WO2006043404A1

WO2006043404A1 - カラー液晶表示装置

Info

Publication number: WO2006043404A1
Application number: PCT/JP2005/018003
Authority: WO
Inventors: Shuichi Haga; Koichiro Kakinuma; Takehiro Nakatsue; Tatsuhiko Matsumoto
Original assignee: Sony Corporation
Priority date: 2004-10-20
Filing date: 2005-09-29
Publication date: 2006-04-27
Also published as: JP4815781B2; CN101040214B; EP1804116A1; TWI287674B; JP2006119295A; CN101040214A; KR20070068390A; EP1804116A4; US20080100551A1; TW200615664A; EP1804116B1; DE602005016133D1

Abstract

　本発明は、透過型のカラー液晶表示パネルを用いたカラー液晶表示装置（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）であり、光源として、３波長以上の光を発光する３波長蛍光ランプからなる主白色光源（２１）と、ピーク波長λｐｒがλｐｒ＝６４５ｎｍである赤色光を発光する赤色発光ダイオード（２２Ｒ）、ピーク波長λｐｇがλｐｇ＝５５５ｎｍである緑色光を発光する緑色発光ダイオード（２２Ｇ）及びピーク波長λｐｂがλｐｂ＝４４０ｎｍである青色光を発光する青色発光ダイオード（２２Ｂ）を少なくとも１種類以上含む補助光源（２２）とを備えることにより、ｓＲＧＢ規格の色再現範囲を完全にカバーし、さらに各色域を拡大させる。

Description

カラー液晶表示装置

技術分野

[0001] 本発明は、カラー液晶表示装置 (LCD : Liquid Crystal Display)に関し、特に色域を広げ、より忠実な色再現性を確保するようにしたカラー液晶表示装置に関する。本出願は、日本国において 2004年 10月 20日に出願された日本特許出願番号 20 04— 306073を基礎として優先権を主張するものであり、この出願は参照することにより、本出願に援用される。

背景技術

[0002] 従来、コンピュータディスプレイ用の標準色空間として IEC (International Electro- te chnical Commission)が規定した sRGB規格がある。この規格は、赤（R)、緑（G)、青（ B)の 3原色の色度点 ITU— R (International Telecommunication Union Radio com munication)が推奨する Rec. 709の測色パラメータに一致させることによって、ビデォ信号 RGBと測色値の関係を明確に定義したものであって、この sRGB規格に準拠した表示装置では、同じビデオ信号 RGBを与えれば、測色的に同じ色を表示できるところで、カメラやスキャナにより取り込んだ色情報を受信し表示する映像機器、例えばディスプレイやプリンタは、受け取った色情報を正確に表示する必要がある。例えば、カメラが正確に色情報を取得したとしても、ディスプレイが不適切な色情報を表示することにより、システム全体の色再現性は劣化する。

現在の標準のモニタ装置での表示は、 sRGB規格の色域で規定されている力実際には sRGBの色域を超えた色が多々あり、 sRGB規格に則った標準のモニタ装置では表示できない物体色ができている。例えば、カメラに用いられる銀塩フィルムやデジタルカメラプリンタなどは、既に sRGBの範囲を超えている。しかし、広いダイナミックレンジを確保して正確に撮影を行ったとしても、 sRGB規格の標準のモニタ装置では表示できない物体色が生じることになる。

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

一方、カラーテレビジョンの放送方式として採用されている NTSC方式は、 sRGBに較べて帯域幅が広い。 sYCCを実現するには、ディスプレイ上で NTSC方式での色域と同等或いはこれを超える必要がある。

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

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

一般に、透過型のカラー液晶表示装置では、例えば、図 1に示すような分光特性（スペクトル特性）の青色フィルタ CFB (460nm)、緑色フィルタ CFG (530nm)、赤

0 0

色フィルタ CFR (685nm)からなる 3原色フィルタを用いたカラーフィルタが、カラー

0

液晶表示パネルの画素毎に備えられている。なお、図 1中のカツコ内の数値は、各フィルタのピーク透過波長を示して、る。

これに対し、カラー液晶表示装置のノックライト装置の光源として用いられる 3波長域型の CCFLが発光する白色光は、図 1に示すようなスペクトルを示し、様々な波長帯域で異なる強度の光を含んでいることになる。

