JP4371097B2 - 照明装置、電気光学装置及び電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、特に液晶表示装置などの電気光学装置に用いられる照明装置に関する。

液晶表示装置に代表される電気光学装置は、白色光を出光する照明装置と、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３色のカラーフィルタを備えた液晶表示パネルなどの表示パネルとによりカラー表示を行っている。照明装置は、出光した白色光を表示パネルに透過することにより、表示パネルを照明している。このような照明装置では、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）などのＲＧＢの各色の光を発光する複数の光源が用いられている。照明装置は、これらの光源より発光されたＲＧＢの各色の光を合成することにより、白色光を出光することができる。

しかしながら、光源としてＬＥＤを用い、このＬＥＤに定電流を流して発光させた場合、ＬＥＤ内部に熱損失が発生してしまい、この熱損失によって、ＬＥＤの寿命が短くなる。以下の特許文献１では、照明装置の光源として用いられているＲＧＢの各色のＬＥＤを時分割発光させることにより、消費電力の低減を図り、ＬＥＤの寿命を延ばしている。

表示パネルと組み合わせて電気光学装置を構成する照明装置の場合、照明装置自体は同一でも、一緒に使用する表示パネルの特性により、表示画面上の色再現領域が異なってくる。よって、表示画面上で所望の色再現領域を実現するためには、表示パネル側の特性を考慮して照明装置の発光色を調整する必要がある。特許文献２では、ＲＧＢの各色のＬＥＤを時分割発光させる際、夫々のＬＥＤに流す電流のパルス幅を変えることにより、表示画面における色度の調整を行っている。さらに、特許文献３では、白色光を出光するＬＥＤと、低輝度の光の色に対応するＬＥＤを共に具備することで、表示画面における色再現性を向上させている。

特開２００４−９３７６１号公報 特開２００４−９３６２９号公報 特開２００５−５６８４２号公報

本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、表示パネルと照明装置とを備える電気光学装置において、表示画面上において所望の色再現領域を実現するとともに、消費電力の低減を図ることを課題とする。

本発明の電気光学装置は、複数の表示画素が並べられてなる表示パネルと、前記表示パネルを照明する照明装置と、を具備する電気光学装置において、前記照明装置は、赤、緑、青の各色の色光、及び白色光を発光する複数の光源を含んでなり、前記表示パネルは、前記照明装置からの白色光を透過する際に青色光成分を他の成分の光より大きく吸収し、１フレーム期間中における青の色光を発光する前記光源の点灯時間が、赤及び緑色の色光を発光する前記光源の点灯時間より長いことを特徴とする。或いは、複数の表示画素が並べられてなる表示パネルと、前記表示パネルを照明する照明装置と、を具備する電気光学装置において、前記表示パネルは、前記照明装置からの光を透過させる際に、青色光成分を他の成分の光より大きく吸収し、前記照明装置は、赤、緑、青の各色の色光、及び白色光を発光する複数の光源を含み、１フレーム期間中における青の色光を発光する前記光源の点灯時間が、赤及び緑色の色光を発光する前記光源の点灯時間より長いことを特徴とする。表示パネルの色度は、１フレーム期間中における、前記複数の光源の夫々の点灯期間を変えることにより、所定の色度に調整される。

上記の電気光学装置は、例えば、液晶表示装置であり、液晶表示パネルなどの表示パネルと、照明装置を有する。前記照明装置は、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）、白（Ｗ）の各色を発光する複数の光源を有している。光源としては、例えば、ＬＥＤや、蛍光管および有機ＥＬが用いられる。この照明装置は、前記表示パネルに、前記複数の光源より発光された光を透過させることにより照明する。前記表示パネルの表示画面の色度は、１フレーム期間中における、前記複数の光源の夫々の点灯期間を変えることにより、所定の色度に調整されてなる。このようにすることで、前記複数の光源に定電流を流して発光させるよりも、前記複数の光源における消費電力の低減を図ることができる。

上記の電気光学装置の一態様は、前記複数の光源のうち、少なくとも１色の光を発光する光源が、１フレーム期間中において、点灯してなる。このようにすることで、表示画面の輝度が低下するのを防ぐことができ、人間の目にとって自然な画像表示を行うことができる。

上記の電気光学装置の具体的な一態様は、前記１フレーム期間中に、前記赤、緑および青の各色の色光を発光する複数の光源のいずれもが非点灯となるＲＧＢ非点灯期間が存在し、前記ＲＧＢ非点灯期間において前記白色光を発光する光源が点灯していることを特徴とする。

上記の電気光学装置の他の一態様は、前記白色光を発光する光源が、前記１フレーム期間において常時点灯していることを特徴とする。これにより、ホワイトバランスを調整しながらも輝度を任意に上げることが可能となる。又は、前記１フレーム期間中に、前記赤、緑および青の各色の色光を発光する複数の光源のうち２つが非点灯となる期間が存在し、前記期間において前記白色光を発光する光源が点灯してもよい。

上記の電気光学装置においては、１フレーム期間において、青の色光を発光する光源の点灯時間が、他色の色光を発光する光源の点灯時間より長い。表示パネルは、照明装置からの白色光を透過する際、他の色の成分よりも青色光の成分を大きく吸収する。この態様によれば、照明装置から発光される光のうち、青色光の輝度を高めることができる。このようにすることで、電気光学装置のホワイトバランスの適切な調整を図ることができる。

