JP2006119295A

JP2006119295A - カラー液晶表示装置

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Publication number: JP2006119295A
Application number: JP2004306073A
Authority: JP
Inventors: Shuichi Haga; 秀一芳賀; Koichiro Kakinuma; 孝一郎柿沼; Takehiro Nakatsue; 武弘中枝; Tatsuhiko Matsumoto; 達彦松本
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2004-10-20
Filing date: 2004-10-20
Publication date: 2006-05-11
Anticipated expiration: 2024-10-20
Also published as: CN101040214A; US20080100551A1; EP1804116B1; DE602005016133D1; TWI287674B; EP1804116A1; CN101040214B; JP4815781B2; EP1804116A4; KR20070068390A; TW200615664A; WO2006043404A1

Abstract

【課題】ｓＲＧＢ規格の色再現範囲を完全にカバーし、さらに各色域を拡大させる。
【解決手段】光源として、３波長以上の光を発光する３波長蛍光ランプからなる主白色光源２１と、ピーク波長λｐｒがλｐｒ＝６４５ｎｍである赤色光を発光する赤色発光ダイオード２２Ｒ、ピーク波長λｐｇがλｐｇ＝５５５ｎｍである緑色光を発光する緑色発光ダイオード２２Ｇ及びピーク波長λｐｂがλｐｂ＝４４０ｎｍである青色光を発光する青色発光ダイオード２２Ｂを少なくとも１種類以上含む補助光源２２とを有することで実現する。
【選択図】図７

Description

本発明は、カラー液晶表示装置（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）に関し、特に色域を広げ、より忠実な色再現性を確保するようにしたカラー液晶表示装置に関する。

コンピュータディスプレイ用の標準色空間としてＩＥＣ（International Electro-technical Commission）が規定したｓＲＧＢ規格は、ＲＧＢの３つの原色の色度点をＩＴＵ−Ｒ（International Telecommunication Union Radio communication）が推奨するＲｅｃ．７０９の測色パラメータに一致させることによって、ビデオ信号ＲＧＢと測色値の関係を明確に定義したものであって、このｓＲＧＢ規格に準拠したモニター装置では、同じビデオ信号ＲＧＢを与えれば、測色的に同じ色を表示できる。

ところで、カメラやスキャナにより取り込んだ色情報を受信し表示する映像機器すなわちディスプレイやプリンタは、受け取った色情報を正確に表示する必要がある。例えば、カメラが正確に色情報を取得したとしても、ディスプレイが不適切な色情報を表示することにより、システム全体の色再現性は劣化する。

現在の標準モニターでの表示は、上記ｓＲＧＢ規格の色域で規定されているが、世の中にはｓＲＧＢの色域を超えた色が多々あり、ｓＲＧＢ規格の標準モニターでは表示できない物体色ができている。例えば、フィルムやデジタルカメラプリンタなど既にｓＲＧＢの範囲を超えている。しかし、広いダイナミックレンジを確保して正確に撮影を行ったとしても、ｓＲＧＢ規格の標準モニターでは表示できない物体色が生じることになる。

そこで、広色域化に対応するためにｓＲＧＢよりも広い色空間を持ったｓＹＣＣが業界標準化された。ｓＹＣＣは、ｓＲＧＢからＩＴＵ−ＲＢＴ．６０１（ハイビジョン用に定義されたＲＧＢからＹＣＣへの変換マトリックスの国際規格）を使って輝度差色差分離空間を導いたもので、色空間としてはｓＹＣＣの方が色域が広く、ｓＲＧＢの外側の色も表現することができる。

一方、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方式は、ｓＲＧＢに較べて帯域幅が広い。ｓＹＣＣを実現するには、ディスプレイ上でＮＴＳＣ方式での色域と同等あるいはこれを超える必要がある。

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（冷陰極蛍光ランプ：Cold Cathode Fluorescent Lamp）が多く用いられている（例えば、特許文献１参照）。