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

図 2に、上述したような 3波長域型の CCFLを光源としたバックライト装置を備える力ラー液晶表示装置の色再現範囲を示す。図 2は、国際照明委員会 (CIE _: Commi_SSi₀ n Internationale de l'Eclairage)が定めた XYZ表色系の xy色度図である。図 2には、アプリケーションソフトウェアである Photoshop (Adobe System Inc.社製）で用いられている色再現範囲の規格である Adobe RGB規格の色再現範囲も示している。 Ado be RGB規格は、 sRGB規格よりも広い色再現範囲であり、国際的な標準規格ではないものの、印刷 Z出版といった業務用途でデファクトスタンダードとして認知されている。この Adobe RGB規格は、大型ディスプレイを使って印刷物の色再現をモニタする需要が増加したことによって、適用されるようになってきた。

CCFLを光源としたバックライト装置を備えた、現時点で標準的に用いられている力ラー液晶表示装置の色再現範囲は、 sRGB規格に準拠するようになっている。

ところが、図 2に示すように、 CCFLを光源としたバックライト装置を用いてカラー液晶表示パネルを照明すると、図 1に示したような CCFLの輝度スペクトルの関係から緑色 (G)領域が sRGB規格の色再現範囲を満たしていないことが分かる。図 3、図 4 、図 5は、それぞれ図 2に示した緑色 (G)、青色 (B)、赤色 (R)の各領域を拡大した図である。

また、図 2に示すように CCFLを光源としたバックライト装置を備えたカラー液晶表示装置の色再現範囲は、カラーテレビジョンの放送方式として採用されている NTSC (National Television System Committee)方式の規格で定められている色再現範囲より狭、範囲 (NTSC比： 74%)となっており、現行のテレビジョン放送に十分対応できて!ヽるとは!ヽえな!/ヽとヽつた問題がある。

発明の開示

そこで、本発明は、上述したような問題を解決するために提案されたものであり、 sR GB規格の色再現範囲を完全にカバーしつつ、さらに広色域ィ匕することで色作りの自由度を高めるとともに NTSC比を向上させたバックライト方式のカラー液晶表示装置を提供することを目的とする。

本発明を適用したカラー液晶表示装置に一実施の形態は、赤色光、緑色光、青色光を波長選択透過する 3原色フィルタ力なるカラーフィルタを備えた透過型のカラ一液晶表示パネルと、カラー液晶表示パネルを背面側から白色光で照明するバックライト装置を備えるカラー液晶表示装置であって、ノックライト装置は、 3波長以上の光を発光する 3波長蛍光ランプからなる主白色光源と、ピーク波長 λ prが λ pr=64 5nmである赤色光を発光する赤色発光ダイオード、ピーク波長 λ pgが λ pg = 555n mである緑色光を発光する緑色発光ダイオード及びピーク波長 λ pbが λ pb=440n mである青色光を発光する青色発光ダイオードを少なくとも 1種類以上含む補助光源とからなる光源と、上記光源から発光された光を混色して上記白色光とする混色手段とを有する。

本発明は、ノックライト装置の光源として、 3波長以上の光を発光する 3波長蛍光ランプ力なる主白色光源と、ピーク波長 λ prが λ pr=645nmである赤色光を発光する赤色発光ダイオード、ピーク波長 λ pgが λ pg = 555nmである緑色光を発光する緑色発光ダイオード及びピーク波長 λ pbが λ pb=440nmである青色光を発光する青色発光ダイオードを少なくとも 1種類以上含む補助光源とを用いる。

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

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

これにより、カラー液晶表示パネルに設けられる赤色フィルタ、緑色フィルタ、青色フィルタの特性と、ノックライト装置に設けられる主白色光源、補助光源からなる光源の特性とのマッチングが図られ、最適化されるため、カラー液晶表示装置で表示される画像の色再現範囲を大幅に拡大させることを可能とする。

図面の簡単な説明

[図 1]図 1は、従来のカラー液晶表示装置に設けられるカラー液晶表示パネルのカラ一フィルタの分光特性と、ノックライト装置が備える光源のスペクトル特性とを示した図である。

