(57)【要約】      （修正有）【課題】色再現性に優れ、Ｐｏｉｎｔｅｒ’ｓＣｏｌｏｒで規定された物体色を全て表示することが可能な液晶表示装置を提供する。【解決手段】白色ＬＥＤ素子の発光スペクトルが、４４０ｎｍ以上４７０ｎｍ以下に第１のピーク波長、５００ｎｍ以上５６０ｎｍ以下に第２のピーク波長、６３０ｎｍ以上６７０ｎｍ以下に第３のピーク波長を有し、これら第１のピーク波長の発光強度Ｌ１、第２のピーク波長の発光強度Ｌ２、及び第３のピーク波長の発光強度Ｌ３が下記式（１）及び（２）を満足し、かつ、前記第２のピーク波長の光を発する発光体が、ピークの５０％の発光強度を示す波長λ１、λ２（λ１＜λ２）を有し、λ２−λ１が４０ｎｍ以上１００ｎｍ以下である構成とする。３．０≦Ｌ１／Ｌ２≦８．０・・・・・・（１）０．５≦Ｌ３／Ｌ２≦１．０・・・・・・（２）【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の発光体を含む白色ＬＥＤ素子を備えるバックライトと、少なくとも赤色、緑色、青色、黄色、及びシアン色の画素の着色層を備えるカラーフィルタとを具備する液晶表示装置であって、
前記白色ＬＥＤ素子の発光スペクトルが、４４０ｎｍ以上４７０ｎｍ以下に第１のピーク波長、５００ｎｍ以上５６０ｎｍ以下に第２のピーク波長、６３０ｎｍ以上６７０ｎｍ以下に第３のピーク波長を有し、
これら第１のピーク波長の発光強度Ｌ１、第２のピーク波長の発光強度Ｌ２、及び第３のピーク波長の発光強度Ｌ３が下記式（１）及び（２）を満足し、
かつ、前記第２のピーク波長の光を発する発光体が、ピークの５０％の発光強度を示す波長λ１、λ２（λ１＜λ２）を有し、λ２−λ１が４０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であることを特徴とする液晶表示装置。
３．０≦Ｌ１／Ｌ２≦８．０        ・・・・・・（１）
０．５≦Ｌ３／Ｌ２≦１．０        ・・・・・・（２）
【請求項２】
前記第２のピーク波長の光を発する発光体が、蛍光体材料であることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記白色ＬＥＤ素子は、青色ＬＥＤ、赤色ＬＥＤ、及び緑発光蛍光体を含むことを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶画像表示装置に係り、特に、バックライトとして白色ＬＥＤを用いた液晶画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、液晶表示装置はテレビ画像表示装置、コンピュータ端末表示装置、モバイル用途である携帯端末液晶表示装置や車載用途の液晶表示装置など数多くの用途で急速に普及してきており、年々製造コスト面や、表示画質面での競争が激化してきている。
【０００３】
近年、テレビはもちろんコンピュータ端末やモバイル端末でもテレビ画像が配信されるようになったこと、また、地上デジタル放送開始などの影響に伴い、全てのアプリケーションで従来のテレビ規格と同等か又はそれ以上の画質が要求されており、あらゆる液晶表示装置において、高コントラスト化、高速応答性、高色再現化、及び高輝度化などが求められている。
【０００４】
中でも高色再現化については、液晶表示装置に備えられているバックライト光源やカラーフィルタに依存する特性であり、従来技術では容易に高色再現性を実現することが困難であった。
【０００５】
その理由は、次の通りである。即ち、従来のバックライト光源である冷陰極蛍光管（ＣＣＦＬ：Cold Cathode Fluorescent Lamp）では、色再現性に関しては蛍光体のサブピークにより色純度低下が起こる問題があった。この課題を解決するために高色再現化の手段としてカラーフィルタに赤色、緑色および青色フィルタセグメントに加えて第４、第５のフィルタセグメントを具備させることが有効であり、特に、黄色領域、シアン色領域の色再現域を拡大し、高輝度化を達成するには、第４、第５のフィルタセグメントとして黄色、シアン色フィルタセグメントを用いることが効果的であるが、これについても未だ、Ｐｏｉｎｔｅｒ’ｓ  Ｃｏｌｏｒで規定された物体色の色再現範囲を満たすほど十分広くないといった問題がある。
