JP6193096B2

JP6193096B2 - 液晶ディスプレイ

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Publication number: JP6193096B2
Application number: JP2013231637A
Authority: JP
Inventors: 博則荒; 良一竹内; 恭成渡邊; 安田　剛規; 剛規安田
Original assignee: Showa Denko KK
Current assignee: Showa Denko KK
Priority date: 2013-11-08
Filing date: 2013-11-08
Publication date: 2017-09-06
Anticipated expiration: 2033-11-08
Also published as: JP2015092206A

Description

本発明は、液晶ディスプレイに関する。

液晶ディスプレイは、最も広く用いられているフラットパネルディスプレイ装置の１つである。一般に、液晶ディスプレイは、内面に画素に対応したパターン電極を設けた一対のパネル、およびパネル間に挟まれた液晶層を備えている。液晶ディスプレイでは、電極の間の電位差の変化、例えば、電極により生成される電場の強度の変化によって、液晶層を透過する光の透過率が変わり、それゆえ、電極間の電位差を制御することによって、所望の画像が得られる。

液晶ディスプレイは、表示に用いる光源のタイプに応じて、透過型、反射型、半透過型に分類される。透過型液晶ディスプレイは、光源としてバックライトモジュールを利用し、バックライトモジュールからの光の透過強度を液晶層でコントロールし、その透過した光でカラーフィルターを照らす。反射型液晶ディスプレイは周囲光を光源として表示部を照らす。すなわち、反射型液晶ディスプレイの場合は、液晶ディスプレイの表面から入射した周囲光を液晶ディスプレイの下面で反射させ、この反射光でカラーフィルターを照らす。

半透過型液晶ディスプレイは、透過型と反射型の特徴を併せ持ち、光源として十分な周囲光が得られる場合はバックライトモジュールの発光を停止して周囲光でカラーフィルターを照らし、暗い環境下では、バックライトモジュールを発光させてカラーフィルターを照らす。例えば、特許文献１には反射型セルと透過型セルを併せ持つ半透過型液晶ディスプレイが開示されている。

近年、液晶ディスプレイのバックライトモジュールの光源として、発光ダイオード（ＬＥＤ）が採用されている。ＬＥＤを用いたバックライトモジュールの照明方式の一つとして、例えばＬＥＤを導光板の一辺または多辺に配置したサイドライト方式や、ＬＥＤを液晶ディスプレイの直下に多数平面上に敷き詰めて構成した直下方式が知られている。

光源に使用されるＬＥＤとしては、青色ＬＥＤに黄色蛍光体の補色を組み合わせた白色ＬＥＤが多く用いられている。また、青色ＬＥＤと緑色蛍光体、赤色蛍光体を組み合わせた白色ＬＥＤや、近紫外ＬＥＤと青色、緑色、赤色の三色の蛍光体を用いた方式が提案されている。また、蛍光体を使用せずに、青色、緑色、赤色の三色のＬＥＤを用いた白色ＬＥＤも用いられている。このように、白色ＬＥＤでは青色ＬＥＤなどのブルーライトを用いる場合が多かった。ここでブルーライトとは、波長が３８０〜４９５ｎｍの光のことをいう。

しかし、ブルーライトは、波長が短く、強いエネルギーを持つため、目の角膜や水晶体で吸収されずに網膜まで到達する可能性があり、目の網膜への影響等が懸念されている。また、加齢黄斑変性などの疾患との関わりが懸念されている（例えば、ブルーライト研究会ホームページｈｔｔｐ：／／ｂｌｕｅ−ｌｉｇｈｔ．ｂｉｚ／）。また夜間におけるブルーライトの過度の使用は不眠の原因となることが懸念されている。

液晶ディスプレイにおいて特定の波長の光をカットする方法としては、例えば、ＬＥＤ等から発せられた光を、特定の波長カットフィルタを通過させる技術がある（例えば、特許文献２を参照）。

