(57)【要約】【課題】視野角に対する色味の変化を抑えつつ、広色域を実現することができる液晶表示装置を提供する。【解決手段】液晶表示装置において、赤色の光を照射する光源のピーク波長における赤色カラーフィルタの入射角０度における透過率をＴｒ、緑色の光を照射する光源のピーク波長における緑色カラーフィルタの入射角０度における透過率をＴｇ、青色の光を照射する光源のピーク波長における青色カラーフィルタの入射角０度における透過率をＴｂとしたとき、カラーフィルタは、０．３０＜Ｔｒ／（Ｔｒ＋Ｔｇ＋Ｔｂ）＜０．３９を満たすように形成されている。【選択図】図２０
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
赤色カラーフィルタと緑色カラーフィルタと青色カラーフィルタとを含むカラーフィルタを含む表示パネルと、
前記表示パネルに赤色、緑色及び青色の光を照射する少なくとも３種類の光源を含むバックライト装置と、
を含み、
前記赤色の光を照射する光源のピーク波長における前記赤色カラーフィルタの入射角０度における透過率をＴｒ、前記緑色の光を照射する光源のピーク波長における前記緑色カラーフィルタの入射角０度における透過率をＴｇ、前記青色の光を照射する光源のピーク波長における前記青色カラーフィルタの入射角０度における透過率をＴｂとしたとき、前記カラーフィルタは、
０．３０＜Ｔｒ／（Ｔｒ＋Ｔｇ＋Ｔｂ）＜０．３９
を満たすように形成されている、
ことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
前記カラーフィルタは、
Ｔｒ／（Ｔｒ＋Ｔｇ＋Ｔｂ）＝１／３
を満たすように形成されている、
ことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記赤色カラーフィルタは、前記赤色カラーフィルタの材料に、前記緑色カラーフィルタの材料又は前記青色カラーフィルタの材料を混ぜて形成されている、
ことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記青色の光を照射する光源のピーク波長は４３０ｎｍ〜４８０ｎｍの範囲にあり、前記緑色の光を照射する光源のピーク波長は５２０ｎｍ〜５５０ｎｍの範囲にあり、前記赤色の光を照射する光源のピーク波長は６２０ｎｍ〜６６０ｎｍの範囲にある、
ことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項５】
前記表示パネルは、液晶層を介して対向配置された第１基板及び第２基板を含み、
前記第１基板は、前記カラーフィルタを含み、
前記第２基板は、複数のゲート線と、複数のデータ線と、複数の画素電極と、複数の薄膜トランジスタと、前記複数の画素電極に対向配置された共通電極と、を含む、
ことを特徴とする請求項１に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、液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、液晶表示装置において、表示画面を正面方向から見たときと、斜め方向から見たときとで、表示画像の色味が異なるという問題がある。例えば、表示画面を斜め方向から見ると表示画像が赤みを帯びて見える。これは、光源からカラーフィルタに入射する光の入射角に対する、カラーフィルタにおける光の透過率の変化特性が、色（例えば、赤色、緑色、青色）ごとに異なることにより、正面方向と斜め方向とで、各色の光の強度比が異なるためである。
【０００３】
