JP2006071937A - 液晶表示装置および電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】従来の色三角形の外側の領域まで色再現が可能な液晶表示装置及びそれを用いた電子機器を提供する。
【解決手段】 液晶パネルは、通常のＲＧＢのサブ画素に加えて透明の画素を備えることで１つのカラー画素を構成する。照明手段は、第１及び第２の照明手段を備え、ＲＧＢのサブ画素の駆動及び第１の照明手段の点灯を同期して行う第１の表示と、透明のサブ画素の駆動及び第２の照明手段の点灯を同期して行う第２の表示とが時分割で交互に実行される。通常のＲＧＢのサブ画素での表示では第１の照明手段の発光特性及びＲＧＢのサブ画素の透過特性に応じた色再現範囲で画像表示がなされる。一方、透明のサブ画素での表示では、透明のサブ画素は色再現に寄与しないので、第２の照明手段の発光特性に応じた色再現範囲で画像表示がなされる。第２の照明手段の発光特性を、所望の色再現範囲に対応する特性に設定することで、色再現範囲を拡大できる。
【選択図】 図５

Description

本発明は、広い色再現範囲を有する液晶表示装置および電子機器に関する。

従来の液晶表示装置などの表示装置は、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）（以下、まとめて「ＲＧＢ」とも記す。）の３色に対応する発光ピークを有する白色光源と、ＲＧＢ３色のカラーフィルタとによりカラー表示を行っている。この表示装置により表現可能な色再現範囲は、色度図上の３原色の光源により規定される色三角形の範囲内に限定される。一般的に、この色三角形により規定される色再現範囲ではシアン系色の彩度が低く、十分な色再現性が得られないことが問題となっている。

一方、３色のカラーフィルタと、多色のバックライトを組み合わせることにより、色再現範囲を拡大する手法が特許文献１に記載されている。特許文献１の手法では、ＲＧＢ３色のカラーフィルタの透過スペクトルに対して、２種類以上の発光ピークを持つ複数の光源を組み合わせて使用する。光源からの光照射を時分割的に切り換えることにより、カラーフィルタ方式の副画素数を増大させることなく、原色数を増加させることができるので、広い色再現範囲が実現可能となる。

しかし、特許文献１の手法では、発光ピークの異なる複数の光源を実現するために複数色のＬＥＤなどの光源が必要となり、構成部材が増加してしまうという問題がある。

特開２００３−１０７４７２号公報

本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、従来と比較して色再現範囲を拡大し、従来の色三角形の外側の領域まで色再現が可能な液晶表示装置及びそれを用いた電子機器を提供することを課題とする。

本発明の１つの観点では、液晶表示装置は、１画素単位がＲＧＢ及び透明の４色のサブ画素から構成される液晶パネルと、前記液晶パネルを照明する第１の照明手段及び第２の照明手段と、前記ＲＧＢのサブ画素の駆動及び前記第１の照明手段の点灯を同期して行う第１の表示と、前記透明のサブ画素の駆動及び前記第２の照明手段の点灯を同期して行う第２の表示とを時分割で交互に実行する表示制御手段と、を備える。

上記の液晶表示装置は、液晶パネルと、その液晶パネルを照明する照明手段を備える。液晶パネルは、通常のＲＧＢのサブ画素に加えて透明の画素を備え、これら４つのサブ画素により１つのカラー画素を構成する。また、照明手段は、第１及び第２の照明手段を備える。表示の際には、ＲＧＢのサブ画素の駆動及び第１の照明手段の点灯を同期して行う第１の表示と、透明のサブ画素の駆動及び第２の照明手段の点灯を同期して行う第２の表示とが時分割で交互に実行される。よって、通常のＲＧＢのサブ画素を使用した表示と、透明のサブ画素を使用した表示とが交互に行われる。通常のＲＧＢのサブ画素を使用した表示では第１の照明手段の発光特性及びＲＧＢのサブ画素の透過特性に応じた色再現範囲で画像表示がなされる。一方、透明のサブ画素を使用した表示では、透明のサブ画素が色再現に寄与しないので、第２の照明手段の発光特性に応じた色再現範囲で画像表示がなされる。よって、第２の照明手段の発光特性を、所望の色再現範囲に対応する特性に設定することにより、色再現範囲を拡大することができる。

上記の液晶表示装置の一態様では、前記第２の照明手段の発光ピーク波長が、前記第１の照明手段の発光ピーク波長と異なる。第２の照明手段の発光ピーク波長を、第１の照明手段の発光ピーク波長と異ならせることにより、第２の照明手段の分だけ色再現性を拡大することが可能となる。

上記の液晶表示装置の他の一態様では、前記第１の照明手段はＲＧＢ各色に対応する発光ピーク波長を有する白色光源とすることができる。これにより、通常の液晶表示装置の色再現性を拡大することができる。この場合の好適な例では、前記第２の照明手段の発光ピーク波長は、５００±２５ｎｍの範囲内とすることが好ましい。これにより、一般的に液晶表示装置などにおいて色再現性が不十分であると言われるシアン色系の色を補うことができる。

