JP2002236209A - Color filter and liquid crystal display device using the same - Google Patents

Color filter and liquid crystal display device using the same

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JP2002236209A
JP2002236209A JP2001202911A JP2001202911A JP2002236209A JP 2002236209 A JP2002236209 A JP 2002236209A JP 2001202911 A JP2001202911 A JP 2001202911A JP 2001202911 A JP2001202911 A JP 2001202911A JP 2002236209 A JP2002236209 A JP 2002236209A
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JP
Japan
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layer
light
color filter
wavelength
wavelength conversion
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Japanese (ja)
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Shinji Sekiguchi
慎司 関口
Jun Tanaka
順 田中
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a color filter and a liquid crystal display device having high for light transmittance and excellent display characteristics. SOLUTION: A flattening layer formed to cover red, green and blue filter layers is also used as a wavelength converting layer. The light in the near ultraviolet region being a portion of the incident light is converted into the light in the wavelength region of blue color, so that the light transmittance of the blue filter layer is improved.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、カラー表示の可能
な液晶表示装置に利用されるカラーフィルタ及びそれを
用いたカラー液晶表示装置に係り、特に、液晶用バック
ライトからカラーフィルタ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。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a color filter used for a liquid crystal display device capable of color display and a color liquid crystal display device using the same, and more particularly, to light transmitted through a color filter from a liquid crystal backlight. The present invention relates to a color liquid crystal display device in which the brightness of the image is improved and the display quality is improved.

【0002】[0002]

【従来の技術】液晶表示装置に代表される文字情報や画
像情報を表示するための表示装置においては、カラー表
示化に対応したものが数多く開発されている。このカラ
ー表示を実現するための手段の一つとして、カラーフィ
ルタが広く使用されている。
2. Description of the Related Art Many display devices, such as liquid crystal display devices, for displaying character information and image information, which support color display, have been developed. As one of means for realizing this color display, a color filter is widely used.

【0003】従来のカラーフィルタは、ガラス基板上に
顔料や染料等によって着色されたカラー表示用の着色パ
ターン(赤(R)、緑(G)、青(B))を形成して構
成されている。このようなカラーフィルタは、特定波長
域の光のみを選択的に透過させ、そして特定波長域以外
の光を吸収させて透過させないため、カラーフィルタを
透過する光の透過率が低いという問題がある。
A conventional color filter is formed by forming a colored pattern (red (R), green (G), blue (B)) for color display, which is colored with a pigment, a dye, or the like on a glass substrate. I have. Since such a color filter selectively transmits only light in a specific wavelength range and absorbs and does not transmit light outside the specific wavelength range, there is a problem that the transmittance of light transmitted through the color filter is low. .

【0004】例えば、RGB系のカラーフィルタにおい
て、青色用のフィルタ部分では入射する白色光のうち赤
色と緑色に対応する波長域の光を吸収し、青色の光を透
過するため、入射光の2/3以上の損失を余儀なくされ
ている。
For example, in an RGB color filter, a filter portion for blue absorbs light in a wavelength range corresponding to red and green among incident white light and transmits blue light. / 3 loss or more.

【0005】上記した問題点に対して、特開平11−2
02118号公報に記載の技術によれば、その概要を忠
実に表わした図1に示すように、ガラス基板4の他方の
面、即ちガラス基板の光の出射側11に積層された赤、
緑及び青色用の波長変換層3R、3G及び3Bとこの色
変換層の光の出射側11に積層されたフィルタ層2R、
2及び2Bとを備え、更に積層された二層の平坦化を図
るための平坦化層1が設けられたカラーフィルタが開示
されている。
To solve the above problem, Japanese Patent Laid-Open No. 11-2
According to the technique described in Japanese Patent Application Publication No. 02118, as shown in FIG. 1 which faithfully shows the outline, the red surface laminated on the other surface of the glass substrate 4, that is, the light emission side 11 of the glass substrate,
Wavelength conversion layers 3R, 3G and 3B for green and blue, and a filter layer 2R laminated on the light emission side 11 of the color conversion layer;
2 and 2B, and further provided with a color filter provided with a planarizing layer 1 for planarizing two stacked layers.

【0006】ここで波長変換層は、近紫外から緑色近傍
の波長域の光を赤色近傍の波長域の光に変換する赤色用
の色変換層3Rと、近紫外から青色近傍の波長域の光を
緑色近傍の波長域の光に変換する緑色用の色変換層3G
と、近紫外域近傍の光を青色近傍の波長域の光に変換す
る青色用の色変換層3Bである。
Here, the wavelength conversion layer includes a color conversion layer 3R for red for converting light in a wavelength range from near ultraviolet to near green to light in a wavelength range near to red, and light in a wavelength range from near ultraviolet to near blue. Color conversion layer 3G for converting green light into light in a wavelength range near green
And a blue color conversion layer 3B for converting light in the near ultraviolet region into light in the wavelength region near blue.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】上記の波長変換カラー
フィルタを有する液晶表示装置では、以下の問題があ
る。即ち、赤、緑、青色の各フィルタ層に加え、各々に
対応させて入射光の波長を変換させる機能をもつ波長変
換層の形成が不可欠である。そのため、カラーフィルタ
の製造工数が増加し、その分だけカラーフィルタの生産
性が低下する。また、波長変換層を形成した後に各フィ
ルタ層を複数の工程を経て形成することが必要であり、
その工程における過酷な熱履歴が下部層である波長変換
層にかかるため、波長変換層の機能自身の劣化を招き易
い。
The liquid crystal display device having the above-mentioned wavelength conversion color filter has the following problems. That is, in addition to the red, green, and blue filter layers, it is indispensable to form a wavelength conversion layer having a function of converting the wavelength of incident light corresponding to each of the filter layers. Therefore, the number of manufacturing steps for the color filter increases, and the productivity of the color filter decreases accordingly. Further, it is necessary to form each filter layer through a plurality of steps after forming the wavelength conversion layer,
Severe heat history in the process is applied to the lower wavelength conversion layer, so that the function of the wavelength conversion layer itself is likely to deteriorate.

【0008】本発明は、上記した諸問題を解決し、入射
光に対する高い光透過率の実現可能とするカラーフィル
タ及び高輝度表示を実現するカラー液晶表示装置を提供
することである。
An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems and to provide a color filter capable of realizing a high light transmittance for incident light and a color liquid crystal display device realizing a high luminance display.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明では光透過性基板とカラーフィルタ層と波長
変換層とを備え、この波長変換層がカラーフィルタ層を
覆うようにして形成されている。また、光透過性基板の
上方に波長変換層とカラーフィルタ層と平坦化層とが順
次積層して形成されている。これにより、波長変換層に
入射した光のうち、波長420nm以下の光を波長42
0nm以上の光に変換させるようにした。
In order to achieve the above object, the present invention comprises a light transmitting substrate, a color filter layer and a wavelength conversion layer, and the wavelength conversion layer is formed so as to cover the color filter layer. Have been. Further, a wavelength conversion layer, a color filter layer, and a flattening layer are sequentially laminated above the light transmitting substrate. As a result, of the light incident on the wavelength conversion layer, light having a wavelength
The light was converted to light of 0 nm or more.

【0010】更に、光透過性基板と波長変換層とブラッ
クマトリックス層とカラーフィルタ層と平坦化膜層とを
備え、この光透過性基板の上方に波長変換層とカラーフ
ィルタ層とが積層されており、かつ、隣接するカラーフ
ィルタ層の間隙にブラックマトリックス層が配置され、
そして平坦化膜層がこのブラックマトリックス層とカラ
ーフィルタ層とを覆うように設けられている。
Further, a light-transmitting substrate, a wavelength conversion layer, a black matrix layer, a color filter layer, and a flattening film layer are provided, and the wavelength conversion layer and the color filter layer are laminated above the light-transmitting substrate. And a black matrix layer is arranged in a gap between adjacent color filter layers,
A flattening film layer is provided so as to cover the black matrix layer and the color filter layer.

【0011】また本発明は、第1の光透過性基板と薄膜
トランジスタ素子と液晶層とカラーフィルタとを備え、
このカラーフィルタは第2の光透過性基板の上方にカラ
ーフィルタ層と波長変換層とを順次積層し、この波長変
換層と薄膜トランジスタ素子との間に液晶層を配置し
た。または、カラーフィルタは第2の光透過性基板の上
方に波長変換層とカラーフィルタ層とを順次積層し、こ
のカラーフィルタ層と薄膜トランジスタ素子との間に液
晶層を配置した。
Further, the present invention comprises a first light transmitting substrate, a thin film transistor element, a liquid crystal layer, and a color filter,
In this color filter, a color filter layer and a wavelength conversion layer were sequentially laminated above a second light transmitting substrate, and a liquid crystal layer was disposed between the wavelength conversion layer and the thin film transistor element. Alternatively, for the color filter, a wavelength conversion layer and a color filter layer are sequentially laminated above the second light-transmitting substrate, and a liquid crystal layer is disposed between the color filter layer and the thin film transistor element.

