JPWO2017002781A1 - 表示装置及びテレビ受信装置 - Google Patents

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Abstract

液晶表示装置10は、複数の画素部PXR,PXG,PXBを有する液晶パネル11と、照明光を基準白色光とするのに要する複数の色の光に係る各発光量を基準としたとき、複数の色の光に含まれる第1の色の光に係る発光量が選択的に多くなるよう構成されるバックライト装置12と、白色表示時には複数の画素部PXR,PXG,PXBのうち赤色を呈する赤色画素部PXRの階調値が他の色を呈する画素部PXG,PXBの階調値よりも小さくなり、赤色の表示時には他の色を呈する画素部PXG,PXBの階調値が白色表示時よりも小さく赤色画素部PXRの階調値が白色表示時よりも大きくなるよう制御するコントロール基板CTRと、を備える。

Description

本発明は、表示装置及びテレビ受信装置に関する。
従来の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に記載された液晶表示装置は、B蛍光体およびG蛍光体を塗布しR蛍光体を除いたCCFL管と、620〜650nmに単一スペクトルのピークPR3を有する光を発するR色LEDとを組み合わせたものを液晶パネルに照明光を照射する光源装置として用いている。この光源装置によれば、従来のCCFL管において問題であったR蛍光体による595nmの副スペクトルの影響を解消して色域が拡大される。また、510〜520nmに単一スペクトルのピークを有する光を発するG蛍光体を用いることで、従来のG蛍光体による580nmの副スペクトルに起因する悪影響を軽減し、色域を拡大する。
特開2007−52398号公報
(発明が解決しようとする課題)
ところで、近年では、4Kテレビや8Kテレビなどに用いられる液晶表示装置においては、高精細化に加えて色再現範囲の拡大が一層高いレベルで求められる傾向にある。このような要請に応えるには、例えばカラーフィルタの膜厚を増すといった対策が考えられるが、そうすると光がカラーフィルタによってより多く吸収されるため、光の利用効率が低下する問題が生じるおそれがあった。
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、光の利用効率を高く維持しつつ色再現性を向上させることを目的とする。
(課題を解決するための手段)
本発明の表示装置は、異なる色を呈する複数の画素部を有する表示パネルと、異なる色を呈する複数の色の光を含む照明光を前記表示パネルに照射する照明装置であって、前記照明光を基準白色光とするのに要する前記複数の色の光に係る各発光量を基準としたとき、前記複数の色の光に含まれる第1の色の光に係る発光量が選択的に多くなるよう構成される照明装置と、白色表示時には前記複数の画素部のうち前記第1の色を呈する第1の画素部の階調値が他の色を呈する画素部の階調値よりも小さくなり、前記第1の色の表示時には前記他の色を呈する画素部の階調値が前記白色表示時よりも小さく前記第1の画素部の階調値が前記白色表示時よりも大きくなるよう制御する画素制御部と、を備える。
このような構成によれば、照明装置から発せられた複数の光を含む照明光が、表示パネルに有される複数の画素部をその階調値に応じて透過されることで複数の画素部が異なる色を呈し、もって所定の画像が表示される。照明装置の照明光は、基準白色光よりも第1の色の色味がかかった光となるため、表示パネルにおいて白色表示時には画素制御部により第1の色を呈する第1の画素部の階調値が、他の色を呈する画素部の階調値よりも小さくなるよう制御されることで、白色の表示を行うことができる。一方、表示パネルにおいて第1の色の表示時には画素制御部により他の色を呈する画素部の階調値が白色表示時よりも小さく第1の画素部の階調値が白色表示時よりも大きくなるよう制御される。これにより、第1の色の表示時における第1の色に係る輝度が高くなるとともにその色再現範囲が広いものとなる。
本発明の実施態様として、次の構成が好ましい。
(1)前記表示パネルは、前記複数の画素部が、赤色を呈する赤色画素部、緑色を呈する緑色画素部、及び青色を呈する青色画素部を少なくとも含むよう構成されており、前記照明装置は、前記複数の色の光に赤色の光、緑色の光、及び青色の光を少なくとも含むとともに前記第1の色の光が前記赤色の光とされ、前記画素制御部は、前記赤色画素部を前記第1の画素部として制御している。このようにすれば、赤色表示時における赤色に係る輝度が高くなるとともにその色再現範囲が広いものとなる。赤色は、他の色に比べると、色再現範囲の拡張が人間により認識され易い傾向があることから、画像に係る表示品位の向上を図る上でより好適とされる。
(2)前記照明装置は、前記照明光を前記基準白色光とするのに要する前記複数の色の光に係る各発光量をそれぞれ100%としたとき、前記第1の色の光に係る発光量が107%以上となるよう構成される。このようにすれば、第1の色の表示時における第1の色に係る輝度に関して、仮に照明光を基準白色光とした場合の第1の色の光に係る発光量に基づく輝度を100%としたとき、105%以上の輝度向上効果が得られる。
(3)前記表示パネルは、前記複数の画素部が4つ以上の異なる色を呈するよう構成されている。このようにすれば、仮に画素部が3つの異なる色を呈する構成とした場合に比べると、各画素部の面積比率が低くなるので、照明装置の照明光に含まれる第1の色の光に係る発光量が多くされるのに伴う、第1の色の表示時における第1の色に係る輝度の増加率が相対的に大きくなる。
(4)前記照明装置は、前記照明光を前記基準白色光とするのに要する前記複数の色の光に係る各発光量をそれぞれ100%としたとき、前記第1の色の光に係る発光量が125%〜220%の範囲となるよう構成される。仮に第1の色の光に係る発光量が125%を下回る場合には、第1の色の表示時における輝度の改善効果が、画素部が3つの異なる色を呈する構成とした場合と同等程度となるおそれがあり、逆に第1の色の光に係る発光量が220%を上回る場合には、白色表示時における輝度効率が著しく低下するおそれがある。その点、第1の色の光に係る発光量を125%〜220%の範囲とすることで、第1の色の表示時における輝度の改善効果が、画素部が3つの異なる色を呈する構成とした場合を上回るとともに、白色表示時における輝度効率の著しい低下を避けることができる。
(5)前記表示パネルは、前記複数の画素部が、赤色を呈する赤色画素部、緑色を呈する緑色画素部、青色を呈する青色画素部、及び黄色を呈する黄色画素部を少なくとも含むよう構成されており、前記照明装置は、前記複数の色の光に赤色の光、緑色の光、及び青色の光を少なくとも含むとともに前記第1の色の光が前記赤色の光とされ、前記画素制御部は、前記赤色画素部を前記第1の画素部として制御している。このような構成の表示パネルでは、複数の画素部を構成する黄色画素部が、黄色の光、つまり緑色の光と赤色の光とを透過するものとされる。照明装置の照明光は、基準白色光よりも第1の色である赤色の色味がかかった光となっていることから、仮に基準白色光を用いた場合に比べると、黄色の表示時における黄色に係る色度が赤色寄りにシフトすることになる。これにより、色再現範囲を拡張する上でより好適となる。
(6)前記照明装置は、光を発する発光素子と、前記発光素子からの光を波長変換する蛍光体と、を有するとともに、前記蛍光体には、前記第1の色の光を発する第1の蛍光体が少なくとも含まれており、前記照明装置は、前記照明光を基準白色光とするために要する前記蛍光体に係る含有量を基準としたとき、前記第1の蛍光体に係る含有量が相対的に多くなるよう構成される。このようにすれば、発光素子から光が発せられると少なくともその一部が蛍光体によって波長変換されることで、照明装置の照明光が得られる。そして、蛍光体に含まれる第1の蛍光体に係る含有量が、照明光を基準白色光とするために要する蛍光体に係る含有量の基準値よりも多くなっているので、第1の蛍光体から発せられる第1の色の光の発光量が、照明光を基準白色光とするのに要する複数の色の光に係る各発光量の基準値よりも多くなる。このように、発光素子の発光量に関して複雑な制御をせずとも、目的とする照明光を容易に得られる。
(7)前記照明装置は、前記発光素子と、前記発光素子を収容するケースと、前記発光素子を前記ケース内に封止して前記蛍光体が含有される封止材と、から構成される光源を少なくとも有する。このようにすれば、発光素子をケース内に封止する封止材に含有される蛍光体によって発光素子から発せられた光の少なくとも一部が励起光として利用される。
(8)前記光源は、前記第1の蛍光体が、付活剤としてマンガンを用いたケイフッ化カリウムとなるよう構成される。このようにすれば、第1の蛍光体であるケイフッ化カリウムにおける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することができる。しかも、ケイフッ化カリウムには、材料として高価な希土類元素が用いられていないので、光源に係る製造コストが安価なものとなる。また、ケイフッ化カリウムは、吸湿などにより性能劣化が生じ難いものとされているから、発光素子をケース内に封止する封止材に含有させる構成を採る上で好適とされる。
(9)前記照明装置は、前記発光素子を有する光源と、前記蛍光体を含有していて前記光源に対して出光経路の出口側に配されて前記光源の光を波長変換する波長変換部材と、を少なくとも有する。このようにすれば、光源に対して出光経路の出口側に配される波長変換部材に蛍光体が含有されているので、光源の発光素子から発せられる熱によって蛍光体が性能劣化し難いものとなる。また、波長変換部材に蛍光体を含有させるに際して、例えば蛍光体を高いシール性でもって封止する手段を採るのが容易となるので、吸湿などによる性能劣化が懸念される蛍光体を使用する上で好適となる。
(10)前記蛍光体は、量子ドット蛍光体とされる。このようにすれば、波長変換部材による光の波長変換効率がより高いものとなるとともに、波長変換された光の色純度が高いものとなる。また、例えば波長変換部材に量子ドット蛍光体を高いシール性でもって封止する手段を採るようにすれば、量子ドット蛍光体が吸湿などによって性能劣化し難いものとなって好適である。
(11)前記照明装置は、前記複数の色の光をそれぞれ発する複数の発光素子を少なくとも有しており、前記照明装置は、前記照明光を基準白色光とするために要する前記複数の発光素子に係る各発光量を基準としたとき、前記第1の色の光を発する第1の発光素子に係る発光量が相対的に多くなるよう構成される。このようにすれば、複数の発光素子から発せられる複数の色の光によって照明装置の照明光が構成される。そして、複数の発光素子に含まれる第1の発光素子に係る発光量が、照明光を基準白色光とするために要する各発光素子に係る各発光量の基準値よりも多くなっている。仮に、照明装置が、1つの発光素子と、発光素子の光を波長変換する蛍光体と、からなる光源を備える構成とした場合に比べると、各発光素子から発せられる各色の光に係る色純度がより高いものとなり、色再現性の向上を図る上で好適とされる。
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を備える。このような構成のテレビ受信装置によれば、第1の色の表示時における第1の色に係る輝度が高くなるとともに色再現範囲が広いものとなっているから、表示品位に優れたテレビ画像の表示を実現することができる。
(発明の効果)
本発明によれば、光の利用効率を高く維持しつつ色再現性を向上させることができる。
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 液晶表示装置に備えられる液晶パネルの長辺方向に沿った断面構成を示す断面図 液晶パネルを構成するアレイ基板の表示領域における平面構成を示す拡大平面図 液晶パネルを構成するCF基板の表示領域における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 液晶表示装置の端部を長辺方向に沿って切断した断面構成を示す断面図 LED及びLED基板の断面図 液晶パネルの駆動に係る構成を表すブロック図 LEDの発光スペクトルを表すグラフ 各色の表示時における各色の画素部の階調値を示す表 赤色表示時における液晶パネルの透過スペクトルを表すグラフ 比較実験1に係る赤色蛍光体の相対含有量と、白色表示時の相対輝度、赤色表示時の相対輝度、及び赤色表示時の色度と、を示す表 比較実験1に係る赤色蛍光体の相対含有量に対する白色表示時の輝度及び赤色表示時の相対輝度の関係を表すグラフ 比較実験1に係る赤色蛍光体の相対含有量を変化させたときの赤色表示時の赤色色度の推移を示すCIE1931色度図 比較実験1に係る赤色蛍光体の相対含有量を100%,180%としたときの各色の色度を示す表 比較実験1に係る赤色蛍光体の相対含有量を100%,180%としたときの各色度領域を示すCIE1976色度図 スペクトル軌跡及び純紫軌跡と、マックアダムの楕円と、を示すCIE1931色度図 本発明の実施形態2に係るテレビ受信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 アレイ基板の表示領域における平面構成を示す拡大平面図 CF基板の表示領域における平面構成を示す拡大平面図 比較実験2に係る赤色蛍光体の相対含有量と、白色表示時の相対輝度、赤色表示時の相対輝度、及び赤色表示時の色度と、を示す表 比較実験2に係る赤色蛍光体の相対含有量に対する白色表示時の輝度及び赤色表示時の相対輝度の関係を表すグラフ 比較実験2に係る赤色蛍光体の相対含有量を変化させたときの赤色表示時の赤色色度の推移を示すCIE1931色度図 比較実験2に係る赤色蛍光体の相対含有量を100%,180%としたときの各色の色度を示す表 比較実験2に係る赤色蛍光体の相対含有量を100%,180%としたときの各色度領域を示すCIE1976色度図 本発明の実施形態3に係る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 LED及びLED基板の断面図 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 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5に係る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6に係る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7に係るLED及びLED基板の断面図
<実施形態1>