このような視野角に対する色味の変化を抑える技術が、例えば特許文献１に開示されている。特許文献１の技術では、カラーフィルタの色ごとに液晶層の厚さ（セルギャップ）を変えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−３１００６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、近年、液晶表示装置では、更なる広色域を実現するために、従来の規格（例えば、ｓＲＧＢ、ＡｄｏｂｅＲＧＢ、ＮＴＳＣ等）の色域を超える、ＢＴ．２０２０の規格が提案されている。またＢＴ．２０２０の規格の色域を実現するための方法の一つとして、レーザの光源を用いることが提案されている。
【０００６】
ここで、レーザ光の場合、赤色光の波長（６４０ｎｍ前後）は、赤色カラーフィルタの透過率における角度に対する変化が、緑色光の波長における上記変化及び青色光の波長における上記変化に比べて小さいため、赤色光の透過率の変化特性と、緑色光及び青色光の透過率の変化特性との差が、ＬＥＤ光の場合よりも大きくなる。また、色分離性に優れたカラーフィルタでは、緑色カラーフィルタ及び青色カラーフィルタに透過率の低い色材を用いているため、角度に対する変化量がより大きくなる。このため、レーザを光源に用いると、視野角に対する色味の変化が顕著になるという問題がある。この色味の変化を、例えばセルギャップを調整する従来の技術で解消することは困難である。
【０００７】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、視野角に対する色味の変化を抑えつつ、広色域を実現することができる液晶表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る液晶表示装置は、上記課題を解決するために、赤色カラーフィルタと緑色カラーフィルタと青色カラーフィルタとを含むカラーフィルタを含む表示パネルと、前記表示パネルに赤色、緑色及び青色の光を照射する少なくとも３種類の光源を含むバックライト装置と、を含み、前記赤色の光を照射する光源のピーク波長における前記赤色カラーフィルタの入射角０度における透過率をＴｒ、前記緑色の光を照射する光源のピーク波長における前記緑色カラーフィルタの入射角０度における透過率をＴｇ、前記青色の光を照射する光源のピーク波長における前記青色カラーフィルタの入射角０度における透過率をＴｂとしたとき、前記カラーフィルタは、０．３０＜Ｔｒ／（Ｔｒ＋Ｔｇ＋Ｔｂ）＜０．３９を満たすように形成されている、ことを特徴とする。
【０００９】
本発明に係る液晶表示装置では、前記カラーフィルタは、Ｔｒ／（Ｔｒ＋Ｔｇ＋Ｔｂ）＝１／３を満たすように形成されていてもよい。
【００１０】
本発明に係る液晶表示装置では、前記赤色カラーフィルタは、前記赤色カラーフィルタの材料に、前記緑色カラーフィルタの材料又は前記青色カラーフィルタの材料を混ぜて形成されていてもよい。
【００１１】
本発明に係る液晶表示装置では、前記青色の光を照射する光源のピーク波長は４３０ｎｍ〜４８０ｎｍの範囲にあり、前記緑色の光を照射する光源のピーク波長は５２０ｎｍ〜５５０ｎｍの範囲にあり、前記赤色の光を照射する光源のピーク波長は６２０ｎｍ〜６６０ｎｍの範囲にあってもよい。
【００１２】
本発明に係る液晶表示装置では、前記表示パネルは、液晶層を介して対向配置された第１基板及び第２基板を含み、前記第１基板は、前記カラーフィルタを含み、前記第２基板は、複数のゲート線と、複数のデータ線と、複数の画素電極と、複数の薄膜トランジスタと、前記複数の画素電極に対向配置された共通電極と、を含んでもよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る液晶表示装置の構成によれば、視野角に対する色味の変化を抑えつつ、広色域を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本実施形態に係る液晶表示装置の概略構成を示す断面図である。
【図２】表示パネルの概略構成を示す平面図である。
【図３】画素の構成を示す平面図である。
【図４】図３のＡ−Ａ断面図である。
【図５】図３のＢ−Ｂ断面図である。
【図６】ＬＥＤの分光分布を示すグラフである。
