JP2009116050A - Liquid crystal display device - Google Patents

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Jun Tanaka
田中順
Miharu Otani
大谷美晴
Shinji Sekiguchi
関口慎司
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Hitachi Displays Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent a display contrast from being degraded caused by unpolarized light after wavelength conversion when the wavelength band of a backlight which is not necessary for color image display by a liquid crystal display device is wavelength-converted and used for image display. <P>SOLUTION: A polarizing layer and a color filter are stacked in order on an internal principal surface of a substrate where light transmitted through a liquid crystal layer is projected to outside the liquid crystal display device, and a wavelength converting substance is added to a thin film formed on the color filter (on the liquid crystal layer side). The axis of polarization of the polarizing layer is in the same direction as the axis of polarization of an external polarizing plate provided on an external principal surface (the principal surface on the opposite side from the liquid crystal layer) of the substrate, and unpolarized light generated by a wavelength conversion layer is cut off. The wavelength converting substance is selected out of fluorochromes which absorb light of, for example, ≤420 nm in wavelength and emit light of ≥420 nm in wavelength. Consequently, white luminance of a transmission display screen of a liquid crystal cell is improved with the wavelength-converted light and unpolarized light components are cut off by the polarizing layer and external polarizing plate, so that black luminance of the screen is held low. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、カラー表示の可能な透過型の液晶表示装置に係り、特に、液晶用バックライトから液晶表示装を透過する光の輝度向上を図り、表示品質を向上させたカラー液晶表示装置に関する。   The present invention relates to a transmissive liquid crystal display device capable of color display, and more particularly to a color liquid crystal display device that improves the luminance of light transmitted from a liquid crystal backlight through a liquid crystal display device and improves display quality.

現在、透過型液晶表示装置では、横電界駆動(IPS(In Plane Switching))方式や垂直電界駆動(VA(Vertical Alignment))方式等の広視野角液晶表示装置がモニターとして普及しており、応答特性を向上してテレビとしても使われている。   At present, wide viewing angle liquid crystal display devices such as a lateral electric field drive (IPS (In Plane Switching)) method and a vertical electric field drive (VA (Vertical Alignment)) method are widely used as monitors in transmissive liquid crystal display devices. It is also used as a television with improved characteristics.

図1には、透過型液晶表示装置の断面が部分的に拡大されて示される。この液晶表示装置(液晶セル)は、ガラスやプラスティック等の材料から成る所謂透明な第一の基板102及び第二の基板109と、その間に挟持された液晶層105を備え、液晶層105を成す液晶分子は夫々の基板102,109の内側主面(液晶層105側)に形成された液晶配向膜104,106により特定の方位に配向される。第一の基板102の外側主面(液晶層105とは反対側)には偏光板(外付け偏光板)101が設けられ、この外側主面を照射するバックライトからの光は、偏光板101を透過して直線偏光された後、基板102を透過して液晶層105に入射する。第一基板102の内側主面には、液晶層105に電界を印加する画素電極等を含む表示回路配線層103が設けられ、これにより印加される電界に応じて液晶層105を透過する上記直線偏光の偏光軸の方位が変わる。液晶層105を透過した光は、表面保護膜107に覆われたカラーフィルタ層108に入射し、その特定の波長帯域以外の成分がカラーフィルタ層108で遮られる。一方、特定の波長帯域の成分は、その直線偏光の偏光軸と第二の基板109の外側主面に設けられた偏光板(外付け偏光板)110の辺光軸とのずれに応じて、その当該偏光板110から液晶セル外への出射量が増減する。   FIG. 1 shows a partially enlarged cross section of a transmissive liquid crystal display device. The liquid crystal display device (liquid crystal cell) includes a so-called transparent first substrate 102 and second substrate 109 made of a material such as glass or plastic, and a liquid crystal layer 105 sandwiched therebetween, and forms the liquid crystal layer 105. The liquid crystal molecules are aligned in a specific direction by the liquid crystal alignment films 104 and 106 formed on the inner main surface (the liquid crystal layer 105 side) of the respective substrates 102 and 109. A polarizing plate (external polarizing plate) 101 is provided on the outer main surface (the side opposite to the liquid crystal layer 105) of the first substrate 102, and the light from the backlight that irradiates the outer main surface is the polarizing plate 101. Is transmitted through the substrate 102 and then incident on the liquid crystal layer 105. A display circuit wiring layer 103 including a pixel electrode for applying an electric field to the liquid crystal layer 105 is provided on the inner main surface of the first substrate 102, and the straight line that passes through the liquid crystal layer 105 according to the electric field applied thereby. The direction of the polarization axis of polarized light changes. The light transmitted through the liquid crystal layer 105 enters the color filter layer 108 covered with the surface protective film 107, and components other than the specific wavelength band are blocked by the color filter layer 108. On the other hand, the component of the specific wavelength band is in accordance with the deviation between the polarization axis of the linearly polarized light and the side optical axis of the polarizing plate (external polarizing plate) 110 provided on the outer principal surface of the second substrate 109. The amount of light emitted from the polarizing plate 110 to the outside of the liquid crystal cell increases or decreases.

或る画素に対応するカラーフィルタ層108の一部分を透過した直線偏光は、その偏光軸と偏光板110の偏光軸とが互いに直交するとき、偏光板110で遮られて当該画素を最も暗く(黒く)表示し、これらの偏光軸が同じ方位を向くとき、偏光板110を透過して当該画素を最も明るく(例えば、白く)表示する。しかし、実際には、液晶層105の複屈折の方位とこれに対する直線偏光の入射角度との関係により、原理的には黒を表示しても光が漏れることがある。従って、液晶表示装置において、特に白色表示の時の輝度(白輝度)向上と、黒表示の時の輝度(黒輝度、所謂光の漏れ)の低減が、その表示コントラストの支配的要因となる。   The linearly polarized light transmitted through a part of the color filter layer 108 corresponding to a certain pixel is blocked by the polarizing plate 110 when the polarizing axis and the polarizing axis of the polarizing plate 110 are orthogonal to each other, and the pixel becomes darkest (blackened). When the polarization axes are oriented in the same direction, the light is transmitted through the polarizing plate 110 and the pixel is displayed brightest (for example, white). However, in practice, light may leak in principle even when black is displayed due to the relationship between the birefringence orientation of the liquid crystal layer 105 and the incident angle of linearly polarized light with respect to this. Therefore, in the liquid crystal display device, improvement in luminance (white luminance) particularly during white display and reduction in luminance (black luminance, so-called light leakage) during black display are dominant factors in the display contrast.

白輝度は、バックライト光源から液晶表示装置を透過して表示に利用される光量を増やすことが肝心であるが、液晶表示装置では表示回路配線による遮光されることや、青色、緑色、赤色の3色カラーフィルタを用いてカラー表示する場合は、バックライト光源からの可視域光に対して、このカラーフィルタが透過できる波長域が限られており、バックライト光量の1/3しか透過表示に利用されない問題など、バックライト光量を有効利用できていない。   The white luminance is important to increase the amount of light used for display through the liquid crystal display device from the backlight light source, but in the liquid crystal display device, it is shielded by the display circuit wiring, blue, green, red When color display is performed using a three-color filter, the wavelength range that the color filter can transmit with respect to visible light from the backlight light source is limited, and only 1 / of the backlight light quantity is transmitted. The backlight light quantity cannot be used effectively, such as the problem of not being used.

このバックライト光量を有効利用する手段として、波長変換層を用いる技術が特許文献1に記載されている。   Patent Document 1 describes a technique using a wavelength conversion layer as a means for effectively using the amount of backlight light.

特開2002−236209号公報JP 2002-236209 A

波長変換層を用いる特許文献の技術では、波長変換された光の偏光性が考慮させていない。   In the technique of the patent document using the wavelength conversion layer, the polarization property of the wavelength-converted light is not taken into consideration.

液晶表示装置を成す液晶を挟持する2枚の基板の外側主面には、夫々、偏光板がその偏光軸が互いに光学的に直交するように貼り合わせている。これにより、バックライト光源からの光が、バックライト側に位置する偏光板を透過して偏光となり、それが液晶層を透過するときに偏光回転して、もう一枚の偏光板の軸にあった偏光光となって、偏光板を透過し、表示に寄与する。上記特許文献1に教示される上記波長変換層は、この基板間に蛍光物質から成る層として配置される。   Polarizing plates are bonded to the outer main surfaces of the two substrates sandwiching the liquid crystal forming the liquid crystal display device so that their polarization axes are optically orthogonal to each other. As a result, the light from the backlight light source passes through the polarizing plate located on the backlight side and becomes polarized light. When the light passes through the liquid crystal layer, the light rotates and is aligned with the axis of the other polarizing plate. The polarized light is transmitted through the polarizing plate and contributes to display. The wavelength conversion layer taught in Patent Document 1 is disposed as a layer made of a fluorescent material between the substrates.

蛍光物質が、光を吸収してエネルギー準位の高い励起状態になり、そこから励起エネルギーが基底状態に失活するときにエネルギーを蛍光として放出することで、既特許文献は光を波長変換している。   The fluorescent substance absorbs light and enters an excited state with a high energy level, and when the excitation energy is deactivated to the ground state, it emits energy as fluorescence, and the patent literature converts the wavelength of light. ing.

しかしながら、通常蛍光として放出させる光は無偏光となり、偏光板を透過する際に、偏光軸からずれた光が漏れることになる。このため、黒輝度が明るくなる傾向で、コントラスト低下を引き起こし、表示性能が悪くなる。   However, the light that is normally emitted as fluorescence becomes non-polarized light, and light that deviates from the polarization axis leaks when passing through the polarizing plate. For this reason, the black luminance tends to become brighter, causing a decrease in contrast and deteriorating display performance.

上述の課題は、下記の手段により解決される。   The above-mentioned problem is solved by the following means.

対向する第1の基板と第2の基板とで液晶層を挟持し、第1の基板裏面から入射する光が第2の基板を透過することで表示を行う透過型液晶表示装置において、第1の手段は:
第2の基板の液晶層に対峙する側(例えば、その液晶層側の主面)に2色性色素を一軸方向に配向させて成る偏光層を、第1の基板及び第2の基板の液晶層とは反対側の主面の各々に外付けの偏光板を夫々備え;且つ
第2の基板の偏光層上面(当該偏光層より液晶層側)に、第1の基板の裏面から液晶層を透過する光の波長420nm以下の成分を吸収して波長420nm以上の光を発する物質を含有する波長変換層を備える。
In a transmissive liquid crystal display device in which a liquid crystal layer is sandwiched between a first substrate and a second substrate facing each other, and light incident from the back surface of the first substrate is transmitted through the second substrate, the display is performed. Means:
A polarizing layer formed by orienting a dichroic dye in a uniaxial direction on the side facing the liquid crystal layer of the second substrate (for example, the main surface on the side of the liquid crystal layer) is a liquid crystal of the first substrate and the second substrate. An external polarizing plate is provided on each of the main surfaces opposite to the layers; and a liquid crystal layer is provided on the upper surface of the polarizing layer of the second substrate (the liquid crystal layer side of the polarizing layer) from the back surface of the first substrate. A wavelength conversion layer containing a substance that absorbs a component having a wavelength of 420 nm or less and transmits light having a wavelength of 420 nm or more is provided.

第2の手段は、対向する第1の基板と第2の基板とで液晶層を挟持し、第1の基板裏面から入射する光が第2の基板を透過することで表示を行う透過型液晶表示装置において:
第1の基板及び第2の基板の液晶層とは反対側(の主面の各々)に、外付けの偏光板を備え;
第2の基板の液晶層に対峙する側(例えば、その液晶層側の主面)に、2色性色素を一軸方向に配向させて成る偏光層を備え;
第2の基板の偏光層上面(当該偏光層より液晶層側)に、カラーフィルタ層を備え;且つ
カラーフィルタ層上面に、第1の基板の裏面から液晶層を透過する光の波長420nm以下の成分を吸収して波長420nm以上の光を発する物質を含有する波長変換層を備える。
The second means is a transmissive liquid crystal in which a liquid crystal layer is sandwiched between the first substrate and the second substrate facing each other, and light incident from the back surface of the first substrate is transmitted through the second substrate to perform display. In the display device:
An external polarizing plate is provided on each side of the first substrate and the second substrate opposite to the liquid crystal layer (each main surface);
A polarizing layer formed by orienting a dichroic dye in a uniaxial direction on the side facing the liquid crystal layer of the second substrate (for example, the main surface on the liquid crystal layer side);
A color filter layer is provided on the upper surface of the polarizing layer of the second substrate (the liquid crystal layer side from the polarizing layer); and the wavelength of light of 420 nm or less that is transmitted through the liquid crystal layer from the back surface of the first substrate on the upper surface of the color filter layer A wavelength conversion layer containing a substance that absorbs components and emits light having a wavelength of 420 nm or more is provided.

第3の手段は、対向する第1の基板と第2の基板とで液晶層を挟持し、第1の基板裏面から入射する光が第2の基板を透過することで表示を行う透過型液晶表示装置において:
第1の基板及び第2の基板の液晶層とは反対側(の主面の各々)に、外付けの偏光板を備え;
第2の基板の液晶層に対峙する側(例えば、その液晶層側の主面)に、2色性色素を一軸方向に配向させて成る偏光層を備え;
第2の基板の偏光層上面(当該偏光層より液晶層側)に、カラーフィルタ層を備え;
カラーフィルタ層が黒のマトリックスパターンと青色、緑色、赤色の顔料分散色パターンを備え;且つ
顔料分散色パターン(色フィルタ)の夫々は、可視光域の光を吸収し且つ当該吸収光よりも長波長側)の波長領域で発光する物質を含有することにより、波長変換機能を有する。
A third means is a transmissive liquid crystal that displays an image by sandwiching a liquid crystal layer between a first substrate and a second substrate facing each other, and light incident from the back surface of the first substrate is transmitted through the second substrate. In the display device:
An external polarizing plate is provided on each side of the first substrate and the second substrate opposite to the liquid crystal layer (each main surface);
A polarizing layer formed by orienting a dichroic dye in a uniaxial direction on the side facing the liquid crystal layer of the second substrate (for example, the main surface on the liquid crystal layer side);
A color filter layer is provided on the upper surface of the polarizing layer of the second substrate (on the liquid crystal layer side of the polarizing layer);
The color filter layer has a black matrix pattern and blue, green, and red pigment dispersion color patterns; and each of the pigment dispersion color patterns (color filters) absorbs light in the visible light range and is longer than the absorbed light. It has a wavelength conversion function by containing a substance that emits light in the wavelength region on the wavelength side.

