CN101960377A

CN101960377A - 显示装置

Info

Publication number: CN101960377A
Application number: CN2009801082218A
Authority: CN
Inventors: 渡边典子
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2008-05-19
Filing date: 2009-02-06
Publication date: 2011-01-26
Also published as: WO2009141938A1; US20110019262A1

Abstract

本发明提供一种显示装置。该显示装置，包括：具有多个第一像素的显示元件；彩色滤光片元件，其层叠于显示元件，并具有多个配置成分别与第一像素重叠的第二像素；和对彩色滤光片元件和显示元件射出白色光的光源，并利用透过第一像素和第二像素的光源的光进行显示。彩色滤光片元件的各第二像素具有面积因电湿润效应而变化的着色区域。

Description

显示装置

技术领域

本发明涉及显示装置，特别涉及提高白显示的亮度。

背景技术

近年来，液晶显示装置等薄型显示器广泛应用于各种领域。液晶显示装置的显示品质逐年提高，大部分显示性能都达到超越布劳恩管的水平，然而白亮度的提高依然成为问题。

在液晶显示装置中，使用显示画面的整体具有均匀的亮度的背光源，因此显示画面的整体为白显示时的亮度与局部白显示时的亮度(峰亮度)相同。另一方面，在布劳恩管等自发光型显示器中，如果缩小白显示的面积，则能够提高其亮度，因此局部白显示的表现力优良。

近年来，人们对环境问题的关心逐渐提高，也要求液晶显示装置的节能化。因此，若能够提高液晶显示装置的显示亮度，则也能够降低背光源的亮度实现节能化。作为提高亮度的方法，例如专利文献1中提出了在RGB构造(Red、Green、Blue：红、绿、蓝)的RGB滤光片之外还形成有透明滤光片(W)的RGBW构造的液晶显示装置的方案。

此外，例如专利文献2中公开了一种利用电湿润效应(Electro Wetting)原理的显示装置。电湿润效应是指，根据电压的负载来调节疏水性膜的表面的亲水性的技术，被利用于光的转换。近年来，在反射型的电子纸等的用途方面正在进行研究。

这里，简单地说明作为显示器的构造。第一基板和第二基板隔着间隔壁相对配置，在它们的内部形成的空间中封入有水和带色的油滴。在第一基板依次叠层设置有透明电极、绝缘膜和具有疏水性的表面的疏水性膜。另一方面，在第二基板的第一基板侧设置有透明电极。而且，在疏水性膜的表面设置有油滴的层，该油滴层与第二基板之间填充有水。

在对各透明电极不施加电压的状态下，疏水性膜的表面为疏水性，因此油滴覆盖其整个表面。另一方面，在施加电压的状态下，疏水性膜的表面变成亲水性，因此油滴从疏水性膜的表面被排开，水覆盖其表面。

然后，通过使用CMY(Cyan、Magenta、Yellow：青色、品红、黄色)的带色油滴，并在作为背面侧的第一基板侧配置反射板，构成反射型的显示装置。

日本专利文献1：日本特开平10-10998号公报

日本专利文献2：日本特表2007-508576号公报

发明内容

然而，即使如上述专利文献1那样使用RGBW构造的彩色滤光片，在提高亮度方面也不能获得充分的效果。

下面，说明RGBW构造的白亮度提高的效果。如图6的上半部所示，关于RGB三色以彼此相同的面积形成的RGB构造，使通过透过RGB各色而被混色来进行显示的白的亮度为1。

如图6的下半部所示，在RGBW的各色以彼此相同的面积形成的RGBW构造中，RGB部分的透过光的白亮度从其面积比变成1×3/4。W部分的白亮度约为RGB部分的3倍(通常，能够假定各色会透过背光源的白色光的约1/3的光量)，但是面积是整体的1/4，因此亮度由3×1/4变成3/4。从而，在该RGBW构造中，亮度提高在整体上限于RGB构造的1.5倍。

进一步，如上所述，RGBW构造中，各色的像素尺寸与RGB构造相比变成3/4的大小，因此当进行RGB的单色显示时，例如R的单色(浓色)的情况下，对GBW的各色进行遮光，仅R的像素透过光，因此还存在像素的尺寸较小、R显示变暗等缺点。

本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的在于使显示装置的白显示的亮度提高。

为了实现上述目的，在本发明中，使着色区域的面积因电湿润效应而变化的彩色滤光片元件层叠于显示元件。

具体而言，本发明的显示装置，其特征在于，包括：具有多个第一像素的显示元件；彩色滤光片元件，其层叠于上述显示元件，并具有多个配置成分别与上述显示元件的第一像素重叠的第二像素；和对上述彩色滤光片元件和上述显示元件射出白色光的光源，利用透过上述第一像素和第二像素的上述光源的光进行显示，其中，上述彩色滤光片元件的各第二像素具有面积因电湿润效应而变化的着色区域。

