JP3924473B2

JP3924473B2 - LIGHT EMITTING DEVICE AND DISPLAY DEVICE USING THE LIGHT EMITTING DEVICE

Info

Publication number: JP3924473B2
Application number: JP2002031646A
Authority: JP
Inventors: 尚子荒井; 謙一岩内
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2002-02-08
Filing date: 2002-02-08
Publication date: 2007-06-06
Anticipated expiration: 2022-02-08
Also published as: JP2003233062A

Description

【発明の属する技術分野】
【０００１】
本発明は、発光色が赤、緑及び青である３種類の光源と、赤色光、緑色光及び青色光を透過させるカラーフィルタとを備え、色再現性の良い発光装置、及び該発光装置を用いた表示装置に関するものである。
【従来の技術】
【０００２】
液晶表示装置などの表示装置において、多色表示を可能とする色再現範囲の拡大方法として、色純度を向上させる方法や、光の３原色である赤、緑及び青の各色の主波長の波長間隔を広げる方法が取られている。色を定量的に図で表す方法としては、例えば図５に示すようなＣＩＥ−１９３１色度図があり、あらゆる可能な色は馬蹄形をした黒線の範囲内にある。
【０００３】
上記の色再現範囲の拡大が色度図上でどう現れるかを説明すると、色再現範囲は赤、緑及び青の各色の座標で囲まれた三角形の面積で大体は説明でき、この三角形の面積が大きいと、色再現範囲が広いということができる。色純度を向上させるには、赤、緑及び青の各色を色度図の周辺部に移動させる必要がある。また、これら３原色の主波長の波長間隔を広げるには、赤、緑及び青の各色を示す座標の間隔を広くする必要がある。
【０００４】
色は、光源の特性と、物体の透過率特性または反射特性と、人の視感度特性とによって決まる。人の視感度特性に大きなばらつきがないものとすると、例えば、バックライトを搭載した液晶表示装置の色は、光源であるバックライトの特性と液晶パネルの透過率特性とで決まる。特に液晶パネルの透過率特性は、カラーフィルタの赤色光、緑色光及び青色光に対する透過率特性によって支配される。
【０００５】
液晶表示装置などの色純度を向上させる方法としては、カラーフィルタそのものの色純度を向上させる方法や、用いる光源の特性を変える方法がある。カラーフィルタそのものの色純度を向上させるには、例えば、カラーフィルタを透過する光の波長域を狭くすればよい。また、光源として、発光スペクトルが急峻な光源を用いることによっても、色純度を上げることが可能である。これら２種類の方法は、手段は異なるものの、表示装置の発光スペクトルとしては同等のものであり、得られる効果は同じである。
【０００６】
液晶表示装置に用いる光源の特性を変えるには、例えば、特性の違う光源を用いればよい。ここでは簡単のために、赤色カラーフィルタの透過率特性が図６に示すとおりであるとし、光源として、標準の光Ｄ６５のようなブロードな光源と、ＬＥＤ（発光ダイオード）光源のような急峻なスペクトルを持つ光源とのいずれかを使用するものとする。これらの光源の色度座標は相違し、図７には、標準の光Ｄ６５のスペクトルが破線で、ＬＥＤ光源のスペクトルが実線で、それぞれ示されている。そこで、図６に示す特性のカラーフィルタに対して、図７にスペクトルが示された２種類の光源（Ｄ６５、ＬＥＤ光源）を用いた場合、図５に示すように、標準の光Ｄ６５を用いたときに得られる光の色度座標は三角ａで、ＬＥＤ光源を用いたときに得られる光の色度座標は丸ｂでそれぞれ示される。色度図においては、最も外枠の線（単色光軌跡）に近いほど色純度が高いので、図５からは、標準の光Ｄ６５を用いるよりもＬＥＤ光源を用いる方が、色純度が高い光を得ることができることが分かる。
【０００７】
図８は、従来用いられていたカラーフィルタの透過率特性の一例を示している。図８において、赤色カラーフィルタの透過スペクトルは丸で、緑色カラーフィルタの透過スペクトルは三角で、青色カラーフィルタの透過スペクトルは四角でそれぞれプロットされている。また、赤色カラーフィルタと緑色カラーフィルタと青色カラーフィルタのそれぞれの透過率特性を合算した総合透過率特性は太い実線で示されている。この総合透過率を波長４００ｎｍから７００ｎｍの範囲で平均を取った値を総合透過率平均値と称し、図８には破線で示される。
【０００８】
図８に破線で示した総合透過率平均値と、実線で示した総合透過率特性との関係をみると、赤色領域と緑色領域の間の波長である５８０ｎｍ近傍では総合透過率平均値よりも総合透過率の方が小さくなっており、また、緑色領域と青色領域の間の波長である５００ｎｍ近傍では総合透過率平均値よりも総合透過率の方が大きくなっていることが分かる。つまり、総合透過率は、総合透過率平均値に対して一つの山と一つの谷を持ち、波長５５０ｎｍ近傍に関して山は短波長側に、谷は長波長側に現れる。
【０００９】
一方、冷陰極管（ＣＣＦＬ）を光源とするカラーフィルタの総合透過率特性は、一般的に、図９に示すとおりであり、その理由を図９を用いて説明する。図９においても、図８と同様に、赤色カラーフィルタ、緑色カラーフィルタ及び青色カラーフィルタの透過率特性をそれぞれ丸、三角及び四角で表し、一般的な冷陰極管の発光スペクトルを細い実線で示す。冷陰極管は主に５つの輝線を持ち、図９の例では４４０ｎｍ、４９０ｎｍ、５５０ｎｍ、５９０ｎｍ、６１０ｎｍの近傍にピークが見られる。光の利用効率を上げるためには、これらの５つの輝線を多く含むようカラーフィルタの特性を設計するのがよい。例えば、赤色フィルタは６１０ｎｍと５９０ｎｍの輝線を含むように、緑色フィルタは５９０ｎｍと５５０ｎｍと４９０ｎｍの輝線を含むように、青色フィルタは４９０ｎｍと４４０ｎｍの輝線を含むように設計するのが好ましい。これにより、設計の指針に応じて多少のスペクトルの違いはあるものの、上記のような一つの山と一つの谷を持つ総合透過率特性が得られる。
