CN102576165A - 液晶显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种以红色(R)、绿色(G)、蓝色(B)和黄色(Y)的4原色进行显示的液晶显示装置。本发明的液晶显示装置(100)包括具有红色子像素(R)、绿色子像素(G)、蓝色子像素(B)和黄色子像素(Y)的像素(P)。黄色子像素(Y)的色度位于将红色子像素(R)、绿色子像素(G)和蓝色子像素(B)的色度连接而成的三角形的外侧。红色子像素(R)、绿色子像素(G)、蓝色子像素(B)和黄色子像素(Y)各自的开口面积SR、SG、SB、SY以及红色滤光片(CR)、绿色滤光片(CG)、蓝色滤光片(CB)和黄色滤光片(CY)各自的透过率TR、TG、TB、TY满足TY>[(SR+SG+SB+SY)(TR+TG+TB)-3(SR×TR+SG×TG+SB×TB)]/3SY的关系。根据本发明,能够扩大色再现范围,并且能够抑制彩色滤光片层的透过率的下降。

Description

液晶显示装置
技术领域
本发明涉及液晶显示装置,更加详细而言,涉及利用4原色进行显示的液晶显示装置。
背景技术
液晶显示装置具有重量轻、薄且消耗电力低等优点,不仅作为移动电话的显示部等小型的显示装置被利用,还作为大型电视机被利用。现在,在被广泛利用的彩色液晶显示装置中,1个像素包括与红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)的光的三原色对应的子像素,典型的是,红色、绿色和蓝色的不同通过彩色滤光片实现。
一般而言,为了扩大色再现范围,会增加彩色滤光片内的颜料的浓度。但是,如果颜料的浓度增加,则彩色滤光片层的透过率下降,难以实现高亮度。
近年来,与一般的三原色的显示装置不同,提案有将4原色以上的多原色相加混色的显示装置(例如,参照专利文献1~3)。这样,使用4种以上的原色进行显示的显示装置也被称为多原色显示装置。在多原色显示装置中,能够比较简单地使色再现范围扩大。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:美国专利第7268757号说明书
专利文献2:国际公开2007/034770号
专利文献3:国际公开2007/148519号
发明内容
发明所要解决的问题
但是,如果在多原色显示装置中也单纯地使色再现范围扩大,则彩色滤光片层的透过率下降,不能实现高亮度。
本发明就是鉴于上述问题而完成的,其目的在于,提供一种能够扩大色再现范围并抑制彩色滤光片层的透过率下降的液晶显示装置。
用于解决问题的方式
本发明的液晶显示装置包括具有红色子像素、绿色子像素、蓝色子像素和黄色子像素的像素,
上述液晶显示装置包括:背光源;和液晶面板,
上述液晶面板具有彩色滤光片层,该彩色滤光片层包括:与上述红色子像素对应的红色滤光片;与上述绿色子像素对应的绿色滤光片;与上述蓝色子像素对应的蓝色滤光片;和与上述黄色子像素对应的黄色滤光片,
上述黄色子像素的色度位于将上述红色子像素、上述绿色子像素和上述蓝色子像素的色度连接而成的三角形的外侧,
上述红色子像素、上述绿色子像素、上述蓝色子像素和上述黄色子像素各自的开口面积SR、SG、SB、SY以及上述红色滤光片、上述绿色滤光片、上述蓝色滤光片和上述黄色滤光片各自的透过率TR、TG、TB、TY满足
TY>[(SR+SG+SB+SY)(TR+TG+TB)-3(SR×TR+SG×TG+SB×TB)]/3SY的关系。
在一个实施方式中,上述红色子像素、上述绿色子像素、上述蓝色子像素和上述黄色子像素中的至少一个的开口面积,与其它子像素中的任一子像素的开口面积不同。
在一个实施方式中,上述红色子像素的开口面积大于上述绿色子像素和上述黄色子像素的开口面积,上述蓝色子像素的开口面积大于上述绿色子像素和上述黄色子像素的开口面积。
在一个实施方式中,上述红色子像素、上述绿色子像素、上述蓝色子像素和上述黄色子像素的开口面积相互大致相等。
在一个实施方式中,上述黄色滤光片的透过率高于上述红色滤光片、上述绿色滤光片和上述蓝色滤光片的透过率的算术平均。
发明的效果
根据本发明,能够提供一种能够扩大色再现范围并抑制彩色滤光片层的透过率下降的液晶显示装置。
附图说明
图1(a)是本发明的液晶显示装置的实施方式的示意图,(b)是(a)的液晶显示装置中的液晶面板的示意图。
图2是表示图1所示的液晶显示装置中的各个彩色滤光片的透过光谱的图表。
图3是表示图1所示的液晶显示装置中的各个子像素的色度的xy色度图。
图4(a)比较例的液晶显示装置的示意图,(b)是(a)的液晶显示装置中的液晶面板的示意图。
图5(a)是将图1所示的液晶显示装置与比较例的液晶显示装置的色再现范围进行比较的色度图,(b)是表示图1所示的液晶显示装置和比较例的液晶显示装置中的NTSC比和透过率的图表。
图6是本发明的液晶显示装置的另一个实施方式中的液晶面板的示意图。
图7(a)是本发明的液晶显示装置的又一个实施方式的示意图,(b)是上述液晶显示装置中的液晶面板的示意图。
