JPH07253577A - カラー表示装置 - Google Patents

カラー表示装置

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JPH07253577A
JPH07253577A JP7031028A JP3102895A JPH07253577A JP H07253577 A JPH07253577 A JP H07253577A JP 7031028 A JP7031028 A JP 7031028A JP 3102895 A JP3102895 A JP 3102895A JP H07253577 A JPH07253577 A JP H07253577A
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JP
Japan
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color
light
light source
color filter
emission
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JP7031028A
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English (en)
Inventor
Tomio Sonehara
富雄 曽根原
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Seiko Epson Corp
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Seiko Epson Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】透過特性のブロードなカラーフィルターを用い
たカラー表示装置において、色純度が高く、色再現性に
優れたカラー表示装置を得る。 【構成】光源のピーク波長とカラーフィルターの各色要
素の透過波長領域のピーク波長とをほぼ一致させ、光源
はより狭い帯域の分光特性を有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は光シャッターと、可視光
波長域の波長選択透過性を有するカラーフイルターと光
源から成るカラー液晶表示装置に関する。
【0002】
【従来の技術】フルカラーを表示できるカラー表示装置
は図1に示すように、カラーフイルター1を設置された
光シャッター2と光源3から構成され、表示情報により
変調された光4を視認する。5は反射板である。構成
上、光源を光シャッターの背面側に置く透過タイプが多
いが、光源を光シャッターの手前に置く反射タイプも可
能である。
【0003】カラーフィルターと光シャッターは、図2
(a)、(b)に示すように(a)加色混合の場合、R
(赤)、G(縁)、B(青)を平面内に分散し、(b)
減色混合の場合は、C(シアン)、Y(イエロー)、M
(マゼンタ)を、重ねて配置している。いずれの方法も
カラーフィルターとその変調を行う光シャッターによ
り、光源光の不用な波長領域を減衰させ、表示しようと
する色、明るさに対応したスペクトルを合成する手法で
ある。
【0004】通常、ここに用いるカラーフィルターは、
染料や顔料の波長選択透過性を利用したものであるが、
図3に示すように透過特性がブロードなため、色純度の
高い色再現性が難しい。カラーCRT(陰極線管)との
表色範囲の比較を図4に示す。このx、y表色系では座
標が馬蹄形の外側にある程、単色光に近い、純度の高い
色となる。またR、G、B三原色を結ぶ三角形で囲まれ
る範囲がこの三原色から理論上合成できる色範囲を表し
ている。この点から少しでも大きな三角形であることが
色再現性を向上させる。
【0005】カラーCRTの場合(図4、破線)、蛍光
体による鋭いスペクトル発光であるために良好な色再現
性を得ている。一方、カラーフィルターは染料、顔料の
光吸収を用いているため、発光形の表示に比べ、透過ス
ペクトルがブロードになり易く(図3)、図4実線のよ
うに表色範囲が限られてしまう。また耐熱性、耐光性を
満足する染料、顔料を選択すると、さら色純度が低下