上記の液晶表示装置の他の一態様では、前記表示制御手段は、前記第１の照明手段の点灯中には表示画像の階調に基づいて前記ＲＧＢのサブ画素を駆動し、前記第２の照明手段の点灯中には前記透明のサブ画素を透過状態とする。この態様では、第１の照明手段によりＲＧＢのサブ画素を照明して通常の色再現範囲での表示を行うことに加え、第２の照明手段により透明のサブ画素を照明することにより、所望の色再現範囲を拡大する。

上記の液晶表示装置の他の一態様では、前記表示制御手段は、前記第１の表示中には前記透明のサブ画素を非透過状態にするとともに前記第２の照明手段を消灯し、前記第２の表示中には前記ＲＧＢのサブ画素を非透過状態にするとともに前記第１の照明手段を消灯する。これにより、消灯されている方の照明手段に対応するサブ画素を非透過状態とすることにより、コントラストの低下及び混色を防止することができる。

好適な実施例では、前記表示制御手段は、前記第１の表示の期間と前記第２の表示の期間の合計が表示画像の１フレームとなるように前記第１及び第２の表示を実行する。これにより、通常の画像データなどを拡大された色再現範囲で表示することができる。

上記の液晶表示装置の他の一態様では、前記表示制御手段は、前記第１の表示及び前記第２の表示を交互に実行する第１の表示モードと、前記第１の照明手段を点灯するとともに前記第２の照明手段を消灯し、前記ＲＧＢのサブ画素及び前記透明のサブ画素を同時に駆動する第２の表示モードとを有する。

この態様では、２つの照明手段及び透明のサブ画素を利用することにより、第１及び第２の表示を交互に実行して色再現範囲を拡大する第１の表示モードと、透明のサブ画素を階調表示に使用して多階調表示を行う第２の表示モードとを選択して実行することができる。

上記の液晶表示装置の他の一態様では、前記表示制御手段は、前記第２の照明手段の非点灯時には前記第１の照明手段の点灯のみによりホワイトバランスが維持され、前記第２の照明手段の点灯時には前記第１の照明手段及び前記第２の照明手段の点灯によりホワイトバランスが維持されるように、前記第１の照明手段の点灯又は前記サブ画素の駆動を行う。これにより、第１の照明手段のみを点灯する場合でも、第１及び第２の照明手段を両方点灯する場合でも、ホワイトバランスを維持することができる。よって、特に上記の第１及び第２の表示モードを切り換える場合などに、表示画像に違和感が生じることを防止することができる。

本発明の他の観点では、上記の液晶表示装置を備える表示部と、前記表示部に表示画像データを供給して前記表示部上に画像を表示させる制御部と、を備える電子機器を構成することができる。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について説明する。尚、以下の実施形態は、本発明を液晶表示装置に適用したものである。

[第１実施形態]
通常、液晶表示装置では、１つのカラー画素はＲＧＢ各色のサブ画素から構成される。これに対し、本実施形態では、１つのカラー画素は、ＲＧＢのサブ画素に加えて透明（表示色としては白色。以下、「Ｗ」と記す。）のサブ画素を有する。さらに、光源として白色ＬＥＤに加えてシアン色ＬＥＤを配置する構成とされる。この２種類のＬＥＤをそれぞれ、ＲＧＢのサブ画素および透明のサブ画素の表示に同期して時分割点灯させることにより、色再現範囲を拡大することを可能とするものである。

（液晶表示装置）
まず、本発明の実施形態に係る液晶表示装置の構成について説明する。図１は、本発明の液晶表示装置１００の概略構成を模式的に示す断面図である。図１では、ＴＦＤ素子を用いたアクティブ・マトリクス駆動方式であって、半透過反射型の液晶表示装置を一例として挙げる。

図１において、液晶表示装置１００は大きく分けて、液晶表示パネル２００とバックライトユニット３００からなる。

液晶表示パネル２００は、素子基板９２と、その素子基板９２に対向して配置されるカラーフィルタ基板９１とが枠状のシール部材３を介して貼り合わされ、内部に液晶が封入されて液晶層４が形成されてなる。この枠状のシール部材３には、複数の金粒子などの導通部材７が混入されている。

下側基板２の内面上には、表面上に細かい凹凸が形成された散乱層９が形成されている。散乱層９の内面上は、サブ画素ＳＧ毎に、所定の厚みを有する反射層５が形成されている。各反射層５には、矩形状の開口部２０が複数形成されている。各反射層５は、アルミニウム、アルミニウム合金、銀合金等の薄膜により形成することができる。開口部２０は、カラーフィルタ基板９１の内面上に縦横にマトリクス状に配列されたサブ画素ＳＧ毎に、当該サブ画素ＳＧの全面積を基準として所定割合の面積を有するように形成されている。

反射層５上であって且つ各サブ画素ＳＧの間には、隣接するサブ画素ＳＧ間を隔て、一方のサブ画素から他方のサブ画素への光の混入を防止するため、黒色遮光層ＢＭが形成されている。この黒色遮光層ＢＭは、黒色の樹脂材料、例えば黒色の顔料を樹脂中に分散させたもの等を用いることが可能である。