图8是图7所示的液晶显示装置中的背光源的出射光谱的图表。
图9(a)是将图7所示的液晶显示装置与比较例的液晶显示装置的色再现范围进行比较的xy色度图,(b)是(a)的一部分放大图。
图10是本发明的液晶显示装置的又一个实施方式中的液晶面板的示意图。
图11(a)、(b)、(c)是分别表示图1和图7所示的液晶显示装置的液晶面板中的液晶分子的取向方位的示意图。
具体实施方式
以下,参照附图,对本发明的液晶显示装置的实施方式进行说明。但是,本发明并不限于以下的实施方式。
图1(a)表示本实施方式的液晶显示装置100的示意图。液晶显示装置100包括液晶面板200和背光源300。液晶面板200具有背面基板220、前面基板240、在背面基板220与前面基板240之间设置的液晶层260、和彩色滤光片层280。此处,背面基板220具有绝缘基板222、像素电极224和第一取向膜226。另外,前面基板240具有绝缘基板242、对置电极244和第二取向膜246。另外,此处,彩色滤光片层280设置于前面基板240的绝缘基板242与对置电极244之间。
在背面基板220和前面基板240设置有未图示的偏光板,偏光板的透过轴具有正交尼科耳的关系。例如,在背面基板220设置有未图示的配线、绝缘层等。液晶层260的厚度大致一定。
图1(b)表示液晶面板200的示意图。在液晶面板200设置有呈多行多列的矩阵状排列的多个像素P。各个像素P由像素电极124规定。各个像素P具有红色子像素R、绿色子像素G、蓝色子像素B和黄色子像素Y。红色子像素R、绿色子像素G、蓝色子像素B和黄色子像素Y沿行方向(x方向)排列,红色子像素R、绿色子像素G、蓝色子像素B和黄色子像素Y的亮度能够独立地进行控制。这样,液晶面板200以4个原色、即红色、绿色、蓝色和黄色进行显示。
液晶面板200是透过型,在液晶面板200中各个子像素R、G、B、Y具有透过区域。从背光源300射出的光在液晶面板200中被调制,显示希望的图像。另外,此处,红色子像素R、绿色子像素G、蓝色子像素B和黄色子像素Y的透过区域(开口面积)相互大致相等。
彩色滤光片层280具有:与红色子像素R对应的红色滤光片CR;与绿色子像素G对应的绿色滤光片CG;与蓝色子像素B对应的蓝色滤光片CB;和与黄色子像素Y对应的黄色滤光片CY。彩色滤光片层280例如通过对彩色光致抗蚀剂膜进行光致抗蚀剂处理来制作。
另外,在液晶面板200,也可以设置进行与3原色的显示装置对应的输入视频信号的转换的多原色转换部(未图示)。多原色转换部将输入视频信号的灰度等级水平转换为与液晶面板200对应的灰度等级水平。多原色转换部例如也可以具有查找表,该查找表用于将由输入视频信号表示的3原色的灰度等级水平转换为红色、绿色、蓝色和黄色子像素的灰度等级水平。
背光源300包括发出蓝色光、发出红色·绿色荧光的类型的LED。在出射光谱中,与蓝色对应的发射强度的峰高于与绿色和红色对应的发射强度,与绿色对应的发射强度的峰高于与红色对应的发射强度。
图2表示红色、绿色、蓝色和黄色滤光片CR、CG、CB、CY的透过光谱。在图2中,将红色、绿色、蓝色和黄色滤光片CR、CG、CB、CY的透过光谱分别表示为CR、CG、CB、CY。蓝色滤光片CB的透过光谱在波长450nm附近显示出峰。绿色滤光片CG的透过光谱在波长530nm附近显示出峰。另外,黄色滤光片CY在波长550nm以上700nm以下显示出90%以上的透过率,红色滤光片CR在波长610nm以上700nm以下显示出90%以上的透过率。这样的透过光谱使用分光光度计来测量。
图3是表示液晶显示装置100中的各个子像素的色度的xy色度图。在图3中,R、G、B和Y分别表示对应的子像素的色度。例如,R是红色子像素呈现最高亮度、其它子像素呈现最低亮度的情况下的液晶显示装置100的色度。液晶显示装置100的色再现范围由以R、G、B和Y为顶点的四边形表示。
在本实施方式的液晶显示装置100中,黄色子像素Y的色度x、y位于将红色子像素R、绿色子像素G和蓝色子像素B的色度x、y包围的三角形的外侧。因此,液晶显示装置100能够以宽广的色再现范围进行显示。
另外,在本实施方式的液晶显示装置100中,红色子像素R、绿色子像素G、蓝色子像素B和黄色子像素Y各自的开口面积SR、SG、SB、SY以及红色滤光片CR、绿色滤光片CG、蓝色滤光片CB和黄色滤光片CY各自的透过率TR、TG、TB、TY满足TY>[(SR+SG+SB+SY)(TR+TG+TB)-3(SR×TR+SG×TG+SB×TB)]/3SY……(A)的关系。另外,在以下的说明中,在没有特别提及的情况下,透过率的意思是指出射光强度相对于入射光强度的比例。透过率TR、TG、TB、TY不仅根据彩色滤光片CR、CG、CB、CY自身而变化,而且根据入射至彩色滤光片层280的光的光谱等而变化。严密地说,即使假设红色、绿色、蓝色和黄色滤光片CR、CG、CB、CY的透过光谱相同,透过率TR、TG、TB、TY也根据背光源300的出射光谱、以及位于光入射至液晶面板200内的入射面与彩色滤光片层280之间的部件的光透过率的波长依存性等而变化。而且,一般而言,液晶面板200内的红色、绿色、蓝色和黄色滤光片CR、CG、CB、CY以外的部件的透过率在可见光区域几乎不表现出波长依存性,因此,红色、绿色、蓝色和黄色滤光片CR、CG、CB、CY的透过率TR、TG、TB、TY,根据红色、绿色、蓝色和黄色滤光片CR、CG、CB、CY的透过光谱和背光源300的出射光谱而变化。