し、表色範囲も限定されるという問題があった。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明はこのような欠
点に鑑みて発明されたもので、色純度の高い、色再現性
に優れたカラー表示装置を提供することを目的としてい
る。
【0007】本発明の基本的な概念は、カラーフィルタ
ーの透過特性がブロードなままでも、光源光の発光スペ
クトルをカラーフィルターの透過特性に対し補完するよ
うに与えることによって色純度の高い原色を得ることに
ある。
【0008】図5は、本発明に用いる光源の分光特性の
一例である。R、G、Bよりなるフィルターに対して、
よりシャープなRP、GP、BPのピークを有する光源を
用いる。この光源は見かけ上は白色になるようにRP
P、BPを調整してある。例えば、Gでいうと、フィル
ター透過後のスペクトルは光源のスペクトルよりも更に
狭帯域化している。図5の破線はフイルタ透過後のR、
G、B三原色を示している。これによりカラーフィルタ
ーの各色要素の色純度は高くなくとも、光源の特性が反
映されて透過光の色純度は向上することになる。
【0009】従って、白色光源を三原色のピーク発光か
ら合成し、さらにその三原色のピーク発光特性をカラー
フィルターの透過特性と合わせるという本発明の新しい
設計理念により、飛躍的に鮮かな色再現が可能となるの
である。
【0010】減色混合系についても同様な理論は成立す
る。これは、加色混合系がR波長域、G波長域、B波長
域に限定された波長の光を加算するのに対し、白色系か
らR波長域、G波長域、B波長域の成分を順次減算する
違いであり、元となる光源の発光スペクトルがR波長
域、G波長域、B波長域で狭帯域のピーク発光をしてい
れば、透過する光はY、M、Cの減色混合系であって
も、狭帯城の単色光に近い光となるからである。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明のカラー表示装置
は、透過光量を制御する複数の光シャッターと、赤、
緑、青の3色の色要素を有するカラーフィルターと、光
源とからなるカラー表示装置において、光源は、前記3
色のそれぞれの単色の発光特性を合成した単一の白色光
源であって、各色要素の透過波長領域のピーク波長と一
致し、かつより狭い帯域の分光特性を有し、カラーフィ
ルターを透過した3色の透過光が色座標上に形成する三
角形の面積はカラーフィルターの透過特性を示す三角形
の面積より大きいことを特徴とする。
【0012】
【実施例】
〔実施例1〕図6は三波長域発光型蛍光管の発光スペク
トルを示したものである。R、G、B波長領域に鋭いピ
ーク発光をしていることがわかる。図7は図6の光源系
が図3のカラーフィルターを透過した後のスペクトルを
表している。一点鎖線はR、実線はG、破線はBを各々
示すものである。
【0013】三波長域発光型蛍光管を用いると図7に示
すようにカラーフィルター透過後も鋭いピーク発光であ
り、色純度の高い三原色に視覚される。
【0014】三波長域発光型蛍光管のピーク発光波長は
使用する蛍光体によって変化させることかできるが、白
色を得るためにR、G、B波長域に対応した610、5
40、450nm付近に発光ピークを有している。
【0015】図8は図5のカラーフィルターを用いた系
において、各種光源による表色範囲を示すものである。
実線は三波長域発光型蛍光管、破線はハロリン酸カルシ
ウム系の白色蛍光管、一点鎖線はCIE、C光源を用い
た場合を示している。これからも明らかなように、単純
な白色蛍光管では表色範囲が小さく色再現性に乏しい。
また標準的なブロードなスペクトルを持つC光源に比較
しても三波長域発光型蛍光管を光源とすることによって
表色範囲が大きく拡大されている。
【0016】〔実施例2〕図9はこの応用例として、液
晶の電気光学効果を用いた液晶光シャッター6と三波長
域発光型蛍光管7、透明な樹脂からなる導光板8による
カラー表示装置を示す。液晶光シャッターは微小な画素
の配列をなし、その画素に対応してR、G、Bカラーフ
ィルター1が配置されている。三波長域発光型蛍光管の
光束は、導光板を経由して面光源となり、液晶シャッタ
ーとカラーフィルターに入射する。液晶光シャッターは
画像情報に応じ透過光量をコントロールするので、出射
光9は着色し、フルカラー表示が実現される。この例で
は光源に三波長域発光型蛍光管を用いているため、図8
