JP2005077691A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 各画素における開口率が高く、かつ、バックライト装置の小型化、軽量化、低消費電力化、および画像の高精細化を図ることのできる液晶表示装置を提案すること。
【解決手段】 液晶表示装置１は、バックライト装置２と、マトリクス状に画素３１が配置された透過型の液晶パネル３とを有している。バックライト装置２は、所定のタイミングで順次、駆動される赤色、緑色、青色用のＬＥＤ２１、２２、２３と、導光板２６とを備え、液晶パネル３は、各色のＬＥＤ２１、２２、２３の点灯タイミングに合わせて駆動されるフィールドシーケンシャル方式でカラー画像を表示する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、携帯電話機やパーソナルコンピュータなどの電子機器でカラー画像を表示するための液晶表示装置に関するものである。

液晶表示装置は、ＣＲＴディスプレイ装置に比べて省電力、および省スペースであるとの理由から、パーソナルコンピュータなどの電子機器においてカラー画像を表示するための表示装置として普及している。また、液晶表示装置は、携帯電話機などの携帯用電子機器においても広く採用されている。

このような液晶表示装置のうち、透過型の液晶表示装置は、バックライト装置と、このバックライト装置から出射された光を画素毎に変調する透過型の液晶パネルとを有している。バックライト装置は、冷陰極放電管などの棒状の白色光源と、液晶パネルの背面側に対向配置された導光板とを備えており、白色光源から出射された光は、導光板に入射した後、導光板内を進行しながら液晶パネルと対向する面から液晶パネルに向けて出射される。液晶パネルは、液晶駆動用の透明電極が形成された一対の基板と、一対の基板の間に保持された液晶層とを有しており、一対の基板間において、各画素毎に液晶に電界を印加して、液晶の配向を制御することにより、入射した光を画素毎に変調可能である。

このような構成の液晶表示装置において、カラー画像を表示する場合には、例えば、赤色、緑色、青色のカラーフィルタを各画素に対応するように形成することにより、各画素を赤色のサブ画素、緑色のサブ画素、青色のサブ画素とし、これら３つのサブ画素を独立して並列駆動することによりカラー画像を表示する（例えば、特許文献１、２参照）。

また、カラー画像を表示可能な液晶表示装置としては、白色光源から出射された白色光をカラーフィルタが形成されたカラーホイールを介して各色の光を順次、液晶パネルに入射させる一方、カラーホイールの回転に同期させて液晶パネルを駆動するフィールドシーケンシャル方式の液晶表示装置が提案されている。

また、フィールドシーケンシャル方式の液晶表示装置としては、バックライト装置において、導光板の端部に、赤色用冷陰極放電管と、緑色蛍光体を含む緑色用冷陰極放電管と、青色蛍光体を含む青色用冷陰極放電管とを配置するとともに、これらの放電管を順次、点灯させることにより、導光板から各色の光を順次、液晶パネルに入射させる一方、液晶パネルを放電管の点灯タイミングに合わせて駆動するフィールドシーケンシャル方式の液晶表示装置も提案されている（例えば、特許文献３参照）。
特許第３２４５００８号公報 特許第３２４８９８４号公報 特許第３２４７６４３号公報

しかしながら、従来の液晶表示装置のうち、赤色、緑色、青色のカラーフィルタを各画素に対応するように形成したカラー液晶表示装置は、従来のフィールドシーケンシャル方式の液晶表示装置と比較してバックライト装置の構成を簡素化できるが、１つの画素を３つのサブ画素で構成し、これら３つの画素を独立して並列駆動するため、各々に画素スイッチング用の非線形素子が必要である。このため、各画素において、実際に表示光が出射される領域の面積比率（開口率）が低いという問題点がある。このため、画素を増やせば増やすほど、画像が暗くなるという問題点がある。

これに対して、従来のフィールドシーケンシャル方式の液晶表示装置は、カラーホイールや冷陰極放電管を用いているため、バックライト装置を小型化できないという問題点がある。また、各色の冷陰極放電管を用いてフィールドシーケンシャル方式の液晶表示装置を構成すると、冷陰極放電管が大きいため、冷陰極放電管のレイアウトに大きな制約があるので、導光板に対する色光の入射位置が偏ってしまう。このため、色ムラが発生しやすいという問題点がある。さらに、冷陰極放電管は消費電力が大きいという問題点がある。さらにまた、冷陰極放電管は、いくら性能を向上させても、点灯および消灯の応答が悪いため、画像の高精細化を図ることができないという問題点がある。