详细情况在后面进行说明。由于彩色滤光片层280内的红色、绿色、蓝色和黄色滤光片CR、CG、CB、CY的透过率TR、TG、TB、TY具有上述关系,因此能够使彩色滤光片层280的透过率较高。因此,即使不增大消耗电力来使背光源300的出射光强度增大,也能够以高亮度进行显示。
在以下的说明中,将彩色滤光片层280的1个像素的(平均)透过率表示为Tα,将1个像素的面积表示为Sα。当向1个像素P输入每单位面积的光度为L的光时,入射至彩色滤光片层280的入射光强度IIN表示为L×S α,出射光强度IOUT表示为(L×SR×TR+L×SG×TG+L×SB×TB+L×SY×TY)]。因此,彩色滤光片层280的平均透过率Tα(=IOUT/IIN)表示为(SR×TR+SG×TG+SB×TB+SY×TY)]/Sα。
在此,与比较例的液晶显示装置进行比较,对本实施方式的液晶显示装置100的优点进行说明。首先,参照图4,对比较例的液晶显示装置进行说明。
图4(a)表示比较例的液晶显示装置500的示意图。液晶显示装置500以红色、绿色和蓝色的3原色进行显示。液晶显示装置500除了在各个像素P中未设置黄色子像素Y这点以外,与上述液晶显示装置100具有同样的结构。
液晶显示装置500包括液晶面板600和背光源700,液晶面板600具有背面基板620、前面基板640、在背面基板620与前面基板640之间设置的液晶层660、和彩色滤光片层680。此处,彩色滤光片层680设置于前面基板640的绝缘基板642与对置电极644之间。另外,液晶面板600中的彩色滤光片层680的透过率与液晶面板200中的彩色滤光片层280的透过率不同,背光源700的出射光谱与背光源300的出射光谱不同。
图4(b)表示液晶面板600的示意性平面图。在液晶面板600中,各个像素P具有红色子像素r、绿色子像素g和蓝色子像素b。在液晶显示装置500中,1个像素内的红色子像素r、绿色子像素g和蓝色子像素b的开口面积相互大致相等。
在液晶显示装置500中,在彩色滤光片层680设置有红色滤光片Cr、绿色滤光片Cg和蓝色滤光片Cb。彩色滤光片层680中的红色滤光片Cr、绿色滤光片Cg和蓝色滤光片Cb,由与液晶显示装置100的彩色滤光片层280中的红色滤光片CR、绿色滤光片CG和蓝色滤光片CB同样的材料形成。
此处,对本实施方式的液晶显示装置100与液晶显示装置500的色再现范围进行比较。图5(a)表示将本实施方式的液晶显示装置100与液晶显示装置500的色再现范围进行比较的色度图。在图5中,R、G、B和Y分别表示液晶显示装置100中的红色、绿色、蓝色和黄色子像素R、G、B、Y的色度,r、g和b分别表示液晶显示装置500中的红色、绿色和蓝色子像素r、g和b的色度。
液晶显示装置100中的红色、绿色和蓝色子像素R、G、B的色度虽然与液晶显示装置500中的红色、绿色和蓝色子像素r、g、b的色度分别大致相等,但是液晶显示装置100中的黄色子像素Y的色度位于将红色、绿色和蓝色子像素R、G、B的色度连接而成的三角形的外侧。因此,在液晶显示装置100中,能够以比液晶显示装置500宽广的色再现范围进行显示。另外,此处,参照xy色度图进行了说明,但是在u’v’色度图中,黄色子像素Y的色度也位于将红色、绿色和蓝色子像素R、G、B的色度连接而成的三角形的外侧。
接着,对本实施方式的液晶显示装置100中的彩色滤光片层280与液晶显示装置500中的彩色滤光片层680的透过率进行比较。
在以下的说明中,将彩色滤光片层680内的各红色、绿色、和蓝色滤光片Cr、Cg、Cb的透过率分别表示为Tr、Tg、Tb,将彩色滤光片层680的1个像素的(平均)透过率表示为Tβ。另外,将液晶显示装置500中的红色子像素r、绿色子像素g和蓝色子像素b的开口面积分别表示为Sr、Sg、Sb,将1个像素的面积表示为Sβ。在此情况下,彩色滤光片层680的平均透过率Tβ表示为(Sr×Tr+Sg×Tg+Sb×Tb)/Sβ。
如上所述,彩色滤光片层680的红色、绿色和蓝色滤光片Cr、Cg、Cb由与彩色滤光片层280的红色、绿色和蓝色滤光片CR、CG、CB同样的材料形成。因此,红色滤光片Cr、绿色滤光片Cg和蓝色滤光片Cb的透过光谱显示出与图2所示的红色滤光片CR、绿色滤光片CG和蓝色滤光片CB同样的透过光谱。另外,严密地说,虽然背光源700的出射光谱与背光源300的出射光谱不同,但是背光源700的出射光谱与背光源300的出射光谱的区别非常少,所以能够说背光源700的出射光谱与背光源300的出射光谱大致相同。因此,液晶显示装置500中的红色、绿色和蓝色滤光片Cr、Cg、Cb的透过率Tr、Tg、Tb与液晶显示装置100中的红色、绿色和蓝色滤光片CR、CG、CB的透过率TR、TG、TB大致相等。因此,能够表示为TR=Tr、TG=Tg、TB=Tb