特開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１１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（４６０ｎｍ）、緑色フィルタＣＦＧ_０（５３０ｎｍ）、赤色フィルタＣＦＲ_０（６８５ｎｍ）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。なお、図１１中のカッコ内の数値は、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１１に示すようなスペクトル特性を示し、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、色純度があまりよくないといった問題がある。

図１２ａ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１２ａは、国際照明委員会（ＣＩＥ：Commission Internationale de l'Eclairage）が定めたＸＹＺ表色系のｘｙ色度図である。図１２aには、アプリケーションソフトウェアであるＰｈｏｔｏｓｈｏｐ（Adobe System Inc.社製）で用いられている色再現範囲の規格であるＡｄｏｂｅＲＧＢ規格の色再現範囲も示している。ＡｄｏｂｅＲＧＢ規格は、ｓＲＧＢ規格よりも広い色再現範囲であり、国際的な標準規格ではないものの、印刷／出版といった業務用途でデファクトスタンダードとして認知されている。このＡｄｏｂｅＲＧＢ規格は、大型ディスプレイを使って印刷物の色再現をモニターする需要が増加したことによって、適用されるようになってきた。

ＣＣＦＬを光源としたバックライト装置を備えた、現時点で標準的に用いられているカラー液晶表示装置の色再現範囲は、ｓＲＧＢ規格に準拠するようになっている。ところが、図１２ａに示すように、ＣＣＦＬを光源としたバックライト装置を用いてカラー液晶表示パネルを照明すると、図１１に示したようなＣＣＦＬの輝度スペクトルの関係から緑色（Ｇ）領域がｓＲＧＢ規格の色再現範囲を満たしていないことが分かる。図１２ｂ、図１２ｃ、図１２ｄは、それぞれ図１２ａに示した緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）、赤色（Ｒ）の各領域を拡大した図である。

また、図１２ａ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（ＮＴＳＣ比：７４％）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。

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、ｓＲＧＢ規格の色再現範囲を完全にカバーしつつ、さらに広色域化することで色作りの自由度を高めると共にＮＴＳＣ比を向上させたバックライト方式の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、３波長以上の光を発光する３波長蛍光ランプからなる主白色光源と、ピーク波長λｐｒがλｐｒ＝６４５ｎｍ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λｐｇ＝５５５ｎｍ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λｐｂ＝４４０ｎｍである青色光を発光する青色発光ダイオードを少なくとも１種類以上含む補助光源とからなる光源と、上記光源から発光された光を混色して上記白色光とする混色手段とを有することを特徴とする。

本発明は、バックライト装置の光源として、３波長以上の光を発光する３波長蛍光ランプからなる主白色光源と、ピーク波長λｐｒがλｐｒ＝６４５ｎｍ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λｐｇ＝５５５ｎｍ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λｐｂ＝４４０ｎｍである青色光を発光する青色発光ダイオードを少なくとも１種類以上含む補助光源とを用いる。

これにより、３波長蛍光ランプを光源として使用した従来までのカラー液晶表示装置では、達成できなかったｓＲＧＢ規格の色再現範囲をどの色領域においても完全にカバーすることを可能とする。また、青色（Ｂ）領域、赤色（Ｒ）領域の色域を輝度下げることなく広げることを可能とする。

また、本発明は、透過波長帯域のピーク波長Ｆｐｒが６８５ｎｍ≦Ｆｐｒ≦６９０ｎｍであり、青色フィルタの透過波長帯域における当該赤色フィルタの透過率をゼロとした赤色フィルタと、透過波長帯域のピーク波長Ｆｐｇが５３０ｎｍであり、青色フィルタの透過波長帯域における当該緑色フィルタの透過率を減少させることで、上記透過波長帯域の半値幅Ｆｈｗｇを９０ｎｍ≦Ｆｈｗｇ≦１００ｎｍとした緑色フィルタと、透過波長帯域のピーク波長Ｆｐｂを４４０ｎｍ≦Ｆｐｂ≦４６０ｎｍとした青色フィルタとからなるカラーフィルタを備える。

