JP5878579B2 - 表示装置及びテレビ受信装置 - Google Patents
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Description
本発明は、表示装置及びテレビ受信装置に関する。
液晶表示装置の主要部品である液晶パネルは、大まかには一対のガラス基板間に液晶を封止した構成とされ、両ガラス基板のうち、一方側がアクティブ素子であるTFTなどが設けられたアレイ基板とされるのに対し、他方側がカラーフィルタなどが設けられたCF基板とされる。CF基板におけるアレイ基板と対向する内面には、赤色、緑色、青色の各色に対応した着色部を、アレイ基板の各画素に対応して多数個並列してなるカラーフィルタが形成されている。バックライトから照射され、液晶を透過した光は、カラーフィルタをなす赤色、緑色、青色の各着色部に対応した所定の波長のみが選択的に透過されることで、液晶パネルに画像が表示されるようになっている。このような液晶表示装置の一例として下記特許文献1に記載されたものが知られている。
この特許文献1には、青色発光LEDと黄色発光の蛍光体で構成された二波長白色LEDバックライトを光源に用いた液晶表示装置において、透光基材の一面に580nmから600nmの間の波長領域に吸収極大値を有する可視光吸収色素を含有したバインダー樹脂層または粘着層を積層した色補正フィルムにより、効率的に緑色と赤色を分離し色再現性を改善するようにしたものが記載されている。
この特許文献1には、青色発光LEDと黄色発光の蛍光体で構成された二波長白色LEDバックライトを光源に用いた液晶表示装置において、透光基材の一面に580nmから600nmの間の波長領域に吸収極大値を有する可視光吸収色素を含有したバインダー樹脂層または粘着層を積層した色補正フィルムにより、効率的に緑色と赤色を分離し色再現性を改善するようにしたものが記載されている。
上記した特許文献1に記載された色補正フィルムは、吸収極大値となる波長以外の波長の光(例えば青色光など)についても吸収し、可視光領域の全体にわたって光を吸収してしまう。このため、光の利用効率が悪化し、輝度の低下または消費電力の増加を招くおそれがあった。そうかといって、例えばカラーフィルタの膜厚を増加させることで色再現性を向上させようとすると、カラーフィルタの光透過率が減少するため、やはり光の利用効率が悪化する結果を招いていた。特に、近年では、4Kテレビなどの超高精細度テレビに係る映像フォーマットを規定したBT.2020規格が発行されており、このBT.2020規格を満たすような極めて高い色再現性を備えた液晶表示装置を提供しようとすれば、上記の理由により光の利用効率が著しく悪化するおそれがあった。
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、輝度低下を抑制しつつ、色再現性を向上させることを目的とする。
本発明の表示装置は、ピーク波長が440nm±2nm〜450nm±2nmの範囲となるピークを含み且つその半値幅が25nm未満とされる発光スペクトルとなる青色光と、ピーク波長が525nm±2nm〜540nm±2nmの範囲となるピークを含み且つその半値幅が52nm未満とされる発光スペクトルとなる緑色光と、ピーク波長が620nm±2nm〜645nm±2nmの範囲となるピークを含み且つその半値幅が40nm未満とされる発光スペクトルとなる赤色光と、をそれぞれ発光する光源を備える照明装置と、青色を呈する青色着色部であって、ピーク波長が440nm〜461.5nmの範囲となるピークを含み且つその半値幅が100nm未満とされる透過スペクトルを有する青色着色部と、緑色を呈する緑色着色部であって、ピーク波長が510nm〜533.5nmの範囲となるピークを含み且つその半値幅が90nm未満とされる透過スペクトルを有する緑色着色部と、赤色を呈する赤色着色部であって、ピークの半値となる波長が580nm以上となる透過スペクトルを有する赤色着色部と、を少なくとも備えてなるカラーフィルタを有し、前記照明装置からの光を利用して表示を行う表示パネルと、を備える。
このようにすれば、照明装置に備えられる光源から発せられた光が表示パネルに供給されると、その光が表示パネルに有されて少なくとも青色、緑色、赤色を呈する各着色部からなるカラーフィルタを透過して表示パネルから出射されることで、表示パネルに画像が表示される。ここで、照明装置に備えられる光源は、青色光と、緑色光と、赤色光と、をそれぞれ発光することにより、発光光が全体として概ね白色を呈するものとされる。
そして、光源から発せられる青色光は、ピーク波長が440nm±2nm〜450nm±2nmの範囲となるピークを含み且つその半値幅が25nm未満とされる発光スペクトルとなり、光源から発せられる緑色光は、ピーク波長が525nm±2nm〜540nm±2nmの範囲となるピークを含み且つその半値幅が52nm未満とされる発光スペクトルとなり、光源から発せられる赤色光は、ピーク波長が620nm±2nm〜645nm±2nmの範囲となるピークを含み且つその半値幅が40nm未満とされる発光スペクトルとなっているから、各色の光の色純度が十分に高いものとされる。特に、青色光の発光スペクトルのピーク波長が上記した数値範囲の下限値(440nm±2nm)以上とされることで、それよりも短波長側にした場合に比べると、視感度のピークである555nmにより近くなることで、青色光の明るさが十分に得られる。また、青色光の発光スペクトルのピーク波長が上記した数値範囲の上限値(450nm±2nm)以下とされることで、それよりも長波長側にした場合に比べると、色相が緑色寄りにずれることが避けられる。一方、緑色光の発光スペクトルのピーク波長が上記した数値範囲の下限値(525nm±2nm)以上とされることで、それよりも短波長側にした場合に比べると、色相が青色寄りにずれることが避けられるとともに、視感度のピークである555nmにより近くなることで、緑色光の明るさが十分に得られる。また、緑色光の発光スペクトルのピーク波長が上記した数値範囲の上限値(540nm±2nm)以下とされることで、それよりも長波長側にした場合に比べると、色相が黄色寄りにずれることが避けられる。さらには、赤色光の発光スペクトルのピークにおけるピーク波長が上記した数値範囲の下限値(620nm±2nm)以上とされることで、それよりも短波長側にした場合に比べると、色相が黄色寄りにずれることが避けられる。さらには、赤色光の発光スペクトルのピークにおけるピーク波長が上記した数値範囲の上限値(645nm±2nm)以下とされることで、それよりも長波長側にした場合に比べると、視感度のピークである555nmにより近くなるので、赤色光の明るさが十分に得られる。
その上で、表示パネルに有されるカラーフィルタに備えられる青色着色部は、ピーク波長が440nm〜461.5nmの範囲となるピークを含み且つその半値幅が100nm未満とされる透過スペクトルを有し、緑色着色部は、ピーク波長が510nm〜533.5nmの範囲となるピークを含み且つその半値幅が90nm未満とされる透過スペクトルを有し、赤色着色部は、ピークの半値となる波長が580nm以上となる透過スペクトルを有しているから、各着色部によって光源から発せられた各色の光が効率的に透過される。これにより、光源からの各色の光を、カラーフィルタを構成する各色の着色部に透過させて得られる表示パネルの出射光に係る色度領域に関して、青色、緑色、及び赤色の各色域がそれぞれ好適に拡張されるので、表示パネルに表示される画像に係る色再現性が向上する。従って、従来のように色補正フィルムを用いたり、カラーフィルタの膜厚を増したりすることで、色再現性の向上を図るようにしたものに比べると、輝度低下を抑制しつつ、色再現性の向上を図ることができる。以上により、表示パネルの出射光における色度領域を、少なくともCIE1976色度図においてBT.2020規格に係るBT.2020色度領域と同等またはそれ以上(面積比で100%または100%以上)の広さとすることが可能となり、もって高い色再現性を得ることができる。
本発明の実施態様として、次の構成が好ましい。
(1)前記光源は、ピーク波長が530nm±2nmとなるピークを含み且つその半値幅が40nm未満とされる発光スペクトルの前記緑色光を発光するものとされており、前記青色着色部は、ピーク波長が451nm〜461.5nmの範囲となるピークを含み且つその半値幅が61nm〜99nmの範囲とされる透過スペクトルを有し、前記緑色着色部は、ピーク波長が521nm〜533.5nmの範囲となるピークを含み且つその半値幅が63nm〜87nmの範囲とされる透過スペクトルを有し、前記赤色着色部は、ピークの半値となる波長が588nm〜604nmの範囲となる透過スペクトルを有する。まず、各着色部の透過スペクトルにおいて、ピークの半値幅を狭くするほど、出射光の色純度が高まり易くなるものの、各着色部の透過率が低下することで出射光の輝度が低下し易くなる傾向にある。その点、各着色部の透過スペクトルにおけるピークの半値幅、及びピークの半値となる波長を、それぞれ上記した各数値範囲の下限値を下回らない値とすることで、十分な色再現性を得つつも一定以上の輝度を維持することができる。特に、光源から発せられる緑色光及び赤色光の発光スペクトルが上記のようにされることで、各着色部の透過スペクトルにおけるピークの半値幅に係る数値範囲の下限値を上記のように十分に高く、半値幅が十分に広くなる設定とすることができるので、それにより高い輝度を得ることができる。ここで、緑色着色部における透過スペクトルのピークの半値幅を狭くする場合、当該透過スペクトルが赤色光における発光スペクトルから離れるようシフトすることになるので、色再現性を損なうことなく赤色光の発光スペクトルを、そのピークのピーク波長が短波長側にシフトするよう変更することが可能となる。そうすれば、赤色光に係るピーク波長が、視感度のピークとなる555nmに近づくことになるので、光源から発光される赤色光の輝度が向上するとともに、光源の発光光全体の輝度も向上し、結果として各着色部を透過して得られる出射光の輝度がより高いものとなる。
(1)前記光源は、ピーク波長が530nm±2nmとなるピークを含み且つその半値幅が40nm未満とされる発光スペクトルの前記緑色光を発光するものとされており、前記青色着色部は、ピーク波長が451nm〜461.5nmの範囲となるピークを含み且つその半値幅が61nm〜99nmの範囲とされる透過スペクトルを有し、前記緑色着色部は、ピーク波長が521nm〜533.5nmの範囲となるピークを含み且つその半値幅が63nm〜87nmの範囲とされる透過スペクトルを有し、前記赤色着色部は、ピークの半値となる波長が588nm〜604nmの範囲となる透過スペクトルを有する。まず、各着色部の透過スペクトルにおいて、ピークの半値幅を狭くするほど、出射光の色純度が高まり易くなるものの、各着色部の透過率が低下することで出射光の輝度が低下し易くなる傾向にある。その点、各着色部の透過スペクトルにおけるピークの半値幅、及びピークの半値となる波長を、それぞれ上記した各数値範囲の下限値を下回らない値とすることで、十分な色再現性を得つつも一定以上の輝度を維持することができる。特に、光源から発せられる緑色光及び赤色光の発光スペクトルが上記のようにされることで、各着色部の透過スペクトルにおけるピークの半値幅に係る数値範囲の下限値を上記のように十分に高く、半値幅が十分に広くなる設定とすることができるので、それにより高い輝度を得ることができる。ここで、緑色着色部における透過スペクトルのピークの半値幅を狭くする場合、当該透過スペクトルが赤色光における発光スペクトルから離れるようシフトすることになるので、色再現性を損なうことなく赤色光の発光スペクトルを、そのピークのピーク波長が短波長側にシフトするよう変更することが可能となる。そうすれば、赤色光に係るピーク波長が、視感度のピークとなる555nmに近づくことになるので、光源から発光される赤色光の輝度が向上するとともに、光源の発光光全体の輝度も向上し、結果として各着色部を透過して得られる出射光の輝度がより高いものとなる。
一方、各着色部の透過スペクトルにおいて、ピークの半値幅を広くするほど、各着色部の透過率が向上することで出射光の輝度が高まり易くなるものの、出射光の色純度が低下し易くなる傾向にある。特に、光源から発せられる緑色光及び赤色光の発光スペクトルが上記のようにされることで、各着色部の透過スペクトルにおけるピークの半値幅に係る数値範囲の上限値を上記のように十分に高く、半値幅が十分に広くなる設定とすることができ、それにより高い輝度を得ることができる。ここで、緑色着色部における透過スペクトルのピークの半値幅を広くする場合、当該透過スペクトルに対して光源の赤色光における発光スペクトルが重なるのを抑制するため、赤色光における発光スペクトルを、そのピークのピーク波長が長波長側にシフトするよう変更するのが好ましい。ところが、そうすると赤色光に係るピーク波長が、視感度のピークとなる555nmから遠ざかることになるため、光源から発光される赤色光の輝度が低下する傾向にある。このように赤色光の輝度が低下すると、光源の発光光全体の輝度も低下し、結果として各着色部を透過して得られる出射光の輝度も低下してしまう。その点、各着色部の透過スペクトルにおけるピークの半値幅、及びピークの半値となる波長を、それぞれ上記した各数値範囲の上限値を上回らない値とすることで、十分な色再現性を確保しつつも、光源の赤色光の輝度低下を抑制して出射光の輝度を一定以上に維持することができる。
(2)前記光源は、ピークの半値幅が20nm未満とされる発光スペクトルの前記緑色光と、ピーク波長が620nm±2nm〜640nm±2nmの範囲となるピークを含み且つその半値幅が20nm未満とされる発光スペクトルの前記赤色光と、を発光するものとされており、前記青色着色部は、ピーク波長が456.5nm〜461.5nmの範囲となるピークを含む透過スペクトルを有し、前記緑色着色部は、ピーク波長が531.5nm〜533.5nmの範囲となるピークを含む透過スペクトルを有し、前記赤色着色部は、ピークの半値となる波長が589nm〜596nmの範囲となる透過スペクトルを有する。このようにすれば、光源から発光される緑色光及び赤色光における発光スペクトルのピークの半値幅が20nm未満、と極めて狭くなっているので、各着色部の透過スペクトルにおけるピークの半値幅を広くしても十分な色再現性を確保することができ、もって輝度を一層高いものとすることができる。上記のように緑色光及び赤色光の発光スペクトルのピークに係る半値幅が20nm未満とされることで、緑色着色部における透過スペクトルのピークの半値幅を広くしたときに、光源の赤色光における発光スペクトルのピークのピーク波長をそれほど長波長側にシフトしなくても、緑色着色部の透過スペクトルと赤色光の発光スペクトルとの重なりを容易に回避することができる。これにより、光源から発光される赤色光の視感度が低下し難くなるので、出射光に係る輝度を一定以上により維持し易くなっている。
(3)前記光源は、ピークの半値幅が21nm〜30nmの範囲とされる発光スペクトルの前記緑色光と、ピーク波長が626nm±2nm〜639nm±2nmの範囲となるピークを含み且つその半値幅が21nm〜30nmの範囲とされる発光スペクトルの前記赤色光と、を発光するものとされており、前記青色着色部は、ピーク波長が458.5nm〜461.5nmの範囲となるピークを含み且つその半値幅が61nm〜85nmの範囲とされる透過スペクトルを有し、前記緑色着色部は、ピーク波長が531.5nm〜532.5nmの範囲となるピークを含み且つその半値幅が63nm〜79nmの範囲とされる透過スペクトルを有し、前記赤色着色部は、ピークの半値となる波長が591nm〜596nmの範囲となる透過スペクトルを有する。このようにすれば、光源から発光される緑色光及び赤色光における発光スペクトルのピークの半値幅が21nm〜30nmの範囲と、十分に狭くなっているので、各着色部の透過スペクトルにおけるピークの半値幅を広くしても十分な色再現性を確保することができるので、輝度をより高いものとすることができる。しかも、光源から発光される緑色光及び赤色光における発光スペクトルのピークの半値幅を20nm未満とした場合に比べると、光源に係る部材の調達を容易に行うことができ、光源に係る製造コストを低下させる上で好適とされる。
(4)前記光源は、ピークの半値幅が31nm〜40nmの範囲とされる発光スペクトルの前記緑色光と、ピーク波長が633nm±2nm〜642nm±2nmの範囲となるピークを含み且つその半値幅が31nm〜40nmの範囲とされる発光スペクトルの前記赤色光と、を発光するものとされており、前記青色着色部は、ピーク波長が460nm〜461.5nmの範囲となるピークを含み且つその半値幅が61nm〜74nmの範囲とされる透過スペクトルを有し、前記緑色着色部は、ピーク波長が531.5nm〜532nmの範囲となるピークを含み且つその半値幅が63nm〜72nmの範囲とされる透過スペクトルを有し、前記赤色着色部は、ピークの半値となる波長が593nm〜596nmの範囲となる透過スペクトルを有する。このようにすれば、光源から発光される緑色光及び赤色光における発光スペクトルのピークの半値幅を30nm未満とした場合に比べると、光源に係る部材の調達をより容易に行うことができ、光源に係る製造コストをより低下させることができる。
(5)前記光源は、ピークの半値幅が30nm〜36nmの範囲とされる発光スペクトルの前記緑色光と、ピーク波長が635nm±2nm〜645nm±2nmの範囲となるピークを含み且つその半値幅が30nm〜36nmの範囲とされる発光スペクトルの前記赤色光と、を発光するものとされており、前記青色着色部は、ピーク波長が451nmとなるピークを含み且つその半値幅が91nm〜92nmの範囲とされる透過スペクトルを有し、前記緑色着色部は、ピーク波長が521nmとなるピークを含み且つその半値幅が85nmとされる透過スペクトルを有し、前記赤色着色部は、ピークの半値となる波長が588nmとなる透過スペクトルを有する。このようにすれば、各着色部の透過スペクトルにおけるピークの半値幅、及びピークの半値となる波長の各下限値が十分に大きなものとなっているので、十分な色再現性を確保しつつ、輝度をより高いものとすることができる。しかも、光源から発光される緑色光及び赤色光における発光スペクトルのピークの半値幅を30nm未満とした場合に比べると、光源に係る部材の調達をより容易に行うことができ、光源に係る製造コストをより低下させることができる。
(6)前記光源は、前記青色光を発光する青色発光素子と、前記青色発光素子からの前記青色光に励起されて緑色光を発光する緑色蛍光体と、前記青色発光素子からの青色光に励起されて赤色光を発光する赤色蛍光体と、を少なくとも備えており、前記緑色蛍光体及び前記赤色蛍光体は、共に量子ドット蛍光体とされる。このようにすれば、光源は、青色発光素子から発せられる青色光と、青色光に励起されて緑色蛍光体から発せられる緑色光と、青色光に励起されて赤色蛍光体から発せられる赤色光と、により全体として概ね白色となる光を発光するものとされる。そして、緑色蛍光体及び赤色蛍光体が共に量子ドット蛍光体とされることで、色純度の高い緑色光及び赤色光を発光することができるのに加えて、蛍光量子収率(吸収光子数に対する放出光子数の比)が高いものとなる。量子ドット蛍光体の発光光の色純度が高いことで、カラーフィルタの各着色部における透過スペクトルのピークの半値幅を広くしても十分な色再現性を確保することができ、もって輝度の向上に好適となる。その上で、量子ドット蛍光体の蛍光量子収率が高いことで、輝度をより向上させることができる。
(7)前記光源は、前記青色光を発光する青色発光素子と、前記緑色光を発光する緑色発光素子と、前記赤色光を発光する赤色発光素子と、を少なくとも備えている。このようにすれば、光源は、青色発光素子から発せられる青色光と、緑色発光素子から発せられる緑色光と、赤色発光素子から発せられる赤色光と、により全体として概ね白色となる光を発光するものとされる。そして、青色、緑色、及び赤色の各色の光が各色毎に個別に用意された発光素子から発光されているから、各色の光に係る色純度が高いものとなり、それによりカラーフィルタの各着色部における透過スペクトルのピークの半値幅を広くしても十分な色再現性を確保することができ、もって輝度の向上に好適となる。
(8)前記光源は、ピーク波長が528nm±2nm〜540nm±2nmの範囲となるピークを含み且つその半値幅が52nm未満とされる発光スペクトルの前記緑色光と、ピーク波長が631nm±2nmとなるメインピークを含み且つその半値幅が7nm未満とされ、さらにはピーク波長が607nm〜614nmの範囲となる第1サブピークを含むとともにピーク波長が645nm〜648nmの範囲となる第2サブピークを含む発光スペクトルの前記赤色光と、を発光するものとされており、前記青色着色部は、ピーク波長が451nm〜461nmの範囲となるピークを含み且つその半値幅が46nm〜78nmの範囲とされる透過スペクトルを有し、前記緑色着色部は、ピーク波長が521nm〜531nmとなるピークを含み且つその半値幅が50nm〜74nmの範囲とされる透過スペクトルを有し、前記赤色着色部は、ピークの半値となる波長が601nm〜604nmの範囲となる透過スペクトルを有する。まず、各着色部の透過スペクトルにおいて、ピークの半値幅を狭くするほど、出射光の色純度が高まり易くなるものの、各着色部の透過率が低下することで出射光の輝度が低下し易くなる傾向にある。その点、各着色部の透過スペクトルにおけるピークの半値幅、及びピークの半値となる波長を、それぞれ上記した各数値範囲の下限値を下回らない値とすることで、十分な色再現性を得つつも一定以上の輝度を維持することができる。しかも、光源から発せられる緑色光及び赤色光の発光スペクトルが上記のようにされ、特に赤色光の色純度が高くされることで、十分な色再現性を容易に確保することができる。ここで、緑色着色部における透過スペクトルのピークの半値幅を狭くする場合、それに伴う輝度低下を抑制するため、光源の緑色光における発光スペクトルを、そのピークのピーク波長が長波長側にシフトするよう変更するのが好ましい。すなわち、緑色光の発光スペクトルを長波長側にシフトすれば、そのピーク波長が視感度のピークとなる555nmに近づくことになるので、光源から発光される緑色光の輝度が向上するとともに、光源の発光光全体の輝度も向上する。これにより、緑色着色部の透過スペクトルのピークの半値幅を狭くするのに伴う輝度低下が抑制される。
一方、各着色部の透過スペクトルにおいて、ピークの半値幅を広くするほど、各着色部の透過率が向上することで出射光の輝度が高まり易くなるものの、出射光の色純度が低下し易くなる傾向にある。ここで、緑色着色部における透過スペクトルのピークの半値幅を広くする場合、当該透過スペクトルに対して光源の緑色光における発光スペクトルの重なり量が一定以上となるようにし、十分な色再現性を確保するため、緑色光における発光スペクトルを、そのピークのピーク波長が短波長側にシフトするよう変更するのが好ましい。ところが、そうすると緑色光に係るピーク波長が、視感度のピークとなる555nmから遠ざかることになるため、光源から発光される緑色光の輝度が低下する傾向にある。このように緑色光の輝度が低下すると、光源の発光光全体の輝度も低下し、結果として各着色部を透過して得られる出射光の輝度も低下してしまう。その点、各着色部の透過スペクトルにおけるピークの半値幅、及びピークの半値となる波長を、それぞれ上記した各数値範囲の上限値を上回らない値とすることで、十分な色再現性を確保しつつも、光源の緑色光の輝度低下を抑制して出射光の輝度を一定以上に維持することができる。
(9)前記光源は、ピーク波長が533nm±2nm〜540nm±2nmとなるピークを含み且つその半値幅が25nm未満とされる発光スペクトルの前記緑色光を発光するものとされており、前記青色着色部は、ピーク波長が461nmとなるピークを含み且つその半値幅が46nm〜48nmの範囲とされる透過スペクトルを有し、前記緑色着色部は、ピーク波長が531nmとなるピークを含み且つその半値幅が50nm〜52nmの範囲とされる透過スペクトルを有し、前記赤色着色部は、ピークの半値となる波長が601nm〜602nmの範囲となる透過スペクトルを有する。このようにすれば、光源から発光される緑色光における発光スペクトルのピークの半値幅が25nm未満、と十分に狭くなっているので、各着色部の透過スペクトルにおけるピークの半値幅を広くしても十分な色再現性を確保することができ、もって十分に高い輝度が得られる。上記のように緑色光の発光スペクトルのピークに係る半値幅が25nm未満とされることで、緑色着色部における透過スペクトルのピークの半値幅を広くしたときに、光源の緑色光における発光スペクトルのピークのピーク波長をそれほど短波長側にシフトしなくても、当該発光スペクトルと緑色着色部の透過スペクトルとの重なり量を一定以上、容易に確保することができる。これにより、光源から発光される緑色光の視感度が低下し難くなるので、出射光に係る輝度を一定以上により維持し易くなっている。
(10)前記光源は、ピーク波長が528nm±2nm〜533nm±2nmとなるピークを含む発光スペクトルの前記緑色光を発光するものとされており、前記青色着色部は、ピーク波長が451nm〜453nmの範囲となるピークを含み且つその半値幅が74nm〜78nmの範囲とされる透過スペクトルを有し、前記緑色着色部は、ピーク波長が521nm〜524nmとなるピークを含み且つその半値幅が71nm〜74nmの範囲とされる透過スペクトルを有し、前記赤色着色部は、ピークの半値となる波長が604nmとなる透過スペクトルを有する。このようにすれば、各着色部の透過スペクトルにおけるピークの半値幅、及びピークの半値となる波長の各下限値が十分に大きなものとなっているので、十分な色再現性を確保しつつ、輝度をより高いものとすることができる。
(11)前記光源は、前記青色光を発光する青色発光素子と、前記青色発光素子からの前記青色光に励起されて緑色光を発光する緑色蛍光体と、前記青色発光素子からの青色光に励起されて赤色光を発光する赤色蛍光体と、を少なくとも備えており、前記緑色蛍光体は、サイアロン系蛍光体とされるのに対し、前記赤色蛍光体は、複フッ化物蛍光体とされる。このようにすれば、光源は、青色発光素子から発せられる青色光と、青色光に励起されて緑色蛍光体から発せられる緑色光と、青色光に励起されて赤色蛍光体から発せられる赤色光と、により全体として概ね白色となる光を発光するものとされる。そして、緑色蛍光体とされるサイアロン系蛍光体は、発光スペクトルに含まれるピークのピーク波長及び半値幅に関して、多くの種類の材料が存在するので、その中から選択すれば、低コストでもって適切な発光スペクトルを有した緑色蛍光体を調達することができる。さらには、赤色蛍光体とされる複フッ化物蛍光体は、発光スペクトルに含まれるメインピークの半値幅が十分に狭くなっているので色純度の高い赤色光を発光することができる。また、緑色蛍光体から発せられる緑色光を吸収し難いものとされているので、緑色光の利用効率が高く保たれる。
(12)前記光源は、前記青色光を発光する青色発光素子と、前記青色発光素子からの前記青色光に励起されて緑色光を発光する緑色蛍光体と、前記青色発光素子からの青色光に励起されて赤色光を発光する赤色蛍光体と、を少なくとも備えており、前記青色発光素子の光出射側に離間して配されるとともに前記緑色蛍光体及び前記赤色蛍光体が含有される光学部材を備える。このようにすれば、青色発光素子から発せられた青色光が、青色発光素子の光出射側に離間して配された光学部材に照射されると、その光学部材に含有される緑色蛍光体及び赤色蛍光体がそれぞれ青色光により励起されることで、緑色光及び赤色光を発光する。これにより、全体として概ね白色となる光が得られる。緑色蛍光体及び赤色蛍光体が青色発光素子から離間して配された光学部材に含有されることで、青色発光素子から発せられる熱によって緑色蛍光体及び赤色蛍光体が劣化するのが抑制されるとともに、光学部材を介して表示パネルに供給される緑色光及び赤色光の色味などにバラツキが生じ難くなる。
