(57)【要約】【課題】色再現性を向上させるとともに、色ムラ、輝度ムラを低減させる。【解決手段】バックライト装置２０は、疑似白色光を発光し主光源となる複数の疑似白色発光ダイオード２１Ｗと、赤色光を発光し補助光源となる複数の赤色発光ダイオード２１Ｒとからなる光源２１と、光源２１で発光された疑似白色光、赤色光を側面である光入射面２３ｂから入射し、全反射させながら導光して一方主面方向へと立ち上げることで面状発光させる導光板２３とを有し、光源２１の複数の疑似白色発光ダイオード２１Ｗと、複数の赤色発光ダイオード２１Ｒとを、導光板２３の光入射面２３ｂの長手方向に沿って、それぞれ等間隔な列状となるように配設させることで実現する。【選択図】図２
2009009739.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷陰極蛍光管から発光される白色光のスペクトルに応じて設計されたカラーフィルタが設けられた透過型のカラー液晶パネルと、前記カラー液晶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とを備えるカラー液晶表示装置において、
前記バックライト装置は、疑似白色光を発光し主光源となる複数の疑似白色発光ダイオードと、赤色光を発光し補助光源となる複数の赤色発光ダイオードとからなる光源と、
前記光源で発光された前記疑似白色光、赤色光を側面から入射し、全反射させながら導光して一方主面方向へと立ち上げることで面状発光させる導光板とを有し、
前記光源の複数の疑似白色発光ダイオードと前記複数の赤色発光ダイオードとを、前記導光板の側面の長手方向に沿って、それぞれ等間隔な列状となるように配設させること
を特徴とするカラー液晶表示装置。
【請求項２】
前記導光板の側面の長手方向に沿って、等間隔な列状に配設された前記複数の疑似白色発光ダイオードのうち両端部の疑似白色発光ダイオードを、前記導光板の側面の長手方向の端部から、隣り合う疑似白色発光ダイオード間の距離を２等分した距離となる位置にそれぞれ配設し、
前記導光板の側面の長手方向に沿って、等間隔な列状に配設された前記複数の赤色発光ダイオードのうち両端部の赤色発光ダイオードを、前記導光板の側面の長手方向の端部から、隣り合う赤色発光ダイオード間の距離を２等分した距離となる位置にそれぞれ配設すること
を特徴とする請求項１記載のカラー液晶表示装置。
【請求項３】
前記補助光源である複数の赤色発光ダイオードに印加する電流値を制御することで、前記バックライト装置から面状発光された白色光により照明された前記カラー液晶パネルの白色の色度点を調節する色度点調節手段とを備えること
を特徴とする請求項１又は請求項２記載のカラー液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カラー液晶表示装置に関し、詳しくは、色再現性を向上させたカラー液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
カラー液晶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。
【０００３】
カラー液晶表示装置は、透過型のカラー液晶表示パネルを背面側からバックライト装置にて照明することでカラー画像を表示させるバックライト方式が主流となっている。バックライト装置の光源としては、蛍光管を使って白色光を発光するＣＣＦＬ（Cold Cathode Fluorescent Lamp：冷陰極蛍光管）が多く用いられてきた。
【０００４】
しかしながら、カラー液晶表示装置の薄型化、軽量化、高輝度化、低消費電力化といった高スペック化の要請や、ＣＣＦＬの蛍光管内に封入された水銀による環境への悪影響などを考慮して、ＣＣＦＬに代わるバックライト装置の光源が求められている。そこで、ＣＣＦＬに代わる光源として発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）が有望視されており、バックライト装置に用いられるようになってきている。
【０００５】
発光ダイオードを用いた白色光の発光方式には、光の三原色である赤色光、緑色光、青色光をそれぞれ発光する発光ダイオードを同時に点灯させるマルチチップ方式と、青色発光ダイオードを励起用光源として蛍光体を励起することで疑似白色光を発光するシングルチップ方式とがある。