特開２００３−２９５１５９号公報特開２００９−２６５６３４号公報

しかし、波長カットフィルタを使用する従来の液晶ディスプレイは、フィルタを使用しても所定の透過率にてブルーライトが透過してしまう問題があった。

本発明は、長時間の使用に際しても目が疲れにくく、目に優しい液晶ディスプレイを提供することを目的とする。

上記課題に鑑み、本発明の液晶ディスプレイは、下記の構成を採用する。
（１）赤色の画素となるセルと、緑色の画素となるセルと、青緑色の画素となるセルと、青色の画素となるセルを備える液晶ディスプレイであり、赤色の画素となるセルと、緑色の画素となるセルと、青緑色の画素となるセルは液晶ディスプレイ内に設けられたバックライトモジュールを光源とし、青色の画素となるセルは液晶ディスプレイ外の光を光源とすることを特徴とする液晶ディスプレイ。
（２）バックライトモジュールが、赤色のＬＥＤと、緑色のＬＥＤと、青緑色のＬＥＤを備えることを特徴とする（１）に記載の液晶ディスプレイ。
（３）液晶ディスプレイ外の光が、太陽光、または屋内照明光であることを特徴とする（１）または（２）に記載の液晶ディスプレイ。
（４）赤色のＬＥＤの発光波長が６１０ｎｍ〜７００ｎｍの範囲内であり、緑色のＬＥＤの発光波長が５１０ｎｍ〜５３０ｎｍの範囲内であり、青緑色のＬＥＤの発光波長が４９６ｎｍ〜５１５ｎｍの範囲内であり、緑色のＬＥＤの中心発光波長と青緑色のＬＥＤの中心発光波長間に１０ｎｍ以上の差を設けることを特徴とする（２）または（３）に記載の液晶ディスプレイ。
（５）赤色の画素となるセルと、緑色の画素となるセルと、青緑色の画素となるセルが光透過型のセルであり、青色の画素となるセルが光反射型のセルであることを特徴とする（１）〜（４）の何れか１項に記載の液晶ディスプレイ。
（６）赤色の画素となるセルと、緑色の画素となるセルと、青緑色の画素となるセルが光半透過型のセルであり、青色の画素となるセルが光反射型のセルであることを特徴とする（１）〜（４）の何れか１項に記載の液晶ディスプレイ。
（７）バックライトモジュールが、赤色のＬＥＤと、緑色のＬＥＤと、青緑色のＬＥＤに加えて青色のＬＥＤを備え、赤色の画素となるセルと、緑色の画素となるセルと、青緑色の画素となるセルが光透過型または光半透過型のセルであり、青色の画素となるセルが光半透過型のセルとした（１）〜（４）の何れか１項に記載の液晶ディスプレイ。

本発明の実施形態によれば、長時間の使用に際しても目が疲れにくく、目に優しい液晶ディスプレイを提供することができる。

本願発明の液晶ディスプレイの一例を示す斜視図である。本願発明の液晶ディスプレイの一例を示す斜視図である。本願発明の液晶ディスプレイの一例を示す断面図である。

本願発明の液晶ディスプレイは、赤色の画素となるセルと、緑色の画素となるセルと、青緑色の画素となるセルと、青色の画素となるセルを備える液晶ディスプレイであり、赤色の画素となるセルと、緑色の画素となるセルと、青緑色の画素となるセルは液晶ディスプレイ内に設けられたバックライトモジュールを光源とし、青色の画素となるセルは液晶ディスプレイ外の光を光源とすることを特徴とする。このような構成とすることで、バックライトモジュールに青色の光、特に、強いエネルギーを持つた光を発光する青色ＬＥＤを用いる必要がなくなり、そして青色の光源には人が普段使用する環境光を用いるため、長時間の使用に際しても目が疲れにくく、目に優しい液晶ディスプレイを提供することが可能となる。