また、反射層５上及び開口部２０上には、本発明の特徴的な構成である、サブ画素ＳＧ毎にＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）、Ｗ（透明）の４色のいずれかからなる領域６Ｒ、６Ｇ、６Ｂ、６Ｗを有する着色層６が形成されている。着色層６の領域６Ｒ、６Ｇ及び６Ｂは、それぞれの色のカラーフィルタとして構成される。一方、領域６Ｗは、例えば透明樹脂層を設ける、もしくは何らの層を設けないこととし、バックライトユニット３００からの透過光を無着色で透過させる。図中、画素Ｇは、Ｒ、Ｇ、Ｂ、透明のサブ画素ＳＧから構成されるカラー１画素分の領域を示している。なお、図１に示すように、開口部２０上に形成された着色層６の厚さは、反射層５上に形成された着色層６の厚さよりも厚く形成されている。これにより、着色層６は、反射型表示モードと透過型表示モードとにおいて夫々所望の色相及び明るさを呈するように設計されている。

着色層６及び黒色遮光層ＢＭの上には、透明樹脂等からなる保護層１８が形成されている。この保護層１８は、各色間のカラーフィルタの段差を平滑化する機能を有すると共に、本実施形態に係るカラーフィルタ基板９１及び液晶表示装置１００の製造工程中に使用される薬剤等による腐食や汚染から、着色層６を保護する機能を有する。保護層１８の表面上には、ストライプ状のＩＴＯ（Indium-Tin Oxide）などの透明電極（走査電極）８が形成されている。この透明電極８の一端はシール部材３内に延在しており、そのシール部材３内の導通部材７と電気的に接続されている。

一方、上側基板１の内面上には、サブ画素毎に、ＴＦＤ素子２１及び画素電極１０が形成されている。この画素電極１０と透明電極８との間に電圧をかけ、液晶層４の液晶を配向制御することにより光の透過性を変化させて階調表示を行う。

ＴＦＤ素子２１及び画素電極１０の内面上には、透明樹脂等からなる保護層１７が形成されている。上側基板１及び保護層１７の内面上の左右周縁部には、走査線３１が形成されている。走査線３１の一端部はシール部材３内まで延在しており、その走査線３１は、シール部材３内の導通部材７と電気的に接続されている。

下側基板２の透明電極８の内面上、及び上側基板１の保護層１７の内面上には、それぞれ図示しない配向膜が形成されている。それらの配向膜の間には、液晶層４の厚さを均一に保持するために粒子状のスペーサ（図示略）がランダムに配置されている。

下側基板２の外面上には、位相差板１１及び偏光板１２が配置されており、上側基板１の外面上には、位相差板１３及び偏光板１４が配置されている。また、偏光板１２の下側には、バックライトユニット３００が配置されている。

下側基板２の透明電極８、即ち下側基板２の走査線と、上側基板１の走査線３１とは、シール部材３内に混入された導通部材７を介して上下導通している。

反射型表示がなされる場合、液晶表示装置１００に入射した外光は、図１に示す経路Ｒに沿って進行する。つまり、液晶表示装置１００に入射した外光は、反射層５によって反射され観察者に至る。この場合、その外光は、着色層６が形成されている領域を通過して、その着色層６の下側にある反射層５により反射され、再度着色層６を通過することによって所定の色相及び明るさを呈する。こうして、所望のカラー表示画像が観察者により視認される。

次にバックライトユニット３００について説明する。バックライトユニット３００は、導光体１５、光源であるＬＥＤ（Light Emitting Diode）が配列されているＬＥＤアレイ５１、反射板５２を備える。ＬＥＤアレイ５１は、導光体１５の一端面に取り付けられており、さらに導光体１５の面上には、光を均一に出射するための拡散板５３およびプリズムシート５４が配置されている。なお、導光体１５の材料は、例えば、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）樹脂や、ポリカーボネイト（ＰＣ）樹脂などの透明性樹脂から形成されている。また、ＬＥＤアレイ５１には、白色ＬＥＤ６１およびシアン色ＬＥＤ６２が搭載されている。

透過型表示がなされる場合、ＬＥＤアレイ５１中の各ＬＥＤが発光することにより光が導光体１５の一端部より入射する。導光体１５に入射した光は、導光体１５内部を伝播し、反射板５２、拡散板５３およびプリズムシート５４によって外部に均一に液晶表示パネル２００に向かって出射する。こうして液晶表示パネル２００に照射された照射光は、図１に示す経路Ｔに沿って進行し、透過領域、即ち、開口部２０上の着色層６および液晶層４を通過して観察者に至る。この場合、照射光は、着色層６および液晶層４を透過することにより所定の色相及び明るさを呈する。こうして、所望のカラー表示画像が観察者により視認される。

本発明が適用された液晶表示装置１００の特徴は、新たに透明のサブ画素およびシアン色ＬＥＤを加えることにより、色再現範囲を従来の装置と比較して拡大することを可能とする点である。液晶表示装置１００としては、半透過反射型に限られるものではなく、完全透過型のものでもよいのは言うまでもない。また、液晶表示装置の駆動方式、素子基板及びカラーフィルタ基板の具体的な層構造なども、図示のものに限定されず、各種の構成の液晶表示装置に本発明の適用が可能である。

