JP2003021831A - 蛍光材料を用いた液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 低消費電力でありながら高画質で、構造が単
純化され、実質的にフルカラーを創出し得るカラー液晶
表示装置を提供する。 【解決手段】 内側にカラーフィルタ（７Ｒ、７Ｇ）と
透明電極１０とが順次積層された第１の透明基板４から
なる第１基板２と；第１基板２に対向して配置され、内
側にマトリクス状に配置された画素電極１６を含むアク
ティブマトリクスアレイが形成された第２の透明基板１
５からなる第２基板１４と；その間に封入された液晶層
１１と；第２基板１４の、液晶層１１と反対側に配設さ
れた青色発光手段２０とを備えたカラー液晶表示装置
は、必要な波長以外の波長の光を受けて励起し、必要と
する波長の光を出射する材料をそれぞれ含む赤色フィル
タ７Ｒおよび緑色フィルタ７Ｇのみからなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示装置に関
し、特に蛍光材料を用いた透過型カラー液晶表示装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】ノート型パソコンや携帯情報端末の普及
と共に、従来のＣＲＴに代わってカラー液晶表示装置の
需要が高まっている。カラー液晶表示装置は何らかの光
源を必要とし、そのために一般に透過型液晶ではバック
ライトを、反射型では自然光等を用いる。

【０００３】液晶画面においては、その画像のコントラ
ストの比率によって人間の目には画像として見えてくる
ので、基本的に、画像は明るくすれば見やすくなる。現
在では鮮明な画像を得るためにバックライトによる透過
型液晶が一般的であるが、バックライトによる電力消費
は、カラー液晶表示装置の電力消費の約２分の１から３
分の２を占める。一方、バックライトを暗くして電力消
費を押さえると、画像の鮮明さが損なわれる。そのた
め、低電力消費型であり、かつ見やすいカラー液晶表示
装置が望まれている。

【０００４】この目的のために、例えば特開平７−１２
８６５５号公報は、カラーフィルタに昼間蛍光物質を含
有させたカラー液晶表示装置を開示している。該装置を
図９に示す。該装置の各符号について説明すると、１は
第１の基板、２は第２の基板、１０１は透明基板、１０
２はカラーフィルタ層、１０３は赤色蛍光色フィルタ、
１０４は緑色蛍光色フィルタ、１０５は青色蛍光色フィ
ルタ、１０６は黒色フィルタ、１１４は拡散板、１１５
は蛍光管、１０７は透明電極、１０８は液晶層、１０９
は走査線、１１０はスイッチ素子、１１１は絵素電極、
１１２は透明基板、１１３は発光手段、１１５は蛍光管
である。

【０００５】カラーフィルタは、図９に示すように赤色
フィルタ１０３と、緑色フィルタ１０４と、青色フィル
タ１０５との３色のフィルタを１組で用いるのが一般的
である。赤色フィルタ１０３と、緑色フィルタ１０４
と、青色フィルタ１０５とにそれぞれ対向して、透明基
板１１２の上には絵素電極１１１が一つずつ配置されて
いる。この３個の絵素電極１１１が１組となって色を創
出する。

【０００６】赤色、緑色、青色は、加法混色における３
原色であるので、この３原色に対応する絵素電極１１１
によって、各色の強度を変えながら実質的に全ての色が
創出できる。例えば白色は３原色全てを混合して創出さ
れる。青色フィルタ１０５は、可視光の内約４００ｎｍ
〜５００ｎｍの波長の光だけを透過し、残りは吸収およ
び反射する。これは、フィルタ中に色素や顔料が含まれ
ていて上記４００ｎｍ〜５００ｎｍの波長以外の光を吸
収し、熱エネルギとして消費するからである。

【０００７】そのような光学的特性を有する材料を今、
透過吸収型材料と呼ぶ。

【０００８】同様に緑色フィルタ１０４は、可視光の内
約５００ｎｍ〜６００ｎｍの波長の光だけを透過し、残
りは吸収および反射し、また赤色フィルタ１０５は、可
視光の内約６００ｎｍ〜７００ｎｍの波長の光だけを透
過し、残りは吸収および反射する。こうして該３つのフ
ィルタは、４００ｎｍ〜７００ｎｍの光だけを透過し、
それ以外の波長の光を吸収または反射し、吸収された光
は熱エネルギとして消費される。つまり、各フィルタは
約３分の１の領域の光しか透過せず、残りの約３分の２
の領域の波長の光はフィルタ自身で吸収・消費されて、
光としては活用されない。以上のような透過吸収型フィ
ルタを用いるのが、一般的なカラー液晶表示装置であ
る。

【０００９】そこで、該公報の発明においては上記のよ
うな構成のカラー液晶表示装置において、各色のフィル
タ１０３乃至１０５に昼間蛍光物質を混合して、より多
くの光を創出しようとした。即ち、発光手段１１３から
の入射光を、昼間蛍光物質を含むカラー蛍光色フィルタ
（１０３乃至１０５）に当てて、透過および吸収させる
と共に、吸収された光は該蛍光物質を励起させ、それに
よって光を放出し、この光を合わせ用いて、より明るく
消費電力の低いカラー液晶表示装置を提供しようとし
た。なお、該公報が従来例としてあげている従来型のカ
ラー液晶表示装置においては、カラーフィルタとして蛍
光性カラーフィルタを使わず、一般的な吸収透過型のカ
ラーフィルタを用いている。

【００１０】しかしながら、該公報の発明のように蛍光
性物質をカラーフィルタに含めた場合、従来の透過吸収
型のカラーフィルタに比べると、明るさの点では優るも
のの、創出された色の鮮やかさにおいては透過吸収型フ
ィルタに劣る。従来型の透過吸収型のカラーフィルタ
は、蛍光物質を含んだカラーフィルタに比べて明るさに
おいては劣るものの、発色の鮮やかさでは優れているか
らである。

