表示デバイス
【課題】 ベイヤー配列などの画素構造における暗く粗い画質を改善することが可能な表示デバイスを提供する。
【解決手段】 表示デバイス１は、色の３原色である赤色、緑色および青色の光を出力する赤色画素２Ｒ、緑色画素２Ｇおよび青色画素２Ｂを有し、緑色画素２Ｇを赤色画素２Ｒまたは青色画素２Ｂより多く備える表示デバイス１において、赤色画素２Ｒと緑色画素２Ｇと青色画素２Ｂのそれぞれの光の出力領域の一部を均一に覆い、この覆われた出力領域から出力される光を遮光する遮光手段６を設けた。
【解決手段】 表示デバイス１は、色の３原色である赤色、緑色および青色の光を出力する赤色画素２Ｒ、緑色画素２Ｇおよび青色画素２Ｂを有し、緑色画素２Ｇを赤色画素２Ｒまたは青色画素２Ｂより多く備える表示デバイス１において、赤色画素２Ｒと緑色画素２Ｇと青色画素２Ｂのそれぞれの光の出力領域の一部を均一に覆い、この覆われた出力領域から出力される光を遮光する遮光手段６を設けた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
色の３原色である赤色、緑色および青色の光を出力する赤色画素、緑色画素および青色画素を有し、緑色画素を赤色画素または青色画素より多く備える表示デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ；液晶ディスプレイ）などの表示デバイスを用いた表示装置が使用されている。このような表示装置におけるスクリーンの画素は、図７に示すストライプ配列や、図８に示すベイヤー（Bayer）配列、デルタ配列など様々な配列方法により配列されている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
これらの配列のうち、図７に示すストライプ配列では、色の３原色である赤色、緑色および青色の３つのサブピクセル９（９Ｒ，９Ｇ，９Ｂ）が集まって１つの画素２を構成している。そして、このストライプ配列では、画素２がマトリックス状に配列されている。また、ストライプ配列は線、図形、文字の表示に適している。このストライプ配列を用いて、解像度を上げることにより細部にわたって鮮明に表示する高精細な表示装置を開発する場合に、サブピクセル９Ｒ，９Ｇ，９Ｂの大きさを単純に小さくすることは技術的に困難でありコストも要する。そのため、要求される高精細な表示装置を開発する場合には図８に示すベイヤー配列を採用することが知られている。ベイヤー配列では、１つの色のピクセルが１つの画素２を構成しているので、画素構造が単純である。そのため比較的容易に製作することができる。このベイヤー配列では、２つの緑色画素２Ｇと、各１つずつの赤色画素２Ｒおよび青色画素２Ｂとにより１つのユニット３が形成され、このユニット３がマトリックス状に配列されている。そして、ユニット３内では、緑色画素２Ｇが四角形をなす所定の対角のそれぞれの頂点に配置され、赤色画素２Ｒが前記四角形の残りの対角の一方の頂点に配置されると共に青色画素２Ｂが他方の頂点に配置されている。
【０００４】
ところで、図７に示すストライプ配列の画素２の大きさが例えば１ｍｍ×ｌｍｍであるとしたときに、１つのサブピクセル９の大きさは０．３３ｍｍ×１ｍｍとなる。つまり、１つのサブピクセル９の面積は０．３３ｍｍ2である。図８に示すベイヤー配列の画素２の面積を図７に示すサブピクセルの面積（０．３３ｍｍ2）と同一とした場合には、図８に示すベイヤー配列の画素２の大きさは、０．５８ｍｍ×０．５８ｍｍとなる。このため、表示装置の画面サイズが例えば１０００ｍｍ×１０００ｍｍである場合には、図７に示すストライプ配列では１０００×１０００画素となり、図８に示すベイヤー配列では１７２４×１７２４画素となる。この場合、ベイヤー配列の画素数はストライプ配列の画素数の約３倍である。従って、ベイヤー配列は、ストライプ配列よりも解像度を向上させることができるものである。
【特許文献１】特開平７−６７０３号公報（段落０００２〜０００５、図５〜図７）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、ベイヤー配列にも以下のような不具合が存在する。ＲＧＢの色がハイビジョン規格で一様な白を表示している場合、図７に示すストライプ配列の画素２を構成する各サブピクセル９Ｒ，９Ｇ，９Ｂの輝度ＹR，ＹG，ＹBの比は、ＲＧＢの割合を１に正規化したとき次式（１）で示される。
ＹR：ＹG：ＹB＝０．２１２６：０．７１５２：０．０７２２・・・・式（１）
一方、図８に示すベイヤー配列で同じく白（ハイビジョン規格）を形成するときには、緑色画素の数が赤色画素または青色画素の数の２倍になっているためＲＧＢの輝度の比が異なってくる。この場合の画素２Ｒ，２Ｇ，２Ｂの輝度ＹR′，ＹG′，ＹB′の比は、次式（２）で示される。
ＹR′：ＹG′：ＹB′＝０．４２５２：０．７１５２：０．１４４４・・・・式（２）
但し１ユニットでＲＧＢの割合を２に正規化している。前記式（１）および式（２）によれば、ＹR′がＹRの２倍になり、ＹB′がＹBの２倍になっている。上記輝度の比によって、ストライプ配列では１画素の中でサブピクセル９Ｒ，９Ｂがやや暗く見える。一方、ベイヤー配列では、ストライプ配列に比べて赤の輝度の比が上がることにより赤色画素２Ｒと緑色画素２Ｇの輝度の比の差が小さくなる。従って、赤色画素２Ｒがあまり暗くは見えない。また、青色画素２Ｂの輝度の比は上昇するが、赤色画素２Ｒの輝度の比との差の方が大きく上昇する。従って、青色画素２Ｂの輝度の比が他の２色の輝度の比に比べて格段に小さいため、青色画素２Ｂの暗さが際立つようになる。
【０００６】
このため、ベイヤー配列では、画面上に青色画素２Ｂに起因した黒いポツポツ（障害）が目立ってしまう。そして、ベイヤー配列では、１ユニットの２×２画素の範囲で赤色画素２Ｒまたは青色画素２Ｂは１つだけなので、赤（Ｒ）または青（Ｂ）の解像度が低く、１ユニットを構成する４つの画素のうち１つの画素（青色画素２Ｂ）のみの輝度が低いと、画面が粗っぽく見えてしまう。これを防止するために青（Ｂ）の輝度を上げて明るくすると、画面は全体に青がかってしまい、画質が劣化してしまう。なお、ストライプ配列では、サブピクセル９Ｒ，９Ｂの輝度が共に低いため、このような画面上の障害は見えにくい。
【０００７】
そこで、本発明では、前記した問題を解決し、暗く粗い画質を改善することが可能な表示デバイスを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決するため、請求項１記載の表示デバイスは、色の３原色である赤色、緑色および青色の光を出力する赤色画素、緑色画素および青色画素を有し、前記緑色画素を前記赤色画素または前記青色画素より多く備える表示デバイスにおいて、前記赤色画素と前記緑色画素と前記青色画素のそれぞれの光の出力領域の一部を均一に覆い、この覆われた出力領域から出力される光を遮光する遮光手段を設ける構成とした。
【０００９】
かかる構成によれば、表示デバイスは、遮光手段により赤色画素と緑色画素と青色画素のそれぞれの光の出力領域の一部が均一に覆われる。遮光手段は例えば黒色で複数の線状のフィルタ層であるブラックストライプから構成される。遮光手段は赤色光、緑色光および青色光の一部を均一に遮光するので表示画面上に暗い部分を作る。
【００１０】
請求項２記載の表示デバイスは、色の３原色である赤色、緑色および青色の光を出力する赤色画素、緑色画素および青色画素を有し、前記緑色画素を前記赤色画素または前記青色画素より多く備える表示デバイスにおいて、前記赤色画素から出力される光を拡散させる拡散手段を設ける構成とした。
【００１１】
かかる構成によれば、表示デバイスは、拡散手段により赤色光を拡散させることができる。拡散手段は例えば磨りガラスなどから構成される。表示デバイスは赤色光の表示領域が拡大するので、赤色画素の輝度が低下する。
【００１２】
請求項３記載の表示デバイスは、請求項２に記載の表示デバイスにおいて、前記拡散手段は、赤色画素の光の光路上に設けられた透明部材の凹部であって、前記凹部が曲面の形状であることを特徴とする。
【００１３】
かかる構成によれば、凹部と透明部材との屈折率の相違から、凹部から透明部材に入射する赤色光は、拡散する方向に屈折されるので、表示デバイスは、赤色光を拡散させることができる。そのため、赤色光の表示領域が拡大するので、赤色画素の輝度が低下する。
【００１４】