【０００６】
ＣＣＦＬの代替用の光源としては、大型で高コストとなってしまうマルチチップ方式の発光ダイオード（白色発光ダイオード）よりも、小型で低コストのシングルチップ方式の発光ダイオード（疑似白色発光ダイオード）が多く用いられている（例えば、特許文献１）。
【０００７】
疑似白色発光ダイオードから発光される疑似白色光は、色の３原色である赤色光、緑色光、青色光を混色させて生成されたものではないことから、実際には波長成分に偏りが生じておりカラー液晶表示装置の色再現性を低下させる原因となっている。そこで、特許文献１では、足りない波長成分の色光を補い、カラー液晶表示装置の色再現性を向上させるために、疑似白色発光ダイオードに加え単色光を発光する発光ダイオードを光源として用いている。
【特許文献１】特開２００５−５６８４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、透過型のカラー液晶表示装置には、バックライト装置の光源から発光される白色光のスペクトルに応じて設計された分光特性を有する３原色フィルタ（赤色フィルタ、緑色フィルタ、青色フィルタ）を用いたカラーフィルタが、カラー液晶パネルの画素毎に備えられている。
【０００９】
したがって、バックライト装置の光源としてＣＣＦＬを用いていたカラー液晶表示装置では、ＣＣＦＬから発光される白色光のスペクトルに応じて設計されたカラーフィルタが備えられているため、単純に光源を疑似白色光を発光する疑似白色発光ダイオードへと変更した場合、色再現性が大幅に低下してしまうといった問題がある。
【００１０】
具体的には、ＣＣＦＬで発光される白色光は赤味成分が多いのに対し、疑似白色発光ダイオードで発光される疑似白色光は青味成分が多いことから、バックライト装置の光源を単純にＣＣＦＬから疑似白色発光ダイオードへと変更した場合には、本来白色光で表示されるはずの領域が青味を帯びた色調となってしまい色再現性の低下を招来してしまうといった問題がある。
【００１１】
また、このような問題を回避するために、上述した特許文献１で開示されているように、単色光を発光する発光ダイオードを別途、光源に追加した場合、バックライト装置から白色光を面状発光させた際に色ムラ、輝度ムラを生じてしまうといった問題がある。
【００１２】
そこで、本発明は、上述した実情に鑑みて提案されたものであり、冷陰極蛍光管から発光される白色光のスペクトルに応じて設計されたカラーフィルタが設けられた透過型のカラー液晶パネルに対し、光源として発光ダイオードを用いたバックライト装置で照明した際の色再現性を向上させるとともに、色ムラ、輝度ムラを低減することができるカラー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】
【００１３】
本発明のカラー液晶表示装置は、冷陰極蛍光管から発光される白色光のスペクトルに応じて設計されたカラーフィルタが設けられた透過型のカラー液晶パネルと、前記カラー液晶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とを備えるカラー液晶表示装置において、前記バックライト装置が、疑似白色光を発光し主光源となる複数の疑似白色発光ダイオードと、赤色光を発光し補助光源となる複数の赤色発光ダイオードとからなる光源と、前記光源で発光された前記疑似白色光、赤色光を側面から入射し、全反射させながら導光して一方主面方向へと立ち上げることで面状発光させる導光板とを有し、前記光源の複数の疑似白色発光ダイオードと複数の赤色発光ダイオードとを、前記導光板の側面の長手方向に沿って、それぞれ等間隔な列状となるように配設させることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明のカラー液晶表示装置は、前記導光板の側面の長手方向に沿って、等間隔な列状に配設された前記複数の疑似白色発光ダイオードのうち両端部の疑似白色発光ダイオードを、前記導光板の側面の長手方向の端部から、隣り合う疑似白色発光ダイオード間の距離を２等分した距離となる位置にそれぞれ配設し、前記導光板の側面の長手方向に沿って、等間隔な列状に配設された前記複数の赤色発光ダイオードのうち両端部の赤色発光ダイオードを、前記導光板の側面の長手方向の端部から、隣り合う赤色発光ダイオード間の距離を２等分した距離となる位置にそれぞれ配設することを特徴とする。