[図 2]図 2は、ノックライト装置の光源として CCFLを用いた従来の技術として示すカラ一液晶表示装置の色再現範囲を示した図である。

[図 3]図 3における緑色 (G)領域の色域を拡大して示した図である。

[図 4]図 4における青色 (B)領域の色域を拡大して示した図である。

[図 5]図 5における赤色 (R)領域の色域を拡大して示した図である。

[図 6]図 6は、本発明が適用されるカラー液晶表示装置を示す分解斜視図である。

[図 7]図 7は、カラー液晶表示装置を構成するカラー液晶表示パネルのカラーフィルタを示す平面図である。

[図 8]図 8は、カラー液晶表示装置を駆動する駆動回路を示すブロック回路図である

[図 9]図 9は、カラー液晶表示装置が備えるバックライト装置の要部を示す平面図である。

[図 10]図 10は、カラー液晶表示装置が備えるバックライト装置の要部を示す縦断面図である。

[図 11]図 11は、バックライト装置の主白色光源のスペクトル特性を示した図である。

[図 12]図 12は、ノックライト装置の補助光源のスペクトル特性を示した図である。

[図 13]図 13は、バックライト装置の主白色光源、補助光源のスペクトル特性と、カラーフィルタの分光特性とを示した図である。

[図 14]図 14は、主白色光源に補助光源を付加した場合の色再現範囲を示した図である。

[図 15]図 14における緑色 (G)領域の色域を拡大して示した図である。

[図 16]図 14における青色 (B)領域の色域を拡大して示した図である。

[図 17]図 14における赤色 (R)領域の色域を拡大して示した図である。 [図 18]図 18は、改善されたカラーフィルタの分光特性と、光源のスペクトル特性とを示した図である。

[図 19]図 19は、カラーフィルタを改善した場合の色再現範囲を示した図である。

[図 20]図 20は、図 19における緑色（G)領域の色域を拡大して示した図である。

[図 21]図 21は、図 19における青色 (B)領域の色域を拡大して示した図である。

[図 22]図 22は、図 19における赤色 (R)領域の色域を拡大して示した図である。発明を実施するための最良の形態

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明をする

。なお、本発明は、以下の例に限定されるものではなぐ本発明の要旨を逸脱しない範囲で、任意に変更可能であることは、うまでもな、。

本発明は、例えば、図 6に示すような構成のノックライト方式のカラー液晶表示装置 100に適用される。

この透過型のカラー液晶表示装置 100は、図 6に示すように、透過型のカラー液晶表示パネル 10と、このカラー液晶表示パネル 10の背面側に設けられたバックライトュニット 40とを備える。このカラー液晶表示装置 100は、図示しないが、地上波や衛星波を受信するアナログチューナ、デジタルチューナといった受信部、この受信部で受信した映像信号、音声信号をそれぞれ処理する映像信号処理部、音声信号処理部、音声信号処理部で処理された音声信号を出力するスピーカといった音声信号出力部などを備えていてもよい。

透過型のカラー液晶表示パネル 10は、ガラス等で構成された 2枚の透明な基板 (T FT基板 11、対向電極基板 12)を互いに対向配置させ、その間隙に、例えば、ッイステツドネマチック (TN)液晶を封入した液晶層 13を設けた構成となって、る。 TFT基板 11には、マトリックス状に配置された信号線 14と、走査線 15と、この信号線 14、走查線 15の交点に配置されたスイッチング素子としての薄膜トランジスタ 16と、画素電極 17とが形成されている。薄膜トランジスタ 16は、走査線 15により、順次選択されるとともに、信号線 14から供給される映像信号を、対応する画素電極 17に書き込む。一方、対向電極基板 12の内表面には、対向電極 18及びカラーフィルタ 19が形成されている。続いて、カラーフィルタ 19について説明をする。カラーフィルタ 19は、各画素に対応した複数のセグメントに分割されている。例えば、図 7に示すように、 3原色である赤色フィルタ CFR、緑色フィルタ CFG、青色フィルタ CFBの 3つのセグメントに分割されている。カラーフィルタの配列パターンは、図 7に示すようなストライプ配列の他に、図示しないが、デルタ配列、正方配列などがある。カラーフィルタ 19については、後で詳細に説明をする。

