JP2005321727A - バックライト装置及びカラー液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ＮＴＳＣ比、１００％以上の色再現範囲を達成する。
【解決手段】 ピーク波長λｐｒが、６２５ｎｍ≦λｐｒ≦６８５ｎｍである赤色光を発光する赤色発光ダイオード２１Ｒ、ピーク波長λｐｇが、５０５ｎｍ≦λｐｇ≦５４０ｎｍである緑色光を発光する緑色発光ダイオード２１Ｇ及びピーク波長λｐｂが、４２０ｎｍ≦λｐｂ≦４６５ｎｍである青色光を発光する青色発光ダイオード２１Ｂからなる光源と、光源から発光された赤色光、緑色光及び青色光を混色して、白色光とする混色手部２３とを備え、白色光の色温度を１００００±１０００Ｋ（ケルビン）とするように、発光強度を調整して、赤色光のスペクトルの半値幅ｈｗｒを２０ｎｍ≦ｈｗｒ≦２５ｎｍ、緑色光のスペクトルの半値幅ｈｗｇを３０ｎｍ≦ｈｗｇ≦４０ｎｍ、青色光のスペクトルの半値幅ｈｗｂを２５ｎｍ≦ｈｗｂ≦３０ｎｍとすることで実現する。
【選択図】 図１２

Description

本発明は、カラー液晶表示装置（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）に関し、特に、より忠実な色再現性を確保するようにしたバックライト装置及びカラー液晶表示装置に関する。

テレビジョン放送が開始されてから長年使用されてきたＣＲＴ（Cathode Ray Tube）に代わり、液晶表示装置（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）や、プラズマディスプレイ（PDP：Plasma Display Panel）といった非常に薄型化されたテレビジョン受像機が考案、実用化されている。特に、カラー液晶表示パネルを用いたカラー液晶表示装置は、低消費電力での駆動が可能であることや、大型のカラー液晶表示パネルの低価格化などに伴い、加速的に普及することが考えられ、今後の更なる発展が期待できる表示装置である。

カラー液晶表示装置は、透過型のカラー液晶表示パネルを背面側からバックライト装置にて照明することでカラー画像を表示させるバックライト方式が主流となっている。バックライト装置の光源としては、蛍光管を使った白色光を発光するＣＣＦＬ（Cold Cathode Fluorescent Lamp）が多く用いられている。

特開平２００１−２２２８５号公報

一般に、透過型のカラー液晶表示装置では、例えば、図１４に示すような分光特性（スペクトル特性）の青色フィルタＣＦＢ_０（４５０ｎｍ）、緑色フィルタＣＦＧ_０（５２５ｎｍ）、赤色フィルタＣＦＲ_０（６１５ｎｍ）からなる３原色フィルタを用いたカラーフィルタが、カラー液晶表示パネルの画素毎に備えられている。

これに対し、カラー液晶表示装置のバックライト装置の光源として用いられる３波長域型のＣＣＦＬが発光する白色光は、図１５に示すようなスペクトルを示し、さまざまな波長帯域で異なる強度の光を含んでいることになる。

したがって、このような３波長域発光型のＣＣＦＬを光源とするバックライト装置と、上述したようなカラーフィルタを備えるカラー液晶表示パネルとの組み合わせによって再現される色は、非常に色純度が悪いといった問題がある。

図１６，１７に、上述したような３波長域型のＣＣＦＬを光源としたバックライト装置を備えるカラー液晶表示装置の色再現範囲を示す。図１６，１７は、それぞれ国際照明委員会（ＣＩＥ）が定めたＸＹＺ表色系のｘｙ色度図、ｕ’ｖ’色度図である。

図１６，１７に示すようにＣＣＦＬを光源としたバックライト装置を備えたカラー液晶表示装置の色再現範囲は、カラーテレビジョンの放送方式として採用されているＮＴＳＣ（National Television System Committee）方式の規格で定められている色再現範囲より狭い範囲となっており、現行のテレビジョン放送に十分対応できているとはいえないといった問題がある。

また、ＣＣＦＬは、蛍光管内に水銀を封入するため、環境への悪影響が考えられるため、今後、バックライト装置の光源として、ＣＣＦＬに代わる光源が求められている。そこで、ＣＣＦＬに代わる光源として発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）が有望視されている。青色発光ダイオードの開発により、光の三原色である赤色光、緑色光、青色光をそれぞれ発光する発光ダイオードが揃ったことになる。したがって、この発光ダイオードをバックライト装置の光源とすることで、カラー液晶表示パネルを介した色光の色純度が高くなるため、色再現範囲をＮＴＳＣ方式で規定される程度まで広げることが期待されている。

しかしながら、発光ダイオードを光源とするバックライト装置を使用したカラー液晶表示装置の色再現範囲は、未だ、ＮＴＳＣ方式で規定された色再現範囲を満たすほど十分広くないといった問題がある。

そこで、本発明は、上述したような問題を解決するために案出されたものであり、バックライト方式の液晶表示装置の広色域化を可能にするバックライト装置及びこのバックライト装置を備えたカラー液晶表示装置を提供することを目的とする。