【０００６】
また、近年、高色再現化実現のため、サブピークのない赤・緑・青3色のＬＥＤ（発光ダイオード）光源をバックライトとして用いる手法がとられている。ＬＥＤ光源はＣＣＦＬに比較し、応答性に優れ、消費電力が低く、水銀フリーで対環境性に優れるといった利点を有している。しかしながら、発光ダイオードを光源とするバックライト装置を備えたカラー液晶表示装置の色再現範囲は、未だ、Ｐｏｉｎｔｅｒ’ｓ  Ｃｏｌｏｒで規定された物体色の色再現範囲を満たすほど十分には広くないといった問題がある。
【０００７】
この課題を改善するために、例えば特許文献１では、光源に、３色ＬＥＤに加え、シアン光を発光するシアン色のＬＥＤ、黄色光を発光する黄色のＬＥＤ及びマゼンタ光を発光するマゼンタの[ＬＥＤを少なくとも１種類以上含む補色ＬＥＤを配置し、カラーフィルタとして、３原色カラーフィルタに加え、シアン光に対応した透過波長帯域のシアンフィルタ、黄色光に対応した透過波長帯域の黄色フィルタ及びマゼンタ光に対応した透過波長帯域のマゼンタフィルタを少なくとも１種類以上を含む補色カラーフィルタを用いることで実現する提案がなされている。
【０００８】
しかしながら、３色ＬＥＤに加えて補色ＬＥＤを備えることで、各色の効率の差異などの調整のため、コスト高のデメリットがあり、近年の液晶表示装置の価格下落の流れから量産化には課題が多かった。
【０００９】
ＣＣＦＬ光源や３色ＬＥＤを用いた液晶表示装置では、Ｐｏｉｎｔｅｒ’ｓ  Ｃｏｌｏｒで規定された物体色の色再現範囲を満たすほど十分には広くできず、また、３色ＬＥＤに補色ＬＥＤを加えたバックライトを有することでＰｏｉｎｔｅｒ’ｓ  Ｃｏｌｏｒで規定された物体色の色再現範囲を満たすほど十分広くできるが、コスト高になるといった問題がある。
【特許文献１】特開２００６−１０６４３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、上記問題点を解決するためのものであり、色再現性に優れ、Ｐｏｉｎｔｅｒ’ｓ  Ｃｏｌｏｒで規定された物体色を全て表示することが可能な液晶表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するため、本発明の一態様は、複数の発光体を含む白色ＬＥＤ素子を備えるバックライトと、少なくとも赤色、緑色、青色、黄色、及びシアン色の画素の着色層を備えるカラーフィルタとを具備する液晶表示装置であって、前記白色ＬＥＤ素子の発光スペクトルが、４４０ｎｍ以上４７０ｎｍ以下に第１のピーク波長、５００ｎｍ以上５６０ｎｍ以下に第２のピーク波長、６３０ｎｍ以上６７０ｎｍ以下に第３のピーク波長を有し、これら第１のピーク波長の発光強度Ｌ１、第２のピーク波長の発光強度Ｌ２、及び第３のピーク波長の発光強度Ｌ３が下記式（１）及び（２）を満足し、かつ、前記第２のピーク波長の光を発する発光体が、ピークの５０％の発光強度を示す波長λ１、λ２（λ１＜λ２）を有し、λ２−λ１が４０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であることを特徴とする液晶表示装置を提供する。
【００１２】
３．０≦Ｌ１／Ｌ２≦８．０        ・・・・・・（１）
０．５≦Ｌ３／Ｌ２≦１．０        ・・・・・・（２）
以上の液晶表示装置において、前記第２のピーク波長の光を発する発光体として、蛍光体材料を用いることが出来る。
【００１３】
また、前記白色ＬＥＤ素子として、青色ＬＥＤ、赤色ＬＥＤ、及び緑発光蛍光体を含むものを用いることが出来る。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、所定の白色ＬＥＤを備えるバックライトと、少なくとも赤色、緑色、青色、黄色、及びシアン色を組み合わせることで、色再現性を高くし、Ｐｏｉｎｔｅｒ’ｓ  Ｃｏｌｏｒ規定された物体色を全て表示することが可能な液晶表示装置が安価に提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態について説明する。
【００１６】
