(57)【要約】  本発明は、カラー液晶表示装置（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）に用いられるバックライト装置であり、半値幅ｈｗｒが、１５ｎｍ≦ｈｗｒ≦３０ｎｍである赤色光を発光する赤色発光ダイオード（２１Ｒ）、半値幅ｈｗｇが、２５ｎｍ≦ｈｗｇ≦５０ｎｍである緑色光を発光する緑色発光ダイオード（２１Ｇ）及び半値幅ｈｗｂが、１５ｎｍ≦ｈｗｂ≦３０ｎｍである青色光を発光する青色発光ダイオード（２１Ｂ）からなる光源によって発光された赤色光、緑色光及び青色光を混色して、白色光を生成する。この白色光は、赤色光、緑色光、青色光を波長選択透過する３原色フィルタからなるカラーフィルタ（１９）を備えた透過型のカラー液晶表示パネル（１０）を背面側から照明する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
１．赤色光、緑色光、青色光を波長選択透過する３原色フィルタから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を背面側から白色光で照明するバックライト装置であって、
当該バックライト装置は、半値幅ｈｗｒが、１５ｎｍ≦ｈｗｒ≦３０ｎｍである赤色光を発光する赤色発光ダイオード、半値幅ｈｗｇが、２５ｎｍ≦ｈｗｇ≦５０ｎｍである緑色光を発光する緑色発光ダイオード及び半値幅ｈｗｂが、１５ｎｍ≦ｈｗｂ≦３０ｎｍである青色光を発光する青色発光ダイオードからなる光源と、
上記光源から発光された赤色光、緑色光及び青色光を混色して、上記白色光とする混色手段と
を備えることを特徴とするバックライト装置。
【請求項２】
２．上記青色発光ダイオードから発光される上記青色光のピーク波長λｐｂが、λｐｂ≧４６０ｎｍであるとき、上記緑色発光ダイオードから発光される上記緑色光の半値幅ｈｗｇが、２５ｎｍ≦ｈｗｇ≦４３ｎｍであることを特徴とする請求の範囲第１項記載のバックライト装置。
【請求項３】
３．赤色光、緑色光、青色光を波長選択透過する３原色フィルタから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であって、
上記バックライト装置は、半値幅ｈｗｒが、１５ｎｍ≦ｈｗｒ≦３０ｎｍである赤色光を発光する赤色発光ダイオード、半値幅ｈｗｇが、２５ｎｍ≦ｈｗｇ≦５０ｎｍである緑色光を発光する緑色発光ダイオード及び半値幅ｈｗｂが、１５ｎｍ≦ｈｗｂ≦３０ｎｍである青色光を発光する青色発光ダイオードからなる光源と、
上記光源から発光された赤色光、緑色光及び青色光を混色して、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。
【請求項４】
４．上記バックライト装置の上記光源である上記青色発光ダイオードから発光される上記青色光のピーク波長λｐｂが、λｐｂ≧４６０ｎｍであるとき、上記緑色発光ダイオードから発光される上記緑色光の半値幅ｈｗｇが、２５ｎｍ≦ｈｗｇ≦４３ｎｍであることを特徴とする請求の範囲第３項記載のカラー液晶表示装置。
【請求項５】
５．赤色光、緑色光、青色光を波長選択透過する３原色フィルタからなるカラーフィルタを備えた透過型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であって、
当該バックライト装置は、国際照明委員会（ＣＩＥ：Commission Internationale de I'Eclariage）が定めたＸＹＺ表色系のｘｙ色度図中における色度点が０．６５≦ｘ≦０．７５、０．２７≦ｙ≦０．３３となる赤色光を発光する赤色発光ダイオード、上記ｘｙ色度図中の色度点が０．１２≦ｘ≦０．２８、０．６４≦ｙ≦０．７６である緑色光を発光する緑色発光ダイオード及び上記ｘｙ色度図中の色度点が０．１４≦ｘ≦０．１７、０．０１≦ｙ≦０．０６となる青色光を発光する青色発光ダイオードとからなる光源と、
上記光源から発光された赤色光、緑色光及び青色光を混色して、上記白色光とする混色手段と
を備えることを特徴とするバックライト装置。
【請求項６】
６．赤色光、緑色光、青色光を波長選択透過する３原色フィルタから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であって、
上記バックライト装置は、国際照明委員会（ＣＩＥ：Commission Internationale de I'Eclariage）が定めたＸＹＺ表色系のｘｙ色度図中における色度点が０．６５≦ｘ≦０．７５、０．２７≦ｙ≦０．３３となる赤色光を発光する赤色発光ダイオード、上記ｘｙ色度図中の色度点が０．１２≦ｘ≦０．２８、０．６４≦ｙ≦０．７６である緑色光を発光する緑色発光ダイオード及び上記ｘｙ色度図中の色度点が０．１４≦ｘ≦０．１７、０．０１≦ｙ≦０．０６となる青色光を発光する青色発光ダイオードとからなる光源と、
上記光源から発光された赤色光、緑色光及び青色光を混色して、上記白色光とする混色手段と
を備えることを特徴とするカラー液晶表示装置。
【請求項７】
７．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、
前記カラー液晶表示パネルを背面側から照明する液晶表示用バックライト光源とを備え、
前記バックライト光源は、赤色発光ダイオード、緑色発光ダイオード、青色発光ダイオードから成り、前記バックライト光源から発光された赤色光、緑色光、青色光を混色して白色光とする混色手段を備え、
前記緑色発光ダイオードの発光スペクトルの半値幅が、３０ｎｍ〜４０ｎｍの範囲内であることを特徴とするカラー液晶表示装置。
【請求項８】
８．ＸＹＺ表色計のｘｙ色度図において、前記緑色発光ダイオードの色度点（カラーポイント）が、０．１６≦ｘ≦０．２１、０．７０≦ｙ≦０．７６の範囲内にあることを特徴とする請求の範囲第７項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（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８月１８日に出願された日本特許出願番号２００４−２３８７８７、日本特許出願番号２００４−２３８７８９及び２００５年３月１６日に出願された日本特許出願番号２００５−０７５５００を基礎として優先権を主張するものであり、これら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、テレビジョン放送が開始されてから長年使用されてきたＣＲＴ（Cathode Ray Tube）に代わり、液晶表示装置（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）や、プラズマディスプレイ（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。バ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 Cathode 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ＣＦＢ０（４６０ｎｍ）、緑色フィルタＣＦＧ０（５３０ｎｍ）、赤色フィルタＣＦＲ０（６８５ｎｍ）からなる３原色フィルタを用いたカラーフィルタが、カラー液晶表示パネルの画素毎に備えられている。なお、カッコ内の数値は、各フィルタのピーク透過波長を示している。
これに対し、カラー液晶表示装置のバ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２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、非常に色純度が悪いといった問題がある。
図３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カラー液晶表示装置の色再現範囲を示す。図３は、国際照明委員会（ＣＩＥ：Commission Internationale de l'Eclairage）が定めたＸＹＺ表色系のｘｙ色度図である。
図３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い範囲となっており、現行のテレビジョン放送に十分対応できているとはいえない。
また、ＣＣＦＬは、蛍光管内に水銀を封入するため、環境への悪影響が考えられるため、今後、バックライト装置の光源として、ＣＣＦＬに代わる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）が有望視されている。青色発光ダイオードの開発により、光の３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が揃ったことになる。したがって、この発光ダイオードをバックライト装置の光源とすることで、カラー液晶表示パネルを介した色光の色純度が高くなるため、色再現範囲をＮＴＳＣ方式で規定される程度、さらには、それを超える程度まで広げることが期待されている。
しかし、発光ダイオードを光源とするバックライト装置を使用したカラー液晶表示装置の色再現範囲は、未だ、ＮＴＳＣ方式で規定された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。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