(13)前記照明装置は、前記光源と対向する形で配されて前記光源からの光が入射される光入射面が端面に有されるとともに、前記表示パネルの板面と対向する形で配されて前記表示パネルに向けて光を出射する光出射面が板面に有される導光板を備えている。このようにすれば、光源から発せられた光は、導光板の端面に有される光入射面に入射してから導光板内を伝播して拡散された後、導光板の板面に有される光出射面から面状の光として出射されて表示パネルへと照射される。このようなエッジライト型の照明装置によれば、直下型に比べると、複数の光源を使用する場合には光源の設置数を削減しつつ出射光に係る輝度均一性を十分に高くすることができる。
(14)前記光源は、光を発する発光面を有するとともにその発光面が前記表示パネルの板面に対して対向する形となるよう配されている。このようにすれば、光源の発光面から発せられた光は、発光面に対して対向する形となるよう配される表示パネルの板面に向けて照射される。このような直下型の照明装置によれば、光源からの光がエッジライト型で用いられる導光板などの部材を介することなく、表示パネルに供給されるから、光の利用効率に一層優れる。
次に、上記課題を解決するために、本発明のテレビ受信装置は、上記記載の表示装置と、テレビ信号を受信可能な受信部とを備えるテレビ受信装置。このようなテレビ受信装置によれば、高輝度で且つ色再現性に優れたテレビ画像を表示することができる。
本発明によれば、輝度低下を抑制しつつ、色再現性を向上させることができる。
<実施形態1>
本発明の実施形態1を図1から図15によって説明する。本実施形態では、液晶表示装置10について例示する。なお、各図面の一部にはX軸、Y軸及びZ軸を示しており、各軸方向が各図面で示した方向となるように描かれている。また、図3及び図7に示す上側を表側とし、同図下側を裏側とする。
本発明の実施形態1を図1から図15によって説明する。本実施形態では、液晶表示装置10について例示する。なお、各図面の一部にはX軸、Y軸及びZ軸を示しており、各軸方向が各図面で示した方向となるように描かれている。また、図3及び図7に示す上側を表側とし、同図下側を裏側とする。
本実施形態に係るテレビ受信装置10TVは、図1に示すように、液晶表示装置10と、当該液晶表示装置10を挟むようにして収容する表裏両キャビネット10Ca,10Cbと、電源10Pと、テレビ信号を受信するチューナー(受信部)10Tと、スタンド10Sとを備えて構成される。液晶表示装置(表示装置)10は、全体として横長(長手)の方形状(矩形状)をなし、縦置き状態で収容されている。この液晶表示装置10は、図2に示すように、表示パネルである液晶パネル11と、外部光源であるバックライト装置(照明装置)12とを備え、これらが枠状のベゼル13などにより一体的に保持されるようになっている。
先に、液晶パネル11について説明する。液晶パネル11は、図3に示すように、一対の透明な(透光性を有する)ガラス製の基板20,21間に、電界印加に伴って光学特性が変化する物質である液晶材料を含む液晶層22を封入してなる。液晶パネル11を構成する両基板20,21のうち裏側(バックライト装置12側)に配されるものが、アレイ基板(TFT基板、アクティブマトリクス基板)20とされ、表側(光出射側)に配されるものが、CF基板(対向基板)21とされている。アレイ基板20及びCF基板21は、平面に視て横長の方形状をなしており、その長辺方向がX軸方向と、短辺方向がY軸方向とそれぞれ一致している。なお、両基板20,21の外面側には、表裏一対の偏光板23がそれぞれ貼り付けられている。
アレイ基板20における内面側(液晶層22側、CF基板21との対向面側)には、図4に示すように、3つの電極24a〜24cを有するスイッチング素子であるTFT(Thin Film Transistor)24及び画素電極25がアレイ基板20の板面に沿って行列状(マトリクス状)に多数個ずつ並んで設けられるとともに、これらTFT24及び画素電極25の周りには、格子状をなすゲート配線26及びソース配線27が取り囲むようにして配設されている。画素電極25は、ITO(Indium Tin Oxide)などの透明導電膜からなる。ゲート配線26及びソース配線27は、共に金属膜からなる。ゲート配線26とソース配線27とがそれぞれTFT24のゲート電極24aとソース電極24bとに接続され、画素電極25がドレイン配線(図示せず)を介してTFT24のドレイン電極24cに接続されている。アレイ基板20には、ゲート配線26に並行するとともに画素電極25に対して平面に視て重畳する容量配線(補助容量配線、蓄積容量配線、Cs配線)33が設けられている。容量配線33は、Y軸方向についてゲート配線26と交互に配されている。ゲート配線26がY軸方向に隣り合う画素電極25の間に配されているのに対し、容量配線33は、各画素電極25におけるY軸方向のほぼ中央部を横切る位置に配されている。このアレイ基板20の端部には、ゲート配線26及び容量配線33から引き回された端子部及びソース配線27から引き回された端子部が設けられており、これらの各端子部には、図示しないコントロール基板から各信号または基準電位が入力されるようになっており、それにより行列状に並列配置された各TFT24の駆動が個別に制御される。また、アレイ基板20の内面側には、液晶層22に含まれる液晶分子を配向させるための配向膜28が形成されている(図3)。
一方、CF基板21における内面側(液晶層22側、アレイ基板20との対向面側)には、図3及び図5に示すように、アレイ基板20側の各画素電極25と平面に視て重畳する位置にカラーフィルタ29がCF基板21の板面に沿って行列状に多数個ずつ並んで設けられている。カラーフィルタ29は、赤色、緑色、青色をそれぞれ呈する各着色部29R,29G,29Bが行方向(X軸方向、液晶パネル11の長辺方向)に沿って交互に繰り返し並ぶことで着色部群を構成し、その着色部群が列方向(Y軸方向、液晶パネル11の短辺方向)に沿って多数並ぶ配置とされる。カラーフィルタ29を構成する各着色部29R,29G,29Bは、後に詳しく説明するが、各色(各波長)の光を選択的に透過するものとされる。各着色部29R,29G,29Bは、例えば、基材中に所定の顔料または染料を含有させて製造されており、それにより顔料または染料に応じた特定の色を呈するものとされる。また、各着色部29R,29G,29Bの外形は、画素電極25の外形に倣って平面に視て縦長の方形状をなしている。カラーフィルタ29を構成する各着色部29R,29G,29B間には、混色を防ぐための格子状をなす遮光部(ブラックマトリクス)30が形成されている。遮光部30は、アレイ基板20側のゲート配線26、ソース配線27及び容量配線33に対して平面視重畳する配置とされる。また、カラーフィルタ29及び遮光部30の表面には、図3に示すように、アレイ基板20側の画素電極25と対向する対向電極31が設けられている。また、CF基板21の内面側には、液晶層22に含まれる液晶分子を配向させるための配向膜32がそれぞれ形成されている。
当該液晶パネル11においては、図3から図5に示すように、赤色、緑色、及び青色の3色の着色部29R,29G,29B及びそれらに対向する3つの画素電極25の組によって表示単位である1つの表示画素34が構成されており、この表示画素34は、両基板20,21の板面、つまり表示面(X軸方向及びY軸方向)に沿って多数ずつマトリクス状に並列配置されている。表示画素34は、赤色着色部29Rとそれに対向する画素電極25との組からなる赤色画素34Rと、緑色着色部29Gとそれに対向する画素電極25との組からなる緑色画素34Gと、青色着色部29Bとそれに対向する画素電極25との組からなる青色画素34Bと、から構成される。表示画素34を構成する赤色画素34R、緑色画素34G、及び青色画素34Bは、行方向(X軸方向、液晶パネル11の長辺方向)に沿って繰り返し並んで配されることで画素群を構成し、その画素群が列方向(Y軸方向、液晶パネル11の短辺方向)に沿って多数並んで配されている。そして、図示しないコントロール基板により各画素34R,34G,34Bが有する各TFT24の駆動が制御されることで、各TFT24に接続された各画素電極25と対向電極31との間に所定値の電圧が印加されると、その間に配された液晶層22の配向状態が電圧に応じて変化し、もって各色の着色部29R,29G,29Bを透過する光の透過光量が個別に制御される。
続いて、バックライト装置12について詳しく説明する。バックライト装置12は、図2に示すように、表側、つまり光出射側(液晶パネル11側)に開口する光出射部14cを有した略箱型をなすシャーシ14と、シャーシ14の光出射部14cを覆う形で配される光学部材15と、次述する導光板19を表側から押さえるフレーム16とを備えている。さらにはシャーシ14内には、光源であるLED(Light Emitting Diode:発光ダイオード)17が実装されたLED基板(光源基板)18と、LED17からの光を導光して光学部材15(液晶パネル11、光出射側)へと導く導光板19とが収容されている。そして、このバックライト装置12は、その長辺側の両端部に、LED17を有するLED基板18が対をなす形で配されており、これら対をなすLED基板18によって導光板19をその短辺方向(Y軸方向、列方向)の両側方から挟み込んでいる。各LED基板18に実装されたLED17は、液晶パネル11における長辺側の各端部寄りに偏在するとともに、その端部に沿う方向、つまり長辺方向(X軸方向、行方向)に沿って複数ずつが間隔を空けて(間欠的に)並んで配されている。このように、本実施形態に係るバックライト装置12は、いわゆるエッジライト型(サイドライト型)とされている。以下では、バックライト装置12の各構成部品について詳しく説明する。
シャーシ14は、例えばアルミニウム板や電気亜鉛めっき綱板(SECC)などの金属板からなり、図2,図6及び図7に示すように、液晶パネル11と同様に横長の方形状をなす底板14aと、底板14aにおける各辺(一対の長辺及び一対の短辺)の外端からそれぞれ表側に向けて立ち上がる側板14bとからなる。シャーシ14(底板14a)は、その長辺方向がX軸方向と一致し、短辺方向がY軸方向と一致している。底板14aの裏側には、図示しないコントロール基板やLED駆動回路基板などの基板類が取り付けられている。また、側板14bには、フレーム16及びベゼル13がねじ止め可能とされる。
光学部材15は、図2に示すように、液晶パネル11及びシャーシ14と同様に平面に視て横長の方形状をなしている。光学部材15は、導光板19の表側(光出射側)に載せられていて液晶パネル11と導光板19との間に介在して配されることで、導光板19からの出射光を透過するとともにその透過光に所定の光学作用を付与しつつ液晶パネル11に向けて出射させる。光学部材15は、互いに積層される複数枚(本実施形態では3枚)のシート状の部材からなるものとされる。具体的な光学部材(光学シート)15の種類としては、例えば拡散シート、レンズシート、反射型偏光シートなどがあり、これらの中から適宜に選択して使用することが可能である。なお、図7では、都合上3枚の光学部材15を1枚に簡略化して図示している。
フレーム16は、図2に示すように、導光板19の外周端部に沿って延在する枠状(額縁状)に形成されており、導光板19の外周端部をほぼ全周にわたって表側から押さえることが可能とされる。このフレーム16は、合成樹脂製とされるとともに、表面が例えば黒色を呈する形態とされることで、遮光性を有するものとされる。フレーム16のうち両長辺部分における裏側の面、つまり導光板19及びLED基板18(LED17)との対向面には、図7に示すように、光を反射させるフレーム側反射シート16Rがそれぞれ取り付けられている。フレーム側反射シート16Rは、フレーム16の長辺部分におけるほぼ全長にわたって延在する大きさを有しており、導光板19におけるLED17と対向状をなす端部に直接当接されるとともに導光板19の上記端部とLED基板18とを一括して表側から覆うものとされる。また、フレーム16は、液晶パネル11における外周端部を裏側から受けることができる。
LED17は、図2及び図7に示すように、LED基板18上に表面実装されるとともにその発光面17aがLED基板18側とは反対側を向いた、いわゆる頂面発光型とされている。詳しくは、LED17は、図8に示すように、発光源である青色LED素子(青色発光素子、青色LEDチップ)40と、青色LED素子40を封止する封止材(透光性樹脂材料)41と、青色LED素子40が収容されるとともに封止材41が充填されるケース(収容体、筐体)42とを備える。以下、図8を参照しつつLED17の構成部品について順次に詳しく説明する。
青色LED素子40は、例えばInGaNなどの半導体材料からなる半導体であり、順方向に電圧が印加されることで青色の波長領域(約420nm〜約500nm)に含まれる波長の青色光を発光するものとされる。この青色LED素子40は、図示しないリードフレームによってケース42外に配されたLED基板18における配線パターンに接続される。封止材41は、LED17の製造工程では青色LED素子40が収容されたケース42の内部空間に充填されることで、青色LED素子40及びリードフレームを封止するとともにこれらの保護を図るものとされる。封止材41は、ほぼ透明な熱硬化性樹脂材料(例えば、エポキシ樹脂材料、シリコーン樹脂材料など)に、共に図示を省略する緑色蛍光体及び赤色蛍光体をそれぞれ所定の割合でもって分散配合した構成とされている。緑色蛍光体は、青色LED素子40から発せられた青色光により励起されることで緑色の波長領域(約500nm〜約570nm)に含まれる波長の緑色光を発光するものとされる。赤色蛍光体は、青色LED素子40から発せられた青色光により励起されることで赤色の波長領域(約600nm〜約780nm)に含まれる波長の赤色光を発光するものとされる。従って、LED17の発光光は、青色LED素子40から発せられる青色光(青色成分の光)と、緑色蛍光体から発せられる緑色光(緑色成分の光)と、赤色蛍光体から発せられる赤色光(赤色成分の光)と、から構成されていて、全体として概ね白色を呈するものとされる。つまり、このLED17は、白色発光するものとされる。なお、緑色蛍光体から発せられる緑色光と、赤色蛍光体から発せられる赤色光との合成により黄色光が得られることから、このLED17は、LEDチップからの青色成分の光と、黄色成分の光とを併せ持っている、とも言える。また、LED17の色度は、例えば緑色蛍光体及び赤色蛍光体における含有量の絶対値や相対値に応じて変化するものとされるため、これら緑色蛍光体及び赤色蛍光体の含有量を適宜調整することでLED17の色度を調整することが可能とされている。なお、青色LED素子40、緑色蛍光体、及び赤色蛍光体の各発光スペクトルの詳細などについては、後に詳しく説明する。
ケース42は、表面が光の反射性に優れた白色を呈する合成樹脂材料(例えばポリアミド系樹脂材料)またはセラミック材料からなる。ケース42は、全体として光出射側(発光面17a側、LED基板18側とは反対側)に開口部42cを有する略箱型をなしており、大まかにはLED基板18の実装面に沿って延在する底壁部42aと、底壁部42aの外縁から立ち上がる側壁部42bとを有している。このうち底壁部42aは、正面(光出射側)から視て方形状をなしているのに対し、側壁部42bは、底壁部42aの外周縁に沿う略角筒状をなしていて正面から視ると方形の枠状をなしている。ケース42を構成する底壁部42aの内面(底面)には、青色LED素子40が配置されている。これに対して側壁部42bには、リードフレームが貫通されている。リードフレームのうち、ケース42内に配される端部が青色LED素子40に接続されるのに対し、ケース42外に導出される端部がLED基板18の配線パターンに接続される。
上記したLED17が複数実装されるLED基板18は、図2,図6及び図7に示すように、シャーシ14の長辺方向(液晶パネル11及び導光板19におけるLED17側の端部、X軸方向)に沿って延在する、長手の板状をなしており、その板面をX軸方向及びZ軸方向に並行させた姿勢、すなわち液晶パネル11及び導光板19(光学部材15)の板面と直交させた姿勢でシャーシ14内に収容されている。つまり、このLED基板18は、板面における長辺方向がX軸方向と、短辺方向がZ軸方向とそれぞれ一致し、さらには板面と直交する板厚方向がY軸方向と一致した姿勢とされる。LED基板18は、Y軸方向について導光板19を挟んだ位置に対をなす形で配されており、詳しくは導光板19とシャーシ14における長辺側の各側板14bとの間に介在するようそれぞれ配され、シャーシ14に対してはZ軸方向に沿って表側から収容されるようになっている。各LED基板18は、LED17が実装される実装面18aとは反対側の板面がシャーシ14における長辺側の各側板14bの内面に接する形でそれぞれ取り付けられている。従って、各LED基板18にそれぞれ実装された各LED17の発光面17aが対向状をなすとともに、各LED17における光軸がY軸方向(液晶パネル11の板面に並行する方向)とほぼ一致する。
LED基板18の板面のうち、内側を向いた板面は、図2,図6及び図7に示すように、導光板19の長辺側の端面(後述する光入射面19b)と対向状をなしており、当該板面には、複数(図6では20個)のLED17がLED基板18の長辺方向(液晶パネル11及び導光板19の長辺方向、X軸方向)に沿って間隔を空けて並んで配されている。各LED17は、LED基板18における導光板19側を向いた板面(導光板19との対向面)に表面実装されており、ここが実装面18aとされている。LED基板18の実装面18aには、X軸方向に沿って延在するとともにLED17群を横切って隣り合うLED17同士を直列接続する、金属膜(銅箔など)からなる配線パターン(図示せず)が形成されており、この配線パターンの端部に形成された端子部に対して図示しないLED駆動回路基板が同じく図示しない配線部材などを介して電気的に接続されることで、各LED17に駆動電力を供給することが可能とされる。このLED基板18は、板面の片面のみが実装面18aとされる片面実装タイプとされている。また、X軸方向について隣り合うLED17間の間隔、つまりLED17の配列間隔(配列ピッチ)は、ほぼ等しいものとされる。このLED基板18の基材は、例えばアルミニウムなどの金属製とされ、その表面に絶縁層を介して既述した配線パターン(図示せず)が形成されている。なお、LED基板18の基材に用いる材料としては、合成樹脂やセラミックなどの絶縁材料を用いることも可能である。
導光板19は、屈折率が空気よりも十分に高く且つほぼ透明な(透光性に優れた)合成樹脂材料(例えばPMMAなどのアクリル樹脂など)からなる。導光板19は、図2及び図6に示すように、液晶パネル11及びシャーシ14の底板14aと同様に平面に視て横長の方形状をなす平板状とされることで、X軸方向及びY軸方向に沿う端面を4つ有するとともに、板面が液晶パネル11及び光学部材15の各板面と対向状をなしつつ並行している。導光板19は、その板面における長辺方向がX軸方向と、短辺方向がY軸方向とそれぞれ一致し、且つ板面と直交する板厚方向(板面の法線方向)がZ軸方向と一致している。導光板19は、図7に示すように、シャーシ14内において液晶パネル11及び光学部材15の直下位置に配されており、その外周端面のうちの長辺側の一対の端面がシャーシ14における長辺側の両端部に配された対をなすLED基板18及びそこに実装された各LED17とそれぞれ対向状をなしている。従って、LED17(LED基板18)と導光板19との並び方向がY軸方向と一致するのに対して、光学部材15(液晶パネル11)と導光板19との並び方向がZ軸方向と一致しており、両並び方向が互いに直交するものとされる。そして、導光板19は、LED17からY軸方向に沿って発せられた光を長辺側の端面から導入するとともに、その光を内部で伝播させつつ光学部材15側(表側、光出射側)へ向くよう立ち上げて板面から出射させる機能を有する。
平板状をなす導光板19の板面のうち、表側を向いた板面(液晶パネル11や光学部材15との対向面)は、図6及び図7に示すように、内部の光を表側、つまり光学部材15及び液晶パネル11側に向けて出射させる光出射面19aとなっている。導光板19における板面に対して隣り合う外周端面のうち、X軸方向(複数のLED17の並び方向、LED基板18の長辺方向)に沿って長手状をなす一対の長辺側の端面は、それぞれLED17(LED基板18)と所定の空間を空けて対向状をなしており、これらLED17から発せられた光が入射される一対の光入射面19bとなっている。このLED17と光入射面19bとの間に保有される空間の表側には、既述したフレーム側反射シート16Rが配されているのに対し、同空間の裏側には、フレーム側反射シート16Rとの間で同空間を挟み込む形で第1シャーシ側反射シート14R1が配されている。両反射シート14R1,16Rは、上記空間に加えて導光板19におけるLED17側の端部及びLED17をも挟み込む形で配されている。これにより、LED17からの光を両反射シート14R1,16R間で繰り返し反射することで、光入射面19bに対して効率的に入射させることができる。また、光入射面19bは、X軸方向及びZ軸方向に沿って並行する面とされ、光出射面19aに対して略直交する面とされる。また、LED17と光入射面19bとの並び方向は、Y軸方向と一致しており、光出射面19aに並行している。
導光板19の板面のうち、光出射面19aとは反対側の板面19cには、図7に示すように、導光板19内の光を反射して表側へ立ち上げることが可能な第2シャーシ側反射シート14R2がその全域を覆う形で設けられている。言い換えると、第2シャーシ側反射シート14R2は、シャーシ14の底板14aと導光板19との間に挟まれた形で配されている。なお、導光板19における光出射面19aと反対側の板面19cと、第2シャーシ側反射シート14R2の表面との少なくともいずれか一方には、導光板19内の光を散乱反射させる光反射部(図示せず)などが所定の面内分布を持つようパターニングされており、それにより光出射面19aからの出射光が面内において均一な分布となるよう制御されている。
ところで、従来では、液晶パネルに表示される画像に係る色再現性の向上を図るため、色補正フィルムによって光源からの黄色光を緑色と赤色とに分離するようにしていた。しかしながら、色補正フィルムは、光源からの光を可視光領域の全体にわたって吸収する性質を有しているため、光の利用効率が悪化し、輝度の低下または消費電力の増加を招くおそれがあった。そうかといって、例えばカラーフィルタの膜厚を増加させることで色再現性を向上させようとすると、カラーフィルタの光透過率が減少するため、やはり光の利用効率が悪化する結果を招いていた。特に、近年では、4Kテレビなどの超高精細度テレビに係る映像フォーマットを規定したBT.2020規格が発行されており、このBT.2020規格を満たすような極めて高い色再現性を備えた液晶表示装置を提供しようとすれば、上記の理由により光の利用効率が著しく悪化するおそれがあった。
そこで、本実施形態では、LED17に備えられる青色LED素子40、緑色蛍光体、及び赤色蛍光体における各発光スペクトルと、液晶パネル11に備えられるカラーフィルタ29を構成する各着色部29R,29G,29Bにおける各透過スペクトルと、を下記のようにしており、先にLED17について説明する。LED17に備えられる青色LED素子40は、図9及び図10に示すように、ピーク波長が440nm±2nm〜450nm±2nmの範囲となるピークを含み且つその半値幅(半値全幅)が25nm未満とされる発光スペクトルの青色光を発光するものとされる。緑色蛍光体は、ピーク波長が525nm±2nm〜540nm±2nmの範囲となるピークを含み且つその半値幅が52nm未満とされる発光スペクトルの緑色光を発光するものとされる。赤色蛍光体は、ピーク波長が620nm±2nm〜645nm±2nmの範囲となるピークを含み且つその半値幅が40nm未満となる発光スペクトルの赤色光を発光するものとされる。なお、上記した各ピーク波長における「±2nm」なる表記は、製造誤差などに起因して生じるピーク波長のずれの範囲、つまり公差範囲を表している。
具体的には、本実施形態では、LED17に備えられる青色LED素子40は、青色光の発光スペクトルに含まれるピークのピーク波長が上記波長範囲の中の444nm±2nmとされ且つピークの半値幅が18nm程度とされるのが好ましい。この青色LED素子40から発せられる青色光は、発光スペクトルのピークにおける半値幅が十分に狭くて色純度が高く且つ輝度が十分に高いものとされるから、緑色蛍光体及び赤色蛍光体を効率的に励起して緑色光及び赤色光を発光させることができるとともに、LED17からの青色光に係る色純度が高いものとなる。緑色蛍光体は、緑色光の発光スペクトルに含まれるピークのピーク波長が上記波長範囲の中の530nm±2nmとされ且つピークの半値幅が40nm未満とされるのが好ましい。特に、本実施形態では、緑色光の発光スペクトルに含まれるピークの半値幅は、30nm〜36nmの範囲とされるのが好ましく、中でもピークの半値幅が30nmとされるのが一層好ましい。赤色蛍光体は、赤色光の発光スペクトルに含まれるピークのピーク波長が上記波長範囲の中の635nm±2nm〜645nm±2nmとされ且つピークの半値幅が30nm〜36nmの範囲とされるのが好ましい。特に、本実施形態では、赤色光の発光スペクトルに含まれるピークのピーク波長が635nm±2nmとされ且つピークの半値幅が30nmとされるのがより好ましい。また、赤色蛍光体における赤色光の発光スペクトルに含まれるメインピークの半値幅は、緑色蛍光体における赤色光の発光スペクトルに含まれるピークの半値幅とほぼ同じ値となっている。このような構成により、緑色蛍光体から発せられる緑色光の色純度が十分に高いものとされるとともに、赤色蛍光体から発せられる赤色光の色純度が十分に高いものとされる。
なお、ここで言う発光スペクトルの「ピーク」とは、発光スペクトルの中の山状部分のことを指し、「ピーク波長」とは、上記山状部分の中の頂点における波長のことを指す。図9及び図10は、LED17の発光スペクトルと、カラーフィルタ29の分光透過率と、を表している。このうち、カラーフィルタ29の分光透過率は、所定の基準光源からの白色光(例えば、D65光源(0.3157,0.3290)、A光源(0.4476,0.4074)、B光源(0.3484,0.3516)、C光源(0.3101,0.3161)など)をカラーフィルタ29に透過させることで得ている。図9及び図10における横軸は、波長(単位:nm)を示している。一方、図9及び図10における縦軸の単位は、2種類あり、同図左側にカラーフィルタ29を構成する各着色部29R,29G,29Bの透過スペクトルに対応する単位として「分光透過率(単位:%)」を示し、同図右側に後述するLED17の発光スペクトルに対応する単位として「発光強度(無単位)」を示している。