【0012】更に本発明は、光透過性基板と薄膜トラン
ジスタ素子と波長変換層とカラーフィルタ層と液晶層と
を備えており、この波長変換層の上方に形成されたカラ
ーフィルタ層が薄膜トランジスタ素子と液晶層との間に
配置し、波長変換層に入射された光のうち波長420n
m以下の光を波長420nm以上の光に変換させるよう
にした。そして、バックライトからの光を波長変換層を
介してカラーフィルタ層に入射させる構成とした。
Further, the present invention comprises a light-transmitting substrate, a thin film transistor element, a wavelength conversion layer, a color filter layer, and a liquid crystal layer, and the color filter layer formed above the wavelength conversion layer comprises a thin film transistor element and a liquid crystal layer. And a wavelength of 420 n out of the light incident on the wavelength conversion layer.
m or less is converted into light having a wavelength of 420 nm or more. The light from the backlight is incident on the color filter layer via the wavelength conversion layer.

【0013】上記したカラーフィルタは、入射した光の
一部を特定波長域の光に変換する波長変換手段とその波
長変換層が各々のフィルタ層を形成するレジスト層を平
坦化させる機能を有すると共に、入射した光のうち特定
波長域の光のみを透過させるフィルタ機能とを備えてい
る。
The above-described color filter has a wavelength converting means for converting a part of the incident light into light of a specific wavelength range, and the wavelength converting layer has a function of flattening a resist layer forming each filter layer. And a filter function for transmitting only light in a specific wavelength range of the incident light.

【0014】このようにすることによって、従来技術で
述べた赤、緑、青色の各フィルタ層に加え、このフィル
タ層と同一のパターンで新たな波長変換層を個別に形成
する必然性がなくなり、更に各フィルタ層の平坦化と波
長変換との機能を兼用させることが可能であるため、製
造工程数を増やす必要もない。そして入射する波長42
0nm以下の光を波長420nm以上の光に変換するこ
とが出来るので、高い光透過率を有するカラー液晶表示
装置を実現することが可能となる。
This eliminates the necessity of separately forming a new wavelength conversion layer in the same pattern as the filter layers in addition to the red, green, and blue filter layers described in the prior art. Since the functions of flattening and wavelength conversion of each filter layer can be shared, there is no need to increase the number of manufacturing steps. And the incident wavelength 42
Since light having a wavelength of 0 nm or less can be converted to light having a wavelength of 420 nm or more, a color liquid crystal display device having high light transmittance can be realized.

【0015】このとき、波長変換層に用いる蛍光体材料
として、例えば、7-ジメチルアミノ-4-メチルクマリ
ン、 7-ヒドロキシ-4-メチルクマリン、 ペリレン、
1,4-ビス(4-メチル-5-フェニロキサゾール-2-イ
ル)ベンゼン、7-ジメチルアミノ-4-メチル-2-ヒド
ロキシキノリンなどを用いることが出来るが、これらに
限定されることなく、波長変換層に入射した波長420
nm以下の光を波長420nm以上の光に変換可能であ
る蛍光体材料であれば何ら問題なく使用することが出来
る。
At this time, as the phosphor material used for the wavelength conversion layer, for example, 7-dimethylamino-4-methylcoumarin, 7-hydroxy-4-methylcoumarin, perylene,
1,4-bis (4-methyl-5-phenyloxazol-2-yl) benzene, 7-dimethylamino-4-methyl-2-hydroxyquinoline and the like can be used, but are not limited thereto. No wavelength 420 incident on the wavelength conversion layer
Any fluorescent material that can convert light of nm or less into light of 420 nm or more can be used without any problem.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。図2は、本発明の実施例を
説明するためのカラーフィルタの断面図である。0.7
mm厚みのガラス基板4の上方に、通常良く知られた方
法を用いて赤色の顔料を分散させたレジストを塗布した
後にベーキングを施した。そして、周知のフォトリソグ
ラフィー技術を用いて露光、現像、ポストベークを行
い、約1.5mmの厚みで所望の位置にパターン化され
た赤色のフィルタ層2Rを形成した。同様の工程を繰り
返し、緑色のフィルタ層2G及び青色のフィルタ層2B
を形成した。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 2 is a cross-sectional view of a color filter for explaining an embodiment of the present invention. 0.7
A resist in which a red pigment was dispersed was applied to the upper side of the glass substrate 4 having a thickness of 1 mm using a well-known method, and then baked. Exposure, development, and post-baking were performed using a well-known photolithography technique to form a red filter layer 2R having a thickness of about 1.5 mm and patterned at a desired position. By repeating the same process, the green filter layer 2G and the blue filter layer 2B
Was formed.

【0017】次に、各カラーフィルタ層2R、2G及び
2Bの表面を平坦にするための平坦化膜3として、光熱
硬化性樹脂材料(新日鐵化学(株)製,製品名:V25
9PA)を用いた。また、上記の平坦化膜3に入射した
光のうち、波長420nm以下の光を波長420nm以
上の光に変換するための蛍光体材料の一例として、蛍光
体7−ヒドロキシ−4−メチルクマリンを用いた。
Next, as a flattening film 3 for flattening the surface of each of the color filter layers 2R, 2G and 2B, a photothermosetting resin material (manufactured by Nippon Steel Chemical Co., Ltd., product name: V25)
9PA) was used. As an example of a phosphor material for converting light having a wavelength of 420 nm or less to light having a wavelength of 420 nm or more, the phosphor 7-hydroxy-4-methylcoumarin is used as an example of the phosphor material incident on the flattening film 3. Was.

【0018】これを上記の光熱硬化性樹脂材料に5重量
%溶かして各カラーフィルタ層2R、2G及び2Bを覆
うようにして塗布し、良く知られたホットプレート方式
で加熱した。その後、全面露光を施した後、オーブン炉
を用いて更に加熱硬化させ、1.5mmの厚みを有する
平坦化膜3を形成した。以上の工程を経て、平坦化層が
波長変換層を兼ね備え、入射した光の波長を変換可能と
するカラーフィルタが完成する。
This was dissolved in the photothermosetting resin material in an amount of 5% by weight, applied so as to cover each of the color filter layers 2R, 2G and 2B, and heated by a well-known hot plate method. Thereafter, after the entire surface was exposed, it was further heated and cured by using an oven furnace to form a flattening film 3 having a thickness of 1.5 mm. Through the above steps, a color filter in which the flattening layer also functions as the wavelength conversion layer and is capable of converting the wavelength of incident light is completed.

【0019】また、本実施例との比較を目的として、上
記した蛍光体材料を含まない光熱硬化性樹脂材料(新日
鐵化学(株)製,製品名:V259PA)を用いて平坦
化膜を形成した。尚、各カラーフィルタ層2R、2G及
び2Bの形成方法は実施例の場合と同様である。
Further, for the purpose of comparison with this embodiment, a flattening film was formed using a photothermosetting resin material (product name: V259PA, manufactured by Nippon Steel Chemical Co., Ltd.) not containing the above-mentioned phosphor material. Formed. The method of forming each of the color filter layers 2R, 2G and 2B is the same as that of the embodiment.

【0020】図3は、上記で作製されたカラーフィルタ
の分光特性を測定したひとつの例である。但し、カラー
フィルタ層として、青色のフィルタ層2Bのみを形成し
た。測定は上記のカラーフィルタの平坦化膜3側から光
(例えば液晶表示装置に良く使用されるバックライトを
用いる)を入射させ、青色のフィルタ層2Bを透過して
ガラス基板4側に出射した光の強度を浜松フォトニクス
製マルチチャンネルアナライザー及びイメージングスペ
クトルグラフC5094を用いて、分光スペクトル測定
を行った。
FIG. 3 shows an example of measuring the spectral characteristics of the color filter manufactured as described above. However, only the blue filter layer 2B was formed as a color filter layer. In the measurement, light (for example, using a backlight often used for a liquid crystal display) is incident from the flattening film 3 side of the color filter, and light emitted through the blue filter layer 2B to the glass substrate 4 side. Was measured using a multi-channel analyzer manufactured by Hamamatsu Photonics and an imaging spectrum graph C5094.

【0021】図3において、横軸に波長を、縦軸に出力
された光の強度を示しており、図中の実線は入射光が平
坦化膜を兼ねた波長変換層を透過した場合であり、点線
は波長変換層の機能を有しない単なる平坦化層を透過し
た場合である。
In FIG. 3, the horizontal axis indicates the wavelength, and the vertical axis indicates the intensity of the output light. The solid line in FIG. 3 indicates the case where the incident light passes through the wavelength conversion layer which also serves as the flattening film. The dotted line indicates the case where the light passes through a mere flattening layer having no function of the wavelength conversion layer.