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、バックライト方式の液晶表示装置の広色域化を可能にするバックライト装置及びこのバックライト装置を用いたカラー液晶表示装置を提供することにある。
本発明が適用されたバックライト装置は、赤色光、緑色光、青色光を波長選択透過する３原色フィルタから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を背面側から白色光で照明するバックライト装置であって、このバックライト装置は、半値幅ｈｗｒが、１５ｎｍ≦ｈｗｒ≦３０ｎｍである赤色光を発光する赤色発光ダイオード、半値幅ｈｗｇが、２５ｎｍ≦ｈｗｇ≦５０ｎｍである緑色光を発光する緑色発光ダイオード及び半値幅ｈｗｂが、１５ｎｍ≦ｈｗｂ≦３０ｎｍである青色光を発光する青色発光ダイオードからなる光源と光源から発光された赤色光、緑色光及び青色光を混色して、白色光とする混色手段とを備える。
また、本発明が適用されたカラー液晶表示装置は、赤色光、緑色光、青色光を波長選択透過する３原色フィルタから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、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とを備えるカラー液晶表示装置であって、バックライト装置は、半値幅ｈｗｒが、１５ｎｍ≦ｈｗｒ≦３０ｎｍである赤色光を発光する赤色発光ダイオード、半値幅ｈｗｇが、２５ｎｍ≦ｈｗｇ≦５０ｎｍである緑色光を発光する緑色発光ダイオード及び半値幅ｈｗｂが、１５ｎｍ≦ｈｗｂ≦３０ｎｍである青色光を発光する青色発光ダイオードからなる光源と、光源から発光された赤色光、緑色光及び青色光を混色して、白色光とする混色手段とを有する。
本発明が適用されたバックライト装置は、白色光を生成し、この白色光で、赤色光、緑色光、青色光を波長選択透過する３原色フィルタから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を背面側から照明することにより、光源となる赤色発光ダイオード、緑色発光ダイオード、青色発光ダイオードで発光される赤色光、緑色光、青色光の色純度を上げ、混色された白色光を光色域化することが可能となり、ＮＴＳＣ（National Television System Committee）比を１００％以上とするような色再現範囲を達成することを可能とする。
また、本発明が適用された他のバックライト装置は、赤色光、緑色光、青色光を波長選択透過する３原色フィルタからなるカラーフィルタを備えた透過型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であって、このバックライト装置は、国際照明委員会（ＣＩＥ：Commission Internationale de I'Eclariage）が定めたＸＹＺ表色系のｘｙ色度図中における色度点が０．６５≦ｘ≦０．７５、０．２７≦ｙ≦０．３３となる赤色光を発光する赤色発光ダイオード、ｘｙ色度図中の色度点が０．１２≦ｘ≦０．２８、０．６４≦ｙ≦０．７６である緑色光を発光する緑色発光ダイオード及びｘｙ色度図中の色度点が０．１４≦ｘ≦０．１７、０．０１≦ｙ≦０．０６となる青色光を発光する青色発光ダイオードとからなる光源と、光源から発光された赤色光、緑色光及び青色光を混色して、白色光とする混色手段とを備える。
また、本発明が適用された他のカラー液晶表示装置は、赤色光、緑色光、青色光を波長選択透過する３原色フィルタから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、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とを備えるカラー液晶表示装置であって、バックライト装置は、国際照明委員会（ＣＩＥ：Commission Internationale de I'Eclariage）が定めたＸＹＺ表色系のｘｙ色度図中における色度点が０．６５≦ｘ≦０．７５、０．２７≦ｙ≦０．３３となる赤色光を発光する赤色発光ダイオード、ｘｙ色度図中の色度点が０．１２≦ｘ≦０．２８、０．６４≦ｙ≦０．７６である緑色光を発光する緑色発光ダイオード及びｘｙ色度図中の色度点が０．１４≦ｘ≦０．１７、０．０１≦ｙ≦０．０６となる青色光を発光する青色発光ダイオードとからなる光源と、光源から発光された赤色光、緑色光及び青色光を混色して、白色光とする混色手段とを備える。
このバックライト装置は、白色光を生成し、この白色光で、赤色光、緑色光、青色光を波長選択透過する３原色フィルタから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を背面側から照明することにより、光源となる赤色発光ダイオード、緑色発光ダイオード、青色発光ダイオードで発光される赤色光、緑色光、青色光の色純度を上げ、混色された白色光を光色域化することが可能となり、ＮＴＳＣ（National Television System Committee）比を１００％以上とするような色再現範囲を達成することを可能とする。このとき、発光ダイオードを光源とするカラー液晶表示装置の色域を最適化する際に、赤色発光ダイオード、緑色発光ダイオード、青色発光ダイオードから発光される各色光の色度点範囲を規定しているため、一般に発光ダイオードの波長のみを規定することで最適化を図る場合と較べて、より正確に最適な色域を再現することを可能とする。
本発明を適用したさらに他のカラー液晶表示装置は、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、このカラー液晶表示パネルを背面側から照明する液晶表示用バックライト光源とを備え、このバックライト光源は、赤色発光ダイオード、緑色発光ダイオード、青色発光ダイオードからなり、バックライト光源から発光された赤色光、緑色光、青色光を混色して白色光とする混色手段を備え、緑色発光ダイオードの発光スペクトルの半値幅が３０ｎｍ〜４０ｎｍの範囲内であるものである。
このカラー液晶表示装置は、バックライト光源が、赤色発光ダイオード、緑色発光ダイオード、青色発光ダイオードから成ることにより、ＣＣＦＬ等の蛍光管を用いたバックライト光源を用いた場合と比較して、カラー液晶表示装置の色再現範囲を広げることができる。
また、緑色発光ダイオードの発光スペクトルの半値幅が３０ｎｍ〜４０ｎｍの範囲内であることにより、半値幅が従来の構成よりも狭くなり、緑色と他の色（特に青色）との混色を抑制することができる。これにより、半値幅が大きい従来の構成と比較して、カラー液晶表示装置の色再現範囲を、緑色の領域において広げることができる。
本発明のさらに他の目的、本発明によって得られる具体的な利点は、以下において図面を参照して説明される実施に形態から一層明らかにされるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００４】
【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ーフィルタの分光特性を示した図である。
【図２】図２は、カラー液晶表示装置に設けられるバックライト装置の光源（ＣＣＦＬ）のスペクトルを示した図である。
【図３】図３は、ＸＹＺ表色系のｘｙ色度図中に、バックライト装置の光源としてＣＣＦＬを用いた従来の示すカラー液晶表示装置の色再現範囲を示した図である。
【図４】図４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５】図５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６】図６は、カラー液晶表示装置を構成するバックライト装置を示す斜視図である。
【図７】図７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８】図８は、カラー液晶表示装置が備えるカラー液晶表示パネルのカラーフィルタの分光特性を示した図である。
【図９】図９は、視感度について説明するために用いる図である。
【図１０】図１０は、測定１で用いる発光ダイオードとカラーフィルタとの分光特性を示した図である。
【図１１】図１１は、ＸＹＺ表色系のｘｙ色度図中に、バックライト装置の光源として測定１の発光ダイオードを用いたカラー液晶表示装置の色再現範囲を示した図である。
【図１２】図１２は、測定２で用いる発光ダイオードとカラーフィルタとの分光特性を示した図である。
【図１３】図１３は、ＸＹＺ表色系のｘｙ色度図中に、バックライト装置の光源として測定２の発光ダイオードを用いたカラー液晶表示装置の色再現範囲を示した図である。
【図１４】図１４は、測定２におけるカラー液晶表示装置のＮＴＳＣ比を、緑色発光ダイオードで発光される緑色光の半値幅依存性として示した図である。
【図１５】図１５は、測定３におけるカラー液晶表示装置のＮＴＳＣ比を、緑色発光ダイオードで発光される緑色光の半値幅依存性として示した図である。
【図１６】図１６は、測定４で用いる発光ダイオードとカラーフィルタとの分光特性を示した図である。
【図１７】図１７は、ＸＹＺ表色系のｘｙ色度図中に、バックライト装置の光源として測定４の発光ダイオードを用いたカラー液晶表示装置の色再現範囲を示した図である。