上述の目的を達成するために、本発明に係るバックライト装置は、赤色光、緑色光、青色光を波長選択透過する３原色フィルタからなるカラーフィルタを備えた透過型のカラー液晶表示パネルを背面側から白色光で照明するバックライト装置であって、当該バックライト装置は、ピーク波長λｐｒが、６２５ｎｍ≦λｐｒ≦６８５ｎｍである赤色光を発光する赤色発光ダイオード、ピーク波長λｐｇが、５０５ｎｍ≦λｐｇ≦５４０ｎｍである緑色光を発光する緑色発光ダイオード及びピーク波長λｐｂが、４２０ｎｍ≦λｐｂ≦４６５ｎｍである青色光を発光する青色発光ダイオードからなる光源と、上記光源から発光された赤色光、緑色光及び青色光を混色して、上記白色光とする混色手段とを備え、上記白色光の色温度が、１００００±１０００Ｋ（ケルビン）となるように、上記赤色発光ダイオード、上記緑色発光ダイオード及び上記青色発光ダイオードから発光させる上記赤色光、上記緑色光及び上記青色光の発光強度を調整して、上記赤色光のスペクトルの半値幅ｈｗｒを２０ｎｍ≦ｈｗｒ≦２５ｎｍ、上記緑色光のスペクトルの半値幅ｈｗｇを３０ｎｍ≦ｈｗｇ≦４０ｎｍ、上記青色光のスペクトルの半値幅ｈｗｂを２５ｎｍ≦ｈｗｂ≦３０ｎｍとすることを特徴とする。

また、上述の目的を達成するために、本発明に係るカラー液晶表示装置は、赤色光、緑色光、青色光を波長選択透過する３原色フィルタからなるカラーフィルタを備えた透過型のカラー液晶表示パネルと、上記カラー液晶表示パネルを背面側から白色光で照明するバックライト装置とを備えるカラー液晶表示装置であって、上記バックライト装置は、ピーク波長λｐｒが、６２５ｎｍ≦λｐｒ≦６８５ｎｍである赤色光を発光する赤色発光ダイオード、ピーク波長λｐｇが、５０５ｎｍ≦λｐｇ≦５４０ｎｍである緑色光を発光する緑色発光ダイオード及びピーク波長λｐｂが、４２０ｎｍ≦λｐｂ≦４６５ｎｍである青色光を発光する青色発光ダイオードからなる光源と、上記光源から発光された赤色光、緑色光及び青色光を混色して、上記白色光とする混色手段とを備え、上記バックライト装置は、上記白色光の色温度が、１００００±１０００Ｋ（ケルビン）となるように、上記赤色発光ダイオード、上記緑色発光ダイオード及び上記青色発光ダイオードから発光させる上記赤色光、上記緑色光及び上記青色光の発光強度を調整して、上記赤色光のスペクトルの半値幅ｈｗｒを２０ｎｍ≦ｈｗｒ≦２５ｎｍ、上記緑色光のスペクトルの半値幅ｈｗｇを３０ｎｍ≦ｈｗｇ≦４０ｎｍ、上記青色光のスペクトルの半値幅ｈｗｂを２５ｎｍ≦ｈｗｂ≦３０ｎｍとすることを特徴とする。

本発明は、バックライト装置において、ピーク波長λｐｒが、６２５ｎｍ≦λｐｒ≦６８５ｎｍである赤色光を発光する赤色発光ダイオード、ピーク波長λｐｇが、５０５ｎｍ≦λｐｇ≦５４０ｎｍである緑色光を発光する緑色発光ダイオード及びピーク波長λｐｂが、４２０ｎｍ≦λｐｂ≦４６５ｎｍである青色光を発光する青色発光ダイオードからなる光源によって発光された赤色光、緑色光及び青色光を混色して白色光を生成する。そして、この白色光で、赤色光、緑色光、青色光を波長選択透過する３原色フィルタからなるカラーフィルタを備えた透過型のカラー液晶表示パネルを背面側から照明する。

これにより、光源となる赤色発光ダイオード、緑色発光ダイオード、青色発光ダイオードで発光される赤色光、緑色光、青色光の色純度を上げ、混色された白色光を広色域化することが可能となり、ＮＴＳＣ（National Television System Committee）比を１００％以上とするような、色再現範囲を達成することを可能とする。

また、赤色光のピーク波長λｐｒの範囲、６２５ｎｍ≦λｐｒ≦６８５ｎｍの上限値、及び青色光のピーク波長λｐｂの範囲、４２０ｎｍ≦λｐｂ≦４６５ｎｍの下限値は、比視感度も考慮されているため、赤色発光ダイオード、青色発光ダイオードのパワー効率を最適に保つことを可能とする。

また、白色光の色温度が、１００００±１０００Ｋ（ケルビン）となるように、赤色発光ダイオード、緑色発光ダイオード及び青色発光ダイオードから発光させる赤色光、緑色光及び青色光の発光強度を調整して、赤色光のスペクトルの半値幅ｈｗｒを２０ｎｍ≦ｈｗｒ≦２５ｎｍ、緑色光のスペクトルの半値幅ｈｗｇを３０ｎｍ≦ｈｗｇ≦４０ｎｍ、青色光のスペクトルの半値幅ｈｗｂを２５ｎｍ≦ｈｗｂ≦３０ｎｍとする。

これにより、十分な輝度を確保しながら、所望の色温度となるようにホワイトバランスを取ることを可能とする。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して詳細に説明をする。なお、本発明は、以下の例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、任意に変更可能であることはいうまでもない。