また本願発明の液晶ディスプレイでは、バックライトモジュールからの青色の光は、赤色、緑色、青緑色の画素となるセルによりカットされることとなり、バックライトモジュールからの青色の光が、液晶ディスプレイから放出されることがなくなる。そして、青色の画素となるセルは液晶ディスプレイ外の光を光源とするため、液晶ディスプレイからは環境光と同レベルの強度の青色光が放出されることとなり、長時間の使用に際しても目が疲れにくく、目に優しい液晶ディスプレイを提供することが可能となる。

また本願発明では、バックライトモジュールが、赤色のＬＥＤと、緑色のＬＥＤと、青緑色のＬＥＤを備える構成とすることで、それを光源とする赤色の画素となるセル、緑色の画素となるセル、青緑色の画素となるセルを鮮明に発色させ、液晶ディスプレイの発色性を高めることができる。

また本願発明では、青色の画素となるセルの光源として、太陽光、または屋内照明光を用いるのが好ましい。太陽光、屋内照明光も青色光を含むものの、その波長帯域は広く、青色ＬＥＤのような狭帯域の強いエネルギーは持たない。そのため、長時間の使用に際しても目が疲れにくく、目に優しい液晶ディスプレイを提供することが可能となる。

本願発明の液晶ディスプレイは、赤色の画素となるセルと、緑色の画素となるセルと、青緑色の画素となるセルを光透過型のセルとし、青色の画素となるセルを光反射型のセルとすることで実現できる。すなわち、このような構成とすることで、光透過型のセルはバックライトモジュールからの光を透過させてカラーフィルターを照らすことが可能となり、また、光反射型のセルは、太陽光、または屋内照明光を反射させてカラーフィルターを照らすことが可能となるからである。

また本願発明では、赤色のＬＥＤの発光波長を６１０ｎｍ〜７００ｎｍの範囲内とし、緑色のＬＥＤの発光波長を５１０ｎｍ〜５３０ｎｍの範囲内とし、青緑色のＬＥＤの発光波長を４９６ｎｍ〜５１５ｎｍの範囲内とし、緑色のＬＥＤの中心発光波長と青緑色のＬＥＤの中心発光波長間に１０ｎｍ以上の差を設けることで、フルカラーで、長時間の使用に際しても目が疲れにくく、目に優しいフルカラーの液晶ディスプレイを提供することが可能となる。

また本願発明では、赤色の画素となるセルと、緑色の画素となるセルと、青緑色の画素となるセルは光半透過型のセルとし、青色の画素となるセルは光反射型のセルとするのが好ましい。このような構成とすることで、赤色の画素となるセルと、緑色の画素となるセルと、青緑色の画素となるセルは、液晶ディスプレイ内に設けられたバックライトモジュールを光源とするのに加え、青色の画素となるセルと同様に液晶ディスプレイ外の光を光源とすることが可能となり、液晶ディスプレイの発色性をさらに高めることができる。

また本願発明では、バックライトモジュールが、赤色のＬＥＤと、緑色のＬＥＤと、青緑色のＬＥＤに加えて青色のＬＥＤを備える構成とし、赤色の画素となるセルと、緑色の画素となるセルと、青緑色の画素となるセルを光透過型または光半透過型のセルとし、青色の画素となるセルを光半透過型のセルとすることが好ましい。このような構成とすることで、従来のバックライトモジュールに比べて青色のＬＥＤの発光強度を下げることが可能となり、もって青色のＬＥＤの発光強度を外光と同レベルまで低減し、長時間の使用に際しても目が疲れにくく、目に優しい液晶ディスプレイを提供することが可能となる。

本願発明では、光反透過型のセルを構成する光半透過性の電極として公知のものを用いることができるが、例えば、前述の光反射性の電極材料、アルミニウム、銀、銅などの金属の膜厚を薄くして用いることができる。

