JP5878580B2 - 表示装置及びテレビ受信装置 - Google Patents

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Description

本発明は、表示装置及びテレビ受信装置に関する。
液晶表示装置の主要部品である液晶パネルは、大まかには一対のガラス基板間に液晶を封止した構成とされ、両ガラス基板のうち、一方側がアクティブ素子であるTFTなどが設けられたアレイ基板とされるのに対し、他方側がカラーフィルタなどが設けられたCF基板とされる。このような液晶表示装置の一例として下記特許文献1に記載されたものが知られている。
この特許文献1には、CF基板に、赤色、緑色、青色、黄色の各色に対応した4色の着色部を、アレイ基板の各画素に対応して多数個並列してなるカラーフィルタが設けられるとともに、バックライト装置の光源として、YAG系蛍光体を備えたLEDが用いられたものが記載されている。
特許第5416270号公報
上記した特許文献1は、LEDに備わる赤色蛍光体としてYAG系蛍光体を用いているが、このYAG系蛍光体では、赤色光の発光強度を十分確保できない可能性があり、赤色光の明るさが不足するおそれがある。また、そもそも赤色光及び青色光は、その波長が視感度のピークとなる波長である555nmから遠いため、本来的に暗く見えがちな光でもある。そこで、青色着色部及び赤色着色部の面積比率を、緑色着色部及び黄色着色部の面積比率よりも大きくすることが考えられる。しかしながら、赤色の明度を十分に確保するには、青色着色部及び赤色着色部の面積比率を一定以上大きくしなければならず、そうするとその分だけ緑色着色部及び黄色着色部の面積比率が小さくなってしまう。すると、緑色着色部及び黄色着色部に係る画素内に容量配線などの配線を通すのが困難になり、仮にその配線を通すことができても画素面積に対する配線面積の比率が大きくなるために透過率が低下し、さらには画素面積が小さくなるのに伴って生じる光漏れ(コントラスト低下)が懸念されていた。
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、青色着色部及び赤色着色部の面積比率を小さく保ちつつ、赤色光の明るさを十分に得ることを目的とする。
本発明の表示装置は、青色光を発光する青色発光素子と、前記青色発光素子からの青色光に励起されて緑色光を発光する緑色蛍光体と、前記青色発光素子からの青色光に励起されて赤色光を発光する赤色蛍光体であって、ピーク波長が629nm〜635nmの範囲となるメインピークを含み且つその半値幅が10nm未満とされ、さらにはピーク波長が607nm〜614nmの範囲となる第1サブピークを含むとともにピーク波長が645nm〜648nmの範囲となる第2サブピークを含む発光スペクトルの赤色蛍光体と、を有する光源を備える照明装置と、青色を呈する青色着色部と、緑色を呈する緑色着色部と、赤色を呈する赤色着色部と、黄色を呈する黄色着色部と、を少なくとも備えてなるカラーフィルタであって、前記青色着色部及び前記赤色着色部が前記緑色着色部及び前記黄色着色部よりも相対的に大きな面積とされたカラーフィルタを有し、前記照明装置からの光を利用して表示を行う表示パネルと、を備える。
このようにすれば、照明装置に備えられる光源から発せられた光が表示パネルに供給されると、その光が表示パネルに有されて少なくとも青色、緑色、赤色を呈する複数の着色部からなるカラーフィルタを透過して表示パネルから出射されることで、表示パネルに画像が表示される。ここで、照明装置に備えられる光源は、青色発光素子から発せられる青色光と、青色光に励起された緑色蛍光体から発せられる緑色光と、青色光に励起された赤色蛍光体から発せられる赤色光と、により全体として概ね白色となる光を発光するものとされる。
光源に有される赤色蛍光体は、ピーク波長が629nm〜635nmの範囲となるメインピークを含み且つその半値幅が10nm未満とされ、さらにはピーク波長が607nm〜614nmの範囲となる第1サブピークを含むとともにピーク波長が645nm〜648nmの範囲となる第2サブピークを含む発光スペクトルを有しているから、赤色蛍光体から発せられる赤色光の色純度(彩度)が十分に高いものとされる。特に、赤色蛍光体の発光スペクトルのメインピークにおける半値幅が10nm未満とされることで、それを超える大きさにした場合に比べると、高い色純度が得られている。しかも、赤色蛍光体の発光スペクトルのメインピークにおけるピーク波長が上記した数値範囲の下限値(629nm)以上とされることで、それよりも短波長側にした場合に比べると、色相が黄色寄りにずれることが避けられる。さらには、赤色蛍光体の発光スペクトルのメインピークにおけるピーク波長が上記した数値範囲の上限値(635nm)以下とされることで、それよりも長波長側にした場合に比べると、視感度のピークである555nmにより近くなるので、赤色光の明るさが十分に得られる。そして、この赤色蛍光体から発せられる色純度の高い赤色光は、例えば同じ輝度で色純度の低い赤色光に比べると、ヘルムホルツ−コールラウシュ効果(Helmholtz-Kohlrausch phenomenon)によって、相対的に明るさが高いものとされる。従って、表示パネルのカラーフィルタにおける青色着色部及び赤色着色部を、緑色着色部及び黄色着色部に比べてそれほど大きな面積としなくても、ヘルムホルツ・コールラウシュ効果によって赤色光の明るさが十分に高いものとなる。特に、4K解像度などの超高精細画像の表示を行う場合には、表示画素の面積が小さくなって各色の着色部の面積も小さくなる傾向にあることから、高精細化により好適とされる。
本発明の実施態様として、次の構成が好ましい。
(1)前記赤色蛍光体には、複フッ化物蛍光体が含有されている。このようにすれば、発光スペクトルに含まれるメインピークの半値幅が十分に狭くなることで色純度の高い赤色光を発光することができる。従って、ヘルムホルツ・コールラウシュ効果によって赤色光の明るさが一層高いものとなる。また、緑色蛍光体から発せられる緑色光を吸収し難いものとされているので、緑色光の利用効率が高く保たれる。
(2)前記複フッ化物蛍光体は、付活剤としてマンガンを用いたケイフッ化カリウムとされる。このようにすれば、材料として高価な希土類元素を用いていないので、赤色蛍光体並びに光源に係る製造コストが安価なものとなる。
(3)前記青色着色部及び前記赤色着色部は、面積が互いに等しくされるのに対し、前記緑色着色部及び前記黄色着色部は、面積が互いに等しくされている。このようにすれば、各色の着色部に係る透過率を個別に制御する、いわゆるレンダリングを行うことで、表示パネルに表示される画像に係る解像度を高めることができる。
(4)前記青色着色部及び前記赤色着色部は、前記緑色着色部及び前記黄色着色部に対する面積比率が1.2とされる。このようにすれば、上記面積比率を、仮に1.2を超える数値とした場合(例えば1.4とした場合)に比べると、高精細化に一層好適とされる。また、上記面積比率を、仮に1.2を下回る数値とした場合に比べると、赤色光の明るさを十分に高いものとすることができる。
(5)前記青色着色部及び前記赤色着色部は、前記緑色着色部及び前記黄色着色部に対する面積比率が1.4とされる。このようにすれば、上記面積比率を仮に1.4を下回る数値とした場合(例えば1.2とした場合)に比べると、赤色光の明るさを一層高いものとすることができる。また、上記面積比率を仮に1.4を超える数値とした場合に比べると、高精細化により好適とされる。
(6)前記赤色着色部は、ピークの半値となる波長が580nm以上となる透過スペクトルを有している。このようにすれば、赤色着色部に係る透過スペクトルに、赤色蛍光体の発光スペクトルのメインピーク、第1サブピーク、及び第2サブピークがそれぞれ全域にわたって含まれているから、光源から発せられた高い色純度の赤色光が、赤色着色部を効率的に透過する。これにより、光源からの赤色光に係る利用効率をより高く保つことができるとともに、表示パネルの出射光に係る色度領域における赤色の色域が広くなって色再現性により優れる。
(7)前記緑色蛍光体は、ピーク波長が520nm〜540nmの範囲となるピークを含む発光スペクトルを有する。このようにすれば、緑色蛍光体の発光スペクトルのピーク波長が上記した数値範囲の下限値(520nm)以上とされることで、それよりも短波長側にした場合に比べると、色相が青色寄りにずれることが避けられるとともに、視感度のピークである555nmにより近くなることで、緑色光の明るさが十分に得られる。さらには、緑色蛍光体の発光スペクトルのピーク波長が上記した数値範囲の上限値(540nm)以下とされることで、それよりも長波長側にした場合に比べると、色相が黄色寄りにずれることが避けられる。
(8)前記緑色着色部は、ピーク波長が510nm〜550nmの範囲となるピークを含み且つその半値幅が110nm未満とされる透過スペクトルを有している。このようにすれば、緑色着色部に係る透過スペクトルに、緑色蛍光体の発光スペクトルのピークが全域にわたって含まれているから、光源から発せられた高い色純度の緑色光が、緑色着色部を効率的に透過する。これにより、光源からの緑色光に係る利用効率をより高く保つことができるとともに、表示パネルの出射光に係る色度領域における緑色の色域が広くなって色再現性により優れる。
(9)前記黄色着色部は、ピークの半値となる波長が480nm〜580nmの範囲となる透過スペクトルを有している。このようにすれば、黄色着色部に係る透過スペクトルに、緑色蛍光体の発光スペクトルのピークが全域にわたって含まれるとともに赤色蛍光体の発光スペクトルのメインピーク、第1サブピーク、及び第2サブピークがそれぞれ全域にわたって含まれているから、光源から発せられた高い色純度の緑色光と赤色光とが、黄色着色部を効率的に透過する。これにより、光源からの緑色光及び赤色光に係る利用効率をより高く保つことができるとともに、表示パネルの出射光に係る色度領域における黄色の色域が広くなって色再現性により優れる。
(10)前記緑色蛍光体には、サイアロン系蛍光体が含有されている。サイアロン系蛍光体は、酸窒化物蛍光体であるから、例えば硫化物や酸化物からなる蛍光体を用いた場合に比べて、発光効率に優れるとともに耐久性に優れたものとなる。その上、サイアロン系蛍光体は、発光スペクトルに含まれるピークの半値幅が十分に狭くなっているので、色純度の高い緑色光を発光することができる。しかも、サイアロン系蛍光体は、発光スペクトルに含まれるピークのピーク波長及び半値幅に関して、多くの種類の材料が存在するので、その中から選択すれば、低コストでもって適切な発光スペクトルを有した緑色蛍光体を調達することができる。
(11)前記青色発光素子は、ピーク波長が430nm〜460nmの範囲となるピークを含む発光スペクトルを有している。このようにすれば、青色発光素子から発せられる青色光は、発光スペクトルのピークにおける半値幅が十分に狭くて色純度が高く且つ輝度が十分に高いものとされるから、緑色蛍光体及び赤色蛍光体を効率的に励起して緑色光及び赤色光を発光させることができるとともに、光源からの青色光に係る色純度が高いものとなる。
(12)前記青色着色部は、ピーク波長が440nm〜480nmの範囲となるピークを含み且つその半値幅が120nm未満とされる透過スペクトルを有している。このようにすれば、青色着色部に係る透過スペクトルに、青色発光素子の発光スペクトルのピークが全域にわたって含まれているから、光源から発せられた高い色純度の青色光が、青色着色部を効率的に透過する。これにより、光源からの青色光に係る利用効率をより高く保つことができるとともに、表示パネルの出射光に係る色度領域における青色の色域が広くなって色再現性により優れる。
(13)前記照明装置は、前記光源と対向する形で配されて前記光源からの光が入射される光入射面が端面に有されるとともに、前記表示パネルの板面と対向する形で配されて前記表示パネルに向けて光を出射する光出射面が板面に有される導光板を備えている。このようにすれば、光源から発せられた光は、導光板の端面に有される光入射面に入射してから導光板内を伝播して拡散された後、導光板の板面に有される光出射面から面状の光として出射されて表示パネルへと照射される。このようなエッジライト型の照明装置によれば、直下型に比べると、複数の光源を使用する場合には光源の設置数を削減しつつ出射光に係る輝度均一性を十分に高くすることができる。
(14)前記光源は、光を発する発光面を有するとともにその発光面が前記表示パネルの板面に対して対向する形となるよう配されている。このようにすれば、光源の発光面から発せられた光は、発光面に対して対向する形となるよう配される表示パネルの板面に向けて照射される。このような直下型の照明装置によれば、光源からの光がエッジライト型で用いられる導光板などの部材を介することなく、表示パネルに供給されるから、光の利用効率に一層優れる。
次に、上記課題を解決するために、本発明のテレビ受信装置は、上記記載の表示装置と、テレビ信号を受信可能な受信部とを備える。このようなテレビ受信装置によれば、高輝度で且つ色再現性に優れたテレビ画像を表示することができる。
本発明によれば、青色着色部及び赤色着色部の面積比率を小さく保ちつつ、赤色光の明るさを十分に得ることができる。
本発明の実施形態1に係るテレビ受信装置の概略構成を示す分解斜視図 テレビ受信装置が備える液晶表示装置の概略構成を示す分解斜視図 液晶パネルの長辺方向に沿った断面構成を示す断面図 アレイ基板の平面構成を示す拡大平面図 CF基板の平面構成を示す拡大平面図 液晶表示装置に備わるバックライト装置におけるシャーシと導光板とLED基板との配置構成を示す平面図 図6のvii-vii線断面図 LED及びLED基板の断面図 比較実験1の実施例1に係る液晶パネルの出射光の各色の透過スペクトルと、実施例1に係るLEDにおける発光スペクトルと、を示すグラフ 比較実験1の実施例1及び比較例1,2に係るカラーフィルタの各着色部の透過スペクトルを示すグラフ 比較実験1の比較例1に係る液晶パネルの出射光の各色の透過スペクトルと、比較例1に係るLEDにおける発光スペクトルと、を示すグラフ 比較実験1の比較例2に係る液晶パネルの出射光の各色の透過スペクトルと、比較例2に係るLEDにおける発光スペクトルと、を示すグラフ 比較実験1の実施例1及び比較例1,2におけるLED及びカラーフィルタの構成と、実験結果の一覧と、を示す表 比較実験1の実施例1及び比較例1,2における色度領域及び各規格の色度領域(図13の表における各色度座標)を示したCIE1931色度図 比較実験1の実施例1及び比較例1,2における色度領域及び各規格の色度領域(図13の表における各色度座標)を示したCIE1976色度図 比較実験1の実施例1及び比較例1,2における輝度比及び「log(L)+f」比を示す表 本発明の実施形態2に係る比較実験2の実施例2,3及び比較例3,4におけるLED及びカラーフィルタの構成と、実験結果の一覧と、を示す表 比較実験2の実施例4〜6におけるLED及びカラーフィルタの構成と、実験結果の一覧と、を示す表 比較実験2の実施例2〜6及び比較例3,4における色度領域及び各規格の色度領域(図17及び図18の表における各色度座標)を示したCIE1931色度図 比較実験2の実施例2〜6及び比較例3,4における色度領域及び各規格の色度領域(図17及び図18の表における各色度座標)を示したCIE1976色度図 比較実験2の実施例2,3及び比較例3,4における各輝度比及び各「log(L)+f」比を示す表 比較実験2の実施例4〜6における各輝度比及び各「log(L)+f」比を示す表 比較実験2の実施例2〜6及び比較例3,4におけるカラーフィルタの透過率比、比較例3を基準とした白色の出射光の輝度比、及びLEDの輝度比を示すグラフ 比較実験2の実施例2〜6及び比較例3,4における比較例3を基準とした白色以外の各色の出射光の輝度比を示すグラフ 比較実験2の実施例2〜6及び比較例3,4における白色の出射光を基準とした各色の出射光の輝度比を示すグラフ 比較実験2の実施例2〜6及び比較例3,4における白色の出射光を基準とした各色の出射光の「log(L)+f」比を示すグラフ 比較実験2の実施例2〜6及び比較例3,4における比較例3を基準とした赤色の出射光の「log(L)+f」比を示すグラフ 本発明の実施形態3に係る液晶表示装置の概略構成を示す分解斜視図 バックライト装置の平面図 液晶表示装置を長辺方向に沿って切断した断面構成を示す断面図 液晶表示装置を短辺方向に沿って切断した断面構成を示す断面図 本発明の実施形態4に係る液晶表示装置の概略構成を示す分解斜視図 バックライト装置の平面図 液晶表示装置を長辺方向に沿って切断した断面構成を示す断面図 液晶表示装置を短辺方向に沿って切断した断面構成を示す断面図