（画素およびＬＥＤの構成）
次に本発明の特徴である、画素の構成およびＬＥＤの構成について詳しく述べる。

まず、画素の構成について図２を用いて説明する。図２は、一つのカラー画素におけるサブ画素の配列を模式的に示した平面図である。本発明では、従来のカラーフィルタとして使用されるＲＧＢ３色に加えて、透明の領域を備える計４色のサブ画素から構成されることに特徴を有する。

着色層６を構成する各領域（以下、それぞれサブ画素６Ｒ、６Ｇ、６Ｂ、６Ｗと称す）を、図２（ａ）は田の字型に、図２（ｂ）はストライプ型に、配列したものを模式的に示している。また、特に図示しないが、デルタ配列にも適用できることは言うまでもない。それぞれのサブ画素は、黒色遮光層ＢＭによって仕切られている。なお、図１に示す液晶表示装置１００は図２（ｂ）に示すストライプ型のサブ画素配置を有する例である。

ここで、サブ画素６Ｒ、６Ｇおよび６Ｂでは、それぞれの色に対応する着色層が形成されている。これに対し、サブ画素６Ｗには着色層は形成されず、何らの層も形成されないか、又は透明な樹脂層などが形成される。なお、図２では、４つのサブ画素は同じ大きさとなるように描いているが、それぞれのサブ画素の大きさは違っていてもよい。さらに、一つの画素内において、サブ画素６Ｗの位置は特に決められるものではなく、任意の位置に配置できる。

次に、ＬＥＤの構成について図３を用いて説明する。図３は、ＬＥＤの配列を模式的に示した平面図である。本発明では、光源として、白色ＬＥＤに加えてシアン色ＬＥＤを備えることに特徴を有する。本実施形態では、エッジライト方式にて、詳細を説明する。

図３（ａ）の例では、一つのＬＥＤアレイ５１が導光体１５の一端面に取り付けられており、当該ＬＥＤアレイ５１には白色ＬＥＤ６１およびシアン色ＬＥＤ６２が交互に配置される形で搭載されている。また、他の例では、図３（ｂ）に示すように、導光体１５の向かい合う端面にＬＥＤアレイ５１がそれぞれ取り付けられ、一方のＬＥＤアレイ５１には白色ＬＥＤ６１が搭載され、他方のＬＥＤアレイ５１にはシアン色ＬＥＤ６２が搭載されるとしてもよい。

白色ＬＥＤ６１およびシアン色ＬＥＤ６２は、それぞれ導光体１５の端面に向かって光を照射するように配置されている。ここで、シアン色ＬＥＤ６２としては、ピーク波長が５００±２５ｎｍになるものが好適である。また、白色ＬＥＤ６２は、青色ＬＥＤからの青色光でＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）系蛍光体を励起することによって白色光を照射するシングルチップ方式のものでも良いし、ＲＧＢすべてのＬＥＤを揃えて同時に発光および混光することによって白色光を照射するマルチチップ方式のものでも良い。

マルチチップ方式の白色ＬＥＤの場合、白色ＬＥＤを構成しているＲＧＢのＬＥＤを、別々に配置することも可能である。図３（ｃ）の例では、導光体１５の四方の端面にＬＥＤアレイ５１が、夫々取り付けられており、赤色ＬＥＤ６１ａ、緑色ＬＥＤ６１ｂ、青色ＬＥＤ６１ｃ、シアン色ＬＥＤ６２が、各ＬＥＤアレイ５１に、夫々搭載されてなる構成とされる。

なお、図３（ａ）〜（ｃ）に示す各色ＬＥＤの数及び配置は単なる例示であり、本発明の適用は図示の態様に限定されるものではない。

以上で述べた白色ＬＥＤ６１及びシアン色ＬＥＤ６２の発光特性を図４に示す。図４は横軸に波長、縦軸に透過率を示す。白色ＬＥＤ６１によるＲＧＢ各色光の発光特性をそれぞれ５０１Ｒ（赤）、５０１Ｇ（緑）、５０１Ｂ（青）として示す。なお、サブ画素６Ｒ、６Ｇ、６Ｂに形成される各色の着色層は、図示のＲＧＢ各色の発光特性に対応する透過波長特性を有する。これに加え、本実施形態では、５００±２５ｎｍにピーク波長を有するシアン色ＬＥＤ（図４では発光特性５０２として示す）を配置する。これにより、後に詳細に説明するが、１つの画素で赤、緑、青、シアンの４色を制御することが可能となり、表示画像の色再現範囲を拡大することができる。

（駆動方法）
次に、液晶表示装置１００の駆動方法について図５を用いて説明する。図５はサブ画素とＬＥＤの駆動シーケンスを示したタイミングチャートである。図５において、サブ画素が「ＯＮ」のときはサブ画素の液晶が表示画像の階調値に応じた透過状態となっており、サブ画素が「ＯＦＦ」になるときには非透過状態となっている。また、ＬＥＤの「ＯＮ」は点灯状態を、「ＯＦＦ」は消灯状態を示す。