で説明したように、非常に鮮かなフルカラー画像を再現
することができる。
【0017】〔実施例3〕図10は光源に三波長域発光
型CRTを用いた場合の相対発光スペクトルを示してい
る。R波長域、G波長域、B波長域に対応したピーク発
光をしていることがわかる。これはカラーテレビジョン
用蛍光体、例えばP22(JEDEC)を配合し塗付す
る方法、あるいは一画素よりも等しいか小さな微小R、
G、B点光源を配列形成する方法で実現している。図1
0の破線はR、G、B三原色のカラーフィルター透過後
のスペクトルを示している。このようにR、G、B発光
するCRTを光源と場合、透過光スペクトル図3のカラ
ーフイルターの透過特性よりも狭帯域化することが可能
となり、色純度の高い三原色を得ることができる。
【0018】また、このCRTは全面発光すればよいの
で、電子線は走査されるだけで十分であり、精度の高い
コンバーゼンス、フォーカスは不要である。
【0019】〔実施例4〕図11はR、G、B発光の偏
平型CRT10を光源とした、液晶カラー表示装置であ
る。R、G、B蛍光体はフェースプレート11に配合塗
付され、白色画光源となっている。この光源は図10の
発光スペクトルを有するため、前述したようにカラーフ
ィルターの波長選択性と相乗して鮮やかな色を再現でき
る。
【0020】また、R、G、B発光デバイスとして内部
発光ELデバイスも使用することができる。その一例と
して分散型交流ELデバイスの場合を説明する。表1に
示すようにZnS系の蛍光体にドーパントを混合するこ
とによって、R、G、Bの発光が可能である。
【0021】
【表1】
【0022】これらの蛍光体+ドーパン卜を高誘電率材
料(例えばシアノ・エチル・セルロース等)に分散さ
せ、両側を電極ではさんだ構造の分散型ELデバイスを
使用した。蛍光体+ドーパントを表1に示す中から、特
定の配合比て配合し、R、G、B波長域にピークを有す
る光源とすることができる。
【0023】このようにして得られたバックライト(B
L)光源は、R、G、B発光CRTでの場合と同様、平
坦なスペクトルを有する光源に比べ色再現性に優れてい
る。
【0024】〔実施例5〕図12は光源としてLED
(発光ダイオード)を用いた場合の切欠き見取図であ
る。LEDは輝度を得るためと多くの配線を防ぐために
アレイ12を構成している。LEDは表2のR、G、B
発光する3種類を用いている。
【0025】
【表2】
【0026】これらは図12に示すよう光拡散板13に
よって混色され、導光板8で面光源化し、白色光として
液晶光シャッター6に入射する。液晶光シャッターには
R、G、Bカラーフィルター1が各画素毎に設置され、
フルカラーの画像表示がされる。 LEDの発光は図1
3に示す発光スペクトルを持っているので、図4に示す
カラーフィルターの透過特性と合わせると実効的に3原
色はさらに狭帯域発光することになり、色純度、色再現
範囲が拡大する。
【0027】〔実施例6〕図14は光源に低速電子線励
起の蛍光管を用いた場合の例を示す。面発光するフェー
スプレート14の内面に表3に示す蛍光体を配合し、白
色面光源を得ている。
【0028】
【表3】
【0029】図14に示すように低速電子線励起による
蛍光管はフィラメント15からの熱電子を加速電極16
で加速し、フェースプレート内面の蛍光体を励起する。
基本的には蛍光表示管と同じ構造である。
【0030】この光源の発光スペクトルを図15に示
す。図3に示すカラーフイルターの透過特性と組み合わ
せることによって、R、G、B発光は、さらに狭帯域化
し、色純度、色再現性が拡大する。
【0031】以上のように、本発明はカラーフイルター
の透過スペクトルを光源の発光スペクトルによってさら
に挟帯域化し、色純度、色再現性を向上させている。従
って、R、G、B発光する発光体を平面的に配置し、光
拡散板等で混合し白色化しても良いし、発光体を配合し
R、G、B混合発光する方法をとっても良い。
【0032】また、R、G、Bに発光ピークを持つ光源
を主体に説明をしたが、単色もしくは、複数色のカラー
表示装置にも本発明は応用される。例えば、黄色と黒と
の間での表示切換を行うとすれば、カラーフィルターと
しては図16実線に示す透過特性を持てばよい。更に、
光源としてピーク発光波長が透過特性の主波長と一致す
るものを用いれば(図15破線)、視認される光のスペ
