(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶シャッタ部とバックライト部とを備えてなるカラーフィルタレスのフルカラー液晶表示装置であって、
前記液晶シャッタ部はＴＮ液晶若しくはＳＴＮ液晶を含み、
前記バックライト部は赤色系発光ダイオード、緑色系発光ダイオード及び青色系発光ダイオードとを備え、
前記各ダイオードは共通の陽極を備え、かつ定格運転され、
前記青色系発光ダイオードの数≧前記赤色系発光ダイオードの数、
前記青色系発光ダイオードの数＞前記緑色系発光ダイオードの数、かつ
前記緑色系発光ダイオードの数を最も少なくして、前記バックライト部を青みがかった光源色とする、ことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
２つの前記赤色系発光ダイオード、１つの前記緑色系発光ダイオード及び２つの前記青色系発光ダイオードが１つの基体にマウントされている、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】
前記バックライト部は前記液晶シャッタ部に積層される面状導光体を備え、前記各発光ダイオードは前記面状導光体の側面に対向して配置される、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記液晶シャッタ部の各画素の開閉に同期して前記各発光ダイオードが選択的に発光される、ことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は液晶表示装置に関し、カラーフィルタレスの液晶表示装置のバックライト部の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、カラーフィルタレスの液晶表示装置としてフィールドシーケンシャル液晶表示装置が知られている（特開２０００−２４１８１１号公報等参照）。この公報によれば、フィールドシーケンシャル液晶表示装置は次のように説明されている。
即ち、Ｒ、Ｇ又はＢの３原色を選択的に発光するバックライトと、一対の偏光板で挟持された液晶セルを有し、バックライトからの発光に同期して特定領域を選択的に透光可能として開口することにより該バックライトからの発光を所定の表示パターンで表示する液晶シャッタ表示パネルとを備えたもので、バックライトからの３原色の選択的発光及び液晶シャッター表示パネルの表示パターンを順次、高速で切り換えて、Ｒ、Ｇ又はＢのそれぞれの表示パターンを高速で連続的に時分割方式で重ねて表示することによりカラー表示を行うものである。例えば、ある特定領域でＲ、Ｇ又はＢの１色のみを表示すれば、その領域ではその色が表示され、他の特定領域でＲ、Ｇ及びＢのうちの２色を順次、高速で切り換えて重ねて表示すれば、その領域では加法混色によりその２色の混色が表示され、さらに他の特定領域でＲ、Ｇ及びＢの３色を順次、高速で切り換えて重ねて表示すれば、その領域では加法混色により３色の混色が表示されることになる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記の公報に記載の発明では、フィールドシーケンシャル液晶表示装置のバックライトとしてＥＬが用いられているが、本発明者らはバックライトとして発光ダイオードを用いることについて鋭意検討を重ねてきた。その結果、次の解決すべき課題を見出した。
現在、赤色系発光ダイオード、緑色系発光ダイオード及び青色系発光ダイオードが上市されている。しかしながら、これらの発光ダイオードの視感度は各発光色毎に異なっている。したがって、これらの発光ダイオードを用いてフルカラー用バックライトを発光させるときは、各色の発光ダイオードに印加するパワーの調整（負荷調整）をとる必要があった（例えば、青色系発光ダイオードを１の明るさとすると、緑色系発光ダイオードの明るさを６、赤色系発光ダイオードの明るさを３とする）。この場合、負荷の大きい発光ダイオードの劣化が促進されるので、時間とともにバックライトの色バランスが崩れてくる惧れがある。
【０００４】
本発明者らの調査によれば、カラーディスプレイの地色（白）として、青みがかった白色が好まれる傾向にあることがわかった。