以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、各画素における開口率が高く、かつ、バックライト装置の小型化、軽量化、低消費電力化、および画像の高精細化を図ることのできる液晶表示装置を提案することにある。

上記課題を解決するために、本発明では、バックライト装置と、該バックライト装置から出射された光をマトリクス状に配置された多数の画素の各々で変調して出射可能な透過型の液晶パネルとを有する液晶表示装置において、前記バックライト装置は、少なくとも、所定のタイミングで順次、駆動される赤色、緑色、青色用の発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ／以下、ＬＥＤという）を備え、液晶パネルは、前記各色のＬＥＤの点灯タイミングに合わせて駆動されるフィールドシーケンシャル方式の液晶パネルであることを特徴とする。

本発明において、前記バックライト装置は、前記液晶パネルの背面側に重ねて配置された導光板を備えることが好ましく、この場合、前記赤色、緑色、青色のＬＥＤから順次、出射された各色の光は、前記導光板に入射して当該導光板内を進行しながら前記液晶パネルと対向する面から出射される。

本発明において、前記赤色、緑色、青色のＬＥＤは、前記液晶パネルの背面側に、多数、面状に配置されて面光源を構成していることが好ましい。このように構成した場合、前記バックライト装置は、色むらを抑えるために、前記ＬＥＤと前記液晶パネルとの間に、前記ＬＥＤから出射された光を散乱させて前記液晶パネルに入射させる散乱手段を備えていることが好ましい。

本発明の液晶表示装置では、フィールドシーケンシャル方式を採用したため、カラーフィルタ方式と違って、各色に対応する複数のサブ画素で１つの画素を構成する必要がない。従って、高い開口率を確保できるので、画素を増やせば増やすほど、カラーフィルタ方式に比較して明るいカラー画像を表示できる。また、本形態では、バックライト装置の光源としてＬＥＤを用いたため、冷陰極放電管を用いた場合と比較して、バックライト装置を小型化、軽量化できる。また、ＬＥＤであれば、冷陰極放電管よりも小さいため、レイアウトに大きな制約がない。従って、ＬＥＤのレイアウトを最適化することにより、色ムラの発生を防止できる。さらに、発光ダイドードであれば、消費電力を低く抑えることができる。さらにまた、ＬＥＤは、冷陰極放電管と比較して点灯および消灯の応答が良いため、画像の高精細化に対応することができる。

図面を参照して、本発明を適用した液晶表示装置の一例を説明する。

［実施の形態１］
図１（Ａ）、（Ｂ）は、本発明の実施の形態１に係る液晶表示装置の概略断面図、およびこの液晶表示装置に用いたバックライト装置の概略斜視図である。なお、液晶表示装置には、多数の画素がマトリクス状に配置されているが、図１（Ａ）には、画素、３つ分のみを表してある。

図１（Ａ）、（Ｂ）に示す液晶表示装置１は、バックライト装置２と、透過型の液晶パネル３とを有しており、液晶パネル３では、多数の画素３１がマトリクス状に配置されている。また、液晶パネル３において、表示光が出射される表面側、およびバックライト装置２から出射された光が入射する背面側には偏光板６１、６２が配置されている。

液晶パネル３としては、周知の透過型のものを使用できるので、その詳細な説明は省略するが、一対の基板には各々、液晶を駆動するための透明電極が形成され、一対の基板間には液晶が保持されている。ここで、液晶パネル３としては、各画素３１に画素スイッチング用の非線形素子としての薄膜トランジシスタ（ＴＦＴ）あるいは薄膜ダイオード素子（ＴＦＤ）が形成されたアクティブマトリクス型液晶パネルを用いることができる。また、液晶パネル３としては、一対の基板に液晶を駆動するための透明な画素電極が互いに直交する方向に延びたパッシブマトリクス型液晶パネルを用いることができる。これらいずれの液晶パネル３を用いた場合も、本形態の液晶パネル３は、フィールドシーケンシャル方式で駆動されるため、カラーフィルタは形成されていない。