【００１１】また該公報の発明では、該公報で引用され
た従来例のカラー液晶表示装置と同様に、カラーフィル
タとして赤、緑、青の３色のフィルタを使用するため、
その製造上の複雑さは従来型のカラー液晶表示装置と同
様であり、その点は改善されていないといえる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】そこで本発明は、上記
の事情に鑑みてなされたものであって、低消費電力であ
りながら高画質で、また製造工程をより単純化し得る構
造のカラー液晶表示装置を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記課題は、以下に述べ
る本発明に係るカラー液晶表示装置によって達成され
る。

【００１４】即ち、請求項１に係る発明は、内側にカラ
ーフィルタおよび透明電極が順次積層された第１の透明
基板からなる第１基板と、該第１基板に対向して配置さ
れ、内側にマトリクス状に配置された画素電極を含むア
クティブマトリクスアレイが形成された第２の透明基板
からなる第２基板と、該第１基板と該第２基板との間に
封入された液晶層と、該第２基板の、該液晶層と反対側
に配設された青色発光手段とを備え、該カラーフィルタ
は、必要とする波長領域以外の波長領域の光を受けるこ
とによって励起し、必要とする波長領域の光を出射する
材料を、それぞれ含む赤色フィルタおよび緑色フィルタ
のみからなることを特徴とするカラー液晶表示装置であ
る。

【００１５】このように請求項１に係るカラー液晶表示
装置は、従来のように赤緑青の３色によるフィルタを用
いることなく、また３波長を発する発光手段を用いるこ
となく、青色発光手段による青色光のみと、蛍光性材料
を含んだ緑色および赤色フィルタのみとを用いて、フル
カラーを創出し得るため、低電力消費で高画質なカラー
液晶表示装置となり、しかも該装置の製造工程の単純化
が可能となる。

【００１６】また、一般的に青色の蛍光性材料による発
色は、他の色に比べて十分ではないので、本装置のよう
に青色の発色を、青色カラーフィルタを用いずに、直接
青色発光手段による青色光を使用することは有利であ
る。

【００１７】また、請求項２に係る発明は、内側にカラ
ーフィルタおよび透明電極が順次積層された第１の透明
基板からなる第１基板と、該第１基板に対向して配置さ
れ、内側にマトリクス状に配置された画素電極を含むア
クティブマトリクスアレイが形成された第２の透明基板
からなる第２基板と、該第１基板と該第２基板との間に
封入された液晶層と、該第２基板の、該液晶層と反対側
に配設された発光手段とを備え、該カラーフィルタは、
必要とする波長領域の光を透過し、かつそれ以外の波長
領域の光を吸収する透過吸収性材料層と、必要とする波
長領域以外の波長領域の光を受けることによって励起
し、必要とする波長領域の光を出射する蛍光性材料層と
を、該第１の透明基板から該第２の透明基板の方向に、
この順序で積層して備えることを特徴とするカラー液晶
表示装置である。

【００１８】このような構成にすることによって、バッ
クライトから出た光をまず蛍光性材料層を通過させるこ
とによって、所定の領域の波長光を透過させ、かつそれ
以外の光を吸収して該蛍光性材料を励起させて所期の色
の光を放出し、その作用によって波長を一定程度限定し
た光として整えて、かつ透過吸収材料のみによるほど透
過光量を減らすことなく出射する光量を確保しながら、
次に積層されている透過吸収性材料層に入射・透過させ
る。透過吸収性材料は、一般に上記のように、透過量で
は蛍光性材料に劣るが、発色の鮮やかさでは優る。こう
して、該２層からなるカラーフィルタは、表現する色の
透過量を確保しながら、効率よく所期の色を創出するこ
とができる。そして、赤緑青の３色の混合比を制御する
ことによって作られる所望の色を、表示画面の明るさの
低減を押さえながら創出することができる。

【００１９】また、請求項２に係るカラー液晶表示装置
において、該発光手段は青色のみを発光し、かつ該カラ
ーフィルタは赤色フィルタおよび緑色フィルタのみから
なるように構成しても良い（請求項３）。この様な構成
にすることによって、請求項２に係るカラー液晶表示装
置において実質的にフルカラーを可能にしながら、蛍光
管およびカラーフィルタをより単純なものにして、製造
工程および装置自体の構造を単純化しうる。

【００２０】請求項４に係る発明は、内側にカラーフィ
ルタおよび透明電極が順次積層された第１の透明基板か
らなる第１基板と、該第１基板に対向して配置され、内
側にマトリクス状に配置された画素電極を含むアクティ
ブマトリクスアレイが形成された第２の透明基板からな
る第２基板と、該第１基板と該第２基板との間に封入さ
れた液晶層と、該第２基板の、該液晶層と反対側に配設
された発光手段とを備え、該カラーフィルタは、必要と
する波長領域の光を透過し、かつそれ以外の波長領域の
光を吸収する透過吸収性材料と、必要とする波長領域以
外の波長領域の光を受けることによって励起し、必要と
する波長領域の光を出射する蛍光性材料とを含むことを
特徴とするカラー液晶表示装置である。

【００２１】このような構成にすることによって、カラ
ーフィルタを単純な１層としながらも、該層の中におい
て透過吸収性材料と蛍光性材料とを調合して含むことに
より、蛍光性材料によって励起され発光された光を、透
過吸収性材料に透過させることにより、透過量を有効に
確保し、しかも透過吸収性材料によって鮮明な画像を得
ることができる。透過吸収性材料は、一般に上述のよう
に、透過量では蛍光性材料に劣るが、発色の鮮やかさで
は優るからである。

【００２２】さらに、請求項４に係るカラー液晶表示装
置において、該発光手段は青色のみを発光し、かつ該カ
ラーフィルタは赤色フィルタおよび緑色フィルタのみか
らなる構成としても良い（請求項５）。このような構成
にすることによって、請求項４に係るカラー液晶表示装
置において、蛍光管およびカラーフィルタをより単純な
構成として、製造工程および装置自体の構造を単純化し
うる。