【００１０】
この従来用いられているカラーフィルタに赤、緑及び青の各色を発光するＬＥＤからなるＬＥＤ光源を用いることを考える。図１０は、図８及び図９に示す赤色フィルタ、緑色フィルタ及び青色フィルタの透過率特性をそれぞれ丸、三角及び四角で表し、赤、緑及び青の色を発光するＬＥＤからなるＬＥＤ光源の発光スペクトルの一例を実線で示している。ここで特に注目すべき点は、青色フィルタの透過率特性が緑色ＬＥＤの発光スペクトルにまで延びていることである。つまり、青色フィルタは、青色光を透過するのは当然として、緑色光までも透過してしまう。
【００１１】
図１１は、色度図上に、図９に示す特性を持つカラーフィルタと冷陰極管との色度座標を丸を細い実線で結んだ三角形と、図１０に示す特性を持つカラーフィルタとＬＥＤ光源の色度座標を破線で結んだ三角形とを表した図である。ここから、細い実線で囲まれた三角形の面積に比べ、破線で囲まれた三角形の面積の方が大きいことが分かる。つまり、図１０に示す特性を持つカラーフィルタとＬＥＤ光源とを組み合わせた方が、色再現範囲が大きいことを意味しており、より鮮やかな表示が可能である。特に、図１１の右側に位置する赤は一層右側へ移動し、上側に位置する緑は一層上側に移動しており、色の鮮やかさが向上することを示している。しかし、図の左下に位置する青に関しては、ＬＥＤ光源を用いたことに起因して右上に移動しており、ＬＥＤ光源を用いたほうが鮮やかさに欠けることが分かる。これは、図１０に関して説明したように、青色カラーフィルタが緑色光まで透過するフィルタ特性を持つことによる。
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上記のように、発光装置の色純度を向上させるためには、カラーフィルタそのものの色純度を向上させる方法や、用いる光源の特性を変える方法があるが、カラーフィルタそのものの色純度を向上させるために透過光の波長幅を制限すると、光源からの光を選択的に取り扱うため、光の利用効率が非常に悪くなり、表示が暗くなるという問題がある。これに対して、表示を明るくするためには大電力を必要とするという課題があった。
【００１３】
一方、用いる光源の特性を変えると、既に説明したように、ＬＥＤのような急峻な発光特性により色純度が向上するという効果が認められるが、すべての条件の下に成り立つものではなく、逆に色純度を低下させることもあり得る。これは、冷陰極管などのブロードな白色光源を想定したカラーフィルタを用いているためであり、ブロードな光源を用いたときには、本来意図している色の光の波長以外の波長を透過してもその影響はわずかであるが、急峻なスペクトルを持つ光源を用いたときは、意図した色の光の波長以外の波長による影響は甚大であるためである。例えば、青色光を透過させるカラーフィルタの特性が広範囲の波長を透過するようなブロードな場合、青色光と緑色光の一部とを透過するが、その緑色光の光源が急峻なスペクトルを持つときには、青色光に対する強度比がブロードな光源に対し大きくなるので、色純度の低下が著しい。
【００１４】
また、同様な課題として、赤色カラーフィルタの特性で青の漏れ光を制御する方法として、本発明の発明者による特願２００１-３３００６６号がある。これは、急峻なスペクトルを持つ光源による赤色カラーフィルタにおける青の漏れ光の影響を低減したものである。しかし、これは特に赤色カラーフィルタについて言及したものであるにすぎなかった。
【００１５】
本発明は上記の諸課題に鑑みて提案されたものであり、本発明の目的は、発光色がそれぞれ赤、緑及び青の光源を用いた場合に色純度を向上させることが可能な発光装置、及び該発光装置を用いた表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記の目的を達成するために、本願の第１の発明は、
赤の光源、緑の光源及び青の光源を有する光源部と、赤色光、緑色光及び青色光を透過させるカラーフィルタとを備えた発光装置であって、
前記カラーフィルタが、４００ｎｍから７００ｎｍの波長域において、前記カラーフィルタの総合透過率特性の方が該総合透過率特性の平均値よりも小さい波長域を少なくとも２つ有するとともに、前記カラーフィルタの総合透過率特性の方が該総合透過率特性の平均値よりも大きい波長域を少なくとも３つ有することを特徴とする。
【００１７】
本願の第２の発明は、前記カラーフィルタの総合透過率特性の方が該総合透過率特性の平均値よりも小さい波長域が、緑を呈する波長と青を呈する波長との間にあることを特徴とする。
【００１８】
本願の第３の発明は、前記カラーフィルタの総合透過率特性の方が該総合透過率特性の平均値よりも小さい波長域が、緑を呈する波長と青を呈する波長との間、及び、緑を呈する波長と赤を呈する波長との間にあることを特徴とする。
【００１９】
本願の第４の発明は、前記カラーフィルタの総合透過率特性の方が該総合透過率特性の平均値よりも小さい波長域が、４５０ｎｍ〜６５０ｎｍの波長域に存在することを特徴とする。
【００２０】
本願の第５の発明は、前記赤の光源と前記緑の光源と前記青の光源との発光スペクトルの和の極小値が前記波長域に含まれることを特徴とする。
【００２１】
本願の第６の発明は、前記赤の光源、前記緑の光源及び前記青の光源が発光ダイオードであることを特徴とする。
【００２２】
