JP2005234134A - 液晶表示用バックライト光源装置及びカラー液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 透過型のカラー液晶表示パネルを背面側から照明して広範囲な色を表示するとともに高輝度を確保する。
【解決手段】 高屈折率材料からなる高屈折率層とこれより屈折率の低い低屈折率材料からなる低屈折率層を交互に積層してなる光学多層膜からなり、透過型のカラー液晶表示パネル２０に備えられたカラーフィルタ１９が透過する複数の特定波長領域の光に対して高透過特性を持ち、少なくとも前記特定波長領域を除く可視波長領域の光に対して高透過特性を持たない波長選択フィルタ２５と、上記波長選択フィルタ２５を介して上記カラー液晶表示パネル１０を背面側から照明する白色光源２１と補助光源２２とを備えるバックライト光源装置２０により、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。
【選択図】 図１

Description

本発明は、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を背面側から照明する液晶表示用バックライト光源装置及びその波長選択フィルタ並びに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装置とからなるカラー液晶表示装置のフィルタの構成方法に関し、特に、より忠実な色再現性を確保するようにした液晶表示用バックライト光源装置及びその波長選択フィルタ並びにカラー液晶表示装置及びフィルタ構成方法に関する。

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規格は、ＲＧＢの３つの原色の色度点をＩＴＵ−Ｒ（International Telecommunication Union Radio communication）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、ビデオ信号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規格に準拠したモニター装置では、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すなわち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。たと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。

現在の標準モニターでの表示は上記ｓＲＧＢ規格の色域で規定されているが、世の中にはｓＲＧＢの色域を超えた色が多々あり、ｓＲＧＢ規格の標準モニターでは表示できない物体色がでてきている。例えばフィルムやデジタルカメラやプリンタなどは既にｓＲＧＢの範囲を超えている。本件出願人は、４色カラーフィルタを設けたデジタルカメラを用いることにより、色の再現性及びノイズの低減性を向上させることのできるようにした画像処理装置を提案している（例えば、特許文献１参照）。

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規格の標準モニターでは表示できない物体色が生じることになる。

そこで、広色域化に対応するために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）を使って輝度色差分離空間を導いたもので、色空間としてはｓＹＣＣのほうが色域が広く、ｓＲＧＢの外側の色も表現することができる。

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に比べて帯域幅が広い。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あるいはこれを超える必要がある。

特開２００３−２８４０８４号公報

ところで、近年、液晶ＴＶやプラズマディスプレイ(PDP:Plasma Display Panel)に代表されるようにディスプレイの薄型化が流れとしてあり、中でもモバイル用ディスプレイの多くは液晶系であり、忠実な色の再現性が望まれている。また、液晶パネルのバックライトは蛍光管を使ったＣＣＦＬ（Cold Cathode Fluorescent Lamp）タイプが主流であるが、環境的に水銀レスが要求されてきており、ＣＣＦＬに変わる光源としてＬＥＤ（light emitting diode）等が有望視されている。

従来、透過型のカラー液晶表示装置では、例えば図２４に示すような分光特性の青色フィルタＣＦＢ（４５０ｎｍ）、緑色フィルタＣＦＧ（５２５ｎｍ）、赤色フィルタＣＦＲ（６１５ｎｍ）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パネルに備えられていた。

これに対し、液晶パネルのバックライト光源として用いられている３波長域発光型のＣＣＦＬ光源は、図２５に示すようにいろいろな波長のスペクトルが発光している。３波長域発光型のＣＣＦＬをバックライト光源として用いた従来のカラー液晶表示装置では、混色が起こり、色純度が悪いという問題があった。

また、白色ＬＥＤは、図２６に示すように広い波長域に亘って発光されており、そのままカラー液晶表示装置のバックライト光源として用いた場合、図２７の（Ａ）に示すように４６５ｎｍ，５４０ｎｍ，６１０ｎｍにピークを持つ通常のカラーフィルタＣＦを用いた系でＮＴＳＣ比を測定したところ、図２７の（Ｂ）のＸＹＺ表色系色度図に示すように３６．６％であった。ここで、図２７の（Ｂ）のＸＹＺ表色系色度図には、カラーフィルタＣＦの色域、ｓＲＧＢ色空間の色域及びＮＴＳＣでの色域が示されている。

ここで、カラー液晶表示装置において、広色域化と輝度はトレードオフの関係にあり、輝度を落とすことなく広色域化することが要望されている。

そこで、本発明の目的は、上述の如き従来の実情に鑑み、バックライト方式の液晶表示装置（LCD：liquid crystal display）の輝度を確保するとともに広色域化を可能にした液晶表示用バックライト光源装置及びカラー液晶表示装置を提供することにある。

本発明の更に他の目的、本発明によって得られる具体的な利点は、以下に説明される実施の形態の説明から一層明らかにされる。

本発明は、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を背面側から照明する液晶表示用バックライト光源装置であって、高屈折率材料からなる高屈折率層とこれより屈折率の低い低屈折率材料からなる低屈折率層を交互に積層してなる光学多層膜からなり、上記カラー液晶表示パネルに備えられたカラーフィルタが透過する複数の特定波長領域の光に対して高透過特性を持ち、少なくとも前記特定波長領域を除く可視波長領域の光に対して高透過特性を持たない波長選択フィルタと、上記波長選択フィルタを介して上記カラー液晶表示パネルを背面側から照明する光源とを備え、上記光源は、３波長以上の光を発光する白色光源と、発光ダイオードを用いた補助光源とからなることを特徴とする。