これにより、カラー液晶表示パネルに設けられる赤色フィルタ、緑色フィルタ、青色フィルタの特性と、バックライト装置に設けられる主白色光源、補助光源からなる光源の特性とのマッチングが図られ、最適化されるため、カラー液晶表示装置で表示される画像の色再現範囲を大幅に拡大させ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。カラーフィルタ１９については、後で詳細に説明をする。

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シート４１、プリズムシート４２、偏光変換シート４３といった光学機能シート群とから構成されている。なお、バックライト装置２０の構成については、後で詳細に説明をする。

光学機能シート群は、例えば、入射光を直交する偏光成分に分解する機能、光波の位相差を補償して広角視野角化や着色防止を図る機能、入射光を拡散させる機能、輝度向上を図る機能などを備えたシートで構成されており、バックライト装置２０から面発光された光をカラー液晶表示パネル１０の照明に最適な光学特性を有する照明光に変換するために設けられている。したがって、光学機能シート群の構成は、上述した拡散シート４１、プリズムシート４２、偏光変換シート４３に限定されるものではなく、様々な光学機能シートを用いることができる。

バックライト装置２０から出射された白色光は、上述した光学機能シート群を介して、カラー液晶表示パネル１０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３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を適切に印加して、バックライト装置２０の光源を制御する。

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。

続いて、バックライトユニット４０が備えるバックライト装置２０の構成について説明をする。

図１２ａを用いて説明したように、ＣＣＦＬをバックライト装置の光源として用いた場合、ｓＲＧＢ規格の色再現範囲を完全にカバーすることができない。図１２ｂ、図１２ｃ、図１２ｄに示すように、ＣＣＦＬの色再現範囲は、青色（Ｂ）領域、赤色（Ｒ）領域においてｓＲＧＢ規格の色再現範囲をカバーしているが、緑色（Ｇ）領域においてｓＲＧＢ規格の色再現範囲を満たしていない。

また、図１２ｃ、図１２ｄに示すように、青色（Ｂ）領域、赤色（Ｒ）領域の色域は、ｓＲＧＢ規格の色再現範囲を超えているとはいえ、色作りの自由度が増えるほど十分広いとはいえない。具体的には、ＣＣＦＬの緑色（Ｇ）領域の色域は、ｓＲＧＢ規格の緑色（Ｇ）領域に対して、青緑色となる方向にずれてしまっている。したがって、図１１に示すようなスペクトル特性のＣＣＦＬを光源としたバックライト装置２０で、カラー液晶表示パネル１０を照明した場合、厳密にいえば、ｓＲＧＢ規格に完全には対応しておらず、表示される映像に違和感が生じてしまうことになる。

少なくとも、図１２ｂに示した緑色（Ｇ）領域では、ｓＲＧＢ規格を満たすような色度となるように改善をする必要がある。さらに、図１２ｃ、図１２ｄに示した青色（Ｂ）領域、赤色（Ｒ）領域の色域も色再現の観点からさらに広げることが望ましい。しかしながら、ＣＣＦＬの輝線スペクトルは、当該ＣＣＦＬの発光管内面に塗布する３波長蛍光材料によって、決まるためＣＣＦＬの発光波長を変更することは容易ではない。

そこで、本発明を実施するための最良の形態として示すカラー液晶表示装置１００においては、バックライト装置２０の光源として、図４ａに示すように、ＣＣＦＬからなる主白色光源２１と、この主白色光源２１の輝線スペクトルの悪影響を改善するようアシストする補助光源２２とを用いる。補助光源２２は、赤色発光ダイオード２２Ｒ、緑色発光ダイオード２２Ｇ及び青色発光ダイオード２２Ｂを少なくとも１種類以上を含むように構成される。