また、本願発明では、バックライトモジュールに設けた青色のＬＥＤを、外部スイッチにより発光または否発光で切り換え可能とすることで、液晶ディスプレイへの表示物の種類によって、バックライトモジュールの発光色を切り換えるのが好ましい。すなわち、液晶ディスプレイに文書等を表示する場合は、バックライトモジュールに設けた青色のＬＥＤの発光を切り、バックライトモジュールからの発光が完全に青色を含まないものとして、長時間の使用に際してもより目が疲れにくい状態とし、一方で、風景写真等を表示する場合は、バックライトモジュールに設けた青色のＬＥＤを発光させ、表示物をより自然色に近い発色とすることが好ましい。

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。本願発明の液晶ディスプレイは、公知の液晶ディスプレイの製造技術をそのまま適用して製造することができる。

図１は、本発明の実施形態における液晶ディスプレイの一例を示す構成図である。

図１において、液晶ディスプレイ１は、液晶パネル１１、拡散部１２、及びバックライトモジュール１３を備えている。

液晶パネル１１は、図示しない液晶パネル駆動部により、パネルの座標位置に応じたセルの光の透過率を制御して、後述するバックライトモジュール１３によって照射された光を透過することにより、液晶パネル１１の表面上に文字や図形を表示する。なお、液晶パネル１１には、図示しないカラーフィルタを備えて、各セルの透過光の色調整を行う。

本願発明の液晶パネル１１の具体的な構造を、図３の断面図を用いて説明する。本願発明の液晶パネル２０は、図３に示すように、赤色の画素となるセル２１と、緑色の画素となるセル２２と、青緑色の画素となるセル２３と、青色の画素となるセル２４が設けられている。各セルは、液晶層２７と、これを挟持する透明の上側基板３３と下側基板３４、上側基板３３の液晶層２７側の面に設けられた光透過性の共通電極２６、下側基板３４の液晶層２７側の面に設けられた赤色セル用電極２８、緑色セル用電極２９、青緑色セル用電極３０、青色セル用電極３１から構成され、上側基板３３の上にはカラーフィルター３２が設けられ、カラーフィルター３２には赤色の画素となる箇所Ｒ、緑色の画素となる箇所Ｇ、青緑色の画素となる箇所ＢＧ、青色の画素となる箇所Ｂが設けられ、液晶パネル２０の下側にはバックライトモジュール２４が設けられている。

そして、赤色セル用電極２８、緑色セル用電極２９、青緑色セル用電極３０は光透過性とすることで、バックライトモジュール２５からの光を透過させてカラーフィルター３２のＲ、Ｇ、ＢＧの箇所を照らすことを可能とし、青色セル用電極３１は光反射性とすることで、矢印Ａの方向から入射する外光を反射させてカラーフィルター３２のＢの箇所を照らすことを可能とする。そして、バックライトモジュール２５には、赤色のＬＥＤと、緑色のＬＥＤと、青緑色のＬＥＤを設けることで、カラーフィルター３２のＲ、Ｇ、ＢＧの箇所を効率よく照らすことを可能とする。

本願発明では、光透過性の電極として公知のものを用いることができるが、例えば、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｚｎ及びＴｉよりなる群から選択された少なくともいずれかの元素を含む酸化物、具体的には、酸化インジウム、酸化亜鉛、酸化錫、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ：ＩｎｄｉｕｍＴｉｎＯｘｉｄｅ）膜、フッ素ドープ酸化錫（ＦＴＯ）、インジウム亜鉛酸化物を含む導電性ガラスを用いて作製された膜（例えばＮＥＳＡなど）などを用いることができる。

また本願発明では、光反射性の電極として公知のものを用いることができるが、例えば、アルミニウム、銀、銅などの金属を用いることができる。

本願発明のバックライトモジュール２５は、図１、図２に示す２つの方式を用いることができる。

図１に示す方式はＬＥＤを実装した基板１３１をバックライトモジュール１３の側方に設ける方式である。すなわち、液晶ディスプレイ１は、液晶パネル１１、拡散部１２、及びバックライトモジュール１３を備え、拡散部１２は、拡散シート１２１、および拡散板１２２を備えている。拡散シート１２１は、例えば白色ポリエステルシートや白色ポリカーボネイトシートである。

