JP2010134303A - カラー液晶表示装置組立体 - Google Patents
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Abstract
【課題】輝度の向上を図ることができ、色温度、ホワイトバランスの調整の自由度を高めることができるカラー液晶表示装置組立体を提供する。
【解決手段】カラー液晶表示装置並びに面状光源装置60を備えたカラー液晶表示装置組立体において、光源は、第1原色光を射出し、カラー液晶表示装置のフロント・パネルの第1基板10の第1面側には、第2サブピクセル、第3サブピクセルを通過した第1原色光によって励起されて第2原色光、第3原色光を発光する第2原色発光領域52、第3原色発光領域53、及び、第1サブピクセルを通過した第1原色光を拡散させる拡散領域51が備えられており、サブピクセルの間に対応した第1基板10の第1面10A上に設けられた遮光領域59と透明第1電極11によって挟まれた領域には、第2原色発光領域52の延在部52A及び/第3原色発光領域53の延在部が延在53Aし、拡散領域51は延在していない。
【選択図】 図1
【解決手段】カラー液晶表示装置並びに面状光源装置60を備えたカラー液晶表示装置組立体において、光源は、第1原色光を射出し、カラー液晶表示装置のフロント・パネルの第1基板10の第1面側には、第2サブピクセル、第3サブピクセルを通過した第1原色光によって励起されて第2原色光、第3原色光を発光する第2原色発光領域52、第3原色発光領域53、及び、第1サブピクセルを通過した第1原色光を拡散させる拡散領域51が備えられており、サブピクセルの間に対応した第1基板10の第1面10A上に設けられた遮光領域59と透明第1電極11によって挟まれた領域には、第2原色発光領域52の延在部52A及び/第3原色発光領域53の延在部が延在53Aし、拡散領域51は延在していない。
【選択図】 図1
Description
本発明は、カラー液晶表示装置組立体に関する。
カラー液晶表示装置組立体として、透明電極、配向膜等が積層された透明なガラス基板が対向するように重ね合わされた2枚のパネルの間に液晶材料層が挟まれて成る透過型あるいは半透過型のカラー液晶表示装置と、このカラー液晶表示装置の下方に配置され、カラー液晶表示装置を照明する面状光源装置とから構成された透過型あるいは半透過型のカラー液晶表示装置組立体が周知である。
面状光源装置として、2種類の面状光源装置(バックライト)、即ち、例えば実開昭63−187120や特開2002−277870に開示された直下型の面状光源装置、並びに、例えば特開2002−131552に開示されたエッジライト型(サイドライト型とも呼ばれる)の面状光源装置が周知である。直下型の面状光源装置は、図22の(A)に概念図を示すように、筐体602内に配置された光源600と、光源600の下方に位置する筐体の部分に配置され、光源600からの出射光を上方に反射する反射部材603と、光源600の上方に位置する筐体開口部に取り付けられ、光源600からの出射光及び反射部材603からの反射光を拡散させながら通過させる拡散板601とから構成されている。一方、エッジライト型の面状光源装置は、図22の(B)に概念図を示すように、導光板701と、導光板701の側面に配置されたランプから成る光源700から構成されている。尚、導光板の下方には、反射部材702が配置されており、導光板の上方には拡散シート703及びプリズムシート704が配置されている。
光源は、例えば冷陰極線型の蛍光ランプから成り、白色光を出射する。より具体的には、冷陰極線型の蛍光ランプにおいては、内部に、ネオンガスやアルゴン等の混合希ガスが封入され、あるいは又、水銀が拡散封入されている。そして、グロー放電に起因して励起された混合希ガスあるいは水銀原子からの紫外線が、蛍光ランプを構成するガラス管の内面に塗布された赤色発光蛍光体粒子、緑色発光蛍光体粒子及び青色発光蛍光体粒子を励起し、これらの蛍光体粒子からの発光色によって白色を得ている。
ところで、直下型の面状光源装置においては、蛍光ランプから白色光を放射するので、例えば、カラー液晶表示装置にて赤色を表示する場合、白色光をカラーフィルターを通過させて白色光から赤色を取り出すといった処理を行い、蛍光ランプから放射された白色光を構成する緑色及び青色を、一種、廃棄している。従って、蛍光ランプから放射される光束の有効利用効率(蛍光ランプから放射される光束のうち、カラー液晶表示装置に導かれ、カラー液晶表示装置から出射される光の割合)が低く、光束の有効利用効率を一層高くすることが望まれている。
光源から出射された青色光によって蛍光体層を励起することで赤色光、緑色光を発光させて画像を得る形式のカラー液晶表示装置組立体が、例えば、特開2003−043483や特開2007−004099から周知である。これらの特許公開公報に開示されたカラー液晶表示装置組立体は、フロント・パネルとリア・パネルとから構成されたカラー液晶表示装置、及び、リア・パネルに対向して配置され、カラー液晶表示装置をリア・パネル側から照明する光源を有する面状光源装置を備えている。そして、蛍光体層が、例えば、フロント・パネルの外面に設けられ、あるいは又、面状光源装置と対向するリア・パネルの外面に設けられている。
一般に、光源からの白色光は、カラー液晶表示装置における各サブピクセルに設けられた光通過部、液晶材料層、カラーフィルターを通過して、カラー液晶表示装置から出射される。従って、カラー液晶表示装置における光取出し効率は、各サブピクセルに設けられた光通過部の面積に大きく依存する。特に、各サブピクセルに光反射領域が設けられた半透過型のカラー液晶表示装置組立体にあっては、光通過部の面積が大きく縮小されるため、光源からの白色光に関する光取出し効率の低下が顕著であり、カラー液晶表示装置の輝度低下が大きな問題となる。
また、カラー液晶表示装置組立体における色温度、ホワイトバランスの調整のために、赤色発光蛍光体層の面積と緑色発光蛍光体層の面積とを異ならせる技術が、例えば、上記の特開2003−043483から周知である。しかしながら、赤色発光蛍光体層の面積と緑色発光蛍光体層の面積とを大きく異ならせると、画質低下を招く虞がある。
更には、特開2003−043483や特開2007−004099に開示された技術にあっては、蛍光体層がフロント・パネルの外面に設けられているので、2枚のパネルの間に液晶材料が挟まれて構成された液晶セルから蛍光体層までの距離が長く、視差(パララックス)が発生し易いといった問題がある。あるいは又、蛍光体層が面状光源装置と対向するリア・パネルの外面に設けられているので、或る蛍光体層から出射した光が対応する液晶セルに隣接した液晶セルに入射するといった光学的クロストークが発生する虞がある。
従って、本発明の目的は、輝度の向上を図ることができ、色温度、ホワイトバランスの調整の自由度を高めることができ、しかも、光源からの光束の有効利用効率が高く、視差や光学的クロストークが発生し難いカラー液晶表示装置組立体を提供することにある。
上記の目的を達成するための本発明の第1の態様あるいは第2の態様に係るカラー液晶表示装置組立体は、
(a−1)第1面及び第2面を有する第1基板の第1面に形成された透明第1電極を備えたフロント・パネル、
(a−2)第1面及び第2面を有する第2基板の第1面に形成された透明第2電極を備えたリア・パネル、及び、
(a−3)第1基板の第1面と第2基板の第1面との間に配された液晶材料、
を具備し、少なくとも第1サブピクセル、第2サブピクセル及び第3サブピクセルを1組としたピクセルが、複数、2次元マトリクス状に配列されたカラー液晶表示装置、並びに、
(b)リア・パネル側に配置され、カラー液晶表示装置をリア・パネル側から照明する光源を有する面状光源装置、
を備えており、
光源は、第1原色、第2原色及び第3原色から構成された光の三原色の内の第1原色に相当する第1原色光を出射する。
(a−1)第1面及び第2面を有する第1基板の第1面に形成された透明第1電極を備えたフロント・パネル、
(a−2)第1面及び第2面を有する第2基板の第1面に形成された透明第2電極を備えたリア・パネル、及び、
(a−3)第1基板の第1面と第2基板の第1面との間に配された液晶材料、
を具備し、少なくとも第1サブピクセル、第2サブピクセル及び第3サブピクセルを1組としたピクセルが、複数、2次元マトリクス状に配列されたカラー液晶表示装置、並びに、
(b)リア・パネル側に配置され、カラー液晶表示装置をリア・パネル側から照明する光源を有する面状光源装置、
を備えており、
光源は、第1原色、第2原色及び第3原色から構成された光の三原色の内の第1原色に相当する第1原色光を出射する。
そして、本発明の第1の態様に係るカラー液晶表示装置組立体にあっては、
(A)第2サブピクセルに対応した第1基板の第1面の部分と透明第1電極の部分との間に配置され、第2原色に相当する第2原色光を発光する第2原色発光粒子から成り、光源から出射され、第2サブピクセルを通過した第1原色光によって励起されて第2原色光を発光する第2原色発光領域、
(B)第3サブピクセルに対応した第1基板の第1面の部分と透明第1電極の部分との間に配置され、第3原色に相当する第3原色光を発光する第3原色発光粒子から成り、光源から出射され、第3サブピクセルを通過した第1原色光によって励起されて第3原色光を発光する第3原色発光領域、並びに、
(C)第1サブピクセルに対応した第1基板の第1面の部分と透明第1電極の部分との間に配置され、光源から出射され、第1サブピクセルを通過した第1原色光を拡散させる拡散領域、
を備えており、
サブピクセルとサブピクセルの間に対応した第1基板の第1面の部分と透明第1電極との間には遮光領域が設けられており、
遮光領域と透明第1電極によって挟まれた領域には、第2原色発光領域の延在部が延在し、又は、第3原色発光領域の延在部が延在し、又は、第2原色発光領域の延在部及び第3原色発光領域の延在部が延在し、且つ、拡散領域は延在していない。尚、本発明の第1の態様に係るカラー液晶表示装置組立体を構成するカラー液晶表示装置は、透過型のカラー液晶表示装置である。
(A)第2サブピクセルに対応した第1基板の第1面の部分と透明第1電極の部分との間に配置され、第2原色に相当する第2原色光を発光する第2原色発光粒子から成り、光源から出射され、第2サブピクセルを通過した第1原色光によって励起されて第2原色光を発光する第2原色発光領域、
(B)第3サブピクセルに対応した第1基板の第1面の部分と透明第1電極の部分との間に配置され、第3原色に相当する第3原色光を発光する第3原色発光粒子から成り、光源から出射され、第3サブピクセルを通過した第1原色光によって励起されて第3原色光を発光する第3原色発光領域、並びに、
(C)第1サブピクセルに対応した第1基板の第1面の部分と透明第1電極の部分との間に配置され、光源から出射され、第1サブピクセルを通過した第1原色光を拡散させる拡散領域、
を備えており、
サブピクセルとサブピクセルの間に対応した第1基板の第1面の部分と透明第1電極との間には遮光領域が設けられており、
遮光領域と透明第1電極によって挟まれた領域には、第2原色発光領域の延在部が延在し、又は、第3原色発光領域の延在部が延在し、又は、第2原色発光領域の延在部及び第3原色発光領域の延在部が延在し、且つ、拡散領域は延在していない。尚、本発明の第1の態様に係るカラー液晶表示装置組立体を構成するカラー液晶表示装置は、透過型のカラー液晶表示装置である。
また、本発明の第2の態様に係るカラー液晶表示装置組立体にあっては、
(A)第2サブピクセルに対応した第2基板の第1面の部分と透明第2電極の部分との間に配置され、第2原色に相当する第2原色光を発光する第2原色発光粒子から成り、光源から出射された第1原色光によって励起されて第2原色光を発光し、第2サブピクセルを照明する第2原色発光領域、
(B)第3サブピクセルに対応した第2基板の第1面の部分と透明第2電極の部分との間に配置され、第3原色に相当する第3原色光を発光する第3原色発光粒子から成り、光源から出射された第1原色光によって励起されて第3原色光を発光し、第3サブピクセルを照明する第3原色発光領域、並びに、
(C)光源から出射された第1原色光を第1サブピクセルへと通過させる第1原色光通過領域、
を備えており、
サブピクセルとサブピクセルの間に対応した第1基板の第1面の部分と透明第1電極との間には遮光領域が設けられており、
遮光領域を垂直に第2基板に投影したときに得られる遮光領域の射影像が第2基板の第1面を占める領域には、第2原色発光領域の延在部が延在し、又は、第3原色発光領域の延在部が延在し、又は、第2原色発光領域の延在部及び第3原色発光領域の延在部が延在し、且つ、第1原色光通過領域は延在していない。本発明の第2の態様に係るカラー液晶表示装置組立体を構成するカラー液晶表示装置は、透過型のカラー液晶表示装置であるが、半透過型のカラー液晶表示装置の概念を含む。
(A)第2サブピクセルに対応した第2基板の第1面の部分と透明第2電極の部分との間に配置され、第2原色に相当する第2原色光を発光する第2原色発光粒子から成り、光源から出射された第1原色光によって励起されて第2原色光を発光し、第2サブピクセルを照明する第2原色発光領域、
(B)第3サブピクセルに対応した第2基板の第1面の部分と透明第2電極の部分との間に配置され、第3原色に相当する第3原色光を発光する第3原色発光粒子から成り、光源から出射された第1原色光によって励起されて第3原色光を発光し、第3サブピクセルを照明する第3原色発光領域、並びに、
(C)光源から出射された第1原色光を第1サブピクセルへと通過させる第1原色光通過領域、
を備えており、
サブピクセルとサブピクセルの間に対応した第1基板の第1面の部分と透明第1電極との間には遮光領域が設けられており、
遮光領域を垂直に第2基板に投影したときに得られる遮光領域の射影像が第2基板の第1面を占める領域には、第2原色発光領域の延在部が延在し、又は、第3原色発光領域の延在部が延在し、又は、第2原色発光領域の延在部及び第3原色発光領域の延在部が延在し、且つ、第1原色光通過領域は延在していない。本発明の第2の態様に係るカラー液晶表示装置組立体を構成するカラー液晶表示装置は、透過型のカラー液晶表示装置であるが、半透過型のカラー液晶表示装置の概念を含む。
尚、本発明の第2の態様に係るカラー液晶表示装置組立体にあっては、
サブピクセルに対応した第2基板の第1面の部分の一部分と透明第2電極との間には光反射領域が設けられており、
遮光領域及び光反射領域を垂直に第2基板に投影したときに得られる遮光領域及び光反射領域の射影像が第2基板の第1面を占める領域には、第2原色発光領域の延在部が延在し、又は、第3原色発光領域の延在部が延在し、又は、第2原色発光領域の延在部及び第3原色発光領域の延在部が延在し、且つ、第1原色光通過領域は延在しておらず、
第1基板の第1面と透明第1電極との間であって、遮光領域によって囲まれた部分には、カラーフィルターが配置されている態様とすることができる。尚、このような態様のカラー液晶表示装置組立体を、便宜上、本発明の第3の態様に係るカラー液晶表示装置組立体と呼ぶが、本発明の第3の態様に係るカラー液晶表示装置組立体を構成するカラー液晶表示装置は、半透過型のカラー液晶表示装置である。
サブピクセルに対応した第2基板の第1面の部分の一部分と透明第2電極との間には光反射領域が設けられており、
遮光領域及び光反射領域を垂直に第2基板に投影したときに得られる遮光領域及び光反射領域の射影像が第2基板の第1面を占める領域には、第2原色発光領域の延在部が延在し、又は、第3原色発光領域の延在部が延在し、又は、第2原色発光領域の延在部及び第3原色発光領域の延在部が延在し、且つ、第1原色光通過領域は延在しておらず、
第1基板の第1面と透明第1電極との間であって、遮光領域によって囲まれた部分には、カラーフィルターが配置されている態様とすることができる。尚、このような態様のカラー液晶表示装置組立体を、便宜上、本発明の第3の態様に係るカラー液晶表示装置組立体と呼ぶが、本発明の第3の態様に係るカラー液晶表示装置組立体を構成するカラー液晶表示装置は、半透過型のカラー液晶表示装置である。
本発明の第1の態様に係るカラー液晶表示装置組立体にあっては、遮光領域と透明第1電極によって挟まれた領域には、第2原色発光領域の延在部及び/又は第3原色発光領域の延在部が延在し、且つ、拡散領域は延在していない。また、本発明の第2の態様に係るカラー液晶表示装置組立体にあっては、遮光領域を垂直に第2基板に投影したときに得られる遮光領域の射影像が第2基板の第1面を占める領域(以下、『遮光領域射影像・占有領域』と呼ぶ場合がある)には、第2原色発光領域の延在部及び/又は第3原色発光領域の延在部が延在し、且つ、第1原色光通過領域は延在していない。更には、本発明の第3の態様に係るカラー液晶表示装置組立体にあっては、遮光領域及び光反射領域を垂直に第2基板に投影したときに得られる遮光領域及び光反射領域の射影像が第2基板の第1面を占める領域(以下、『遮光領域/光反射領域射影像・占有領域』と呼ぶ場合がある)には、第2原色発光領域の延在部及び/又は第3原色発光領域の延在部が延在し、且つ、第1原色光通過領域は延在していない。
即ち、延在部を含む第2原色発光領域の大きさは、遮光領域によって囲まれた領域の大きさ(この遮光領域によって囲まれた領域の大きさが第2サブピクセルの大きさに相当する。以下の説明においても同様である)よりも大きい。あるいは又、延在部を含む第3原色発光領域の大きさは、遮光領域によって囲まれた領域の大きさ(この遮光領域によって囲まれた領域の大きさが第3サブピクセルの大きさに相当する。以下の説明においても同様である)よりも大きい。ところで、第2原色発光領域に延在部が存在する場合、第2原色発光領域の延在部にあっても第1原色光によって励起されて第2原色光を発光する。そして、係る第2原色光は第2原色発光領域内を伝搬して行き、最終的には、遮光領域によって囲まれた領域から出射される。従って、第2原色光の光量の増加を図ることができる。同様に、第3原色発光領域に延在部が存在する場合、第3原色発光領域の延在部にあっても第1原色光によって励起されて第3原色光を発光する。そして、係る第3原色光は第3原色発光領域内を伝搬して行き、最終的には、遮光領域によって囲まれた領域から出射される。従って、第3原色光の光量の増加を図ることができる。このように、本来、デッドスペースであった領域の有効活用を図ることができる。
そして、以上の結果として、本発明の第1の態様〜第3の態様に係るカラー液晶表示装置組立体にあっては、光源からの第1原色光に関する光取出し効率の向上を図ることができ、カラー液晶表示装置の輝度の向上を達成することができる。また、延在部の面積の最適化を図ることによって、カラー液晶表示装置組立体における色温度、ホワイトバランスの調整の自由度を高めることができる。特に、各サブピクセルに光反射領域が設けられた半透過型のカラー液晶表示装置組立体にあっては、光通過部の面積が大きく縮小されるが、本発明の第3の態様に係るカラー液晶表示装置組立体にあっては、光源からの第1原色光に関する光取出し効率の顕著な向上を図ることができるし、カラー液晶表示装置の輝度の大幅な向上を達成することができる。また、カラー液晶表示装置組立体における色温度、ホワイトバランスの調整の自由度を一層高めることができる。
本発明の第1の態様に係るカラー液晶表示装置組立体において、第2原色発光領域は、第2サブピクセルに対応した第1基板の第1面の部分と透明第1電極の部分との間に配置されており、第3原色発光領域は、第3サブピクセルに対応した第1基板の第1面の部分と透明第1電極の部分との間に配置されている。このように、第2サブピクセルから第2原色発光領域までの距離、第3サブピクセルから第3原色発光領域までの距離を短くすることができるので、視差(パララックス)が発生し難い。しかも、第1サブピクセルを通過した第1原色光を拡散させる拡散領域が、第1サブピクセルに対応した第1基板の第1面の部分と透明第1電極の部分との間に配置されているので、第1サブピクセルに基づく画像を明瞭に表示することができる。
また、本発明の第2の態様に係るカラー液晶表示装置組立体において、第2原色発光領域は、第2サブピクセルに対応した第2基板の第1面の部分と透明第2電極の部分との間に配置されており、第3原色発光領域は、第3サブピクセルに対応した第2基板の第1面の部分と透明第2電極の部分との間に配置されている。それ故、第2原色発光領域や第3原色発光領域から出射した光が対応するサブピクセル(液晶セル)に隣接したサブピクセル(液晶セル)に入射するといった光学的クロストークが発生することを確実に防止することができる。
加えて、本発明の第1の態様あるいは第2の態様に係るカラー液晶表示装置組立体においては、光源からは、白色光が出射されるのではなく、第1原色光が出射される。そして、第2原色光及び第3原色光を発光(出射)する第2原色発光領域及び第3原色発光領域は、光源とは別に設けられている。従って、光源から出射された白色光をカラー液晶表示装置に配置されたカラーフィルターを通過させることで所望の色の光を得るといった処理が基本的には不要であり、光源において生成される第1原色光の有効利用効率の向上を図ることができ、その結果、カラー液晶表示装置組立体の消費電力の低下を達成することが可能となる。また、第2原色発光領域及び第3原色発光領域を構成する発光粒子の選択の自由度、第2原色発光領域及び第3原色発光領域の発光強度の設計自由度を高くすることができる結果、一層発光効率の高いカラー液晶表示装置組立体を得ることが可能となる。