本発明は、例えば、図１に示すような構成のバックライト方式のカラー液晶表示装置１００に適用される。

透過型のカラー液晶表示装置１００は、透過型のカラー液晶表示パネル１０と、このカラー液晶表示パネル１０の背面側に設けられたバックライトユニット４０とからなる。また、図示しないが、このカラー液晶表示装置１００は、地上波や衛星波を受信するアナログチューナー、デジタルチューナーといった受信部、この受信部で受信した映像信号、音声信号をそれぞれ処理する映像信号処理部、音声信号処理部、音声信号処理部で処理された音声信号を出力するスピーカといった音声信号出力部などを備えていてもよい。

透過型のカラー液晶表示パネル１０は、ガラス等で構成された２枚の透明な基板（ＴＦＴ基板１１、対向電極基板１２）を互いに対向配置させ、その間隙に、例えば、ツイステッドネマチック（ＴＮ）液晶を封入した液晶層１３を設けた構成となっている。ＴＦＴ基板１１には、マトリクス状に配置された信号線１４と、走査線１５と、この信号線１４、走査線１５の交点に配置されたスイッチング素子としての薄膜トランジスタ１６と、画素電極１７とが形成されている。薄膜トランジスタ１６は、走査線１５により、順次選択されると共に、信号線１４から供給される映像信号を、対応する画素電極１７に書き込む。一方、対向電極基板１２の内表面には、対向電極１８及びカラーフィルタ１９が形成されている。

続いて、カラーフィルタ１９について説明をする。カラーフィルタ１９は、各画素に対応した複数のセグメントに分割されている。例えば、図２に示すように、３原色である赤色フィルタＣＦＲ、緑色フィルタＣＦＧ、青色フィルタＣＦＢの３つのセグメントに分割されている。カラーフィルタの配列パターンは、図２に示すようなストライプ配列の他に、図示しないが、デルタ配列、正方配列などがある。

このカラー液晶表示装置１００では、このような構成の透過型のカラー液晶表示パネル１０を２枚の偏光板３１，３２で挟み、バックライトユニット４０により背面側から白色光を照射した状態で、アクティブマトリクス方式で駆動することによって、所望のフルカラー映像を表示させることができる。

バックライトユニット４０は、上記カラー液晶表示パネル１０を背面側から照明する。図１に示すように、バックライトユニット４０は、光源を備え、上記光源から出射された光を混色した白色光を光出射面２０ａから面発光するバックライト装置２０と、このバックライト装置２０の光出射面２０ａ上に順に積層させる拡散板４１、輝度上昇フィルム４２及び拡散板４３とから構成されている。拡散板４１，４３は、光出射面２０ａから出射された白色光を、拡散させることで、面発光における輝度の均一化を行う。また輝度上昇フィルム４２は、光出射面２０ａから出射された白色光を、光出射面２０ａの法線方向に立ち上げることで、面発光における輝度を上昇させる働きをする。

図３にバックライト装置２０の概略構成図を示す。図３に示すように、バックライト装置２０は、赤色光を発光する赤色発光ダイオード２１Ｒ、緑色光を発光する緑色発光ダイオード２１Ｇ、青色光を発光する青色発光ダイオード２１Ｂを光源として用いている。なお、以下の説明において、赤色発光ダイオード２１Ｒ、緑色発光ダイオード２１Ｇ、青色発光ダイオード２１Ｂを総称する場合は、単に発光ダイオード２１と呼ぶ。

図３に示すように各発光ダイオード２１は、基板２２上に、所望の順番で一列に配列され、発光ダイオードユニット２１ｎ（ｎは、自然数。）を形成する。基板２２上に各発光ダイオードを配列する順番は、例えば、図３に示すように、緑色発光ダイオード２１Ｇを等間隔で配置させ、等間隔で配置させた、隣り合う緑色発光ダイオード２１Ｇの間に、赤色発光ダイオード２１Ｒ、青色発光ダイオード２１Ｂを交互に配置されるような順番である。

発光ダイオードユニット２１ｎは、バックライトユニット４０が照明するカラー液晶表示パネル１０のサイズに応じて、バックライト装置２０の筐体であるバックライトハウス２３内に、複数列、配置されることになる。

バックライトハウス２３内への発光ダイオードユニット２１ｎの配置の仕方は、図３に示すように、発光ダイオードユニット２１ｎの長手方向が、水平方向となるように配置してもよいし、図示しないが、発光ダイオードユニット２１ｎの長手方向が垂直方向となるように配置してもよいし、両者を組み合わせても良い。

なお、発光ダイオードユニット２１ｎの長手方向を、水平方向或いは垂直方向とするように配置する手法は、従来までのバックライト装置の光源として利用していたＣＣＦＬの配置の仕方と同じになるため、蓄積された設計ノウハウを利用することができ、コストの削減や、製造までに要する時間を短縮することができる。

バックライトハウス２３内に組み込まれた赤色発光ダイオード２１Ｒ、緑色発光ダイオード２１Ｇ、青色発光ダイオード２１Ｂから発光された光は、当該バックライトハウス２３内で混色されて白色光とされる。このとき、各発光ダイオード２１から出射した赤色光、緑色光、青色光が、バックライトハウス２３内にて一様に混色されるように、各発光ダイオード２１には、レンズやプリズム、反射鏡などを配置させて、広指向性の出射光が得られるようにする。

バックライト装置２０から混色されて出射された白色光は、上述した拡散板４１、輝度上昇フィルム４２、拡散板４３を介して、カラー液晶表示パネル４３に背面側から照明することになる。