図５が示すように、本実施形態では、ＬＥＤとサブ画素とを各々同期させ、時分割的に交互に点灯、即ち同期しているＬＥＤとサブ画素が「ＯＮ」となる構成とされる。具体的には、１フレーム期間を２つのサブフレーム期間Ｆ１およびＦ２に分割し、サブフレーム期間Ｆ１においては、ＲＧＢのサブ画素６Ｒ、６Ｇ、６Ｂを表示画像の階調値に対応した透過状態とすると同時に白色ＬＥＤ６１を点灯させる。この間、着色層を有しない透明のサブ画素６Ｗは非透過状態とし、シアン色ＬＥＤ６２は消灯する。これにより、サブフレーム期間Ｆ１においては、通常の白色ＬＥＤ６１の発光特性と通常のＲＧＢのカラーフィルタの透過波長特性に応じた色再現範囲を示す色三角形が規定される。

一方、サブフレーム期間Ｆ２においては、ＲＧＢのサブ画素６Ｒ、６Ｇ、６Ｂを非透過状態とすると同時に、白色ＬＥＤ６１を消灯させる。この間、着色層を有しない透明のサブ画素６Ｗを表示画像の階調値に対応した透過状態とし、シアン色ＬＥＤ６２を点灯させる。これにより、サブフレーム期間Ｆ２においては、シアン色ＬＥＤ６２から照射されるシアン色光は、透明のサブ画素６Ｗを透過して、シアン色光のまま出射され、表示される。

このように、ＲＧＢのサブ画素と白色ＬＥＤの組み合わせ、及び、透明のサブ画素とシアン色ＬＥＤの組み合わせを交互に時分割駆動することにより、サブフレーム期間Ｆ１及びＦ２から構成される１フレームで見ると、表示画像は通常の色再現範囲に対して、シアン色ＬＥＤによりシアン色を付加しているので色再現範囲が拡大されることとなる。これにより、通常の白色ＬＥＤ及びＲＧＢのカラーフィルタの組み合わせで不足するシアン系の色を補うことができ、色再現範囲を拡張して豊かな色表現が可能となる。

なお、図５に示すように、一方の組み合わせのサブ画素が「ＯＮ」となっているときには、他方の組み合わせのサブ画素は「ＯＦＦ」となるように各サブ画素の制御がなされる。このように、消灯状態にあるＬＥＤに対応するサブ画素を完全な非透過状態（黒状態）とすることで、コントラストの低下及び混色を防止することができる。また、これにより、黒挿入と同様の効果を得ることができるため、動画表示時の残像を軽減する効果も得られる。

この駆動方式を１フレーム期間単位で見てみると、サブフレーム期間Ｆ１でＲＧＢのサブ画素と白色ＬＥＤの組み合わせが点灯し、サブフレーム期間Ｆ２で透明のサブ画素とシアン色ＬＥＤの組み合わせが点灯する。ここで１フレーム期間は、フリッカが目立たないように６０Ｈｚ以上の駆動周波数で表示画像を形成することが好ましい。

また、サブフレーム期間Ｆ１とサブフレーム期間Ｆ２の割合は任意に設定可能であり、例えば表示画像に応じてサブフレーム期間Ｆ１とサブフレーム期間Ｆ２の割合を調整可能な構成とすることができる。例えば、表示画像のシアン系の色を強調したい場合には、サブフレーム期間Ｆ２の割合を１フレームの中で通常よりも大きく設定して、シアン色ＬＥＤからの出射光による表示時間を長くすればよい。

それぞれのサブフレーム期間における駆動シーケンスは、最初に画素への電圧書込み、続いて液晶の光学応答、最後にＬＥＤの点灯の順で構成される。図６は、液晶の光学応答とＬＥＤの点灯についての駆動シーケンスを示したタイミングチャートである。

図６において、波形７０ＲＧＢはサブ画素６Ｒ、６Ｇ、６Ｂの液晶の応答波形を示し、波形７０Ｗはサブ画素６Ｗの液晶の応答波形を示す。サブ画素をＯＦＦとした状態の液晶透過率を０％とし、サブ画素をＯＮとした状態の液晶透過率を１００％とした。また、波形７５ＲＧＢは白色ＬＥＤ６１のＯＮ／ＯＦＦ波形を示し、波形７５Ｗはシアン色ＬＥＤ６２のＯＮ／ＯＦＦ波形を示す。

波形７０ＲＧＢ及び７０Ｗから理解されるように、液晶には応答遅れが存在する。即ち、液晶の駆動電圧をＯＦＦからＯＮへと切り換えてからサブ画素における液晶透過率が０％から１００％に変化するまでには時間的な遅れが存在する。液晶の駆動電圧をＯＮからＯＦＦに切り換える場合も、遅れ時間は異なるものの、同様に応答遅れが存在する。これに対して、波形７５ＲＧＢ及び７５Ｗから理解されるように、ＬＥＤのＯＮ／ＯＦＦの切り換えには応答遅れはほとんど存在しない。よって、液晶のＯＮ／ＯＦＦの切り換えと同時にＬＥＤのＯＮ／ＯＦＦの切り換えを行うこととすると、液晶が完全にＯＦＦになる前に他方のＬＥＤが点灯することとなり、前述のようにコントラストの低下や混色という問題が発生する。具体的には、図６における期間Ｂ１及びＢ２においてコントラストの低下や混色による色ずれが発生しうる。