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

ノックライトユニット 40は、上記カラー液晶表示パネル 10を背面側力も照明する。このバックライトユニット 40は、図 6に示すように、光源を備え、この光源から出射された光を混色した白色光を光出射面 20aから面発光するバックライト装置 20と、このバックライト装置 20の光出射面 20a上に順に積層させる拡散シート 41、プリズムシート 42 、偏光変換シート 43といった光学機能シート群とから構成されている。なお、ノックライト装置の詳細な構成にっ、て後述する。

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

バックライト装置 20から出射された白色光は、上述した光学機能シート群を介して、カラー液晶表示パネル 10に背面側から照明することになる。

このカラー液晶表示装置 100は、例えば、図 8に示すような駆動回路 200により駆動される。

この駆動回路 200は、カラー液晶表示パネル 10や、ノックライト装置 20の駆動電源を供給する電源部 110、カラー液晶表示パネル 10を駆動する Xドライバ回路 120 及び Yドライバ回路 130、外部から供給される映像信号や、当該カラー液晶表示装置 100が備える図示しな、受信部で受信され、映像信号処理部で処理された映像信号が、入力端子 140を介して供給される RGBプロセス処理部 150、この RGBプロセス処理部 150に接続された画像メモリ 160及び制御部 170、ノックライトユニット 40 のバックライト装置 20を駆動制御するバックライト駆動制御部 180などを備えている。この駆動回路 200において、入力端子 140を介して入力された映像信号は、 RGB プロセス処理部 150により、クロマ処理などの信号処理がなされ、さらに、コンポジット信号力もカラー液晶表示パネル 10の駆動に適した RGBセパレート信号に変換されて、制御部 170に供給されるとともに、画像メモリ 160を介して Xドライバ回路 120に供給される。

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

ノックライト駆動制御部 180は、電源 110から供給される電圧を適切に印加して、バックライト装置 20の光源を制御する。

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

続、て、ノックライトユニット 40が備えるバックライト装置 20の構成にっ、て説明をする。

前述した図 2を用いて説明したように、 CCFLをバックライト装置の光源として用いた場合、 sRGB規格の色再現範囲を完全にカバーすることができない。図 3、図 4、図 5 に示すように、 CCFLの色再現範囲は、青色 (B)領域、赤色 (R)領域において sRG B規格の色再現範囲をカバーしてヽるが、緑色 (G)領域にお!、て sRGB規格の色再現範囲を満たしていない。また、図 4、図 5に示すように、青色 (B)領域、赤色 (R)領域の色域は、 sRGB規格の色再現範囲を超えているとはいえ、色作りの自由度が増えるほど十分広いとはいえない。具体的には、 CCFLの緑色（G)領域の色域は、 sRGB規格の緑色（G)領域に対して、青緑色となる方向にずれてしまっている。したがって、図 1に示すようなスベクトル特性の CCFLを光源としたバックライト装置 20で、カラー液晶表示パネル 10 を照明した場合、厳密にいえば、 sRGB規格に完全には対応しておらず、表示される映像に違和感が生じてしまうことになる。

少なくとも、図 3に示した緑色 (G)領域では、 sRGB規格を満たすような色度となるように改善をする必要がある。さらに、図 4、図 5に示した青色 (B)領域、赤色 (R)領域の色域も色再現の観点からさらに広げることが望ましい。し力しながら、 CCFLの輝線スペクトルは、当該 CCFLの発光管内面に塗布する 3波長蛍光材料によって、決まるため CCFLの発光波長を変更することは容易ではない。

そこで、本発明を実施するための最良の形態として示すカラー液晶表示装置 100 においては、バックライト装置 20の光源として、図 9に示すように、 CCFLからなる主白色光源 21と、この主白色光源 21の輝線スペクトルの悪影響を改善するようアシストする補助光源 22とを用いる。補助光源 22は、赤色発光ダイオード 22R、緑色発光ダィオード 22G及び青色発光ダイオード 22Bを少なくとも 1種類以上を含むように構成されている。