本願の第７の発明は、前記第１〜第６の発明に係る発光装置を用いた表示装置である。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一つの実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。ここで、図１は、本発明に係る発光装置の一つの実施の形態をバックライトとして用いた表示装置の概略構成を示す図、図２は本実施の形態における発光装置に用いられるカラーフィルタの透過率特性を示す図、図３は図２におけるカラーフィルタの透過率特性をＬＥＤ光源の発光スペクトルと共に示す図、図４は図２のカラーフィルタとＬＥＤ光源とを備える発光装置の色度座標を、従来用いられていたカラーフィルタとＬＥＤ光源又は冷陰極管（ＣＣＦＬ）とを備える発光装置の色度座標と対比して示す図である。
【００２４】
図１において、表示装置１０は、赤色ＬＥＤ１ａ、緑色ＬＥＤ１ｂ及び青色ＬＥＤ１ｃを備え、これらＬＥＤは表示装置を照明する光源として動作する。これら光源１ａ、１ｂ、１ｃの前面には、光源１ａ〜１ｃからの光を伝えるとともに混合して白色光とする導光板２が配置される。導光板２から発せられた白色光は偏光板３を通って液晶デバイス４へ入力される。液晶デバイス４においては、そこに入力された画像信号（図示せず）に応じて液晶が駆動され、階調表示が行われる。液晶デバイス４からの光は、後に詳述する特性を持つカラーフィルタ５により色成分が分離され、光学フィルム６と偏光板７とを通ることにより画像として表示される。つまり、表示装置は、光源１ａ〜１ｃ、導光板２、偏光板３及びカラーフィルタ５を備える発光装置を有する。
【００２５】
本実施形態においては、すべての色について色純度を向上させるために、赤フィルタと緑フィルタと青フィルタとからなるカラーフィルタ５として、図２に示す透過率特性を持つカラーフィルタを使用する。すなわち、図２は、赤フィルタの透過率特性を丸で、緑フィルタの透過率特性を三角で、青フィルタの透過率特性を四角で示しており、カラーフィルタ５としての総合透過率特性は太い実線で示されている。こうした透過率特性をカラーフィルタ５に持たせるため、この実施の形態においては、カラーフィルタ５を、従来の青フィルタに用いる色材の濃度を若干下げるとともに、波長４８０ｎｍ近傍に吸収を持つ色材を添加することにより作成する。このような色材の例は、（株）日本感光色素研究所製のＮＫ−３０４５である。勿論、複数種の色材を組合わせて用いて、所望のスペクトルを持つカラーフィルタを得るようにしても良い。
【００２６】
この結果、カラーフィルタ５は図２に示す透過率特性を持つこととなり、太い実線で示した総合透過率特性は二つの谷を持つ。そこで、太い実線で示す総合透過率を４００ｎｍから７００ｎｍの波長範囲で平均した総合透過率平均値を点線で示すと、総合透過率は総合透過率平均値に対して赤と緑の間、及び緑と青の間の２つの波長域で下回っていることが分かる。これら２つの波長域は４５０ｎｍから６５０ｎｍの波長範囲に存在している。
【００２７】
図３は、赤色ＬＥＤと緑色ＬＥＤと青色ＬＥＤからなるＬＥＤ光源の発光スペクトルを図２に示す透過率特性と共に示す図である。ＬＥＤ光源の発光スペクトルは細い実線で示される。図２及び図３に示すように、青フィルタの透過率はＬＥＤ光源の緑色ＬＥＤの波長域ではかなり下がっている。また、図３に示すように、ＬＥＤ光源の発光スペクトルの赤と緑の間に位置する極小値の波長ｑ、及び、緑と青の間に位置する極小値の波長ｐは、カラーフィルタ５の総合透過率特性の持つ２つの谷の波長域に含まれている。具体的には、ＬＥＤ光源の発光スペクトルの赤と緑の間に位置する極小値の波長ｑは、カラーフィルタ５の総合透過率における赤と緑の間の谷の波長域ｓに含まれ、同様に、ＬＥＤ光源の発光スペクトルの緑と青の間に位置する極小値の波長ｐは、カラーフィルタ５の総合透過率における青と緑の間の谷の波長域ｒに含まれている。このように、或る色の光を透過させるカラーフィルタで、該カラーフィルタを透過させるべきでない波長域を実質的にカットすることができる。
【００２８】
図４は、図２に示す透過率特性を有するカラーフィルタ５の、図３に示す発光特性を有するＬＥＤ光源に対する色度座標を四角で示している。これを、従来のカラーフィルタのＣＣＦＬに対する色度座標（丸で示す）及び従来のカラーフィルタのＬＥＤ光源に対する色度座標（三角で示す）と比較すると、色純度は赤、緑及び青のすべての色について向上していることが分かる。
【００２９】
図４に示す色度座標を用いて検討した事項を、光の利用効率を示す白表示のＹ値と色再現性との観点からまとめると、下記の表１のようになる。
【００３０】
【表１】
なお、表１において、「従来ＣＦ」は、従来用いられていたカラーフィルタを、「ＣＣＦＬ」は冷陰極管をそれぞれ意味し、「本ＣＦ」は本発明の発光装置で用いられるカラーフィルタ５を意味する。また、「白表示のＹ値」はカラーフィルタと光源との組み合わせにおいて、最大どれだけの光が利用できるかを、視感度を含め１００に対して算出した値である。「色再現性」は、ＣＩＥ−１９３１色度図における、現行カラーテレビジョンの規格の一つであるＮＴＳＣ規格の色度座標に囲まれた三角形の面積に対する、図４に太い実線、細い実線及び破線で示す３つの三角形の面積の比率を表しており、数値が大きいほど多くの色を再現できると言える。
【００３１】
表１から、従来用いられていたカラーフィルタとＣＣＦＬとの組み合わせの代わりに、従来用いられたカラーフィルタとＬＥＤ光源との組み合わせを用いるだけで、色再現性が急激に向上し、光の利用効率も若干向上することが分かる。しかし、前述のとおり、青色に関しては色純度の低下を伴う。これに対して、図３に示す透過率特性のカラーフィルタ５をＬＥＤ光源に対して用いることにより、光の利用効率を実質的に変えることなく、青色に関しても色純度を上げ且つ色再現性を向上させることができる。