そこで、本実施形態では、波形７５ＲＧＢ及び７５Ｗに示すように、各ＬＥＤは、同期が取られたサブ画素の液晶の透過率が８０％以上になったときに点灯し、次に他方のサブ画素の液晶を切り換える前に消灯するように制御される。これにより、コントラストの低下及び混色が防止される。なお、このようにサブフレーム期間のうち、液晶の応答遅れに起因する期間Ｂ１、Ｂ２を除いた期間のみＬＥＤを点灯できることとなるので、液晶の応答速度が速いほど、サブフレーム期間内でのＬＥＤの点灯時間を長く設定でき、明るい表示が可能となる。

（色度図上の色再現範囲）
次にこの実施形態による効果として、図７に本発明を適用した液晶表示装置による色再現範囲を国際照明委員会（ＣＩＥ）の色度図で示す。図７において、色再現範囲４０１は、人間の目の波長感度特性による色再現範囲であり、人間が見分けることのできる色再現範囲を示している。三角形の破線で示した色再現範囲４０２は、従来のＲＧＢの３原色の光源を有する液晶表示装置により達成される色再現範囲である。一方、四角形の実線で示した色再現範囲５５１は、本実施形態の液晶表示装置を用いてＲＧＢのサブ画素６Ｒ、６Ｇ、６Ｂと白色ＬＥＤ６１、透明のサブ画素６Ｗとシアン色ＬＥＤ６２を上述の駆動方法により夫々同期させ、交互に時分割的に表示したときに達成される色再現範囲である。

図７において、シアン系色の色再現範囲が色再現範囲４１１となることから分かるように、色再現範囲４０２を有する従来の液晶表示装置では、シアン系色を十分に表示するのが困難であった。一方、本実施形態の液晶表示装置による色再現範囲５５１は、色再現範囲４０２と較べて、色再現範囲は拡大しており、特にシアン系色の再現範囲４１１の方向に張り出すような形状をしている。即ち、本発明を適用した表示装置によって、色再現範囲を拡大すること、特にシアン系色の色再現範囲を拡大することが可能となる。

以上で述べたように、本実施形態によれば、従来の液晶表示装置の画素に着色層を有しない透明のサブ画素を、光源にシアン色ＬＥＤを夫々加え、ＲＧＢのサブ画素と白色ＬＥＤ、透明のサブ画素とシアン色ＬＥＤを夫々同期させ、交互に時分割的に表示させる。これにより、色再現範囲を拡大し、特に従来表示が困難であったシアン系色の色再現範囲を拡大することができる。

[第２実施形態]
第１実施形態では、ＲＧＢのサブ画素と白色ＬＥＤ、透明のサブ画素とシアン色ＬＥＤを夫々同期させ、交互に時分割的に表示し、シアン系色の色再現範囲を拡大していた。しかし、表示画像が例えばシアン系色を多く含まない場合には、白色ＬＥＤとＲＧＢのサブ画素でフルカラー表示すれば足りる。そこで第２実施形態では、シアン系色を含まないか、もしくは少ないような表示画像の場合に、サブ画素及びＬＥＤの駆動方法の切り替えを行い、シアン色ＬＥＤを「ＯＦＦ」とし、ＲＧＢのサブ画素と白色ＬＥＤのみでフルカラー表示する。この際、透明のサブ画素をＯＦＦ（黒表示）にしてしまうのではなく、透明のサブ画素を階調表示に使用することとすれば、幾分コントラストが低下するものの、明るい表示が可能となると同時に、多階調の表示が可能となる。

図８は第２実施形態における各サブ画素及びＬＥＤの駆動シーケンスを示すタイミングチャートである。図８に示すように第２実施形態では、シアン色ＬＥＤは消灯状態を保ち、白色ＬＥＤは点灯状態を保つ。一方、ＲＧＢのサブ画素と透明のサブ画素は同期され、ＲＧＢのサブ画素が「ＯＮ」とされるときには、透明のサブ画素も「ＯＮ」とされる。ここで透明のサブ画素には、階調が設定されており、白色ＬＥＤを透過することによって、黒〜グレー〜白と階調を変えていくことが可能である。よって、一つのサブ画素の階調が２５６階調であるとすると、従来のＲＧＢのサブ画素のみでフルカラー表示するよりも、さらに２５６倍の階調表現をすることが可能となる。なお、本実施例においては、フレームとフレームの間に残像対策のため、黒挿入を行い、ＲＧＢのサブ画素と透明のサブ画素どちらも同時に「ＯＦＦ」となる期間Ｂｋが存在するようにしたが、期間Ｂｋを設けずに表示させる構成としても良い。

このように、第２実施形態では、ＲＧＢのサブ画素と白色ＬＥＤでフルカラー表示するとともに、白色ＬＥＤの白色光が透明のサブ画素からも出射する構成となっている。このとき、透明のサブ画素にも階調を設定することで白色光の明暗を調節することができるので、従来のＲＧＢのサブ画素のみでフルカラー表示するよりも、画素全体の階調を増やすことが可能となる。また、シアン色ＬＥＤは消灯状態を保持するので、その分消費電力の増大を最小限に抑えることができる。