<実施形態1>
本発明の実施形態1を図1から図16によって説明する。本実施形態では、液晶表示装置10について例示する。なお、各図面の一部にはX軸、Y軸及びZ軸を示しており、各軸方向が各図面で示した方向となるように描かれている。また、図3及び図7に示す上側を表側とし、同図下側を裏側とする。
本実施形態に係るテレビ受信装置10TVは、図1に示すように、液晶表示装置10と、当該液晶表示装置10を挟むようにして収容する表裏両キャビネット10Ca,10Cbと、電源10Pと、テレビ信号を受信するチューナー(受信部)10Tと、チューナー10Tから出力されたテレビ映像信号を当該液晶表示装置10用の映像信号に変換する映像変換回路基板10VCと、スタンド10Sとを備えて構成される。このうち、映像変換回路基板10VCは、チューナー10Tから出力されたテレビ映像信号を青色、緑色、赤色、黄色の各色の映像信号に変換し、生成された各色の映像信号を液晶パネル11に接続されたコントロール基板(図示せず)に出力することができる。液晶表示装置(表示装置)10は、全体として横長(長手)の方形状(矩形状)をなし、縦置き状態で収容されている。この液晶表示装置10は、図2に示すように、表示パネルである液晶パネル11と、外部光源であるバックライト装置(照明装置)12とを備え、これらが枠状のベゼル13などにより一体的に保持されるようになっている。
先に、液晶パネル11について説明する。液晶パネル11は、図3に示すように、一対の透明な(透光性を有する)ガラス製の基板20,21間に、電界印加に伴って光学特性が変化する物質である液晶材料を含む液晶層22を封入してなる。液晶パネル11を構成する両基板20,21のうち裏側(バックライト装置12側)に配されるものが、アレイ基板(TFT基板、アクティブマトリクス基板)20とされ、表側(光出射側)に配されるものが、CF基板(対向基板)21とされている。アレイ基板20及びCF基板21は、平面に視て横長の方形状をなしており、その長辺方向がX軸方向と、短辺方向がY軸方向とそれぞれ一致している。なお、両基板20,21の外面側には、表裏一対の偏光板23がそれぞれ貼り付けられている。
アレイ基板20における内面側(液晶層22側、CF基板21との対向面側)には、図4に示すように、3つの電極24a〜24cを有するスイッチング素子であるTFT(Thin Film Transistor)24及び画素電極25がアレイ基板20の板面に沿って行列状(マトリクス状)に多数個ずつ並んで設けられるとともに、これらTFT24及び画素電極25の周りには、格子状をなすゲート配線26及びソース配線27が取り囲むようにして配設されている。画素電極25は、ITO(Indium Tin Oxide)などの透明導電膜からなる。ゲート配線26及びソース配線27は、共に金属膜からなる。ゲート配線26とソース配線27とがそれぞれTFT24のゲート電極24aとソース電極24bとに接続され、画素電極25がドレイン配線(図示せず)を介してTFT24のドレイン電極24cに接続されている。アレイ基板20には、ゲート配線26に並行するとともに画素電極25に対して平面に視て重畳する容量配線(補助容量配線、蓄積容量配線、Cs配線)33が設けられている。容量配線33は、Y軸方向についてゲート配線26と交互に配されている。ゲート配線26がY軸方向に隣り合う画素電極25の間に配されているのに対し、容量配線33は、各画素電極25におけるY軸方向のほぼ中央部を横切る位置に配されている。このアレイ基板20の端部には、ゲート配線26及び容量配線33から引き回された端子部及びソース配線27から引き回された端子部が設けられており、これらの各端子部には、図示しないコントロール基板から各信号または基準電位が入力されるようになっており、それにより行列状に並列配置された各TFT24の駆動が個別に制御される。また、アレイ基板20の内面側には、液晶層22に含まれる液晶分子を配向させるための配向膜28が形成されている(図3)。
一方、CF基板21における内面側(液晶層22側、アレイ基板20との対向面側)には、図3及び図5に示すように、アレイ基板20側の各画素電極25と平面に視て重畳する位置にカラーフィルタ29がCF基板21の板面に沿って行列状に多数個ずつ並んで設けられている。カラーフィルタ29は、光の3原色である赤色、緑色、青色をそれぞれ呈する各着色部29R,29G,29Bに加えて、黄色を呈する黄色着色部29Yを有するものとされる。カラーフィルタ29は、これら4色の各着色部29R,29G,29B,29Yが行方向(X軸方向、液晶パネル11の長辺方向)に沿って交互に繰り返し並ぶことで着色部群を構成し、その着色部群が列方向(Y軸方向、液晶パネル11の短辺方向)に沿って多数並ぶ配置とされる。カラーフィルタ29を構成する各着色部29R,29G,29B,29Yは、後に詳しく説明するが、各色(各波長)の光を選択的に透過するものとされる。各着色部29R,29G,29B,29Yは、例えば、基材中に所定の顔料または染料を含有させて製造されており、それにより顔料または染料に応じた特定の色を呈するものとされる。また、各着色部29R,29G,29B,29Yの外形は、画素電極25の外形に倣って平面に視て縦長の方形状をなしている。カラーフィルタ29を構成する各着色部29R,29G,29B,29Y間には、混色を防ぐための格子状をなす遮光部(ブラックマトリクス)30が形成されている。遮光部30は、アレイ基板20側のゲート配線26、ソース配線27及び容量配線33に対して平面視重畳する配置とされる。また、カラーフィルタ29及び遮光部30の表面には、図3に示すように、アレイ基板20側の画素電極25と対向する対向電極31が設けられている。また、CF基板21の内面側には、液晶層22に含まれる液晶分子を配向させるための配向膜32がそれぞれ形成されている。
当該液晶パネル11においては、図3から図5に示すように、赤色、緑色、青色、及び黄色の4色の着色部29R,29G,29B,29Y及びそれらに対向する4つの画素電極25の組によって表示単位である1つの表示画素34が構成されており、この表示画素34は、両基板20,21の板面、つまり表示面(X軸方向及びY軸方向)に沿って多数ずつマトリクス状に並列配置されている。表示画素34は、赤色着色部29Rとそれに対向する画素電極25との組からなる赤色画素34Rと、緑色着色部29Gとそれに対向する画素電極25との組からなる緑色画素34Gと、青色着色部29Bとそれに対向する画素電極25との組からなる青色画素34Bと、黄色着色部29Yとそれに対向する画素電極25との組からなる黄色画素34Yと、から構成される。つまり、1つの表示画素34は、4つの各色の画素(サブピクセル)34R,34G,34B,34Yから構成されている。表示画素34を構成する赤色画素34R、緑色画素34G、青色画素34B、及び黄色画素34Yは、行方向(X軸方向、液晶パネル11の長辺方向)に沿って繰り返し並んで配されることで画素群を構成し、その画素群が列方向(Y軸方向、液晶パネル11の短辺方向)に沿って多数並んで配されている。このような構成の液晶パネル11は、図示しないコントロール基板からの信号が入力されることで駆動されるのであるが、そのコントロール基板には、図1に示す映像変換回路基板10VCにおいてチューナー10Tから出力されたテレビ映像信号が、青色、緑色、赤色、黄色の各色の映像信号に変換されて生成された各色の映像信号が入力されるようになっている。これにより、液晶パネル11では、各画素34R,34G,34B,34Yが有する各TFT24の駆動が制御されることで、各TFT24に接続された各画素電極25と対向電極31との間に所定値の電圧が印加されると、その間に配された液晶層22の配向状態が電圧に応じて変化し、もって各色の着色部29R,29G,29B,29Yを透過する透過光量が適宜に制御されるようになっている。そして、液晶パネル11のカラーフィルタ29が光の三原色である各着色部29R,29G,29Bに加えて黄色着色部29Yを有しているので、その透過光により表示される表示画像の色域が拡張されており、もって色再現性により優れた表示を実現できるものとされる。しかも、黄色着色部29Yを透過した光は、視感度のピークに近い波長を有することから、人間の目には少ないエネルギーでも明るく知覚される傾向とされる。これにより、バックライト装置12が有するLED17の出力を抑制しても十分な輝度を得ることができることとなり、LED17の消費電力を低減でき、もって環境性能にも優れる、といった効果が得られる。
続いて、バックライト装置12について詳しく説明する。バックライト装置12は、図2に示すように、表側、つまり光出射側(液晶パネル11側)に開口する光出射部14cを有した略箱型をなすシャーシ14と、シャーシ14の光出射部14cを覆う形で配される光学部材15と、次述する導光板19を表側から押さえるフレーム16とを備えている。さらにはシャーシ14内には、光源であるLED(Light Emitting Diode:発光ダイオード)17が実装されたLED基板(光源基板)18と、LED17からの光を導光して光学部材15(液晶パネル11、光出射側)へと導く導光板19とが収容されている。そして、このバックライト装置12は、その長辺側の両端部に、LED17を有するLED基板18が対をなす形で配されており、これら対をなすLED基板18によって導光板19をその短辺方向(Y軸方向、列方向)の両側方から挟み込んでいる。各LED基板18に実装されたLED17は、液晶パネル11における長辺側の各端部寄りに偏在するとともに、その端部に沿う方向、つまり長辺方向(X軸方向、行方向)に沿って複数ずつが間隔を空けて(間欠的に)並んで配されている。このように、本実施形態に係るバックライト装置12は、いわゆるエッジライト型(サイドライト型)とされている。以下では、バックライト装置12の各構成部品について詳しく説明する。
シャーシ14は、例えばアルミニウム板や電気亜鉛めっき綱板(SECC)などの金属板からなり、図2,図6及び図7に示すように、液晶パネル11と同様に横長の方形状をなす底板14aと、底板14aにおける各辺(一対の長辺及び一対の短辺)の外端からそれぞれ表側に向けて立ち上がる側板14bとからなる。シャーシ14(底板14a)は、その長辺方向がX軸方向と一致し、短辺方向がY軸方向と一致している。底板14aの裏側には、図示しないコントロール基板やLED駆動回路基板などの基板類が取り付けられている。また、側板14bには、フレーム16及びベゼル13がねじ止め可能とされる。
光学部材15は、図2に示すように、液晶パネル11及びシャーシ14と同様に平面に視て横長の方形状をなしている。光学部材15は、導光板19の表側(光出射側)に載せられていて液晶パネル11と導光板19との間に介在して配されることで、導光板19からの出射光を透過するとともにその透過光に所定の光学作用を付与しつつ液晶パネル11に向けて出射させる。光学部材15は、互いに積層される複数枚(本実施形態では3枚)のシート状の部材からなるものとされる。具体的な光学部材(光学シート)15の種類としては、例えば拡散シート、レンズシート、反射型偏光シートなどがあり、これらの中から適宜に選択して使用することが可能である。なお、図7では、都合上3枚の光学部材15を1枚に簡略化して図示している。
フレーム16は、図2に示すように、導光板19の外周端部に沿って延在する枠状(額縁状)に形成されており、導光板19の外周端部をほぼ全周にわたって表側から押さえることが可能とされる。このフレーム16は、合成樹脂製とされるとともに、表面が例えば黒色を呈する形態とされることで、遮光性を有するものとされる。フレーム16のうち両長辺部分における裏側の面、つまり導光板19及びLED基板18(LED17)との対向面には、図7に示すように、光を反射させるフレーム側反射シート16Rがそれぞれ取り付けられている。フレーム側反射シート16Rは、フレーム16の長辺部分におけるほぼ全長にわたって延在する大きさを有しており、導光板19におけるLED17と対向状をなす端部に直接当接されるとともに導光板19の上記端部とLED基板18とを一括して表側から覆うものとされる。また、フレーム16は、液晶パネル11における外周端部を裏側から受けることができる。
LED17は、図2及び図7に示すように、LED基板18上に表面実装されるとともにその発光面17aがLED基板18側とは反対側を向いた、いわゆる頂面発光型とされている。詳しくは、LED17は、図8に示すように、発光源である青色LED素子(青色発光素子、青色LEDチップ)40と、青色LED素子40を封止する封止材(透光性樹脂材料)41と、青色LED素子40が収容されるとともに封止材41が充填されるケース(収容体、筐体)42とを備える。以下、図8を参照しつつLED17の構成部品について順次に詳しく説明する。
青色LED素子40は、例えばInGaNなどの半導体材料からなる半導体であり、順方向に電圧が印加されることで青色の波長領域(約420nm〜約500nm)に含まれる波長の青色光を発光するものとされる。この青色LED素子40は、図示しないリードフレームによってケース42外に配されたLED基板18における配線パターンに接続される。封止材41は、LED17の製造工程では青色LED素子40が収容されたケース42の内部空間に充填されることで、青色LED素子40及びリードフレームを封止するとともにこれらの保護を図るものとされる。封止材41は、ほぼ透明な熱硬化性樹脂材料(例えば、エポキシ樹脂材料、シリコーン樹脂材料など)に、共に図示を省略する緑色蛍光体及び赤色蛍光体をそれぞれ所定の割合でもって分散配合した構成とされている。緑色蛍光体は、青色LED素子40から発せられた青色光により励起されることで緑色の波長領域(約500nm〜約570nm)に含まれる波長の緑色光を発光するものとされる。赤色蛍光体は、青色LED素子40から発せられた青色光により励起されることで赤色の波長領域(約600nm〜約780nm)に含まれる波長の赤色光を発光するものとされる。従って、LED17の発光光は、青色LED素子40から発せられる青色光(青色成分の光)と、緑色蛍光体から発せられる緑色光(緑色成分の光)と、赤色蛍光体から発せられる赤色光(赤色成分の光)と、から構成されていて、全体として概ね白色を呈するものとされる。つまり、このLED17は、白色発光するものとされる。なお、緑色蛍光体から発せられる緑色光と、赤色蛍光体から発せられる赤色光との合成により黄色光が得られることから、このLED17は、LEDチップからの青色成分の光と、黄色成分の光とを併せ持っている、とも言える。また、LED17の色度は、例えば緑色蛍光体及び赤色蛍光体における含有量の絶対値や相対値に応じて変化するものとされるため、これら緑色蛍光体及び赤色蛍光体の含有量を適宜調整することでLED17の色度を調整することが可能とされている。なお、青色LED素子40、緑色蛍光体、及び赤色蛍光体の各発光スペクトルの詳細などについては、後に詳しく説明する。