尚、面状光源装置において分割駆動方式(部分駆動方式)を採用し、表示領域ユニット内・駆動信号最大値xU-maxに等しい値を有する駆動信号に相当する制御信号が画素に供給されたと想定したときの画素の輝度(光透過率・第1規定値Lt1における表示輝度・第2規定値y2)が得られるように、表示領域ユニットに対応する面状光源ユニットを構成する光源の輝度を駆動回路によって制御すれば、面状光源装置の消費電力の低減を図ることができるばかりか、白レベルの増加や黒レベルの低下を図り、高いコントラスト比(カラー液晶表示装置の画面表面における、外光反射等を含まない、全黒表示部と全白表示部の輝度比)を得ることができ、所望の表示領域の明るさを強調することが可能となるので、画像表示の品質の向上を図ることができる。
以下、図面を参照して、実施例に基づき本発明を説明するが、本発明は実施例に限定されるものではなく、実施例における種々の数値や材料は例示である。尚、説明は、以下の順序で行う。
1.本発明のカラー液晶表示装置組立体、全般に関する説明
2.実施例1(本発明の第1の態様に係るカラー液晶表示装置組立体の具体的な説明)
3.実施例2(実施例1のカラー液晶表示装置組立体の変形例)
4.実施例3(実施例1のカラー液晶表示装置組立体の別の変形例)
5.実施例4(実施例1のカラー液晶表示装置組立体の別の変形例)
6.実施例5(本発明の第2の態様に係るカラー液晶表示装置組立体の具体的な説明)
7.実施例6(実施例5のカラー液晶表示装置組立体の変形例)
7.実施例7(実施例5のカラー液晶表示装置組立体の別の変形例)
8.実施例8(実施例5のカラー液晶表示装置組立体の更に別の変形例)
9.実施例9(本発明の第3の態様に係るカラー液晶表示装置組立体の具体的な説明)
10.分割駆動方式(部分駆動方式)の面状光源装置の説明、その他
1.本発明のカラー液晶表示装置組立体、全般に関する説明
2.実施例1(本発明の第1の態様に係るカラー液晶表示装置組立体の具体的な説明)
3.実施例2(実施例1のカラー液晶表示装置組立体の変形例)
4.実施例3(実施例1のカラー液晶表示装置組立体の別の変形例)
5.実施例4(実施例1のカラー液晶表示装置組立体の別の変形例)
6.実施例5(本発明の第2の態様に係るカラー液晶表示装置組立体の具体的な説明)
7.実施例6(実施例5のカラー液晶表示装置組立体の変形例)
7.実施例7(実施例5のカラー液晶表示装置組立体の別の変形例)
8.実施例8(実施例5のカラー液晶表示装置組立体の更に別の変形例)
9.実施例9(本発明の第3の態様に係るカラー液晶表示装置組立体の具体的な説明)
10.分割駆動方式(部分駆動方式)の面状光源装置の説明、その他
[本発明のカラー液晶表示装置組立体、全般に関する説明]
本発明の第1の態様に係るカラー液晶表示装置組立体において、遮光領域と透明第1電極によって挟まれた領域には、第2原色発光領域の延在部及び第3原色発光領域の延在部が延在し、且つ、拡散領域は延在しておらず、第3原色発光領域の延在部の面積(S1-3)は、第2原色発光領域の延在部の面積(S1-2)よりも広い形態(即ち、S1-3>S1-2)とすることができる。但し、これに限定するものではなく、S1-3<S1-2,S1-3=S1-2とすることもできる。一般に、第2原色発光領域を構成する第2原色発光粒子の発光効率や第2原色の視感度と、第3原色発光領域を構成する第3原色発光粒子の発光効率や第3原色の視感度とは、異なっている。従って、各発光領域を構成する発光粒子の発光効率や各原色の視感度の差異に基づき、また、所望の色温度、ホワイトバランス、輝度が得られるように、また、より広いRGB色再現領域が得られるように、S1-3とS1-2の大小関係を決定すればよい。
本発明の第1の態様に係るカラー液晶表示装置組立体において、遮光領域と透明第1電極によって挟まれた領域には、第2原色発光領域の延在部及び第3原色発光領域の延在部が延在し、且つ、拡散領域は延在しておらず、第3原色発光領域の延在部の面積(S1-3)は、第2原色発光領域の延在部の面積(S1-2)よりも広い形態(即ち、S1-3>S1-2)とすることができる。但し、これに限定するものではなく、S1-3<S1-2,S1-3=S1-2とすることもできる。一般に、第2原色発光領域を構成する第2原色発光粒子の発光効率や第2原色の視感度と、第3原色発光領域を構成する第3原色発光粒子の発光効率や第3原色の視感度とは、異なっている。従って、各発光領域を構成する発光粒子の発光効率や各原色の視感度の差異に基づき、また、所望の色温度、ホワイトバランス、輝度が得られるように、また、より広いRGB色再現領域が得られるように、S1-3とS1-2の大小関係を決定すればよい。
上記の好ましい形態を含む本発明の第1の態様に係るカラー液晶表示装置組立体にあっては、第2原色発光領域(第2原色発光領域の延在部が存在する場合には、係る延在部を含む場合がある)、第3原色発光領域(第3原色発光領域の延在部が存在する場合には、係る延在部を含む場合がある)及び拡散領域と透明第1電極との間に、第2原色光及び第3原色光を反射する光反射膜が配置されている構成とすることができる。そして、この場合、光反射膜と透明第1電極との間には、第1偏光フィルム(第1偏光板)が配置されていることが好ましい。光反射膜は、第2原色光及び第3原色光を反射し、第1原色光を透過させる。このように、第2原色光及び第3原色光を反射する光反射膜(選択光反射膜)を配置することによって、第2原色発光領域及び第3原色発光領域にて発光した第2原色光及び第3原色光が、第2サブピクセル及び第3サブピクセルに侵入することが無くなり、効率良く第1基板の第2面から出射され、明るく明瞭な画像を得ることができる。以下においても同様である。また、第2原色発光領域、第3原色発光領域及び拡散領域と光反射膜との間には、平滑化膜が配置されていることが一層好ましい。このように平滑化膜を配置することによって、第2原色発光領域、第3原色発光領域及び拡散領域表面の凹凸や厚さの相違を吸収することができ、一層効果的に第2原色光及び第3原色光を第2原色発光領域及び第3原色発光領域側に戻すことができる。
そして、上記の好ましい形態、構成を含む本発明の第1の態様に係るカラー液晶表示装置組立体にあっては、第2原色発光領域(第2原色発光領域の延在部が存在する場合には、係る延在部を含んでもよい)、第3原色発光領域(第3原色発光領域の延在部が存在する場合には、係る延在部を含んでもよい)及び拡散領域と透明第1電極との間に、第1原色光を拡散領域へと集光する第1集光部材、第2原色光を第2原色発光領域(第2原色発光領域の延在部が存在する場合には、係る延在部を含む)へと集光する第2集光部材、及び、第3原色光を第3原色発光領域(第3原色発光領域の延在部が存在する場合には、係る延在部を含む)へと集光する第3集光部材が更に備えられている構成とすることが望ましく、これによって、視差の発生や光学的クロストークの発生を確実に防止することができる。ここで、第1集光部材、第2集光部材及び第3集光部材は、屈折率分布型レンズが多数配列されて成るレンズアレイ、レンチキュラーレンズ又はマイクロレンズ・アレイが一体化されて成る構成とすることができる。尚、屈折率分布型レンズが多数配列されて成るレンズアレイとして、セルフォックレンズアレイ(日本板硝子株式会社の登録商標)が知られている。
あるいは又、上記の種々の好ましい形態、構成を含む本発明の第1の態様に係るカラー液晶表示装置組立体にあっては、第2原色発光領域、第3原色発光領域及び拡散領域と第1基板の第1面の間であって、遮光領域によって囲まれた部分には、カラーフィルターが配置されている構成とすることができ、これによって、カラー液晶表示装置組立体にて表示される画像の色純度を一層向上させることができる。そして、この場合、第2原色発光領域、第3原色発光領域及び拡散領域とカラーフィルターとの間に、拡散領域を通過した第1原色光をカラーフィルターへと集光する第1集光部材、第2原色発光領域において発光した第2原色光をカラーフィルターへと集光する第2集光部材、及び、第3原色発光領域において発光した第3原色光をカラーフィルターへと集光する第3集光部材が更に備えられている構成とすることが望ましく、これによって、視差の発生や光学的クロストークの発生を確実に防止することができる。ここで、第1集光部材、第2集光部材及び第3集光部材は、屈折率分布型レンズが多数配列されて成るレンズアレイ、レンチキュラーレンズ又はマイクロレンズ・アレイが一体化されて成る構成とすることができる。第1集光部材、第2集光部材及び第3集光部材とカラーフィルターとの間に、平滑化膜を配置してもよい。
以上に説明した各種の好ましい形態、構成を含む本発明の第1の態様に係るカラー液晶表示装置組立体において、液晶制御モードは、本質的には任意の液晶制御モードとすることができるが、IPSモードやVAモードといった広視野角特性を有する制御モードは、特に必要とはされず、例えばTN(Twisted Nematic)配列やSTN(Super Twisted Nematic)配列といった構造に基づく安価なTN制御モードあるいはSTN制御モードを用いることが可能である。
本発明の第2の態様に係るカラー液晶表示装置組立体において、遮光領域を垂直に第2基板に投影したときに得られる遮光領域の射影像が第2基板の第1面を占める領域には、第2原色発光領域の延在部及び第3原色発光領域の延在部が延在し、且つ、第1原色光通過領域は延在しておらず、第3原色発光領域の延在部の面積(S2-3)は、第2原色発光領域の延在部の面積(S2-2)よりも広い形態(即ち、S2-3>S2-2)とすることができる。但し、これに限定するものではなく、S2-3<S2-2,S2-3=S2-2とすることもできる。また、本発明の第3の態様に係るカラー液晶表示装置組立体において、遮光領域及び光反射領域を垂直に第2基板に投影したときに得られる遮光領域及び光反射領域の射影像が第2基板の第1面を占める領域には、第2原色発光領域の延在部及び第3原色発光領域の延在部が延在し、且つ、第1原色光通過領域は延在しておらず、第3原色発光領域の延在部の面積(S3-3)は、第2原色発光領域の延在部の面積(S3-2)よりも広い形態(即ち、S3-3>S3-2)とすることができる。但し、これに限定するものではなく、S3-3<S3-2,S3-3=S3-2とすることもできる。尚、各発光領域を構成する原色発光粒子の発光効率や各原色の視感度の差異に基づき、また、所望の色温度、ホワイトバランス、輝度が得られるように、また、より広いRGB色再現領域が得られるように、S2-3とS2-2あるいはS3-3とS3-2の大小関係を決定すればよい。
そして、上記の好ましい形態を含む本発明の第2の態様に係るカラー液晶表示装置組立体にあっては、第2基板の第1面と透明第2電極との間に配置され、光源から出射された第1原色光を第1サブピクセルへと集光する第1集光部材、第2原色発光領域と透明第2電極との間に配置され、第2原色発光領域において発光した第2原色光を第2サブピクセルへと集光する第2集光部材、並びに、第3原色発光領域と透明第2電極との間に配置され、第3原色発光領域において発光した第3原色光を第3サブピクセルへと集光する第3集光部材を備えていることが好ましい。尚、この場合、第1集光部材、第2集光部材及び第3集光部材は、屈折率分布型レンズが多数配列されて成るレンズアレイ、レンチキュラーレンズ又はマイクロレンズ・アレイが一体化されて成る構成とすることができる。そして、更には、第1集光部材、第2集光部材及び第3集光部材と透明第2電極との間には、第2偏光フィルム(第2偏光板)が配置されていることが好ましい。第1集光部材、第2集光部材及び第3集光部材と第2偏光フィルムとの間に平滑化膜を配置すれば、第1集光部材、第2集光部材及び第3集光部材表面の凹凸や厚さの相違を吸収することができる。
また、上記の好ましい形態、構成を含む本発明の第2の態様若しくは第3の態様に係るカラー液晶表示装置組立体にあっては、第2原色発光領域(第2原色発光領域の延在部が存在する場合には、係る延在部を含む)及び第3原色発光領域(第3原色発光領域の延在部が存在する場合には、係る延在部を含む)と第2基板の第1面との間には、第2原色光及び第3原色光を反射する光反射膜が配置されていることが望ましい。光反射膜は、第2原色光及び第3原色光を反射し、第1原色光を透過する。光反射膜を配置することによって、効果的に第2原色光及び第3原色光を第2原色発光領域及び第3原色発光領域側に戻すことができる。
また、以上に説明した各種の好ましい形態、構成を含む本発明の第2の態様に係るカラー液晶表示装置組立体において、第1基板の第1面と透明第1電極との間であって、遮光領域によって囲まれた部分には、カラーフィルターが配置されている構成とすることができ、これによって、カラー液晶表示装置組立体にて表示される画像の色純度を一層向上させることができる。
以上に説明した各種の好ましい形態、構成を含む本発明の第2の態様あるいは第3の態様に係るカラー液晶表示装置組立体において、液晶制御モードは、本質的には任意の液晶制御モードとすることができるが、中でも、IPSモードやVAモードといった広視野角特性を有する制御モードを用いることが好ましい。第1原色光通過領域には、例えば、透明樹脂を充填してもよいし、透過率や配光特性を制御できるような部材を充填してもよいし、何もしなくともよい。
以上に説明した各種の好ましい形態、構成を含む本発明の第1の態様、第2の態様、第3の態様に係るカラー液晶表示装置組立体(以下、これらを総称して、単に、『本発明のカラー液晶表示装置組立体』と呼ぶ場合がある)において、光源は、第1原色光としての青色の光(例えば、波長λ1:440nm乃至460nmの範囲内のいずれかの値の波長)を出射する発光ダイオード、蛍光ランプ、エレクトロルミネッセンス発光装置、又は、プラズマ発光装置から成り、第2原色は緑色であり、第3原色は赤色である構成とすることができる。
本発明のカラー液晶表示装置組立体にあっては、遮光領域と透明第1電極によって挟まれた領域には拡散領域は延在しておらず、また、遮光領域射影像・占有領域あるいは遮光領域/光反射領域射影像・占有領域には第1原色光通過領域は延在していない。但し、製造上のバラツキ等に起因して、遮光領域と透明第1電極によって挟まれた領域、遮光領域射影像・占有領域あるいは遮光領域/光反射領域射影像・占有領域に拡散領域や第1原色光通過領域がはみ出す場合があり得る。
本発明の第1の態様に係るカラー液晶表示装置組立体において、遮光領域は、例えば、表面に凹凸が形成されたアルミニウム(Al)層やチタン(Ti)層、表面に光を拡散、反射する微粒子が付着されたアルミニウム層やチタン層、凹凸状のアルミニウム層やチタン層から構成すればよい。また、本発明の第2の態様に係るカラー液晶表示装置組立体において、遮光領域は、同様に、例えば、表面に凹凸が形成されたアルミニウム(Al)層やチタン(Ti)層、表面に光を拡散、反射する微粒子が付着されたアルミニウム層やチタン層、凹凸状のアルミニウム層やチタン層から構成すればよいし、あるいは又、後述するスイッチング素子や係るスイッチング素子に接続された配線から遮光領域が構成される場合もある。更には、本発明の第3の態様に係るカラー液晶表示装置組立体において、光反射領域は、例えば、SiO2とNb2O5等の積層膜による選択反射膜から構成されている。
遮光領域によって囲まれた第1サブピクセルにおける光が通過する領域の大きさをSPX1、遮光領域によって囲まれた第2サブピクセルにおける光が通過する領域の大きさをSPX2、遮光領域によって囲まれた第3サブピクセルにおける光が通過する領域の大きさをSPX3と、延在部を含む第2原色発光領域の大きさをS2、延在部を含む第3原色発光領域の大きさをS3としたとき、
0.8≦S2/SPX2≦1.2
0.8≦S3/SPX3≦1.2
を例示することができる。また、第1サブピクセルにおける光反射領域の大きさをRF1、第2サブピクセルにおける光反射領域の大きさをRF2、第3サブピクセルにおける光反射領域の大きさをRF3としたとき、
0.2≦RF1/SPX1≦0.6
0.3≦RF2/SPX2≦0.5
0.4≦RF3/SPX3≦0.5
を例示することができる。更には、SPX1,SPX2,SPX3の関係として、
0.8≦SPX2/SPX1≦1.2
1.0≦SPX3/SPX1≦1.5
を例示することができるし、
0.9≦(SPX1+S2+S3)/(SPX1+SPX2+SPX3)≦1.2
を例示することができる。
0.8≦S2/SPX2≦1.2
0.8≦S3/SPX3≦1.2
を例示することができる。また、第1サブピクセルにおける光反射領域の大きさをRF1、第2サブピクセルにおける光反射領域の大きさをRF2、第3サブピクセルにおける光反射領域の大きさをRF3としたとき、
0.2≦RF1/SPX1≦0.6
0.3≦RF2/SPX2≦0.5
0.4≦RF3/SPX3≦0.5
を例示することができる。更には、SPX1,SPX2,SPX3の関係として、
0.8≦SPX2/SPX1≦1.2
1.0≦SPX3/SPX1≦1.5
を例示することができるし、
0.9≦(SPX1+S2+S3)/(SPX1+SPX2+SPX3)≦1.2
を例示することができる。
また、本発明の第2の態様あるいは第3の態様に係るカラー液晶表示装置組立体において、カラー液晶表示装置の光を遮蔽するその他の構成要素を垂直に第2基板に投影したときに得られるその他の構成要素の射影像が遮光領域の射影像からはみ出して存在する場合、係るはみ出した領域に、第2原色発光領域の延在部が延在し、又は、第3原色発光領域の延在部が延在し、又は、第2原色発光領域の延在部及び第3原色発光領域の延在部が延在し、且つ、第1原色光通過領域は延在していない場合がある。このような構成も、本発明の第2の態様あるいは第3の態様に係るカラー液晶表示装置組立体に包含される。更には、本発明の第3の態様に係るカラー液晶表示装置組立体において、遮光領域を垂直に第2基板に投影したときに得られる遮光領域の射影像は、光反射領域を垂直に第2基板に投影したときに得られる光反射領域の射影像内に含まれる場合があるが、このような場合も、本発明の第3の態様に係るカラー液晶表示装置組立体に包含される。
本発明のカラー液晶表示装置組立体において、第2原色発光領域の延在部の外形形状と第2サブピクセルが第1原色光を通過させる部分の外形形状(遮光領域によって囲まれた領域の形状)とは、相似形であってもよいし、異なる形状であってもよい。同様に、第3原色発光領域の延在部の外形形状と第3サブピクセルが光を通過させる部分の外形形状(遮光領域によって囲まれた領域の形状)とは、相似形であってもよいし、異なる形状であってもよい。
本発明のカラー液晶表示装置組立体において、第1サブピクセル(第1液晶セルに相当する)、第2サブピクセル(第2液晶セルに相当する)、第3サブピクセル(第3液晶セルに相当する)のそれぞれは、透明第1電極、透明第2電極、及び、透明第1電極と透明第2電極とによって挟まれた液晶材料から構成されている。
第1基板、第2基板として、ガラス基板、表面に絶縁膜が形成されたガラス基板、石英基板、表面に絶縁膜が形成された石英基板、表面に絶縁膜が形成された半導体基板を挙げることができるが、製造コスト低減の観点からは、ガラス基板、あるいは、表面に絶縁膜が形成されたガラス基板を用いることが好ましい。ガラス基板として、高歪点ガラス、ソーダガラス(Na2O・CaO・SiO2)、硼珪酸ガラス(Na2O・B2O3・SiO2)、フォルステライト(2MgO・SiO2)、鉛ガラス(Na2O・PbO・SiO2)、無アルカリガラスを例示することができる。あるいは又、ポリメチルメタクリレート(ポリメタクリル酸メチル,PMMA)やポリビニルアルコール(PVA)、ポリビニルフェノール(PVP)、ポリエーテルスルホン(PES)、ポリイミド、ポリカーボネート(PC)、ポリエチレンテレフタレート(PET)に例示される有機ポリマー(高分子材料から構成された可撓性を有するプラスチック・フィルムやプラスチック・シート、プラスチック基板といった高分子材料の形態を有する)を挙げることができる。
透明第1電極(例えば、共通電極とも呼ばれる)、透明第2電極(例えば、画素電極とも呼ばれる)は、例えばITO等の周知の材料から構成すればよく、透明第1電極、透明第2電極のパターンは、カラー液晶表示装置に要求される仕様に基づき決定すればよい。また、光反射領域の平面形状や第1電極、第2電極に接続された配線の平面形状も、カラー液晶表示装置に要求される仕様に基づき決定すればよい。
本発明のカラー液晶表示装置組立体において、1つのピクセルは、少なくとも第1サブピクセル、第2サブピクセル及び第3サブピクセルを備えていればよく、第4のサブピクセル、第5のサブピクセル・・・を更に備えていてもよい。第4のサブピクセル、第5のサブピクセル・・・が表示すべき色は、カラー液晶表示装置に要求される仕様に基づき決定すればよく、例えば、輝度向上のための白色、色再現範囲を拡大するための補色、色再現範囲を拡大するためにイエロー色やシアン色、マゼンタ色を例示することができる。サブピクセルの配列状態として、デルタ配列、ストライプ配列、ダイアゴナル配列、レクタングル配列を挙げることができる。本発明の第1の態様に係るカラー液晶表示装置組立体にあっては、第i番目の発光領域(i=4,5・・・)は、第i番目のサブピクセルに対応した第1基板の第1面の部分と透明第1電極の部分との間に配置され、第i番目の色に相当する光を発光する発光粒子から成り、光源から出射され、第i番目のサブピクセルを通過した第1原色光によって励起されて第i番目の色に相当する光を発光する。あるいは又、本発明の第2の態様に係るカラー液晶表示装置組立体にあっては、第i番目の発光領域(i=4,5・・・)は、第i番目のサブピクセルに対応した第2基板の第1面の部分と透明第2電極の部分との間に配置され、第i番目の色に相当する光を発光する発光粒子から成り、光源から出射された第1原色光によって励起されて第i番目の色に相当する光を発光し、第i番目のサブピクセルを照明する。