請求項４記載の表示デバイスは、色の３原色である赤色、緑色および青色の光を出力する赤色画素、緑色画素および青色画素を有し、前記緑色画素を前記赤色画素または前記青色画素より多く備える表示デバイスにおいて、前記赤色画素の光の出力領域を前記青色画素の光の出力領域よりも大きく形成すると共に、前記赤色画素の光の出力領域と前記青色画素の光の出力領域との面積比に応じて、前記赤色画素の輝度が相対的に低くなるように、前記赤色画素と前記青色画素のいずれか一方の輝度を変えるように構成した。
【００１５】
かかる構成によれば、表示デバイスは、赤色画素の光の出力領域が青色画素の光の出力領域よりも大きく形成されており、赤色画素の光の出力領域の面積が大きい分だけ赤色画素の輝度が低くなるように変えられることにより、赤色画素が暗くなる。あるいは青色画素の光の出力領域の面積が小さい分だけ青色画素の輝度が高くなるように変えられることにより、相対的に赤色画素が暗くなる。赤色画素の表示領域を大きくする方法としては、例えば、矩形の赤色画素、緑色画素および青色画素のうち赤色画素の辺の長さを他の画素より大きくすることとしても良いし、同一の大きさの赤色画素、緑色画素および青色画素のうち青色画素の表示領域の一部を遮光して相対的に赤色画素を大きくすることとしてもよい。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１記載の発明によれば、遮光手段より、表示画面上に暗い部分が作れられ、全体的に暗い部分が増加するので、青色画素の暗さが目立たなくなり、青色画素のみが暗いことによって表示される映像が粗く見えることを防ぐことができる。従って、表示画像の画質を向上させることができる。
【００１７】
請求項２記載の発明によれば、拡散手段により、赤色光の発光面積は変えずに赤色光の出力領域が拡大するので、赤色画素の輝度が低下し、青色画素の暗さが目立たなくなり、青色画素のみが暗いことによって表示される映像が粗く見えることを防ぐことができる。
【００１８】
請求項３記載の発明によれば、赤色画素の光の光路上に設けられた透明部材の凹部によって赤色光が拡散されて、赤色光の発光面積は変えずに赤色光の出力領域が拡大する。そのため、赤色画素の輝度が低下し、青色画素の暗さが目立たなくなり、青色画素のみが暗いことによって表示される映像が粗く見えることを防ぐことができる。また、表示デバイスのガラス基板のような透明部材に凹部を設けることで、赤色光を拡散させるための新たな部材を設けることなく、赤色光を拡散させることができる。
【００１９】
請求項４記載の発明によれば、赤色画素の表示領域を青色画素の表示領域よりも大きくする分だけ赤色画素の輝度を低下させることにより、赤色画素が暗くなるので、青色画素の暗さが目立たなくなり、青色画素のみが暗いことによって表示される映像が粗く見えることを防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
次に、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。図１は本発明の一実施形態に係る表示デバイス１の構成の概略を説明する図である。図１の（ａ）は表示デバイス１の平面図であり、図１の（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。
表示デバイス１は、例えば、表示素子としてＬＣＤを用いた直視型カラー液晶表示パネルである。表示デバイス１は、カラー画像を形成するＲＧＢの３原色の各色の画素２（２Ｒ，２Ｇ，２Ｂ）を有する。赤色画素２Ｒと青色画素２Ｂがそれぞれ１個で緑色画素２Ｇが２個の合計４個の画素によりユニット３が形成されている。このユニット３は、図１の（ａ）に示すようにマトリックス状に配列されている。このユニット３内では、緑色画素２Ｇが、四角形をなす所定の対角のそれぞれの頂点に配置され、赤色画素２Ｒが前記四角形における残りの対角の一方の頂点に配置されると共に青色画素２Ｂが他方の頂点に配置される。すなわち、表示デバイス１の画素２はベイヤー配列により配列されている。
【００２１】
表示デバイス１は、図１の（ｂ）に示すように、細隙を挟んで対向して配置された下部ガラス基板７と上部ガラス基板８（透明部材）とを備える。下部ガラス基板７の下には、図示しないバックライトが配設されている。バックライトには例えば蛍光ランプが使われる。また、下部ガラス基板７の上には、透明電極１０、配向膜１１、液晶４、配向膜１２、透明電極１３、カラーフィルタ５、およびブラックストライプ層６がこの順番で積層されている。なお、下部ガラス基板７と上部ガラス基板８の表面には、図示しない偏光板が装着されている。
【００２２】
液晶４は例えばネマティック液晶などから成り、配向膜１１，１２により上下から封止されている。液晶４中には図示しないスペーサが配設され、このスペーサが液晶４の厚みを均一に保持している。
透明電極１０は、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ；インジウム・スズ酸化物）等から形成されており、スイッチング素子としての図示しないＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｅｒ；薄膜トランジスタ）と共に下部ガラス基板６の上に配設されている。
透明電極１３は、ＩＴＯ等から形成されており、前記透明電極１０と連動して液晶４を駆動するものである。
【００２３】
カラーフィルタ５は、光シールド層、ＲＧＢからなる着色層、保護膜、共通電極で構成される。カラーフィルタ５は、赤色光のみを透過する赤色フィルタ部５Ｒと、緑色光のみを透過する緑色フィルタ部５Ｇと、青色光のみを透過する青色フィルタ部５Ｂとを備える。これらのうちの何れかの色の色光を透過させるフィルタ部５Ｒ，５Ｇ，５Ｂが、透明電極１３上に配置されており、それぞれガラス基板７，８と共に、赤色画素２Ｒ、緑色画素２Ｇおよび青色画素２Ｂを構成している。このように構成された各１個ずつの画素２Ｒ，２Ｂおよび２個の緑色画素２Ｇが一組となって一個のユニット３を構成している。
【００２４】
ブラックストライプ層６（遮光手段）は、カラーフィルタ５の上に塗布され、各フィルタ部５Ｒ，５Ｇ，５Ｂの一部に覆い被せられている。ブラックストライプ層６は、図１の（ａ）に示すように、赤色画素２Ｒ、緑色画素２Ｇおよび青色画素２Ｂのそれぞれの光の出力領域の一部を均一に遮光する。画素２を遮光する割合は、画素全体の例えば１／５〜１／３が好ましい。ブラックストライプ層６は、図１に示すように横方向（水平方向）に複数本配設されている。
図２は、ブラックストライプ層６の別の配置方法を示す図である。図２に示すように、ブラックストライプ層６は、縦方向（垂直方向）に配設するようにしてもよい。また、ブラックストライプ層６は、１つの画素２に対して１本の太い線で構成されるものに限らず、複数本の細い線で構成されるようにしてもよい。
【００２５】
この表示デバイス１では、下部ガラス基板７の下に配置された図示しないバックライトから光が発せられたときに、表示デバイス１の各画素２を構成する赤色画素２Ｒと、緑色画素２Ｇと、青色画素２Ｂとを光が透過する。これにより、表示デバイス１は各画素２Ｒ，２Ｇ，２Ｂを透過した色光の組合せによりカラー画像を表示する。
【００２６】
この場合、赤色フィルタ部５Ｒ、緑色フィルタ部５Ｇ、青色フィルタ部５Ｂのそれぞれの光の出力領域の一部を覆うように、ブラックストライプ層６が複数本配置されて構成されている。ブラックストライプ層６は、赤色フィルタ部５Ｒ、緑色フィルタ部５Ｇ、青色フィルタ部５Ｂを透過する光の一部を遮光し、表示画面上において、光が出力されない暗い部分を作る。このように赤色フィルタ部５Ｒ、緑色フィルタ部５Ｇ、青色フィルタ部５Ｂの上に暗い部分（ブラックストライプ層６）が散りばめられることにより、青色画素２Ｂの暗さが目立たなくなり、青色画素のみが暗いことによって表示される映像が粗く見えることを防ぐことができる。その結果、表示画面の画質を改善することができる。
なお、ブラックストライプ層６は光を透過させないので、表示画面はブラックストライプ層６が無い場合に比べて暗くなるが、全体を高輝度にすることによりこれを改善することができる。
【００２７】
次に、本発明の第２の実施形態に係る表示デバイスを図面を参照して説明する。図３は、第２の実施形態に係る表示デバイス２０の構成の概略を説明する図である。図３の（ａ）は表示デバイス２０の平面図であり、図３の（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。なお、第１の実施形態と同一の構成には同一の参照番号を付与し、説明を省略する。