本発明の実施形態1を図1から図20によって説明する。本実施形態では、テレビ受信装置10TV、テレビ受信装置10TVに用いられる液晶表示装置10、及び液晶表示装置10に用いられるバックライト装置12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7及び図8など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、スタンド10Sと、を備えて構成される。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、画像を表示する表示パネルである液晶パネル11と、液晶パネル11に表示のための光を供給する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1に示すように、全体として平面に視て略円形状をなしている。液晶パネル11は、図3に示すように、ほぼ透明で優れた透光性を有するガラス製の一対の基板11a,11bと、両基板11a,11b間に介在し、電界印加に伴って光学特性が変化する物質である液晶分子(液晶材料)を含む液晶層11eと、液晶層11eの周りを封止するよう周方向に沿って延在するとともに両基板11a,11bを液晶層11eの厚さ分のギャップを維持した状態で貼り合わせるシール部(図示せず)と、を少なくとも備える。この液晶パネル11では、いわゆる滴下注入法にて液晶層11eが両基板11a,11b間に挟持されるようになっている。この液晶パネル11は、画面の中央側部分により構成されて画像が表示される表示領域(アクティブエリア)と、画面の外周側部分により構成されて表示領域AAを取り囲む額縁状(枠状)をなすとともに画像が表示されない非表示領域(ノンアクティブエリア)と、に区分されている。液晶パネル11は、バックライト装置12から供給される光を利用して表示領域に画像を表示することができ、その表側が出光側とされている。なお、両基板11a,11bの外面側には、それぞれ偏光板11c,11dが貼り付けられている。
液晶パネル11を構成する両基板11a,11bのうち表側(正面側)がCF基板11aとされ、裏側(背面側)がアレイ基板11bとされる。アレイ基板11bのうちの表示領域AAの内面側(液晶層11e側、CF基板11aとの対向面側)には、図3及び図4に示すように、スイッチング素子であるTFT(Thin Film Transistor:表示素子)11g及び画素電極11hが多数個マトリクス状(行列状)に並んで設けられるとともに、これらTFT11g及び画素電極11hの周りには、格子状をなすゲート配線(走査線)11i及びソース配線(データ線)11jが取り囲むようにして配設されている。ゲート配線11iとソース配線11jとがそれぞれTFT11gのゲート電極とソース電極とに接続され、画素電極11hがTFT11gのドレイン電極に接続されている。そして、TFT11gは、ゲート配線11i及びソース配線11jにそれぞれ供給される各種信号に基づいて駆動され、その駆動に伴って画素電極11hへの電位の供給が制御されるようになっている。画素電極11hは、ゲート配線11i及びソース配線11jにより囲まれた方形の領域に配されており、ITO(Indium Tin Oxide:酸化インジウム錫)或いはZnO(Zinc Oxide:酸化亜鉛)といった透明電極からなる。
一方、CF基板11aのうちの表示領域AAの内面側には、図3及び図5に示すように、アレイ基板11b側の各画素電極11hと対向状をなす位置に多数個のカラーフィルタ11kがマトリクス状に並んで設けられている。カラーフィルタ11kは、赤色、緑色及び青色(R,G,B)の三色を呈するものが所定の順で繰り返し並んで配置される。各色のカラーフィルタ11kは、各色に係る特定の波長範囲の光を選択的に透過するものとされる。つまり、赤色のカラーフィルタ11kは、赤色の波長領域の光を、緑色のカラーフィルタ11kは、緑色の波長領域の光を、青色のカラーフィルタ11kは、青色の波長領域の光を、それぞれ選択的に透過するものとされる。各カラーフィルタ11k間には、混色を防ぐための格子状の遮光層(ブラックマトリクス)11lが形成されている。遮光層11lは、上記したゲート配線11i及びソース配線11jと平面に視て重畳する配置とされる。カラーフィルタ11k及び遮光層11lの表面には、アレイ基板11b側の画素電極11hと対向するベタ状の対向電極11mが設けられている。また、両基板11a,11bの内面側には、液晶層11eに含まれる液晶分子を配向させるための配向膜11n,11o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、赤色、緑色及び青色の3色のカラーフィルタ11k及びそれらと対向する3つの画素電極11hの組によって表示単位である1つの表示画素PXが構成されている。表示画素PXは、赤色を呈するカラーフィルタ11kとそれに対向する画素電極11hとからなる赤色画素部PXRと、緑色を呈するカラーフィルタ11kとそれに対向する画素電極11hとからなる緑色画素部PXGと、青色を呈するカラーフィルタ11kとそれに対向する画素電極11hとからなる青色画素部PXBと、からなる。これら各色の画素部PXR,PXG,PXBは、液晶パネル11の板面において行方向(X軸方向)に沿って繰り返し並べて配されることで、画素群を構成しており、この画素群が列方向(Y軸方向)に沿って多数並んで配されている。そして、各色の画素部PXR,PXG,PXBを構成する各画素電極11hには、それぞれに接続されたTFT11gにより電圧がそれぞれ印加されるようになっており、その電圧値に基づいて各色の画素部PXR,PXG,PXBにおける液晶層11eの配向状態が変化し、もって各色の画素部PXR,PXG,PXB毎に液晶パネル11の透過光量が個別に制御されるようになっている。各TFT11gには、図11に示すように、アレイ基板11bの端部に接続されたフレキシブル基板FKを介して信号供給源であるコントロール基板(画素制御部)CTRから電圧が供給されるようになっている。コントロール基板CTRは、液晶パネル11の表示領域に表示する画像に基づいて決定される、各色の画素部PXR,PXG,PXBの階調値(画素値)に基づいた電圧などの各種信号を各TFT11gに接続された各ゲート配線11i及び各ソース配線11jに供給し、もって各TFT11gが駆動されるようになっている。本実施形態に係るコントロール基板CTRによれば、各色の画素部PXR,PXG,PXBが、それぞれ0〜255の階調値をとる256階調ずつに制御され、それにより各色の画素部PXR,PXG,PXBからなる表示画素PXによる表示色が約1677万色とされている。
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(出光側、液晶パネル11側)に開口する光出射部(出光部、開口部)14b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14bを覆うようにして配される複数の光学部材15と、複数の光学部材15における外周縁部の間に介在する形で配されるフレーム16と、を備える。さらに、シャーシ14内には、LED(光源)17と、LED17が実装されたLED基板18と、LED基板18においてLED17に対応した位置に取り付けられる拡散レンズ19と、シャーシ14内の光を反射させる反射シート(反射部材)20と、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12は、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LED17が配されてその発光面17aが対向状をなす、いわゆる直下型とされる。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、例えば合成樹脂材料からなり、図6から図8に示すように、液晶パネル11と同様に横長な方形状(矩形状、長方形状)をなす底部14aと、底部14aの外周縁部から表側(出光側)に向けて立ち上がる側部14cと、から構成されており、全体としては表側に向けて開口した浅い略箱型(略浅皿状)をなしている。シャーシ14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。シャーシ14における底部14aは、LED基板18に対して裏側、つまりLED17に対してその発光面17a側(出光側)とは反対側に配されている。シャーシ14における側部14cは、底部14aの外周縁部に対して全周にわたって連なる略筒状をなしていて表側の開口端側(光出射部14b側、底部14a側とは反対側)ほど開口間口が広くなっている。側部14cには、相対的に低い第1段部14c1と、相対的に高い第2段部14c2と、が設けられており、このうちの第1段部14c1に後述する光学部材15(具体的には拡散板15a)及び反射シート20の各外周縁部が載せられるのに対し、第2段部14c2に液晶パネル11の外周縁部が載せられるようになっている。また、側部14cには、フレーム16及びベゼル13が固定されている。
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、シャーシ14の光出射部14bを覆う形で配され、LED17に対して出光経路の出口側に配されている。光学部材15は、相対的に裏側(LED17に近い側、出光側とは反対側)に配される拡散板15aと、相対的に表側(液晶パネル11に近い側、出光側)に配される複数の光学シート15bと、から構成されている。このうちの拡散板15aは、図7及び図8に示すように、その外周縁部が側部14cの第1段部14c1に載せられることで、シャーシ14の光出射部14bを覆うとともに、光学シート15bとLED17及び拡散レンズ19との間に介在して配される。拡散板15aは、LED17及び拡散レンズ19に対して表側、つまり出光側に所定の間隔を空けて対向状をなしている。拡散板15aは、光学シート15bよりも板厚が厚い、ほぼ透明な樹脂製の基材内に拡散粒子を多数分散して設けた構成とされ、透過する光を拡散させる機能を有する。
光学シート15bは、図7及び図8に示すように、その外周縁部がフレーム16に載せられることで、シャーシ14の光出射部14bを覆うとともに、液晶パネル11と拡散板15aとの間に介在して配される。光学シート15bは、拡散板15aよりも板厚が薄いシート状をなしていて合計で3枚が備えられている。具体的には、光学シート15bは、LED17から発せられた光に等方性集光作用を付与するマイクロレンズシート15b1と、光に異方性集光作用を付与するプリズムシート15b2と、光を偏光反射して輝度を向上させるのに寄与する反射型偏光シート15b3と、から構成される。光学シート15bは、マイクロレンズシート15b1、プリズムシート15b2及び反射型偏光シート15b3の順で積層されている。
フレーム16は、図2に示すように、全体として液晶パネル11及び光学部材15の外周縁部に沿う枠状をなしており、その断面形状が略ブロック状をなしている。フレーム16は、図7及び図8に示すように、側部14cの第1段部14c1に載せられた拡散板15aの外周縁部に対して表側から載せられることで、拡散板15a及び後述する反射シート20の各外周縁部を表側から押さえるとともに第1段部14c1との間で挟持するものとされる。一方、フレーム16には、その表側に光学シート15bの外周縁部が載せられて光学シート15bの外周縁部を裏側から支持しており、それにより光学シート15bと拡散板15aとの間に一定の間隔を保持している。このような構成のフレーム16によれば、光学シート15bに付与される厚み方向(Z軸方向)についての保持力が、拡散板15aに付与される厚み方向についての保持力よりも相対的に低くなるので、光学シート15bについては熱膨張や熱収縮に伴う伸縮を逃がし易くなり、そのような伸縮に伴って生じ得る皺などの発生を抑制することができる。しかも、フレーム16に載せられる光学シート15bの外周縁部が、フレーム16及び拡散板15aの外周縁部と平面に視て重畳する配置となっているので、仮にフレーム16によって表側から押さえられる拡散板15aに対して光学シートを直接載せるようにした場合に比べると、拡散板15aの外周縁部が相対的に外側に配されることになり、もって狭額縁化を図る上で好適となる。
次に、LED17及びLED17が実装されるLED基板18について説明する。LED17は、図7及び図8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。LED17は、発光面17aが光学部材15(拡散板15a)の板面と対向状をなす位置関係にある。詳しくは、LED17は、図10に示すように、発光源である青色LED素子(青色発光素子、発光素子)21と、青色LED素子21を封止する封止材22と、青色LED素子21が収容されるとともに封止材22が充填されるケース(収容体、筐体)23と、を備える。
青色LED素子21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の単色光を発光するものとされる。この青色LED素子21は、図示しないリードフレームによってケース23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22は、LED17の製造工程では青色LED素子21が収容されたケース23の内部空間に充填されることで、青色LED素子21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22は、LED17の製造工程では青色LED素子21が収容されたケース23の内部空間に充填されることで、青色LED素子21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22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21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21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(バックライト装置12の照明光)は、青色LED素子21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、の3色の光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、略白色光を発するものとされる。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。なお、青色LED素子21、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23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23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23c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18aに沿って延在する底壁部23aと、底壁部23aの外縁から立ち上がる側壁部23bとを有している。このうち底壁部23a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23bは、底壁部23a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23を構成する底壁部23aの内面(底面)には、青色LED素子21が配置されている。これに対して側壁部23b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23内に配される端部が青色LED素子21に接続されるのに対し、ケース23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。