すなわち、例えば、図４ａ、図４ｂに示すように、このカラー液晶表示装置１００のバックライト装置２０は、複数本の３波長域発光型蛍光ランプ（ＣＣＦＬ）２１Ｆを平行に配列してなるエリアライト方式の主白色光源２１と、導光板２４の一側縁部分に赤色発光ダイオード２２Ｒ、緑色発光ダイオード２２Ｇ及び青色発光ダイオード２２Ｂを繰り返して配してなるエッジライト方式の補助光源２２とを備え、主白色光源２１上に導光板２４の主面を配置してなる。なお、図４ａは、バックライト装置２０の要部平面図であり、図４ｂは、バックライト装置２０の要部縦断面図である。

バックライト装置２０内には、図示しないが、主白色光源２１から出射された白色光と、補助光源２２である発光ダイオード２１から出射された各色光を色ムラの少ない白色光に混色する混色機能を備えたダイバータプレートや、このダイバータプレートから出射した白色光を面状発光させるために面方向に内部拡散させる拡散板などが設けられている。

｛実施例１｝
実施例１では、補助光源２２を構成する赤色発光ダイオード２２Ｒ、緑色発光ダイオード２２Ｇ及び青色発光ダイオード２２Ｂのピーク波長をそれぞれ適切に選択することで主白色光源２１をアシストし、カラー液晶表示装置１００の色再現範囲が、ｓＲＧＢ規格の色再現範囲を完全にカバーしつつ、さらに広色域となるようにする。

図５に、バックライト装置２０の主白色光源２１として使用するＣＣＦＬ２１Ｆのスペクトル特性を示す。図５からも分かるように、主白色光源２１として使用するＣＣＦＬ２１Ｆは、図１１に示したスペクトル特性と同じスペクトル特性であり、標準的に用いられているＣＣＦＬのものである。なお、説明のため、図５に示したＣＣＦＬ２１Ｆのスペクトル特性は、主白色光源２１のスペクトル特性と等価であるとする。

図５に示すように、主白色光源２１の赤色光の輝線スペクトルＢＬｒ、緑色光の輝線スペクトルＢＬｇ及び青色光の輝線スペクトルＢＬｂは、それぞれ輝線スペクトルＢＬｒ＝６１０ｎｍ、輝線スペクトルＢＬｇ＝５４５ｎｍ、輝線スペクトルＢＬｂ＝４３５ｎｍとなっている。

＜緑色（Ｇ）領域の改善＞
図１１に示すスペクトル特性のＣＣＦＬのみを光源として使用した場合、図１２ｂで示したように、緑色（Ｇ）領域では、ｓＲＧＢ規格をカバーできず、色度点が青緑色側にずれてしまっていた。そこで、この色度点のずれをｓＲＧＢ規格をカバーするように改善するには、ＣＣＦＬの緑色光の輝線スペクトルＢＬｇよりも長波長側でピークとなる緑色発光ダイオード２２Ｇを補助光源２２の一つとして用いればよい。

上述したように、主白色光源２１の緑色の輝線スペクトルＢＬｇは、５４５ｎｍである。したがって、緑色光のピーク波長として、これよりも長波長であるピーク波長λｐｇ＝５５５ｎｍとなる図６に示すようなスペクトル特性の緑色発光ダイオード２２Ｇを補助光源２２の一つとして用意すればよい。これにより、緑色光の波長領域ＧＦでは、図７に示すように、主白色光源２１の緑色光の輝線スペクトルＢＬｇ＝５４５ｎｍに、長波長側のスペクトル成分が加えられることになる。

図７には、ピーク波長Ｆｐｒ＝６８５ｎｍの赤色フィルタＣＦＲ、ピーク波長Ｆｐｇ＝５３０ｎｍの緑色フィルタＣＦＧ、ピーク波長Ｆｐｂ＝４６０ｎｍの青色フィルタＣＦＢで構成されたカラーフィルタ１９の分光特性も伴わせて示している。なお、説明のため、図７に示すような分光特性のカラーフィルタ１９をカラーフィルタ１９Ｚと呼ぶ。