更には、複数の表示画素の各々は、赤、緑および青の３色のサブ画素、並びに赤と補色の関係にあるサブ画素を含む。例えば、表示パネルが、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のサブ画素に、赤色と補色関係にあるシアン（Ｃ）のサブ画素を加えた４色サブ画素から構成されている場合、ＲＧＢの３色のサブ画素から構成される表示パネルと比較して、ホワイトバランスが緑色側にシフトする傾向がある。このような表示パネルにとって、青色光の輝度を高めることのできる前記照明装置は、特に好適である。その場合、赤の色光を発光する前記光源の点灯時間を、緑の色光を発光する前記光源の点灯時間より長くすると好ましい。

本発明の他の観点では、上記の電気光学装置を表示部に備えることを特徴とす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を実施するための最良の形態について説明する。

［液晶表示装置の構成］
まず、図１及び図２を参照して、本実施形態に係る液晶表示装置１００の構成等について説明する。

図１は、本実施形態に係る液晶表示装置１００の概略構成を模式的に示す平面図である。図１では、紙面手前側（観察側）にカラーフィルタ基板９２が、また、紙面奥側に素子基板９１が夫々配置されている。なお、図１では、紙面縦方向（列方向）をＹ方向と、また、紙面横方向（行方向）をＸ方向と規定する。また、図１において、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）、Ｃ（シアン）に対応する各領域は１つのサブ画素ＳＧを示していると共に、Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｃに対応する１行４列のサブ画素ＳＧは、１つの表示画素ＡＧを示している。

図２は、液晶表示装置１００における切断線Ａ−Ａ´に沿った１つの表示画素ＡＧの拡大断面図である。図２に示すように、液晶表示装置１００は、液晶表示パネル３０と照明装置１０より構成される。液晶表示パネル３０は、素子基板９１と、その素子基板９１に対向して配置されるカラーフィルタ基板９２とが枠状のシール材５を介して貼り合わされ、そのシール材５の内側に液晶が封入されて液晶層４が形成されてなる。液晶層４に用いられる液晶は、例えばＴＮ（Twisted Nematic）型液晶である。液晶表示パネル３０の素子基板９１の外面上には、照明装置１０が備えられている。

本実施形態に係る液晶表示装置１００は、ＲＧＢＣの４色を用いて構成されるカラー表示用の液晶表示装置であると共に、スイッチング素子としてα−Ｓｉ型ＴＦＴ（Thin Film Transistor）素子を用いたアクティブマトリクス駆動方式の液晶表示装置である。

素子基板９１の平面構成について説明する。素子基板９１の内面上には、主として、複数のソース線３２、複数のゲート線３３、複数のα−Ｓｉ型ＴＦＴ素子３７、複数の画素電極３４、ドライバＩＣ４０、外部接続用配線３５及びＦＰＣ（Flexible Printed Circuit）４１などが形成若しくは実装されている。

図１に示すように、素子基板９１は、カラーフィルタ基板９２の一辺側から外側へ張り出してなる張り出し領域３１を有しており、その張り出し領域３１上には、ドライバＩＣ４０が実装されている。ドライバＩＣ４０の入力側の端子（図示略）は、複数の外部接続用配線３５の一端側と電気的に接続されていると共に、複数の外部接続用配線３５の他端側はＦＰＣ４１と電気的に接続されている。各ソース線３２は、Ｙ方向に延在するように且つＸ方向に適宜の間隔をおいて形成されており、各ソース線３２の一端側は、ドライバＩＣ４０の出力側の端子（図示略）に電気的に接続されている。

各ゲート線３３は、Ｙ方向に延在するように形成された第１配線３３ａと、その第１配線３３ａの終端部からＸ方向に延在するように形成された第２配線３３ｂとを備えている。各ゲート線３３の第２配線３３ｂは、各ソース線３２と交差する方向、即ちＸ方向に延在するように且つＹ方向に適宜の間隔をおいて形成されており、各ゲート線３３の第１配線３３ａの一端側は、ドライバＩＣ４０の出力側の端子（図示略）に電気的に接続されている。各ソース線３２と各ゲート線３３の第２配線３３ｂの交差に対応する位置にはα−ＴＦＴ素子３７が設けられており、各α−ＴＦＴ素子３７は各ソース線３２、各ゲート線３３及び各画素電極３４等に電気的に接続されている。各α−ＴＦＴ素子３７及び各画素電極３４は、ガラスなどの基板１上の各サブ画素ＳＧに対応する位置に設けられている。各画素電極３４は、例えばＩＴＯ（Indium-Tin Oxide）などの透明導電材料により形成されている。

１つの表示画素ＡＧがＸ方向及びＹ方向に複数個、マトリクス状に並べられた領域が有効表示領域Ｖ（２点鎖線により囲まれる領域）である。この有効表示領域Ｖに、文字、数字、図形等の画像が表示される。なお、有効表示領域Ｖの外側の領域は表示に寄与しない額縁領域３８となっている。また、各ソース線３２、各ゲート線３３、各α−ＴＦＴ素子３７、及び各画素電極３４等の内面上には、図示しない配向膜が形成されている。

次に、カラーフィルタ基板９２の平面構成について説明する。図２に示すように、カラーフィルタ基板９２は、ガラスなどの基板２上に、遮光層（一般に「ブラックマトリクス」と呼ばれ、以下では、単に「ＢＭ」と略記する）、Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｃの４色の着色層６Ｒ、６Ｇ、６Ｂ、６Ｃ及び共通電極８などを有する。ＢＭは、各サブ画素ＳＧを区画する位置に形成されている。なお、以下の説明もしくは図面において、色を特定することなく構成要素を示す場合には、単に「着色層６」のように記し、色を区別して構成要素を示す場合には、例えば「着色層６Ｒ」のように記すこととする。ＲＧＢＣの各色のサブ画素ＳＧは、ＲＧＢＣの着色層６Ｒ、６Ｇ、６Ｂ、６Ｃの夫々を有している。このＲＧＢＣの着色層６Ｒ、６Ｇ、６Ｂ、６Ｃが、夫々の色のカラーフィルタとして機能する。共通電極８は、画素電極と同様にＩＴＯなどの透明導電材料からなり、カラーフィルタ基板９２の略一面に亘って形成されている。共通電極８は、シール材５の隅の領域Ｅ１において配線３６の一端側と電気的に接続されていると共に、当該配線３６の他端側は、ドライバＩＣ４０のＣＯＭに対応する出力端子と電気的に接続されている。