上述彩色滤光片元件优选具有多个以具有红色(R)的着色区域的上述第二像素、具有绿色(G)的着色区域的上述第二像素和具有蓝色(B)的着色区域的上述第二像素为一组而构成的图像元素。

上述显示元件可以为液晶显示元件。

上述显示元件可以为电湿润效应显示元件。

上述彩色滤光片元件优选包括：第一基板；和隔着在该第一基板区划上述第二像素的间隔壁与该第一基板相对配置的第二基板，在上述第一基板依次层叠有第一透明电极、绝缘模和疏水性膜，在上述第二基板层叠有第二透明电极，在上述第二像素中的上述第二透明电极与上述疏水性膜之间，具有亲水性的第一溶液和具有疏水性的第二溶液以任一溶液被着色的状态一同被封入，在上述第一透明电极和第二透明电极，连接有用于对该第一透明电极与第二透明电极之间施加电压的电压供给部，上述疏水性膜的上述第二基板侧的表面，在没有通过电压供给部对第一透明电极和第二透明电极之间施加电压的状态下具有疏水性，在通过电压供给部对第一透明电极和第二透明电极之间施加电压的状态下具有亲水性。

优选上述第一溶液是水，第二溶液是油滴。

优选上述疏水性膜由表面具有OH基的SiO₂膜构成。

-作用-

接着，说明本发明的作用。

上述显示装置通过从光源射出的白色光透过显示元件的第一像素和彩色滤光片元件的第二像素两者来进行显示。彩色滤光片元件的各第二像素，着色区域的面积因电湿润效应而变化。即，当第二像素中的着色区域的面积增加时，由透过该着色区域的着色光进行该第二像素的着色显示。另一方面，当第二像素中的着色区域的面积减少时，由透过该第二像素的白色光进行白显示。

因此，根据本发明，由透过着色区域的面积减少了的第二像素的光源的白色光自身进行白显示，而并非通过混色进行白显示，因此其白显示的亮度得以急剧地提高。

进一步，无需如RGBW构造那样设置用于白显示的W区域，因此能够充分确保第二像素中的着色区域的面积，着色显示的亮度也不会降低。

发明效果

根据本发明，将着色区域的面积因电湿润效应而变化的彩色滤光片元件层叠于显示元件，因此能够由透过着色区域的面积减少了的第二像素的至少一部分的光源的白色光自身进行白显示。因此，与通过混色进行白显示的情况相比，能够急剧地提高白显示的亮度。

进一步，例如无需如RGBW那样设置用于白显示的W区域，因此能够充分确保第二像素中的着色区域的面积，既能够提高白显示的亮度，也能够显著地提高着色显示的亮度。

附图说明

图1是示意性表示本实施方式1的显示装置的构造的截面图。

图2是示意性表示无电压施加状态的彩色滤光片元件的截面图。

图3是示意性表示电压施加状态的彩色滤光片元件的截面图。

图4是表示进行本实施方式1和2的白显示、单色显示和黑显示时的图像元素的状态的说明图。

图5是示意性表示本实施方式2的显示装置的构造的截面图。

图6是表示进行RGB构造和RGBW构造的白显示、单色显示和黑显示时的图像元素的状态的说明图。

附图标记说明

1液晶显示装置

11液晶显示元件(显示元件)

12彩色滤光片元件

13背光源单元

21第一像素

22第二像素

25图像元素

30着色区域

31、61第一基板

32、62第二基板

33、63间隔壁

35绝缘膜

36疏水性膜

40无色区域

41第一透明电极

42第二透明电极

43电压供给部

51、71水(第一溶液)

52、72油滴(第二溶液)

65黑色区域

66无色区域

具体实施方式

下面，基于附图详细说明本发明的实施方式。另外，本发明不限定于以下的实施方式。

(发明的实施方式1)

图1～图3表示本发明的实施方式1。

图1是示意性表示本实施方式1的显示装置的构造的截面图。图2是示意性表示无电压施加状态的彩色滤光片元件的截面图。图3是示意性表示电压施加状态的彩色滤光片元件的截面图。

本实施方式1的显示装置是进行透过显示的液晶显示装置1，如图1所示，包括：作为显示元件的液晶显示元件11；层叠于液晶显示元件11的彩色滤光片12；和在彩色滤光片12的与液晶显示元件11相反的一侧配置的作为光源的背光源单元13。