【図１８】図１８は、測定４におけるカラー液晶表示装置のＮＴＳＣ比を、緑色発光ダイオードで発光される緑色光の半値幅依存性として示した図である。
【図１９】図１９Ａは赤色発光ダイオードのピーク波長帯域を可変させる場合において、カラーフィルタと、各発光ダイオードで発光される光のスペクトルとを示す図であり、図１９ＢはＮＴＳＣ比の波長依存性を示す図である。
【図２０】図２０Ａは緑色発光ダイオードのピーク波長帯域を可変させる場合において、カラーフィルタの分光特性と、各発光ダイオードで発光される光のスペクトルとを示す図であり、図２０ＢはＮＴＳＣ比の波長依存性を示す図である。
【図２１】図２１Ａは青色発光ダイオードのピーク波長帯域を可変させる場合において、カラーフィルタの分光特性と、各発光ダイオードで発光される光のスペクトルとを示す図であり、図２１Ｂは、ＮＴＳＣ比の波長依存性を示す図である。
【図２２】図２２ＡはＸＹＺ表色計のｘｙ色度図中に赤色発光ダイオードの色度点をプロットした図であり、図２２Ｂはプロット箇所近傍を拡大した図である。
【図２３】図２３ＡはＸＹＺ表色計のｘｙ色度図中に緑色発光ダイオードの色度点をプロットした図であり、図２３Ｂはプロット箇所近傍を拡大した図である。
【図２４】図２４ＡはＸＹＺ表色計のｘｙ色度図中に青色発光ダイオードの色度点をプロットした図であり、図２４Ｂはプロット箇所近傍を拡大した図である。
【図２５】図２５は、ピーク波長が同一で、半値幅が異なる赤色発光ダイオードのスペクトル分布を示した図である。
【図２６】図２６は、ピーク波長が同一で、半値幅が異なる緑色発光ダイオードのスペクトル分布を示した図である。
【図２７】図２７は、ピーク波長が同一で、半値幅が異なる青色発光ダイオードのスペクトル分布を示した図である。
【図２８】図２８は、発光ダイオードと、カラーフィルタとの分光特性を示した図である。
【図２９】図２９ＡはＸＹＺ表色計のｘｙ色度図中に半値幅を２倍にした赤色発光ダイオードの色度点をプロットした図であり、図２９Ｂはプロット箇所近を拡大した図である。
【図３０】図３０ＡはＸＹＺ表色計のｘｙ色度図中に半値幅を２倍にした緑色発光ダイオードの色度点をプロットした図であり、図３０Ｂはプロット箇所近を拡大した図である。
【図３１】図３１ＡはＸＹＺ表色計のｘｙ色度図中に半値幅を２倍にした青色発光ダイオードの色度点をプロットした図であり、図３１Ｂはプロット箇所近傍を拡大した図である。
【図３２】図３２は、分光特性の測定の際の色彩輝度計の配置を示す概略図である。
【図３３】図３３は、３種類の緑色発光ダイオードの発光スペクトルを重ねて示した図である。
【図３４】図３４は、ｘｙ色度図の緑色の領域を拡大した図である。
【図３５】図３５は、各色の発光ダイオードの発光スペクトルと、カラーフィルタの分光特性とを重ね合わせた図である。
【図３６】図３６は、３種類の緑色発光ダイオードをそれぞれ用いたカラー液晶表示装置の色再現範囲を重ねて示す図である。
【図３７】図３７Ａは、図３６に示す青色の領域の拡大図であり、図３７Ｂは図３６に示す緑色の領域の拡大図である。
【図３８】図３８は、緑色発光ダイオードの発光スペクトルの半値幅とＮＴＳＣ比との関係を示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００５】
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。本発明は、以下の例に限定されるものではなく、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いうまでもない。
本発明は、例えば、図４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４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ユニット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等の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（ＴＦＴ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、ツイステッドネマチック（ＴＮ）液晶を封入した液晶層１３を設けた構成となっている。ＴＦＴ基板１１には、マトリ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、走査線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５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５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。
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、バ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。
バックライトユニット４０は、カラー液晶表示パネル１０を背面側から照明する。このバックライトユニット４０は、図４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。
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、バックライト装置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く、様々な光学機能シートを用いることができる。
図６にバックライト装置２０の概略構成図を示す。バックライト装置２０は、図６に示すように、赤色光を発光する赤色発光ダイオード２１Ｒ、緑色光を発光する緑色発光ダイオード２１Ｇ、青色光を発光する青色発光ダイオード２１Ｂを光源として用いている。なお、以下の説明において、赤色発光ダイオード２１Ｒ、緑色発光ダイオード２１Ｇ、青色発光ダイオード２１Ｂを総称する場合は、単に発光ダイオード２１という。
図６に示すように各発光ダイオード２１は、基板２２上に、所望の順番で一列に配列され、発光ダイオードユニット２１ｎ（ｎは、自然数。）を形成する。基板２２上に各発光ダイオードを配列する順番は、例えば、図６に示すように、緑色発光ダイオード２１Ｇを等間隔で配置させ、等間隔で配置させた、隣り合う緑色発光ダイオード２１Ｇの間に、赤色発光ダイオード２１Ｒ、青色発光ダイオード２１Ｂを交互に配置させるような順番である。
発光ダイオードユニット２１ｎは、バックライトユニット４０が照明するカラー液晶表示パネル１０のサイズに応じて、バックライト装置２０の筐体であるバックライトハウス２３内に、複数列、配置されることになる。
バックライトハウス２３内への発光ダイオードユニット２１ｎの配置の仕方は、図６に示すように、発光ダイオードユニット２１ｎの長手方向が、水平方向となるように配置してもよいし、図示しないが、発光ダイオードユニット２１ｎの長手方向が垂直方向となるように配置してもよいし、両者を組み合わせてもよい。
なお、発光ダイオードユニット２１ｎの長手方向を、水平方向又は垂直方向とするように配置する手法は、従来までのバックライト装置の光源として利用していたＣＣＦＬの配置の仕方と同じになるため、蓄積された設計ノウハウを利用することができ、コストの削減や、製造までに要する時間を短縮することができる。
バックライトハウス２３内に組み込まれた赤色発光ダイオード２１Ｒ、緑色発光ダイオード２１Ｇ、青色発光ダイオード２１Ｂから発光された光は、当該バックライトハウス２３内で混色されて白色光とされる。このとき、各発光ダイオード２１から出射した赤色光、緑色光、青色光が、バックライトハウス２３内にて一様に混色されるように、各発光ダイオード２１には、レンズやプリズム、反射鏡などを配置させて、広指向性の出射光が得られるようにする。
また、バックライトハウス２３内には、図示しないが、光源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プレートや、このダイバータプ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。
バックライト装置２０から混色されて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に背面側から照明される。
このカラー液晶表示装置１００は、例えば、図７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、バックライト装置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が備える図示しない受信部で受信され、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、バ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、コンポジット信号から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、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、ＲＧＢセパレート信号に応じた映像を表示する。