【００２８】
表示デバイス２０には、図３の（ｂ）に示すように、下部ガラス基板７と上部ガラス基板８との間に、透明電極１０、配向膜１１、液晶４、配向膜１２、透明電極１３およびカラーフィルタ５がこの順番で積層されている。表示デバイス２０には、カラーフィルタ５と透明電極１３との間に保護層２１が積層されている。ただし、カラーフィルタ５のうちの赤色フィルタ部５Ｒと透明電極１３との間には、保護層２１の代わりに、図示しないバックライトからの光を拡散させる拡散板２２（拡散手段）が配設されている。拡散板２２は例えば磨りガラスや不透明フィルムにより構成されている。
【００２９】
拡散板２２を設けたことにより、赤色光（Ｒ）が拡散した分だけ、赤色画素２Ｒを直進して透過する赤色光（Ｒ）が弱められることになる。一方、赤色画素２Ｒに隣接する緑色画素２Ｇでは、本来透過する緑色光（Ｇ）に加えて、図３の（ｂ）に矢印Ｙ１，Ｙ２で示すように、拡散板２２により拡散された赤色光（Ｒ）が透過するために、強められた光（Ｇ＋Ｒ）が出力されることになる。同様に、赤色画素２Ｒに隣接する青色画素２Ｂでは、本来透過する青色光（Ｂ）に加えて、拡散板２２により拡散された赤色光（Ｒ）が透過するために、強められた光（Ｂ＋Ｒ）が出力されることになる。
【００３０】
拡散板２２による赤色光（Ｒ）の拡散の様子を図４を参照して説明する。図４の（ａ）は拡散板２２が存在しない従来のベイヤー配列ユニット２３の平面図であり、図４の（ｂ）は画素２Ｒ中に拡散板２２が存在する場合（本実施形態の場合）のユニット３の平面図である。図４の（ａ）に示すユニット２３では、赤色光（Ｒ）は、２×２画素のうち右上（１行２列）の部分（赤色画素２Ｒ）のみから出力される。ここで、赤色画素２Ｒを透過する光をＲ0、緑色画素２Ｇを透過する光をＧ0、青色画素２Ｂを透過する光をＢ0で表す。すなわち、１行１列の画素２Ｇを透過する光はＧ0、１行２列の画素２Ｒを透過する光はＲ0、２行１列の画素２Ｂを透過する光はＢ0、２行２列の画素２Ｇを透過する光はＧ0である。このときの光Ｒ0，Ｇ0，Ｂ0の輝度ＹR0，ＹG0，ＹB0の比は次式（３）で示されるものとする。
ＹR0：ＹG0：ＹB0＝０．４２５２：０．７１５２：０．１４４４・・・・式（３）
【００３１】
一方、本実施形態のように、拡散板２２を設けた場合、このユニット３の赤色フィルタ部５Ｒを透過する光は、赤色画素２Ｒを透過するだけではなく、赤色画素２Ｒの周囲に拡散する。つまり、赤色フィルタ部５Ｒを透過する光は、赤色画素２Ｒに隣接する３つのユニット３も含めて縦、横、斜めに隣接する８箇所の画素２にも分配されることになる（適宜図３の（ａ）参照）。表示デバイス２０を構成する全ての赤色フィルタ部５Ｒを透過する光が同様に周囲の画素２に分配されることを考慮すれば、赤色フィルタ部５Ｒを透過する光は、平均して１ユニットの４つの画素２に分配されることとなる。つまり、１行１列の画素２Ｇに分配される赤色光をＲ1、１行２列の画素２Ｒに分配される赤色光をＲ2、２行１列の画素２Ｂに分配される赤色光をＲ3、２行２列の画素２Ｇに分配される赤色光をＲ4とすると、赤色光Ｒ1乃至Ｒ4の輝度ＹR1，ＹR2，ＹR3，ＹR4の比の総和が赤色フィルタ部５Ｒを透過した光Ｒ0の輝度の比となる。
【００３２】
このことは、赤色光が出力される領域の大きさが緑色光および青色光が出力される領域と比較して大きくなることを意味している。赤色フィルタ部５Ｒを透過する光がユニット３内で単純に均等に分配されていると仮定すると、赤色光が出力される領域の大きさが赤色画素２Ｒの面積の４倍になるため、赤色光Ｒ1，Ｒ2，Ｒ3，Ｒ4の各々の輝度の比は０．１０６３（０．４２５２／４）となる。つまり、１行２列の画素２Ｒから本来出力する光（輝度０．４２５２）が周囲に拡散することで、１行２列の画素２Ｒの部分は輝度が下がる（輝度０．１０６３）ことで、１行２列の画素２Ｒの部分を暗くしている。従って、表示デバイス２０は、画面上で赤色画素２Ｒの輝度を低下させることにより、青色画素２Ｂの暗さを目立たなくさせることができる。
【００３３】
表示デバイス２０のユニット３の各画素２を透過する光は、図４の（ｂ）に示すように、１行１列の画素２Ｇに対してＧ0＋Ｒ1、１行２列の画素２Ｒに対してＲ2、２行１列の画素２Ｂに対してＢ0＋Ｒ3、２行２列の画素２Ｇに対してＧ0＋Ｒ4となる。結果として、赤色画素２Ｒが実際にある部分（１行２列）の輝度が下がる（暗くなる）。また、拡散された赤色光が画素２Ｂの位置から出力されることにより、表示デバイス２０は、赤色光（Ｒ）よりも暗い青色光（Ｂ）の暗さの割合を小さく抑えることができる。
【００３４】
図４の（ａ）と（ｂ）とを比較すると、図４（ａ）に示す拡散板２２が存在しない従来のユニット２３は、光Ｒ0，Ｇ0，Ｂ0の輝度ＹR0，ＹG0，ＹB0の比が前記（３）式で示されるので、青色画素２Ｂの暗さが目立っていることがわかる。一方、図４（ｂ）に示すユニット３は、赤色画素２Ｒ（赤色フィルタ５Ｒ）のある部分が暗くなり、且つ、拡散された赤色光が画素２Ｂの位置から出力されることにより、画面上の暗い部分が散りばめられることになる。従って、本実施形態によれば、青色画素２Ｂの暗さが目立たなくなり、青色画素のみが暗いことによって表示される映像が粗く見えることを防ぐことができる。
【００３５】
次に、本発明の第３の実施形態に係る表示デバイスを図面を参照して説明する。図５は、第３の実施形態に係る表示デバイス３０の構成の概略を説明する図である。図５の（ａ）は表示デバイス３０の平面図であり、図５の（ｂ）は（ａ）のＤ−Ｄ線断面図である。なお、第１の実施形態と同一の構成には同一の参照番号を付与し、説明を省略する。
【００３６】
表示デバイス３０には、図５の（ｂ）に示すように、下部ガラス基板７と上部ガラス基板８との間に、透明電極１０、配向膜１１、液晶４、配向膜１２、透明電極１３およびカラーフィルタ５がこの順番で積層されている。上部ガラス基板８には、赤色フィルタ部５Ｒの真上にあたる位置に、空気が充填された凹部３１が形成されている。凹部３１は曲面の形状である。この凹部３１は、上部ガラス基板８における下部ガラス基板７に対向する面に、赤色フィルタ部５Ｒに適合させて、所定のピッチで複数設けられている。凹部３１の壁面３１ａは、凸レンズの表面の曲面を成している（凹部３１を形成する空間が凸レンズの半分を成している）。凹部３１は、上部ガラス基板８を削りとることにより、または上部ガラス基板８を押圧することにより形成される。
【００３７】
上記構成の表示デバイス３０では、下部ガラス基板７の下に配置した図示しないバックライトからの光が、赤色フィルタ部５Ｒを透過した後、凹部３１に進入する。そして、凹部３１に進入した光は、凹部３１の空間に充填された空気の層と上部ガラス基板８との屈折率の差により、凹部３１の壁面３１ａにて拡散する方向に屈折する。これは、ガラス中の凸状形態の空気は、空気中の凹レンズ（ガラス）と同じ拡散作用を及ぼすためである。つまり、凹部３１は空気レンズとして機能する。
【００３８】
従って、凹部３１（空気レンズ）が無ければ本来直進して透過するはずの赤色光（Ｒ）が周囲に分散され、赤色画素２Ｒを透過する赤色光（Ｒ）が弱められることになる。一方、赤色画素２Ｒに隣接する緑色画素２Ｇでは、本来透過する緑色光（Ｇ）に加えて、図５の（ｂ）に矢印Ｙ３，Ｙ４で示すように、空気レンズにより拡散された赤色光（Ｒ）が出力されるために、強められた光（Ｇ＋Ｒ）が出力されることになる。同様に、赤色画素２Ｒに隣接する青色画素２Ｂでは、本来透過する青色光（Ｂ）に加えて、空気レンズにより拡散された赤色光（Ｒ）が出力されるために、強められた光（Ｂ＋Ｒ）が出力されることになる。つまり、前記第２の実施形態と同様に、赤色フィルタ部５Ｒを透過した赤色光（Ｒ）は、図４の（ｂ）に示すように、ユニット３内の各画素２に分配されることになる。
【００３９】
従って、ユニット３内のすべての画素２から赤色光（Ｒ）が出力されることにより、赤色光が出力される領域の大きさが拡大され、赤色画素２Ｒが実際に存在する部分の輝度が下がる。また、拡散された赤色光（Ｒ）が画素２Ｂの位置から出力されることにより、表示デバイス３０は、赤色光（Ｒ）よりも暗い青色光（Ｂ）の暗さの割合を小さく抑えることができる。これらのことから、この実施形態によれば、青色画素２Ｂの暗さが目立たなくなり、青色画素のみが暗いことによって表示される映像が粗く見えることを防ぐことができる。