【００２３】請求項６に係るカラー液晶表示用カラーフ
ィルタは、青色発光手段から照射される青色光によっ
て、必要とする波長領域以外の波長領域の光を受けるこ
とによって励起し、必要とする波長領域の光を出射する
材料を、それぞれ含む赤色フィルタおよび緑色フィルタ
のみを、カラーフィルタとして備えたことを特徴とす
る。カラーフィルタをこのような構成にすることによっ
て、従来のように赤緑青の３色によるフィルタを用いる
ことなく、青色発光手段による青色光のみと、蛍光性材
料を含んだ緑色および赤色フィルタのみとを用いて、フ
ルカラーを創出し得るので、低電力消費で画面の鮮明さ
を維持でき、かつ製造工程を単純化し得る。

【００２４】請求項７に係るカラー液晶表示用カラーフ
ィルタは、必要とする波長領域の光を透過し、かつそれ
以外の波長領域の光を吸収する透過吸収性材料を含む透
過吸収性材料層と、必要とする波長領域以外の波長領域
の光を受けることによって励起し、必要とする波長領域
の光を出射する蛍光性材料を含む蛍光性材料層とを積層
して備えたことを特徴とする。

【００２５】カラーフィルタをこのような構成にするこ
とによって、例えば蛍光性材料をバックライトに近い側
に配設したとき、バックライトから出た光をまず蛍光性
材料層を通過させることによって、既に述べた作用によ
って波長をある程度限定した光に変換し、かつ透過する
光量を効率的に確保しながら、次に積層されている透過
吸収性材料層に出射し透過させることによって、そのフ
ィルタの表す色を無駄なく創出することができる。そし
て、赤緑青の３色の混合比を制御することによって作ら
れる所望の色を、明るさの低減を押さえて画質の鮮明さ
を確保しながら創出することができる。２つの該材料層
をこの順序で積層したのは、透過吸収性材料は、一般に
透過量では蛍光性材料に劣るが、発色の鮮やかさでは優
るからである。

【００２６】請求項８に係るカラー液晶表示装置用カラ
ーフィルタは、必要とする波長領域の光を透過し、かつ
それ以外の波長領域の光を吸収する透過吸収性材料と、
必要とする波長領域以外の波長領域の光を受けることに
よって励起し、必要とする波長領域の光を出射する蛍光
性材料とを、含むことを特徴とする。このような構成に
することによって、カラーフィルタを単純な１層としな
がらも、該層の中において透過吸収性材料と蛍光性材料
とを調合して含むことにより、蛍光によって発光された
光を透過吸収剤に対して好適に利用して、光量を有効に
確保し、しかも鮮明な画像を得ることができる。透過吸
収性材料は、一般に透過量では蛍光性材料に劣るが、発
色の鮮やかさでは優るからである。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の実施の形態について説明する。

【００２８】第１の実施の形態（請求項１） 図１は、第１の実施形態によるカラー液晶表示装置を示
す模式断面図であり、図１における符号１はカラー液晶
表示装置（以下、液晶表示装置と略称する）である。さ
らに符号について説明すると、２は第１基板、４は第１
の透明基板、５は出射側偏光板、７Ｒは赤色カラーフィ
ルタ、７Ｇは緑色カラーフィルタ、８はブラックマス
ク、９は窓部、１０は透明電極（ＩＴＯ）、１１は液晶
層、１４は第２基板、１５は第２の透明基板、１６は画
素電極、１８は入射側偏光板、２０は青色蛍光管、矢印
ＢＬは青色バックライト、矢印Ｂは青色出射光、矢印Ｇ
は緑色出射光、および矢印Ｒは赤色出射光である。

【００２９】液晶表示装置１は、図面の左右方向および
紙面に垂直な方向に広がりを持つ面状をなしており、第
１基板２は該装置の表示面を構成し、その外側、即ち図
１において上側から使用者が表示面を視認する。該装置
１は、この第１基板２に対向して配設された第２基板１
４を有し、これらの第１および第２基板（２および１
４）の間に液晶層１１が挿入されている。

【００３０】第１基板２は、透光性を有する第１の透明
基板４を備え、第２基板１４は第２の透明基板１５を備
える。第１および第２の透明基板（４、１５）はガラ
ス、石英、樹脂などなどからなり絶縁性を有する。即
ち、第１および第２の透明基板（４、１５）の間には、
液晶が充填された液晶層１１が形成される。液晶は、例
えばネマティック型のもので、フェニルシクロヘキサン
系化合物（-ＣＮ/-Ｆ基を含む）の数種の混合品であ
る。

【００３１】第１の透明基板４の内側の面（即ち、液晶
１１側の面）には、緑色カラーフィルタ７Ｇ、赤色カラ
ーフィルタ７Ｒ、および黒色マスク８が設けられてい
る。カラーフィルタは一般にはアクリル樹脂などによっ
て作られている。これらのカラーフィルタ（７Ｇ，７
Ｒ）においては後述するように蛍光性材料が含まれてい
る。そして、ここで注目すべきことは、従来一般的に青
色フィルタが設けられていた位置には、それが設けられ
ていない点である。その部分をここでは窓部７Ｗとす
る。

【００３２】ここで本実施例におけるカラーフィルタに
おける緑色光用フィルタ７Ｇは、緑色の波長領域の光を
透過し、かつそれ以外の波長領域の光を吸収するととも
に、蛍光物質の作用によって緑色の波長領域以外の波長
領域（非可視光領域をも含む）の光を受けることで励起
し、緑色光を出射する材料を含む。この緑色光用フィル
タとしては、例えばウラニン系染料を１〜４％濃度溶液
にしてメラミン樹脂、アクリル樹脂、および尿素樹脂等
を入れて樹脂重合過程で染料固着して蛍光顔料とし、さ
らにアクリル系樹脂に分散させたものを使用した。