【図７】従来の液晶表示装置に用いられるカラーフィルタの透過分光の分布を示すグラフである。
【図８】従来の液晶表示装置に用いられる青色カラーフィルタの入射角に応じた透過分光の分布を示すグラフである。
【図９】従来の液晶表示装置に用いられる緑色カラーフィルタの入射角に応じた透過分光の分布を示すグラフである。
【図１０】従来の液晶表示装置に用いられる赤色カラーフィルタの入射角に応じた透過分光の分布を示すグラフである。
【図１１】ｓＲＧＢ規格の色域を示す色度図である。
【図１２】ＢＴ．２０２０規格の色域を示す色度図である。
【図１３】本実施形態に係る液晶表示装置の光源に用いられるレーザの分光分布を示すグラフである。
【図１４】広色域に対応するカラーフィルタの透過分光の分布を示すグラフである。
【図１５】広色域に対応する青色カラーフィルタの入射角に応じた透過分光の分布を示すグラフである。
【図１６】広色域に対応する緑色カラーフィルタの入射角に応じた透過分光の分布を示すグラフである。
【図１７】広色域に対応する赤色カラーフィルタの入射角に応じた透過分光の分布を示すグラフである。
【図１８】レーザ光のピーク波長において、カラーフィルタの入射角に応じた透過率の分布を示すグラフである。
【図１９】赤色カラーフィルタの透過率の相対値に応じた、カラーフィルタの透過分光の分布を示すグラフである。
【図２０】赤色カラーフィルタの透過率の相対値に応じた、視野角に対する色度の変化を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の一実施形態について、図面を用いて以下に説明する。図１は、本実施形態に係る液晶表示装置の概略構成を示す断面図である。
【００１６】
液晶表示装置１は、表示パネル１０と、表示パネル１０の背面側に配置され、表示パネル１０に光を照射するバックライト装置２０とを含んでいる。表示パネル１０は、薄膜トランジスタ基板（ＴＦＴ基板）１００と、カラーフィルタ基板（ＣＦ基板）２００と、両基板間に挟持された液晶層３００とを含んでいる。バックライト装置２０は、広色域を実現する光源３０と、光源３０から出射された光を表示パネル１０に均一に照射するための各種の光学部材とを含んでいる。光学部材には、例えば、導光板、反射シート、拡散シート等が含まれる。バックライト装置２０の構成は限定されず、例えば、光源３０を導光板の直下に配置する直下型（図１参照）であってもよいし、光源３０を導光板の側面に配置するサイドライト型であっても良い。
【００１７】
表示パネル１０の具体的な構成の一例を説明する。図２は、表示パネル１０の概略構成を示す平面図である。表示パネル１０は、データ線駆動回路と、ゲート線駆動回路と、各駆動回路を制御する制御回路（図示せず）とを含んでいる。表示パネル１０の表示領域１０ａには、隣り合う２本のデータ線１１と、隣り合う２本のゲート線１２とで囲まれた画素１４が、行方向及び列方向にマトリクス状に複数配列されている。なお、データ線１１が延在する方向を列方向、ゲート線１２が延在する方向を行方向とする。
【００１８】
図３は、画素１４の構成を示す平面図である。図４は図３のＡ−Ａ断面図であり、図５は図３のＢ−Ｂ断面図である。図３〜図５を参照しつつ、表示パネル１０の具体的な構成について説明する。
【００１９】
図３において、隣り合う２本のデータ線１１と、隣り合う２本のゲート線１２とで区画された領域が１つの画素１４に相当する。各画素１４には、薄膜トランジスタ１３が設けられている。薄膜トランジスタ１３は、絶縁膜１０２（図４参照）上に形成された半導体層２１と、半導体層２１上に形成されたドレイン電極２２及びソース電極２３とを含んで構成されている（図３参照）。ドレイン電極２２はデータ線１１に電気的に接続されており、ソース電極２３はスルーホール２４を介して画素電極１５に電気的に接続されている。
【００２０】