ケース42は、表面が光の反射性に優れた白色を呈する合成樹脂材料(例えばポリアミド系樹脂材料)またはセラミック材料からなる。ケース42は、全体として光出射側(発光面17a側、LED基板18側とは反対側)に開口部42cを有する略箱型をなしており、大まかにはLED基板18の実装面に沿って延在する底壁部42aと、底壁部42aの外縁から立ち上がる側壁部42bとを有している。このうち底壁部42aは、正面(光出射側)から視て方形状をなしているのに対し、側壁部42bは、底壁部42aの外周縁に沿う略角筒状をなしていて正面から視ると方形の枠状をなしている。ケース42を構成する底壁部42aの内面(底面)には、青色LED素子40が配置されている。これに対して側壁部42bには、リードフレームが貫通されている。リードフレームのうち、ケース42内に配される端部が青色LED素子40に接続されるのに対し、ケース42外に導出される端部がLED基板18の配線パターンに接続される。
上記したLED17が複数実装されるLED基板18は、図2,図6及び図7に示すように、シャーシ14の長辺方向(液晶パネル11及び導光板19におけるLED17側の端部、X軸方向)に沿って延在する、長手の板状をなしており、その板面をX軸方向及びZ軸方向に並行させた姿勢、すなわち液晶パネル11及び導光板19(光学部材15)の板面と直交させた姿勢でシャーシ14内に収容されている。つまり、このLED基板18は、板面における長辺方向がX軸方向と、短辺方向がZ軸方向とそれぞれ一致し、さらには板面と直交する板厚方向がY軸方向と一致した姿勢とされる。LED基板18は、Y軸方向について導光板19を挟んだ位置に対をなす形で配されており、詳しくは導光板19とシャーシ14における長辺側の各側板14bとの間に介在するようそれぞれ配され、シャーシ14に対してはZ軸方向に沿って表側から収容されるようになっている。各LED基板18は、LED17が実装される実装面18aとは反対側の板面がシャーシ14における長辺側の各側板14bの内面に接する形でそれぞれ取り付けられている。従って、各LED基板18にそれぞれ実装された各LED17の発光面17aが対向状をなすとともに、各LED17における光軸がY軸方向(液晶パネル11の板面に並行する方向)とほぼ一致する。
LED基板18の板面のうち、内側を向いた板面は、図2,図6及び図7に示すように、導光板19の長辺側の端面(後述する光入射面19b)と対向状をなしており、当該板面には、複数(図6では20個)のLED17がLED基板18の長辺方向(液晶パネル11及び導光板19の長辺方向、X軸方向)に沿って間隔を空けて並んで配されている。各LED17は、LED基板18における導光板19側を向いた板面(導光板19との対向面)に表面実装されており、ここが実装面18aとされている。LED基板18の実装面18aには、X軸方向に沿って延在するとともにLED17群を横切って隣り合うLED17同士を直列接続する、金属膜(銅箔など)からなる配線パターン(図示せず)が形成されており、この配線パターンの端部に形成された端子部に対して図示しないLED駆動回路基板が同じく図示しない配線部材などを介して電気的に接続されることで、各LED17に駆動電力を供給することが可能とされる。このLED基板18は、板面の片面のみが実装面18aとされる片面実装タイプとされている。また、X軸方向について隣り合うLED17間の間隔、つまりLED17の配列間隔(配列ピッチ)は、ほぼ等しいものとされる。このLED基板18の基材は、例えばアルミニウムなどの金属製とされ、その表面に絶縁層を介して既述した配線パターン(図示せず)が形成されている。なお、LED基板18の基材に用いる材料としては、合成樹脂やセラミックなどの絶縁材料を用いることも可能である。
導光板19は、屈折率が空気よりも十分に高く且つほぼ透明な(透光性に優れた)合成樹脂材料(例えばPMMAなどのアクリル樹脂など)からなる。導光板19は、図2及び図6に示すように、液晶パネル11及びシャーシ14の底板14aと同様に平面に視て横長の方形状をなす平板状とされることで、X軸方向及びY軸方向に沿う端面を4つ有するとともに、板面が液晶パネル11及び光学部材15の各板面と対向状をなしつつ並行している。導光板19は、その板面における長辺方向がX軸方向と、短辺方向がY軸方向とそれぞれ一致し、且つ板面と直交する板厚方向(板面の法線方向)がZ軸方向と一致している。導光板19は、図7に示すように、シャーシ14内において液晶パネル11及び光学部材15の直下位置に配されており、その外周端面のうちの長辺側の一対の端面がシャーシ14における長辺側の両端部に配された対をなすLED基板18及びそこに実装された各LED17とそれぞれ対向状をなしている。従って、LED17(LED基板18)と導光板19との並び方向がY軸方向と一致するのに対して、光学部材15(液晶パネル11)と導光板19との並び方向がZ軸方向と一致しており、両並び方向が互いに直交するものとされる。そして、導光板19は、LED17からY軸方向に沿って発せられた光を長辺側の端面から導入するとともに、その光を内部で伝播させつつ光学部材15側(表側、光出射側)へ向くよう立ち上げて板面から出射させる機能を有する。
平板状をなす導光板19の板面のうち、表側を向いた板面(液晶パネル11や光学部材15との対向面)は、図6及び図7に示すように、内部の光を表側、つまり光学部材15及び液晶パネル11側に向けて出射させる光出射面19aとなっている。導光板19における板面に対して隣り合う外周端面のうち、X軸方向(複数のLED17の並び方向、LED基板18の長辺方向)に沿って長手状をなす一対の長辺側の端面は、それぞれLED17(LED基板18)と所定の空間を空けて対向状をなしており、これらLED17から発せられた光が入射される一対の光入射面19bとなっている。このLED17と光入射面19bとの間に保有される空間の表側には、既述したフレーム側反射シート16Rが配されているのに対し、同空間の裏側には、フレーム側反射シート16Rとの間で同空間を挟み込む形で第1シャーシ側反射シート14R1が配されている。両反射シート14R1,16Rは、上記空間に加えて導光板19におけるLED17側の端部及びLED17をも挟み込む形で配されている。これにより、LED17からの光を両反射シート14R1,16R間で繰り返し反射することで、光入射面19bに対して効率的に入射させることができる。また、光入射面19bは、X軸方向及びZ軸方向に沿って並行する面とされ、光出射面19aに対して略直交する面とされる。また、LED17と光入射面19bとの並び方向は、Y軸方向と一致しており、光出射面19aに並行している。
導光板19の板面のうち、光出射面19aとは反対側の板面19cには、図7に示すように、導光板19内の光を反射して表側へ立ち上げることが可能な第2シャーシ側反射シート14R2がその全域を覆う形で設けられている。言い換えると、第2シャーシ側反射シート14R2は、シャーシ14の底板14aと導光板19との間に挟まれた形で配されている。なお、導光板19における光出射面19aと反対側の板面19cと、第2シャーシ側反射シート14R2の表面との少なくともいずれか一方には、導光板19内の光を散乱反射させる光反射部(図示せず)などが所定の面内分布を持つようパターニングされており、それにより光出射面19aからの出射光が面内において均一な分布となるよう制御されている。
ところで、従来では、LEDに備わる赤色蛍光体としてYAG系蛍光体を用いていたが、このYAG系蛍光体では、赤色光の発光強度を十分確保できない可能性があり、赤色光の明るさが不足するおそれがある。また、そもそも赤色光及び青色光は、その波長が視感度のピークとなる波長である555nmから、緑色光や黄色光に比べて遠いため、本来的に暗く見えがちな光でもある。そこで、青色着色部及び赤色着色部の面積比率を、緑色着色部及び黄色着色部の面積比率よりも大きくすることが考えられる。しかしながら、赤色の明度を十分に確保するには、青色着色部及び赤色着色部の面積比率を一定以上大きくしなければならず、そうするとその分だけ緑色着色部及び黄色着色部の面積比率が小さくなってしまう。すると、緑色着色部及び黄色着色部に係る各画素内に容量配線などの配線を通すのが困難になり、仮にその配線を通すことができても画素面積に対する配線面積の比率が大きくなるために透過率が低下し、さらには画素面積が小さくなるのに伴って生じる光漏れ(コントラスト低下)が懸念されていた。
そこで、本実施形態では、青色着色部29B及び赤色着色部29Rを、緑色着色部29G及び黄色着色部29Yよりも大きな面積とした上で、LED17に備えられる赤色蛍光体の発光スペクトルを下記のようにしている。すなわち、赤色蛍光体は、図9に示すように、ピーク波長が629nm〜635nmの範囲となるメインピークを含み且つその半値幅が10nm未満とされ、さらにはピーク波長が607nm〜614nmの範囲となる第1サブピークを含むとともにピーク波長が645nm〜648nmの範囲となる第2サブピークを含む発光スペクトルを有している。具体的には、赤色蛍光体は、発光スペクトルに含まれるメインピークのピーク波長が上記波長範囲の中の630nmとされ且つメインピークの半値幅(628nmから636nmまでの幅)が8nm程度とされ、第1サブピークのピーク波長が上記波長範囲の中の613nmとされ、第2サブピークのピーク波長が上記波長範囲の中の647nmとされるのが特に好ましい。このような構成により、赤色蛍光体から発せられる赤色光の色純度(彩度)が十分に高いものとされる。
なお、ここで言う発光スペクトルの「ピーク」とは、発光スペクトルの中の山状部分のことを指し、「ピーク波長」とは、上記山状部分の中の頂点における波長のことを指す。図9は、LED17の発光スペクトルと、LED17からの光を液晶パネル11のカラーフィルタ29を透過させて得た出射光における各色の透過スペクトルと、を表している。図9における横軸は、波長(単位:nm)を示している。一方、図9における縦軸の単位は、2種類あり、同図左側に出射光における各色の透過スペクトルに対応する単位として「分光透過率(%)」を示し、同図右側に後述するLED17の発光スペクトルに対応する単位として「発光強度(無単位)」を示している。
次に、カラーフィルタ29を構成する4色の各着色部29R,29G,29B,29Yの大きさや配置について詳しく説明する。各着色部29R,29G,29B,29Yは、図5に示すように、X軸方向を行方向とし、Y軸方向を列方向として行列状に配列されており、各着色部29R,29G,29B,29Yにおける列方向(Y軸方向)の寸法は全て同一とされるものの、行方向(X軸方向)の寸法については各着色部29R,29G,29B,29Yによって異なるものとされる。より詳しくは、各着色部29R,29G,29B,29Yは、図5に示す左側から赤色着色部29R、緑色着色部29G、青色着色部29B、黄色着色部29Yの順で行方向に沿って並べられており、このうち赤色着色部29R及び青色着色部29Bの行方向の寸法が、黄色着色部29Y及び緑色着色部29Gの行方向の寸法よりも相対的に大きなものとされる。つまり、行方向の寸法が相対的に大きな着色部29R,29Bと、行方向の寸法が相対的に小さな着色部29G,29Yと、が行方向について交互に繰り返し配されていることになる。これにより、赤色着色部29R及び青色着色部29Bの面積は、緑色着色部29G及び黄色着色部29Yの面積よりも大きなものとされている。緑色着色部29G及び黄色着色部29Yの面積比率を「1.0(基準)」としたときの赤色着色部29R及び青色着色部29Bの面積比率は、好ましくは「1.2」とされる。つまり、赤色着色部29R及び青色着色部29Bは、緑色着色部29G及び黄色着色部29Yに比べて面積が約20%大きくなっている。言い換えると、表示画素34の全体の面積を「100%(基準)」としたとき、赤色着色部29R及び青色着色部29Bの面積は、それぞれ「約27%」とされ、緑色着色部29Gと黄色着色部29Yの面積は、それぞれ「約23%」とされる。青色着色部29Bと赤色着色部29Rとの面積は、互いに等しいものとされる。同様に緑色着色部29Gと黄色着色部29Yとの面積は、互いに等しいものとされる。
なお、カラーフィルタ29が上記のような構成とされるのに伴い、アレイ基板20においては、図4に示すように、画素電極25における行方向(X軸方向)の寸法が列によって異なるものとされる。すなわち、各画素電極25のうち、赤色着色部29R及び青色着色部29Bと重畳するものの行方向の寸法及び面積は、黄色着色部29Y及び緑色着色部29Gと重畳するものの行方向の寸法及び面積よりも相対的に大きなものとされる。また、ゲート配線26については、全て等ピッチで配列されているのに対し、ソース配線27については、画素電極25の行方向の寸法に応じて2通りのピッチで配列されている。
以上のように、LED17に備えられる赤色蛍光体の発光スペクトルのメインピークにおけるピーク波長が上記した数値範囲の下限値(629nm)以上とされることで、それよりも短波長側にした場合に比べると、色相が黄色寄りにずれることが避けられている。さらには、赤色蛍光体の発光スペクトルのメインピークにおけるピーク波長が上記した数値範囲の上限値(635nm)以下とされることで、それよりも長波長側にした場合に比べると、視感度のピークである555nmにより近くなるので、赤色光の明るさが十分に得られる。そして、この赤色蛍光体から発せられる色純度の高い赤色光は、例えば同じ輝度で色純度の低い赤色光に比べると、ヘルムホルツ−コールラウシュ効果(Helmholtz-Kohlrausch phenomenon)によって、相対的に明るさが高いものとされる。従って、カラーフィルタ29における青色着色部29B及び赤色着色部29Rを、緑色着色部29G及び黄色着色部29Yに比べてそれほど大きな面積としなくても、ヘルムホルツ・コールラウシュ効果によって赤色光の明るさが十分に高いものとなり、もって液晶パネル11の出射光に係る輝度及び色再現性が向上する。特に、4K解像度などの超高精細画像の表示を行う場合には、表示画素34の面積が小さくなって各色の着色部29R,29G,29B,29Yの個々の面積も小さくなる傾向にあることから、高精細化により好適とされる。つまり、各色の着色部29R,29G,29B,29Yの個々の面積が小さくなっても、上記のように緑色着色部29G及び黄色着色部29Yの面積比率がそれほど小さくなっていないので、緑色画素34G及び黄色画素34Yにおいて容量配線33などの配線を容易に通すことができるとともに、画素面積に対する配線面積の比率がそれほど大きくならないから、透過率の低下及び光漏れ(コントラスト低下)の発生が抑制される。これにより、高精細化された液晶パネル11の製造が容易になるとともに表示される表示画像に係る表示品位が高く保たれる。