すなわち、例えば、図 9、図 10に示すように、このカラー液晶表示装置 100のバックライト装置 20は、複数本の 3波長域発光型蛍光ランプ (CCFL) 21Fを平行に配列してなるエリアライト方式の主白色光源 21と、導光板 24の一側縁部分に赤色発光ダイオード 22R、緑色発光ダイオード 22G及び青色発光ダイオード 22Bを繰り返して配してなるエッジライト方式の補助光源 22とを備え、主白色光源 21上に導光板 24の主面を配置してなる。なお、図 9は、バックライト装置 20の要部平面図であり、図 10は、バックライト装置 20の要部縦断面図である。

ノ¾ /クライト装置 20内には、図示しないが、主白色光源 21から出射された白色光と、補助光源 22である発光ダイオード 21から出射された各色光を色ムラの少ない白色光に混色する混色機能を備えたダイバータブレートや、このダイバータブレートから出射した白色光を面状発光させるために面方向に内部拡散させる拡散板などが設けられている。

次に、本発明の具体的な実施例を説明する。

実施例 1

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

図 11に、ノックライト装置 20の主白色光源 21として使用する CCFL21Fのスぺタトル特性を示す。図 11からも分かるように、主白色光源 21として使用する CCFL21F は、図 1に示したスペクトル特性と同じスペクトル特性であり、標準的に用いられている CCFLのものである。なお、説明のため、図 11に示した CCFL21Fのスペクトル特性は、主白色光源 21のスペクトル特性と等価であるとする。

図 11〖こ示すよう〖こ、主白色光源 21の赤色光の輝線スペクトル BLr、緑色光の輝線スぺクトル BLg及び青色光の輝線スぺクトル BLbは、それぞれ輝線スペクトル BLr = 610nm、輝線スペクトル BLg = 545nm、輝線スペクトル BLb=435nmとなっている

<緑色 (G)領域の改善 >

図 1に示すスペクトル特性の CCFLのみを光源として使用した場合、図 3で示したように、緑色 (G)領域では、 sRGB規格をカバーできず、色度点が青緑色側にずれてしまっていた。そこで、この色度点のずれを sRGB規格をカバーするように改善するには、 CCFLの緑色光の輝線スペクトル BLgよりも長波長側でピークとなる緑色発光ダィオード 22Gを補助光源 22の一つとして用いればょヽ。

上述したように、主白色光源 21の緑色の輝線スペクトル BLgは、 545nmである。したがって、緑色光のピーク波長として、これよりも長波長であるピーク波長え pg = 55 5nmとなる図 12に示すようなスペクトル特性の緑色発光ダイオード 22Gを補助光源 2 2の一つとして用意すればよい。これにより、緑色光の波長領域 GFでは、図 13に示すように、主白色光源 21の緑色光の輝線スペクトル BLg = 545nmに、長波長側のスペクトル成分が加えられることになる。

図 13には、ピーク波長 Fpr=685nmの赤色フィルタ CFR、ピーク波長 Fpg = 530 nmの緑色フィルタ CFG、ピーク波長 Fpb=460nmの青色フィルタ CFBで構成されたカラーフィルタ 19の分光特性も伴わせて示している。なお、説明のため、図 13に示すような分光特性のカラーフィルタ 19をカラーフィルタ 19Zという。

<青色 (B)領域の改善 >

図 1に示すスペクトル特性の CCFLのみを光源として使用した場合、図 4で示したように青色 (B)領域では、 sRGB規格をカバーするものの、色域が狭力つた。

これは、図 11に示すように主白色光源 21の青色の輝線スペクトル BLbは、 435nm である力強度的にはこれよりも長波長側にあるサブピークの影響が大きくなつており、結果的に 450nm付近のスペクトル成分で色度点が決まってしまっていたことに起因する。

そこで、 450nmよりも、主白色光源 21の輝線スペクトル BLbに近い短波長側におけるスペクトル強度を上げるために、ピーク波長え pb=440nmとなる図 12に示すようなスペクトル特性の青色発光ダイオード 22Bを補助光源 22の一つとして用意する。これにより、青色光の波長領域 BFでは、図 13に示すように主白色光源 21の輝線スベクトル BLb=435nm近傍の 440nm付近のスペクトル強度が増すことになる。