【００３２】
なお、これまで説明した実施の形態においては、カラーフィルタの総合透過率特性を、青の波長と緑の波長との間の波長域に関して最適化することにより、二つの谷の波長域ｒ、ｓに、ＬＥＤ光源の発光スペクトルにおける極小値ｐ、ｑがそれぞれ入るようにし、その結果として広い色再現性を実現するものである。これは、青と緑の波長の間の波長域に谷を作った効果と、赤と緑の波長の間の波長域に谷を作った効果との相乗効果の結果である。しかし、青と緑の間の波長域に谷を作るだけでも色再現性の向上という効果は奏されるのであり、赤と緑の間の波長域に谷を作ることで一層色再現性を向上させることができる。
【００３３】
以上、本発明に係る表示装置の一つの実施の形態について詳述したが、本発明はこうした実施の形態に限定されるものではない。例えば、図１においては液晶デバイスを用いているが、その代わりに、バックライト又はフロントライトを用いる任意の光学デバイスを用いることができる。また、図１に示す実施の形態では、カラーフィルタと液晶デバイスとを別個の構成要素としているが、カラーフィルタを液晶デバイスの一部に組み込んでもよく、例えば、液晶デバイスを構成するガラス基板をカラーフィルタとしてもよい。さらに、図１では液晶デバイスの背面にバックライトとしての補助光源を設けたが、反射型の液晶デバイスを用いる場合には、補助光源をフロントライトとして使用してもよい。
【発明の効果】
【００３４】
以上のように、本発明は、
（１）光の利用効率を低下させることなく、全ての色の関して広い色再現範囲を実現することができる、
（２）カラーフィルタの総合透過率特性がその該総合透過率特性の平均値よりも小さい波長域を、さらに緑を呈する波長と赤を呈する波長との間にも有するので、全ての色に関して広い色再現範囲を実現することができる、
（３）上記波長域が、４５０ｎｍから６５０ｎｍにあるので、広い色再現範囲を実現することができる、
（４）赤の光源と緑の光源と青の光源との発光スペクトルの和の極小値が上記波長域に含まれるので、より効果的に広い色再現範囲を実現することができる、
（５）３種類の光源として発光ダイオードを用いた場合、より効果的に広い色再現範囲を実現することができる、
（６）上記発光装置を用いることにより、広い色再現範囲を持つ表示装置を得ることができる、
等の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明に係る発光装置の一つの実施の形態を用いた表示装置の概略構成を示す図である。
【図２】図１におけるカラーフィルタの透過率特性を示す図である。
【図３】図１におけるカラーフィルタの透過率特性をＬＥＤ光源の発光スペクトルと共に示す図である。
【図４】図１のカラーフィルタのＬＥＤ光源に対する色度座標を、従来用いられていたカラーフィルタのＬＥＤ光源と冷陰極管に対する色度座標と対比させて示す図である。
【図５】従来用いられている赤フィルタにおけるＤ６５光源とＬＥＤ光源とに対する色度座標を示す図である。
【図６】赤フィルタの透過率特性を示す図である。
【図７】ＬＥＤ光源とＤ６５光源との発光スペクトルを示す図である。
【図８】従来用いられていたカラーフィルタの透過率特性の一例を示す図である。
【図９】従来用いられていたカラーフィルタの透過率特性を、冷陰極管の発光スペクトルと共に示す図である。
【図１０】従来用いられていたカラーフィルタの透過率特性を、ＬＥＤ光源の発光スペクトルと共に示す図である。
【図１１】従来用いられていたカラーフィルタのＬＥＤ光源と冷陰極管に対する色度座標を示す図である。
【符号の説明】
【００３６】
１ａ赤色ＬＥＤ
１ｂ緑色ＬＥＤ
１ｃ青色ＬＥＤ
２導光板
３偏光板
４液晶デバイス
５カラーフィルタ
６光学フィルム
７偏光板BACKGROUND OF THE INVENTION
[0001]
The present invention includes three types of light sources whose emission colors are red, green, and blue, and a color filter that transmits red light, green light, and blue light. The present invention relates to the display device used.
[Prior art]
[0002]
In a display device such as a liquid crystal display device, as a method for expanding a color reproduction range that enables multicolor display, a method for improving color purity, and wavelengths of main wavelengths of red, green, and blue that are the three primary colors of light A way to increase the spacing is taken. As a method for quantitatively representing colors, there is a CIE-1931 chromaticity diagram as shown in FIG. 5, for example, and all possible colors are within the range of a horseshoe-shaped black line.