次に照明装置１０について説明する。照明装置１０は、導光板１１と光源部１２より構成される。光源部１２は、導光板１１の端面１１ｃに対し光Ｌを出光する。光源部１２は、後に詳しく述べるが、点光源たる複数のＲＧＢＷの各色のＬＥＤ１３Ｒ、１３Ｇ、１３Ｂ、１３Ｗを備える。光源部１２より出光される光Ｌは、ＲＧＢＷの各色のＬＥＤ１３Ｒ、１３Ｇ、１３Ｂ、１３Ｗの夫々より出光された光を混光したものである。

光源部１２より出光した光Ｌは、導光板１１の端面（以下、「入光端面」と称す）１１ｃより導光板１１内へ入り、導光板１１の出光面１１ａ、反射面１１ｂで反射を繰り返すことにより方向を変え、導光板１１の出光面１１ａと光Ｌのなす角が臨界角を超えると、導光板１１の出光面１１ａから照明光Ｌとして図示しない光学シートを介して液晶表示パネル３０へ夫々出光する。液晶表示装置１００は、光Ｌが液晶表示パネル３０を透過することによって照明される。これにより、液晶表示装置１００は、文字、数字、図形等の画像を表示することができ、観測者が画像を視認することができる。

液晶表示装置１００では、電子機器のメイン基板等と接続されたＦＰＣ４１側からの信号及び電力等に基づき、ドライバＩＣ４０によって、Ｇ１、Ｇ２、・・・、Ｇｍ−１、Ｇｍ（ｍは自然数）の順にゲート線３３が順次排他的に１本ずつ選択されるとともに、選択されたゲート線３３には、選択電圧のゲート信号が供給される一方、他の非選択のゲート線３３には、非選択電圧のゲート信号が供給される。そして、ドライバＩＣ４０は、選択されたゲート線３３に対応する位置にある画素電極３４に対し、表示内容に応じたソース信号を、それぞれ対応するＳ１、Ｓ２、・・・、Ｓｎ−１、Ｓｎ（ｎは自然数）のソース線３２及びα−ＴＦＴ素子３７を介して供給する。その結果、液晶層４の配向状態が制御され、液晶表示装置１００の表示状態が、非表示状態または中間表示状態に切り替えられることとなる。

なお、本実施形態に係る液晶表示装置１００は、完全透過型の液晶表示装置として示しているが、これに限られず、代わりに半透過反射型の液晶表示装置を用いるとすることもできる。また、液晶表示パネル３０は、スイッチング素子として、α−ＴＦＴ素子３７を用いるとしているが、これに限られず、代わりにポリシリコンＴＦＴやＴＦＤ（Thin Film Diode）素子を用いるとすることもできる。

さらに、液晶表示パネル３０としては、上述したようなＴＮ液晶からなる液晶層を有する液晶表示パネルには限られず、代わりに、ＶＡ（Vertical Alignment）方式、ＩＰＳ（In Plane Switching）方式、ＦＦＳ（Fringe Field Structure）方式などの液晶表示パネルを用いるとすることもできる。

[照明装置の構成]
次に本実施形態に係る照明装置１０について詳しく述べる。図３（ａ）に、本実施形態に係る照明装置１０の平面図を示す。先にも述べたように、光源部１２より出光される光Ｌは、ＲＧＢＷの各色のＬＥＤ１３Ｒ、１３Ｇ、１３Ｂ、１３Ｗの夫々より出光された光を混光したものである。ここで、白色ＬＥＤ１３Ｗは、シングルチップ方式の白色ＬＥＤである。具体的には、白色ＬＥＤ１３Ｗは、青色ＬＥＤとＹＡＧ系蛍光体より構成され、当該青色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）系蛍光体を励起し、それによって白色光を出光する。図３（ａ）に示すように、光源部１２には、複数のＲＧＢＷの各色のＬＥＤ１３Ｒ、１３Ｇ、１３Ｂ、１３Ｗが同数ずつ備えられる。ＲＧＢＷの各色のＬＥＤ１３Ｒ、１３Ｇ、１３Ｂ、１３Ｗは夫々、電流が流されることによって光を発光する。ＲＧＢＷの各色のＬＥＤ１３Ｒ、１３Ｇ、１３Ｂ、１３Ｗより発光される光の光度は、夫々に流される電流の大きさによって変化する。なお、本実施形態に係る照明装置１０としては、図３（ａ）に示すものには限られない。代わりに、図３（ｂ）に示すように、ＲＧＢの各色の光を１つのＬＥＤで出光することのできるＬＥＤ１３ＲＧＢと、白色ＬＥＤ１３Ｗを用いるとすることもできる。ＬＥＤ１３ＲＧＢは、１つのＬＥＤであるが、その内部には、ＲＧＢの各色の発光素子が組み込まれている。ＲＧＢの各色の発光素子に対しては、別々に電流を流して、夫々発光させることができる。