また、本発明は、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装置とからなるカラー液晶表示装置であって、上記液晶表示用バックライト光源装置は、高屈折率材料からなる高屈折率層とこれより屈折率の低い低屈折率材料からなる低屈折率層を交互に積層してなる光学多層膜からなり、上記カラー液晶表示パネルに備えられたカラーフィルタが透過する複数の特定波長領域の光に対して高透過特性を持ち、少なくとも前記特定波長領域を除く可視波長領域の光に対して高透過特性を持たない波長選択フィルタと、上記波長選択フィルタを介して上記カラー液晶表示パネルを背面側から照明する光源とを備え、上記光源は、３波長以上の光を発光する白色光源と、発光ダイオードを用いた補助光源とからなることを特徴とする。

本発明に係る液晶表示用バックライト光源装置では、例えば、上記光源を構成する白色光源は３波長蛍光ランプからなり、補助光源は赤色発光ダイオード、緑色発光ダイオード及び青色発光ダイオードからなる。この液晶表示用バックライト光源装置において、上記波長選択フィルタは、上記白色光源として用いられる３波長蛍光ランプから出射される光に含まれる上記カラーフィルタが透過する複数の特定波長領域の光に対して最適化した波長選択特性を有する。

また、本発明に係る液晶表示用バックライト光源装置では、例えば、上記光源を構成する白色光源は白色発光ダイオードからなり、補助光源は赤色発光ダイオード及び緑色からなる。また、この液晶表示用バックライト光源装置において、上記波長選択フィルタは、上記白色光源として用いられる白色発光ダイオードから出射される光に含まれる上記カラーフィルタが透過する複数の特定波長領域の光に対して最適化した波長選択特性を有する。

本発明では、液晶表示用バックライト光源装置の光源と波長選択フィルタの組み合わせ、上記光源から出射される光に含まれるカラー液晶表示パネルのカラーフィルタが透過する複数の特定波長領域の光に対して、上記波長選択フィルタの波長選択特性を最適化することによって、バックライト方式のカラー液晶表示装置を広色域化することでき、しかも、上記光源を３波長以上の光を発光する白色光源と発光ダイオードを用いた補助光源とから構成し、白色光源のピーク光量の不足を補助光源によりアシストすることによって、輝度の向上を図ることができる。

例えば、上記液晶表示用バックライト光源装置の光源として用いられる３波長蛍光ランプから出射される光に含まれる上記カラーフィルタが透過する複数の特定波長領域の光に対して、上記波長選択フィルタの波長選択特性を最適化することによって、バックライト方式のカラー液晶表示装置を広色域化することでき、上記３波長蛍光ランプのピーク光量の不足を赤色発光ダイオード、緑色発光ダイオード及び青色発光ダイオードからなる補助光源によりアシストすることによって、輝度の向上を図ることができる。

また、例えば、上記液晶表示用バックライト光源装置の光源として用いられる白色発光ダイオードから出射される光に含まれる上記カラーフィルタが透過する複数の特定波長領域の光に対して、上記波長選択フィルタの波長選択特性を最適化することによって、バックライト方式のカラー液晶表示装置を広色域化することでき、上記白色発光ダイオードのピーク光量の不足を赤色発光ダイオード及び緑色発光ダイオードからなる補助光源によりアシストすることによって、輝度の向上を図ることができる。

また、本発明では、３原色フィルタからなるカラーフィルタにおける少なくとも１つの原色フィルタの透過波長帯域をシフトさせることにより、バックライト方式のカラー液晶表示装置を広色域化することができる。

さらに、本発明では、３原色フィルタからなるカラーフィルタにおける緑色フィルタの半値幅を狭めことにより、バックライト方式のカラー液晶表示装置を広色域化することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、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言うまでもない。

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１００に適用される。

このカラー液晶表示装置１００は、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光源装置２０からなる。

透過型のカラー液晶表示パネル１０は、ガラス等の構成された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及びこれら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共に、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。

このカラー液晶表示装置１００では、この様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、バックライト光源装置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 映像表示が得られる。

このカラー液晶表示装置１００は、例えば図２に電気的なブロック構成を示す駆動回路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やバックライト光源装置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に接続された映像メモリ１６０及び制御部１７０、バックライト光源装置２０の駆動制御するバックライト駆動制御部１８０等を備えてなる。

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によりクロマ処理等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、上記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。

ここで、カラーフィルタ１９は各画素電極１７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３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。また、このカラー液晶表示装置１００におけるカラーフィルタ１９は、例えば図４に示すように青色フィルタＣＦＢは、通常の青色フィルタの通過波長帯域を短波長側へシフトさせた３５ｎｍシフトさせた４１５ｎｍにピークを持っている。