[0003]
Explaining how the above expansion of the color reproduction range appears on the chromaticity diagram, the color reproduction range is roughly explained by the area of a triangle surrounded by the coordinates of each color of red, green, and blue. If is large, it can be said that the color reproduction range is wide. In order to improve color purity, it is necessary to move each color of red, green, and blue to the periphery of the chromaticity diagram. Further, in order to widen the wavelength interval of the primary wavelengths of these three primary colors, it is necessary to widen the coordinate interval indicating each color of red, green, and blue.
[0004]
The color is determined by the characteristics of the light source, the transmittance characteristic or reflection characteristic of the object, and the human visual sensitivity characteristic. If there is no great variation in human visibility characteristics, for example, the color of a liquid crystal display device equipped with a backlight is determined by the characteristics of the backlight as the light source and the transmittance characteristics of the liquid crystal panel. In particular, the transmittance characteristics of the liquid crystal panel are governed by the transmittance characteristics of the color filter with respect to red light, green light, and blue light.
[0005]
As a method of improving the color purity of a liquid crystal display device or the like, there are a method of improving the color purity of the color filter itself and a method of changing the characteristics of the light source used. In order to improve the color purity of the color filter itself, for example, the wavelength range of light transmitted through the color filter may be narrowed. In addition, color purity can be increased by using a light source having a steep emission spectrum as the light source. Although these two types of methods are different, the emission spectrum of the display device is equivalent, and the obtained effects are the same.
[0006]
In order to change the characteristics of the light source used in the liquid crystal display device, for example, light sources having different characteristics may be used. Here, for the sake of simplicity, it is assumed that the transmittance characteristics of the red color filter are as shown in FIG. 6, and as a light source, a broad light source such as a standard light D65 and a steep light source such as an LED (light emitting diode) light source are used. One of the light sources with a spectrum shall be used. The chromaticity coordinates of these light sources are different, and in FIG. 7, the spectrum of the standard light D65 is indicated by a broken line, and the spectrum of the LED light source is indicated by a solid line. Therefore, when two types of light sources (D65, LED light source) whose spectrum is shown in FIG. 7 are used for the color filter having the characteristics shown in FIG. 6, the standard light D65 is used as shown in FIG. The chromaticity coordinates of the light obtained when the LED light source is indicated by a triangle a, and the chromaticity coordinates of the light obtained when the LED light source is used are indicated by a circle b. In the chromaticity diagram, since the color purity is higher as it is closer to the outermost line (monochromatic light locus), it is shown from FIG. 5 that light with a higher color purity is obtained using an LED light source than using the standard light D65. It can be seen that can be obtained.
[0007]
FIG. 8 shows an example of transmittance characteristics of a conventionally used color filter. In FIG. 8, the transmission spectrum of the red color filter is plotted as a circle, the transmission spectrum of the green color filter as a triangle, and the transmission spectrum of the blue color filter as a square. The total transmittance characteristic obtained by adding the transmittance characteristics of the red color filter, the green color filter, and the blue color filter is indicated by a thick solid line. A value obtained by averaging the total transmittance in the wavelength range of 400 nm to 700 nm is referred to as a total transmittance average value, and is indicated by a broken line in FIG.
[0008]
The relationship between the total transmittance average value indicated by the broken line in FIG. 8 and the total transmittance characteristic indicated by the solid line shows that the wavelength between the red region and the green region is around 580 nm, which is larger than the total transmittance average value. It can be seen that the total transmittance is smaller, and that the total transmittance is larger than the total transmittance average value in the vicinity of 500 nm, which is the wavelength between the green region and the blue region. That is, the total transmittance has one peak and one valley with respect to the average value of the total transmittance, and the peak appears on the short wavelength side and the valley appears on the long wavelength side in the vicinity of the wavelength of 550 nm.
[0009]
On the other hand, the overall transmittance characteristic of a color filter using a cold cathode fluorescent lamp (CCFL) as a light source is generally as shown in FIG. 9, and the reason will be described with reference to FIG. In FIG. 9, as in FIG. 8, the transmittance characteristics of the red color filter, the green color filter, and the blue color filter are represented by circles, triangles, and squares, respectively, and the emission spectrum of a general cold cathode tube is represented by a thin solid line. . The cold cathode tube mainly has five emission lines, and in the example of FIG. 9, peaks are observed in the vicinity of 440 nm, 490 nm, 550 nm, 590 nm, and 610 nm. In order to increase the light use efficiency, it is preferable to design the characteristics of the color filter so as to include many of these five bright lines. For example, it is preferable to design the blue filter to include 490 nm and 440 nm emission lines, so that the red filter includes 610 nm and 590 nm emission lines, the green filter includes 590 nm, 550 nm, and 490 nm emission lines. Thereby, although there is a slight difference in spectrum depending on the design guideline, the total transmittance characteristic having one peak and one valley as described above can be obtained.
[0010]
Consider the use of an LED light source composed of LEDs that emit red, green, and blue colors for the conventionally used color filter. FIG. 10 shows the transmittance characteristics of the red filter, the green filter, and the blue filter shown in FIG. 8 and FIG. 9 with circles, triangles, and squares, respectively, and the light emission of the LED light source composed of LEDs that emit red, green, and blue colors. An example of the spectrum is shown by a solid line. What should be particularly noted here is that the transmittance characteristic of the blue filter extends to the emission spectrum of the green LED. That is, the blue filter naturally transmits blue light, but also transmits green light.