ここで、上記したヘルムホルツ−コールラウシュ効果とは、人間の網膜に対して物理的に当たる光の強さ(網膜照度)が同じ色光であっても、その光が持つ色純度(彩度、半値幅)によって人間に視認される明るさが変化する現象のことをいう。例えば、色光の色純度が高い(彩度が高い、半値幅が狭い)と明るく、逆に色光の色純度が低い(彩度が低い、半値幅が広い)と暗く感じる傾向とされる。また、同じ輝度率の高彩度色の光と無彩色の光とを比べると、高彩度色の光の方が明るい色に見える。なお、赤色や青紫色と比較して、黄色はこの効果が小さい。このヘルムホルツ−コールラウシュ効果は、L/Y効果またはB/L効果とも呼ばれ、この値が大きいほど当該効果が大きい。このうち、L/Y効果とは、三刺激値の輝度率(3刺激値のY値)に対する明度(Lightness)の比率である。また、B/L効果とは、輝度(Luminance)に対する明るさ(Brightness)の比率である。なお、ここでいう「明度(Lightness)」とは、白色面や無色透明の明るさに比較して、相対的に判断される試料面の明るさをいう。また、ここでいう「明るさ(Brightness)」とは、面が観測者の方向に発散する光の面密度の大小に関係する色知覚をいう。
次に、赤色蛍光体について詳しく説明する。赤色蛍光体には、少なくとも複フッ化物蛍光体が含有されている。この複フッ化物蛍光体は、一般式A2MF6(MはSi、Ti、Zr、Hf、Ge及びSnから選ばれる1種以上、AはLi、Na、K、Rb及びCsから選ばれる1種以上)により表される。この複フッ化物蛍光体は、発光スペクトルに含まれるメインピークの半値幅が十分に狭くなっているので、色純度の高い赤色光を発光することができる。また、緑色蛍光体から発せられる緑色光を吸収し難いものとされているので、緑色光の利用効率が高く保たれる。複フッ化物蛍光体は、付活剤としてマンガンを用いたケイフッ化カリウム(K2SiF6:Mn)とされる。このようなケイフッ化カリウムでは、材料として高価な希土類元素を用いていないので、赤色蛍光体並びにLED17に係る製造コストが安価なものとなっている。この複フッ化物蛍光体であるケイフッ化カリウムは、その発光スペクトルが特徴的なものとなっており、図9に示すように、1つのメインピークと、その長波長側と短波長側とに1つずつのサブピーク(第1サブピーク及び第2サブピーク)と、を有するものとされる。
本実施形態に係るLED17には、上記のような赤色蛍光体に加えて、次のような緑色蛍光体が含有されている。この緑色蛍光体には、酸窒化物蛍光体の一種であるサイアロン系蛍光体と、酸化物蛍光体の一種であるBOSE系蛍光体と、がそれぞれ含有されている。サイアロン系蛍光体は、窒化ケイ素のシリコン原子の一部がアルミニウム原子に、窒素原子の一部が酸素原子に置換された物質、つまり酸窒化物である。酸窒化物であるサイアロン系蛍光体は、例えば硫化物や酸化物などからなる他の蛍光体に比べると、発光効率に優れるとともに耐久性に優れている。ここで言う「耐久性に優れる」とは、具体的には、LEDチップからの高いエネルギーの励起光に曝されても経時的に輝度低下が生じ難いことなどを意味する。しかも、発光スペクトルに含まれるピークの半値幅が十分に狭くなることで色純度の高い緑色光を発光することができる。サイアロン系蛍光体には、付活剤として希土類元素(例えばTb,Yg,Agなど)が用いられる。そして、本実施形態に係る緑色蛍光体を構成するサイアロン系蛍光体は、β−SiAlONとされる。β−SiAlONは、サイアロン系蛍光体の一種であり、β型窒化ケイ素結晶にアルミニウムと酸素とが固溶した一般式Si6-zAlzz8-z(zは固溶量を示す)または(Si,Al)6(O,N)8により表される物質である。本実施形態に係るβ−SiAlONには、付活剤として例えば希土類元素の一種であるEu(ユーロピウム)が用いられている。これにより、発光スペクトルに含まれるピークの半値幅がより狭くなるので、色純度の高い緑色光を発光することができる。本実施形態で用いられるβ−SiAlONは、ピークのピーク波長が540nm程度とされる発光スペクトルを有する。一方、BOSE系蛍光体の一種であるBOSEは、例えば付活剤としてEu(ユーロピウム)を用いた(Ba・Sr)2SiO4により表される。本実施形態で用いられるBOSEは、ピークのピーク波長が522nm程度とされる発光スペクトルを有する。
さらには、本実施形態に係るLED17は、上記した緑色蛍光体及び赤色蛍光体の他に備える青色LED素子40が次のような発光スペクトルを有するものとされている。すなわち、青色LED素子40は、ピーク波長が青色の波長領域である430nm〜460nmの範囲となるピークを含む発光スペクトルを有している。具体的には、青色LED素子40は、ピーク波長が443nm程度となるピークを含み且つその半値幅(432nmから456nmまでの幅)が24nm程度となる発光スペクトルを有するよう構成されるのが好ましい。この青色LED素子40から発せられる青色光は、発光スペクトルのピークにおける半値幅が十分に狭くて色純度が高く且つ輝度が十分に高いものとされるから、緑色蛍光体及び赤色蛍光体を効率的に励起して緑色光及び赤色光を発光させることができるとともに、LED17からの青色光に係る色純度が高いものとなる。
そして、上記のような構成のLED17からの光によって画像を表示する液晶パネル11に備えられるカラーフィルタ29を構成する各色の着色部29R,29G,29Bは、次のような透過スペクトルを有している。すなわち、赤色を呈する赤色着色部29Rは、図10に示すように、赤色の波長領域(約600nm〜約780nm)の光、つまり赤色光を選択的に透過するものとされており、その透過スペクトルに含まれるピークの半値となる波長が580nm以上となるよう構成されている。具体的には、赤色着色部29Rは、ピークの半値となる波長が586nm〜587nmの範囲となる透過スペクトルを有するよう構成されるのが好ましい。つまり、赤色着色部29Rに係る透過スペクトルには、赤色蛍光体の発光スペクトルのメインピーク、第1サブピーク、及び第2サブピークがそれぞれ全域にわたって含まれているので、LED17から発せられた光の中の高い色純度の赤色光が、赤色着色部29Rを効率的に透過することになる。これにより、LED17からの赤色光に係る利用効率をより高く保つことができるとともに、液晶パネル11の出射光に係る色度領域における赤色の色域が広くなって色再現性により優れる。なお、ここで言う透過スペクトルの「ピーク」とは、透過スペクトルの中の山状部分のことを指し、「ピーク波長」とは、上記山状部分の中の頂点における波長のことを指す。また、図10は、カラーフィルタ29の分光透過率を表している。このカラーフィルタ29の分光透過率は、所定の基準光源からの白色光(例えば、D65光源(0.3157,0.3290)、A光源(0.4476,0.4074)、B光源(0.3484,0.3516)、C光源(0.3101,0.3161)など)をカラーフィルタ29に透過させることで得ている。図10における横軸は、波長(単位:nm)とされるのに対し、同図における縦軸の単位は、「分光透過率(%)」とされる。
緑色を呈する緑色着色部29Gは、図10に示すように、緑色の波長領域(約500nm〜約570nm)の光、つまり緑色光を選択的に透過するものとされており、その透過スペクトルに含まれるピークのピーク波長が510nm〜550nmの範囲となるとともに、当該ピークの半値幅が110nm未満となるよう構成されている。具体的には、緑色着色部29Gは、ピーク波長が530nm程度となるピークを含み且つその半値幅(485nmから585nmまでの幅)が100nm程度となる透過スペクトルを有するよう構成されるのが好ましい。つまり、緑色着色部29Gに係る透過スペクトルには、緑色蛍光体の発光スペクトルのピークが全域にわたって含まれているので、LED17から発せられた光の中の高い色純度の緑色光が、緑色着色部29Gを効率的に透過することになる。これにより、LED17からの緑色光に係る利用効率をより高く保つことができるとともに、液晶パネル11の出射光に係る色度領域における緑色の色域が広くなって色再現性により優れる。
黄色を呈する黄色着色部29Yは、図10に示すように、黄色の波長領域(580nm〜600nm)の光、つまり黄色光を選択的に透過するものとされており、その透過スペクトルに含まれるピークの半値となる波長が480nm〜580nmの範囲に存するよう構成されている。具体的には、黄色着色部29Yは、ピークの半値となる波長が499nm程度となる透過スペクトルを有するよう構成されるのが好ましい。つまり、黄色着色部29Yに係る透過スペクトルには、緑色蛍光体の発光スペクトルのピークが全域にわたって含まれるとともに、赤色蛍光体の発光スペクトルのメインピーク、第1サブピーク、及び第2サブピークがそれぞれ全域にわたって含まれているので、LED17から発せられた光の中の高い色純度の緑色光及び赤色光が、黄色着色部29Yを効率的に透過することになる。これにより、LED17からの緑色光及び赤色光に係る利用効率をそれぞれより高く保つことができるとともに、液晶パネル11の出射光に係る色度領域における黄色の色域が広くなって色再現性により優れる。
青色を呈する青色着色部29Bは、図10に示すように、青色の波長領域(約420nm〜約500nm)の光、つまり青色光を選択的に透過するものとされており、その透過スペクトルに含まれるピークのピーク波長が440nm〜480nmの範囲となるとともに、当該ピークの半値幅が120nm未満となるよう構成されている。具体的には、青色着色部29Bは、ピーク波長が460nmとなるピークを含み且つその半値幅(402nmから514nmまでの幅)が112nm程度となる透過スペクトルを有するよう構成されるのが好ましい。つまり、青色着色部29Bに係る透過スペクトルには、青色LED素子40の発光スペクトルのピークが全域にわたって含まれているので、LED17から発せられた光の中の高い色純度の青色光が、青色着色部29Bを効率的に透過することになる。これにより、LED17からの青色光に係る利用効率をより高く保つことができるとともに、液晶パネル11の出射光に係る色度領域における青色の色域が広くなって色再現性により優れる。
ここで、LED17及びカラーフィルタ29を上記のような構成とすることで、赤色光の明るさなどがどのようなものになるか、に関して知見を得るため、下記の比較実験1を行った。この比較実験1では、本段落以前に説明したLED17を有するバックライト装置12と、カラーフィルタ29を有する液晶パネル11と、を備えた液晶表示装置10を実施例1とし、この実施例1から、液晶パネルのカラーフィルタにおける青色着色部及び赤色着色部の面積比率を変更するとともに、バックライト装置のLEDに備わる赤色蛍光体を変更した液晶表示装置を比較例1とし、この比較例1と同じLEDを用いるものの、液晶パネルのカラーフィルタにおける青色着色部及び赤色着色部の面積比率を実施例1と同じにした液晶表示装置を比較例2としている。実施例1に係る液晶表示装置10は、本段落以前に説明したものと同一であり、LED17に備えられる緑色蛍光体は、図9及び図13に示すように、ピークのピーク波長が540nmとされる発光スペクトルを有するβ−SiAlONと、ピークのピーク波長が522nmとされる発光スペクトルを有するBOSEと、から構成されている。一方、赤色蛍光体は、発光スペクトルに含まれるメインピークのピーク波長が630nmとされ且つその半値幅が8nm程度とされ、第1サブピークのピーク波長が613nmとされ、第2サブピークのピーク波長が647nmとされる。実施例1では、液晶パネル11のカラーフィルタ29を構成する青色着色部29B及び赤色着色部29Rの面積比率(緑色着色部29G及び黄色着色部29Yの面積比率を「1」とした相対値)が「1.2」とされる。
比較例1,2に係る液晶表示装置は、図11から図13に示すように、LEDに備わる緑色蛍光体については、上記した実施例1と同様とされるものの、赤色蛍光体は、ピーク波長を650nmとした発光スペクトルを有するカズン系蛍光体の一種であるCaAlSiN3:Euからなるものとされる。なお、比較例1と比較例2とでは、緑色蛍光体を構成するβ−SiAlONとBOSEとにおける配合比率が互いに異なるものとされ、それによりLEDの光学特性(色度や輝度など)が互いに異なるものとされる。比較例1では、液晶パネルのカラーフィルタを構成する青色着色部及び赤色着色部の面積比率が「1.6」とされる。比較例1において、表示画素の全体の面積を「100%(基準)」としたとき、赤色着色部及び青色着色部の面積は、それぞれ「約31%」とされ、緑色着色部2と黄色着色部の面積は、それぞれ「約19%」とされる。この比較例1に係るカラーフィルタの分光透過率を、図10において細い線(細い破線、細い一点鎖線及び細い二点鎖線)によって図示している。なお、比較例1に係るカラーフィルタを構成する各着色部の透過スペクトルにおけるピークの高さに関しては、図10に示すように、実施例1及び比較例2と比べて、青色及び赤色が相対的に高くなり、緑色及び黄色が相対的に低くなる点で異なるものの、ピーク波長、半値幅、及びピークの半値となる波長に関しては、いずれも実施例1及び比較例2と概ね同じ値となっている。比較例2では、液晶パネルのカラーフィルタを構成する青色着色部及び赤色着色部の面積比率が実施例1と同じ「1.2」とされる。以上の点を除いて、比較例1,2に係る液晶表示装置に備わる他の構成に関しては、実施例1に係る液晶表示装置10と同様である。また、実施例1及び比較例1,2に係る各LEDに備えられる青色LED素子は、いずれもピークのピーク波長が443nmとされ且つその半値幅が24nm程度の発光スペクトルを有している。なお、図11は、比較例1のLEDの発光スペクトルと、LEDからの光を液晶パネルのカラーフィルタを透過させて得た出射光における各色の透過スペクトルと、を表しており、図12は、比較例2のLEDの発光スペクトルと、LEDからの光を液晶パネルのカラーフィルタを透過させて得た出射光における各色の透過スペクトルと、を表している。図11及び図12における横軸及び横軸は、図9と同様である。
そして、この比較実験1では、上記した構成の実施例1及び比較例1,2に係る各液晶表示装置において、LEDの色度と、液晶パネルからの各色(青色、緑色、赤色、及び黄色)の出射光の色度と、各色の出射光の輝度と、を測定するとともに、出射光に係る色度領域のNTSC比、BT.709比、DCI比、及びBT.2020比と、各色の出射光の輝度比と、ヘルムホルツ−コールラウシュ効果を考慮した各色の出射光の明るさの比率(「log(L)+f」比)と、を算出しており、その結果を図9,図11から図16に示す。図13には、比較実験1の実験結果の一覧(輝度比及び「log(L)+f」比を除く)が記載されている。図9,図11及び図12は、既に説明した通りである。図14及び図15は、後に詳しく説明する各規格に係る色度領域と、実施例1及び比較例1,2に係る液晶表示装置の液晶パネルからの出射光の色度領域と、を表している。そして、図16には、白色の出射光を基準とした各色の出射光の輝度比と、白色の出射光を基準とした各色の出射光の「log(L)+f」比と、を記載している。このため、図16において基準となる「白色光」の欄は、全て「100%」となっている。