<赤色 (R)領域の改善 >

図 1に示すスペクトル特性の CCFLのみを光源として使用した場合、図 5で示したように赤色 (R)領域では、 sRGB規格をカバーするものの、色域が狭力つた。

これは、図 11に示すように主白色光源 21の赤色の輝線スペクトル BLrが、 610nm と短波長側となっていることに起因する。

そこで、主白色光源 21の輝線スペクトル BLr=610nmよりも長波長側のスペクトル強度を上げるために、ピーク波長え pr=645nmとなる図 12に示すようなスペクトル特性の赤色発光ダイオード 22Rを補助光源 22の一つとして用意する。これにより、赤色光の波長領域 RFでは、図 13に示すように主白色光源 21の輝線スペクトル BLr = 61 Onm近傍の 640nm付近のスペクトル強度が増すことになる。

このように、主白色光源 21に対して、補助光源 22として、ピーク波長え pg = 555η mである緑色発光ダイオード 22G、ピーク波長 λ pb=440nmである青色発光ダイォード 22B、ピーク波長 λ pr=645nmである赤色発光ダイオード 22Rを用いた場合のカラー液晶表示パネル 10から出射される表示光を測色計にて測定し、色度点を xy 色度図中にプロットすると、図 14に示すような色再現範囲が得られる。

図 15、図 16、図 17は、それぞれ緑色 (G)、青色 (B)、赤色 (R)の各領域を拡大した図である。なお、図 14、図 15、図 16、図 17に示す xy色度図中には、 Adobe RG B規格の色再現範囲、国際照明委員会 (CIE)が定めた XYZ表色系、 sRGB規格の色再現範囲、主白色光源 21のみを光源として使用した場合の色再現範囲も同時に示してある。

図 15に示すように、緑色（G)領域においては、主白色光源 21の色度点が、 sRGB 規格をカバーするような色度点へと改善されているのが分かる。また、図 16に示すように、青色 (B)領域においては、主白色光源 21の色度点が、より深い青色を示す色度点へと改善されることで色域が広がっているのが分かる。さらに、図 17に示すように、赤色 (R)領域においては、主白色光源 21の色度点が、より深い赤色を示す色度点へと改善されることで色域が広がっているのが分かる。

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

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

実施例 2

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

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

そこで、カラー液晶表示パネル 10に設けられる赤色フィルタ CFR、緑色フィルタ CF G、青色フィルタ CFBの特性と、ノックライト装置 20に設けられた主白色光源 21、補助光源 22の特性とのマッチングを図り、最適化することで、カラー液晶表示パネル 1 0に表示される画像の色再現範囲を拡大させる。

図 18に、主白色光源 21、補助光源 22からなる光源のスペクトル特性と、このスぺクトル特性にマッチングさせたカラーフィルタ 19の分光特性とを示す。図 18に太点線で示す分光特性は、上述した図 13で示したカラーフィルタ 19Zの分光特性である。また、太実線で示す分光特性は、カラーフィルタ 19Zに改善を施して、主白色光源 2 1、補助光源 22からなる光源のスペクトル特性とマッチングを図ったカラーフィルタ 19 の分光特性である。

図 18に太実線で示すカラーフィルタ 19の分光特性からも分力ゝるように、赤色フィルタ CFRは、青色フィルタ CFBの透過波長帯域の領域 P1における当該赤色フィルタ C FRの透過率をゼロとしている。この領域 P1に、赤色フィルタ CFRの透過率が存在していると、青色光の色純度を低下させてしまう原因となる。また、赤色フィルタ CFRは、 580nm付近の領域 P2に存在する主白色光源 21のサブピークを避け、透過波長帯域が長波長側にシフトするように、ピーク波長 Fprを 685nmから 690nmに 5nmシフトさせている。