このカラー液晶表示装置１００は、例えば、図４に示すような駆動回路２００により駆動される。

この駆動回路２００は、カラー液晶表示パネル１０や、バックライト装置２０の駆動電源を供給する電源部１１０、カラー液晶表示パネル１０を駆動するＸドライバ回路１２０及びＹドライバ回路１３０、外部から供給される映像信号や、当該カラー液晶表示装置１００が備える図示しない受信部で受信され、映像信号処理部で処理された映像信号が、入力端子１４０を介して供給されるＲＧＢプロセス処理部１５０、このＲＧＢプロセス処理部１５０に接続された映像メモリ１６０及び制御部１７０、バックライトユニット４０のバックライト装置２０を駆動制御するバックライト駆動制御部１８０などを備えている。

この駆動回路２００において、入力端子１４０を介して入力された映像信号は、ＲＧＢプロセス処理部１５０により、クロマ処理などの信号処理がなされ、さらに、コンポジット信号からカラー液晶表示パネル１０の駆動に適したＲＧＢセパレート信号に変換されて、制御部１７０に供給されるとともに、画像メモリ１６０を介してＸドライバ１２０に供給される。

また、制御部１７０は、上記ＲＧＢセパレート信号に応じた所定のタイミングで、Ｘドライバ回路１２０及びＹドライバ回路１３０を制御して、上記画像メモリ１６０を介してＸドライバ回路１２０に供給されるＲＧＢセパレート信号で、カラー液晶表示パネル１０を駆動することにより、上記ＲＧＢセパレート信号に応じた映像を表示する。

バックライト駆動制御部１８０は、電源１１０から供給される電圧から、パルス幅変調（ＰＷＭ）信号を生成し、バックライト装置２０の光源である各発光ダイオード２１を駆動する。一般に発光ダイオードの色温度は、動作電流に依存するという特性がある。したがって、所望の輝度を得ながら、忠実に色再現させる（色温度を一定とする）には、パルス幅変調信号を使って発光ダイオード２１を駆動し、色の変化を抑える必要がある。

ユーザインターフェース３００は、上述した図示しない受信部で受信するチャンネルを選択したり、同じく図示しない音声出力部で出力させる音声出力量を調整したり、カラー液晶表示パネル１０を照明するバックライト装置２０からの白色光の輝度調節、ホワイトバランス調節などを実行するためのインターフェースである。

例えば、ユーザインターフェース３００から、ユーザが輝度調節をした場合には、駆動回路２００の制御部１７０を介してバックライト駆動制御部１８０に輝度制御信号が伝わる。バックライト駆動制御部１８０は、この輝度制御信号に応じて、パルス幅変調信号のデューティ比を、赤色発光ダイオード２１Ｒ、緑色発光ダイオード２１Ｇ、青色発光ダイオード２１Ｂ毎に変えて、赤色発光ダイオード２１Ｒ、緑色発光ダイオード２１Ｇ、青色発光ダイオード２１Ｂを駆動制御することになる。

本発明の実施例として示すカラー液晶表示装置１００では、バックライト装置２０から出射される白色光のホワイトバランスを、色温度が１００００±１０００Ｋ（ケルビン）となるように合わせることにする。このように、バックライト装置２０から出射される白色光の色温度が、１００００±１０００Ｋとなるためには、赤色発光ダイオード２１Ｒ、緑色発光ダイオード２１Ｇ、青色発光ダイオード２１Ｂで発光される赤色光、緑色光、青色光のピーク波長の強度比を、単純に１：１：１とするのではなく、所定の割合に変更する必要がある。

図５に、赤色光、緑色光、青色光のピーク波長が、それぞれ６４０ｎｍ、５２５ｎｍ、４５０ｎｍである場合の、白色光の色温度を９０００Ｋ、１００００Ｋ、１１０００Ｋとするような各波長光のスペクトルを示した。図５から、赤色光、緑色光、青色光のピーク強度比は、およそ０．９：０．６：１となることが分かる。

また、図６では、図５に示す結果を色温度毎（９０００Ｋ、１００００Ｋ、１１０００Ｋ）に、各波長光の半値幅で特定している。つまり、バックライト装置２０の各発光ダイオードで発光される赤色光、緑色光、青色光のピーク強度比を０．９：０．６：１とした場合に、白色光の色温度は、１００００±１０００Ｋとなり、そのときの各波長光の半値幅は、２１ｎｍ（赤色光）、３４ｎｍ（緑色光）、２７ｎｍ（青色光）であるといえる。

したがって、バックライト装置２０が備える赤色発光ダイオード２１Ｒ、緑色発光ダイオード２１Ｇ、青色発光ダイオード２１Ｂは、それぞれの半値幅が、２１ｎｍ（赤色光）、３４ｎｍ（緑色光）、２７ｎｍ（青色光）となるようにパワーが調節されることで、白色光の色温度を上述した１００００±１０００Ｋに保つことができる。

実際には、赤色発光ダイオード２１Ｒ、緑色発光ダイオード２１Ｇ、青色発光ダイオード２１Ｂから出射される赤色光、緑色光、青色光、それぞれのスペクトルの半値幅は、例えば、製造ロットの違いなど、デバイスによって若干のばらつきがあるため、上述した値を含む２０ｎｍ≦ｈｗｒ≦２５ｎｍ（赤色光）、３０ｎｍ≦ｈｗｇ≦４０ｎｍ（緑色光）、２５ｎｍ≦ｈｗｇ≦３０ｎｍ（青色光）といった範囲とする。この範囲内であれば、白色光の色温度を、上述した１００００±１０００Ｋに保つことができる。バックライト装置２０から出射される白色光の輝度を増したい場合には、この範囲内において、半値幅の広い各発光ダイオード２１を選択して用いればよい。