LEDの色度は、LEDから発せられた光を例えば分光測色計などにより測定得ている。液晶パネルからの出射光の色度は、白色表示させた状態と、青色表示させた状態と、緑色表示させた状態と、赤色表示させた状態と、でそれぞれカラーフィルタを透過した光を、分光測色計などにより測定して得ている。なお、液晶パネルにおいて白色表示させるには、カラーフィルタを構成する全ての着色部の透過率を最大とし、青色表示させるには、カラーフィルタを構成する青色着色部の透過率を最大としてそれ以外の色の各着色部の透過率を最小とし、緑色表示させるには、カラーフィルタを構成する緑色着色部の透過率を最大としてそれ以外の色の各着色部の透過率を最小とし、赤色表示させるには、カラーフィルタを構成する赤色着色部の透過率を最大としてそれ以外の色の各着色部の透過率を最小とし、黄色表示させるには、カラーフィルタを構成する黄色着色部の透過率を最大としてそれ以外の色の各着色部の透過率を最小としている。液晶パネルからの出射光に係る色度領域におけるNTSC比、BT.709比、DCI比、及びBT.2020比は、実施例1及び比較例1,2に係る各液晶表示装置において、液晶パネルの出射光に係る色度領域の各規格に対する面積比である。液晶パネルの出射光に係る色度領域は、液晶パネルに青色表示させたときの色度(青色の色度、青色の原色点)と、赤色表示させたときの色度(赤色の色度、赤色の原色点)と、緑色表示させたときの色度(緑色の色度、緑色の原色点)と、黄色表示させたときの色度(黄色の色度、黄色の原色点)と、をそれぞれ測定し、それらの各色度を各色度図にプロットしたときに表れる、各色度を頂点とした四角形の領域である。
図14は、CIE(Commission Internationale de l'Eclairage:国際照明委員会)1931色度図であり、横軸がx値、縦軸がy値である。図15は、CIE1976色度図であり、横軸がu′値、縦軸がv′値である。図13におけるx値及びy値は、図14に示すCIE1931色度図における色度座標の値である。一方、図13におけるu′値及びv′値は、図15に示すCIE1976色度図における色度座標の値である。また、図13におけるX値,Y値,Z値は、XYZ表色系における3刺激値であり、このうち、特にY値は、輝度の指標として用いられる。本実施形態においても、各色の出射光の輝度比は、「白色表示時における出射光(白色の出射光)の色度」におけるY値を元に算出している。また、x値及びy値は、上記したX値,Y値,Z値を用いて表すことができ、下記の式(1),式(2)の通りとなる。同様に、u′値及びv′値についても、上記したX値,Y値,Z値を用いて表すことができ、下記の式(3),式(4)の通りとなる。
[数1]
x=X/(X+Y+Z)・・・(1)
[数2]
y=Y/(X+Y+Z)・・・(2)
[数3]
u′=4X/(X+15Y+3Z)・・・(3)
[数4]
v′=9Y/(X+15Y+3Z)・・・(4)
上記したNTSC比とは、NTSC(National Television System Committee:全米テレビジョン放送方式標準化委員会)規格に係るNTSC色度領域の面積を基準(100%)としたときの、色度領域における面積比のことである。BT.709比とは、ITU−R(International Telecommunication Union Radiocommunications Sector:国際電気通信連合 無線通信部門)が策定したBT.709規格に係るBT.709色度領域の面積を基準(100%)としたときの、色度領域における面積比のことである。DCI比とは、DCI(Digital Cinema Initiative)規格に係るDCI色度領域の面積を基準(100%)としたときの、色度領域における面積比のことである。BT.2020比とは、ITU−R(International Telecommunication Union Radiocommunications Sector:国際電気通信連合 無線通信部門)が策定したBT.2020規格に係るBT.2020色度領域の面積を基準(100%)としたときの、色度領域における面積比のことである。なお、図14及び図15では、BT.709色度領域を細い二点鎖線により、NTSC色度領域を一点鎖線により、DCI色度領域を破線により、BT.2020色度領域を太い二点鎖線により、それぞれ図示している。また、実施例1に係る各色度を丸形のプロットにより示すとともに実施例1に係る色度領域を太い実線により示している。比較例1に係る各色度を白抜きの菱形のプロットにより示すとともに比較例1に係る色度領域を細い破線により示している。比較例2に係る各色度を「×」形のプロットにより示すとともに比較例2に係る色度領域を細い実線により示している。
図16に示される液晶パネルからの各色の出射光の輝度比は、既述したように液晶パネルに各色を表示した状態で各色の出射光の輝度値(Y値)をそれぞれ測定し、その中の白色表示時における出射光(白色の出射光)の輝度値(Y値)を基準(100%)として算出した相対値であり、単位を「%」としている。つまり、赤色の出射光の輝度比は、赤色表示時における出射光の輝度値を、白色表示時における出射光の輝度値にて除した得た百分率であり、黄色の出射光の輝度比は、黄色表示時における出射光の輝度値を、白色表示時における出射光の輝度値にて除した得た百分率であり、緑色の出射光の輝度比は、緑色表示時における出射光の輝度値を、白色表示時における出射光の輝度値にて除した得た百分率であり、青色の出射光の輝度比は、青色表示時における出射光の輝度値を、白色表示時における出射光の輝度値にて除した得た百分率である。各色の出射光の「log(L)+f」比は、上記のように測定して得た各色の出射光に係る輝度値(Y値)を「L」としたときの対数「log(L)」と、補正係数「f」と、を足し合わせて算出した数値「log(L)+f」の比率(単位:「%」)であり、白色光の数値を基準(100%)としている。このうちの「f」は、CIE1931色度図に係る色度座標値である「x,y」によって算出される補正係数であり、その演算式は、下記の式(5)の通りである。赤色の出射光の「log(L)+f」比は、赤色表示時における出射光の「log(L)+f」値を、白色表示時における出射光の「log(L)+f」値にて除した得た百分率であり、黄色の出射光の「log(L)+f」比は、黄色表示時における出射光の「log(L)+f」値を、白色表示時における出射光の「log(L)+f」値にて除した得た百分率であり、緑色の出射光の「log(L)+f」比は、緑色表示時における出射光の「log(L)+f」値を、白色表示時における出射光の「log(L)+f」値にて除した得た百分率であり、青色の出射光の「log(L)+f」比は、青色表示時における出射光の「log(L)+f」値を、白色表示時における出射光の「log(L)+f」値にて除した得た百分率である。なお、上記した数値「log(L)+f」は、明るさ(Brightness)を表すとともに、この明るさが輝度(Luminance)と色度(Chromaticity)とに依存していることを示している。
[数5]
f=0.256−0.184y−2.527xy+4.656xy+4.657xy・・・(5)
続いて、比較実験1の実験結果について説明する。比較例1は、図16に示すように、青色及び赤色の出射光の輝度比(赤色表示時における出射光の色度のY値)、及び青色及び赤色の出射光の「log(L)+f」比が、比較例2に比べて、相対的に高いものとなっている。これは、比較例1に係る青色着色部及び赤色着色部の面積比率が、比較例2の同面積比率よりも大きくなっていて、青色光及び赤色光の透過光量が相対的に多くなっていることに因るものと考えられる。つまり、青色着色部及び赤色着色部の面積比率を小さくすると、青色及び赤色の出射光の光量が減少し、その輝度比及び「log(L)+f」比が低下する傾向にある、と言える。
次に、比較例2と実施例1とを比較すると、図16に示すように、青色及び赤色の出射光の輝度比に関してはそれぞれ同値とされるものの、青色及び赤色の出射光の「log(L)+f」比に関しては、実施例1の方が比較例2よりも高い値となっている。これは、実施例1では、LEDの赤色蛍光体としてピークの半値幅が狭い発光スペクトルを有するケイフッ化カリウムを用いているので、その赤色蛍光体から発光される赤色光の色純度が極めて高くなっており、それによりヘルムホルツ−コールラウシュ効果を考慮した出射光の明るさの比率である「log(L)+f」比が高い値となったものと考えられる。この実施例1における青色及び赤色の出射光の「log(L)+f」比は、比較例1における青色及び赤色の出射光の「log(L)+f」比に近い値となっている。つまり、実施例1では、青色着色部及び赤色着色部の面積比率が比較例1よりも小さくなるのに伴って赤色光の輝度が低下するのを、LEDの赤色蛍光体としてケイフッ化カリウムを用いることで補うことができている、と言える。従って、実施例1によれば、青色着色部及び赤色着色部の面積比率を小さく保ちつつ、赤色光の明るさを十分に得ることができる。実施例1のように青色着色部及び赤色着色部の面積比率が「1.2」とされていれば、液晶パネル11の高精細化に伴って表示画素34の面積が小さくなった場合でも、最も面積が小さくなる緑色画素34G及び黄色画素34Yにおいて容量配線33などの配線を容易に通すことができるとともに、画素面積に対する配線面積の比率がそれほど大きくならないから、透過率の低下及び光漏れ(コントラスト低下)の発生が抑制される。これにより、高精細化された液晶パネル11の製造が容易になるとともに表示される表示画像に係る表示品位が高く保たれる。
白色光の出射光の輝度(白色表示時における出射光の色度のY値)に関しては、図13に示すように、最も高いのが実施例1とされ、次いで比較例1が高く、比較例2が最も低くなっている。これは、実施例1に係るLEDは、その輝度(LEDの色度のY値)が比較例1に係るLEDと同等とされるのに対し、実施例1に係る緑色着色部及び黄色着色部の面積比率が比較例1の同面積比率よりも大きくなっていることから、視感度のピークである555nmに近い波長の緑色光及び黄色光の透過光量が相対的に多くなっていることに因るものと考えられる。なお、比較例2は、LEDの輝度が比較例1よりも大きく低下しているため、白色光の出射光の輝度が比較例1よりも僅かに低くなっている。次に、色再現性に関しては、図13から図15に示すように、実施例1に係る色度領域が最も広く、次いで比較例2に係る色度領域が広く、比較例1に係る色度領域が最も狭くなっている。詳しくは、実施例1及び比較例1,2は、緑色及び黄色の各色域が概ね同等とされるものの、青色及び赤色の各色域が異なっている。中でも、実施例1に係る色度領域における赤色の色域は、比較例1,2の同赤色の色域よりも大きく拡張されており、その理由は、実施例1に係る赤色蛍光体から発光される赤色光の色純度が高いことに因るものと考えられる。また、実施例1及び比較例2に係る色度領域における青色の色域は、比較例1の同青色の色域よりも大きく拡張されており、その理由は、実施例1及び比較例2に係るLEDは、図9,図11及び図12に示すように、青色光の発光強度が比較例1に比べて高くなっていることに因るものと考えられる。実施例1及び比較例2において、LEDの青色光の発光強度を高くする理由は、実施例1及び比較例2では、青色着色部の面積比率が比較例1よりも小さいため、青色光の透過光量が不足しないようにするためである。なお、実施例1及び比較例2において、LEDの消費電力を増やすことなく、LEDの青色光の発光強度を高くするには、LEDにおける緑色蛍光体及び赤色蛍光体の含有量を、比較例1に比べて少なくするのが好ましい。
以上説明したように本実施形態の液晶表示装置(表示装置)10は、青色光を発光する青色LED素子(青色発光素子)40と、青色LED素子40からの青色光に励起されて緑色光を発光する緑色蛍光体と、青色LED素子40からの青色光に励起されて赤色光を発光する赤色蛍光体であって、ピーク波長が629nm〜635nmの範囲となるメインピークを含み且つその半値幅が10nm未満とされ、さらにはピーク波長が607nm〜614nmの範囲となる第1サブピークを含むとともにピーク波長が645nm〜648nmの範囲となる第2サブピークを含む発光スペクトルの赤色蛍光体と、を有するLED(光源)17を備えるバックライト装置(照明装置)12と、青色を呈する青色着色部29Bと、緑色を呈する緑色着色部29Gと、赤色を呈する赤色着色部29Rと、黄色を呈する黄色着色部29Yと、を少なくとも備えてなるカラーフィルタ29であって、青色着色部29B及び赤色着色部29Rが緑色着色部29G及び黄色着色部29Yよりも相対的に大きな面積とされたカラーフィルタ29を有し、バックライト装置12からの光を利用して表示を行う液晶パネル(表示パネル)11と、を備える。
このようにすれば、バックライト装置12に備えられるLED17から発せられた光が液晶パネル11に供給されると、その光が液晶パネル11に有されて少なくとも青色、緑色、赤色を呈する複数の着色部からなるカラーフィルタ29を透過して液晶パネル11から出射されることで、液晶パネル11に画像が表示される。ここで、バックライト装置12に備えられるLED17は、青色LED素子40から発せられる青色光と、青色光に励起された緑色蛍光体から発せられる緑色光と、青色光に励起された赤色蛍光体から発せられる赤色光と、により全体として概ね白色となる光を発光するものとされる。
LED17に有される赤色蛍光体は、ピーク波長が629nm〜635nmの範囲となるメインピークを含み且つその半値幅が10nm未満とされ、さらにはピーク波長が607nm〜614nmの範囲となる第1サブピークを含むとともにピーク波長が645nm〜648nmの範囲となる第2サブピークを含む発光スペクトルを有しているから、赤色蛍光体から発せられる赤色光の色純度(彩度)が十分に高いものとされる。特に、赤色蛍光体の発光スペクトルのメインピークにおける半値幅が10nm未満とされることで、それを超える大きさにした場合に比べると、高い色純度が得られている。しかも、赤色蛍光体の発光スペクトルのメインピークにおけるピーク波長が上記した数値範囲の下限値(629nm)以上とされることで、それよりも短波長側にした場合に比べると、色相が黄色寄りにずれることが避けられる。さらには、赤色蛍光体の発光スペクトルのメインピークにおけるピーク波長が上記した数値範囲の上限値(635nm)以下とされることで、それよりも長波長側にした場合に比べると、視感度のピークである555nmにより近くなるので、赤色光の明るさが十分に得られる。そして、この赤色蛍光体から発せられる色純度の高い赤色光は、例えば同じ輝度で色純度の低い赤色光に比べると、ヘルムホルツ−コールラウシュ効果(Helmholtz-Kohlrausch phenomenon)によって、相対的に明るさが高いものとされる。従って、液晶パネル11のカラーフィルタ29における青色着色部29B及び赤色着色部29Rを、緑色着色部29G及び黄色着色部29Yに比べてそれほど大きな面積としなくても、ヘルムホルツ・コールラウシュ効果によって赤色光の明るさが十分に高いものとなる。特に、4K解像度などの超高精細画像の表示を行う場合には、表示画素の面積が小さくなって各色の着色部29B,29G,29G,29Yの面積も小さくなる傾向にあることから、高精細化により好適とされる。
また、赤色蛍光体には、複フッ化物蛍光体が含有されている。このようにすれば、発光スペクトルに含まれるメインピークの半値幅が十分に狭くなることで色純度の高い赤色光を発光することができる。従って、ヘルムホルツ・コールラウシュ効果によって赤色光の明るさが一層高いものとなる。また、緑色蛍光体から発せられる緑色光を吸収し難いものとされているので、緑色光の利用効率が高く保たれる。
また、複フッ化物蛍光体は、付活剤としてマンガンを用いたケイフッ化カリウムとされる。このようにすれば、材料として高価な希土類元素を用いていないので、赤色蛍光体並びにLED17に係る製造コストが安価なものとなる。