【0022】この結果から明らかのように、平坦化層、
即ち波長変換層及び青色のカラーフィルタ層を透過させ
た場合、バックライト光の波長のうち、短波長側特に波
長420nm以下の光が波長変換層で吸収され、波長4
20nm以上の蛍光を発することになり、結果的には波
長420nm以上、特に440nmから480nmの波
長領域において出射光強度の顕著な増加として観察され
る。
As is apparent from the results, the planarizing layer
That is, when the light is transmitted through the wavelength conversion layer and the blue color filter layer, light having a shorter wavelength side, particularly light having a wavelength of 420 nm or less, of the backlight light is absorbed by the wavelength conversion layer, and the wavelength 4
It emits fluorescence of 20 nm or more, and as a result, it is observed as a remarkable increase in emission light intensity in the wavelength range of 420 nm or more, particularly in the wavelength range of 440 nm to 480 nm.

【0023】尚、カラーフィルタ層として緑色のフィル
タ2G(中心波長550nm)及び赤色のフィルタ2R
(中心波長620nm)を用いた場合、上記した出射光
の顕著な増加の認められる波長領域の光は各フィルタ2
G及び2Rを殆ど透過することがないので、青色フィル
タ2Bの場合に比較して波長変換層の機能は発揮されな
い。
As a color filter layer, a green filter 2G (center wavelength: 550 nm) and a red filter 2R
When (center wavelength 620 nm) is used, the light in the wavelength region where the above-described remarkable increase in the emitted light is
G and 2R are hardly transmitted, so that the function of the wavelength conversion layer is not exhibited as compared with the case of the blue filter 2B.

【0024】以上で述べたように、光の入射側から波長
変換層(平坦化層を兼ねる)、カラーフィルタ層の順に
バックライト光を透過させた時、バックライトからの入
射光5の一部である420nm以下の光を波長420n
m以上の光に変換され、入射光5と併せて出射光11と
して外部に放射される。これにより、波長変換層の存在
しないカラーフィルタに比較して輝度向上の図られたよ
り明るいカラーフィルタを実現すると共に、上記した青
色用の波長変換層がRGB各フィルタの表面を被覆し、
フィルタの表面を平坦化させる機能を発揮させることに
よって、製造工程数の増加を抑制させることが可能であ
る。
As described above, when the backlight is transmitted in the order of the wavelength conversion layer (also serving as a flattening layer) and the color filter layer from the light incident side, a part of the incident light 5 from the backlight is obtained. Light having a wavelength of 420 nm or less
m and is emitted to the outside as outgoing light 11 together with the incident light 5. Thereby, while realizing a brighter color filter with improved brightness compared to a color filter without a wavelength conversion layer, the above-mentioned wavelength conversion layer for blue covers the surface of each of the RGB filters,
By exerting the function of flattening the surface of the filter, an increase in the number of manufacturing steps can be suppressed.

【0025】図4は他の実施例を説明するためのカラー
フィルタの断面図である。0.7mm厚みのガラス基板
4上に光熱硬化性樹脂材料(新日鐵化学(株)製,製品
名:V259PA)を塗布する。この光熱硬化性樹脂材
料には、入射した波長420nm以下の光を波長420
nm以上の光に変換するための蛍光体材料を含有させて
あり、この蛍光体材料の一例として7−ヒドロキシ−4
−メチルクマリンを5重量%溶解させてある。そして、
良く知られたホットプレート方式で加熱し、全面露光し
た後、再びオーブン炉を用いて加熱硬化させ、波長変換
層3(1.5mmの厚み)を形成した。
FIG. 4 is a sectional view of a color filter for explaining another embodiment. A photothermosetting resin material (product name: V259PA, manufactured by Nippon Steel Chemical Co., Ltd.) is applied on a glass substrate 4 having a thickness of 0.7 mm. The light having a wavelength of 420 nm or less is incident on this photothermosetting resin material.
and a phosphor material for converting the light into light of not less than nm.
-5% by weight of methyl coumarin is dissolved. And
After heating using a well-known hot plate method and exposing the entire surface, the film was again heated and cured using an oven furnace to form a wavelength conversion layer 3 (thickness of 1.5 mm).

【0026】次に、上記の波長変換層3の上に赤色の顔
料を分散させたレジストを塗布し、ベーキングを行な
う。その後、周知のフォトリソグラフィー技術を用いて
露光、現像、ポストベークの各工程を経て、所望の位置
にパターン化された赤色のフィルタ層2R(1.5mm
の厚み)を形成した。同様にして、緑色のフィルタ層2
G及び青色のフィルタ層2Bを形成した。尚、フィルタ
層の形成順序は上記の方法には依らない。
Next, a resist in which a red pigment is dispersed is applied on the wavelength conversion layer 3 and baking is performed. Thereafter, through the respective steps of exposure, development, and post-baking using a well-known photolithography technique, a red filter layer 2R (1.5 mm
Thickness). Similarly, the green filter layer 2
G and blue filter layers 2B were formed. The order of forming the filter layers does not depend on the above method.

【0027】次に、上記の各フィルタ層2R、2G及び
2Bを覆うようにして平坦化層1を通常の方法を用いて
形成し、入射光5に対する波長変換機能を有するカラー
フィルタが完成する。
Next, a flattening layer 1 is formed by a usual method so as to cover the above-mentioned filter layers 2R, 2G and 2B, and a color filter having a wavelength conversion function for incident light 5 is completed.

【0028】上記したカラーフィルタのガラス基板4の
側から、例えば液晶のバックライト光を照射させた場
合、ガラス基板4を介して波長変換層3に入射されたバ
ックライト光5の一部である420nm以下の光は蛍光
材料に吸収されて波長420nm以上の蛍光を発し、バ
ックライト光と併せて青色のフィルタ層2Bを透過して
外部に出射光11として放射される。
When the backlight of the liquid crystal is irradiated from the glass substrate 4 side of the above-mentioned color filter, for example, it is a part of the backlight 5 incident on the wavelength conversion layer 3 through the glass substrate 4. Light having a wavelength of 420 nm or less is absorbed by the fluorescent material, emits fluorescence having a wavelength of 420 nm or more, passes through the blue filter layer 2B together with the backlight, and is emitted to the outside as emission light 11.

【0029】従って、図3に例示したように、420n
m以下の光は波長420nm以上の光に変換され、あた
かも青色のフィルタ層2Bの透過率を向上させたかの如
き効果を発揮させることが出来る。その結果、従来の波
長変換層3の存在しないカラーフィルタの場合に比較し
て輝度の向上を図った明るいカラーフィルタを実現する
ことが可能になった。
Therefore, as illustrated in FIG.
m or less is converted into light having a wavelength of 420 nm or more, and an effect can be exerted as if the transmittance of the blue filter layer 2B was improved. As a result, it has become possible to realize a bright color filter with improved luminance as compared with a conventional color filter having no wavelength conversion layer 3.

【0030】図5は別の実施例を説明するためのカラー
フィルタの断面図である。本実施例と図4で述べた実施
例との違いは、波長変換層3とフィルタ層2R、2G及
び2Bを形成する工程の間にブラックマトリクス層9を
形成するための工程を追加したことであって、波長変換
層3及びフィルタ層2R、2G及び2Bを形成する方法
は図4で述べた方法と同様である。
FIG. 5 is a sectional view of a color filter for explaining another embodiment. The difference between this embodiment and the embodiment described in FIG. 4 is that a process for forming a black matrix layer 9 is added between the processes for forming the wavelength conversion layer 3 and the filter layers 2R, 2G and 2B. The method for forming the wavelength conversion layer 3 and the filter layers 2R, 2G, and 2B is the same as the method described with reference to FIG.

【0031】ブラックマトリクス層9は次のようにして
形成される。即ち、ガラス基板4の上に波長変換層3を
形成した後、感光性の樹脂ブラックマトリックス材を塗
布してベーキングを行なう。その後、周知のフォトリソ
グラフィー技術を用いて露光、現像、ポストベークの各
処理を行い、所望の位置にパターン化されたブラックマ
トリックス層9(1.5mmの厚み)を形成した。
The black matrix layer 9 is formed as follows. That is, after the wavelength conversion layer 3 is formed on the glass substrate 4, a photosensitive resin black matrix material is applied and baking is performed. Thereafter, exposure, development, and post-baking processes were performed by using a known photolithography technique to form a patterned black matrix layer 9 (1.5 mm thick) at a desired position.

