JP2008268703A - 液晶表示装置用カラーフィルタ及び液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】独立３色ＬＥＤを用いた液晶表示装置にて、ＪＩＳの安全色を表示するカラーフィルタ、液晶表示装置を提供する。
【解決手段】赤（Ｒ）、黄（Ｙ）の着色画素で構成されるカラーフィルタで、赤色画素の６００ｎｍでの透過率が５５％〜９０％、６５０ｎｍでの透過率が８０％〜９８％で、黄色画素の５００ｎｍでの透過率が２３％以下、６５０ｎｍでの透過率が９０％〜９８％である。独立３色ＬＥＤをバックライトの光源として用い、上記カラーフィルタを色再現フィルタとして用いたこと。
【選択図】図４

Description

本発明は、マトリックス型の液晶表示装置に関するものであり、特に、光源として独立３色ＬＥＤを用いた際にＪＩＳ−Ｚ９１０３−１９９５に規定されている安全色を表示することのできる液晶表示装置用カラーフィルタ及び液晶表示装置に関する。

自動車などの車両用の表示装置の表示画面は、例えば、指針式の計測値表示部と発光式の表示部で構成されている。指針式の計測値表示部には、速度計、エンジン回転計、水温計、燃料計などが設けられている。また、発光式の表示部には、報知灯や警告灯が設けられている。
報知灯は、車両の状態に応じ報知された情報を表示するものであり、例えば、方向指示表示灯、ハイビーム表示灯、フォグランプ表示灯、Ａ／Ｔ表示灯などである。また、警告灯は、車両の状態に応じ警告された情報を表示するものであり、例えば、ブレーキ警告灯、シートベルト警告灯、半ドア警告灯、燃料残量警告灯、エアバッグ警告灯などである。

図５（ａ）は、発光式の表示部の一例を示す平面図である。また、図５（ｂ）は、（ａ）におけるＸ−Ｘ線での断面図である。図５に示す発光式の表示部（１０）は、１２個の表示灯（１１）で構成されている例である。図５（ａ）においては、表示灯（１１）として方向指示表示灯が例示されている。他の表示灯のマーク、文字などは省略してある。図５（ａ）、（ｂ）に示すように、この表示灯（１１）は、ハウジング（１２）、マーク（１３）、発光素子（１４）で構成されている。

ハウジング（１２）は表示灯（１１）の框体であり、また各表示灯間を区切るものである。ハウジング（１２）の上部にはマーク（１３）が設けられている。
マーク（１３）は、車両の状態に応じ報知又は警告された情報を視覚的に表わすマーク、文字、図形などが形成された特定色のカラーフィルタである。発光素子（１４）は、例えば、ＬＥＤであり、ハウジング（１２）内の底部に設けられている。

１個の表示灯は、車両の状態に応じ報知又は警告された１情報を表示するので、図５に示す発光式の表示部（１０）は、１２種の情報を表示することができるものである。表示する特定色は、情報の種類に従い、例えば、報知された情報を表示する報知灯では青緑色系、警告された情報を表示する警告灯では赤色系を用いることが多い。

しかし、上記発光式の表示部（１０）においては、ある１個の表示灯は、ある１種の情報に固定されいるので、情報数の増加に伴い表示灯（１１）数が増加し、発光式の表示部（１０）が占有するスペースが大きくなるといった問題を有している。

図６（ａ）は、発光式の表示部における表示灯の他の例を示す平面図である。
また、図６（ｂ）は、（ａ）におけるＸ−Ｘ線での断面図である。図６（ａ）、（ｂ）に示すように、この表示灯（２１）は、ハウジング（２２）、マーク（２３）、発光素子（２４）で構成されている。
マーク（２３）は、第一マーク（２３Ａ）と第二マーク（２３Ｂ）で構成されている。第一マーク（２３Ａ）として方向指示のマーク（右矢印）が、また第二マーク（２３Ｂ）として文字Ｂ（ＢｒｅａｋのＢ）が用いられた例である。