また、赤色光、緑色光、青色光の半値幅を広げるには、後述する各発光ダイオード２１のピーク波長範囲内において、それぞれ異なるピーク波長の発光ダイオード２１を意図的に選択して用いることで実現する場合もある。例えば、緑色発光ダイオード２１Ｇを例に用いて説明すると、後述する緑色発光ダイオード２１Ｇのピーク波長範囲内において、ピーク波長λｐｇが異なる複数の緑色発光ダイオード２１Ｇを意図的に選択して光源として用い、それぞれで発光される緑色光を混色することで、全体としての緑色光の半値幅をトータルで広げることができる。他の、赤色光、青色光においても同様に、それぞれ異なるピーク波長の複数の赤色発光ダイオード２１Ｒ、それぞれ異なるピーク波長の複数の青色発光ダイオード２１Ｂを意図的に選択して光源として用いることで、半値幅をトータルで広げることができる。

緑色発光第オート２１Ｇは、特に後述する比視感度の関係から半値幅を広げることが要求されるため、緑色発光ダイオード２１Ｇで発光される緑色光のスペクトルの半値幅として、とりうる範囲を上述したように、３０ｎｍ≦ｈｗｇ≦４０ｎｍ（緑色光）とし、赤色光、青色光と比較して５ｎｍ程度広くしている。

このような構成のカラー液晶表示装置１００では、カラー液晶表示パネル１０が備えるカラーフィルタ１９は、例えば、それぞれ図７に示すような分光特性となる赤色フィルタＣＦＲ（６３５ｎｍ）、緑色フィルタＣＦＧ（５２０ｎｍ）、青色フィルタＣＦＢ（４５５ｎｍ）によって構成されている。なおカッコ内の数値は、各フィルタのピーク透過波長を示している。このカラーフィルタ１９の赤色フィルタＣＦＲ（６３５ｎｍ）の透過波長帯域は、従来の技術として、図１４に示す赤色フィルタＣＦＲ_０（６１５ｎｍ）より、２０ｎｍ程度、長波長側にシフトさせており、色純度を上げ、色域を広げるために、緑色発光ダイオード２１Ｇで発光される緑色光の波長帯域が当該赤色フィルタＣＦＲの透過波長帯域に、なるべくかからないようにしている。

また、赤色発光ダイオード２１Ｒで発光される赤色光の波長帯域は、このシフトされた赤色フィルタＣＦＲの透過波長帯域によってほぼ決まるため、赤色フィルタＣＦＲの透過波長帯域を長波長側にシフトさせたことで、赤色光の波長帯域が緑色フィルタＣＦＧの透過波長帯域にかかることも防ぐことができる。

図示しないが、カラーフィルタ１９の青色フィルタＣＦＢを短波長側にシフトした場合も、同じ効果が得られ、色純度を上げ、色域を広げることができる。

このようなカラーフィルタ１９を備えるカラー液晶表示パネル１０をバックライト装置２０で照明する場合、光源となる赤色発光ダイオード２１Ｒ、緑色発光ダイオード２１Ｇ、青色発光ダイオード２１Ｂの波長帯域を適切に選択しないと、従来技術で説明したＣＣＦＬのように色純度が悪化し、色域を狭めることになってしまう。理想的には、緑色発光ダイオード２１Ｇで発光される緑色光のピーク波長を中心にして、赤色発光ダイオード２１Ｒで発光される赤色光のピーク波長をなるべく長波長側とし、緑色フィルタＣＦＧを透過しないようにし、青色発光ダイオード２１Ｂで発光される青色光のピーク波長をなるべく短波長側とし、緑色フィルタＣＦＧを透過しないようにする。

しかしながら、人の目の光に対する感度（視感度）は、波長によって異なっており、図８に示すように、５５５ｎｍでピークをとり、長波長側、短波長側になるにつれ低くなっていく。図８は、視感度がピークとなる５５５ｎｍを１とした比視感度曲線である。

したがって、赤色発光ダイオード２１Ｒで発光される赤色光のピーク波長、青色発光ダイオード２１Ｂで発光される青色光のピーク波長をそれぞれ、長波長側、短波長側にシフトしすぎると視感度が下がるため、視感度をあげるためには非常に高いパワーが必要になってしまう。

そこで、赤色発光ダイオード２１Ｒで発光される赤色光のピーク波長、青色発光ダイオード２１Ｂで発光される青色光のピーク波長を、パワー効率を下げない程度に、それぞれ長波長側、短波長側にシフトさせることで、色純度を上げ、色域を広げることが可能となる。

以下に、バックライト装置２０の光源である赤色発光ダイオード２１Ｒ、緑色発光ダイオード２１Ｇ、青色発光ダイオード２１Ｂのピーク波長をそれぞれシフトさせ（波長帯域を変え）、上述したパワー効率の低減を避けながら、色純度が高く、色域が広い白色光となるような最適なピーク波長帯域を決定する。