＜青色（Ｂ）領域の改善＞
図１１に示すスペクトル特性のＣＣＦＬのみを光源として使用した場合、図１２ｃで示したように青色（Ｂ）領域では、ｓＲＧＢ規格をカバーするものの、色域が狭かった。

これは、図５に示すように主白色光源２１の青色の輝線スペクトルＢＬｂは、４３５ｎｍであるが、強度的にはこれよりも長波長側にあるサブピークの影響が大きくなっており、結果的に４５０ｎｍ付近のスペクトル成分で色度点が決まってしまっていたことに起因する。

そこで、４５０ｎｍよりも、主白色光源２１の輝線スペクトルＢＬｂに近い短波長側におけるスペクトル強度を上げるために、ピーク波長λｐｂ＝４４０ｎｍとなる図６に示すようなスペクトル特性の青色発光ダイオード２２Ｂを補助光源２２の一つとして用意する。これにより、青色光の波長領域ＢＦでは、図７に示すように主白色光源２１の輝線スペクトルＢＬｂ＝４３５ｎｍ近傍の４４０ｎｍ付近のスペクトル強度が増すことになる。

＜赤色（Ｒ）領域の改善＞
図１１に示すスペクトル特性のＣＣＦＬのみを光源として使用した場合、図１２ｄで示したように赤色（Ｒ）領域では、ｓＲＧＢ規格をカバーするものの、色域が狭かった。

これは、図５に示すように主白色光源２１の赤色の輝線スペクトルＢＬｒが、６１０ｎｍと短波長側となっていることに起因する。

そこで、主白色光源２１の輝線スペクトルＢＬｒ＝６１０ｎｍよりも長波長側のスペクトル強度を上げるために、ピーク波長λｐｒ＝６４５ｎｍとなる図６に示すようなスペクトル特性の赤色発光ダイオード２２Ｒを補助光源２２の一つとして用意する。これにより、赤色光の波長領域ＲＦでは、図７に示すように主白色光源２１の輝線スペクトルＢＬｒ＝６１０ｎｍ近傍の６４０ｎｍ付近のスペクトル強度が増すことになる。

このように、主白色光源２１に対して、補助光源２２として、ピーク波長λｐｇ＝５５５ｎｍである緑色発光ダイオード２２Ｇ、ピーク波長λｐｂ＝４４０ｎｍである青色発光ダイオード２２Ｂ、ピーク波長λｐｒ＝６４５ｎｍである赤色発光ダイオード２２Ｒを用いた場合のカラー液晶表示パネル１０から出射される表示光を測色計にて測定し、色度点をｘｙ色度図中にプロットすると、図８ａに示すような色再現範囲が得られる。

図８ｂ、８ｃ、８ｄは、それぞれ緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）、赤色（Ｒ）の各領域を拡大した図である。なお、図８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄのｘｙ色度図中には、ＡｄｏｂｅＲＧＢ規格の色再現範囲、国際照明委員会（ＣＩＥ）が定めたＸＹＺ表色系、ｓＲＧＢ規格の色再現範囲、主白色光源２１のみを光源として使用した場合の色再現範囲も同時に示してある。

図８ｂに示すように、緑色（Ｇ）領域においては、主白色光源２１の色度点が、ｓＲＧＢ規格をカバーするような色度点へと改善されているのが分かる。また、図８ｃに示すように、青色（Ｂ）領域においては、主白色光源２１の色度点が、より深い青色を示す色度点へと改善されることで色域が広がっているのが分かる。さらに、図８ｄに示すように、赤色（Ｒ）領域においては、主白色光源２１の色度点が、より深い赤色を示す色度点へと改善されることで色域が広がっているのが分かる。