本発明のカラー液晶表示装置組立体において、光源は、上述したとおり、例えば、第1原色光としての青色の光を出射する発光ダイオード(LED)から構成されているが、係る発光ダイオードは周知の発光ダイオードから構成することができる。また、例えば、第1原色光としての青色の光を出射する蛍光ランプとして、冷陰極線型の蛍光ランプ(CCFL)、熱陰極線型の蛍光ランプ(HCFL)あるいは外部電極型の蛍光ランプ(EEFL,External Electrode Fluorescent Lamp)を挙げることができる。更には、例えば、第1原色光としての青色の光を出射するエレクトロルミネッセンス発光装置として、有機エレクトロルミネッセンス発光装置あるいは無機エレクトロルミネッセンス発光装置を挙げることができる。発光ダイオード(LED)、蛍光ランプ、エレクトロルミネッセンス発光装置の数は本質的に任意であり、面状光源装置に要求される仕様に基づき決定すればよい。発光ダイオードの代わりに、半導体レーザを用いてもよい。
発光ダイオードは、所謂フェイスアップ構造を有していてもよいし、フリップチップ構造を有していてもよい。即ち、発光ダイオードは、基板、及び、基板上に形成された発光層から構成されており、発光層から光が外部に出射される構造としてもよいし、発光層からの光が基板を通過して外部に出射される構造としてもよい。より具体的には、発光ダイオードは、例えば、基板上に形成された第1導電型(例えばn型)を有する化合物半導体層から成る第1化合物半導体層、第1化合物半導体層上に形成された活性層、活性層上に形成された第2導電型(例えばp型)を有する化合物半導体層から成る第2化合物半導体層の積層構造を有し、第1化合物半導体層に電気的に接続された第1電極、及び、第2化合物半導体層に電気的に接続された第2電極を備えている。発光ダイオードを構成する層は、発光波長に依存して、周知の化合物半導体材料から構成すればよい。
本発明のカラー液晶表示装置組立体においては、上述したとおり、第1原色、第2原色、第3原色を、それぞれ、青色、緑色、赤色とすることが望ましいが、これに限定するものではなく、場合によっては、第1原色、第2原色、第3原色を、それぞれ、赤色、緑色、青色とすることもできるし、第1原色、第2原色、第3原色を、それぞれ、緑色、赤色、青色とすることもできる。
本発明のカラー液晶表示装置組立体において、第2原色発光粒子を、例えば、緑色を発光する蛍光体粒子とする場合、係る緑色発光蛍光体として、(ME:Eu)Ga2S4、(M:RE)x(Si,Al)12(O,N)16、(M:Tb)x(Si,Al)12(O,N)16、(M:Yb)x(Si,Al)12(O,N)16、LaPO4:Ce,Tb、BaMgAl10O17:Eu,Mn、Zn2SiO4:Mn、MgAl11O19:Ce,Tb、Y2SiO5:Ce,Tb、MgAl11O19:CE,Tb,Mn、(Sr,Ba)2SiO4:Euを挙げることができる。第3原色発光粒子を、例えば、赤色を発光する蛍光体粒子とする場合、係る赤色発光蛍光体として、(ME:Eu)S、(M:Sm)x(Si,Al)12(O,N)16、ME2Si5N8:Eu、(Ca:Eu)SiN2、(Ca:Eu)AlSiN3、Y2O3:Eu、YVO4:Eu、Y(P,V)O4:Eu、3.5MgO・0.5MgF2・Ge2:Mn、CaSiO3:Pb,Mn、Mg6AsO11:Mn、(Sr,Mg)3(PO4)3:Sn、La2O2S:Eu、Y2O2S:Euを挙げることができる。ここで、「ME」は、Ca、Sr及びBaから成る群から選択された少なくとも1種類の原子を意味し、「M」は、Li、Mg及びCaから成る群から選択された少なくとも1種類の原子を意味し、「RE」は、Tb及びYbを意味する。場合によっては、例えば、シアン色を発光する構成としてもよく、この場合には、緑色発光蛍光体粒子(例えば、LaPO4:Ce,Tb、BaMgAl10O17:Eu,Mn、Zn2SiO4:Mn、MgAl11O19:Ce,Tb、Y2SiO5:Ce,Tb、MgAl11O19:CE,Tb,Mn)と青色発光蛍光体粒子(例えば、BaMgAl10O17:Eu、BaMg2Al16O27:Eu、Sr2P2O7:Eu、Sr5(PO4)3Cl:Eu、(Sr,Ca,Ba,Mg)5(PO4)3Cl:Eu、CaWO4、CaWO4:Pb)を混合したものを用いればよい。あるいは又、蛍光体粒子として、窒化物系蛍光体を挙げることもできる。
蛍光体粒子から成る第2原色発光領域や第3原色発光領域は、蛍光体粒子から調製された蛍光体粒子組成物を使用し、例えば、赤色の感光性の蛍光体粒子組成物(赤色発光蛍光体スラリー)を全面に塗布し、露光、現像して、赤色発光蛍光体層から成る第3原色発光領域を形成する。そして、このような操作を、最低、1回、実行する。次いで、緑色の感光性の蛍光体粒子組成物(緑色発光蛍光体スラリー)を全面に塗布し、露光、現像して、緑色発光蛍光体層から成る第2原色発光領域を形成する。そして、このような操作を、最低、1回、実行する。尚、第3原色発光領域の形成と第2原色発光領域の形成の順序を逆にしてもよい。あるいは又、赤色発光蛍光体スラリー、緑色発光蛍光体スラリーを順次塗布した後、各蛍光体スラリーを順次露光、現像して、第3原色発光領域、第2原色発光領域を形成してもよいし、スクリーン印刷法やインクジェット印刷法、フロート塗布法、沈降塗布法、蛍光体フィルム転写法等により第2原色発光領域、第3原色発光領域を形成してもよい。
第2原色発光領域や第3原色発光領域を構成する材料は、蛍光体粒子に限定されず、例えば、間接遷移型のシリコン系材料において、直接遷移型のように、キャリアを効率良く光へ変換させるために、キャリアの波動関数を局所化し、量子効果を用いた、2次元量子井戸構造、1次元量子井戸構造(量子細線)、0次元量子井戸構造(量子ドット)等の量子井戸構造を適用した発光粒子を挙げることもできるし、半導体材料に添加された希土類原子は殻内遷移により鋭く発光することが知られており、このような技術を適用した発光粒子を挙げることもできる。
第2原色発光領域や第3原色発光領域の厚さ、第2原色発光領域における第2原色発光粒子の密度、第3原色発光領域における第3原色発光粒子の密度等は、カラー液晶表示装置に要求される仕様に基づき決定すればよい。
本発明の第1の態様に係るカラー液晶表示装置組立体において、拡散領域は、例えば、透明バインダー樹脂中に微粒子から成る光拡散剤が分散されて成り、例えば、スクリーン印刷法やインクジェット印刷法といった各種の塗布法によって形成することができる。光拡散剤は、光源からの光を拡散させる性質を有する粒子であり、無機材料粒子あるいは有機材料粒子から構成されている。無機材料粒子を構成する無機材料として、具体的には、シリカ、水酸化アルミニウム、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化亜鉛、硫酸バリウム、マグネシウムシリケート、又は、これらの混合物を例示することができる。一方、有機材料粒子を構成する樹脂として、アクリル系樹脂、アクリロニトリル系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリアクリロニトリル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリシロキサン系樹脂、メラミン系樹脂を例示することができる。光拡散剤の形状として、例えば、球状、立方状、針状、棒状、紡錘形状、板状、鱗片状、繊維状を挙げることができる。場合によっては、拡散領域を光拡散シート(光拡散フィルム)から構成してもよい。尚、係る光拡散シート(光拡散フィルム)を、第1基板の第1面と第2原色発光領域との間、第1基板の第1面と第3原色発光領域との間にまで延在させてもよい。透明バインダー樹脂は、周知の熱硬化性樹脂や紫外線硬化型樹脂、熱可塑性樹脂から、適宜、選択すればよい。
光反射膜(選択光反射膜)は、例えば、酸化シリコン膜、酸化ニオブ膜、低屈折率材料と高屈折率材料とから成る多層積層膜(例えば、酸化シリコン膜と酸化ニオブ膜とから成る多層積層膜)から構成することができ、例えば、各種の塗布法やスパッタリング法等の物理的気相成長法によって形成することができるし、フィルム状の光反射膜を積層することで配置してもよい。平滑化膜は、例えば、アクリル樹脂やシリコーン樹脂から構成することができ、例えば、各種の塗布法によって形成することができるし、フィルム状の平滑化膜を積層することで配置してもよい。露出したフロント・パネルの最外面(観察者側)には、反射防止膜(反射防止フィルム、ARフィルム)を貼り合わせてもよい。
カラーフィルターは、一般に、着色パターン間の隙間を遮光するための遮光領域によって囲まれており、各サブピクセルに対向した第1原色、第2原色、第3原色(例えば、青色、緑色、赤色)の着色層から構成されており、染色法、顔料分散法、印刷法、電着法等によって作製される。着色層は、例えば、樹脂材料から成り、あるいは又、顔料で着色されている。着色層のパターンは、サブピクセルの配列状態(配列パターン)と一致させればよく、デルタ配列、ストライプ配列、ダイアゴナル配列、レクタングル配列を挙げることができる。
本発明の第1の態様に係るカラー液晶表示装置組立体において、第2原色発光領域と第3原色発光領域との間の領域、拡散領域と第2原色発光領域との間の領域、拡散領域と第3原色発光領域との間の領域には、仕切層(光反射層あるいは光吸収層から成る)が形成されていてもよく、また、本発明の第2の態様に係るカラー液晶表示装置組立体において、第2原色発光領域と第3原色発光領域との間の領域、第1原色光通過領域と第2原色発光領域との間の領域、第1原色光通過領域と第3原色発光領域との間の領域には、仕切層(光反射層あるいは光吸収層から成る)が形成されていてもよい。所謂ブラックマトリクスとも呼ばれる光吸収層を構成する材料として、第1原色光、第2原色光、第3原色光を99%以上吸収する材料を選択することが好ましい。このような材料として、カーボン、金属薄膜、耐熱性有機樹脂、ガラスペースト等の材料を挙げることができ、具体的には、感光性ポリイミド樹脂、酸化クロムや、酸化クロム/クロム積層膜を例示することができる。あるいは又、光反射層を構成する材料として、白色系顔料や酸化チタン、アルミニウム等の反射材を挙げることができる。光反射層や光吸収層は、例えば、真空蒸着法やスパッタリング法とエッチング法との組合せ、真空蒸着法やスパッタリング法、スピンコーティング法とリフトオフ法との組合せ、スクリーン印刷法、インクジェット印刷法、リソグラフィ技術等、使用する材料に依存して適宜選択された方法にて形成することができる。
本発明のカラー液晶表示装置組立体におけるカラー液晶表示装置において、透明第1電極上には第1配向膜が形成されており、透明第2電極を含む全面上には第2配向膜が形成されている。また、第2基板の第1面にはスイッチング素子が形成されており、スイッチング素子によって透明第2電極の導通/非導通が制御される。本発明の第2の態様に係るカラー液晶表示装置にあっては、場合によっては、第1基板の第1面にスイッチング素子が形成される。カラー液晶表示装置を構成する各種部材は、周知の部材、材料から構成することができる。尚、スイッチング素子として、単結晶シリコン半導体基板に形成されたMOS型FETや薄膜トランジスタ(TFT)といった3端子素子や、MIM素子、バリスタ素子、ダイオード等の2端子素子を例示することができる。液晶材料の駆動方式は、使用する液晶材料に適した駆動方式とすればよい。
本発明のカラー液晶表示装置組立体においては、面状光源装置として、直下型の面状光源装置、及び、エッジライト型(サイドライト型)の面状光源装置を挙げることができる。面状光源装置は、拡散シート、プリズムシート、偏光変換シートといった光学機能シート群や、反射シートを更に備えている構成とすることができる。光学機能シート群は、離間配置された各種シートから構成されていてもよいし、積層され一体として構成されていてもよい。光拡散板や光学機能シート群は、面状光源装置とカラー液晶表示装置との間に配置される。光拡散板を構成する材料として、ポリカーボネート樹脂(PC)、ポリスチレン系樹脂(PS)、メタクリル樹脂、ノルボルネン系の重合体樹脂である日本ゼオン株式会社製「ゼオノア」(ZEONOR)等のシクロオレフィン樹脂を挙げることができる。
直下型の面状光源装置にあっては、面状光源装置を、複数の面状光源ユニットから構成することができる。即ち、複数の面状光源ユニットは、カラー液晶表示装置の表示領域をP×Q個の仮想の表示領域ユニットに分割したと想定したときの該P×Q個の表示領域ユニットに対応したP×Q個の面状光源ユニットから成り、面状光源ユニットに備えられた光源は、個別に制御される構成とすることができる。尚、このような構成を、便宜上、分割駆動方式の面状光源装置と呼ぶ場合がある。
分割駆動方式の面状光源装置において、光源を発光ダイオードから構成する場合、複数の発光ダイオードが、面状光源装置を構成する筐体内に配置、配列されている。1つの面状光源ユニットには、1又は複数の発光ダイオードが配置されている。光源の発光状態(具体的には、例えば、光源の輝度、あるいは、光源の色度、あるいは、光源の輝度と色度)を測定するための光センサーが配設されていることが望ましい。光センサーの数は、最低1個であればよいが、1個の面状光源ユニットに1つの光センサーが配置されている構成とすることが、各面状光源ユニットの発光状態を確実に測定するといった観点から望ましい。光センサーとして、周知のフォトダイオードやCCD装置を挙げることができる。
面状光源ユニットと面状光源ユニットとは、隔壁で仕切られている構成とすることもできる。隔壁によって、面状光源ユニットを構成する光源から出射された光の透過が制御され、あるいは又、反射が制御され、あるいは又、透過及び反射が制御される。尚、この場合、1つの面状光源ユニットは、4つの隔壁によって囲まれ、あるいは又、面状光源装置を構成する筐体の1つの側面と3つの隔壁とによって囲まれ、あるいは又、筐体の2つの側面と2つの隔壁とによって囲まれている。隔壁を構成する材料として、例えば、アクリル系樹脂、ポリカーボネート樹脂、ABS樹脂を挙げることができる。隔壁表面に光拡散反射機能を付与してもよいし、鏡面反射機能を付与してもよい。隔壁表面に光拡散反射機能を付与するためには、サンドブラスト法に基づき隔壁表面に凹凸を形成したり、凹凸を有するフィルム(光拡散フィルム)を隔壁表面に貼り付ければよい。また、隔壁表面に鏡面反射機能を付与するためには、光反射フィルムを隔壁表面に貼り付けたり、例えばメッキによって隔壁表面に光反射層を形成すればよい。
分割駆動方式にあっては、サブピクセルの光透過率(開口率とも呼ばれる)Lt、サブピクセルに対応する表示領域の部分の輝度(表示輝度)y、及び、面状光源ユニットの輝度(光源輝度)Yを、以下のとおり、定義する。
Y1・・・・光源輝度の、例えば最高輝度であり、以下、光源輝度・第1規定値と呼ぶ場合がある。
Lt1・・・表示領域ユニットにおけるサブピクセルの光透過率(開口率)の、例えば最大値であり、以下、光透過率・第1規定値と呼ぶ場合がある。
Lt2・・・光源輝度が光源輝度・第1規定値Y1であるときに、表示領域ユニットを構成する全ての画素を駆動するために駆動回路に入力される駆動信号の値の内の最大値である表示領域ユニット内・駆動信号最大値xU-maxに等しい値を有する駆動信号に相当する制御信号がサブピクセルに供給されたと想定したときのサブピクセルの光透過率(開口率)であり、以下、光透過率・第2規定値と呼ぶ場合がある。尚、0≦Lt2≦Lt1
y2・・・・光源輝度が光源輝度・第1規定値Y1であり、サブピクセルの光透過率(開口率)が光透過率・第2規定値Lt2であると仮定したときに得られる表示輝度であり、以下、表示輝度・第2規定値と呼ぶ場合がある。
Y2・・・・表示領域ユニット内・駆動信号最大値xU-maxに等しい値を有する駆動信号に相当する制御信号がサブピクセルに供給されたと想定し、しかも、このときのサブピクセルの光透過率(開口率)が光透過率・第1規定値Lt1に補正されたと仮定したとき、サブピクセルの輝度を表示輝度・第2規定値(y2)とするための面状光源ユニットの光源輝度。但し、光源輝度Y2には、各面状光源ユニットの光源輝度が他の面状光源ユニットの光源輝度に与える影響を考慮した補正が施される場合がある。
Lt1・・・表示領域ユニットにおけるサブピクセルの光透過率(開口率)の、例えば最大値であり、以下、光透過率・第1規定値と呼ぶ場合がある。
Lt2・・・光源輝度が光源輝度・第1規定値Y1であるときに、表示領域ユニットを構成する全ての画素を駆動するために駆動回路に入力される駆動信号の値の内の最大値である表示領域ユニット内・駆動信号最大値xU-maxに等しい値を有する駆動信号に相当する制御信号がサブピクセルに供給されたと想定したときのサブピクセルの光透過率(開口率)であり、以下、光透過率・第2規定値と呼ぶ場合がある。尚、0≦Lt2≦Lt1
y2・・・・光源輝度が光源輝度・第1規定値Y1であり、サブピクセルの光透過率(開口率)が光透過率・第2規定値Lt2であると仮定したときに得られる表示輝度であり、以下、表示輝度・第2規定値と呼ぶ場合がある。
Y2・・・・表示領域ユニット内・駆動信号最大値xU-maxに等しい値を有する駆動信号に相当する制御信号がサブピクセルに供給されたと想定し、しかも、このときのサブピクセルの光透過率(開口率)が光透過率・第1規定値Lt1に補正されたと仮定したとき、サブピクセルの輝度を表示輝度・第2規定値(y2)とするための面状光源ユニットの光源輝度。但し、光源輝度Y2には、各面状光源ユニットの光源輝度が他の面状光源ユニットの光源輝度に与える影響を考慮した補正が施される場合がある。
面状光源装置の分割駆動時、表示領域ユニット内・駆動信号最大値xU-maxに等しい値を有する駆動信号に相当する制御信号が画素に供給されたと想定したときの画素の輝度(光透過率・第1規定値Lt1における表示輝度・第2規定値y2)が得られるように、表示領域ユニットに対応する面状光源ユニットを構成する光源の輝度を駆動回路によって制御するが、具体的には、例えば、サブピクセルの光透過率(開口率)を、例えば光透過率・第1規定値Lt1としたときに表示輝度y2が得られるように、光源輝度Y2を制御すればよい(例えば、減少させればよい)。即ち、例えば、以下の式(A)を満足するように、カラー液晶表示装置の画像表示におけるフレーム(便宜上、画像表示フレームと呼ぶ)毎に面状光源ユニットの光源輝度Y2を制御すればよい。尚、Y2≦Y1の関係にある。
Y2・Lt1=Y1・Lt2 (A)
駆動回路は、例えば、パルス幅変調(PWM)信号発生回路、デューティ比制御回路、発光ダイオード(LED)駆動回路、演算回路、記憶装置(メモリ)等から構成された面状光源装置制御回路及び面状光源ユニット駆動回路、並びに、タイミングコントローラ等の周知の回路から構成された液晶表示装置駆動回路から構成することができる。
発光ダイオードから出射される光を上方に位置するカラー液晶表示装置に直接入射させる構成とした場合、即ち、発光ダイオードから専らz軸方向に沿って光を出射させた場合、面状光源装置に輝度ムラが発生してしまう場合がある。このような現象の発生を回避するための手段として、発光ダイオードに光取出しレンズを取り付けた発光ダイオード組立体を光源として使用し、発光ダイオードから出射された光の一部分が、光取出しレンズの頂面において全反射され、光取出しレンズの水平方向に主に出射される2次元方向出射構成を挙げることができる。
エッジライト型の面状光源装置にあっては、導光板が備えられている。ここで、導光板を構成する材料として、例えば、ガラスや、プラスチック材料(例えば、PMMA、ポリカーボネート樹脂、アクリル系樹脂、非晶性のポリプロピレン系樹脂、AS樹脂を含むスチレン系樹脂)を挙げることができる。導光板は、第1面(底面)、この第1面と対向した第2面(頂面)、第1側面、第2側面、第1側面と対向した第3側面、及び、第2側面と対向した第4側面を有する。導光板のより具体的な形状として、全体として、楔状の切頭四角錐形状を挙げることができ、この場合、切頭四角錐の2つの対向する側面が第1面及び第2面に相当し、切頭四角錐の底面が第1側面に相当する。そして、第1面(底面)の表面部には凸部及び/又は凹部が設けられていることが望ましい。導光板の第1側面から第1原色光が入射され、第2面(頂面)からカラー液晶表示装置に向けて第1原色光が出射される。ここで、導光板の第2面は、平滑としてもよいし(即ち、鏡面としてもよいし)、拡散効果のあるブラストシボを設けてもよい(即ち、微細な凹凸面とすることもできる)。
導光板の第1面(底面)には、凸部及び/又は凹部が設けられていることが望ましい。即ち、導光板の第1面には、凸部が設けられ、あるいは又、凹部が設けられ、あるいは又、凹凸部が設けられていることが望ましい。凹凸部が設けられている場合、凹部と凸部とが連続していてもよいし、不連続であってもよい。導光板の第1面に設けられた凸部及び/又は凹部は、導光板への第1原色光入射方向と所定の角度を成す方向に沿って延びる連続した凸部及び/又は凹部である構成とすることができる。このような構成にあっては、導光板への第1原色光入射方向であって第1面と垂直な仮想平面で導光板を切断したときの連続した凸形状あるいは凹形状の断面形状として、三角形;正方形、長方形、台形を含む任意の四角形;任意の多角形;円形、楕円形、放物線、双曲線、カテナリー等を含む任意の滑らかな曲線を例示することができる。尚、導光板への第1原色光入射方向と所定の角度を成す方向とは、導光板への第1原色光入射方向を0度としたとき、60度〜120度の方向を意味する。以下においても同様である。あるいは又、導光板の第1面に設けられた凸部及び/又は凹部は、導光板への第1原色光入射方向と所定の角度を成す方向に沿って延びる不連続の凸部及び/又は凹部である構成とすることができる。このような構成にあっては、不連続の凸形状あるいは凹形状の形状として、角錐、円錐、円柱、三角柱や四角柱を含む多角柱、球の一部、回転楕円体の一部、回転放物線体の一部、回転双曲線体の一部といった各種の滑らかな曲面を例示することができる。尚、導光板において、場合によっては、第1面の周縁部には凸部や凹部が形成されていなくともよい。更には、光源から出射され、導光板に入射した第1原色光が導光板の第1面に形成された凸部あるいは凹部に衝突して散乱されるが、導光板の第1面に設けられた凸部あるいは凹部の高さや深さ、ピッチ、形状を、一定としてもよいし、光源から離れるに従い変化させてもよい。後者の場合、例えば凸部あるいは凹部のピッチを光源から離れるに従い、細かくしてもよい。ここで、凸部のピッチ、あるいは、凹部のピッチとは、導光板への第1原色光入射方向に沿った凸部のピッチ、あるいは、凹部のピッチを意味する。