第4の手段は、対向する第1の基板と第2の基板とで液晶層を挟持し、第1の基板裏面から入射する光が第2の基板を透過することで表示を行う透過型液晶表示装置において:
第1の基板と第2の基板の液晶層とは反対側に外付けの偏光板を備え;
第2の基板の液晶層に対峙する側に2色性色素を一軸方向に配向させて成る偏光層を備え;
第2の基板の偏光層上面に、カラーフィルタ層を備え;
カラーフィルタ層が黒のマトリックスパターンと青色、緑色、赤色の顔料分散色パターンを備え;
青色パターンは、第1の基板の裏面から液晶層を透過する光の波長420nm以下の光を吸収して、波長420nm以上の光を発する物質を含有し、
緑色パターンは、第1の基板の裏面から液晶層を透過する光の波長460nm以下の光を吸収して、波長460nm以上の光を発する物質を含有し、
赤色パターンは、第1の基板の裏面から液晶層を透過する光の波長550nm以下の光を吸収して、波長550nm以上の光を発する物質を含有することにより、波長変換機能を夫々示す。
A fourth means is a transmissive liquid crystal that displays an image by sandwiching a liquid crystal layer between a first substrate and a second substrate facing each other, and light incident from the back surface of the first substrate is transmitted through the second substrate. In the display device:
An external polarizing plate is provided on the opposite side of the liquid crystal layer of the first substrate and the second substrate;
A polarizing layer formed by aligning a dichroic dye in a uniaxial direction on the side of the second substrate facing the liquid crystal layer;
A color filter layer is provided on the upper surface of the polarizing layer of the second substrate;
The color filter layer has a black matrix pattern and blue, green and red pigment dispersion color patterns;
The blue pattern contains a substance that absorbs light having a wavelength of 420 nm or less of light transmitted through the liquid crystal layer from the back surface of the first substrate and emits light having a wavelength of 420 nm or more,
The green pattern contains a substance that absorbs light having a wavelength of 460 nm or less and transmits light having a wavelength of 460 nm or more from the back surface of the first substrate.
The red pattern exhibits a wavelength conversion function by containing a substance that absorbs light having a wavelength of 550 nm or less and transmits light having a wavelength of 550 nm or more from the back surface of the first substrate.

上述した手段のいずれかを備える透過型液晶表示装置において、上記第1の基板の液晶層とは反対側の主面に照明装置(バックライト)を対向させるとよく、上記偏光層の偏光軸と上記第2の基板にある偏光板の偏光軸とを同じ角度に合わせ(当該第2基板の主面内で互いに重ならせ)且つ当該偏光軸のいずれかと第1の基板にある偏光板の偏光軸とを直交させてもよい。   In a transmissive liquid crystal display device including any of the above-described means, an illuminating device (backlight) may be opposed to a main surface opposite to the liquid crystal layer of the first substrate, and the polarization axis of the polarizing layer may be The polarization axis of the polarizing plate on the second substrate is aligned with the same angle (overlapping each other in the main surface of the second substrate), and the polarization of the polarizing plate on the first substrate is aligned with one of the polarization axes The axis may be orthogonal.

上述の液晶表示装置では、波長変換層に入射した光がこれに吸収されることにより、その波長が入射時より長波長側にシフトされて当該波長変換層から無偏光で放出される光が偏光層に入射する。波長が変換された当該放出光は、偏光層を透過することにより、その無偏光成分が遮光されて、外付け偏光板の偏光軸と整合した光(直線偏光)のみが液晶表示装置の画面から出射され、その画像表示に利用される。通常、バックライト光源から液晶表示装置(液晶層)に入射されられる可視域光(例えば、波長帯域:380〜780nm(ナノメートル)の光)は、カラーフィルタによりその一部の波長帯域以外が遮光されていた。しかし、本発明では、カラーフィルタにより遮光されていた光の特に上記波長帯域より短波長の成分が波長変換層により長波長の光に変換され、カラーフィルタを通して画面から出射される光として有効利用される。その結果、当該画面による透過表示の白輝度を向上し、黒輝度を低下させることで、液晶表示装置の表示性能(特にコントラスト比)が向上される。   In the above-described liquid crystal display device, light incident on the wavelength conversion layer is absorbed by the liquid crystal display device, so that the wavelength is shifted to the longer wavelength side from the incident time, and light emitted from the wavelength conversion layer without polarization is polarized. Incident to the layer. The emitted light whose wavelength has been converted passes through the polarizing layer so that its non-polarized light component is shielded, and only the light (linearly polarized light) aligned with the polarization axis of the external polarizing plate is transmitted from the screen of the liquid crystal display device. The light is emitted and used for image display. Usually, visible light (for example, light having a wavelength band of 380 to 780 nm (nanometer)) incident on a liquid crystal display device (liquid crystal layer) from a backlight light source is blocked by a color filter except for a part of the wavelength band. It had been. However, in the present invention, light components that are shielded from light by the color filter, particularly components having a wavelength shorter than the above wavelength band, are converted into light having a longer wavelength by the wavelength conversion layer, and are effectively used as light emitted from the screen through the color filter. The As a result, the display performance (particularly the contrast ratio) of the liquid crystal display device is improved by improving the white luminance of the transmissive display by the screen and reducing the black luminance.

以下、本発明の実施の形態について、図2ないし6を用いて説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS.

これらと比較される通常(公知)の液晶表示装置は、図1に示される。   A normal (known) liquid crystal display device to be compared with these is shown in FIG.

本発明による液晶表示装置の実施形態の一つを実施例1として、図2を用いて説明する。   One embodiment of a liquid crystal display device according to the present invention will be described as Example 1 with reference to FIG.

ガラス基板(第1の基板)202上には、薄膜トランジスタをスイッチング素子とする表示回路配線層203が形成されている。表示装置203として示された層には、例えば、薄膜トランジスタ(電界効果型トランジスタ)、そのソース電極(又はドレイン電極)及びゲート電極に電圧信号を印加する配線層、及びそのドレイン電極(又はソース電極)に接続され且つ液晶層に対向する画素電極が含まれるが、これらの詳細な図示は割愛される。表示回路配線層(回路層)203の表面には、液晶(液晶層205を成す液晶分子)を配向するためのポリイミド系配向膜204が形成されている。   On a glass substrate (first substrate) 202, a display circuit wiring layer 203 using a thin film transistor as a switching element is formed. The layer shown as the display device 203 includes, for example, a thin film transistor (field effect transistor), a wiring layer for applying a voltage signal to the source electrode (or drain electrode) and the gate electrode, and the drain electrode (or source electrode). And a pixel electrode that is connected to the liquid crystal layer and that faces the liquid crystal layer are not shown in detail. On the surface of the display circuit wiring layer (circuit layer) 203, a polyimide alignment film 204 for aligning liquid crystals (liquid crystal molecules forming the liquid crystal layer 205) is formed.

ガラス基板(第2の基板)209上、即ちその内側主面(液晶層205側の主面)には、2色性色素が配向させながら塗布されることにより、偏光層211が形成されている。   A polarizing layer 211 is formed on the glass substrate (second substrate) 209, that is, on the inner main surface thereof (main surface on the liquid crystal layer 205 side) by applying the dichroic dye while being oriented. .

このとき、本偏光層211は、ガラス基板209の外側主面(液晶層205とは反対側の主面)に設けられた(例えば、貼り付けられた)外付け偏光板210と同じ方位の偏光軸を有する。   At this time, the polarizing layer 211 is polarized in the same direction as the external polarizing plate 210 provided (for example, attached) on the outer main surface (main surface opposite to the liquid crystal layer 205) of the glass substrate 209. Has an axis.

偏光層211の上には、カラー表示のためのカラーフィルタ層208が形成される。カラーフィルタ層208には、炭素ブラックをポリマーに分散させた材料を用いてブラックマトリックス(格子状の遮光パターン)と、赤色、緑色、青色それぞれの顔料をポリマー材料に分散させた材料を用いて、赤色(R)、緑色(G)、青色(B)のパターンとが、組み合わせて形成される。   A color filter layer 208 for color display is formed on the polarizing layer 211. For the color filter layer 208, using a material in which carbon black is dispersed in a polymer, a black matrix (lattice-shaped light shielding pattern) and a material in which pigments of red, green, and blue are dispersed in a polymer material are used. A red (R), green (G), and blue (B) pattern is formed in combination.

カラーフィルタ層208上には、その表面を平坦化する効果を奏するとともに、420nm以下の光を吸収して波長420nm以上の光を発する波長変換層207が形成される。波長変換層207上には、液晶(液晶層205を成す液晶分子)を配向するためのポリイミド系配向膜206が形成される。   On the color filter layer 208, a wavelength conversion layer 207 that has an effect of flattening the surface and absorbs light of 420 nm or less and emits light of wavelength 420 nm or more is formed. On the wavelength conversion layer 207, a polyimide-based alignment film 206 for aligning liquid crystals (liquid crystal molecules constituting the liquid crystal layer 205) is formed.

ガラス基板202とガラス基板209とは、夫々の周辺部(表示せず)でシール材と称する接着材料を用いて貼り合わされ、これらの基板間の空間で液晶層205が挟持される。これにより、所謂液晶セル(液晶パネル、液晶表示素子とも呼ばれる)が得られた。   The glass substrate 202 and the glass substrate 209 are attached to each other at a peripheral portion (not shown) using an adhesive material called a sealing material, and the liquid crystal layer 205 is sandwiched between spaces between these substrates. As a result, a so-called liquid crystal cell (also called a liquid crystal panel or a liquid crystal display element) was obtained.

本液晶セルの基板202,209の外側主面に偏光板201、210が貼り合わされ、この液晶セルをガラス基板(第1の基板)202の外側主面に対向するバックライトユニット(図示せず)と組み合わせることで、透過型表示を行う液晶表示装置が得られる。   Polarizers 201 and 210 are bonded to the outer main surfaces of the substrates 202 and 209 of the present liquid crystal cell, and a backlight unit (not shown) that opposes the liquid crystal cell to the outer main surface of the glass substrate (first substrate) 202. By combining with the above, a liquid crystal display device that performs transmissive display can be obtained.

本液晶表示装置では、バックライトユニットからの可視光領域に輝度ピーク波長を有する光が偏光板201を透過することで、直線偏光となり、ガラス基板(第1の基板)を通して液晶層205に入射する。この直線偏光が液晶層205を透過する際に、その偏光性(偏光軸)が回転して、外付け偏光板210の偏光軸と概ね同じ方位を向く。   In the present liquid crystal display device, light having a luminance peak wavelength in the visible light region from the backlight unit passes through the polarizing plate 201 to become linearly polarized light, and enters the liquid crystal layer 205 through the glass substrate (first substrate). . When the linearly polarized light is transmitted through the liquid crystal layer 205, the polarization property (polarization axis) rotates and faces the same direction as the polarization axis of the external polarizing plate 210.

液晶層205を透過した光は、波長変換層207に入射する。波長変換層は、これに入射した420nm以下の光を吸収し、且つ波長420nm以上の光を発するため、波長変換層207からカラーフィルタ層208(特に赤色、緑色、及び青色のパターン)に入射する波長420nm以上の光量は増加する。波長変換層207は、例えば、クマリン(Coumarin,C)の誘導体である蛍光色素のクマリン445(C1213NO)や、レーザ色素として知られるLD425(C1314),スチルベン420(Stilbene 420,C2820.2Na),カーボスチリル165(Carbostyril 165,C1214O)で形成される。これらの化学式を以下に示す。 The light transmitted through the liquid crystal layer 205 enters the wavelength conversion layer 207. Since the wavelength conversion layer absorbs light of 420 nm or less incident thereon and emits light of wavelength 420 nm or more, the wavelength conversion layer 207 is incident on the color filter layer 208 (especially red, green, and blue patterns). The amount of light having a wavelength of 420 nm or more increases. The wavelength conversion layer 207 is, for example, a fluorescent dye coumarin 445 (C 12 H 13 NO 2 ) which is a derivative of coumarin (C 9 H 6 O 2 ), or LD425 (C 13 H 14 N) known as a laser dye. 2 O 3 ), Stilbene 420 (C 28 H 20 O 6 S 2 .2Na), Carbostyril 165 (C 12 H 14 N 2 O). These chemical formulas are shown below.

Figure 2009116050
Figure 2009116050

これらの物質の物理的特性は、Exciton社(Dayton,Ohio,USA)のウェブサイト(http://www.exciton.com/)で調べられる。例えば、クマリン445は、363nmを中心とする短波長帯域の光(紫外光)を吸収し且つ430nmを中心とする言わば青色の波長帯域の蛍光を発する。レーザ色素:LD425は、357nmを中心とする短波長帯域の光(紫外光)を吸収し且つ427nmを中心とする青色の波長帯域の蛍光を発する。レーザ色素:スチルベン420は、349nmを中心とする短波長帯域の光(紫外光)を吸収し且つ425nmを中心とする青色の波長帯域の蛍光を発する。レーザ色素:カーボスチリル165は、360nmを中心とする短波長帯域の光(紫外光)を吸収し且つ425nmを中心とする青色の波長帯域の蛍光を発する。   The physical properties of these materials can be examined on the website of Exciton (Dayton, Ohio, USA) (http://www.exciton.com/). For example, the coumarin 445 absorbs light (ultraviolet light) in a short wavelength band centered on 363 nm and emits fluorescence in a blue wavelength band centered on 430 nm. Laser dye: LD425 absorbs light in a short wavelength band centered on 357 nm (ultraviolet light) and emits fluorescence in a blue wavelength band centered on 427 nm. Laser dye: Stilbene 420 absorbs light in a short wavelength band centered on 349 nm (ultraviolet light) and emits fluorescence in a blue wavelength band centered on 425 nm. Laser dye: Carbostyril 165 absorbs light (ultraviolet light) in a short wavelength band centered on 360 nm and emits fluorescence in a blue wavelength band centered on 425 nm.