另外,在此,为了防止说明变得过于复杂,令液晶显示装置500中的1个像素的面积Sβ与液晶显示装置100中的1个像素的面积S α相等。例如,在液晶显示装置500的画面尺寸和像素数(分辨率)与液晶显示装置100的画面尺寸和像素数(分辨率)相等的情况下,液晶显示装置500中的像素P的面积Sβ与液晶显示装置100中的像素P的面积Sα大致相同。
此外,液晶显示装置100中的1个像素内的各个子像素R、G、B、Y的开口面积SR、SG、SB、SY之和与液晶显示装置500中的1个像素内的各个子像素r、g、b的开口面积Sr、Sg、Sb之和大致相同。将这表示为SR+SG+SB+SY=Sr+Sg+Sb。因此,液晶显示装置100中的1个像素内的遮光区域(例如,被黑矩阵等覆盖的区域)的面积与液晶显示装置500中的1个像素内的遮光区域的面积大致相等。例如,在液晶显示装置100、500中,在黑矩阵的宽度为一定的情况下,严密地说,虽然液晶显示装置100中的1个像素内的遮光区域的面积大于液晶显示装置500中的1个像素内的遮光区域的面积,但是当在液晶显示装置100、500中,遮光区域的面积之和与整个开口面积之和相比充分小时,即使忽视液晶显示装置100、500中的遮光区域的面积之和的区别,也不会产生实质上的问题,能够说液晶显示装置100中的1个像素内的开口面积之和与液晶显示装置500中的1个像素内的开口面积之和大致相等。或者,液晶显示装置100中的黑矩阵的宽度也可以窄于液晶显示装置500中的黑矩阵的宽度。
此外,在液晶显示装置500中,3个子像素(即,红色子像素r、绿色子像素g和蓝色子像素b)的开口面积Sr、Sg、Sb相互大致相等。因此,被表示为Sr=Sg=Sb=(SR+SG+SB+SY)/3。
在本实施方式的液晶显示装置100中,通过使得红色、绿色、蓝色和黄色子像素R、G、B、Y的开口面积SR、SG、SB、SY以及红色、绿色、蓝色和黄色滤光片CR、CG、CB、CY的透过率TR、TG、TB、TY满足上述不等式(A),能够将液晶显示装置100中的彩色滤光片层280的平均透过率Tα设定为高于液晶显示装置500中的彩色滤光片层680的平均透过率Tβ。以下,对其详细情况进行具体说明。
如上所述,平均透过率T α被表示为(SR×TR+SG×TG+SB×TB+SY×TY)]/Sα,另外,平均透过率Tβ被表示为(Sr×Tr+Sg×Tg+Sb×Tb)]/Sβ,因此,在平均透过率Tα高于平均透过率Tβ的情况下,上述的关系被表示为(SR×TR+SG×TG+SB×TB+SY×TY)/Sα>(Sr×Tr+Sg×Tg+Sb×Tb)]/Sβ。
另外,如上所述,TR=Tr、TG=Tg、TB=Tb,Sr=Sg=Sb=(SR+SG+SB+SY)/3,Sα=Sβ,因此,上述不等式能够变化为(SR×TR+SG×TG+SB×TB+SY×TY)]>(SR+SG+SB+SY)×(TR+TG+TB)/3,这被表示为TY>[(SR+SG+SB+SY)(TR+TG+TB)-3(SR×TR+SG×TG+SB×TB)]/3SY。根据如上说明,通过使黄色滤光片CY的透过率TY满足上述关系,彩色滤光片层280的透过率变得高于由同样的材料形成的彩色滤光片层680的透过率,能够简单地实现高亮度的显示。
另外,如上所述,在本实施方式的液晶显示装置100中,红色、绿色、蓝色和黄色子像素的开口面积SR、SG、SB、SY相互大致相等。在此情况下,上述不等式(A)被表示为TY>(TR+TG+TB)/3……(B)。因此,在本实施方式的液晶显示装置100中,由于黄色子像素CY的透过率TY高于红色、绿色和蓝色滤光片CR、CG、CB的透过率TR、TG、TB的算术平均(即,(TR+TG+TB)/3),因此彩色滤光片层280的透过率变得高于由同样的材料形成的彩色滤光片层680的透过率,能够简单地实现高亮度的显示。另外,在液晶显示装置100中,4个子像素(即,红色子像素R、绿色子像素G、蓝色子像素B和黄色子像素的Y)的开口面积SR、SG、SB、SY相互大致相等的情况下,液晶显示装置500中的各个子像素r、g、b的开口面积Sr、Sg、Sb大于液晶显示装置100中的各个子像素R、G、B、Y的开口面积SR、SG、SB、SY,子像素的开口面积之比被表示为SR∶SG∶SB∶SY∶Sr∶Sg∶Sb=3∶3∶3∶3∶4∶4∶4。
在图5(b)中表示液晶显示装置100和液晶显示装置500的NTSC比和彩色滤光片层280、680的透过率的关系的图表。如上所述,在3原色显示装置(RGB)中,当使彩色滤光片的颜料浓度增加,使NTSC比增大时,透过率下降。