【００１５】
また、本発明のカラー液晶表示装置は、前記補助光源である複数の赤色発光ダイオードに印加する電流値を制御することで、前記バックライト装置から面状発光された白色光により照明された前記カラー液晶パネルの白色の色度点を調節する色度点調節手段とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、冷陰極蛍光管から発光される白色光のスペクトルに応じて設計されたカラーフィルタが設けられた透過型のカラー液晶パネルに対し、光源として発光ダイオードを用いたバックライト装置で照明した際の色再現性を向上させるとともに、色ムラ、輝度ムラを低減することを可能とする。
【００１７】
また、本発明によれば、疑似白色光と赤色光とが全面に渡って満遍なく行き渡り、色ムラ、輝度ムラを生ずることなく均一となるように良好に混色させることを可能とする。
【００１８】
また、本発明によれば、疑似白色光と赤色光とを混色することで生成される白色光の色度点を白色領域内へと推移させ、白色の色度点（ｘ＝０．３３，ｙ＝０．３３）へと近付けることを可能とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明をする。本発明は、例えば、図１に示すような構成のバックライト方式のカラー液晶表示装置１に適用される。
【００２０】
透過型のカラー液晶表示装置１は、透過型のカラー液晶パネル１０と、このカラー液晶パネル１０の背面側に設けられたバックライト装置２０と、カラー液晶パネル１０の表示駆動制御、バックライト装置２０の発光制御を行う駆動制御回路を搭載した駆動制御回路基板３０と、カラー液晶パネル１０を保持するベゼル１１と、カラー液晶パネル１０、バックライト装置２０、駆動制御回路基板３０とを一体にして組み付けるカバー１２、１３とからなる。
【００２１】
また、図１に示すように、カラー液晶表示装置１は、カラー液晶パネル１０の出力表示面上にタッチパネル１４を設けるようにしてもよい。タッチパネル１４を設けた場合、タッチパネル１４を介した入力は、駆動制御回路基板３０にて処理され、所定のプログラムが実行されるとともにカラー液晶パネル１０に出力表示される。
【００２２】
透過型のカラー液晶パネル１０は、ガラス等で構成された２枚の透明な基板（ＴＦＴ基板、対向電極基板）を互いに対向配置させ、その間隙に、例えば、ツイステッドネマチック（ＴＮ）液晶を封入した液晶層を設けた構成となっている。ＴＦＴ基板には、マトリクス状に配置された信号線と、走査線と、この信号線、走査線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と、画素電極とが形成されている。薄膜トランジスタは、走査線により、順次選択されると共に、信号線から供給される映像信号を、対応する画素電極に書き込む。一方、対向電極基板の内表面には、対向電極及びカラーフィルタが形成されている。
【００２３】
カラーフィルタは、各画素に対応した複数のセグメントに分割されており、３原色である赤色フィルタ、緑色フィルタ、青色フィルタの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、一般的なストライプ配列の他に、デルタ配列、正方配列などがある。このカラーフィルタは、バックライト装置の一般的な光源として用いられてきたＣＣＦＬから発光される赤味成分の多い白色光のスペクトルに応じて設計されたものである。
【００２４】
このカラー液晶表示装置１では、このような構成の透過型のカラー液晶パネル１０を２枚の偏光板で挟み、バックライト装置２０により背面側から白色光を照射した状態で、アクティブマトリクス方式で駆動することによって、所望のフルカラー映像を表示させることができる。
【００２５】
バックライト装置２０は、カラー液晶パネル１０を背面から照明する。図１に示すように、バックライト装置２０は、基板２２上に配設された疑似白色光を発光し主光源となる複数個の疑似白色発光ダイオード２１Ｗと、赤色光を発光し補助光源となる複数の赤色発光ダイオード２１Ｒとを光源２１とし、光源２１から出射された各色光を白色光へと混色してカラー液晶パネル１０を全面に渡って満遍なく均一に照明させるように、導光板２３と、導光板２３の光出射面２３ａ上に積層させた拡散シート、プリズムシート、偏光変換シートといった複数枚の光学機能シートからなる光学機能シート群２５とを備えた構成となっている。