上記いずれの物質から成る波長変換層207も、これにより吸収されない言わば長波長帯域の光を外付け偏光板201で与えられた直線偏光が保たれた状態で透過させ、カラーフィルタ層208に入射させる。カラーフィルタ層208では、直線偏光された入射光のうち、特定の波長帯域の成分が直線偏光を保ったまま透過し、それ以外の成分は吸収される。特定波長の成分は、直線偏光を保ちながら偏光層(内蔵偏光板)211、ガラス基板209、及び偏光板210を通して、液晶セルの画面から出射させる。一方、上述のように紫外光を吸収した波長変換層207からは、青色の無偏光な光が放出される。この光は、カラーフィルタ層208を透過し、偏光層211に入射して初めて直線偏光に変換される。   The wavelength conversion layer 207 made of any of the above substances also transmits light in a long wavelength band, which is not absorbed by this, in a state where the linearly polarized light given by the external polarizing plate 201 is maintained, and enters the color filter layer 208. . In the color filter layer 208, components in a specific wavelength band of the linearly polarized incident light are transmitted while maintaining the linearly polarized light, and other components are absorbed. The component of the specific wavelength is emitted from the screen of the liquid crystal cell through the polarizing layer (built-in polarizing plate) 211, the glass substrate 209, and the polarizing plate 210 while maintaining linearly polarized light. On the other hand, blue non-polarized light is emitted from the wavelength conversion layer 207 that has absorbed ultraviolet light as described above. This light is not converted into linearly polarized light until it passes through the color filter layer 208 and enters the polarizing layer 211.

波長変換層207が、液晶層205からこれに入射する可視領域の直線偏光を、自ら散乱させることにより若干損失する可能性は否めない。また、ヒトに視認されない紫外光を波長変換層207で可視化しても、赤色、緑色、青色のカラーフィルタ層を透過し得る当該可視光の波長帯域は限定される。しかし、バックライト等から液晶セルに入射しながらも、殆どがカラーフィルタ層208に吸収されていた紫外光等の短波長光を波長変換層で波長420nm以上の光に変えることで、当該液晶セルの画面からその観察者に向けて放出される光量は、波長変換層がない液晶セルのそれよりも増え、表示画像の輝度やコントラスト比も格段に向上する。   There is no denying that the wavelength conversion layer 207 may lose a little by scattering the linearly polarized light in the visible region incident on the liquid crystal layer 205 from the liquid crystal layer 205 itself. Further, even if ultraviolet light that is not visually recognized by humans is visualized by the wavelength conversion layer 207, the wavelength band of the visible light that can be transmitted through the red, green, and blue color filter layers is limited. However, by changing short wavelength light such as ultraviolet light that was mostly absorbed by the color filter layer 208 into light having a wavelength of 420 nm or more in the wavelength conversion layer while being incident on the liquid crystal cell from a backlight or the like, the liquid crystal cell The amount of light emitted from the screen toward the viewer is larger than that of the liquid crystal cell without the wavelength conversion layer, and the brightness and contrast ratio of the display image are remarkably improved.

なお、波長変換層207で発生した光は無偏光のままカラーフィルタ層を透過し、その一部の成分は偏光層211で言わば遮られて当該偏光層211と同じ偏光軸の光(直線偏光)のみが透過する。従って、波長変換層207で発生させた光の一部を偏光層211で捨てるように見える。しかし、波長変換層207と偏光層211とをカラーフィルタ層208を介して配置することで、或る画素に対応する波長変換層207の一部で生じた無偏光の光が、当該画素に隣接する他の画素へ漏れ難くなる。即ち、波長変換層207とこれが形成された基板209の内側主面との間に偏光層211が形成されているため、波長変換層207で生じた無偏光の光はカラーフィルタ層208を通過するや否や、偏光層211で直線偏光に変えられることにより、その基板209の内側主面内での放散は抑えられる。また、当該画素で発生した光が他の画素に対応するカラーフィルタ層208の一部分から出射しようとしても、偏光層211で遮られる。その結果、波長変換層207により隣接し合う画素どうしが識別し難くなるということもない。その一方、或る画素で発生した光は、外付け偏光板210と同じ偏光軸を有する偏光層211により直線偏光に変換されるため、当該画素に対応する外付け偏光板210の部分を殆ど損失することなく透過し、液晶セルによる画像表示に寄与する。   The light generated in the wavelength conversion layer 207 is transmitted through the color filter layer without being polarized. A part of the light is blocked by the polarizing layer 211 and light having the same polarization axis as that of the polarizing layer 211 (linearly polarized light). Only transparent. Therefore, it seems that a part of the light generated in the wavelength conversion layer 207 is thrown away by the polarizing layer 211. However, by arranging the wavelength conversion layer 207 and the polarization layer 211 via the color filter layer 208, non-polarized light generated in a part of the wavelength conversion layer 207 corresponding to a certain pixel is adjacent to the pixel. This makes it difficult to leak to other pixels. That is, since the polarizing layer 211 is formed between the wavelength conversion layer 207 and the inner main surface of the substrate 209 on which the wavelength conversion layer 207 is formed, the non-polarized light generated in the wavelength conversion layer 207 passes through the color filter layer 208. As soon as it is changed to linearly polarized light by the polarizing layer 211, the radiation within the inner main surface of the substrate 209 can be suppressed. Further, the light generated in the pixel is blocked by the polarizing layer 211 even if the light is emitted from a part of the color filter layer 208 corresponding to another pixel. As a result, it is not difficult for the wavelength conversion layer 207 to distinguish between adjacent pixels. On the other hand, light generated in a certain pixel is converted into linearly polarized light by the polarizing layer 211 having the same polarization axis as that of the external polarizing plate 210, so that the portion of the external polarizing plate 210 corresponding to the pixel is almost lost. The light is transmitted without any contribution to the image display by the liquid crystal cell.

以上詳述したように、波長変換層により波長420nm以上の光量は増加することになり、表示に寄与する光量を増やすことで輝度が向上する。   As described in detail above, the wavelength conversion layer increases the amount of light having a wavelength of 420 nm or more, and the luminance is improved by increasing the amount of light that contributes to display.

本発明による液晶表示装置の他の実施形態を実施例2として、図3を用いて説明する。   Another embodiment of the liquid crystal display device according to the present invention will be described as a second embodiment with reference to FIG.

ガラス基板(第1の基板)302上には、薄膜トランジスタをスイッチング素子とする表示回路配線層(回路層)303が形成されている。この表示回路配線層303の詳細は、実施例1で説明された表示回路配線層203と概ね同様である。表示回路配線層303の表面には、液晶(液晶層305を成す液晶分子)を配向するためのポリイミド系配向膜304が形成されている。   A display circuit wiring layer (circuit layer) 303 using a thin film transistor as a switching element is formed on a glass substrate (first substrate) 302. The details of the display circuit wiring layer 303 are substantially the same as those of the display circuit wiring layer 203 described in the first embodiment. On the surface of the display circuit wiring layer 303, a polyimide-based alignment film 304 for aligning liquid crystals (liquid crystal molecules forming the liquid crystal layer 305) is formed.

ガラス基板(第2の基板)309上、即ちその内側主面(液晶層305側の主面)には、2色性色素が配向されながら塗布されることにより、偏光層311が形成されている。   A polarizing layer 311 is formed on the glass substrate (second substrate) 309, that is, on its inner main surface (main surface on the liquid crystal layer 305 side) by applying the dichroic dye while being oriented. .

このとき、本偏光層311は、ガラス基板309の外側主面(液晶層305とは反対側の主面)に設けられた(例えば、貼り付けられた)外付け偏光板310と同じ方位の偏光軸を有する。   At this time, the polarizing layer 311 is polarized light having the same orientation as that of the external polarizing plate 310 provided (for example, attached) on the outer main surface (main surface opposite to the liquid crystal layer 305) of the glass substrate 309. Has an axis.

偏光層311の上には、カラー表示のためのカラーフィルタ層が形成される。カラーフィルタ層は、炭素ブラックをポリマーに分散させた材料を用いてブラックマトリックスの格子状の遮光パターン308と、この遮光パターン308で区画された複数の領域(例えば、遮光パターン308に形成された複数の開口)には、夫々、赤色(R)のカラーフィルタ312、緑色(G)のカラーフィルタ313、及び青色(B)のカラーフィルタ314とを備える。これらのカラーフィルタ312,313,314は、下記の如く特徴付けられる。   A color filter layer for color display is formed on the polarizing layer 311. The color filter layer includes a black matrix lattice-shaped light shielding pattern 308 using a material in which carbon black is dispersed in a polymer, and a plurality of regions (for example, a plurality of regions formed in the light shielding pattern 308) partitioned by the light shielding pattern 308. The red (R) color filter 312, the green (G) color filter 313, and the blue (B) color filter 314, respectively. These color filters 312, 313, 314 are characterized as follows.

赤色(R)のカラーフィルタ312は、赤色の顔料が分散され、且つ波長550nm以下の光を吸収して波長550nm以上の光を発する物質を含有するポリマー材料を遮光パターン308の開口に充填して形成され、赤色の波長帯域より短い波長の光を赤色の波長帯域又はこれより長波長の光に変換する、所謂波長変換機能を示す。この波長変換物質として、その化学式が以下に示されるキートン・レッド620(KitonRed 620,C2729NaO)やフルオロセイン系色素の一種である2’,7’−ジクロロフルオロセイン(2',7'-Dichlorofluorescein(DCF),C2010Cl)が用いられる。 The red (R) color filter 312 fills the openings of the light shielding pattern 308 with a polymer material containing a substance in which a red pigment is dispersed and which absorbs light having a wavelength of 550 nm or less and emits light having a wavelength of 550 nm or more. It shows a so-called wavelength conversion function that is formed and converts light having a wavelength shorter than the red wavelength band into light of the red wavelength band or longer. As the wavelength conversion material, its chemical formula is a kind of Keaton Red 620 (KitonRed 620, C 27 H 29 N 2 NaO 7 S 2) or fluorescein-based dye represented below 2 ', 7'-dichloro-fluorescein (2 ′, 7′-Dichlorofluorescein (DCF), C 20 H 10 Cl 2 O 5 ) is used.

Figure 2009116050
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これらの物質の物理的特性も、上述したExciton社のウェブサイトで得られる。赤色カラーフィルタ312に添加できる波長変換物質として、上述の2種類の他に、NKX2288,NKX2222,NK2685,NK2687,NK529等のクマリン色素、DCM([2-[2-[4-(dimethylamino)phenyl]ethenyl]-6-methyl-4H-pyran-4-ylidene]-propanedinitrile,C1917O)等のニトリル、過塩素酸ナイルブルーA(Nile Blue A perchlorate,IUPAC名=5-Amino-9-diethyliminobenzo [a] phenoxazonium perchlorate)、過塩素酸1,1’ ,3,3,3’,3’−ヘキサメチルインドトリカルボシアニン(1,1',3,3,3',3'-Hexamethylindotricarbocyanine perchlorate)、過塩素酸1,1’ ,3,3,3’,3’−ヘキサメチル−4,4’,5,5’−ジベンゾ−2,2’−インドトリカルボシアニン(1,1',3,3,3',3'-Hexamethyl-4,4', 5, 5'-dibenzo-2,2'-indotricarbocyanine perchlorate)、クリスタルバイオレット(Crystal Violet)、オキサジン4(Oxazine 4),オキサジン170,オキサジン1等の色素の過塩素酸、及びピリジン1(Pyridine 1),スチリル7(Styryl 7),スチリル7,ピリジン2,レッドGG(Red GG,IUPAC名=4-Nitrobenzenediazonium tetrafluoroborate),レッド5B等のレーザ色素も利用できる。 The physical properties of these materials are also available on the Exciton website described above. In addition to the above two types of wavelength converting substances that can be added to the red color filter 312, coumarin dyes such as NKX2288, NKX2222, NK2585, NK2687, and NK529, DCM ([2- [2- [4- (dimethylamino) phenyl] ethenyl] -6-methyl-4H-pyran-4-ylidene] -propanedinitrile, C 19 H 17 N 3 O), Nile Blue A perchlorate, IUPAC name = 5-Amino-9 -diethyliminobenzo [a] phenoxazonium perchlorate), 1,1 ', 3,3,3', 3'-hexamethylindotricarbocyanine (1,1 ', 3,3,3', 3'-Hexamethylindotricarbocyanine) perchlorate), perchlorate 1,1 ′, 3,3,3 ′, 3′-hexamethyl-4,4 ′, 5,5′-dibenzo-2,2′-indotricarbocyanine (1,1 ′, 3,3,3 ', 3'-Hexamethyl-4,4', 5, 5'-dibenzo-2,2'-indotricarbocyanine perchlorate), crystal bio Perchloric acid of pigments such as Crystal Violet, Oxazine 4, Oxazine 170, Oxazine 1, and Pyridine 1, Styryl 7, Styryl 7, Pyridine 2, Red GG Laser dyes such as (Red GG, IUPAC name = 4-Nitrobenzenediazonium tetrafluoroborate), and Red 5B can also be used.

緑色(G)のカラーフィルタ313は、緑色の顔料が分散され、且つ波長460nm以下の光を吸収して波長460nm以上の光を発する物質を含有するポリマー材料を遮光パターン308の開口に充填して形成され、青緑色の波長帯域より短い波長の光を青緑色の波長帯域又はこれより長波長の光に変換する、所謂波長変換機能を示す。この波長変換物質として、その化学式が以下に示されるクマリン120(Coumarin 120,C10NO)や、1,4−ビス−2−(4−メチル−5−フェニルオキサゾリル)ベンゼン(DMPOPOP又はDimethyl-POPOPとも記す,IUPAC名=4-methyl-2-[4-(4-methyl-5-phenyl-1,3-oxazol-2-yl)phenyl]-5-phenyl-1,3-oxazole(C2620))、2−キノリノール(2-Quinolinol,IUPAC名=1H-quinolin-2-one(CNO))を用いてもよい。 The green (G) color filter 313 is obtained by filling the openings of the light shielding pattern 308 with a polymer material containing a substance in which a green pigment is dispersed and which absorbs light having a wavelength of 460 nm or less and emits light having a wavelength of 460 nm or more. It shows a so-called wavelength conversion function for converting light having a wavelength shorter than the blue-green wavelength band into light of the blue-green wavelength band or longer. As this wavelength conversion substance, coumarin 120 (Coumarin 120, C 10 H 9 NO 2 ) whose chemical formula is shown below, 1,4-bis-2- (4-methyl-5-phenyloxazolyl) benzene ( Also referred to as DMPOPOP or Dimethyl-POPOP, IUPAC name = 4-methyl-2- [4- (4-methyl-5-phenyl-1,3-oxazol-2-yl) phenyl] -5-phenyl-1,3- oxazole (C 26 H 20 N 2 O 2 )) or 2-quinolinol (2-Quinolinol, IUPAC name = 1H-quinolin-2-one (C 9 H 7 NO)) may be used.