ここでは、凹部３１に空気が充填されていることとしたが、この凹部３１には上部ガラス基板８（透明部材）より屈折率の低いものが充填されていれば良く、例えば窒素ガスのような不活ガスが充填されることとしても良い。更にここでは、上部ガラス基板８が赤色フィルタ部５Ｒと接する面に凹部３１を備えることとしたが、凹部をこの面と対向する面（表示デバイス３０の表面）に備えることとしても良い。
【００４０】
次に、本発明の第４の実施形態に係る表示デバイスを図面を参照して説明する。図６は、第４の実施形態に係る表示デバイス４０の構成の概略を説明する図である。図６の（ａ）は表示デバイス４０の平面図であり、図６の（ｂ）は（ａ）のＥ−Ｅ線断面図である。なお、第１の実施形態と同一の構成には同一の参照番号を付与し、説明を省略する。
【００４１】
表示デバイス４０には、図６の（ｂ）に示すように、下部ガラス基板７と上部ガラス基板８との間に、透明電極１０、配向膜１１、液晶４、配向膜１２、透明電極１３、カラーフィルタ５およびブラックストライプ層６ａがこの順番で積層されている。表示デバイス４０は、ブラックストライプ層６ａの配置が異なる点を除いて、第１の実施形態の表示デバイス１と同一の構成である。
【００４２】
ブラックストライプ層６ａは、カラーフィルタ５の緑色フィルタ部５Ｇおよび青色フィルタ部５Ｂの一部を覆うように配設されている。図６の（ａ）に示すように、ブラックストライプ層６ａは、緑色画素２Ｇおよび青色画素２Ｂの中央部を除いた周縁部を遮光している。
表示デバイス４０は、赤色画素２Ｒの光の出力領域と青色画素２Ｂの光の出力領域との面積比に応じて、赤色画素２Ｒの光の出力領域の方が大きく形成される分だけ、赤色光の輝度が低下させられている。すなわち、表示デバイス４０は、図６の（ａ）に示すようにブラックストライプ層６ａが配設され、且つ、出力される光の色を変えないために赤色光の輝度が下げられている。なお、輝度を下げることは、画素２を駆動するときの駆動電圧を調整することで行われる。
また、前記ブラックストライプ層６ａの配置は、図６（ａ）に示されるものに限るものではなく、画素２の中央部を覆うようにしてもよい。要は、ブラックストライプ層６ａが緑色フィルタ部５Ｇおよび青色フィルタ部５Ｂの領域の一部の上に配置されていればよい。
【００４３】
この実施形態によれば、ブラックストライプ層６ａを緑色フィルタ部５Ｇおよび青色フィルタ部５Ｂの上に配置することにより、緑色フィルタ部５Ｇおよび青色フィルタ部５Ｂの見かけ上の面積が赤色フィルタ部５Ｒよりも小さくなる。言い換えれば、赤色画素２Ｒの面積を相対的に大きくすることができる。また、赤色画素２Ｒの面積が相対的に大きくなる分、表示される映像全体の色を変化させることなく、赤色画素２Ｒの輝度を下げている。その結果、赤色画素２Ｒが暗くなり、表示デバイス４０は、青色画素２Ｂの暗さが目立たなくなり、青色画素のみが暗いことによって表示される映像が粗く見えることを防ぐことができる。
なお、赤色画素の面積を相対的に大きくする方法としては、例えば、赤色画素２Ｒの辺の長さを青色画素２Ｂより大きくすることとしても良い。
【００４４】
以上説明したように、本発明の第１の実施形態に係る表示デバイス１によれば、ＲＧＢのカラーフィルタ部５の一部を均一に覆うブラックストライプ層６を構成することにより、暗さを散りばめて表示画像の画質を向上させられる。また、本発明の第２の実施形態に係る表示デバイス２０によれば、赤色フィルタ部５Ｒと透明電極１３との間に拡散板２２を設ける構成とすることにより、赤色光（Ｒ）を拡散させて赤色光の輝度を低下させ、青色画素２Ｒの暗さを目立たなくさせることができる。また、本発明の第３の実施形態に係る表示デバイス３０によれば、赤色フィルタ部５Ｒの直上の上部ガラス基板８に凹部３１を設ける構成とすることにより、赤色光（Ｒ）を拡散させて赤色光の輝度を低下させることができる。また、本発明の第４の実施形態に係る表示デバイス４０によれば、緑色画素２Ｇおよび青色画素２Ｂの一部をブラックストライプ層６ａで覆う構成とすることにより相対的に赤色画素２Ｒの領域を拡大すると共に、赤色画素２Ｒの輝度を低下させる。
【００４５】
なお、本発明の表示デバイスは、第１乃至第４の実施形態での表示デバイス１，２０，３０，４０に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない限り、適宜変更して差し支えない。例えば、前記第１乃至第４の実施の形態では、表示素子として液晶素子を用いた液晶ディスプレイに本発明を適用した場合について説明した。しかし、本発明は、例えば、ＰＤＰ（Ｐｌａｓｍａ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｐａｎｅｌ）、ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）等の他の表示素子を用いたベイヤー配列等の表示デバイスにも好適に適用できる。
【００４６】
なお、以上のベイヤー配列の図で赤色画素２Ｒと青色画素２Ｂの位置が反対であっても、動作としては全く同一である。従って、すべての実施形態では、赤色画素２Ｒと青色画素２Ｂの位置が反対のものも含む。また、２つの緑色画素２Ｇと、赤色画素２Ｒおよび青色画素２Ｂとの位置が反対であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】第1の実施形態に係る表示デバイスの構成の概略を説明する説明図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。
【図２】第１の実施形態の変形例の表示デバイスの平面図である。
【図３】第２の実施形態に係る表示デバイスの構成の概略を説明する説明図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。
【図４】拡散板の効果を説明するための説明図であり、（ａ）は拡散板のない場合のユニットの平面図、（ｂ）は拡散板がある場合のユニットの平面図である。
【図５】第３の実施形態に係る表示デバイスの構成の概略を説明する説明図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＤ−Ｄ線断面図である。
【図６】第４の実施形態に係る表示デバイスの構成の概略を説明する説明図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＥ−Ｅ線断面図である。
【図７】ストライプ配列の画素構造を示す図である。
【図８】ベイヤー配列の画素構造を示す図である。
【符号の説明】
【００４８】
１，２０，３０，４０ 表示デバイス
２（２Ｒ，２Ｇ，２Ｂ） 画素
３ ユニット
４ 液晶
５（５Ｒ，５Ｇ，５Ｂ） カラーフィルタ
６，６ａ ブラックストライプ層（遮光手段）
７ 下部ガラス基板
８ 上部ガラス基板（透明部材）
９ サブピクセル
１０ 透明電極
１１ 配向膜
１２ 配向膜
１３ 透明電極
２１ 保護層
２２ 拡散板（拡散手段）
２３ ユニット
３１ 凹部（空気レンズ）
【技術分野】
【０００１】
色の３原色である赤色、緑色および青色の光を出力する赤色画素、緑色画素および青色画素を有し、緑色画素を赤色画素または青色画素より多く備える表示デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ；液晶ディスプレイ）などの表示デバイスを用いた表示装置が使用されている。このような表示装置におけるスクリーンの画素は、図７に示すストライプ配列や、図８に示すベイヤー（Bayer）配列、デルタ配列など様々な配列方法により配列されている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
これらの配列のうち、図７に示すストライプ配列では、色の３原色である赤色、緑色および青色の３つのサブピクセル９（９Ｒ，９Ｇ，９Ｂ）が集まって１つの画素２を構成している。そして、このストライプ配列では、画素２がマトリックス状に配列されている。また、ストライプ配列は線、図形、文字の表示に適している。このストライプ配列を用いて、解像度を上げることにより細部にわたって鮮明に表示する高精細な表示装置を開発する場合に、サブピクセル９Ｒ，９Ｇ，９Ｂの大きさを単純に小さくすることは技術的に困難でありコストも要する。そのため、要求される高精細な表示装置を開発する場合には図８に示すベイヤー配列を採用することが知られている。ベイヤー配列では、１つの色のピクセルが１つの画素２を構成しているので、画素構造が単純である。そのため比較的容易に製作することができる。このベイヤー配列では、２つの緑色画素２Ｇと、各１つずつの赤色画素２Ｒおよび青色画素２Ｂとにより１つのユニット３が形成され、このユニット３がマトリックス状に配列されている。そして、ユニット３内では、緑色画素２Ｇが四角形をなす所定の対角のそれぞれの頂点に配置され、赤色画素２Ｒが前記四角形の残りの対角の一方の頂点に配置されると共に青色画素２Ｂが他方の頂点に配置されている。