本発明の一実施形態に係る液晶表示装置は、複数の発光体を含む白色ＬＥＤ素子を備えるバックライトと、少なくとも赤色、緑色、青色、黄色、及びシアン色の画素の着色層を備えるカラーフィルタとを具備している。
【００１７】
白色ＬＥＤの発光スペクトルは、４４０ｎｍ以上４７０ｎｍ以下に第１のピーク波長、５００ｎｍ以上５６０ｎｍ以下に第２のピーク波長、６３０ｎｍ以上６７０ｎｍ以下に第３のピーク波長を有している。そして、これら第１のピーク波長の発光強度Ｌ１、第２のピーク波長の発光強度Ｌ２、及び第３のピーク波長の発光強度Ｌ３が下記式（１）及び（２）を満たしている必要がある。
【００１８】
３．０≦Ｌ１／Ｌ２≦８．０        ・・・・・・（１）
０．５≦Ｌ３／Ｌ２≦１．０        ・・・・・・（２）
更に、前記第２のピーク波長の光を発する発光体が、ピークの５０％の発光強度を示す波長λ１、λ２（λ１＜λ２）を有し、λ２−λ１が４０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であることが必要である。
【００１９】
以上の要件をすべて満たす液晶表示装置は、Ｐｏｉｎｔｅｒ’ｓ  Ｃｏｌｏｒで規定された物体色をすべてカバーすることが出来る。
【００２０】
これに対し、以上の要件のいずれかを満たさない液晶表示装置は、Ｐｏｉｎｔｅｒ’ｓ  Ｃｏｌｏｒで規定された物体色についてカバー出来ない色が生じてしまう。
【００２１】
即ち、Ｌ１／Ｌ２が３．０未満では、マゼンタ色をカバーすることが出来ず、Ｌ１／Ｌ２が８．０を超えると、黄色をカバーすることが出来ない。また、Ｌ３／Ｌ２が０．５未満、１．０を超える場合のいずれにおいても黄色をカバーすることが出来ない。
【００２２】
また、λ２−λ１が４０ｎｍ未満では、シアン色、又は黄色、緑色をカバーすることが出来ず、λ２−λ１が１００ｎｍを超えると、青色及びマゼンタ色をカバーすることが出来ない。
【００２３】
本発明の一実施形態に係る液晶表示装置に備えられる白色ＬＥＤバックライトの一例として図１のような構造を有するものが挙げられる。図１に示す白色ＬＥＤバックライトは、樹脂枠からなる金属フレーム内に、反射シート、導光板、拡散シート、及び２枚のプリズムシートを順次積層することにより構成される。なお、導光板は光の導光方向に向って徐々にその厚みが減少する楔状断面を有していて、その厚みが最も厚い側面には、基板に複数のＬＥＤが取り付けられた光源が配置されている。
【００２４】
また、図２は、本発明の一実施形態に係る液晶表示装置の概略断面図であり、この液晶表示装置は、ＴＦＴ駆動型液晶表示装置の典型例である。即ち、図２に示す液晶表示装置は、離間対向して配置された透明基板１１，２１を備え、それらの間には、液晶（ＬＣ） が封入されている。
【００２５】
液晶としては、TN (Twisted Nematic)、STN （Super Twisted Nematic）、IPS（In-Planes Switching）、VA（Vertical Alignment）、OCB（Optically Compensated Birefringence）、強誘電性液晶等の液晶を適用することができる。
【００２６】
第１の透明基板１１の内面には、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）アレイ１２が形成されており、その上には、例えばＩＴＯ からなる透明電極層１３が形成されている。透明電極層１３の上には、配向層１４が設けられている。また、透明基板１１の外面には、偏光板１５が形成されている。
【００２７】
他方、第２の透明基板２１の内面には、カラーフィルタ２２が形成されている。カラーフィルタ２２を構成する赤色、緑色および青色のフィルタセグメントは、ブラックマトリックス（図示せず）により分離されている。カラーフィルタ２２を覆って、必要に応じて透明保護膜（図示せず） が形成され、さらにその上に、例えばＩＴＯからなる透明電極層２３が形成され、透明電極層２３を覆って配向層２４が設けられている。また、透明基板２１の外面には、偏光板２５が形成されている。なお、偏光板１５の下方には、バックライトユニット３０が設けられている。
【００２８】