図４に、照明装置１０が図３（ａ）に示す態様の場合における光源部１２の模式図を示す。図４では、一例として、ＲＧＢＷの各色のＬＥＤ１３Ｒ、１３Ｇ、１３Ｂ、１３Ｗが、２つずつ光源部１２に備えられるとする。つまり、図４に示すように、光源部１２に対し、２つの赤色ＬＥＤ１３Ｒとして、赤色ＬＥＤ１３Ｒ１、１３Ｒ２が備えられ、２つの緑色ＬＥＤ１３Ｇとして、緑色ＬＥＤ１３Ｇ１、１３Ｇ２が備えられ、２つの青色ＬＥＤ１３Ｂとして、青色ＬＥＤ１３Ｂ１、１３Ｂ２が備えられ、２つの白色ＬＥＤ１３Ｗとして、白色ＬＥＤ１３Ｗ１、１３Ｗ２が備えられるとする。

赤色ＬＥＤ１３Ｒ１、１３Ｒ２は、電気的に直列接続される。直列接続された赤色ＬＥＤ１３Ｒ１、１３Ｒ２は、赤色ＬＥＤ駆動回路５１Ｒによって電流Ｉｒが流される。図４に、赤色ＬＥＤ１３Ｒ１、１３Ｒ２に流される電流の流れを実線矢印で示す。これにより、赤色ＬＥＤ１３Ｒ１、１３Ｒ２には、どちらにも電流Ｉｒが流され、赤色ＬＥＤ１３Ｒ１、１３Ｒ２は、どちらも同じ光度の赤色光を発光することができる。

図４に、緑色ＬＥＤ１３Ｇ１、１３Ｇ２、青色ＬＥＤ１３Ｂ１、１３Ｂ２、白色ＬＥＤ１３Ｗ１、１３Ｗ２夫々に流される電流の流れについても破線矢印で示す。

緑色ＬＥＤ１３Ｇ１、１３Ｇ２は、電気的に直列接続される。直列接続された緑色ＬＥＤ１３Ｇ１、１３Ｇ２は、緑色ＬＥＤ駆動回路５１Ｇによって電流Ｉｇが流される。これにより、緑色ＬＥＤ１３Ｇ１、１３Ｇ２には、どちらにも電流Ｉｇが流され、緑色ＬＥＤ１３Ｇ１、１３Ｇ２は、どちらも同じ光度の緑色光を発光することができる。

青色ＬＥＤ１３Ｂ１、１３Ｂ２も、電気的に直列接続される。直列接続された２つの青色ＬＥＤ１３Ｂ１、１３Ｂ２は、青色ＬＥＤ駆動回路５１Ｂによって電流Ｉｂが流される。これにより、青色ＬＥＤ１３Ｂ１、１３Ｂ２には、どちらにも電流Ｉｂが流され、青色ＬＥＤ１３Ｂ１、１３Ｂ２は、どちらも同じ光度の青色光を発光することができる。

白色ＬＥＤ１３Ｗ１、１３Ｗ２も、電気的に直列接続される。直列接続された白色ＬＥＤ１３Ｗ１、１３Ｗ２は、白色ＬＥＤ駆動回路５１Ｗによって電流Ｉｗが流される。これにより、白色ＬＥＤ１３Ｗ１、１３Ｗ２には、どちらにも電流Ｉｗが流され、白色ＬＥＤ１３Ｗ１、１３Ｗ２は、どちらも同じ光度の白色光を発光することができる。

図５に、一例として、本実施形態に係る赤色ＬＥＤ駆動回路５１Ｒの回路図を示す。赤色ＬＥＤ駆動回路５１Ｒは、電流制限抵抗Ｒｒと、電源Ｖｒより構成される。電流制限抵抗Ｒｒの大きさは、赤色ＬＥＤ１３Ｒ１、１３Ｒ２に流すことのできる電流Ｉｒの許容値によって決まる。電源Ｖｒは、赤色ＬＥＤ１３Ｒ１、１３Ｒ２にパルス電流を供給する。赤色ＬＥＤ１３Ｒ１、１３Ｒ２に供給されるパルス電流の幅及びタイミングは、電源Ｖｒを制御することによって変えられる。緑色ＬＥＤ駆動回路５１Ｇ、青色ＬＥＤ駆動回路５１Ｂ、白色ＬＥＤ駆動回路５１Ｗの夫々についても、赤色ＬＥＤ駆動回路５１Ｒと同様、電気的に接続されている緑色ＬＥＤ１３Ｇ１、１３Ｇ２、青色ＬＥＤ１３Ｂ１、１３Ｂ２、白色ＬＥＤ１３Ｗ１、１３Ｗ２の夫々にパルス電流を供給するための電源を夫々有する。

以上のことから分かるように、本実施形態に係る光源部１２では、ＲＧＢＷの各色のＬＥＤ１３は、各色ごとにＬＥＤ駆動回路５１を有している。また、各色のＬＥＤ１３に夫々接続されたＬＥＤ駆動回路５１は、電気的に接続されている各色のＬＥＤ１３にパルス電流を供給し、かつ制御する電源を有する。このように各色のＬＥＤ毎にＬＥＤ駆動回路が設けられることで、各色のＬＥＤ毎に別々にパルス電流をかけることができる。

なお、照明装置１０が図３（ｂ）に示す態様の場合においても、ＬＥＤ１３ＲＧＢにおける各色の発光素子、白色ＬＥＤ１３Ｗ毎に、ＬＥＤ駆動回路が設けられ、夫々に別々にパルス電流をかけることができる。

[照明装置の駆動方法]
次に、照明装置１０の駆動方法について述べる。先に述べたように、照明装置１０では、各色のＬＥＤ１３毎にパルス電流がかけられることにより、光源部１２より光Ｌを発光する。