続いて、緑色蛍光体及び赤色蛍光体に関して順次に詳しく説明する。緑色蛍光体及び赤色蛍光体は、それぞれ量子ドット蛍光体(Quantum Dot Phosphor)からなるものとされる。量子ドット蛍光体は、ナノサイズ(例えば直径2〜10nm程度)の半導体結晶中に電子・正孔や励起子を三次元空間全方位で閉じ込めることで、離散的エネルギー準位を有しており、そのドットのサイズを変えることで発光光のピーク波長(発光色)などを自由に選択することが可能とされる。また、量子ドット蛍光体は、優れた量子効率を有する。この量子ドット蛍光体からなる緑色蛍光体及び赤色蛍光体は、発光光である緑色光及び赤色光の発光スペクトルにおけるピークが急峻となってその半値幅が狭くなることから、緑色光及び赤色光の色純度が極めて高くなるとともにそれらの色域が広いものとなる。量子ドット蛍光体の材料としては、2価の陽イオンになるZn、Cd、Hg、Pb等と2価の陰イオンになるO、S、Se、Te等とを組み合わせた材料(CdSe(セレン化カドミウム)、ZnS(硫化亜鉛)等)、3価の陽イオンとなるGa、In等と3価の陰イオンとなるP、As、Sb等とを組み合わせた材料(InP(リン化インジウム)、GaAs(ヒ化ガリウム)等)、さらにはカルコパイライト型化合物(CuInSe2等)などがある。本実施形態では、量子ドット蛍光体の材料として、上記のうちのCdSeが用いられている。
次に、上記のような構成のLED17からの光によって画像を表示する液晶パネル11に備えられるカラーフィルタ29を構成する各色の着色部29R,29G,29Bにおける各透過スペクトルについて説明する。青色を呈する青色着色部29Bは、図9及び図10に示すように、青色の波長領域(約420nm〜約500nm)の光、つまり青色光を選択的に透過するものとされており、その透過スペクトルに含まれるピークのピーク波長が440nm〜461.5nmの範囲となるとともに、当該ピークの半値幅が100nm未満となるよう構成されている。具体的には、青色着色部29Bは、ピーク波長が451nm〜461.5nmの範囲となるピークを含み且つその半値幅が61nm〜99nmの範囲となる透過スペクトルを有するよう構成されるのが好ましい。特に、本実施形態では、青色着色部29Bの透過スペクトルは、ピークのピーク波長が451nm程度とされ且つピークの半値幅が91nm〜92nmの範囲とされるのがより好ましい。つまり、青色着色部29Bに係る透過スペクトルには、青色LED素子40の発光スペクトルのピークがほぼ全域にわたって含まれているので、LED17から発せられた光の中の高い色純度の青色光が、青色着色部29Bを効率的に透過することになる。これにより、LED17からの青色光に係る利用効率をより高く保つことができるとともに、液晶パネル11の出射光に係る色度領域における青色の色域が広くなって色再現性により優れる。なお、ここで言う透過スペクトルの「ピーク」とは、透過スペクトルの中の山状部分のことを指し、「ピーク波長」とは、上記山状部分の中の頂点における波長のことを指す。
緑色を呈する緑色着色部29Gは、図9及び図10に示すように、緑色の波長領域(約500nm〜約570nm)の光、つまり緑色光を選択的に透過するものとされており、その透過スペクトルに含まれるピークのピーク波長が510nm〜533.5nmの範囲となるとともに、当該ピークの半値幅が90nm未満となるよう構成されている。具体的には、緑色着色部29Gは、ピーク波長が521nm〜533.5nmの範囲となるピークを含み且つその半値幅が63nm〜87nmの範囲となる透過スペクトルを有するよう構成されるのが好ましい。特に、本実施形態では、緑色着色部29Gの透過スペクトルは、ピークのピーク波長が521nm程度とされ且つピークの半値幅が85nm程度とされるのがより好ましい。つまり、緑色着色部29Gに係る透過スペクトルには、緑色蛍光体の発光スペクトルのピークがほぼ全域にわたって含まれているので、LED17から発せられた光の中の高い色純度の緑色光が、緑色着色部29Gを効率的に透過することになる。これにより、LED17からの緑色光に係る利用効率をより高く保つことができるとともに、液晶パネル11の出射光に係る色度領域における緑色の色域が広くなって色再現性により優れる。
赤色を呈する赤色着色部29Rは、図9及び図10に示すように、赤色の波長領域(約600nm〜約780nm)の光、つまり赤色光を選択的に透過するものとされており、その透過スペクトルに含まれるピークの半値となる波長が580nm以上となるよう構成されている。この「ピークの半値となる波長」は、透過スペクトルのピーク波長における分光透過率の値(最大値)の半値となる波長のことである。具体的には、赤色着色部29Rは、ピークの半値となる波長588nm〜604nmの範囲となる透過スペクトルを有するよう構成されるのが好ましい。特に、本実施形態では、赤色着色部29Rの透過スペクトルは、ピークのピーク波長が672nm〜674nmの範囲とされ且つピークの半値となる波長が588nm程度とされるのが好ましい。つまり、赤色着色部29Rに係る透過スペクトルには、赤色蛍光体の発光スペクトルのピークがほぼ全域にわたって含まれているので、LED17から発せられた光の中の高い色純度の赤色光が、赤色着色部29Rを効率的に透過することになる。これにより、LED17からの赤色光に係る利用効率をより高く保つことができるとともに、液晶パネル11の出射光に係る色度領域における赤色の色域が広くなって色再現性により優れる。
以上により、LED17からの光を、液晶パネル11のカラーフィルタ29を構成する各色の着色部29R,29G,29Bに透過させて得られる液晶パネル11の出射光に係る色度領域に関して、緑色及び赤色の各色域がそれぞれ拡張されるので、液晶パネル11に表示される画像に係る色再現性が向上する。従って、本実施形態によれば、従来のように色補正フィルムを用いたり、カラーフィルタの膜厚を増したりすることで、色再現性の向上を図るようにしたものに比べると、光の利用効率を損なうことなく色再現性の向上を図ることができるのである。
ここで、LED17及びカラーフィルタ29を上記のような構成とすることで、出射光の輝度及び色再現性がどのようなものになるか、に関して知見を得るため、下記の比較実験1を行った。この比較実験1では、本段落以前に説明したLED17を有するバックライト装置12と、カラーフィルタ29を有する液晶パネル11と、を備えた液晶表示装置10を実施例1,2とし、これら実施例1,2とはバックライト装置のLEDに備わる各蛍光体及び液晶パネルのカラーフィルタをそれぞれ変更した液晶表示装置を比較例1とし、この比較例1と同じバックライト装置を用いるものの液晶パネルのカラーフィルタを変更した液晶表示装置を比較例2としている。詳しくは、実施例1に係る液晶表示装置10は、本段落以前に説明したものと同様であり、バックライト装置12のLED17に備えられる青色LED素子40は、図9及び図13に示すように、発光スペクトルに含まれるピークのピーク波長が444nm±2nmとされ且つその半値幅が18nm程度とされ、量子ドット蛍光体である緑色蛍光体(CdSe)は、発光スペクトルに含まれるピークのピーク波長が530nm±2nmとされ且つその半値幅が36nm程度とされるのに対し、量子ドット蛍光体である赤色蛍光体(CdSe)は、発光スペクトルに含まれるピークのピーク波長が645nm±2nmとされ且つその半値幅が36nm程度とされる。実施例1に係る液晶表示装置10に備えられる液晶パネル11のカラーフィルタ29は、青色着色部29Bにおける透過スペクトルに含まれるピークのピーク波長が451nm程度とされるとともに、当該ピークの半値幅が92nm程度とされ、緑色着色部29Gにおける透過スペクトルに含まれるピークのピーク波長が521nm程度とされるとともに、当該ピークの半値幅が85nm程度とされ、赤色着色部29Rにおける透過スペクトルに含まれるピークのピーク波長が672nm程度とされるとともに、当該ピークの半値となる波長が588nm程度とされる。
実施例2に係る液晶表示装置10は、図10及び図13に示すように、本段落以前に説明したものと同様であり、LED17に備えられる青色LED素子40は、発光スペクトルに含まれるピークのピーク波長が444nm±2nmとされ且つその半値幅が18nm程度とされ、量子ドット蛍光体である緑色蛍光体(CdSe)は、発光スペクトルに含まれるピークのピーク波長が530nm±2nmとされ且つその半値幅が30nm程度とされるのに対し、量子ドット蛍光体である赤色蛍光体(CdSe)は、発光スペクトルに含まれるピークのピーク波長が635nm±2nmとされ且つその半値幅が30nm程度とされる。つまり、実施例2は、緑色蛍光体及び赤色蛍光体の各発光スペクトルにおけるピークの半値幅が実施例1に比べて6nm程度狭く、また赤色蛍光体の発光スペクトルにおけるピーク波長が実施例1に比べて10nm程度、短波長側にシフトしている。実施例2に係る液晶表示装置10に備えられる液晶パネル11のカラーフィルタ29は、青色着色部29Bにおける透過スペクトルに含まれるピークのピーク波長が451nm程度とされるとともに、当該ピークの半値幅が91nm程度とされ、緑色着色部29Gにおける透過スペクトルに含まれるピークのピーク波長が521nm程度とされるとともに、当該ピークの半値幅が85nm程度とされ、赤色着色部29Rにおける透過スペクトルに含まれるピークのピーク波長が674nm程度とされるとともに、当該ピークの半値となる波長が588nm程度とされる。また、実施例2に係るカラーフィルタ29を構成する各着色部29R,29G,29Bは、実施例1に記載したものと同じ材料からなる。
一方、比較例1に係る液晶表示装置は、バックライト装置のLEDに備えられる青色LED素子は、図11及び図13に示すように、発光スペクトルに含まれるピークのピーク波長が444nm±2nmとされ且つその半値幅が18nm程度とされ、緑色蛍光体は、ピーク波長を540nm±2nmとした発光スペクトルを有するβ−SiAlON(第1緑色蛍光体)と、ピーク波長を522nm±2nmとした発光スペクトルを有するβ−SiAlON(第2緑色蛍光体)と、の2種類からなり、赤色蛍光体は、ピーク波長を650nm±2nmとした発光スペクトルを有するカズン系蛍光体の一種であるCaAlSiN3:Euからなるものとされる。比較例1に係る液晶表示装置に備えられる液晶パネルのカラーフィルタは、青色着色部における透過スペクトルに含まれるピークのピーク波長が455nm程度とされるとともに、当該ピークの半値幅が113nm程度とされ、緑色着色部における透過スペクトルに含まれるピークのピーク波長が530nm程度とされるとともに、当該ピークの半値幅が100nm程度とされ、赤色着色部における透過スペクトルに含まれるピークのピーク波長が646nm程度とされるとともに、当該ピークの半値となる波長が586nm程度とされる。また、比較例1に係るカラーフィルタを構成する各着色部は、実施例1,2に記載したものとは材料(顔料または染料の配合比率、顔料または染料の材料、バインダの材料など)が異なるものとされる。これらLED及びカラーフィルタを除いて、比較例1に係る液晶表示装置に備わる他の構成に関しては、実施例1,2に係る液晶表示装置10と同様である。
比較例2に係る液晶表示装置は、図12及び図13に示すように、比較例1と同じLEDを備えるとともに、液晶パネルのカラーフィルタは、青色着色部における透過スペクトルに含まれるピークのピーク波長が455nm程度とされるとともに、当該ピークの半値幅が36nm程度とされ、緑色着色部における透過スペクトルに含まれるピークのピーク波長が530nm程度とされるとともに、当該ピークの半値幅が36nm程度とされ、赤色着色部における透過スペクトルに含まれるピークのピーク波長が645nm程度とされるとともに、当該ピークの半値となる波長が612nm程度とされる。比較例2に係るカラーフィルタは、3色の各着色部の膜厚が、実施例1,2及び比較例1に比べて大きなものとされており、具体的には約11.9倍(実施例1,2及び比較例1に係る液晶表示装置のカラーフィルタの各着色部の膜厚を1倍としたときの相対値)とされる(図13の「R膜厚比」、「G膜厚比」、「B膜厚比」の欄を参照)。このため、上記したように比較例2に係るカラーフィルタの各着色部における透過スペクトルは、各ピークの半値幅が実施例1,2及び比較例1に比べて狭くなっている。また、比較例2に係るカラーフィルタを構成する各着色部は、比較例1に記載したものと同じ材料からなる。このカラーフィルタを除いて、比較例2に係る液晶表示装置に備わる他の構成に関しては、比較例1に係る液晶表示装置と同様である。なお、図11は、比較例1のLEDの発光スペクトルと、比較例1のカラーフィルタの分光透過率と、を表しており、図12は、比較例2のLEDの発光スペクトルと、比較例2のカラーフィルタの分光透過率と、を表している。図11及び図12における横軸及び横軸は、図9及び図10と同様である。また、図9,図10及び図12では、参考として比較例1のカラーフィルタの分光透過率を細い線(一点鎖線)によって図示している。
そして、この比較実験1では、上記した構成の実施例1,2及び比較例1,2に係る各液晶表示装置において、LEDの色度と、液晶パネルからの出射光(白色光)の輝度比と、同出射光の各色度と、を測定するとともに、同出射光に係る色度領域のNTSC比、BT.709比、DCI比、及びBT.2020比を算出しており、その結果を図13から図15に示す。図14及び図15は、後に詳しく説明する各規格に係る色度領域と、実施例1,2及び比較例1,2に係る液晶表示装置の液晶パネルからの出射光の色度領域と、を表している。
LEDの色度は、LEDから発せられた光を例えば分光測色計などにより測定得ている。液晶パネルからの出射光の輝度比は、実施例1,2及び比較例1,2に係る各液晶表示装置において、液晶パネルを最も高輝度となるよう白色表示させた状態での輝度値をそれぞれ測定し、その中の比較例1における輝度値を基準(100%)とした相対値である。液晶パネルからの出射光の色度は、液晶パネルに白色表示させた状態と、液晶パネルに赤色の原色を表示させた状態と、緑色の原色を表示させた状態と、青色の原色を表示させた状態と、でそれぞれカラーフィルタを透過した光を、分光測色計などにより測定して得ている。液晶パネルからの出射光に係る色度領域におけるNTSC比、BT.709比、DCI比、及びBT.2020比は、実施例1,2及び比較例1,2に係る各液晶表示装置において、液晶パネルの出射光に係る色度領域の各規格に対する面積比である。液晶パネルの出射光に係る色度領域は、液晶パネルに赤色の原色を表示させたときの色度(赤色の色度、赤色の原色点)と、緑色の原色を表示させたときの色度(緑色の色度、緑色の原色点)と、青色の原色を表示させたときの色度(青色の色度、青色の原色点)と、をそれぞれ測定し、それらの各色度を各色度図にプロットしたときに表れる、各色度を頂点とした三角形の領域である。
図14は、CIE(Commission Internationale de l'Eclairage:国際照明委員会)1931色度図であり、横軸がx値、縦軸がy値である。図15は、CIE1976色度図であり、横軸がu′値、縦軸がv′値である。図13及び図14におけるx値及びy値は、図14に示すCIE1931色度図における色度座標の値である。一方、図13及び図15におけるu′値及びv′値は、図15に示すCIE1976色度図における色度座標の値である。また、図13におけるX値,Y値,Z値は、XYZ表色系における3刺激値であり、このうち、特にY値は、明るさ、すなわち輝度の指標として用いられる。本実施形態においても、出射光の輝度比は、「白色表示時における出射光の色度」におけるY値を元に算出している。また、x値及びy値は、上記したX値,Y値,Z値を用いて表すことができ、下記の式(1),式(2)の通りとなる。同様に、u′値及びv′値についても、上記したX値,Y値,Z値を用いて表すことができ、下記の式(3),式(4)の通りとなる。
[数1]
x=X/(X+Y+Z)・・・(1)
x=X/(X+Y+Z)・・・(1)
[数2]
y=Y/(X+Y+Z)・・・(2)
y=Y/(X+Y+Z)・・・(2)
[数3]
u′=4X/(X+15Y+3Z)・・・(3)
u′=4X/(X+15Y+3Z)・・・(3)
[数4]
v′=9Y/(X+15Y+3Z)・・・(4)
v′=9Y/(X+15Y+3Z)・・・(4)
上記したNTSC比とは、NTSC(National Television System Committee:全米テレビジョン放送方式標準化委員会)規格に係るNTSC色度領域の面積を基準(100%)としたときの、色度領域における面積比のことである。BT.709比とは、ITU−R(International Telecommunication Union Radiocommunications Sector:国際電気通信連合 無線通信部門)が策定したBT.709規格に係るBT.709色度領域の面積を基準(100%)としたときの、色度領域における面積比のことである。DCI比とは、DCI(Digital Cinema Initiative)規格に係るDCI色度領域の面積を基準(100%)としたときの、色度領域における面積比のことである。BT.2020比とは、ITU−R(International Telecommunication Union Radiocommunications Sector:国際電気通信連合 無線通信部門)が策定したBT.2020規格に係るBT.2020色度領域の面積を基準(100%)としたときの、色度領域における面積比のことである。この中のBT.2020規格は、4Kテレビなどの超高精細度テレビに係る映像フォーマットを規定したものであり、他の規格に比べて色再現範囲が最も広く且つ最も新しく発行(2012年8月に発行)されたものである。なお、図14及び図15では、BT.709色度領域を細い二点鎖線により、NTSC色度領域を一点鎖線により、DCI色度領域を破線により、BT.2020色度領域を太い二点鎖線により、それぞれ図示している。また、実施例1に係る各色度を丸形のプロットにより示すとともに実施例1に係る色度領域を線分間の間隔が広い破線により示している。実施例2に係る各色度を四角形のプロットにより示すとともに実施例2に係る色度領域を線分感の間隔が狭い破線により示している。比較例1に係る各色度を菱形のプロットにより示すとともに比較例1に係る色度領域を太い実線により示している。比較例2に係る各色度を「×」形のプロットにより示すとともに比較例2に係る色度領域を細い実線により示している。
続いて、比較実験1の実験結果について説明する。まず、液晶パネルの出射光の色度領域に係るNTSC比、BT.709比、DCI比、及びBT.2020比に関しては、図13から図15に示すように、比較例1が最も低い値となっているのに対し、比較例2及び実施例1,2はいずれも比較例1よりも高い値となっていてなお且つ互いに概ね同等の値となっている。特に、CIE1976色度図のBT.2020比に関しては、比較例2及び実施例2は共に「100%」となり、実施例1は「101%」となっており、つまりいずれもBT.2020規格に係るBT.2020色度領域と同等の色再現範囲を有している、と言える(詳しくは図13の上から2段目の「BT.2020比:CIE1976色度図」の欄を参照)。これは、比較例2では、カラーフィルタの各着色部の膜厚を比較例1及び実施例1に比べて著しく増加させることで、各色の色純度の低下を招く光が各着色部によってより多く吸収されることで、各着色部を透過する光の色純度が向上したため、と考えられる。これに対し、実施例1,2では、カラーフィルタ29の各着色部29R,29G,29Bの膜厚については比較例1と同等であるものの、LED17に備えられる緑色蛍光体及び赤色蛍光体が共に量子ドット蛍光体からなる点で異なるとともに、これら各蛍光体から発せられる光の色純度がより高いものとなっているのに加えて、カラーフィルタ29の各着色部29R,29G,29Bに係る透過スペクトルがLED17に最適化されている。詳しくは、実施例1,2に係るLED17の緑色蛍光体の発光スペクトルは、図9に示すように、そのほぼ全域が緑色着色部29Gの透過スペクトルに含有されるのに対して、赤色着色部29Rの透過スペクトルとの重なり範囲が比較例1(図11を参照)に比べると小さくなっている。これにより、緑色蛍光体から発せられた色純度の高い緑色光は、緑色着色部29Gを効率的に透過されるものの、赤色着色部29Rを殆ど透過することがなくて赤色着色部29Rにより効率的に吸収されるので、液晶パネル11の出射光における緑色の色度が極めて色純度の高くなり、緑色の色域が拡張されている。しかも、実施例1,2に係るLED17の赤色蛍光体の発光スペクトルは、そのほぼ全域が赤色着色部29Rの透過スペクトルに含有されるのに対し、緑色着色部29Gの透過スペクトルとの重なり範囲が比較例1(図11を参照)に比べると小さくなっている。これにより、赤色蛍光体から発せられた色純度の高い赤色光は、赤色着色部29Rを効率的に透過されるものの、緑色着色部29Gを殆ど透過することがなくて緑色着色部29Gにより効率的に吸収されるので、液晶パネル11の出射光における赤色の色度が極めて色純度の高くなり、赤色の色域が拡張されている。その上で、カラーフィルタ29の各着色部29R,29G,29Bの各透過スペクトルは、LED17からの青色光、緑色光、及び赤色光に係る各発光スペクトルをそれぞれ包含するとともに、それぞれのピークの半値幅が比較例1よりも狭いものとされている。これにより、LED17から発せられた色純度の高い各色の光が、各着色部29R,29G,29Bを透過することでさらに色純度が高められ、もって出射光の色再現範囲が広いものとなる。以上のように、実施例1,2に係る液晶パネル11の出射光は、図14及び図15に示すように、緑色及び赤色の色域が拡張されることで、色再現性が高いものとされており、その色度領域が比較例2と同等で且つCIE1976色度図のBT.2020比において100%を達成することができるのである。
一方、液晶パネルの出射光の輝度に関しては、図13に示すように、基準となる比較例1の「100%」に比べて、比較例2では「17%」と著しく低下するのに対して、実施例1では「58%」、実施例2では「66%」となっていていずれも低下しているものの、比較例2に比べると低下が抑制されている(詳しくは図13の最上段の「出射光の輝度比」の欄を参照)。これは、比較例2では、カラーフィルタの各着色部の膜厚を比較例1及び実施例1に比べて11.9倍にまで増加させたため、各着色部を光が透過する際に極めて多くの光が吸収されて光の利用効率が著しく低下し、結果として液晶パネルの出射光の輝度が著しく低下している、と考えられる。このことは、図12において、LEDの各色の光に係る発光スペクトルが、カラーフィルタの各着色部に係る透過スペクトルの外側にはみ出しており、このはみ出した部分の光が出射光として利用されていないことからも明らかである。これに対し、実施例1,2では、カラーフィルタ29の各着色部29R,29G,29Bの膜厚が比較例2に比べると十分に薄くなっており、各着色部29R,29G,29Bに係る各透過スペクトルの半値幅も、比較例2に比べて十分に広くなっている。このことは、図9及び図10において、LED17の各色の光に係る発光スペクトルが、カラーフィルタ29の各着色部29R,29G,29Bに係る透過スペクトルの内側にほぼ全て収まっており、出射光として利用されない波長の光が極めて少なくなっていることからも明らかである。以上のように、実施例1,2に係る液晶表示装置10によれば、出射光の輝度の低下を抑制しつつ、色再現性の向上を図ることができる。そして、実施例1と実施例2とを比べると、実施例2の輝度比(66%)は、実施例1の輝度比(58%)よりも相対的に高くなっている。これは、実施例2に係るLED17の赤色蛍光体におけるピーク波長(635nm±2nm)が、実施例1に係るLED17の赤色蛍光体のピーク波長(645nm±2nm)に比べると、短波長側にシフトしており、視感度のピークである555nmにより近い波長となっていることに因る。つまり、仮に視感度を考慮しない光量(放射束)が同じであっても、当該光の波長が視感度のピークに近ければ、視感度を考慮した輝度としては高くなる。このことから、実施例2の方が実施例1よりも高輝度となっているのである。以上のように、実施例2は、比較例2及び実施例1と同等の高い色再現性を得ることができるのに加えて、実施例1に比べて輝度低下がより好適に抑制されている。なお、実施例1における赤色蛍光体の配合比率が、実施例2における赤色蛍光体の配合比率よりも大きくなっているのは、赤色光の輝度が不足するのを補うためであるが、その大きさには、蛍光体の含有総量の制限やホワイトバランスの維持などの理由から限度があり、実施例1において赤色光の輝度不足を解消するには至っていない。
以上説明したように本実施形態の液晶表示装置(表示装置)10は、ピーク波長が440nm±2nm〜450nm±2nmの範囲となるピークを含み且つその半値幅が25nm未満とされる発光スペクトルとなる青色光と、ピーク波長が525nm±2nm〜540nm±2nmの範囲となるピークを含み且つその半値幅が52nm未満とされる発光スペクトルとなる緑色光と、ピーク波長が620nm±2nm〜645nm±2nmの範囲となるピークを含み且つその半値幅が40nm未満とされる発光スペクトルとなる赤色光と、をそれぞれ発光するLED(光源)17を備えるバックライト装置(照明装置)12と、青色を呈する青色着色部29Bであって、ピーク波長が440nm〜461.5nmの範囲となるピークを含み且つその半値幅が100nm未満とされる透過スペクトルを有する青色着色部29Bと、緑色を呈する緑色着色部29Gであって、ピーク波長が510nm〜533.5nmの範囲となるピークを含み且つその半値幅が90nm未満とされる透過スペクトルを有する緑色着色部29Gと、赤色を呈する赤色着色部29Rであって、ピークの半値となる波長が580nm以上となる透過スペクトルを有する赤色着色部29Rと、を少なくとも備えてなるカラーフィルタ29を有し、バックライト装置12からの光を利用して表示を行う液晶パネル(表示パネル)11と、を備える。
このようにすれば、バックライト装置12に備えられるLED17から発せられた光が液晶パネル11に供給されると、その光が液晶パネル11に有されて少なくとも青色、緑色、赤色を呈する各着色部29R,29G,29Bからなるカラーフィルタ29を透過して液晶パネル11から出射されることで、液晶パネル11に画像が表示される。ここで、バックライト装置12に備えられるLED17は、青色光と、緑色光と、赤色光と、をそれぞれ発光することにより、発光光が全体として概ね白色を呈するものとされる。
そして、LED17から発せられる青色光は、ピーク波長が440nm±2nm〜450nm±2nmの範囲となるピークを含み且つその半値幅が25nm未満とされる発光スペクトルとなり、LED17から発せられる緑色光は、ピーク波長が525nm±2nm〜540nm±2nmの範囲となるピークを含み且つその半値幅が52nm未満とされる発光スペクトルとなり、LED17から発せられる赤色光は、ピーク波長が620nm±2nm〜645nm±2nmの範囲となるピークを含み且つその半値幅が40nm未満とされる発光スペクトルとなっているから、各色の光の色純度が十分に高いものとされる。特に、青色光の発光スペクトルのピーク波長が上記した数値範囲の下限値(440nm±2nm)以上とされることで、それよりも短波長側にした場合に比べると、視感度のピークである555nmにより近くなることで、青色光の明るさが十分に得られる。また、青色光の発光スペクトルのピーク波長が上記した数値範囲の上限値(450nm±2nm)以下とされることで、それよりも長波長側にした場合に比べると、色相が緑色寄りにずれることが避けられる。一方、緑色光の発光スペクトルのピーク波長が上記した数値範囲の下限値(525nm±2nm)以上とされることで、それよりも短波長側にした場合に比べると、色相が青色寄りにずれることが避けられるとともに、視感度のピークである555nmにより近くなることで、緑色光の明るさが十分に得られる。また、緑色光の発光スペクトルのピーク波長が上記した数値範囲の上限値(540nm±2nm)以下とされることで、それよりも長波長側にした場合に比べると、色相が黄色寄りにずれることが避けられる。さらには、赤色光の発光スペクトルのピークにおけるピーク波長が上記した数値範囲の下限値(620nm±2nm)以上とされることで、それよりも短波長側にした場合に比べると、色相が黄色寄りにずれることが避けられる。さらには、赤色光の発光スペクトルのピークにおけるピーク波長が上記した数値範囲の上限値(645nm±2nm)以下とされることで、それよりも長波長側にした場合に比べると、視感度のピークである555nmにより近くなるので、赤色光の明るさが十分に得られる。