本実施形態に係るLED17が有する緑色蛍光体及び赤色蛍光体について説明する。緑色蛍光体には、少なくとも酸窒化物蛍光体の一種である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、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。
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。
次に、LED17の発光スペクトルについて説明する。LED17は、図12に示される発光スペクトルを有している。図12は、LED17の発光スペクトルを表しており、その横軸が波長(単位:nm)を、縦軸が「相対発光強度(無単位)」を、それぞれ示している。LED17を構成する青色LED素子21は、主発光波長(ピーク波長)が青色の波長領域に含まれていて例えば444nm程度となり且つその半値幅が20nm程度となる発光スペクトルを有している。この青色LED素子21から発せられる青色光は、発光スペクトル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。緑色蛍光体であるβ−SiAlONは、主発光波長が緑色の波長領域に含まれていて例えば533nm程度とされ且つピークの半値幅が53nm程度となる発光スペクトルを有している。赤色蛍光体であるケイフッ化カリウムは、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、を含む発光スペクトルを有している。より詳しくは、赤色蛍光体であるケイフッ化カリウムは、主発光波長が赤色の波長領域に含まれていて例えば629nm〜635nmの範囲(好ましくは630nm程度)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、さらには主発光波長が例えば607nm〜614nmの範囲(好ましくは613nm程度)となる第1サブピークを含むとともに主発光波長が例えば645nm〜648nmの範囲(好ましくは647nm程度)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。このように赤色蛍光体の発光スペクトルに含まれるメインピークの半値幅は、緑色蛍光体の発光スペクトルに含まれるピークの半値幅に比べて相対的に狭くなっている。以上のような構成により、緑色蛍光体から発せられる緑色光の色純度が十分に高いものとされるとともに、赤色蛍光体から発せられる赤色光の色純度が十分に高いものとされる。
LED基板18は、図6から図8に示すように、横長な方形状(矩形状、長方形状)をなしており、長辺方向(長さ方向)がX軸方向と一致し、短辺方向(幅方向)がY軸方向と一致する状態でシャーシ14内において底部14aに沿って延在しつつ収容されている。LED基板18の基材は、シャーシ14と同じアルミ系材料などの金属製とされ、その表面に絶縁層を介して銅箔などの金属膜からなる配線パターン(図示せず)が形成され、さらには最外表面には、白色を呈する反射層(図示せず)が形成された構成とされる。この反射層によりLED17から出射されてLED基板18側に戻された光を反射することで、その反射光を表側に向けて立ち上げて出射光として利用することが可能とされる。なお、LED基板18の基材に用いる材料としては、セラミックなどの絶縁材料を用いることも可能である。このLED基板18の基材の板面のうち、表側を向いた板面(光学部材15側を向いた板面)には、上記した構成のLED17が表面実装されており、ここが実装面18aとされる。LED17は、LED基板18における長辺方向(X軸方向)に沿って複数が直線的に並列して配されるとともに、LED基板18に形成された配線パターンにより直列接続されている。具体的には、LED基板18には、8つのLED17が直線的に且つ間欠的に並んで配されている。そして、LED基板18は、シャーシ14内においてY軸方向に沿って複数が互いに長辺方向及び短辺方向を揃えた状態で並列して配置されている。具体的には、LED基板18は、シャーシ14内においてY軸方向に沿って4枚並んで配されており、その並び方向がY軸方向と一致している。従って、シャーシ14の底部14aの面内においてLED17は、各LED基板18の長さ方向であるX軸方向(行方向、底部14aの長辺方向)、及び複数のLED基板18の並び方向であるY軸方向(列方向、底部14aの短辺方向)について複数ずつ行列状(マトリクス状)に配置されていると言える。なお、各LED基板18には、図示しない配線部材が接続されるコネクタ部が設けられており、配線部材を介して図示しないLED駆動基板(光源駆動基板)から駆動電力が供給されるようになっている。
拡散レンズ19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19は、図6から図8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18に対して各LED17の発光面17aを表側(出光側)から個別に覆うよう、つまり平面に視て各LED17と重畳するようそれぞれ取り付けられている。従って、バックライト装置12における拡散レンズ19の設置数及び平面配置は、既述したLED17の設置数及び平面配置と同一の関係とされる。そして、この拡散レンズ19は、LED17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、LED17から発せられた光は、拡散レンズ19を介することにより指向性が緩和された形で光学部材15へ向けて照射されるので、隣り合うLED17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。つまり、拡散レンズ19は、LED17の光を拡散させる擬似光源として光学的に機能する。これにより、LED17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19は、平面に視てLED17とほぼ同心となる位置に配されている。
この拡散レンズ19は、図9に示すように、裏側を向き、LED基板18(LED17)と対向する面がLED17からの光が入射される光入射面19aとされるのに対し、表側を向き、光学部材15と対向する面が光を出射する光出射面(発光面)19bとされる。このうち、光入射面19aは、全体としてはLED基板18の板面(X軸方向及びY軸方向)に沿って並行する形態とされるものの、平面に視てLED17と重畳する領域に光入射側凹部19cが形成されることでLED17の光軸(Z軸方向)に対して傾斜した傾斜面を有している。光入射側凹部19cは、断面逆V字型の略円錐状をなすとともに拡散レンズ19においてほぼ同心位置に配されている。LED17から発せられて光入射側凹部19c内に入った光は、傾斜面によって広角に屈折されつつ拡散レンズ19に入射する。また、光入射面19aからは、LED基板18に対する取付構造である取付脚部19dが突設されている。光出射面19bは、扁平な略球面状に形成されており、それにより、拡散レンズ19から出射する光を広角に屈折させつつ出射させることが可能とされる。この光出射面19bのうち平面に視てLED17と重畳する領域には、略擂鉢状をなす光出射側凹部19eが形成されている。この光出射側凹部19eにより、LED17からの光の多くを広角に屈折させつつ出射させるなどすることができる。
反射シート20は、表面が光の反射性に優れた白色を呈するものとされており、図2から図8に示すように、シャーシ14の内面をほぼ全域にわたって覆う大きさ、つまり底部14aに沿って平面配置された全LED基板18を一括して覆う大きさを有している。この反射シート20によりシャーシ14内の光を表側(光出射側、光学部材15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20は、全体としては略擂鉢状をなしており、LED基板18及び底部14aに倣って延在するとともに各LED基板18を一括してそのほぼ全域を覆う大きさの底側反射部20aと、底側反射部20aの各外端から表側に立ち上がるとともに底側反射部20aに対して傾斜状をなす4つの立ち上がり反射部20bと、各立ち上がり反射部20bの外端から外向きに延出するとともにシャーシ14の側部14cの第1段部14c1に載せられる延出部(外縁部)20cと、から構成されている。
反射シート20の底側反射部20aは、図7及び図8に示すように、各LED基板18における表側の面、つまりLED17の実装面18aに対して表側に重なるよう配される。底側反射部20aは、シャーシ14の底部14a及び光学部材15の板面に並行する形で延在する構成とされているため、光学部材15までのZ軸方向についての間隔が面内の全域にわたってほぼ一定とされている。底側反射部20aには、各LED17と平面に視て重畳する位置に各LED17及び各拡散レンズ19を個別に挿通する挿通孔(光源挿通孔)20dが開口して設けられている。この挿通孔20dは、各LED17及び各拡散レンズ19の配置に対応してX軸方向及びY軸方向について行列状(マトリクス状)に複数が並んで配置されている。このように底側反射部20aは、平面に視てLED17と重畳する配置とされており、シャーシ14内の「LED配置領域(光源配置領域)」に配されている、と言える。立ち上がり反射部20bは、立ち上がり基端位置から立ち上がり先端位置に至るまで底側反射部20a及び光学部材15の板面に対して傾斜状をなしている。従って、立ち上がり反射部20bと光学部材15との間のZ軸方向についての間隔は、立ち上がり基端位置から立ち上がり先端位置へ向けて連続的に漸次減少するものとされており、立ち上がり基端位置にて最大(底側反射部20aと光学部材15との間のZ軸方向についての間隔とほぼ等しい大きさ)となり、立ち上がり先端位置にて最小となっている。立ち上がり反射部20bは、平面に視てLED17とは非重畳となる配置とされており、シャーシ14内の「LED非配置領域(光源非配置領域)」に配されている、と言える。LED非配置領域に配された立ち上がり反射部20bは、底側反射部20aに対して傾斜状をなしていることで、反射光に所定の角度付けをすることができ、それによりLED非配置領域において光量不足(暗部)が生じ難くなっている。
さて、本実施形態に係るバックライト装置12は、図12に示すように、液晶パネル11に照射する照明光を基準白色光とするのに要する3色の光に係る各発光量(基準発光量)を基準としたとき、3色の光に含まれる赤色光(第1の色の光)に係る発光量が選択的に多くなるよう構成されている。なお、図12には、照明光を基準白色光とするのに要する赤色光に係る発光量を二点鎖線により図示している。その上で、コントロール基板CTRは、図13に示すように、白色表示時には3色の画素部PXR,PXG,PXBのうち赤色を呈する赤色画素部(第1の色を呈する第1の画素部)PXRの階調値が他の色である緑色及び青色を呈する画素部PXG,PXBの階調値よりも小さくなり、赤色表示時(第1の色の表示時)には緑色及び青色を呈する画素部PXG,PXBの階調値が白色表示時よりも小さく赤色画素部PXRの階調値が白色表示時よりも大きくなるよう制御している。このような構成によれば、バックライト装置12の照明光は、基準白色光よりも赤色の色味がかかった光となるため、液晶パネル11において白色表示時にはコントロール基板CTRにより赤色画素部PXRの階調値が、緑色及び青色の画素部PXG,PXBの階調値よりも小さくなるよう制御されることで、白色の表示を行うことができる。一方、液晶パネル11において赤色表示時には、コントロール基板CTRにより緑色及び青色の画素部PXG,PXBの階調値が白色表示時よりも小さく、赤色画素部PXRの階調値が白色表示時よりも大きくなるよう制御される。これにより、赤色表示時における輝度が高くなるとともにその色再現範囲が広いものとなる。しかも、赤色は、他の色に比べると、色再現範囲の拡張が人間により認識され易い傾向があることから、画像に係る表示品位の向上を図る上でより好適とされる。
詳しくは、バックライト装置12は、液晶パネル11に照射する照明光を基準白色光とするために要するLED17の赤色蛍光体に係る含有量を基準としたとき、赤色蛍光体に係る含有量が相対的に多くなるよう構成されている。このように、LED17の赤色蛍光体に係る含有量が、照明光を基準白色光とするために要する赤色蛍光体に係る含有量の基準値よりも多くなっているので、赤色蛍光体から発せられる赤色光の発光量が、図12に示すように、照明光を基準白色光とするのに要する赤色光に係る発光量の基準値(図12に示す二点鎖線)よりも多くなる。これにより、青色LED素子21の発光量に関して複雑な制御をせずとも、目的とする照明光を容易に得られる。具体的には、照明光を基準白色光とするために要する赤色蛍光体の基準含有量及び基準発光量を100%としたとき、赤色蛍光体に係る含有量及び発光量は、107%以上とされている。このようにすれば、照明光を基準白色光とした場合の赤色表示時における赤色の輝度を100%としたとき、赤色表示時における赤色の輝度が105%以上となり、十分に高い輝度向上効果が得られる。基準となる輝度値よりも5%以上の輝度向上が図られれば、使用者にとって表示画像が明るくなったことを実感し易いものとなる。
ここで、バックライト装置12から液晶パネル11に照射される照明光に係る基準白色光について説明する。この基準白色光は、例えば、色度図における黒体放射軌跡及び黒体放射軌跡を中心とした所定幅の帯状の色度範囲に含まれる色度を有している。つまり、基準白色光は、特定の色温度または相関色温度によっても表すことが可能とされる。具体的には、基準白色光を、標準光A、標準光B、標準光C、標準光D65などとすることができ、それ以外にも、任意の相関色温度Tに対して相対分光分布が定義された標準光DTやCIE1931色度図に係るx値及びy値によって表される色度座標が(0.272,0.277)など上記帯状の色度範囲に含まれる任意の色度によって定義される標準光とすることも可能である。なお、標準光Aは、CIE1931色度図に係る色度座標が(0.4476,0.4074)、色温度(単位は「K(ケルビン)」)が2855.6Kとされる。標準光Bは、CIE1931色度図に係る色度座標が(0.3484,0.3516)、色温度が4874Kとされる。標準光Cは、CIE1931色度図に係る色度座標が(0.3101,0.3161)、色温度が6774Kとされる。標準光D65は、CIE1931色度図に係る色度座標が(0.3157,0.3290)、相関色温度が6504Kとされる。