在本实施方式的液晶显示装置100中,黄色子像素Y的色度位于将红色、绿色和蓝色子像素R、G、B的色度连接而成的三角形的外侧,并且,红色子像素R、绿色子像素G、蓝色子像素B和黄色子像素Y各自的开口面积SR、SG、SB、SY以及红色滤光片CR、绿色滤光片CG、蓝色滤光片CB和黄色滤光片CY各自的透过率TR、TG、TB、TY满足上述不等式(A),因此液晶显示装置100的NTSC比和彩色滤光片层280的透过率均高于液晶显示装置500的NTSC比和彩色滤光片层680的透过率。因此,液晶显示装置100能够以宽广的色再现范围进行高亮度的显示。
此处,参照表1~表4,对本实施方式的液晶显示装置100相对于比较例的液晶显示装置500的优点具体地进行说明。
在表1中表示比较例的液晶显示装置500中的红色、绿色和蓝色子像素r、g、b的色度x、y、u’、v’和对应的彩色滤光片Cr、Cg、Cb的透过率T。
[表1]
子像素 x y u’ v’ T
  红色子像素   0.639   0.333   0.447   0.524   19.0
  绿色子像素   0.269   0.631   0.107   0.565   60.1
  蓝色子像素   0.147   0.065   0.169   0.167   16.7
另外,表2表示在比较例的液晶显示装置500显示出黄色和白色时的色度x、y、u’、v’。
[表2]
显示颜色 x y u’ v’
  黄色   0.408   0.518   0.194   0.555
  白色   0.244   0.234   0.183   0.395
另外,此处,通过使蓝色子像素为最低亮度并且使红色和绿色子像素为最高亮度而显示黄色。另外,通过使所有的子像素为最高亮度而显示白色。液晶显示装置500的色温为32000K。
在这样的比较例的液晶显示装置500中,彩色滤光片层680的透过率为31.9%。另外,在比较例的液晶显示装置500中,CIE 1931的NTSC比为80.0%,CIE 1976的NTSC比为86.7%。
接着,参照表3和表4,对本实施方式的液晶显示装置100进行说明。表3表示本实施方式的液晶显示装置100中的红色、绿色、蓝色和黄色子像素的色度x、y、u’、v’以及对应的彩色滤光片的透过率T。
[表3]
子像素 x y u’ v’ T
  红色子像素   0.639   0.333   0.447   0.524   19.0
  绿色子像素   0.269   0.631   0.107   0.565   60.1
  蓝色子像素   0.147   0.065   0.169   0.167   16.7
  黄色子像素   0.426   0.533   0.199   0.561   83.0
另外,在表4中表示在本实施方式的液晶显示装置100中显示黄色和白色时的色度x、y、u’、v’。
[表4]
显示颜色 x y u’ v’
  黄色   0.416   0.526   0.197   0.372
  白色   0.294   0.316   0.189   0.305
另外,此处,通过使蓝色子像素为最低亮度并且使红色、绿色和黄色子像素为最高亮度而显示黄色。另外,通过使所有的子像素为最高亮度而显示白色。液晶显示装置100的色温为7800K。
在液晶显示装置100中,红色、绿色和蓝色子像素R、G、B的色度与液晶显示装置500同样,液晶显示装置100中的黄色子像素Y的色度位于将红色、绿色和蓝色子像素R、G、B连接而成的三角形的外侧。因此,液晶显示装置100的色再现范围比液晶显示装置500宽广。另外,由表3可理解到,红色、绿色、蓝色和黄色滤光片CR、CG、CB、CY的透过率TR、TG、TB、TY满足上述不等式(B),彩色滤光片层280的透过率高于彩色滤光片层680的透过率。液晶显示装置100中的彩色滤光片层280的透过率是44.7%。
另外,在上述的说明中,红色子像素R、绿色子像素G、蓝色子像素B和黄色子像素Y在行方向上排列,但是本发明并不限定于此。例如,如图6所示,红色子像素R、绿色子像素G、蓝色子像素B和黄色子像素Y也可以排列成2行2列的矩阵形状。
另外,在上述的说明中,红色、绿色、蓝色和黄色子像素R、G、B、Y的开口面积SR、SG、SB、SY均相同,但是本发明并不限定于此。红色、绿色、蓝色和黄色子像素R、G、B、Y的开口面积SR、SG、SB、SY的比率也可以不同。
如上所述,在像素P的面积相等的情况下,液晶显示装置100中的红色子像素R的开口面积SR小于液晶显示装置500中的红色子像素r的开口面积Sr。因此,在液晶显示装置100中,能够充分地表现明度高的红色。
另外,在液晶面板200中,与液晶面板600相比,追加了黄色子像素Y,因此,当将液晶面板200和背光源700组合使用时,液晶显示装置的色温下降。另外,当为了抑制这样的液晶显示装置的色温的下降,而单纯地使来自背光源300的出射光的色温高于来自背光源700的出射光的色温时,背光源300的发光效率下降。