このように、主白色光源２１をアシストするように設けられた補助光源２２によって、ｓＲＧＢ規格の色再現範囲をカバーすることができていなかった緑色（Ｇ）領域を改善すると共に、青色（Ｂ）領域、赤色（Ｒ）領域の色域を広げることができる。したがって、カラー液晶表示装置１００で表示される表示画像の色作りの自由度が大幅に高められることになる。

また、補助光源２２を用いることでＮＴＳＣ比が、７４％から７７％に向上すると共に、通常、色域の拡大とトレードオフの関係にある輝度が、補助光源２２として用いる、赤色発光ダイオード２２Ｒ、緑色発光ダイオード２２Ｇ、青色発光ダイオード２２Ｂの発光強度を、主白色光源２１のおよそ２０％程度としたにも関わらず、主白色光源２１のみを使用した場合を基準にして１．５倍まで向上する。

｛実施例２｝
上述した実施例１では、ｓＲＧＢ規格を完全にカバーしつつ、更なる色域の拡大を達成するために、主白色光源２１の輝線スペクトルを改善するようなスペクトル特性の赤色発光ダイオード２２Ｒ、緑色発光ダイオード２２Ｇ、青色発光ダイオード２２Ｂによりなる補助光源２２を用いた。

実施例２では、実施例１において補助光源２２を用いることで広げられた赤色（Ｒ）領域、緑色（Ｇ）領域、青色（Ｂ）領域をさらに広げた色域とすることで、色作りの自由度をさらに高めるようにする。色域の拡大を妨げている要因としては、例えば、ＣＣＦＬ特有のサブピークが、隣接するカラーフィルタ１９にかかってしまうことによる色純度の低下が考えられる。

そこで、カラー液晶表示パネル１０に設けられる赤色フィルタＣＦＲ、緑色フィルタＣＦＧ、青色フィルタＣＦＢの特性と、バックライト装置２０に設けられた主白色光源２１、補助光源２２の特性とのマッチングを図り、最適化することで、カラー液晶表示パネル１０に表示される画像の色再現範囲を拡大させる。

図９に、主白色光源２１、補助光源２２からなる光源のスペクトル特性と、このスペクトル特性にマッチングさせたカラーフィルタ１９の分光特性とを示す。図９に太点線で示す分光特性は、上述した図７で示したカラーフィルタ１９Ｚの分光特性である。また、太実線で示す分光特性は、カラーフィルタ１９Ｚに改善を施して、主白色光源２１、補助光源２２からなる光源のスペクトル特性とマッチングを図ったカラーフィルタ１９の分光特性である。

図９に太実線で示すカラーフィルタ１９の分光特性からも分かるように、赤色フィルタＣＦＲは、青色フィルタＣＦＢの透過波長帯域の領域Ｐ１における当該赤色フィルタＣＦＲの透過率をゼロとしている。この領域Ｐ１に、赤色フィルタＣＦＲの透過率が存在していると、青色光の色純度を低下させてしまう原因となる。また、赤色フィルタＣＦＲは、５８０ｎｍ付近の領域Ｐ２に存在する主白色光源２１のサブピークを避け、透過波長帯域が長波長側にシフトするように、ピーク波長Ｆｐｒを６８５ｎｍから６９０ｎｍに５ｎｍシフトさせている。

青色フィルタＣＦＢは、４９０ｎｍ付近の領域Ｐ３に存在する主白色光源２１のサブピークを避け、透過波長帯域が短波長側にシフトするように、ピーク波長Ｆｐｂを４６０ｎｍから４４０ｎｍに２０ｎｍシフトさせている。

緑色フィルタＣＦＧは、４９０ｎｍ付近の領域Ｐ３に存在する主白色光源２１のサブピークを避け、短波長側の透過波長帯域のみを長波長側にシフトするように、半値幅Ｆｈｗｇを１００ｎｍから９０ｎｍに１０ｎｍシフトさせている。