バックライトユニット３０の光源として用いることのできる発光ダイオードとしては、青、緑、赤の三種が挙げられる。色順に説明すると、青発光ダイオードとしては、窒化ガリウム（ＧａＮ）を主材料とするものが挙げられ、具体的には、サファイア基板／ｎ−ＧａＮ／ｎ−Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ｎ／ＭＱＷ又はＳＱＷ層／ｐ−Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ｎ／ｐ−ＧａＮ／電極の層構成を有するものがある。ここで、ＭＱＷ又はＳＱＷ層とは、マルチ量子井戸構造（MQW）又はシングル量子井戸構造（SQW）のことである。これら量子井戸構造を構成する材料としては、ＩｎｘＧａＮ１−ｘＮが例示でき、ｘ＝０．２で青色の発色、ｘ＝０．４程度で緑色の発色となる。この材料では、Ｉｎ（インジウム）組成を増やすと緑発光が得られるが、Ｉｎ組成の増加に伴い結晶性が悪くなるので、発光効率が低下する。
【００２９】
充分な発光輝度を確保する別の材料として、ＧａＩｎＮ緑色ＬＥＤを使うか、ＧａＩｎＮ青色ＬＥＤ＋緑色蛍光体という組合せを使うことも可能である。このようにすることにより、５２０〜５７０ｎｍの範囲の適当な波長にピーク波長をもってくることができる。
【００３０】
なお、使用可能な緑色蛍光体として、セリウム及び／またはユーロピウムを賦活した、酸化物、窒化物、酸窒化物を挙げることが出来る。
【００３１】
赤色ＬＥＤとしては、ＡｌＩｎＧａＰ系ＬＥＤを用いることにより、満足すべき発光特性を得ることが出来る。その他の赤色ＬＥＤとしては、ＧａＡｌＡｓ系赤色ＬＥＤがある。その構造は、ＧａＡｓ基板／ｎ−ＧａＡｓ／ｎ−ＩｎＧａＡｌＰ／アンドープトＩｎＧａＡｌＰ／ｐ−ＩｎＧａＡｌＰ／ｐ−ＧａＡｓ／電極の層構成を有するものである。Ｉｎ、Ｇａ、Ａｌの３元素のうち、Ｉｎの原子比を０．５としてＧａＡｓと格子定数をあわせ、ＧａとＡｌの比を変えることにより発光波長を変えることが出来る。Ａｌの割合を多くすると発光は短波長へシフトする。Ｇａの原子比を０．２５、Ａｌの原子比を０．２５程度にすると、波長６００ｎｍ程度の赤色発光が得られる。
【００３２】
以上挙げたＬＥＤは、有機金属を用いた化学的気相蒸着法(MOCVＤ法)により作ることが出来るので、反応室に導入する有機金属原料の割合をコントロールすることで組成を比較的簡単に制御することができる。従って、青色ＬＥＤの発光のピーク波長を４３０〜４８０ｎｍの範囲にもっていくこと、あるいは赤色ＬＥＤの発光のピーク波長を６００〜６６０ｎｍの範囲にもっていくことは、比較的容易である。
【００３３】
なお、これらＬＥＤに加えて、各色の発光を示す、蛍光体材料を用いることも可能である。
【００３４】
以下に、実施例により本発明をより具体的に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り以下の実施例に限定されるものではない。
【００３５】
実施例
下記表１に示す種々の発光体を組み合わせて白色ＬＥＤを作成し、これら白色ＬＥＤをバックライトとする実施例１〜８および比較例１〜７に係る液晶表示装置を製造した。各白色ＬＥＤは、任意の発光強度比になるように調整した。各白色ＬＥＤの各発光体のピーク強度比は、下記表２に示す通りである。また、各発光体の発光スペクトルは、図３に示す通りである。
【表１】
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【００３６】
【表２】
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【００３７】
また、実施例１〜８および比較例１〜７でカラーフィルタとして用いた赤、緑、青、黄色、シアン色の着色層は、下記表３に示すように各顔料レジストを調製し、フォトリソグラフィープロセスを経ることにより形成されたものである。
【表３】
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【００３８】