さらに、上記の第１実施形態の駆動方法と第２実施形態の駆動方法を切り換えて実行することもできる。第２実施形態の手法では、表示画像にシアン系色が少ない場合には、上述のようにシアン色ＬＥＤ６２を消灯し、透明のサブ画素を含む４つのサブ画素を使用してより多階調の表示を行うことができる（以下、「多階調表示」という。）。一方、表示画像にシアン系色が多い場合には、第１実施形態と同様に、ＲＧＢのサブ画素と白色ＬＥＤ、及び、透明のサブ画素とシアン系ＬＥＤの組み合わせを時分割で切り換えてシアン系色の色再現性を高めることとすればよい（以下、「色再現範囲拡大表示」と呼ぶ。）。

なお、このように透明のサブ画素を多階調表示に使用するか、シアン系色の色再現範囲拡大表示に使用するかの選択は、例えば液晶表示装置を搭載した電子機器に対する利用者の設定に基づいて行うことができる。例えば、本発明の液晶表示装置を搭載した携帯電話などにおいて、ユーザが通常画質モードと多色表示モードを選択可能である場合、通常画質モードが選択されているときには透明のサブ画素を多階調表示に使用し、多色表示モードが選択されているときには透明のサブ画素をシアン系色の色再現範囲拡大表示に使用すればよい。

また、別の方法として、本発明の液晶表示装置を備える電子機器が表示画像の分析機能を備える場合には、当該分析機能により表示画像にシアン系色が所定量以上含まれるか否かを判定し、含まれるときには透明のサブ画素を色再現範囲拡大表示に使用し、含まれないときには透明のサブ画素を多階調表示に使用することとしてもよい。

なお、上記のように多階調表示と色再現範囲拡大表示とを切り換える場合にはシアン色ＬＥＤの点灯時と非点灯時でホワイトバランスの崩れが発生しないように、白色ＬＥＤのピーク強度を調整するか、もしくは、液晶パネルの色調を補正することが好ましい。具体的には、シアン色ＬＥＤの非点灯時に白色ＬＥＤ単体でホワイトバランスが確保できているとすると、シアン色ＬＥＤの点灯時にはその分だけホワイトバランスが崩れることとなる。よって、白色ＬＥＤがＲＧＢ各色の発光のピーク強度を個別に調整できるタイプである場合には、シアン色ＬＥＤの点灯時には青（Ｂ）及び緑（Ｇ）の発光のピーク強度を低下させ、赤（Ｒ）の発光のピーク強度を増加させる調整を行うことにより、シアン色ＬＥＤ点灯時にもホワイトバランスを保つことが可能となる。また、上記のようにＲＧＢ各色の発光のピーク強度を個別に調整できないタイプの白色ＬＥＤを使用している場合は、青（Ｂ）及び緑（Ｇ）のサブ画素の透過率を低下させ、赤（Ｒ）のサブ画素の透過率を増加させるように液晶表示装置側で色調の調整を行うことにより、同様にホワイトバランスを維持することが可能である。

［変形例］
上記２つの実施形態では、光源としてＬＥＤを用いたが、本発明の適用はこれに限られるものではなく、光源として冷陰極管を用いることも可能である。

また、上記の実施形態では、シアン系色の色再現範囲を拡大させるために、波長５００±２５ｎｍのピーク波長を有するシアン色ＬＥＤを用いたが、シアン色ＬＥＤの代わりに他のピーク波長を有するＬＥＤを用いて、他系色の色再現範囲を拡大させることも可能である。即ち、シアン色光源以外でも、白色光源の発光ピークと異なる波長にピークを有する光源を付加することにより、その波長に対応する色再現範囲を拡大することができる。例えば、図４において、Ｒ及びＧの発光特性５０１Ｒ及び５０１Ｇの間の波長（例えば５８０〜６００ｎｍ付近）にピークを有する光源を付加して、その付近の色再現範囲を拡大することとしてもよい。

[電子機器]
次に、本発明による液晶表示装置１００を電子機器の表示装置として用いる場合の実施形態について説明する。

図９は、本実施形態の全体構成を示す概略構成図である。ここに示す電子機器は、上記の液晶表示装置１００と、これを制御する制御手段６１０を有する。ここでは、液晶表示パネル２００を、パネル構造体６０３と、半導体ＩＣなどで構成される駆動回路６０２とに概念的に分けて描いてある。また、制御手段６１０は、表示情報出力源６１１と、表示情報処理回路６１２と、電源回路６１３と、タイミングジェネレータ６１４とを有する。

表示情報出力源６１１は、ＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）などからなるメモリと、磁気記録ディスクや光記録ディスクなどからなるストレージユニットと、デジタル画像信号を同調出力する同調回路とを備え、タイミングジェネレータ６１４によって生成された各種のクロック信号に基づいて、所定フォーマットの画像信号などの形で表示情報を表示情報処理回路６１２に供給するように構成されている。

また、タイミングジェネレータ６１４は、タイミングモードを切り替えるためのハードまたはソフトスイッチを有し、画像情報の輝度情報におけるシアン系色の割合から、第１実施形態に対応するクロック信号、もしくは第２実施形態に対応するクロック信号のどちらかを決定してクロック信号を生成する。さらにバックライトユニット３００では、タイミングジェネレータ６１４により決定された実施形態に対応するクロック信号に適合するように、ＬＥＤのそれぞれの色、または、ある色の組み合わせごとに、点灯シーケンスが制御される。