また、青色着色部29B及び赤色着色部29Rは、面積が互いに等しくされるのに対し、緑色着色部29G及び黄色着色部29Yは、面積が互いに等しくされている。このようにすれば、各色の着色部29B,29G,29G,29Yに係る透過率を個別に制御する、いわゆるレンダリングを行うことで、液晶パネル11に表示される画像に係る解像度を高めることができる。
また、青色着色部29B及び赤色着色部29Rは、緑色着色部29G及び黄色着色部29Yに対する面積比率が1.2とされる。このようにすれば、上記面積比率を、仮に1.2を超える数値とした場合(例えば1.4とした場合)に比べると、高精細化に一層好適とされる。また、上記面積比率を、仮に1.2を下回る数値とした場合に比べると、赤色光の明るさを十分に高いものとすることができる。
また、赤色着色部29Rは、ピークの半値となる波長が580nm以上となる透過スペクトルを有している。このようにすれば、赤色着色部29Rに係る透過スペクトルに、赤色蛍光体の発光スペクトルのメインピーク、第1サブピーク、及び第2サブピークがそれぞれ全域にわたって含まれているから、LED17から発せられた高い色純度の赤色光が、赤色着色部29Rを効率的に透過する。これにより、LED17からの赤色光に係る利用効率をより高く保つことができるとともに、液晶パネル11の出射光に係る色度領域における赤色の色域が広くなって色再現性により優れる。
また、緑色蛍光体は、ピーク波長が520nm〜540nmの範囲となるピークを含む発光スペクトルを有する。このようにすれば、緑色蛍光体の発光スペクトルのピーク波長が上記した数値範囲の下限値(520nm)以上とされることで、それよりも短波長側にした場合に比べると、色相が青色寄りにずれることが避けられるとともに、視感度のピークである555nmにより近くなることで、緑色光の明るさが十分に得られる。さらには、緑色蛍光体の発光スペクトルのピーク波長が上記した数値範囲の上限値(540nm)以下とされることで、それよりも長波長側にした場合に比べると、色相が黄色寄りにずれることが避けられる。
また、緑色着色部29Gは、ピーク波長が510nm〜550nmの範囲となるピークを含み且つその半値幅が110nm未満とされる透過スペクトルを有している。このようにすれば、緑色着色部29Gに係る透過スペクトルに、緑色蛍光体の発光スペクトルのピークが全域にわたって含まれているから、LED17から発せられた高い色純度の緑色光が、緑色着色部29Gを効率的に透過する。これにより、LED17からの緑色光に係る利用効率をより高く保つことができるとともに、液晶パネル11の出射光に係る色度領域における緑色の色域が広くなって色再現性により優れる。
また、黄色着色部29Yは、ピークの半値となる波長が480nm〜580nmの範囲となる透過スペクトルを有している。このようにすれば、黄色着色部29Yに係る透過スペクトルに、緑色蛍光体の発光スペクトルのピークが全域にわたって含まれるとともに赤色蛍光体の発光スペクトルのメインピーク、第1サブピーク、及び第2サブピークがそれぞれ全域にわたって含まれているから、LED17から発せられた高い色純度の緑色光と赤色光とが、黄色着色部29Yを効率的に透過する。これにより、LED17からの緑色光及び赤色光に係る利用効率をより高く保つことができるとともに、液晶パネル11の出射光に係る色度領域における黄色の色域が広くなって色再現性により優れる。
また、緑色蛍光体には、サイアロン系蛍光体が含有されている。サイアロン系蛍光体は、酸窒化物蛍光体であるから、例えば硫化物や酸化物からなる蛍光体を用いた場合に比べて、発光効率に優れるとともに耐久性に優れたものとなる。その上、サイアロン系蛍光体は、発光スペクトルに含まれるピークの半値幅が十分に狭くなっているので、色純度の高い緑色光を発光することができる。しかも、サイアロン系蛍光体は、発光スペクトルに含まれるピークのピーク波長及び半値幅に関して、多くの種類の材料が存在するので、その中から選択すれば、低コストでもって適切な発光スペクトルを有した緑色蛍光体を調達することができる。
また、青色LED素子40は、ピーク波長が430nm〜460nmの範囲となるピークを含む発光スペクトルを有している。このようにすれば、青色LED素子40から発せられる青色光は、発光スペクトルのピークにおける半値幅が十分に狭くて色純度が高く且つ輝度が十分に高いものとされるから、緑色蛍光体及び赤色蛍光体を効率的に励起して緑色光及び赤色光を発光させることができるとともに、LED17からの青色光に係る色純度が高いものとなる。
また、青色着色部29Bは、ピーク波長が440nm〜480nmの範囲となるピークを含み且つその半値幅が120nm未満とされる透過スペクトルを有している。このようにすれば、青色着色部29Bに係る透過スペクトルに、青色LED素子40の発光スペクトルのピークが全域にわたって含まれているから、LED17から発せられた高い色純度の青色光が、青色着色部29Bを効率的に透過する。これにより、LED17からの青色光に係る利用効率をより高く保つことができるとともに、液晶パネル11の出射光に係る色度領域における青色の色域が広くなって色再現性により優れる。
また、バックライト装置12は、LED17と対向する形で配されてLED17からの光が入射される光入射面19bが端面に有されるとともに、液晶パネル11の板面と対向する形で配されて液晶パネル11に向けて光を出射する光出射面19aが板面に有される導光板19を備えている。このようにすれば、LED17から発せられた光は、導光板19の端面に有される光入射面19bに入射してから導光板19内を伝播して拡散された後、導光板19の板面に有される光出射面19aから面状の光として出射されて液晶パネル11へと照射される。このようなエッジライト型のバックライト装置12によれば、直下型に比べると、複数のLED17を使用する場合にはLED17の設置数を削減しつつ出射光に係る輝度均一性を十分に高くすることができる。
また、本実施形態に係るテレビ受信装置10TVは、上記した液晶表示装置10と、テレビ信号を受信可能なチューナー(受信部)10Tとを備える。このようなテレビ受信装置10TVによれば、高輝度で且つ色再現性に優れたテレビ画像を表示することができる。
<実施形態2>
本発明の実施形態2を図17から図27によって説明する。この実施形態2では、LEDの緑色蛍光体を変更したものを示す。なお、上記した実施形態1と同様の構造、作用及び効果について重複する説明は省略する。
本実施形態に係るLEDは、緑色蛍光体としてβ−SiAlONを1種類のみ含む構成とされる。ここで用いられるβ−SiAlONは、ピークのピーク波長が533nm程度とされる発光スペクトルを有するものとされる。また、LEDに備えられる青色LED素子は、ピークのピーク波長が445nm程度とされる発光スペクトルを有するものとされる。次に、上記のような構成のLEDを用いた液晶表示装置において、青色着色部及び赤色着色部の面積比率を変更したときに、出射光の輝度比及び「log(L)+f」比がどのように変化するか、に関して知見を得るため、下記の比較実験2を行った。
比較実験2では、上記した実施形態1の比較実験1の比較例1と同じ蛍光体を用いるものの、青色LED素子の発光スペクトルにおけるピーク波長を445nmに変更した比較例3と、本段落以前に記載したLED(ピーク波長が533nm程度とされる発光スペクトルを有するβ−SiAlONを緑色蛍光体としたLED)を用いるとともに、青色着色部及び赤色着色部の面積比率を「1.0」とした比較例4と、本段落以前に記載したLEDを用いるとともに、青色着色部及び赤色着色部の面積比率をそれぞれ「1.2,1.4,1.6,1.8,2.0」とした実施例2〜6と、を用いている。比較例4では、4色の各着色部における面積比率が互いに等しくなっている。青色着色部及び赤色着色部の面積比率を「1.2」とした実施例2は、上記した実施形態1の比較実験1に記載した実施例1とは、緑色蛍光体及び青色LED素子の各発光スペクトルにおけるピーク波長が異なるものとされる。青色着色部及び赤色着色部の面積比率を「1.4」とした実施例3において、表示画素の全体の面積を「100%(基準)」としたとき、赤色着色部及び青色着色部の面積は、それぞれ「約29%」とされ、緑色着色部と黄色着色部の面積は、それぞれ「約21%」とされる。青色着色部及び赤色着色部の面積比率を「1.8」とした実施例5において、表示画素の全体の面積を「100%(基準)」としたとき、赤色着色部及び青色着色部の面積は、それぞれ「約32%」とされ、緑色着色部と黄色着色部の面積は、それぞれ「約18%」とされる。青色着色部及び赤色着色部の面積比率を「2.0」とした実施例3において、表示画素の全体の面積を「100%(基準)」としたとき、赤色着色部及び青色着色部の面積は、それぞれ「約33%」とされ、緑色着色部と黄色着色部の面積は、それぞれ「約17%」とされる。また、比較例3,4及び実施例2〜6では、蛍光体の含有量比が互いに異なるとともに、赤色蛍光体及び緑色蛍光体の各配合比率が互いに異なるものとされ、それによりLEDの光学特性(色度や輝度など)が互いに異なるものとされる。なお、図17及び図18に示される「蛍光体の含有量比」の欄には、比較例3に係るLEDにおける蛍光体の含有量を基準(100%)とした相対値が記載されている。また、赤色蛍光体の配合比率は、図17及び図18に示される「緑色蛍光体の配合比率」の欄の数値を100%から差し引くことで得られる。以上の点を除いては、実施形態1の比較実験1と同様である。
そして、この比較実験2では、上記した構成の実施例2〜6及び比較例3,4に係る各液晶表示装置において、LEDの色度と、液晶パネルからの各色(白色、青色、緑色、赤色、及び黄色)の出射光の色度と、各色の出射光の輝度と、カラーフィルタの透過率と、をそれぞれ測定するとともに、出射光に係る色度領域のNTSC比、BT.709比、DCI比、及びBT.2020比と、各色の出射光の輝度比と、ヘルムホルツ−コールラウシュ効果を考慮した各色の出射光の明るさの比率(「log(L)+f」比)と、LEDの輝度比と、カラーフィルタの透過率比と、をそれぞれ算出しており、その結果を図17から図27に示す。図17及び図18には、比較実験2の実験結果の一覧(出射光の輝度比、「log(L)+f」比、LEDの輝度比、及びカラーフィルタの透過率比を除く)が記載されている。なお、図17及び図18では、赤色蛍光体のピーク波長として、メインピークのピーク波長(630nm)のみを代表して記載している。図19及び図20は、各規格に係る色度領域と、実施例2〜6及び比較例3,4に係る液晶表示装置の液晶パネルからの出射光の色度領域と、を表している。そして、図21及び図22には、カラーフィルタの透過率比と、LEDの輝度比と、比較例3の出射光を基準とした各色の出射光の輝度比と、白色の出射光を基準とした各色の出射光の輝度比と、白色の出射光を基準とした各色の出射光の「log(L)+f」比と、比較例3の出射光を基準とした各色の出射光の「log(L)+f」比と、を記載している。さらには、図23から図27には、図21及び図22に記載された数値をグラフ化して表している。図23から図27において、横軸は、それぞれ青色着色部及び赤色着色部の面積比率を表している。図23では、縦軸は、出射光及びLEDの輝度比(単位:%)またはカラーフィルタの透過率比(単位:%)を表している。図24及び図25では、縦軸は、出射光の輝度比(単位:%)を表している。図26及び図27では、縦軸は、出射光の「log(L)+f」比(単位:%)を表している。
上記したNTSC比、BT.709比、DCI比、及びBT.2020比と、白色の出射光を基準とした各色の出射光の輝度比と、白色の出射光を基準とした各色の出射光の「log(L)+f」比と、における算出方法は、上記した実施形態1の比較実験1に記載した通りである。LEDの輝度比は、測定によって得られたLEDの輝度値(LEDの色度のY値)を用い、比較例3に係るLEDの輝度値を基準(100%)として算出した相対値となっている(単位:「%」)。カラーフィルタの透過率比は、測定によって得られたカラーフィルタの透過率の値を用い、比較例3に係るカラーフィルタの透過率の値を基準(100%)として算出した相対値となっている(単位:「%」)。比較例3の出射光を基準とした各色の出射光の輝度比は、測定によって得られた各色の出射光の輝度値(各色表示時における出射光の色度のY値)を用い、比較例3の各色の出射光を基準(100%)として算出した相対値となっている(単位:「%」)。比較例3の出射光を基準とした各色の出射光の「log(L)+f」比は、測定によって得られた各色の出射光の輝度値及び色度座標値に基づいて算出された「log(L)+f」値を用い、比較例3の各色の出射光を基準(100%)として算出した相対値となっている(単位:「%」)。
続いて、比較実験2の実験結果について説明する。まず、カラーフィルタの透過率比は、図21から図23に示すように、青色着色部及び赤色着色部の面積比率が大きくなるほど低下する傾向とされる。これは、青色着色部及び赤色着色部の透過率が緑色着色部及び黄色着色部の透過率よりも低いため、と考えられる。一方、LEDの輝度比は、青色着色部及び赤色着色部の面積比率が大きくなるほど向上する傾向にある。これは、青色着色部及び赤色着色部の面積比率が大きくなれば、LEDの青色光の発光強度が低くても青色光の透過光量が十分に確保されることから、上記面積比率に比例する形で蛍光体の含有量(図17及び図18の蛍光体の含有量比の欄を参照)を多くした結果と考えられる。特に、青色着色部及び赤色着色部の面積比率が大きくなると、緑色着色部及び黄色着色部の面積比率が小さくなることから、蛍光体の含有量を増しつつ緑色蛍光体の配合比率(図17及び図18の緑色蛍光体の配合比率の欄を参照)を高めるようにしている。また、比較例3を基準とした白色の出射光の輝度比に関しては、実施例2,3にてピーク値(104%)となるものの、それよりも青色着色部及び赤色着色部の面積比率が大きくなると低下している。これは、青色着色部及び赤色着色部の面積比率が大きくなれば、緑色着色部及び黄色着色部の面積比率が小さくなり、視感度のピークである555nmに近い波長の緑色光及び黄色光の透過光量が減少することに因るものと考えられる。
次に、比較例3を基準とした白色以外の各色(青色、緑色、赤色、及び黄色)の出射光の輝度比については、図21,図22及び図24に示すように、青色着色部及び赤色着色部の面積比率が大きくなるほど、青色及び赤色に係る輝度比が増加し、緑色及び黄色に係る輝度比が減少する傾向とされる。この青色及び赤色に係る輝度比の増加率は、緑色及び黄色に係る輝度比の減少率よりも大きくなっている。これは、上記したように青色着色部及び赤色着色部の面積比率が大きくなるほど、蛍光体の含有量を増しつつ緑色蛍光体の配合比率が高められていることから、LEDから供給される緑色光の光量が増し、それにより緑色及び黄色に係る輝度比の減少率が小さく抑制されている、と考えられる。続いて、白色の出射光を基準とした各色の出射光の輝度比については、図21,図22及び図25に示すように、青色及び赤色に係る輝度比の増加率と、緑色及び黄色に係る輝度比の減少率と、の差が、上記した比較例3を基準とした各色の出射光の輝度比における同差(図24を参照)よりも小さくなっている。これは、各色に係る輝度比の基準を白色に係る輝度比としたため、各色に係る輝度比の変化率が平準化された結果である。