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

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

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

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

図 20、図 21、図 22は、図 19に示した xy色度図における緑色 (G)、青色 (B)、赤色 (R)の各領域を拡大した図である。なお、図 19、図 20、図 21、図 22の xy色度図中には、 Adobe RGB規格の色再現範囲、国際照明委員会（CIE)が定めた XYZ表色系、 sRGB規格の色再現範囲、主白色光源 21のみを光源として使用した場合の色再現範囲も同時に示してある。

図 20、図 21、図 22に示すように、カラーフィルタ 19Zをカラーフィルタ 19Aとすることで、緑色 (G)領域、青色 (B)領域、赤色 (R)領域の全ての領域において、大幅に色域が広がって、るのが分かる。

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

また、カラーフィルタ 19を改善することで NTSC比力 74%から 93%に向上するとともに、通常、色域の拡大とトレードオフの関係にある輝度が、補助光源 22として用いる、赤色発光ダイオード 22R、緑色発光ダイオード 22G、青色発光ダイオード 22B の発光強度を、主白色光源 21のおよそ 20%程度としたにも関わらず、主白色光源 2 1のみを使用した場合を基準にして 1. 5倍まで向上する。

このようにして、本発明の実施の形態として示すカラー液晶表示装置 100は、カラ一液晶表示パネル 10に設けられる赤色フィルタ CFR、緑色フィルタ CFG、青色フィルタ CFBの特性と、ノックライト装置 20に設けられる主白色光源 21、補助光源 22の特性とのマッチングを図り最適化することで、カラー液晶表示パネル 10に表示される画像の色再現範囲を拡大させることができ、例えば、エメラルド色の海や、ワインレツドの深紅、萌える木々の深緑など力より本来の色に近く自然に表示することができるなお、実施例 1及び実施例 2に示した補助光源 22として使用された赤色発光ダイオード 22R、緑色発光ダイオード 22G及び青色発光ダイオード 22B、カラーフィルタ 19の各色フィルタに対する改善項目は、必ずしも全てを満たしている必要はなぐそれぞれ単独で或いは組み合わせを自由にして使用することで、色再現範囲を広げるようにしてもよい。例えば、補助光源 22に関しては、赤色発光ダイオード 22R、緑色発光ダイオード 22G、青色発光ダイオード 22Bのうち少なくとも 1種類以上を含んでいればよい。

本発明は、図面を参照して説明した上述の実施例に限定されるものではなぐ添付の請求の範囲及びその主旨を逸脱することなぐ様々な変更、置換又はその同等のものを行うことができることは当業者にとって明らかである。

Claims

請求の範囲

[1] 1.赤色光、緑色光、青色光を波長選択透過する 3原色フィルタ力なるカラーフィルタを備えた透過型のカラー液晶表示パネルと、上記カラー液晶表示パネルを背面側力も白色光で照明するバックライト装置を備えるカラー液晶表示装置であって、上記バックライト装置は、 3波長以上の光を発光する 3波長蛍光ランプ力なる主白色光源と、ピーク波長 λ prが λ pr=645nmである赤色光を発光する赤色発光ダイオード、ピーク波長 λ pgが λ pg = 555nmである緑色光を発光する緑色発光ダイォード及びピーク波長 λ pbが λ pb=440nmである青色光を発光する青色発光ダイォードを少なくとも 1種類以上含む補助光源とからなる光源と、

上記光源から発光された光を混色して上記白色光とする混色手段とを有することを特徴とするカラー液晶表示装置。

[2] 2.上記カラーフィルタは、透過波長帯域のピーク波長 Fprが 685nm≤Fpr≤690n mであり、青色フィルタの透過波長帯域における当該赤色フィルタの透過率をゼロとした赤色フィルタと、透過波長帯域のピーク波長 Fpgが 530nmであり、青色フィルタの透過波長帯域における当該緑色フィルタの透過率を減少させることで、上記透過波長帯域の半値幅 Fhwgを 90nm≤Fhwg≤ lOOnmとした緑色フィルタと、透過波長帯域のピーク波長 Fpbを 440nm≤ Fpb≤ 460nmとした青色フィルタとを有することを特徴とする請求の範囲第 1項記載のカラー液晶表示装置。

[3] 3.上記補助光源の発光強度は、上記主白色光源の発光強度の略 20%であることを特徴とする請求の範囲第 1項記載のカラー液晶表示装置。