クトルは、カラーフィルター単独よりも更に狭帯域化す
る。この結果、色純度は上がり、鮮やかな表示を得るこ
とができる。
【0033】さらに、光シャッターは主に液晶の電気光
学デバイス(例えばTNモード、ゲスト−ホストモー
ド、動的散乱モード等、駆動方法では、マルチプレクシ
ング法、能動デバイスアレイ等がある)について説明し
たが、液晶の電気光学効果(例えばチタン酸鉛、ジルコ
ン酸ランタン等)、強誘電セラミックの電気光学効果、
各種クロミック効果、更には、機械的な回転、移動によ
る光シャッターであっても本発明は応用される。
【0034】また、光源の種類もカラーフィルターの透
過スペクトルを補完するものであれば本発明は有効であ
り、上記実施例以外の光源であっても良い。
【0035】
【発明の効果】本発明は、以上述べたように、カラーフ
ィルターの透過スペクトルと対応する主波長領域に発光
のピークが存在する光源を用いることにより、カラーフ
ィルターの狭帯域選択特性を補なうものである。この結
果、高い色純度、優れた色再現性が得られるばかりか、
カラーフィルターの染料、顔料の特性がブロードであっ
ても許容されるため、信頼性の良いもの、低コス卜のも
のが使用でき、カラー表示装置の信頼性を向上させ、コ
ストを下げる効果もある。本発明による新しいカラー表
示装置の設計手法は、優れた色再現性を要求されるフル
カラー画像ディスプレイ分野に特に有効である。
【図面の簡単な説明】
【図1】一般的なカラー表示装置の構成図である。
(a)は透過型、(b)は反射型の場合である。
【図2】加色混合(a)、減色混合(b)の時のカラー
表示装置の構成図である。
【図3】カラーフイルター(R、G、B)の透過特性で
ある。
【図4】CIE、xy色度図における表色範囲を表わし
ている。実線は典型的なカラーフィルターの表色範囲、
破線は典型的なカラーCRTの表色範囲である。
【図5】本発明に用いる光源の発光特性(実線)とカラ
ーフィルター透過後のR、G、B三原色の発光特性(破
線)を示したものである。
【図6】三波長域発光型蛍光管の発光スペクトルの一例
である。
【図7】図6の三波長域発光型蛍光管を光源として、図
5の透過特性を持つカラーフィルターを透過した後の分
光特性を示している。
【図8】図5のカラーフィルターと各種光源を組み合わ
せた際の表色範囲を表わしている。実線が三波長域発光
型蛍光管、破線は白色蛍光管、一点鎖線はCIE、C光
源を用いた場合の表色範囲である。
【図9】三波長域発光型蛍光管と液晶光シャッターを用
いたカラー表示装置の斜視図である。
【図10】三波長域発光型CRTの相対発光スペクトル
(実線)とカラーフイルター透過後のR、G、B三原色
の発光スペクトル(破線)を示している。
【図11】三波長域発光型CRTを光源にした液晶カラ
ー表示装置の斜視図である。
【図12】LEDを光源とした場合の液晶カラー表示装
置の切欠き見取図である。
【図13】LEDの発光スペクトルを示すものである。
【図14】低速電子線励起による蛍光管の光源とした液
晶カラー表示装置の切欠き見取図である。
【図15】低速電子線励起による蛍光管の発光スペクト
ルである。
【図16】黄色のカラーフイルターの透過スペクトル
(実線)と黄色光源の発光スペクトル(破線)を示すも
のである。
【手続補正書】
【提出日】平成7年3月22日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0011
【補正方法】変更
【補正内容】
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明のカラー表示装置
は、透過光量を制御する複数の光シャッターと、赤、
緑、青の3色の色要素を有するカラーフィルターと、光
源とからなるカラー表示装置において、前記光源の発光
ピークは、前記カラーフィルターの各色要素における透
過波長領域内に有し、前記各カラーフィルターを透過し
た透過光のスペクトルは、前記光源の前記各色要素を示
す前記発光ピークに対応した透過ピーク波長を有する
とを特徴とする。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0022
【補正方法】変更
【補正内容】
【0022】これらの蛍光体+ドーパン卜を高誘電率材
料(例えばシアノ・エチル・セルロース等)に分散さ