導光板を備えた面状光源装置にあっては、導光板の第1面に対向して反射部材を配置することが望ましい。導光板の第2面に対向してカラー液晶表示装置が配置されている。光源から出射された第1原色光は、導光板の第1側面(例えば、切頭四角錐の底面に相当する面)から導光板に入射し、第1面の凸部あるいは凹部に衝突して散乱され、第1面から出射し、反射部材にて反射され、第1面に再び入射し、第2面から出射され、カラー液晶表示装置を照射する。カラー液晶表示装置と導光板の第2面との間に、例えば、拡散シートやプリズムシートを配置してもよい。また、光源から出射された第1原色光を直接、導光板に導いてもよいし、間接的に導光板に導いてもよい。後者の場合、例えば、光ファイバーを用いればよい。
マトリクス状に配列されたピクセル(画素)の数M0×N0を(M0,N0)で表記したとき、(M0,N0)の値として、具体的には、VGA(640,480)、S−VGA(800,600)、XGA(1024,768)、APRC(1152,900)、S−XGA(1280,1024)、U−XGA(1600,1200)、HD−TV(1920,1080)、Q−XGA(2048,1536)の他、(1920,1035)、(720,480)、(1280,960)等、画像表示用解像度の幾つかを例示することができるが、これらの値に限定するものではない。尚、分割駆動方式を採用する場合、(M0,N0)の値と(P,Q)の値との関係として、限定するものではないが、以下の表1に例示することができる。1つの表示領域ユニットを構成する画素の数として、20×20乃至320×240、好ましくは、50×50乃至200×200を例示することができる。表示領域ユニットにおける画素の数は、一定であってもよいし、異なっていてもよい。
実施例1は、本発明の第1の態様に係るカラー液晶表示装置組立体に関する。実施例1、あるいは、後述する実施例2〜実施例9のカラー液晶表示装置組立体は、カラー液晶表示装置、及び、リア・パネル側に、リア・パネルと対向して配置され、カラー液晶表示装置をリア・パネル側から照明する光源を有する面状光源装置60を備えている。
ここで、実施例1、あるいは、後述する実施例2〜実施例9において、カラー液晶表示装置(具体的には、透過型あるいは半透過型のカラー液晶表示装置)は、
(a−1)第1面10A及び第2面10Bを有する第1基板10の第1面10Aに形成された透明第1電極11を備えたフロント・パネル、
(a−2)第1面20A及び第2面20Bを有する第2基板20の第1面20Aに形成された透明第2電極21を備えたリア・パネル、及び、
(a−3)第1基板10の第1面10Aと第2基板20の第1面20Aとの間に配された液晶材料40、
を具備している。そして、少なくとも第1サブピクセル、第2サブピクセル及び第3サブピクセルを1組としたピクセル(実施例1〜実施例9にあっては、第1サブピクセル、第2サブピクセル及び第3サブピクセルを1組としたピクセル)が、複数、2次元マトリクス状に配列されている。尚、面状光源装置60については、後に詳しく説明する。
(a−1)第1面10A及び第2面10Bを有する第1基板10の第1面10Aに形成された透明第1電極11を備えたフロント・パネル、
(a−2)第1面20A及び第2面20Bを有する第2基板20の第1面20Aに形成された透明第2電極21を備えたリア・パネル、及び、
(a−3)第1基板10の第1面10Aと第2基板20の第1面20Aとの間に配された液晶材料40、
を具備している。そして、少なくとも第1サブピクセル、第2サブピクセル及び第3サブピクセルを1組としたピクセル(実施例1〜実施例9にあっては、第1サブピクセル、第2サブピクセル及び第3サブピクセルを1組としたピクセル)が、複数、2次元マトリクス状に配列されている。尚、面状光源装置60については、後に詳しく説明する。
実施例1のカラー液晶表示装置組立体において、光源は、第1原色、第2原色及び第3原色から構成された光の三原色の内の第1原色に相当する第1原色光を出射する。具体的には、光源は、第1原色光としての青色の光(例えば、波長λ1=450nm)を出射する発光ダイオードから成り、第2原色は緑色(例えば、波長λ2=532nm)であり、第3原色は赤色(例えば、波長λ3=654nm)である。後述する実施例2〜実施例9にあっても、同様とすることができる。
そして、概念図を図1に示し、模式的な一部断面図を図2に示し、図13の(A)にサブピクセル等の配置を模式的に示すように、実施例1のカラー液晶表示装置組立体にあっては、拡散領域51、第2原色発光領域52、及び、第3原色発光領域53を備えている。ここで、第2原色発光領域52は、第2サブピクセル(例えば、緑色を表示する)に対応した第1基板10の第1面10Aの部分と透明第1電極11の部分との間に配置され、第2原色(緑色)に相当する第2原色光(緑色光)を発光する第2原色発光粒子から成り、光源から出射され、第2サブピクセルを通過した第1原色光(青色光)によって励起されて第2原色光(緑色光)を発光する。また、第3原色発光領域53は、第3サブピクセル(例えば、赤色を表示する)に対応した第1基板10の第1面の部分10Aと透明第1電極11の部分との間に配置され、第3原色(赤色)に相当する第3原色光(赤色光)を発光する第3原色発光粒子から成り、光源から出射され、第3サブピクセルを通過した第1原色光(青色光)によって励起されて第3原色光(赤色光)を発光する。更には、拡散領域51は、第1サブピクセルに対応した第1基板10の第1面の部分10Aと透明第1電極11の部分との間に配置され、光源から出射され、第1サブピクセルを通過した第1原色光(青色光)を拡散させる。
具体的には、第2原色発光粒子は、硫化物系蛍光体粒子あるいは酸化物系蛍光体粒子あるいは窒化物系蛍光体とバインダー(エチルセルロースやシリコーン樹脂)等から成り、第3原色発光粒子も、硫化物系蛍光体粒子あるいは酸化物系蛍光体粒子あるいは窒化物系蛍光体とバインダー(エチルセルロースやシリコーン樹脂)等から成り、拡散領域51は、シリカ粒子とバインダー(エチルセルロースやシリコーン樹脂)から成る。そして、第2原色発光領域52と第3原色発光領域53との間の領域、拡散領域51と第2原色発光領域52との間の領域、及び、拡散領域51と第3原色発光領域53との間の領域には、白色系顔料や酸化チタン、アルミニウム等の反射材から成る仕切層(光反射層)54が形成されている。マトリクス状に配列されたピクセル(画素)の数M0×N0を(M0,N0)で表記したとき、(M0,N0)=(1920,1080)である。従って、第1サブピクセル、第2サブピクセル、第3サブピクセルのそれぞれの数も、M0×N0個である。サブピクセルの配列状態をストライプ配列とした。第2原色発光粒子、第3原色発光粒子、仕切層を構成する材料、ピクセル(画素)の数、サブピクセルの配列状態は、後述する実施例2〜実施例9においても同様とすることができる。
実施例1のカラー液晶表示装置組立体にあっては、第2原色発光領域52(後述する延在部52Aを含む)、第3原色発光領域53(後述する延在部53Aを含む)及び拡散領域51と透明第1電極11との間には、第2原色光及び第3原色光を反射する光反射膜(選択光反射膜)14が配置されている。また、光反射膜14と透明第1電極11との間には、第1偏光フィルム13が配置されている。更には、第2原色発光領域52、第3原色発光領域53及び拡散領域51と光反射膜14との間には、平滑化膜15が配置されている。光反射膜14は、厚さ約1μmのSiO2膜とNb2O5との多層積層膜から成り、平滑化膜15は、厚さ数μm〜数十μmのアクリル樹脂あるいはシリコーン樹脂から成る。光反射膜、平滑化膜を構成する材料は、後述する実施例2〜実施例9においても同様とすることができる。
実施例1、あるいは、後述する実施例2〜実施例9において、厚さ約2μm〜3μmの液晶層を構成する液晶材料40は、例えば、その制御モードがTN制御モードあるいはSTN制御モードである液晶材料から成る。実施例1にあっては、厚さ約0.7mmの第1基板10及び厚さ約0.7mmの第2基板20は、無アルカリガラスから成り、透明第1電極(共通電極とも呼ばれる)11、及び、透明第2電極(画素電極とも呼ばれる)21は、ITOから構成されており、透明第1電極11、透明第2電極21のパターンは、カラー液晶表示装置に要求される仕様に基づき決定されている。第2基板20の第2面20Bには、第2偏光フィルム23が配置されている。尚、第2基板20の第1面20Aと透明第2電極21との間に第2偏光フィルム23を配置してもよい。以下に説明する実施例においても同様である。更には、透明第1電極11上(液晶材料側)には第1配向膜12が形成されており、透明第2電極21を含む全面上には第2配向膜22が形成されている。第2基板20の第1面20Aには、TFTから成るスイッチング素子が形成されており、スイッチング素子によって透明第2電極21の導通/非導通が制御される。尚、スイッチング素子、及び、スイッチング素子に接続された配線を纏めて、図面では、参照番号41で表す。また、参照番号42は、透明な材料(例えば、SiO2やSiN)から成る絶縁層、あるいは、エッチング法にてパターニングされたガラス層である。これらのカラー液晶表示装置の構成、各種部材は、特段の断りが無い限り、後述する実施例2〜実施例9においても同様とすることができる。
実施例1のカラー液晶表示装置組立体にあっては、更には、サブピクセルとサブピクセルの間に対応した第1基板10の第1面10Aの部分と透明第1電極11との間には、表面に凹凸が形成されたチタン(Ti)層から成る遮光領域59が設けられている。そして、遮光領域59と透明第1電極11によって挟まれた領域には、第2原色発光領域52の延在部52Aが延在し、又は、第3原色発光領域53の延在部53Aが延在し、又は、第2原色発光領域52の延在部52A及び第3原色発光領域53の延在部53Aが延在し、且つ、拡散領域51は延在していない。より具体的には、実施例1にあっては、遮光領域59と透明第1電極11によって挟まれた領域には、第2原色発光領域52の延在部52A及び第3原色発光領域53の延在部53Aが延在しており、且つ、拡散領域51は延在していない。そして、第3原色発光領域53の延在部53Aの面積(S1-3)は、第2原色発光領域52の延在部52Aの面積(S1-2)よりも広い。一般に、第3原色発光領域(赤色発光領域)を構成する第3原色発光粒子の発光効率や第3原色の視感度は、第2原色発光領域(緑色発光領域)を構成する第2原色発光粒子の発光効率や第2原色の視感度よりも低い。従って、S1-3>S1-2としている。具体的には、
S2/SPX2 =1.0
S3/SPX3 =1.2
SPX2/SPX1=0.8
SPX3/SPX1=1.5
(SPX1+S2+S3)/(SPX1+SPX2+SPX3)=0.9
である。また、第2原色発光領域52の延在部52Aの外形形状と第2サブピクセルが第1原色光を通過させる部分の外形形状(遮光領域59によって囲まれた領域の形状)とは、相似形である。同様に、第3原色発光領域53の延在部53Aの外形形状と第3サブピクセルが光を通過させる部分の外形形状(遮光領域59によって囲まれた領域の形状)とは、相似形である。以下の実施例2〜実施例9においても、特段の断りが無い限り同様である。
S2/SPX2 =1.0
S3/SPX3 =1.2
SPX2/SPX1=0.8
SPX3/SPX1=1.5
(SPX1+S2+S3)/(SPX1+SPX2+SPX3)=0.9
である。また、第2原色発光領域52の延在部52Aの外形形状と第2サブピクセルが第1原色光を通過させる部分の外形形状(遮光領域59によって囲まれた領域の形状)とは、相似形である。同様に、第3原色発光領域53の延在部53Aの外形形状と第3サブピクセルが光を通過させる部分の外形形状(遮光領域59によって囲まれた領域の形状)とは、相似形である。以下の実施例2〜実施例9においても、特段の断りが無い限り同様である。
即ち、延在部52Aを含む第2原色発光領域52の大きさは、遮光領域59によって囲まれた領域の大きさ(第2サブピクセルの大きさ)よりも大きい。また、延在部53Aを含む第3原色発光領域53の大きさは、遮光領域59によって囲まれた領域の大きさ(第3サブピクセルの大きさ)よりも大きい。ここで、第2原色発光領域52の延在部52Aにあっても第1原色光によって励起されて第2原色光を発光する。そして、係る第2原色光は第2原色発光領域内を伝搬して行き、最終的には、遮光領域59によって囲まれた領域から出射される。従って、第2原色光の光量の増加を図ることができる。同様に、第3原色発光領域53の延在部53Aにあっても第1原色光によって励起されて第3原色光を発光する。そして、係る第3原色光は第3原色発光領域内を伝搬して行き、最終的には、遮光領域59によって囲まれた領域から出射される。従って、第3原色光の光量の増加を図ることができる。
尚、拡散領域51、延在部52Aを含む第2原色発光領域52及び延在部53Aを含む第3原色発光領域53と第1基板10の第1面10A、遮光領域59との間には、平滑化膜15’が形成されている。
そして、実施例1のカラー液晶表示装置組立体にあっては、光源からの第1原色光に関する光取出し効率の向上を図ることができ、カラー液晶表示装置の輝度の向上を達成することができる。また、面積S1-3,S1-2を最適化することで、カラー液晶表示装置組立体における色温度、ホワイトバランスの調整の自由度を高めることができるし、より広いRGB色再現領域が得られる。
実施例1のカラー液晶表示装置組立体にあっては、カラー液晶表示装置の作動時、光源から出射された第1原色光(青色光)は、第2偏光フィルム23、第2基板20、第1サブピクセル(絶縁層42、透明第2電極21、第2配向膜22、液晶材料40、第1配向膜12、透明第1電極11から構成された第1液晶セル)、第1偏光フィルム13、光反射膜14、平滑化膜15、拡散領域51、平滑化膜15’、第1基板10を通過し、第1原色光(青色光)のまま出射される。また、光源から出射された第1原色光(青色光)は、第2偏光フィルム23、第2基板20、第2サブピクセル(絶縁層42、透明第2電極21、第2配向膜22、液晶材料40、第1配向膜12、透明第1電極11から構成された第2液晶セル)、第1偏光フィルム13、光反射膜14、平滑化膜15、第2原色発光領域52、平滑化膜15’、第1基板10を通過し、第2原色光(緑色光)として出射される。更には、光源から出射された第1原色光(青色光)は、第2偏光フィルム23、第2基板20、第3サブピクセル(絶縁層42、透明第2電極21、第2配向膜22、液晶材料40、第1配向膜12、透明第1電極11から構成された第3液晶セル)、第1偏光フィルム13、光反射膜14、平滑化膜15、第3原色発光領域53、平滑化膜15’、第1基板10を通過し、第3原色光(赤色光)として出射される。そして、以上の結果として、観察者は、カラー液晶表示装置における画像として認識することができる。
実施例1のカラー液晶表示装置組立体において、第2原色発光領域52は、第2サブピクセルに対応した第1基板10の第1面10Aの部分と透明第1電極11の部分との間に配置されており、第3原色発光領域53は、第3サブピクセルに対応した第1基板10の第1面10Aの部分と透明第1電極11の部分との間に配置されている。このように、第2サブピクセルから第2原色発光領域52までの距離、第3サブピクセルから第3原色発光領域53までの距離を短くすることができるので、視差(パララックス)が発生し難い。しかも、第1サブピクセルを通過した第1原色光を拡散させる拡散領域51が、第1サブピクセルに対応した第1基板10の第1面10Aの部分と透明第1電極11の部分との間に配置されているので、第1サブピクセルに基づく画像を明瞭に表示することができる。
また、実施例1、あるいは、後述する実施例2〜実施例9のカラー液晶表示装置組立体にあっては、光源からは、白色光が出射されるのではなく、第1原色光(青色光)が出射される。そして、第2原色光(緑色光)及び第3原色光(赤色光)を出射する第2原色発光領域、第3原色発光領域は、光源とは別に設けられている。従って、光源から出射された白色光をカラー液晶表示装置の配置されたカラーフィルターを通過させることで所望の色の光を得るといった処理が基本的には不要であり、光源において生成される第1原色光(青色光)の有効利用効率の向上を図ることができ、その結果、カラー液晶表示装置組立体の消費電力の低下を達成することが可能となる。
実施例1のカラー液晶表示装置組立体におけるカラー液晶表示装置は、例えば、以下の方法で作製することができる。
[工程−100]
先ず、サブピクセルとサブピクセルの間に対応する第1基板10の第1面10Aの部分の上に遮光領域59を形成し、次いで、全面に平滑化膜15’を形成する。その後、平滑化膜15’上に、仕切層54を、フォトリソグラフィ技術やスクリーン印刷法に基づき形成する。次いで、仕切層54に覆われていない第1基板10の第1面10A上に、第2原色発光領域52及び第3原色発光領域53を形成する。具体的には、赤色の感光性の蛍光体粒子組成物(赤色発光蛍光体スラリー:例えばポリビニルアルコール(PVA)樹脂と水に赤色発光蛍光体粒子を分散させ、更に、重クロム酸アンモニウムを添加した赤色発光蛍光体スラリー)を全面に塗布し、露光、現像して、赤色発光蛍光体層から成る第3原色発光領域53を形成し、次いで、緑色の感光性の蛍光体粒子組成物(緑色発光蛍光体スラリー:例えばポリビニルアルコール(PVA)樹脂と水に緑色発光蛍光体粒子を分散させ、更に、重クロム酸アンモニウムを添加した緑色発光蛍光体スラリー)を全面に塗布し、露光、現像して、緑色発光蛍光体層から成る第2原色発光領域52を形成する。尚、第2原色発光領域52の形成と第3原色発光領域53の形成の順序を逆にしてもよい。また、第2原色発光領域52及び第3原色発光領域53の形成方法は、以上に説明した方法に限定されず、赤色発光蛍光体スラリー、緑色発光蛍光体スラリーを順次塗布した後、各蛍光体スラリーを順次露光、現像して、各蛍光体層を形成してもよいし、スクリーン印刷法等により各蛍光体層を形成してもよい。後述する実施例2〜実施例9においても、実質的に同様の方法で蛍光体層を形成することができる。その後、例えば、印刷法に基づき、光拡散剤が分散された透明バインダー樹脂層を所望の領域に形成した後、透明バインダー樹脂を硬化させることで、拡散領域51を形成することができる。拡散領域51を形成した後、第2原色発光領域52及び第3原色発光領域53を形成してもよい。
先ず、サブピクセルとサブピクセルの間に対応する第1基板10の第1面10Aの部分の上に遮光領域59を形成し、次いで、全面に平滑化膜15’を形成する。その後、平滑化膜15’上に、仕切層54を、フォトリソグラフィ技術やスクリーン印刷法に基づき形成する。次いで、仕切層54に覆われていない第1基板10の第1面10A上に、第2原色発光領域52及び第3原色発光領域53を形成する。具体的には、赤色の感光性の蛍光体粒子組成物(赤色発光蛍光体スラリー:例えばポリビニルアルコール(PVA)樹脂と水に赤色発光蛍光体粒子を分散させ、更に、重クロム酸アンモニウムを添加した赤色発光蛍光体スラリー)を全面に塗布し、露光、現像して、赤色発光蛍光体層から成る第3原色発光領域53を形成し、次いで、緑色の感光性の蛍光体粒子組成物(緑色発光蛍光体スラリー:例えばポリビニルアルコール(PVA)樹脂と水に緑色発光蛍光体粒子を分散させ、更に、重クロム酸アンモニウムを添加した緑色発光蛍光体スラリー)を全面に塗布し、露光、現像して、緑色発光蛍光体層から成る第2原色発光領域52を形成する。尚、第2原色発光領域52の形成と第3原色発光領域53の形成の順序を逆にしてもよい。また、第2原色発光領域52及び第3原色発光領域53の形成方法は、以上に説明した方法に限定されず、赤色発光蛍光体スラリー、緑色発光蛍光体スラリーを順次塗布した後、各蛍光体スラリーを順次露光、現像して、各蛍光体層を形成してもよいし、スクリーン印刷法等により各蛍光体層を形成してもよい。後述する実施例2〜実施例9においても、実質的に同様の方法で蛍光体層を形成することができる。その後、例えば、印刷法に基づき、光拡散剤が分散された透明バインダー樹脂層を所望の領域に形成した後、透明バインダー樹脂を硬化させることで、拡散領域51を形成することができる。拡散領域51を形成した後、第2原色発光領域52及び第3原色発光領域53を形成してもよい。
[工程−110]
その後、拡散領域51、第2原色発光領域52及び第3原色発光領域53上に平滑化膜15を貼り合わせ、更に、平滑化膜15上に光反射膜14を貼り合わせる。
その後、拡散領域51、第2原色発光領域52及び第3原色発光領域53上に平滑化膜15を貼り合わせ、更に、平滑化膜15上に光反射膜14を貼り合わせる。
[工程−120]
次いで、光反射膜14上に第1偏光フィルム13を貼り合わせ、第1偏光フィルム13上に所望の形状にパターニングされた透明第1電極11を形成し、透明第1電極11上に第1配向膜12を形成した後、第1配向膜12に配向処理を施す。こうして、フロント・パネルを得ることができるが、係るフロント・パネルの製造プロセスは、基本的に、周知の製造プロセスの応用とすることができる。