各画素１４には、スズ添加酸化インジウム（ＩＴＯ）等の透明導電膜からなる画素電極１５が形成されている。画素電極１５は、複数の開口部（スリット）を有しており、ストライプ状に形成されている。各開口部の形状及び数限定されない。各画素１４に共通して、表示領域全体にＩＴＯ等の透明導電膜からなる１つの共通電極１６が形成されている。なお、共通電極１６における、スルーホール２４及び薄膜トランジスタ１３のソース電極２３に重なる領域には、画素電極１５とソース電極２３とを電気的に接続させるための開口部が形成されている。
【００２１】
図４及び図５に示すように、表示パネル１０は、背面側に配置されるＴＦＴ基板１００（第２基板）と、表示面側に配置されるＣＦ基板２００（第１基板）と、ＴＦＴ基板１００及びＣＦ基板２００の間に挟持される液晶層３００と、を含んでいる。
【００２２】
ＴＦＴ基板１００では、ガラス基板１０１上にゲート線１２（図５）が形成され、ゲート線１２を覆うように絶縁膜１０２が形成されている。絶縁膜１０２上にはデータ線１１（図４）が形成され、データ線１１を覆うように絶縁膜１０３が形成されている。絶縁膜１０３上には共通電極１６が形成され、共通電極１６を覆うように絶縁膜１０４が形成されている。絶縁膜１０４上には画素電極１５が形成され、画素電極１５を覆うように配向膜１０５が形成されている。その他、図示はしていないが、ＴＦＴ基板１００には、偏光板等が形成されている。
【００２３】
ＣＦ基板２００では、ガラス基板２０１上にブラックマトリクス２０３及びカラーフィルタ２０２（例えば、赤色カラーフィルタ２０２ｒ、緑色カラーフィルタ２０２ｇ、青色カラーフィルタ２０２ｂ）が形成され、これらを覆うようにオーバコート層２０４が形成されている。オーバコート層２０４上には配向膜２０５が形成されている。その他、図示はしていないが、ＣＦ基板２００には、偏光板等が形成されている。
【００２４】
液晶層３００には、液晶３０１が封入されている。液晶３０１は、誘電率異方性が負のネガ型液晶であってもよいし、誘電率異方性が正のポジ型液晶であってもよい。
【００２５】
配向膜１０５，２０５は、ラビング配向処理が施された配向膜であってもよいし、光配向処理が施された光配向膜であってもよい。
【００２６】
画素１４を構成する各部の積層構造は、図４及び図５の構成に限定されるものではなく、周知の構成を適用することができる。また上記のように、液晶表示装置１は、ＩＰＳ（In Plane Switching）方式の構成を有している。液晶表示装置１の構成は、上記構成に限定されない。
【００２７】
液晶表示装置１の駆動方法を簡単に説明する。ゲート線１２にはゲート線駆動回路から走査用のゲート電圧（ゲートオン電圧、ゲートオフ電圧）が供給される。データ線１１にはデータ線駆動回路から映像用のデータ電圧が供給される。ゲート線１２にゲートオン電圧が供給されると、薄膜トランジスタ１３がオン状態になり、データ線１１に供給されたデータ電圧が、ドレイン電極２２及びソース電極２３を介して画素電極１５に伝達される。共通電極１６には、共通電極駆動回路（図示せず）から共通電圧（Ｖｃｏｍ）が供給される。共通電極１６は、絶縁膜１０４を介して画素電極１５に重なっており、画素電極１５には、開口部が形成されている。これにより、画素電極１５から液晶層３００を経て画素電極１５の開口部を介して共通電極１６に至る電界により液晶３０１が駆動する。液晶３０１が駆動して液晶層３００を透過する光の透過率を制御することにより画像が表示される。なお、カラー表示は、縦ストライプ状のカラーフィルタで形成された赤色カラーフィルタ２０２ｒ、緑色カラーフィルタ２０２ｇ、青色カラーフィルタ２０２ｂ等に対応するそれぞれの画素１４の画素電極１５に接続されたデータ線に、所望のデータ電圧を供給することにより実現される。液晶表示装置１の駆動方法は上記の方法に限定されず、周知の方法を適用することができる。
【００２８】