【0032】赤色のフィルタ層2R、緑色のフィルタ層
2G及び青色のフィルタ層2Bは上記したブラックマト
リクス層9の開口部に形成されており、赤色のフィルタ
層2R、緑色のフィルタ層2G、青色のフィルタ層2B
及びブラックマトリクス層9を覆うようにして平坦化層
1が形成されている。以上の工程を経て、波長変換層を
有するカラーフィルタが完成する。
The red filter layer 2R, the green filter layer 2G, and the blue filter layer 2B are formed in the openings of the black matrix layer 9 described above, and the red filter layer 2R, the green filter layer 2G, and the blue Filter layer 2B
The flattening layer 1 is formed so as to cover the black matrix layer 9. Through the above steps, a color filter having a wavelength conversion layer is completed.

【0033】上記の方法で作製されたカラーフィルタの
ガラス基板4の側から、例えば液晶表示用のバックライ
ト光を照射した場合、ガラス基板4を透過したバックラ
イトからの入射光5のうち、波長420nm以下の光は
波長変換層3に内在する蛍光材料によって吸収されて蛍
光を発するとともに、波長420nm以上の光に変換さ
れて各フィルタ層2R、2G、2B及び平坦化層1を透
過して外部に出射光11として取り出される。
When, for example, a backlight for a liquid crystal display is irradiated from the glass substrate 4 side of the color filter produced by the above method, the wavelength of the incident light 5 from the backlight transmitted through the glass substrate 4 The light having a wavelength of 420 nm or less is absorbed by the fluorescent material existing in the wavelength conversion layer 3 to emit fluorescence, and is converted into light having a wavelength of 420 nm or more, passes through each of the filter layers 2R, 2G, 2B and the flattening layer 1 and is externally emitted. Is extracted as the outgoing light 11.

【0034】この時、バックライトからの入射光5及び
波長変換層3で変換された光の一部はブラックマトリク
ス層9によって遮蔽されるため、各フィルタ層2R、2
G、2Bを透過して出射される赤色、緑色、青色の光の
混合を防ぐことが可能である。即ち、従来のカラーフィ
ルタに比較して、隣接するフィルタ層との間隙にブラッ
クマトリクス層を設けることによってコントラストの向
上を図ることが出来、しかも波長変換層を備えることに
よって輝度の向上をも可能としたカラーフィルタを実現
した。
At this time, since the incident light 5 from the backlight and a part of the light converted by the wavelength conversion layer 3 are shielded by the black matrix layer 9, each of the filter layers 2R, 2R,
It is possible to prevent mixing of red, green, and blue light emitted through G and 2B. That is, compared with the conventional color filter, the contrast can be improved by providing the black matrix layer in the gap between the adjacent filter layers, and the luminance can be improved by providing the wavelength conversion layer. Color filter was realized.

【0035】図6は、更に別の実施例を説明するための
カラーフィルタの断面図である。本実施例と図2で述べ
た実施例との違いは、ガラス基板4上の所定の位置に先
ずブラックマトリクス層9を形成し、その後このブラッ
クマトリクス層9の開口部分に各フィルタ層2R、2
G、2Bを形成したことである。言い換えれば、隣接す
るフィルタ層2R、2G、2Bの間隙にブラックマトリ
クス層9を配設したことである。尚、ブラックマトリク
ス層9の形成方法は図5の実施例で述べた方法と同一で
あり、またフィルタ層2R、2G、2B及び波長変換層
を兼ねた平坦化層3の形成方法は図2の実施例の場合と
同様である。
FIG. 6 is a sectional view of a color filter for explaining still another embodiment. The difference between this embodiment and the embodiment described with reference to FIG. 2 is that a black matrix layer 9 is first formed at a predetermined position on the glass substrate 4, and then each filter layer 2 </ b> R, 2 </ b> R
G and 2B were formed. In other words, the black matrix layer 9 is provided in the gap between the adjacent filter layers 2R, 2G, 2B. The method of forming the black matrix layer 9 is the same as the method described in the embodiment of FIG. 5, and the method of forming the filter layers 2R, 2G, 2B and the flattening layer 3 serving also as the wavelength conversion layer is shown in FIG. This is the same as in the embodiment.

【0036】上記したカラーフィルタに対して、例えば
液晶表示用バックライトからの光をガラス基板の反対
側、即ち波長変換層を兼ねた平坦化層3の側から照射さ
せることによって、入射光5の一部である420nm以
下の光は波長変換層3で波長420nm以上の光に変換
され、そしてフィルタ層2R、2G、2Bを透過し、出
射光11として外部に取り出される。
The above-mentioned color filter is irradiated with light from, for example, a backlight for liquid crystal display from the opposite side of the glass substrate, that is, from the side of the flattening layer 3 also serving as a wavelength conversion layer, so that the incident light 5 Part of the light having a wavelength of 420 nm or less is converted by the wavelength conversion layer 3 into light having a wavelength of 420 nm or more, passes through the filter layers 2R, 2G, and 2B and is extracted to the outside as emission light 11.

【0037】本実施例において、図2に示した実施例の
場合と同様に、波長変換層に備えられた波長変換機能に
よって、従来のカラーフィルタに比較して輝度を向上さ
せたより明るいカラーフィルタを実現することが出来
る。更に、ブラックマトリクス層9はバックライトから
の入射光5及び波長変換層3で変換された光を遮光する
ので、図2の実施例に比較してフィルタ層2R、2G、
2Bを通って外部に放射された光のコントラストを向上
させることが出来る。また、波長変換層と平坦化層とを
兼用させることによって、製造工程数を増やすことな
く、輝度の向上を図ることが可能である。
In this embodiment, as in the embodiment shown in FIG. 2, a brighter color filter whose luminance is improved as compared with the conventional color filter is provided by the wavelength conversion function provided in the wavelength conversion layer. Can be realized. Further, the black matrix layer 9 blocks the incident light 5 from the backlight and the light converted by the wavelength conversion layer 3, so that the filter layers 2R, 2G,
The contrast of light emitted outside through 2B can be improved. In addition, by using the wavelength conversion layer and the flattening layer together, it is possible to improve the luminance without increasing the number of manufacturing steps.

【0038】図7は、更に別の実施例を説明するための
カラーフィルタの断面図である。本実施例と図6で述べ
た実施例との違いは、カラーフィルタパターンの2R、
2Gの上方に各波長変換層3R、3Gを形成したことで
ある。尚、ブラックマトリクス層9の形成方法は図5の
実施例で述べた方法と同一であり、またフィルタ層2
R、2G、2Bの形成方法は図2の実施例の場合と同様
である。
FIG. 7 is a sectional view of a color filter for explaining still another embodiment. The difference between this embodiment and the embodiment described with reference to FIG.
That is, each wavelength conversion layer 3R, 3G was formed above 2G. The method of forming the black matrix layer 9 is the same as the method described in the embodiment of FIG.
The method of forming R, 2G, and 2B is the same as that of the embodiment of FIG.

【0039】波長変換層3Rを形成するために、光熱硬
化性樹脂材料(新日鐵化学(株)製,製品名:V259
PA)を用いた。入射した光のうち、波長550nm以
下の光を波長550nm以上の光に変換するための蛍光
体材料の一例として、蛍光体4−ジシアノメチレン−2
−メチル−6−(4−ジメチルアミノスチリル)−4H
−ピランを用いた。
In order to form the wavelength conversion layer 3R, a photo-thermosetting resin material (manufactured by Nippon Steel Chemical Co., Ltd., product name: V259)
PA) was used. Phosphor 4-dicyanomethylene-2 is an example of a phosphor material for converting light having a wavelength of 550 nm or less to light having a wavelength of 550 nm or more from incident light.
-Methyl-6- (4-dimethylaminostyryl) -4H
-Pyran was used.

【0040】これを上記の光熱硬化性樹脂材料に5重量
%溶かしてカラーフィルタ層全面に塗布し、良く知られ
たホットプレート方式で加熱した。その後、2R形成時
に用いたマスクを用い露光を施した後、周知のフォトリ
ソグラフィー技術を用いて現像、ポストベークを行い、
約1.5mmの厚みを有する3Rを形成した。
This was dissolved in the above-mentioned photothermosetting resin material in an amount of 5% by weight, applied to the entire surface of the color filter layer, and heated by a well-known hot plate method. Then, after performing exposure using the mask used at the time of 2R formation, development and post-baking are performed using a well-known photolithography technique,
A 3R having a thickness of about 1.5 mm was formed.

【0041】同様の形成方法で、入射した光のうち、波
長480nm以下の光を波長480nm以上の光に変換
するための蛍光体材料の一例として、蛍光体クマリン3
0を用い、波長変換層3Gを形成した。
In the same manner, phosphor coumarin 3 is used as an example of a phosphor material for converting light having a wavelength of 480 nm or less to light having a wavelength of 480 nm or more from incident light.
Using 0, the wavelength conversion layer 3G was formed.