Figure 2009116050
Figure 2009116050

緑色カラーフィルタ313に添加できる波長変換物質として、上述の3種類の他に、クマリン545,クマリン153,クマリン6,クマリン2,クマリン4,クマリン30,クマリン535,NKX2068,NKX2204等のクマリン色素や、ピロメテン597(Pyrromethene 597),ピロメテン580,ピロメテン546,ピロメテン567等のピロメテン色素、ベーシック・イエロー1(Basic Yellow 1)とも呼ばれるチオフラビンT(Thioflavin T,IUPAC名=4-(3,6-dimethyl-1,3-benzothiazol-3-ium-2-yl)-N,N-dimethylaniline chloride(C1719ClNS)),ベーシック・イエロー2と呼ばれるオーラミン(IUPAC名=4-(4-dimethylaminobenzenecarboximidoyl)-N,N-dimethylaniline hydrochloride), ジスアゾイエローやピグメント・イエロー17とも呼ばれるイエロー3G(Yellow 3G,IUPAC名=trisodium 2,5-dichloro-4-[(4Z)-4-[[5-[[4-chloro-6-[(4-sulfonatophenyl)amino]-1,3,5-triazin-2-yl]amino]-2-sulfonatophenyl]hydrazinylidene]-3-methyl-5-oxopyrazol-1-yl]benzenesulfonate)等の顔料、カルセインブルー(Calcein Blue,IUPAC名=2-[carboxymethyl-[(7-hydroxy-4-methyl-2-oxochromen-8-yl)methyl]amino]acetic acid(C1515NO)),1,4−ビス(2−メチルスチリル)ベンゼン(Bis−MSB),フルオロール555(Fluorol 555),フルオレセイン548(Fluorescein 548,IUPAC名=3',6'-dihydroxyspiro[2-benzofuran-3,9'-xanthene]-1-one)等の蛍光色素を用いてもよい。 In addition to the above three types, wavelength conversion substances that can be added to the green color filter 313 include coumarin dyes such as coumarin 545, coumarin 153, coumarin 6, coumarin 2, coumarin 4, coumarin 30, coumarin 535, NKX2068, NKX2204, Pyrromethene 597 (Pyrromethene 597), pyromethene 580, pyromethene 546, pyromethene 567, and the like, thioflavin T (Thioflavin T, IUPAC name = 4- (3,6-dimethyl-1), also called Basic Yellow 1 , 3-benzothiazol-3-ium-2-yl) -N, N-dimethylaniline chloride (C 17 H 19 ClN 2 S)), auramine called basic yellow 2 (IUPAC name = 4- (4-dimethylaminobenzenecarboximidoyl)- N, N-dimethylaniline hydrochloride), also known as disazo yellow or pigment yellow 17. Raw 3G (Yellow 3G, IUPAC name = trisodium 2,5-dichloro-4-[(4Z) -4-[[5-[[4-chloro-6-[(4-sulfonatophenyl) amino] -1,3, 5-triazin-2-yl] amino] -2-sulfonatophenyl] hydrazinylidene] -3-methyl-5-oxopyrazol-1-yl] benzenesulfonate), calcein blue (Calcein Blue, IUPAC name = 2- [carboxymethyl- [(7-hydroxy-4- methyl-2-oxochromen-8-yl) methyl] amino] acetic acid (C 15 H 15 NO 7)), 1,4- bis (2-methylstyryl) benzene (bis-MSB ), Fluorol 555, Fluorescein 548 (Fluorescein 548, IUPAC name = 3 ′, 6′-dihydroxyspiro [2-benzofuran-3,9′-xanthene] -1-one) Good.

青色(B)のカラーフィルタ314は、青色の顔料が分散され、且つ波長420nm以下の光を吸収して波長420nm以上の光を発する物質を含有するポリマー材料を遮光パターン308の開口に充填して形成され、青紫色の波長帯域より短い波長の光を青色の波長帯域又はこれより長波長の光に変換する、所謂波長変換機能を示す。この波長変換物質として、実施例1に挙げたクマリン445や、LD425、スチルベン420、カーボスチリル165が用いられるが、それ以外に、次の材料も用いられる。その1つ目の群は、クマリン1(Coumarin 1,IUPAC名=7-Diethylamino-4-methylcoumarin),クマリン4,クマリン102,クマリン106,クマリン481,クマリン485,クマリン490,クマリン498,クマリン500,クマリン503,クマリン504,クマリン510,クマリン521,クマリン523,クマリン525,NKX1637等のクマリン色素から成る。2つ目の群は、LD466(IUPAC名=7-(diethylamino)-2H-1-benzopyran-2-one,C1315NO),LD473(IUPAC名=1,2,3,8-tetrahydro-1,2,3,3,8-pentamethyl-5-(trifluoromethyl)-7H-pyrrolo [3,2-g] quinolin-7-one,C1719O),LD490(IUPAC名=2,3,6,7-tetranydro-1H,5H,11H-[1]benzopyrano [6,7,8-ij]-quinoliz-11-one,C1515NO)等のレーザ色素から成る。また、これらの群とは別に、ペリレン(Perylene,C2012)を波長変換物質として用いてもよい。 The blue (B) color filter 314 is obtained by filling the openings of the light-shielding pattern 308 with a polymer material containing a substance in which a blue pigment is dispersed and which absorbs light having a wavelength of 420 nm or less and emits light having a wavelength of 420 nm or more. It shows a so-called wavelength conversion function for converting light having a wavelength shorter than the blue-violet wavelength band into light having a wavelength in the blue wavelength band or longer. As this wavelength converting substance, coumarin 445, LD425, stilbene 420, and carbostyryl 165 mentioned in Example 1 are used. In addition, the following materials are also used. The first group includes Coumarin 1, IUPAC name = 7-Diethylamino-4-methylcoumarin, Coumarin 4, Coumarin 102, Coumarin 106, Coumarin 481, Coumarin 485, Coumarin 490, Coumarin 498, Coumarin 500, It consists of coumarin dyes such as coumarin 503, coumarin 504, coumarin 510, coumarin 521, coumarin 523, coumarin 525, NKX1637. The second group consists of LD466 (IUPAC name = 7- (diethylamino) -2H-1-benzopyran-2-one, C 13 H 15 NO 2 ), LD473 (IUPAC name = 1,2,3,8-tetrahydro). -1,2,3,3,8-pentamethyl-5- (trifluoromethyl) -7H-pyrrolo [3,2-g] quinolin-7-one, C 17 H 19 F 3 N 2 O), LD490 (IUPAC name) = 2,3,6,7-tetranydro-1H, 5H, 11H- [1] benzopyrano [6,7,8-ij] -quinoliz-11-one, C 15 H 15 NO 2 ) . In addition to these groups, perylene (C 20 H 12 ) may be used as the wavelength converting substance.

次に、カラーフィルタ層の表面(特に遮光パターン308と複数種のカラーフィルタ312,313,314に因る起伏)を平坦化し且つ当該カラーフィルタ層を液晶層から隔てるために、カラーフィルタ層上に保護層307を形成する。さらに、液晶層305を成す液晶を基板309の主面に対して所定方位に配向するためのポリイミド系配向膜306を保護層307上に形成する。   Next, in order to flatten the surface of the color filter layer (particularly the undulation caused by the light shielding pattern 308 and the plurality of types of color filters 312, 313, 314) and to separate the color filter layer from the liquid crystal layer, A protective layer 307 is formed. Further, a polyimide-based alignment film 306 for aligning the liquid crystal forming the liquid crystal layer 305 in a predetermined direction with respect to the main surface of the substrate 309 is formed on the protective layer 307.

ガラス基板302とガラス基板309とを夫々の周辺部(表示せず)でシール材と称する接着材料を用いて貼り合わせて、基板間の空間に液晶305を封入する。勿論、一対の基板302,309を貼り合わせる前に、その一方の主面に液晶を滴下し、その後、当該液晶を一対の基板302,309の主面で挟み込むようにして、これらを貼り合わせてもよい。以上の工程を以って、本実施例の液晶セルが得られた。   The glass substrate 302 and the glass substrate 309 are attached to each other at a peripheral portion (not shown) using an adhesive material called a sealant, and the liquid crystal 305 is sealed in a space between the substrates. Of course, before the pair of substrates 302 and 309 are bonded together, the liquid crystal is dropped on one main surface, and then the liquid crystal is sandwiched between the main surfaces of the pair of substrates 302 and 309 to bond them together. Also good. Through the above steps, the liquid crystal cell of this example was obtained.

本液晶セルの基板302,309の外側主面に偏光板301、310が貼り合わされ、この液晶セルを基板(第1の基板)302の外側主面に対向するバックライトユニット(図示せず)と組み合わせることで、透過型表示を行う液晶表示装置が得られる。   Polarizing plates 301 and 310 are bonded to the outer main surfaces of the substrates 302 and 309 of the liquid crystal cell, and the liquid crystal cell is connected to a backlight unit (not shown) facing the outer main surface of the substrate (first substrate) 302. By combining them, a liquid crystal display device that performs transmissive display can be obtained.

本液晶表示装置では、バックライトユニットからの可視光領域に輝度ピーク波長を有する光が偏光板301を透過することで、直線偏光となり、基板(第1の基板)を通して液晶層305に入射する。この直線偏光が液晶層305を透過する際に、その偏光性(偏光軸)が回転して、外付け偏光板310の偏光軸と概ね同じ方位を向く。   In the present liquid crystal display device, light having a luminance peak wavelength in the visible light region from the backlight unit passes through the polarizing plate 301 to be linearly polarized light, and enters the liquid crystal layer 305 through the substrate (first substrate). When this linearly polarized light is transmitted through the liquid crystal layer 305, the polarization property (polarization axis) rotates and faces the same direction as the polarization axis of the external polarizing plate 310.

液晶層305を透過した光は、赤色、緑色、青色のカラーフィルタの312,313,314に入射する。   The light transmitted through the liquid crystal layer 305 enters the red, green, and blue color filters 312, 313, and 314.

赤色のカラーフィルタ312が設けられた画素において、液晶層305を透過する直線偏光には、赤色以外の波長の成分も含まれる。この成分となる光のうち、「赤色の波長帯域よりも短い波長の光」は、カラーフィルタ312に含まれる赤色の顔料に吸収され易く、故に当該カラーフィルタ312は特に550nm以下の波長域の光に対して、低い透過率を示す。しかし、本発明では、今まで赤色のカラーフィルタ312で捨てられていた550nm以下の波長域の光を、当該赤色カラーフィルタに添加された波長変換物質に吸収させ、且つこの吸収に応じて波長550nm以上の光を当該波長変換物質から放出させることにより、この赤色カラーフィルタ312を透過する光量を増やす。   In the pixel provided with the red color filter 312, the linearly polarized light transmitted through the liquid crystal layer 305 includes components of wavelengths other than red. Among the light components, “light having a wavelength shorter than the red wavelength band” is easily absorbed by the red pigment contained in the color filter 312, and thus the color filter 312 is particularly light having a wavelength range of 550 nm or less. On the other hand, it shows a low transmittance. However, in the present invention, the light in the wavelength region of 550 nm or less that has been discarded by the red color filter 312 until now is absorbed by the wavelength conversion material added to the red color filter, and the wavelength 550 nm according to this absorption. By emitting the above light from the wavelength converting substance, the amount of light transmitted through the red color filter 312 is increased.

赤色のカラーフィルタに限らず、偏光板301で直線偏光され且つ液晶層305で伝搬された液晶セルへの入射光の可視波長全体における強度は、その特定波長帯域(カラーフィルタが高い光透過率を示す波長帯域)にある成分以外のカラーフィルタによる吸収で低下せざるを得ない。しかし、この特定波長帯域より短波長側にある入射光の成分を、当該帯域にある波長を有する光に変換することで、液晶セルから最終的に出射される光の減衰を抑える効果は、赤色以外のカラーフィルタでも得られる。   Not only the red color filter but also the intensity of the incident light to the liquid crystal cell linearly polarized by the polarizing plate 301 and propagated by the liquid crystal layer 305 is the specific wavelength band (the color filter has a high light transmittance). It must be reduced by absorption by a color filter other than the components in the wavelength band shown. However, the effect of suppressing the attenuation of the light finally emitted from the liquid crystal cell by converting the component of the incident light on the shorter wavelength side than the specific wavelength band into light having the wavelength in the band is red. It can also be obtained with other color filters.

緑色のカラーフィルタ313が設けられた画素では、液晶層305を透過する直線偏光の「緑色の波長帯域より短い波長を持つ成分(青色から紫外に到る波長帯域の光)」の波長を変換し、緑色の光として液晶セルから出射させる。波長変換すべき緑色より短波長の光は緑色の顔料に吸収され易く、故に当該カラーフィルタ313は特に460nm以下の波長域の光に対して、低い透過率を示す。しかし、本発明では、今まで緑色のカラーフィルタ313で捨てられていた460nm以下の波長域の光を、当該緑色カラーフィルタに添加された波長変換物質に吸収させ、且つこの吸収に応じて波長460nm以上の光を当該波長変換物質から放出させることにより、この緑色カラーフィルタ313を透過する光量を増やす。   In the pixel provided with the green color filter 313, the wavelength of the “component having a wavelength shorter than the green wavelength band (light in the wavelength band from blue to ultraviolet)” of the linearly polarized light transmitted through the liquid crystal layer 305 is converted. The green light is emitted from the liquid crystal cell. Light having a wavelength shorter than green to be wavelength-converted is easily absorbed by the green pigment. Therefore, the color filter 313 exhibits a low transmittance particularly for light having a wavelength region of 460 nm or less. However, in the present invention, light in a wavelength region of 460 nm or less that has been discarded by the green color filter 313 until now is absorbed by the wavelength conversion material added to the green color filter, and the wavelength is 460 nm according to this absorption. The amount of light transmitted through the green color filter 313 is increased by emitting the above light from the wavelength converting substance.