一般的なＲＧＢの着色層を有する液晶表示装置において、液晶表示パネルにおける着色層の光の透過率は、その着色層の厚さなどによって異なるため、ＬＥＤから出光した光は、着色層を透過することにより、ＲＧＢの各色の光の光度がそれぞれ変化する。そのため、照明装置側において、所定の白色光が生成されても、着色層を透過した後の白色光の色が、その所定の白色光の色と同じになるとは限らない。言い換えれば、表示画面で白色表示を行うときに、観測者が視認する白色が、その照明装置側で生成された所定の白色光の色と同じになるとは限らない。このように、白色光を構成するＲＧＢの各色の光の光度の割合が、着色層の透過率により変化するため、観測者は、表示画面に映し出される白色と、照明装置側で生成した所定の白色光の色とが異なって見えてしまう。特に、ＲＧＢの各色の光の中では、着色層による青色光の吸収が最も大きい。そのため、一般的なＲＧＢの着色層を有する液晶表示装置において、照明装置は、青色光の成分が大きくされた白色光を生成する必要がある。

また、本実施形態に係る液晶表示装置１００のように、ＲＧＢＣの着色層６を有する液晶表示パネル３０で白色表示を行った場合には、一般的なＲＧＢの着色層を有する液晶表示装置と比較して、Ｃの着色層６Ｃが加わっているため、ホワイトバランスが緑色側にシフトする傾向がある。そのため、照明装置１０は、一般的なＲＧＢの着色層を有する液晶表示装置における照明装置よりも、さらに青色光の成分が大きくされた白色光を生成する必要がある。

図６は、本実施形態に係る照明装置１０における各色のＬＥＤ１３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、各色のＬＥＤ１３の「ＯＮ」は点灯状態を、「ＯＦＦ」は消灯状態を示す。例えば、図４で言うと、赤色ＬＥＤ１３Ｒが「ＯＮ」となるときは、赤色ＬＥＤ１３Ｒ１、１３Ｒ２の両方が点灯し、赤色ＬＥＤ１３Ｒが「ＯＦＦ」となるときは、赤色ＬＥＤ１３Ｒ１、１３Ｒ２の両方が消灯する。図６において、緑色ＬＥＤ１３Ｇ、青色ＬＥＤ１３Ｂ、白色ＬＥＤ１３Ｗの「ＯＮ」及び「ＯＦＦ」となるときについても同様に、緑色ＬＥＤ１３Ｇ１、１３Ｇ２の両方、青色ＬＥＤ１３Ｂ１、１３Ｂ２の両方、白色ＬＥＤ１３Ｗ１、１３Ｗ２の両方が夫々、点灯及び消灯する。

本実施形態に係る照明装置１０では、各色のＬＥＤ１３は、時分割的に点灯する構成となる。具体的には、図６に示すように、１フレーム期間において、ＲＧＢの３色のＬＥＤ１３のうち、青色ＬＥＤ１３Ｂが「ＯＮ」となっている期間が一番長くなる構成とされる。なお、以下において、各色のＬＥＤ１３が「ＯＮ」となっている期間を点灯期間と呼び、各色のＬＥＤ１３が「ＯＦＦ」となっている期間を非点灯期間と呼ぶこととする。照明装置１０より出光する光Ｌの色度や液晶表示パネル３０の表示画面の色度は、１フレーム期間中における、ＲＧＢＷの各色のＬＥＤ１３の点灯期間を変えることにより、所定の色度に調整される。このようにすることで、ＲＧＢＷの各色のＬＥＤ１３に定電流を流して常時点灯するよりも、ＲＧＢＷの各色のＬＥＤ１３の点灯期間を短くすることができ、消費電力の低減を図ることができる。なお、ＲＧＢ全点灯期間１は、ＲＧＢの３色のＬＥＤ１３全てが点灯している期間を示す。

一般的には、１フレーム期間は１／６０秒程度とされるため、各色のＬＥＤ１３が時分割的に点灯しても、残像効果により、人間の目にとって色の変化が認識されることはない。各色のＬＥＤ１３が時分割的に点灯している場合、人間の目には、各色のＬＥＤ１３が、夫々点灯している期間によって、光Ｌの色合いが異なって見える。具体的には、光Ｌの色は、１フレーム期間中において、点灯期間の長いＬＥＤ１３から出光される光の色の成分が濃くなり、点灯期間の短いＬＥＤ１３から出光される光の色の成分が薄くなる。例えば、本実施形態に係る照明装置１０では、１フレーム期間において、ＲＧＢの３色のＬＥＤ１３のうち、青色ＬＥＤ１３Ｂの点灯期間が一番長くなる構成とされるので、光Ｌは、青みがかった白色光となって見える。

従って、液晶表示パネル３０において、Ｃの着色層６Ｃが加わっているために、ホワイトバランスが緑色側にシフトしても、照明装置１０は、ＲＧＢの３色のＬＥＤ１３のうち、青色ＬＥＤ１３Ｂの点灯期間を一番長くすることにより、光Ｌにおける青色光の輝度を高めることができ、液晶表示パネル３０におけるホワイトバランスの適切な調整を行うことができる。なお、一般的なＲＧＢの着色層を有する液晶表示装置の照明装置として、本発明の照明装置１０を用いた場合でも、本発明の照明装置１０は、青色光の輝度を高めることができるので、ホワイトバランスの適切な調整を行う上で有用なのは言うまでもない。