【0042】更に、波長420nm以下の光を長420
nm以上の光に変換する平坦化膜層3をカラーフィルタ
層と波長変換層を覆うように形成した。平坦化層3の形
成方法は図2の実施例の場合と同様である。
Further, light having a wavelength of 420 nm or less
A flattening film layer 3 for converting light into light of nm or more was formed so as to cover the color filter layer and the wavelength conversion layer. The method of forming the planarizing layer 3 is the same as that of the embodiment of FIG.

【0043】上記の方法で作製されたカラーフィルタの
平坦化膜層3の側から、例えば液晶表示用のバックライ
ト光を照射した場合、平坦化膜層3を透過したバックラ
イトからの入射光5のうち、波長420nm以下の光は
波長変換層3に内在する蛍光材料によって吸収されて蛍
光を発するとともに、波長420nm以上の光に変換さ
れてフィルタ層2Bを透過して外部に出射光11として
取り出される。また、3Rおよび3Gの波長変換層を入
射光5と波長変化層3により、波長420nm以上の光
に変換された光が入射し、内在する蛍光材料によって吸
収されて蛍光を発するとともに、波長550nm以上の
光および波長480nm以上の光に変換されてフィルタ
層2Rおよび2G透過し、外部に出射光11として取り
出される。
When, for example, a backlight for a liquid crystal display is irradiated from the side of the flattening film layer 3 of the color filter manufactured by the above method, the incident light 5 from the backlight transmitted through the flattening film layer 3 Of the light, the light having a wavelength of 420 nm or less is absorbed by the fluorescent material contained in the wavelength conversion layer 3 to emit fluorescence, and is converted to light having a wavelength of 420 nm or more, passes through the filter layer 2B, and is extracted to the outside as emission light 11. It is. In addition, the light converted into the light having a wavelength of 420 nm or more by the incident light 5 and the wavelength changing layer 3 is incident on the 3R and 3G wavelength conversion layers, and is absorbed by the intrinsic fluorescent material to emit fluorescent light. Is converted to light having a wavelength of 480 nm or more, passes through the filter layers 2R and 2G, and is extracted as outgoing light 11 to the outside.

【0044】本実施例において、図6に示した実施例の
場合以上に、波長変換層に備えられた波長変換機能によ
って、従来のカラーフィルタに比較して輝度を向上させ
たより明るいカラーフィルタを実現することが出来る。
また、波長変換層と平坦化層とを兼用させることによっ
て、製造工程数の増加が少なく、輝度の向上を図ること
が可能である。
In this embodiment, a brighter color filter whose luminance is improved as compared with the conventional color filter is realized by the wavelength conversion function provided in the wavelength conversion layer, as compared with the embodiment shown in FIG. You can do it.
In addition, by using the wavelength conversion layer and the flattening layer together, the number of manufacturing steps is small and the luminance can be improved.

【0045】図8は、更に別の実施例を説明するための
カラーフィルタの断面図である。本実施例と図5で述べ
た実施例との違いは、カラーフィルタパターンの2R、
2Gの下方に各波長変換層3R、3Gを形成したことで
ある。尚、ブラックマトリクス層9の形成方法は図5の
実施例で述べた方法と同一であり、波長変換層3R、3
Gの形成方法は図7と同様であり、またフィルタ層2
R、2G、2B及び波長変換層3の形成方法は図5の実
施例の場合と同様である。
FIG. 8 is a sectional view of a color filter for explaining still another embodiment. The difference between this embodiment and the embodiment described with reference to FIG.
That is, each wavelength conversion layer 3R, 3G was formed below 2G. The method of forming the black matrix layer 9 is the same as the method described in the embodiment of FIG.
G is formed in the same manner as in FIG.
The method of forming R, 2G, 2B and the wavelength conversion layer 3 is the same as in the embodiment of FIG.

【0046】上記の方法で作製されたカラーフィルタの
ガラス基板4の側から、例えば液晶表示用のバックライ
ト光を照射した場合、ガラス基板4を透過したバックラ
イトからの入射光5のうち、波長420nm以下の光は
波長変換層3に内在する蛍光材料によって吸収されて蛍
光を発するとともに、波長420nm以上の光に変換さ
れてフィルタ層2Bを透過して外部に出射光11として
取り出される。また、3Rおよび3Gの波長変換層を入
射光5と波長変化層3により、波長420nm以上の光
に変換された光が入射し、内在する蛍光材料によって吸
収されて蛍光を発するとともに、波長550nm以上の
光および波長480nm以上の光に変換されてフィルタ
層2Rおよび2G透過し、外部に出射光11として取り
出される。
When, for example, a backlight for a liquid crystal display is irradiated from the glass substrate 4 side of the color filter manufactured by the above method, the wavelength of the incident light 5 from the backlight transmitted through the glass substrate 4 Light having a wavelength of 420 nm or less is absorbed by a fluorescent material contained in the wavelength conversion layer 3 to emit fluorescence, and is converted into light having a wavelength of 420 nm or more, passes through the filter layer 2B, and is extracted to the outside as emission light 11. In addition, the light converted into the light having a wavelength of 420 nm or more by the incident light 5 and the wavelength changing layer 3 by the incident light 5 and the wavelength changing layer 3 enters the 3R and 3G wavelength conversion layers, and is absorbed by the intrinsic fluorescent material to emit fluorescence. Is converted to light having a wavelength of 480 nm or more, passes through the filter layers 2R and 2G, and is extracted as outgoing light 11 to the outside.

【0047】本実施例において、図5に示した実施例の
場合以上に、波長変換層に備えられた波長変換機能によ
って、従来のカラーフィルタに比較して輝度を向上させ
たより明るいカラーフィルタを実現することが出来る。
In this embodiment, a brighter color filter whose luminance is improved as compared with the conventional color filter is realized by the wavelength conversion function provided in the wavelength conversion layer, as compared with the embodiment shown in FIG. You can do it.

【0048】図9は上記で作製されたカラーフィルタの
分光特性を測定したひとつの例である。測定は上記のカ
ラーフィルタの平坦化膜3側から光(例えば液晶表示装
置に良く使用されるバックライトを用いる)を入射さ
せ、青色のフィルタ層2Bを透過してガラス基板4側に
出射した光の強度を図3と同様の方法で測定を行った。
FIG. 9 shows an example of measuring the spectral characteristics of the color filter manufactured as described above. In the measurement, light (for example, using a backlight often used for a liquid crystal display) is incident from the flattening film 3 side of the color filter, and light emitted through the blue filter layer 2B to the glass substrate 4 side. Was measured in the same manner as in FIG.

【0049】図9において、横軸に波長を、縦軸に出力
された光の強度を示しており、図中の点線2R、2G、
2Bは波長変換層の機能を有しない単なる平坦化層と各
R、G、B、フィルタ層を透過した場合である。また、
二点鎖線2R+3(R)、2G+3(G)、2B+3
(B)は各フィルタ層にそれぞれ波長変換層を形成した
場合である。そして、実線2R+3(R)+3(B)、
2G+3(G)+3(B)は平坦化膜を兼ねたBの波長
変換層とR、Gにそれぞれの波長変換層を透過した場合
である。
In FIG. 9, the horizontal axis indicates the wavelength and the vertical axis indicates the intensity of the output light, and the dotted lines 2R, 2G,
2B shows a case where the light passes through a mere planarization layer having no function of a wavelength conversion layer and each of R, G, B, and a filter layer. Also,
Two-dot chain line 2R + 3 (R), 2G + 3 (G), 2B + 3
(B) is a case where a wavelength conversion layer is formed on each filter layer. And the solid line 2R + 3 (R) +3 (B),
2G + 3 (G) +3 (B) is a case where the B wavelength conversion layer also serving as a flattening film and R and G are transmitted through the respective wavelength conversion layers.

【0050】この結果から明らかのように、平坦化層、
即ち波長変換層及び青色のカラーフィルタ層を透過させ
た場合、バックライト光の波長のうち、短波長側、特に
波長420nm以下の光が波長変換層で吸収され、波長
420nm以上の蛍光を発することになり、結果的には
波長420nm以上において出射光強度の顕著な増加と
して観察される。その結果、R、Gのフィルタ層上に形
成された波長変換層にも、上記した出射光の顕著な増加
の認められる波長領域の光が、各フィルタ2G及び2R
を透過し、青色フィルタ2Bのみに波長変換層を形成し
た場合に比較して出射光強度の増加という波長変換層の
機能が発揮される。
As is apparent from the result, the planarizing layer,
That is, when transmitted through the wavelength conversion layer and the blue color filter layer, light having a shorter wavelength side, particularly light having a wavelength of 420 nm or less, of the backlight light is absorbed by the wavelength conversion layer, and emits fluorescence having a wavelength of 420 nm or more. And consequently it is observed as a remarkable increase in emission light intensity at a wavelength of 420 nm or more. As a result, even in the wavelength conversion layer formed on the R and G filter layers, the light in the wavelength region where the above-mentioned remarkable increase of the emitted light is recognized is also applied to each of the filters 2G and 2R.
And the function of the wavelength conversion layer, that is, an increase in the intensity of emitted light as compared with the case where the wavelength conversion layer is formed only in the blue filter 2B, is exhibited.