３波長域発光型のＣＣＦＬをバックライト光源装置２０として用いたカラー液晶表示装置１００では、図５の（Ａ）に示すように４１５ｎｍにピークを持つ青色フィルタＣＦＢを短波長側へ３５ｎｍシフトさせたカラーフィルタ１９を用いることにより、図５の（Ｂ）のＸＹＺ表色系色度図に示すようにＮＴＳＣ比が６１．５％に改善される。この実施の形態では、図５の（Ａ）に示した４１５ｎｍにピークを持つ青色フィルタＣＦＢを短波長側へ３５ｎｍシフトさせたカラーフィルタ１９を用いたカラー液晶表示装置１００の輝度を１００％とする。なお、この図５の（Ｂ）のＸＹＺ表色系色度図には、カラーフィルタＣＦの色域、ｓＲＧＢ色空間の色域及びＮＴＳＣでの色域が示されている。

なお、ここでは、青色フィルタＣＦＢを短波長側へシフトしたカラーフィルタ１９を用いる場合について示したが、赤色フィルタＣＦＲを長波長側へシフトすれば、緑色光と青色光の混色を少なくして、色域を広げることができる。

このように３原色フィルタからなるカラーフィルタ１９における少なくとも１つの原色フィルタの透過波長帯域をシフトさせることにより、バックライト方式のカラー液晶表示装置１００を広色域化することができ、上記透過波長帯域のシフト量は、１０ｎｍから５０ｎｍの範囲とすることが好ましい。

そして、このカラー液晶表示装置１００におけるバックライト光源装置２０は、白色光源２１及び補助光源２２と波長選択フィルタ２５からなり、上記白色光源２１及び補助光源２２が出射する光で上記波長選択フィルタ２５を介して上記カラー液晶表示パネル１０を背面側から照明する。

また、上記波長選択フィルタ２５は、上記カラー液晶表示パネル１０に備えられたカラーフィルタ１９が透過する複数の特定波長領域の光に対して高透過特性を持ち、少なくとも前記特定波長領域を除く可視波長領域の光に対して高透過特性を持たない波長選択特性を有するものである。

この波長選択フィルタ２５は、例えば図６に示すように、基板４０上に高屈折率層Ｈと低屈折率層Ｌが交互に積層されて構成される。高屈折率層Ｈは高屈折率材料により形成される誘電体膜であり、低屈折率層Ｌは高屈折率材料より屈折率の低い低屈折率材料により形成される誘電体膜である。

基板４０となるフィルムは、高透明であればよく、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタラート）の他、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＣＯＰ（シクロオレフィンポリマー）等や、もちろんガラス基板でも構わない。

図６において、波長選択フィルタ２５は、公知のファブリペロー型フィルタとして設計されるもので、スペーサー層４１を反射鏡４２で挟み込んだ構造を有する。ここで、反射鏡４２は、高屈折率層Ｈと低屈折率層Ｌの交互層で構成される。一方、スペーサー層４１は、反射鏡４２の高屈折率層Ｈよりも膜厚の大きい高屈折率層Ｈからなり、屈折率をＮ、膜厚をＤとしたときの光学膜厚ＮＤが、透過対象の画像光の波長λに対して、次式
ＮＤ＝（ｎ±１／２）λ ・・・ （１）あるいは
ＮＤ＝ｎλ ・・・ （２）
を満足するよう形成される。ただし、式（１）、（２）において、ｎは自然数である。

例えば、上記カラー液晶表示パネル１０に備えられたカラーフィルタ１９が透過する複数の特定波長領域の光が波長４５７ｎｍ（青色）、５３２ｎｍ(緑色)、６４２ｎｍ(赤色)の狭帯域三原色波長域光のとき、これら３つの波長に対して上記の条件をすべて満たすスペーサー層４１の光学膜厚ＮＤとしては、ＮＤ＝１．０６μｍを挙げることができる。この場合、ＮＤ＝１．０６μｍは、λ＝４５７ｎｍに対しては略２．５倍で、式（１）の条件を満たし、λ＝５３２ｎｍに対しては略２倍で、式(２)の条件を満たし、λ＝６４２ｎｍに対しては略１．５倍で、式(１)の条件を満たしている。なお、式（２）は高次のλ膜であるが、λ膜もλ/２膜の一種であることはいうまでもない。

図７は、スペーサー層４１の光学膜厚ＮＤが１．０６μｍである波長選択フィルタ２５の透過特性を示すもので、三原色波長域において高い透過率を示す。この分光透過率曲線には、４００ｎｍや７００ｎｍ以上にもピークが存在するが、紫外カットフィルタや赤外カットフィルタを用いて、その影響を除けることも公知である。

上記波長選択フィルタ２５において、高屈折率層Ｈには、屈折率が１．５以上、好ましくは２．０〜２．７の高屈折率材料、例えば酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）、酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）、酸化チタン（ＴｉＯ２）等が用いられ、低屈折率層Ｌには、屈折率が１．５未満、好ましくは１．３〜１．５の低屈折率材料、例えば二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ２）等が用いられる。このような高屈折率層Ｈ及び低屈折率層Ｌは、蒸着法やスパッタリング法等によるドライプロセスによって形成することができる。

波長選択フィルタ２５となる光学多層膜は、例えば、スパッタリングにより成膜される。例えば高屈折率層ＨとしてＮｂ２Ｏ５層を、低屈折率層ＬとしてＳｉＯ２層を交互に反応性ＡＣスパッタリングにより成膜した光学多層膜が波長選択フィルタ２５として用いられる。