その上で、液晶パネル11に有されるカラーフィルタ29に備えられる青色着色部29Bは、ピーク波長が440nm〜461.5nmの範囲となるピークを含み且つその半値幅が100nm未満とされる透過スペクトルを有し、緑色着色部29Gは、ピーク波長が510nm〜533.5nmの範囲となるピークを含み且つその半値幅が90nm未満とされる透過スペクトルを有し、赤色着色部29Rは、ピークの半値となる波長が580nm以上となる透過スペクトルを有しているから、各着色部29R,29G,29BによってLED17から発せられた各色の光が効率的に透過される。これにより、LED17からの各色の光を、カラーフィルタ29を構成する各色の着色部29R,29G,29Bに透過させて得られる液晶パネル11の出射光に係る色度領域に関して、青色、緑色、及び赤色の各色域がそれぞれ好適に拡張されるので、液晶パネル11に表示される画像に係る色再現性が向上する。従って、従来のように色補正フィルムを用いたり、カラーフィルタ29の膜厚を増したりすることで、色再現性の向上を図るようにしたものに比べると、輝度低下を抑制しつつ、色再現性の向上を図ることができる。以上により、液晶パネル11の出射光における色度領域を、少なくともCIE1976色度図においてBT.2020規格に係るBT.2020色度領域と同等またはそれ以上(面積比で100%または100%以上)の広さとすることが可能となり、もって高い色再現性を得ることができる。
また、LED17は、ピーク波長が530nm±2nmとなるピークを含み且つその半値幅が40nm未満とされる発光スペクトルの緑色光を発光するものとされており、青色着色部29Bは、ピーク波長が451nm〜461.5nmの範囲となるピークを含み且つその半値幅が61nm〜99nmの範囲とされる透過スペクトルを有し、緑色着色部29Gは、ピーク波長が521nm〜533.5nmの範囲となるピークを含み且つその半値幅が63nm〜87nmの範囲とされる透過スペクトルを有し、赤色着色部29Rは、ピークの半値となる波長が588nm〜604nmの範囲となる透過スペクトルを有する。まず、各着色部29R,29G,29Bの透過スペクトルにおいて、ピークの半値幅を狭くするほど、出射光の色純度が高まり易くなるものの、各着色部29R,29G,29Bの透過率が低下することで出射光の輝度が低下し易くなる傾向にある。その点、各着色部29R,29G,29Bの透過スペクトルにおけるピークの半値幅、及びピークの半値となる波長を、それぞれ上記した各数値範囲の下限値を下回らない値とすることで、十分な色再現性を得つつも一定以上の輝度を維持することができる。特に、LED17から発せられる緑色光及び赤色光の発光スペクトルが上記のようにされることで、各着色部29R,29G,29Bの透過スペクトルにおけるピークの半値幅に係る数値範囲の下限値を上記のように十分に高く、半値幅が十分に広くなる設定とすることができるので、それにより高い輝度を得ることができる。ここで、緑色着色部29Gにおける透過スペクトルのピークの半値幅を狭くする場合、当該透過スペクトルが赤色光における発光スペクトルから離れるようシフトすることになるので、色再現性を損なうことなく赤色光の発光スペクトルを、そのピークのピーク波長が短波長側にシフトするよう変更することが可能となる。そうすれば、赤色光に係るピーク波長が、視感度のピークとなる555nmに近づくことになるので、LED17から発光される赤色光の輝度が向上するとともに、LED17の発光光全体の輝度も向上し、結果として各着色部29R,29G,29Bを透過して得られる出射光の輝度がより高いものとなる。
一方、各着色部29R,29G,29Bの透過スペクトルにおいて、ピークの半値幅を広くするほど、各着色部29R,29G,29Bの透過率が向上することで出射光の輝度が高まり易くなるものの、出射光の色純度が低下し易くなる傾向にある。特に、LED17から発せられる緑色光及び赤色光の発光スペクトルが上記のようにされることで、各着色部29R,29G,29Bの透過スペクトルにおけるピークの半値幅に係る数値範囲の上限値を上記のように十分に高く、半値幅が十分に広くなる設定とすることができ、それにより高い輝度を得ることができる。ここで、緑色着色部29Gにおける透過スペクトルのピークの半値幅を広くする場合、当該透過スペクトルに対してLED17の赤色光における発光スペクトルが重なるのを抑制するため、赤色光における発光スペクトルを、そのピークのピーク波長が長波長側にシフトするよう変更するのが好ましい。ところが、そうすると赤色光に係るピーク波長が、視感度のピークとなる555nmから遠ざかることになるため、LED17から発光される赤色光の輝度が低下する傾向にある。このように赤色光の輝度が低下すると、LED17の発光光全体の輝度も低下し、結果として各着色部29R,29G,29Bを透過して得られる出射光の輝度も低下してしまう。その点、各着色部29R,29G,29Bの透過スペクトルにおけるピークの半値幅、及びピークの半値となる波長を、それぞれ上記した各数値範囲の上限値を上回らない値とすることで、十分な色再現性を確保しつつも、LED17の赤色光の輝度低下を抑制して出射光の輝度を一定以上に維持することができる。
また、LED17は、ピークの半値幅が30nm〜36nmの範囲とされる発光スペクトルの緑色光と、ピーク波長が635nm±2nm〜645nm±2nmの範囲となるピークを含み且つその半値幅が30nm〜36nmの範囲とされる発光スペクトルの赤色光と、を発光するものとされており、青色着色部29Bは、ピーク波長が451nmとなるピークを含み且つその半値幅が91nm〜92nmの範囲とされる透過スペクトルを有し、緑色着色部29Gは、ピーク波長が521nmとなるピークを含み且つその半値幅が85nmとされる透過スペクトルを有し、赤色着色部29Rは、ピークの半値となる波長が588nmとなる透過スペクトルを有する。このようにすれば、各着色部29R,29G,29Bの透過スペクトルにおけるピークの半値幅、及びピークの半値となる波長の各下限値が十分に大きなものとなっているので、十分な色再現性を確保しつつ、輝度をより高いものとすることができる。しかも、LED17から発光される緑色光及び赤色光における発光スペクトルのピークの半値幅を30nm未満とした場合に比べると、LED17に係る部材の調達をより容易に行うことができ、LED17に係る製造コストをより低下させることができる。
また、LED17は、青色光を発光する青色LED素子(青色発光素子)40と、青色LED素子40からの青色光に励起されて緑色光を発光する緑色蛍光体と、青色LED素子40からの青色光に励起されて赤色光を発光する赤色蛍光体と、を少なくとも備えており、緑色蛍光体及び赤色蛍光体は、共に量子ドット蛍光体とされる。このようにすれば、LED17は、青色LED素子40から発せられる青色光と、青色光に励起されて緑色蛍光体から発せられる緑色光と、青色光に励起されて赤色蛍光体から発せられる赤色光と、により全体として概ね白色となる光を発光するものとされる。そして、緑色蛍光体及び赤色蛍光体が共に量子ドット蛍光体とされることで、色純度の高い緑色光及び赤色光を発光することができるのに加えて、蛍光量子収率(吸収光子数に対する放出光子数の比)が高いものとなる。量子ドット蛍光体の発光光の色純度が高いことで、カラーフィルタ29の各着色部29R,29G,29Bにおける透過スペクトルのピークの半値幅を広くしても十分な色再現性を確保することができ、もって輝度の向上に好適となる。その上で、量子ドット蛍光体の蛍光量子収率が高いことで、輝度をより向上させることができる。
また、バックライト装置12は、LED17と対向する形で配されてLED17からの光が入射される光入射面19bが端面に有されるとともに、液晶パネル11の板面と対向する形で配されて液晶パネル11に向けて光を出射する光出射面19aが板面に有される導光板19を備えている。このようにすれば、LED17から発せられた光は、導光板19の端面に有される光入射面19bに入射してから導光板19内を伝播して拡散された後、導光板19の板面に有される光出射面19aから面状の光として出射されて液晶パネル11へと照射される。このようなエッジライト型のバックライト装置12によれば、直下型に比べると、複数のLED17を使用する場合にはLED17の設置数を削減しつつ出射光に係る輝度均一性を十分に高くすることができる。
また、本実施形態に係るテレビ受信装置10TVは、液晶表示装置10と、テレビ信号を受信可能なチューナー(受信部)10Tとを備える。このようなテレビ受信装置10TVによれば、高輝度で且つ色再現性に優れたテレビ画像を表示することができる。
<実施形態2>
本発明の実施形態2を図16から図20によって説明する。この実施形態2では、LEDに備えられる緑色蛍光体及び赤色蛍光体を変更したものを示す。なお、上記した実施形態1と同様の構造、作用及び効果について重複する説明は省略する。
本発明の実施形態2を図16から図20によって説明する。この実施形態2では、LEDに備えられる緑色蛍光体及び赤色蛍光体を変更したものを示す。なお、上記した実施形態1と同様の構造、作用及び効果について重複する説明は省略する。
本実施形態に係るLEDは、緑色蛍光体として酸窒化物蛍光体を、赤色蛍光体として複フッ化物蛍光体を、それぞれ備えた構成とされる。緑色蛍光体を構成する酸窒化物蛍光体は、サイアロン系蛍光体とされる。サイアロン系蛍光体は、窒化ケイ素のシリコン原子の一部がアルミニウム原子に、窒素原子の一部が酸素原子に置換された物質、つまり酸窒化物である。酸窒化物であるサイアロン系蛍光体は、例えば硫化物や酸化物などからなる他の蛍光体に比べると、発光効率に優れるとともに耐久性に優れている。ここで言う「耐久性に優れる」とは、具体的には、LEDチップからの高いエネルギーの励起光に曝されても経時的に輝度低下が生じ難いことなどを意味する。しかも、発光スペクトルに含まれるピークの半値幅が十分に狭くなることで色純度の高い緑色光を発光することができる。サイアロン系蛍光体には、付活剤として希土類元素(例えばTb,Yg,Agなど)が用いられる。そして、本実施形態に係る緑色蛍光体を構成するサイアロン系蛍光体は、β−SiAlONとされる。β−SiAlONは、サイアロン系蛍光体の一種であり、β型窒化ケイ素結晶にアルミニウムと酸素とが固溶した一般式Si6-zAlzOzN8-z(zは固溶量を示す)または(Si,Al)6(O,N)8により表される物質である。本実施形態に係るβ−SiAlONには、付活剤として例えば希土類元素の一種であるEu(ユーロピウム)が用いられている。これにより、発光スペクトルに含まれるピークの半値幅がより狭くなるので、色純度の高い緑色光を発光することができる。
赤色蛍光体を構成する複フッ化物蛍光体は、一般式A2MF6(MはSi、Ti、Zr、Hf、Ge及びSnから選ばれる1種以上、AはLi、Na、K、Rb及びCsから選ばれる1種以上)により表される。この複フッ化物蛍光体は、発光スペクトルに含まれるメインピークの半値幅が十分に狭くなっているので、色純度の高い赤色光を発光することができる。また、緑色蛍光体から発せられる緑色光を吸収し難いものとされているので、緑色光の利用効率が高く保たれる。複フッ化物蛍光体は、付活剤としてマンガンを用いたケイフッ化カリウム(K2SiF6:Mn)とされる。このようなケイフッ化カリウムでは、材料として高価な希土類元素を用いていないので、赤色蛍光体並びにLEDに係る製造コストが安価なものとなっている。この複フッ化物蛍光体であるケイフッ化カリウムは、その発光スペクトルが特徴的なものとなっており、図16及び図17に示すように、1つのメインピークと、その長波長側と短波長側とに1つずつのサブピーク(第1サブピーク及び第2サブピーク)と、を有するものとされる。
そして、本実施形態に係るLEDに備えられる緑色蛍光体は、図16及び図17に示すように、ピーク波長が528nm±2nm〜540nm±2nmの範囲となるピークを含み且つその半値幅が52nm未満とされる発光スペクトルを有している。具体的には、緑色蛍光体は、ピーク波長が528nm±2nm〜533nm±2nmの範囲となるピークを含み且つその半値幅が49nm〜52nmの範囲とされる発光スペクトルを有しているのが好ましい。この中でも、緑色蛍光体は、ピーク波長が533nm±2nmとなるピークを含み且つその半値幅が52nmとされる発光スペクトルを有しているのが特に好ましい。これに対し、赤色蛍光体は、ピーク波長が620nm±2nm〜645nm±2nmの範囲となるピークを含み且つその半値幅が40nm未満となる発光スペクトルを有している。具体的には、赤色蛍光体は、ピーク波長が631nm±2nm程度となるメインピークを含み且つその半値幅が7nm未満とされ、さらにはピーク波長が607nm±2nm〜614nm±2nmの範囲となる第1サブピークを含むとともにピーク波長が645nm±2nm〜648nm±2nmの範囲となる第2サブピークを含む発光スペクトルを有しているのが好ましい。特に、本実施形態では、赤色蛍光体の発光スペクトルは、メインピークのピーク波長が631nm±2nm程度とされ且つその半値幅が7nm程度とされ、第1サブピークのピーク波長が612nm±2nm程度とされ、第2サブピークのピーク波長が646nm±2nm程度とされるのがより好ましい。また、赤色蛍光体の発光スペクトルに含まれるメインピークの半値幅は、緑色蛍光体の発光スペクトルに含まれるピークの半値幅に比べて相対的に狭くなっている。
次に、上記のような構成のLEDからの光によって画像を表示する液晶パネルに備えられるカラーフィルタを構成する各色の着色部における各透過スペクトルについて説明する。青色着色部は、図16及び図17に示すように、その透過スペクトルに含まれるピークのピーク波長が451nm〜461nmの範囲となるとともに、当該ピークの半値幅が46nm〜78nmの範囲となるよう構成されている。具体的には、青色着色部は、ピーク波長が451nm〜453nmの範囲となるピークを含み且つその半値幅が74nm〜78nmの範囲となる透過スペクトルを有するよう構成されるのが好ましい。緑色着色部は、その透過スペクトルに含まれるピークのピーク波長が521nm〜531nmの範囲となるとともに、当該ピークの半値幅が50nm〜74nmの範囲となるよう構成されている。具体的には、緑色着色部の透過スペクトルは、ピークのピーク波長が521nm〜524nmの範囲とされ且つピークの半値幅が71nm〜74nmとされるのが好ましい。赤色着色部は、その透過スペクトルに含まれるピークの半値となる波長が601nm〜604nmの範囲となるよう構成されている。具体的には、赤色着色部の透過スペクトルは、ピークのピーク波長が659nm〜660nmの範囲とされ且つピークの半値となる波長が604nm程度とされるのが好ましい。
ここで、LED及びカラーフィルタを上記のような構成とすることで、出射光の輝度及び色再現性がどのようなものになるか、に関して知見を得るため、下記の比較実験2を行った。この比較実験2では、本段落以前に説明したLEDを有するバックライト装置と、カラーフィルタを有する液晶パネルと、を備えた液晶表示装置を実施例3,4としている。また、これら実施例3,4の比較対象としては、上記した実施形態1の比較実験1で説明した比較例1,2を用いるものとする。比較例1,2の構成などは既述した通りである。詳しくは、実施例3に係る液晶表示装置は、本段落以前に説明したものと同様であり、バックライト装置のLEDに備えられる青色LED素子は、図16及び図18に示すように、発光スペクトルに含まれるピークのピーク波長が444nm±2nmとされ且つその半値幅が18nm程度とされる。サイアロン系蛍光体の一種であるβ−SiAlONからなる緑色蛍光体は、発光スペクトルに含まれるピークのピーク波長が528nm±2nmとされ且つその半値幅が49nm程度とされる。複フッ化物蛍光体の一種であるケイフッ化カリウムからなる赤色蛍光体は、発光スペクトルに含まれるメインピークのピーク波長が631nm±2nm程度とされ且つその半値幅が7nm程度とされ、第1サブピークのピーク波長が612nm±2nm程度とされ、第2サブピークのピーク波長が646nm±2nm程度とされる。実施例3に係る液晶表示装置に備えられる液晶パネルのカラーフィルタは、青色着色部における透過スペクトルに含まれるピークのピーク波長が453nm程度とされるとともに、当該ピークの半値幅が78nm程度とされ、緑色着色部における透過スペクトルに含まれるピークのピーク波長が524nm程度とされるとともに、当該ピークの半値幅が74nm程度とされ、赤色着色部における透過スペクトルに含まれるピークのピーク波長が659nm程度とされるとともに、当該ピークの半値となる波長が604nm程度とされる。また、実施例3に係るカラーフィルタは、3色の各着色部の膜厚が、比較例1に比べて大きなものとされており、具体的には約1.5倍とされる(図18の「R膜厚比」、「G膜厚比」、「B膜厚比」の欄を参照)。
実施例4に係る液晶表示装置は、本段落以前に説明したものと同様であり、バックライト装置のLEDに備えられる青色LED素子は、図17及び図18に示すように、発光スペクトルに含まれるピークのピーク波長が444nm±2nmとされ且つその半値幅が18nm程度とされる。サイアロン系蛍光体の一種であるβ−SiAlONからなる緑色蛍光体は、発光スペクトルに含まれるピークのピーク波長が533nm±2nmとされ且つその半値幅が52nm程度とされる。複フッ化物蛍光体の一種であるケイフッ化カリウムからなる赤色蛍光体は、発光スペクトルに含まれるメインピークのピーク波長が631nm±2nmとされ且つその半値幅が7nm程度とされ、第1サブピークのピーク波長が612nm±2nmとされ、第2サブピークのピーク波長が646nm±2nmとされる。実施例3に係る液晶表示装置に備えられる液晶パネルのカラーフィルタは、青色着色部における透過スペクトルに含まれるピークのピーク波長が451nm程度とされるとともに、当該ピークの半値幅が74nm程度とされ、緑色着色部における透過スペクトルに含まれるピークのピーク波長が521nm程度とされるとともに、当該ピークの半値幅が71nm程度とされ、赤色着色部における透過スペクトルに含まれるピークのピーク波長が660nm程度とされるとともに、当該ピークの半値となる波長が604nm程度とされる。また、実施例4に係るカラーフィルタは、3色の各着色部の膜厚が、比較例1に比べて大きなものとされており、具体的には約1.6倍とされる(図18の「R膜厚比」、「G膜厚比」、「B膜厚比」の欄を参照)。なお、実施例4に係るカラーフィルタを構成する各着色部は、実施例3に記載したものと同じ材料からなる。
そして、この比較実験2では、上記した構成の実施例3,4及び比較例1,2に係る各液晶表示装置において、LEDの色度と、液晶パネルからの出射光(白色光)の輝度比と、同出射光の各色度と、を測定するとともに、同出射光に係る色度領域のNTSC比、BT.709比、DCI比、及びBT.2020比を算出しており、その結果を図18から図20に示す。図19及び図20は、各規格に係る色度領域と、実施例3,4及び比較例1,2に係る液晶表示装置の液晶パネルからの出射光の色度領域と、を表している。
続いて、比較実験2の実験結果について説明する。まず、液晶パネルの出射光の色度領域に係るNTSC比、BT.709比、DCI比、及びBT.2020比に関しては、図18から図20に示すように、比較例1が最も低い値となっているのに対し、比較例2及び実施例3,4は、いずれも比較例1よりも高い値となっていて、なお且つ互いに概ね同等の値となっている。特に、CIE1976色度図のBT.2020比に関しては、比較例2及び実施例3,4は共に「100%」、つまりBT.2020規格に係るBT.2020色度領域と同等の色再現範囲を有している、と言える(詳しくは図18の上から2段目の「BT.2020比:CIE1976色度図」の欄を参照)。実施例3,4では、カラーフィルタの各着色部の膜厚が比較例1よりも大きくされるのに加えて、LEDに備えられる緑色蛍光体及び赤色蛍光体が比較例1,2とは異なっており、特に赤色蛍光体が極めて色純度の高い赤色光を発光するものとされる。詳しくは、実施例3,4に係るカラーフィルタは、上記のような膜厚とされることで、3色の各着色部における透過スペクトルのピークの半値幅が、比較例1,2に係るカラーフィルタの同半値幅に比べて狭いものとされる。従って、実施例3,4では、LEDから発せられた各色の光が、カラーフィルタの各着色部を透過することで、比較例1,2に比べて、より色純度が高められ、もって出射光の色再現範囲が広いものとなる。以上のように、実施例3,4に係る液晶パネルの出射光は、図19及び図20に示すように、緑色及び赤色の色域が拡張されることで、色再現性が高いものとされており、その色度領域が実施例1,2及び比較例2と同等で且つCIE1976色度図のBT.2020比において100%を達成することができるのである。なお、実施例3,4に係るLEDから発せられる各色の光の色純度は、上記した実施形態1の比較実験1の実施例1,2に係るLEDに比べると、相対的に低くなっており、そのため実施例3,4に係るカラーフィルタの各着色部における膜厚を、実施例1,2に比べて厚くするとともに、その透過スペクトルにおけるピークの半値幅を相対的に狭くしている。
一方、液晶パネルの出射光の輝度に関しては、図18に示すように、基準となる比較例1の「100%」に比べて、比較例2では「17%」と著しく低下するのに対して、実施例3では「51%」、実施例4では「62%」となっていていずれも低下しているものの、比較例2に比べると低下が抑制されている(詳しくは図18の最上段の「出射光の輝度比」の欄を参照)。実施例3,4では、カラーフィルタの各着色部の膜厚が比較例1よりは厚いものの、比較例2に比べると十分に薄くなっており、各着色部に係る各透過スペクトルの半値幅も、比較例2に比べて十分に広くなっている。このことは、図16及び図17において、LEDの各色の光に係る発光スペクトルが、カラーフィルタの各着色部に係る透過スペクトルの内側にほぼ全て収まっており、出射光として利用されない波長の光が極めて少なくなっていることからも明らかである。以上のように、実施例3,4に係る液晶表示装置によれば、出射光の輝度の低下を抑制しつつ、色再現性の向上を図ることができる。そして、実施例3と実施例4とを比べると、実施例4の輝度比(62%)は、実施例3の輝度比(51%)よりも相対的に高くなっている。これは、実施例4に係るLEDの緑色蛍光体におけるピーク波長(533nm±2nm)が、実施例3に係るLEDの緑色蛍光体のピーク波長(528nm±2nm)に比べると、長波長側にシフトしており、視感度のピークである555nmにより近い波長となっていることに因る。つまり、仮に視感度を考慮しない光量(放射束)が同じであっても、当該光の波長が視感度のピークに近ければ、視感度を考慮した輝度としては高くなる。このことから、実施例4の方が実施例3よりも高輝度となっているのである。以上のように、実施例4は、比較例2及び実施例3と同等の高い色再現性を得ることができるのに加えて、実施例3に比べて輝度低下がより好適に抑制されている。なお、実施例3における緑色蛍光体の配合比率が、実施例4における緑色蛍光体の配合比率よりも大きくなっているのは、緑色光の輝度が不足するのを補うためであるが、その大きさには、蛍光体の含有総量の制限やホワイトバランスの維持などの理由から限度があり、実施例3において緑色光の輝度不足を解消するには至っていない。
以上説明したように本実施形態によれば、LEDは、ピーク波長が528nm±2nm〜540nm±2nmの範囲となるピークを含み且つその半値幅が52nm未満とされる発光スペクトルの緑色光と、ピーク波長が631nm±2nmとなるメインピークを含み且つその半値幅が7nm未満とされ、さらにはピーク波長が607nm〜614nmの範囲となる第1サブピークを含むとともにピーク波長が645nm〜648nmの範囲となる第2サブピークを含む発光スペクトルの赤色光と、を発光するものとされており、青色着色部は、ピーク波長が451nm〜461nmの範囲となるピークを含み且つその半値幅が46nm〜78nmの範囲とされる透過スペクトルを有し、緑色着色部は、ピーク波長が521nm〜531nmとなるピークを含み且つその半値幅が50nm〜74nmの範囲とされる透過スペクトルを有し、赤色着色部は、ピークの半値となる波長が601nm〜604nmの範囲となる透過スペクトルを有する。まず、各着色部の透過スペクトルにおいて、ピークの半値幅を狭くするほど、出射光の色純度が高まり易くなるものの、各着色部の透過率が低下することで出射光の輝度が低下し易くなる傾向にある。その点、各着色部の透過スペクトルにおけるピークの半値幅、及びピークの半値となる波長を、それぞれ上記した各数値範囲の下限値を下回らない値とすることで、十分な色再現性を得つつも一定以上の輝度を維持することができる。しかも、LEDから発せられる緑色光及び赤色光の発光スペクトルが上記のようにされ、特に赤色光の色純度が高くされることで、十分な色再現性を容易に確保することができる。ここで、緑色着色部における透過スペクトルのピークの半値幅を狭くする場合、それに伴う輝度低下を抑制するため、LEDの緑色光における発光スペクトルを、そのピークのピーク波長が長波長側にシフトするよう変更するのが好ましい。すなわち、緑色光の発光スペクトルを長波長側にシフトすれば、そのピーク波長が視感度のピークとなる555nmに近づくことになるので、LEDから発光される緑色光の輝度が向上するとともに、LEDの発光光全体の輝度も向上する。これにより、緑色着色部の透過スペクトルのピークの半値幅を狭くするのに伴う輝度低下が抑制される。
一方、各着色部の透過スペクトルにおいて、ピークの半値幅を広くするほど、各着色部の透過率が向上することで出射光の輝度が高まり易くなるものの、出射光の色純度が低下し易くなる傾向にある。ここで、緑色着色部における透過スペクトルのピークの半値幅を広くする場合、当該透過スペクトルに対してLEDの緑色光における発光スペクトルの重なり量が一定以上となるようにし、十分な色再現性を確保するため、緑色光における発光スペクトルを、そのピークのピーク波長が短波長側にシフトするよう変更するのが好ましい。ところが、そうすると緑色光に係るピーク波長が、視感度のピークとなる555nmから遠ざかることになるため、LEDから発光される緑色光の輝度が低下する傾向にある。このように緑色光の輝度が低下すると、LEDの発光光全体の輝度も低下し、結果として各着色部を透過して得られる出射光の輝度も低下してしまう。その点、各着色部の透過スペクトルにおけるピークの半値幅、及びピークの半値となる波長を、それぞれ上記した各数値範囲の上限値を上回らない値とすることで、十分な色再現性を確保しつつも、LEDの緑色光の輝度低下を抑制して出射光の輝度を一定以上に維持することができる。