次いで、光反射膜14上に第1偏光フィルム13を貼り合わせ、第1偏光フィルム13上に所望の形状にパターニングされた透明第1電極11を形成し、透明第1電極11上に第1配向膜12を形成した後、第1配向膜12に配向処理を施す。こうして、フロント・パネルを得ることができるが、係るフロント・パネルの製造プロセスは、基本的に、周知の製造プロセスの応用とすることができる。
[工程−130]
一方、第2基板20の第1面20Aに周知の方法でTFTから成るスイッチング素子及び配線41を形成し、全面を覆う絶縁層42を形成した後、絶縁層42上に透明第2電極21を形成し、次いで、透明第2電極21を含む全面上に第2配向膜22を形成した後、第2配向膜22に配向処理を施す。また、第2基板20の第2面20Bに第2偏光フィルム23を貼り合わせる。こうして、リア・パネルを得ることができるが、係るリア・パネルの製造プロセスは周知の製造プロセスとすることができる。
一方、第2基板20の第1面20Aに周知の方法でTFTから成るスイッチング素子及び配線41を形成し、全面を覆う絶縁層42を形成した後、絶縁層42上に透明第2電極21を形成し、次いで、透明第2電極21を含む全面上に第2配向膜22を形成した後、第2配向膜22に配向処理を施す。また、第2基板20の第2面20Bに第2偏光フィルム23を貼り合わせる。こうして、リア・パネルを得ることができるが、係るリア・パネルの製造プロセスは周知の製造プロセスとすることができる。
[工程−140]
その後、周知の方法に基づき、フロント・パネル、リア・パネル、液晶材料、シール材料(封止材)等を用いてカラー液晶表示装置を組み立てる。次いで、カラー液晶表示装置と面状光源装置とを周知の方法に基づき組み立てる。
その後、周知の方法に基づき、フロント・パネル、リア・パネル、液晶材料、シール材料(封止材)等を用いてカラー液晶表示装置を組み立てる。次いで、カラー液晶表示装置と面状光源装置とを周知の方法に基づき組み立てる。
試験のために、下面に2.0mm×2.0mmの測定用窓を設け、その他の部分を遮光したガラス板を準備した。そして、このガラス板の下面に、2.0mm×2.0mmの蛍光体層を形成した試料(試料−A)、5.0mm×5.0mmの蛍光体層を形成した試料(試料−B)、7.0mm×7.5mmの蛍光体層を形成した試料(試料−C)を作製した。こうして得られた試料の下方に青色を発光する発光ダイオード(LED)を置き、測定用窓を通過した光の輝度を測定した。その結果は、以下のとおりであった。尚、輝度は、試料−Aの輝度値で正規化している。
輝度値
試料−A 1.00
試料−B 1.50
試料−C 1.80
試料−A 1.00
試料−B 1.50
試料−C 1.80
試験の結果、測定用窓の大きさが同じでも、即ち、云い換えれば、遮光領域によって囲まれた領域の大きさ(サブピクセル)が同じでも、蛍光体層の大きさ(発光領域)の大きさが大きくなれば、高い輝度を得ることができることが判る。
実施例2は、実施例1の変形である。図3に模式的な一部断面図を示すように、実施例2のカラー液晶表示装置にあっては、第2原色発光領域52、第3原色発光領域53及び拡散領域51と透明第1電極11(より具体的には、平滑化膜15)との間に、第1原色光を拡散領域51へと集光する第1集光部材55、第2原色光を第2原色発光領域52へと集光する第2集光部材56、及び、第3原色光を第3原色発光領域53へと集光する第3集光部材57が更に備えられている。ここで、第1集光部材55、第2集光部材56及び第3集光部材57は、屈折率分布型レンズが多数配列されて成るレンズアレイが一体化されて成る、日本板硝子株式会社製のセルフォックレンズアレイから構成されている。これによって、視差の発生や光学的クロストークの発生を確実に防止することができる。尚、第1集光部材55、第2集光部材56及び第3集光部材57と光反射膜14との間には平滑化膜15が配置されているが、平滑化膜15を省略してもよい。また、第1集光部材55、第2集光部材56及び第3集光部材57と拡散領域51、第2原色発光領域52及び第3原色発光領域53との間には平滑化膜15”が配置されているが、平滑化膜15”を省略し、第1集光部材55、第2集光部材56及び第3集光部材57と拡散領域51、第2原色発光領域52及び第3原色発光領域53との間に空間を残してもよい。
実施例2のカラー液晶表示装置組立体にあっては、カラー液晶表示装置の作動時、光源から出射された第1原色光(青色光)は、第2偏光フィルム23、第2基板20、第1サブピクセル(絶縁層42、透明第2電極21、第2配向膜22、液晶材料40、第1配向膜12、透明第1電極11から構成された第1液晶セル)、第1偏光フィルム13、光反射膜14、平滑化膜15、第1集光部材55、平滑化膜15”、拡散領域51、平滑化膜15’、第1基板10を通過し、第1原色光(青色光)のまま出射される。また、光源から出射された第1原色光(青色光)は、第2偏光フィルム23、第2基板20、第2サブピクセル(絶縁層42、透明第2電極21、第2配向膜22、液晶材料40、第1配向膜12、透明第1電極11から構成された第2液晶セル)、第1偏光フィルム13、光反射膜14、平滑化膜15、第2集光部材56、平滑化膜15”、第2原色発光領域52、平滑化膜15’、第1基板10を通過し、第2原色光(緑色光)として出射される。更には、光源から出射された第1原色光(青色光)は、第2偏光フィルム23、第2基板20、第3サブピクセル(絶縁層42、透明第2電極21、第2配向膜22、液晶材料40、第1配向膜12、透明第1電極11から構成された第3液晶セル)、第1偏光フィルム13、光反射膜14、平滑化膜15、第3集光部材57、平滑化膜15”、第3原色発光領域53、平滑化膜15’、第1基板10を通過し、第3原色光(赤色光)として出射される。そして、以上の結果として、観察者は、カラー液晶表示装置における画像として認識することができる。
以上の点を除き、実施例2のカラー液晶表示装置組立体の構成、構造は、実施例1のカラー液晶表示装置組立体の構成、構造と同様とすることができるので、詳細な説明は省略する。
実施例3も、実施例1の変形である。図4に模式的な一部断面図を示すように、実施例3のカラー液晶表示装置にあっては、第2原色発光領域52、第3原色発光領域53及び拡散領域51と第1基板10の第1面10Aとの間であって、遮光領域59によって囲まれた部分には、カラーフィルター58が配置されている。カラーフィルター58は、各サブピクセルに対向した第1原色、第2原色、第3原色(例えば、青色、緑色、赤色)の着色層から構成されており、染色法、顔料分散法、印刷法、電着法等によって作製されている。着色層は、例えば、樹脂材料から成り、あるいは又、顔料で着色されている。着色層のパターンは、サブピクセルの配列状態(配列パターン)と一致させればよく、ストライプ配列とされている。後述する実施例においても、同様とすることができる。これによって、カラー液晶表示装置組立体にて表示される画像の色純度を一層向上させることができる。尚、実施例3にあっては、平滑化膜15’を省略してもよい。
実施例3のカラー液晶表示装置組立体にあっては、カラー液晶表示装置の作動時、光源から出射された第1原色光(青色光)は、第2偏光フィルム23、第2基板20、第1サブピクセル(絶縁層42、透明第2電極21、第2配向膜22、液晶材料40、第1配向膜12、透明第1電極11から構成された第1液晶セル)、第1偏光フィルム13、光反射膜14、平滑化膜15、拡散領域51、平滑化膜15’、カラーフィルター58、第1基板10を通過し、第1原色光(青色光)のまま出射される。また、光源から出射された第1原色光(青色光)は、第2偏光フィルム23、第2基板20、第2サブピクセル(絶縁層42、透明第2電極21、第2配向膜22、液晶材料40、第1配向膜12、透明第1電極11から構成された第2液晶セル)、第1偏光フィルム13、光反射膜14、平滑化膜15、第2原色発光領域52、平滑化膜15’、カラーフィルター58、第1基板10を通過し、第2原色光(緑色光)として出射される。更には、光源から出射された第1原色光(青色光)は、第2偏光フィルム23、第2基板20、第3サブピクセル(絶縁層42、透明第2電極21、第2配向膜22、液晶材料40、第1配向膜12、透明第1電極11から構成された第3液晶セル)、第1偏光フィルム13、光反射膜14、平滑化膜15、第3原色発光領域53、平滑化膜15’、カラーフィルター58、第1基板10を通過し、第3原色光(赤色光)として出射される。そして、以上の結果として、観察者は、カラー液晶表示装置における画像として認識することができる。
以上の点を除き、実施例3のカラー液晶表示装置組立体の構成、構造は、実施例1のカラー液晶表示装置組立体の構成、構造と同様とすることができるので、詳細な説明は省略する。
実施例4は、実施例3の変形である。図5に模式的な一部断面図を示すように、実施例4のカラー液晶表示装置にあっては、第2原色発光領域52、第3原色発光領域53及び拡散領域51とカラーフィルター58との間に、拡散領域51を通過した第1原色光をカラーフィルター58へと集光する第1集光部材55’、第2原色発光領域52において発光した第2原色光をカラーフィルター58へと集光する第2集光部材56’、及び、第3原色発光領域53において発光した第3原色光をカラーフィルター58へと集光する第3集光部材57’が更に備えられている。第1集光部材55’、第2集光部材56’及び第3集光部材57’とカラーフィルター58との間には平滑化膜15”が配置されているが、平滑化膜15”を省略し、第1集光部材55’、第2集光部材56’及び第3集光部材57’とカラーフィルター58との間に空間を残してもよい。また、実施例4にあっては、第2原色発光領域52、第3原色発光領域53及び拡散領域51と光反射膜14との間に平滑化膜15を配置したが、係る平滑化膜15を省略してもよい。
実施例4のカラー液晶表示装置組立体にあっては、カラー液晶表示装置の作動時、光源から出射された第1原色光(青色光)は、第2偏光フィルム23、第2基板20、第1サブピクセル(絶縁層42、透明第2電極21、第2配向膜22、液晶材料40、第1配向膜12、透明第1電極11から構成された第1液晶セル)、第1偏光フィルム13、光反射膜14、平滑化膜15、拡散領域51、第1集光部材55’、平滑化膜15”、カラーフィルター58、第1基板10を通過し、第1原色光(青色光)のまま出射される。また、光源から出射された第1原色光(青色光)は、第2偏光フィルム23、第2基板20、第2サブピクセル(絶縁層42、透明第2電極21、第2配向膜22、液晶材料40、第1配向膜12、透明第1電極11から構成された第2液晶セル)、第1偏光フィルム13、光反射膜14、平滑化膜15、第2原色発光領域52、第2集光部材56’、平滑化膜15”、カラーフィルター58、第1基板10を通過し、第2原色光(緑色光)として出射される。更には、光源から出射された第1原色光(青色光)は、第2偏光フィルム23、第2基板20、第3サブピクセル(絶縁層42、透明第2電極21、第2配向膜22、液晶材料40、第1配向膜12、透明第1電極11から構成された第3液晶セル)、第1偏光フィルム13、光反射膜14、平滑化膜15、第3原色発光領域53、第3集光部材57’、平滑化膜15”、カラーフィルター58、第1基板10を通過し、第3原色光(赤色光)として出射される。そして、以上の結果として、観察者は、カラー液晶表示装置における画像として認識することができる。
以上の点を除き、実施例4のカラー液晶表示装置組立体の構成、構造は、実施例1、実施例3のカラー液晶表示装置組立体の構成、構造と同様とすることができるので、詳細な説明は省略する。尚、実施例4のカラー液晶表示装置組立体にあっても、実施例2にて説明した第1集光部材55、第2集光部材56及び第3集光部材57を配置してもよい。
このように、実施例4のカラー液晶表示装置組立体にあっては、カラーフィルター58を配置することによって、カラー液晶表示装置組立体にて表示される画像の色純度を一層向上させることができる。しかも、第1集光部材55’、第2集光部材56’及び第3集光部材57’が更に備えられているので、視差の発生や光学的クロストークの発生を確実に防止することができる。
実施例5は、本発明の第2の態様に係るカラー液晶表示装置組立体に関する。
実施例5のカラー液晶表示装置組立体にあっても、光源は、第1原色、第2原色及び第3原色から構成された光の三原色の内の第1原色に相当する第1原色光(青色光)を出射する。そして、概念図を図6に示し、模式的な一部断面図を図7に示すように、実施例5のカラー液晶表示装置組立体にあっては、第1原色光通過領域151、第2原色発光領域152、及び、第3原色発光領域153を備えている。ここで、第2原色発光領域152は、第2サブピクセル(例えば、緑色を表示する)に対応した第2基板20の第1面20Aの部分と透明第2電極21の部分との間に配置され、第2原色(緑色)に相当する第2原色光(緑色光)を発光する第2原色発光粒子から成り、光源から出射された第1原色光(青色光)によって励起されて第2原色光(緑色光)を発光し、第2サブピクセルを照明する。また、第3原色発光領域153は、第3サブピクセル(例えば、赤色を表示する)に対応した第2基板20の第1面20Aの部分と透明第2電極21の部分との間に配置され、第3原色(赤色)に相当する第3原色光(赤色光)を発光する第3原色発光粒子から成り、光源から出射された第1原色光によって励起されて第3原色光(赤色光)を発光し、第3サブピクセルを照明する。第1原色光通過領域151は、光源から出射された第1原色光(青色光)を第1サブピクセルへと通過させる領域である。第2原色発光領域152と第3原色発光領域153との間の領域、第1原色光通過領域151と第2原色発光領域152との間の領域、第1原色光通過領域151と第3原色発光領域153との間の領域には、仕切層(光反射層)154が形成されている。
そして、実施例5にあっては、第2基板20の第1面20Aと透明第2電極21との間に配置され、光源から出射された第1原色光を第1サブピクセルへと集光する(即ち、第1原色光通過領域151を通過した第1原色光を第1サブピクセルへと集光する)第1集光部材155、第2原色発光領域152と透明第2電極21との間に配置され、第2原色発光領域152において発光した第2原色光(緑色光)を第2サブピクセルへと集光する第2集光部材156、及び、第3原色発光領域153と透明第2電極21との間に配置され、第3原色発光領域153において発光した第3原色光(赤色光)を第3サブピクセルへと集光する第3集光部材157を備えている。尚、第1集光部材155、第2集光部材156及び第3集光部材157は、実施例2と同様に、屈折率分布型レンズが多数配列されて成るレンズアレイが一体化されて成る。尚、これらの集光部材155,156,157を省略することもできる。
また、実施例5のカラー液晶表示装置組立体において、第2原色発光領域152(後述する第2原色発光領域152の延在部152Aを含む)、第3原色発光領域153(後述する第3原色発光領域1532の延在部153Aを含む)及び第1原色光通過領域151と第2基板20の第1面20Aとの間には、第2原色光及び第3原色光を反射する光反射膜(選択光反射膜)114が配置されている。加えて、第1集光部材155、第2集光部材156及び第3集光部材157と透明第2電極21との間には、第2偏光フィルム23が配置されており、更には、第1集光部材155、第2集光部材156及び第3集光部材157と第2偏光フィルム23との間には、平滑化膜115が配置されているが、平滑化膜115を省略し、第1集光部材155、第2集光部材156及び第3集光部材157と第2偏光フィルム23との間に空間を残してもよい。
実施例5、あるいは、後述する実施例6〜実施例9にあっては、液晶材料140は、例えば、その制御モードがIPSモードやVAモードといった広視野角特性を有する制御モードである材料から成る。
そして、実施例5にあっては、実施例1と同様に、サブピクセルとサブピクセルの間に対応した第1基板10の第1面10Aの部分と透明第1電極11との間には遮光領域159が設けられている。遮光領域159が設けられていない第1基板10の第1面10Aの部分には、平滑化膜115’が形成されている。更には、遮光領域159を垂直に第2基板20に投影したときに得られる遮光領域159の射影像が第2基板20の第1面20Aを占める領域(遮光領域射影像・占有領域)には、第2原色発光領域152の延在部152Aが延在し、又は、第3原色発光領域153の延在部153Aが延在し、又は、第2原色発光領域152の延在部152A及び第3原色発光領域153の延在部153Aが延在し、且つ、第1原色光通過領域151は延在していない。実施例5にあっては、より具体的には、遮光領域射影像・占有領域には、第2原色発光領域152の延在部152A及び第3原色発光領域153の延在部153Aが延在しており、且つ、第1原色光通過領域151は延在していない。そして、第3原色発光領域153の延在部153Aの面積(S2-3)は、第2原色発光領域152の延在部152Aの面積(S2-2)よりも広い。具体的には、
S2/SPX2 =1.0
S3/SPX3 =1.2
SPX2/SPX1=1.2
SPX3/SPX1=1.5
(SPX1+S2+S3)/(SPX1+SPX2+SPX3)=0.9
である。
S2/SPX2 =1.0
S3/SPX3 =1.2
SPX2/SPX1=1.2
SPX3/SPX1=1.5
(SPX1+S2+S3)/(SPX1+SPX2+SPX3)=0.9
である。
以上の点を除き、実施例5のカラー液晶表示装置組立体の構成、構造は、実施例1のカラー液晶表示装置組立体の構成、構造と同様とすることができるので、詳細な説明は省略する。尚、第1基板10の第2面10Bに第1偏光フィルム13を配置しているが、代替的に、第1基板10の第1面10Aに第1偏光フィルム13を配置してもよい。以下に説明する実施例においても同様である。
実施例5のカラー液晶表示装置組立体にあっては、カラー液晶表示装置の作動時、光源から出射された第1原色光(青色光)は、第2基板20、光反射膜114、第1原色光通過領域151、第1集光部材155、平滑化膜115、第2偏光フィルム23、第1サブピクセル(絶縁層42、透明第2電極21、第2配向膜22、液晶材料140、第1配向膜12、透明第1電極11から構成された第1液晶セル)、平滑化膜115’、第1基板10、第1偏光フィルム13を通過し、第1原色光(青色光)のまま出射される。また、光源から出射された第1原色光(青色光)は、第2基板20、光反射膜114、第2原色発光領域152、第2集光部材156、平滑化膜115、第2偏光フィルム23、第2サブピクセル(絶縁層42、透明第2電極21、第2配向膜22、液晶材料140、第1配向膜12、透明第1電極11から構成された第2液晶セル)、平滑化膜115’、第1基板10、第1偏光フィルム13を通過し、第2原色光(緑色光)として出射される。更には、光源から出射された第1原色光(青色光)は、第2基板20、光反射膜114、第3原色発光領域153、第3集光部材157、平滑化膜115、第2偏光フィルム23、第3サブピクセル(絶縁層42、透明第2電極21、第2配向膜22、液晶材料140、第1配向膜12、透明第1電極11から構成された第3液晶セル)、平滑化膜115’、第1基板10、第1偏光フィルム13を通過し、第3原色光(赤色光)として出射される。そして、以上の結果として、観察者は、カラー液晶表示装置における画像として認識することができる。
実施例5のカラー液晶表示装置組立体において、第2原色発光領域152は、第2サブピクセルに対応した第2基板20の第1面20Aの部分と透明第2電極21の部分との間に配置されており、第3原色発光領域153は、第3サブピクセルに対応した第2基板20の第1面20Aの部分と透明第2電極21の部分との間に配置されている。それ故、第2原色発光領域152や第3原色発光領域153から出射した光が対応するサブピクセル(液晶セル)に隣接したサブピクセル(液晶セル)に入射するといった光学的クロストークが発生することを確実に防止することができる。しかも、第2集光部材156が第2原色発光領域152と透明第2電極21との間に配置されており、第3集光部材157が第3原色発光領域153と透明第2電極21との間に配置されている。それ故、第2原色発光領域152や第3原色発光領域153から出射した光が対応するサブピクセル(液晶セル)に隣接したサブピクセル(液晶セル)に入射するといった光学的クロストークが発生することを一層確実に防止することができる。
実施例5のカラー液晶表示装置組立体におけるカラー液晶表示装置は、例えば、以下の方法で作製することができる。
[工程−500]
実施例1の[工程−100]と同様にして、但し、第2基板20の第1面20A上に配置された光反射膜114の所望の領域の上に仕切層(光反射層)154を形成し、次いで、仕切層154に覆われていない光反射膜114の領域の上に第2原色発光領域152及び第3原色発光領域153を形成する。尚、仕切層154に囲まれている第1原色光通過領域151の部分を、そのままとしてもよいし、透明な樹脂で充填してもよい。
実施例1の[工程−100]と同様にして、但し、第2基板20の第1面20A上に配置された光反射膜114の所望の領域の上に仕切層(光反射層)154を形成し、次いで、仕切層154に覆われていない光反射膜114の領域の上に第2原色発光領域152及び第3原色発光領域153を形成する。尚、仕切層154に囲まれている第1原色光通過領域151の部分を、そのままとしてもよいし、透明な樹脂で充填してもよい。
[工程−510]
その後、第1原色光通過領域151、第2原色発光領域152及び第3原色発光領域153上に第1集光部材155、第2集光部材156及び第3集光部材157を貼り合わせ、更に、その上に平滑化膜115を貼り合わせる。