背光源单元13构成为对彩色滤光片12和液晶显示元件11射出白色光。从背光源单元13射出的白色光遍及其射出面的整体，形成大致均匀的亮度。

液晶显示元件11包括：TFT基板15；与TFT基板15相对配置的对置基板16；和被封入在TFT基板15和对置基板16之间的液晶层17，具有多个作为显示的单位区域的第一像素21。第一像素21例如配置成矩阵状。

TFT基板15例如在作为透明基板的玻璃基板，在各个第一像素21形成有省略图示的像素电极和TFT(薄膜晶体管：Thin-Film Transistor)。此外，与上述TFT连接的栅极配线和源极配线(省略图示)形成为格子状。它们由绝缘膜(省略图示)覆盖，在该绝缘膜的表面形成有取向膜(省略图示)。

对置基板16构成为：例如在作为透明基板的玻璃基板上，省略图示的共用电极在大致整个面连续地无间隙地形成，在该共用电极与上述像素电极之间施加规定的电压，由此在每个第一像素21对液晶层17进行取向控制。在TFT基板15与对置基板16之间，设置有区划各第一像素21的遮光部18。此外，在对置基板16的外侧表面即与液晶层17相反的一侧的表面贴合有偏光板19。

液晶显示元件11例如能够通过如下方法制造：例如经由框状的密封部件(省略图示)将TFT基板15和对置基板16贴合，将液晶材料从形成于密封部件的注入口注入到各基板15、16的间隙。

如图1和图2所示，彩色滤光片12例如包括：由玻璃构成的透明的第一基板31；和隔着间隔壁33与第一基板31相对配置的、例如由玻璃构成的透明的第二基板32。彩色滤光片12具有以分别与上述液晶显示元件11的第一像素21重叠的方式配置的第二像素22。即，第二像素22与第一像素21对应地配置成矩阵状。这些各第二像素22由上述间隔壁33区划。

作为本发明的特征，彩色滤光片12的各第二像素22具有面积因电湿润效应(Electrowetting)而变化的着色区域30。而且，液晶显示装置1构成为利用透过第一像素21和第二像素22的背光源单元13的光进行显示。

这里，彩色滤光片12具有多个以具有红色(R)的着色区域30的第二像素22、具有绿色(G)的着色区域30的第二像素22和具有蓝色(B)的着色区域30的第二像素22为一组而构成的图像元素25。

如图2所示，在第一基板31，在每个第二像素22形成有作为像素电极的第一透明电极41和用于切换驱动该第一透明电极41的TFT(省略图示)。第一透明电极41例如由ITO等形成。在上述第一透明电极41和TFT之上，依次层叠有绝缘膜35和疏水性膜36。绝缘膜35例如由SiO₂形成。此外，在第一基板31的与第二基板32相反的一侧的表面，粘附有偏光板20。

另一方面，在第二基板32，在第一基板31侧的表面层叠有例如由ITO等构成的第二透明电极42。而且，在第一透明电极41和第二透明电极42，连接有用于对第一透明电极41与第二透明电极42之间施加规定的电压的电压供给部43。在第一透明电极41与电压供给部43之间，设置有上述TFT。

进一步，在第二像素22的第二透明电极42与疏水性膜36之间，具有亲水性的第一溶液51和具有疏水性的第二溶液52以任一溶液被着色的状态一同被封入。在本实施方式1中，第一溶液51为无色透明的水，第二溶液52为被着色成红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)的带色油滴。

疏水性膜36例如由在第二基板32侧的表面具有OH基的SiO₂膜构成。而且，疏水性膜36的第二基板32侧的表面，在没有通过电压供给部43对第一透明电极41和第二透明电极42之间施加电压的状态下具有疏水性，在通过电压供给部43对第一透明电极41和第二透明电极42之间施加电压的状态下具有亲水性。

彩色滤光片12例如能够通过如下方法制造：例如在形成有第一透明电极41、绝缘模35和疏水性膜36等的第一基板31上形成间隔壁33，在将油滴52和水51注入该间隔壁33内之后，将形成有第二透明电极42的第二基板32贴合于该第一基板31。

接着，说明上述液晶显示装置1的动作。

液晶显示元件11起到控制透过光的光量的光闸(shutter)的作用，并且还控制灰度等级显示。在液晶显示元件11的液晶光闸开(ON)时，透过光进行白显示或着色显示。另一方面，上述液晶光闸关(OFF)时，阻断光的透过进行黑显示。

上述液晶光闸开(ON)时，彩色滤光片元件12切换到着色显示或白显示。

即，彩色滤光片元件12的各第二像素22中的TFT被切换驱动，彩色滤光片元件12开(ON)时，进行白显示，另一方面，彩色滤光片元件12关(OFF)时，进行着色显示。