白色の出射光を基準とした各色の出射光の「log(L)+f」比については、図21,図22及び図26に示すように、青色及び赤色に係る「log(L)+f」比の増加率が、緑色及び黄色に係る「log(L)+f」比の減少率よりも大きくなっている。この青色及び赤色に係る「log(L)+f」比の増加率は、上記した白色の出射光を基準とした青色及び赤色の出射光の輝度比の増加率(図25を参照)よりも大きなものとされる。「log(L)+f」は、ヘルムホルツ−コールラウシュ効果を考慮した出射光の明るさであることから、青色着色部及び赤色着色部の面積比率の増加に伴って、青色及び赤色の出射光におけるヘルムホルツ−コールラウシュ効果を考慮した明るさが増加する比率(増加率)は、青色着色部及び赤色着色部の面積比率の増加に伴う青色及び赤色の出射光の輝度比の増加率よりも大きくなっていることになる。つまり、青色着色部及び赤色着色部の面積比率を増加させたときに得られる青色及び赤色の出射光の輝度向上効果よりも、青色及び赤色の出射光の明るさ(Brightness)の向上効果の方が高くなっている、と言える。
そして、比較例3を基準とした赤色の出射光の「log(L)+f」比については、図21,図22及び図27に示すように、比較例3が90%とされるものの、実施例2〜6がいずれも95%以上とされる。この95%という数値は、現実的な許容下限値であり、これを下回ると、赤色の出射光の明るさが不十分となって表示画像に係る表示品位が著しく低下してしまう。実施例2〜6は、いずれも上記許容下限値を上回る「log(L)+f」比とされていることから、赤色の出射光の明るさが十分に担保されている、と言える。実施例2〜6を比べると、青色着色部及び赤色着色部の面積比率が大きくなるほど、「log(L)+f」比の数値も増加する傾向とされる。ここで、青色着色部及び赤色着色部の面積比率を大きくすれば、緑色着色部及び黄色着色部の面積比率が小さくなることから、両者の面積比率の差が大きくなり過ぎると、緑色着色部及び黄色着色部の面積を十分に確保できず、それに起因して液晶パネルの高精細化に伴う表示画素の面積の縮小に対応できなくなることが懸念される。このような問題を勘案すると、実施例2,3のように、青色着色部及び赤色着色部の面積比率を「1.2」または「1.4」とすれば、赤色の出射光の「log(L)+f」比を十分に高く保ちつつ、液晶パネルの高精細化を容易に図ることができるものとされる。実施例2,3の比較においては、液晶パネルの高精細化を優先させるのであれば、実施例2が好ましく、逆に赤色の出射光の「log(L)+f」比の向上を優先させるのであれば、実施例3が好ましい。なお、上記した実施形態1においても説明したが、緑色着色部及び黄色着色部の面積を十分に確保できれば、液晶パネルの高精細化に伴って表示画素の面積が小さくなった場合でも、最も面積が小さくなる緑色画素及び黄色画素において容量配線などの配線を容易に通すことができるとともに、画素面積に対する配線面積の比率がそれほど大きくならないから、透過率の低下及び光漏れ(コントラスト低下)の発生が抑制される。これにより、高精細化された液晶パネルの製造が容易になるとともに表示される表示画像に係る表示品位が高く保たれる。
また、青色着色部及び赤色着色部の面積比率が共に「1.6」とされた比較例3及び実施例4を比較すると、図21及び図22に示すように、実施例4の方が比較例3よりも赤色の出射光の「log(L)+f」比が高くなっている。これは、実施例4では、LEDの赤色蛍光体としてピークの半値幅が狭い発光スペクトルを有するケイフッ化カリウムを用いているので、その赤色蛍光体から発光される赤色光の色純度が極めて高くなっており、それによりヘルムホルツ−コールラウシュ効果を考慮した出射光の明るさの比率である「log(L)+f」比が高い値となったものと考えられる。また、実施例3及び比較例3を比較すると、赤色の出射光の「log(L)+f」比が同等とされている。これは、実施例3に係るLEDの赤色蛍光体(ケイフッ化カリウム)による赤色光の明るさ向上と、青色着色部及び赤色着色部の面積比率の増加に伴う赤色光の明るさ低下と、が相殺された結果と考えられる。つまり、LEDの赤色蛍光体としてケイフッ化カリウムを用いれば、青色着色部及び赤色着色部の面積比率を「0.2」程度小さくしても、同等の赤色光の明るさが得られる、と言える。
以上説明したように本実施形態によれば、青色着色部及び赤色着色部は、緑色着色部及び黄色着色部に対する面積比率が1.4とされる。このようにすれば、上記面積比率を仮に1.4を下回る数値とした場合(例えば1.2とした場合)に比べると、赤色光の明るさを一層高いものとすることができる。また、上記面積比率を仮に1.4を超える数値とした場合に比べると、高精細化により好適とされる。
<実施形態3>
本発明の実施形態3を図28から図31によって説明する。この実施形態3では、上記した実施形態1からバックライト装置212を直下型に変更したものを示す。なお、上記した実施形態1と同様の構造、作用及び効果について重複する説明は省略する。
本実施形態に係る液晶表示装置210は、図28に示すように、液晶パネル211と、直下型のバックライト装置212とをベゼル213などにより一体化した構成とされる。なお、液晶パネル211の構成は、上記した実施形態1と同様であるから、重複する説明は省略する。以下、直下型のバックライト装置212の構成について説明する。
バックライト装置212は、図29に示すように、光出射側(液晶パネル211側)に開口部を有した略箱型をなすシャーシ214と、シャーシ214の開口部を覆うようにして配される光学部材215と、シャーシ214の外縁部に沿って配され光学部材215の外縁部をシャーシ214との間で挟んで保持するフレーム216と、を備える。さらに、シャーシ214内には、光学部材215(液晶パネル211)の直下となる位置に対向状に配されるLED217と、LED217が実装されたLED基板218と、が備えられる。その上、シャーシ214内には、シャーシ214内の光を光学部材215側に反射させる反射シート50が備えられる。このように本実施形態に係るバックライト装置212は、直下型であるから、実施形態1にて示したエッジライト型のバックライト装置12で用いていた導光板19が備えられていない。また、フレーム216の構成については、実施形態1とはフレーム側反射シート16Rを有していない点以外は同様であるため、説明を省略する。続いて、バックライト装置212の各構成部品について詳しく説明する。
シャーシ214は、金属製とされ、図29から図31に示すように、液晶パネル211と同様に横長な方形状をなす底板214aと、底板214aの各辺の外端からそれぞれ表側(光出射側)に向けて立ち上がる側板214bと、各側板214bの立ち上がり端から外向きに張り出す受け板51と、からなり、全体としては表側に向けて開口した浅い略箱型をなしている。シャーシ214は、その長辺方向がX軸方向(水平方向)と一致し、短辺方向がY軸方向(鉛直方向)と一致している。シャーシ214における各受け板51には、表側からフレーム216及び次述する光学部材215が載置可能とされる。各受け板51には、フレーム216がねじ止めされている。
次に、LED217が実装されるLED基板218について説明する。LED基板218は、図29から図31に示すように、平面に視て横長の方形状(短冊状)をなす基材を有しており、長辺方向がX軸方向と一致し、短辺方向がY軸方向と一致する状態でシャーシ214内において底板214aに沿って延在しつつ収容されている。LED基板218は、シャーシ214内においてX軸方向(行方向)に2枚ずつ、Y軸方向(列方向)に9枚ずつ、合計18枚がマトリクス状(行列状)に並列して配置されている。このLED基板218の基材の板面のうち、表側を向いた面(光学部材215側を向いた面)には、LED217が表面実装されており、ここが実装面218aとされる。また、LED基板218は、図示しない基板保持部材によってシャーシ214の底板214aに対して保持されている。
LED217は、図29に示すように、LED基板218の実装面218a上において長辺方向(X軸方向)に沿って複数が一列に間欠的に並んで配されている。LED217は、上記したようにシャーシ214の底板214aに沿ってマトリクス状に複数枚ずつ並んで配されるLED基板218のそれぞれに複数ずつ設けられているので、全体としてシャーシ214内においてX軸方向及びY軸方向に沿って複数ずつマトリクス状に平面配置されている。各LED基板218に実装されたLED217は、その発光面217aが光学部材215及び液晶パネル211と対向状をなすとともに、その光軸がZ軸方向、つまり液晶パネル211の表示面と直交する方向と一致している。
反射シート50は、図29から図31に示すように、シャーシ214の内面をほぼ全域にわたって覆う大きさ、つまり底板214aに沿って平面配置された全LED基板218を一括して覆う大きさを有している。この反射シート50によりシャーシ214内の光を光学部材215側に向けて反射させることができるようになっている。反射シート50は、シャーシ214の底板214aに沿って延在するとともに底板214aの大部分を覆う大きさの底部50aと、底部50aの各外端から表側に立ち上がるとともに底部50aに対して傾斜状をなす4つの立ち上がり部50bと、各立ち上がり部50bの外端から外向きに延出するとともにシャーシ214の受け板51に載せられる延出部50cとから構成されている。この反射シート50の底部50aが各LED基板218における表側の面、つまりLED217の実装面218aに対して表側に重なるよう配される。
以上説明したように本実施形態によれば、LED217は、光を発する発光面217aを有するとともにその発光面217aが液晶パネル211の板面に対して対向する形となるよう配されている。このようにすれば、LED217の発光面217aから発せられた光は、発光面217aに対して対向する形となるよう配される液晶パネル211の板面に向けて照射される。このような直下型のバックライト装置212によれば、LED217からの光がエッジライト型で用いられる導光板などの部材を介することなく、液晶パネル211に供給されるから、光の利用効率に一層優れる。
<実施形態4>
本発明の実施形態4を図32から図35によって説明する。この実施形態4では、上記した実施形態3において、LED基板318に拡散レンズ52を取り付けるなどしたものを示す。なお、上記した実施形態3と同様の構造、作用及び効果について重複する説明は省略する。
本実施形態に係る液晶表示装置310に備えられるバックライト装置312は、図32に示すように、LED基板318においてLED317に対応した位置に取り付けられる拡散レンズ52と、LED基板318をシャーシ314に対して取付状態に保持するための基板保持部材53と、を備えている。
拡散レンズ52は、ほぼ透明で(高い透光性を有し)且つ屈折率が空気よりも高い合成樹脂材料(例えばポリカーボネートやアクリルなど)からなる。拡散レンズ52は、図33から図35に示すように、所定の厚みを有するとともに、平面に視て略円形状に形成されており、LED基板318に対して各LED317を表側(光出射側)から個別に覆うよう、つまり平面に視て各LED317と重畳するようそれぞれ取り付けられている。そして、この拡散レンズ52は、LED317から発せられた指向性の強い光を拡散させつつ出射させることができる。つまり、LED317から発せられた光は、拡散レンズ52を介することにより指向性が緩和されるので、隣り合うLED317間の間隔を広くとってもその間の領域が暗部として視認され難くなる。これにより、輝度ムラの発生を抑制しつつもLED317の設置個数を少なくすることが可能となっている。この拡散レンズ52は、平面に視てLED317とほぼ同心となる位置に配されている。
基板保持部材53は、ポリカーボネートなどの合成樹脂製とされており、表面が光の反射性に優れた白色を呈する。基板保持部材53は、図34及び図35に示すように、LED基板318の板面に沿う本体部と、本体部から裏側、つまりシャーシ314の底板314a側に向けて突出して底板314aに固定される固定部とを備える。基板保持部材53は、各LED基板318に対して複数ずつ取り付けられており、その配置がLED317に対してX軸方向について隣り合うものとされる。なお、複数の基板保持部材53には、本体部から表側に突出するとともに光学部材315を裏側から支持する支持部53aを有するものが含まれている。なお、反射シート350には、各拡散レンズ52を通す孔と、各基板保持部材53を通す孔とが対応する位置に開口して形成されている。
<他の実施形態>
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
(1)上記した各実施形態以外にも、青色着色部及び赤色着色部の具体的な面積比率を適宜に変更することが可能である。具体的には、青色着色部及び赤色着色部の面積比率における小数点を奇数(例えば1.1,1.3,1.5など)としたり、また青色着色部及び赤色着色部の面積比率を2.0以上としたりすることができる。
(2)上記した各実施形態では、青色着色部及び赤色着色部の面積比率が互いに等しくなる構成のものを示したが、青色着色部と赤色着色部とで面積比率が異なる構成であってもよい。その場合、青色着色部を赤色着色部よりも大きな面積としたり、逆に赤色着色部を青色着色部よりも大きな面積としたりすることが可能である。なお、青色着色部の面積比率が緑色着色部及び黄色着色部の面積比率よりも大きく、且つ赤色着色部の面積比率が緑色着色部及び黄色着色部の面積比率よりも大きいことが求められる。
(3)上記した各実施形態では、緑色着色部及び黄色着色部の面積比率が互いに等しくなる構成のものを示したが、緑色着色部と黄色着色部とで面積比率が異なる構成であってもよい。その場合、緑色着色部を黄色着色部よりも大きな面積としたり、逆に緑色着色部を黄色着色部よりも大きな面積としたりすることが可能である。なお、緑色着色部の面積比率が青色着色部及び赤色着色部の面積比率よりも小さく、且つ黄色着色部の面積比率が青色着色部及び赤色着色部の面積比率よりも小さいことが求められる。
(4)上記した各実施形態では、LEDに備えられる赤色蛍光体として、ピーク波長が630nmとなるメインピークを含み且つその半値幅が8nm程度とされるとともに、ピーク波長が613nmとなる第1サブピークと、ピーク波長が647nmとなる第2サブピークと、を含む発光スペクトルを有するものを例示したが、これ以外に、メインピークにおけるピーク波長の具体的な数値、メインピークの半値幅の具体的な数値、第1サブピークにおけるピーク波長の具体的な数値、第2サブピークにおけるピーク波長の具体的な数値などが多少異なる発光スペクトルを有する赤色蛍光体を用いることも可能である。つまり、上記したメインピークにおけるピーク波長、メインピークの半値幅、第1サブピークにおけるピーク波長、及び第2サブピークにおけるピーク波長の具体的な数値は、赤色蛍光体の発光スペクトルの要件(ピーク波長が629nm〜635nmの範囲となるメインピークを含み且つその半値幅が10nm未満とされ、さらにはピーク波長が607nm〜614nmの範囲となる第1サブピークを含むとともにピーク波長が645nm〜648nmの範囲となる第2サブピークを含む発光スペクトル)を満たす範囲で適宜に変更可能である。
(5)上記した各実施形態では、LEDに備えられる赤色蛍光体として、複フッ化物蛍光体の一種であるマンガン付活のケイフッ化カリウム(K2TiF6)を用いた場合を示したが、マンガン以外の付活剤を用いたケイフッ化カリウムを用いることも可能である。さらには、赤色蛍光体の発光スペクトルの要件(ピーク波長が629nm〜635nmの範囲となるメインピークを含み且つその半値幅が10nm未満とされ、さらにはピーク波長が607nm〜614nmの範囲となる第1サブピークを含むとともにピーク波長が645nm〜648nmの範囲となる第2サブピークを含む発光スペクトル)を満たすのであれば、ケイフッ化カリウム以外の複フッ化物蛍光体を用いることも可能である。また、赤色蛍光体の発光スペクトルの要件を満たすのであれば、複フッ化物蛍光体以外の蛍光体を用いることも可能である。