せ、両側を電極ではさんだ構造の分散型ELデバイスを
使用した。蛍光体+ドーパントを表1に示す中から、特
定の配合比で配合し、R、G、B波長域にピークを有す
る光源とすることができる。
【手続補正4】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図面の簡単な説明
【補正方法】変更
【補正内容】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示すカラー表示装置の図
(a)は透過型、(b)は反射型の場合である。
【図2】本発明の他の実施例を示すカラー表示装置の
。(a)は加色混合、(b)は減色混合の場合であ
【図3】本発明に用いるカラーフイルターの透過特性を
示した一実施例を示す図
【図4】CIE、xy色度図に示された表色範囲を表わ
した図。なお、実線は典型的なカラーフィルターの表色
範囲、破線は典型的なカラーCRTの表色範囲である。
【図5】本発明に用いる光源の発光特性(実線)とカラ
ーフィルター透過後のR、G、B三原色の発光特性(破
線)を示した
【図6】三波長域発光型蛍光管の発光スペクトルの一実
施例を示した図
【図7】図6の三波長域発光型蛍光管を光源として、図
5の透過特性を持つカラーフィルターを透過した後の分
光特性を示した図
【図8】図5のカラーフィルターと各種光源を組み合わ
せた際の表色範囲を表わした図。なお、実線が三波長域
発光型蛍光管、破線は白色蛍光管、一点鎖線はCIE、
C光源を用いた場合の表色範囲である。
【図9】三波長域発光型蛍光管と液晶光シャッターを用
いたカラー表示装置の一実施例を示した斜視図。
【図10】三波長域発光型CRTの相対発光スペクトル
(実線)とカラーフイルター透過後のR、G、B三原色
の発光スペクトル(破線)を示した図
【図11】三波長域発光型CRTを光源にした液晶カラ
ー表示装置の一実施例を示した斜視図。
【図12】LEDを光源とした液晶カラー表示装置の
実施例を示した図。
【図13】LEDの発光スペクトルを示した図
【図14】低速電子線励起による蛍光管の光源とした液
晶カラー表示装置を示した図
【図15】低速電子線励起による蛍光管の発光スペクト
ルを示した図
【図16】黄色のカラーフイルターの透過スペクトル
(実線)と黄色光源の発光スペクトル(破線)の一実施
例を示した図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】透過光量を制御する複数の光シャッター
    と、赤、緑、青の3色の色要素を有するカラーフィルタ
    ーと、光源とからなるカラー表示装置において、 光源は、前記3色のそれぞれの単色の発光特性を合成し
    た単一の白色光源であって、各色要素の透過波長領域の
    ピーク波長と一致し、かつより狭い帯域の分光特性を有
    し、 カラーフィルターを透過した3色の透過光が色座標上に
    形成する三角形の面積はカラーフィルターの透過特性を
    示す三角形の面積より大きいことを特徴とするカラー表
    示装置。
JP7031028A 1995-02-20 1995-02-20 カラー表示装置 Pending JPH07253577A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7286702B2 (en) 2001-11-05 2007-10-23 Sharp Kabushiki Kaisha Color image processing method, color image processor, color display, computer program for implementing the color image processing method
US7636141B2 (en) 2001-07-05 2009-12-22 Dai Nippon Printing Co., Ltd. Liquid crystal color display
US7738054B2 (en) 2007-02-21 2010-06-15 Fujifilm Corporation Liquid crystal display device

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