【０００４】
ところで、図７に示すストライプ配列の画素２の大きさが例えば１ｍｍ×ｌｍｍであるとしたときに、１つのサブピクセル９の大きさは０．３３ｍｍ×１ｍｍとなる。つまり、１つのサブピクセル９の面積は０．３３ｍｍ2である。図８に示すベイヤー配列の画素２の面積を図７に示すサブピクセルの面積（０．３３ｍｍ2）と同一とした場合には、図８に示すベイヤー配列の画素２の大きさは、０．５８ｍｍ×０．５８ｍｍとなる。このため、表示装置の画面サイズが例えば１０００ｍｍ×１０００ｍｍである場合には、図７に示すストライプ配列では１０００×１０００画素となり、図８に示すベイヤー配列では１７２４×１７２４画素となる。この場合、ベイヤー配列の画素数はストライプ配列の画素数の約３倍である。従って、ベイヤー配列は、ストライプ配列よりも解像度を向上させることができるものである。
【特許文献１】特開平７−６７０３号公報（段落０００２〜０００５、図５〜図７）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、ベイヤー配列にも以下のような不具合が存在する。ＲＧＢの色がハイビジョン規格で一様な白を表示している場合、図７に示すストライプ配列の画素２を構成する各サブピクセル９Ｒ，９Ｇ，９Ｂの輝度ＹR，ＹG，ＹBの比は、ＲＧＢの割合を１に正規化したとき次式（１）で示される。
ＹR：ＹG：ＹB＝０．２１２６：０．７１５２：０．０７２２・・・・式（１）
一方、図８に示すベイヤー配列で同じく白（ハイビジョン規格）を形成するときには、緑色画素の数が赤色画素または青色画素の数の２倍になっているためＲＧＢの輝度の比が異なってくる。この場合の画素２Ｒ，２Ｇ，２Ｂの輝度ＹR′，ＹG′，ＹB′の比は、次式（２）で示される。
ＹR′：ＹG′：ＹB′＝０．４２５２：０．７１５２：０．１４４４・・・・式（２）
但し１ユニットでＲＧＢの割合を２に正規化している。前記式（１）および式（２）によれば、ＹR′がＹRの２倍になり、ＹB′がＹBの２倍になっている。上記輝度の比によって、ストライプ配列では１画素の中でサブピクセル９Ｒ，９Ｂがやや暗く見える。一方、ベイヤー配列では、ストライプ配列に比べて赤の輝度の比が上がることにより赤色画素２Ｒと緑色画素２Ｇの輝度の比の差が小さくなる。従って、赤色画素２Ｒがあまり暗くは見えない。また、青色画素２Ｂの輝度の比は上昇するが、赤色画素２Ｒの輝度の比との差の方が大きく上昇する。従って、青色画素２Ｂの輝度の比が他の２色の輝度の比に比べて格段に小さいため、青色画素２Ｂの暗さが際立つようになる。
【０００６】
このため、ベイヤー配列では、画面上に青色画素２Ｂに起因した黒いポツポツ（障害）が目立ってしまう。そして、ベイヤー配列では、１ユニットの２×２画素の範囲で赤色画素２Ｒまたは青色画素２Ｂは１つだけなので、赤（Ｒ）または青（Ｂ）の解像度が低く、１ユニットを構成する４つの画素のうち１つの画素（青色画素２Ｂ）のみの輝度が低いと、画面が粗っぽく見えてしまう。これを防止するために青（Ｂ）の輝度を上げて明るくすると、画面は全体に青がかってしまい、画質が劣化してしまう。なお、ストライプ配列では、サブピクセル９Ｒ，９Ｂの輝度が共に低いため、このような画面上の障害は見えにくい。
【０００７】
そこで、本発明では、前記した問題を解決し、暗く粗い画質を改善することが可能な表示デバイスを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決するため、請求項１記載の表示デバイスは、色の３原色である赤色、緑色および青色の光を出力する赤色画素、緑色画素および青色画素を有し、前記緑色画素を前記赤色画素または前記青色画素より多く備える表示デバイスにおいて、前記赤色画素と前記緑色画素と前記青色画素のそれぞれの光の出力領域の一部を均一に覆い、この覆われた出力領域から出力される光を遮光する遮光手段を設ける構成とした。
【０００９】
かかる構成によれば、表示デバイスは、遮光手段により赤色画素と緑色画素と青色画素のそれぞれの光の出力領域の一部が均一に覆われる。遮光手段は例えば黒色で複数の線状のフィルタ層であるブラックストライプから構成される。遮光手段は赤色光、緑色光および青色光の一部を均一に遮光するので表示画面上に暗い部分を作る。
【００１０】
請求項２記載の表示デバイスは、色の３原色である赤色、緑色および青色の光を出力する赤色画素、緑色画素および青色画素を有し、前記緑色画素を前記赤色画素または前記青色画素より多く備える表示デバイスにおいて、前記赤色画素から出力される光を拡散させる拡散手段を設ける構成とした。
【００１１】
かかる構成によれば、表示デバイスは、拡散手段により赤色光を拡散させることができる。拡散手段は例えば磨りガラスなどから構成される。表示デバイスは赤色光の表示領域が拡大するので、赤色画素の輝度が低下する。
【００１２】
請求項３記載の表示デバイスは、請求項２に記載の表示デバイスにおいて、前記拡散手段は、赤色画素の光の光路上に設けられた透明部材の凹部であって、前記凹部が曲面の形状であることを特徴とする。
【００１３】
かかる構成によれば、凹部と透明部材との屈折率の相違から、凹部から透明部材に入射する赤色光は、拡散する方向に屈折されるので、表示デバイスは、赤色光を拡散させることができる。そのため、赤色光の表示領域が拡大するので、赤色画素の輝度が低下する。
【００１４】
請求項４記載の表示デバイスは、色の３原色である赤色、緑色および青色の光を出力する赤色画素、緑色画素および青色画素を有し、前記緑色画素を前記赤色画素または前記青色画素より多く備える表示デバイスにおいて、前記赤色画素の光の出力領域を前記青色画素の光の出力領域よりも大きく形成すると共に、前記赤色画素の光の出力領域と前記青色画素の光の出力領域との面積比に応じて、前記赤色画素の輝度が相対的に低くなるように、前記赤色画素と前記青色画素のいずれか一方の輝度を変えるように構成した。
【００１５】
かかる構成によれば、表示デバイスは、赤色画素の光の出力領域が青色画素の光の出力領域よりも大きく形成されており、赤色画素の光の出力領域の面積が大きい分だけ赤色画素の輝度が低くなるように変えられることにより、赤色画素が暗くなる。あるいは青色画素の光の出力領域の面積が小さい分だけ青色画素の輝度が高くなるように変えられることにより、相対的に赤色画素が暗くなる。赤色画素の表示領域を大きくする方法としては、例えば、矩形の赤色画素、緑色画素および青色画素のうち赤色画素の辺の長さを他の画素より大きくすることとしても良いし、同一の大きさの赤色画素、緑色画素および青色画素のうち青色画素の表示領域の一部を遮光して相対的に赤色画素を大きくすることとしてもよい。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１記載の発明によれば、遮光手段より、表示画面上に暗い部分が作れられ、全体的に暗い部分が増加するので、青色画素の暗さが目立たなくなり、青色画素のみが暗いことによって表示される映像が粗く見えることを防ぐことができる。従って、表示画像の画質を向上させることができる。
【００１７】
請求項２記載の発明によれば、拡散手段により、赤色光の発光面積は変えずに赤色光の出力領域が拡大するので、赤色画素の輝度が低下し、青色画素の暗さが目立たなくなり、青色画素のみが暗いことによって表示される映像が粗く見えることを防ぐことができる。
【００１８】
請求項３記載の発明によれば、赤色画素の光の光路上に設けられた透明部材の凹部によって赤色光が拡散されて、赤色光の発光面積は変えずに赤色光の出力領域が拡大する。そのため、赤色画素の輝度が低下し、青色画素の暗さが目立たなくなり、青色画素のみが暗いことによって表示される映像が粗く見えることを防ぐことができる。また、表示デバイスのガラス基板のような透明部材に凹部を設けることで、赤色光を拡散させるための新たな部材を設けることなく、赤色光を拡散させることができる。
【００１９】