[0011]
FIG. 11 shows, on the chromaticity diagram, a triangle formed by connecting the chromaticity coordinates of the color filter having the characteristics shown in FIG. 9 and the cold-cathode tube with a thin solid line, and a color filter and LED having the characteristics shown in FIG. It is a figure showing the triangle which connected the chromaticity coordinate of the light source with the broken line. From this, it can be seen that the area of the triangle surrounded by the broken line is larger than the area of the triangle surrounded by the thin solid line. That is, the combination of the color filter having the characteristics shown in FIG. 10 and the LED light source means that the color reproduction range is large, and a more vivid display is possible. In particular, red located on the right side of FIG. 11 moves further to the right side, and green located on the upper side moves further upward, indicating that the vividness of the color is improved. However, the blue located in the lower left of the figure moves to the upper right due to the use of the LED light source, and it can be seen that the use of the LED light source lacks vividness. This is because, as described with reference to FIG. 10, the blue color filter has a filter characteristic that transmits green light.
[Problems to be solved by the invention]
[0012]
As described above, in order to improve the color purity of the light emitting device, there are a method of improving the color purity of the color filter itself and a method of changing the characteristics of the light source used. However, in order to improve the color purity of the color filter itself. If the wavelength width of the transmitted light is limited, the light from the light source is selectively handled, so that there is a problem that the light use efficiency becomes very poor and the display becomes dark. On the other hand, there has been a problem that a large amount of power is required to brighten the display.
[0013]
On the other hand, if the characteristics of the light source to be used are changed, as described above, the effect of improving the color purity due to the steep light emission characteristics such as LED is recognized, but it does not hold under all conditions. Color purity may be reduced. This is because a color filter that assumes a broad white light source such as a cold-cathode tube is used. When a broad light source is used, it transmits wavelengths other than the wavelength of the originally intended color light. However, when the light source having a steep spectrum is used, the influence by the wavelength other than the wavelength of the light of the intended color is enormous. For example, when the color filter that transmits blue light is broad such that it transmits a wide range of wavelengths, it transmits blue light and part of green light, but the green light source has a steep spectrum. Since the intensity ratio with respect to blue light is increased with respect to a broad light source, the color purity is significantly reduced.
[0014]
Further, as a similar problem, there is Japanese Patent Application No. 2001-330066 by the inventor of the present invention as a method of controlling blue leakage light with characteristics of a red color filter. This is a reduction in the influence of blue leakage light in a red color filter by a light source having a steep spectrum. However, this was only a reference to the red color filter.
[0015]
The present invention has been proposed in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a light emitting device capable of improving color purity when light sources having red, green, and blue light emission colors are used. And a display device using the light-emitting device.
[Means for Solving the Problems]
[0016]
In order to achieve the above object, the first invention of the present application is:
A light emitting device including a light source unit having a red light source, a green light source, and a blue light source, and a color filter that transmits red light, green light, and blue light ,
The color filter has at least two wavelength ranges in which the total transmittance characteristic of the color filter is smaller than the average value of the total transmittance characteristic in a wavelength range of 400 nm to 700 nm, and the total transmission of the color filter The rate characteristic has at least three wavelength regions larger than the average value of the total transmittance characteristic .
[0017]
The second aspect of the present invention is that towards the overall transmittance characteristics of the color filter is small wavelength range than the average value of the total transmission characteristics is between a wavelength exhibiting a wavelength and blue exhibiting green Features.
[0018]
According to a third invention of the present application, the wavelength range of the total transmittance characteristic of the color filter is smaller than the average value of the total transmittance characteristic, between a wavelength exhibiting green and a wavelength exhibiting blue, and green It is characterized by being between a wavelength exhibiting red and a wavelength exhibiting red .
[0019]
A fourth invention of the present application is characterized in that a wavelength range in which the total transmittance characteristic of the color filter is smaller than an average value of the total transmittance characteristic exists in a wavelength range of 450 nm to 650 nm .
[0020]
The fifth invention of the present application is characterized in that a minimum value of a sum of emission spectra of the red light source, the green light source, and the blue light source is included in the wavelength region .
[0021]
According to a sixth aspect of the present invention, the red light source, the green light source, and the blue light source are light emitting diodes.
[0022]
A seventh invention of the present application is a display device using the light emitting device according to the first to sixth inventions.
[0023]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Here, FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a display device using one embodiment of a light emitting device according to the present invention as a backlight, and FIG. 2 is a diagram of a color filter used for the light emitting device in this embodiment. FIG. 3 is a diagram showing the transmittance characteristics, FIG. 3 is a diagram showing the transmittance characteristics of the color filter in FIG. 2 together with the emission spectrum of the LED light source, and FIG. 4 is a chromaticity coordinate of a light emitting device including the color filter and LED light source of FIG. It is a figure shown by contrast with the chromaticity coordinate of a light-emitting device provided with the color filter and LED light source which were used conventionally, or a cold cathode tube (CCFL).
[0024]
In FIG. 1, a display device 10 includes a red LED 1a, a green LED 1b, and a blue LED 1c, and these LEDs operate as a light source that illuminates the display device. A light guide plate 2 that transmits light from the light sources 1a to 1c and mixes them into white light is disposed in front of the light sources 1a, 1b, and 1c. White light emitted from the light guide plate 2 is input to the liquid crystal device 4 through the polarizing plate 3. In the liquid crystal device 4, the liquid crystal is driven in accordance with an image signal (not shown) input thereto, and gradation display is performed. The light from the liquid crystal device 4 is separated as color components by a color filter 5 having the characteristics described in detail later, and is displayed as an image by passing through the optical film 6 and the polarizing plate 7. That is, the display device includes a light emitting device including the light sources 1 a to 1 c, the light guide plate 2, the polarizing plate 3, and the color filter 5.