また、フィールドシーケンシャル液晶表示装置などのカラーフィルタレスの液晶パネルにおいて、液晶材料としてＴＮ（Twisted Nematic)やＳＴＮ（Super Twisted Nematic）等を採用した場合には、セルの色が緑系の色となる。したがって、バックライトにおいて三原色が均等な強さで含まれていると、相対的に緑色が強く視認されることとなる。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この発明は上記の課題を解決するためになされたものである。そしてその第１の局面の構成は次の通りである。即ち、
液晶シャッタ部とバックライト部とを備えてなるカラーフィルタレスのフルカラー液晶表示装置であって、
前記液晶シャッタ部はＴＮ液晶若しくはＳＴＮ液晶を含み、
前記バックライト部は赤色系発光ダイオード、緑色系発光ダイオード及び青色系発光ダイオードとを備え、
前記青色系発光ダイオードの数≧前記赤色系発光ダイオードの数、かつ
前記青色系発光ダイオードの数≧前記緑色系発光ダイオードの数、である、ことを特徴とする液晶表示装置。
【０００６】
このように構成された液晶表示装置によれば、青色系発光ダイオードの使用個数が他色の発光ダイオードの使用個数以上となる。バックライトの光源色は青みがかったものとなり、青色系発光ダイオードのパワー負荷も小さく設定することができる。したがって、かかるバックライトであれば、ＴＮ液晶やＳＴＮ液晶という緑がかった液晶セルを透過したとしても、バックライト全体として必要な青みを維持することができ、利用者のニーズに適合したものとなる。
【０００７】
また、この発明の他の局面によれば、発光ダイオードの使用数が次のように規定される。
前記緑色系発光ダイオードの数≦前記赤色系発光ダイオードの数、かつ
前記緑色系発光ダイオードの数≦前記青色系発光ダイオードの数、である。
バックライトの光源をこのように構成すると、バックライト中の緑色成分が相対的に弱くなる。他方、液晶シャッタ部の液晶材料は緑がかっているので、当該液晶材料を透過したバックライトにおいて緑色成分の減衰量が最も小さく、最終的に緑色成分のバランスがとられることとなる。
【０００８】
次に、この発明の各要素について説明する。
液晶シャッタ部はシャッタ機能を有する液晶セルを一対の偏光板で挟持した構成のもの（周知構成である）を使用することができる。ここにおいて液晶セルは一対の透明基板と、各透明基板の対向面にそれぞれ形成された一対の透明電極と、各透明電極上にそれぞれ形成された一対の配向膜と、各透明基板間を所定の間隔に維持しつつその周縁を接合、封止するシール材と、その封入空間内に封入された液晶とを備えてなる。
各上記偏光板は、互いに直交する直線性の偏光軸を有する偏光層を備えたものとすることができる。上記透明基板としてはガラス基板やプラスチック基板を用いることができる。液晶セル内に封入する液晶はＴＮ液晶若しくはＳＴＮ液晶であり、これらの液晶材料は緑色をしている。
上記配向膜は液晶の分子を表面で一定の方向に配向させるためのものであり、ポリイミドなどの耐熱性樹脂の膜の表面をナイロンなどの布で一定方向にラビングすることによって形成することができる。
上記透明電極にはＩＴＯ、ＡＺＯ（Ａｌ添加ＺｎＯ）、ＳｎＯ２ などを用いることができる。各透明電極はストライプ状等の所定のパターニングで形成されており、電圧の印加により１ドット単位で特定領域でのみ液晶の分子配列を変化させて、一対の偏光層との関係により当該領域でのみ光の透過率を変化可能とされている。
【０００９】
フィールドシーケンシャルタイプの液晶表示装置では、バックライトからの発光に同期して特定領域を選択的に透光可能として開口することにより該バックライトからの発光を所定の表示パターンで表示する。バックライトからの３原色の選択的発光及び液晶シャッタ表示パネルの表示パターンを高速で順次切り換えて、Ｒ、Ｇ又はＢのそれぞれの表示パターンを時分割方式で連続的に表示することによりカラー表示を行うことができる。
【００１０】
バックライト部の光源は赤色系発光ダイオード、緑色系発光ダイオード及び青色系発光ダイオードとからなる。ここに赤色系発光ダイオードは６００〜６２０ｎｍの波長光を放出し、例えばＧａＰ系の化合物半導体で形成される。緑色系発光ダイオードは５１０〜５５０ｎｍの波長光を放出し、例えばＧａＮ系の化合物半導体で形成される。青色系発光ダイオードは４６０〜４８０ｎｍの波長光を放出し、例えばＧａＮ系の化合物半導体で形成される。