請求項４記載の発明によれば、赤色画素の表示領域を青色画素の表示領域よりも大きくする分だけ赤色画素の輝度を低下させることにより、赤色画素が暗くなるので、青色画素の暗さが目立たなくなり、青色画素のみが暗いことによって表示される映像が粗く見えることを防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
次に、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。図１は本発明の一実施形態に係る表示デバイス１の構成の概略を説明する図である。図１の（ａ）は表示デバイス１の平面図であり、図１の（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。
表示デバイス１は、例えば、表示素子としてＬＣＤを用いた直視型カラー液晶表示パネルである。表示デバイス１は、カラー画像を形成するＲＧＢの３原色の各色の画素２（２Ｒ，２Ｇ，２Ｂ）を有する。赤色画素２Ｒと青色画素２Ｂがそれぞれ１個で緑色画素２Ｇが２個の合計４個の画素によりユニット３が形成されている。このユニット３は、図１の（ａ）に示すようにマトリックス状に配列されている。このユニット３内では、緑色画素２Ｇが、四角形をなす所定の対角のそれぞれの頂点に配置され、赤色画素２Ｒが前記四角形における残りの対角の一方の頂点に配置されると共に青色画素２Ｂが他方の頂点に配置される。すなわち、表示デバイス１の画素２はベイヤー配列により配列されている。
【００２１】
表示デバイス１は、図１の（ｂ）に示すように、細隙を挟んで対向して配置された下部ガラス基板７と上部ガラス基板８（透明部材）とを備える。下部ガラス基板７の下には、図示しないバックライトが配設されている。バックライトには例えば蛍光ランプが使われる。また、下部ガラス基板７の上には、透明電極１０、配向膜１１、液晶４、配向膜１２、透明電極１３、カラーフィルタ５、およびブラックストライプ層６がこの順番で積層されている。なお、下部ガラス基板７と上部ガラス基板８の表面には、図示しない偏光板が装着されている。
【００２２】
液晶４は例えばネマティック液晶などから成り、配向膜１１，１２により上下から封止されている。液晶４中には図示しないスペーサが配設され、このスペーサが液晶４の厚みを均一に保持している。
透明電極１０は、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ；インジウム・スズ酸化物）等から形成されており、スイッチング素子としての図示しないＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｅｒ；薄膜トランジスタ）と共に下部ガラス基板６の上に配設されている。
透明電極１３は、ＩＴＯ等から形成されており、前記透明電極１０と連動して液晶４を駆動するものである。
【００２３】
カラーフィルタ５は、光シールド層、ＲＧＢからなる着色層、保護膜、共通電極で構成される。カラーフィルタ５は、赤色光のみを透過する赤色フィルタ部５Ｒと、緑色光のみを透過する緑色フィルタ部５Ｇと、青色光のみを透過する青色フィルタ部５Ｂとを備える。これらのうちの何れかの色の色光を透過させるフィルタ部５Ｒ，５Ｇ，５Ｂが、透明電極１３上に配置されており、それぞれガラス基板７，８と共に、赤色画素２Ｒ、緑色画素２Ｇおよび青色画素２Ｂを構成している。このように構成された各１個ずつの画素２Ｒ，２Ｂおよび２個の緑色画素２Ｇが一組となって一個のユニット３を構成している。
【００２４】
ブラックストライプ層６（遮光手段）は、カラーフィルタ５の上に塗布され、各フィルタ部５Ｒ，５Ｇ，５Ｂの一部に覆い被せられている。ブラックストライプ層６は、図１の（ａ）に示すように、赤色画素２Ｒ、緑色画素２Ｇおよび青色画素２Ｂのそれぞれの光の出力領域の一部を均一に遮光する。画素２を遮光する割合は、画素全体の例えば１／５〜１／３が好ましい。ブラックストライプ層６は、図１に示すように横方向（水平方向）に複数本配設されている。
図２は、ブラックストライプ層６の別の配置方法を示す図である。図２に示すように、ブラックストライプ層６は、縦方向（垂直方向）に配設するようにしてもよい。また、ブラックストライプ層６は、１つの画素２に対して１本の太い線で構成されるものに限らず、複数本の細い線で構成されるようにしてもよい。
【００２５】
この表示デバイス１では、下部ガラス基板７の下に配置された図示しないバックライトから光が発せられたときに、表示デバイス１の各画素２を構成する赤色画素２Ｒと、緑色画素２Ｇと、青色画素２Ｂとを光が透過する。これにより、表示デバイス１は各画素２Ｒ，２Ｇ，２Ｂを透過した色光の組合せによりカラー画像を表示する。
【００２６】
この場合、赤色フィルタ部５Ｒ、緑色フィルタ部５Ｇ、青色フィルタ部５Ｂのそれぞれの光の出力領域の一部を覆うように、ブラックストライプ層６が複数本配置されて構成されている。ブラックストライプ層６は、赤色フィルタ部５Ｒ、緑色フィルタ部５Ｇ、青色フィルタ部５Ｂを透過する光の一部を遮光し、表示画面上において、光が出力されない暗い部分を作る。このように赤色フィルタ部５Ｒ、緑色フィルタ部５Ｇ、青色フィルタ部５Ｂの上に暗い部分（ブラックストライプ層６）が散りばめられることにより、青色画素２Ｂの暗さが目立たなくなり、青色画素のみが暗いことによって表示される映像が粗く見えることを防ぐことができる。その結果、表示画面の画質を改善することができる。
なお、ブラックストライプ層６は光を透過させないので、表示画面はブラックストライプ層６が無い場合に比べて暗くなるが、全体を高輝度にすることによりこれを改善することができる。
【００２７】
次に、本発明の第２の実施形態に係る表示デバイスを図面を参照して説明する。図３は、第２の実施形態に係る表示デバイス２０の構成の概略を説明する図である。図３の（ａ）は表示デバイス２０の平面図であり、図３の（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。なお、第１の実施形態と同一の構成には同一の参照番号を付与し、説明を省略する。
【００２８】
表示デバイス２０には、図３の（ｂ）に示すように、下部ガラス基板７と上部ガラス基板８との間に、透明電極１０、配向膜１１、液晶４、配向膜１２、透明電極１３およびカラーフィルタ５がこの順番で積層されている。表示デバイス２０には、カラーフィルタ５と透明電極１３との間に保護層２１が積層されている。ただし、カラーフィルタ５のうちの赤色フィルタ部５Ｒと透明電極１３との間には、保護層２１の代わりに、図示しないバックライトからの光を拡散させる拡散板２２（拡散手段）が配設されている。拡散板２２は例えば磨りガラスや不透明フィルムにより構成されている。
【００２９】
拡散板２２を設けたことにより、赤色光（Ｒ）が拡散した分だけ、赤色画素２Ｒを直進して透過する赤色光（Ｒ）が弱められることになる。一方、赤色画素２Ｒに隣接する緑色画素２Ｇでは、本来透過する緑色光（Ｇ）に加えて、図３の（ｂ）に矢印Ｙ１，Ｙ２で示すように、拡散板２２により拡散された赤色光（Ｒ）が透過するために、強められた光（Ｇ＋Ｒ）が出力されることになる。同様に、赤色画素２Ｒに隣接する青色画素２Ｂでは、本来透過する青色光（Ｂ）に加えて、拡散板２２により拡散された赤色光（Ｒ）が透過するために、強められた光（Ｂ＋Ｒ）が出力されることになる。
【００３０】
拡散板２２による赤色光（Ｒ）の拡散の様子を図４を参照して説明する。図４の（ａ）は拡散板２２が存在しない従来のベイヤー配列ユニット２３の平面図であり、図４の（ｂ）は画素２Ｒ中に拡散板２２が存在する場合（本実施形態の場合）のユニット３の平面図である。図４の（ａ）に示すユニット２３では、赤色光（Ｒ）は、２×２画素のうち右上（１行２列）の部分（赤色画素２Ｒ）のみから出力される。ここで、赤色画素２Ｒを透過する光をＲ0、緑色画素２Ｇを透過する光をＧ0、青色画素２Ｂを透過する光をＢ0で表す。すなわち、１行１列の画素２Ｇを透過する光はＧ0、１行２列の画素２Ｒを透過する光はＲ0、２行１列の画素２Ｂを透過する光はＢ0、２行２列の画素２Ｇを透過する光はＧ0である。このときの光Ｒ0，Ｇ0，Ｂ0の輝度ＹR0，ＹG0，ＹB0の比は次式（３）で示されるものとする。
ＹR0：ＹG0：ＹB0＝０．４２５２：０．７１５２：０．１４４４・・・・式（３）
【００３１】