拡散シート１２１は、透過光を比較的微少な範囲で散乱・拡散させる目的で使用され、１枚で又は複数枚のシートを積層させて利用する。拡散シート１２１は、後述する拡散板１２２のドットを目立たなくさせる効果がある。

拡散板１２２は、例えばポリカーボネイトやアクリルを素材とする板状の光拡散部材である。拡散板１２２は、例えば、透明な素材の表面に多数の微小な凹凸（ドット）を備え、この凹凸がレンズの役割を果たして透過光を拡散させる。これにより、バックライトモジュール１３から入射されるＬＥＤの配置位置による平面的な輝度のムラを均一にする。拡散板１２２も１枚での使用以外に、複数枚での使用が可能である。

バックライトモジュール１３は、ＬＥＤ実装基板１３１、リフレクタ１３２、及び導光板１３３を備えている。

ＬＥＤ実装基板１３１は、例えば複数のＬＥＤを所定のピッチ（間隔）でライン状に並べたライン状発光部を備える。ＬＥＤは、一列に配置されてもよく、また複数の列に配置されてもよい。複数の列でＬＥＤを配置する場合は、一の列のＬＥＤの位置と、他の列のＬＥＤの位置が互い違いになるように、ＬＥＤの位置がお互いハーフピッチずれた千鳥配置にしても良い。ＬＥＤ実装基板１３１の基板部は、例えばガラスエポキシ基板が使用できる。

ＬＥＤ実装基板１３１に配置されたそれぞれのＬＥＤは、図示しないＬＥＤドライバによって駆動されて所定の輝度にて光を出射する。

リフレクタ１３２は、ＬＥＤ実装基板１３１のＬＥＤチップから出射された光を導光板１３３のエッジ面に集光させる反射板である。

導光板１３３は、エッジ部（図示、ＬＥＤ実装基板１３１対向面）から入射されたＬＥＤ実装基板１３１の光を、積層された拡散部１２及び液晶パネル１１の面方向に対して均一に拡散させて、導光板１３３を面光源とする機能を備える。入射光の拡散方法としては、例えばアクリルやポリカーボネイトなどの透明板の表面に反射ドットを設けて、透明板内部を進行した光を乱反射させたり、透明板表面に機械加工等により溝加工を施して光を反射させたりする方法などが可能である。また、導光板の厚みをエッジ部分からエッジ部分の反対側に対して徐々に細くするくさび形状とすることにより、エッジから入射された光の出射効率を向上させることができる。

また、光源をエッジ側に配置することができるので、液晶ディスプレイ１の薄型化が可能になる。従って、本実施形態は、例えばノートパソコンなどの用途に適用させることができる。

なお、本実施形態においては、導光板１３３の一のエッジにＬＥＤ実装基板を配置している例を開示しているが、例えば２方向以上のエッジに光源を配置して入射させてもよい。

図２は、本発明のバックライトモジュール２５の他の一例を示す構成図である。

図２において、液晶ディスプレイ１は、液晶パネル１１、拡散部１２、及びバックライトモジュール１４を備えている。ここで、液晶パネル１１及び拡散部１２は、図１の実施形態で説明したものと同様であるため、説明を省略する。

図２において、バックライトモジュール１４は、実装基板１４１、及びＬＥＤ１４２を備える。

実装基板１４１は、例えばガラスエポキシ基板であり、液晶パネル１１及び拡散部１２と平行して積層される。

ＬＥＤ１４２は、実装基板１４１に複数個が面状に配置されて面状発光部を形成している。本実施形態における面状発光部は、ＬＥＤ１４２を実装基板１４１に千鳥格子状に配置されており、面光源として面内での輝度のムラが少なくなるように配置の均一化を図っている。ＬＥＤ１４２の配置方法については、例えば縦横を整列させた配置であってもよい。また、ＬＥＤ１４２の配置密度を上げれば面内の輝度のムラを低減させることができる。