バックライト駆動制御部１８０は、電源部１１０から供給される電圧から、パルス幅変調（ＰＷＭ）信号を生成し、バックライト装置２０の光源である各発光ダイオード２１を駆動する。一般に発光ダイオードの色温度は、動作電流に依存するという特性がある。したがって、所望の輝度を得ながら、忠実に色再現させる（色温度を一定とする）には、パルス幅変調信号を使って発光ダイオード２１を駆動し、色の変化を抑える必要がある。
ユーザインタフェース３００は、上述した図示しない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、カ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。
例えば、ユーザインタフェース３００から、ユーザが輝度調節をした場合には、駆動回路２００の制御部１７０を介してバックライト駆動制御部１８０に輝度制御信号が伝わる。バックライト駆動制御部１８０は、この輝度制御信号に応じて、パルス幅変調信号のデューティ比を、赤色発光ダイオード２１Ｒ、緑色発光ダイオード２１Ｇ、青色発光ダイオード２１Ｂ毎に変えて、赤色発光ダイオード２１Ｒ、緑色発光ダイオード２１Ｇ、青色発光ダイオード２１Ｂを駆動制御することになる。
このような構成のカラー液晶表示装置１００は、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ＣＦＧ、青色フィルタＣＦＢの特性と、バックライト装置２０に設けられる発光ダイオード２１Ｒ，２１Ｇ，２１Ｂ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。
なお、図示しないが、カラー液晶表示装置１００に、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し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等を備えていてもよい。
このような構成のカラー液晶表示装置１００では、カラー液晶表示パネル１０が備えるカラーフィルタ１９が、例えば、それぞれ図８に示すような分光特性となる赤色フィルタＣＦＲ（６８０ｎｍ）、緑色フィルタＣＦＧ（５２５ｎｍ）、青色フィルタＣＦＢ（４６０ｎｍ）によって構成されている。なお、カッコ内の数値は、各フィルタのピーク透過波長を示している。
バックライトユニット４０によって照明されたカラー液晶表示パネル１０を介した表示光の色純度を上げ、色域を広げるためには、カラーフィルタ１９を構成する色フィルタのうち透過波長帯域が隣接する色フィルタ同士をなるべく遠ざけるようにする必要がある。
例えば、赤色フィルタＣＦＲの透過波長帯域を長波長側にシフトさせ、緑色発光ダイオード２１Ｇで発光される緑色光が、なるべく赤色フィルタＣＦＲを透過しないようにする。また、青色フィルタＣＦＢの透過波長帯域を短波長側にシフトさせ、緑色発光ダイオード２１Ｂで発光される緑色光がなるべく青色フィルタＣＦＢを透過しないようにする。
また、赤色フィルタＣＦＲの透過波長帯域の長波長側へのシフト、青色フィルタＣＦＢの短波長側へのシフトに伴い、赤色発光ダイオード２１Ｒで発光される赤色光のピーク波長も長波長側へシフトさせ、青色発光ダイオード２１Ｂで発光される青色光のピーク波長も短波長側へシフトさせると、それぞれ緑色フィルタＣＦＧの透過波長帯域を透過する割合の減少により混色が抑制されるため色純度が上がり、色域を広げることができる。
このように、色純度を上げ、色域を広げるためには、赤色フィルタＣＦＲ、緑色フィルタＣＦＧ、青色フィルタＣＦＢの透過波長帯域並びに赤色発光ダイオード２１Ｒ、緑色発光ダイオード２１Ｇ、青色発光ダイオード２１Ｂのピーク波長が重要となってくる。
また、人の目の光に対する感度（視感度）は、波長によって異なっており、図９に示すように、５５５ｎｍでピークをとり、長波長側、短波長側になるにつれ低くなっていく。図９は、視感度がピークとなる５５５ｎｍを１とした比視感度曲線である。
したがって、赤色発光ダイオード２１Ｒで発光される赤色のピーク波長、青色発光ダイオード２１Ｂで発光される青色光のピーク波長をそれぞれ、長波長側、短波長側にシフトしすぎると視感度が下がるため、視感度を上げるためには非常に高いパワーが必要になってしまう。
そこで、赤色発光ダイオード２１Ｒで発光される赤色光のピーク波長、青色発光ダイオード２１Ｂで発光される青色光のピーク波長を、パワー効率を下げない程度に、それぞれ長波長側、短波長側にシフトさせることで、色純度を上げ、色域を広げることが可能となる。
｛半値幅について｝
光源である発光ダイオード２１に関しては、上述したピーク波長のみならず、そのスペクトル分布も色純度を上げ、色域を広げる際には非常に重要なファクタとなる。発光ダイオード２１のスペクトル分布は、基本的にはガウス分布に従うが、製造プロセスやその他の要因により多様なスペクトル分布形状を示す。したがって、発光ダイオード２１のピーク波長を特定しただけだと、スペクトル分布までは分かいため、スペクトル分布の違いによる色度点への影響が無視されてしまい、正確な色再現範囲を規定することができないことになる。
そこで、ＰＷ（Pulse Width）５０又はＦＷＨＭ（Full Width at Half Maximum）と呼ばれるスペクトル分布の半値幅を用いると、スペクトル分布形状をおおよそ特定することができる。例えば、発光ダイオード２１から発光される各色光の半値幅を狭くするほど、隣接する色フィルタの透過波長帯域に重ならないようなスペクトル分布となるためカラーフィルタ１９を透過した光の色純度が上がり、色域が広がることになる。しかし、半値幅を狭くすると輝度が減少するため、所望の輝度を確保するには、ある程度の半値幅が必要となる。
特に、図９に示した比視感度曲線からも分かるように、緑色光の視感度は非常に高いため、緑色発光ダイオード２１Ｇで発光する緑色光の半値幅は、他の色光の半値幅と較べて広く確保する必要がある。したがって、緑色光の半値幅は、通常、赤色光、青色光の半値幅の２倍程度となっている。
このように、各色光の半値幅は、ピーク波長だけでは限定することができないスペクトル分布形状をおおよそ特定できるため、色純度を上げ、色域を広げるのに最適な色度点の範囲を規定する場合には非常に重要な値となる。そこで、以下に示す測定１から４における測定により、色純度を上げ、色域を広げるように、赤色発光ダイオード２１Ｒ、緑色発光ダイオード２１Ｇ、青色発光ダイオード２１Ｂで発光される赤色光、緑色光、青色光の半値幅の最適な範囲を求める。
｛測定１｝
まず、半値幅の最適な範囲を求めるために、図８に示したカラーフィルタ１９に対応した最適なピーク波長を有する赤色発光ダイオード２１Ｒ（ピーク波長λｐｒ：６４０ｎｍ）、緑色発光ダイオード２１Ｇ（ピーク波長λｐｇ：５２５ｎｍ）、青色発光ダイオード２１Ｂ（ピーク波長λｐｂ：４５０ｎｍ）を用いて色度点を測定し、ＮＴＳＣ（National Television System Committee）比を求める。
このとき、赤色光の半値幅ｈｗｒを２２ｎｍ、緑色光の半値幅ｈｗｇを３７ｎｍ、青色光の半値幅を２５ｎｍとすると、カラーフィルタ１９の分光特性と、発光ダイオード２１の分光特性とは、図１０に示すようになる。このような特性の発光ダイオード２１を発光させた際の色度点を測定し、国際照明委員会（ＣＩＥ）が定めたＸＹＺ表色系のｘｙ色度図中にプロットすると、カラー液晶表示装置１００の色再現範囲は、図１１に示すようになる。また、カラー液晶表示パネル１０を透過後のＮＴＳＣ比を求めると、１０５．３％となりＮＴＳＣ比１００％以上となることが分かる。
なお、図１１には、参考としてＮＴＳＣ方式の色再現範囲の他に、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-technical Commission）が規定したｓＲＧＢ規格の色再現範囲も示している。
以後の測定では、この図１０に示したスペクトル分布の赤色光、緑色光、青色光をそれぞれ発光する赤色発光ダイオード２１Ｒ、緑色発光ダイオード２１Ｇ、青色発光ダイオード２１Ｂを基準の発光ダイオード２１とする。この基準となる各発光ダイオード２１のピーク波長λｐと、半値幅ｈｗとの関係を、以下の表１に示す。
表１
2006019016.tif 000002
｛測定２｝
続いて、緑色発光ダイオード２１Ｇと、青色発光ダイオード２１Ｂとのピーク波長間隔を狭め、混色の影響が高くなるようにした場合において、緑色光の半値幅が異なる緑色発光ダイオード２１Ｇを３種類用意し、緑色光の半値幅の最適範囲を求める。
図１０からも分かるように、ＮＴＳＣ比１００％以上を達成するような緑色光のピーク波長と、青色光のピーク波長との間隔（ピーク波長間隔）は、赤色光のピーク波長と、緑色光のピーク波長間隔と比較して狭くなっている。
これは、例えば、輝度を確保するために緑色光の半値幅を広くした場合には、緑色光が、青色フィルタＣＦＢの透過波長帯域を透過する割合が増加するため、混色が起こり色純度の低下を招き、色域が狭くなってしまうことを示唆している。したがって、緑色光のピーク波長と、青色光のピーク波長とを近づけた場合でも、ＮＴＳＣ比１００％以上となる緑色光の半値幅を求めれば、緑色光の半値幅の上限が分かることになる。