【００３３】同様に赤色光用フィルタ７Ｒは、赤色の波
長領域の光を透過し、かつそれ以外の波長領域の光を吸
収すると共に、蛍光物質の作用によって赤色光の波長領
域以外の波長領域（非可視光領域をも含む）の光を受け
ることで励起し、赤色光を出射する材料を含む。この赤
色光用フィルタとしては、例えばローダミンB系染料お
よびエオシン系染料を１〜４％濃度溶液にしてメラミン
樹脂、アクリル樹脂、および尿素樹脂等を入れて樹脂重
合過程で染料固着して蛍光顔料とし、さらにアクリル系
樹脂に分散させたものを使用した。

【００３４】赤色と緑色カラーフィルタ（７Ｒ，７
Ｇ）、窓部７Ｗ、および第１の透明基板４を覆うように
してＩＴＯ（酸化インジウムスズ）等からなる透明電極
１０が積層されている。

【００３５】また第２の透明基板１５の内側の面、即ち
液晶１１側の面には、スイッチング素子とその制御を行
うＴＦＴ（薄膜トランジスタ）を備えた液晶駆動部およ
び画素電極１６を含むアクティブマトリクスアレイ（図
示せず）が配設されている。画素電極１６はそれぞれ赤
色フィルタ７Ｒ、緑色フィルタ７Ｇ、および一般には青
色フィルタが配設されているべき場所に設けられた窓部
７Ｗに対向する形で、第２の透明基板１５上に積層され
ている。

【００３６】ブラックマスク８は、金属クロムをスパッ
タリング法で製膜するなどして形成され、コントラスト
の向上、色剤の混色の防止などを目的とする。しかし、
場合によっては省略することも可能である。

【００３７】透明電極１０および画素電極１６の上（即
ち液晶側の面）には配向膜（図示せず）がそれぞれ設け
られている。配向膜はポリイミド樹脂などによって形成
され、その表面はラビング処理等されて配向方向が形成
されており、液晶層１１の液晶分子を配向させる。ただ
し、構成上、配向膜が不要な場合には、省略してもよ
い。

【００３８】次に、この液晶表示装置１の動作を説明す
る。発光手段、即ちバックライトとして青色蛍光管２０
が、第２基板１４に積層された入射側偏光板１８の、第
１の透明基板の反対側に配設されている。青色蛍光管２
０は青色光のみを発光する。該蛍光管から発せられた青
色バックライトＢＬは、入射側偏光板１８と第２の透明
板１５とを通過して液晶層１１に入る。該青色の入射光
は各々の画素電極１６によって制御されて、所望の強度
が決められて各カラーフィルタ７Ｒ，７Ｇ、および窓部
７Ｗに入射する。該入射光は赤色フィルタ７Ｒおよび緑
色フィルタ７Ｒにおいて、そこに含まれる蛍光性物質特
有の色の光を放出する。即ち、赤色カラーフィルタ７Ｒ
は、必要とする波長領域以外の波長領域の光を受けるこ
とによって励起し、必要とする波長領域の光を放出する
蛍光性材料を含むので、該青色光を吸収して励起し、赤
色光を放出する。

【００３９】この作用は、緑色カラーフィルタ７Ｇにつ
いても同様である。即ち、緑色カラーフィルタ７Ｇは、
必要とする波長領域以外の波長領域の光を受けることに
よって励起し、必要とする波長領域の光を放出する蛍光
性材料を含むので、該青色光を吸収して励起し、緑色光
を放出する。

【００４０】ここで蛍光性材料の持つ応答性は、一般の
液晶表示画面としては十分な早さを有して、応答の遅れ
は問題とならないことが知られている。

【００４１】青色蛍光管としては、Ｈｇ-Ａｒガスが封
入された蛍光管において放電によって励起したＨｇ原子
から出る２５３．７ｎｍ付近の紫外線が、ガラス管内に
塗布された蛍光体を蛍光させて青色可視光に変換させる
タイプのものを用いた。また該青色蛍光体としては、Ｂ
ａＭｇ_２Ａｌ_１６Ｏ_２７／Ｅｕ、３（ＳｒＣａＢａ）_３
（ＰＯ_４）_２／Ｅｕ、および（ＳｒＣａＢａ）１０（Ｐ
Ｏ_４）_６Ｃ_１２Ｂ_２Ｏ_３／Ｅｕを用いた。

【００４２】図２は赤色および緑色のカラーフィルタの
分光特性を表すグラフである。通常の透過吸収型カラー
フィルタを用いた場合の透過率を実線で、蛍光性材料を
用いたカラーフィルタを用いた場合の透過率を破線で表
し、Ｇは緑色およびＲは赤色の透過吸収型フィルタの特
性を表し、Ｇ’は緑色およびＲ’は赤色の蛍光性材料フ
ィルタの特性を表している。

【００４３】図２において使用した透過吸収性材料は、
顔料インクを用い、赤色はジアントラキノン系顔料イン
ク、緑色はハロゲン化フタロシアニン系顔料インクであ
る。それらの顔料をアクリル樹脂中に分散させたものを
使用した。赤および緑色の蛍光性材料は既に述べたとお
りである。このグラフから赤および緑色の蛍光性材料
は、吸収透過性材料よりもそれぞれ約２０％および５０
％程度透過率が高まっていることが分かる。

【００４４】また、窓部７Ｗにおいては、画素電極１６
によって制御されて強度が決められて液晶層１１を透過
した青色光が、そのまま透過するので必要な強度が確保
される。後述するように、窓部７Ｗが青色フィルタと同
じ機能を果たす。上記の構成によって、３原色全てのカ
ラーフィルタを設けることなく、上記緑および赤色フィ
ルタのみの構成により実質的に３原色を創出でき、しか
も出射光の透過率を高くできる。