図８に示す波長選択フィルタ２５の層構成において、反射鏡４２のＮｂ２Ｏ５層の層厚を４７ｎｍ、ＳｉＯ２層の層厚を１０７ｎｍとし、スペーサー層４１となるＮｂ２Ｏ５層の層厚を４４５ｎｍとすると、図９に示すような光学特性が得られる。この例では、４５７ｎｍ（Ｂ）の透過率は７８．０％、５３２ｎｍ（Ｇ）の透過率は７５．２％、６４２ｎｍ（Ｒ）の透過率は８２．７％で、ＲＧＢ各波長の平均透過率は７８．６%となる。これに対し、可視光域での平均反射率は５９．１%となる。

このように光学多層膜からなる波長選択フィルタ２５では、反射鏡４２のＮｂ２Ｏ５層の層厚、ＳｉＯ２層の層厚、スペーサー層４１となるＮｂ２Ｏ５層の層厚を規定することにより、所望の波長選択特性を得ることができる。

例えば、１８８μｍ厚のＰＥＴフィルム上に、ＡＣ電源を用いた反応性スパッタにより、高屈折率を有する薄膜および低屈折率を有する薄膜を交互に積層することで所望の透過率分布を形成する。高屈折率材料（Ｈ）としてＮｂ２Ｏ５を、低屈折率材料（Ｌ）としてＳｉＯ２を使用した場合、Ｎｂ２Ｏ５を４５０ｎｍ、ＳｉＯ２を２８５ｎｍとした７層膜を積層した光学多層膜からなる波長選択フィルタ２５では、波長４９０ｎｍおよび波長５８５ｎｍに透過率の低い領域を有する図１０に示すような波長選択特性が得られる。

そこで、例えば、図１１の（Ａ）に示すような波長のスペクトルを発光する３波長域発光型のＣＣＦＬ光源を上記バックライト光源装置２０の光源２１として用いる場合、上記カラー液晶表示パネル１０に備えられた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たカラーフィルタ１９が透過する特定波長領域の光、すなわち３原色光（Ｒ，Ｇ，Ｂ）を含む３波長のピークを持つ波長選択特性を有する波長選択フィルタ２５を設けることにより、上記バックライト光源装置２０は、図１１の（Ｂ）に示すような分光感度特性を呈し、白色光源として用いることができる。なお、この場合の色度点は、それぞれの波長のピーク強度によって変化させることができる。

そして、図１２の（Ａ）に示すように、上記バックライト光源装置２０の光源２１として用いられる３波長域発光型のＣＣＦＬ光源から出射される光に含まれる上記カラーフィルタ１９が透過する複数の特定波長領域の光に対して最適化した３波長にピークを持つ波長選択特性を有する波長選択フィルタ２５を設けたバックライト光源装置２０を備えるカラー液晶表示装置１００では、上記波長選択フィルタ２５を設けない場合のＮＴＳＣ比が６１．５％で輝度が１００％であったの対し、図１２の（Ｂ）のＸＹＺ表色系色度図に示すようにＮＴＳＣ比が７９．１％で、輝度は６６．４％となった。ここで、図１２の（Ｂ）のＸＹＺ表色系色度図には、カラーフィルタＣＦの色域、ｓＲＧＢ色空間の色域及びＮＴＳＣでの色域が示されている。

さらに、図１３の（Ａ）に示すように、上記カラーフィルタ１９の緑色フィルタＣＦＧの半値幅を１／２に狭めたカラー液晶表示装置１００では、図１３の（Ｂ）のＸＹＺ表色系色度図に示すように、ＮＴＳＣ比が９０．２％で、輝度は５７．８％となった。ここで、図１３の（Ｂ）のＸＹＺ表色系色度図には、カラーフィルタＣＦの色域、ｓＲＧＢ色空間の色域及びＮＴＳＣでの色域が示されている。

このように、３原色フィルタで構成したカラーフィルタ１９を備えるカラー液晶表示パネル１０を用いたカラー液晶表示装置１００では、上記緑色フィルタＣＦＧの半値幅を狭めることにより、さらに広色域化することができ、上記緑色フィルタの半値幅を０．３〜０．７の割合で狭めると良い。

ここで、上述の如く３原色フィルタで構成したカラーフィルタ１９における青色フィルタＣＦＢを短波長側へシフト、あるいは、赤色フィルタＣＦＲを長波長側へシフトすることにより、緑色光と赤色光又は青色光との混色を少なくして、色域を広げることができ、また、バックライト光源装置２０に波長選択フィルタ２５を設けることによってさらに広色域化することができ、さらに、上記緑色フィルタＣＦＧの半値幅を狭めることにより、さらに広色域化することができるのであるが、広色域化するにしたがい、輝度が低下してしまう。

そこで、この実施の形態におけるカラー液晶表示装置１００では、上記バックライト光源装置２０を白光源２１と補助光源２２にて構成し、白光源２１として用いられる３波長域発光型ＣＣＦＬ光源のピーク光量の不足を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からなる補助光源２２によりアシストすることによって、輝度の向上を図る。