図６では、赤色ＬＥＤ１３Ｒの点灯期間が緑色ＬＥＤ１３Ｇの点灯期間よりも長いとされている。しかしながら、これに限られるものではなく、代わりに緑色ＬＥＤ１３Ｇの点灯期間が、赤色ＬＥＤ１３Ｒの点灯期間よりも長くても、赤色ＬＥＤ１３Ｒの点灯期間と同じでもよい。要は、光Ｌにおける青色光の輝度を高めることが必要なので、青色ＬＥＤ１３Ｂの点灯期間を、赤色ＬＥＤ１３Ｒの点灯期間及び緑色ＬＥＤ１３Ｇの点灯期間よりも長くしさえすれば良い。なお、厳密には、赤色ＬＥＤ１３Ｒの点灯期間が緑色ＬＥＤ１３Ｇの点灯期間よりも長い方が、好適である。なぜならば、先に述べたようにＲＧＢＣの着色層６を有する液晶表示装置１００では、ホワイトバランスが緑色側にシフトする傾向があるため、照明装置１０より出光される光Ｌにおいては、赤色光の成分よりも緑色光の成分を少なくする方が、ホワイトバランスを緑色側にシフトするのを抑える上で適切だからである。

また、図６では、１フレーム期間において、ＲＧＢの各色のＬＥＤ１３のいずれも非点灯の状態となるＲＧＢ非点灯期間が存在する。ＲＧＢ非点灯期間においては、表示画面が暗くなる。ＲＧＢ非点灯期間の存在は、人間の目にとって、ちらつきの原因となる。そこで、本実施形態に係る照明装置１０では、図６に示すように、ＲＧＢ非点灯期間において、白色ＬＥＤを点灯している。つまり、図６の駆動シーケンスでは、ＲＧＢＷの各色のＬＥＤ全てが消灯している期間が存在せず、ＲＧＢＷの各色のＬＥＤのうち、少なくとも１灯が点灯する構成となる。このようにすることで、照明装置１０は、ＲＧＢ非点灯期間において、表示画面の輝度が低下するのを防ぐことができ、人間の目にとって自然な画像表示を行うことができる。

（変形例）
図７は、本実施形態に係る照明装置１０における各色のＬＥＤ１３の駆動シーケンスを示したタイミングチャートの第１の変形例である。図７の駆動シーケンスは、図６の駆動シーケンスと異なり、白色ＬＥＤ１３Ｗは、１フレーム期間の間、常時点灯する構成となる。つまり、第１の変形例では、ＲＧＢの各色のＬＥＤ１３が点灯している期間においても、白色ＬＥＤ１３Ｗが点灯する構成となる。図６の駆動シーケンスでは、ＲＧＢの各色のＬＥＤ１３を時分割点灯することにより、消費電力の低減になるが、緑色光、赤色光の成分の輝度が低くなることがある。そこで、色域が広い白色ＬＥＤ１３Ｗを、ＲＧＢの各色のＬＥＤ１３が点灯している期間においても点灯する構成とすることで、ホワイトバランスを調整しながらも輝度を任意に上げることが可能となる。

図８及び図９は、本実施形態に係る照明装置１０におけるＬＥＤ１３の駆動シーケンスを示したタイミングチャートの第２の変形例である。図８及び図９は、白色ＬＥＤ１３Ｗは、ＲＧＢの３色のＬＥＤ１３の内、２灯が消灯しているときにのみ点灯する構成となる。さらに、図８の駆動シーケンスは、期間１〜３に示すように、ＲＧＢＷの各色のＬＥＤ１３のうち、常に２色のＬＥＤのみが点灯する構成となり、図６の駆動シーケンスと異なり、ＲＧＢの３色のＬＥＤ全てが点灯している期間が存在しない。また、図９の駆動シーケンスでは、ＲＧＢ全点灯期間２のみ、ＲＧＢの３色のＬＥＤ１３全てが点灯する構成となる。先に述べた図６の駆動シーケンスでは、ＲＧＢ全点灯期間１において、即ち、緑色ＬＥＤ１３Ｇが点灯している期間において、ＲＧＢの３色のＬＥＤ１３全てが点灯している。従って、図９に示すＲＧＢ全点灯期間２は、図６に示すＲＧＢ全点灯期間１に比較して短い。つまり、図９の駆動シーケンスでは、図６の駆動シーケンスよりも、ＲＧＢの３色のＬＥＤ全てが点灯している期間が短い。

このことから分かるように、図８及び図９の駆動シーケンスで、ＲＧＢＷの各色のＬＥＤ１３を駆動させる方が、図６の駆動シーケンスで、ＲＧＢＷの各色のＬＥＤ１３を駆動させるよりも、より消費電力の低減を図ることができる。

[応用例]
本実施形態に係る液晶表示パネル３０では、１つの表示画素が、ＲＧＢＣの４色の着色層を夫々有する４色のサブ画素より構成されるとしているが、これに限られるものではない。１つの表示画素が、ＲＧＢの着色層を夫々有する３色のサブ画素に、ＲＧＢのうち、いずれか一つの色と補色関係にある色の着色層を有するサブ画素を加えて構成されるとすることもできる。つまり、本実施形態に係る液晶表示パネルでは、Ｒと補色関係にあるＣの着色層を用いているが、このＣの着色層の代わりに、Ｇと補色関係にあるマジェンダ（Ｍ）の着色層、又は、Ｂと補色関係にあるイエロー（Ｙ）の着色層を用いるとすることもできる。この場合においても、照明装置１０は、ＲＧＢの３色のＬＥＤ１３のうち、青色ＬＥＤ１３Ｂの点灯期間を一番長くすることにより、液晶表示パネル３０におけるホワイトバランスの適切な調整を行うことができる。

さらに、本実施形態では、表示パネルとして液晶表示パネルを用いているが、これに限られるものではなく、代わりに表示パネルとして、電気泳動ディスプレイパネルなどの他の表示パネルを用いるとすることもできる。

［他の実施例］
上記の説明では、カラーフィルタとして機能する着色層の色（着色領域）としてＲＧＢＣを挙げて説明したが、本発明の適用はこれには限定されず、他の４色の着色領域により１画素を構成することもできる。