本形態において、バックライト装置２は、赤色、緑色、青色のＬＥＤ２１、２２、２３（発光ダイオード）と、ＬＥＤ２１、２２、２３の背面側を覆うリフレクタ２４と、ＬＥＤ２１、２２、２３から出射された光が側端面から入射する導光板２６とを有している。導光板２６は、液晶パネル３の背面側に偏光板６２を介して対向しており、その反対側の面には、入射した光を反射させながら進行させて液晶パネル３に向けて出射する凹凸２７が形成されているとともに、反射板２５が重ねて配置されている。

このように構成した液晶表示装置１において、バックライト装置２および液晶パネル３はいずれも、制御部（図示せず）により時分割駆動される。すなわち、バックライト装置２においては、赤色のＬＥＤ２１、緑色のＬＥＤ２２、青色のＬＥＤ２３が順次、点灯し、バックライト装置２から液晶パネル３に対して、赤色光、緑色光、青色光が順次、導かれる。このような時分割駆動に同期して、液晶パネル３では、各画素３１での液晶の配向が制御される。従って、液晶表示装置１からは、時分割された赤色、緑色、青色の画像が順次、表示されるので、それを見た者においては、残像現象によって赤色、緑色、青色の画像が合成されてカラー画像として認識される。

以上説明したように、本形態の液晶表示装置１では、フィールドシーケンシャル方式を採用したため、カラーフィルタ方式と違って、各色に対応する複数のサブ画素で１つの画素を構成する必要がない。従って、高い開口率を確保できるので、画素を増やせば増やすほど、カラーフィルタ方式に比較して明るいカラー画像を表示できる。

また、本形態では、バックライト装置２の光源としてＬＥＤ２１、２２、２３を用いたため、冷陰極放電管を用いた場合と比較して、バックライト装置２を小型化、軽量化できる。また、ＬＥＤ２１、２２、２３であれば、冷陰極放電管よりも小さいため、レイアウトに大きな制約がない。従って、ＬＥＤ２１、２２、２３のレイアウトを最適化することにより、色ムラの発生を防止できる。

さらに、ＬＥＤ２１、２２、２３であれば、消費電力を低く抑えることができる。さらにまた、ＬＥＤ２１、２２、２３は、冷陰極放電管と比較して点灯および消灯の応答が良いため、画像の高精細化に対応することができる。

［実施の形態１の改良例］
なお、図１（Ａ）、（Ｂ）に示す液晶表示装置１においては、バックライト装置２の光源として、赤色のＬＥＤ２１、緑色のＬＥＤ２２、青色のＬＥＤ２３を各々、１つずつ用いたが、図２（Ａ）、（Ｂ）に示すように、赤色のＬＥＤ２１、緑色のＬＥＤ２２、青色のＬＥＤ２３を各々、複数個ずつ用いてもよい。このように構成すると、導光板２６への赤色光、緑色光、青色光の入射位置を分散させることができるので、色ムラの発生を防止できる。

［実施の形態２］
図３は、本発明の実施の形態２に係る液晶表示装置の概略断面図である。

図３に示す液晶表示装置１Ａは、バックライト装置２Ａと、透過型の液晶パネル３とを有しており、液晶パネル３では、多数の画素３１がマトリクス状に配置されている。また、液晶パネル３において、表示光が出射される表面側、およびバックライト装置２Ａから出射された光が入射する背面側には偏光板６１、６２が配置されている。液晶パネル３としては、実施の形態１と同様、透過型のアクティブマトリクス型液晶パネル、あるいは透過型のパッシブマトリクス型液晶パネルを用いることができる。これらいずれの液晶パネル３を用いた場合も、本形態の液晶パネル３は、実施の形態１と同様、フィールドシーケンシャル方式で駆動されるため、カラーフィルタは形成されていない。

本形態において、バックライト装置２Ａでは、液晶パネル３の背面側に対向配置された基板２９上に赤色、緑色、青色のＬＥＤ２１、２２、２３が複数、マトリクス状に配置されたＬＥＤアレイからなる面光源が用いられている。また、赤色、緑色、青色のＬＥＤ２１、２２、２３と、液晶パネル３との間には、散乱板２０（散乱手段）が配置されている。