图7(a)表示液晶显示装置100A的示意图。液晶显示装置100A包括液晶面板200A和背光源300A。液晶显示装置100A,除了红色、绿色、蓝色和黄色子像素R、G、B、Y的开口面积SR、SG、SB、SY不同之外,具有与上述液晶显示装置100相同的结构,为了避免冗长的说明,省略重复的说明。另外,液晶面板200A中的彩色滤光片层280A的透过率与液晶面板200中的彩色滤光片层280的透过率不同,背光源300A的出射光谱与背光源300的出射光谱不同。
图7(b)表示液晶面板200A的示意图。在液晶面板200A中,红色和蓝色子像素R、B的开口面积SR、SB大于绿色和黄色子像素G、Y的开口面积SG、SY。这样,红色子像素R的开口面积SR比较大,由此,能够充分地表现明度高的红色。另外,蓝色子像素B的开口面积SB比较大,由此,能够抑制背光源300A的发光效率的下降。
具体而言,红色、绿色、蓝色和黄色子像素R、G、B、Y在列方向上的长度均相等,红色、绿色、蓝色和黄色子像素R、G、B、Y在列方向上的长度之比为1∶1∶1∶1,与此相对,红色和蓝色子像素R、B在行方向上的长度长于绿色和黄色子像素G、Y在行方向上的长度。例如,红色、绿色、蓝色和黄色子像素R、G、B、Y在行方向上的长度之比为1.6∶1.0∶1.6∶1.0。因此,红色、绿色、蓝色和黄色子像素R、G、B、Y的开口面积SR、SG、SB、SY之比为1.6∶1.0∶1.6∶1.0。
图8表示背光源300A的出射光谱。背光源300A包括发出蓝光、发出红色·绿色荧光的类型的LED,在出射光谱中,与蓝色对应的发射强度的峰高于与绿色和红色对应的发射强度,与绿色对应的发射强度的峰高于与红色对应的发射强度。
此处,参照表5和表6,对本实施方式的液晶显示装置100A进行说明。表5表示本实施方式的液晶显示装置100A中的红色、绿色、蓝色和黄色子像素R、G、B、Y的开口比率、色度x、y、u’、v’以及对应的彩色滤光片CR、CG、CB、CY的透过率T。
[表5]
子像素 开口比率 x y u’ v’ T
  红色子像素   1.6   0.639   0.333   0.447   0.524   19.0
  绿色子像素   1.0   0.269   0.631   0.107   0.565   60.1
  蓝色子像素   1.6   0.147   0.065   0.169   0.167   16.7
  黄色子像素   1.0   0.426   0.533   0.196   0.561   83.0
在表6中表示在本实施方式的液晶显示装置100A中显示黄色和白色时的色度x、y、u’、v’。
[表6]
显示颜色 x y u’ v’
  黄色   0.439   0.506   0.214   0.370
  白色   0.280   0.266   0.198   0.425
另外,此处,通过使蓝色子像素为最低亮度并且使红色、绿色和黄色子像素为最高亮度而显示黄色。另外,通过使所有的子像素为最高亮度而显示白色。液晶显示装置100A的色温为11600K。
图9表示对液晶显示装置100A与比较例的液晶显示装置500的色再现范围进行比较的色度图。在图9(a)中,R、G、B和Y分别表示液晶显示装置100A中的红色、绿色、蓝色和黄色子像素R、G、B、Y的色度,r、g和b分别表示液晶显示装置500中的红色、绿色和蓝色子像素r、g、b的色度。由图9(a)可理解到,液晶显示装置100A中的红色、绿色、蓝色子像素R、G、B的色度与液晶显示装置500中的红色、绿色、蓝色子像素r、g、b的色度大致相等。
图9(b)表示将黄色子像素Y的色度的附近放大而得到的一部分放大图。由图9(a)和图9(b)可理解到,黄色子像素Y的色度位于将红色、绿色和蓝色子像素R、G、B的色度连接而成的三角形的外侧,液晶显示装置100A的色再现范围宽于比较例的液晶显示装置500的色再现范围。如上所述,在比较例的液晶显示装置500中,CIE 1931的NTSC比为80.0%,CIE 1976的NTSC比为86.7%,在液晶显示装置100A中,CIE 1931的NTSC比为81.7%,CIE 1976的NTSC比为88.8%,这样,液晶显示装置100A的NTSC比高于液晶显示装置500的NTSC比。
此外,由表5可理解到,红色、绿色、蓝色和黄色子像素R、G、B、Y的开口面积SR、SG、SB、SY以及红色、绿色、蓝色和黄色滤光片CR、CG、CB、CY的透过率TR、TG、TB、TY满足上述不等式(A),由此,彩色滤光片层280A的透过率高于彩色滤光片层680的透过率。如上所述,在比较例的液晶显示装置500中,彩色滤光片层680的透过率为31.9%,但是液晶显示装置100A中的彩色滤光片层280A的透过率为38.3%。
另外,如上所述,红色子像素R、绿色子像素G、蓝色子像素B和黄色子像素Y在行方向上排列,但是本发明并不限定于此。例如,如图10所示,红色子像素R、绿色子像素G、蓝色子像素B和黄色子像素Y也可以排列成2行2列的矩阵形状。在此情况下,可以为:开口面积大的子像素沿着列方向排列,另外,开口面积小的子像素沿着行方向排列。具体而言,也可以为:红色子像素R和蓝色子像素B在列方向上排列,绿色子像素G和黄色子像素Y在列方向上排列。