この場合、４色の着色領域は、波長に応じて色相が変化する可視光領域（３８０−７８０ｎｍ）のうち、青系の色相の着色領域（「第１着色領域」とも呼ぶ。）、赤系の色相の着色領域（「第２着色領域」とも呼ぶ。）と、青から黄までの色相の中で選択された２種の色相の着色領域（「第３着色領域」、「第４着色領域」とも呼ぶ。）からなる。ここで「系」との語を用いているが、例えば青系であれば純粋の青の色相に限定されるものでなく、青紫や青緑等を含むものである。赤系の色相であれば、赤に限定されるものでなく橙を含む。また、これら着色領域は単一の着色層で構成されても良いし、複数の異なる色相の着色層を重ねて構成されても良い。また、これら着色領域は色相で述べているが、当該色相は、彩度、明度を適宜変更し、色を設定し得るものである。

具体的な色相の範囲は、
・青系の色相の着色領域は、青紫から青緑であり、より好ましくは藍から青である。
・赤系の色相の着色領域は、橙から赤である。
・青から黄までの色相で選択される一方の着色領域は、青から緑であり、より好ましくは青緑から緑である。
・青から黄までの色相で選択される他方の着色領域は、緑から橙であり、より好ましくは緑から黄である。もしくは緑から黄緑である。

ここで、各着色領域は、同じ色相を用いることはない。例えば、青から黄までの色相で選択される２つの着色領域で緑系の色相を用いる場合は、他方は一方の緑に対して青系もしくは黄緑系の色相を用いる。

これにより、従来のＲＧＢの着色領域よりも広範囲の色再現性を実現することができる。

また、上記では４色の着色領域による広範囲の色再現性を色相で述べたが、以下に、着色領域を透過した光の波長で表現すると以下のようになる。
・青系の着色領域は、該着色領域を透過した光の波長のピークが４１５−５００ｎｍにある着色領域、好ましくは、４３５−４８５ｎｍにある着色領域である。
・赤系の着色領域は、該着色領域を透過した光の波長のピークが６００ｎｍ以上にある着色領域で、好ましくは、６０５ｎｍ以上にある着色領域である。
・青から黄までの色相で選択される一方の着色領域は、該着色領域を透過した光の波長のピークが４８５−５３５ｎｍにある着色領域で、好ましくは、４９５−５２０ｎｍにある着色領域である。
・青から黄までの色相で選択される他方の着色領域は、該着色領域を透過した光の波長のピークが５００−５９０ｎｍにある着色領域、好ましくは５１０−５８５ｎｍにある着色領域、もしくは５３０−５６５ｎｍにある着色領域である。

さらに、４色の着色領域をｘ、ｙ色度図で表現すると以下のようになる。
・青系の着色領域は、ｘ≦0.151、ｙ≦0.056にある着色領域であり、好ましくは、0.134≦ｘ≦0.151、0.034≦ｙ≦0.056にある着色領域である。
・赤系の着色領域は、0.643≦ｘ、ｙ≦0.333にある着色領域であり、好ましくは、0.643≦ｘ≦0.690、0.299≦ｙ≦0.333にある着色領域である。
・青から黄までの色相で選択される一方の着色領域は、ｘ≦0.164、0.453≦ｙにある着色領域であり、好ましくは、0.098≦ｘ≦0.164、0.453≦ｙ≦0.759にある着色領域である。
・青から黄までの色相で選択される他方の着色領域は、0.257≦ｘ、0.606≦ｙにある着色領域であり、好ましくは、0.257≦ｘ≦0.357、0.606≦ｙ≦0.670にある着色領域である。

これら４色の着色領域は、サブ画素に透過領域と反射領域を備えた場合、透過領域及び反射領域も上述した範囲で適用することができるものである。

なお、本例における４色の着色領域を用いた場合、バックライトにはＲＧＢＷの光源として、上述のＬＥＤの他、蛍光管、有機ＥＬなどを用いても良い。

但し、ＲＧＢＷの光源のうち、ＲＧＢ光源としては、以下のものが好ましい。
・Ｂは発光する光の波長のピークが４３５ｎｍ−４８５ｎｍにあるもの
・Ｇは発光する光の波長のピークが５２０ｎｍ−５４５ｎｍにあるもの
・Ｒは発光する光の波長のピークが６１０ｎｍ−６５０ｎｍにあるもの
そして、ＲＧＢ光源の波長によって、上記カラーフィルタを適切に選定すればより広範囲の色再現性を得ることができる。

また、波長が例えば、４５０ｎｍと５６５ｎｍにピークがくるような、複数のピークを持つ光源を用いても良い。

上記の４色の着色領域の構成の例としては、具体的には以下のものがあげられる。
・色相が、赤、青、緑、シアン（青緑）の着色領域
・色相が、赤、青、緑、黄の着色領域
・色相が、赤、青、深緑、黄の着色領域
・色相が、赤、青、エメラルド、黄の着色領域
・色相が、赤、青、深緑、黄緑の着色領域
・色相が、赤、青緑、深緑、黄緑の着色領域
[電子機器]
次に、本実施形態に係る液晶表示装置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。

本実施形態に係る液晶表示装置１００に入力される画像信号としては、例えば、ＲＧＢＣの各色の画像信号が外部より直接入力されるとしても良いし、又は、ＲＧＢの各色の画像信号が外部より入力され、ＲＧＢＣの各色の画像信号に変換されるとしても良い。