[0025]
In the present embodiment, in order to improve color purity for all colors, a color filter having the transmittance characteristics shown in FIG. 2 is used as the color filter 5 composed of a red filter, a green filter, and a blue filter. That is, FIG. 2 shows the transmittance characteristic of the red filter as a circle, the transmittance characteristic of the green filter as a triangle, and the transmittance characteristic of the blue filter as a square, and the total transmittance characteristic as the color filter 5 is thick. It is shown with a solid line. In order to provide the color filter 5 with such transmittance characteristics, in this embodiment, the color filter 5 is made of a color material having a wavelength of 480 nm in the vicinity of a wavelength of 480 nm while slightly reducing the concentration of the color material used in the conventional blue filter. Create by adding. An example of such a coloring material is NK-3045 manufactured by Japan Photosensitive Dye Research Institute. Of course, a color filter having a desired spectrum may be obtained by combining a plurality of types of color materials.
[0026]
As a result, the color filter 5 has the transmittance characteristic shown in FIG. 2, and the total transmittance characteristic indicated by the thick solid line has two valleys. Therefore, when the total transmittance average value obtained by averaging the total transmittance indicated by the thick solid line in the wavelength range of 400 nm to 700 nm is indicated by the dotted line, the total transmittance is between red and green, and green. It can be seen that it is lower in the two wavelength regions between blue and blue. These two wavelength regions exist in the wavelength range of 450 nm to 650 nm.
[0027]
FIG. 3 is a diagram showing an emission spectrum of an LED light source composed of a red LED, a green LED, and a blue LED together with the transmittance characteristic shown in FIG. The emission spectrum of the LED light source is indicated by a thin solid line. As shown in FIGS. 2 and 3, the transmittance of the blue filter is considerably lowered in the wavelength range of the green LED of the LED light source. Further, as shown in FIG. 3, the wavelength q of the minimum value located between red and green and the wavelength p of the minimum value located between green and blue in the emission spectrum of the LED light source It is included in the wavelength range of the two valleys having the total transmittance characteristics. Specifically, the wavelength q of the minimum value located between red and green in the emission spectrum of the LED light source is included in the wavelength range s of the valley between red and green in the total transmittance of the color filter 5. In addition, the minimum value wavelength p located between green and blue in the emission spectrum of the LED light source is included in the wavelength range r of the valley between blue and green in the total transmittance of the color filter 5. Thus, the color filter that transmits light of a certain color can substantially cut the wavelength region that should not transmit the color filter.
[0028]
4 shows the chromaticity coordinates of the color filter 5 having the transmittance characteristics shown in FIG. 2 with respect to the LED light source having the light emission characteristics shown in FIG. 3 by squares. When this is compared with the chromaticity coordinates (indicated by circles) for CCFL of the conventional color filter and the chromaticity coordinates (indicated by triangles) for the LED light source of the conventional color filter, the color purity is all of red, green and blue. It can be seen that the color is improved.
[0029]
Table 1 below summarizes the items studied using the chromaticity coordinates shown in FIG. 4 from the viewpoint of the Y value of white display indicating the light utilization efficiency and the color reproducibility.
[0030]
[Table 1]
In Table 1, “conventional CF” means a conventionally used color filter, “CCFL” means a cold cathode tube, and “present CF” means a color filter 5 used in the light emitting device of the present invention. means. The “Y value for white display” is a value calculated with respect to 100, including the visibility, for the maximum amount of light that can be used in the combination of the color filter and the light source. “Color reproducibility” is shown in FIG. 4 with respect to the area of a triangle surrounded by chromaticity coordinates of the NTSC standard, which is one of the current color television standards, in the CIE-1931 chromaticity diagram. The ratio of the area of the three triangles indicated by the broken line is represented, and it can be said that the larger the numerical value, the more colors can be reproduced.
[0031]
From Table 1, instead of using the combination of the color filter and CCFL used in the past, the color reproducibility is drastically improved by using the combination of the color filter and the LED light source used in the past. It can be seen that there is a slight improvement. However, as described above, blue is accompanied by a decrease in color purity. On the other hand, by using the color filter 5 having the transmittance characteristics shown in FIG. 3 for the LED light source, the color purity can be increased and the color reproducibility can be improved even for blue without substantially changing the light use efficiency. Can be improved.
[0032]
In the embodiment described so far, the total transmittance characteristics of the color filter are optimized with respect to the wavelength region between the blue wavelength and the green wavelength, so that the wavelength regions r, s of the two valleys are obtained. In addition, the minimum values p and q in the emission spectrum of the LED light source are respectively entered, and as a result, wide color reproducibility is realized. This is the result of a synergistic effect of the effect of creating a valley in the wavelength range between the blue and green wavelengths and the effect of creating a valley in the wavelength range between the red and green wavelengths. However, even if a valley is created in the wavelength range between blue and green, the effect of improving color reproducibility can be achieved, and a color valley is further improved by creating a valley in the wavelength range between red and green. Can be made.
[0033]
Although one embodiment of the display device according to the present invention has been described in detail above, the present invention is not limited to such an embodiment. For example, although a liquid crystal device is used in FIG. 1, any optical device using a backlight or a front light can be used instead. In the embodiment shown in FIG. 1, the color filter and the liquid crystal device are separate components. However, the color filter may be incorporated in a part of the liquid crystal device, for example, a glass substrate constituting the liquid crystal device is colored. It may be a filter. Further, in FIG. 1, an auxiliary light source as a backlight is provided on the back surface of the liquid crystal device. However, when a reflective liquid crystal device is used, the auxiliary light source may be used as a front light.
【The invention's effect】
[0034]
As described above, the present invention
(1) A wide color reproduction range can be realized for all colors without reducing the light utilization efficiency.