次に、コントロール基板CTRによる3色の画素部PXR,PXG,PXBの階調値に係る制御に関して詳しく説明する。コントロール基板CTRは、既述した通り、3色の画素部PXR,PXG,PXBをそれぞれ256階調の範囲内で適宜に制御することで、表示画素PXの表示色を約1677万色としている。例えば、表示画素PXに白色表示をさせる場合には、コントロール基板CTRは、3色の画素部PXR,PXG,PXBの階調値を最大化し且つ目標となる白色色度が得られるようホワイトバランスが整った階調値となるよう各画素部PXR,PXG,PXBを制御している。一方、表示画素PXに赤色、緑色及び青色の単色表示をさせる場合には、コントロール基板CTRは、3色の画素部PXR,PXG,PXBのうち単色表示を行う色の画素部PXR,PXG,PXBの階調値を最大化するとともに単色表示を行わない他の2色の画素部PXR,PXG,PXBの階調値を最小化するよう、各画素部PXR,PXG,PXBを制御している。
ここで、仮に、バックライト装置の照明光の色度が、液晶パネル11において白色表示を行う際の目標となる白色色度(目標白色色度)と同等の色度であった場合には、コントロール基板CTRは、図13に示すように、3色の画素部PXR,PXG,PXBの階調値をそれぞれ最大値の「255」とすることで、表示画素PXに白色表示を行わせることができる。しかし、実際には、3色の各画素部PXR,PXG,PXBの階調値は、バックライト装置(LED)の照明光の色度や液晶パネル11の各色のカラーフィルタ11kの分光透過率などの個体差に応じてホワイトバランス調整されるため、例えば赤色画素部PXRの階調値を「248」とし、緑色画素部PXGの階調値を「242」とし、青色画素部PXBの階調値を「255」とすることで、目標の白色表示を表示画素PXに行わせることができる。なお、ホワイトバランス調整に伴う各画素部PXR,PXG,PXBの具体的な階調値は、上記個体差に応じて適宜に変更され得る。
これに対し、本実施形態では、バックライト装置12が、照明光を基準白色光とするのに要する3色の光に係る各発光量を基準としたとき、赤色光に係る発光量が選択的に多くなるよう構成されているので、当該照明光が赤色の色味がかったものとなっており、その照明光の色度が液晶パネル11において白色表示を行う際の目標となる白色色度(目標白色色度)とは異なり、目標白色色度に対して赤色寄りにシフトしたものとなっている。これに伴い、コントロール基板CTRは、3色の各画素部PXR,PXG,PXBのうちの赤色画素部PXRの階調値を他の2色の画素部PXG,PXBの階調値よりも小さくなるよう制御することで、表示画素PXに白色表示を行わせている。具体的には、コントロール基板CTRは、図13に示すように、ホワイトバランスを調整した状態で、緑色画素部PXGの階調値を「242」とし、青色画素部PXBの階調値を「255」とするのに対し、赤色画素部PXRの階調値を「220」としており、それにより目標白色色度での表示を表示画素PXに行わせるようにしている。つまり、バックライト装置12の照明光には、緑色光及び青色光よりも赤色光がより多く含まれているので、液晶パネル11の赤色画素部RPXの開度(光の透過のし易さ)が緑色画素部PXG及び青色画素部PXBの開度よりも低くなるようコントロール基板CTRにより制限することで、表示画素PXの色度が目標白色色度とされている。なお、液晶パネル11において白色表示を行う際の目標白色色度は、例えば色温度12000K程度とされるのが好ましいが、必ずしもこの数値に限定されるものではない。
そして、赤色の単色表示を行う場合には、コントロール基板CTRは、緑色画素部PXG及び青色画素部PXBの階調値を白色表示時よりも小さくし、赤色画素部PXRの階調値を白色表示時よりも大きくしている。具体的には、赤色表示時にコントロール基板CTRは、図13に示すように、緑色画素部PXG及び青色画素部PXBの階調値をそれぞれ最小値である「0」とするのに対し、赤色画素部PXRの階調値を白色表示時の「220」よりも大きな「255」とすることで、目標の赤色表示を表示画素PXに行わせている。つまり、赤色表示時には、赤色画素部PXRの階調値は、最大値となっている。ここで、バックライト装置12の照明光は、基準白色光とするのに要する3色の光に係る各発光量を基準としたとき、赤色光に係る発光量が選択的に多くなっており、その発光量が選択的に多くされた赤色光が、赤色表示時には赤色画素部PXRを最大限に透過することになるので、図14に示すように、赤色光の透過光量が最大化されるとともに表示画素PXに表示される赤色の色純度がより高いものとなる。これにより、赤色表示時における輝度が高くなるとともにその色再現範囲が広いものとなる。なお、図14は、赤色表示時における液晶パネル11の透過スペクトルを表しており、その横軸が波長(単位:nm)を、縦軸が「相対輝度(無単位)」を、それぞれ示している。
また、緑色表示時にコントロール基板CTRは、図13に示すように、緑色画素部PXGの階調値を最大値である「255」とし、赤色画素部PXR及び青色画素部PXBの階調値をそれぞれ最小値である「0」とすることで、目標の緑色表示を表示画素PXに行わせている。青色表示時にコントロール基板CTRは、青色画素部PXBの階調値を最大値である「255」とし、赤色画素部PXR及び緑色画素部PXGの階調値をそれぞれ最小値である「0」とすることで、目標の青色表示を表示画素PXに行わせている。
上記のような作用及び効果を実証するため、以下の比較実験1を行った。この比較実験1では、LED17に含ませる赤色蛍光体の含有量を、バックライト装置12の照明光を基準白色光とするために要する赤色蛍光体の基準含有量よりも多くしたとき、白色表示時の輝度及び赤色表示時の輝度と、赤色表示時の色度と、がどのように変化するかを測定した。具体的には、比較実験1では、赤色蛍光体の相対含有量を、上記した赤色蛍光体の基準含有量からその5倍にまで段階的に増すようにし、そのときの白色表示時の相対輝度及び赤色表示時の相対輝度をそれぞれ測定している。より詳しくは、比較実験1では、赤色蛍光体の基準含有量を100%としたとき、赤色蛍光体の相対含有量を、「100%,140%,180%,220%,260%,300%,340%,380%,420%,460%,500%」として上記各相対輝度の測定を行っている(図15から図17)。さらには、比較実験1では、赤色蛍光体の相対含有量を「100%,180%」としたときの、赤色表示時、緑色表示時及び青色表示時の各色度をそれぞれ測定している(図18及び図19)。比較実験1の実験結果を図15から図19に示す。図15は、赤色蛍光体の相対含有量と、白色表示時の相対輝度、赤色表示時の相対輝度及び赤色表示時の色度、を表す表である。図15において赤色表示時の色度としては、CIE1931色度図に係るx値及びy値と、CIE1976色度図に係るu′値及びv′値と、がそれぞれ記載されている。図16は、横軸が、赤色蛍光体の含有量に関して上記した赤色蛍光体の基準含有量を100%としたときの相対値(単位は「%」)とされるのに対し、縦軸が、白色表示時の輝度及び赤色表示時の輝度に関して赤色蛍光体を基準含有量としたときの相対値(単位は「%」)とされるグラフである。図16において、「×」のプロットが赤色表示時を、「▲」のプロットが白色表示時を、それぞれ表している。図17は、CIE1931色度図であり、上記のように赤色蛍光体の相対含有量を変化させたときにおける赤色表示時の赤色色度の推移を表している。図18は、赤色蛍光体の相対含有量を「100%,180%」としたときの赤色、緑色及び青色の各単色の色度を表す表である。図19は、赤色蛍光体の相対含有量を「100%,180%」としたときの赤色、緑色及び青色の各単色色度を表すCIE1976色度図であり、赤色蛍光体の相対含有量を100%としたときの色度領域を二点鎖線及び「◆」のプロットにより、赤色蛍光体の相対含有量を180%としたときの色度領域を実線及び「■」のプロットにより、それぞれ図示している。
比較実験1の実験結果について説明する。図15及び図16によれば、赤色蛍光体の相対含有量を多くするほど、白色表示時の相対輝度が低下するものの、赤色表示時の相対輝度は向上する傾向であることが分かる。このように白色表示時の相対輝度が低下する理由は、赤色蛍光体の相対含有量を多くするほど赤色光の発光量が増すことから、白色表示時には赤色画素部PXRの階調値をより小さくしなければならないためである。赤色表示時の相対輝度が向上する理由は、赤色蛍光体の相対含有量を多くするほど赤色光の発光量が増すのに対し、赤色表示時における赤色画素部PXRの階調値は最大値で発光量の増加した赤色光がそのまま表示に利用されるためである。特に、図16によれば、赤色蛍光体の相対含有量が107%を超えると、赤色表示時の相対輝度が105%を超えることから、赤色蛍光体の相対含有量を107%以上とするのが、赤色表示時の輝度向上効果を十分に得る上で好ましいものとされる。なお、赤色蛍光体の相対含有量は、赤色蛍光体による赤色光の相対発光量に比例する傾向にあることから、赤色光の相対発光量を107%以上とするのが好ましい、と言える。
一方、図15及び図17によれば、赤色蛍光体の相対含有量を多くするほど、赤色表示時における赤色色度のx値が増加してy値が減少する傾向であることが分かる。このように赤色表示時における赤色色度のx値が増加してy値が減少するということは、図20に示されるCIE1931色度図におけるスペクトル軌跡のうちの赤色の波長領域を長波長側にシフトすることを意味する。従って、赤色蛍光体の相対含有量を多くするほど、赤色表示時における赤色の色域がより拡張されて色再現性がより向上する、と言える。さらには、赤色表示時における赤色色度のx値が増加してy値が減少するということは、図20に示されるCIE1931色度図におけるマックアダムの楕円のうち、赤色の波長領域付近に配される楕円をその短軸方向に沿ってシフトすることを意味する。マックアダムの楕円は、人間に色の差が判別できない色度範囲を表すものであることから、上記のように赤色色度がマックアダムの楕円をその短軸方向に沿ってシフトすると、人間にとっては赤色の色味の違いがより明確に知覚され易くなる、と言える。つまり、赤色表示時に赤色の色味がより鮮やかに使用者に認識され易くなり、表示品位の向上を図る上で好ましいものとされる。なお、図20は、CIE1931色度図であって、スペクトル軌跡及び純紫軌跡と、マックアダムの楕円と、が示されるものである。そして、図18及び図19によれば、赤色蛍光体の含有量を180%とすれば、赤色蛍光体の含有量が100%の場合に比べると、赤色の色域が拡張されていることが分かる。このように、赤色蛍光体の相対含有量が多くなれば、赤色表示時における赤色の色域がより拡張されて色再現性がより向上することが分かる。なお、図15によれば、赤色蛍光体の含有量を180%としたとき、赤色表示時の相対輝度が141%となっていて、十分な輝度向上効果が得られている、と言える。
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、異なる色を呈する複数の画素部PXR,PXG,PXBを有する液晶パネル(表示パネル)11と、異なる色を呈する複数の色の光を含む照明光を液晶パネル11に照射するバックライト装置(照明装置)12であって、照明光を基準白色光とするのに要する複数の色の光に係る各発光量を基準としたとき、複数の色の光に含まれる第1の色の光に係る発光量が選択的に多くなるよう構成されるバックライト装置12と、白色表示時には複数の画素部PXR,PXG,PXBのうち赤色(第1の色)を呈する赤色画素部(第1の画素部)PXRの階調値が他の色を呈する画素部PXG,PXBの階調値よりも小さくなり、赤色の表示時には他の色を呈する画素部PXG,PXBの階調値が白色表示時よりも小さく赤色画素部PXRの階調値が白色表示時よりも大きくなるよう制御するコントロール基板(画素制御部)CTRと、を備える。
このような構成によれば、バックライト装置12から発せられた複数の光を含む照明光が、液晶パネル11に有される複数の画素部PXR,PXG,PXBをその階調値に応じて透過されることで複数の画素部PXR,PXG,PXBが異なる色を呈し、もって所定の画像が表示される。バックライト装置12の照明光は、基準白色光よりも赤色の色味がかかった光となるため、液晶パネル11において白色表示時にはコントロール基板CTRにより赤色を呈する赤色画素部PXRの階調値が、他の色を呈する画素部PXG,PXBの階調値よりも小さくなるよう制御されることで、白色の表示を行うことができる。一方、液晶パネル11において赤色の表示時にはコントロール基板CTRにより他の色を呈する画素部PXG,PXBの階調値が白色表示時よりも小さく赤色画素部PXRの階調値が白色表示時よりも大きくなるよう制御される。これにより、赤色の表示時における赤色に係る輝度が高くなるとともにその色再現範囲が広いものとなる。
また、液晶パネル11は、複数の画素部PXR,PXG,PXBが、赤色を呈する赤色画素部PXR、緑色を呈する緑色画素部PXG、及び青色を呈する青色画素部PXBを少なくとも含むよう構成されており、バックライト装置12は、複数の色の光に赤色の光、緑色の光、及び青色の光を少なくとも含むとともに第1の色の光が赤色の光とされ、コントロール基板CTRは、赤色画素部PXRを第1の画素部として制御している。このようにすれば、赤色表示時における赤色に係る輝度が高くなるとともにその色再現範囲が広いものとなる。赤色は、他の色に比べると、色再現範囲の拡張が人間により認識され易い傾向があることから、画像に係る表示品位の向上を図る上でより好適とされる。
また、バックライト装置12は、照明光を基準白色光とするのに要する複数の色の光に係る各発光量をそれぞれ100%としたとき、赤色の光に係る発光量が107%以上となるよう構成される。このようにすれば、赤色の表示時における赤色に係る輝度に関して、仮に照明光を基準白色光とした場合の赤色の光に係る発光量に基づく輝度を100%としたとき、105%以上の輝度向上効果が得られる。
また、バックライト装置12は、光を発する青色LED素子(発光素子)21と、青色LED素子21からの光を波長変換する蛍光体と、を有するとともに、蛍光体には、赤色の光を発する赤色蛍光体(第1の蛍光体)が少なくとも含まれており、バックライト装置12は、照明光を基準白色光とするために要する蛍光体に係る含有量を基準としたとき、赤色蛍光体に係る含有量が相対的に多くなるよう構成される。このようにすれば、青色LED素子21から光が発せられると少なくともその一部が蛍光体によって波長変換されることで、バックライト装置12の照明光が得られる。そして、蛍光体に含まれる赤色蛍光体に係る含有量が、照明光を基準白色光とするために要する蛍光体に係る含有量の基準値よりも多くなっているので、赤色蛍光体から発せられる赤色の光の発光量が、照明光を基準白色光とするのに要する複数の色の光に係る各発光量の基準値よりも多くなる。このように、青色LED素子21の発光量に関して複雑な制御をせずとも、目的とする照明光を容易に得られる。
また、バックライト装置12は、青色LED素子21と、青色LED素子21を収容するケース23と、青色LED素子21をケース23内に封止して蛍光体が含有される封止材22と、から構成されるLED(光源)17を少なくとも有する。このようにすれば、青色LED素子21をケース23内に封止する封止材22に含有される蛍光体によって青色LED素子21から発せられた光の少なくとも一部が励起光として利用される。