本実施形態に係る液晶表示装置１は、視野角に対する色味の変化を抑えつつ、例えばＢＴ．２０２０規格等の広色域を実現する特徴的構成を有している。以下では、液晶表示装置１における上記特徴的構成について説明する。また、比較例として、ｓＲＧＢ規格の色域を有する、従来の液晶表示装置の構成についても説明する。
【００２９】
図６は、ＬＥＤの分光分布を示すグラフである。図７は、従来の液晶表示装置に用いられるカラーフィルタの透過分光の分布を示すグラフである。図８〜図１０は、従来の液晶表示装置に用いられるカラーフィルタの入射角に応じた透過分光の分布を示すグラフであある。図８は青色カラーフィルタの透過分光の分布を示し、図９は緑色カラーフィルタの透過分光の分布を示し、図１０は赤色カラーフィルタの透過分光の分布を示している。
【００３０】
一般的に、カラーフィルタに対する光の入射角が大きくなると、カラーフィルタを透過する光の光路長が長くなり、ランベルト・ベールの法則に従い透過率が低下する。このため、元の透過率が低い光ほど入射角に対する透過率の変動が大きく、元の透過率が高い光ほど入射角に対する透過率の変動が小さくなる。例えば、図７に示すように赤色光は、青色光や緑色光に比べて元の透過率が高い。このため、図８〜図１０に示すように、赤色光は、青色光や緑色光に比べて入射角に対する透過率の変動が小さい。このように、カラーフィルタに入射する光の入射角に対する、カラーフィルタにおける光の透過率の変化特性が色ごとに異なることにより、正面方向と斜め方向とで、各色の光の強度比が異なる。これにより、特に白色表示において、表示画面を斜め方向から見ると表示画像が赤みを帯びて見える。
【００３１】
図１１は、ｓＲＧＢ規格の色域を示す色度図であり、図１２は、ＢＴ．２０２０規格の色域を示す色度図である。本実施形態に係る液晶表示装置１は、例えばＢＴ．２０２０規格の広色域を有する。具体的には、本実施形態に係る液晶表示装置１は、広色域を実現する光源３０を有する。光源３０は、赤色、緑色及び青色の光を照射する少なくとも３種類の光源３０を含んでいる。青色の光を照射する光源３０のピーク波長は４３０ｎｍ〜４８０ｎｍの範囲にあり、緑色の光を照射する光源３０のピーク波長は５２０ｎｍ〜５５０ｎｍの範囲にあり、赤色の光を照射する光源３０のピーク波長は６２０ｎｍ〜６６０ｎｍの範囲にある。本実施形態に係る液晶表示装置１では、光源３０に例えばレーザを用いることができるが、光源３０はレーザに限定されない。以下では、光源３０にレーザを用いた場合を例に挙げて説明する。図１３は、光源３０に用いられるレーザの分光分布を示すグラフである。光源３０に用いられるレーザは、例えば、青色レーザ光のピーク波長が４６６ｎｍであり、緑色レーザ光のピーク波長が５２５ｎｍであり、赤色レーザ光のピーク波長が６４０ｎｍである。光源３０にレーザを用いることにより、例えば図１２に示すような広色域を実現することができる。
【００３２】
ここで、従来の液晶表示装置の光源にレーザを用いた場合、上述したように、視野角に対する色味の変化が顕著になる。図１４は、広色域に対応するカラーフィルタの透過分光の分布を示すグラフである。図１５〜図１７は、広色域に対応するカラーフィルタの入射角に応じた透過分光の分布を示すグラフである。図１５は広色域に対応する青色カラーフィルタの透過分光の分布を示し、図１６は広色域に対応する緑色カラーフィルタの透過分光の分布を示し、図１７は広色域に対応する赤色カラーフィルタの透過分光の分布を示している。図１８は、レーザ光のピーク波長におけるカラーフィルタの入射角に応じた透過率の分布を示すグラフである。図１８に示すように、レーザ光の場合、入射角が大きくなるほど、赤色レーザ光における透過率と、青色レーザ光における透過率及び緑色レーザ光における透過率との差が大きくなる。この差はＬＥＤ光の場合よりも大きいため、従来の液晶表示装置の光源にレーザを用いた場合、白色表示において、表示画面を斜め方向から見ると表示画像の赤みがより強くなる。
【００３３】