【００４５】この時、画素電極１６はそれぞれ３原色の
各色の比率に応じた強度を決定し、その３原色が１組と
なって該比率によって定まる混色が視覚的に１つの色と
して認識される。こうして視覚的には所望の１色と視認
されるべき該３つの光が形成される。その後、第１の透
明基板４に入射して出射側偏光板１９を透過して液晶装
置から出射し、視認される。

【００４６】ここで本実施例においては、青色フィルタ
がなく、その部分には窓部７Ｗが設けられている。青色
フィルタがないのは、もともと発光手段によって発光さ
れた光が青色光であるために、着色が必要なフィルタ手
段が不要となるためである。そして、一般的に青色の蛍
光性材料による発色は、他の色に比べて十分ではないの
で、本装置のように青色の発色を青色カラーフィルタを
用いずに、直接青色発光手段による青色光を使用するこ
とは効果が高い。

【００４７】本実施例に従う液晶表示装置では、青色の
みによる発光手段および、蛍光性材料を含んだ緑色およ
び赤色フィルタのみを用いて、実質的にフルカラーを創
出し得る。そのため発光手段においてもカラーフィルタ
においても従来例よりもより単純な構成となるため、製
造工程を単純化でき製造コストを低減し得る。しかも、
蛍光性材料を使うため、電力消費を低減しつつ高品質の
表示画面を提供できる。

【００４８】第２の実施の形態（請求項２） 図３は、第２の実施形態によるカラー液晶表示装置１０
１を示す模式断面図である。符号について図１と異なる
部分のみ挙げると、１０７ｒは赤色顔料性カラーフィル
タ、１０７Ｒは赤色蛍光性カラーフィルタ、１０７ｇは
緑色顔料性カラーフィルタ、１０７Ｇは緑色蛍光性カラ
ーフィルタ、１０７ｂは青色顔料性カラーフィルタ、１
０７Ｂは青色蛍光性カラーフィルタ、１２０は発光手
段、矢印Ｄは白色入射光、および矢印Ｂは青色出射光で
ある。

【００４９】液晶表示装置１０１は、第１基板２と、こ
の第１基板２に対向して配設された第２基板１４とを有
し、これらの第１および第２基板（２および１４）の間
に液晶層１１が充填されている。第１基板２は、透光性
を有する第１の透明基板４を備え、第２基板１４は第２
の透明基板１５を備える。即ち、第１および第２の透明
基板（４、１５）の間には、液晶が充填され液晶層１１
が形成される。第１の透明基板４の内側の面（即ち、液
晶１１側の面）には、カラーフィルタ、黒色マスク８が
積層して設けられている。

【００５０】ここで本実施例のカラーフィルタは２層か
らなる。即ち、上記のように緑赤青の３色それぞれにつ
いて、第１の透明基板４の内側の面（即ち液晶側）から
順に、顔料性カラーフィルタ層（透過吸収性材料層）お
よび蛍光性カラーフィルタ層（蛍光性材料層）とが積層
されている。これらは、それぞれ２層１組で緑赤青の３
色で１組の１つの光を液晶パネルから出射することによ
って所望の色を創出する。赤および緑色については、透
過吸収性材料および蛍光性材料とも既に述べたとおりで
ある。

【００５１】青色については、透過吸収性材料としてフ
タロシアニン系顔料インクを用いた。

【００５２】青色の蛍光性材料は、ジアミノスチルベン
系染料を１〜４％濃度溶液にしてメラミン樹脂、アクリ
ル樹脂、および尿素樹脂等を入れて樹脂重合過程で染料
固着して蛍光顔料とし、さらにアクリル系樹脂に分散さ
せて用いた。それをガラス基板上に塗布することにより
青色蛍光性フィルタを形成した。

【００５３】発光手段として一般的な三波長白色光管を
使用するが、紫外線管、青色光管などの単色光管を使用
しても良い。またＬＥＤ等を使用しても良い。

【００５４】このような構成にすることによって、蛍光
管から出た光をまず蛍光性材料層を通過させることによ
って波長領域をある程度限定した光に変換する。即ち、
蛍光性材料層の持つ透過吸収機能によって一定範囲の光
のみを透過させながら、同時にそれ以外の波長域の光を
用いて蛍光性材料を励起させて、所期の３原色の内１つ
の色を表す光を放出・発光させる。このようにして波長
領域を絞りながらなおかつ見かけの光量を確保しながら
次に積層されている顔料性カラーフィルタへと出射す
る。こうしてあらかじめ蛍光性材料によって、該顔料性
フィルタの透過する色の波長領域を多く含む光に変換し
ておいた後に、該顔料性フィルタに通すことにより無駄
を少なくして、所期の色を創出することができる。そし
て、赤緑青の３色の混合比によって作られる混色による
所望の色を、明るさの低減を防ぎ発色の鮮明さを上げな
がら創出することができる。なお第１の実施の形態では
使用されなかった青色光用の蛍光性フィルタが、第２の
実施形態では使用される。

【００５５】図４は、カラーフィルタの分光特性を表す
グラフである。Ｂ、Ｇ、Ｒはそれぞれ青緑赤色の透過吸
収性材料を使ったカラーフィルタの透過率を表し、
Ｂ’、Ｇ’、Ｒ’はそれぞれ青緑赤色の蛍光性材料を使
ったカラーフィルタの透過率を表している。図４から
緑、赤、青色の蛍光性材料を使ったカラーフィルタでは
それぞれ約５０％、２０％、５０％ほど透過率が高まっ
ていることが分かる。なお、該３色の透過吸収性材料お
よび蛍光性材料については既に述べたとおりである。

【００５６】この時、画素電極１６は、視覚的に１つの
混合された色を創出する。その後、第１の透明基板４に
入射し出射側偏光板５を透過して液晶装置から出射し、
視認者によって視認される。また、本実施の形態におい
ては、該発光手段は青色のみを発光し、かつ該カラーフ
ィルタは赤色フィルタおよび緑色フィルタのみからなる
ように構成しても良い（請求項３）。この様な構成にす
ることによって、蛍光管およびカラーフィルタの構成を
より単純なものにして、製造工程および装置自体の構造
を単純化しうる。