一方、本実施形態のように、拡散板２２を設けた場合、このユニット３の赤色フィルタ部５Ｒを透過する光は、赤色画素２Ｒを透過するだけではなく、赤色画素２Ｒの周囲に拡散する。つまり、赤色フィルタ部５Ｒを透過する光は、赤色画素２Ｒに隣接する３つのユニット３も含めて縦、横、斜めに隣接する８箇所の画素２にも分配されることになる（適宜図３の（ａ）参照）。表示デバイス２０を構成する全ての赤色フィルタ部５Ｒを透過する光が同様に周囲の画素２に分配されることを考慮すれば、赤色フィルタ部５Ｒを透過する光は、平均して１ユニットの４つの画素２に分配されることとなる。つまり、１行１列の画素２Ｇに分配される赤色光をＲ1、１行２列の画素２Ｒに分配される赤色光をＲ2、２行１列の画素２Ｂに分配される赤色光をＲ3、２行２列の画素２Ｇに分配される赤色光をＲ4とすると、赤色光Ｒ1乃至Ｒ4の輝度ＹR1，ＹR2，ＹR3，ＹR4の比の総和が赤色フィルタ部５Ｒを透過した光Ｒ0の輝度の比となる。
【００３２】
このことは、赤色光が出力される領域の大きさが緑色光および青色光が出力される領域と比較して大きくなることを意味している。赤色フィルタ部５Ｒを透過する光がユニット３内で単純に均等に分配されていると仮定すると、赤色光が出力される領域の大きさが赤色画素２Ｒの面積の４倍になるため、赤色光Ｒ1，Ｒ2，Ｒ3，Ｒ4の各々の輝度の比は０．１０６３（０．４２５２／４）となる。つまり、１行２列の画素２Ｒから本来出力する光（輝度０．４２５２）が周囲に拡散することで、１行２列の画素２Ｒの部分は輝度が下がる（輝度０．１０６３）ことで、１行２列の画素２Ｒの部分を暗くしている。従って、表示デバイス２０は、画面上で赤色画素２Ｒの輝度を低下させることにより、青色画素２Ｂの暗さを目立たなくさせることができる。
【００３３】
表示デバイス２０のユニット３の各画素２を透過する光は、図４の（ｂ）に示すように、１行１列の画素２Ｇに対してＧ0＋Ｒ1、１行２列の画素２Ｒに対してＲ2、２行１列の画素２Ｂに対してＢ0＋Ｒ3、２行２列の画素２Ｇに対してＧ0＋Ｒ4となる。結果として、赤色画素２Ｒが実際にある部分（１行２列）の輝度が下がる（暗くなる）。また、拡散された赤色光が画素２Ｂの位置から出力されることにより、表示デバイス２０は、赤色光（Ｒ）よりも暗い青色光（Ｂ）の暗さの割合を小さく抑えることができる。
【００３４】
図４の（ａ）と（ｂ）とを比較すると、図４（ａ）に示す拡散板２２が存在しない従来のユニット２３は、光Ｒ0，Ｇ0，Ｂ0の輝度ＹR0，ＹG0，ＹB0の比が前記（３）式で示されるので、青色画素２Ｂの暗さが目立っていることがわかる。一方、図４（ｂ）に示すユニット３は、赤色画素２Ｒ（赤色フィルタ５Ｒ）のある部分が暗くなり、且つ、拡散された赤色光が画素２Ｂの位置から出力されることにより、画面上の暗い部分が散りばめられることになる。従って、本実施形態によれば、青色画素２Ｂの暗さが目立たなくなり、青色画素のみが暗いことによって表示される映像が粗く見えることを防ぐことができる。
【００３５】
次に、本発明の第３の実施形態に係る表示デバイスを図面を参照して説明する。図５は、第３の実施形態に係る表示デバイス３０の構成の概略を説明する図である。図５の（ａ）は表示デバイス３０の平面図であり、図５の（ｂ）は（ａ）のＤ−Ｄ線断面図である。なお、第１の実施形態と同一の構成には同一の参照番号を付与し、説明を省略する。
【００３６】
表示デバイス３０には、図５の（ｂ）に示すように、下部ガラス基板７と上部ガラス基板８との間に、透明電極１０、配向膜１１、液晶４、配向膜１２、透明電極１３およびカラーフィルタ５がこの順番で積層されている。上部ガラス基板８には、赤色フィルタ部５Ｒの真上にあたる位置に、空気が充填された凹部３１が形成されている。凹部３１は曲面の形状である。この凹部３１は、上部ガラス基板８における下部ガラス基板７に対向する面に、赤色フィルタ部５Ｒに適合させて、所定のピッチで複数設けられている。凹部３１の壁面３１ａは、凸レンズの表面の曲面を成している（凹部３１を形成する空間が凸レンズの半分を成している）。凹部３１は、上部ガラス基板８を削りとることにより、または上部ガラス基板８を押圧することにより形成される。
【００３７】
上記構成の表示デバイス３０では、下部ガラス基板７の下に配置した図示しないバックライトからの光が、赤色フィルタ部５Ｒを透過した後、凹部３１に進入する。そして、凹部３１に進入した光は、凹部３１の空間に充填された空気の層と上部ガラス基板８との屈折率の差により、凹部３１の壁面３１ａにて拡散する方向に屈折する。これは、ガラス中の凸状形態の空気は、空気中の凹レンズ（ガラス）と同じ拡散作用を及ぼすためである。つまり、凹部３１は空気レンズとして機能する。
【００３８】
従って、凹部３１（空気レンズ）が無ければ本来直進して透過するはずの赤色光（Ｒ）が周囲に分散され、赤色画素２Ｒを透過する赤色光（Ｒ）が弱められることになる。一方、赤色画素２Ｒに隣接する緑色画素２Ｇでは、本来透過する緑色光（Ｇ）に加えて、図５の（ｂ）に矢印Ｙ３，Ｙ４で示すように、空気レンズにより拡散された赤色光（Ｒ）が出力されるために、強められた光（Ｇ＋Ｒ）が出力されることになる。同様に、赤色画素２Ｒに隣接する青色画素２Ｂでは、本来透過する青色光（Ｂ）に加えて、空気レンズにより拡散された赤色光（Ｒ）が出力されるために、強められた光（Ｂ＋Ｒ）が出力されることになる。つまり、前記第２の実施形態と同様に、赤色フィルタ部５Ｒを透過した赤色光（Ｒ）は、図４の（ｂ）に示すように、ユニット３内の各画素２に分配されることになる。
【００３９】
従って、ユニット３内のすべての画素２から赤色光（Ｒ）が出力されることにより、赤色光が出力される領域の大きさが拡大され、赤色画素２Ｒが実際に存在する部分の輝度が下がる。また、拡散された赤色光（Ｒ）が画素２Ｂの位置から出力されることにより、表示デバイス３０は、赤色光（Ｒ）よりも暗い青色光（Ｂ）の暗さの割合を小さく抑えることができる。これらのことから、この実施形態によれば、青色画素２Ｂの暗さが目立たなくなり、青色画素のみが暗いことによって表示される映像が粗く見えることを防ぐことができる。
ここでは、凹部３１に空気が充填されていることとしたが、この凹部３１には上部ガラス基板８（透明部材）より屈折率の低いものが充填されていれば良く、例えば窒素ガスのような不活ガスが充填されることとしても良い。更にここでは、上部ガラス基板８が赤色フィルタ部５Ｒと接する面に凹部３１を備えることとしたが、凹部をこの面と対向する面（表示デバイス３０の表面）に備えることとしても良い。
【００４０】
次に、本発明の第４の実施形態に係る表示デバイスを図面を参照して説明する。図６は、第４の実施形態に係る表示デバイス４０の構成の概略を説明する図である。図６の（ａ）は表示デバイス４０の平面図であり、図６の（ｂ）は（ａ）のＥ−Ｅ線断面図である。なお、第１の実施形態と同一の構成には同一の参照番号を付与し、説明を省略する。
【００４１】
表示デバイス４０には、図６の（ｂ）に示すように、下部ガラス基板７と上部ガラス基板８との間に、透明電極１０、配向膜１１、液晶４、配向膜１２、透明電極１３、カラーフィルタ５およびブラックストライプ層６ａがこの順番で積層されている。表示デバイス４０は、ブラックストライプ層６ａの配置が異なる点を除いて、第１の実施形態の表示デバイス１と同一の構成である。
【００４２】
ブラックストライプ層６ａは、カラーフィルタ５の緑色フィルタ部５Ｇおよび青色フィルタ部５Ｂの一部を覆うように配設されている。図６の（ａ）に示すように、ブラックストライプ層６ａは、緑色画素２Ｇおよび青色画素２Ｂの中央部を除いた周縁部を遮光している。
表示デバイス４０は、赤色画素２Ｒの光の出力領域と青色画素２Ｂの光の出力領域との面積比に応じて、赤色画素２Ｒの光の出力領域の方が大きく形成される分だけ、赤色光の輝度が低下させられている。すなわち、表示デバイス４０は、図６の（ａ）に示すようにブラックストライプ層６ａが配設され、且つ、出力される光の色を変えないために赤色光の輝度が下げられている。なお、輝度を下げることは、画素２を駆動するときの駆動電圧を調整することで行われる。
また、前記ブラックストライプ層６ａの配置は、図６（ａ）に示されるものに限るものではなく、画素２の中央部を覆うようにしてもよい。要は、ブラックストライプ層６ａが緑色フィルタ部５Ｇおよび青色フィルタ部５Ｂの領域の一部の上に配置されていればよい。
【００４３】
この実施形態によれば、ブラックストライプ層６ａを緑色フィルタ部５Ｇおよび青色フィルタ部５Ｂの上に配置することにより、緑色フィルタ部５Ｇおよび青色フィルタ部５Ｂの見かけ上の面積が赤色フィルタ部５Ｒよりも小さくなる。言い換えれば、赤色画素２Ｒの面積を相対的に大きくすることができる。また、赤色画素２Ｒの面積が相対的に大きくなる分、表示される映像全体の色を変化させることなく、赤色画素２Ｒの輝度を下げている。その結果、赤色画素２Ｒが暗くなり、表示デバイス４０は、青色画素２Ｂの暗さが目立たなくなり、青色画素のみが暗いことによって表示される映像が粗く見えることを防ぐことができる。