【００２６】
導光板２３は、光源２１から出射された疑似白色光、赤色光を当該導光板２３の一側面である光入射面２３ｂから入射し、光入射面２３ｂから入射された色光を全反射しながら導光し、当該導光板２３の一方主面である光出射面２３ａ方向へと立ち上げることで均一な光として出射して面状発光させる。
【００２７】
導光板２３は、光出射面２３ａと、この光出射面２３ａと対向する他方主面とが平行となるような形状であってもよいし、導光された光の導光方向の厚みが徐々に減少するような楔形形状をしていてもよい。導光板２３は、例えば、透明度の高いアクリル樹脂などを材料として射出成型される。導光板２３に用いられる材料としては、アクリル樹脂の他、メタクリル樹脂、スチレン樹脂、ポリカーボネート樹脂などの透明熱可塑性樹脂が用いられる。
【００２８】
光学機能シート群２５は、例えば、入射光を直交する偏光成分に分解する機能、光波の位相差を補償して広角視野角化や着色防止を図る機能、入射光を拡散させる機能、輝度向上を図る機能などを備えたシートで構成されており、バックライト装置２０から面発光された光をカラー液晶パネル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２５の構成は、上述した拡散シート、プリズムシート、偏光変換シートに限定されるものではなく、様々な光学機能シートを用いることができる。
【００２９】
図２（ａ）、（ｂ）は、疑似白色発光ダイオード２１Ｗ、赤色発光ダイオード２１Ｒを基板２２上に配設した際の様子について詳細に説明するために、便宜的に疑似白色発光ダイオード２１Ｗと、赤色発光ダイオード２１Ｒとをそれぞれ個別に基板２２上に配設させて示している。
【００３０】
図２（ａ）、（ｂ）に示すように、光源２１は、疑似白色発光ダイオード２１Ｗと、赤色発光ダイオード２１Ｒとを、導光板２３の光入射面２３ｂの長手方向に沿って、それぞれ等間隔な列状となるように基板２２上に配設することでなる。なお、図２（ａ）、（ｂ）に示す基板２２の長手方向の長さと、導光板２３の光入射面２３ｂの長手方向の長さとは同一であるものとする。
【００３１】
例えば、図２（ａ）に示すように、疑似白色発光ダイオード２１Ｗは、隣り合う疑似白色発光ダイオード２１Ｗ間の距離をＸとして、導光板２３の光入射面２３ｂの長手方向に沿って等間隔な列状となるように、基板２２上の長手方向に配設される。また、図２（ｂ）に示すように、赤色発光ダイオード２１Ｒは、隣り合う赤色発光ダイオード２１Ｒ間の距離をＹとして、導光板２３の光入射面２３ｂの長手方向に沿って等間隔な列状となるように、基板２２上の長手方向に配設される。
【００３２】
また、図２（ａ）に示すように、導光板２３の光入射面２３ｂの長手方向に沿って、等間隔な列状に配設された複数の疑似白色発光ダイオード２１Ｗのうち両端部の疑似白色発光ダイオード２１ＷＳを、導光板２３の光入射面２３ｂの長手方向の端部２３Ｓから、隣り合う疑似白色発光ダイオード２１Ｗ間の距離を２等分した距離、Ｘ／２となる位置に配設する。
【００３３】
これにより、図３に示すように、放射状の指向性で発光する各疑似白色発光ダイオード２１Ｗは、左右にそれぞれＸ／２だけの空間を確保しながら、導光板２３の光入射面２３ｂの長手方向に同一間隔で配設されていくことになる。
【００３４】
したがって、このように配設された疑似白色発光ダイオード２１Ｗから出射される疑似白色光は、光入射面２３ｂを介して導光板２３内に入射した場合に、全面に渡って満遍なく行き渡り、色ムラ、輝度ムラを生ずることなく均一となる。
【００３５】
同様にして、図２（ｂ）に示すように、導光板２３の光入射面２３ｂの長手方向に沿って、等間隔な列状に配設された複数の赤色発光ダイオード２１Ｒのうち両端部の赤色発光ダイオード２１ＲＳを、導光板２３の光入射面２３ｂの長手方向の端部２３Ｓから、隣り合う赤色発光ダイオード２１Ｒ間の距離を２等分した距離、Ｙ／２となる位置に配設する。
【００３６】
これにより、図示しないが、放射状の指向性で発光する各赤色発光ダイオード２１Ｒは、左右にそれぞれＹ／２だけの空間を確保しながら、導光板２３の光入射面２３ｂの長手方向に同一間隔で配設されていくことになる。