また、LEDは、ピーク波長が528nm±2nm〜533nm±2nmとなるピークを含む発光スペクトルの緑色光を発光するものとされており、青色着色部は、ピーク波長が451nm〜453nmの範囲となるピークを含み且つその半値幅が74nm〜78nmの範囲とされる透過スペクトルを有し、緑色着色部は、ピーク波長が521nm〜524nmとなるピークを含み且つその半値幅が71nm〜74nmの範囲とされる透過スペクトルを有し、赤色着色部は、ピークの半値となる波長が604nmとなる透過スペクトルを有する。このようにすれば、各着色部の透過スペクトルにおけるピークの半値幅、及びピークの半値となる波長の各下限値が十分に大きなものとなっているので、十分な色再現性を確保しつつ、輝度をより高いものとすることができる。
また、LEDは、青色光を発光する青色発光素子と、青色発光素子からの青色光に励起されて緑色光を発光する緑色蛍光体と、青色発光素子からの青色光に励起されて赤色光を発光する赤色蛍光体と、を少なくとも備えており、緑色蛍光体は、サイアロン系蛍光体とされるのに対し、赤色蛍光体は、複フッ化物蛍光体とされる。このようにすれば、LEDは、青色発光素子から発せられる青色光と、青色光に励起されて緑色蛍光体から発せられる緑色光と、青色光に励起されて赤色蛍光体から発せられる赤色光と、により全体として概ね白色となる光を発光するものとされる。そして、緑色蛍光体とされるサイアロン系蛍光体は、発光スペクトルに含まれるピークのピーク波長及び半値幅に関して、多くの種類の材料が存在するので、その中から選択すれば、低コストでもって適切な発光スペクトルを有した緑色蛍光体を調達することができる。さらには、赤色蛍光体とされる複フッ化物蛍光体は、発光スペクトルに含まれるメインピークの半値幅が十分に狭くなっているので色純度の高い赤色光を発光することができる。また、緑色蛍光体から発せられる緑色光を吸収し難いものとされているので、緑色光の利用効率が高く保たれる。
<実施形態3>
本発明の実施形態3を図21から図34によって説明する。この実施形態3では、上記した実施形態1からLEDの各蛍光体における発光スペクトル、及びカラーフィルタの各着色部における透過スペクトルを変更したものを示す。なお、上記した実施形態1と同様の構造、作用及び効果について重複する説明は省略する。
本発明の実施形態3を図21から図34によって説明する。この実施形態3では、上記した実施形態1からLEDの各蛍光体における発光スペクトル、及びカラーフィルタの各着色部における透過スペクトルを変更したものを示す。なお、上記した実施形態1と同様の構造、作用及び効果について重複する説明は省略する。
本実施形態に係るバックライト装置に備えられるLEDは、量子ドット蛍光体からなる緑色蛍光体の発光スペクトルにおけるピークのピーク波長が530nm±2nm程度とされ且つピークの半値幅が40nm未満とされ、量子ドット蛍光体からなる赤色蛍光体の発光スペクトルにおけるピークのピーク波長が620nm±2nm〜642nm±2nmの範囲とされ且つピークの半値幅が40nm未満とされる。これに対し、液晶パネルに備えられるカラーフィルタは、青色着色部の透過スペクトルにおけるピークのピーク波長が456.5nm〜461.5nmの範囲とされ且つピークの半値幅が61nm〜99nmの範囲とされ、緑色着色部の透過スペクトルにおけるピークのピーク波長が531.5nm〜533.5nmの範囲とされ且つピークの半値幅が63nm〜87nmの範囲とされ、赤色着色部の透過スペクトルにおけるピークの半値となる波長が589nm〜596nmの範囲とされる。なお、LEDに有される青色LED素子に関しては、上記した実施形態1と同様である。
詳しくは、LEDに関して、緑色蛍光体の発光スペクトルにおけるピークのピーク波長が530nm±2nm程度とされ且つピークの半値幅が31nm〜40nmの範囲とされ、赤色蛍光体の発光スペクトルにおけるピークのピーク波長が633nm±2nm〜642nm±2nmの範囲とされ且つピークの半値幅が31nm〜40nmの範囲とされる場合には、カラーフィルタに関しては、青色着色部の透過スペクトルにおけるピークのピーク波長が460nm〜461.5nmの範囲とされ且つピークの半値幅が61nm〜74nmの範囲とされ、緑色着色部の透過スペクトルにおけるピークのピーク波長が531.5nm〜532nmの範囲とされ且つピークの半値幅が63nm〜72nmの範囲とされ、赤色着色部の透過スペクトルにおけるピークの半値となる波長が593nm〜596nmの範囲とされる。この中では、特に、LEDに関して、緑色蛍光体の発光スペクトルにおけるピークのピーク波長が530nm±2nm程度とされ且つピークの半値幅が40nm程度とされ、赤色蛍光体の発光スペクトルにおけるピークのピーク波長が642nm±2nm程度とされ且つピークの半値幅が40nm程度とされ、カラーフィルタに関しては、青色着色部の透過スペクトルにおけるピークのピーク波長が460nm程度とされ且つピークの半値幅が74nm程度とされ、緑色着色部の透過スペクトルにおけるピークのピーク波長が532nm程度とされ且つピークの半値幅が72nm程度とされ、赤色着色部の透過スペクトルにおけるピークの半値となる波長が593nm程度とされるのが好ましい。
次に、LEDに関して、緑色蛍光体の発光スペクトルにおけるピークのピーク波長が530nm±2nm程度とされ且つピークの半値幅が21nm〜30nmの範囲とされ、赤色蛍光体の発光スペクトルにおけるピークのピーク波長が626nm±2nm〜639nm±2nmの範囲とされ且つピークの半値幅が21nm〜30nmの範囲とされる場合には、カラーフィルタに関しては、青色着色部の透過スペクトルにおけるピークのピーク波長が458.5nm〜461.5nmの範囲とされ且つピークの半値幅が61nm〜85nmの範囲とされ、緑色着色部の透過スペクトルにおけるピークのピーク波長が531.5nm〜532.5nmの範囲とされ且つピークの半値幅が63nm〜79nmの範囲とされ、赤色着色部の透過スペクトルにおけるピークの半値となる波長が591nm〜596nmの範囲とされる。この中では、特に、LEDに関して、緑色蛍光体の発光スペクトルにおけるピークのピーク波長が530nm±2nm程度とされ且つピークの半値幅が30nm程度とされ、赤色蛍光体の発光スペクトルにおけるピークのピーク波長が632nm±2nm〜639nm±2nmの範囲とされ且つピークの半値幅が30nm程度とされる場合には、カラーフィルタに関しては、青色着色部の透過スペクトルにおけるピークのピーク波長が458.5nm〜460nmの範囲とされ且つピークの半値幅が74nm〜85nmの範囲とされ、緑色着色部の透過スペクトルにおけるピークのピーク波長が532nm〜532.5nmの範囲とされ且つピークの半値幅が72nm〜79nmの範囲とされ、赤色着色部の透過スペクトルにおけるピークの半値となる波長が591nm〜593nmの範囲とされるのが好ましい。
さらには、LEDに関して、緑色蛍光体の発光スペクトルにおけるピークのピーク波長が530nm±2nm程度とされ且つピークの半値幅が20nm未満とされ、赤色蛍光体の発光スペクトルにおけるピークのピーク波長が620nm±2nm〜640nm±2nmの範囲とされ且つピークの半値幅が20nm未満とされる場合には、カラーフィルタに関しては、青色着色部の透過スペクトルにおけるピークのピーク波長が456.5nm〜461.5nmの範囲とされ且つピークの半値幅が61nm〜99nmの範囲とされ、緑色着色部の透過スペクトルにおけるピークのピーク波長が531.5nm〜533.5nmの範囲とされ且つピークの半値幅が63nm〜87nmの範囲とされ、赤色着色部の透過スペクトルにおけるピークの半値となる波長が589nm〜596nmの範囲とされる。この中では、特に、LEDに関して、緑色蛍光体の発光スペクトルにおけるピークのピーク波長が530nm±2nm程度とされ且つピークの半値幅が20nm程度とされ、赤色蛍光体の発光スペクトルにおけるピークのピーク波長が629nm±2nm程度とされ且つピークの半値幅が20nm程度とされ、カラーフィルタに関しては、青色着色部の透過スペクトルにおけるピークのピーク波長が458.5nm程度とされ且つピークの半値幅が85nm程度とされ、緑色着色部の透過スペクトルにおけるピークのピーク波長が532.5nm程度とされ且つピークの半値幅が79nm程度とされ、赤色着色部の透過スペクトルにおけるピークの半値となる波長が591nm程度とされるのが好ましい。
次に、LED及びカラーフィルタを上記のような構成とすることで、出射光の輝度及び色再現性がどのようなものになるか、に関して知見を得るため、下記の比較実験3を行った。この比較実験3では、本段落以前に説明したLEDを有するバックライト装置と、カラーフィルタを有する液晶パネルと、を備えた液晶表示装置を実施例5〜16とし、これら実施例5〜16とはバックライト装置のLEDに係る発光スペクトル、及び液晶パネルのカラーフィルタに係る透過スペクトルをそれぞれ変更した液晶表示装置を比較例3〜8としている。また、上記した実施形態1の比較実験1で説明した比較例1,2についても併記し、その構成などは既述した通りである。始めに共通点について説明すると、実施例5〜16及び比較例3〜8では、いずれもLEDの緑色蛍光体及び赤色蛍光体として量子ドット蛍光体(CdSe)が用いられており、そのうちの緑色蛍光体に関しては、全てピーク波長が530nm±2nm程度に揃えられていて、ピークの半値幅のみが相互に異なるよう設定されている。実施例5〜16及び比較例3〜8において、カラーフィルタに係る透過スペクトルを調整するに際しては、各着色部の材料を比較例1,2(図15及び図21を参照)と同一としつつ、膜厚を変更するようにしている。図21から図26の「R膜厚比」、「G膜厚比」、「B膜厚比」の各欄には、比較例1のカラーフィルタの各着色部の膜厚を100%とした相対値(単位は「%」)を記載している。従って、実施例5〜16及び比較例3〜8において、カラーフィルタの各色の着色部の膜厚比が同一の場合には、その透過スペクトルも同一となる。また、実施例5〜16及び比較例3〜8に係るLEDの青色LED素子は、いずれもピークのピーク波長が444nm±2nmとされその半値幅が18nm程度とされる。以下、実施例5〜16及び比較例3〜8について、上記した共通点以外について説明する。
実施例5〜7及び比較例3,4は、いずれも緑色蛍光体及び赤色蛍光体の発光スペクトルに含まれるピークの半値幅がそれぞれ40nmとされる点で共通している。比較例3に係る液晶表示装置は、LEDに関して、赤色蛍光体の発光スペクトルにおけるピークのピーク波長が655nm±2nmとされ、カラーフィルタに関しては、各色の着色部の膜厚比が200%とされるとともに、青色着色部の透過スペクトルにおけるピークのピーク波長が458.5nmとされ且つピークの半値幅が85nmとされ、緑色着色部の透過スペクトルにおけるピークのピーク波長が532.5nmとされ且つピークの半値幅が79nmとされ、赤色着色部の透過スペクトルにおけるピークの半値となる波長が591nmとされる。実施例5に係る液晶表示装置は、LEDに関して、赤色蛍光体の発光スペクトルにおけるピークのピーク波長が642nm±2nmとされ、カラーフィルタに関しては、各色の着色部の膜厚比が250%とされるとともに、青色着色部の透過スペクトルにおけるピークのピーク波長が460nmとされ且つピークの半値幅が74nmとされ、緑色着色部の透過スペクトルにおけるピークのピーク波長が532nmとされ且つピークの半値幅が72nmとされ、赤色着色部の透過スペクトルにおけるピークの半値となる波長が593nmとされる。実施例6に係る液晶表示装置は、LEDに関して、赤色蛍光体の発光スペクトルにおけるピークのピーク波長が637nm±2nmとされ、カラーフィルタに関しては、各色の着色部の膜厚比が300%とされるとともに、青色着色部の透過スペクトルにおけるピークのピーク波長が460nmとされ且つピークの半値幅が68nmとされ、緑色着色部の透過スペクトルにおけるピークのピーク波長が531.5nmとされ且つピークの半値幅が67nmとされ、赤色着色部の透過スペクトルにおけるピークの半値となる波長が594nmとされる。実施例7に係る液晶表示装置は、LEDに関して、赤色蛍光体の発光スペクトルにおけるピークのピーク波長が633nm±2nmとされ、カラーフィルタに関しては、各色の着色部の膜厚比が350%とされるとともに、青色着色部の透過スペクトルにおけるピークのピーク波長が461.5nmとされ且つピークの半値幅が61nmとされ、緑色着色部の透過スペクトルにおけるピークのピーク波長が531.5nmとされ且つピークの半値幅が63nmとされ、赤色着色部の透過スペクトルにおけるピークの半値となる波長が596nmとされる。比較例4に係る液晶表示装置は、LEDに関して、赤色蛍光体の発光スペクトルにおけるピークのピーク波長が630nm±2nmとされ、カラーフィルタに関しては、各色の着色部の膜厚比が450%とされるとともに、青色着色部の透過スペクトルにおけるピークのピーク波長が461.5nmとされ且つピークの半値幅が53nmとされ、緑色着色部の透過スペクトルにおけるピークのピーク波長が531.5nmとされ且つピークの半値幅が57nmとされ、赤色着色部の透過スペクトルにおけるピークの半値となる波長が598nmとされる。
実施例8〜11及び比較例5,6は、いずれも緑色蛍光体及び赤色蛍光体の発光スペクトルに含まれるピークの半値幅がそれぞれ30nmとされる点で共通している。比較例5に係る液晶表示装置は、LEDに関して、赤色蛍光体の発光スペクトルにおけるピークのピーク波長が655nm±2nmとされ、カラーフィルタに関しては、各色の着色部の膜厚比が150%とされるとともに、青色着色部の透過スペクトルにおけるピークのピーク波長が456.5nmとされ且つピークの半値幅が99nmとされ、緑色着色部の透過スペクトルにおけるピークのピーク波長が533.5nmとされ且つピークの半値幅が87nmとされ、赤色着色部の透過スペクトルにおけるピークの半値となる波長が589nmとされる。実施例8に係る液晶表示装置は、LEDに関して、赤色蛍光体の発光スペクトルにおけるピークのピーク波長が639nm±2nmとされ、カラーフィルタに関しては、各色の着色部の膜厚比が200%とされる。このため、実施例8に係るカラーフィルタの透過スペクトルは、既述した比較例3と同一になる。実施例9に係る液晶表示装置は、LEDに関して、赤色蛍光体の発光スペクトルにおけるピークのピーク波長が632nm±2nmとされ、カラーフィルタに関しては、各色の着色部の膜厚比が250%とされる。このため、実施例9に係るカラーフィルタの透過スペクトルは、既述した実施例5と同一になる。実施例10に係る液晶表示装置は、LEDに関して、赤色蛍光体の発光スペクトルにおけるピークのピーク波長が628nm±2nmとされ、カラーフィルタに関しては、各色の着色部の膜厚比が300%とされる。このため、実施例10に係るカラーフィルタの透過スペクトルは、既述した実施例6と同一になる。実施例11に係る液晶表示装置は、LEDに関して、赤色蛍光体の発光スペクトルにおけるピークのピーク波長が626nm±2nmとされ、カラーフィルタに関しては、各色の着色部の膜厚比が350%とされる。このため、実施例11に係るカラーフィルタの透過スペクトルは、既述した実施例7と同一になる。比較例6に係る液晶表示装置は、LEDに関して、赤色蛍光体の発光スペクトルにおけるピークのピーク波長が622nm±2nmとされ、カラーフィルタに関しては、青色着色部の透過スペクトルにおけるピークのピーク波長が461.5nmとされ且つピークの半値幅が51nmとされ、緑色着色部の透過スペクトルにおけるピークのピーク波長が531nmとされ且つピークの半値幅が54nmとされ、赤色着色部の透過スペクトルにおけるピークの半値となる波長が599nmとされる。
実施例12〜16及び比較例7,8は、いずれも緑色蛍光体及び赤色蛍光体の発光スペクトルに含まれるピークの半値幅がそれぞれ20nmとされる点で共通している。比較例7に係る液晶表示装置は、LEDに関して、赤色蛍光体の発光スペクトルにおけるピークのピーク波長が655nm±2nmとされ、カラーフィルタに関しては、各色の着色部の膜厚比が130%とされるとともに、青色着色部の透過スペクトルにおけるピークのピーク波長が457nmとされ且つピークの半値幅が104nmとされ、緑色着色部の透過スペクトルにおけるピークのピーク波長が533.5nmとされ且つピークの半値幅が91nmとされ、赤色着色部の透過スペクトルにおけるピークの半値となる波長が588nmとされる。実施例12に係る液晶表示装置は、LEDに関して、赤色蛍光体の発光スペクトルにおけるピークのピーク波長が640nm±2nmとされ、カラーフィルタに関しては、各色の着色部の膜厚比が150%とされる。このため、実施例12に係るカラーフィルタの透過スペクトルは、既述した比較例5と同一になる。実施例13に係る液晶表示装置は、LEDに関して、赤色蛍光体の発光スペクトルにおけるピークのピーク波長が629nm±2nmとされ、カラーフィルタに関しては、各色の着色部の膜厚比が200%とされる。このため、実施例13に係るカラーフィルタの透過スペクトルは、既述した比較例3と同一になる。実施例14に係る液晶表示装置は、LEDに関して、赤色蛍光体の発光スペクトルにおけるピークのピーク波長が624nm±2nmとされ、カラーフィルタに関しては、各色の着色部の膜厚比が250%とされる。このため、実施例14に係るカラーフィルタの透過スペクトルは、既述した実施例5と同一になる。実施例15に係る液晶表示装置は、LEDに関して、赤色蛍光体の発光スペクトルにおけるピークのピーク波長が622nm±2nmとされ、カラーフィルタに関しては、各色の着色部の膜厚比が300%とされる。このため、実施例15に係るカラーフィルタの透過スペクトルは、既述した実施例6と同一になる。実施例16に係る液晶表示装置は、LEDに関して、赤色蛍光体の発光スペクトルにおけるピークのピーク波長が620nm±2nmとされ、カラーフィルタに関しては、各色の着色部の膜厚比が350%とされる。このため、実施例16に係るカラーフィルタの透過スペクトルは、既述した実施例7と同一になる。比較例8に係る液晶表示装置は、LEDに関して、赤色蛍光体の発光スペクトルにおけるピークのピーク波長が618nm±2nmとされ、カラーフィルタに関しては、青色着色部の透過スペクトルにおけるピークのピーク波長が461.5nmとされ且つピークの半値幅が49nmとされ、緑色着色部の透過スペクトルにおけるピークのピーク波長が531nmとされ且つピークの半値幅が52nmとされ、赤色着色部の透過スペクトルにおけるピークの半値となる波長が600nmとされる。
そして、この比較実験3では、上記した構成の実施例5〜16及び比較例3〜8に係る各液晶表示装置において、LEDの色度と、液晶パネルからの出射光の輝度比と、同出射光の各色度と、を測定するとともに、同出射光に係る色度領域のNTSC比、BT.709比、DCI比、及びBT.2020比を算出しており、その結果を図21から図34に示す。このうち、図21から図26には、比較実験3の実験結果の一覧を記載しており、その内容は、出射光の輝度比に関しては白色光以外にも、青色光、緑色光、及び赤色光を記載している点を除いては、上記した実施形態1に係る図15と同様である。なお、出射光の輝度比は、比較例1に係る各色の出射光の輝度をそれぞれ100%とした相対値(単位は「%」)となっている。また、比較例1,2は、図21のみに記載している。図27には、カラーフィルタの膜厚比と、カラーフィルタの各着色部の透過スペクトルにおける半値部(分光透過率の最大値の半値となる部分)の波長と、の関係を表すグラフを記載している。図27のグラフには、各着色部の透過スペクトルにおける半値部の短波長側の波長と、半値部の長波長側の波長と、を記載している。なお、赤色着色部の透過スペクトルにおける半値部の長波長側の波長は存在しないので記載していない。図28には、カラーフィルタの膜厚比と、出射光における白色光の輝度比と、の関係を表すグラフを記載している。図29から図34には、各規格に係る色度領域と、実施例5〜16及び比較例3〜8に係る液晶表示装置の液晶パネルからの出射光の色度領域と、を記載している。図21,図22,図29及び図30には、LEDの緑色蛍光体及び赤色蛍光体の発光スペクトルに含まれるピークの半値幅を40nmとした実施例6〜8及び比較例3,4を、図23,図24,図31及び図32には、LEDの緑色蛍光体及び赤色蛍光体の発光スペクトルに含まれるピークの半値幅を30nmとした実施例9〜11及び比較例5,6を、図25,図26,図33及び図34には、LEDの緑色蛍光体及び赤色蛍光体の発光スペクトルに含まれるピークの半値幅を20nmとした実施例12〜16及び比較例7,8を、それぞれ記載している。
続いて、比較実験3の実験結果について説明する。まず、実施例5〜16及び比較例3〜8に係る各カラーフィルタにおける各着色部の透過スペクトルに関して、図21から図28に示すように、各着色部の膜厚を厚くしてピークの半値幅を狭くするほど、出射光の色純度が高まり易くなるものの、各着色部の透過率が低下することで、出射光の輝度が低下し易くなる傾向にある。一方、各着色部の透過スペクトルに関して、各着色部の膜厚を薄くしてピークの半値幅を広くするほど、各着色部の透過率が向上することで出射光の輝度が高まり易くなるものの、出射光の色純度が低下し易くなる傾向にある。ここで、実施例5〜16及び比較例3〜8では、緑色着色部の膜厚を薄くしてその透過スペクトルのピークの半値幅を広くするに際しては、当該透過スペクトルが赤色蛍光体の発光スペクトルに近づくことになるため、赤色蛍光体の発光スペクトルを、そのピークのピーク波長及びピークの半値となる波長が長波長側にシフトするよう変更することで、緑色着色部の透過スペクトルに対する赤色蛍光体の発光スペクトルの重なりを抑制することができ、もって色再現性が損なわれるのを抑制している(図21から図26を参照)。また、上記のように赤色蛍光体の発光スペクトルを長波長側にシフトすれば、発せられる赤色光の色純度が高まって赤色の色域が拡張されるので、カラーフィルタの各着色部の膜厚が薄くなるのに伴う色再現性の低下がより好適に抑制される(図29から図34を参照)。これにより、実施例5〜16及び比較例3〜8では、BT.2020比で100%の色再現性を確保している。ところが、上記のように赤色蛍光体の発光スペクトルを長波長側にシフト(波長シフト)すると、そのピーク波長及びピークの半値となる波長が、いずれも視感度のピークとなる555nmから遠ざかることになるため、赤色蛍光体から発せられる赤色光の輝度が低下する傾向にある。このため、図28に示すように、カラーフィルタの各着色部の膜厚を、最も厚いものから徐々に薄くしたとき、所定の膜厚に達するまでは各着色部の透過率の増加に伴う出射光の輝度比の増加が支配的となり、所定の膜厚に達したところで出射光の輝度比が最大値となるものの、それを超えて各着色部の膜厚が薄くなると、上記した赤色蛍光体における長波長側への波長シフトに伴う出射光の輝度比の低下が支配的となるため、出射光の輝度比が次第に低下する傾向となっている。出射光の輝度比が最大値となるまで各着色部の膜厚を薄くするのに伴う出射光の輝度比の増加率と、出射光の輝度比が最大値となってから各着色部の膜厚を薄くするのに伴う出射光の輝度比の低下率と、を比較すると、後者が前者よりも大きくなっている。
逆に言うと、実施例5〜16及び比較例3〜8では、図21から図28に示すように、緑色着色部の膜厚を、最も薄いものから徐々に厚くしてその透過スペクトルのピークの半値幅を狭くする場合には、当該透過スペクトルが赤色蛍光体における発光スペクトルから離れるようシフトすることになる(図21から図26を参照)。従って、緑色着色部の透過スペクトルと重ならないよう、赤色蛍光体の発光スペクトルを、そのピークのピーク波長及びピークの半値となる波長が短波長側にシフト(波長シフト)するよう変更することで、色再現性を損なうことなく、赤色蛍光体の発光スペクトルを、視感度のピークとなる555nmに近づけることができる。これにより、赤色蛍光体から発光される赤色光の輝度が向上するとともに、LEDの発光光全体の輝度も向上し、結果として各着色部を透過して得られる出射光の輝度比が高くなる。つまり、図28に示すように、緑色着色部の膜厚が最も薄い状態から所定の膜厚に達するまでは、上記した赤色蛍光体における短波長側への波長シフトに伴う出射光の輝度比の向上が支配的となる。一方、緑色着色部の膜厚が所定の膜厚を超えて厚くなると、今度は各着色部の透過率の減少に伴う出射光の輝度比の減少が支配的となるため、出射光の輝度比が次第に低下する傾向となっている。出射光の輝度比が最大値となるまで各着色部の膜厚を厚くするのに伴う出射光の輝度比の増加率と、出射光の輝度比が最大値となってから各着色部の膜厚を厚くするのに伴う出射光の輝度比の低下率と、を比較すると、前者が後者よりも大きくなっている。
次に、各蛍光体の発光スペクトルにおける半値幅を40nmとした実施例5〜7及び比較例3,4の比較及び検討を行う。比較例3は、図21に示すように、カラーフィルタの各着色部に係る透過スペクトルのピーク波長、半値幅、及びピークの半値となる波長については、既述した各数値範囲内ではあるものの、赤色蛍光体に係る発光スペクトルのピーク波長(655nm±2nm)が既述した数値範囲(620nm±2nm〜642nm±2nm)の上限値を上回っている。つまり、赤色蛍光体の発光スペクトルにおけるピーク波長が視感度のピークから大きく離れているため、赤色光の輝度が著しく低下し、それによりLEDの発光光に係る輝度が不十分なものとなっている。これは、比較例3に係る出射光における赤色光の輝度比が「51%」とされるのに対し、実施例5〜7に係る出射光における赤色光の輝度比が「62%〜63%」とされていることからも明らかである。このため、比較例3では、出射光における白色光の輝度比が、「49%」と50%以下の低い数値となっている。一方、比較例4は、図22に示すように、赤色蛍光体に係る発光スペクトルのピーク波長については、既述した数値範囲内ではあるものの、カラーフィルタの青色着色部及び緑色着色部に係る透過スペクトルの半値幅(青色着色部の透過スペクトルの半値幅が53nm、緑色着色部の透過スペクトルの半値幅が57nm)が既述した各数値範囲(青色着色部の透過スペクトルの半値幅が61nm〜99nm、緑色着色部の透過スペクトルの半値幅が63nm〜87nm)の下限値を下回るとともに、赤色着色部に係る透過スペクトルのピークの半値となる波長(598nm)が既述した数値範囲(589nm〜596nm)の上限値を上回っている。つまり、比較例4では、各着色部の膜厚が厚くなり過ぎているため、各着色部における光の透過率が低くなり過ぎており、赤色蛍光体の発光スペクトルを短波長側にシフトしてそのピーク波長を視感度のピークに近づけても、出射光の輝度が不十分なものとなっている。これは、比較例4に係る出射光における青色の光の輝度比が「18%」、緑色の光の輝度比が「52%」、赤色の光の輝度比が「56%」、とされるのに対し、実施例5〜7に係る出射光における青色の光の輝度比が「22%〜29%」、緑色の光の輝度比が「59%〜62%」、赤色光の輝度比が「62%〜63%」、といずれも相対的に高くなっていることからも明らかである。このため、比較例4では、出射光における白色光の輝度比が、「48%」と50%以下の低い数値となっている。