具体的には、２つの発光ダイオードのピーク波長を固定しておき、残る一つの発光ダイオードをピーク波長の異なるものを幾つか用意して、それらを取り替えながらそのときのＮＴＳＣ（National Television System Committee）比を取り、ＮＴＳＣ比が１００％を越えた場合の波長帯域を、赤色発光ダイオード２１Ｒ、緑色発光ダイオード２１Ｇ、青色発光ダイオード２１Ｂで発光させる最適なピーク波長帯域とする。このとき、赤色光のピーク波長、青色光のピーク波長は、上述した視感度によって決まるパワー効率を低下させない範囲内とする。

｛赤色発光ダイオード２１Ｒ｝
まず、青色発光ダイオード２１Ｂ、緑色発光ダイオード２１Ｇのピーク波長を固定し、異なるピーク波長の赤色発光ダイオード２１Ｒを用いて、ＮＴＳＣ比を測定し、赤色発光ダイオード２１Ｒの最適なピーク波長帯域を求める。

図９（ａ）は、図７でも示したカラーフィルタ１９の分光特性と、赤色発光ダイオード２１Ｒ、緑色発光ダイオード２１Ｇ、青色発光ダイオード２１Ｂで発光された赤色光、緑色光、青色光の波長スペクトルを示した図である。赤色発光ダイオード２１Ｒは、ピーク波長が（６００＋１０Ｎ）ｎｍの赤色発光ダイオード２１Ｒ_Ｎ（Ｎ＝０，１，２，…７，８，９）を１０個用意した。

図９（ｂ）は、ピーク波長が（６００＋１０Ｎ）ｎｍの赤色発光ダイオード２１Ｒ_Ｎを用いた際のＮＴＳＣ比を測定した結果である。図９（ｂ）に示すように、赤色発光ダイオード２１Ｒ_Ｎのピーク波長λｐｒが６２５ｎｍ≦λｐｒ≦６８５ｎｍ以下のときＮＴＳＣ比が１００％以上となる。

したがって、赤色発光ダイオード２１Ｒの最適なピーク波長帯域は、６２５ｎｍ≦λｐｒ≦６８５ｎｍということになる。

｛緑色発光ダイオード２１Ｇ｝
次に、赤色発光ダイオード２１Ｒ、青色発光ダイオード２１Ｂのピーク波長を固定して、異なるピーク波長の緑色発光ダイオード２１Ｇを用いて、ＮＴＳＣ比を測定し、緑色発光ダイオード２１Ｇの最適なピーク波長帯域を求める。

図１０（ａ）は、図７でも示したカラーフィルタ１９の分光特性と、赤色発ダイオード２１Ｒ、緑色発光ダイオード２１Ｇ、青色発光ダイオード２１Ｂで発光された赤色光、緑色光、青色光の波長スペクトルを示した図である。緑色発光ダイオード２１Ｇは、ピーク波長が（４９５＋１０Ｎ）ｎｍの緑色発光ダイオード２１Ｇ_Ｎ（Ｎ＝０，１，２，３，４，５，６）を７個用意した。

図１０（ｂ）は、ピーク波長が（４９５＋１０Ｎ）ｎｍの緑色発光ダイオード２１Ｇ_Ｎを用いた際のＮＴＳＣ比を測定した結果である。図１０（ｂ）に示すように緑色発光ダイオード２１Ｇ_Ｎのピーク波長λｐｇが５０５ｎｍ≦λｐｇ≦５４０ｎｍ以下のとき、ＮＴＳＣ比が１００％以上となる。

したがって、緑色発光ダイオード２１Ｇの最適なピーク波長帯域は、５０５ｎｍ≦λｐｇ≦５４０ｎｍということになる。

｛青色発光ダイオード２１Ｂ｝
続いて、赤色発光ダイオード２１Ｒ、緑色発光ダイオード２１Ｇのピーク波長を固定して、異なるピーク波長の青色発光ダイオード２１Ｂを用いて、ＮＴＳＣ比を測定し、青色発光ダイオード２１Ｂの最適なピーク波長帯域を求める。

図１１（ａ）は、図７でも示したカラーフィルタ１９の分光特性と、赤色発ダイオード２１Ｒ、緑色発光ダイオード２１Ｇ、青色発光ダイオード２１Ｂで発光された赤色光、緑色光、青色光の波長スペクトルを示した図である。青色発光ダイオード２１Ｂは、ピーク波長が（４１０＋１０Ｎ）ｎｍの青色発光ダイオード２１Ｂ_Ｎ（Ｎ＝０，１，２，…５，６，７）を８個用意した。

図１１（ｂ）は、ピーク波長が（４１０＋１０Ｎ）ｎｍの青色発光ダイオード２１Ｂ_Ｎを用いた際のＮＴＳＣ比を測定した結果である。図１１（ｂ）に示すように青色発光ダイオード２１Ｂ_Ｎのピーク波長λｐｂが４２０ｎｍ≦λｐｂ≦４６５ｎｍのとき、ＮＴＳＣ比が１００％以上となる。

したがって、青色発光ダイオード２１Ｂの最適なピーク波長帯域は、４２０ｎｍ≦λｐｒ≦４６５ｎｍということになる。

このように、赤色発光ダイオード２１Ｒ、緑色発光ダイオード２１Ｇ、青色発光ダイオード２１Ｂから発光される赤色光、緑色光、青色光のピーク波長をそれぞれ上述した範囲内とすることで、バックライト装置２０から出射される白色光の色純度を高め、従来の技術として示したＣＣＦＬを光源として用いた場合に較べて色域を拡げることができる。したがって、カラー液晶表示装置１００の色再現範囲を非常に広くすることができる。

