである。
【００２５】
Ｒ色のカラーフィルタ３ａの光源５側には、Ｒ色を透過し、Ｇ色とＢ色を反射するダイクロイックフィルタ６ａが配置される。同様に、Ｇ色のカラーフィルタ３ｂの光源５側には、Ｇ色を透過し、Ｒ色とＢ色を反射するダイクロイックフィルタ６ｂが配置される。Ｂ色のカラーフィルタ３ｃの光源５側には、Ｂ色を透過し、Ｒ色とＧ色を反射するダイクロイックフィルタ６ｃが配置される。
このように配置することにより、従来カラーフィルタ基板３で吸収されていた色の成分がダイクロイックフィルタ６部分で反射され、再び光源５で再利用できるようになる。
【００２６】
カラーフィルタ基板３およびダイクロイックフィルタ６のＲ色部分を例に挙げて説明する。
図１（ｂ）はＲ色のカラーフィルタ３ａとＲ色のダイクロイックフィルタ６ａの拡大図である。
【００２７】
光源５側から光（ＲＧＢ色）Ｌ１が入射すると、ダイクロイックフィルタ６ａによりＧＢ成分は光源５側に反射され、Ｒ成分の光のみが透過する。透過したＲ成分の光はそのままカラーフィルタ３ａを透過して観察者側に到達する。ダイクロイックフィルタ６ａで反射されたＧＢ成分は光源５に戻り再利用される。
【００２８】
そのため、従来カラーフィルタで２／３以上損失していた光が再利用できるようになり、理論的には最大で従来の３倍の透過率を得ることができるようになる。
なお、光の再利用効率はダイクロイックフィルタ６の特性や液晶層１、光源５の構成等により変化するため、実際に透過率を従来例の３倍にまで上げることは困難である。しかし、本発明によれば透過率の大幅な向上を十分期待することができ、表示装置の消費電力を低減することが可能となる。
【００２９】
一方、観察者側から外光（ＲＧＢ色）Ｌ２が入射した場合には、カラーフィルタ３ａによりＧＢ成分が吸収され、Ｒ色のみがダイクロイックフィルタ６ａに届く。ダイクロイックフィルタ６ａに入射するのはＲ色のみであるため、観察者側にＧＢ成分の光が反射することがない。
【００３０】
そのため、カラーフィルタ３ａからはＲ色のみが観察者に到達する。したがって、観察者が表示装置を見たときに色が変色して見える心配がなく、画像表示が見やすい。
【００３１】
本発明の表示装置を利用可能な機器としては、ノートＰＣやＰＤＡ、携帯電話などのバッテリー駆動端末、家庭用テレビやＰＣ用モニタなど様々な機器が考えられる。これらの機器に本発明の表示装置を採用すれば、バッテリー駆動時間の長期化や低消費電力化に貢献するものと期待される。
【００３２】
なお、本実施例ではダイクロイックフィルタ６はカラーフィルタ基板３に隣接して配置されているが、ダイクロイックフィルタ６が配置される位置はこれに限られず、カラーフィルタ基板３と光源５の間のどこかに配置されていればよい。
【００３３】
また、本実施例ではダイクロイックフィルタ６はカラーフィルタ基板３に隣接して配置されているが、ダイクロイックフィルタがカラーフィルタに一体に設けられたものを用いてもよい。
【実施例２】
【００３４】
図２は本発明の表示装置の他の層構成の例を示す図である。図２はダイクロイックフィルタ６がＴＦＴアレイ基板２に隣接して設けられた例である。この場合でも、Ｒ色のカラーフィルタの下方にはＲ色を透過するダイクロイックフィルタが配置され、Ｇ色のカラーフィルタの下方にはＧ色を透過するダイクロイックフィルタが配置される。このように、カラーフィルタとダイクロイックフィルタの間に距離があっても、透過色が同じカラーフィルタとダイクロイックフィルタが対になるように配置する。なお、ダイクロイックフィルタ６はＴＦＴアレイ基板２に直接形成されていてもよい。
【実施例３】
【００３５】
図３は本発明によるカラーフィルタの一実施例を示す図である。吸収型のカラーフィルタ７１において、光源からの光が入射する側の面にダイクロイックフィルタ７２を設け、カラーフィルタを形成する。カラーフィルタの光源からの光の入射側の面に、Ｒ色のみを透過させるダイクロイックフィルタ７２ａ、Ｇ色のみを透過させるダイクロイックフィルタ７２ｂ、Ｂ色のみを透過させるダイクロイックフィルタ７２ｃをそれぞれＲ，Ｇ，Ｂ色のカラーフィルタ７１ａ、７１ｂ、７１ｃと対になるように形成する。このようにダイクロイックフィルタと対になったカラーフィルタを用いても、カラーフィルタによる光量の減衰を最小限に抑え、透過率が高く表示全体の輝度を高めることができる表示装置を容易に実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】図１は本発明の表示装置の一実施例を示す図。
【図２】図２は本発明の表示装置の他の層構成の例を示す図。
【図３】図３は本発明によるカラーフィルタの一実施例を示す図である。
【図４】図４は従来の表示装置の構造を説明する断面図。
【図５】図５は、図４の従来の表示装置において、カラーフィルタ１０３をダイクロイックフィルタ１０６に置き換えた構成例を示す図。
【符号の説明】
【００３７】
１      液晶層
２      ＴＦＴアレイ基板
３      カラーフィルタ基板
４ａ、４ｂ  偏光板
５      光源
６      ダイクロイックフィルタ
７１    カラーフィルタ
７２    ダイクロイックフィルタ
【図１】
2008191276.tif 000003
【図２】
2008191276.tif 000004
【図３】
2008191276.tif 000005
【図４】
2008191276.tif 000006
【図５】
2008191276.tif 000007