実施例5〜7は、図21及び図22に示すように、カラーフィルタの各着色部に係る透過スペクトルのピーク波長、半値幅、及びピークの半値となる波長、並びに赤色蛍光体に係る発光スペクトルのピーク波長がいずれも既述した数値範囲内となっているので、出射光における白色光の輝度比がいずれも50%以上の十分な数値となっている。これは、実施例5〜7に係るLEDの赤色蛍光体及び緑色蛍光体によって高輝度で且つ高い色純度とされる赤色光及び緑色光が発せられるとともに、それらの光がカラーフィルタの各着色部によって効率的に透過されていることに因る。ここで、実施例5〜7を比較すると、実施例5、実施例6、実施例7、の順で出射光における白色光の輝度比が低下している。これは、上記輝度比が最大となる実施例5では、赤色蛍光体の発光スペクトルにおけるピーク波長と、各着色部の透過スペクトルにおけるピーク波長、半値幅、及びピークの半値となる波長(各着色部の膜厚)と、が最も優れたバランスとなっているのに対し、実施例6,7では、実施例5に比べて、各着色部の透過スペクトルにおける半値幅が狭くなるとともにピークの半値となる波長が長波長側にシフトするため、各着色部の透過率が減少するとともに出射光の輝度比が減少している。
続いて、各蛍光体の発光スペクトルにおける半値幅を30nmとした実施例8〜11及び比較例5,6の比較及び検討を行う。比較例5は、図23に示すように、カラーフィルタの各着色部に係る透過スペクトルのピーク波長、半値幅、及びピークの半値となる波長については、既述した各数値範囲内ではあるものの、赤色蛍光体に係る発光スペクトルのピーク波長(655nm±2nm)が既述した数値範囲(620nm±2nm〜642nm±2nm)の上限値を上回っている。つまり、赤色蛍光体の発光スペクトルにおけるピーク波長が視感度のピークから大きく離れているため、赤色光の輝度が著しく低下し、それによりLEDの発光光に係る輝度が不十分なものとなっている。これは、比較例5に係る出射光における赤色光の輝度比が「51%」とされるのに対し、実施例8〜11に係る出射光における赤色光の輝度比が「71%〜75%」とされていることからも明らかである。このため、比較例5では、出射光における白色光の輝度比が、「49%」と50%以下の低い数値となっている。一方、比較例6は、図24に示すように、赤色蛍光体に係る発光スペクトルのピーク波長については、既述した数値範囲内ではあるものの、カラーフィルタの青色着色部及び緑色着色部に係る透過スペクトルの半値幅(青色着色部の透過スペクトルの半値幅が51nm、緑色着色部の透過スペクトルの半値幅が54nm)が既述した各数値範囲(青色着色部の透過スペクトルの半値幅が61nm〜99nm、緑色着色部の透過スペクトルの半値幅が63nm〜87nm)の下限値を下回るとともに、赤色着色部に係る透過スペクトルのピークの半値となる波長(599nm)が既述した数値範囲(589nm〜596nm)の上限値を上回っている。つまり、比較例6では、各着色部の膜厚が厚くなり過ぎているため、各着色部における光の透過率が低くなり過ぎており、赤色蛍光体の発光スペクトルを短波長側にシフトしてそのピーク波長を視感度のピークに近づけても、出射光の輝度が不十分なものとなっている。これは、比較例6に係る出射光における青色の光の輝度比が「16%」、緑色の光の輝度比が「53%」、赤色の光の輝度比が「60%」、とされるのに対し、実施例8〜11に係る出射光における青色の光の輝度比が「22%〜37%」、緑色の光の輝度比が「64%〜70%」、赤色光の輝度比が「71%〜75%」、といずれも相対的に高くなっていることからも明らかである。このため、比較例6では、出射光における白色光の輝度比が、「49%」と50%以下の低い数値となっている。
実施例8〜11は、図23及び図24に示すように、カラーフィルタの各着色部に係る透過スペクトルのピーク波長、半値幅、及びピークの半値となる波長、並びに赤色蛍光体に係る発光スペクトルのピーク波長がいずれも既述した数値範囲内となっているので、出射光における白色光の輝度比がいずれも50%以上の十分な数値となっている。これは、実施例8〜11に係るLEDの赤色蛍光体及び緑色蛍光体によって高輝度で且つ高い色純度とされる赤色光及び緑色光が発せられるとともに、それらの光がカラーフィルタの各着色部によって効率的に透過されていることに因る。ここで、実施例8〜11を比較すると、実施例8,9は、出射光における白色光の輝度比が同一の値(59%)で且つ最大となっており、これらに対して、実施例10、実施例11、の順で出射光における白色光の輝度比が低下している。これは、上記輝度比が最大となる実施例8,9では、赤色蛍光体の発光スペクトルにおけるピーク波長と、各着色部の透過スペクトルにおけるピーク波長、半値幅、及びピークの半値となる波長(各着色部の膜厚)と、が最も優れたバランスとなっているのに対し、実施例10,11では、実施例8,9に比べて、各着色部の透過スペクトルにおける半値幅が狭くなるとともにピークの半値となる波長が長波長側にシフトするため、各着色部の透過率が減少するとともに出射光の輝度比が減少している。そして、これら実施例8〜11及び比較例5,6と、上記した実施例5〜7及び比較例3,4と、を比較すると、図28に示すように、カラーフィルタの各着色部の膜厚比が同一の場合には、実施例8〜11及び比較例5,6の方が実施例5〜7及び比較例3,4よりも出射光における白色光の輝度比が相対的に高くなっていることが分かる。これは、LEDの各蛍光体の発光スペクトルの半値幅に関して、実施例8〜11及び比較例5,6の方が実施例5〜7及び比較例3,4よりも狭くなっているので、LEDの発光光に係る輝度が相対的に高くなり、その分だけ出射光の輝度比も高くなっているものと考えられる。
続いて、各蛍光体の発光スペクトルにおける半値幅を20nmとした実施例12〜16及び比較例7,8の比較及び検討を行う。比較例7は、図25に示すように、赤色蛍光体に係る発光スペクトルのピーク波長(655nm±2nm)が既述した数値範囲(620nm±2nm〜642nm±2nm)の上限値を上回っているのに加えて、カラーフィルタの青色着色部及び緑色着色部に係る透過スペクトルの半値幅(青色着色部の透過スペクトルの半値幅が104nm、緑色着色部の透過スペクトルの半値幅が91nm)が既述した各数値範囲(青色着色部の透過スペクトルの半値幅が61nm〜99nm、緑色着色部の透過スペクトルの半値幅が63nm〜87nm)の上限値を上回るとともに、赤色着色部に係る透過スペクトルのピークの半値となる波長(588nm)が既述した数値範囲(589nm〜596nm)の下限値を下回っている。比較例7では、上記した比較例3,5に比べて、カラーフィルタの各着色部の膜厚が薄くなっているため、色再現性を担保するため、赤色蛍光体の発光スペクトルが大きく長波長側にシフトしている。このため、赤色蛍光体の発光スペクトルにおけるピーク波長が視感度のピークからより大きく離れているため、赤色光の輝度が著しく低下し、それによりLEDの発光光に係る輝度が不十分なものとなっている。これは、比較例7に係る出射光における赤色光の輝度比が「48%」とされるのに対し、実施例12〜16に係る出射光における赤色光の輝度比が「74%〜80%」とされていることからも明らかである。このため、比較例7では、出射光における白色光の輝度比が、「47%」と50%以下の低い数値となっている。一方、比較例8は、図26に示すように、赤色蛍光体に係る発光スペクトルのピーク波長(618nm±2nm)が既述した数値範囲(620nm±2nm〜642nm±2nm)の下限値を下回っているのに加えて、カラーフィルタの青色着色部及び緑色着色部に係る透過スペクトルの半値幅(青色着色部の透過スペクトルの半値幅が49nm、緑色着色部の透過スペクトルの半値幅が52nm)が既述した各数値範囲(青色着色部の透過スペクトルの半値幅が61nm〜99nm、緑色着色部の透過スペクトルの半値幅が63nm〜87nm)の下限値を下回るとともに、赤色着色部に係る透過スペクトルのピークの半値となる波長(600nm)が既述した数値範囲(589nm〜596nm)の上限値を上回っている。つまり、比較例8では、各着色部の膜厚が厚くなり過ぎているため、各着色部における光の透過率が低くなり過ぎており、赤色蛍光体の発光スペクトルを短波長側にシフトしてそのピーク波長を視感度のピークに近づけても、出射光の輝度が不十分なものとなっている。これは、比較例8に係る出射光における青色の光の輝度比が「15%」、緑色の光の輝度比が「52%」、赤色の光の輝度比が「62%」、とされるのに対し、実施例12〜16に係る出射光における青色の光の輝度比が「22%〜50%」、緑色の光の輝度比が「67%〜77%」、赤色光の輝度比が「74%〜87%」、といずれも相対的に高くなっていることからも明らかである。このため、比較例8では、出射光における白色光の輝度比が、「48%」と50%以下の低い数値となっている。
実施例12〜16は、図25及び図26に示すように、カラーフィルタの各着色部に係る透過スペクトルのピーク波長、半値幅、及びピークの半値となる波長、並びに赤色蛍光体に係る発光スペクトルのピーク波長がいずれも既述した数値範囲内となっているので、出射光における白色光の輝度比がいずれも60%以上と極めて高い数値となっている。これは、実施例12〜16に係るLEDの赤色蛍光体及び緑色蛍光体によって高輝度で且つ高い色純度とされる赤色光及び緑色光が発せられるとともに、それらの光がカラーフィルタの各着色部によって効率的に透過されていることに因る。ここで、実施例12〜16を比較すると、実施例13は、出射光における白色光の輝度比が最大の値(73%)となっており、これらに対して、実施例14、実施例12、実施例15、実施例16の順で出射光における白色光の輝度比が低下している。これは、上記輝度比が最大となる実施例13では、赤色蛍光体の発光スペクトルにおけるピーク波長と、各着色部の透過スペクトルにおけるピーク波長、半値幅、及びピークの半値となる波長(各着色部の膜厚)と、が最も優れたバランスとなっているのに対し、実施例14〜16では、実施例13に比べて、各着色部の透過スペクトルにおける半値幅が狭くなるとともにピークの半値となる波長が長波長側にシフトするため、各着色部の透過率が減少するとともに出射光の輝度比が減少している。また、実施例12では、実施例13に比べて、赤色蛍光体の発光スペクトルが長波長側に大きくシフトしているため、LEDの赤色光の輝度が低下し、出射光の輝度比が減少している。そして、これら実施例12〜16及び比較例7,8と、上記した実施例5〜11及び比較例3〜6と、を比較すると、図28に示すように、カラーフィルタの各着色部の膜厚比が同一の場合には、実施例12〜16及び比較例7,8の方が実施例5〜11及び比較例3〜6よりも出射光における白色光の輝度比が相対的に高くなっていることが分かる。これは、実施例12〜16及び比較例7,8は、LEDの各蛍光体の発光スペクトルの半値幅が最も狭くなっているので、LEDの発光光に係る輝度が最も高くなり、その分だけ出射光の輝度比も高くなっているものと考えられる。
以上説明したように本実施形態によれば、LEDは、ピーク波長が530nm±2nmとなるピークを含み且つその半値幅が20nm未満とされる発光スペクトルの緑色光と、ピーク波長が620nm±2nm〜640nm±2nmの範囲となるピークを含み且つその半値幅が20nm未満とされる発光スペクトルの赤色光と、を発光するものとされており、青色着色部は、ピーク波長が456.5nm〜461.5nmの範囲となるピークを含む透過スペクトルを有し、緑色着色部は、ピーク波長が531.5nm〜533.5nmの範囲となるピークを含む透過スペクトルを有し、赤色着色部は、ピークの半値となる波長が589nm〜596nmの範囲となる透過スペクトルを有する。このようにすれば、LEDから発光される緑色光及び赤色光における発光スペクトルのピークの半値幅が20nm未満、と極めて狭くなっているので、各着色部の透過スペクトルにおけるピークの半値幅を広くしても十分な色再現性を確保することができ、もって輝度を一層高いものとすることができる。上記のように緑色光及び赤色光の発光スペクトルのピークに係る半値幅が20nm未満とされることで、緑色着色部における透過スペクトルのピークの半値幅を広くしたときに、LEDの赤色光における発光スペクトルのピークのピーク波長をそれほど長波長側にシフトしなくても、緑色着色部の透過スペクトルと赤色光の発光スペクトルとの重なりを容易に回避することができる。これにより、LEDから発光される赤色光の視感度が低下し難くなるので、出射光に係る輝度を一定以上により維持し易くなっている。
また、LEDは、ピークの半値幅が21nm〜30nmの範囲とされる発光スペクトルの緑色光と、ピーク波長が626nm±2nm〜639nm±2nmの範囲となるピークを含み且つその半値幅が21nm〜30nmの範囲とされる発光スペクトルの赤色光と、を発光するものとされており、青色着色部は、ピーク波長が458.5nm〜461.5nmの範囲となるピークを含み且つその半値幅が61nm〜85nmの範囲とされる透過スペクトルを有し、緑色着色部は、ピーク波長が531.5nm〜532.5nmの範囲となるピークを含み且つその半値幅が63nm〜79nmの範囲とされる透過スペクトルを有し、赤色着色部は、ピークの半値となる波長が591nm〜596nmの範囲となる透過スペクトルを有する。このようにすれば、LEDから発光される緑色光及び赤色光における発光スペクトルのピークの半値幅が21nm〜30nmの範囲と、十分に狭くなっているので、各着色部の透過スペクトルにおけるピークの半値幅を広くしても十分な色再現性を確保することができるので、輝度をより高いものとすることができる。しかも、LEDから発光される緑色光及び赤色光における発光スペクトルのピークの半値幅を20nm未満とした場合に比べると、LEDに係る部材の調達を容易に行うことができ、LEDに係る製造コストを低下させる上で好適とされる。
また、LEDは、ピークの半値幅が31nm〜40nmの範囲とされる発光スペクトルの緑色光と、ピーク波長が633nm±2nm〜642nm±2nmの範囲となるピークを含み且つその半値幅が31nm〜40nmの範囲とされる発光スペクトルの赤色光と、を発光するものとされており、青色着色部は、ピーク波長が460nm〜461.5nmの範囲となるピークを含み且つその半値幅が61nm〜74nmの範囲とされる透過スペクトルを有し、緑色着色部は、ピーク波長が531.5nm〜532nmの範囲となるピークを含み且つその半値幅が63nm〜72nmの範囲とされる透過スペクトルを有し、赤色着色部は、ピークの半値となる波長が593nm〜596nmの範囲となる透過スペクトルを有する。このようにすれば、LEDから発光される緑色光及び赤色光における発光スペクトルのピークの半値幅を30nm未満とした場合に比べると、LEDに係る部材の調達をより容易に行うことができ、LEDに係る製造コストをより低下させることができる。
<実施形態4>
本発明の実施形態4を図35から図38によって説明する。この実施形態4では、上記した実施形態2からLEDの各蛍光体における発光スペクトル、及びカラーフィルタの各着色部における透過スペクトルを変更したものを示す。なお、上記した実施形態2と同様の構造、作用及び効果について重複する説明は省略する。
本発明の実施形態4を図35から図38によって説明する。この実施形態4では、上記した実施形態2からLEDの各蛍光体における発光スペクトル、及びカラーフィルタの各着色部における透過スペクトルを変更したものを示す。なお、上記した実施形態2と同様の構造、作用及び効果について重複する説明は省略する。
本実施形態に係るバックライト装置に備えられるLEDは、酸窒化物蛍光体(付活剤としてユーロピウムを用いたβ−SiAlON)からなる緑色蛍光体の発光スペクトルにおけるピークのピーク波長が533nm±2nm〜540nm±2nmの範囲とされ且つピークの半値幅が25nm未満とされ、複フッ化物蛍光体(付活剤としてマンガンを用いたケイフッ化カリウム)からなる赤色蛍光体の発光スペクトルにおけるピークのピーク波長が631nm±2nm程度とされ且つピークの半値幅が7nm未満とされる。これに対し、液晶パネルに備えられるカラーフィルタは、青色着色部の透過スペクトルにおけるピークのピーク波長が461nm程度とされ且つピークの半値幅が46nm〜48nmの範囲とされ、緑色着色部の透過スペクトルにおけるピークのピーク波長が531nm程度とされ且つピークの半値幅が50nm〜52nmの範囲とされ、赤色着色部の透過スペクトルにおけるピークの半値となる波長が601nm〜602nmの範囲とされる。この中では、特に、LEDに関しては、緑色蛍光体の発光スペクトルにおけるピークのピーク波長が528nm±2nm程度とされ且つピークの半値幅が25nm程度とされ、赤色蛍光体の発光スペクトルにおけるピークのピーク波長が631nm±2nm程度とされ且つピークの半値幅が7nm程度とされ、カラーフィルタに関しては、青色着色部の透過スペクトルにおけるピークのピーク波長が461nm程度とされ且つピークの半値幅が48nm程度とされ、緑色着色部の透過スペクトルにおけるピークのピーク波長が531nm程度とされ且つピークの半値幅が52nm程度とされ、赤色着色部の透過スペクトルにおけるピークの半値となる波長が601nm程度とされるのが好ましい。なお、LEDに有される青色LED素子に関しては、上記した実施形態1,2と同様である。また、緑色蛍光体及び赤色蛍光体の材料に関しては、発光スペクトルを除いては、上記した実施形態2と同様である。
次に、LED及びカラーフィルタを上記のような構成とすることで、出射光の輝度及び色再現性がどのようなものになるか、に関して知見を得るため、下記の比較実験4を行った。この比較実験4では、本段落以前に説明したLEDを有するバックライト装置と、カラーフィルタを有する液晶パネルと、を備えた液晶表示装置を実施例17,18とし、これら実施例17,18とはバックライト装置のLEDに係る発光スペクトル、及び液晶パネルのカラーフィルタに係る透過スペクトルをそれぞれ変更した液晶表示装置を比較例9としている。また、上記した実施形態1の比較実験1で説明した比較例1,2についても併記し、その構成などは既述した通りである。始めに共通点について説明すると、実施例17,18及び比較例9では、いずれもLEDの緑色蛍光体に、付活剤としてユーロピウムを用いたβ−SiAlONを、赤色蛍光体に、付活剤としてマンガンを用いたケイフッ化カリウムを、それぞれ用いており、そのうちの赤色蛍光体に関しては、全てピーク波長が631nm±2nm程度に、ピークの半値幅が7nm程度に、それぞれ揃えられている。実施例17,18及び比較例9において、カラーフィルタに係る透過スペクトルを調整するに際しては、各着色部の材料を比較例1,2(図15及び図21を参照)と同一としつつ、膜厚を変更するようにしている。図35の「R膜厚比」、「G膜厚比」、「B膜厚比」の各欄には、比較例1のカラーフィルタの各着色部の膜厚を100%とした相対値(単位は「%」)を記載している。従って、実施例17,18及び比較例9において、カラーフィルタの各色の着色部の膜厚比が同一の場合には、その透過スペクトルも同一となる。また、実施例17,18及び比較例9に係るLEDの青色LED素子は、いずれもピークのピーク波長が444nm±2nm程度とされその半値幅が18nm程度とされる。以下、実施例17,18及び比較例9について、上記した共通点以外について説明する。
比較例9に係る液晶表示装置は、LEDに関して、緑色蛍光体の発光スペクトルにおけるピークのピーク波長が528nm±2nmとされ、カラーフィルタに関しては、各色の着色部の膜厚比が約520%(詳細には524%)とされるとともに、青色着色部の透過スペクトルにおけるピークのピーク波長が461nmとされ且つピークの半値幅が50nmとされ、緑色着色部の透過スペクトルにおけるピークのピーク波長が531nmとされ且つピークの半値幅が54nmとされ、赤色着色部の透過スペクトルにおけるピークの半値となる波長が600nmとされる。実施例17に係る液晶表示装置は、LEDに関して、緑色蛍光体の発光スペクトルにおけるピークのピーク波長が533nm±2nmとされ、カラーフィルタに関しては、各色の着色部の膜厚比が約570%(詳細には571%)とされるとともに、青色着色部の透過スペクトルにおけるピークのピーク波長が461nmとされ且つピークの半値幅が48nmとされ、緑色着色部の透過スペクトルにおけるピークのピーク波長が531nmとされ且つピークの半値幅が52nmとされ、赤色着色部の透過スペクトルにおけるピークの半値となる波長が601nmとされる。実施例18に係る液晶表示装置は、LEDに関して、緑色蛍光体の発光スペクトルにおけるピークのピーク波長が540nm±2nmとされ、カラーフィルタに関しては、各色の着色部の膜厚比が約620%(詳細には619%)とされるとともに、青色着色部の透過スペクトルにおけるピークのピーク波長が461nmとされ且つピークの半値幅が46nmとされ、緑色着色部の透過スペクトルにおけるピークのピーク波長が531nmとされ且つピークの半値幅が50nmとされ、赤色着色部の透過スペクトルにおけるピークの半値となる波長が602nmとされる。
そして、この比較実験4では、上記した構成の実施例17,18及び比較例9に係る各液晶表示装置において、LEDの色度と、液晶パネルからの出射光の輝度比と、同出射光の各色度と、を測定するとともに、同出射光に係る色度領域のNTSC比、BT.709比、DCI比、及びBT.2020比を算出しており、その結果を図35から図38に示す。このうち、図35には、比較実験4の実験結果の一覧を記載しており、その内容は、上記した実施形態3に係る図21から図26と同様である。なお、出射光の輝度比は、比較例1に係る各色の出射光の輝度をそれぞれ100%とした相対値(単位は「%」)となっている(図21を参照)。図36には、カラーフィルタの膜厚比と、出射光の輝度比と、の関係を表すグラフを記載している。図37及び図38には、各規格に係る色度領域と、実施例17,18及び比較例9に係る液晶表示装置の液晶パネルからの出射光の色度領域と、を記載している。
続いて、比較実験4の実験結果について説明する。まず、実施例17,18及び比較例9に係る各カラーフィルタにおける各着色部の透過スペクトルに関して、図35に示すように、各着色部の膜厚を厚くしてピークの半値幅を狭くするほど、出射光の色純度が高まり易くなるものの、各着色部の透過率が低下することで、出射光の輝度が低下し易くなる傾向にある。一方、各着色部の透過スペクトルに関して、各着色部の膜厚を薄くしてピークの半値幅を広くするほど、各着色部の透過率が向上することで出射光の輝度が高まり易くなるものの、出射光の色純度が低下し易くなる傾向にある。ここで、実施例17,18及び比較例9では、緑色着色部の膜厚を薄くしてその透過スペクトルのピークの半値幅を広くするに際しては、緑色蛍光体の発光スペクトルを、そのピークのピーク波長が短波長側にシフトするよう変更することで、緑色着色部の透過スペクトルに対するLEDの緑色蛍光体の発光スペクトルの重なり量を一定以上とし、十分な色再現性を確保することができる。また、上記のように緑色蛍光体の発光スペクトルを短波長側にシフトすれば、発せられる緑色光の色純度が高まって緑色の色域が拡張されるので、カラーフィルタの各着色部の膜厚が薄くなるのに伴う色再現性の低下がより好適に抑制される(図37及び図38を参照)。これにより、実施例17,18及び比較例9では、BT.2020比で100%の色再現性を確保している。ところが、上記のように緑色蛍光体の発光スペクトルを短波長側にシフト(波長シフト)すると、そのピーク波長が、視感度のピークとなる555nmから遠ざかることになるため、緑色蛍光体から発せられる緑色光の輝度が低下する傾向にある。このため、図36に示すように、カラーフィルタの各着色部の膜厚を、最も厚いものから徐々に薄くしたとき、所定の膜厚に達するまでは各着色部の透過率の増加に伴う出射光の輝度比の増加が支配的となり、所定の膜厚に達したところで出射光の輝度比が最大値となるものの、それを超えて各着色部の膜厚が薄くなると、上記した緑色蛍光体における短波長側への波長シフトに伴う出射光の輝度比の低下が支配的となるため、出射光の輝度比が次第に低下する傾向となっている。出射光の輝度比が最大値となるまで各着色部の膜厚を薄くするのに伴う出射光の輝度比の増加率と、出射光の輝度比が最大値となってから各着色部の膜厚を薄くするのに伴う出射光の輝度比の低下率と、を比較すると、後者が前者よりも大きくなっている。
逆に言うと、実施例17,18及び比較例9では、図35に示すように、緑色着色部の膜厚を、最も薄いものから徐々に厚くしてその透過スペクトルのピークの半値幅を狭くする場合には、それに伴う輝度低下を抑制するため、緑色蛍光体における発光スペクトルを、そのピークのピーク波長が長波長側にシフトするよう変更するのが好ましい。すなわち、緑色蛍光体の発光スペクトルを長波長側にシフトすれば、そのピーク波長が視感度のピークとなる555nmに近づくことになるので、緑色蛍光体から発光される緑色光の輝度が向上するとともに、LEDの発光光全体の輝度も向上する。これにより、緑色着色部の透過スペクトルのピークの半値幅を狭くするのに伴う輝度低下が抑制される。つまり、図36に示すように、緑色着色部の膜厚が最も薄い状態から所定の膜厚に達するまでは、上記した緑色蛍光体における長波長側への波長シフトに伴う出射光の輝度比の向上が支配的となる。一方、緑色着色部の膜厚が所定の膜厚を超えて厚くなると、今度は各着色部の透過率の減少に伴う出射光の輝度比の減少が支配的となるため、出射光の輝度比が次第に低下する傾向となっている。出射光の輝度比が最大値となるまで各着色部の膜厚を厚くするのに伴う出射光の輝度比の増加率と、出射光の輝度比が最大値となってから各着色部の膜厚を厚くするのに伴う出射光の輝度比の低下率と、を比較すると、前者が後者よりも大きくなっている。
次に、実施例17,18及び比較例9の詳しい比較及び検討を行う。比較例9は、図35に示すように、緑色蛍光体に係る発光スペクトルのピーク波長(528nm±2nm)が既述した数値範囲(533nm±2nm〜540nm±2nm)の下限値を下回っているのに加えて、カラーフィルタの青色着色部及び緑色着色部に係る透過スペクトルの半値幅(青色着色部の透過スペクトルの半値幅が50nm、緑色着色部の透過スペクトルの半値幅が54nm)が既述した各数値範囲(青色着色部の透過スペクトルの半値幅が46nm〜48nm、緑色着色部の透過スペクトルの半値幅が50nm〜52nm)の上限値を上回るとともに、赤色着色部に係る透過スペクトルのピークの半値となる波長(600nm)が既述した数値範囲(601nm〜602nm)の下限値を下回っている。比較例9では、上記した実施例17,18に比べて、カラーフィルタの各着色部の膜厚が薄くなっているため、色再現性を担保するため、緑色蛍光体の発光スペクトルが大きく短波長側にシフトしている。このため、緑色蛍光体の発光スペクトルにおけるピーク波長が視感度のピークからより大きく離れているため、緑色光の輝度が大きく低下し、それによりLEDの発光光に係る輝度が不十分なものとなっている。これは、比較例9に係る出射光における緑色光の輝度比が「43%」とされるのに対し、実施例17,18に係る出射光における緑色光の輝度比が「48%〜50%」とされていることからも明らかである。このため、比較例9では、出射光における白色光の輝度比が、「38%」と40%以下の低い数値となっている。