ここで、アメリカの画家マンセル(A.H.Munsell 1858〜1918)が考案した色の表示体系であるマンセル表色系に従う、マンセル・カラーカスケードと呼ばれる７６８色のカラーチャートを用いて、赤色発光ダイオード２１Ｒ、緑色発光ダイオード２１Ｇ、青色発光ダイオード２１Ｂで発光される赤色光、緑色光、青色光が、上述したピーク波長範囲内である場合の色再現範囲を検証する。

マンセル・カラーカスケードは、１６階調４８色相（１６×４８＝７６８）を、最も彩度が高い色材の色を色票として作成したカラーチャートである。マンセル・カラーカスケードは、色素を色の３属性、すなわち色相・明度・彩度に従って、それぞれ、３次元座標軸内の一点に対応するように配列した表示体系である。

図１２，１３は、それぞれ国際照明委員会（ＣＩＥ）が定めたＸＹＺ表色系のｘｙ色度図、ｕ’ｖ’色度図であり、それぞれ、上述した各発光ダイオード２１を光源とするバックライト装置２０を備えるカラー液晶表示装置１００の色再現範囲を示すと共に、上述したカラーチャートを“□”として色度図中にプロットしている。図１２，１３に示すカラー液晶表示装置１００の色再現範囲は、上述した各発光ダイオードのピーク波長範囲、具体的には、赤色発光ダイオード２１Ｒでは、６２５ｎｍ≦λｐｒ≦６８５ｎｍ以下、緑色発光ダイオード２１Ｇでは、５０５ｎｍ≦λｐｇ≦５４０ｎｍ、青色発光ダイオード２１Ｂでは、４２０ｎｍ≦λｐｂ≦４６５ｎｍの範囲から、色再現範囲が最も狭くなる場合を色度図内に三角形として示している。

マンセル・カラーカスケードは、実際に存在する物体の色域の色立体（物体の色を表す三つの要素(色相・彩度・明度)を三次元空間の座標と見なし、色をその空間内の点として表したもの）の外殻をかたどったカラーチャートであると考えることができる。したがって、このカラーチャートの値がどれだけ含まれているか検証することは、カラー液晶表示装置１００といったカラーディスプレイの色再現範囲を評価する上で非常に重要となる。

図１２，１３に示すように、上述したＮＴＳＣ１００％以上を達成する、各発光ダイオード２１のピーク波長範囲は、このピーク波長範囲において色再現範囲が最も狭くなる場合であっても、マンセル・カラーカスケードとして定義されるカラーチャートをほぼ含むことができるため、カラー液晶表示装置１００は、視覚的にも優れた鮮やかな色を再現することができる。

本発明の実施の形態として示すカラー液晶表示装置について説明するための図である。 同カラー液晶表示装置が備えるカラー液晶表示パネルのカラーフィルタについて説明するための図である。 同カラー液晶表示装置が備えるカラー液晶表示パネルについて説明するための図である。 同カラー液晶表示装置を駆動する駆動回路について説明するためのブロック図である。 同カラー液晶表示装置において、所望の色温度でホワイトバランスを取った場合における、各発光ダイオードで発光される赤色光、緑色光、青色光のスペクトルを示した図である。 図５に示した赤色光、緑色光、青色光の各スペクトルの所望の色温度毎の半値幅を示した図である。 同カラー液晶表示装置が備えるカラー液晶表示パネルのカラーフィルタの分光特性を示した図である。 一般的な比視感度を示した図である。 赤色発光ダイオードのピーク波長帯域を可変させる場合において、（ａ）は、カラーフィルタの分光特性と、各発光ダイオードで発光される光のスペクトルとを示した図であり、（ｂ）は、ＮＴＳＣ比の波長依存性を示した図である。 緑色発光ダイオードのピーク波長帯域を可変させる場合において、（ａ）は、カラーフィルタの分光特性と、各発光ダイオードで発光される光のスペクトルとを示した図であり、（ｂ）は、ＮＴＳＣ比の波長依存性を示した図である。 青色発光ダイオードのピーク波長帯域を可変させる場合において、（ａ）は、カラーフィルタの分光特性と、各発光ダイオードで発光される光のスペクトルとを示した図であり、（ｂ）は、ＮＴＳＣ比の波長依存性を示した図である。 ＸＹＺ表色系のｘｙ色度図中に、本発明において特定される最も狭い場合の色再現範囲を示し、さらに、マンセル・カラーカスケードに基づくカラーチャートをプロットした図である。 ｕ’ｖ’色度図中に、本発明において特定される最も狭い場合の色再現範囲を示し、さらに、マンセル・カラーカスケードに基づくカラーチャートをプロットした図である。 従来の技術として示すカラー液晶表示装置が備えるカラー液晶表示パネルのカラーフィルタの分光特性を示した図である。 同カラー液晶表示装置が備えるバックライト装置の光源（ＣＣＦＬ）のスペクトルを示した図である。 ＸＹＺ表色系のｘｙ色度図中に、バックライト装置の光源としてＣＣＦＬを用いた従来の技術として示すカラー液晶表示装置の色再現範囲を示した図である。 ｕ’ｖ’色度図中に、バックライト装置の光源としてＣＣＦＬを用いた従来の技術として示すカラー液晶表示装置の色再現範囲を示した図である。