具体的には、緑色発光ダイオード２１Ｇ、青色発光ダイオード２１Ｂのピーク波長を、図１０に示した基準のピーク波長からそれぞれ５ｎｍだけそれぞれ短波長側、長波長側にシフトさせて、緑色光のピーク波長λｐｇを５２０ｎｍ、青色光のピーク波長λｐｒを４５５ｎｍとして、緑色光と、青色光のピーク波長間隔を狭める。赤色発光ダイオード２１Ｒは、発光する赤色光のピーク波長λｐｒが測定１のときと同じ６４０ｎｍとなるようなものを選択する。半値幅は、測定１のときと同様に、赤色光の半値幅ｈｗｒを２２ｎｍ、青色光の半値幅を２５ｎｍとして固定した。このとき、緑色発光ダイオード２１Ｇとしては、緑色光の半値幅ｈｗｇが、３７ｎｍ、４３ｎｍ、７４ｎｍとなるものを３種類用意する。以上、発光ダイオード２１の条件をまとめると、以下の表２に示すようになり、測定２においては、このようなピーク波長λｐ、半値幅ｈｗとなる赤色発光ダイオード２１Ｒ、緑色発光ダイオード２１Ｇ、青色発光ダイオード２１Ｂを用いた測定を行う。
このときのカラーフィルタ１９の分光特性と、発光ダイオード２１の分光特性とは、図１２に示すようになる。また、緑色光の半値幅を変えて発光ダイオード２１を発光させた際の色度点を測定し、国際照明委員会（ＣＩＥ）が定めたＸＹＺ表色系のｘｙ色度図中にプロットすると、カラー液晶表示装置１００の色再現範囲は、それぞれ図１３に示すようになる。なお、図１３には、参考として図１１に示した基準となる赤色発光ダイオード２１Ｒ、緑色発光ダイオード２１Ｇ、青色発光ダイオード２１Ｂによる色再現範囲も示してある。図１３に示すように、緑色光の半値幅が広くなるほど、緑色光と、青色光との領域で混色が発生するため、色域が狭くなっていることが分かる。
表２
2006019016.tif 000003
図１４に、カラー液晶表示パネル１０を透過した光に対して求められたＮＴＳＣ比の、緑色光の半値幅依存性を示す。図１４からも分かるように、緑色光の半値幅が広がるにつれて、ＮＴＳＣ比が低下し、色域が狭くなっている。具体的には、ＮＴＳＣ比１００％を維持するには、緑色光の半値幅ｈｗｇを５０ｎｍ以下にする必要がある。つまり、緑色光の半値幅ｈｗｇが５０ｎｍよりも広くなるとＮＴＳＣ比１００％を達成することができないことになる。
このように、測定２では、緑色光のピーク波長λｐｇと、青色光のピーク波長λｐｂとの間隔を狭めたワーストケースにて、緑色光の半値幅ｈｗｇを可変させた。これにより、色純度を上げ、ＮＴＳＣ比が１００％以上となるような広色域を達成するためには、緑色光の半値幅ｈｗｇを５０ｎｍ以下に規定する必要があることが分かる。
｛測定３｝
続く測定３では、青色光のピーク波長と、緑色光のピーク波長とのピーク波長間隔による影響を検証するために、ピーク波長λｐｂが４５０ｎｍ、４５５ｎｍ、４６０ｎｍである３種類の青色発光ダイオード２１Ｂを新たに用意した。この青色発光ダイオード２１Ｂそれぞれに対して、測定２でも用いた半値幅ｈｗｇが３７ｎｍ、４３ｎｍ、７４ｎｍの緑色発光ダイオード２１Ｇを組み合わせて、バックライト装置２０の光源とし、ＮＴＳＣ比を求めることで、緑色光と青色光とのピーク波長間隔の違いに応じた最適な緑色光の半値幅の上限を求めることができる。赤色発光ダイオード２１Ｒとしては、ピーク波長λｐｒが６４０ｎｍ、半値幅ｈｗｒが２２ｎｍである赤色光を発光するものが選択される。また、青色発光ダイオード２１Ｒが発光する青色光の半値幅ｈｗｒは、２５ｎｍで固定とする。
以上、発光ダイオード２１の条件をまとめると、以下に示す表３（λｐｂ＝４５０ｎｍ）、表４（λｐｂ＝４６０ｎｍ）に示すようになり、測定３においては、このようなピーク波長λｐ、半値幅ｈｗとなる赤色発光ダイオード２１Ｒ、緑色発光ダイオード２１Ｇ、青色発光ダイオード２１Ｂを用いた測定を行う。なお、λｐｂ＝４５５ｎｍにおいては、上述の表２にて記載した測定２と同じ条件であるため記載を省略する。
表３
2006019016.tif 000004
表４
2006019016.tif 000005
図１５に、青色光のピーク波長（λｐｂ：４５０ｎｍ、４５５ｎｍ、４６０ｎｍ）毎に、緑色光の半値幅を変化（ｈｗｇ：３７ｎｍ、４３ｎｍ、７４ｎｍ）させた際のカラー液晶表示パネル１０を透過後のＮＴＳＣ比の変化の様子を示す。図１６に示すように、青色発光ダイオード２１Ｂから発光される青色光のピーク波長λｐｂが４５５ｎｍ以下であれば、緑色発光ダイオード２１Ｇから発光される緑色光の半値幅ｈｗｇが５０ｎｍ以下のときにＮＴＳＣ比１００％以上を達成することができる。しかし、青色光のピーク波長λｐｂが４６０ｎｍの場合には、緑色光の半値幅ｈｗｇを４３ｎｍ以下にしないとＮＴＳＣ比１００％を達成することができないことが分かる。
｛測定４｝
各色光を発光する発光ダイオード２１の半値幅は、上述したように、赤色光、青色光よりも必ず広くとる必要がある緑色光の半値幅ｈｗｇを規定すれば、ＮＴＳＣ比１００％以上を達成できる程度に色純度を上げ、広色域とすることができる。しかしながら、上述したように、緑色光のピーク波長と、青色光のピーク波長とは、ピーク波長間隔が狭いため、青色光の半値幅によっては、緑色フィルタＣＦＧの透過波長帯域を透過する割合が増え、混色が起こり色純度の低下を生じてしまう可能性もある。そこで、この測定４では、青色光の半値幅による影響を検証する。
具体的には、測定１乃至３においては、２５ｎｍで固定とされていた青色光の半値幅ｈｗｒを５ｎｍ広げた３０ｎｍとし、ピーク波長λｐｂを４５５ｎｍとする青色発光ダイオード２１Ｂを用意し、さらに測定２でも用いた半値幅ｈｗｇが３７ｎｍ、４３ｎｍ、７４ｎｍの緑色発光ダイオード２１Ｇを用いて、それぞれにおけるカラー液晶表示装置１００の色再現範囲を測定し、ＮＴＳＣ比を求める。赤色発光ダイオード２１Ｒは、発光する赤色光のピーク波長λｐｒが６４０ｎｍ、半値幅ｈｗｒが２２ｎｍとなるようなものを選択する。
以上、発光ダイオード２１の条件をまとめると、以下の表５に示すようになり、測定４においては、このようなピーク波長λｐ、半値幅ｈｗとなる赤色発光ダイオード２１Ｒ、緑色発光ダイオード２１Ｇ、青色発光ダイオード２１Ｂを用いた測定を行う。
表５
2006019016.tif 000006
このときのカラーフィルタ１９の分光特性と、発光ダイオード２１の分光特性とは、図１６に示すようになる。また、ｘｙ色度図中に測定した色度点をプロットするとカラー液晶表示装置１００の色再現範囲は、図１７に示すようになる。
さらに、図１８に、カラー液晶表示パネル１０を透過した光に対して求められたＮＴＳＣ比の、緑色光の半値幅依存性を示す。図１８には、表２で示した、青色光の半値幅ｈｗｂを２５ｎｍにした場合におけるＮＴＳＣ比の緑色光の半値幅依存性も示す。図１８からも分かるように、青色光の半値幅ｈｗｂが３０ｎｍというように広がった場合でも、緑色光の半値幅ｈｗｇが４５ｎｍ以下であればＮＴＳＣ比１００％以上の色域を達成することができる。これにより、青色光を発光する青色発光ダイオード２１Ｂは、青色光の半値幅ｈｗｂが３０ｎｍまで、ＮＴＳＣ比１００％以上の色域を達成する許容範囲となることが分かる。
なお、赤色発光ダイオード２１Ｒから発光される赤色光の半値幅は、赤色光−緑色光間のピーク波長間隔が、緑色光−青色光間のピーク波長間隔よりも広いため、少なくとも３０ｎｍまでは許容範囲とすることができる。また、各色光の半値幅の最小値は、上述したように狭いほど混色に対しては有効に機能するが、製造上実現できる範囲として、最大値の半分に規定することにする。
このようにして、赤色発光ダイオード２１Ｒ、緑色発光ダイオード２１Ｇ、青色発光ダイオード２１Ｂでそれぞれ発光される赤色光、緑色光、青色光の各半値幅は、１５ｎｍ≦ｈｗｒ≦３０ｎｍ、２５ｎｍ≦ｈｗｇ≦５０ｎｍ、１５ｎｍ≦ｈｗｂ≦３０ｎｍと規定することができる。
これにより、単純にピーク波長範囲のみだけではなく、各色光のスペクトル分布の違いも考慮されるため、カラー液晶表示装置１００の色再現範囲を、極めて正確にＮＴＳＣ比１００％以上を達成できるような色再現範囲とすることができる。
また、カラーフィルタ１９を備えるカラー液晶表示パネル１０をバックライト装置２０で照明する場合、光源となる赤色発光ダイオード２１Ｒ、緑色発光ダイオード２１Ｇ、青色発光ダイオード２１Ｂの波長帯域及びカラーフィルタ１９が備える色フィルタの透過波長帯域を適切に選択しないと、従来技術で説明したＣＣＦＬのように色純度が悪化し、色域を狭めることになってしまう。
以下、バックライト装置２０の光源である赤色発光ダイオード２１Ｒ、緑色発光ダイオード２１Ｇ、青色発光ダイオード２１Ｂのピーク波長をそれぞれシフトさせ（波長帯域を変え）、上述したパワー効率の低減を避けながら、色純度が高く、色域が広い白色光となるような最適なピーク波長帯域を決定する例を説明する。
具体的には、２つの発光ダイオードのピーク波長を固定しておき、残る一つの発光ダイオードをピーク波長の異なるものを幾つか用意して、それらを取り替えながらそのときのＮＴＳＣ（National Television System Committee）比を取り、ＮＴＳＣ比が１００％を越えた場合の波長帯域を、赤色発光ダイオード２１Ｒ、緑色発光ダイオード２１Ｇ、青色発光ダイオード２１Ｂで発光させる最適なピーク波長帯域とする。このとき、赤色光のピーク波長、青色光のピーク波長は、上述した視感度によって決まるパワー効率を低下させない範囲内とする。
｛赤色発光ダイオード２１Ｒ｝
まず、青色発光ダイオード２１Ｂ、緑色発光ダイオード２１Ｇのピーク波長を固定し、異なるピーク波長の赤色発光ダイオード２１Ｒを用いて、ＮＴＳＣ比を測定し、赤色発光ダイオード２１Ｒの最適なピーク波長帯域を求める。