青色のカラーフィルタ314が設けられた画素でも同様に、液晶層305を透過する直線偏光の「青色の波長帯域より短い波長を持つ成分(紫色から紫外に到る波長帯域の光)」の波長を変換し、青色の光として液晶セルから出射させる。青色より短波長の光は、そのエネルギーの高さゆえ、緑色の顔料のみならず、カラーフィルタ314内の不純物等でも吸収され易く、損失されやすい。このため、当該カラーフィルタ314は特に420nm以下の波長域の光に対して、低い透過率を示す。しかし、本発明では、今まで青色のカラーフィルタ314で捨てられていた420nm以下の波長域の光を、当該青色カラーフィルタに添加された波長変換物質に吸収させ、且つこの吸収に応じて波長420nm以上の光を当該波長変換物質から放出させることにより、この青色カラーフィルタ314を透過する光量を増やす。   Similarly, in the pixel provided with the blue color filter 314, the wavelength of the “component having a wavelength shorter than the blue wavelength band (light in the wavelength band from violet to ultraviolet)” of the linearly polarized light transmitted through the liquid crystal layer 305 is set. The light is converted and emitted from the liquid crystal cell as blue light. Light having a wavelength shorter than that of blue is easily absorbed and lost not only by the green pigment but also by impurities in the color filter 314 because of its high energy. For this reason, the color filter 314 exhibits a low transmittance particularly for light in a wavelength region of 420 nm or less. However, in the present invention, light in a wavelength region of 420 nm or less that has been discarded by the blue color filter 314 until now is absorbed by the wavelength conversion material added to the blue color filter, and the wavelength of 420 nm according to this absorption. By emitting the above light from the wavelength converting substance, the amount of light transmitted through the blue color filter 314 is increased.

それぞれのカラーフィルタ312〜314で波長変換により発生させる光の波長(下限値)は、液晶セルにおけるカラー表示の態様に応じて適宜調整され得る。例えば、青色のカラーフィルタで410nm以上の光を発生させて、液晶セルの表示画像における「青み」を強調してもよい。   The wavelength (lower limit value) of light generated by the wavelength conversion in each of the color filters 312 to 314 can be adjusted as appropriate according to the color display mode in the liquid crystal cell. For example, light of 410 nm or more may be generated by a blue color filter to emphasize “blueness” in the display image of the liquid crystal cell.

赤色、緑色、青色のカラーフィルタ312〜314の各々で、その入射光(直線偏光)の波長変換により生じた光は無偏光であり、直線偏光に比べて、媒質(本実施例ではカラーフィルタ)の内部で任意の方向に伝搬される。この問題は、上述した特定の波長変換物質のみならず、このような機能を呈する物質全般に共通する。このため、波長変換で生じた光の一部が暗く表示される画素から漏れる可能性も否めない。本実施例では、各画素に応じた波長変換を、画素間を隔てる遮光パターン308の開口内に形成されたカラーフィルタ312〜314で行っている。このため、無偏光の光は遮光パターン308に遮られて、周囲の画素に漏れ難くなる。   In each of the red, green, and blue color filters 312 to 314, the light generated by the wavelength conversion of the incident light (linearly polarized light) is non-polarized light, and is a medium (color filter in this embodiment) as compared with the linearly polarized light. Is propagated in any direction. This problem is common not only to the specific wavelength converting material described above but also to all materials exhibiting such functions. For this reason, it cannot be denied that a part of the light generated by the wavelength conversion leaks from the darkly displayed pixel. In this embodiment, the wavelength conversion corresponding to each pixel is performed by the color filters 312 to 314 formed in the opening of the light shielding pattern 308 that separates the pixels. For this reason, the non-polarized light is blocked by the light blocking pattern 308 and hardly leaks to surrounding pixels.

また、カラーフィルタ312〜314とこれらが形成された基板309の主面との間に偏光層311が形成されている。このため、カラーフィルタ312〜314で生じた無偏光の光は、当該主面内で放散される前に偏光層311で直線偏光に変えられ、その望ましからぬ無偏光成分は、偏光層311で遮光される。液晶層305が電界の印加されない状態で、最も暗く表示される所謂ノーマリ・ブラック(Normally Black)駆動の液晶セルでは、液晶層305を透過した光を出射させる基板309の外側主面に設けられた偏光板310の偏光軸が、電界が印加されない液晶層305を透過した直線偏光の偏光軸と最も大きい角度(最大90°)で交差し、且つ最も強い電界が印加された液晶層305を透過した直線偏光の偏光軸と最も小さい角度(最小0°)で交差する方位に向けられる。偏光層311は、その偏光軸を当該偏光板310の偏光軸の方位に合わせて形成されるため、カラーフィルタ312〜314で生じた光も、偏光層311で直線偏光させられた成分のみが偏光板310を透過して液晶セルから出射され、画像表示に寄与する。   A polarizing layer 311 is formed between the color filters 312 to 314 and the main surface of the substrate 309 on which these are formed. For this reason, the unpolarized light generated in the color filters 312 to 314 is converted into linearly polarized light by the polarizing layer 311 before being diffused in the main surface, and the unpolarized component that is not desired is polarized in the polarizing layer 311. Shielded with light. In a so-called normally black driving liquid crystal cell in which the liquid crystal layer 305 is darkest when no electric field is applied, the liquid crystal layer 305 is provided on the outer main surface of the substrate 309 that emits light transmitted through the liquid crystal layer 305. The polarization axis of the polarizing plate 310 intersects with the polarization axis of linearly polarized light transmitted through the liquid crystal layer 305 to which no electric field is applied at the maximum angle (maximum 90 °) and transmits through the liquid crystal layer 305 to which the strongest electric field is applied. It is oriented in the direction that intersects the polarization axis of linearly polarized light at the smallest angle (minimum 0 °). Since the polarization layer 311 is formed with its polarization axis aligned with the orientation of the polarization axis of the polarizing plate 310, the light generated by the color filters 312 to 314 is polarized only by the component linearly polarized by the polarization layer 311. The light is transmitted through the plate 310 and emitted from the liquid crystal cell, thereby contributing to image display.

以上詳述したように、本実施例では、画素毎にその入射光の波長変換を行い、画素毎から出射される光量を増加することになり、液晶セルの画面全域で画像表示に寄与する光量を増やし、その表示輝度を向上させる。   As described in detail above, in this embodiment, the wavelength of the incident light is converted for each pixel, and the amount of light emitted from each pixel is increased, which contributes to image display over the entire screen of the liquid crystal cell. Increase the display brightness.

本発明による液晶表示装置の他の実施形態を実施例3として、図4を用いて説明する。   Another embodiment of the liquid crystal display device according to the present invention will be described as a third embodiment with reference to FIG.

ガラス基板(第1の基板)402上に薄膜トランジスタをスイッチング素子とする表示回路配線層(回路層)403が形成されていること;この表示回路配線層403の表面に液晶(液晶層405を成す液晶分子)を配向するためのポリイミド系配向膜404が形成されていること;ガラス基板402及びガラス基板(第2の基板)409の外側主面(液晶層405とは反対側の主面)に偏光板(外付け偏光板)401,410が夫々設けられていること;ガラス基板409の内側主面(液晶層405側)上には2色性色素が配向されながら塗布されることにより偏光層411が形成されていること;及び本偏光層411と外付け偏光板410との偏光軸は同じ方位を向いていることで、本実施例で説明される液晶セルは、実施例1及び実施例2で述べられた液晶セルと共通する。   A display circuit wiring layer (circuit layer) 403 having a thin film transistor as a switching element is formed on a glass substrate (first substrate) 402; a liquid crystal (a liquid crystal forming a liquid crystal layer 405) is formed on the surface of the display circuit wiring layer 403. A polyimide-based alignment film 404 for aligning molecules); polarized on the outer main surface (main surface opposite to the liquid crystal layer 405) of the glass substrate 402 and the glass substrate (second substrate) 409. Plates (external polarizing plates) 401 and 410 are respectively provided; a polarizing layer 411 is formed by applying a dichroic dye while being oriented on the inner main surface (liquid crystal layer 405 side) of the glass substrate 409. And that the polarizing axes of the polarizing layer 411 and the external polarizing plate 410 are oriented in the same direction, the liquid crystal cell described in this example is the same as in Example 1 and Example 1. Common to the liquid crystal cell described in 2.

偏光層411の上には、当該液晶セルによるカラー画像表示のためのカラーフィルタ層が形成される。カラーフィルタ層は、炭素ブラックをポリマーに分散させた材料を用いて形成されたブラックマトリックス(格子状の遮光パターン)408と、この遮光パターン408で区画された複数の領域(例えば、遮光パターン408に形成された複数の開口)には、夫々、赤色(R)のカラーフィルタ412、緑色(G)のカラーフィルタ413、及び青色(B)のカラーフィルタ414とを備える。これらのカラーフィルタ412,413,414は、下記の如く特徴付けられる。   On the polarizing layer 411, a color filter layer for displaying a color image by the liquid crystal cell is formed. The color filter layer includes a black matrix (lattice-shaped light shielding pattern) 408 formed using a material in which carbon black is dispersed in a polymer, and a plurality of regions (for example, light shielding pattern 408 formed by the light shielding pattern 408). Each of the formed openings) includes a red (R) color filter 412, a green (G) color filter 413, and a blue (B) color filter 414. These color filters 412, 413, 414 are characterized as follows.

赤色(R)のカラーフィルタ412は、赤色の顔料を分散され、且つ波長550nm以下の光を吸収して波長550nm以上の光を発する物質(波長変換物質)を含有するポリマー材料を遮光パターン408の開口に充填して形成され、赤色の波長帯域より短い波長の光を赤色の波長帯域又はこれより長波長の光に変換する、所謂波長変換機能を示す。緑色(G)のカラーフィルタ413は、緑色の顔料を分散さされ、且つ波長460nm以下の光を吸収して波長460nm以上の光を発する物質(波長変換物質)を含有するポリマー材料を遮光パターン408の開口に充填して形成され、青緑色の波長帯域より短い波長の光を青緑色の波長帯域又はこれより長波長の光に変換する波長変換機能を示す。青色(B)のカラーフィルタ414は、青色の顔料を分散され、且つ波長420nm以下の光を吸収して波長420nm以上の光を発する物質(波長変換物質)を含有するポリマー材料を遮光パターン408の開口に充填して形成され、青紫色の波長帯域より短い波長の光を青色の波長帯域又はこれより長波長の光に変換する波長変換機能を示す。   The red (R) color filter 412 includes a polymer material containing a substance (wavelength converting substance) in which a red pigment is dispersed and which absorbs light having a wavelength of 550 nm or less and emits light having a wavelength of 550 nm or more. A so-called wavelength conversion function is shown which is formed by filling the aperture and converts light having a wavelength shorter than the red wavelength band into light having the red wavelength band or longer wavelength. The green (G) color filter 413 is a light-shielding pattern 408 made of a polymer material containing a substance (wavelength conversion substance) in which a green pigment is dispersed and which absorbs light having a wavelength of 460 nm or less and emits light having a wavelength of 460 nm or more. The wavelength conversion function is formed by filling the aperture of the light and converting light having a wavelength shorter than the blue-green wavelength band into light having a wavelength of blue-green or longer. The blue (B) color filter 414 uses a polymer material containing a substance (wavelength conversion substance) in which a blue pigment is dispersed and which absorbs light having a wavelength of 420 nm or less and emits light having a wavelength of 420 nm or more as a light-shielding pattern 408. The wavelength conversion function is formed by filling the aperture and converting light having a wavelength shorter than the blue-violet wavelength band into light having a wavelength in the blue wavelength band or longer.

偏光層411上に形成される赤色カラーフィルタ412、緑色カラーフィルタ413、及び青色カラーフィルタ414の構造及び特性は、実施例2にて先述した赤色カラーフィルタ312、緑色カラーフィルタ313、及び青色カラーフィルタ314の夫々と同じであり、カラーフィルタ412〜414の各々に添加される「波長変換物質」も実施例2に列挙されている。   The structures and characteristics of the red color filter 412, the green color filter 413, and the blue color filter 414 formed on the polarizing layer 411 are the same as the red color filter 312, the green color filter 313, and the blue color filter described in the second embodiment. The “wavelength converting substance” which is the same as each of 314 and is added to each of the color filters 412 to 414 is also listed in Example 2.

しかし、本実施例の液晶セルは、遮光パターン408及びカラーフィルタ412〜414からなる「カラーフィルタ層」上に「420nm以下の光を吸収して波長420nm以上の光を発する波長変換層407」が形成されることで、実施例2で説明された液晶セルと相違する。波長変換層407は、実施例2における保護層307と同様に、カラーフィルタ層上面に生じた遮光パターン408やカラーフィルタ412〜41等に起因する凹凸を平坦化する効果を奏する。この波長変換層407上に、液晶層405内の液晶を基板409の主面に対して所定の方位に配向するためのポリイミド系配向膜406が形成される。その後、ガラス基板402とガラス基板409とを、夫々の周辺部(表示せず)でシール材と称する接着材料を用いて貼り合わせて、基板間の空間に液晶405を封入する。以上の工程を以って、本実施例の液晶セルが得られた。   However, in the liquid crystal cell of this example, the “wavelength conversion layer 407 that absorbs light of 420 nm or less and emits light of wavelength 420 nm or more” is provided on the “color filter layer” composed of the light shielding pattern 408 and the color filters 412 to 414. By being formed, it is different from the liquid crystal cell described in the second embodiment. Similar to the protective layer 307 in the second embodiment, the wavelength conversion layer 407 has an effect of flattening unevenness caused by the light shielding pattern 408, the color filters 412 to 41, and the like generated on the upper surface of the color filter layer. A polyimide-based alignment film 406 for aligning the liquid crystal in the liquid crystal layer 405 in a predetermined orientation with respect to the main surface of the substrate 409 is formed on the wavelength conversion layer 407. After that, the glass substrate 402 and the glass substrate 409 are bonded to each other at a peripheral portion (not shown) using an adhesive material called a sealing material, and the liquid crystal 405 is sealed in a space between the substrates. Through the above steps, the liquid crystal cell of this example was obtained.