すなわち、例えば図１４の（Ａ），（Ｂ）に示すように、このカラー液晶表示装置１００のバックライト光源装置２０は、複数本の３波長域発光型蛍光ランプ（ＣＣＦＬ）２１ＦＬを平行に並べてなるエリアライト方式の白光源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を繰り返し配してなるエッジライト方式の補助光源２２と、上記白光源２１から出射される光に含まれる上記カラーフィルタ１９が透過する複数の特定波長領域の光に対して最適化した３波長にピークを持つ波長選択特性を有する波長選択フィルタ２５とを備え、上記白光源２１と波長選択フィルタ２５の間に上記補助光源２２の導光板２４を配置してなる。

なお、図１４の（Ａ）は、上記バックライト光源装置２０の波長選択フィルタ２５を取り除いて示した要部平面図であり、また、図１４の（Ｂ）は上記バックライト光源装置２０の要部の縦断面図である。

すなわち、このバックライト光源装置２０では、図１５の（Ａ）に示すように３波長域発光型ＣＣＦＬ光源に波長選択フィルタ２５を付加した白光源２１で光強度的に足りない波長領域の光量を図１５の（Ｂ）に示すような光量（０．２：０．１：０．３）の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からなる補助光源２２により、図１５の（Ｃ）に示すようにアシストする。

補助光源２２と波長選択フィルタ２５を設けず、３波長域発光型のＣＣＦＬ光源のみをバックライト光源として用いた従来のカラー液晶表示装置ではＮＴＳＣ比が６１．５％であり、この従来のカラー液晶表示装置における輝度を１００％とした場合、上記バックライト光源装置２０の光源２１として用いられる３波長域発光型のＣＣＦＬ光源から出射される光に含まれる上記カラーフィルタ１９が透過する複数の特定波長領域の光に対して最適化した３波長にピークを持つ波長選択特性を有する波長選択フィルタ２５を設けたバックライト光源装置２０を備えるカラー液晶表示装置１００では、バックライト光源装置２０に波長選択フィルタ２５を設けた場合、ＮＴＳＣ比が７９．１％に改善され、輝度が６６．４％であったのに対し、図１６の（Ａ）に示すように白色光源２１と補助光源２２にて構成したバックライト光源装置２０を用いることによって、図１６の（Ｂ）のＸＹＺ表色系色度図に示すようにＮＴＳＣ比が８０．２％に改善され、また、輝度が９９．９％に改善された。

また、図１７の（Ａ）に示すように、上記カラーフィルタ１９の緑色フィルタＣＦＧの半値幅を１／２に狭めたカラー液晶表示装置１００では、白色光源２１と補助光源２２にて構成したバックライト光源装置２０を用いることによって、図１７の（Ｂ）のＸＹＺ表色系色度図に示すように、ＮＴＳＣ比が９４．２％に改善され、輝度は８６．７％になった。

ここで、図１６の（Ｂ）及び図１７の（Ｂ）のＸＹＺ表色系色度図には、カラーフィルタＣＦの色域、ｓＲＧＢ色空間の色域及びＮＴＳＣでの色域が示されている。

このように、液晶表示用バックライト光源装置２０の白色光源２１と波長選択フィルタ２５の組み合わせ、上記白色光源２１から出射される光に含まれるカラー液晶表示パネル１０のカラーフィルタ１９が透過する複数の特定波長領域の光に対して、上記波長選択フィルタ２５の波長選択特性を最適化することによって、バックライト方式のカラー液晶表示装置１００を広色域化することでき、しかも、バックライト光源装置２０を３波長以上の光を発光する白色光源２１と発光ダイオードを用いた補助光源２２とから構成し、白色光源２１のピーク光量の不足を補助光源２２によりアシストすることによって、輝度の向上を図ることができる。

また、図１８の（Ａ）に示すような波長のスペクトルを発光する白色ＬＥＤを上記バックライト光源装置２０の光源２１として用いる場合、上記カラー液晶表示パネル１０に備えられたカラーフィルタ１９が透過する３原色光（ＲＧＢ）を含む３波長（４６５ｎｍ，５４０ｎｍ，６１０ｎｍ）にピークを持つ図１８の（Ｂ）に示すような波長選択特性を有する波長選択フィルタ２５を設けることにより、図１８の（Ｃ）に示すような３原色（ＲＧＢ）の光の波長にピークを有する分光感度特性を呈し、白色光源として用いることができる。この場合の色度点は、それぞれの波長のピーク強度によって変化させることができる。

そして、例えば図１９の（Ａ），（Ｂ）に示すように、このカラー液晶表示装置１００のバックライト光源装置２０は、導光板２４の一側縁部分に白色発光ダイオード２１Ｗを繰り返し配してなるエッジライト方式の白光源２１と、上記白色発光ダイオード２１Ｗの間、図示の例では二個おきに、赤色発光ダイオード２２Ｒ及び緑色発光ダイオード２２Ｇを繰り返し配してなるエッジライト方式の補助光源２２と、上記白光源２１から出射される光に含まれる上記カラーフィルタ１９が透過する複数の特定波長領域の光に対して最適化した３波長にピークを持つ波長選択特性を有する波長選択フィルタ２５を備えてなり、上記白色発光ダイオード２１Ｗの図２０の（Ａ）に示すようなピーク光量の不足を、図２０の（Ｂ）に示すように光量（０．７：０．２）の赤色発光ダイオード２２Ｒ及び緑色発光ダイオード２２Ｇからなる補助光源２２により、図２０の（Ｃ）に示すようにアシストすることによって、輝度の向上が図られている。