(6)上記(5)に記載した「ケイフッ化カリウム以外の複フッ化物蛍光体」の具体例としては、例えばケイフッ化カリウムの珪素(Si)に代えて、チタン(Ti)、ジルコニウム(Zr)、ハフニウム(Hf)、ゲルマニウム(Ge)及び錫(Sn)の中のいずれかを用いた構成の複フッ化物蛍光体を挙げることができる。その他にも、ケイフッ化カリウムのカリウム(K)に代えて、リチウム(Li)、ナトリウム(Na)、ルビジウム(Rb)及びセシウム(Cs)の中のいずれかを用いた複フッ化物蛍光体を挙げることができる。さらには、ケイフッ化カリウムの珪素に代えて、珪素、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、ゲルマニウム及び錫の中から複数を選択して用いた複フッ化物蛍光体を挙げることができる。
(7)上記した各実施形態では、LEDに備えられる赤色蛍光体として、メインピークに対して短波長側の第1サブピークが相対的に高くなるのに対し、メインピークに対して長波長側の第2サブピークが相対的に低くなる発光スペクトルを有するものを用いた場合を示したが、第1サブピークと第2サブピークとの高さ関係が逆転した発光スペクトルを有する赤色蛍光体を用いることも可能である。
(8)上記した各実施形態では、LEDに備えられる赤色蛍光体を1種類のみ用いた場合を示したが、複数種類の赤色蛍光体を併用することも可能である。その場合、複数種類の赤色蛍光体は、互いにピーク波長が異なるメインピークを含む発光スペクトルや、ピーク波長が異なる第1サブピークを含む発光スペクトルや、ピーク波長が異なる第2サブピークを含む発光スペクトルや、半値幅が異なるメインピークを含む発光スペクトルを有する構成とされるのが好ましい。
(9)上記した各実施形態では、LEDに備えられる緑色蛍光体として、ピーク波長が540nmとなるピークを含む発光スペクトルのβ−SiAlON、ピーク波長が533nmとなるピークを含む発光スペクトルのβ−SiAlON、及びピーク波長が522nmとなるピークを含む発光スペクトルのBOSEを例示したが、これ以外に、ピークにおけるピーク波長の具体的な数値が多少異なる発光スペクトルを有する緑色蛍光体を用いることも可能である。同様に、緑色蛍光体の発光スペクトルにおけるピークの半値幅についても適宜に変更することが可能である。つまり、上記したピークにおけるピーク波長の具体的な数値は、緑色蛍光体の発光スペクトルの要件(ピーク波長が520nm〜540nmの範囲となるピークを含む発光スペクトル)を満たす範囲で適宜に変更可能である。
(10)上記した各実施形態では、LEDに備えられる緑色蛍光体として、酸窒化物蛍光体であり且つサイアロン系蛍光体の一種であるユーロピウム付活のβ−SiAlONを用いた場合を示したが、ユーロピウム以外の付活剤(例えばTb,Y,Ceなどの希土類元素やAgなど)を用いたβ−SiAlONを用いることも可能である。さらには、緑色蛍光体の発光スペクトルの要件(ピーク波長が520nm〜540nmの範囲となるピークを含む発光スペクトル)を満たすのであれば、β−SiAlON以外のサイアロン系蛍光体を用いることも可能である。また、緑色蛍光体の発光スペクトルの要件を満たすのであれば、サイアロン系蛍光体以外の酸窒化物蛍光体を用いることも可能である。
(11)上記した各実施形態では、LEDに備えられる緑色蛍光体として、BOSE系蛍光体の一種であるユーロピウム付活のBOSEを用いた場合を示したが、ユーロピウム以外の付活剤(例えばTb,Y,Ceなどの希土類元素やAgなど)を用いたBOSEを用いることも可能である。さらには、緑色蛍光体の発光スペクトルの要件(ピーク波長が520nm〜540nmの範囲となるピークを含む発光スペクトル)を満たすのであれば、BOSE以外のBOSE系蛍光体を用いることも可能である。
(12)上記した各実施形態では、LEDが緑色蛍光体及び赤色蛍光体を備える構成のものを示したが、緑色蛍光体及び赤色蛍光体に加えて黄色光を発光する黄色蛍光体を備えたLEDについても本発明は適用可能である。黄色蛍光体の一例としては、例えば、サイアロン系蛍光体の一種であるα−SiAlONを用いることが可能である。
(13)上記した各実施形態では、LEDに備えられる青色LED素子として、ピーク波長が443nmまたは445nmとなるピークを含み且つその半値幅が24nm程度とされる発光スペクトルを有するものを例示したが、これ以外に、ピークにおけるピーク波長の具体的な数値、ピークの半値幅の具体的な数値などが多少異なる発光スペクトルを有する青色LED素子を用いることも可能である。つまり、上記したピークにおけるピーク波長やピークの半値幅の具体的な数値は、青色LED素子の発光スペクトルの要件(ピーク波長が430nm〜460nmの範囲となるピークを含む発光スペクトル)を満たす範囲で適宜に変更可能である。
(14)上記した各実施形態では、LEDを構成するLED素子の材料としてInGaNを用いた場合を示したが、他のLED素子の材料として、例えばGaN、AlGaN、GaP、ZnSe、ZnO、AlGaInPなどを用いることも可能である。
(15)上記した各実施形態では、頂面発光型のLEDを用いた場合を例示したが、LED基板の実装面に対して隣接する側面が発光面となる側面発光型のLEDを用いることも可能である。
(16)上記した各実施形態以外にも、LEDにおける機械的な構造(ケースの形状やリードフレームの形状など)は適宜に変更可能である。
(17)上記した各実施形態では、カラーフィルタに備えられる緑色着色部として、ピーク波長が530nmとなるピークを含み且つその半値幅が100nm程度となる透過スペクトルを有するものを例示したが、これ以外に、ピークにおけるピーク波長の具体的な数値、ピークの半値幅の具体的な数値などが多少異なる透過スペクトルを有する緑色着色部を用いることも可能である。つまり、上記したピークにおけるピーク波長やピークの半値幅の具体的な数値は、緑色着色部の透過スペクトルの要件(ピーク波長が510nm〜550nmの範囲となるピークを含み且つその半値幅が110nm未満とされる透過スペクトル)を満たす範囲で適宜に変更可能である。
(18)上記した各実施形態では、カラーフィルタに備えられる赤色着色部として、ピークの半値となる波長が586nm〜587nmの範囲となる透過スペクトルを有するものを例示したが、これ以外に、ピークの半値となる波長の具体的な数値が多少異なる発光スペクトルを有する赤色着色部を用いることも可能である。つまり、上記したピークにおける立ち上がり位置の具体的な数値は、赤色着色部の透過スペクトルの要件(ピークの半値となる波長が580nm以上とされる透過スペクトル)を満たす範囲で適宜に変更可能である。
(19)上記した各実施形態では、カラーフィルタに備えられる青色着色部として、ピーク波長が460nmとなるピークを含み且つその半値幅が112nm程度となる透過スペクトルを有するものを例示したが、これ以外に、ピークにおけるピーク波長の具体的な数値、ピークの半値幅の具体的な数値などが多少異なる透過スペクトルを有する青色着色部を用いることも可能である。つまり、上記したピークにおけるピーク波長やピークの半値幅の具体的な数値は、青色着色部の透過スペクトルの要件(ピーク波長が440nm〜480nmの範囲となるピークを含み且つその半値幅が120nm未満とされる透過スペクトル)を満たす範囲で適宜に変更可能である。
(20)上記した各実施形態では、カラーフィルタに備えられる黄色着色部として、ピークの半値となる波長が499nmとなる透過スペクトルを有するものを例示したが、これ以外に、ピークの半値となる波長の具体的な数値が多少異なる発光スペクトルを有する黄色着色部を用いることも可能である。つまり、上記したピークにおける立ち上がり位置の具体的な数値は、黄色着色部の透過スペクトルの要件(ピークの半値となる波長が480nm〜580nmの範囲とされる透過スペクトル)を満たす範囲で適宜に変更可能である。
(21)上記した各実施形態以外にも、カラーフィルタを構成する各着色部の並び順などについて適宜に変更可能である。
(22)上記した各実施形態では、赤色着色部、緑色着色部及び青色着色部に黄色着色部を加えた構成のカラーフィルタを例示したが、例えばシアン色の光を選択的に透過するシアン色着色部を追加することも可能である。その場合、カラーフィルタが5色となる。また、シアン色以外の色を呈する着色部を追加することも可能である。さらには、波長選択性を有さない無着色部を追加することも可能である。なお、カラーフィルタを5色以上にすることも可能である。
(23)上記した各実施形態において、カラーフィルタを構成する各着色部に所定の顔料または染料を含有させることで、各色を呈するよう製造することが可能である。
(24)上記した実施形態1では、エッジライト型のバックライト装置において、LED基板(LED)がシャーシ(導光板)における両長辺側の端部に一対配されるものを示したが、例えばLED基板(LED)がシャーシ(導光板)における両短辺側の端部に一対配されるものも本発明に含まれる。
(25)上記した(24)以外にも、LED基板(LED)をシャーシ(導光板)における両長辺及び両短辺の各端部に対して一対ずつ配したものや、逆にLED基板(LED)をシャーシ(導光板)における一方の長辺または一方の短辺の端部に対してのみ1つ配したものも本発明に含まれる。
(26)上記した実施形態3,4に記載した構成を、実施形態2に記載した構成に組み合わせることも勿論可能である。
(27)上記した実施形態3に記載した直下型のバックライト装置において、LED基板におけるLEDの設置数や配列ピッチ、シャーシにおけるLED基板の設置数、LED基板の大きさなどは適宜に変更可能である。
(28)上記した実施形態4では、直下型のバックライト装置において、全てのLEDに対して個別に拡散レンズを取り付けるようにしたものを例示したが、一部のLEDにのみ拡散レンズを取り付けるようにしても構わない。また、LED基板におけるLEDの設置数や配列ピッチ、シャーシにおけるLED基板の設置数、LED基板の大きさなどは適宜に変更可能である。
(29)上記した各実施形態では、光源としてLEDを用いたものを示したが、有機ELなどの他の光源を用いることも可能である。
(30)上記した各実施形態では、液晶パネル及びシャーシがその短辺方向を鉛直方向と一致させた縦置き状態とされるものを例示したが、液晶パネル及びシャーシがその長辺方向を鉛直方向と一致させた縦置き状態とされるものも本発明に含まれる。
(31)上記した各実施形態では、液晶表示装置のスイッチング素子としてTFTを用いたが、TFT以外のスイッチング素子(例えば薄膜ダイオード(TFD))を用いた液晶表示装置にも適用可能であり、カラー表示する液晶表示装置以外にも、白黒表示する液晶表示装置にも適用可能である。
(32)上記した各実施形態では、表示パネルとして液晶パネルを用いた液晶表示装置を例示したが、他の種類の表示パネルを用いた表示装置にも本発明は適用可能である。
(33)上記した各実施形態では、チューナーを備えたテレビ受信装置を例示したが、チューナーを備えない表示装置にも本発明は適用可能である。具体的には、電子看板(デジタルサイネージ)や電子黒板として使用される液晶表示装置にも本発明は適用することができる。
10,210,310…液晶表示装置(表示装置)、10T…チューナー(受信部)、10TV…テレビ受信装置、11,211…液晶パネル(表示パネル)、12,212,312…バックライト装置(照明装置)、17,217,317…LED(光源)、17a,217a…発光面、19…導光板、19a…光出射面、19b…光入射面、29…カラーフィルタ、29B…青色着色部、29G…緑色着色部、29R…赤色着色部、29Y…黄色着色部、40…青色LED素子(青色発光素子)

Claims (13)

  1. 青色光を発光する青色発光素子と、前記青色発光素子からの青色光に励起されて緑色光を発光する緑色蛍光体と、前記青色発光素子からの青色光に励起されて赤色光を発光する赤色蛍光体であって、ピーク波長が629nm〜635nmの範囲となるメインピークを含み且つその半値幅が10nm未満とされ、さらにはピーク波長が607nm〜614nmの範囲となる第1サブピークを含むとともにピーク波長が645nm〜648nmの範囲となる第2サブピークを含む発光スペクトルの赤色蛍光体と、を有する光源を備える照明装置と、
    青色を呈する青色着色部と、緑色を呈する緑色着色部と、赤色を呈する赤色着色部と、黄色を呈する黄色着色部と、を少なくとも備えてなるカラーフィルタであって、前記青色着色部及び前記赤色着色部が前記緑色着色部及び前記黄色着色部よりも相対的に大きな面積とされたカラーフィルタを有し、前記照明装置からの光を利用して表示を行う表示パネルと、を備え
    前記赤色蛍光体には、付活剤としてマンガンを用いたケイフッ化カリウムとされる複フッ化物蛍光体が含有されており、
    前記青色着色部及び前記赤色着色部は、前記緑色着色部及び前記黄色着色部に対する面積比率が1.2〜1.4の範囲とされる表示装置。
  2. 前記青色着色部及び前記赤色着色部は、面積が互いに等しくされるのに対し、前記緑色着色部及び前記黄色着色部は、面積が互いに等しくされている請求項記載の表示装置。
  3. 前記青色着色部及び前記赤色着色部は、前記緑色着色部及び前記黄色着色部に対する面積比率が1.2とされる請求項1または請求項記載の表示装置。
  4. 前記青色着色部及び前記赤色着色部は、前記緑色着色部及び前記黄色着色部に対する面積比率が1.4とされる請求項1または請求項記載の表示装置。
  5. 前記赤色着色部は、ピークの半値となる波長が580nm以上となる透過スペクトルを有している請求項1から請求項のいずれか1項に記載の表示装置。
  6. 前記緑色蛍光体は、ピーク波長が520nm〜540nmの範囲となるピークを含む発光スペクトルを有する請求項1から請求項のいずれか1項に記載の表示装置。
  7. 前記緑色着色部は、ピーク波長が510nm〜550nmの範囲となるピークを含み且つその半値幅が110nm未満とされる透過スペクトルを有している請求項記載の表示装置。
  8. 前記黄色着色部は、ピークの半値となる波長が480nm〜580nmの範囲となる透過スペクトルを有している請求項または請求項記載の表示装置。
  9. 前記緑色蛍光体には、サイアロン系蛍光体が含有されている請求項から請求項のいずれか1項に記載の表示装置。
  10. 前記青色発光素子は、ピーク波長が430nm〜460nmの範囲となるピークを含む発光スペクトルを有している請求項1から請求項のいずれか1項に記載の表示装置。
  11. 前記青色着色部は、ピーク波長が440nm〜480nmの範囲となるピークを含み且つその半値幅が120nm未満とされる透過スペクトルを有している請求項1記載の表示装置。
  12. 前記照明装置は、前記光源と対向する形で配されて前記光源からの光が入射される光入射面が端面に有されるとともに、前記表示パネルの板面と対向する形で配されて前記表示パネルに向けて光を出射する光出射面が板面に有される導光板を備えている請求項1から請求項1のいずれか1項に記載の表示装置。
  13. 請求項1から請求項1のいずれか1項に記載された表示装置と、テレビ信号を受信可能な受信部とを備えるテレビ受信装置。
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