このように構成した液晶表示装置１Ａにおいても、バックライト装置２Ａおよび液晶パネル３はいずれも、制御部（図示せず）により時分割駆動される。すなわち、バックライト装置２Ａにおいては、赤色のＬＥＤ２１、緑色のＬＥＤ２２、青色のＬＥＤ２３が順次、点灯し、バックライト装置２Ａから液晶パネル３に対して、赤色光、緑色光、青色光が順次、入射する。このような時分割駆動に同期して、液晶パネル３では、各画素３１での液晶の配向が制御される。従って、液晶表示装置１からは、時分割された赤色、緑色、青色の画像が順次、表示されるので、それを見た者においては、残像現象によって赤色、緑色、青色の画像が合成されてカラー画像として認識される。

このように本形態の液晶表示装置１Ａでは、フィールドシーケンシャル方式を採用したため、カラーフィルタ方式に比較して明るいカラー画像を表示できる。また、バックライト装置２Ａの光源としてＬＥＤ２１、２２、２３を用いたため、バックライト装置２Ａを小型化、軽量化できる。また、ＬＥＤ２１、２２、２３であれば、冷陰極放電管よりも小さいため、レイアウトに大きな制約がないので、本形態のように、ＬＥＤ２１、２２、２３を分散配置することにより、色ムラの発生を防止できる。しかも、本形態では、ＬＥＤ２１、２２、２３と液晶パネル３との間に散乱板２０を配置したため、色ムラの発生を確実に防止できる。

さらに、ＬＥＤ２１、２２、２３であれば、消費電力を低く抑えることができる。さらにまた、ＬＥＤ２１、２２、２３は、冷陰極放電管と比較して点灯および消灯の応答が良いため、画像の高精細化に対応することができる。

本発明の液晶表示装置では、フィールドシーケンシャル方式を採用したため、カラーフィルタ方式に比較して明るいカラー画像を表示できる。また、本形態では、バックライト装置の光源としてＬＥＤを用いたため、バックライト装置を小型化、軽量化できる。また、ＬＥＤであれば、冷陰極放電管よりも小さいため、レイアウトに大きな制約がない。従って、ＬＥＤのレイアウトを最適化することにより、色ムラの発生を防止できる。さらに、ＬＥＤであれば、消費電力を低く抑えることができる。さらにまた、発光ダイオードは、冷陰極放電管と比較して点灯および消灯の応答が良いため、画像の高精細化に対応することができる。

（Ａ）、（Ｂ）は、本発明の実施の形態１に係る液晶表示装置の概略断面図、およびこの液晶表示装置に用いたバックライト装置の概略斜視図である。 （Ａ）、（Ｂ）は、本発明の実施の形態１の改良例に係る液晶表示装置の概略断面図、およびこの液晶表示装置に用いたバックライト装置の概略斜視図である。 本発明の実施の形態２に係る液晶表示装置の概略断面図である。

符号の説明

１、１Ａ 液晶表示装置
２、２Ａ バックライト装置
３ 液晶パネル
２０ 散乱板（散乱手段）
２１ 赤色ＬＥＤ（発光ダイオード）
２２ 緑色ＬＥＤ（発光ダイオード）
２３ 青色ＬＥＤ（発光ダイオード）
２６ 導光板
３１ 画素

Claims (4)

1. バックライト装置と、該バックライト装置から出射された光をマトリクス状に配置された多数の画素の各々で変調して出射可能な透過型の液晶パネルとを有する液晶表示装置において、
   前記バックライト装置は、少なくとも、所定のタイミングで順次、駆動される赤色、緑色、青色用の発光ダイオードを備え、
   前記液晶パネルは、前記各色の発光ダイオードの点灯タイミングに合わせて駆動されるフィールドシーケンシャル方式の液晶パネルであることを特徴とする液晶表示装置。
2. 請求項１において、前記バックライト装置は、前記液晶パネルの背面側に重ねて配置された導光板を備え、
   前記赤色、緑色、青色の発光ダイオードから順次、出射された各色の光は、前記導光板に入射して当該導光板内を進行しながら前記液晶パネルと対向する面から当該液晶パネルに向けて出射されることを特徴とする液晶表示装置。
3. 請求項１において、前記赤色、緑色、青色の発光ダイオードは、前記液晶パネルの背面側に、多数が面状に配置されて面光源を構成していることを特徴とする液晶表示装置。
4. 請求項３において、前記バックライト装置は、前記発光ダイオードと前記液晶パネルとの間に、前記発光ダイオードから出射された光を散乱させて前記液晶パネルに入射させる散乱手段を備えていることを特徴とする液晶表示装置。

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