首先，在白显示的情况下，如图1和图4所示，使图像元素25中包含的所有第一像素21的液晶光闸开。进一步，从电压供给部43对第一透明电极41和第二透明电极42之间施加电压，使彩色滤光片元件12中的所有第二像素22开。这样，在RGB的所有第二像素22中，疏水性膜36具有亲水性，因此如图2所示，该亲水性的疏水性膜36的表面由水51覆盖，油滴52被推向一个间隔壁33侧。其结果，着色区域30的面积减少，与水51接触的疏水性膜36的无色区域40的面积增大。

这样，图像元素25的3个第二像素22中的无色区域40中，背光源单元13的光保持白色光的状态地透过。另一方面，在图像元素25的3个第二像素22中，透过RGB的各色的着色区域30的光混色，作为图像元素25整体成为白色光。而且，由这些白色光进行白显示。

这里，白显示时，油滴52占第二像素22的面积越小，越能够提高白亮度，如果其面积为整体的1/2以下，则与现有的RGB构造相比，能够得到2倍以上的亮度。

本实施方式1中，例如将白显示时的油滴52的面积设定为整体的1/4。以现有的RGB构造的白亮度为1时，本实施方式1的亮度比，如图4的上半部所示，RGB的混色部分为1/4×亮度1＝1/4，白显示部分为面积3/4×亮度3＝9/4，因此图像元素25整体上成为合计2.5倍。

接着，当进行着色显示(单色显示)时，如图1和图4所示，使图像元素25中包含的一个第一像素21的液晶光闸开，其他2个第一像素21的液晶光闸关。例如，当进行红色(R)显示时，仅使与红色的第二像素22重叠配置的第一像素21的液晶光闸开。进一步，彩色滤光片元件12中的上述红色的第二像素22中，在第一透明电极41和第二透明电极42之间不施加电压，使该红色的第二像素22关。

这样，不施加电压状态下的上述红色的第二像素22中，疏水性膜36具有疏水性，因此如图1所示，其整个表面由红色的油滴52覆盖。其结果，利用透过红色的油滴52的光进行红色的着色显示。对于绿色(G)和蓝色(B)的着色显示而言，也同样地进行。

接着，在黑显示的情况下，如图1和图4所示，液晶显示装置11的液晶光闸关，遮住背光源13的光。此时，例如图像元素25中包含的3个第二像素22中，对第一透明电极41和第二透明电极42之间不施加电压，使各第二像素22关。另外，彩色滤光片12可以开，也可以关。

-实施方式1的效果-

因此，根据该实施方式1，将着色区域30的面积因电湿润效应而变化的彩色滤光片12层叠于液晶显示元件11，因此能够利用透过了着色区域30的面积减少(换言之，无色区域40的面积增大)了的第二像素22的一部分的背光源13的白色光自身进行白显示。因此，与利用混色进行白显示的情况相比，能够使白显示的亮度急剧提高。

即，进行白显示时，通过对第一透明电极41和第二透明电极42之间施加电压，使着色区域30(即油滴52覆盖疏水性膜36的区域)的面积减少，降低了由透过面积减少后的着色区域30的光的混色所进行的白显示的比例，另一方面，能够使由不将面积增大了的无色区域40(即水51覆盖疏水性膜36的区域)着色而直接透过的白色光所进行的白显示的比例增大，能够显著地提高白显示的亮度。

进一步，本实施方式1中，例如如RGBW的构造，无需设置用于白显示的W的区域，因此进行着色显示时，能够充分确保第二像素22中的着色区域30的面积，能够防止着色显示(单色显示)变暗。即，根据本实施方式1，能够提高白显示的亮度，并显著提高着色显示的亮度。

(发明的实施方式2)

图5表示本发明的实施方式2。

图5是示意性表示本实施方式2的显示装置的构造的截面图。另外，在以后的各实施方式中，对于与图1～图3相同的部分标记相同的附图标记，省略其详细的说明。

上述实施方式1中，显示元件为液晶显示元件11，与此相对，本实施方式2中，作为显示元件，采用电湿润效应的显示元件11。即，本实施方式2中，显示元件11和彩色滤光片12两者，均由电湿润效应方式的光闸元件构成。

下面，说明显示元件11的结构。

显示元件11为与彩色滤光片元件12相同的结构，但是不同之处在于将油滴72着色为黑色。即，如图5所示，显示元件11包括：例如由玻璃构成的透明的第一基板61；和隔着间隔壁63与第一基板61相对配置的、例如由玻璃构成的透明的第二基板62。显示元件11具有多个例如配置成矩阵状、由上述间隔壁63区划的第一像素21。在各第一像素21，与彩色滤光片元件12同样地形成有省略图示的像素电极、TFT等。