それぞれのＬＥＤ１４２は、実装基板１４１に設けられた配線回路に接続されて、図示しないＬＥＤドライバに接続されて駆動される。

図２の実施形態における拡散部１２は、図１の実施形態における拡散部１２と同じ構成を採用している。但し、ＬＥＤ１４２の配列にともなう入射光のムラを生じる場合は、例えばバックライトモジュール１４と拡散部１２との距離を広くすることにより、ムラの低減を図ることができる。また、拡散板による透過光の拡散が大きくなるように表面のレンズ形状を図１の実施形態とは変更することもできる。

図２の実施形態においては、ＬＥＤ１４２を面状に多く配置することができるので、面光源としての輝度を高くすることができる。

以上、本発明を実施するための形態について詳述したが、本発明は斯かる特定の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

１液晶ディスプレイ
１１液晶パネル
１２拡散部
１２１拡散シート
１２２拡散板
１３バックライトモジュール
１３１ＬＥＤ実装基板
１３２リフレクタ
１３３導光板
１４バックライトモジュール
１４１実装基板
１４２ＬＥＤ
２０液晶パネル
２１赤色の画素となるセル
２２緑色の画素となるセル
２３青緑色の画素となるセル
２４青色の画素となるセル
２５バックライトモジュール
２６光透過性の共通電極
２７液晶層
２８赤色セル用電極
２９緑色セル用電極
３０青緑色セル用電極
３１青色セル用電極
３２カラーフィルター
３３上側基板
３４下側基板
Ｒ赤色の画素となる箇所
Ｇ緑色の画素となる箇所
ＢＧ青緑色の画素となる箇所
Ｂ青色の画素となる箇所
Ａ外光の入射方向

Claims

赤色の画素となるセルと、緑色の画素となるセルと、青緑色の画素となるセルと、青色の画素となるセルを備える液晶ディスプレイであり、赤色の画素となるセルと、緑色の画素となるセルと、青緑色の画素となるセルは液晶ディスプレイ内に設けられたバックライトモジュールを光源とし、青色の画素となるセルは液晶ディスプレイ外の光を光源とし、バックライトモジュールは青色の光を含まないことを特徴とする液晶ディスプレイ。
バックライトモジュールが、赤色のＬＥＤと、緑色のＬＥＤと、青緑色のＬＥＤを備えることを特徴とする請求項１に記載の液晶ディスプレイ。
液晶ディスプレイ外の光が、太陽光、または屋内照明光であることを特徴とする請求項１または２に記載の液晶ディスプレイ。
赤色のＬＥＤの発光波長が６１０ｎｍ〜７００ｎｍの範囲内であり、緑色のＬＥＤの発光波長が５１０ｎｍ〜５３０ｎｍの範囲内であり、青緑色のＬＥＤの発光波長が４９６ｎｍ〜５１５ｎｍの範囲内であり、緑色のＬＥＤの中心発光波長と青緑色のＬＥＤの中心発光波長間に１０ｎｍ以上の差を設けることを特徴とする請求項２または３に記載の液晶ディスプレイ。
赤色の画素となるセルと、緑色の画素となるセルと、青緑色の画素となるセルが光透過型のセルであり、青色の画素となるセルが光反射型のセルであることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の液晶ディスプレイ。
赤色の画素となるセルと、緑色の画素となるセルと、青緑色の画素となるセルが光半透過型のセルであり、青色の画素となるセルが光反射型のセルであることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の液晶ディスプレイ。
バックライトモジュールが、赤色のＬＥＤと、緑色のＬＥＤと、青緑色のＬＥＤに加えて青色のＬＥＤを備え、赤色の画素となるセルと、緑色の画素となるセルと、青緑色の画素となるセルが光透過型または光半透過型のセルであり、青色の画素となるセルが光半透過型のセルとした請求項１〜４の何れか１項に記載の液晶ディスプレイ。