なお、以下の説明において、カラーフィルタ１９Ｚの青色フィルタＣＦＢのピーク波長Ｆｐｂを４４０ｎｍ≦Ｆｐｂ≦４６０ｎｍとし、赤色フィルタＣＦＲのピーク波長Ｆｐｒを６８５ｎｍ≦Ｆｐｒ≦６９０ｎｍとし、緑色フィルタＣＦＧのピーク波長Ｆｐｇを５３０ｎｍとすると共に、緑色光の透過波長帯域の半値幅Ｆｈｗｇを、短波長側だけ狭めることで９０ｎｍ≦Ｆｈｗｇ≦１００ｎｍとしたカラーフィルタ１９をカラーフィルタ１９Ａと呼ぶ。

続いて、主白色光源２１に対して、補助光源２２を用い、さらに、カラーフィルタ１９Ｚを改善したカラーフィルタ１９Ａとして、Ｆｐｂ＝４４０ｎｍ、Ｆｐｇ＝５３０ｎｍ、Ｆｐｒ＝６９０ｎｍ、Ｆｈｗｇ＝９０ｎｍとした場合に、カラー液晶表示パネル１０から出射される表示光を測色計にて測定した色度点をｘｙ色度図中にプロットすると、図１０ａに示すような色再現範囲が得られる。

図１０ｂ、１０ｃ、１０ｄは、図１０ａに示したｘｙ色度図における緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）、赤色（Ｒ）の各領域を拡大した図である。なお、図１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄのｘｙ色度図中には、ＡｄｏｂｅＲＧＢ規格の色再現範囲、国際照明委員会（ＣＩＥ）が定めたＸＹＺ表色系、ｓＲＧＢ規格の色再現範囲、主白色光源２１のみを光源として使用した場合の色再現範囲も同時に示してある。

図１０ｂ、図１０ｃ、図１０ｄに示すように、カラーフィルタ１９Ｚをカラーフィルタ１９Ａとすることで、緑色（Ｇ）領域、青色（Ｂ）領域、赤色（Ｒ）領域の全ての領域において、大幅に色域が広がっているのが分かる。

このように、主白色光源２１と、主白色光源２１をアシストするように設けられた補助光源２２とからなる光源のスペクトル特性に対して、最適にマッチングするようにカラーフィルタ１９を改善することで、緑色（Ｇ）領域、青色（Ｂ）領域、赤色（Ｒ）領域の色域をさらに広げることができる。したがって、カラー液晶表示装置１００で表示される表示画像の色作りの自由度が大幅に高められることになる。

また、カラーフィルタ１９を改善することでＮＴＳＣ比が、７４％から９３％に向上すると共に、通常、色域の拡大とトレードオフの関係にある輝度が、補助光源２２として用いる、赤色発光ダイオード２２Ｒ、緑色発光ダイオード２２Ｇ、青色発光ダイオード２２Ｂの発光強度を、主白色光源２１のおよそ２０％程度としたにも関わらず、主白色光源２１のみを使用した場合を基準にして１．５倍まで向上する。

このようにして、本発明の実施の形態として示すカラー液晶表示装置１００は、カラー液晶表示パネル１０に設けられる赤色フィルタＣＦＲ、緑色フィルタＣＦＧ、青色フィルタＣＦＢの特性と、バックライト装置２０に設けられる主白色光源２１、補助光源２２の特性とのマッチングを図り最適化することで、カラー液晶表示パネル１０に表示される画像の色再現範囲を拡大させることができ、例えば、エメラルド色の海や、ワインレッドの深紅、萌える木々の深緑などが、より本来の色に近く自然に表示することができる。