なお、図１９の（Ａ）は、上記バックライト光源装置２０の波長選択フィルタ２５を取り除いて示した要部平面図であり、また、図１９の（Ｂ）は上記バックライト光源装置２０の要部の縦断面図である。

すなわち、白色発光ダイオードをそのままバックライト光源として用いた場合、図２１の（Ａ）に示すように４６５ｎｍ，５４０ｎｍ，６１０ｎｍにピークを持つ通常のカラーフィルタＣＦを用いた系で測定したＮＴＳＣ比は３６．６％であったのに対し、図２１の（Ａ）に示すように、上記バックライト光源装置２０の白色光源２１として用いられる白色ＬＥＤから出射される光に含まれる上記カラーフィルタ１９が透過する複数の特定波長領域の光に対して最適化した３波長にピークを持つ波長選択特性を有する波長選択フィルタ２５を設け、白色発光ダイオード２１Ｗを用いた白光源２１で光強度的に足りない波長領域の光量を図２１の（Ａ）に示すような光量（０．７：０．２）の赤色発光ダイオード２２Ｒ及び緑色発光ダイオード２２Ｇからなる補助光源２２により図２１の（Ｃ）に示すようにアシストするようにしたバックライト光源装置２０を備えるカラー液晶表示装置１００では、図２１の（Ｂ）のＸＹＺ表色系色度図に示すようにＮＴＳＣ比が４７．９％に改善され、また、輝度の１０５％に改善された。ここで、図２１の（Ｂ）のＸＹＺ表色系色度図には、カラーフィルタＣＦの色域、ｓＲＧＢ色空間の色域及びＮＴＳＣでの色域が示されている。

また、上記白色発光ダイオード２１Ｗを用いた白光源２１を赤色発光ダイオード２２Ｒ及び緑色発光ダイオード２２Ｇからなる補助光源２２によりアシストするようにしたバックライト光源装置２０を備えるカラー液晶表示装置１００では、図２２の（Ａ）に示すように、カラーフィルタ１９を構成している青色フィルタＣＦＢとして、通常の青色フィルタの通過波長帯域を短波長側へ３５ｎｍシフトさせた４１５ｎｍにピークを持つ青色フィルタを用いることにより、図２２の（Ｂ）のＸＹＺ表色系色度図に示すように、ＮＴＳＣ比が６３．１％に改善され、輝度は８３．５％になった。

さらに、図２３の（Ａ）に示すように、上記カラーフィルタ１９の緑色フィルタＣＦＧの半値幅を１／２に狭めたカラー液晶表示装置１００では、白色光源２１と補助光源２２にて構成したバックライト光源装置２０を用いることによって、図２３の（Ｂ）のＸＹＺ表色系色度図に示すように、ＮＴＳＣ比が９６．１％に改善され、輝度は７２．１％になった。

なお、図１９に示したバックライト光源装置２０では、エッジライト方式の白光源２１としての白色発光ダイオード２１Ｗに対する補助光源２２としての赤色発光ダイオード２２Ｒ及び緑色発光ダイオード２２Ｇの設置割合を２：１：１にしているが、設置割合を１：１：１として各ＬＥＤに流す電流を変えてもよい。

以上のように、上記バックライト光源装置２０では、高屈折率材料からなる高屈折率層とこれより屈折率の低い低屈折率材料からなる低屈折率層を交互に積層してなる光学多層膜からなり、透過型のカラー液晶表示パネル１０に備えられたカラーフィルタが透過する複数の特定波長領域の光に対して高透過特性を持ち、少なくとも前記特定波長領域を除く可視波長領域の光に対して高透過特性を持たない波長選択フィルタ２５と、３波長以上の光を発光する白色光源２１と発光ダイオードを用いた補助光源２２とからなり、上記波長選択フィルタ２５を介して上記カラー液晶表示パネル１０を背面側から照明する光源２０を備えることにより、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ことによって広範囲な色を表示することができる高輝度の白色光源として使用することができる。

すなわち、上記バックライト光源装置２０では、高屈折率材料からなる高屈折率層とこれより屈折率の低い低屈折率材料からなる低屈折率層を交互に積層してなる光学多層膜からなり、カラー液晶表示パネル１０に備えられたカラーフィルタ１９が透過する複数の特定波長領域の光に対して高透過特性を持ち、少なくとも前記特定波長領域を除く可視波長領域の光に対して高透過特性を持たない波長選択特性を有する波長選択フィルタ２５を備えることにより、波長選択フィルタ２５を介して照射される光を色域の広い白色光とすることができ、しかも、３波長以上の光を発光する白色光源２１と発光ダイオードを用いた補助光源２２とを備え、白色光源２１のピーク光量の不足を補助光源によりアシストすることによって、輝度の向上を図ることができる。