【0051】以上で述べたように、光の入射側から波長
変換層(平坦化層を兼ねる)、カラーフィルタ層の順に
バックライト光を透過させた時、バックライトからの入
射光5の一部である420nm以下の光を波長420n
m以上の光に変換され、入射光5と併せて出射光11と
して外部に放射される。
As described above, when the backlight is transmitted in the order of the wavelength conversion layer (also serving as a flattening layer) and the color filter layer from the light incident side, a part of the incident light 5 from the backlight is obtained. Light having a wavelength of 420 nm or less
m and is emitted to the outside as outgoing light 11 together with the incident light 5.

【0052】これにより、波長変換層の存在しないカラ
ーフィルタおよびフィルタ層それぞれに波長変換層を形
成したカラーフィルタに比較して輝度向上の図られたよ
り明るいカラーフィルタを実現すると共に、上記した青
色用の波長変換層がRGB各フィルタの表面を被覆し、
フィルタの表面を平坦化させる機能を発揮させることに
よって、製造工程数の増加を抑制させることが可能であ
る。
As a result, a brighter color filter having a higher luminance than that of a color filter having no wavelength conversion layer and a color filter having a wavelength conversion layer formed on each of the filter layers can be realized. A wavelength conversion layer covers the surface of each of the RGB filters,
By exerting the function of flattening the surface of the filter, an increase in the number of manufacturing steps can be suppressed.

【0053】次に、上記で述べたカラーフィルタを液晶
表示装置に適用した例について説明する。図10は、図
6に示したカラーフィルタを備えた液晶表示装置の断面
図である。第2のガラス基板4上にフィルタ層2R、2
G、2Bと、隣接するフィルタ層2R、2G、2Bとの
間隙に配設したブラックマトリクス層9と、上記のフィ
ルタ層2R、2G、2B及びブラックマトリクス層9を
覆うようにして設けられ、かつ波長変換層を兼用した平
坦化層3の形成方法は、図6で説明した実施例の場合と
同様である。その後、上記した平坦化層3の上に、液晶
6を配向させるためのポリイミド配向膜8を形成する。
Next, an example in which the above-described color filter is applied to a liquid crystal display device will be described. FIG. 10 is a sectional view of a liquid crystal display device provided with the color filter shown in FIG. The filter layers 2R, 2
G, 2B, a black matrix layer 9 disposed in a gap between the adjacent filter layers 2R, 2G, 2B, and the black matrix layer 9 provided so as to cover the filter layers 2R, 2G, 2B and the black matrix layer 9; The method of forming the flattening layer 3 also serving as the wavelength conversion layer is the same as that of the embodiment described with reference to FIG. Thereafter, a polyimide alignment film 8 for aligning the liquid crystal 6 is formed on the flattening layer 3 described above.

【0054】一方、第1のガラス基板14の上にTFT
素子7及び液晶を配向させるためのポリイミド配向膜1
8を良く知られた方法を用いて形成する。尚、TFT素
子7の画素領域(図示せず)は上記したフィルタ層2
R、2G、2Bに対応する位置に設けられている。
On the other hand, a TFT is placed on the first glass substrate 14.
Polyimide alignment film 1 for aligning element 7 and liquid crystal
8 is formed using a well-known method. Note that the pixel region (not shown) of the TFT element 7 is provided in the above-described filter layer 2.
They are provided at positions corresponding to R, 2G, and 2B.

【0055】次に、上記した二つのガラス基板4及び1
4とをポリイミド配向膜8、18同士を対面させて配置
し、更に液晶6を挟むようにしてガラス基板4及び14
の周辺部に設けたシール剤を用いて封止する。このよう
にして液晶表示装置が完成する。
Next, the above two glass substrates 4 and 1
4 are arranged with the polyimide alignment films 8 and 18 facing each other, and the glass substrates 4 and 14 are sandwiched between the liquid crystal 6.
Is sealed by using a sealing agent provided in the peripheral portion of. Thus, a liquid crystal display device is completed.

【0056】図10にはバックライトが記載されていな
いが、バックライトはTFT素子7を設けた第1のガラ
ス基板14の側に配置されている。通常の方法を用いて
TFT素子7を駆動させ、かつ液晶6を挟むようにして
所定の電界を印加する。この時、バックライトからの光
は入射光5として第1のガラス基板14に入射され、配
向膜18、液晶6、配向膜8を透過して平坦化層を兼ね
た波長変換層3に入射される。
Although no backlight is shown in FIG. 10, the backlight is arranged on the side of the first glass substrate 14 on which the TFT elements 7 are provided. The TFT element 7 is driven using a normal method, and a predetermined electric field is applied so as to sandwich the liquid crystal 6. At this time, the light from the backlight is incident on the first glass substrate 14 as incident light 5, passes through the alignment film 18, the liquid crystal 6, and the alignment film 8, and is incident on the wavelength conversion layer 3 also serving as a flattening layer. You.

【0057】波長変換層3において、入射した光のうち
波長420nm以下の光によって蛍光材料が励起され、
波長420nm以上の光を放出する(図3参照)。そし
て、波長変換された光はバックライトからの光と併せて
フィルタ層2R、2G、2Bを透過して外部に取り出さ
れる。
In the wavelength conversion layer 3, the fluorescent material is excited by light having a wavelength of 420 nm or less among the incident light,
It emits light having a wavelength of 420 nm or more (see FIG. 3). Then, the wavelength-converted light passes through the filter layers 2R, 2G, and 2B together with the light from the backlight and is extracted to the outside.

【0058】従って、バックライトの光をフィルタ層に
入射させる前に蛍光材料を含有させた波長変換層を通過
させることによって、従来の波長変換層を有しないカラ
ーフィルタを用いた場合に比較して、特に440nmか
ら480nmの波長領域において出射光強度の顕著な増
加が可能となる。そして、文字情報や画像情報を表示す
るための表示装置として最も重要な特性のひとつである
輝度の向上を図った液晶表示装置が実現する。
Therefore, by allowing the light of the backlight to pass through the wavelength conversion layer containing the fluorescent material before being incident on the filter layer, compared with the conventional color filter having no wavelength conversion layer, In particular, in the wavelength region of 440 nm to 480 nm, the output light intensity can be significantly increased. In addition, a liquid crystal display device that improves luminance, which is one of the most important characteristics as a display device for displaying character information and image information, is realized.

【0059】図11は他の実施例を説明するための液晶
表示装置の断面図である。図10に示した実施例との違
いは、カラーフィルタとして図5に示したカラーフィル
タを用いた点である。即ち、波長変換層3は第2のガラ
ス基板4とフィルタ層2R、2G、2Bとの間に配設さ
れている。また、バックライト(図示せず)は第2のガ
ラス基板4の側に配置した。
FIG. 11 is a sectional view of a liquid crystal display device for explaining another embodiment. The difference from the embodiment shown in FIG. 10 is that the color filter shown in FIG. 5 is used as the color filter. That is, the wavelength conversion layer 3 is provided between the second glass substrate 4 and the filter layers 2R, 2G, and 2B. Further, a backlight (not shown) was arranged on the second glass substrate 4 side.

【0060】上記の構成を用いることによって、バック
ライトからの光は入射光5として第2のガラス基板4に
入射され、波長変換層3、フィルタ層2R、2G、2
B、平坦化層1、配向膜8、液晶6、配向膜18、TF
T素子7、第1のガラス基板14を透過して外部に取り
出される。
By using the above configuration, the light from the backlight is incident on the second glass substrate 4 as incident light 5 and the wavelength conversion layer 3, the filter layers 2R, 2G,
B, flattening layer 1, alignment film 8, liquid crystal 6, alignment film 18, TF
The T element 7 passes through the first glass substrate 14 and is extracted to the outside.