右矢印と文字Ｂは、共に図中Ｘ方向に等分に分断され、分断片が１片毎に交互に配列された状態になっている。
第一マーク（２３Ａ）と第二マーク（２３Ｂ）の色相は、例えば、第一マーク（２３Ａ）は報知灯の青色、第二マーク（２３Ｂ）は警告灯の赤色といった、相互に異なる色相を有している。
発光素子（２４）は、第一発光素子（２４Ａ）と第二発光素子（２４Ｂ）で構成され、例えば、ＬＥＤである。第一発光素子（２４Ａ）は第一マーク（２３Ａ）の色相に対応した発光スペクトルを有し、第二発光素子（２４Ｂ）は第二マーク（２３Ｂ）の色相に対応した発光スペクトルを有している。

この表示灯（２１）は、１個の表示灯で、車両の状態に応じ報知又は警告された２種の情報を選択的に表示することができる。第一情報により第一発光素子（２４Ａ）が点灯され、第一マーク（２３Ａ）、例えば、方向指示のマーク（右矢印）が表示される。この際、第二マーク（２３Ｂ）の色相は第一発光素子（２４Ａ）の発光スペクトルの色相とは異なるために、第一発光素子（２４Ａ）の光は第二マーク（２３Ｂ）によって遮断され、第一発光素子（２４Ａ）の点灯によって第二マーク（２３Ｂ）、例えば、文字Ｂが表示されることはない。
また、第二情報により第二発光素子（２４Ｂ）が点灯され、第二マーク（２３Ｂ）、例えば、文字Ｂが表示される。この際、第一マーク（２３Ａ）、例えば、右矢印は表示されない。

図６に示す表示灯（２１）においては、１個の表示灯で車両の状態に応じ報知又は警告された２種の情報を選択的に表示するため、発光式の表示部としては、情報数の増加に伴い増加する表示灯（２１）数が半減するので、前記図５に示す発光式の表示部（１０）に比較して占有するスペースが大きくなる度合いは半減する。

しかし、上記図５に示す表示灯（１１）、又は図６に示す表示灯（２１）を用いた発光式の表示部では、ある１個の表示灯は、ある１種又は２種の情報の表示に固定されているために、１）情報数の増加に伴い、発光式の表示部（１０）の占有スペースが大きくなるといった問題、及び２）１個の表示灯で多種の情報を自在に選択的に表示することができないといった問題を有している。

さて、自発光式ではない液晶表示装置におけるマーク、文字などの表示は、１）セグメント型の表示と、２）マトリックス型の表示に区分される。
デジタル表示計器などで用いられているセグメント型の液晶表示装置においては、例えば、液晶表示装置のセグメント電極の形状を、表示するマーク、文字などの形状と同一に形成し、光シャッタとしての液晶表示素子の外側に、このセグメント電極の形状と同一の形状の特定色のカラーフィルタパターンを設けた構造とする。
これにより表示するマーク、文字などの形状を特定色で表示するようにしている。

このセグメント型の液晶表示装置が表示する各特定色の色度、明度などは、バックライトの発光スペクトル、上記特定色のカラーフィルタの分光透過率、及び液晶の電気光学特性によってほぼ定まる。
しかし、この際は、上記発光式の表示部（１０）と同様に、ある１組のセグメントは、ある１種の情報の表示に固定されているために、上記発光式の表示部と同様の問題を有している。

一方、ノートＰＣや、カラーＴＶなどに広く用いられている、２）マトリックス型の液晶表示装置においては、１表示面に任意のマーク、文字が表示できるようになっている。画素電極が水平及び垂直方向に規則的に多数配列されており、この画素電極に対応し、光の三原色である赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のカラーフィルタの画素が規則的に液晶表示素子の内側に設けられている。この画素（画素電極）がマーク、文字を形作り、視覚的
にマーク、文字を表示するように画素を選択し、選択した画素を点灯させてマーク、文字を表示する。この際の色表示はフルカラーのカラー表示を行うことができる。