【００５７】第３の実施の形態（請求項４） 図５は、第３の実施形態によるカラー液晶表示装置２０
１を示す模式断面図である。符号について図３と異なる
ところのみ説明すると、２０７ｒＲは赤色調合カラーフ
ィルタ（後述）、２０７ｇＧは緑色調合カラーフィル
タ、そして２０７ｂＢは青色調合カラーフィルタであ
る。

【００５８】液晶表示装置２０１は、第１基板２と、こ
の第１基板２に対向して配設された第２基板１４とを有
し、これらの第１および第２基板（２および１４）の間
に液晶層１１が充填されている。第１基板２は、透光性
を有する第１の透明基板４を備え、第２基板１４は透光
性を有する第２の透明基板１５を備える。第１の透明基
板４の内側の面（即ち、液晶１１側の面）には、緑色調
合カラーフィルタ２０７ｇＧ、赤色調合カラーフィルタ
２０７ｒＲ、黒色マスク８、および青色調合カラーフィ
ルタ２０７ｂＢが設けられている。

【００５９】本実施例のこれらの調合カラーフィルタ
は、透過吸収性材料と蛍光性材料とを調合して含む。透
過吸収性材料と蛍光性材料の比率、調合の方法などは、
液晶表示装置の用途・目的に応じて適宜選択可能であ
る。これらカラーフィルタは、それぞれ緑赤青の３色で
１組となって、視覚的には混色により１つの色の光に見
える該３色を液晶パネルから出射して、所望の色を創出
する。

【００６０】発光管１２０は一般的な三波長白色光管
（蛍光管）を使用するが、紫外線管などの単色光管を使
用しても良い。またＬＥＤ等を使用しても良い。

【００６１】本実施例の動作を説明する。蛍光管１２０
から出た出射光Ｄは、液晶層１１を通過して各カラーフ
ィルタに入射し、そこで顔料性材料および蛍光性材料に
衝突する。例えば赤色調合カラーフィルタ２０７ｒＲに
衝突すると、そこに含まれている透過吸収性材料によっ
て、赤色の波長領域光は透過し、それ以外は吸収され
る。ここで吸収された光は主に熱に変換されて、液晶デ
ィスプレーの明るさには寄与しない。一方、蛍光管から
の出射光Ｄが蛍光性材料に衝突する場合、赤色の一定波
長領域の光を透過すると共に、それ以外の一定波長領域
の光は蛍光性材料を励起し、その結果、所期の即ち赤色
光を放出する。緑色および青色調合フィルタの場合も同
様である。

【００６２】上記の作用によって、透過吸収性材料を透
過した所期の光、蛍光性材料を透過した光、および蛍光
性材料によって吸収・励起されて放出された所期の光と
が合わさって、該調合された材料層を有するカラーフィ
ルタから出射する。こうして合わさって出射した光は見
かけの光として、顔料性材料のみによるフィルタからよ
りも増加した光度を有して第１の透明基板から出射され
て、画像の視認者によって視認される。そして、赤緑青
の３色の比によって作られる１組の色は、視覚的には所
望の１色となって視認され、明るい画像が提供される。

【００６３】本実施例の構成は、顔料性材料と蛍光性材
料とが調合されて１層となるカラーフィルタであるため
に、第２の実施形態のように２層に分けた構成よりも単
純な構成となし得る。

【００６４】ここで蛍光管は、青色や紫外線などの単光
色を用いることも可能である。またＬＥＤも使用可能で
ある。

【００６５】また、本実施の形態においては、該発光手
段は青色のみを発光し、かつ該カラーフィルタは赤色フ
ィルタおよび緑色フィルタのみからなるように構成して
も良い（請求項５）。この様な構成にすることによっ
て、蛍光管およびカラーフィルタの構成をより単純なも
のにして、製造工程および装置自体の構造を単純化しう
る。

【００６６】第４の実施の形態（請求項６） 図６は、第４の実施形態によるカラー液晶表示装置用カ
ラーフィルタを示す図１の部分図である。図６における
符号は、図１における符号と同様である。本第４の実施
形態によるカラー液晶表示装置用カラーフィルタは、第
１の実施形態によるカラー液晶表示装置における、該カ
ラーフィルタ部分である。該カラーフィルタの構成と動
作は該第１の実施形態によるカラー液晶表示装置のカラ
ーフィルタに関する部分と同じである。

【００６７】該カラーフィルタを上記のような構成にす
ることによって、既に詳述したように従来のように白色
光による発光手段および赤緑青の３色によるフィルタを
用いることなく、青色発光手段のみによる青色光と、蛍
光性材料を含んだ緑色および赤色フィルタのみとを用い
て、フルカラーを創出し得るので、低電力消費で明るい
画面を提供でき、かつ製造工程を単純化し得る。

【００６８】第５の実施の形態（請求項７） 図７は、第５の実施形態によるカラー液晶表示装置用カ
ラーフィルタを示す図３の模式部分図である。図７にお
ける符号は、図３における符号と同様である。本第５の
実施形態によるカラー液晶表示装置用カラーフィルタ
は、第２の実施形態によるカラー液晶表示装置におけ
る、該カラーフィルタ部分である。該カラーフィルタの
構成と動作は該第２の実施形態によるカラー液晶表示装
置のカラーフィルタ部分と同じである。

【００６９】但し、該透過吸収性材料層と該蛍光性材料
層との積層する順番は、所望の液晶画面用途や目的に応
じて適宜選択可能である。

【００７０】カラーフィルタを、上記のような構成にす
る場合、バックライトから出た光をまず蛍光性材料層を
通過させることによって、既に述べた蛍光作用によって
波長をある程度限定した光に変換し、かつ透過する光量
と合わせて、次に積層されている透過吸収性材料層に出
射し透過させることによって、そのフィルタの表す色の
光を無駄なく創出することができる。そして、赤緑青の
３色の比率を制御することによって作られる所望の色
を、明るさの低減を押さえて画質の鮮明さを保ちながら
創出することができる。２つの該材料層をこの順序で積
層したのは、既に詳述したように透過吸収性材料は、一
般に透過量では蛍光性材料に劣るが、発色の鮮やかさで
は優るからである。