図１９Ａは、図８でも示したカラーフィルタ１９の分光特性と、赤色発光ダイオード２１Ｒ、緑色発光ダイオード２１Ｇ、青色発光ダイオード２１Ｂで発光された赤色光、緑色光、青色光の波長スペクトルを示した図である。赤色発光ダイオード２１Ｒは、ピーク波長が（６００＋１０Ｎ）ｎｍの赤色発光ダイオード２１ＲＮ（Ｎ＝０，１，２，…７，８，９）を１０個用意した。緑色発光ダイオード２１Ｇとしては、ピーク波長が５２５ｎｍのものを用意し、青色発光ダイオード２１Ｂとしては、ピーク波長が４５０ｎｍのものを用意した。
図１９Ｂは、ピーク波長が（６００＋１０Ｎ）ｎｍの赤色発光ダイオード２１ＲＮを用いた際のＮＴＳＣ比を測定した結果である。図１９Ｂに示すように、赤色発光ダイオード２１ＲＮのピーク波長λｐｒが６２５ｎｍ≦λｐｒ≦６８５ｎｍ以下のときＮＴＳＣ比が１００％以上となる。
したがって、赤色発光ダイオード２１Ｒの最適なピーク波長帯域は、６２５ｎｍ≦λｐｒ≦６８５ｎｍということになる。
なお、赤色発光ダイオード２１Ｒ、緑色発光ダイオード２１Ｇ、青色発光ダイオード２１Ｂから出射される赤色光、緑色光、青色光、それぞれのスペクトルの半値幅ｈｗｒ、ｈｗｇ、ｈｗｂは、それぞれ、ｈｗｒ＝２２ｎｍ，ｈｗｇ＝４０ｎｍ，ｈｗｂ＝２５ｎｍとした。
｛緑色発光ダイオード２１Ｇ｝
次に、赤色発光ダイオード２１Ｒ、青色発光ダイオード２１Ｂのピーク波長を固定して、異なるピーク波長の緑色発光ダイオード２１Ｇを用いて、ＮＴＳＣ比を測定し、緑色発光ダイオード２１Ｇの最適なピーク波長帯域を求める。
図２０Ａは、前述した図８でも示したカラーフィルタ１９の分光特性と、赤色発ダイオード２１Ｒ、緑色発光ダイオード２１Ｇ、青色発光ダイオード２１Ｂで発光された赤色光、緑色光、青色光の波長スペクトルを示した図である。緑色発光ダイオード２１Ｇは、ピーク波が（４９５＋１０Ｎ）ｎｍの緑色発光ダイオード２１ＧＮ（Ｎ＝０，１，２，３，４，５，６）を７個用意した。赤色発光ダイオード２１Ｒとしては、ピーク波長が６４０ｎｍのものを用意し、青色発光ダイオード２１Ｂとしては、ピーク波長が４５０ｎｍのものを用意した。
図２０Ｂは、ピーク波長が（４９５＋１０Ｎ）ｎｍの緑色発光ダイオード２１ＧＮを用いた際のＮＴＳＣ比を測定した結果である。図８Ｂに示すように緑色発光ダイオード２１ＧＮのピーク波長λｐｇが５０５ｎｍ≦λｐｇ≦５３５ｎｍ以下のとき、ＮＴＳＣ比が１００％以上となる。
したがって、緑色発光ダイオード２１Ｇの最適なピーク波長帯域は、５０５ｎｍ≦λｐｇ≦５３５ｎｍということになる。
なお、赤色発光ダイオード２１Ｒ、緑色発光ダイオード２１Ｇ、青色発光ダイオード２１Ｂから出射される赤色光、緑色光、青色光、それぞれのスペクトルの半値幅ｈｗｒ、ｈｗｇ、ｈｗｂは、それぞれ、ｈｗｒ＝２２ｎｍ，ｈｗｇ＝４０ｎｍ，ｈｗｂ＝２５ｎｍとした。
｛青色発光ダイオード２１Ｂ｝
続いて、次に、赤色発光ダイオード２１Ｒ、緑色発光ダイオード２１Ｇのピーク波長を固定して、異なるピーク波長の青色発光ダイオード２１Ｂを用いて、ＮＴＳＣ比を測定し、青色発光ダイオード２１Ｂの最適なピーク波長帯域を求める。
図２１Ａは、図８でも示したカラーフィルタ１９の分光特性と、赤色発ダイオード２１Ｒ、緑色発光ダイオード２１Ｇ、青色発光ダイオード２１Ｂで発光された赤色光、緑色光、青色光の波長スペクトルを示した図である。青色発光ダイオード２１Ｂは、ピーク波が（４１０＋１０Ｎ）ｎｍの青色発光ダイオード２１ＢＮ（Ｎ＝０，１，２，…５，６，７）を８個用意した。赤色発光ダイオード２１Ｇとしては、ピーク波長が６４０ｎｍのものを用意し、緑色発光ダイオード２１Ｂとしては、ピーク波長が５２５ｎｍのものを用意した。
図２１Ｂは、ピーク波長が（４１０＋１０Ｎ）ｎｍの青色発光ダイオード２１ＢＮを用いた際のＮＴＳＣ比を測定した結果である。図２１Ｂに示すように青色発光ダイオード２１ＢＮのピーク波長λｐｂが４２０ｎｍ≦λｐｂ≦４６５ｎｍのとき、ＮＴＳＣ比が１００％以上となる。
したがって、青色発光ダイオード２１Ｂの最適なピーク波長帯域は、４２０ｎｍ≦λｐｒ≦４６５ｎｍということになる。
なお、赤色発光ダイオード２１Ｒ、緑色発光ダイオード２１Ｇ、青色発光ダイオード２１Ｂから出射される赤色光、緑色光、青色光、それぞれのスペクトルの半値幅ｈｗｒ、ｈｗｇ、ｈｗｂは、それぞれ、ｈｗｒ＝２２ｎｍ，ｈｗｇ＝４０ｎｍ，ｈｗｂ＝２５ｎｍとした。
このように、赤色発光ダイオード２１Ｒ、緑色発光ダイオード２１Ｇ、青色発光ダイオード２１Ｂから発光される赤色光、緑色光、青色光のピーク波長をそれぞれ上述した範囲内とすることで、バックライト装置２０から出射される白色光の色純度を高め、従来の技術として示したＣＣＦＬを光源として用いた場合に較べて色域を広げることができる。したがって、カラー液晶表示装置１００の色再現範囲を非常に広くすることができる。
｛色度点について｝
このように、ＮＴＳＣ比が１００％以上となる発光ダイオード２１の最適なピーク波長帯域を求めることはできるが、このピーク波長のみならず、そのスペクトル分布も色純度を上げ、色域を広げる際には非常に重要なファクタとなる。発光ダイオード２１のスペクトル分布は、基本的にはガウス分布に従うが、製造プロセスやその他の様々な要因により多様なスペクトル分布形状示す。したがって、発光ダイオード２１のピーク波長を特定しただけだと、スペクトル分布までは分かいため、スペクトル分布の違いによる色度点への影響が無視されてしまい、正確な色再現範囲を規定することができないことになる。
そこで、従来までは、発光ダイオード２１のピーク波長を特定することで色域の最適化を行っていたが、本発明においては、色再現範囲がＮＴＳＣ比１００％以上を達成する際の各発光ダイオード２１の色度点を測定し、測定された色度点の範囲で規定さる発光ダイオード２１を用いることで色域の最適化を図ることにする。
そこで、上述したように、ＮＴＳＣ比を１００％以上とするピーク波長範囲にある赤色発光ダイオード２１Ｒ、緑色発光ダイオード２１Ｇ、青色発光ダイオード２１Ｂの色度点を測定することにする。具体的には、カラー液晶表示パネル１０を取り除いたバックライト装置２０を用い、各色光毎に発光ダイオード２１を発光させた際の色度を測色計にて測定する。
このように、ＮＴＳＣ比を１００％以上とするピーク波長範囲にある赤色発光ダイオード２１Ｒ、緑色発光ダイオード２１Ｇ、青色発光ダイオード２１Ｂの色度点を国際照明委員会（ＣＩＥ）が定めたＸＹＺ表色系のｘｙ色度図中にプロットした結果を、図２２Ａ及び図２２Ｂ、図２３Ａ及び図２３Ｂ、図２４Ａ及び図２４Ｂに示す。色度点は、上述したように求めたピーク波長範囲の中から各色３種類ずつ選択してバックライト装置２０に配列させ、赤色発光ダイオード２１Ｒ、緑色発光ダイオード２１Ｇ、青色発光ダイオード２１Ｂを、それぞれ各色光毎に発光させた際の色光を、カラー液晶表示パネル１０を介さずに測定をした。
｛赤色発光ダイオード２１Ｒの色度点｝
図２２Ａは、ピーク波長がそれぞれ６３０ｎｍ，６４０ｎｍ，６７０ｎｍの赤色発光ダイオード２１Ｒ、３つの色度点をｘｙ色度図中にプロットした図であり、図２２Ｂは、プロットされた色度点を拡大して示した図である。したがって、上述して求めた赤色発光ダイオード２１Ｒの最適なピーク波長帯域６２５ｎｍ≦λｐｒ≦６８５ｎｍに対して、ｘｙ色度図中にプロットした赤色発光ダイオード２１Ｒのピーク波長が６３０ｎｍ，６４０ｎｍ，６７０ｎｍであることを考慮すると、赤色発光ダイオード２１Ｒの最適な色度点領域は、図２２Ｂに枠で囲んだ領域ＲＦとなり、０．６５≦ｘ≦０．７５、０．２７≦ｙ≦０．３３と規定することができる。
｛緑色発光ダイオード２１Ｇの色度点｝
図２３Ａは、ピーク波長がそれぞれ５１０ｎｍ，５２５ｎｍ，５３５ｎｍの緑色発光ダイオード２１Ｇ、３つの色度点をｘｙ色度図中にプロットした図であり、図２３Ｂは、プロットされた色度点を拡大して示した図である。したがって、上述して求めた緑色発光ダイオード２１Ｇの最適なピーク波長帯域５０５ｎｍ≦λｐｇ≦５３５ｎｍに対して、ｘｙ色度図中にプロットした緑色発光ダイオード２１Ｇのピーク波長が５１０ｎｍ，５２５ｎｍ，５３５ｎｍであることを考慮すると、緑色発光ダイオード２１Ｒの最適な色度点領域は、図２３Ｂに枠で囲んだ領域ＧＦとなり、０．１２≦ｘ≦０．２８、０．６４≦ｙ≦０．７６と規定することができる。
｛青色発光ダイオード２１Ｂの色度点｝
図２４Ａは、ピーク波長がそれぞれ４２０ｎｍ，４５０ｎｍ、４６０ｎｍの青色発光ダイオード２１Ｂ、３つの色度点をｘｙ色度図中にプロットした図であり、図２４Ｂは、プロットされた色度点を拡大して示した図である。したがって、上述して求めた青色発光ダイオード２１Ｂの最適なピーク波長帯域４２０ｎｍ≦λｐｂ≦４６５ｎｍに対して、ｘｙ色度図中にプロットした青色発光ダイオード２１Ｂのピーク波長が４２０ｎｍ，４５０ｎｍ，４６０ｎｍであることを考慮すると、青色発光ダイオード２１Ｂの最適な色度点領域は、図２４Ｂに枠で囲んだ領域ＢＦとなり、０．１４≦ｘ≦０．１７、０．０１≦ｙ≦０．０６と規定することができる。以上まとめると、以下に示す表６に示すようになる。
表６
2006019016.tif 000007
｛スペクトル分布の違いによる色度点の相違についての検証｝
続いて、上述したように、ピーク波長が同一であった場合でも、スペクトル分布が異なっていれば色度点も変化してしまうことについて検証をする。例えば、あるピーク波長の色光を発光する発光ダイオードのスペクトル分布が広くなった場合、カラー液晶表示パネル１０を透過する光は、カラー液晶表示パネル１０が備えるカラーフィルタ１９のうち隣接する波長帯域のフィルタを透過する割合が増加するため色混色が生じ、結果として色域を狭めてしまうことになる。