発光ダイオードを光源として用いることにより、冷陰極管等に比べて発光効率が向上し、消費電力を削減できる。また、発光ダイオードは発熱が少ないため、導光体に与える熱の影響を少なくできる。また、発光ダイオードは長寿命であるため、光源の長寿命化が図られる。
【００１１】
この発明では、光源に使用する発光ダイオードの個数を次のように規定する。
前記青色系発光ダイオードの数≧前記赤色系発光ダイオードの数、かつ
前記青色系発光ダイオードの数≧前記緑色系発光ダイオードの数とする。
これにより、バックライトにおいて青色成分が強くなる。各発光ダイオードを同時に点灯させたときは青みがかった白色発光が得られる。フィールドシーケンシャル制御において、各発光ダイオードを時分割して点灯した場合にも、青色系の発光が強いので、青みがかった白色に知覚されることとなる。従って、液晶シャッタ部の緑がかったセルにこのバックライトを透過させたときに青みのバランスの調整された自然な白色が得られる。
【００１２】
各発光ダイオードの更に好ましい配設個数は、セルの緑色を考慮して、次のように規定される。
前記青色系発光ダイオードの数≧前記赤色系発光ダイオードの数、かつ
前記青色系発光ダイオードの数＞前記緑色系発光ダイオードの数、である。
【００１３】
同様に、他の局面によれば次のように規定される。
前記緑色系発光ダイオードの数≦前記赤色系発光ダイオードの数、かつ
前記緑色系発光ダイオードの数≦前記青色系発光ダイオードの数、である。
【００１４】
バックライト部は液晶シャッタ部に対向する面を有する導光体を備え、この導光体に対して既述の各発光ダイオードから光が導入される。実施例では面状の導光体を液晶シャッタ部に対して積層し、当該導光体の側面より各発光ダイオードの光を導入する構成を採用した。導光体を構成する透光性材料として、ポリカーボネート、アクリル樹脂、エポキシ樹脂等の合成樹脂、ガラス等の無機材料が挙げられる。導光体において液晶シャッタ部に対向する面以外の面には反射層を形成することが好ましい。反射層は光反射性のインク（例えば、白色系のインク）を用いた印刷、蒸着、スパッタリングにより形成することも出来る。更には光反射率の高いテープ（白色テープ等）を貼着してもよい。また、エッチング、サンドブラスト、放電加工等の粗面化処理により当該反射面を形成することも出来る。
導光体と液晶シャッタ部との間には光拡散層を介在させることが好ましい。導光体、必要に応じて介在される光拡散層、及び液晶シャッタ部は相互に密着させることが好ましい。
【００１５】
バックライト部は発光制御装置を備えており、これにより各発光ダイオードへその最大発光効率が得られる電流が印加される。即ち、各発光ダイオードが定格運転されることとなる。その結果、各発光ダイオードの劣化の進行が実質的に均等になり、時間が経過しても色バランスの崩れることがない。
発光制御装置は、液晶シャッタ部のセルの開閉に同期して、各色ごとに発光ダイオードを点灯させ、フィールドシーケンシャル液晶表示方式を実行させる。
【００１６】
【実施例】
次に、この発明の実施例について説明する。
図１は実施例のフィールドシーケンシャル液晶表示装置１の構成を示す。実施例の液晶表示装置１は液晶シャッタ部１０、バックライト部２０、光拡散層３０及び制御部４０から構成される。
液晶シャッタ部１０は汎用的な構成であり、第１のガラス基板１１、ＩＴＯ膜からなる第１の透明導電膜１２、ＴＮ材料製の液晶１３、ＩＴＯ膜からなる第２の透明導電膜１４、及び第２のガラス基板１５を順次積層してなる。マトリックス状に形成された第１及び第２の透明導電膜に電圧を印加して、それに対応する液晶セルを透光性、非透光性に制御する。
【００１７】
バックライト部１０は光源装置１０１と導光体１２０とから構成される。光源装置１０１を図２に示す。図３は図２におけるIII−III矢示線断面図である。
光源装置１０１には１つの緑色系発光ダイオードＧ１を中心として、その両側に青色系発光ダイオードＢ１及びＢ２が配置され、さらにその両側に赤色系発光ダイオードＲ１およびＲ２が配置され、これら５つの発光ダイオードは一直線状に配列されている。各発光ダイオードの配線を図４に示した。図４の配線より、第１及び第２の青色系発光ダイオードＢ１及びＢ２は同時に点灯及び消灯されることがわかる。同様に、第１及び第２の赤色系発光ダイオードＲ１及びＲ２も同時に点灯及び消灯される。