【００３７】
したがって、このように配設された赤色発光ダイオード２１Ｒから出射される赤色光は、光入射面２３ｂを介して導光板２３内に入射した場合に、全面に渡って満遍なく行き渡り、色ムラ、輝度ムラを生ずることなく均一となる。
【００３８】
このように、導光板２３の光入射面２３ｂに対して、図２に示すような配置となるように疑似白色発光ダイオード２１Ｗと、赤色発光ダイオード２１Ｒとが、図４に示すように基板２２上に配設されることで、疑似白色光と赤色光とを、導光板２３内の全面に渡って満遍なく行き渡らせ、色ムラ、輝度ムラを生ずることなく均一となるように良好に混色させることができる。
【００３９】
図５に、上述したような疑似白色発光ダイオード２１Ｗと赤色発光ダイオード２１Ｒとを光源としたバックライト装置２０を備えるカラー液晶表示装置１の色再現範囲を、疑似白色発光ダイオード２１Ｗのみを点灯させた場合の色再現範囲とともに示す。なお、図５は、国際照明委員会（ＣＩＥ）が定めたＸＹＺ表色系のｘｙ色度図である。
【００４０】
図５に示す点Ａ（ｘ＝０．２６，ｙ＝０．３４）は、疑似白色発光ダイオード２１Ｗのみを点灯させた場合の白色光の色度点、点Ｂ（ｘ＝０．３３，ｙ＝０．３４）は、疑似白色発光ダイオード２１Ｗと赤色発光ダイオード２１Ｒとを点灯させた場合の白色光の色度点を示している。このとき、補助光源である複数の赤色発光ダイオード２１Ｒの出力が、疑似白色発光ダイオード２１Ｗの出力よりも小さくなるように、赤色発光ダイオード２１Ｒに印加する電流値を駆動制御回路基板３０上に搭載された駆動制御回路により制御することで、疑似白色光と赤色光とを混色することで生成される白色光の色度点を白色領域内へと推移させ、白色の色度点（ｘ＝０．３３，ｙ＝０．３３）へと近付けることができる。
【００４１】
これにより、ＣＣＦＬから発光される白色光のスペクトルに応じて設計されたカラーフィルタが設けられた透過型のカラー液晶パネル１０に対し、光源として複数の疑似白色発光ダイオード２１Ｗと複数の赤色発光ダイオード２１Ｒとを用いたバックライト装置２０で照明した際の色再現性を向上させるとともに、各色光が均一に混色されるため色ムラ、輝度ムラを低減することができる。
【００４２】
したがって、ＣＣＦＬ用として製造されたカラーフィルタを始めとする各部材をそのまま流用し、光源のみをＣＣＦＬから疑似白色発光ダイオード２１Ｗ、赤色発光ダイオード２１Ｒに変更して上述したように配設するだけで、色再現範囲を大幅に向上させながら、資源の有効利用、ならびに開発、製造コストの大幅な低減を実現することができる。
【００４３】
なお、上述の実施の形態は本発明の一例である。このため、本発明は、上述の実施形態に限定されることはなく、この実施の形態以外であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能であることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の実施の形態として示すカラー液晶表示装置の構成について説明するための分解斜視図である。
【図２】前記カラー液晶表示装置が備えるバックライト装置の光源となる疑似白色発光ダイオードと赤色発光ダイオードの配設位置関係についてそれぞれ説明するための図である。
【図３】疑似白色発光ダイオードの配設位置関係について説明するための図である。
【図４】疑似白色発光ダイオードと赤色発光ダイオードの配設位置関係を示した図である。
【図５】ＸＹＺ表色系のｘｙ色度図中に、カラー液晶表示装置の白色光の色度点を示した図である。
【符号の説明】
【００４５】
１  カラー液晶表示装置
１０  カラー液晶パネル
２０  バックライト装置
２１  光源
２１Ｒ  赤色発光ダイオード
２１ＲＳ  赤色発光ダイオード
２１Ｗ  疑似白色発光ダイオード
２１ＷＳ  疑似白色発光ダイオード
２２  基板
２３  導光板
２３Ｓ  端部
２３ｂ  光入射面
３０  駆動制御回路基板
【図１】
2009009739.tif 000003
【図２】
2009009739.tif 000004
【図３】
2009009739.tif 000005
【図４】
2009009739.tif 000006
【図５】
2009009739.tif 000007