実施例17,18は、図35に示すように、カラーフィルタの各着色部に係る透過スペクトルのピーク波長、半値幅、及びピークの半値となる波長、並びに緑色蛍光体に係る発光スペクトルのピーク波長がいずれも既述した数値範囲内となっているので、出射光における白色光の輝度比がいずれも40%以上と十分に高い数値となっている。これは、実施例17,18に係るLEDの赤色蛍光体及び緑色蛍光体によって高輝度で且つ高い色純度とされる赤色光及び緑色光が発せられるとともに、それらの光がカラーフィルタの各着色部によって効率的に透過されていることに因る。ここで、実施例17,18を比較すると、実施例17は、出射光における白色光の輝度比が最大の値(45%)となっており、実施例18はそれよりも同輝度比が低下している。これは、上記輝度比が最大となる実施例17では、緑色蛍光体の発光スペクトルにおけるピーク波長と、各着色部の透過スペクトルにおけるピーク波長、半値幅、及びピークの半値となる波長(各着色部の膜厚)と、が最も優れたバランスとなっているのに対し、実施例18では、実施例17に比べて、各着色部の透過スペクトルにおける半値幅が狭くなるとともにピークの半値となる波長が長波長側にシフトするため、各着色部の透過率が減少するとともに出射光の輝度比が減少している。また、これら実施例17,18と、上記した実施形態3の比較実験3に係る実施例5〜16及び比較例4〜8(図28を参照)と、を比較すると、図36に示すように、実施例17,18の方がカラーフィルタの各着色部の膜厚が厚くなっているとともに低輝度となっている。これは、実施形態3においてLEDの緑色蛍光体及び赤色蛍光体として用いられた量子ドット蛍光体が、本実施形態に係る緑色蛍光体及び赤色蛍光体として用いられた酸窒化物蛍光体及び複フッ化物蛍光体に比べて、発光光の色純度が高いのでカラーフィルタの各着色部の膜厚をそれほど厚くせずとも高い色再現性を確保することができるのに加えて、発光光に係る輝度が高くなっていることに因るものと考えられる。
以上説明したように本実施形態によれば、LEDは、ピーク波長が533nm±2nm〜540nm±2nmとなるピークを含み且つその半値幅が25nm未満とされる発光スペクトルの緑色光を発光するものとされており、青色着色部は、ピーク波長が461nmとなるピークを含み且つその半値幅が46nm〜48nmの範囲とされる透過スペクトルを有し、緑色着色部は、ピーク波長が531nmとなるピークを含み且つその半値幅が50nm〜52nmの範囲とされる透過スペクトルを有し、赤色着色部は、ピークの半値となる波長が601nm〜602nmの範囲となる透過スペクトルを有する。このようにすれば、LEDから発光される緑色光における発光スペクトルのピークの半値幅が25nm未満、と十分に狭くなっているので、各着色部の透過スペクトルにおけるピークの半値幅を広くしても十分な色再現性を確保することができ、もって十分に高い輝度が得られる。上記のように緑色光の発光スペクトルのピークに係る半値幅が25nm未満とされることで、緑色着色部における透過スペクトルのピークの半値幅を広くしたときに、LEDの緑色光における発光スペクトルのピークのピーク波長をそれほど短波長側にシフトしなくても、当該発光スペクトルと緑色着色部の透過スペクトルとの重なり量を一定以上、容易に確保することができる。これにより、LEDから発光される緑色光の視感度が低下し難くなるので、出射光に係る輝度を一定以上により維持し易くなっている。
<実施形態5>
本発明の実施形態5を図39によって説明する。この実施形態5では、上記した実施形態1,3からLED417の構成を変更したものを示す。なお、上記した実施形態1,3と同様の構造、作用及び効果について重複する説明は省略する。
本発明の実施形態5を図39によって説明する。この実施形態5では、上記した実施形態1,3からLED417の構成を変更したものを示す。なお、上記した実施形態1,3と同様の構造、作用及び効果について重複する説明は省略する。
本実施形態に係るLED417は、図39に示すように、青色光を発光する青色LED素子440と、緑色光を発光する緑色LED素子43と、赤色光を発光する赤色LED素子44と、を備えており、これら3色のLED素子43,44,440の発光光によって全体として概ね白色光を発するものとされる。つまり、このLED417は、上記した実施形態1,3のように蛍光体を用いることなく白色光を発光することが可能とされる。これら3色のLED素子43,44,440は、ケース442内において底壁部442aに沿って所定の間隔を空けて並んで配されるとともに、封止材441によって封止されている。この封止材441には、蛍光体が含有されていない。そして、青色LED素子440から発せられる青色光の発光スペクトル、緑色LED素子43から発せられる緑色光の発光スペクトル、及び赤色LED素子44から発せられる赤色光の発光スペクトルは、いずれも上記した実施形態1,3とほぼ同じとされている。つまり、上記した3色のLED素子43,44,440は、量子ドット蛍光体と同様に、各色の発光光の発光スペクトルにおけるピークが急峻となってその半値幅が狭くなっていることから、各色の発光光の色純度が量子ドット蛍光体と同様に極めて高くなるとともにそれらの色域が広いものとなっている。これにより、上記した実施形態1,3と同様に、輝度低下を抑制しつつ高い色再現性を得ることができる。なお、本実施形態に係るLED417の発光スペクトルは、上記した実施形態1,3(比較実験1,3に係る実施例1,2,5〜16)と同一とされる。
以上説明したように本実施形態によれば、LED417は、青色光を発光する青色LED素子(青色発光素子)440と、緑色光を発光する緑色LED素子(緑色発光素子)43と、赤色光を発光する赤色LED素子(赤色発光素子)44と、を少なくとも備えている。このようにすれば、LED417は、青色LED素子440から発せられる青色光と、緑色LED素子43から発せられる緑色光と、赤色LED素子44から発せられる赤色光と、により全体として概ね白色となる光を発光するものとされる。そして、青色、緑色、及び赤色の各色の光が各色毎に個別に用意されたLED素子(発光素子)43,44,440から発光されているから、各色の光に係る色純度が高いものとなり、それによりカラーフィルタの各着色部における透過スペクトルのピークの半値幅を広くしても十分な色再現性を確保することができ、もって輝度の向上に好適となる。
<実施形態6>
本発明の実施形態6を図40から図43によって説明する。この実施形態6では、上記した実施形態1からバックライト装置512を直下型に変更したものを示す。なお、上記した実施形態1と同様の構造、作用及び効果について重複する説明は省略する。
本発明の実施形態6を図40から図43によって説明する。この実施形態6では、上記した実施形態1からバックライト装置512を直下型に変更したものを示す。なお、上記した実施形態1と同様の構造、作用及び効果について重複する説明は省略する。
本実施形態に係る液晶表示装置510は、図40に示すように、液晶パネル511と、直下型のバックライト装置512とをベゼル513などにより一体化した構成とされる。なお、液晶パネル511の構成は、上記した実施形態1と同様であるから、重複する説明は省略する。以下、直下型のバックライト装置512の構成について説明する。
バックライト装置512は、図41に示すように、光出射側(液晶パネル511側)に開口部を有した略箱型をなすシャーシ514と、シャーシ514の開口部を覆うようにして配される光学部材515と、シャーシ514の外縁部に沿って配され光学部材515の外縁部をシャーシ514との間で挟んで保持するフレーム516と、を備える。さらに、シャーシ514内には、光学部材515(液晶パネル511)の直下となる位置に対向状に配されるLED517と、LED517が実装されたLED基板518と、が備えられる。その上、シャーシ514内には、シャーシ514内の光を光学部材515側に反射させる反射シート50が備えられる。このように本実施形態に係るバックライト装置512は、直下型であるから、実施形態1にて示したエッジライト型のバックライト装置12で用いていた導光板19が備えられていない。また、光学部材515には、相対的に板厚が厚くて最も裏側に配置される拡散板と、相対的に板厚が薄くて拡散板の表側に積層配置される光学シートと、が含まれている。また、フレーム516の構成については、実施形態1とはフレーム側反射シート16Rを有していない点以外は同様であるため、説明を省略する。続いて、バックライト装置512の各構成部品について詳しく説明する。
シャーシ514は、金属製とされ、図41から図43に示すように、液晶パネル511と同様に横長な方形状をなす底板514aと、底板514aの各辺の外端からそれぞれ表側(光出射側)に向けて立ち上がる側板514bと、各側板514bの立ち上がり端から外向きに張り出す受け板51と、からなり、全体としては表側に向けて開口した浅い略箱型をなしている。シャーシ514は、その長辺方向がX軸方向(水平方向)と一致し、短辺方向がY軸方向(鉛直方向)と一致している。シャーシ514における各受け板51には、表側からフレーム516及び次述する光学部材515が載置可能とされる。各受け板51には、フレーム516がねじ止めされている。
次に、LED517が実装されるLED基板518について説明する。LED基板518は、図41から図43に示すように、平面に視て横長の方形状(短冊状)をなす基材を有しており、長辺方向がX軸方向と一致し、短辺方向がY軸方向と一致する状態でシャーシ514内において底板514aに沿って延在しつつ収容されている。LED基板518は、シャーシ514内においてX軸方向(行方向)に2枚ずつ、Y軸方向(列方向)に9枚ずつ、合計18枚がマトリクス状(行列状)に並列して配置されている。このLED基板518の基材の板面のうち、表側を向いた面(光学部材515側を向いた面)には、LED517が表面実装されており、ここが実装面518aとされる。また、LED基板518は、図示しない基板保持部材によってシャーシ514の底板514aに対して保持されている。
LED517は、図41に示すように、LED基板518の実装面518a上において長辺方向(X軸方向)に沿って複数が一列に間欠的に並んで配されている。LED517は、上記したようにシャーシ514の底板514aに沿ってマトリクス状に複数枚ずつ並んで配されるLED基板518のそれぞれに複数ずつ設けられているので、全体としてシャーシ514内においてX軸方向及びY軸方向に沿って複数ずつマトリクス状に平面配置されている。各LED基板518に実装されたLED517は、その発光面517aが光学部材515及び液晶パネル511と対向状をなすとともに、その光軸がZ軸方向、つまり液晶パネル511の表示面と直交する方向と一致している。
反射シート50は、図41から図43に示すように、シャーシ514の内面をほぼ全域にわたって覆う大きさ、つまり底板514aに沿って平面配置された全LED基板518を一括して覆う大きさを有している。この反射シート50によりシャーシ514内の光を光学部材515側に向けて反射させることができるようになっている。反射シート50は、シャーシ514の底板514aに沿って延在するとともに底板514aの大部分を覆う大きさの底部50aと、底部50aの各外端から表側に立ち上がるとともに底部50aに対して傾斜状をなす4つの立ち上がり部50bと、各立ち上がり部50bの外端から外向きに延出するとともにシャーシ514の受け板51に載せられる延出部50cとから構成されている。この反射シート50の底部50aが各LED基板518における表側の面、つまりLED517の実装面518aに対して表側に重なるよう配される。
以上説明したように本実施形態によれば、LED517は、光を発する発光面517aを有するとともにその発光面517aが液晶パネル511の板面に対して対向する形となるよう配されている。このようにすれば、LED517の発光面517aから発せられた光は、発光面517aに対して対向する形となるよう配される液晶パネル511の板面に向けて照射される。このような直下型のバックライト装置512によれば、LED517からの光がエッジライト型で用いられる導光板などの部材を介することなく、液晶パネル511に供給されるから、光の利用効率に一層優れる。
<実施形態7>
本発明の実施形態7を図44から図47によって説明する。この実施形態7では、上記した実施形態6において、LED基板618に拡散レンズ52を取り付けるなどしたものを示す。なお、上記した実施形態6と同様の構造、作用及び効果について重複する説明は省略する。
本発明の実施形態7を図44から図47によって説明する。この実施形態7では、上記した実施形態6において、LED基板618に拡散レンズ52を取り付けるなどしたものを示す。なお、上記した実施形態6と同様の構造、作用及び効果について重複する説明は省略する。
本実施形態に係る液晶表示装置610に備えられるバックライト装置612は、図44に示すように、LED基板618においてLED617に対応した位置に取り付けられる拡散レンズ52と、LED基板618をシャーシ614に対して取付状態に保持するための基板保持部材53と、を備えている。
拡散レンズ52は、ほぼ透明で(高い透光性を有し)且つ屈折率が空気よりも高い合成樹脂材料(例えばポリカーボネートやアクリルなど)からなる。拡散レンズ52は、図45から図47に示すように、所定の厚みを有するとともに、平面に視て略円形状に形成されており、LED基板618に対して各LED617を表側(光出射側)から個別に覆うよう、つまり平面に視て各LED617と重畳するようそれぞれ取り付けられている。そして、この拡散レンズ52は、LED617から発せられた指向性の強い光を拡散させつつ出射させることができる。つまり、LED617から発せられた光は、拡散レンズ52を介することにより指向性が緩和されるので、隣り合うLED617間の間隔を広くとってもその間の領域が暗部として視認され難くなる。これにより、輝度ムラの発生を抑制しつつもLED617の設置個数を少なくすることが可能となっている。この拡散レンズ52は、平面に視てLED617とほぼ同心となる位置に配されている。
基板保持部材53は、ポリカーボネートなどの合成樹脂製とされており、表面が光の反射性に優れた白色を呈する。基板保持部材53は、図46及び図47に示すように、LED基板618の板面に沿う本体部と、本体部から裏側、つまりシャーシ614の底板614a側に向けて突出して底板614aに固定される固定部とを備える。基板保持部材53は、各LED基板618に対して複数ずつ取り付けられており、その配置がLED617に対してX軸方向について隣り合うものとされる。なお、複数の基板保持部材53には、本体部から表側に突出するとともに光学部材615を裏側から支持する支持部53aを有するものが含まれている。なお、反射シート650には、各拡散レンズ52を通す孔と、各基板保持部材53を通す孔とが対応する位置に開口して形成されている。
<実施形態8>
本発明の実施形態8を図48によって説明する。この実施形態8では、上記した実施形態1から緑色蛍光体及び赤色蛍光体の配置を変更したものを示す。なお、上記した実施形態1と同様の構造、作用及び効果について重複する説明は省略する。
本発明の実施形態8を図48によって説明する。この実施形態8では、上記した実施形態1から緑色蛍光体及び赤色蛍光体の配置を変更したものを示す。なお、上記した実施形態1と同様の構造、作用及び効果について重複する説明は省略する。
本実施形態に係る緑色蛍光体及び赤色蛍光体は、図48に示すように、青色LED素子(図示せず)を備えたLED717の光出射側に離間した位置に配された波長変換光学部材(光学部材)60に含有されている。このような構成によれば、LED717の青色LED素子から発せられた青色光が、その光出射側に離間して配された波長変換光学部材60に照射されると、波長変換光学部材60に含有された緑色蛍光体及び赤色蛍光体が青色光に励起されてそれぞれ緑色光及び赤色光を発光する。つまり、波長変換光学部材60は、入射光である青色光の一部を緑色光及び赤色光に波長変換して出射することができる。従って、波長変換光学部材60からの出射光は、青色光、緑色光、及び赤色光を含み、全体として概ね白色光となっている。
LED717は、上記した実施形態1に記載したLED17(図8を参照)から緑色蛍光体及び赤色蛍光体を取り除いた構成(封止材41中に緑色蛍光体及び赤色蛍光体を含有させない構成)とされており、その点を除いては上記した実施形態1に記載したLED17と同様の構成とされる。つまり、LED717は、LED基板718の実装面718a上においてX軸方向(光入射面719bの長手方向)に沿って複数が間欠的に並んで配されている。波長変換光学部材60は、ガラスなどの管状の容器内に共に量子ドット蛍光体とされる緑色蛍光体及び赤色蛍光体を封止した構成とされ、それにより大気中に含まれる水分や酸素に起因する緑色蛍光体及び赤色蛍光体の劣化を抑制することができる。緑色蛍光体及び赤色蛍光体は、管状の容器内において均等に分散する形で配されている。波長変換光学部材60は、X軸方向(LED717の並び方向)に沿って延在する横長の棒状(柱状)をなしており、その長さ寸法がLED基板718の長さ寸法、及び導光板719の長辺寸法と同等とされている。そして、波長変換光学部材60は、LED717と、導光板719の光入射面719bと、の間に介在する形で配されている。波長変換光学部材60は、X軸方向に沿って並ぶ複数のLED717を全て横切る形で配されているので、LED717から発せられた青色光を効率的に取り込むことができるとともに、取り込んだ青色光の一部を緑色蛍光体及び赤色蛍光体によって波長変換して導光板719の光入射面719bに向けて色ムラの少ない白色光を出射することができる。このように、波長変換光学部材60は、LED717から離間した配置とされているので、発光に伴ってLED717から発せられる熱によって緑色蛍光体及び赤色蛍光体が劣化するのが抑制されるとともに、波長変換光学部材60を介して導光板719及び液晶パネル(図示せず)に供給される緑色光及び赤色光の色味などにバラツキが生じ難くなっている。
以上説明したように本実施形態によれば、LED717は、青色光を発光する青色LED素子と、青色LED素子からの青色光に励起されて緑色光を発光する緑色蛍光体と、青色LED素子からの青色光に励起されて赤色光を発光する赤色蛍光体と、を少なくとも備えており、青色LED素子の光出射側に離間して配されるとともに緑色蛍光体及び赤色蛍光体が含有される波長変換光学部材(光学部材)60を備える。このようにすれば、青色LED素子から発せられた青色光が、青色LED素子の光出射側に離間して配された波長変換光学部材60に照射されると、その波長変換光学部材60に含有される緑色蛍光体及び赤色蛍光体がそれぞれ青色光により励起されることで、緑色光及び赤色光を発光する。これにより、全体として概ね白色となる光が得られる。緑色蛍光体及び赤色蛍光体が青色LED素子から離間して配された波長変換光学部材60に含有されることで、青色LED素子から発せられる熱によって緑色蛍光体及び赤色蛍光体が劣化するのが抑制されるとともに、波長変換光学部材60を介して液晶パネル11に供給される緑色光及び赤色光の色味などにバラツキが生じ難くなる。
<実施形態9>
本発明の実施形態9を図49によって説明する。この実施形態9では、上記した実施形態1から緑色蛍光体及び赤色蛍光体の配置を、上記した実施形態8とは異なるよう変更したものを示す。なお、上記した実施形態1,8と同様の構造、作用及び効果について重複する説明は省略する。
本発明の実施形態9を図49によって説明する。この実施形態9では、上記した実施形態1から緑色蛍光体及び赤色蛍光体の配置を、上記した実施形態8とは異なるよう変更したものを示す。なお、上記した実施形態1,8と同様の構造、作用及び効果について重複する説明は省略する。
本実施形態に係る緑色蛍光体及び赤色蛍光体は、図49に示すように、青色LED素子(図示せず)を備えたLED817の光出射側に離間した位置に配された導光板(光学部材)819に含有されている。緑色蛍光体及び赤色蛍光体は、導光板819を構成する透光性樹脂材料中に均等になるよう分散配合されている。このような構成によれば、LED817の青色LED素子から発せられた青色光が、その光出射側に離間して配された導光板819の光入射面819bに入射されると、導光板819に含有された緑色蛍光体及び赤色蛍光体が青色光に励起されてそれぞれ緑色光及び赤色光を発光する。つまり、導光板819は、入射光である青色光の一部を緑色光及び赤色光に波長変換して出射することができる。従って、導光板819からの出射光は、青色光、緑色光、及び赤色光を含み、全体として概ね白色光となっている。このようにLED817から離間した導光板819に緑色蛍光体及び赤色蛍光体を含有させる構成であっても、上記した実施形態8と同様に、発光に伴ってLED817から発せられる熱によって緑色蛍光体及び赤色蛍光体が劣化するのが抑制されるとともに、導光板819を介して液晶パネル(図示せず)に供給される緑色光及び赤色光の色味などにバラツキが生じ難くなっている。
<実施形態10>
本発明の実施形態10を図50によって説明する。この実施形態10では、上記した実施形態6から緑色蛍光体及び赤色蛍光体の配置を変更したものを示す。なお、上記した実施形態6と同様の構造、作用及び効果について重複する説明は省略する。
本発明の実施形態10を図50によって説明する。この実施形態10では、上記した実施形態6から緑色蛍光体及び赤色蛍光体の配置を変更したものを示す。なお、上記した実施形態6と同様の構造、作用及び効果について重複する説明は省略する。
本実施形態に係る緑色蛍光体及び赤色蛍光体は、図50に示すように、青色LED素子(図示せず)を備えたLED917の光出射側に離間した位置に配された板状の波長変換光学部材(光学部材)61に含有されている。板状の波長変換光学部材61は、光学部材915に含まれる拡散板の裏側(LED917に近い側)に重なる形で配されている。つまり、板状の波長変換光学部材61は、LED917の発光面917aと対向する形でその光出射側に離れて配置されている。板状の波長変換光学部材61は、上記した実施形態9に記載した導光板819(図49を参照)と同様に、透光性樹脂材料中に緑色蛍光体及び赤色蛍光体が均等になるよう分散配合してなる。このような構成によれば、LED917の青色LED素子から発せられた青色光が、その光出射側に離間して配された板状の波長変換光学部材61の裏側の板面に入射されると、板状の波長変換光学部材61に含有された緑色蛍光体及び赤色蛍光体が青色光に励起されてそれぞれ緑色光及び赤色光を発光する。つまり、板状の波長変換光学部材61は、入射光である青色光の一部を緑色光及び赤色光に波長変換して出射することができる。従って、板状の波長変換光学部材61の表側の板面からの出射光は、青色光、緑色光、及び赤色光を含み、全体として概ね白色光となっている。このようにLED917から離間した板状の波長変換光学部材61に緑色蛍光体及び赤色蛍光体を含有させる構成であっても、上記した実施形態8,9と同様に、発光に伴ってLED917から発せられる熱によって緑色蛍光体及び赤色蛍光体が劣化するのが抑制されるとともに、板状の波長変換光学部材61を介して液晶パネル(図示せず)に供給される緑色光及び赤色光の色味などにバラツキが生じ難くなっている。
<他の実施形態>
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
(1)上記した実施形態1では、LEDに備えられて量子ドット蛍光体からなる緑色蛍光体として、ピーク波長が530nm±2nmとなるピークを含み且つその半値幅が30nmまたは36nm程度とされる発光スペクトルを有するものを例示したが、これ以外に、ピークにおけるピーク波長の具体的な数値、ピークの半値幅の具体的な数値などが多少異なる発光スペクトルを有する緑色蛍光体を用いることも可能である。つまり、上記したピークにおけるピーク波長やピークの半値幅の具体的な数値は、緑色蛍光体の発光スペクトルの要件(ピーク波長が525nm±2nm〜540nm±2nmの範囲となるピークを含み且つその半値幅が52nm未満とされる発光スペクトル、より好ましくはピーク波長が530nm±2nmとなるピークを含み且つその半値幅が40nm未満とされる発光スペクトル)を満たす範囲で適宜に変更可能である。なお、上記した実施形態5に記載した緑色LED素子の発光スペクトルに関しても、上記と同様に変更することが可能とされる。
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
(1)上記した実施形態1では、LEDに備えられて量子ドット蛍光体からなる緑色蛍光体として、ピーク波長が530nm±2nmとなるピークを含み且つその半値幅が30nmまたは36nm程度とされる発光スペクトルを有するものを例示したが、これ以外に、ピークにおけるピーク波長の具体的な数値、ピークの半値幅の具体的な数値などが多少異なる発光スペクトルを有する緑色蛍光体を用いることも可能である。つまり、上記したピークにおけるピーク波長やピークの半値幅の具体的な数値は、緑色蛍光体の発光スペクトルの要件(ピーク波長が525nm±2nm〜540nm±2nmの範囲となるピークを含み且つその半値幅が52nm未満とされる発光スペクトル、より好ましくはピーク波長が530nm±2nmとなるピークを含み且つその半値幅が40nm未満とされる発光スペクトル)を満たす範囲で適宜に変更可能である。なお、上記した実施形態5に記載した緑色LED素子の発光スペクトルに関しても、上記と同様に変更することが可能とされる。
(2)上記した実施形態3では、LEDに備えられて量子ドット蛍光体からなる緑色蛍光体として、ピーク波長が530nm±2nmとなるピークを含み且つその半値幅が20nm、30nm、または40nm程度とされる発光スペクトルを有するものを例示したが、これ以外に、ピークにおけるピーク波長の具体的な数値、ピークの半値幅の具体的な数値などが多少異なる発光スペクトルを有する緑色蛍光体を用いることも可能である。つまり、上記したピークにおけるピーク波長やピークの半値幅の具体的な数値は、緑色蛍光体の発光スペクトルの要件(ピーク波長が525nm±2nm〜540nm±2nmの範囲となるピークを含み且つその半値幅が52nm未満とされる発光スペクトル、より好ましくはピーク波長が530nm±2nmとなるピークを含み且つその半値幅が40nm未満とされる発光スペクトル)を満たす範囲で適宜に変更可能である。なお、上記した実施形態5に記載した緑色LED素子の発光スペクトルに関しても、上記と同様に変更することが可能とされる。
(3)上記した実施形態1では、LEDに備えられて量子ドット蛍光体からなる赤色蛍光体として、ピーク波長が635nm±2nmまたは645nm±2nmとなるピークを含み且つその半値幅が30nmまたは36nm程度とされる発光スペクトルを有するものを例示したが、これ以外に、ピークにおけるピーク波長の具体的な数値、ピークの半値幅の具体的な数値などが多少異なる発光スペクトルを有する赤色蛍光体を用いることも可能である。つまり、上記したピークにおけるピーク波長やピークの半値幅の具体的な数値は、赤色蛍光体の発光スペクトルの要件(ピーク波長が620nm±2nm〜645nm±2nmの範囲となるピークを含み且つその半値幅が40nm未満とされる発光スペクトル、より好ましくはピーク波長が620nm±2nm〜640nm±2nmの範囲となるピークを含み且つその半値幅が40nm未満とされる発光スペクトル)を満たす範囲で適宜に変更可能である。なお、上記した実施形態5に記載した赤色LED素子の発光スペクトルに関しても、上記と同様に変更することが可能とされる。