その後、第1原色光通過領域151、第2原色発光領域152及び第3原色発光領域153上に第1集光部材155、第2集光部材156及び第3集光部材157を貼り合わせ、更に、その上に平滑化膜115を貼り合わせる。
[工程−520]
次いで、平滑化膜115上に第2偏光フィルム23を貼り合わせ、第2偏光フィルム23上に周知の方法でTFTから成るスイッチング素子及び配線41を形成し、全面を覆う絶縁層42を形成した後、絶縁層42上に透明第2電極21を形成し、透明第2電極21上に第2配向膜22を形成した後、第2配向膜22に配向処理を施す。こうして、リア・パネルを得ることができるが、係るリア・パネルの製造プロセスは、基本的に、周知の製造プロセスの応用とすることができる。
次いで、平滑化膜115上に第2偏光フィルム23を貼り合わせ、第2偏光フィルム23上に周知の方法でTFTから成るスイッチング素子及び配線41を形成し、全面を覆う絶縁層42を形成した後、絶縁層42上に透明第2電極21を形成し、透明第2電極21上に第2配向膜22を形成した後、第2配向膜22に配向処理を施す。こうして、リア・パネルを得ることができるが、係るリア・パネルの製造プロセスは、基本的に、周知の製造プロセスの応用とすることができる。
[工程−530]
一方、第1基板10の第1面10Aに、遮光領域159、平滑化膜115’を形成し、その上に透明第1電極11を形成した後、透明第1電極11上に第1配向膜12を形成し、次いで、第1配向膜12に配向処理を施す。また、第1基板10の第2面10Bに、第1偏光フィルム13を貼り合わせる。こうして、フロント・パネルを得ることができるが、係るフロント・パネルの製造プロセスは周知の製造プロセスとすることができる。
一方、第1基板10の第1面10Aに、遮光領域159、平滑化膜115’を形成し、その上に透明第1電極11を形成した後、透明第1電極11上に第1配向膜12を形成し、次いで、第1配向膜12に配向処理を施す。また、第1基板10の第2面10Bに、第1偏光フィルム13を貼り合わせる。こうして、フロント・パネルを得ることができるが、係るフロント・パネルの製造プロセスは周知の製造プロセスとすることができる。
[工程−540]
その後、周知の方法に基づき、フロント・パネル、リア・パネル、液晶材料、シール材料(封止材)等を用いてカラー液晶表示装置を組み立てる。次いで、カラー液晶表示装置と面状光源装置とを周知の方法に基づき組み立てる。
その後、周知の方法に基づき、フロント・パネル、リア・パネル、液晶材料、シール材料(封止材)等を用いてカラー液晶表示装置を組み立てる。次いで、カラー液晶表示装置と面状光源装置とを周知の方法に基づき組み立てる。
実施例6は、実施例5の変形である。図8に模式的な一部断面図を示すように、実施例6においては、遮光領域159’は、スイッチング素子(具体的にはTFT)及び係るスイッチング素子に接続された配線から構成されている。これらのスイッチング素子及び係るスイッチング素子に接続された配線は、第1基板10の第1面10Aに設けられている。第1基板10に設けられた透明第1電極11は画素電極として機能し、第2基板20に設けられた透明第2電極21は共通電極として機能する。また、実施例5と異なり、集光部材155,156,157は設けられていない。第2原色発光領域152(後述する第2原色発光領域152の延在部152Aを含む)、第3原色発光領域153(後述する第3原色発光領域1532の延在部153Aを含む)及び第1原色光通過領域151と第2基板20の第1面20Aとの間には、第2原色光及び第3原色光を反射する光反射膜114が配置されている。
以上の点を除き、実施例6のカラー液晶表示装置組立体の構成、構造は、実施例5のカラー液晶表示装置組立体の構成、構造と同様とすることができるので、詳細な説明は省略する。
実施例6のカラー液晶表示装置組立体にあっては、カラー液晶表示装置の作動時、光源から出射された第1原色光(青色光)は、第2基板20、光反射膜114、第1原色光通過領域151、第2偏光フィルム23、第1サブピクセル(透明第2電極21、第2配向膜22、液晶材料140、第1配向膜12、透明第1電極11、絶縁層42から構成された第1液晶セル)、第1基板10、第1偏光フィルム13を通過し、第1原色光(青色光)のまま出射される。また、光源から出射された第1原色光(青色光)は、第2基板20、光反射膜114、第2原色発光領域152、第2偏光フィルム23、第2サブピクセル(透明第2電極21、第2配向膜22、液晶材料140、第1配向膜12、透明第1電極11、絶縁層42から構成された第2液晶セル)、第1基板10、第1偏光フィルム13を通過し、第2原色光(緑色光)として出射される。更には、光源から出射された第1原色光(青色光)は、第2基板20、光反射膜114、第3原色発光領域153、第2偏光フィルム23、第3サブピクセル(透明第2電極21、第2配向膜22、液晶材料140、第1配向膜12、透明第1電極11、絶縁層42から構成された第3液晶セル)、第1基板10、第1偏光フィルム13を通過し、第3原色光(赤色光)として出射される。そして、以上の結果として、観察者は、カラー液晶表示装置における画像として認識することができる。
実施例7も、実施例5の変形である。模式的な一部断面図を図9に示すように、実施例7のカラー液晶表示装置組立体にあっては、第1基板10の第1面10Aと透明第1電極11との間であって、遮光領域159によって囲まれた部分には、カラーフィルター158が配置されている。
実施例7のカラー液晶表示装置組立体にあっては、カラー液晶表示装置の作動時、光源から出射された第1原色光(青色光)は、第2基板20、光反射膜114、第1原色光通過領域151、第1集光部材155、平滑化膜115、第2偏光フィルム23、第1サブピクセル(絶縁層42、透明第2電極21、第2配向膜22、液晶材料140、第1配向膜12、透明第1電極11から構成された第1液晶セル)、カラーフィルター158、第1基板10、第1偏光フィルム13を通過し、第1原色光(青色光)のまま出射される。また、光源から出射された第1原色光(青色光)は、第2基板20、光反射膜114、第2原色発光領域152、第2集光部材156、平滑化膜115、第2偏光フィルム23、第2サブピクセル(絶縁層42、透明第2電極21、第2配向膜22、液晶材料140、第1配向膜12、透明第1電極11から構成された第2液晶セル)、カラーフィルター158、第1基板10、第1偏光フィルム13を通過し、第2原色光(緑色光)として出射される。更には、光源から出射された第1原色光(青色光)は、第2基板20、光反射膜114、第3原色発光領域153、第3集光部材157、平滑化膜115、第2偏光フィルム23、第3サブピクセル(絶縁層42、透明第2電極21、第2配向膜22、液晶材料140、第1配向膜12、透明第1電極11から構成された第3液晶セル)、カラーフィルター158、第1基板10、第1偏光フィルム13を通過し、第3原色光(赤色光)として出射される。そして、以上の結果として、観察者は、カラー液晶表示装置における画像として認識することができる。
以上の点を除き、実施例7のカラー液晶表示装置組立体の構成、構造は、実施例5のカラー液晶表示装置組立体の構成、構造と同様とすることができるので、詳細な説明は省略する。
実施例8は、実施例7の変形である。模式的な一部断面図を図10に示すように、実施例8のカラー液晶表示装置組立体にあっては、実施例6と同様に、遮光領域159’は、スイッチング素子(具体的にはTFT)及び係るスイッチング素子に接続された配線から構成されている。尚、これらのスイッチング素子及び係るスイッチング素子に接続された配線は、第1基板10の第1面10Aに設けられている。第1基板10に設けられた透明第1電極11は画素電極として機能し、第2基板20に設けられた透明第2電極21は共通電極として機能する。
以上の点を除き、実施例8のカラー液晶表示装置組立体の構成、構造は、実施例7及び実施例6のカラー液晶表示装置組立体の構成、構造と同様とすることができるので、詳細な説明は省略する。
実施例8のカラー液晶表示装置組立体にあっては、カラー液晶表示装置の作動時、光源から出射された第1原色光(青色光)は、第2基板20、光反射膜114、第1原色光通過領域151、第1集光部材155、平滑化膜115、第2偏光フィルム23、第1サブピクセル(透明第2電極21、第2配向膜22、液晶材料140、第1配向膜12、透明第1電極11、絶縁層42から構成された第1液晶セル)、第1基板10、第1偏光フィルム13を通過し、第1原色光(青色光)のまま出射される。また、光源から出射された第1原色光(青色光)は、第2基板20、光反射膜114、第2原色発光領域152、第2集光部材156、平滑化膜115、第2偏光フィルム23、第2サブピクセル(透明第2電極21、第2配向膜22、液晶材料140、第1配向膜12、透明第1電極11、絶縁層42から構成された第2液晶セル)、第1基板10、第1偏光フィルム13を通過し、第2原色光(緑色光)として出射される。更には、光源から出射された第1原色光(青色光)は、第2基板20、光反射膜114、第3原色発光領域153、第3集光部材157、平滑化膜115、第2偏光フィルム23、第3サブピクセル(透明第2電極21、第2配向膜22、液晶材料140、第1配向膜12、透明第1電極11、絶縁層42から構成された第3液晶セル)、第1基板10、第1偏光フィルム13を通過し、第3原色光(赤色光)として出射される。そして、以上の結果として、観察者は、カラー液晶表示装置における画像として認識することができる。
実施例9は、実施例7の変形であるが、本発明の第3の態様に係るカラー液晶表示装置組立体、具体的には、半透過型のカラー液晶表示装置に関する。
概念図を図11に示し、模式的な一部断面図を図12に示し、図13の(B)にサブピクセル等の配置を模式的に示すように、実施例9のカラー液晶表示装置組立体にあっては、サブピクセルに対応した第2基板20の第1面20Aの部分の一部分と透明第2電極21との間には光反射領域43が設けられている。そして、遮光領域159及び光反射領域43を垂直に第2基板20に投影したときに得られる遮光領域159及び光反射領域43の射影像が第2基板20の第1面20Aを占める領域(遮光領域/光反射領域射影像・占有領域)には、第2原色発光領域152の延在部152Aが延在し、又は、第3原色発光領域153の延在部153Aが延在し、又は、第2原色発光領域152の延在部152A及び第3原色発光領域153の延在部153Aが延在し、且つ、第1原色光通過領域151は延在していない。実施例9にあっては、より具体的には、遮光領域/光反射領域射影像・占有領域には、第2原色発光領域152の延在部152A及び第3原色発光領域153の延在部153Aが延在しており、且つ、第1原色光通過領域151は延在していない。そして、第3原色発光領域153の延在部153Aの面積(S3-3)は、第2原色発光領域152の延在部152Aの面積(S3-2)よりも広い。具体的には、
S2/SPX2 =1.0
S3/SPX3 =0.8
SPX2/SPX1=1.2
SPX3/SPX1=1.5
(SPX1+S2+S3)/(SPX1+SPX2+SPX3)=1.2
である。また、
RF1/SPX1 =0.6
RF2/SPX2 =0.5
RF3/SPX3 =0.4
である。
S2/SPX2 =1.0
S3/SPX3 =0.8
SPX2/SPX1=1.2
SPX3/SPX1=1.5
(SPX1+S2+S3)/(SPX1+SPX2+SPX3)=1.2
である。また、
RF1/SPX1 =0.6
RF2/SPX2 =0.5
RF3/SPX3 =0.4
である。
また、実施例9のカラー液晶表示装置組立体にあっても、第1基板10の第1面10Aと透明第1電極11との間であって、遮光領域159によって囲まれた部分には、カラーフィルター158が配置されている。
以上の点を除き、実施例9のカラー液晶表示装置組立体の構成、構造は、実施例5及び実施例7のカラー液晶表示装置組立体の構成、構造と同様とすることができるので、詳細な説明は省略する。
実施例9のカラー液晶表示装置組立体にあっては、カラー液晶表示装置の作動時、光源から出射された第1原色光(青色光)は、第2基板20、光反射膜(選択光反射膜)114、第1原色光通過領域151、第1集光部材155、平滑化膜115、第2偏光フィルム23、第1サブピクセル(絶縁層42、透明第2電極21、第2配向膜22、液晶材料140、第1配向膜12、透明第1電極11から構成された第1液晶セル)、カラーフィルター158、第1基板10、第1偏光フィルム13を通過し、第1原色光(青色光)のまま出射される。一方、カラー液晶表示装置に入射した外光は、第1偏光フィルム13、第1基板10、カラーフィルター158を通過し、青色光のみとなって、第1液晶セルを通過し、光反射領域43で一部が反射され、反射された青色光は、第1液晶セル、カラーフィルター158、第1基板10、第1偏光フィルム13を通過し、出射される。また、光源から出射された第1原色光(青色光)は、第2基板20、光反射膜114、第2原色発光領域152、第2集光部材156、平滑化膜115、第2偏光フィルム23、第2サブピクセル(絶縁層42、透明第2電極21、第2配向膜22、液晶材料140、第1配向膜12、透明第1電極11から構成された第2液晶セル)、カラーフィルター158、第1基板10、第1偏光フィルム13を通過し、第2原色光(緑色光)として出射される。一方、カラー液晶表示装置に入射した外光は、第1偏光フィルム13、第1基板10、カラーフィルター158を通過し、緑色光のみとなって、第2液晶セルを通過し、光反射領域43で一部が反射され、反射された緑色光は、第2液晶セル、カラーフィルター158、第1基板10、第1偏光フィルム13を通過し、出射される。更には、光源から出射された第1原色光(青色光)は、第2基板20、光反射膜114、第3原色発光領域153、第3集光部材157、平滑化膜115、第2偏光フィルム23、第3サブピクセル(絶縁層42、透明第2電極21、第2配向膜22、液晶材料140、第1配向膜12、透明第1電極11から構成された第3液晶セル)、カラーフィルター158、第1基板10、第1偏光フィルム13を通過し、第3原色光(赤色光)として出射される。一方、カラー液晶表示装置に入射した外光は、第1偏光フィルム13、第1基板10、カラーフィルター158を通過し、赤色光のみとなって、第3液晶セルを通過し、光反射領域43で一部が反射され、反射された赤色光は、第3液晶セル、カラーフィルター158、第1基板10、第1偏光フィルム13を通過し、出射される。そして、以上の結果として、観察者は、カラー液晶表示装置における画像として認識することができる。
[分割駆動方式(部分駆動方式)の面状光源装置の説明、その他]
実施例1〜実施例9にあっては、面状光源装置60として、図22の(A)に示した従来の直下型の面状光源装置を採用してもよいし、以下に説明する分割駆動方式(部分駆動方式)の面状光源装置420を採用してもよい。
実施例1〜実施例9にあっては、面状光源装置60として、図22の(A)に示した従来の直下型の面状光源装置を採用してもよいし、以下に説明する分割駆動方式(部分駆動方式)の面状光源装置420を採用してもよい。
分割駆動方式の面状光源装置は、カラー液晶表示装置の表示領域をP×Q個の仮想の表示領域ユニットに分割したと想定したときのこれらのP×Q個の表示領域ユニットに対応したP×Q個の面状光源ユニットから成り、P×Q個の面状光源ユニットの発光状態は、個別に制御される。
図14に概念図を示すように、カラー液晶表示装置410は、第1の方向に沿ってM0個、第2の方向に沿ってN0個の、合計M0×N0個のピクセルが2次元マトリクス状に配列された表示領域411を備えている。ここで、表示領域411を、P×Q個の仮想の表示領域ユニット412に分割したと想定する。各表示領域ユニット412は複数のピクセルから構成されている。具体的には、例えば、画像表示用解像度としてHD−TV規格を満たすものであり、2次元マトリクス状に配列されたピクセル(画素)の数M0×N0を(M0,N0)で表記したとき、例えば、(1920,1080)である。また、2次元マトリクス状に配列されたピクセルから構成された表示領域411(図14において、一点鎖線で示す)がP×Q個の仮想の表示領域ユニット412(境界を点線で示す)に分割されている。(P,Q)の値は、例えば、(19,12)である。但し、図面の簡素化のため、図14における表示領域ユニット412(及び、後述する面状光源ユニット422)の数は、この値と異なる。各表示領域ユニット412は複数(M×N)のピクセルから構成されており、1つの表示領域ユニット412を構成するピクセルの数は、例えば、約1万である。各ピクセルは、それぞれが異なる色を発光する複数のサブピクセルを1組として構成されている。より具体的には、各ピクセル(画素)は、第1サブピクセル(青色発光サブピクセル,サブピクセル[B])、第2サブピクセル(緑色発光サブピクセル,サブピクセル[G])、及び、第3サブピクセル(赤色発光サブピクセル,サブピクセル[R])の3種のサブピクセル(副画素)から構成されている。このカラー液晶表示装置410は、線順次駆動される。より具体的には、カラー液晶表示装置410は、マトリクス状に交差する走査電極(第1の方向に沿って延びている)とデータ電極(第2の方向に沿って延びている)とを有し、走査電極に走査信号を入力して走査電極を選択、走査し、データ電極に入力されたデータ信号(制御信号に基づく信号である)に基づき画像を表示させ、1画面を構成する。
カラー液晶表示装置410は、具体的には、実施例1〜実施例9あるいはその変形例にて説明した構造を有する。
直下型の面状光源装置(バックライト)420は、P×Q個の仮想の表示領域ユニット412に対応したP×Q個の面状光源ユニット422から成り、各面状光源ユニット422は、面状光源ユニット422に対応する表示領域ユニット412を背面から照明する。面状光源ユニット422に備えられた光源は、個別に制御される。但し、面状光源ユニット422の光源輝度は、他の面状光源ユニット422に備えられた光源の発光状態等による影響を受けない。尚、カラー液晶表示装置410の下方に面状光源装置420が位置しているが、図14においては、カラー液晶表示装置410と面状光源装置420とを別々に表示した。面状光源装置420における面状光源ユニット422等の配置、配列状態を図16の(A)に模式的に示し、カラー液晶表示装置410及び面状光源装置420から成るカラー液晶表示装置組立体の模式的な一部断面図を図16の(B)に示す。光源は、パルス幅変調(PWM)制御方式に基づき駆動される発光ダイオード423から成る。面状光源ユニット422の輝度の増減は、面状光源ユニット422を構成する発光ダイオード423のパルス幅変調制御におけるデューティ比の増減制御によって行う。
図16の(B)にカラー液晶表示装置組立体の模式的な一部断面図を示すように、面状光源装置420は、外側フレーム433と内側フレーム434とを備えた筐体431から構成されている。そして、カラー液晶表示装置410の端部は、外側フレーム433と内側フレーム434とによって、スペーサ435A,435Bを介して挟み込まれるように保持されている。外側フレーム433と内側フレーム434との間には、ガイド部材436が配置されており、外側フレーム433と内側フレーム434とによって挟み込まれたカラー液晶表示装置410がずれない構造となっている。筐体431の内部であって上部には、光拡散板441が、スペーサ435C、ブラケット部材437を介して、内側フレーム434に取り付けられている。光拡散板441の上には、拡散シート442、プリズムシート443、偏光変換シート444といった光学機能シート群が積層されている。
筐体431の内部であって下部には、反射シート445が備えられている。ここで、この反射シート445は、その反射面が光拡散板441と対向するように配置され、筐体431の底面432Aに図示しない取付け用部材を介して取り付けられている。反射シート445は、例えば、シート基材上に、白色ポリエチレンテレフタレートフィルム(MCPET)や銀反射膜、低屈折率膜、高屈折率膜を順に積層された構造を有する銀増反射膜から構成することができる。反射シート445は、発光ダイオード423から出射された光や、筐体431の側面432B、あるいは、図16の(A)に示す隔壁421によって反射された光を反射する。尚、隔壁421は、場合によっては設けなくともよい。こうして、拡散領域51あるいは第1原色光通過領域151、第2原色発光領域52,152、第3原色発光領域53,153を照明する発光ダイオード423から出射された第1原色光(青色光)を照明光として用いる。この照明光は、面状光源ユニット422から光拡散板441を介して出射され、拡散シート442、プリズムシート443、偏光変換シート444といった光学機能シート群を通過し、カラー液晶表示装置410を背面から照明する。
筐体431の底面432A近傍には、光センサーであるフォトダイオード424が配置されている。ここで、1個の面状光源ユニット422に1つの光センサー(フォトダイオード424)が配置されている。光センサーであるフォトダイオード424によって、発光ダイオード423の輝度及び色度が測定される。
図14及び図15に示すように、外部(ディスプレイ回路)からの駆動信号に基づき面状光源装置420及びカラー液晶表示装置410を駆動するための駆動回路は、パルス幅変調制御方式に基づき、面状光源装置420を構成する発光ダイオード423のオン/オフ制御を行う面状光源装置制御回路450及び面状光源ユニット駆動回路460、並びに、液晶表示装置駆動回路470から構成されている。