また、LED17は、赤色蛍光体が、付活剤としてマンガンを用いたケイフッ化カリウムとなるよう構成される。このようにすれば、赤色蛍光体であるケイフッ化カリウムにおける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することができる。しかも、ケイフッ化カリウムには、材料として高価な希土類元素が用いられていないので、LED17に係る製造コストが安価なものとなる。また、ケイフッ化カリウムは、吸湿などにより性能劣化が生じ難いものとされているから、青色LED素子21をケース23内に封止する封止材22に含有させる構成を採る上で好適とされる。
本実施形態に係るテレビ受信装置10TVは、上記記載の液晶表示装置10を備える。このような構成のテレビ受信装置10TVによれば、赤色の表示時における赤色に係る輝度が高くなるとともに色再現範囲が広いものとなっているから、表示品位に優れたテレビ画像の表示を実現することができる。
<実施形態2>
本発明の実施形態2を図21から図29によって説明する。この実施形態2では、カラーフィルタ111kを4色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。
本実施形態に係るテレビ受信装置110TV及び液晶表示装置110には、図21に示すように、チューナー110Tから出力されたテレビ映像信号を当該液晶表示装置110用の映像信号に変換する映像変換回路基板110VCが備えられている。詳しくは、映像変換回路基板110VCは、チューナー110Tから出力されたテレビ映像信号を青色、緑色、赤色及び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111に接続されたコントロール基板(本実施形態では図示しないが図11を参照)に出力することができる。また、テレビ受信装置110TVは、実施形態1と同様の構成とされる一対のキャビネット110Ca,110Cbと、電源110Pと、スタンド110Sと、を備えている。
液晶パネル111を構成するCF基板111aの内面に設けられるカラーフィルタ111kには、図22及び図24に示すように、赤色、緑色及び青色に加えて黄色を呈するものが含まれており、これら4色を呈するものが所定の順で繰り返し並んで配置される。このうちの黄色のカラーフィルタ111kは、黄色の波長領域の光、つまり赤色の波長領域の光と緑色の波長領域の光とを選択的に透過するものとされる。つまり、黄色のカラーフィルタ111kは、赤色光及び緑色光を共に透過するものとされる。赤色のカラーフィルタ111k及び青色のカラーフィルタ111kは、緑色カラーフィルタ111k及び黄色のカラーフィルタ111kよりもX軸方向についての寸法及び面積が相対的に大きなものとされており、例えば1.6倍程度とされる。なお、赤色のカラーフィルタ111k及び青色のカラーフィルタ111kは、X軸方向についての寸法及び面積が互いにほぼ等しく、また緑色カラーフィルタ111k及び黄色のカラーフィルタ111kは、X軸方向についての寸法及び面積が互いにほぼ等しくなっている。これに伴い、赤色のカラーフィルタ111k及び青色のカラーフィルタ111kと対向する各画素電極111hは、図22及び図23に示すように、緑色カラーフィルタ111k及び黄色のカラーフィルタ111kと対向する各画素電極111hよりもX軸方向についての寸法及び面積が相対的に大きなものとされており、例えば1.6倍程度とされる。
そして、この液晶パネル111においては、赤色、緑色、青色及び黄色の4色のカラーフィルタ111k及びそれらと対向する4つの画素電極111hの組によって表示単位である1つの表示画素PXが構成されている。表示画素PXは、赤色画素部PXRと、緑色画素部PXGと、青色画素部PXBと、黄色を呈するカラーフィルタ111kとそれに対向する画素電極111hとからなる黄色画素部PXYと、からなる。これら各色の画素部PXR,PXG,PXB,PXYは、液晶パネル111の板面において行方向(X軸方向)に沿って繰り返し並べて配されることで、画素群を構成しており、この画素群が列方向(Y軸方向)に沿って多数並んで配されている。そして、各色の画素部PXR,PXG,PXB,PXYを構成する各画素電極111hには、それぞれに接続されたTFT111gにより電圧がそれぞれ印加されるようになっており、その電圧値に基づいて各色の画素部PXR,PXG,PXB,PXYにおける液晶層111eの配向状態が変化し、もって各色の画素部PXR,PXG,PXB,PXY毎に液晶パネル111の透過光量が個別に制御されるようになっている。なお、本実施形態に係る表示画素PXにおけるX軸方向及びY軸方向についての寸法及び面積は、上記した実施形態1に記載したものと同一である。
このような構成の液晶パネル111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21に示す映像変換回路基板110VCにおいてチューナー110Tから出力されたテレビ映像信号が、青色、緑色、赤色及び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おり、それにより液晶パネル111では、各色の画素部PXR,PXG,PXB,PXYを透過する透過光量を適宜制御されるようになっている。そして、液晶パネル111のカラーフィルタ111kが光の三原色を呈するものに加えて黄色を呈するものを有しているので、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、黄色のカラーフィルタ111k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、図示しないバックライト装置が有するLED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、LED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。
以上のように4色の画素部PXR,PXG,PXB,PXYからなる表示画素PXは、その面積が上記した実施形態1に記載したものと同一とされているのに対し、表示画素PXが4色の各画素部PXR,PXG,PXB,PXYにより構成されている。このため、4色の各画素部PXR,PXG,PXB,PXYの面積は、上記した実施形態1に記載された3色の各画素部PXR,PXG,PXBの面積よりもそれぞれ小さくなっている。これは、本実施形態において赤色画素部PXR及び青色画素部PXBの面積が緑色画素部PXG及び黄色画素部PXYの面積の1.6倍程度とされていることを踏まえても、各画素部PXR,PXG,PXB,PXYの面積が上記した実施形態1に記載されたものよりもそれぞれ相対的に小さい。具体的には、緑色画素部PXG及び黄色画素部PXYの面積比率をそれぞれ「1.0」としたとき、赤色画素部PXR及び青色画素部PXBの面積比率がそれぞれ「1.6」となるのに対し、実施形態1に係る3色の各画素部PXR,PXG,PXBの面積比率がそれぞれ約「1.73」となる。
このような構成の液晶パネル111に照明光を供給するバックライト装置は、上記した実施形態1と同様に、照明光を基準白色光とするのに要する3色の光に係る各発光量を基準としたとき、3色の光に含まれる赤色光に係る発光量が選択的に多くなるよう構成されている。そして、液晶パネル111の駆動を制御するコントロール基板は、白色表示時には4色の画素部PXR,PXG,PXB,PXYのうち赤色画素部PXRの階調値が他の色である緑色、青色及び黄色を呈する画素部PXG,PXB,PXYの階調値よりも小さくなり、赤色表示時には緑色、青色及び黄色の各画素部PXG,PXB,PXYの階調値が白色表示時よりも小さく赤色画素部PXRの階調値が白色表示時よりも大きくなるよう制御している。このような構成によれば、バックライト装置の照明光は、基準白色光よりも赤色の色味がかかった光となるため、液晶パネル111において白色表示時にはコントロール基板により赤色画素部PXRの階調値が、緑色、青色及び黄色の各画素部PXG,PXB,PXYの階調値よりも小さくなるよう制御されることで、白色の表示を行うことができる。なお、黄色画素部PXYは、緑色光に加えて赤色光も透過することから、白色表示時にはコントロール基板により黄色画素部PXYの階調値が、緑色及び青色の各画素部PXG,PXBの階調値よりも小さくなるよう制御されている。一方、液晶パネル111において赤色表示時には、コントロール基板により緑色、青色及び黄色の各画素部PXG,PXB,PXYの階調値が白色表示時よりも小さく、赤色画素部PXRの階調値が白色表示時よりも大きくなるよう制御される。これにより、赤色表示時における赤色に係る輝度が高くなるとともにその色再現範囲が広いものとなる。
ここで、本実施形態に係る液晶パネル111は、既述した通り、上記した実施形態1に係る液晶パネル11に比べると、各画素部PXR,PXG,PXB,PXYの個々の面積比率が低くなっているので、バックライト装置の照明光に含まれる赤色光に係る発光量が多くされるのに伴う、赤色表示時における赤色光に係る輝度の増加率が相対的に大きくなっている。そして、バックライト装置の照明光に含まれる赤色光に係る発光量が多くされることで、当該照明光が赤色の色味がかったものとなっているので、仮に基準白色光を照明光とした場合に比べると、黄色表示時における黄色に係る色度が赤色寄りにシフトすることになる。このような黄色色度のシフトは、黄色のカラーフィルタ111kを赤色光がある程度透過するため生じる。これにより、色再現範囲を拡張する上でより好適となる。
上記のような作用及び効果を実証するため、以下の比較実験2を行った。この比較実験2では、4色の画素部PXR,PXG,PXB,PXYを備える液晶パネル111を用いることを前提とし、LEDに含ませる赤色蛍光体の含有量を、バックライト装置の照明光を基準白色光とするために要する赤色蛍光体の基準含有量よりも多くしたとき、白色表示時の輝度及び赤色表示時の輝度と、赤色表示時の色度と、がどのように変化するかを測定した。具体的には、比較実験2では、赤色蛍光体の相対含有量を、上記した赤色蛍光体の基準含有量からその5倍にまで段階的に増すようにし、そのときの白色表示時の相対輝度及び赤色表示時の相対輝度をそれぞれ測定している。より詳しくは、比較実験2では、赤色蛍光体の基準含有量を100%としたとき、赤色蛍光体の相対含有量を、「100%,107%,180%,220%,260%,300%,340%,380%,420%,460%,500%」として上記各相対輝度の測定を行っている(図25から図27)。さらには、比較実験2では、赤色蛍光体の相対含有量を「100%,180%」としたときの、赤色表示時、黄色表示時、緑色表示時及び青色表示時の各色度をそれぞれ測定している(図28及び図29)。比較実験2の実験結果を図25から図29に示す。図25は、赤色蛍光体の相対含有量と、白色表示時の相対輝度、赤色表示時の相対輝度及び赤色表示時の色度、を表す表である。図25において赤色表示時の色度としては、CIE1931色度図に係るx値及びy値と、CIE1976色度図に係るu′値及びv′値と、がそれぞれ記載されている。図26は、横軸が、赤色蛍光体の含有量に関して上記した赤色蛍光体の基準含有量を100%としたときの相対値(単位は「%」)とされるのに対し、縦軸が、白色表示時の輝度及び赤色表示時の輝度に関して赤色蛍光体を基準含有量としたときの相対値(単位は「%」)とされるグラフである。図26において、「■」のプロットが赤色表示時を、「◆」のプロットが白色表示時を、それぞれ表している。なお、図26には、実施形態1の比較実験1に係る実験結果(「×」のプロット、「▲」のプロット)を参考のため示している。図27は、CIE1931色度図であり、上記のように赤色蛍光体の相対含有量を変化させたときにおける赤色表示時の赤色色度の推移を表している。図28は、赤色蛍光体の相対含有量を「100%,180%」としたときの赤色、緑色及び青色の各単色の色度を表す表である。図29は、赤色蛍光体の相対含有量を「100%,180%」としたときの赤色、緑色及び青色の各単色色度を表すCIE1976色度図であり、赤色蛍光体の相対含有量を100%としたときの色度領域を二点鎖線及び「◆」のプロットにより、赤色蛍光体の相対含有量を180%としたときの色度領域を実線及び「■」のプロットにより、それぞれ図示している。
比較実験2の実験結果について説明する。図25及び図26によれば、赤色蛍光体の相対含有量を多くするほど、白色表示時の相対輝度が低下するものの、赤色表示時の相対輝度は向上する、という比較実験1と同様の傾向であることが分かる。このような傾向となる理由は、実施形態1の比較実験1にて説明した通りである。比較実験2の実験結果において特筆すべきは、赤色蛍光体の相対含有量が125%を超えると、赤色表示時の相対輝度が比較実験1の実験結果を上回る点(第1の点)と、赤色蛍光体の相対含有量が220%を超えると、白色表示時の相対輝度が比較実験1の実験結果を下回る点(第2の点)と、である。第1の点について詳しく説明すると、赤色蛍光体の相対含有量が125%に至るまでは、比較実験2の実験結果に係る赤色表示時の相対輝度が比較実験1の実験結果と同等であるものの、赤色蛍光体の相対含有量が125%を超えると、比較実験2の実験結果に係る赤色表示時の相対輝度が比較実験1の実験結果を上回り、赤色蛍光体の相対含有量が増すほど赤色表示時の相対輝度の差が大きくなっている。これは、比較実験2では4色の画素部PXR,PXG,PXB,PXYを備える液晶パネル111を用いることを前提としており、比較実験1のような3色の画素部PXR,PXG,PXBを備える液晶パネル11に比べると、各画素部PXR,PXG,PXB,PXYの個々の面積比率が低くなっており、バックライト装置の照明光に含まれる赤色光に係る発光量が多くされるのに伴う、赤色表示時における赤色光に係る輝度の増加率が相対的に大きくなるため、と推察される。なお、比較実験2においても、比較実験1と同様に、赤色蛍光体の相対含有量が107%を超えると、赤色表示時の相対輝度が105%を超えるものとされる。
一方、第2の点について詳しく説明すると、赤色蛍光体の相対含有量が220%を超えると、白色表示時の相対輝度が比較実験1の実験結果を下回るものの、赤色蛍光体の相対含有量が220%に至るまでは、白色表示時の相対輝度が比較実験1の実験結果と同等となっている。このように赤色蛍光体の相対含有量が220%を超えたときに白色表示時の相対輝度が低下する理由は、黄色画素部PXYが緑色光に加えて赤色光も透過することから、白色表示時に黄色画素部PXYの階調値が緑色及び青色の各画素部PXG,PXBの階調値よりも小さくなるようコントロール基板により制御されており、赤色蛍光体の相対含有量が増すほど白色表示時の黄色画素部PXYの階調値と緑色及び青色の各画素部PXG,PXBの階調値との差が大きくなるため、と推察される。従って、比較実験2の実験結果によれば、赤色蛍光体の相対含有量を125%〜220%の範囲とすれば、赤色表示時における輝度の改善効果が、比較実験1を上回るとともに、白色表示時における輝度効率の著しい低下を避けることができる、と言える。なお、赤色蛍光体の相対含有量は、赤色蛍光体による赤色光の相対発光量に比例する傾向にあることから、赤色光の相対発光量を125%〜220%の範囲とするのが好ましい、と言える。