図２５、図２６、図２７に、ピーク波長は同一であるがスペクトル分布が異なる２タイプの発光ダイオード２１の分光特性を各色光毎に示す。図２５は、ピーク波長λｐｒが、６３０ｎｍと同一であるが、半値幅がそれぞれｈｗｒ＝２２ｎｍ，４４ｎｍである２種類の赤色発光ダイオード２１Ｒの分光特性である。また、図２６は、ピーク波長λｐｇが、５２５ｎｍと同一であるが、半値幅がそれぞれｈｗｇ＝４０ｎｍ，８０ｎｍである２種類の緑色光発光ダイオード２１Ｇの分光特性である。さらに、図２７は、ピーク波長λｐｂが、４６０ｎｍと同一であるが、半値幅がそれぞれｈｗｂ＝２５ｎｍ，５０ｎｍである２種類の青色発光ダイオード２１Ｂの分光特性である。
図２５、図２６、図２７に示す分光特性と、前述した図８で示したカラーフィルタ１９の分光特性とを全て重ねると、図２８に示すようになる。図２８から明らかなように、半値幅が２倍となったスペクトル分布を有する色光は、隣接するカラーフィルタを透過する割合が増加して混色する可能性が高くなることが分かる。図２８中、丸印で囲んだ箇所が、各色光のスペクトル分布が隣接するカラーフィルタの透過波長帯域と交差するクロスポイントであり、矢印で示すように、半値幅が増える方向でスペクトル分布が変化するとクロスポイントが上昇し、混色する割合が増加してしまうことになる。
このように、スペクトル分布が異なれば色域にも影響があるため、カラー液晶表示パネル１０を照明する白色光を色純度が高く、広色域とするためには、上述したような図１９Ｂ、図２０Ｂ、図２１Ｂによって求められるピーク波長範囲のみを限定しただけでは不十分であることが予想される。これを検証するため、図１９Ｂ、図２０Ｂ、図２１Ｂに示すようなＮＴＳＣ比１００％以上となるピーク波長範囲を満たすと同時、半値幅を図１９Ａ、図２０Ａ、図２１Ａで示されるスペクトル分布の２倍、つまり赤色光の半値幅ｈｗｒを４４ｎｍ、緑色光の半値幅ｈｗｇを８０ｎｍ、青色光の半値幅ｈｗｂを５０ｎｍとしたときのカラー液晶表示装置１００のＮＴＳＣ比を測定する。このとき、ＮＴＳＣ比が１００％を超えなかった場合は、スペクトル分布の変化による影響、つまりピーク波長以外の要素による影響が色域に作用していることになる。
発光ダイオード２１を上述したような条件としてＮＴＳＣ比を測定した結果を、各色光毎に下記の表７、表８、表９に示す。なお、表７、表８、表９には、測定結果を比較するために、各色光の半値幅を２倍にする以前のＮＴＳＣ比を、図１９Ｂ、図２０Ｂ、図２１Ｂから抜粋し併せて記載する。
表７
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表８
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表９
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表７に、半値幅ｈｗｒが４４ｎｍであり、ピーク波長λｐｒが６３０ｎｍ、６４０ｎｍ、６７０ｎｍである赤色発光ダイオード２１ＧのＮＴＳＣ比を示す。表７に示すように、この半値幅においては、ピーク波長λｐｒが６３０ｎｍ、６４０ｎｍのときのＮＴＳＣ比がそれぞれ８９．６％、９５．５％と１００％以下となってしまっている。半値幅ｈｗｒが半分の２２ｎｍでは、当然ながらＮＴＳＣ比は１００％以上を達成している。
表８に、半値幅ｈｗｇが８０ｎｍであり、ピーク波長λｐｇが５１０ｎｍ、５２５ｎｍ、５３５ｎｍである緑色発光ダイオード２１ＧのＮＴＳＣ比を示す。表８に示すように、この半値幅においては、全てのピーク波長においてＮＴＳＣ比が１００％以下となってしまっている。半値幅ｈｗｇが半分の４０ｎｍでは、当然ながらＮＴＳＣ比は１００％以上を達成している。
表９に、半値幅ｈｗｂが５０ｎｍであり、ピーク波長λｐｂが４２０ｎｍ、４５０ｎｍ、４６０ｎｍである青色発光ダイオード２１ＢのＮＴＳＣ比を示す。図２０に示すように、この半値幅においては、ピーク波長λｐｂが４６０ｎｍのときのＮＴＳＣ比が９６．５％と１００％以下となってしまっている。半値幅ｈｗｒが半分の２５ｎｍでは、当然ながらＮＴＳＣ比は１００％以上を達成している。
この表７、表８、表９に示すピーク波長は同じでありながら半値幅を２倍とした赤色発光ダイオード２１Ｒ、緑色発光ダイオード２１Ｇ、青色発光ダイオード２１Ｂのカラー液晶表示パネル１０を取り除いたバックライト装置２０上における色度点を、各色光毎に発光ダイオード２１を発光させて測色計にて測定する。
このようにして測定された赤色発光ダイオード２１Ｒ、緑色発光ダイオード２１Ｇ、青色発光ダイオード２１Ｂの色度点を国際照明委員会（ＣＩＥ）が定めたＸＹＺ表色系のｘｙ色度図中にプロットした結果を、図２９Ａ及び図２９Ｂ、図３０Ａ及び図３０Ｂ、図３１Ａ及び図３０Ｂに示す。
｛半値幅を２倍とする赤色発光ダイオード２１Ｒの色度点｝
図２９Ａは、半値幅ｈｗｒが４４ｎｍで、ピーク波長λｐｒがそれぞれ６３０ｎｍ、６４０ｎｍ、６７０ｎｍの赤色発光ダイオード２１Ｒ、３つの色度点をｘｙ色度図中にプロットした図であり、図２９Ｂは、プロットされた色度点を拡大して示した図である。これによると、ＮＴＳＣ比１００％以上を達成していないピーク波長λｐｒが６３０ｎｍ、６４０ｎｍの赤色発光ダイオード２１Ｒの色度点は、前述した図２２Ｂを参照して規定された赤色発光ダイオード２１Ｒの最適な色度点領域である領域ＲＦから外れてしまっていることが分かる。
｛半値幅を２倍とする緑色発光ダイオード２１Ｇの色度点｝
図３０Ａは、半値幅ｈｗｇが８０ｎｍで、ピーク波長λｐｒがそれぞれ５１０ｎｍ、５２５ｎｍ、５３５ｎｍの緑色発光ダイオード２１Ｇ、３つの色度点をｘｙ色度図中にプロットした図であり、図３０Ｂは、プロットされた色度点を拡大して示した図である。これによると、ＮＴＳＣ比１００％以上を達成していないピーク波長λｐｇが５１０ｎｍ、５２５ｎｍ、５３５ｎｍの緑色発光ダイオード２１Ｇの色度点は、上述した図２３Ｂを参照して規定された緑色発光ダイオード２１Ｇの最適な色度点領域である領域ＧＦから全て外れてしまっていることが分かる。
｛半値幅を２倍とする青色発光ダイオード２１Ｂの色度点｝
図３１Ａは、半値幅ｈｗｂが５０ｎｍ、ピーク波長λｐｂがそれぞれ４２０ｎｍ，４５０ｎｍ、４６０ｎｍの青色発光ダイオード２１Ｂ、３つの色度点をｘｙ色度図中にプロットした図であり、図３１Ｂは、プロットされた色度点を拡大して示した図である。これによると、ＮＴＳＣ比１００％以上を達成していないピーク波長λｐｒが４６０ｎｍの青色発光ダイオード２１Ｂの色度点は、上述した図２４Ｂを参照して規定された青色発光ダイオード２１Ｂの最適な色度点領域である領域ＢＦから外れてしまっていることが分かる。
以上のことからも分かるように、ＮＴＳＣ比が１００％以上を達成するために、単純にピーク波長範囲だけを規定した発光ダイオード２１を用いた場合、スペクトル分布の影響が全く考慮されないため、表７、表８、表９で示したようにＮＴＳＣ１００％以上ではない発光ダイオード２１をも含んでしまうことになる。これを、発光ダイオード２１を個別に発光させた際に測定される色度範囲として規定することで、図２９Ｂ、図３０Ｂ、図３１Ｂに示すように、ＮＴＳＣ比が１００％以上とならない発光ダイオード２１を除外することができる。
したがって、赤色発光ダイオード２１Ｒ、緑色発光ダイオード２１Ｇ、青色発光ダイオード２１Ｂでそれぞれ発光される赤色光、緑色光、青色光の最適な色度範囲をそれぞれ、図１３に示すように規定することで、カラー液晶表示装置１００の色再現範囲を、極めて正確にＮＴＳＣ比１００％以上を達成できるような色再現範囲とすることができる。
なお、上述した説明においては、ＮＴＳＣ比で１００％以上の色再現範囲をカラー液晶表示装置１００が達成するために規定する発光ダイオード２１の色度を、国際照明委員会（ＣＩＥ：Commission Internationale de I'Eclariage）が定めたＸＹＺ表色系のｘｙ色度図で規定するようにしたが、例えば、変換式、ｕ’＝４ｘ／（―２ｘ＋１２ｙ＋３）、ｖ’＝９ｙ／（―２ｘ＋１２ｙ＋３）を用いることで、同じくＣＩＥによって定められたｕ’ｖ’色度図などにも適用することができる。つまり、本発明は、このような、色度図の違いなどに限定されるものではなく、変換可能などのような表色系、色度図に対しても適用することができる。
ところで、バックライト方式のカラー液晶表示装置は、バックライト光源に発光ダイオードを用いることにより、ＣＣＦＬと比較して非常に色純度が高くなるため、色再現範囲を大幅に広げることができる。
しかしながら、発光ダイオードの発光スペクトルの半値幅が広いと、混色によって色純度が落ちるため、色再現範囲を充分に広げることができなくなる。
特に、緑色発光ダイオードのスペクトル分布は、他の青色発光ダイオードや赤色発光ダイオードのスペクトル分布と比較して広く、半値幅として他の発光ダイオードの２倍近い値を示す。これにより、緑色発光ダイオードの発光スペクトルが青色のカラーフィルタの透過波長帯域に重なって、色の漏れこみによる緑色と青色との混色が発生するために、色再現範囲の緑色の領域を充分に広げることができなかった。
ここで、半値幅とは、スペクトルのピークの高さ（強度）のちょうど半分の値（強度）におけるスペクトルの波長幅を意味している。
本発明が適用されるカラー液晶表示装置では、バックライト光源として、赤色発光ダイオード、緑色発光ダイオード、青色発光ダイオードから成る光源を用い、さらに発光ダイオードの発光スペクトルの半値幅を規定する。このように半値幅を規定することにより、隣接するカラーフィルタからの混色の影響が押さえられて、充分広い色域を確保することができる。