面状光源装置制御回路450は、演算回路451及び記憶装置(メモリ)452から構成されている。一方、面状光源ユニット駆動回路460は、演算回路461、記憶装置(メモリ)462、LED駆動回路463、フォトダイオード制御回路464、FETから成るスイッチング素子465、発光ダイオード駆動電源(定電流源)466から構成されている。面状光源装置制御回路450及び面状光源ユニット駆動回路460を構成するこれらの回路等は、周知の回路等とすることができる。一方、カラー液晶表示装置410を駆動するための液晶表示装置駆動回路470は、タイミングコントローラ471といった周知の回路から構成されている。カラー液晶表示装置410には、液晶セルを構成するTFTから成るスイッチング素子を駆動するためのゲート・ドライバ、ソース・ドライバ等(これらは図示せず)が備えられている。
そして、或る画像表示フレームにおける発光ダイオード423の発光状態は、フォトダイオード424によって測定され、フォトダイオード424からの出力はフォトダイオード制御回路464に入力され、フォトダイオード制御回路464、演算回路461において、発光ダイオード423の例えば輝度及び色度としてのデータ(信号)とされ、係るデータがLED駆動回路463に送られ、次の画像表示フレームにおける発光ダイオード423の発光状態が制御されるといったフィードバック機構が形成される。
発光ダイオード423の下流には電流検出用の抵抗体rが、発光ダイオード423と直列に挿入されており、抵抗体rを流れる電流が電圧に変換され、抵抗体rにおける電圧降下が所定の値となるように、LED駆動回路463の制御下、発光ダイオード駆動電源466の動作が制御される。ここで、図15には、発光ダイオード駆動電源(定電流源)466を1つで描写しているが、実際には、発光ダイオード423のそれぞれを駆動するための発光ダイオード駆動電源466が配されている。尚、図15には、3組の面状光源ユニット422を図示している。図15においては、1つの面状光源ユニット422には1つの発光ダイオード423が備えられている構成を示したが、1つの面状光源ユニット422を構成する発光ダイオード423の個数は1つに限定されない。発光ダイオード423からは、第1原色に相当する第1原色光(青色光)が出射される。
2次元マトリクス状に配列されたピクセルから構成された表示領域411がP×Q個の表示領域ユニットに分割されているが、この状態を、「行」及び「列」で表現すると、Q行×P列の表示領域ユニットに分割されていると云える。また、表示領域ユニット412は複数(M×N)のピクセルから構成されているが、この状態を、「行」及び「列」で表現すると、N行×M列のピクセルから構成されていると云える。更には、第3サブピクセル(サブピクセル[R])、第2発光サブピクセル(サブピクセル[G])、及び、第1発光サブピクセル(サブピクセル[B])を一括して纏めて『サブピクセル[R,G,B]』と呼ぶ場合があるし、サブピクセル[R,G,B]の動作の制御(具体的には、例えば、光透過率(開口率)の制御)のためにサブピクセル[R,G,B]に入力される第3サブピクセル・制御信号、第2サブピクセル・制御信号、及び、第1サブピクセル・制御信号を一括して纏めて『制御信号[R,G,B]』と呼ぶ場合があるし、表示領域ユニットを構成するサブピクセル[R,G,B]を駆動するために駆動回路に外部から入力される第3サブピクセル・駆動信号、第2サブピクセル・駆動信号、及び、第1サブピクセル・駆動信号を一括して纏めて『駆動信号[R,G,B]』と呼ぶ場合がある。
各ピクセルは、前述したように、第3サブピクセル(サブピクセル[R])、第2サブピクセル(サブピクセル[G])、及び、第1サブピクセル(サブピクセル[B])の3種のサブピクセルを1組として構成されている。以下の実施例の説明においては、サブピクセル[R,G,B]のそれぞれの輝度の制御(階調制御)を8ビット制御とし、0〜255の28段階にて行うとする。従って、各表示領域ユニット412を構成する各ピクセルにおけるサブピクセル[R,G,B]のそれぞれを駆動するために液晶表示装置駆動回路470に入力される駆動信号[R,G,B]の値xR,xG,xBのそれぞれは、28段階の値をとる。また、各面状光源ユニットを構成する発光ダイオード423のそれぞれの発光時間を制御するためのパルス幅変調出力信号の値PSも、0〜255の28段階の値をとる。但し、これに限定するものではなく、例えば、10ビット制御とし、0〜1023の210段階にて行うこともでき、この場合には、8ビットの数値での表現を、例えば4倍すればよい。
ピクセルのそれぞれに、ピクセルのそれぞれの光透過率Ltを制御する制御信号が駆動回路から供給される。具体的には、サブピクセル[R,G,B]のそれぞれに、サブピクセル[R,G,B]のそれぞれの光透過率Ltを制御する制御信号[R,G,B]が液晶表示装置駆動回路470から供給される。即ち、液晶表示装置駆動回路470においては、入力された駆動信号[R,G,B]から制御信号[R,G,B]が生成され、この制御信号[R,G,B]がサブピクセル[R,G,B]に供給(出力)される。尚、面状光源ユニット422の輝度である光源輝度Y2を1画像表示フレーム毎に変化させるので、制御信号[R,G,B]は、例えば、駆動信号[R,G,B]の値xR,xG,xBを2.2乗した値に対して、光源輝度Y2の変化に基づく補正(補償)を行った値XR-corr,XG-corr,XB-corrを有する。そして、液晶表示装置駆動回路470を構成するタイミングコントローラ471から、カラー液晶表示装置410のゲート・ドライバ及びソース・ドライバに、制御信号[R,G,B]が周知の方法で送出され、制御信号[R,G,B]に基づき各サブピクセルを構成するスイッチング素子が駆動され、液晶セルを構成する透明第1電極11及び透明第2電極21に所望の電圧が印加されることで、各サブピクセルの光透過率(開口率)Ltが制御される。ここで、制御信号[R,G,B]の値XR-corr,XG-corr,XB-corrが大きいほど、サブピクセル[R,G,B]の光透過率(開口率)Ltが高くなり、サブピクセル[R,G,B]に対応する表示領域の部分の輝度(表示輝度y)の値が高くなる。即ち、サブピクセル[R,G,B]を通過する光によって構成される画像(通常、一種、点状である)は明るい。
表示輝度y及び光源輝度Y2の制御は、カラー液晶表示装置410の画像表示における1画像表示フレーム毎、表示領域ユニット毎、面状光源ユニット毎に行われる。また、1画像表示フレーム内におけるカラー液晶表示装置410の動作と面状光源装置420の動作とは同期させられる。尚、駆動回路に電気信号として1秒間に送られる画像情報の数(毎秒画像)がフレーム周波数(フレームレート)であり、フレーム周波数の逆数がフレーム時間(単位:秒)である。
以下、分割駆動方式の面状光源装置の駆動方法を、図14、図15及び図17を参照して説明する。尚、図17は、分割駆動方式の面状光源装置の駆動方法を説明するための流れ図である。
ここで、ピクセルのそれぞれに、ピクセルのそれぞれの光透過率Ltを制御する制御信号が駆動回路から供給される。より具体的には、各ピクセルを構成するサブピクセル[R,G,B]のそれぞれに、サブピクセル[R,G,B]のそれぞれの光透過率Ltを制御する制御信号[R,G,B]が駆動回路470から供給される。そして、面状光源ユニット422のそれぞれにおいて、各表示領域ユニット412を構成する全てのピクセル(サブピクセル[R,G,B])を駆動するために駆動回路450,460,470に入力される駆動信号[R,G,B]の値xR,xG,xBの内の最大値である表示領域ユニット内・駆動信号最大値xU-maxに等しい値を有する駆動信号に相当する制御信号がピクセルに供給されたと想定したときのピクセル(サブピクセル[R,G,B])の輝度(光透過率・第1規定値Lt1における表示輝度・第2規定値y2)が得られるように、この表示領域ユニット412に対応する面状光源ユニット422を構成する光源の輝度を、面状光源装置制御回路450及び面状光源ユニット駆動回路460によって制御する。具体的には、サブピクセルの光透過率(開口率)を、光透過率・第1規定値Lt1としたときに表示輝度y2が得られるように、光源輝度Y2を制御すればよい(例えば、減少させればよい)。即ち、例えば、以下の式(A)を満足するように、画像表示フレーム毎に面状光源ユニット422の光源輝度Y2を制御すればよい。尚、Y2≦Y1の関係にある。
Y2・Lt1=Y1・Lt2 (A)
[ステップ−100]
スキャンコンバータ等の周知のディスプレイ回路から送出された1画像表示フレーム分の駆動信号[R,G,B]及びクロック信号CLKは、面状光源装置制御回路450及び液晶表示装置駆動回路470に入力される(図14参照)。尚、駆動信号[R,G,B]は、例えば撮像管への入力光量をy’としたとき、撮像管からの出力信号であり、例えば放送局等から出力され、ピクセルの光透過率Ltを制御するために液晶表示装置駆動回路470にも入力される駆動信号であり、入力光量y’の0.45乗の関数で表すことができる。そして、面状光源装置制御回路450に入力された1画像表示フレーム分の駆動信号[R,G,B]の値xR,xG,xBは、面状光源装置制御回路450を構成する記憶装置(メモリ)452に、一旦、記憶される。また、液晶表示装置駆動回路470に入力された1画像表示フレーム分の駆動信号[R,G,B]の値xR,xG,xBも、液晶表示装置駆動回路470を構成する記憶装置(図示せず)に、一旦、記憶される。
スキャンコンバータ等の周知のディスプレイ回路から送出された1画像表示フレーム分の駆動信号[R,G,B]及びクロック信号CLKは、面状光源装置制御回路450及び液晶表示装置駆動回路470に入力される(図14参照)。尚、駆動信号[R,G,B]は、例えば撮像管への入力光量をy’としたとき、撮像管からの出力信号であり、例えば放送局等から出力され、ピクセルの光透過率Ltを制御するために液晶表示装置駆動回路470にも入力される駆動信号であり、入力光量y’の0.45乗の関数で表すことができる。そして、面状光源装置制御回路450に入力された1画像表示フレーム分の駆動信号[R,G,B]の値xR,xG,xBは、面状光源装置制御回路450を構成する記憶装置(メモリ)452に、一旦、記憶される。また、液晶表示装置駆動回路470に入力された1画像表示フレーム分の駆動信号[R,G,B]の値xR,xG,xBも、液晶表示装置駆動回路470を構成する記憶装置(図示せず)に、一旦、記憶される。
[ステップ−110]
次いで、面状光源装置制御回路450を構成する演算回路451においては、記憶装置452に記憶された駆動信号[R,G,B]の値を読み出し、第(p,q)番目[但し、先ず、p=1,q=1]の表示領域ユニット412において、この第(p,q)番目の表示領域ユニット412を構成する全てのピクセルにおけるサブピクセル[R,G,B]を駆動するための駆動信号[R,G,B]の値xR,xG,xBの内の最大値である表示領域ユニット内・駆動信号最大値xU-maxを、演算回路451において求める。そして、表示領域ユニット内・駆動信号最大値xU-maxを、記憶装置452に記憶する。このステップを、m=1,2,・・・,M、n=1,2,・・・,Nの全てに対して、即ち、M×N個のピクセルに対して、実行する。
次いで、面状光源装置制御回路450を構成する演算回路451においては、記憶装置452に記憶された駆動信号[R,G,B]の値を読み出し、第(p,q)番目[但し、先ず、p=1,q=1]の表示領域ユニット412において、この第(p,q)番目の表示領域ユニット412を構成する全てのピクセルにおけるサブピクセル[R,G,B]を駆動するための駆動信号[R,G,B]の値xR,xG,xBの内の最大値である表示領域ユニット内・駆動信号最大値xU-maxを、演算回路451において求める。そして、表示領域ユニット内・駆動信号最大値xU-maxを、記憶装置452に記憶する。このステップを、m=1,2,・・・,M、n=1,2,・・・,Nの全てに対して、即ち、M×N個のピクセルに対して、実行する。
例えば、xRが「110」に相当する値であり、xGが「150」に相当する値であり、xBが「50」に相当する値である場合、xU-maxは「150」に相当する値である。
この操作を、(p,q)=(1,1)から(P,Q)まで繰り返し、全ての表示領域ユニット412における表示領域ユニット内・駆動信号最大値xU-maxを、記憶装置452に記憶する。
[ステップ−120]
そして、表示領域ユニット内・駆動信号最大値xU-maxに等しい値を有する駆動信号[R,G,B]に相当する制御信号[R,G,B]がサブピクセル[R,G,B]に供給されたと想定したときの輝度(光透過率・第1規定値Lt1における表示輝度・第2規定値y2)が面状光源ユニット422によって得られるように、表示領域ユニット412に対応する面状光源ユニット422の光源輝度Y2を、面状光源ユニット駆動回路460の制御下、増減する。具体的には、以下の式(A)を満足するように、1画像表示フレーム毎、1面状光源ユニット毎に光源輝度Y2を制御すればよい。より具体的には、光源輝度制御関数g(xnol-max)である式(B)に基づき発光ダイオード423の輝度を制御し、且つ、式(A)を満足するように光源輝度Y2を制御すればよい。このような制御の概念図を、図18の(A)及び(B)に示す。但し、後述するように、他の面状光源ユニット422の影響に基づいた補正を、光源輝度Y2に対して、必要に応じて施すことが望ましい。尚、光源輝度Y2の制御に関するこれらの関係、即ち、表示領域ユニット内・駆動信号最大値xU-max、この最大値xU-maxに等しい値を有する駆動信号に相当する制御信号の値、このような制御信号がサブピクセルに供給されたと想定したときの表示輝度・第2規定値y2、このときの各サブピクセルの光透過率(開口率)[光透過率・第2規定値Lt2]、各サブピクセルの光透過率(開口率)を光透過率・第1規定値Lt1としたときに表示輝度・第2規定値y2が得られるような面状光源ユニット422における輝度制御パラメータの関係等を、予め求めておき、記憶装置452等に記憶しておけばよい。
そして、表示領域ユニット内・駆動信号最大値xU-maxに等しい値を有する駆動信号[R,G,B]に相当する制御信号[R,G,B]がサブピクセル[R,G,B]に供給されたと想定したときの輝度(光透過率・第1規定値Lt1における表示輝度・第2規定値y2)が面状光源ユニット422によって得られるように、表示領域ユニット412に対応する面状光源ユニット422の光源輝度Y2を、面状光源ユニット駆動回路460の制御下、増減する。具体的には、以下の式(A)を満足するように、1画像表示フレーム毎、1面状光源ユニット毎に光源輝度Y2を制御すればよい。より具体的には、光源輝度制御関数g(xnol-max)である式(B)に基づき発光ダイオード423の輝度を制御し、且つ、式(A)を満足するように光源輝度Y2を制御すればよい。このような制御の概念図を、図18の(A)及び(B)に示す。但し、後述するように、他の面状光源ユニット422の影響に基づいた補正を、光源輝度Y2に対して、必要に応じて施すことが望ましい。尚、光源輝度Y2の制御に関するこれらの関係、即ち、表示領域ユニット内・駆動信号最大値xU-max、この最大値xU-maxに等しい値を有する駆動信号に相当する制御信号の値、このような制御信号がサブピクセルに供給されたと想定したときの表示輝度・第2規定値y2、このときの各サブピクセルの光透過率(開口率)[光透過率・第2規定値Lt2]、各サブピクセルの光透過率(開口率)を光透過率・第1規定値Lt1としたときに表示輝度・第2規定値y2が得られるような面状光源ユニット422における輝度制御パラメータの関係等を、予め求めておき、記憶装置452等に記憶しておけばよい。
Y2・Lt1=Y1・Lt2 (A)
g(xnol-max)=a1・(xnol-max)2.2+a0 (B)
g(xnol-max)=a1・(xnol-max)2.2+a0 (B)
ここで、サブピクセル[R,G,B]のそれぞれを駆動するために液晶表示装置駆動回路470に入力される駆動信号(駆動信号[R,G,B])の最大値をxmaxとしたとき、
xnol-max≡xU-max/xmax
であり、a1,a0は定数であり、
a1+a0=1
0<a0<1,0<a1<1
で表すことができる。例えば、
a1=0.99
a0=0.01
とすればよい。また、駆動信号[R,G,B]の値xR,xG,xBのそれぞれは、28段階の値をとるので、xmaxの値は「255」に相当する値である。
xnol-max≡xU-max/xmax
であり、a1,a0は定数であり、
a1+a0=1
0<a0<1,0<a1<1
で表すことができる。例えば、
a1=0.99
a0=0.01
とすればよい。また、駆動信号[R,G,B]の値xR,xG,xBのそれぞれは、28段階の値をとるので、xmaxの値は「255」に相当する値である。
ところで、面状光源装置420にあっては、例えば、(p,q)=(1,1)の面状光源ユニット422の輝度制御を想定した場合、他のP×Q個の面状光源ユニット422からの影響を考慮する必要がある場合がある。このような面状光源ユニット422が他の面状光源ユニット422から受ける影響は、各面状光源ユニット422の発光プロファイルによって予め判明しているので、逆算によって差分を計算でき、その結果、補正が可能である。演算の基本形を以下に説明する。
式(A)及び式(B)の要請に基づくP×Q個の面状光源ユニット422に要求される輝度(光源輝度Y2)を行列[LPxQ]で表す。また、或る面状光源ユニットのみを駆動し、他の面状光源ユニットは駆動していないときに得られる或る面状光源ユニットの輝度を、P×Q個の面状光源ユニット422に対して予め求めておく。係る輝度を行列[L’PxQ]で表す。更には、補正係数を行列[αPxQ]で表す。すると、これらの行列の関係は、以下の式(C−1)で表すことができる。補正係数の行列[αPxQ]は、予め求めておくことができる。
[LPxQ]=[L’PxQ]・[αPxQ] (C−1)
よって、式(C−1)から行列[L’PxQ]を求めればよい。行列[L’PxQ]は、逆行列の演算から求めることができる。即ち、
[L’PxQ]=[LPxQ]・[αPxQ]-1 (C−2)
を計算すればよい。そして、行列[L’PxQ]で表された輝度が得られるように、各面状光源ユニット422に備えられた光源(発光ダイオード423)を制御すればよく、具体的には、係る操作、処理は、記憶装置(メモリ)462に記憶された情報(データテーブル)を用いて行えばよい。尚、発光ダイオード423の制御にあっては、行列[L’PxQ]の値は負の値を取れないので、演算結果は正の領域にとどめる必要があることは云うまでもない。従って、式(C−2)の解は厳密解ではなく、近似解となる場合がある。
[LPxQ]=[L’PxQ]・[αPxQ] (C−1)
よって、式(C−1)から行列[L’PxQ]を求めればよい。行列[L’PxQ]は、逆行列の演算から求めることができる。即ち、
[L’PxQ]=[LPxQ]・[αPxQ]-1 (C−2)
を計算すればよい。そして、行列[L’PxQ]で表された輝度が得られるように、各面状光源ユニット422に備えられた光源(発光ダイオード423)を制御すればよく、具体的には、係る操作、処理は、記憶装置(メモリ)462に記憶された情報(データテーブル)を用いて行えばよい。尚、発光ダイオード423の制御にあっては、行列[L’PxQ]の値は負の値を取れないので、演算結果は正の領域にとどめる必要があることは云うまでもない。従って、式(C−2)の解は厳密解ではなく、近似解となる場合がある。
このように、面状光源装置制御回路450を構成する演算回路451において得られた式(A)及び式(B)の値に基づき得られた行列[LPxQ]、補正係数の行列[αPxQ]に基づき、上述したとおり、面状光源ユニットを単独で駆動したと想定したときの輝度の行列[L’PxQ]を求め、更には、記憶装置452に記憶された変換テーブルに基づき、0〜255の範囲内の対応する整数(パルス幅変調出力信号の値)に変換する。こうして、面状光源装置制御回路450を構成する演算回路451において、面状光源ユニット422における発光ダイオード423の発光時間を制御するためのパルス幅変調出力信号の値PSを得ることができる。
[ステップ−130]
次に、面状光源装置制御回路450を構成する演算回路451において得られたパルス幅変調出力信号の値PSは、面状光源ユニット422に対応して設けられた面状光源ユニット駆動回路460の記憶装置462に送出され、記憶装置462において記憶される。また、クロック信号CLKも面状光源ユニット駆動回路460に送出される(図15参照)。
次に、面状光源装置制御回路450を構成する演算回路451において得られたパルス幅変調出力信号の値PSは、面状光源ユニット422に対応して設けられた面状光源ユニット駆動回路460の記憶装置462に送出され、記憶装置462において記憶される。また、クロック信号CLKも面状光源ユニット駆動回路460に送出される(図15参照)。
[ステップ−140]
そして、パルス幅変調出力信号の値PSに基づき、面状光源ユニット422を構成する発光ダイオード423のオン時間tON及びオフ時間tOFFを演算回路461は決定する。尚、
tON+tOFF=一定値tConst
である。また、発光ダイオードのパルス幅変調に基づく駆動におけるデューティ比は、
tON/(tON+tOFF)=tON/tConst
で表すことができる。
そして、パルス幅変調出力信号の値PSに基づき、面状光源ユニット422を構成する発光ダイオード423のオン時間tON及びオフ時間tOFFを演算回路461は決定する。尚、
tON+tOFF=一定値tConst
である。また、発光ダイオードのパルス幅変調に基づく駆動におけるデューティ比は、
tON/(tON+tOFF)=tON/tConst
で表すことができる。