この画素の細分化が十分になされていれば、ある一定距離以上離れてみると、目の分解能を超えるため赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各々の色として認識されず、混合した色として認識される。
すなわち、マトリックス型の液晶表示装置においては、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の三画素を用いて、それぞれ空間的に混合することによって、任意のマーク、文字の中間色をも表示している。所謂、並置加法混色によってカラー表示を行っている。

このマトリックス型の液晶表示装置では、光源であるバックライトとして、一般に白色光源が用いられている。液晶表示素子を無彩色の白黒シャッターとして機能させ、各画素の白黒シャッターの開閉の度合いを電気的に制御することによって、各画素の透過光量を変化させ中間調をも表現し、フルカラーのカラー表示を行っている。
このマトリックス型の液晶表示装置の色再現域、明度、白表示時の色温度などは、バックライトの発光スペクトル、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のカラーフィルタの分光透過率、及び液晶の電気光学特性によってほぼ定まるものである。

バックライトの光源としては、演色性に優れたＣＣＦＬ（Ｃｏｌｄ Ｃａｔｈｏｄｅ Ｆｌｕｏｒｅｓｃｎｔ Ｌａｍｐ、冷陰極蛍光ランプ）が広く用いられ、またカラーフィルタとしては、耐熱性、耐光性などに優れた顔料分散型カラーフィルタが広く用いられている。
近年、青色発光のＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）の輝度が大幅に改善され、ＣＣＦＬに代わり、演色性に優れ彩度が高いＬＥＤが液晶表示装置のバックライトの光源として使用され始めた。
このＬＥＤは、また、消費電力が少なく、寿命が長いといった長所を有しており、例えば、携帯電話用液晶表示装置のバックライトの光源として、青色発光のＬＥＤと黄色発光の蛍光体とを組み合わせたタイプの疑似白色ＬＥＤが実用されている。

表２は、ＪＩＳ−Ｚ９１０３−１９９５に規定されている安全色の内、透過光に関する基準色の色度座標を表したものであり、また、表３は、その基準色を用いて製品を製造する際の色のばらつきを許容する色度座標の範囲を表したものである。
また、図１は、該当する色の種類の内、赤を事例として赤の基準色の色度座標、及び色度座標の範囲を色度図上に表したものである。

安全色とは、安全標識や安全表示に使用する際に、安全に関する意味が明確に与えられている有彩色のことである。安全標識は、マーク、文字、図形、記号の組み合わせによって安全を表現した平面板であり、この安全色を用いることによって、安全に関する警告、指示、及び情報が一目で分かるようにしたものである。

このような安全色を透過型の液晶表示装置によって表示しようとした際に、前記１）セグメント型の液晶表示装置においては、例えば、ＣＣＦＬ、或いは疑似白色ＬＥＤをバックライトとして用い、また、セグメント電極及びカラーフィルタの形状を上記マーク、文字などにし、カラーフィルタの特定色を安全色に設定することによって、表２に示す安全色を容易に表示することができる。

しかしながら、前記２）マトリックス型の液晶表示装置においては、任意に設定できる
特定色ではなく、規則的に多数配列された赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の三原色の画素を用いて上記マーク、文字などを表示しているため、その色再現域内に安全色を収め表示することは困難なことである。

図２は、液晶表示装置のバックライトの光源として実用されている疑似白色ＬＥＤの一例の発光スペクトルを示したものである。この疑似白色ＬＥＤを構成する青色ＬＥＤの材料としては、主にＩｎＧａＮが用いられ、また黄色蛍光体の材料としては、ＹＡＧ（Ｙｔｔｒｉｕｍ Ａｌｕｍｉｎｕｍ Ｇａｒｎｅｔ）が用いられている。
この疑似白色ＬＥＤは、青色ＬＥＤに蛍光体を塗布し、青色光で蛍光体を励起させて黄色光とし、この黄色光と青色光との混色により白色光になるようにしている。

図２に示すように、この疑似白色ＬＥＤは、波長４７０ｎｍ近辺に青色発光の主波長を有し、波長５７０ｎｍ近辺に黄色発光の主波長を有し、この混色により白色が得られる。この疑似白色ＬＥＤの色度座標はＷｘ＝０．３０５、Ｗｙ＝０．３０８であり、色温度は７２００Ｋ程度である。