【００７１】但し、該透過吸収材料層と該蛍光性材料層
とは、使用目的あるいは所望の液晶画面、装置の特性に
応じて上記と逆の順序としても良い。

【００７２】第６の実施の形態（請求項８） 図８は、第６の実施形態によるカラー液晶表示装置用カ
ラーフィルタを示す図５の部分図である。図８における
符号は、図５における符号と同様である。本第６の実施
形態によるカラー液晶表示装置用カラーフィルタは、第
３の実施形態によるカラー液晶表示装置における、該カ
ラーフィルタ部分である。該カラーフィルタの構成と動
作は該第３の実施形態によるカラー液晶表示装置のカラ
ーフィルタに関する部分と同じである。

【００７３】カラーフィルタを上記のような構成にする
ことによって、既に詳述したようにカラーフィルタを単
純な１層としながらも、該層の中において透過吸収性材
料と蛍光性材料とを調合して含むことにより、蛍光によ
って発光された光を透過吸収剤に対して好適に利用し
て、光量を有効に確保し、しかも鮮明な画像を得ること
ができる。透過吸収性材料は、一般に透過量では蛍光性
材料に劣るが、発色の鮮やかさでは優るからである。

【００７４】なお、本発明が上記第１乃至第６の実施の
形態に限定されるものではないことはもちろんである。
例えば、本実施の形態においては発光手段として蛍光管
を記載しているが、それに限定されるものではなく、Ｌ
ＥＤ等の他の手段が適用可能である。

【００７５】

【発明の効果】以上詳細に説明したとおり、本発明に係
るカラー液晶表示装置によれば、次のような効果を奏す
ることができる。

【００７６】即ち、請求項１に係るカラー液晶表示装置
は、従来のように赤緑青の３色によるフィルタを用いる
ことなく、また３波長光を発する発光手段を用いること
なく、青色発光手段による青色光のみと、蛍光性材料を
含んだ緑色および赤色フィルタのみとを用いて、フルカ
ラーを創出し得る。また、一般的に青色の蛍光性材料に
よる発色は、他の色に比べて十分ではないので、本装置
のように青色カラーフィルタを用いずに、直接青色発光
手段による青色光を使用するのは効果的である。そのた
め、低電力消費で高画質な、しかも製造工程の単純なカ
ラー液晶表示装置を提供しうる。

【００７７】また、請求項２に係るカラー液晶表示装置
は、バックライトから出た光をまず蛍光性材料層を通過
させることによって、所定の領域の波長光を透過させ、
かつそれ以外の光を吸収して該蛍光性材料を励起させて
所期の色の光を放出し、波長を一定程度限定した光とし
て整えて、透過光量を透過吸収材料のみによるほど減ら
すことなく、次に積層されている透過吸収性材料層に入
射し、透過させる。こうして、表現する色の透過光量を
確保しながら、所期の色を創出することができ、低消費
電力で高画質なカラー液晶表示装置を提供しうる。

【００７８】請求項４に係るカラー液晶表示装置は、カ
ラーフィルタを単純な１層としながらも、該層において
透過吸収性材料と蛍光性材料とを調合して含むことによ
り、蛍光性材料によって吸収・励起されて発光された光
と透過した光とを、透過吸収性材料に入射させることに
より、透過量を有効に確保し、しかも透過吸収性材料に
よって鮮明な画像を得ることができる。

【００７９】請求項６に係るカラー液晶表示装置用カラ
ーフィルタは、所望の色を創出するカラーフィルタ手段
として、青色発光手段から照射される青色光を受けて励
起し、必要とする波長領域の光を出射する材料を含む赤
色フィルタおよび緑色フィルタのみを備えて、実質的に
フルカラーを創出し得る。カラーフィルタをこのような
構成にすることによって、低電力消費で画面の鮮明さを
維持でき、かつ製造工程を単純化し得る。

【００８０】請求項７に係るカラー液晶表示装置用カラ
ーフィルタにおいては、透過吸収性材料層と蛍光性材料
層とが、積層してなる構成にすることによって、バック
ライトから出た光をまず蛍光性材料層を通過させること
によって、波長をある程度限定した光に変換し、かつ透
過する光量を効率的に確保して、次に積層されている透
過吸収性材料層に出射し透過させることによって、その
フィルタの表す色を無駄なく創出することが可能とな
る。こうして鮮明で高画質のカラーフィルタを提供でき
る。

【００８１】請求項８に係るカラー液晶表示用カラーフ
ィルタは、カラーフィルタを単純な１層としながらも、
該層の中において透過吸収性材料と蛍光性材料とを調合
して含むことにより、蛍光によって発光された光を透過
吸収剤に対して当てて、光量を有効に確保し、しかも鮮
明な画像を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態によるカラー液晶表
示装置の模式断面図である。