実施例１〜８および比較例１〜７におけるＣＩＥ１９３１ＸＹＺ表色系の各色の色度点（ｘ、ｙ）とＰｏｉｎｔｅｒ’ｓ  Ｃｏｌｏｒで規定された物体色を図４〜１８に示す。各実施例および比較例における色再現性評価結果を、下記表４に示す。
【表４】
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【００３９】
上記表４から、次のことがわかる。即ち、実施例１〜８におけるように各発光体の発光強度比が３．０≦Ｌ１／Ｌ２≦８．０、０．５≦Ｌ３／Ｌ２≦１．０になると、Ｐｏｉｎｔｅｒ’ｓ  Ｃｏｌｏｒで規定された物体色をカバーすることが出来るが、比較例１〜４のように、各発光体の発光強度比が３．０≦Ｌ１／Ｌ２≦８．０、０．５≦Ｌ３／Ｌ２≦１．０に入らない場合は、上記表４に示すように、カバー出来ない色が出る。
【００４０】
また、実施例１〜８におけるようにバックライトである白色ＬＥＤの発光スペクトルの第２のピークの光を発する発光体がピークの５０％の発光強度を示す波長λ１、λ２（λ１＜λ２）を有し、λ２−λ１が４０ｎｍ以上１００ｎｍ以下である場合は、Ｐｏｉｎｔｅｒ’ｓ  Ｃｏｌｏｒで規定された物体色をカバーすることが出来るが、λ２−λ１が４０ｎｍ以下あるいは１００ｎｍ以上である場合は、３．０≦Ｌ１／Ｌ２≦８．０、０．５≦Ｌ３／Ｌ２≦１．０を満足しても、上記表４に示すように、カバー出来ない色が出る。
【００４１】
また、第２のピークを示す発光体は、一般にブロードな発光スペクトルを示しやすく、ピークの５０％の発光強度を示す波長λ１、λ２が、４０ｎｍ≦λ２−λ１≦１００ｎｍ以下を満足しやすい蛍光体材料を用いる方がより望ましい。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の一実施形態に係る液晶表示装置に用いたＬＥＤバックライトの構造の一例を示す図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る液晶表示装置の構造の一例を示す断面図である。
【図３】実施例及び比較例のＬＥＤバックライトに用いた発光体の発光スペクトルを示す特性図である。
【図４】実施例1の色度点とPｏｉｎｔｅｒ’ｓ  Ｃｏｌｏｒの色度点を示す色度図である。
【図５】実施例２の色度点とPｏｉｎｔｅｒ’ｓ  Ｃｏｌｏｒの色度点を示す色度図である。
【図６】実施例３の色度点とPｏｉｎｔｅｒ’ｓ  Ｃｏｌｏｒの色度点を示す色度図である。
【図７】実施例４の色度点とPｏｉｎｔｅｒ’ｓ  Ｃｏｌｏｒの色度点を示す色度図である。
【図８】実施例５の色度点とPｏｉｎｔｅｒ’ｓ  Ｃｏｌｏｒの色度点を示す色度図である。
【図９】実施例６の色度点とPｏｉｎｔｅｒ’ｓ  Ｃｏｌｏｒの色度点を示す色度図である。
【図１０】実施例７の色度点とPｏｉｎｔｅｒ’ｓ  Ｃｏｌｏｒの色度点を示す色度図である。
【図１１】実施例８の色度点とPｏｉｎｔｅｒ’ｓ  Ｃｏｌｏｒの色度点を示す色度図である。
【図１２】比較例１の色度点とPｏｉｎｔｅｒ’ｓ  Ｃｏｌｏｒの色度点を示す色度図である。
【図１３】比較例２の色度点とPｏｉｎｔｅｒ’ｓ  Ｃｏｌｏｒの色度点を示す色度図である。
【図１４】比較例３の色度点とPｏｉｎｔｅｒ’ｓ  Ｃｏｌｏｒの色度点を示す色度図である。
【図１５】比較例４の色度点とPｏｉｎｔｅｒ’ｓ  Ｃｏｌｏｒの色度点を示す色度図である。
【図１６】比較例５の色度点とPｏｉｎｔｅｒ’ｓ  Ｃｏｌｏｒの色度点を示す色度図である。
【図１７】比較例６の色度点とPｏｉｎｔｅｒ’ｓ  Ｃｏｌｏｒの色度点を示す色度図である。
【図１８】比較例７の色度点とPｏｉｎｔｅｒ’ｓ  Ｃｏｌｏｒの色度点を示す色度図である。
【符号の説明】
【００４３】
１１，２１…透明基板、１２…ＴＦＴアレイ、１３，２３…透明電極、１４，２４…配向層、１５，２５…偏光板、２２…カラーフィルタ、３０…バックライトユニット。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
2010145732.tif 000021
【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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