(4)上記した実施形態3では、LEDに備えられて量子ドット蛍光体からなる赤色蛍光体として、ピーク波長が620nm±2nm〜640nm±2nmの範囲となるピークを含み且つその半値幅が20nm、30nm、または40nm程度とされる発光スペクトルを有するものを例示したが、これ以外に、ピークにおけるピーク波長の具体的な数値、ピークの半値幅の具体的な数値などが多少異なる発光スペクトルを有する赤色蛍光体を用いることも可能である。つまり、上記したピークにおけるピーク波長やピークの半値幅の具体的な数値は、赤色蛍光体の発光スペクトルの要件(ピーク波長が620nm±2nm〜645nm±2nmの範囲となるピークを含み且つその半値幅が40nm未満とされる発光スペクトル、より好ましくはピーク波長が620nm±2nm〜640nm±2nmの範囲となるピークを含み且つその半値幅が40nm未満とされる発光スペクトル)を満たす範囲で適宜に変更可能である。なお、上記した実施形態5に記載した赤色LED素子の発光スペクトルに関しても、上記と同様に変更することが可能とされる。
(5)上記した実施形態2では、LEDに備えられてβ−SiAlONからなる緑色蛍光体として、ピーク波長が528nm±2nmまたは533nm±2nmとなるピークを含み且つその半値幅が49nmまたは52nm程度とされる発光スペクトルを有するものを例示したが、これ以外に、ピークにおけるピーク波長の具体的な数値、ピークの半値幅の具体的な数値などが多少異なる発光スペクトルを有する緑色蛍光体を用いることも可能である。つまり、上記したピークにおけるピーク波長やピークの半値幅の具体的な数値は、緑色蛍光体の発光スペクトルの要件(ピーク波長が525nm±2nm〜540nm±2nmの範囲となるピークを含み且つその半値幅が52nm未満とされる発光スペクトル、より好ましくはピーク波長が528nm±2nm〜540nm±2nmとなるピークを含み且つその半値幅が52nm未満とされる発光スペクトル)を満たす範囲で適宜に変更可能である。
(6)上記した実施形態4では、LEDに備えられてβ−SiAlONからなる緑色蛍光体として、ピーク波長が533nm±2nmまたは540nm±2nmとなるピークを含み且つその半値幅が25nm程度とされる発光スペクトルを有するものを例示したが、これ以外に、ピークにおけるピーク波長の具体的な数値、ピークの半値幅の具体的な数値などが多少異なる発光スペクトルを有する緑色蛍光体を用いることも可能である。つまり、上記したピークにおけるピーク波長やピークの半値幅の具体的な数値は、緑色蛍光体の発光スペクトルの要件(ピーク波長が525nm±2nm〜540nm±2nmの範囲となるピークを含み且つその半値幅が52nm未満とされる発光スペクトル、より好ましくはピーク波長が533nm±2nm〜540nm±2nmとなるピークを含み且つその半値幅が25nm未満とされる発光スペクトル)を満たす範囲で適宜に変更可能である。
(7)上記した実施形態2,4では、LEDに備えられてケイフッ化カリウムからなる赤色蛍光体として、メインピークのピーク波長が631nm±2nmとなるピークを含み且つその半値幅が7nm程度とされる発光スペクトルを有するものを例示したが、これ以外に、ピークにおけるピーク波長の具体的な数値、ピークの半値幅の具体的な数値などが多少異なる発光スペクトルを有する赤色蛍光体を用いることも可能である。つまり、上記したピークにおけるピーク波長やピークの半値幅の具体的な数値は、赤色蛍光体の発光スペクトルの要件(ピーク波長が620nm±2nm〜645nm±2nmの範囲となるピークを含み且つその半値幅が40nm未満とされる発光スペクトル、より好ましくはピーク波長が631nm±2nmとなるピークを含み且つその半値幅が7nm未満とされる発光スペクトル)を満たす範囲で適宜に変更可能である。また、ケイフッ化カリウムからなる赤色蛍光体の発光スペクトルにおける第1サブピークのピーク波長及び第2サブピークのピーク波長に関しても、その具体的な数値は、赤色蛍光体の発光スペクトルの要件(第1サブピークのピーク波長が607nm±2nm〜614nm±2nmの範囲となるピークを含むとともに、第2サブピークのピーク波長が645nm±2nm〜648nm±2nmの範囲となるピークを含む発光スペクトル)を満たす範囲内で適宜に変更することができる。
(8)上記した実施形態1では、カラーフィルタに備えられる青色着色部として、ピーク波長が451nmとなるピークを含み且つその半値幅が91nm〜92nmの範囲となる透過スペクトルを有するものを例示したが、これ以外に、ピークにおけるピーク波長の具体的な数値、ピークの半値幅の具体的な数値などが多少異なる透過スペクトルを有する青色着色部を用いることも可能である。つまり、上記したピークにおけるピーク波長やピークの半値幅の具体的な数値は、青色着色部の透過スペクトルの要件(ピーク波長が440nm〜461.5nmの範囲となるピークを含み且つその半値幅が100nm未満とされる透過スペクトル、より好ましくはピーク波長が451nm〜461.5nmの範囲となるピークを含み且つその半値幅が61nm〜99nmの範囲とされる透過スペクトル)を満たす範囲で適宜に変更可能である。
(9)上記した実施形態1では、カラーフィルタに備えられる緑色着色部として、ピーク波長が521nmとなるピークを含み且つその半値幅が85nm程度となる透過スペクトルを有するものを例示したが、これ以外に、ピークにおけるピーク波長の具体的な数値、ピークの半値幅の具体的な数値などが多少異なる透過スペクトルを有する緑色着色部を用いることも可能である。つまり、上記したピークにおけるピーク波長やピークの半値幅の具体的な数値は、緑色着色部の透過スペクトルの要件(ピーク波長が510nm〜533.5nmの範囲となるピークを含み且つその半値幅が90nm未満とされる透過スペクトル、より好ましくはピーク波長が521nm〜533.5nmの範囲となるピークを含み且つその半値幅が63nm〜87nmの範囲とされる透過スペクトル)を満たす範囲で適宜に変更可能である。
(10)上記した実施形態1では、カラーフィルタに備えられる赤色着色部として、ピークの半値となる波長が588nm程度となる透過スペクトルを有するものを例示したが、これ以外に、ピークの半値となる波長の具体的な数値が多少異なる発光スペクトルを有する赤色着色部を用いることも可能である。つまり、上記したピークにおける立ち上がり位置の具体的な数値は、赤色着色部の透過スペクトルの要件(ピークの半値となる波長が580nm以上とされる透過スペクトル、より好ましくはピークの半値となる波長が588nm〜604nmの範囲とされる透過スペクトル)を満たす範囲で適宜に変更可能である。
(11)上記した実施形態2では、カラーフィルタに備えられる青色着色部として、ピーク波長が451nm〜453nmの範囲となるピークを含み且つその半値幅が74nm〜78nmの範囲となる透過スペクトルを有するものを例示したが、これ以外に、ピークにおけるピーク波長の具体的な数値、ピークの半値幅の具体的な数値などが多少異なる透過スペクトルを有する青色着色部を用いることも可能である。つまり、上記したピークにおけるピーク波長やピークの半値幅の具体的な数値は、青色着色部の透過スペクトルの要件(ピーク波長が440nm〜461.5nmの範囲となるピークを含み且つその半値幅が100nm未満とされる透過スペクトル、より好ましくはピーク波長が451nm〜461nmの範囲となるピークを含み且つその半値幅が46nm〜78nmの範囲とされる透過スペクトル)を満たす範囲で適宜に変更可能である。
(12)上記した実施形態2では、カラーフィルタに備えられる緑色着色部として、ピーク波長が521nm〜524nmの範囲となるピークを含み且つその半値幅が71nm〜74nm程度となる透過スペクトルを有するものを例示したが、これ以外に、ピークにおけるピーク波長の具体的な数値、ピークの半値幅の具体的な数値などが多少異なる透過スペクトルを有する緑色着色部を用いることも可能である。つまり、上記したピークにおけるピーク波長やピークの半値幅の具体的な数値は、緑色着色部の透過スペクトルの要件(ピーク波長が510nm〜533.5nmの範囲となるピークを含み且つその半値幅が90nm未満とされる透過スペクトル、より好ましくはピーク波長が521nm〜531nmの範囲となるピークを含み且つその半値幅が50nm〜74nmの範囲とされる透過スペクトル)を満たす範囲で適宜に変更可能である。
(13)上記した実施形態2では、カラーフィルタに備えられる赤色着色部として、ピークの半値となる波長が604nm程度となる透過スペクトルを有するものを例示したが、これ以外に、ピークの半値となる波長の具体的な数値が多少異なる発光スペクトルを有する赤色着色部を用いることも可能である。つまり、上記したピークにおける立ち上がり位置の具体的な数値は、赤色着色部の透過スペクトルの要件(ピークの半値となる波長が580nm以上とされる透過スペクトル、より好ましくはピークの半値となる波長が601nm〜604nmの範囲とされる透過スペクトル)を満たす範囲で適宜に変更可能である。
(14)上記した実施形態3では、カラーフィルタに備えられる青色着色部として、ピーク波長が456.5nm〜461.5nmの範囲となるピークを含み且つその半値幅が61nm〜99nmとなる透過スペクトルを有するものを例示したが、これ以外に、ピークにおけるピーク波長の具体的な数値、ピークの半値幅の具体的な数値などが多少異なる透過スペクトルを有する青色着色部を用いることも可能である。つまり、上記したピークにおけるピーク波長やピークの半値幅の具体的な数値は、青色着色部の透過スペクトルの要件(ピーク波長が440nm〜461.5nmの範囲となるピークを含み且つその半値幅が100nm未満とされる透過スペクトル、より好ましくはピーク波長が451nm〜461nmの範囲となるピークを含み且つその半値幅が46nm〜78nmの範囲とされる透過スペクトル)を満たす範囲で適宜に変更可能である。
(15)上記した実施形態3では、カラーフィルタに備えられる緑色着色部として、ピーク波長が531.5nm〜533.5nmの範囲となるピークを含み且つその半値幅が63nm〜87nmの範囲となる透過スペクトルを有するものを例示したが、これ以外に、ピークにおけるピーク波長の具体的な数値、ピークの半値幅の具体的な数値などが多少異なる透過スペクトルを有する緑色着色部を用いることも可能である。つまり、上記したピークにおけるピーク波長やピークの半値幅の具体的な数値は、緑色着色部の透過スペクトルの要件(ピーク波長が510nm〜533.5nmの範囲となるピークを含み且つその半値幅が90nm未満とされる透過スペクトル、より好ましくはピーク波長が521nm〜533.5nmの範囲となるピークを含み且つその半値幅が63nm〜87nmの範囲とされる透過スペクトル)を満たす範囲で適宜に変更可能である。
(16)上記した実施形態3では、カラーフィルタに備えられる赤色着色部として、ピークの半値となる波長が589nm〜596nmの範囲となる透過スペクトルを有するものを例示したが、これ以外に、ピークの半値となる波長の具体的な数値が多少異なる発光スペクトルを有する赤色着色部を用いることも可能である。つまり、上記したピークにおける立ち上がり位置の具体的な数値は、赤色着色部の透過スペクトルの要件(ピークの半値となる波長が580nm以上とされる透過スペクトル、より好ましくはピークの半値となる波長が588nm〜604nmの範囲とされる透過スペクトル)を満たす範囲で適宜に変更可能である。
(17)上記した実施形態4では、カラーフィルタに備えられる青色着色部として、ピーク波長が461nmとなるピークを含み且つその半値幅が46nm〜48nmとなる透過スペクトルを有するものを例示したが、これ以外に、ピークにおけるピーク波長の具体的な数値、ピークの半値幅の具体的な数値などが多少異なる透過スペクトルを有する青色着色部を用いることも可能である。つまり、上記したピークにおけるピーク波長やピークの半値幅の具体的な数値は、青色着色部の透過スペクトルの要件(ピーク波長が440nm〜461.5nmの範囲となるピークを含み且つその半値幅が100nm未満とされる透過スペクトル、より好ましくはピーク波長が451nm〜461nmの範囲となるピークを含み且つその半値幅が46nm〜78nmの範囲とされる透過スペクトル)を満たす範囲で適宜に変更可能である。
(18)上記した実施形態4では、カラーフィルタに備えられる緑色着色部として、ピーク波長が531nmとなるピークを含み且つその半値幅が52nm〜56nmの範囲となる透過スペクトルを有するものを例示したが、これ以外に、ピークにおけるピーク波長の具体的な数値、ピークの半値幅の具体的な数値などが多少異なる透過スペクトルを有する緑色着色部を用いることも可能である。つまり、上記したピークにおけるピーク波長やピークの半値幅の具体的な数値は、緑色着色部の透過スペクトルの要件(ピーク波長が510nm〜533.5nmの範囲となるピークを含み且つその半値幅が90nm未満とされる透過スペクトル、より好ましくはピーク波長が521nm〜531nmの範囲となるピークを含み且つその半値幅が50nm〜74nmの範囲とされる透過スペクトル)を満たす範囲で適宜に変更可能である。
(19)上記した実施形態4では、カラーフィルタに備えられる赤色着色部として、ピークの半値となる波長が601nm〜602nmの範囲となる透過スペクトルを有するものを例示したが、これ以外に、ピークの半値となる波長の具体的な数値が多少異なる発光スペクトルを有する赤色着色部を用いることも可能である。つまり、上記したピークにおける立ち上がり位置の具体的な数値は、赤色着色部の透過スペクトルの要件(ピークの半値となる波長が580nm以上とされる透過スペクトル、より好ましくはピークの半値となる波長が601nm〜604nmの範囲とされる透過スペクトル)を満たす範囲で適宜に変更可能である。
(20)上記した(8)〜(19)において、カラーフィルタの各着色部における透過スペクトルを変更するための具体的な手法としては、例えば各着色部の膜厚を変更する手法を採ることができる。その場合、各着色部の膜厚を厚くすれば、透過スペクトルの半値幅が狭くなり、逆に各低光反射率の膜厚を薄くすれば、透可スペクトルの半値幅が広くなる。それ以外にも、例えば各着色部に含有される顔料または染料の含有量や含有濃度を変更する、といった手法を採ることも可能である。その場合、各着色部における顔料または染料の含有量を増加させたり、含有濃度を高めたりすれば、透過スペクトルの半値幅が狭くなり、逆に各着色部における顔料または染料の含有量を減少させたり、含有濃度を低下させたりすれば、透過スペクトルの半値幅が広くなる。
(21)上記した各実施形態(実施形態2,4を除く)では、緑色蛍光体及び赤色蛍光体として用いた量子ドット蛍光体の材料をCdSeとした場合を例示したが、それ以外の材料の量子ドット蛍光体を用いることも可能である。例えば、2価の陽イオンになるZn、Cd、Hg、Pb等と2価の陰イオンになるO、S、Se、Te等とを組み合わせた材料(ZnS(硫化亜鉛)等)、3価の陽イオンとなるGa、In等と3価の陰イオンとなるP、As、Sb等とを組み合わせた材料(InP(リン化インジウム)、GaAs(ヒ化ガリウム)等)、さらにはカルコパイライト型化合物(CuInSe2等)などを用いることが可能である。
(22)上記した実施形態2,4では、LEDに備えられる緑色蛍光体として、酸窒化物蛍光体であり且つサイアロン系蛍光体の一種であるユーロピウム付活のβ−SiAlONを用いた場合を示したが、ユーロピウム以外の付活剤(例えばTb,Y,Ceなどの希土類元素やAgなど)を用いたβ−SiAlONを用いることも可能である。さらには、緑色蛍光体の発光スペクトルの要件(ピーク波長が525nm〜540nmの範囲となるピークを含み且つその半値幅が52nm未満とされる発光スペクトル)を満たすのであれば、β−SiAlON以外のサイアロン系蛍光体を用いることも可能である。また、緑色蛍光体の発光スペクトルの要件を満たすのであれば、サイアロン系蛍光体以外の酸窒化物蛍光体を用いることも可能である。また、緑色蛍光体の発光スペクトルの要件を満たすのであれば、酸窒化物蛍光体以外の蛍光体(例えば、酸化物蛍光体の一種であるBOSE系蛍光体やYAG系蛍光体など)を用いることも可能である。
(23)上記した実施形態2,4では、LEDに備えられる赤色蛍光体として、複フッ化物蛍光体の一種であるマンガン付活のケイフッ化カリウム(K2TiF6)を用いた場合を示したが、マンガン以外の付活剤を用いたケイフッ化カリウムを用いることも可能である。さらには、赤色蛍光体の発光スペクトルの要件(ピーク波長が620nm〜645nmの範囲となるメインピークを含み且つその半値幅が40nm未満とされる発光スペクトル、さらにはピーク波長が607nm〜614nmの範囲となる第1サブピークを含むとともにピーク波長が645nm〜648nmの範囲となる第2サブピークを含む発光スペクトル)を満たすのであれば、ケイフッ化カリウム以外の複フッ化物蛍光体を用いることも可能である。また、赤色蛍光体の発光スペクトルの要件を満たすのであれば、複フッ化物蛍光体以外の蛍光体を用いることも可能である。
(24)上記(23)に記載した「ケイフッ化カリウム以外の複フッ化物蛍光体」の具体例としては、例えばケイフッ化カリウムの珪素(Si)に代えて、チタン(Ti)、ジルコニウム(Zr)、ハフニウム(Hf)、ゲルマニウム(Ge)及び錫(Sn)の中のいずれかを用いた構成の複フッ化物蛍光体を挙げることができる。その他にも、ケイフッ化カリウムのカリウム(K)に代えて、リチウム(Li)、ナトリウム(Na)、ルビジウム(Rb)及びセシウム(Cs)の中のいずれかを用いた複フッ化物蛍光体を挙げることができる。さらには、ケイフッ化カリウムの珪素に代えて、珪素、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、ゲルマニウム及び錫の中から複数を選択して用いた複フッ化物蛍光体を挙げることができる。
(25)上記した実施形態2,4では、LEDに備えられる赤色蛍光体として、メインピークに対して短波長側の第1サブピークが相対的に高くなるのに対し、メインピークに対して長波長側の第2サブピークが相対的に低くなる発光スペクトルを有するものを用いた場合を示したが、第1サブピークと第2サブピークとの高さ関係が逆転した発光スペクトルを有する赤色蛍光体を用いることも可能である。
(26)上記した各実施形態では、LEDに備えられる緑色蛍光体を1種類のみ用いた場合を示したが、複数種類の緑色蛍光体を併用することも可能である。その場合、複数種類の緑色蛍光体は、ピーク波長が互いに異なるピークを含む発光スペクトルや、半値幅が異なるピークを含む発光スペクトルを有する構成とされるのが好ましい。
(27)上記した各実施形態では、LEDに備えられる赤色蛍光体を1種類のみ用いた場合を示したが、複数種類の赤色蛍光体を併用することも可能である。その場合、複数種類の緑色蛍光体は、ピーク波長が互いに異なるピークを含む発光スペクトルや、半値幅が異なるピークを含む発光スペクトルを有する構成とされるのが好ましい。
(28)上記した各実施形態では、LEDが緑色蛍光体及び赤色蛍光体を備える構成のものを示したが、緑色蛍光体及び赤色蛍光体に加えて黄色光を発光する黄色蛍光体を備えたLEDについても本発明は適用可能である。黄色蛍光体の一例としては、例えば、サイアロン系蛍光体の一種であるα−SiAlONを用いることが可能である。
(29)上記した各実施形態では、LEDに備えられる青色LED素子として、ピーク波長が444nm±2nmとなるピークを含み且つその半値幅が18nm程度とされる発光スペクトルを有するものを例示したが、これ以外に、ピークにおけるピーク波長の具体的な数値、ピークの半値幅の具体的な数値などが多少異なる発光スペクトルを有する青色LED素子を用いることも可能である。つまり、上記したピークにおけるピーク波長やピークの半値幅の具体的な数値は、青色LED素子の発光スペクトルの要件(ピーク波長が440nm〜450nmの範囲となるピークを含み且つその半値幅が25nm未満とされる発光スペクトル)を満たす範囲で適宜に変更可能である。
(30)上記した各実施形態では、LEDを構成するLED素子の材料としてInGaNを用いた場合を示したが、他のLED素子の材料として、例えばGaN、AlGaN、GaP、ZnSe、ZnO、AlGaInPなどを用いることも可能である。
(31)上記した各実施形態では、頂面発光型のLEDを用いた場合を例示したが、LED基板の実装面に対して隣接する側面が発光面となる側面発光型のLEDを用いることも可能である。
(32)上記した各実施形態以外にも、LEDにおける機械的な構造(ケースの形状やリードフレームの形状など)は適宜に変更可能である。
(33)上記した各実施形態では、液晶パネルが有するカラーフィルタの着色部を3色としたものを例示したが、着色部を4色以上とすることも可能である。赤色、緑色、青色以外に着色部に追加する色としては、黄色が最も好ましく、それ以外にはシアン色が好ましい。また、波長選択性を有さない無着色部を追加することも可能である。
(34)上記した実施形態1では、エッジライト型のバックライト装置において、LED基板(LED)がシャーシ(導光板)における両長辺側の端部に一対配されるものを示したが、例えばLED基板(LED)がシャーシ(導光板)における両短辺側の端部に一対配されるものも本発明に含まれる。
(35)上記した(34)以外にも、LED基板(LED)をシャーシ(導光板)における両長辺及び両短辺の各端部に対して一対ずつ配したものや、逆にLED基板(LED)をシャーシ(導光板)における一方の長辺または一方の短辺の端部に対してのみ1つ配したものも本発明に含まれる。
(36)上記した実施形態6,7に記載した構成を、実施形態2〜5に記載した構成に組み合わせることも勿論可能である。
(37)上記した実施形態6に記載した直下型のバックライト装置において、LED基板におけるLEDの設置数や配列ピッチ、シャーシにおけるLED基板の設置数、LED基板の大きさなどは適宜に変更可能である。
(38)上記した実施形態7では、直下型のバックライト装置において、全てのLEDに対して個別に拡散レンズを取り付けるようにしたものを例示したが、一部のLEDにのみ拡散レンズを取り付けるようにしても構わない。また、LED基板におけるLEDの設置数や配列ピッチ、シャーシにおけるLED基板の設置数、LED基板の大きさなどは適宜に変更可能である。
(39)上記した実施形態10では、拡散板とは別途に板状の波長変換光学部材を設置した場合を示したが、拡散板に緑色蛍光体及び赤色蛍光体を含有させることで、拡散板を板状の波長変換光学部材として用いることも可能である。そうすれば、バックライト装置の部品点数を削減することが可能となる。
(40)上記した各実施形態では、光源としてLEDを用いたものを示したが、有機ELなどの他の光源を用いることも可能である。
(41)上記した各実施形態では、液晶パネル及びシャーシがその短辺方向を鉛直方向と一致させた縦置き状態とされるものを例示したが、液晶パネル及びシャーシがその長辺方向を鉛直方向と一致させた縦置き状態とされるものも本発明に含まれる。
(42)上記した各実施形態では、液晶表示装置のスイッチング素子としてTFTを用いたが、TFT以外のスイッチング素子(例えば薄膜ダイオード(TFD))を用いた液晶表示装置にも適用可能であり、カラー表示する液晶表示装置以外にも、白黒表示する液晶表示装置にも適用可能である。
(43)上記した各実施形態では、表示パネルとして液晶パネルを用いた液晶表示装置を例示したが、他の種類の表示パネルを用いた表示装置にも本発明は適用可能である。
(44)上記した各実施形態では、チューナーを備えたテレビ受信装置を例示したが、チューナーを備えない表示装置にも本発明は適用可能である。具体的には、電子看板(デジタルサイネージ)や電子黒板として使用される液晶表示装置にも本発明は適用することができる。
10,510,610…液晶表示装置(表示装置)、10T…チューナー(受信部)、10TV…テレビ受信装置、11,511…液晶パネル(表示パネル)、12,512,612…バックライト装置(照明装置)、17,417,517,617,717,817,917…LED(光源)、19,719…導光板、19a…光出射面、19b,719b,819b…光入射面、29…カラーフィルタ、29B…青色着色部(青色を呈する着色部)、29G…緑色着色部(緑色を呈する着色部)、29R…赤色着色部(赤色を呈する着色部)、40,440…青色LED素子(青色発光素子)、43…緑色LED素子、44…赤色LED素子、60…波長変換光学部材、61…板状の波長変換光学部材、819…導光板(光学部材)
Claims (4)
- ピーク波長が440nm±2nm〜450nm±2nmの範囲となるピークを含み且つその半値幅が25nm未満とされる発光スペクトルとなる青色光と、ピーク波長が525nm±2nm〜540nm±2nmの範囲となるピークを含み且つその半値幅が52nm未満とされる発光スペクトルとなる緑色光と、ピーク波長が620nm±2nm〜645nm±2nmの範囲となるピークを含み且つその半値幅が40nm未満とされる発光スペクトルとなる赤色光と、をそれぞれ発光する光源を備える照明装置と、
青色を呈する青色着色部であって、ピーク波長が440nm〜461.5nmの範囲となるピークを含み且つその半値幅が100nm未満とされる透過スペクトルを有する青色着色部と、緑色を呈する緑色着色部であって、ピーク波長が510nm〜533.5nmの範囲となるピークを含み且つその半値幅が90nm未満とされる透過スペクトルを有する緑色着色部と、赤色を呈する赤色着色部であって、ピークの半値となる波長が580nm以上となる透過スペクトルを有する赤色着色部と、を少なくとも備えてなるカラーフィルタを有し、前記照明装置からの光を利用して表示を行う表示パネルと、を備え、
前記光源は、前記青色光を発光する青色発光素子と、前記青色発光素子からの前記青色光に励起されて緑色光を発光する緑色蛍光体と、前記青色発光素子からの青色光に励起されて赤色光を発光する赤色蛍光体と、を少なくとも備え、前記緑色蛍光体及び前記赤色蛍光体が共に量子ドット蛍光体とされていて、ピークの半値幅が21nm〜30nmの範囲とされる発光スペクトルの前記緑色光と、ピーク波長が626nm±2nm〜639nm±2nmの範囲となるピークを含み且つその半値幅が21nm〜30nmの範囲とされる発光スペクトルの前記赤色光と、を発光するものとされており、
前記青色着色部は、ピーク波長が458.5nm〜461.5nmの範囲となるピークを含み且つその半値幅が61nm〜85nmの範囲とされる透過スペクトルを有し、前記緑色着色部は、ピーク波長が531.5nm〜532.5nmの範囲となるピークを含み且つその半値幅が63nm〜79nmの範囲とされる透過スペクトルを有し、前記赤色着色部は、ピークの半値となる波長が591nm〜596nmの範囲となる透過スペクトルを有する表示装置。 - 前記光源は、前記青色光を発光する青色発光素子と、前記青色発光素子からの前記青色光に励起されて緑色光を発光する緑色蛍光体と、前記青色発光素子からの青色光に励起されて赤色光を発光する赤色蛍光体と、を少なくとも備えており、
前記青色発光素子の光出射側に離間して配されるとともに前記緑色蛍光体及び前記赤色蛍光体が含有される光学部材を備える請求項1記載の表示装置。 - 前記照明装置は、前記光源と対向する形で配されて前記光源からの光が入射される光入射面が端面に有されるとともに、前記表示パネルの板面と対向する形で配されて前記表示パネルに向けて光を出射する光出射面が板面に有される導光板を備えている請求項1または請求項2記載の表示装置。
- 請求項1から請求項3のいずれか1項に記載された表示装置と、テレビ信号を受信可能な受信部とを備えるテレビ受信装置。
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