また、図３は、液晶表示装置用カラーフィルタとして用いられている顔料分散型カラーフィルタの一例の分光透過率を示したものである。この一例として示す顔料分散型カラーフィルタは、安全色を表示する際に好ましい性能を有するものである。

図３に示すように、この液晶表示装置用カラーフィルタを構成する赤色画素は、波長６００ｎｍにおいて透過率８５％程度、且つ波長６５０ｎｍにおいて透過率８８％程度であり、緑色画素は、波長４５０ｎｍにおいて透過率１％程度、波長５２５ｎｍにおいて透過率８５％程度、且つ波長６５０ｎｍにおいて透過率３％程度、また、青色画素は、波長４５０ｎｍにおいて透過率８５％程度、且つ波長６００ｎｍにおいて透過率０％程度のものである。

図２に示す疑似白色ＬＥＤをバックライトの光源とし、図３に示す液晶表示装置用カラーフィルタを色再現のカラーフィルタとして用いた液晶表示装置の性能は、表４に示すようなものとなる。
すなわち、図１に、表４中の赤の色度座標（ｘ：０．６１４、ｙ：０．３４９）を△印にて例示するように、前記ＪＩＳ−Ｚ９１０３で規定される安全色の色度座標の範囲内にはない。
特開２００５−３３１４９３号公報 特開２００５−２９７６１８号公報 ＪＩＳ−Ｚ９１０３−１９９５

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、バックライトの光源として独立３色ＬＥＤを用いたマトリックス型の液晶表示装置において、ＪＩＳ−Ｚ９１０３−１９９５で規定される安全色を表示することのできる液晶表示装置用カラーフィルタを提供することを課題とするものである。
また、本発明は、上記安全色を表示することのできる液晶表示装置を提供することを課題とする。

これにより、例えば、車両の状態に応じ報知又は警告される情報数が増加しても、表示装置の占有スペースが大きくなることなく、１個の表示装置で多種の情報を自在に表示することができ、また、ＪＩＳ−Ｚ９１０３−１９９５で規定される安全色を表示することができる。

本発明は、少なくとも赤（Ｒ）と、黄（Ｙ）の着色画素で構成される液晶表示装置用カラーフィルタであって、赤色画素の波長６００ｎｍにおける透過率が５５％〜９０％、且つ波長６５０ｎｍにおける透過率が８０％〜９８％であり、黄色画素の波長５００ｎｍにおける透過率が２３％以下、且つ波長６５０ｎｍにおける透過率が９０％〜９８％であることを特徴とする液晶表示装置用カラーフィルタである。

また、本発明は、独立３色ＬＥＤをバックライトの光源として用い、請求項１記載の液晶表示装置用カラーフィルタを色再現のカラーフィルタとして用いたことを特徴とする液晶表示装置である。

また、本発明は、請求項２記載の液晶表示装置において、下記表５に示す色度座標の範囲内の各安全色を表示することを特徴とする液晶表示装置である。

また、本発明は、請求項３記載の液晶表示装置において、車両の状態に応じ報知又は警告された情報を表示することを特徴とする液晶表示装置である。

本発明は、少なくとも赤（Ｒ）と、黄（Ｙ）の着色画素で構成される液晶表示装置用カラーフィルタであって、赤色画素の波長６００ｎｍにおける透過率が５５％〜９０％、且つ波長６５０ｎｍにおける透過率が８０％〜９８％であり、黄色画素の波長５００ｎｍにおける透過率が２３％以下、且つ波長６５０ｎｍにおける透過率が９０％〜９８％である液晶表示装置用カラーフィルタであるので、バックライトの光源として独立３色ＬＥＤを用いたマトリックス型の液晶表示装置において、ＪＩＳ−Ｚ９１０３−１９９５で規定される安全色を表示することのできる液晶表示装置用カラーフィルタとなる。