一方、図25及び図27によれば、赤色蛍光体の相対含有量を多くするほど、赤色表示時における赤色色度のx値が増加してy値が減少する、という比較実験1と同様の傾向であることが分かる。このような傾向となる理由及びそれによってもたらされる効果(赤色表示時における赤色の色域がより拡張されて色再現性がより向上する効果など)は、実施形態1の比較実験1にて説明した通りである。そして、図28及び図29によれば、赤色蛍光体の含有量を180%とすれば、赤色蛍光体の含有量が100%の場合に比べると、赤色の色域が拡張されていることが分かる。このように、赤色蛍光体の相対含有量が多くなれば、赤色表示時における赤色の色域がより拡張されて色再現性がより向上することが分かる。なお、図25によれば、赤色蛍光体の含有量を180%としたとき、赤色表示時の相対輝度が146%となっていて、比較実験1の実験結果(141%)よりもさらに高い輝度向上効果が得られている、と言える。
以上説明したように本実施形態によれば、液晶パネル111は、複数の画素部PXR,PXG,PXB,PXYが4つ以上の異なる色を呈するよう構成されている。このようにすれば、仮に画素部PXR,PXG,PXBが3つの異なる色を呈する構成とした場合に比べると、各画素部PXR,PXG,PXB,PXYの面積比率が低くなるので、バックライト装置の照明光に含まれる赤色の光に係る発光量が多くされるのに伴う、赤色の表示時における赤色に係る輝度の増加率が相対的に大きくなる。
また、バックライト装置は、照明光を基準白色光とするのに要する複数の色の光に係る各発光量をそれぞれ100%としたとき、赤色の光に係る発光量が125%〜220%の範囲となるよう構成される。仮に赤色の光に係る発光量が125%を下回る場合には、赤色の表示時における輝度の改善効果が、画素部PXR,PXG,PXBが3つの異なる色を呈する構成とした場合と同等程度となるおそれがあり、逆に赤色の光に係る発光量が220%を上回る場合には、白色表示時における輝度効率が著しく低下するおそれがある。その点、赤色の光に係る発光量を125%〜220%の範囲とすることで、赤色の表示時における輝度の改善効果が、画素部PXR,PXG,PXBが3つの異なる色を呈する構成とした場合を上回るとともに、白色表示時における輝度効率の著しい低下を避けることができる。
また、液晶パネル111は、複数の画素部PXR,PXG,PXB,PXYが、赤色を呈する赤色画素部PXR、緑色を呈する緑色画素部PXG、青色を呈する青色画素部PXB、及び黄色を呈する黄色画素部PXYを少なくとも含むよう構成されており、バックライト装置は、複数の色の光に赤色の光、緑色の光、及び青色の光を少なくとも含むとともに第1の色の光が赤色の光とされ、コントロール基板は、赤色画素部PXRを第1の画素部として制御している。このような構成の液晶パネル111では、複数の画素部PXR,PXG,PXB,PXYを構成する黄色画素部PXYが、黄色の光、つまり緑色の光と赤色の光とを透過するものとされる。バックライト装置の照明光は、基準白色光よりも第1の色である赤色の色味がかかった光となっていることから、仮に基準白色光を用いた場合に比べると、黄色の表示時における黄色に係る色度が赤色寄りにシフトすることになる。これにより、色再現範囲を拡張する上でより好適となる。
<実施形態3>
本発明の実施形態3を図30または図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LED217の構成を変更し、光学シート215bに波長変換シート24を追加したものを示す。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。
本実施形態に係る光学シート215bには、図30に示すように、マイクロレンズシート215b1、プリズムシート215b2及び反射型偏光シート215b3に加えて、波長変換シート(波長変換部材)24が含まれている。波長変換シート24は、マイクロレンズシート215b1に対して裏側(LED217に近い側)に積層する形で配されており、マイクロレンズシート215b1と拡散板215aとの間に介在する配置とされる。すなわち、波長変換シート24は、LED217に対して表側、つまり出光経路の出口側に配され、LED217からの光を波長変換するものとされる。波長変換シート24は、LED217からの光を波長変換するための物質として蛍光体を含有している。これに伴い、LED217は、図31に示すように、封止材222に蛍光体を含有しない構成とされる。これにより、LED217は、その発光光が、青色LED素子221の発光光、つまり青色の単色光とされている。そして、波長変換シート24には、LED217からの青色光の一部を赤色光に波長変換する赤色蛍光体と、LED217からの青色光の一部を緑色光に波長変換する緑色蛍光体と、が含まれている。従って、本実施形態に係るバックライト装置212の照明光は、LED217から発せられる一次光である青色光と、波長変換シート24の赤色蛍光体及び緑色蛍光体(波長変換物質)により波長変換された二次光である赤色光及び緑色光と、の加法混色によって概ね白色を呈していて所定の色温度または相関色温度を有するようになっている。
波長変換シート24は、赤色蛍光体及び緑色蛍光体を含有する波長変換層(蛍光体フィルム)と、波長変換層を表裏から挟み込んでこれを保護する一対の保護層(保護フィルム)と、を少なくとも有している。波長変換層には、LED217からの青色の単色光を励起光として、赤色光を発する赤色蛍光体と、緑色光を発する緑色蛍光体と、が分散配合されている。これにより、波長変換シート24は、LED217の発光光(青色光、一次光)をその色味(青色)に対して補色となる色味(黄色)を呈する二次光(緑色光及び赤色光)に波長変換するものとされる。波長変換層は、ほぼ透明な合成樹脂製でフィルム状をなす基材(蛍光体担体)に、赤色蛍光体及び緑色蛍光体を分散配合した蛍光体層を塗布してなるものとされる。保護層は、ほぼ透明な合成樹脂製でフィルム状をなしており、防湿性などに優れるものとされる。
このように、各色の蛍光体は、励起波長が蛍光波長よりも短波長とされるダウンコンバージョン型(ダウンシフティング型)とされている。このダウンコンバージョン型の蛍光体は、相対的に短波長で且つ高いエネルギーを持つ励起光を、相対的に長波長で且つ低いエネルギーを持つ蛍光光に変換するものとされる。従って、仮に励起波長が蛍光波長よりも長波長とされるアップコンバージョン型の蛍光体を用いた場合(量子効率が例えば28%程度)に比べると、量子効率(光の変換効率)が30%〜50%程度と、より高いものとなっている。各色の蛍光体は、それぞれ量子ドット蛍光体(Quantum Dot Phosphor)とされる。量子ドット蛍光体は、ナノサイズ(例えば直径2nm〜10nm程度)の半導体結晶中に電子・正孔や励起子を三次元空間全方位で閉じ込めることで、離散的エネルギー準位を有しており、そのドットのサイズを変えることで発光光のピーク波長(発光色)などを適宜に選択することが可能とされる。この量子ドット蛍光体の発光光(蛍光光)は、その発光スペクトルにおけるピークが急峻となってその半値幅が狭くなることから、色純度が極めて高くなるとともにその色域が広いものとなる。量子ドット蛍光体の材料としては、2価の陽イオンになるZn、Cd、Hg、Pb等と2価の陰イオンになるO、S、Se、Te等とを組み合わせた材料(CdSe(セレン化カドミウム)、ZnS(硫化亜鉛)等)、3価の陽イオンとなるGa、In等と3価の陰イオンとなるP、As、Sb等とを組み合わせた材料(InP(リン化インジウム)、GaAs(ヒ化ガリウム)等)、さらにはカルコパイライト型化合物(CuInSe2等)などがある。本実施形態では、量子ドット蛍光体の材料として、上記のうちのCdSeとZnSとを併用している。また、本実施形態において用いる量子ドット蛍光体は、いわゆるコア・シェル型量子ドット蛍光体とされる。コア・シェル型量子ドット蛍光体は、量子ドットの周囲を、比較的バンドギャップの大きな半導体物質からなるシェルによって被覆した構成とされる。具体的には、コア・シェル型量子ドット蛍光体として、シグマ アルドリッチ ジャパン合同会社の製品である「Lumidot(登録商標) CdSe/ZnS」を用いるのが好ましい。
以上説明したように本実施形態によれば、バックライト装置212は、青色LED素子221を有するLED217と、蛍光体を含有していてLED217に対して出光経路の出口側に配されてLED217の光を波長変換する波長変換シート(波長変換部材)24と、を少なくとも有する。このようにすれば、LED217に対して出光経路の出口側に配される波長変換シート24に蛍光体が含有されているので、LED217の青色LED素子221から発せられる熱によって蛍光体が性能劣化し難いものとなる。また、波長変換シート24に蛍光体を含有させるに際して、例えば蛍光体を高いシール性でもって封止する手段を採るのが容易となるので、吸湿などによる性能劣化が懸念される蛍光体を使用する上で好適となる。
また、蛍光体は、量子ドット蛍光体とされる。このようにすれば、波長変換シート24による光の波長変換効率がより高いものとなるとともに、波長変換された光の色純度が高いものとなる。また、例えば波長変換シート24に量子ドット蛍光体を高いシール性でもって封止する手段を採るようにすれば、量子ドット蛍光体が吸湿などによって性能劣化し難いものとなって好適である。
<実施形態4>
本発明の実施形態4を図32または図33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1からバックライト装置312をエッジライト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310は、図32に示すように、液晶パネル311と、エッジライト型のバックライト装置312と、をベゼル313などにより一体化した構成とされる。なお、液晶パネル311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、エッジライト型のバックライト装置312の構成について説明する。
バックライト装置312は、図32に示すように、表側側(液晶パネル311側)に向けて開口する光出射部314bを有した略箱型をなすシャーシ314と、シャーシ314の光出射部314bを覆う形で配される光学部材315と、を備える。さらに、シャーシ314内には、光源であるLED317と、LED317が実装されたLED基板318と、LED317からの光を導光して光学部材315(液晶パネル311)へと導く導光板25と、導光板25を表側から押さえるフレーム316と、が備えられる。そして、このバックライト装置312は、その長辺側の両端部にLED317を有するLED基板318をそれぞれ備えるとともに、両LED基板318間に挟まれた中央側に導光板25を配置してなる、いわゆるエッジライト型(サイドライト型)とされている。このように本実施形態に係るバックライト装置312は、エッジライト型であるから、実施形態1のような直下型のバックライト装置12に比べると、薄型化を図る上で好適とされる。また、本実施形態に係るエッジライト型のバックライト装置312は、実施形態1にて示した直下型のバックライト装置12で用いていた反射シート20などが備えられていない。続いて、バックライト装置312の各構成部品について詳しく説明する。
シャーシ314は、金属製とされ、図32及び図33に示すように、液晶パネル311と同様に横長の方形状をなす底板部314aと、底板部314aの各辺の外端からそれぞれ立ち上がる側板部314c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314(底板部314a)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。また、側板部314cには、フレーム316及びベゼル313が固定可能とされる。
光学部材315は、図32及び図33に示すように、3枚の光学シート315bにより構成されており、上記した実施形態1とは拡散板15aを備えない点を除いては同様である。フレーム316は、図32に示すように、導光板25の外周縁部に沿って延在する枠状部(額縁状部)316aを有しており、その枠状部316aにより導光板25の外周縁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。フレーム316の枠状部316aのうち両長辺部分における裏側の面、つまり導光板25及びLED基板318(LED317)との対向面には、図33に示すように、光を反射させる第1反射シート26がそれぞれ取り付けられている。第1反射シート26は、枠状部316a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25におけるLED317側の端部に直接当接されるとともに導光板25の上記端部とLED基板318とを一括して表側から覆うものとされる。フレーム316は、導光板25を表側から押さえる枠状部316aによって光学部材315の外周縁部を裏側から支持するものとされ、それにより光学部材315が後述する導光板25の光出射面25aとの間に所定の間隔(空気層)を空けた形で支持される。さらには、フレーム316は、枠状部316aから表側に向けて突出するとともに、液晶パネル311における外周縁部を裏側から支持する液晶パネル支持部316bを有している。
LED317は、上記した実施形態1と同様の構成であるから、重複する説明は省略する。LED基板318は、図32に示すように、シャーシ314の長辺方向(X軸方向、導光板25における光入射面25bの長手方向)に沿って延在する細長い板状をなすとともに、その板面をX軸方向及びZ軸方向に並行した姿勢、つまり液晶パネル311及び導光板25(光学部材315)の板面と直交させた姿勢でシャーシ314内に収容されている。LED基板318は、導光板25をその短辺方向(Y軸方向)の両側方から挟み込む形で対をなす形で設置されている。LED基板318の板面であって内側、つまり導光板25側を向いた面(導光板25との対向面)には、LED317が実装されている。LED317は、LED基板318の実装面318aにおいて、その長さ方向(X軸方向)に沿って複数が一列に(直線的に)並んで配置されている。従って、LED317は、バックライト装置312における長辺側の両端部においてそれぞれ長辺方向に沿って複数ずつ並んで配置されていると言える。各LED基板318に実装された複数のLED317は、基板配線部(図示せず)によって直列接続されている。各LED基板318は、LED317の実装面318aが互いに対向状をなす姿勢でシャーシ314内に収容されているので、両LED基板318にそれぞれ実装された各LED317の発光面317aが対向状をなすとともに、各LED317における光軸がY軸方向とほぼ一致する。