そこで、本実施形態に係る液晶表示装置１では、さらに、視野角に対する色味の変化を抑える構成を有している。具体的には、カラーフィルタ２０２は、赤色カラーフィルタ２０２ｒの入射角０度における透過率が従来の赤色カラーフィルタの入射角０度における透過率よりも低くなるように形成されている。例えば、赤色レーザ光のピーク波長における赤色カラーフィルタ２０２ｒの透過率をＴｒ、緑色レーザ光のピーク波長における緑色カラーフィルタ２０２ｇの透過率をＴｇ、青色レーザ光のピーク波長における青色カラーフィルタ２０２ｂの透過率をＴｂとしたとき、カラーフィルタ２０２は、赤色カラーフィルタの透過率Ｔｒの相対値Ｔｒｒ（＝Ｔｒ／（Ｔｒ＋Ｔｇ＋Ｔｂ））が以下の式（１）を満たすように形成されていることが好ましい。またカラーフィルタ２０２は、赤色カラーフィルタの透過率Ｔｒの相対値Ｔｒｒが以下の式（２）を満たすように形成されていることがより好ましい。なお、各透過率は、正面方向（入射角０度）に対する透過率を示している。
０．３０＜Ｔｒ／（Ｔｒ＋Ｔｇ＋Ｔｂ）＜０．３９・・・（１）
Ｔｒ／（Ｔｒ＋Ｔｇ＋Ｔｂ）＝１／３（≒０．３３）・・・（２）
【００３４】
図１９は、赤色カラーフィルタの透過率Ｔｒの相対値Ｔｒｒに応じた、カラーフィルタの透過分光の分布を示すグラフである。図２０は、赤色カラーフィルタの透過率Ｔｒの相対値Ｔｒｒに応じた、視野角に対する色度ｘの変化を示すグラフである。図２０に示すように、相対値Ｔｒｒが１／３（Ｔｒｒ≒０．３３）に近いほど、色度ｘの変化が小さくなる。なお、図２０では、相対値Ｔｒｒが大きくなるほど、表示画像の赤みが強くなり、相対値Ｔｒｒが小さくなるほど、表示画像の青みが強くなることを示している。赤色カラーフィルタの透過率Ｔｒの相対値Ｔｒｒが上記式（１）を満たす場合、視認レベルにおいて色みの影響がないことが確認された。
【００３５】
上記構成のカラーフィルタ２０２を用いることにより、視野角に対する赤色レーザ光における透過率が低くなり、特に斜め方向における、赤色レーザ光における透過率と、青色レーザ光における透過率及び青色レーザ光における透過率との差（図１８参照）が小さくなる。このため、正面方向と斜め方向とで、各色の光の強度比が均一化され、視野角に対する色味の変化が低減される。
【００３６】
赤色カラーフィルタ２０２ｒの透過率Ｔｒを低くするための構成は特に限定されない。具体的には、赤色カラーフィルタ２０２ｒは、赤色カラーフィルタ２０２ｒの材料に、緑色カラーフィルタ２０２ｇの材料又は青色カラーフィルタ２０２ｂの材料を混ぜて形成されている。例えば、赤色カラーフィルタ２０２ｒは、赤色の顔料に緑色又は青色の顔料を混ぜて形成されていてもよい。なお、カラーフィルタの製造方法は特に限定されず、例えば顔料分散方式やインクジェット方式を採用することができる。また、赤色カラーフィルタ２０２ｒに対向する領域のセルギャップ（液晶層３００の厚さ）が、他の領域のセルギャップよりも狭くなるように形成されていてもよい。
【００３７】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で上記各実施形態から当業者が適宜変更した形態も本発明の技術的範囲に含まれることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００３８】
１  液晶表示装置、１０  表示パネル、１１  データ線、１２  ゲート線、１３  ＴＦＴ、１４  画素、１５  画素電極、１６  共通電極、３０  光源、１００  薄膜トランジスタ基板、２００  カラーフィルタ基板、２０２  カラーフィルタ、２０２ｒ  赤色カラーフィルタ、２０２ｇ  緑色カラーフィルタ、２０２ｂ  青色カラーフィルタ、３００  液晶層。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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