(2) Since the total transmittance characteristic of the color filter has a wavelength range smaller than the average value of the total transmittance characteristic, and also between the wavelength exhibiting green and the wavelength exhibiting red, it is wide for all colors. A color reproduction range can be realized,
(3) Since the wavelength range is from 450 nm to 650 nm, a wide color reproduction range can be realized.
(4) Since the minimum value of the sum of the emission spectra of the red light source, the green light source, and the blue light source is included in the wavelength range, a wider color reproduction range can be realized more effectively.
(5) When light emitting diodes are used as the three types of light sources, a wider color reproduction range can be realized more effectively.
(6) By using the light emitting device, a display device having a wide color reproduction range can be obtained.
There are effects such as.
[Brief description of the drawings]
[0035]
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a display device using one embodiment of a light emitting device according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing transmittance characteristics of the color filter in FIG.
FIG. 3 is a diagram showing the transmittance characteristics of the color filter in FIG. 1 together with the emission spectrum of the LED light source.
4 is a diagram showing chromaticity coordinates of an LED light source of the color filter of FIG. 1 in comparison with chromaticity coordinates of an LED light source of a color filter and a cold cathode tube that have been conventionally used.
FIG. 5 is a diagram illustrating chromaticity coordinates for a D65 light source and an LED light source in a red filter that is conventionally used.
FIG. 6 is a diagram showing a transmittance characteristic of a red filter.
FIG. 7 is a diagram showing emission spectra of an LED light source and a D65 light source.
FIG. 8 is a diagram illustrating an example of transmittance characteristics of a color filter that has been conventionally used.
FIG. 9 is a diagram showing transmittance characteristics of a color filter that has been conventionally used, together with an emission spectrum of a cold cathode tube.
FIG. 10 is a diagram showing transmittance characteristics of a color filter that has been conventionally used, together with an emission spectrum of an LED light source.
FIG. 11 is a diagram showing chromaticity coordinates for a LED light source and a cold-cathode tube of a conventionally used color filter.
[Explanation of symbols]
[0036]
1a Red LED
1b Green LED
1c Blue LED
2 Light guide plate 3 Polarizing plate 4 Liquid crystal device 5 Color filter 6 Optical film 7 Polarizing plate

Claims

赤の光源、緑の光源及び青の光源を有する光源部と、赤色光、緑色光及び青色光を透過させるカラーフィルタとを備えた発光装置であって、
前記カラーフィルタが、４００ｎｍから７００ｎｍの波長域において、前記カラーフィルタの総合透過率特性の方が該総合透過率特性の平均値よりも小さい波長域を少なくとも２つ有するとともに、前記カラーフィルタの総合透過率特性の方が該総合透過率特性の平均値よりも大きい波長域を少なくとも３つ有する
ことを特徴とする発光装置。A light emitting device including a light source unit having a red light source, a green light source, and a blue light source, and a color filter that transmits red light, green light, and blue light,
The color filter, the wavelength range of 700nm from 400 nm, with better comprehensive transmittance characteristics has both two least without a small wavelength range than the average value of the total transmission characteristics of the color filter, the color filter A light emitting device characterized in that the total transmittance characteristic has at least three wavelength regions larger than the average value of the total transmittance characteristic .

請求項１に記載の発光装置であって、
前記カラーフィルタの総合透過率特性の方が該総合透過率特性の平均値よりも小さい波長域が、緑を呈する波長と青を呈する波長との間にあることを特徴とする発光装置。The light-emitting device according to claim 1,
The light emitting device according to claim 1, wherein a wavelength range in which the total transmittance characteristic of the color filter is smaller than an average value of the total transmittance characteristic is between a wavelength exhibiting green and a wavelength exhibiting blue.

請求項１に記載の発光装置であって、
前記カラーフィルタの総合透過率特性の方が該総合透過率特性の平均値よりも小さい波長域が、緑を呈する波長と青を呈する波長との間、及び、緑を呈する波長と赤を呈する波長との間にあることを特徴とする発光装置。The light-emitting device according to claim 1 ,
The wavelength range in which the total transmittance characteristic of the color filter is smaller than the average value of the total transmittance characteristic is between a wavelength exhibiting green and a wavelength exhibiting blue, and a wavelength exhibiting green and a wavelength exhibiting red A light emitting device characterized by being between .

請求項１乃至３のいずれか一つに記載の発光装置であって、
前記カラーフィルタの総合透過率特性の方が該総合透過率特性の平均値よりも小さい波長域が、４５０ｎｍ〜６５０ｎｍの波長域に存在することを特徴とする発光装置。The light-emitting device according to any one of claims 1 to 3,
A light emitting device characterized in that a wavelength range in which the total transmittance characteristic of the color filter is smaller than an average value of the total transmittance characteristic exists in a wavelength range of 450 nm to 650 nm .

請求項１乃至４のいずれか一つに記載の発光装置であって、
前記赤の光源と前記緑の光源と前記青の光源との発光スペクトルの和の極小値が前記波長域に含まれることを特徴とする発光装置。A light emitting device according to any one of claims 1 to 4,
The light emitting device, wherein a minimum value of a sum of emission spectra of the red light source , the green light source, and the blue light source is included in the wavelength region .

請求項１乃至５のいずれか一つに記載の発光装置であって、
前記赤の光源、前記緑の光源及び前記青の光源が発光ダイオードであることを特徴とする発光装置。 The light emitting device according to any one of claims 1 to 5 ,
The red light source, the green light source, and the blue light source are light emitting diodes.

請求項１乃至６のいずれか一つに記載の発光装置を用いたことを特徴とする表示装置。A display device comprising the light-emitting device according to claim 1.