【0061】従って、図7に示した実施例の場合と同様
に、波長変換層3を有しないカラーフィルタを使用した
場合に比較して、波長変換層によって波長変換された光
を付加して外部に取り出すことが出来る。即ち、バック
ライトの光をフィルタ層に入射させる前に蛍光材料を含
有させた波長変換層を通過させることによって、特に4
40nmから480nmの波長領域において出射光強度
の顕著な増加が可能となる。そして、文字情報や画像情
報を表示するための表示装置として最も重要な特性のひ
とつである輝度の向上を図った液晶表示装置を実現させ
ることが可能になる。
Therefore, similarly to the case of the embodiment shown in FIG. 7, compared with the case where a color filter having no wavelength conversion layer 3 is used, the light whose wavelength has been converted by the wavelength conversion layer is added and externally applied. Can be taken out. In other words, by allowing the light of the backlight to pass through the wavelength conversion layer containing the fluorescent material before being incident on the filter layer, it is particularly possible to reduce
In the wavelength region from 40 nm to 480 nm, the output light intensity can be significantly increased. In addition, it is possible to realize a liquid crystal display device that improves luminance, which is one of the most important characteristics as a display device for displaying character information and image information.

【0062】図12は別の実施例を説明するための液晶
表示装置の断面図である。図10または図11に示した
実施例との違いは、波長変換層3、フィルタ層2R、2
G、2B、ブラックマトリクス層9、平坦化層1を備え
たカラーフィルタをTFT素子7の上に設けた点であ
る。即ち、第1のガラス基板14の上にTFT素子7を
図10または図11の実施例で述べた方法を用いて形成
した。
FIG. 12 is a sectional view of a liquid crystal display for explaining another embodiment. The difference from the embodiment shown in FIG. 10 or 11 is that the wavelength conversion layer 3, the filter layers 2R,
G, 2B, a black matrix layer 9, and a color filter including the flattening layer 1 are provided on the TFT element 7. That is, the TFT element 7 was formed on the first glass substrate 14 using the method described in the embodiment of FIG. 10 or FIG.

【0063】その後、波長変換層3、フィルタ層2R、
2G、2B、ブラックマトリクス層9、平坦化層1を備
えたカラーフィルタを、図5の実施例の場合と同様の方
法で形成した。尚、TFT素子7の画素領域(図示せ
ず)とフィルタ層2R、2G、2Bとが対応するように
設けられている。そして、上記した平坦化層1の上に配
向膜18を形成した。
Thereafter, the wavelength conversion layer 3, the filter layer 2R,
A color filter including 2G, 2B, the black matrix layer 9, and the flattening layer 1 was formed in the same manner as in the embodiment of FIG. Note that a pixel region (not shown) of the TFT element 7 is provided so as to correspond to the filter layers 2R, 2G, and 2B. Then, an alignment film 18 was formed on the flattening layer 1 described above.

【0064】一方、第2のガラス基板4の上に配向膜8
を形成した。そして、上記したふたつのガラス基板4及
び14とを、配向膜8及び18同士が対面するように配
置して液晶6を挟み込むことによって液晶表示装置が完
成する。
On the other hand, the alignment film 8 is formed on the second glass substrate 4.
Was formed. Then, the two glass substrates 4 and 14 described above are arranged so that the alignment films 8 and 18 face each other, and the liquid crystal 6 is sandwiched therebetween, thereby completing a liquid crystal display device.

【0065】バックライト(図示せず)は第1にガラス
基板14の側に設置されており、バックライトからの光
は入射光5として第1のガラス基板14、TFT素子
7、波長変換層3、フィルタ層2R、2G、2B、平坦
化層1、配向膜18、液晶6、配向膜8、第2のガラス
基板4を透過し、出射光11として外部に取り出され
る。
A backlight (not shown) is first installed on the side of the glass substrate 14, and light from the backlight is used as incident light 5 as the first glass substrate 14, the TFT element 7, and the wavelength conversion layer 3. , The filter layers 2R, 2G, 2B, the planarizing layer 1, the alignment film 18, the liquid crystal 6, the alignment film 8, and the second glass substrate 4, and are extracted as outgoing light 11 to the outside.

【0066】上記した構造を用いることにより、波長変
換層3によって波長変換された入射光5の光を付加して
取り出すことが出来る。特に、440nmから480n
mの波長領域において出射光強度の顕著な増加が可能と
し、文字情報や画像情報を表示するための表示装置とし
て最も重要な特性のひとつである輝度の向上を図った液
晶表示装置を実現させることが可能になる。
By using the above structure, the light of the incident light 5 whose wavelength has been converted by the wavelength conversion layer 3 can be added and extracted. In particular, 440 nm to 480 n
To achieve a liquid crystal display device which enables a remarkable increase in the intensity of emitted light in the wavelength region of m, and improves luminance, which is one of the most important characteristics as a display device for displaying character information and image information. Becomes possible.

【0067】また、波長変換層3等を含むカラーフィル
タをTFT素子7の上に直接形成されているため、図1
0または図11に示した実施例と比較してフィルタ層2
R、2G、2BとTFT素子7の画素領域との位置合わ
せを容易にし、両者の位置ずれに伴う光透過率の低下や
色ずれを抑制することが可能になる。尚、上記したいく
つかの実施例を達成するために述べた諸条件はこれらの
実施例に限定されるものではない。
Further, since the color filter including the wavelength conversion layer 3 and the like is formed directly on the TFT element 7, FIG.
0 or the filter layer 2 compared to the embodiment shown in FIG.
It is possible to easily align the R, 2G, and 2B with the pixel region of the TFT element 7 and to suppress a decrease in light transmittance and a color shift due to a positional shift between the two. The conditions described for achieving some of the above-described embodiments are not limited to these embodiments.

【0068】[0068]

【発明の効果】以上で説明したように、入射する光の一
部を特定波長域の光に変換することによって、色純度を
低下させることなく輝度の向上を図ることが可能であ
る。
As described above, by converting part of the incident light into light of a specific wavelength range, it is possible to improve the luminance without lowering the color purity.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】従来のカラーフィルタを説明するためのカラー
フィルタの断面図である。
FIG. 1 is a sectional view of a color filter for explaining a conventional color filter.

【図2】本発明の実施例を説明するためのカラーフィル
タの断面図である。
FIG. 2 is a sectional view of a color filter for explaining an embodiment of the present invention.

【図3】カラーフィルタの分光スペクトルであって、波
長変換層の機能を説明するための図である。
FIG. 3 is a diagram illustrating a spectrum of a color filter and illustrating a function of a wavelength conversion layer.

【図4】本発明の他の実施例を説明するためのカラーフ
ィルタの断面図である。
FIG. 4 is a sectional view of a color filter for explaining another embodiment of the present invention.

【図5】本発明の別の実施例を説明するためのカラーフ
ィルタの断面図である。
FIG. 5 is a sectional view of a color filter for explaining another embodiment of the present invention.

【図6】本発明の更に別の実施例を説明するためのカラ
ーフィルタの断面図である。
FIG. 6 is a cross-sectional view of a color filter for explaining still another embodiment of the present invention.

【図7】本発明の更に別の実施例を説明するためのカラ
ーフィルタの断面図である。
FIG. 7 is a cross-sectional view of a color filter for explaining still another embodiment of the present invention.

【図8】本発明の更に別の実施例を説明するためのカラ
ーフィルタの断面図である。
FIG. 8 is a sectional view of a color filter for explaining still another embodiment of the present invention.

【図9】カラーフィルタの分光スペクトルであって、波
長変換層の機能を説明するための図である。
FIG. 9 is a diagram illustrating a spectral spectrum of a color filter and illustrating a function of a wavelength conversion layer.

【図10】本発明の実施例を説明するための液晶表示装
置の断面図である。
FIG. 10 is a sectional view of a liquid crystal display device for explaining an example of the present invention.

【図11】本発明の他の実施例を説明するための液晶表
示装置の断面図である。
FIG. 11 is a sectional view of a liquid crystal display device for explaining another embodiment of the present invention.