上記青色系及び緑色系発光ダイオードにはＧａＮ系のものを用いた。赤色系発光ダイオードにはＡｌＩｎＧａＰ系のものを用いた。
【００１８】
各発光ダイオードは、図３に示すように、カップ状の窓１０５内において共通陽極（ｐ型電極）１０３の上に直接マウントされている。なお、青色系及び緑色系発光ダイオードは絶縁性基板を用いるため、共通陽極１０３とそのｐ型層の間に導電性ワイヤが掛けられている。窓１０５の周壁は反射面とされ、窓１０５には透明な樹脂１０７が充填されている。
【００１９】
導光体１２０は図５及び６に示すようにプレート状（膜状）であり、図示左端が少し厚肉とされ、そこに形成された切欠き（光源装置取り付け部）１２１のそれぞれに、窓１０５が導光体１２０に対向するようにして、光源装置１０１が取り付けられる。この導光体１２０は透明な樹脂（エポキシ樹脂）で形成されている。その下面はグループ加工面とされ、その上面（液晶シャッタ部側面）は微細なホログラム加工面とされている。
導光体１２０の側面には白色塗装を施して、若しくは白色部材を設けて反射面とする。
【００２０】
このように構成されたバックライト部２０では、発光ダイオードＧ，Ｒ１，Ｒ２，Ｂ１，Ｂ２から放出された光がその側面より導光体１２０に導入され、その下面（グループ加工面）で上方へ反射されて上面（ホログラム加工面）から液晶シャッタ部１０側へ放出される。
【００２１】
導光体１２０と液晶シャッタ部１０との間には光拡散層３０が介在されている。この光拡散層３０は透光性樹脂（エポキシ樹脂）中に光拡散剤（マイカ等）を均等に分散させたものである。この光拡散層３０により液晶シャッタ部１０に対す入射光強さの均一化が図られる。
【００２２】
制御部４０ではイメージ入力回路４１で形成されたイメージ（文字、図形等）に基づき、制御回路４３が液晶ドライブ回路４５にイメージ信号を送る。液晶ドライブ回路４５は入力されたイメージ信号に基づいて透明導電膜をＯＮ−ＯＦＦして当該イメージに対応する液晶セルを駆動する。液晶ドライブ回路４５と発光制御回路４６とは同期回路４４により同期が取られており、これにより、各色の発光ダイオードが時分割的に点灯されてこれと同期して液晶セルのＯＮ−ＯＦＦが制御される。かかる制御部４０には周知の構成のものを採用できる。
発光制御回路４６は各発光ダイオードに対してその発光効率が最も高くなる電流を印加して、定格運転をする。
【００２３】
このように構成された実施例の液晶表示装置１によれば、バックライト部の光源として合計４つの青色系発光ダイオードと、４つの赤色系発光ダイオードと、２つの緑色系発光ダイオードが用いられ、それぞれの定格で運転される。緑色系の発光ダイオードの数が最も少ないので、バックライトとして緑色がプアになるが、液晶１３に緑色のＴＮが用られているので、当該液晶１３を通過するときに緑色成分の減衰が最も少なく、最終的に視認されるときには緑色のバランスがとれた状態となる。青色系発光ダイオードの使用個数が多いので、特に白色を構成するとき、ニーズの高い青みがかった白色を容易に現すことができる。
【００２４】
この発明は、上記発明の実施の形態及び実施例の説明に何ら限定されるものではない。特許請求の範囲の記載を逸脱せず、当業者が容易に想到できる範囲で種々の変形態様もこの発明に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１はこの発明の実施例の液晶表示装置の構成を示す。
【図２】図２は実施例のバックライト光源の正面図である。
【図３】図３は図２におけるIII−III矢示線断面図である。
【図４】図４は発光ダイオードの配線図である。
【図５】図５は導光体の正面図である。
【図６】図６は導光体の平面図である。
【符号の説明】
１  液晶表示装置
１０  液晶シャッタ部
１３  液晶
２０  バックライト部
４０  制御部
１０２  バックライト光源
１２０  導光体
【図１】
0003826709.tif 000002
【図２】
0003826709.tif 000003
【図３】
0003826709.tif 000004
【図４】
0003826709.tif 000005
【図５】
0003826709.tif 000006
【図６】
0003826709.tif 000007