表示情報処理回路６１２は、シリアル−パラレル変換回路、増幅・反転回路、ローテーション回路、ガンマ補正回路、クランプ回路などの周知の各種回路を備え、入力した表示情報の処理を実行して、その画像情報をクロック信号ＣＬＫとともに駆動回路６０２へ供給する。駆動回路６０２は、走査線駆動回路、データ線駆動回路及び検査回路を含む。また、電源回路６１３は、上述の各構成要素にそれぞれ所定の電圧を供給する。

次に、本発明に係る液晶表示装置１００を適用可能な電子機器の具体例について図１０を参照して説明する。

まず、本発明に係る液晶表示装置１００を、可搬型のパーソナルコンピュータ（いわゆるノート型パソコン）の表示部に適用した例について説明する。図１０（ａ）は、このパーソナルコンピュータの構成を示す斜視図である。同図に示すように、パーソナルコンピュータ７１０は、キーボード７１１を備えた本体部７１２と、本発明に係る液晶表示パネルを適用した表示部７１３とを備えている。

続いて、本発明に係る液晶表示装置１００を、携帯電話機の表示部に適用した例について説明する。図１０（ｂ）は、この携帯電話機の構成を示す斜視図である。同図に示すように、携帯電話機７２０は、複数の操作ボタン７２１のほか、受話口７２２、送話口７２３とともに、本発明に係る液晶表示装置１００を適用した表示部７２４を備える。

なお、本発明に係る液晶表示装置１００を適用可能な電子機器としては、図１０（ａ）に示したパーソナルコンピュータや図１０（ｂ）に示した携帯電話機の他にも、液晶テレビ、ビューファインダ型・モニタ直視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、ＰＯＳ端末、ディジタルスチルカメラなどが挙げられる。

液晶表示装置の構成を示す断面図である。 液晶表示装置の画素の概略構成を示す平面図である。 液晶表示装置のバックライトユニットの構成を示す平面図である。 シアン色ＬＥＤとカラーフィルタの分光波長を示す特性図である。 第１実施形態に係る駆動シーケンスを示す図である 第１実施形態に係る液晶応答とＬＥＤ点灯との関係を示す図である。 第１実施形態に係る色再現範囲を示す色度図である。 第２実施形態に係る駆動シーケンスを示す図である。 本発明の液晶表示装置を適用した電子機器の回路ブロック図。 本発明の液晶表示装置を適用した電子機器の例。

符号の説明

６ 着色層、 １５ 導光体、 ５１ ＬＥＤアレイ、 Ｇ 画素、 ＳＧ サブ画素、 ＢＭ 黒色遮光層、 １００ 液晶表示装置、 ２００ 液晶表示パネル、 ３００ バックライトユニット

Claims (10)

1. １画素単位がＲＧＢ及び透明の４色のサブ画素から構成される液晶パネルと、
   前記液晶パネルを照明する第１の照明手段及び第２の照明手段と、
   前記ＲＧＢのサブ画素の駆動及び前記第１の照明手段の点灯を同期して行う第１の表示と、前記透明のサブ画素の駆動及び前記第２の照明手段の点灯を同期して行う第２の表示とを時分割で交互に実行する表示制御手段と、を備えることを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記第２の照明手段の発光ピーク波長が、前記第１の照明手段の発光ピーク波長と異なることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 前記第１の照明手段はＲＧＢ各色に対応する発光ピーク波長を有する白色光源であることを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置。
4. 前記第２の照明手段の発光ピーク波長は、５００±２５ｎｍの範囲内であることを特徴とする請求項３に記載の液晶表示装置。
5. 前記表示制御手段は、前記第１の照明手段の点灯中には表示画像の階調に基づいて前記ＲＧＢのサブ画素を駆動し、前記第２の照明手段の点灯中には前記透明のサブ画素を透過状態とすることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
6. 前記表示制御手段は、前記第１の表示中には前記透明のサブ画素を非透過状態にするとともに前記第２の照明手段を消灯し、前記第２の表示中には前記ＲＧＢのサブ画素を非透過状態にするとともに前記第１の照明手段を消灯することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
7. 前記表示制御手段は、前記第１の表示の期間と前記第２の表示の期間の合計が表示画像の１フレームとなるように前記第１及び第２の表示を実行することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
8. 前記表示制御手段は、前記第１の表示及び前記第２の表示を交互に実行する第１の表示モードと、前記第１の照明手段を点灯するとともに前記第２の照明手段を消灯し、前記ＲＧＢのサブ画素及び前記透明のサブ画素を同時に駆動する第２の表示モードとを有することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
9. 前記表示制御手段は、前記第２の照明手段の非点灯時には前記第１の照明手段の点灯のみによりホワイトバランスが維持され、前記第２の照明手段の点灯時には前記第１の照明手段及び前記第２の照明手段の点灯によりホワイトバランスが維持されるように、前記第１の照明手段の点灯又は前記サブ画素の駆動を行うことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
10. 請求項１乃至９のいずれか一項に記載の液晶表示装置を備える表示部と、
    前記表示部に表示画像データを供給して前記表示部上に画像を表示させる制御部と、を備えることを特徴とする電子機器。
    

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