したがって、上記バックライト光源装置２０を備えることよりカラー液晶表示装置１００の輝度を確保するとともに広色域化を図ることができる。

本発明を適用したバックライト方式のカラー液晶表示装置の構成を示す模式的な斜視図である。 上記カラー液晶表示装置の駆動回路の構成を示すブロック図である。 上記カラー液晶表示装置おけるカラー液晶パネルに設けられるカラーフィルタの構成を示す模式的な平面図である。 ３原色フィルタの青色フィルタの通過波長帯域を短波長側へシフトさせたカラーフィルタを用いたカラーフィルタの分光特性を示す特性図である。 上記青色フィルタの通過波長帯域を短波長側へシフトさせたカラーフィルタを用いたカラーフィルタを備えるカラー液晶パネルと３波長域発光型のＣＣＦＬ光源を用いたバックライト光源からなるカラー液晶表示装置の光学特性（Ａ）及び色域（Ｂ）を示す特性図である。 上記カラー液晶表示装置におけるバックライト光源装置に備えられる波長選択フィルタの構造を示す模式的な断面図である。 上記波長選択フィルタの波長選択特性の一例を示す特性図である。 上記波長選択フィルタの層構成を示す模式的な断面図である。 上記波長選択フィルタの波長選択特性の一例を示す特性図である。 上記波長選択フィルタの波長選択特性の一例を示す特性図である。 ３波長域発光型のＣＣＦＬ光源のスペクトル（Ａ）と波長選択フィルタを組み合わせたバックライト光源装置の分光感度特性（Ｂ）を示す特性図である。 上記３波長域発光型のＣＣＦＬ光源と３波長にピークを持つ波長選択特性を有する波長選択フィルタを組み合わせたバックライト光源装置を備えるカラー液晶表示装置の光学特性（Ａ）及び色域（Ｂ）を示す特性図である。 上記３波長域発光型のＣＣＦＬ光源と波長選択フィルタを組み合わせたバックライト光源装置を備えるカラー液晶表示装置において、カラーフィルタの緑色フィルタＣＦＧの半値幅を１／２に狭めた場合の光学特性（Ａ）及び色域（Ｂ）を示す特性図である。 白色光源（３波長域発光型ＣＣＦＬ光源）と補助光源（３色ＬＥＤ）と波長選択フィルタを組み合わせて構成したバックライト光源装置の構成例を示す図であり、波長選択フィルタを取り除いて示した要部平面図（Ａ）及び縦断面図（Ｂ）である。 上記３波長域発光型のＣＣＦＬ光源と波長選択フィルタを組み合わせた光源のスペクトル（Ａ）と補助光源（３色ＬＥＤ）のスペクトル（Ｂ）とこれらを組み合わせて構成したバックライト光源装置のスペクトル（Ｃ）を示す特性図である。 白色光源（３波長域発光型ＣＣＦＬ光源）と補助光源（３色ＬＥＤ）と波長選択フィルタを組み合わせて構成したバックライト光源装置を備えるカラー液晶表示装置の光学特性（Ａ）及び色域（Ｂ）を示す特性図である。 上記カラー液晶表示装置におけるカラーフィルタの緑色フィルタＣＦＧの半値幅を１／２に狭めたカラー液晶表示パネルとを備えるカラー液晶表示装置の光学特性（Ａ）及び色域（Ｂ）を示す特性図である。 白色ＬＥＤのスペクトル（Ａ）と波長選択フィルタの分光感度特性（Ｂ）を組み合わせたバックライト光源装置の分光感度特性（Ｃ）を示す特性図である。 白色光源（白色ＬＥＤ）と補助光源（２色ＬＥＤ）と波長選択フィルタを組み合わせて構成したバックライト光源装置の構成例を示す図であり、波長選択フィルタを取り除いて示した要部平面図（Ａ）及び縦断面図（Ｂ）である。 上記白色ＬＥＤと波長選択フィルタを組み合わせた光源のスペクトル（Ａ）と補助光源（２色ＬＥＤ）のスペクトル（Ｂ）とこれらを組み合わせて構成したバックライト光源装置のスペクトル（Ｃ）を示す特性図である。 上記白色ＬＥＤと補助光源（２色ＬＥＤ）と波長選択フィルタを組み合わせて構成したバックライト光源装置を備えるカラー液晶表示装置の光学特性（Ａ）及び色域（Ｂ）を示す特性図である。 上記カラー液晶表示装置におけるカラーフィルタの青色フィルタＣＦＧをシフトしたカラー液晶表示パネルとを備えるカラー液晶表示装置の光学特性（Ａ）及び色域（Ｂ）を示す特性図である。 上記カラー液晶表示装置におけるカラーフィルタの緑色フィルタＣＦＧの半値幅を１／２に狭めたカラー液晶表示パネルとを備えるカラー液晶表示装置の光学特性（Ａ）及び色域（Ｂ）を示す特性図である。 従来の透過型のカラー液晶表示装置におけるカラー液晶パネルに備えられていた３原色フィルタを用いたカラーフィルタの分光特性を示す特性図である。 液晶パネルのバックライト光源として用いられている３波長域発光型のＣＣＦＬ光源の発光スペクトルを示す特性図である。 白色ＬＥＤの発光スペクトルを示す特性図である。 従来の３原色フィルタを用いたカラーフィルタを備えるカラー液晶パネルと白色ＬＥＤを用いたバックライト光源とからなるカラー液晶表示装置の光学特性（Ａ）及び色域（Ｂ）を示す特性図である。