なお、赤色画素の面積を相対的に大きくする方法としては、例えば、赤色画素２Ｒの辺の長さを青色画素２Ｂより大きくすることとしても良い。
【００４４】
以上説明したように、本発明の第１の実施形態に係る表示デバイス１によれば、ＲＧＢのカラーフィルタ部５の一部を均一に覆うブラックストライプ層６を構成することにより、暗さを散りばめて表示画像の画質を向上させられる。また、本発明の第２の実施形態に係る表示デバイス２０によれば、赤色フィルタ部５Ｒと透明電極１３との間に拡散板２２を設ける構成とすることにより、赤色光（Ｒ）を拡散させて赤色光の輝度を低下させ、青色画素２Ｒの暗さを目立たなくさせることができる。また、本発明の第３の実施形態に係る表示デバイス３０によれば、赤色フィルタ部５Ｒの直上の上部ガラス基板８に凹部３１を設ける構成とすることにより、赤色光（Ｒ）を拡散させて赤色光の輝度を低下させることができる。また、本発明の第４の実施形態に係る表示デバイス４０によれば、緑色画素２Ｇおよび青色画素２Ｂの一部をブラックストライプ層６ａで覆う構成とすることにより相対的に赤色画素２Ｒの領域を拡大すると共に、赤色画素２Ｒの輝度を低下させる。
【００４５】
なお、本発明の表示デバイスは、第１乃至第４の実施形態での表示デバイス１，２０，３０，４０に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない限り、適宜変更して差し支えない。例えば、前記第１乃至第４の実施の形態では、表示素子として液晶素子を用いた液晶ディスプレイに本発明を適用した場合について説明した。しかし、本発明は、例えば、ＰＤＰ（Ｐｌａｓｍａ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｐａｎｅｌ）、ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）等の他の表示素子を用いたベイヤー配列等の表示デバイスにも好適に適用できる。
【００４６】
なお、以上のベイヤー配列の図で赤色画素２Ｒと青色画素２Ｂの位置が反対であっても、動作としては全く同一である。従って、すべての実施形態では、赤色画素２Ｒと青色画素２Ｂの位置が反対のものも含む。また、２つの緑色画素２Ｇと、赤色画素２Ｒおよび青色画素２Ｂとの位置が反対であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】第1の実施形態に係る表示デバイスの構成の概略を説明する説明図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。
【図２】第１の実施形態の変形例の表示デバイスの平面図である。
【図３】第２の実施形態に係る表示デバイスの構成の概略を説明する説明図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。
【図４】拡散板の効果を説明するための説明図であり、（ａ）は拡散板のない場合のユニットの平面図、（ｂ）は拡散板がある場合のユニットの平面図である。
【図５】第３の実施形態に係る表示デバイスの構成の概略を説明する説明図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＤ−Ｄ線断面図である。
【図６】第４の実施形態に係る表示デバイスの構成の概略を説明する説明図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＥ−Ｅ線断面図である。
【図７】ストライプ配列の画素構造を示す図である。
【図８】ベイヤー配列の画素構造を示す図である。
【符号の説明】
【００４８】
１，２０，３０，４０ 表示デバイス
２（２Ｒ，２Ｇ，２Ｂ） 画素
３ ユニット
４ 液晶
５（５Ｒ，５Ｇ，５Ｂ） カラーフィルタ
６，６ａ ブラックストライプ層（遮光手段）
７ 下部ガラス基板
８ 上部ガラス基板（透明部材）
９ サブピクセル
１０ 透明電極
１１ 配向膜
１２ 配向膜
１３ 透明電極
２１ 保護層
２２ 拡散板（拡散手段）
２３ ユニット
３１ 凹部（空気レンズ）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
色の３原色である赤色、緑色および青色の光を出力する赤色画素、緑色画素および青色画素を有し、前記緑色画素を前記赤色画素または前記青色画素より多く備える表示デバイスにおいて、
前記赤色画素と前記緑色画素と前記青色画素のそれぞれの光の出力領域の一部を均一に覆い、この覆われた出力領域から出力される光を遮光する遮光手段を設けたことを特徴とする表示デバイス。
【請求項２】
色の３原色である赤色、緑色および青色の光を出力する赤色画素、緑色画素および青色画素を有し、前記緑色画素を前記赤色画素または前記青色画素より多く備える表示デバイスにおいて、
前記赤色画素から出力される光を拡散させる拡散手段を設けたことを特徴とする表示デバイス。
【請求項３】
前記拡散手段は、赤色画素の光の光路上に設けられた透明部材の凹部であって、前記凹部が曲面の形状であることを特徴とする請求項２に記載の表示デバイス。
【請求項４】
色の３原色である赤色、緑色および青色の光を出力する赤色画素、緑色画素および青色画素を有し、前記緑色画素を前記赤色画素または前記青色画素より多く備える表示デバイスにおいて、
前記赤色画素の光の出力領域を前記青色画素の光の出力領域よりも大きく形成すると共に、前記赤色画素の光の出力領域と前記青色画素の光の出力領域との面積比に応じて、前記赤色画素の輝度が相対的に低くなるように、前記赤色画素と前記青色画素のいずれか一方の輝度を変えるように構成したことを特徴とする表示デバイス。
【請求項１】
色の３原色である赤色、緑色および青色の光を出力する赤色画素、緑色画素および青色画素を有し、前記緑色画素を前記赤色画素または前記青色画素より多く備える表示デバイスにおいて、
前記赤色画素と前記緑色画素と前記青色画素のそれぞれの光の出力領域の一部を均一に覆い、この覆われた出力領域から出力される光を遮光する遮光手段を設けたことを特徴とする表示デバイス。
【請求項２】
色の３原色である赤色、緑色および青色の光を出力する赤色画素、緑色画素および青色画素を有し、前記緑色画素を前記赤色画素または前記青色画素より多く備える表示デバイスにおいて、
前記赤色画素から出力される光を拡散させる拡散手段を設けたことを特徴とする表示デバイス。
【請求項３】
前記拡散手段は、赤色画素の光の光路上に設けられた透明部材の凹部であって、前記凹部が曲面の形状であることを特徴とする請求項２に記載の表示デバイス。
【請求項４】
色の３原色である赤色、緑色および青色の光を出力する赤色画素、緑色画素および青色画素を有し、前記緑色画素を前記赤色画素または前記青色画素より多く備える表示デバイスにおいて、
前記赤色画素の光の出力領域を前記青色画素の光の出力領域よりも大きく形成すると共に、前記赤色画素の光の出力領域と前記青色画素の光の出力領域との面積比に応じて、前記赤色画素の輝度が相対的に低くなるように、前記赤色画素と前記青色画素のいずれか一方の輝度を変えるように構成したことを特徴とする表示デバイス。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００６−１８１９５（Ｐ２００６−１８１９５Ａ）
【公開日】平成１８年１月１９日（２００６．１．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−１９８４８９（Ｐ２００４−１９８４８９）
【出願日】平成１６年７月５日（２００４．７．５）
【出願人】（０００００４３５２）日本放送協会 (2,206)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１月１９日（２００６．１．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年７月５日（２００４．７．５）
【出願人】（０００００４３５２）日本放送協会 (2,206)
【Ｆターム（参考）】
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