本実施に形態では、特に、スペクトル分布が他の発光ダイオードよりも広い緑色発光ダイオードの半値幅を規定する。これにより、緑色と他の色（特に青色）に対する影響（色の漏れこみによる混色等）を最小限に抑制することができ、色再現範囲の緑色の領域を広げることができる。
緑色発光ダイオードの発光スペクトルの半値幅を狭くするには、例えば、以下のように緑色発光ダイオードを構成すればよい。
緑色発光ダイオード用の結晶としては、ＺｎＳｅ等のII−VI族化合物半導体や、ＧａＮ等のIII −Ｖ族化合物半導体等が使用されている。これらの化合物半導体の結晶は、成長方法として、ＭＢＥ（分子線エピタキシー）法やＭＯＣＶＤ（有機金属化学的気相成長）法に代表されるエピタキシャル成長技術を採用することにより、良質な結晶が得られるようになった。
そして、従来よりも純度の高い結晶を得ることができれば、即ち、緑色発光ダイオードを構成する結晶の純度を上げることによって、発光スペクトルの半値幅を狭めることができる。これは、純度が高くなることにより、バンドギャップエネルギと発光ピークエネルギとの差が減少することに起因する。
したがって、結晶の成長方法を工夫することにより、純度の高い結晶を作製すれば、発光スペクトルの半値幅の狭い緑色発光ダイオードを構成することができる。
さらに好ましくは、ＸＹＺ表色計のｘｙ色度図において、緑色の色度点（カラーポイント）が所定の範囲内にあるように、緑色発光ダイオードを構成する。具体的には、ｘｙ色度図の緑色の領域を拡大した図３４において、破線で示す範囲内とする。即ち、ＸＹＺ表色計のｘｙ色度図において、緑色発光ダイオードの色度点（カラーポイント）を、０．１６≦ｘ≦０．２１、０．７０≦ｙ≦０．７６の範囲内とする。
そして、色度点を上述した範囲内とすることにより、緑色の領域においてカラー液晶表示装置の色再現範囲を広げて、ｓＲＧＢ規格の領域を完全にカバーすると共に、ＮＴＳＣ比を１００％以上と大きくすることができる。また、前述したｓＹＣＣ規格の領域に対応させることも可能になる。
緑色発光ダイオードの発光スペクトルの半値幅ＦＷＨＭは、狭いことにこしたことはないが、３０ｎｍ未満にすることは、現状では製造上の問題から困難である。また、発光スペクトルの半値幅が極端に狭い構成とすると、スペクトルエネルギが減少するため、輝度の劣化にもつながることになる。
なお、製造上問題なく、発光スペクトルの半値幅が３０ｎｍ未満のものを製造することが可能になれば、色域を広げるという観点から、３０ｎｍ以上に制限されるものではない。
本実施に形態において、カラーフィルタとしては、従来広く使用されているカラーフィルタ、即ち、原色（赤色、緑色、青色）のフィルタや補色系（シアン、マゼンタ、イエロー）のフィルタを使用することができる。
また、本実施に形態において、使用する発光ダイオードの色の組み合わせは自由であるが、基本的には、３原色の発光ダイオード（赤色発光ダイオード、緑色発光ダイオード、青色発光ダイオード）を用いて、白色及び種々の色を再現する。
なお、３原色の発光ダイオードに、さらに別のダイオードを付加して、バックライト装置の光源を構成してもよい。
そして、各発光ダイオードからの光をバックライト装置の内部で混合させて、白色光とする。
ところで、本実施の形態のカラー液晶表示装置１００では、特に、バックライト装置２０の緑色発光ダイオード２１Ｇを、発光スペクトルの半値幅ＦＷＨＭが３０ｎｍ〜４０ｎｍの範囲内である構成とする。
このように、緑色発光ダイオード２１Ｇの発光スペクトルの半値幅ＦＷＨＭを３０ｎｍ〜４０ｎｍの範囲内とすることにより、半値幅ＦＷＨＭが比較的狭くなることから、緑色発光ダイオード２１Ｇの発光スペクトルの裾が短くなり、他の色、例えば青色フィルタＣＦＢの透過波長帯域との重なりを少なくすることができる。これにより、緑色と他の色（特に青色）との混色を抑制することができる。
ここで、実際にカラー液晶表示装置を作製して、その特性を調べた。図３２に概略図を示すように、カラー液晶表示装置１００のカラーフィルタ１９の上方に、色彩輝度計３００を配置して、分光特性の測定を行った。また、分光特性をＸＹＺ表色系色度図にプロットして、このＸＹＺ表色系色度図からＮＴＳＣ比を求めた。
そして、発光スペクトルの半値幅ＦＷＨＭが異なる緑色発光ダイオードを使用して、バックライト光源を３原色の発光ダイオードとし、通常使用されているカラーフィルタを用いて、それぞれのカラー液晶表示装置を作製して、上述した測定方法により、分光特性を測定した。
具体的には、３原色の発光ダイオードとして、発光ピーク波長が４５０ｎｍで半値幅ＦＷＨＭが２５ｎｍである青色発光ダイオード（ＬＥＤ−Ｂ）と、緑色発光ダイオード（ＬＥＤ−Ｇ）と、発光ピーク波長が６４０ｎｍで半値幅ＦＷＨＭが２２ｎｍである赤色発光ダイオード（ＬＥＤ−Ｒ）とを用いて、バックライト光源を構成し、このバックライト光源と通常使用されている３原色のカラーフィルタ（ＣＦＲ，ＣＦＧ，ＣＦＢ）と組み合わせて、カラー液晶表示装置を構成した。
緑色発光ダイオード（ＬＥＤ−Ｇ）は、発光ピーク波長が５２５ｎｍで半値幅ＦＷＨＭが４０ｎｍであるものと、発光ピーク波長が５２５ｎｍで半値幅ＦＷＨＭが３５ｎｍであるものと、発光ピーク波長が５２５ｎｍで半値幅ＦＷＨＭが３０ｎｍであるものとの合計３種類を用意して、それぞれカラー液晶表示装置を作製した。
なお、各緑色発光ダイオード（ＬＥＤ−Ｇ）は、半値幅ＦＷＨＭの変更に対応して、ホワイトバランスを合わせるように、スペクトル強度を変えて調整した。具体的には、３色の発光ダイオードを混色した白色光の色度座標が（ｘ、ｙ）＝（０．２８８，０．２７４）となるように緑色発光ダイオードのスペクトル強度を調整した。
これら３種類の緑色発光ダイオードの発光スペクトルを重ねて、図３３に示す。図３３より、半値幅ＦＷＭＭが狭いほど、ピーク強度が高く、ピークの裾が短くなっていることが分かる。
また、これら３種類の緑色発光ダイオード単体の色度点を、先に説明した図３４上にプロットして示す。図３４より、いずれの緑色発光ダイオードの場合も、色度点が破線で囲んだ領域内にあることが分かる。
また、各色（赤色、青色、緑色）の発光ダイオードの発光スペクトルと、カラーフィルタの分光特性とを重ねて、図３５に示す。緑色発光ダイオードＬＥＤ−Ｇについては、図３３に示した３種類の構成の発光スペクトルを重ねて表示している。
そして、測定結果として、それぞれのカラー液晶表示装置の色再現範囲をＸＹＺ表色系色度図中に重ねて図３６に示す。図３６より、緑色発光ダイオードＬＥＤ−Ｇの半値幅ＦＷＨＭが狭くなると、色再現範囲が図中上方に広がることが分かる。これは、図３５から分かるように、緑色発光ダイオードＬＥＤ−Ｇの半値幅ＦＷＨＭが狭くなるほど、カラーフィルタの青色フィルタＣＦＢからの色混合が減少するためであると考えられる。
この図３６に示した測定結果から、それぞれのカラー液晶表示装置の色再現範囲のＮＴＳＣ比を求めたところ、緑色発光ダイオードＬＥＤ−Ｇの発光スペクトルの半値幅ＦＷＭＨが、４０ｎｍの場合はＮＴＳＣ比が１０５％となり、３５ｎｍの場合はＮＴＳＣ比が１０８％となり、３０ｎｍの場合はＮＴＳＣ比が１１１％となった。
ここで、図３６の青色の領域の拡大図を図３７Ａに示し、緑色の領域の拡大図を図３７Ｂに示す。
図３７Ａより、青色の領域では、緑色発光ダイオードＬＥＤ−Ｇの半値幅ＦＷＨＭが変化しても、色度点の変化はほとんど見られない。一方、図３７Ｂより、緑色の領域では、緑色発光ダイオードＬＥＤ−Ｇの半値幅ＦＷＨＭが狭くなるにつれて、図３７Ｂ中矢印で示すように、ｙ値が増加していき、緑色の色域が広くなることが認められた。
また、緑色発光ダイオードＬＥＤ−Ｇの発光スペクトルの半値幅ＦＷＨＭと、ＮＴＳＣ比との関係を、図３８に示す。
図３８より、半値幅と色域（ＮＴＳＣ比）とに相関があることが分かった。この関係より、ＮＴＳＣ比を１０５％以上維持するには、半値幅ＦＷＨＭを４０ｎｍ以下とする必要があり、４０ｎｍを超えるとＮＴＳＣ比が１０５％を達成できないことが分かる。
そして、ディスプレイの色域を広くするためには、発光ダイオードの発光波長を最適化することだけでなく、発光スペクトルの半値幅を狭くすることも重要であることが分かった。
上述の本実施の形態のカラー液晶表示装置１００の構成によれば、３原色の発光ダイオード２１Ｒ，２１Ｇ，２１Ｂによりバックライト装置２０の光源を構成し、緑色発光ダイオード２１Ｇとして、スペクトルの半値幅ＦＷＨＭが３０ｎｍ〜４０ｎｍであるものを用いることにより、緑色と他の色との混色を抑制し、緑色の領域の色再現範囲を広くすることができる。これにより、ＮＴＳＣ比を１００％以上と高くしたり、ｓＹＣＣ規格の領域に対応させたりすることも可能になる。
なお、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く、添付の請求の範囲及びその主旨を逸脱することなく、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。
【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】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【国際調査報告】
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