なお、実施例１及び実施例２に示した補助光源２２として使用された赤色発光ダイオード２２Ｒ、緑色発光ダイオード２２Ｇ及び青色発光ダイオード２２Ｂ、カラーフィルタ１９の各色フィルタに対する改善項目は、必ずしも全てを満たしている必要はなく、それぞれ単独で或いは組み合わせを自由にして使用することで、色再現範囲を広げるようにしてもよい。例えば、補助光源２２に関しては、赤色発光ダイオード２２Ｒ、緑色発光ダイオード２２Ｇ、青色発光ダイオード２２Ｂのうち少なくとも１種類以上を含んでいればよい。

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が備えるバックライト装置について説明するための要部平面図である。同カラー液晶表示装置が備えるバックライト装置について説明するための要部縦断面図である。同バックライト装置の主白色光源のスペクトル特性を示した図である。同バックライト装置の補助光源のスペクトル特性を示した図である。同バックライト装置の主白色光源、補助光源のスペクトル特性と、カラーフィルタの分光特性とを示した図である。主白色光源に補助光源を付加した場合の色再現範囲を示した図である。図８ａにおける緑色（Ｇ）領域の色域を拡大して示した図である。図８ａにおける青色（Ｂ）領域の色域を拡大して示した図である。図８ａにおける赤色（Ｒ）領域の色域を拡大して示した図である。改善されたカラーフィルタの分光特性と、光源のスペクトル特性とを示した図である。カラーフィルタを改善した場合の色再現範囲を示した図である。図１０ａにおける緑色（Ｇ）領域の色域を拡大して示した図である。図１０ａにおける青色（Ｂ）領域の色域を拡大して示した図である。図１０ａにおける赤色（Ｒ）領域の色域を拡大して示した図である。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と、バックライト装置が備える光源のスペクトル特性とを示した図である。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。図１２ａにおける緑色（Ｇ）領域の色域を拡大して示した図である。図１２ａにおける青色（Ｂ）領域の色域を拡大して示した図である。図１２ａにおける赤色（Ｒ）領域の色域を拡大して示した図である。

符号の説明

１０カラー液晶表示パネル、１９、１９Ａ、１９Ｚカラーフィルタ、２０バックライト装置、２１主白色光源、２１ＦＣＣＦＬ（冷陰極蛍光ランプ：Cold Cathode Fluorescent Lamp）、２２補助光源、２２Ｒ赤色発光ダイオード、２２Ｇ緑色発光ダイオード、２２Ｂ青色発光ダイオード、４０バックライトユニット、４１拡散シート、４２プリズムシート、４３偏光変換シート、ＣＦＲ赤色フィルタ、ＣＦＧ緑色フィルタ、ＣＦＢ青色フィルタ

Claims

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、３波長以上の光を発光する３波長蛍光ランプからなる主白色光源と、ピーク波長λｐｒがλｐｒ＝６４５ｎｍ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λｐｇ＝５５５ｎｍ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λｐｂ＝４４０ｎｍである青色光を発光する青色発光ダイオードを少なくとも１種類以上含む補助光源とからなる光源と、
上記光源から発光された光を混色して上記白色光とする混色手段とを有すること
を特徴とするカラー液晶表示装置。
上記カラーフィルタは、透過波長帯域のピーク波長Ｆｐｒが６８５ｎｍ≦Ｆｐｒ≦６９０ｎｍであり、青色フィルタの透過波長帯域における当該赤色フィルタの透過率をゼロとした赤色フィルタと、
透過波長帯域のピーク波長Ｆｐｇが５３０ｎｍであり、青色フィルタの透過波長帯域における当該緑色フィルタの透過率を減少させることで、上記透過波長帯域の半値幅Ｆｈｗｇを９０ｎｍ≦Ｆｈｗｇ≦１００ｎｍとした緑色フィルタと、
透過波長帯域のピーク波長Ｆｐｂを４４０ｎｍ≦Ｆｐｂ≦４６０ｎｍとした青色フィルタとを有すること
を特徴とする請求項１記載のカラー液晶表示装置。
上記補助光源の発光強度は、上記主白色光源の発光強度の略２０％であること
を特徴とする請求項１記載のカラー液晶表示装置。