【図12】本発明の別の実施例を説明するための液晶表
示装置の断面図である。
FIG. 12 is a sectional view of a liquid crystal display device for explaining another embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…平坦化層、2…フィルタ層、3…波長変換層、4、
14…ガラス基板、5…入射光、6…液晶層、7…TF
T素子、8、18…配向膜、9…ブラックマトリックス
層、11…出射光
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Flattening layer, 2 ... Filter layer, 3 ... Wavelength conversion layer, 4,
14: glass substrate, 5: incident light, 6: liquid crystal layer, 7: TF
T element, 8, 18: alignment film, 9: black matrix layer, 11: outgoing light

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2H042 AA09 AA15 AA26 2H048 BA45 BA48 BB02 BB03 BB07 BB28 BB44 BB47 2H091 FA02Y FA35Y FA41Z GA01 GA13 LA18  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 2H042 AA09 AA15 AA26 2H048 BA45 BA48 BB02 BB03 BB07 BB28 BB44 BB47 2H091 FA02Y FA35Y FA41Z GA01 GA13 LA18

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】光透過性基板と、カラーフィルタ層と、波
長変換層とを備え、該波長変換層が前記カラーフィルタ
層を覆うようにして形成され、かつ、前記波長変換層は
該波長変換層に入射された光のうち、波長420nm以
下の光を波長420nm以上の光に変換させてなること
を特徴とするカラーフィルタ。
A light-transmitting substrate, a color filter layer, and a wavelength conversion layer, wherein the wavelength conversion layer is formed so as to cover the color filter layer, and wherein the wavelength conversion layer is A color filter characterized by converting light having a wavelength of 420 nm or less from light incident on a layer to light having a wavelength of 420 nm or more.
【請求項2】光透過性基板の上方に、波長変換層とカラ
ーフィルタ層と平坦化層とが順次積層されてなり、前記
波長変換層が該波長変換層に入射された光のうち、波長
420nm以下の光を波長420nm以上の光に変換さ
せてなることを特徴とするカラーフィルタ。
2. A wavelength conversion layer, a color filter layer, and a flattening layer are sequentially laminated above a light-transmitting substrate, and the wavelength conversion layer has a wavelength of light incident on the wavelength conversion layer. A color filter obtained by converting light having a wavelength of 420 nm or less into light having a wavelength of 420 nm or more.
【請求項3】光透過性基板と、波長変換層と、ブラック
マトリックス層と、カラーフィルタ層と、平坦化膜層と
を備え、前記光透過性基板の上方に前記波長変換層と前
記カラーフィルタ層とが積層されてなり、かつ、隣接す
る該カラーフィルタ層の間隙に前記ブラックマトリック
ス層が配置され、該ブラックマトリックス層と前記カラ
ーフィルタ層とを覆うように前記平坦化膜層が設けられ
てなることを特徴とするカラーフィルタ。
3. A light-transmitting substrate, a wavelength conversion layer, a black matrix layer, a color filter layer, and a planarizing film layer, wherein the wavelength conversion layer and the color filter are provided above the light-transmitting substrate. And the black matrix layer is disposed in a gap between the adjacent color filter layers, and the flattening film layer is provided so as to cover the black matrix layer and the color filter layer. A color filter, comprising:
【請求項4】前記カラーフィルタ層の表面が、前記波長
変換層によって平坦化されてなることを特徴とする請求
項1に記載のカラーフィルタ。
4. The color filter according to claim 1, wherein a surface of said color filter layer is flattened by said wavelength conversion layer.
【請求項5】第1の光透過性基板と、薄膜トランジスタ
素子と、液晶層と、カラーフィルタとを備え、該カラー
フィルタは第2の光透過性基板の上方にカラーフィルタ
層と波長変換層とを順次積層してなり、かつ、前記液晶
層が前記薄膜トランジスタ素子と前記波長変換層との間
に配置してなることを特徴とする液晶表示装置。
5. A semiconductor device comprising a first light-transmitting substrate, a thin-film transistor element, a liquid crystal layer, and a color filter, wherein the color filter is provided above the second light-transmitting substrate with a color filter layer, a wavelength conversion layer, Are sequentially laminated, and the liquid crystal layer is disposed between the thin film transistor element and the wavelength conversion layer.
【請求項6】第1の光透過性基板と、薄膜トランジスタ
素子と、液晶層と、カラーフィルタとを備え、該カラー
フィルタは第2の光透過性基板の上方に波長変換層とカ
ラーフィルタ層とを順次積層してなり、かつ、前記液晶
層が前記薄膜トランジスタ素子と前記カラーフィルタ層
との間に配置されてなることを特徴とする液晶表示装
置。
6. A first light-transmitting substrate, a thin-film transistor element, a liquid crystal layer, and a color filter, wherein the color filter has a wavelength conversion layer, a color filter layer, and a color filter layer above the second light-transmitting substrate. , And the liquid crystal layer is disposed between the thin film transistor element and the color filter layer.
【請求項7】光透過性基板と、薄膜トランジスタ素子
と、波長変換層と、カラーフィルタ層と、液晶層とを備
え、前記波長変換層の上方に形成された前記カラーフィ
ルタ層が、前記薄膜トランジスタ素子と前記液晶層との
間に配置されてなることを特徴とする液晶表示装置。
7. A light-transmitting substrate, a thin-film transistor element, a wavelength conversion layer, a color filter layer, and a liquid crystal layer, wherein the color filter layer formed above the wavelength conversion layer is a thin-film transistor element. And a liquid crystal layer disposed between the liquid crystal layer and the liquid crystal layer.
【請求項8】第1の光透過性基板と、薄膜トランジスタ
素子と、カラーフィルタ層と、波長変換層と、平坦化膜
層と、液晶層とを備え、該カラーフィルタは第2の光透
過性基板の上方にカラーフィルタ層が形成され、波長4
60nm以下の光を波長460nm以上の光に変換させ
てなることを特徴とした波長変換層と、波長550nm
以下の光を波長550nm以上の光に変換させてなるこ
とを特徴とした波長変換層とを、カラーフィルタの着色
パターン緑(G)、赤(R)の上方にそれぞれ積層して
なり、該カラーフィルタ層と前記波長変換層とを覆うよ
うに、波長420nm以下の光を波長420nm以上の
光に変換させてなることを特徴とした波長変換層によっ
て平坦化され、かつ、前記液晶層が前記薄膜トランジス
タ素子と前記カラーフィルタ層との間に配置されてなる
ことを特徴とする液晶表示装置。
8. A light-transmitting substrate comprising a first light-transmitting substrate, a thin film transistor element, a color filter layer, a wavelength conversion layer, a planarizing film layer, and a liquid crystal layer, wherein the color filter has a second light-transmitting property. A color filter layer is formed above the substrate.
A wavelength conversion layer obtained by converting light having a wavelength of 60 nm or less into light having a wavelength of 460 nm or more;
And a wavelength conversion layer characterized in that the following light is converted into light having a wavelength of 550 nm or more. The wavelength conversion layer is flattened by a wavelength conversion layer characterized by converting light having a wavelength of 420 nm or less into light having a wavelength of 420 nm or more so as to cover the filter layer and the wavelength conversion layer. A liquid crystal display device, which is arranged between an element and the color filter layer.
【請求項9】第1の光透過性基板と、薄膜トランジスタ
素子と、カラーフィルタ層と、波長変換層と、平坦化膜
層と、液晶層とを備え、該カラーフィルタは第2の光透
過性基板の上方に波長420nm以下の光を波長420
nm以上の光に変換させてなることを特徴とした波長変
換層が形成され、さらに、波長460nm以下の光を波
長460nm以上の光に変換させてなることを特徴とし
た波長変換層と、波長550nm以下の光を波長550
nm以上の光に変換させてなることを特徴とした波長変
換層とを、カラーフィルタの着色パターン緑(G)、赤
(R)の下方にそれぞれ積層してなり、かつ、前記液晶
層が前記薄膜トランジスタ素子と前記カラーフィルタ層
との間に配置されてなることを特徴とする液晶表示装
置。
9. A color filter comprising a first light-transmitting substrate, a thin film transistor element, a color filter layer, a wavelength conversion layer, a planarizing film layer, and a liquid crystal layer, wherein the color filter has a second light-transmitting property. Light having a wavelength of 420 nm or less is emitted above the substrate at a wavelength of 420 nm.
a wavelength conversion layer formed by converting light having a wavelength of at least 460 nm into light having a wavelength of 460 nm or more; Light having a wavelength of 550 nm or less
and a wavelength conversion layer characterized by being converted into light having a wavelength of at least nm. The color conversion pattern of the color filter is laminated below green (G) and red (R), respectively, and the liquid crystal layer is A liquid crystal display device, which is disposed between a thin film transistor element and the color filter layer.
【請求項10】前記波長変換層は、該波長変換層に入射
された光のうち、波長420nm以下の光を波長420
nm以上の光に変換させてなることを特徴とする請求項
5乃至9の何れかに記載の液晶表示装置。
10. The wavelength conversion layer converts light having a wavelength of 420 nm or less out of light incident on the wavelength conversion layer to a wavelength of 420 nm.
The liquid crystal display device according to any one of claims 5 to 9, wherein the liquid crystal display device is converted into light of nm or more.
【請求項11】バックライトからの光を、前記波長変換
層を介して前記カラーフィルタ層に入射させてなること
を特徴とする請求項5乃至9の何れかに記載の液晶表示
装置。
11. The liquid crystal display device according to claim 5, wherein light from a backlight is made incident on said color filter layer via said wavelength conversion layer.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2013133139A1 (en) * 2012-03-07 2013-09-12 シャープ株式会社 Wavelength conversion substrate and display device using same, electronic apparatus, and wavelength conversion substrate manufacturing method

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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