そして、面状光源ユニット422を構成する発光ダイオード423のオン時間tONに相当する信号がLED駆動回路463に送られ、このLED駆動回路463からのオン時間tONに相当する信号の値に基づき、スイッチング素子465がオン時間tONだけオン状態となり、発光ダイオード駆動電源466からのLED駆動電流が発光ダイオード423に流される。その結果、各発光ダイオード423は、1画像表示フレームにおいて、オン時間tONだけ発光する。こうして、各表示領域ユニット412を、所定の照度において照明する。
こうして得られた状態を、図19の(A)及び(B)に実線で示すが、図19の(A)は、サブピクセルを駆動するために液晶表示装置駆動回路470に入力される駆動信号の値を2.2乗した値(x’≡x2.2)とデューティ比(=tON/tConst)との関係を模式的に示す図であり、図19の(B)は、サブピクセルの光透過率Ltを制御するための制御信号の値Xと表示輝度yとの関係を模式的に示す図である。
[ステップ−150]
一方、液晶表示装置駆動回路470に入力された駆動信号[R,G,B]の値xR,xG,xBはタイミングコントローラ471へ送られ、タイミングコントローラ471にあっては、入力された駆動信号[R,G,B]に相当する制御信号[R,G,B]を、サブピクセル[R,G,B]に供給(出力)する。液晶表示装置駆動回路470のタイミングコントローラ471において生成され、液晶表示装置駆動回路470からサブピクセル[R,G,B]に供給される制御信号[R,G,B]の値XR,XG,XBと、駆動信号[R,G,B]の値xR,xG,xBとは、以下の式(D−1)、式(D−2)、式(D−3)の関係にある。但し、b1_R,b0_R,b1_G,b0_G,b1_B,b0_Bは定数である。また、面状光源ユニット422の光源輝度Y2を画像表示フレーム毎に変化させるので、制御信号[R,G,B]は、基本的に、駆動信号[R,G,B]の値を2.2乗した値に対して、光源輝度Y2の変化に基づく補正(補償)を行った値を有する。即ち、1画像表示フレーム毎に光源輝度Y2が変化するので、光源輝度Y2(≦Y1)において表示輝度・第2規定値y2が得られるように制御信号[R,G,B]の値XR,XG,XBを決定、補正(補償)して、ピクセルあるいはサブピクセルの光透過率(開口率)Ltを制御している。ここで、式(D−1)、式(D−2)、式(D−3)の関数fR,fG,fBは、係る補正(補償)を行うための予め求められた関数である。
一方、液晶表示装置駆動回路470に入力された駆動信号[R,G,B]の値xR,xG,xBはタイミングコントローラ471へ送られ、タイミングコントローラ471にあっては、入力された駆動信号[R,G,B]に相当する制御信号[R,G,B]を、サブピクセル[R,G,B]に供給(出力)する。液晶表示装置駆動回路470のタイミングコントローラ471において生成され、液晶表示装置駆動回路470からサブピクセル[R,G,B]に供給される制御信号[R,G,B]の値XR,XG,XBと、駆動信号[R,G,B]の値xR,xG,xBとは、以下の式(D−1)、式(D−2)、式(D−3)の関係にある。但し、b1_R,b0_R,b1_G,b0_G,b1_B,b0_Bは定数である。また、面状光源ユニット422の光源輝度Y2を画像表示フレーム毎に変化させるので、制御信号[R,G,B]は、基本的に、駆動信号[R,G,B]の値を2.2乗した値に対して、光源輝度Y2の変化に基づく補正(補償)を行った値を有する。即ち、1画像表示フレーム毎に光源輝度Y2が変化するので、光源輝度Y2(≦Y1)において表示輝度・第2規定値y2が得られるように制御信号[R,G,B]の値XR,XG,XBを決定、補正(補償)して、ピクセルあるいはサブピクセルの光透過率(開口率)Ltを制御している。ここで、式(D−1)、式(D−2)、式(D−3)の関数fR,fG,fBは、係る補正(補償)を行うための予め求められた関数である。
XR=fR(b1_R・xR 2.2+b0_R) (D−1)
XG=fG(b1_G・xG 2.2+b0_G) (D−2)
XB=fB(b1_B・xB 2.2+b0_B) (D−3)
XG=fG(b1_G・xG 2.2+b0_G) (D−2)
XB=fB(b1_B・xB 2.2+b0_B) (D−3)
こうして、1画像表示フレームにおける画像表示動作が完了する。
エッジライト型(サイドライト型)の面状光源装置を採用する場合、図20に概念図を示すように、例えば、ポリカーボネート樹脂から成る導光板510は、第1面(底面)511、この第1面511と対向した第2面(頂面)513、第1側面514、第2側面515、第1側面514と対向した第3側面516、及び、第2側面515と対向した第4側面を有する。導光板のより具体的な形状は、全体として、楔状の切頭四角錐形状であり、切頭四角錐の2つの対向する側面が第1面511及び第2面513に相当し、切頭四角錐の底面が第1側面514に相当する。そして、第1面511の表面部には凹凸部512が設けられている。導光板510への第1原色光入射方向であって第1面511と垂直な仮想平面で導光板510を切断したときの連続した凸凹部の断面形状は、三角形である。即ち、第1面511の表面部に設けられた凹凸部512は、プリズム状である。導光板510の第2面513は、平滑としてもよいし(即ち、鏡面としてもよいし)、拡散効果のあるブラストシボを設けてもよい(即ち、微細な凹凸面とすることもできる)。導光板510の第1面511に対向して反射部材520が配置されている。また、導光板510の第2面513に対向してカラー液晶表示装置が配置されている。更には、カラー液晶表示装置と導光板510の第2面513との間には、拡散シート531及びプリズムシート532が配置されている。光源500から出射された第1原色光は、導光板510の第1側面514(例えば、切頭四角錐の底面に相当する面)から導光板510に入射し、第1面511の凹凸部512に衝突して散乱され、第1面511から出射し、反射部材520にて反射され、第1面511に再び入射し、第2面513から出射され、拡散シート531及びプリズムシート532を通過して、実施例1〜実施例9のカラー液晶表示装置を照射する。
以上、本発明を好ましい実施例に基づき説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。実施例において説明したカラー液晶表示装置組立体、カラー液晶表示装置や面状光源装置、面状光源ユニット、駆動回路の構成、構造は例示であるし、これらを構成する部材、材料等も例示であり、適宜、変更することができる。1つのサブピクセルに対して集光部材の凸レンズ部を1つ配したが、集光部材の凸レンズ部の数はこれに限定されず、1つのサブピクセルに対して集光部材の凸レンズ部を複数配してもよい。また、場合によっては、第1集光部材を設ける必要はないし、仕切層を集光部材と一体に設けてもよい。
光源として、発光ダイオードの代わりに、第1原色光としての青色の光を出射する蛍光ランプあるいは半導体レーザを採用してもよい。この場合、蛍光ランプが出射する第1原色(青色)に相当する第1原色光の波長λ1として、450nmを例示することができ、第2原色発光粒子に相当する緑色発光粒子は、例えばSrGa2S4:Euから成る緑色発光蛍光体粒子とすればよく、第3原色発光粒子に相当する赤色発光粒子は、例えばCaS:Euから成る赤色発光蛍光体粒子とすればよい。あるいは又、半導体レーザを用いる場合、半導体レーザが出射する第1原色(青色)に相当する第1原色光の波長λ1として、457nmを例示することができ、この場合、第2原色発光粒子に相当する緑色発光粒子は、例えばSrGa2S4:Euから成る緑色発光蛍光体粒子とすればよく、第3原色発光粒子に相当する赤色発光粒子は、例えばCaS:Euから成る赤色発光蛍光体粒子とすればよい。蛍光ランプを用いる場合、カラー液晶表示装置組立体あるいは導光板の側面に面する蛍光ランプの内壁の部分(例えば、軸線と垂直な仮想平面で切断したときの蛍光ランプの内壁の形状が円形である場合、カラー液晶表示装置組立体あるいは導光板の側面に面する、例えば半円の部分)にのみ、例えば、青色発光蛍光体粒子が塗布された蛍光ランプを用いることができる。また、場合によっては、第1原色光通過領域151、第2原色発光領域52,152、第3原色発光領域53,153を通過した光を拡散するための光拡散フィルムを適切な位置に配置してもよい。
また、図21の(A)及び(B)のそれぞれに、実施例1及び実施例5のカラー液晶表示装置組立体の変形例の一部分の概念図を示すが、仕切層(光反射層)の側壁に傾斜を付け、仕切層(光反射層)に衝突する光を効率良く反射する構造としてもよい。具体的には、実施例1のカラー液晶表示装置組立体の変形例にあっては、上方の厚さが薄く(幅が狭く)、下方の厚さが厚い(幅が広い)仕切層(光反射層)54Aを形成すればよい。一方、実施例5のカラー液晶表示装置組立体の変形例にあっては、上方の厚さが厚く(幅が広く)、下方の厚さが薄い(幅が狭い)仕切層(光反射層)154Aを形成すればよい。
場合によっては、拡散領域や第1原色光通過領域を第1原色発光領域に置き換えてもよい。即ち、第1原色に相当する第1原色光を発光する第1原色発光粒子から成り、光源から出射されたエネルギー線によって励起されて第1原色光を発光する第1原色発光領域とすることもできる。尚、この場合には、光源から出射されるエネルギー線を第1原色光の代わりに紫外線とすればよい。また、第2原色発光領域を構成する第2原色発光粒子、第3原色発光領域を構成する第3原色発光粒子も、光源から出射される紫外線によって励起される発光粒子とすればよい。
あるいは又、例えば、第1原色光及び第2原色光を出射する光源を使用し、第2原色発光領域を拡散領域や第2原色光通過領域に置き換えてもよい。但し、この場合には、第1サブピクセルを通過し、最終的にカラー液晶表示装置から出射される光を第1原色光とするためのカラーフィルター、第2サブピクセルを通過し、最終的にカラー液晶表示装置から出射される光を第2原色光とするためのカラーフィルターが必要とされる。
10・・・第1基板、10A・・・第1基板の第1面、10B・・・第1基板の第2面、11・・・透明第1電極、12・・・第1配向膜、13・・・第1偏光フィルム(第1偏光板)、14・・・光反射膜、15,15’,115,115’,115”・・・平滑化膜、20・・・第2基板、20A・・・第2基板の第1面、20B・・・第2基板の第2面、21・・・透明第2電極、22・・・第2配向膜、23・・・第2偏光フィルム(第2偏光板)、40・・・液晶材料、41・・・スイッチング素子及びスイッチング素子に接続された配線、42・・・絶縁層、43・・・光反射領域、51・・・拡散領域、151・・・第1原色光通過領域、52,152・・・第2原色発光領域、52A,152A・・・第2原色発光領域の延在部、53,153・・・第3原色発光領域、53A,153A・・・第3原色発光領域の延在部、54,54A,154,154A・・・仕切層、55,55’,155・・・第1集光部材、56,56’,156・・・第2集光部材、57,57’,157・・・第3集光部材、58,158・・・カラーフィルター、59,159,159’・・・遮光領域、60・・・面状光源装置、410・・・カラー液晶表示装置、411・・・表示領域、412・・・表示領域ユニット、420・・・面状光源装置(バックライト)、421・・・隔壁、422・・・面状光源ユニット、423・・・発光ダイオード、424・・・フォトダイオード(光センサー)、431・・・筐体、432A・・・筐体の底面、432B・・・筐体の側面、433・・・外側フレーム、434・・・内側フレーム、435A,435B,435C・・・スペーサ、436・・・ガイド部材、437・・・ブラケット部材、441・・・光拡散板、442・・・拡散シート、443・・・プリズムシート、444・・・偏光変換シート、445・・・反射シート、450・・・面状光源装置制御回路、451・・・演算回路、452・・・記憶装置(メモリ)、460・・・面状光源ユニット駆動回路、461・・・演算回路、462・・・記憶装置(メモリ)、463・・・LED駆動回路、464・・・フォトダイオード制御回路、465・・・スイッチング素子、466・・・発光ダイオード駆動電源(定電流源)、470・・・液晶表示装置駆動回路、471・・・タイミングコントローラ、500・・・光源、510・・・導光板、511・・・導光板の第1面(底面)、512・・・凹凸部、513・・・導光板の第2面(頂面)、514・・・導光板の第1側面、515・・・導光板の第2側面、516・・・導光板の第3側面、520・・・反射部材、531・・・拡散シート、532・・・プリズムシート
Claims (16)
- (a−1)第1面及び第2面を有する第1基板の第1面に形成された透明第1電極を備えたフロント・パネル、
(a−2)第1面及び第2面を有する第2基板の第1面に形成された透明第2電極を備えたリア・パネル、及び、
(a−3)第1基板の第1面と第2基板の第1面との間に配された液晶材料、
を具備し、少なくとも第1サブピクセル、第2サブピクセル及び第3サブピクセルを1組としたピクセルが、複数、2次元マトリクス状に配列されたカラー液晶表示装置、並びに、
(b)リア・パネル側に配置され、カラー液晶表示装置をリア・パネル側から照明する光源を有する面状光源装置、
を備えたカラー液晶表示装置組立体であって、
光源は、第1原色、第2原色及び第3原色から構成された光の三原色の内の第1原色に相当する第1原色光を出射し、
(A)第2サブピクセルに対応した第1基板の第1面の部分と透明第1電極の部分との間に配置され、第2原色に相当する第2原色光を発光する第2原色発光粒子から成り、光源から出射され、第2サブピクセルを通過した第1原色光によって励起されて第2原色光を発光する第2原色発光領域、
(B)第3サブピクセルに対応した第1基板の第1面の部分と透明第1電極の部分との間に配置され、第3原色に相当する第3原色光を発光する第3原色発光粒子から成り、光源から出射され、第3サブピクセルを通過した第1原色光によって励起されて第3原色光を発光する第3原色発光領域、並びに、
(C)第1サブピクセルに対応した第1基板の第1面の部分と透明第1電極の部分との間に配置され、光源から出射され、第1サブピクセルを通過した第1原色光を拡散させる拡散領域、
を備えており、
サブピクセルとサブピクセルの間に対応した第1基板の第1面の部分と透明第1電極との間には遮光領域が設けられており、
遮光領域と透明第1電極によって挟まれた領域には、第2原色発光領域の延在部が延在し、又は、第3原色発光領域の延在部が延在し、又は、第2原色発光領域の延在部及び第3原色発光領域の延在部が延在し、且つ、拡散領域は延在していないカラー液晶表示装置組立体。 - 遮光領域と透明第1電極によって挟まれた領域には、第2原色発光領域の延在部及び第3原色発光領域の延在部が延在し、且つ、拡散領域は延在しておらず、
第3原色発光領域の延在部の面積は、第2原色発光領域の延在部の面積よりも広い請求項1に記載のカラー液晶表示装置組立体。 - 第2原色発光領域、第3原色発光領域及び拡散領域と透明第1電極との間には、第2原色光及び第3原色光を反射する光反射膜が配置されている請求項1に記載のカラー液晶表示装置組立体。
- 第2原色発光領域、第3原色発光領域及び拡散領域と透明第1電極との間には、第1原色光を拡散領域へと集光する第1集光部材、第2原色光を第2原色発光領域へと集光する第2集光部材、及び、第3原色光を第3原色発光領域へと集光する第3集光部材が更に備えられている請求項1に記載のカラー液晶表示装置組立体。
- 第2原色発光領域、第3原色発光領域及び拡散領域と第1基板の第1面の間であって、遮光領域によって囲まれた部分には、カラーフィルターが配置されている請求項1に記載のカラー液晶表示装置組立体。
- 第2原色発光領域、第3原色発光領域及び拡散領域とカラーフィルターとの間には、拡散領域を通過した第1原色光をカラーフィルターへと集光する第1集光部材、第2原色発光領域において発光した第2原色光をカラーフィルターへと集光する第2集光部材、及び、第3原色発光領域において発光した第3原色光をカラーフィルターへと集光する第3集光部材が更に備えられている請求項5に記載のカラー液晶表示装置組立体。
- (a−1)第1面及び第2面を有する第1基板の第1面に形成された透明第1電極を備えたフロント・パネル、
(a−2)第1面及び第2面を有する第2基板の第1面に形成された透明第2電極を備えたリア・パネル、及び、
(a−3)第1基板の第1面と第2基板の第1面との間に配された液晶材料、
を具備し、少なくとも第1サブピクセル、第2サブピクセル及び第3サブピクセルを1組としたピクセルが、複数、2次元マトリクス状に配列されたカラー液晶表示装置、並びに、
(b)リア・パネル側に配置され、カラー液晶表示装置をリア・パネル側から照明する光源を有する面状光源装置、
を備えたカラー液晶表示装置組立体であって、
光源は、第1原色、第2原色及び第3原色から構成された光の三原色の内の第1原色に相当する第1原色光を出射し、
(A)第2サブピクセルに対応した第2基板の第1面の部分と透明第2電極の部分との間に配置され、第2原色に相当する第2原色光を発光する第2原色発光粒子から成り、光源から出射された第1原色光によって励起されて第2原色光を発光し、第2サブピクセルを照明する第2原色発光領域、
(B)第3サブピクセルに対応した第2基板の第1面の部分と透明第2電極の部分との間に配置され、第3原色に相当する第3原色光を発光する第3原色発光粒子から成り、光源から出射された第1原色光によって励起されて第3原色光を発光し、第3サブピクセルを照明する第3原色発光領域、並びに、
(C)光源から出射された第1原色光を第1サブピクセルへと通過させる第1原色光通過領域、
を備えており、
サブピクセルとサブピクセルの間に対応した第1基板の第1面の部分と透明第1電極との間には遮光領域が設けられており、
遮光領域を垂直に第2基板に投影したときに得られる遮光領域の射影像が第2基板の第1面を占める領域には、第2原色発光領域の延在部が延在し、又は、第3原色発光領域の延在部が延在し、又は、第2原色発光領域の延在部及び第3原色発光領域の延在部が延在し、且つ、第1原色光通過領域は延在していないカラー液晶表示装置組立体。 - 遮光領域を垂直に第2基板に投影したときに得られる遮光領域の射影像が第2基板の第1面を占める領域には、第2原色発光領域の延在部及び第3原色発光領域の延在部が延在し、且つ、第1原色光通過領域は延在しておらず、
第3原色発光領域の延在部の面積は、第2原色発光領域の延在部の面積よりも広い請求項7に記載のカラー液晶表示装置組立体。 - 第2基板の第1面と透明第2電極との間に配置され、光源から出射された第1原色光を第1サブピクセルへと集光する第1集光部材、
第2原色発光領域と透明第2電極との間に配置され、第2原色発光領域において発光した第2原色光を第2サブピクセルへと集光する第2集光部材、並びに、
第3原色発光領域と透明第2電極との間に配置され、第3原色発光領域において発光した第3原色光を第3サブピクセルへと集光する第3集光部材、
を備えている請求項7に記載のカラー液晶表示装置組立体。 - 第2原色発光領域及び第3原色発光領域と第2基板の第1面との間には、第2原色光及び第3原色光を反射する光反射膜が配置されている請求項7に記載のカラー液晶表示装置組立体。
- 第1基板の第1面と透明第1電極との間であって、遮光領域によって囲まれた部分には、カラーフィルターが配置されている請求項7に記載のカラー液晶表示装置組立体。
- サブピクセルに対応した第2基板の第1面の部分の一部分と透明第2電極との間には光反射領域が設けられており、
遮光領域及び光反射領域を垂直に第2基板に投影したときに得られる遮光領域及び光反射領域の射影像が第2基板の第1面を占める領域には、第2原色発光領域の延在部が延在し、又は、第3原色発光領域の延在部が延在し、又は、第2原色発光領域の延在部及び第3原色発光領域の延在部が延在し、且つ、第1原色光通過領域は延在しておらず、
第1基板の第1面と透明第1電極との間であって、遮光領域によって囲まれた部分には、カラーフィルターが配置されている請求項7に記載のカラー液晶表示装置組立体。 - 遮光領域を垂直に第2基板に投影したときに得られる遮光領域及び光反射領域の射影像が第2基板の第1面を占める領域には、第2原色発光領域の延在部及び第3原色発光領域の延在部が延在し、且つ、第1原色光通過領域は延在しておらず、
第3原色発光領域の延在部の面積は、第2原色発光領域の延在部の面積よりも広い請求項12に記載のカラー液晶表示装置組立体。 - 第2基板の第1面と透明第2電極との間に配置され、光源から出射された第1原色光を第1サブピクセルへと集光する第1集光部材、
第2原色発光領域と透明第2電極との間に配置され、第2原色発光領域において発光した第2原色光を第2サブピクセルへと集光する第2集光部材、並びに、
第3原色発光領域と透明第2電極との間に配置され、第3原色発光領域において発光した第3原色光を第3サブピクセルへと集光する第3集光部材、
を備えている請求項12に記載のカラー液晶表示装置組立体。 - 第2原色発光領域及び第3原色発光領域と第2基板の第1面との間には、第2原色光及び第3原色光を反射する光反射膜が配置されている請求項12に記載のカラー液晶表示装置組立体。
- 光源は、第1原色光としての青色の光を出射する発光ダイオード、蛍光ランプ、又は、エレクトロルミネッセンス発光装置から成り、
第2原色は緑色であり、第3原色は赤色である請求項1乃至請求項15のいずれか1項に記載のカラー液晶表示装置組立体。
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2008
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