また、本発明は、独立３色ＬＥＤをバックライトの光源として用い、上記液晶表示装置用カラーフィルタを色再現のカラーフィルタとして用いた液晶表示装置であるので、ＪＩＳ−Ｚ９１０３−１９９５で規定される安全色を表示することのできる液晶表示装置となる。

以下に、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図４は、本発明による液晶表示装置用カラーフィルタの一実施例の分光透過率を示したものである。
図４に示すように、この液晶表示装置用カラーフィルタを構成する赤色画素の波長６００ｎｍにおける透過率は８５％程度、且つ波長６５０ｎｍにおける透過率は９５％程度であり、黄色画素の波長５００ｎｍにおける透過率が３％程度、且つ波長６５０ｎｍにおける透過率が９５％程度である。

図７は、本発明における独立３色ＬＥＤの一例の発光スペクトルを示したものである。図７に示すように、この独立３色ＬＥＤは、波長４４５ｎｍ近辺、波長５４０ｎｍ近辺、波長６４０ｎｍ近辺に各ＬＥＤの主波長を有している。
図７に示す独立３色ＬＥＤをバックライトの光源とし、図４に示す液晶表示装置用カラー
フィルタを色再現のカラーフィルタとして用いた液晶表示装置の性能は、表６に示すようなものとなる。
すなわち、図１に、表６中の赤の色度座標（ｘ：０．６１１、ｙ：０．３２３）を×印にて例示するように、前記ＪＩＳ−Ｚ９１０３で規定される安全色の色度座標の範囲内にあり、安全色の全６色のすべてを表示することのできる液晶表示装置用カラーフィルタとなっている。

本発明に用いられる独立３色ＬＥＤとしては、例えば、図７に示す発光スペクトルを有する独立３色ＬＥＤがあげられる。

ＪＩＳに規定されている安全色の内、赤の基準色の色度座標、及び色度座標の範囲を色度図上に表したものである。 液晶表示装置のバックライトの光源として実用されている疑似白色ＬＥＤの一例の発光スペクトルを示したものである。 顔料分散型カラーフィルタの一例の分光透過率を示したものである。 本発明による液晶表示装置用カラーフィルタの一実施例の分光透過率を示したものである。 （ａ）は、発光式の表示部の一例を示す平面図である。（ｂ）は、（ａ）におけるＸ−Ｘ線での断面図である。 （ａ）は、発光式の表示部における表示灯の他の例を示す平面図である。（ｂ）は、（ａ）におけるＸ−Ｘ線での断面図である。 本発明における独立３色ＬＥＤの一例の発光スペクトルを示したものである。

符号の説明

Ｒ・・・赤色画素の分光透過率
Ｇ・・・緑色画素の分光透過率
Ｂ・・・青色画素の分光透過率
Ｙ・・・黄色画素の分光透過率
１０・・・発光式の表示部
１１、２１・・・表示灯
１２、２２・・・ハウジング
１３、２３・・・マーク
１４、２４・・・発光素子
２３Ａ・・・第一マーク
２３Ｂ・・・第二マーク
２４Ａ・・・第一発光素子
２４Ｂ・・・第二発光素子
+

Claims (4)

1. 少なくとも赤（Ｒ）と、黄（Ｙ）の着色画素で構成される液晶表示装置用カラーフィルタであって、赤色画素の波長６００ｎｍにおける透過率が５５％〜９０％、且つ波長６５０ｎｍにおける透過率が８０％〜９８％であり、黄色画素の波長５００ｎｍにおける透過率が２３％以下、且つ波長６５０ｎｍにおける透過率が９０％〜９８％であることを特徴とする液晶表示装置用カラーフィルタ。
2. 独立３色ＬＥＤをバックライトの光源として用い、請求項１記載の液晶表示装置用カラーフィルタを色再現のカラーフィルタとして用いたことを特徴とする液晶表示装置。
3. 請求項２記載の液晶表示装置において、下記表１に示す色度座標の範囲内の各安全色を表示することを特徴とする液晶表示装置。
   

   
4. 請求項３記載の液晶表示装置において、車両の状態に応じ報知又は警告された情報を表示することを特徴とする液晶表示装置。

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