ここで、液晶表示装置１００において、ＲＧＢの各色の画像信号がＲＧＢＣの各色の画像信号に変換される場合について述べる。

図１０は、本実施形態の全体構成を示す概略構成の回路ブロック図である。ここに示す電子機器は、上記の液晶表示装置１００と、制御手段６１０を有する。制御手段６１０は、表示情報出力源６１１と、表示画像変換回路６１２と、タイミングジェネレータ６１４とを有する。

液晶表示装置１００において、入力されたＲＧＢの各色の画像信号がＲＧＢＣの各色の画像信号に変換される場合、表示画像変換回路６１２は、パーソナルコンピュータなどの外部の表示画像出力源６１１より出力されたＲＧＢの各色の画像信号を、ＲＧＢＣの各色の画像信号に変換して、液晶表示パネル３０に出力する機能を有する。

表示画像変換回路６１２は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などの演算処理部６１２ａと、ＲＡＭ（Random Access Memory）などの記憶部６１２ｂとを備えて構成されている。演算処理部６１２ａは、表示画像出力源６１１より出力された入力画像のＲＧＢの各色の画像信号６１Ｒ、６１Ｇ、６１Ｂを、ＲＧＢＣの各色の画像信号６２Ｒ、６２Ｇ、６２Ｂ、６２Ｃに変換する。記憶部６１２ｂには、所定の強度のＲＧＢの各色の画像信号と、これに対応する強度のＲＧＢＣの各色の画像信号とを対応させたＬＵＴ（Look Up Table）が設けられている。例えば、演算処理部６１２ａに、Ｃの色のみを表示させるＲＧＢの各色の画像信号、例えば、Ｒ＝０、Ｇ＝１００、Ｂ＝１００の強度のＲＧＢの各色の画像信号が入力された場合、演算処理部６１２ａは、このＲＧＢの各色の画像信号の強度に対応する強度のＲＧＢＣの各色の画像信号（例えば、Ｒ＝０、Ｇ＝１０、Ｂ＝１０、Ｃ＝１００）を、記憶部６１２ｂのＬＵＴより取得し、取得したＲＧＢＣの各色の画像信号を液晶表示パネル３０へ出力する。これにより、液晶表示パネル３０の表示画面に、ＲＧＢの各色だけでなく、Ｃの色を表示することができる。このようにすることで、入力画像の画像信号として、ＲＧＢの画像信号が入力された場合においても、出力画像の色再現範囲をシアン系色の色再現範囲に拡大することができる。

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スイッチ又はソフトスイッチを有し、画像信号の輝度信号よりクロック信号ＣＬＫを生成する。先に述べたＲＧＢＷの各色のＬＥＤ駆動回路５１は、タイミングジェネレータ６１４により決定されたクロック信号ＣＬＫに適合するように、駆動シーケンスが制御される。

次に、本実施形態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１１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１１（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装置１００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１１（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１１（ａ）に示したパーソナルコンピュータや図１１（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。

本実施形態に係る液晶表示装置の平面図である。 本実施形態に係る液晶表示装置の断面図である。 本実施形態に係る照明装置１０の平面図である。 本実施形態に係る照明装置の光源部の模式図である。 本実施形態に係るＬＥＤ駆動回路の回路図である。 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。 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。 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。 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。 本実施形態に係る液晶表示装置を適用した電子機器の回路ブロック図。 本実施形態の液晶表示装置を適用した電子機器の例を示す図である。

符号の説明

１１ 導光板、 １２ 光源部、 １３ ＬＥＤ、 １０ 照明装置、 ３０ 液晶表示パネル、 １００ 液晶表示装置

Claims (8)

1. 複数の表示画素が並べられてなる表示パネルと、前記表示パネルを照明する照明装置と、を具備する電気光学装置において、
   前記表示パネルは、前記照明装置からの光を透過させる際に、青色光成分を他の成分の光より大きく吸収し、
   前記照明装置は、赤、緑、青の各色の色光、及び、白色光を発光する複数の光源を含み、
   １フレーム期間中における青の色光を発光する前記光源の点灯時間が、赤及び緑色の色光を発光する前記光源の点灯時間より長いことを特徴とする電気光学装置。
2. 複数の表示画素が並べられてなる表示パネルと、前記表示パネルを照明する照明装置と、を具備する電気光学装置において、
   前記複数の表示画素の各々は、互いに異なる４色の赤、緑および青の３色のサブ画素、並びに赤と補色の関係にあるサブ画素を含んでなり、
   前記照明装置は、赤、緑、青の各色の色光、及び、白色光を発光する複数の光源を含み、
   １フレーム期間中における青の色光を発光する前記光源の点灯時間が、赤及び緑色の色光を発光する前記光源の点灯時間より長いことを特徴とする電気光学装置。
3. 赤の色光を発光する前記光源の点灯時間が、緑の色光を発光する前記光源の点灯時間よ
   り長いことを特徴とする請求項１又は２に記載の電気光学装置。
4. 前記１フレーム期間中に、前記赤、緑および青の各色の色光を発光する複数の光源のいずれもが非点灯となるＲＧＢ非点灯期間が存在し、
   前記ＲＧＢ非点灯期間において前記白色光を発光する光源が点灯していることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の電気光学装置。
5. 前記白色光を発光する光源が、前記１フレーム期間において常時点灯していることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の電気光学装置。
6. 前記１フレーム期間中に、前記赤、緑および青の各色の色光を発光する複数の光源のうち２つが非点灯となる期間が存在し、
   前記期間において前記白色光を発光する光源が点灯していることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の電気光学装置。
7. 前記光源が、ＬＥＤ、蛍光管および有機ＥＬから選ばれることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の電気光学装置。
8. 請求項１乃至７のいずれか一項に記載の電気光学装置を表示部に備えることを特徴とする電子機器。

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