導光板25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材料など)からなる。導光板25は、図32に示すように、液晶パネル311及びシャーシ314と同様に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。導光板25は、シャーシ314内において液晶パネル311及び光学部材315の直下位置に配されており、シャーシ314における長辺側の両端部に配された一対のLED基板318間にY軸方向について挟み込まれる形で配されている。従って、LED317(LED基板318)と導光板25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315(液晶パネル311)と導光板25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25は、LED317からY軸方向に向けて発せられた光を導入するとともに、その光を内部で伝播させつつ光学部材315側(Z軸方向)へ向くよう立ち上げて出射させる機能を有する。
導光板25の板面のうち、表側を向いた板面が、図33に示すように、内部の光を光学部材315及び液晶パネル311に向けて出射させる光出射面(出光板面)25aとなっている。導光板25における板面に対して隣り合う外周端面のうち、X軸方向に沿って長手状をなす長辺側の両端面は、それぞれLED317(LED基板318)と所定の間隔を空けて対向状をなしており、これらがLED317から発せられた光が入射される光入射面(入光端面)25bとなっている。光入射面25b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25aに対して略直交する面とされる。導光板25における光出射面25aとは反対側の反対板面25cには、導光板25内の光を反射して表側へ立ち上げることが可能な第2反射シート27がその全域を覆う形で設けられている。第2反射シート27は、平面に視てLED基板318(LED317)と重畳する範囲にまで拡張されるとともに、表側の第1反射シート26との間でLED基板318(LED317)を挟み込む形で配されている。これにより、LED317からの光を両反射シート26,27間で繰り返し反射することで、光入射面25bに対して効率的に入射させることができる。なお、導光板25における光出射面25aまたは反対板面25cの少なくともいずれか一方には、内部の光を反射させる反射部(図示せず)または内部の光を散乱させる散乱部(図示せず)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25a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。
<実施形態5>
本発明の実施形態5を図34によって説明する。この実施形態5では、上記した実施形態4からLED417の構成を変更し、光学シート415bに波長変換シート424を追加したものを示す。なお、上記した実施形態4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。
本実施形態に係る光学シート415b(光学部材415)には、図34に示すように、マイクロレンズシート415b1、プリズムシート415b2及び反射型偏光シート415b3に加えて、波長変換シート424が含まれている。この波長変換シート424は、上記した実施形態3に記載されたものと同様のものであるから詳しい説明は割愛するが、LED417からの光を波長変換する物質である赤色蛍光体及び緑色蛍光体を含有している。波長変換シート424は、マイクロレンズシート415b1に対して裏側(LED417に近い側)に積層する形で配されており、マイクロレンズシート415b1と導光板425との間に介在する配置とされる。LED417は、蛍光体を含有しない構成であって青色の単色光を発するものとされており、上記した実施形態3に記載されたものと同様であるから詳しい説明は割愛する(図31を参照)。従って、LED417から発せられた光は、導光板425の光入射面425aに入射されてから導光板425内を伝播されてその光出射面425aから出射されると、光出射面425aを覆う形で配される波長変換シート424を透過する過程でその一部が赤色蛍光体及び緑色蛍光体によって赤色光及び緑色光に波長変換されることになる。これにより、本実施形態に係るバックライト装置412の照明光は、LED417から発せられる一次光である青色光と、波長変換シート424の赤色蛍光体及び緑色蛍光体により波長変換された二次光である赤色光及び緑色光と、の加法混色によって概ね白色を呈することとなり、所定の色温度または相関色温度を有するようになっている。
<実施形態6>
本発明の実施形態6を図35によって説明する。この実施形態6では、上記した実施形態5に記載した波長変換シート424に代えて波長変換チューブ28を用いた場合を示す。なお、上記した実施形態5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。
本実施形態に係る波長変換チューブ(波長変換部材)28は、図35に示すように、LED517と導光板525の光入射面525bとの間に介在する形、つまりLED517に対して出光経路の出口側に配されており、LED517からの光を波長変換するものとされる。波長変換チューブ28は、LED517からの光を波長変換するための物質として赤色蛍光体及び緑色蛍光体を含有している。波長変換チューブ28は、導光板525の光入射面525bにおける長手方向(X軸方向)に沿って延在し、光入射面525bに対してほぼ全長にわたって対向状をなすとともに、LED基板518に実装された全てのLED517に対して対向状をなす形で配されている。このような構成によれば、上記した実施形態5のように波長変換シート424が導光板425の光出射面425aを覆う形で配した場合に比べると(図34を参照)、波長変換チューブ28に含有させる各蛍光体の含有量が少なく済むので、低コスト化を図る上でより好適となる。なお、本実施形態では、上記した実施形態4に記載した波長変換シート424(図34を参照)に代えて波長変換チューブ28を用いた構成であるから、光学シート515b(光学部材515)は、マイクロレンズシート515b1、プリズムシート515b2及び反射型偏光シート515b3の3枚から構成されている。
波長変換チューブ28は、ほぼ透明で管状をなす容器(キャピラリ)28aと、容器28a内に封入されて赤色蛍光体及び緑色蛍光体を含有する蛍光体含有部28bと、から構成される。容器28aは、例えばガラス製とされ、内部に蛍光体含有部28bが封入される空間が有されるよう空洞を有していて(中空で)、延在方向と直交する方向に沿って切断した断面形状が縦長の方形状をなしている。容器28aは、製造過程では長さ方向の一端側が開口しており、そこから蛍光体含有部28bが内部空間に充填されるようになっている。そして、蛍光体含有部28bの充填が完了したら、容器28aの開口部を閉塞することで、内部空間に充填された蛍光体含有部28bを封止し、緑色蛍光体が吸湿などにより性能劣化するのが防がれるようになっている。蛍光体含有部28bには、上記した実施形態1に記載した赤色蛍光体及び緑色蛍光体が所定の配合比率でもって分散配合されている。蛍光体含有部28bは、Z軸方向についての寸法が、LED517における同寸法(高さ寸法)よりも大きなものとされており、それによりLED517から発せられた青色光の一部が赤色蛍光体及び緑色蛍光体によりそれぞれ効率的に赤色光及び緑色光に波長変換されるようになっている。
<実施形態7>
本発明の実施形態7を図36によって説明する。この実施形態7では、上記した実施形態1からLED617の構成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LED617は、図36に示すように、赤色、緑色、青色の各色の光をそれぞれ発する3つのLED素子621,29,30を備えている。詳しくは、LED617は、青色の光を発する青色LED素子621と、緑色の光を発する緑色LED素子(緑色発光素子、発光素子)29と、赤色の光を発する赤色LED素子(赤色発光素子、発光素子)30と、これらのLED素子621,29,30を封止する封止材622と、これらを収容するケース623と、を有している。従って、このLED617は、上記した実施形態1に記載したもののような蛍光体を有さない構成とされる。これら3つのLED素子621,29,30は、ケース623の底面の面内において所定の順序でもって並ぶ形で配されている。青色LED素子621は、上記した実施形態1に記載したものと同様である。緑色LED素子29は、例えばInGaN、GaP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緑色の波長領域(約500nm〜約570nm)に含まれる波長の緑色の単色光を発光するものとされる。赤色LED素子30は、例えばGaP、GaAsP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赤色の波長領域(約600nm〜約780nm)に含まれる波長の赤色の単色光を発光するものとされる。これら緑色LED素子29及び赤色LED素子30の発光光は、上記した実施形態1のように封止材22中に緑色蛍光体及び赤色蛍光体を含有させた場合の蛍光光に比べると、色純度がより高いものとなっており、色再現性のさらなる向上を図る上で好適とされる。このようにLED617は、その出射光に、青色LED素子621が発する青色光と、緑色LED素子29が発する緑色光と、赤色LED素子30が発する赤色光と、が含まれており、これらの3色の光の加法混色により発光光が全体として概ね白色を呈していて所定の色温度または相関色温度を有するようになっている。このLED617の発光光は、上記した実施形態1と同様にそのままバックライト装置の照明光となる。
赤色LED素子30は、少なくとも青色LED素子621及び緑色LED素子29とは異なる駆動回路に接続されており、青色LED素子621及び緑色LED素子29に比べると相対的に高い電流値(定電流駆動の場合)または高い点灯期間比率(PWM駆動の場合)でもって駆動されるようになっている。なお、各LED素子621,29,30の駆動回路は、各LED素子621,29,30の素子特性が異なることから、全て独立させるのが好ましいものとされるが、青色LED素子621及び緑色LED素子29に関しては必ずしもその限りではない。
そして、本実施形態に係るバックライト装置は、液晶パネルに照射され照明光を基準白色光とするために要する各LED素子621,29,30に係る各発光量を基準としたとき、赤色光を発する赤色LED素子30に係る発光量が相対的に多くなるよう構成される。その上で、コントロール基板は、白色表示時には液晶パネルにおける3色の画素部のうち赤色画素部の階調値が他の色である緑色画素部及び青色画素部の階調値よりも小さくなり、赤色表示時には緑色画素部及び青色画素部の階調値が白色表示時よりも小さく赤色画素部の階調値が白色表示時よりも大きくなるよう制御している。このような構成によれば、バックライト装置の照明光は、基準白色光よりも赤色の色味がかかった光となるため、液晶パネルにおいて白色表示時にはコントロール基板により赤色画素部の階調値が、緑色画素部及び青色画素部の階調値よりも小さくなるよう制御されることで、白色の表示を行うことができる。一方、液晶パネルにおいて赤色表示時には、コントロール基板により緑色画素部及び青色画素部の階調値が白色表示時よりも小さく、赤色画素部の階調値が白色表示時よりも大きくなるよう制御される。これにより、赤色表示時における輝度が高くなるとともにその色再現範囲が広いものとなる。
以上説明したように本実施形態によれば、バックライト装置は、複数の色の光をそれぞれ発する複数のLED素子(発光素子)621,29,30を少なくとも有しており、バックライト装置は、照明光を基準白色光とするために要する複数のLED素子621,29,30に係る各発光量を基準としたとき、赤色の光を発する赤色LED素子(第1の発光素子)30に係る発光量が相対的に多くなるよう構成される。このようにすれば、複数のLED素子621,29,30から発せられる複数の色の光によってバックライト装置の照明光が構成される。そして、複数のLED素子621,29,30に含まれる赤色LED素子30に係る発光量が、照明光を基準白色光とするために要する各LED素子621,29,30に係る各発光量の基準値よりも多くなっている。仮に、バックライト装置が、1つのLED素子と、そのLED素子の光を波長変換する蛍光体と、からなるLEDを備える構成とした場合に比べると、各LED素子621,29,30から発せられる各色の光に係る色純度がより高いものとなり、色再現性の向上を図る上で好適とされる。
<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、白色表示を行う際における各画素部の階調値の具体的な数値は、適宜に変更可能である。
(2)上記した各実施形態では、赤色表示を行う際に、他の色を呈する画素部(緑色画素部、青色画素部、黄色画素部)の階調値を最小値の「0」とした場合を示したが、他の色を呈する画素部の階調値を0よりも大きな値とすることも可能である。これは、青色表示時、緑色表示時、黄色表示時においても同様である。
(3)上記した各実施形態では、赤色表示を行う際に、表示色と同色の画素部である赤色画素部の階調値を最大値の「255」とした場合を示したが、赤色画素部の階調値を255よりも小さい値とすることも可能である。これは、青色表示時、緑色表示時、黄色表示時においても同様である。
(4)上記した各実施形態では、バックライト装置の照明光を基準白色光とするために要する3色の光に係る各発光量を基準としたとき、赤色光に係る発光量を相対的に多くした上で、コントロール基板により白色表示時には赤色画素部の階調値を他の色を呈する画素部の階調値よりも小さくし、赤色表示時には赤色画素部の階調値が白色表示時よりも大きくなるよう制御した場合を示したが、照明光に含まれる緑色光または青色光の発光量を基準発光量(発光量の基準値)よりも多くし、コントロール基板により白色表示時には緑色画素部または青色画素部の階調値を他の色を呈する画素部の階調値よりも小さくし、緑色表示時または青色表示時には緑色画素部または青色画素部の階調値が白色表示時よりも大きくなるよう制御することも可能である。
(5)上記した(4)以外にも、照明光に含まれる赤色光及び緑色光の発光量を基準発光量よりも多くし、コントロール基板により白色表示時には赤色画素部及び緑色画素部の階調値を青色画素部の階調値よりも小さくし、赤色表示時と緑色表示時とには赤色画素部と緑色画素部との階調値が白色表示時よりもそれぞれ大きくなるよう制御することも可能である。
(6)上記した(5)以外にも、照明光に含まれる赤色光及び青色光の発光量を基準発光量よりも多くし、コントロール基板により白色表示時には赤色画素部及び青色画素部の階調値を緑色画素部の階調値よりも小さくし、赤色表示時と青色表示時とには赤色画素部と青色画素部との階調値が白色表示時よりもそれぞれ大きくなるよう制御することも可能である。
(7)上記した(6)以外にも、照明光に含まれる緑色光及び青色光の発光量を基準発光量よりも多くし、コントロール基板により白色表示時には緑色画素部及び青色画素部の階調値を赤色画素部の階調値よりも小さくし、緑色表示時と青色表示時とには緑色画素部と青色画素部との階調値が白色表示時よりもそれぞれ大きくなるよう制御することも可能である。