符号の説明

１０ カラー液晶表示パネル、１１ ＴＦＴ基板、１２ 対向電極基板、１３ 液晶層、１４ 信号線、１５ 走査線、１６ 薄膜トランジスタ、１７ 画素電極、１８ 対向電極、１９ カラーフィルタ、２０ バックライト光源装置、２１ 白色光源、２２ 補助光源、２５ 波長選択フィルタ、３１，３２ 偏光板、４０ 基板、４１ スペーサー層、４２ 反射鏡、１００ カラー液晶表示装置、２００ 駆動回路、１１０ 電源部、１２０ Ｘドライバ回路、１３０ Ｙドライバ回路、１４０ 入力端子、１５０ ＲＧＢプロセス処理部、１６０ 映像メモリ、１７０ 制御部、１８０ バックライト駆動制御部、ＣＦＲ 赤色フィルタ、ＣＦＧ 緑色フィルタ、ＣＦＢ 青色フィルタ

Claims (12)

1. 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液晶表示用バックライト光源装置であって、
   高屈折率材料からなる高屈折率層とこれより屈折率の低い低屈折率材料からなる低屈折率層を交互に積層してなる光学多層膜からなり、上記カラー液晶表示パネルに備えられたカラーフィルタが透過する複数の特定波長領域の光に対して高透過特性を持ち、少なくとも前記特定波長領域を除く可視波長領域の光に対して高透過特性を持たない波長選択フィルタと、
   上記波長選択フィルタを介して上記カラー液晶表示パネルを背面側から照明する光源とを備え、
   上記光源は、３波長以上の光を発光する白色光源と、発光ダイオードを用いた補助光源とからなることを特徴とする液晶表示用バックライト光源装置。
2. 上記光源を構成する白色光源は３波長蛍光ランプからなり、補助光源は赤色発光ダイオード、緑色発光ダイオード及び青色発光ダイオードからなることを特徴とする請求項１記載の液晶表示用バックライト光源装置。
3. 上記波長選択フィルタは、上記白色光源として用いられる３波長蛍光ランプから出射される光に含まれる上記カラーフィルタが透過する複数の特定波長領域の光に対して最適化した波長選択特性を有することを特徴とする請求項１記載の液晶表示用バックライト光源装置。
4. 上記光源を構成する白色光源は白色発光ダイオードからなり、補助光源は赤色発光ダイオード及び緑色発光ダイオードからなることを特徴とする請求項１記載の液晶表示用バックライト光源装置。
5. 上記波長選択フィルタは、上記白色光源として用いられる白色発光ダイオードから出射される光に含まれる上記カラーフィルタが透過する複数の特定波長領域の光に対して最適化した波長選択特性を有することを特徴とする請求項４記載の液晶表示用バックライト光源装置。
6. 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装置とからなるカラー液晶表示装置であって、
   上記液晶表示用バックライト光源装置は、高屈折率材料からなる高屈折率層とこれより屈折率の低い低屈折率材料からなる低屈折率層を交互に積層してなる光学多層膜からなり、上記カラー液晶表示パネルに備えられたカラーフィルタが透過する複数の特定波長領域の光に対して高透過特性を持ち、少なくとも前記特定波長領域を除く可視波長領域の光に対して高透過特性を持たない波長選択フィルタと、上記波長選択フィルタを介して上記カラー液晶表示パネルを背面側から照明する光源とを備え、上記光源は、３波長以上の光を発光する白色光源と、発光ダイオードを用いた補助光源とからなることを特徴とするカラー液晶表示装置。
7. 上記液晶表示用バックライト光源装置の光源を構成する白色光源は３波長蛍光ランプからなり、補助光源は赤色発光ダイオード、緑色発光ダイオード及び青色発光ダイオードからなることを特徴とする請求項６記載のカラー液晶表示装置。
8. 上記液晶表示用バックライト光源装置の波長選択フィルタは、上記白色光源として用いられる３波長蛍光ランプから出射される光に含まれる上記カラーフィルタが透過する複数の特定波長領域の光に対して最適化した波長選択特性を有することを特徴とする請求項７記載のカラー液晶表示装置。
9. 上記液晶表示用バックライト光源装置の光源を構成する白色光源は白色発光ダイオードからなり、補助光源は赤色発光ダイオード及び緑色からなることを特徴とする請求項６記載のカラー液晶表示装置。
10. 上記液晶表示用バックライト光源装置の波長選択フィルタは、上記白色光源として用いられる白色発光ダイオードから出射される光に含まれる上記カラーフィルタが透過する複数の特定波長領域の光に対して最適化した波長選択特性を有することを特徴とする請求項９記載のカラー液晶表示装置。
11. 上記カラーフィルタは、少なくとも１つの原色フィルタの透過波長帯域をシフトさせた３原色フィルタからなることを特徴とする請求項６記載のカラー液晶表示装置。
12. 上記カラーフィルタは、緑色フィルタの半値幅を狭めた３原色フィルタからなることを特徴とする請求項６記載のカラー液晶表示装置。

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