さらに、本液晶セルの基板402,409の外側主面に偏光板401、410が貼り合わされ、この液晶セルを基板402の外側主面に対向するバックライトユニット(図示せず)と組み合わせることにより、透過型表示を行う液晶表示装置が得られる。   Furthermore, polarizing plates 401 and 410 are bonded to the outer main surfaces of the substrates 402 and 409 of the present liquid crystal cell, and this liquid crystal cell is combined with a backlight unit (not shown) facing the outer main surface of the substrate 402. A liquid crystal display device that performs transmissive display is obtained.

本実施例の液晶表示装置では、バックライトユニットから放射された可視光領域に輝度ピーク波長を有する光が、偏光板401を透過して直線偏光され、この直線偏光が液晶層405を透過する間に、その偏光性(偏光軸)が回転されて、外付け偏光板410の偏光軸と同じ方位に向けられる。   In the liquid crystal display device of this embodiment, light having a luminance peak wavelength in the visible light region radiated from the backlight unit passes through the polarizing plate 401 and is linearly polarized, and the linearly polarized light passes through the liquid crystal layer 405. Further, the polarization property (polarization axis) is rotated and oriented in the same direction as the polarization axis of the external polarizing plate 410.

液晶層405を透過した光は、波長変換層407に入射する。波長変換層407は420nm以下の光を吸収して波長420nm以上の光を発するため、波長420nm以上の光量は増加することになる。例えば、波長変換層407が、波長変換物質としてクマリン445、並びにレーザ色素:LD425,スチルベン420,及びカーボスチリル165のいずれかを含むとき、波長変換層407に入射した直線偏光の紫外光は、425〜430nmを中心とする波長帯域の無偏光(青色の蛍光)として波長変換層407から出射される。波長変換層407が、当該4種類の波長変換物質の少なくとも一つを含む場合、これから出射される光の波長帯域は、所謂青色光の波長帯域内に留まらず、これを越えて長波長側に広がり得る。従って、波長変換層407からの出射光の強度は、赤色光や緑色光に対応する波長帯域でも、青色光の波長帯域程ではないが、上昇が認められる。   The light transmitted through the liquid crystal layer 405 enters the wavelength conversion layer 407. Since the wavelength conversion layer 407 absorbs light having a wavelength of 420 nm or less and emits light having a wavelength of 420 nm or more, the amount of light having a wavelength of 420 nm or more increases. For example, when the wavelength conversion layer 407 includes coumarin 445 as a wavelength conversion substance and any of laser dyes: LD425, stilbene 420, and carbostyril 165, linearly polarized ultraviolet light incident on the wavelength conversion layer 407 is 425. The light is emitted from the wavelength conversion layer 407 as non-polarized light (blue fluorescence) in a wavelength band centered at ˜430 nm. When the wavelength conversion layer 407 includes at least one of the four types of wavelength conversion materials, the wavelength band of light emitted from the wavelength conversion layer 407 does not stay within the so-called blue light wavelength band, and exceeds this to the longer wavelength side. Can spread. Accordingly, the intensity of the emitted light from the wavelength conversion layer 407 is recognized to increase even in the wavelength band corresponding to red light and green light, although not as high as the wavelength band of blue light.

波長変換層を透過してその可視波長領域の光量が増した光は、赤色、緑色、及び青色のカラーフィルタ412,413,414に夫々入射する。これらのカラーフィルタ412〜414に添加される波長変換物質は、波長変換層407に添加される上記4種の波長変換物質のように、これに入射する紫外光に対して高い波長変換効率を示すとは限らない。例えば、赤色カラーフィルタ412に実施例2に記したDCMを添加すると、赤色カラーフィルタ412は481nm(青緑色)を中心とする波長帯域の光を吸収し、且つ644nmを中心とする言わば赤色の波長帯域の蛍光を発する。また、緑色カラーフィルタ413にフルオロール555(IUPAC名:2-butyl-6-(butylamino)-1H-benz[de]isoquinoline-1,3(2H)-dione,C2024)を添加すると、緑色カラーフィルタ413は442nm(青色)を中心とする波長帯域の光を吸収し、且つ536nmを中心とする言わば緑色の波長帯域の蛍光を発する。さらに、実施例2に記したレーザ色素:LD490が添加された青色カラーフィルタ414は、396nm(紫色)を中心とする波長帯域の光を吸収し、且つ474nmを中心とする言わば青色の波長帯域の蛍光を発する。 Light that has passed through the wavelength conversion layer and has an increased amount of light in the visible wavelength region is incident on the red, green, and blue color filters 412, 413, and 414, respectively. The wavelength conversion materials added to these color filters 412 to 414 exhibit high wavelength conversion efficiency with respect to the ultraviolet light incident thereon, like the four types of wavelength conversion materials added to the wavelength conversion layer 407. Not necessarily. For example, when DCM described in Example 2 is added to the red color filter 412, the red color filter 412 absorbs light in a wavelength band centered on 481 nm (blue green), and the so-called red wavelength centered on 644 nm. Emits fluorescence in the band. In addition, Fluorol 555 (IUPAC name: 2-butyl-6- (butylamino) -1H-benz [de] isoquinoline-1,3 (2H) -dione, C 20 H 24 N 2 O 2 ) is added to the green color filter 413. When added, the green color filter 413 absorbs light in a wavelength band centered on 442 nm (blue) and emits fluorescence in a so-called green wavelength band centered on 536 nm. Furthermore, the blue color filter 414 to which the laser dye: LD490 described in Example 2 is added absorbs light in a wavelength band centered on 396 nm (purple) and has a blue wavelength band centered on 474 nm. Fluoresce.

本実施例による液晶セルのカラーフィルタ412〜414に夫々添加され得る波長変換物質であって、可視領域の波長の入射光に対して高い波長変換効率を示すものは、上述した3種類以外に限らず、多種多様である。このようなカラーフィルタ412〜414を、特定の波長帯域で弁別されないバックライトからの光で照射したとき、波長変換物質に吸収され得る波長の光量は限られるため、このカラーフィルタから波長変換されて出射される光も微々たる量に留まる。換言すれば、波長変換物質の種類に応じて、これが添加されたカラーフィルタからの光(例えば、赤色光)の出射量と、これが添加されない当該カラーフィルタからの光の出射量とが殆ど同じとなることもある。   The wavelength converting substances that can be added to the color filters 412 to 414 of the liquid crystal cell according to the present embodiment and exhibit high wavelength conversion efficiency with respect to incident light having a wavelength in the visible region are not limited to the above three types. There is a wide variety. When such color filters 412 to 414 are irradiated with light from a backlight that is not discriminated in a specific wavelength band, the amount of wavelength light that can be absorbed by the wavelength conversion material is limited. The emitted light also remains in a slight amount. In other words, depending on the type of the wavelength converting substance, the amount of light emitted from the color filter to which it is added (for example, red light) is almost the same as the amount of light emitted from the color filter to which this is not added. Sometimes.

しかし、波長変換物質が添加されたカラーフィルタ412〜414の前段(光源側)に波長変換層407が配置された本実施例の液晶セルでは、例えば、赤色の顔料を含有するが故に550nm以下の波長域の光に対して低い透過率を示すカラーフィルタ412であっても、バックライトで発生された550nm以下の波長帯域の光が波長変換層407及び/又は当該カラーフィルタ412で赤色光に変換されるため、この赤色カラーフィルタ412を透過する光量は増加する。同様に、緑色の顔料を含有するが故に460nm以下の波長域の光に対して低い透過率を示すカラーフィルタ413であっても、バックライトで発生された460nm以下の波長帯域の光が波長変換層407及び/又は当該カラーフィルタ413で緑色光に変換されるため、この緑色カラーフィルタ413を透過する光量も増加する。また、青色の顔料を含有するが故に420nm以下の波長域の光に対して低い透過率を示すカラーフィルタ414であっても、バックライトで発生された420nm以下の波長帯域の光が波長変換層407及び/又は当該カラーフィルタ414で青色光に変換されるため、この青色カラーフィルタを透過する光量も増加する。   However, in the liquid crystal cell of this embodiment in which the wavelength conversion layer 407 is disposed in front of the color filters 412 to 414 to which the wavelength conversion material is added (on the light source side), for example, a red pigment is included, so Even if the color filter 412 has a low transmittance with respect to light in the wavelength band, light in the wavelength band of 550 nm or less generated by the backlight is converted into red light by the wavelength conversion layer 407 and / or the color filter 412. Therefore, the amount of light transmitted through the red color filter 412 increases. Similarly, even if the color filter 413 shows a low transmittance with respect to light in the wavelength range of 460 nm or less because it contains a green pigment, the light in the wavelength band of 460 nm or less generated by the backlight is wavelength-converted. Since the light is converted into green light by the layer 407 and / or the color filter 413, the amount of light transmitted through the green color filter 413 increases. Further, even if the color filter 414 has a low transmittance with respect to light in a wavelength region of 420 nm or less because it contains a blue pigment, the light in the wavelength band of 420 nm or less generated by the backlight is converted into the wavelength conversion layer. Since the light is converted into blue light by 407 and / or the color filter 414, the amount of light transmitted through the blue color filter also increases.

赤色、緑色、青色のカラーフィルタ412〜414を透過する光量は、当該カラーフィルタの一つ及び/又はその前段の波長変換層407での波長変換により、従来の液晶セルに比べて増加したが、その中には当該波長変換に起因する無偏光成分も含まれる。波長変換にて発生された光の無偏光成分は、カラーフィルタ層に隣接する偏光層411で遮光され、直線偏光の増分として、波長変換されることなくカラーフィルタを通過する直線偏光に加わる。これらの直線偏光は、これらの偏光軸と同じ方位に向けられた偏光軸を有し且つ基板409の外側主面に設けられた外付け偏光板410を透過し、液晶セルでの画像表示に寄与する。   The amount of light transmitted through the red, green, and blue color filters 412 to 414 has increased compared to a conventional liquid crystal cell due to wavelength conversion in one of the color filters and / or the wavelength conversion layer 407 in the preceding stage. Among them, a non-polarized light component resulting from the wavelength conversion is also included. The non-polarized component of the light generated by the wavelength conversion is shielded by the polarizing layer 411 adjacent to the color filter layer, and is added to the linearly polarized light passing through the color filter without being wavelength-converted as an increment of the linearly polarized light. These linearly polarized lights have a polarization axis oriented in the same direction as these polarization axes and pass through the external polarizing plate 410 provided on the outer principal surface of the substrate 409, contributing to image display in the liquid crystal cell. To do.

以上詳述したように、本実施例では、液晶セルへ入射した光の波長変換を、当該入射光が液晶層を透過した直後と、当該入射光が画素毎に振り分けられた後の2段階で行うことにより、液晶セルの画像表示に寄与する光量をさらに増やし、その表示輝度を向上させる。   As described above in detail, in this embodiment, the wavelength conversion of the light incident on the liquid crystal cell is performed in two stages, immediately after the incident light is transmitted through the liquid crystal layer and after the incident light is distributed for each pixel. By doing so, the amount of light contributing to the image display of the liquid crystal cell is further increased, and the display luminance is improved.

本発明による液晶表示装置の他の実施形態を実施例4として、図5を用いて説明する。   Another embodiment of the liquid crystal display device according to the present invention will be described as a fourth embodiment with reference to FIG.

ガラス基板(第1の基板)502上に薄膜トランジスタをスイッチング素子とする表示回路配線層(回路層)503が形成されていること;この表示回路配線層503の表面に液晶(液晶層505を成す液晶分子)を配向するためのポリイミド系配向膜504が形成されていること;ガラス基板502及びガラス基板(第2の基板)509の外側主面(液晶層505とは反対側の主面)に偏光板(外付け偏光板)501,510が夫々設けられていること;ガラス基板509の内側主面(液晶層505側)上には2色性色素が配向されながら塗布されることにより偏光層511が形成されていること;及び本偏光層511と外付け偏光板510との偏光軸は同じ方位を向いていることで、本実施例で説明される液晶セルは、実施例1乃至3の各々で述べられた液晶セルと共通する。   A display circuit wiring layer (circuit layer) 503 having a thin film transistor as a switching element is formed on a glass substrate (first substrate) 502; liquid crystal (liquid crystal forming the liquid crystal layer 505) is formed on the surface of the display circuit wiring layer 503. A polyimide-based alignment film 504 for aligning molecules); polarized on the outer principal surfaces (major surfaces opposite to the liquid crystal layer 505) of the glass substrate 502 and the glass substrate (second substrate) 509. Plates (external polarizing plates) 501 and 510 are respectively provided; on the inner main surface (the liquid crystal layer 505 side) of the glass substrate 509, a polarizing layer 511 is formed by applying a dichroic dye while being oriented. And the polarizing axes of the polarizing layer 511 and the external polarizing plate 510 are oriented in the same direction, so that the liquid crystal cell described in this embodiment is the same as that of the first to third embodiments. Common to the liquid crystal cell described in s.