(8)上記した各実施形態では、3色または4色の画素部を備える液晶パネルを用いた場合を示したが、5色以上の画素部を備える液晶パネルを用いることも可能である。5色以上の画素部には、例えば赤色画素部、緑色画素部、青色画素部及び黄色画素部に加えてシアン色を呈するシアン画素部を含ませるのが好ましいものとされる。シアン色以外の色を呈する画素部を追加することも勿論可能である。
(9)上記した実施形態2では、赤色画素部、緑色画素部、青色画素部及び黄色画素部の4色の画素部を備える液晶パネルを用いた場合を示したが、黄色画素部に代えてシアン色を呈するシアン画素部を備えた液晶パネルを用いることも可能である。シアン色以外の色を呈する画素部を黄色画素部に代替して設置することも勿論可能である。それ以外にも、黄色画素部に代えて全可視光線を透過するほぼ透明な透明画素部を備えた液晶パネルを用いることも可能である。
(10)上記した各実施形態以外にも、液晶パネルの面内における各色の画素部の具体的な並び順や各色の画素部の具体的な面積比率などは、適宜に変更可能である。
(11)上記した実施形態1,2,4以外にも、LEDに備えられる青色LED素子、赤色蛍光体及び緑色蛍光体の発光スペクトル(ピーク波長の数値、ピークの半値幅の数値など)に関しては、適宜に変更することが可能である。この点は、実施形態3,5〜7に記載した波長変換シート及び波長変換チューブに含有される赤色蛍光体及び緑色蛍光体やLEDに備えられる緑色LED素子及び赤色LED素子に関しても同様である。
(12)上記した各実施形態では、LED、波長変換シート及び波長変換チューブがそれぞれ緑色蛍光体及び赤色蛍光体を含む構成とされる場合を示したが、LED、波長変換シート及び波長変換チューブに黄色蛍光体のみを含ませた構成としたり、黄色蛍光体に加えて赤色蛍光体や緑色蛍光体を含ませた構成としたりすることも可能である。
(13)上記した各実施形態では、LEDが少なくとも青色LED素子を備える構成を示したが、青色LED素子に代えて可視光線である紫色の光を発する紫色LED素子を備えたLEDや紫外線(例えば近紫外線)を発する紫外線LED素子(近紫外線LED素子)などを用いることも可能である。その場合、LED、波長変換シート及び波長変換チューブに含有させる蛍光体としては、赤色蛍光体、緑色蛍光体及び青色蛍光体を用いるのが好ましいものとされる。この場合、黄色蛍光体を追加したり、或いは赤色蛍光体及び緑色蛍光体に代えて黄色蛍光体としたりすることも可能である。
(14)上記した実施形態2に記載した構成を、実施形態3〜7に記載した構成に組み合わせることも可能である。
(15)上記した実施形態4に記載した構成を、実施形態7に記載した構成に組み合わせることも可能である。
(16)上記した実施形態3,5,6では、波長変換シート及び波長変換チューブに含まれる蛍光体として用いた量子ドット蛍光体をCdSe及びZnSからなるコア・シェル型とした場合を例示したが、内部組成を単一組成としたコア型量子ドット蛍光体を用いることも可能である。例えば、2価の陽イオンになるZn、Cd、Hg、Pb等と2価の陰イオンになるO、S、Se、Te等とを組み合わせた材料(CdSe、CdS、ZnS)を単独で用いることが可能である。さらには、3価の陽イオンとなるGa、In等と3価の陰イオンとなるP、As、Sb等とを組み合わせた材料(InP(リン化インジウム)、GaAs(ヒ化ガリウム)等)やカルコパイライト型化合物(CuInSe2等)などを単独で用いることも可能である。また、コア・シェル型やコア型の量子ドット蛍光体以外にも、合金型の量子ドット蛍光体を用いることも可能である。また、カドミウムを含有しない量子ドット蛍光体を用いることも可能である。
(17)上記した実施形態3,5,6では、波長変換シート及び波長変換チューブに含まれる蛍光体として用いた量子ドット蛍光体をCdSe及びZnSのコア・シェル型とした場合を例示したが、他の材料同士を組み合わせてなるコア・シェル型の量子ドット蛍光体を用いることも可能である。また、波長変換シートに含まれる蛍光体として用いた量子ドット蛍光体を、Cd(カドミウム)を含有しない量子ドット蛍光体とすることも可能である。
(18)上記した各実施形態以外にも、LED、波長変換シート及び波長変換チューブに含有させる蛍光体として硫化物蛍光体を用いることができ、具体的には緑色蛍光体としてSrGa24:Eu2+を、赤色蛍光体として(Ca,Sr,Ba)S:Eu2+を、それぞれ用いることが可能である。
(19)上記した(18)以外にも、LED、波長変換シート及び波長変換チューブに含有させる緑色蛍光体を、(Ca,Sr,Ba) 3SiO4:Eu2+、Ca3Sc2Si312:Ce3+などとすることができる。また、LED、波長変換シート及び波長変換チューブに含有させる赤色蛍光体を、(Ca,Sr,Ba) 2SiO58:Eu2+、CaAlSiN3:Eu2+などとすることができる。さらには、LED、波長変換シート及び波長変換チューブに含有させる黄色蛍光体を、(Y,Gd) 3 (Al,Ga) 512:Ce3+(通称 YAG:Ce3+)、α−SiAlON:Eu2+、(Ca,Sr,Ba)3SiO4:Eu2+などとすることができる。
(20)上記した(18),(19)以外にも、LED、波長変換シート及び波長変換チューブに含有させる蛍光体として有機蛍光体を用いることができる。有機蛍光体としては、例えばトリアゾールまたはオキサジアゾールを基本骨格とした低分子の有機蛍光体を用いることができる。
(21)上記した(19),(19),(20)以外にも、LED、波長変換シート及び波長変換チューブに含有させる蛍光体としてドレスト光子(近接場光)を介したエネルギー移動によって波長変換を行う蛍光体を用いることも可能である。この種の蛍光体としては、具体的には、直径3nm〜5nm(好ましくは4nm程度)の酸化亜鉛量子ドット(ZnO−QD)にDCM色素を分散・混合させた構成の蛍光体を用いるのが好ましい。
(22)上記した各実施形態では、LEDを構成する青色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。また、実施形態7において、LEDを構成する緑色LED素子や赤色LED素子の具体的な材料も適宜に変更可能である。
(23)上記した各実施形態では、シャーシが金属製とされた場合を例示したが、シャーシを合成樹脂製とすることも可能である。
(24)上記した各実施形態では、3枚または4枚の光学部材を備える構成を例示したが、光学部材の枚数を2枚以下または5枚以上に変更することも可能である。また、使用する光学部材の種類についても適宜に変更可能であり、例えば拡散シートなどを用いることも可能である。また、各光学部材の具体的な積層順についても適宜に変更可能である。
(25)上記した実施形態1〜3では、LEDを個別に覆う形で配される拡散レンズを備えたものを示したが、拡散レンズを省略した構成のものにも本発明は適用可能である。
(26)上記した実施形態1〜3では、拡散板と光学シートとの間にフレームが介在する構成を示したが、光学シートが拡散板に対して表側に直接積層される構成を採ることも可能である。その場合、フレームを省略することも可能である。なお、実施形態3では、波長変換シートが拡散板に対して表側に直接積層され、波長変換シートに対して他の光学シートが表側に直接積層される構成となる。
(27)上記した実施形態1〜3以外にも、シャーシ内におけるLED基板の具体的な設置数、LED基板におけるLED及び拡散レンズの具体的な実装数などは適宜に変更可能である。例えば、シャーシの底板部の板面内においてLED基板がマトリクス状に複数ずつ並んで配置されていてもよく、またLED基板の実装面内においてLEDがマトリクス状に複数ずつ並んで配置されていても構わない。
(28)上記した実施形態4〜6では、導光板と光学シートとの間にフレームが介在する構成を示したが、光学シートが導光板に対して表側に直接積層される構成を採ることも可能である。その場合、フレームの枠状部が光学シート群を表側から押さえる形で配されるとともに、枠状部によって液晶パネルを裏側から支持する構成を採ることが可能である。なお、実施形態5では、波長変換シートが導光板に対して表側に直接積層され、波長変換シートに対して他の光学シートが表側に直接積層される構成となる。
(29)上記した実施形態4〜6では、導光板における一対の長辺側の端面がそれぞれ光入射面となるようLED基板が配置されたものを示したが、導光板における一対の短辺側の端面がそれぞれ光入射面となるようLED基板を配置することも可能である。
(30)上記した実施形態4〜6では、両側入光タイプのエッジライト型のバックライト装置を例示したが、導光板における一長辺側の端面または一短辺側の端面が光入射面となるようLED基板が配置された片側入光タイプのエッジライト型のバックライト装置を用いることも可能である。
(31)上記した実施形態4〜6以外にも、導光板における3辺の端面がそれぞれ光入射面となるようLED基板を配置したり、導光板における4辺の端面が全て光入射面となるようLED基板を配置したりすることも可能である。
(32)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。
(33)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。
(34)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。
(35)上記した各実施形態では、透過型の液晶表示装置を例示したが、それ以外にも反射型の液晶表示装置や半透過型の液晶表示装置にも本発明は適用可能である。
(36)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、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)表示パネルなどの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。
(37)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。
10,110,310...液晶表示装置(表示装置)、11,111,311...液晶パネル(表示パネル)、12,212,312,412...バックライト装置(照明装置)、17,217,317,417,517,617...LED(光源)、21,221,621...青色LED素子(発光素子)、22,222,622...封止材、23,623...ケース、24,424...波長変換シート(波長変換部材)、28...波長変換チューブ(波長変換部材)、29...緑色LED素子(発光素子)、30...赤色LED素子(発光素子、第1の発光素子)、CTR...コントロール基板(画素制御部)、PXB...青色画素部(画素部、他の色を呈する画素部)、PXG...緑色画素部(画素部、他の色を呈する画素部)、PXR...赤色画素部(画素部、第1の画素部)、PXY...黄色画素部(画素部、他の色を呈する画素部)

Claims (13)

  1. 異なる色を呈する複数の画素部を有する表示パネルと、
    異なる色を呈する複数の色の光を含む照明光を前記表示パネルに照射する照明装置であって、前記照明光を基準白色光とするのに要する前記複数の色の光に係る各発光量を基準としたとき、前記複数の色の光に含まれる第1の色の光に係る発光量が選択的に多くなるよう構成される照明装置と、
    白色表示時には前記複数の画素部のうち前記第1の色を呈する第1の画素部の階調値が他の色を呈する画素部の階調値よりも小さくなり、前記第1の色の表示時には前記他の色を呈する画素部の階調値が前記白色表示時よりも小さく前記第1の画素部の階調値が前記白色表示時よりも大きくなるよう制御する画素制御部と、を備える表示装置。
  2. 前記表示パネルは、前記複数の画素部が、赤色を呈する赤色画素部、緑色を呈する緑色画素部、及び青色を呈する青色画素部を少なくとも含むよう構成されており、
    前記照明装置は、前記複数の色の光に赤色の光、緑色の光、及び青色の光を少なくとも含むとともに前記第1の色の光が前記赤色の光とされ、前記画素制御部は、前記赤色画素部を前記第1の画素部として制御している請求項1記載の表示装置。
  3. 前記照明装置は、前記照明光を前記基準白色光とするのに要する前記複数の色の光に係る各発光量をそれぞれ100%としたとき、前記第1の色の光に係る発光量が107%以上となるよう構成される請求項1または請求項2記載の表示装置。
  4. 前記表示パネルは、前記複数の画素部が4つ以上の異なる色を呈するよう構成されている請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の表示装置。
  5. 前記照明装置は、前記照明光を前記基準白色光とするのに要する前記複数の色の光に係る各発光量をそれぞれ100%としたとき、前記第1の色の光に係る発光量が125%〜220%の範囲となるよう構成される請求項4記載の表示装置。
  6. 前記表示パネルは、前記複数の画素部が、赤色を呈する赤色画素部、緑色を呈する緑色画素部、青色を呈する青色画素部、及び黄色を呈する黄色画素部を少なくとも含むよう構成されており、
    前記照明装置は、前記複数の色の光に赤色の光、緑色の光、及び青色の光を少なくとも含むとともに前記第1の色の光が前記赤色の光とされ、前記画素制御部は、前記赤色画素部を前記第1の画素部として制御している請求項4または請求項5記載の表示装置。
  7. 前記照明装置は、光を発する発光素子と、前記発光素子からの光を波長変換する蛍光体と、を有するとともに、前記蛍光体には、前記第1の色の光を発する第1の蛍光体が少なくとも含まれており、
    前記照明装置は、前記照明光を基準白色光とするために要する前記蛍光体に係る含有量を基準としたとき、前記第1の蛍光体に係る含有量が相対的に多くなるよう構成される請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の表示装置。
  8. 前記照明装置は、前記発光素子と、前記発光素子を収容するケースと、前記発光素子を前記ケース内に封止して前記蛍光体が含有される封止材と、から構成される光源を少なくとも有する請求項7記載の表示装置。
  9. 前記光源は、前記第1の蛍光体が、付活剤としてマンガンを用いたケイフッ化カリウムとなるよう構成される請求項8記載の表示装置。
  10. 前記照明装置は、前記発光素子を有する光源と、前記蛍光体を含有していて前記光源に対して出光経路の出口側に配されて前記光源の光を波長変換する波長変換部材と、を少なくとも有する請求項7記載の表示装置。
  11. 前記蛍光体は、量子ドット蛍光体とされる請求項10記載の表示装置。
  12. 前記照明装置は、前記複数の色の光をそれぞれ発する複数の発光素子を少なくとも有しており、
    前記照明装置は、前記照明光を基準白色光とするために要する前記複数の発光素子に係る各発光量を基準としたとき、前記第1の色の光を発する第1の発光素子に係る発光量が相対的に多くなるよう構成される請求項1から請求項6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12のいずれか1項に記載の表示装置を備えるテレビ受信装置。
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