符号の説明

１０ カラー液晶表示パネル、１９ カラーフィルタ、２０ バックライト装置、２１Ｒ 赤色発光ダイオード、２１Ｇ 緑色発光ダイオード、２１Ｂ 青色発光ダイオード、４０ バックライトユニット、４１，４３ 拡散板、４２ 輝度上昇フィルム

Claims (8)

1. 赤色光、緑色光、青色光を波長選択透過する３原色フィルタからなるカラーフィルタを備えた透過型のカラー液晶表示パネルを背面側から白色光で照明するバックライト装置であって、
   当該バックライト装置は、ピーク波長λｐｒが、６２５ｎｍ≦λｐｒ≦６８５ｎｍである赤色光を発光する赤色発光ダイオード、ピーク波長λｐｇが、５０５ｎｍ≦λｐｇ≦５４０ｎｍである緑色光を発光する緑色発光ダイオード及びピーク波長λｐｂが、４２０ｎｍ≦λｐｂ≦４６５ｎｍである青色光を発光する青色発光ダイオードからなる光源と、上記光源から発光された赤色光、緑色光及び青色光を混色して、上記白色光とする混色手段とを備え、
   上記白色光の色温度が、１００００±１０００Ｋ（ケルビン）となるように、上記赤色発光ダイオード、上記緑色発光ダイオード及び上記青色発光ダイオードから発光させる上記赤色光、上記緑色光及び上記青色光の発光強度を調整して、上記赤色光のスペクトルの半値幅ｈｗｒを２０ｎｍ≦ｈｗｒ≦２５ｎｍ、上記緑色光のスペクトルの半値幅ｈｗｇを３０ｎｍ≦ｈｗｇ≦４０ｎｍ、上記青色光のスペクトルの半値幅ｈｗｂを２５ｎｍ≦ｈｗｂ≦３０ｎｍとすること
   を特徴とするバックライト装置。
2. 上記光源に使用する上記赤色発光ダイオードとして、ピーク波長λｐｒが６２５ｎｍ≦λｐｒ≦６８５ｎｍを満たし、且つ、ピーク波長λｐｒが異なる複数の赤色発光ダイオードを用いること
   を特徴とする請求項１記載のバックライト装置。
3. 上記光源に使用する上記緑色発光ダイオードとして、ピーク波長λｐｇが５０５ｎｍ≦λｐｇ≦５４０ｎｍを満たし、且つ、ピーク波長λｐｇが異なる複数の緑色発光ダイオードを用いること
   を特徴とする請求項１記載のバックライト装置。
4. 上記光源に使用する上記青色発光ダイオードとして、ピーク波長λｐｂが４２０ｎｍ≦λｐｂ≦４６５ｎｍを満たし、且つ、ピーク波長λｐｂが異なる複数の青色発光ダイオードを用いること
   を特徴とする請求項１記載のバックライト装置。
5. 赤色光、緑色光、青色光を波長選択透過する３原色フィルタからなるカラーフィルタを備えた透過型のカラー液晶表示パネルと、上記カラー液晶表示パネルを背面側から白色光で照明するバックライト装置とを備えるカラー液晶表示装置であって、
   上記バックライト装置は、ピーク波長λｐｒが、６２５ｎｍ≦λｐｒ≦６８５ｎｍである赤色光を発光する赤色発光ダイオード、ピーク波長λｐｇが、５０５ｎｍ≦λｐｇ≦５４０ｎｍである緑色光を発光する緑色発光ダイオード及びピーク波長λｐｂが、４２０ｎｍ≦λｐｂ≦４６５ｎｍである青色光を発光する青色発光ダイオードからなる光源と、上記光源から発光された赤色光、緑色光及び青色光を混色して、上記白色光とする混色手段とを備え、
   上記バックライト装置は、上記白色光の色温度が、１００００±１０００Ｋ（ケルビン）となるように、上記赤色発光ダイオード、上記緑色発光ダイオード及び上記青色発光ダイオードから発光させる上記赤色光、上記緑色光及び上記青色光の発光強度を調整して、上記赤色光のスペクトルの半値幅ｈｗｒを２０ｎｍ≦ｈｗｒ≦２５ｎｍ、上記緑色光のスペクトルの半値幅ｈｗｇを３０ｎｍ≦ｈｗｇ≦４０ｎｍ、上記青色光のスペクトルの半値幅ｈｗｂを２５ｎｍ≦ｈｗｂ≦３０ｎｍとすること
   を特徴とするカラー液晶表示装置。
6. 上記光源に使用する上記赤色発光ダイオードとして、ピーク波長λｐｒが６２５ｎｍ≦λｐｒ≦６８５ｎｍを満たし、且つ、ピーク波長λｐｒが異なる複数の赤色発光ダイオードを用いること
   を特徴とする請求項５記載のカラー液晶表示装置。
7. 上記光源に使用する上記緑色発光ダイオードとして、ピーク波長λｐｇが５０５ｎｍ≦λｐｇ≦５４０ｎｍを満たし、且つ、ピーク波長λｐｇが異なる複数の緑色発光ダイオードを用いること
   を特徴とする請求項５記載のカラー液晶表示装置。
8. 上記光源に使用する上記青色発光ダイオードとして、ピーク波長λｐｂが４２０ｎｍ≦λｐｂ≦４６５ｎｍを満たし、且つ、ピーク波長λｐｂが異なる複数の青色発光ダイオードを用いること
   を特徴とする請求項５記載のカラー液晶表示装置。

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