例如,在液晶面板200A中,红色、绿色、蓝色和黄色子像素R、G、B、Y在列方向上的长度均相等,红色、绿色、蓝色和黄色子像素R、G、B、Y在列方向上的长度之比为1∶1∶1∶1,与此相对,红色和蓝色子像素R、B在行方向上的长度长于绿色和黄色子像素G、Y在行方向上的长度。例如,红色、绿色、蓝色和黄色子像素R、G、B、Y在行方向上的长度之比为1.6∶1.0∶1.6∶1.0,在此情况下,开口面积SR、SG、SB、SY之比为1.6∶1.0∶1.6∶1.0。
另外,在此,虽然红色和蓝色子像素R、B两者的开口面积SR、SB大于绿色和黄色子像素G、Y的开口面积SG、SY,但是本发明并不限定于此。也可以是开口面积SR大于开口面积SG、SB、SY。或者,也可以是开口面积SB大于开口面积SR、SG、SY
另外,液晶显示装置100、100A中的液晶面板200、200A例如是4DRTN模式。图1(a)和图7(a)所示的第一取向膜226和第二取向膜246分别被处理成液晶分子的预倾角与垂直取向膜的表面成不足90°,预倾角是第一取向膜226和第二取向膜246的主面与被限定为预倾方向的液晶分子的长轴所成的角度。通过第一取向膜226和第二取向膜246,分别限定液晶分子的预倾方向。作为形成这样的取向膜的方法,已知有:进行摩擦处理的方法,进行光取向处理的方法,预先在取向膜的基底形成细微的结构来使该细微的结构反映至取向膜的表面的方法,或者通过倾斜蒸镀SiO等无机物质而形成在表面具有细微的结构的取向膜的方法等。其中,从量产性的观点出发,优选摩擦处理或光取向处理。特别是,因为光取向处理以非接触的方式进行取向处理,所以不会如摩擦处理那样因摩擦而产生静电,能够提高成品率。
液晶层260是垂直取向型,具有负的介电各向异性的液晶分子。由于第一取向膜226和第二取向膜246,其附近的液晶分子从第一取向膜、第二取向膜226、246的主面的法线方向稍微倾斜。预倾角例如为85°以上且不足90°。另外,此处,液晶层260不具有手性剂,当向液晶层260施加电压时,液晶层260内的液晶分子根据取向膜226、246的取向限制力而呈现扭转(扭曲)取向。其中,也可以根据需要,在液晶层260添加有手性剂。液晶层260与正交尼科耳配置的偏光板组合而进行常黑模式的显示。
以下,参照附图11,对1个像素中的由第一取向膜226和第二取向膜246规定的液晶分子的预倾方向和各液晶畴的中央的液晶分子的取向方向进行说明。
图11(a)表示由背面基板220的第一取向膜226规定的液晶分子的预倾方向PA1和PA2,在图11(b)中表示由前面基板240的第二取向膜246规定的液晶分子的预倾方向PB1和PB2。在图11(c)表示向液晶层260施加电压时的液晶畴A~D的中央的液晶分子的取向方向和由于取向紊乱而看起来暗的区域(畴线)DL1~DL4。其中,畴线DL1~DL4并不是所谓的向错线(disclination line)。
图11(a)~图11(c)示意地表示从观察者一侧观看时的液晶分子的取向方向。在图11(a)~图11(c)中,表示圆柱形的液晶分子的端部(大致圆形部分)按照朝向观察者的方式倾斜,在图11(a)~图11(c)中,液晶分子相对于第一取向膜、第二取向膜226、246的主面的法线方向的倾斜很少(也就是说,倾斜角比较大)。如上所述,图11(a)和图11(b)中的预倾角例如为85°以上且不足90°。
如图11(a)所示,第一取向膜226具有第一取向区域OR1和第二取向区域OR2。由第一取向区域OR1限定的液晶分子相对于第一取向膜226的主面的法线方向朝-y方向倾斜,由第一取向膜226的第二取向区域OR2限定的液晶分子相对于第一取向膜226的主面的法线方向朝+y方向倾斜。
另外,如图11(b)所示,第二取向膜246具有第三取向区域OR3和第四取向区域OR4。由第三取向区域OR3规定的液晶分子相对于第二取向膜246的主面的法线方向朝+x方向倾斜,该液晶分子的-x方向的端部朝向前面侧。另外,由第二取向膜246的第四取向区域OR4规定的液晶分子相对于第二取向膜246的主面的法线方向朝-x方向倾斜,该液晶分子的+x方向的端部朝向前面侧。
另外,在进行光取向处理的情况下,相对于第一取向膜、第二取向膜226、246倾斜地照射紫外线。虽然就角度这点而言,严密地说,并不相同,但是液晶分子向与紫外线的照射方向相同的方向倾斜。因此,通过从由PD1~PD4所示的箭头的方向倾斜地照射紫外线,液晶分子相对于第一取向膜、第二取向膜226、246的主面的法线方向倾斜地取向。
如图11(c)所示,在液晶层260形成4个液晶畴A、B、C和D。液晶层260之中,由第一取向膜226的第一取向区域OR1和第二取向膜246的第三取向区域OR3夹着的部分成为液晶畴A,由第一取向膜226的第一取向区域OR1和第二取向膜246的第四取向区域OR4夹着的部分成为液晶畴B,由第一取向膜226的第二取向区域OR2和第二取向膜246的第四取向区域OR4夹着的部分成为液晶畴C,由第一取向膜226的第二取向区域OR2和第二取向膜246的第三取向区域OR3夹着的部分成为液晶畴D。