第一基板61和第二基板62的结构，分别与彩色滤光片元件12的第一基板31和第二基板32相同。在各第一像素21中封入有黑色的油滴72和水71。这样，通过对每个第一像素21施加电压，使由油滴72覆盖疏水性膜(省略图示)的区域即黑色区域65的面积变化。

这样，当使显示元件11的光闸关时，通过增大黑色区域65的面积并由油滴72覆盖整个第一像素21来进行黑显示，另一方面，当使显示元件11的光闸开时，通过减少黑色区域65的面积、并在第一像素21中形成无色区域66，由透过彩色滤光片12的第二像素22和该无色区域66的光进行白显示或着色显示(单色显示)。

图4的下半部中表示本实施方式2的显示图案及其亮度。白显示时，图像元素25中的例如1/4为黑色区域65而被遮光，因此在使现有的RGB构造的白亮度为1的情况下，其白亮度成为2.25倍。

此外，着色显示(单色显示)时，该进行着色显示的第一像素21的1/4为黑色区域65而被遮光，因此该着色光的亮度与现有的RGB构造相比成为0.75倍。

-实施方式2的效果-

因此，本实施方式2中，与使用液晶显示元件11的上述实施方式1的情况相比，白亮度和单色亮度均稍稍降低，但是能够使用电湿润效应方式的彩色滤光片元件12，由背光源单元13的白色光自身进行白显示，能够急剧提高白显示的亮度。

(其他实施方式)

上述实施方式1中，在液晶显示11中对灰度等级显示进行控制，但是在彩色滤光片元件12侧，也可以进行灰度等级控制。即，通过控制对第一透明电极41和第二透明电极42施加的电压值，使着色区域30的面积(换言之无色区域40的面积)变化，能够进行灰度等级控制。

此外，上述实施方式2中，通过控制对电湿润效应方式的显示元件11的施加电压，也能够进行灰度等级控制。

此外，上述实施方式1和2中，说明了将油滴52着色的例子，但是也可以将水51着色而不是将油滴52着色。

此外，液晶显示元件11和彩色滤光片元件12的构造不限定于上述实施方式的结构，还能够采用TFT以外的其他驱动元件。此外，本发明同样也能够应用于无源驱动方式的显示元件。

工业上的可利用性

如以上说明，本发明对显示装置而言是有用的，特别适于提高白显示的亮度的情况。

Claims

1.一种显示装置，其特征在于，包括：

具有多个第一像素的显示元件；

彩色滤光片元件，其层叠于所述显示元件，并具有多个配置成分别与所述显示元件的第一像素重叠的第二像素；和

对所述彩色滤光片元件和所述显示元件射出白色光的光源，

利用透过所述第一像素和第二像素的所述光源的光进行显示，其中，

所述彩色滤光片元件的各第二像素具有面积因电湿润效应而变化的着色区域。

2.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于：

所述彩色滤光片元件具有多个以具有红色(R)的着色区域的所述第二像素、具有绿色(G)的着色区域的所述第二像素和具有蓝色(B)的着色区域的所述第二像素为一组而构成的图像元素。

3.如权利要求1或2所述的显示装置，其特征在于：

所述显示元件为液晶显示元件。

4.如权利要求1或2所述的显示装置，其特征在于：

所述显示元件为电湿润效应显示元件。

5.如权利要求1～4中任一项所述的显示装置，其特征在于：

所述彩色滤光片元件包括：第一基板；和隔着区划所述第二像素的间隔壁与该第一基板相对配置的第二基板，

在所述第一基板依次层叠有第一透明电极、绝缘膜和疏水性膜，

在所述第二基板层叠有第二透明电极，

在所述第二像素中的所述第二透明电极与所述疏水性膜之间，具有亲水性的第一溶液和具有疏水性的第二溶液以任一溶液被着色的状态一同被封入，

在所述第一透明电极和第二透明电极，连接有用于对该第一透明电极和第二透明电极之间施加电压的电压供给部，

所述疏水性膜的所述第二基板侧的表面，在没有通过所述电压供给部对所述第一透明电极和第二透明电极之间施加电压的状态下具有疏水性，在通过所述电压供给部对所述第一透明电极和第二透明电极之间施加有电压的状态下具有亲水性。

6.如权利要求5所述的显示装置，其特征在于：

所述第一溶液是水，第二溶液是油。

7.如权利要求5或6所述的显示装置，其特征在于：

所述疏水性膜由表面具有OH基的SiO₂膜构成。