偏光層511の上には、実施例1の液晶セルと同様に、当該液晶セルによるカラー画像表示のためのカラーフィルタ層が形成されている。カラーフィルタ層は、炭素ブラックをポリマーに分散させた材料を用いて形成されたブラックマトリックス(格子状の遮光パターン)508と、この遮光パターン508で区画された複数の領域(例えば、遮光パターン508に形成された複数の開口)には、夫々、赤色(R)のカラーフィルタ512、緑色(G)のカラーフィルタ513、及び青色(B)のカラーフィルタ514とを備える。本実施例の液晶セルは、遮光パターン508に形成された複数の開口の各々において、赤色の顔料が分散された赤色カラーフィルタ512の上に波長550nm以下の光を吸収して波長550nm以上の光を発する物質を含有したポリマー材料からなる波長変換層515が、緑色の顔料が分散された緑色カラーフィルタ513の上に波長460nm以下の光を吸収して波長460nm以上の光を発する物質を含有したポリマー材料からなる波長変換層516が、青色の顔料が分散された青色カラーフィルタ514の上に波長420nm以下の光を吸収して波長420nm以上の光を発する物質を含有するポリマー材料からなる波長変換層517が、夫々積層された構造に特徴付けられる。波長変換層515は、例えば、実施例2に記した「赤色カラーフィルタ312」に添加される「波長変換物質」を、波長変換層516は、例えば、実施例2に記した「緑色カラーフィルタ313」に添加される「波長変換物質」を、波長変換層517は、例えば、実施例1に記した波長変換層207や実施例2に記した「青色カラーフィルタ314」に添加される「波長変換物質」を、夫々含む。   On the polarizing layer 511, similarly to the liquid crystal cell of Example 1, a color filter layer for color image display by the liquid crystal cell is formed. The color filter layer includes a black matrix (lattice-shaped light shielding pattern) 508 formed using a material in which carbon black is dispersed in a polymer, and a plurality of regions (for example, light shielding pattern 508 formed by the light shielding pattern 508). Each of the formed openings) includes a red (R) color filter 512, a green (G) color filter 513, and a blue (B) color filter 514. In the liquid crystal cell of this embodiment, light having a wavelength of 550 nm or less is absorbed on a red color filter 512 in which a red pigment is dispersed in each of a plurality of openings formed in the light shielding pattern 508, and light having a wavelength of 550 nm or more. The wavelength conversion layer 515 made of a polymer material containing a substance that emits light contains a substance that absorbs light having a wavelength of 460 nm or less and emits light having a wavelength of 460 nm or more on the green color filter 513 in which the green pigment is dispersed. The wavelength conversion layer 516 made of a polymer material has a wavelength conversion made of a polymer material containing a substance that absorbs light having a wavelength of 420 nm or less and emits light having a wavelength of 420 nm or more on the blue color filter 514 in which a blue pigment is dispersed. Each layer 517 is characterized by a stacked structure. The wavelength conversion layer 515 is, for example, the “wavelength conversion substance” added to the “red color filter 312” described in the second embodiment, and the wavelength conversion layer 516 is, for example, the “green color filter 313, which is described in the second embodiment. The wavelength conversion layer 517 is added to the wavelength conversion layer 207 described in Example 1 or the “blue color filter 314” described in Example 2, for example. "Substance" respectively.

遮光パターン508、カラーフィルタ512〜514、及び波長変換層515〜517からなる「カラーフィルタ層」上には、当該カラーフィルタ層の表面を平坦化する効果とともに、カラーフィルタ層を液晶層から隔てる保護層507が形成される。この保護層507上に、液晶層505内の液晶を基板509の主面に対して所定の方位に配向するためのポリイミド系配向膜506が形成される。その後、ガラス基板502とガラス基板509とを、夫々の周辺部(表示せず)でシール材と称する接着材料を用いて貼り合わせて、基板間の空間に液晶505を封入する。以上の工程を以って、本実施例の液晶セルが得られた。   On the “color filter layer” composed of the light shielding pattern 508, the color filters 512 to 514, and the wavelength conversion layers 515 to 517, the surface of the color filter layer is flattened and the color filter layer is separated from the liquid crystal layer. Layer 507 is formed. A polyimide-based alignment film 506 for aligning the liquid crystal in the liquid crystal layer 505 in a predetermined orientation with respect to the main surface of the substrate 509 is formed on the protective layer 507. After that, the glass substrate 502 and the glass substrate 509 are attached to each other at a peripheral portion (not shown) using an adhesive material called a sealing material, and the liquid crystal 505 is sealed in a space between the substrates. Through the above steps, the liquid crystal cell of this example was obtained.

さらに、本液晶セルの基板502,509の外側主面に偏光板501、510が貼り合わされ、この液晶セルを基板502の外側主面に対向するバックライトユニット(図示せず)と組み合わせることにより、透過型表示を行う液晶表示装置が得られる
本実施例の液晶セルでは、実施例2及び実施例3で述べた「カラーフィルタ内にその透過波長帯域に応じた波長変換物質を含ませた一体化構造(all-in-one structure)」が「カラーフィルタ(波長弁別層)」と「波長変換層」とに分けられている。さらに、波長変換層515〜517と,カラーフィルタ512〜514とは、液晶層505側からこの順に夫々積層されている。これらの積層構造を、遮光パターン508の開口内に形成するとき、波長変換物質を含む波長変換層515〜517は、実施例2及び実施例3における波長変換物質を含むカラーフィルタ312〜314,412〜414より薄くなる。しかし、波長変換層515〜517で発生した光の波長プロファイルは、カラーフィルタ512〜514の夫々で透過させるべき波長帯域を越えることも否めない。このため、波長変換層515〜517の後段にカラーフィルタ512〜514が配置される本実施例の液晶セルでは、波長変換層515〜517で生じ得る上記波長領域外の光を、カラーフィルタ512〜514で遮ることにより、これに起因する液晶セルの表示画面内のノイズやコントラスト比の低下が抑えられる。
Further, polarizing plates 501 and 510 are bonded to the outer main surfaces of the substrates 502 and 509 of the present liquid crystal cell, and this liquid crystal cell is combined with a backlight unit (not shown) facing the outer main surface of the substrate 502, In the liquid crystal cell of this example, the liquid crystal cell of this example is described as “integrated with a color filter containing a wavelength conversion material corresponding to its transmission wavelength band” described in Example 2 and Example 3. The “all-in-one structure” is divided into a “color filter (wavelength discrimination layer)” and a “wavelength conversion layer”. Further, the wavelength conversion layers 515 to 517 and the color filters 512 to 514 are laminated in this order from the liquid crystal layer 505 side. When these laminated structures are formed in the opening of the light shielding pattern 508, the wavelength conversion layers 515 to 517 including the wavelength conversion material are the color filters 312 to 314 and 412 including the wavelength conversion material in the second and third embodiments. Thinner than ~ 414. However, it cannot be denied that the wavelength profile of the light generated in the wavelength conversion layers 515 to 517 exceeds the wavelength band that should be transmitted by each of the color filters 512 to 514. For this reason, in the liquid crystal cell of the present embodiment in which the color filters 512 to 514 are arranged in the subsequent stage of the wavelength conversion layers 515 to 517, the light outside the wavelength region that can be generated in the wavelength conversion layers 515 to 517 is emitted from the color filters 512 to 512. By blocking at 514, noise in the display screen of the liquid crystal cell and a decrease in contrast ratio due to this are suppressed.

従って、本実施例の液晶セルでは、ノイズの少ない鮮明な画像が表示できる。   Therefore, the liquid crystal cell of this embodiment can display a clear image with little noise.

本発明による液晶表示装置の他の実施形態を実施例5として、図6を用いて説明する。   Another embodiment of the liquid crystal display device according to the present invention will be described as a fifth embodiment with reference to FIG.

ガラス基板(第1の基板)602上に薄膜トランジスタをスイッチング素子とする表示回路配線層(回路層)603が形成されていること;この表示回路配線層603の表面に液晶(液晶層605を成す液晶分子)を配向するためのポリイミド系配向膜604が形成されていること;ガラス基板602及びガラス基板(第2の基板)609の外側主面(液晶層605とは反対側の主面)に偏光板(外付け偏光板)601,610が夫々設けられていること;ガラス基板609の内側主面(液晶層605側)上には2色性色素が配向されながら塗布されることにより偏光層611が形成されていること;及び本偏光層611と外付け偏光板610との偏光軸は同じ方位を向いていることで、本実施例で説明される液晶セルは、実施例1乃至4の各々で述べられた液晶セルと共通する。   A display circuit wiring layer (circuit layer) 603 having a thin film transistor as a switching element is formed on a glass substrate (first substrate) 602; a liquid crystal (a liquid crystal forming a liquid crystal layer 605) is formed on the surface of the display circuit wiring layer 603. A polyimide-based alignment film 604 for aligning molecules); polarized on the outer main surface (main surface opposite to the liquid crystal layer 605) of the glass substrate 602 and the glass substrate (second substrate) 609. Plates (external polarizing plates) 601 and 610 are respectively provided; a polarizing layer 611 is formed by applying a dichroic dye while being oriented on the inner main surface (the liquid crystal layer 605 side) of the glass substrate 609. And that the polarizing axes of the polarizing layer 611 and the external polarizing plate 610 are oriented in the same direction, so that the liquid crystal cell described in this embodiment is the same as that of the first to fourth embodiments. Common to the liquid crystal cell described in s.

偏光層611の上には、実施例4の液晶セルと同様に、当該液晶セルによるカラー画像表示のためのカラーフィルタ層が形成されている。カラーフィルタ層は、炭素ブラックをポリマーに分散させた材料を用いて形成されたブラックマトリックス(格子状の遮光パターン)608と、この遮光パターン608で区画された複数の領域(例えば、遮光パターン608に形成された複数の開口)に夫々形成された、赤色(R)のカラーフィルタ612と赤色光を発する波長変換層615との積層構造、緑色(G)のカラーフィルタ613と緑色光を発する波長変換層616との積層構造、及び青色(B)のカラーフィルタ614と青色光を発する波長変換層617との積層構造とを備える。赤色光を発する波長変換層615は、波長550nm以下の光を吸収して波長550nm以上の光を発する物質を含有したポリマー材料から成る。緑色光を発する波長変換層616は、波長460nm以下の光を吸収して波長460nm以上の光を発する物質を含有したポリマー材料から成る。青色光を発する波長変換層617は、波長420nm以下の光を吸収して波長420nm以上の光を発する物質を含有したポリマー材料から成る。   On the polarizing layer 611, similarly to the liquid crystal cell of Example 4, a color filter layer for displaying a color image by the liquid crystal cell is formed. The color filter layer includes a black matrix (lattice-shaped light shielding pattern) 608 formed using a material in which carbon black is dispersed in a polymer, and a plurality of regions (for example, light shielding pattern 608 formed by the light shielding pattern 608). A stacked structure of a red (R) color filter 612 and a wavelength conversion layer 615 that emits red light, and a green (G) color filter 613 and wavelength conversion that emits green light, respectively. A layered structure with the layer 616, and a layered structure with a blue (B) color filter 614 and a wavelength conversion layer 617 that emits blue light. The wavelength conversion layer 615 that emits red light is made of a polymer material containing a substance that absorbs light having a wavelength of 550 nm or less and emits light having a wavelength of 550 nm or more. The wavelength conversion layer 616 that emits green light is made of a polymer material containing a substance that absorbs light having a wavelength of 460 nm or less and emits light having a wavelength of 460 nm or more. The wavelength conversion layer 617 that emits blue light is made of a polymer material containing a substance that absorbs light having a wavelength of 420 nm or less and emits light having a wavelength of 420 nm or more.

本実施例の液晶セルは、遮光パターン608、カラーフィルタ612〜614、及び波長変換層615〜617からなる「カラーフィルタ層」上に、その表面を平坦化し(当該表面の起伏を均し)且つ420nm以下の光を吸収して波長420nm以上の光を発する波長変換層607が形成されることで、実施例4の液晶セルと相違する。この波長変換層607上に、液晶層605内の液晶を基板609の主面に対して所定の方位に配向するためのポリイミド系配向膜606が形成される。その後、ガラス基板602とガラス基板609とを、夫々の周辺部(表示せず)でシール材と称する接着材料を用いて貼り合わせて、基板間の空間に液晶605を封入する。以上の工程を以って、本実施例の液晶セルが得られた。   In the liquid crystal cell of this example, the surface is flattened on the “color filter layer” composed of the light shielding pattern 608, the color filters 612 to 614, and the wavelength conversion layers 615 to 617 (the unevenness of the surface is made uniform); The wavelength conversion layer 607 that absorbs light of 420 nm or less and emits light of wavelength 420 nm or more is formed, which is different from the liquid crystal cell of Example 4. A polyimide-based alignment film 606 for aligning the liquid crystal in the liquid crystal layer 605 in a predetermined orientation with respect to the main surface of the substrate 609 is formed on the wavelength conversion layer 607. After that, the glass substrate 602 and the glass substrate 609 are bonded to each other at a peripheral portion (not shown) using an adhesive material called a sealing material, and the liquid crystal 605 is sealed in a space between the substrates. Through the above steps, the liquid crystal cell of this example was obtained.

さらに、本液晶セルの基板602,609の外側主面に偏光板601、610が貼り合わされ、この液晶セルを基板602の外側主面に対向するバックライトユニット(図示せず)と組み合わせることにより、透過型表示を行う液晶表示装置が得られる
本実施例の液晶セルは、画素毎に「カラーフィルタ(波長弁別層)」と「波長変換層」との積層構造が設けられたカラーフィルタ層を有することで、実施例4の液晶セルと共通するが、波長変換層615〜617の前段(液晶層605側)に全画素に亘って広がる波長変換層607が形成される。従って、実施例3で説明されたように、バックライトで発生され、偏光板601で直線偏光された紫外等の短波長光が、波長変換層617で可視光に変換されることにより、波長変換層615〜617による赤色光、緑色光、及び青色光の発光を助長する。即ち、実施例3にて述べた如く、特に入射光の吸収により赤色光や緑色光を発生する波長変換物質において、当該入射光のが吸収され易い波長帯域が可視領域に重なり、特に青から緑に掛けての短波長側の可視光が波長変換物質による発光を促すためである。
Furthermore, polarizing plates 601 and 610 are bonded to the outer principal surfaces of the substrates 602 and 609 of the present liquid crystal cell, and by combining this liquid crystal cell with a backlight unit (not shown) facing the outer principal surface of the substrate 602, A liquid crystal display device that performs transmissive display is obtained. The liquid crystal cell of this embodiment has a color filter layer in which a laminated structure of a “color filter (wavelength discrimination layer)” and a “wavelength conversion layer” is provided for each pixel. Thus, although common to the liquid crystal cell of Example 4, the wavelength conversion layer 607 extending over all pixels is formed in the previous stage (on the liquid crystal layer 605 side) of the wavelength conversion layers 615 to 617. Therefore, as described in the third embodiment, the short wavelength light such as ultraviolet light generated by the backlight and linearly polarized by the polarizing plate 601 is converted into visible light by the wavelength conversion layer 617, thereby converting the wavelength. The layers 615 to 617 facilitate the emission of red light, green light, and blue light. That is, as described in Example 3, particularly in a wavelength conversion material that generates red light and green light by absorption of incident light, the wavelength band in which the incident light is easily absorbed overlaps the visible region, and particularly from blue to green. This is because visible light on the short wavelength side applied to the light promotes light emission by the wavelength converting substance.