液晶畴A~D的中央的液晶分子的取向方向成为基于第一取向膜226的液晶分子的预倾方向与基于第二取向膜246的液晶分子的预倾方向的中间的方向。在本说明书中,将为液晶畴的中央的液晶分子的取向方向、且沿着液晶分子的长轴从背面朝向前面的方向的方位角成为称为基准取向方向。基准取向方向赋予对应的液晶畴以特征,对各个液晶畴的视野角依存性赋予支配性的影响。此处,令显示画面(纸面)的水平方向(左右方向)为方位角方向的基准,当令左转为正(将显示面比作钟表的文字盘时,设3点方向为方位角0°,逆时针旋转为正)时,4个液晶畴A~D的基准取向方向被设定成任意的2个方向之差与90°的整数倍大致相等的4个方向。具体而言,液晶畴A、B、C、D的方位角分别为225°、315°、45°、135°。这样,因为能够实现对称的基准取向方向,所以能够实现均匀的视野角特性,得到良好的显示。
另外,在以上的说明中,液晶畴A、B、C、D的方位角分别为225°、315°、45°、135°,但是本发明并不限定于此。4个液晶畴A~D的基准取向方向被设定成任意的2个方向之差与90°的整数倍大致相等的4个方向即可,液晶畴A、B、C、D的方位角也可以分别表示其它的方位。
另外,在上述说明中,尤其是将4DRTN模式作为液晶显示装置100、100A的一例进行了说明,但是本发明并不限定于此。液晶显示装置100、100A也可以是其它模式的液晶显示装置。
另外,在上述的说明中,使用LED作为背光源300、300A,但是本发明并不限定于此。作为背光源300、300A,也可以使用冷阴极管(Cold Cathode Fluorescent Lamp:CCFL)。
另外,在上述说明中,彩色滤光片层280设置在了前面基板240,但是本发明并不限定于此。彩色滤光片层280也可以设置在背面基板220。
另外,在上述说明中,液晶面板200、200A是透过型,但是本发明并不限定于此。液晶面板200、200A也可以是反射型。在为反射型的情况下,由于从外部射入的光2次通过彩色滤光片层280,所以红色、绿色、蓝色和黄色滤光片CR、CG、CB、CY的透过率TR、TG、TB、TY能够表示为通过红色、绿色、蓝色和黄色滤光片CR、CG、CB、CY1次的情况下的透过率的平方。例如,在通过彩色滤光片1次的情况下的透过率为40%的情况下,反射型的透过率为16%。
或者,在液晶面板200、200A中,在各个子像素R、G、B、Y,也可以设置透过区域和反射区域两者,液晶面板200、200A也可以是透过反射两用型。在为透过反射两用型的情况下,红色、绿色、蓝色和黄色滤光片CR、CG、CB、CY的透过率TR、TG、TB、TY分别被表示为透过区域的面积与透过区域的透过率之积、和反射区域的面积与反射区域的透过率之积的和。
产业上的可利用性
本发明的液晶显示装置能够扩大色再现范围,并且能够抑制彩色滤光片层的透过率的下降。
附图标记的说明
100液晶显示装置
200液晶面板
220背面基板
222绝缘基板
224像素电极
226第一取向膜
240前面基板
242绝缘基板
244对置电极
246第二取向膜
260液晶层
280彩色滤光片层
300背光源

Claims (5)

1.一种液晶显示装置,其特征在于:
所述液晶显示装置包括具有红色子像素、绿色子像素、蓝色子像素和黄色子像素的像素,
所述液晶显示装置包括:背光源;和液晶面板,
所述液晶面板具有彩色滤光片层,该彩色滤光片层包括:与所述红色子像素对应的红色滤光片;与所述绿色子像素对应的绿色滤光片;与所述蓝色子像素对应的蓝色滤光片;和与所述黄色子像素对应的黄色滤光片,
所述黄色子像素的色度位于将所述红色子像素、所述绿色子像素和所述蓝色子像素的色度连接而成的三角形的外侧,
所述红色子像素、所述绿色子像素、所述蓝色子像素和所述黄色子像素各自的开口面积SR、SG、SB、SY以及所述红色滤光片、所述绿色滤光片、所述蓝色滤光片和所述黄色滤光片各自的透过率TR、TG、TB、TY满足
TY>[(SR+SG+SB+SY)(TR+TG+TB)-3(SR×TR+SG×TG+SB×TB)]/3SY的关系。
2.如权利要求1所述的液晶显示装置,其特征在于:
所述红色子像素、所述绿色子像素、所述蓝色子像素和所述黄色子像素中的至少一个的开口面积,与其它子像素中的任一子像素的开口面积不同。
3.如权利要求1所述的液晶显示装置,其特征在于:
所述红色子像素的开口面积大于所述绿色子像素和所述黄色子像素的开口面积,
所述蓝色子像素的开口面积大于所述绿色子像素和所述黄色子像素的开口面积。
4.如权利要求1所述的液晶显示装置,其特征在于:
所述红色子像素、所述绿色子像素、所述蓝色子像素和所述黄色子像素的开口面积相互大致相等。
5.如权利要求4所述的液晶显示装置,其特征在于:
所述黄色滤光片的透过率高于所述红色滤光片、所述绿色滤光片和所述蓝色滤光片的透过率的算术平均。
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