【図２】フィルタ材料の分光特性を示すグラフである。

【図３】本発明の第２の実施の形態によるカラー液晶表
示装置の模式断面図である。

【図４】フィルタ材料の分光特性を示すグラフである。

【図５】本発明の第３の実施の形態によるカラー液晶表
示装置の模式断面図である。

【図６】本発明の第４の実施の形態によるカラー液晶表
示装置用カラーフィルタを示す図１の部分図である。

【図７】本発明の第５の実施の形態によるカラー液晶表
示装置用カラーフィルタを示す図３の部分図である。

【図８】本発明の第６の実施の形態によるカラー液晶表
示装置用カラーフィルタを示す図５の部分図である。

【図９】従来例のカラー液晶表示装置を示す模式断面図
である。

【符号の説明】

１、１０１、２０１…カラー液晶表示装置、２…第１基
板、４…第１の透明基板、５…出射側偏光板、７Ｇ…緑
色カラーフィルタ、７Ｒ…赤色カラーフィルタ、７Ｗ…
窓部、８…ブラックマスク、１０…透明電極（ＩＴ
Ｏ）、１１…液晶層、１４…第２基板、１５…第２の透
明基板、１６…画素電極、１８…入射側偏光板、２０…
青色蛍光管、１０７ｂ…顔料性青色フィルタ、１０７Ｂ
…蛍光性青色フィルタ、１０７ｇ…顔料性緑色フィル
タ、１０７Ｇ…蛍光性緑色フィルタ、１０７ｒ…顔料性
赤色フィルタ、１０７Ｒ…蛍光性赤色フィルタ、１２０
…発光手段、２０７ｂＢ…調合青色カラーフィルタ、２
０７ｇＧ…調合緑色カラーフィルタ、２０７ｒＲ…調合
赤色カラーフィルタ、Ｂ、Ｂ’…青色光、Ｇ、Ｇ’…緑
色光、Ｒ、Ｒ’…赤色光、ＢＬ…青色バックライト

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０９Ｆ 9/35 Ｇ０９Ｆ 9/35 Ｆターム(参考） 2H048 BA01 BA02 BB02 BB03 BB04 BB44 CA01 CA04 CA14 CA19 CA21 CA22 CA23 2H091 FA02Y FA41Z FA43Y FB02 FB12 GA16 LA03 LA15 5C094 AA02 AA08 AA22 AA43 BA43 CA19 CA24 DA13 EA04 EA07 EB02 ED03 ED20 5G435 AA00 AA04 AA17 BB12 BB15 CC12 DD09 DD11 DD13 EE25 GG12 GG24 GG27 HH06

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内側にカラーフィルタおよび透明電極が
   順次積層された第１の透明基板からなる第１基板と、 前記第１基板に対向して配置され、内側にマトリクス状
   に配置された画素電極を含むアクティブマトリクスアレ
   イが形成された第２の透明基板からなる第２基板と、 前記第１基板と前記第２基板との間に封入された液晶層
   と、 前記第２基板の、前記液晶層と反対側に配設された青色
   発光手段とを備え、 前記カラーフィルタは、必要とする波長領域以外の波長
   領域の光を受けることによって励起し、必要とする波長
   領域の光を出射する材料を、それぞれ含む赤色フィルタ
   および緑色フィルタのみからなることを特徴とするカラ
   ー液晶表示装置。
2. 【請求項２】 内側にカラーフィルタおよび透明電極が
   順次積層された第１の透明基板からなる第１基板と、 前記第１基板に対向して配置され、内側にマトリクス状
   に配置された画素電極を含むアクティブマトリクスアレ
   イが形成された第２の透明基板からなる第２基板と、 前記第１基板と前記第２基板との間に封入された液晶層
   と、 前記第２基板の、前記液晶層と反対側に配設された発光
   手段とを備え、 前記カラーフィルタは、必要とする波長領域の光を透過
   し、かつそれ以外の波長領域の光を吸収する透過吸収性
   材料層と、 必要とする波長領域以外の波長領域の光を受けることに
   よって励起し、必要とする波長領域の光を出射する蛍光
   性材料層とを、前記第１の透明基板から前記第２の透明
   基板の方向に、この順序で積層して備えることを特徴と
   するカラー液晶表示装置。
3. 【請求項３】 前記発光手段は青色のみを発光し、かつ
   前記カラーフィルタは赤色フィルタおよび緑色フィルタ
   のみからなることを特徴とする請求項２に記載のカラー
   液晶表示装置。
4. 【請求項４】 内側にカラーフィルタおよび透明電極が
   順次積層された第１の透明基板からなる第１基板と、 前記第１基板に対向して配置され、内側にマトリクス状
   に配置された画素電極を含むアクティブマトリクスアレ
   イが形成された第２の透明基板からなる第２基板と、 前記第１基板と前記第２基板との間に封入された液晶層
   と、 前記第２基板の、前記液晶層と反対側に配設された発光
   手段とを備え、 前記カラーフィルタは、必要とする波長領域の光を透過
   し、かつそれ以外の波長領域の光を吸収する透過吸収性
   材料と、 必要とする波長領域以外の波長領域の光を受けることに
   よって励起し、必要とする波長領域の光を出射する蛍光
   性材料とを含むことを特徴とするカラー液晶表示装置。
5. 【請求項５】 前記発光手段は青色のみを発光し、かつ
   前記カラーフィルタは赤色フィルタおよび緑色フィルタ
   のみからなることを特徴とする請求項４に記載の透過型
   カラー液晶表示装置。
6. 【請求項６】 青色発光手段から照射される青色光によ
   って、必要とする波長領域以外の波長領域の光を受ける
   ことによって励起し、必要とする波長領域の光を出射す
   る材料を、それぞれ含む赤色フィルタおよび緑色フィル
   タのみを、カラーフィルタとして備えたことを特徴とす
   るカラー液晶表示用カラーフィルタ。
7. 【請求項７】 必要とする波長領域の光を透過し、かつ
   それ以外の波長領域の光を吸収する透過吸収性材料を含
   む透過吸収性材料層と、 必要とする波長領域以外の波長領域の光を受けることに
   よって励起し、必要とする波長領域の光を出射する蛍光
   性材料を含む蛍光性材料層とを積層して備えたことを特
   徴とするカラー液晶表示用カラーフィルタ。
8. 【請求項８】 必要とする波長領域の光を透過し、かつ
   それ以外の波長領域の光を吸収する透過吸収性材料と、 必要とする波長領域以外の波長領域の光を受けることに
   よって励起し、必要とする波長領域の光を出射する蛍光
   性材料とを、含むことを特徴とするカラー液晶表示用カ
   ラーフィルタ。