従って、本実施例の液晶セルでは、ノイズの少ない鮮明な画像が表示され、さらに画面の「白輝度」が向上される。   Therefore, in the liquid crystal cell of this embodiment, a clear image with less noise is displayed, and the “white luminance” of the screen is further improved.

本発明は、その表裏に一対の外付け偏光板が設けられた透過表示用の液晶セルに、その基板(透明基板)の光出射側の一方に偏光層と波長変換層とを設けるだけで、従来カラーフィルタにより遮られ又はヒトに視認されない波長帯域の光を画像表示に利用する。これにより液晶セルに組み合わされるバックライトの消費電力を上げることなく、これらにより構成された液晶表示装置における透過表示の白輝度を向上し、黒輝度を低下させる。その結果、エネルギー消費が低く且つ画像表示性能の高い液晶表示装置が実現される。   In the present invention, a liquid crystal cell for transmissive display provided with a pair of external polarizing plates on the front and back thereof is simply provided with a polarizing layer and a wavelength conversion layer on one side of the light emission side of the substrate (transparent substrate). Conventionally, light in a wavelength band that is blocked by a color filter or is not visually recognized by a human is used for image display. Thus, without increasing the power consumption of the backlight combined with the liquid crystal cell, the white luminance of the transmissive display in the liquid crystal display device constituted by these is improved and the black luminance is lowered. As a result, a liquid crystal display device with low energy consumption and high image display performance is realized.

従来の液晶表示装置を説明するための断面図。Sectional drawing for demonstrating the conventional liquid crystal display device. 本発明の実施例1による液晶表示装置を説明するための断面図。Sectional drawing for demonstrating the liquid crystal display device by Example 1 of this invention. 本発明の実施例2による液晶表示装置を説明するための断面図。Sectional drawing for demonstrating the liquid crystal display device by Example 2 of this invention. 本発明の実施例3による液晶表示装置を説明するための断面図。Sectional drawing for demonstrating the liquid crystal display device by Example 3 of this invention. 本発明の実施例4による液晶表示装置を説明するための断面図。Sectional drawing for demonstrating the liquid crystal display device by Example 4 of this invention. 本発明の実施例5による液晶表示装置を説明するための断面図。Sectional drawing for demonstrating the liquid crystal display device by Example 5 of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

101…外付け偏光板、102…第一の基板、103…表示回路配線層、104…液晶配向膜、105…液晶層、106…液晶配向膜、107…カラーフィルタ層表面保護膜、108…カラーフィルタ層、109…第二の基板、110…外付け偏光板、201…外付け偏光板、202…第一の基板、203…表示回路配線層、204…液晶配向膜、205…液晶層、206…液晶配向膜、207…波長変換層、208…カラーフィルタ層、209…第二の基板、210…外付け偏光板、211…内蔵偏光板、301…外付け偏光板、302…第一の基板、303…表示回路配線層、304…液晶配向膜、306…液晶層、306…液晶配向膜、307…カラーフィルタ層表面保護膜、308…ブラックマトリックスパターン、309…第二の基板、310…外付け偏光板、311…内蔵偏光板、312…波長変換機能あり赤色カラーフィルタ、313…波長変換機能あり緑色カラーフィルタ、314…波長変換機能あり青色カラーフィルタ、401…外付け偏光板、402…第一の基板、403…表示回路配線層、404…液晶配向膜、405…液晶層、406…液晶配向膜、407…波長変換層、408…ブラックマトリックスパターン、409…第二の基板、410…外付け偏光板、411…内蔵偏光板、412…波長変換機能あり赤色カラーフィルタ、413…波長変換機能あり緑色カラーフィルタ、414…波長変換機能あり青色カラーフィルタ、501…外付け偏光板、502…第一の基板、503…表示回路配線層、504…液晶配向膜、505…液晶層、506…液晶配向膜、507…カラーフィルタ層表面保護膜、508…ブラックマトリックスパターン、509…第二の基板、510…外付け偏光板、511…内蔵偏光板、512…赤色カラーフィルタ、513…緑色カラーフィルタ、514…青色カラーフィルタ、515…赤色波長変換層、516…緑色波長変換層、517…青色波長変換層、601…外付け偏光板、602…第一の基板、603…表示回路配線層、604…液晶配向膜、605…液晶層、606…液晶配向膜、607…カラーフィルタ層表面保護膜、608…ブラックマトリックスパターン、609…第二の基板、610…外付け偏光板、611…内蔵偏光板、612…赤色カラーフィルタ、613…緑色カラーフィルタ、614…青色カラーフィルタ、615…赤色波長変換層、616…緑色波長変換層、617…青色波長変換層。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 ... External polarizing plate, 102 ... 1st board | substrate, 103 ... Display circuit wiring layer, 104 ... Liquid crystal aligning film, 105 ... Liquid crystal layer, 106 ... Liquid crystal aligning film, 107 ... Color filter layer surface protective film, 108 ... Color Filter layer 109 109 Second substrate 110 External polarizing plate 201 External polarizing plate 202 First substrate 203 Display circuit wiring layer 204 Liquid crystal alignment layer 205 Liquid crystal layer 206 DESCRIPTION OF SYMBOLS ... Liquid crystal aligning film, 207 ... Wavelength conversion layer, 208 ... Color filter layer, 209 ... Second substrate, 210 ... External polarizing plate, 211 ... Built-in polarizing plate, 301 ... External polarizing plate, 302 ... First substrate , 303 ... Display circuit wiring layer, 304 ... Liquid crystal alignment film, 306 ... Liquid crystal layer, 306 ... Liquid crystal alignment film, 307 ... Color filter layer surface protective film, 308 ... Black matrix pattern, 309 ... Second Plate, 310 ... External polarizing plate, 311 ... Built-in polarizing plate, 312 ... Red color filter with wavelength conversion function, 313 ... Green color filter with wavelength conversion function, 314 ... Blue color filter with wavelength conversion function, 401 ... External polarization Plate 402: First substrate 403 Display circuit wiring layer 404 Liquid crystal alignment film 405 Liquid crystal layer 406 Liquid crystal alignment film 407 Wavelength conversion layer 408 Black matrix pattern 409 Second Substrate, 410 ... External polarizing plate, 411 ... Built-in polarizing plate, 412 ... Red color filter with wavelength conversion function, 413 ... Green color filter with wavelength conversion function, 414 ... Blue color filter with wavelength conversion function, 501 ... External polarization Plate 502 502 First substrate 503 Display circuit wiring layer 504 Liquid crystal alignment film 505 Liquid crystal layer 506 Liquid Alignment film, 507... Color filter layer surface protective film, 508... Black matrix pattern, 509... Second substrate, 510 ... external polarizing plate, 511 .. built-in polarizing plate, 512 ... red color filter, 513 ... green color filter, 514 ... Blue color filter, 515 ... Red wavelength conversion layer, 516 ... Green wavelength conversion layer, 517 ... Blue wavelength conversion layer, 601 ... External polarizing plate, 602 ... First substrate, 603 ... Display circuit wiring layer, 604 ... Liquid crystal alignment film, 605 ... Liquid crystal layer, 606 ... Liquid crystal alignment film, 607 ... Color filter layer surface protective film, 608 ... Black matrix pattern, 609 ... Second substrate, 610 ... External polarizing plate, 611 ... Built-in polarizing plate, 612 ... red color filter, 613 ... green color filter, 614 ... blue color filter, 615 ... red wavelength conversion layer, 616: Green wavelength conversion layer, 617: Blue wavelength conversion layer.

Claims (5)

対向する第1の基板と第2の基板とで液晶層を挟持し、第1の基板裏面から入射する光が第2の基板を透過することで表示を行う透過型液晶表示装置において、
第2の基板の液晶層に対峙する側に2色性色素を一軸方向に配向させて成る偏光層を備え、第1の基板と第2の基板の液晶層とは反対側に外付けの偏光板を備え、
第2の基板の偏光層上面に、第1の基板裏面から透過する光に対して、波長420nm以下の光を吸収して、波長420nm以上の光を発する物質を含有する波長変換層を備えることを特徴とする液晶表示装置。
In a transmissive liquid crystal display device that performs display by sandwiching a liquid crystal layer between a first substrate and a second substrate facing each other, and light incident from the back surface of the first substrate is transmitted through the second substrate.
A polarizing layer formed by uniaxially orienting a dichroic dye is provided on the side facing the liquid crystal layer of the second substrate, and externally polarized light is provided on the opposite side of the first substrate and the liquid crystal layer of the second substrate. With a plate,
A wavelength conversion layer containing a substance that absorbs light having a wavelength of 420 nm or less and emits light having a wavelength of 420 nm or more is provided on the upper surface of the polarizing layer of the second substrate with respect to light transmitted from the back surface of the first substrate. A liquid crystal display device.
対向する第1の基板と第2の基板とで液晶層を挟持し、第1の基板裏面から入射する光が第2の基板を透過することで表示を行う透過型液晶表示装置において、
第1の基板と第2の基板の液晶層とは反対側に外付けの偏光板を備え、
第2の基板の液晶層に対峙する側に2色性色素を一軸方向に配向させて成る偏光層を備え、
第2の基板の偏光層上面に、カラーフィルタ層を備え、
カラーフィルタ層上面に、第1の基板裏面から透過する光に対して、波長420nm以下の光を吸収して、波長420nm以上の光を発する物質を含有する波長変換層を備えることを特徴とする液晶表示装置。
In a transmissive liquid crystal display device that performs display by sandwiching a liquid crystal layer between a first substrate and a second substrate facing each other, and light incident from the back surface of the first substrate is transmitted through the second substrate.
An external polarizing plate is provided on the opposite side of the liquid crystal layer of the first substrate and the second substrate,
A polarizing layer formed by orienting a dichroic dye in a uniaxial direction on the side facing the liquid crystal layer of the second substrate;
A color filter layer is provided on the upper surface of the polarizing layer of the second substrate,
A wavelength conversion layer containing a substance that absorbs light having a wavelength of 420 nm or less and emits light having a wavelength of 420 nm or more with respect to light transmitted from the back surface of the first substrate is provided on the upper surface of the color filter layer. Liquid crystal display device.
対向する第1の基板と第2の基板とで液晶層を挟持し、第1の基板裏面から入射する光が第2の基板を透過することで表示を行う透過型液晶表示装置において、
第1の基板と第2の基板の液晶層とは反対側に外付けの偏光板を備え、
第2の基板の液晶層に対峙する側に2色性色素を一軸方向に配向させて成る偏光層を備え、
第2の基板の偏光層上面に、カラーフィルタ層を備え、
カラーフィルタ層が黒のマトリックスパターンと青色、緑色、赤色の顔料分散色パターンを備え、
顔料分散色フィルタ中に可視光域の光を吸収して、吸収光よりも長波長域に発光する物質を含有する波長変換機能を有することを特徴とする液晶表示装置。
In a transmissive liquid crystal display device that performs display by sandwiching a liquid crystal layer between a first substrate and a second substrate facing each other, and light incident from the back surface of the first substrate is transmitted through the second substrate.
An external polarizing plate is provided on the opposite side of the liquid crystal layer of the first substrate and the second substrate,
A polarizing layer formed by orienting a dichroic dye in a uniaxial direction on the side facing the liquid crystal layer of the second substrate;
A color filter layer is provided on the upper surface of the polarizing layer of the second substrate,
The color filter layer has a black matrix pattern and blue, green, and red pigment dispersion color patterns.
A liquid crystal display device having a wavelength conversion function including a substance that absorbs light in a visible light region and emits light in a longer wavelength region than the absorbed light in a pigment dispersion color filter.
対向する第1の基板と第2の基板とで液晶層を挟持し、第1の基板裏面から入射する光が第2の基板を透過することで表示を行う透過型液晶表示装置において、
第1の基板と第2の基板の液晶層とは反対側に外付けの偏光板を備え、
第2の基板の液晶層に対峙する側に2色性色素を一軸方向に配向させて成る偏光層を備え、
第2の基板の偏光層上面に、カラーフィルタ層を備え、
カラーフィルタ層が黒のマトリックスパターンと青色、緑色、赤色の顔料分散色パターンを備え、
青色パターン内に第1の基板裏面から透過する光に対して、波長420nm以下の光を吸収して、波長420nm以上の光を発する物質を含有し、
緑色パターン内に第1の基板裏面から透過する光に対して、波長460nm以下の光を波長460nm以上の光を発する物質を含有し、
赤色パターン内に第1の基板裏面から透過する光に対して、波長550nm以下の光を波長550nm以上の光を発する物質を含有する波長変換機能を有することを特徴とする液晶表示装置。
In a transmissive liquid crystal display device that performs display by sandwiching a liquid crystal layer between a first substrate and a second substrate facing each other, and light incident from the back surface of the first substrate is transmitted through the second substrate.
An external polarizing plate is provided on the opposite side of the liquid crystal layer of the first substrate and the second substrate,
A polarizing layer formed by orienting a dichroic dye in a uniaxial direction on the side facing the liquid crystal layer of the second substrate;
A color filter layer is provided on the upper surface of the polarizing layer of the second substrate,
The color filter layer has a black matrix pattern and blue, green, and red pigment dispersion color patterns.
A substance that absorbs light having a wavelength of 420 nm or less and emits light having a wavelength of 420 nm or more with respect to light transmitted from the back surface of the first substrate in the blue pattern,
A substance that emits light having a wavelength of 460 nm or less to light having a wavelength of 460 nm or less with respect to the light transmitted from the back surface of the first substrate in the green pattern,
A liquid crystal display device having a wavelength conversion function including a substance that emits light having a wavelength of 550 nm or less to light having a wavelength of 550 nm or less with respect to light transmitted from the back surface of the first substrate in the red pattern.
前記偏光層の偏光軸と、第2の基板にある偏光板の偏光軸とが同じ角度であり、第1の基板にある偏光板の偏光軸と直交していることを特徴とする請求項1から4記載の液晶表示装置。   2. The polarizing axis of the polarizing layer and the polarizing axis of the polarizing plate on the second substrate are at the same angle and are orthogonal to the polarizing axis of the polarizing plate on the first substrate. 5. The liquid crystal display device according to 4.
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