JP2007178902A - 液晶表示装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】消費電力を削減してカラー表示を実現する液晶表示装置を得る。
【解決手段】カラー表示を行う液晶表示装置において、青色ＬＥＤ２０からなるバックライトと、青色ＬＥＤ２０からの光を透過する透明層、および青色ＬＥＤ２０からの光を色変換する蛍光体層１０を有する色変換部とを備える。バックライトに青色ＬＥＤ２０を採用し、カラーフィルタの代わりに色変換を行う蛍光体層１０を採用することにより、消費電力を削減してカラー表示を実現する液晶表示装置を得ることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、カラー表示を実現する液晶表示装置に関する。
従来の液晶表示装置において、カラー表示を実現するためには、白色バックライトとＲＧＢカラーフィルタとを組み合わせるものが一般的であった（例えば、特許文献１参照）。図７は、従来のカラー表示を実現する液晶表示装置の構成図である。バックライトからの白色光は、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）からなっており（以下、白色光成分ＲＧＢと称する）、ＲＧＢカラーフィルタのそれぞれは、白色光成分ＲＧＢの中の１色のみを透過することとなる。
特開平９−２０８９４４号公報（第１頁、図１）
しかしながら、従来技術には次のような課題がある。ＲＧＢの各カラーフィルタを実際に透過する光は、白色光成分ＲＧＢの中の１色であることから、原理的には、光の利用効率が３分の１になってしまい、消費電力をロスしていることとなる。
本発明は上述のような課題を解決するためになされたもので、消費電力を削減してカラー表示を実現する液晶表示装置を得ることを目的とする。
本発明に係る液晶表示装置は、カラー表示を行う液晶表示装置において、青色ＬＥＤからなるバックライトと、青色ＬＥＤからの光を透過する透明層、および青色ＬＥＤからの光を色変換する蛍光体層を有する色変換部とを備えるものである。
本発明によれば、バックライトに青色ＬＥＤを採用し、カラーフィルタの代わりに色変換蛍光体を採用することにより、消費電力を削減してカラー表示を実現する液晶表示装置を得ることができる。
以下、本発明の液晶表示装置の好適な実施の形態につき図面を用いて説明する。
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１における青色ＬＥＤと蛍光体層を備えた液晶表示装置であり、対向基板上に透明層および蛍光体層を有する色変換部を備えている。また、図２は、本発明の実施の形態１における青色ＬＥＤと蛍光体層を備えた別の液晶表示装置であり、ＴＦＴアレイ基板上に透明層および蛍光体層を有する色変換部を備えている。
図１の液晶表示装置における蛍光体層１０は、バックライトの役目を果たす青色ＬＥＤ２０と反対側の上部のガラス基板（対向基板）側に設けられており、この配置は、従来のカラーフィルタと同様である。また、図２の液晶表示装置における蛍光体層１０は、バックライトの役目を果たす青色ＬＥＤ２０側の下部のガラス基板（ＴＦＴアレイ基板）側に設けられている。本発明の液晶表示装置における蛍光体層１０は、このような図１あるいは図２の配置をとることが可能である。
従来の青色のカラーフィルタに相当する部分は、青色ＬＥＤ２０からの光を透過する透明層ＢＢで構成される。また、従来の緑色のカラーフィルタに相当する部分は、青色ＬＥＤ２０からの光を緑色に変換する蛍光体層ＢＧで構成される。さらに、従来の赤色のカラーフィルタに相当する部分は、青色ＬＥＤ２０からの光を赤色に変換する蛍光体層ＢＲで構成される。
図３は、本発明の実施の形態１における液晶表示装置の蛍光体層および透明層の配置を示す図である。従来のＲＧＢカラーフィルタと同様に、透明層ＢＢ、蛍光体層ＢＧ、蛍光体層ＢＲが、カラー表示を実現するために、マトリックス状に配列される。
また、図４は、本発明の実施の形態１における青色ＬＥＤと蛍光体層を備えた別の液晶表示装置であり、図１と同様に、対向基板上に透明層および蛍光体層１０を有する色変換部を備えている。図１と図４を比較すると、図１では対向基板の外側に偏光板が設けられているのに対して、図４では、蛍光体層１０よりもＴＦＴアレイ基板側に偏光層が設けられている。
蛍光体層１０は、偏光された光の偏光度を劣化させる消偏作用がある。従って、蛍光体層１０で変換された後の光、あるいは変換される前の光を偏光板あるいは偏光層を通過させることにより、このような消偏作用を避けることができる。
特に、図４のような構成をとることにより、液晶を通過した光を、偏光層により直線偏光した後に蛍光体層１０に入力させることができ、偏光度の劣化を抑えることができる。
また、図５は、本発明の実施の形態１における青色ＬＥＤと蛍光体層を備えた別の液晶表示装置であり、図２と同様に、ＴＦＴアレイ基板上に透明層および蛍光体層を有する色変換部を備えている。図２と図５を比較すると、図２ではＴＦＴアレイ基板の外側に偏光板が設けられているのに対して、図５では、蛍光体層１０よりも対向基板側に偏光層が設けられている。
先に説明したように、蛍光体層１０は、偏光された光の偏光度を劣化させる消偏作用がある。従って、蛍光体層１０で変換された後の光、あるいは変換される前の光を偏光板あるいは偏光層を通過させることにより、このような消偏作用を避けることができる。
特に、図５のような構成をとることにより、青色ＬＥＤからの光が蛍光体層１０により変換された後に偏光層を通過させることにより、直線偏光を満たす光を液晶および対向基板に出力することができ、偏光度の劣化を抑えることができる。
また、蛍光体層１０により変換された光には、青色ＬＥＤ２０の元の青色が混入する可能性が高い。加えて、蛍光体層１０で変換された色自体の純度が悪く、波長がブロード、あるいはサブピークを有することが考えられる。そこで、色再現域を広げるためには、純度を上げるためのカラーフィルタに相当するものが必要となる。
ここで、本発明における色変換層に相当する蛍光体層１０は、たとえばアクリル系のような有機物質から構成されている。従って、蛍光体層１０は、染料により容易に染色することができる。そこで、図５に示すように、ＴＦＴアレイ基板上に設けられた蛍光体層１０に対しては、その表面を染色することにより、所望のカラーフィルタと同等の効果を持たせることができ、色純度の改善を図ることが可能になる。
図６は、本発明の実施の形態１における色変換蛍光体の形成工程を示した図であり、蛍光体層ＢＧの表面に緑色を染色し、蛍光体層ＢＲの表面に赤色を染色する場合を示している。まず初めに、ステップ１において、ＴＦＴ基板上に蛍光体層ＢＧとポジレジストを順次塗布する。次に、ステップ２において、フォトマスクによる露光をした後に、ステップ３において、現像を行う。
次に、ステップ４において、蛍光体エッチングを行い、さらに、ステップ５において、ポジレジストを除去することにより、画素に対応した蛍光体層ＢＧが形成される。さらに、ステップ６において、緑色の染料を使用して蛍光体層ＢＧの表面を染色する。これにより、蛍光体層ＢＧは、本来の色変換機能とともに、染料によるグリーンフィルタとしての機能も合わせ持つことができる。
次に、ステップ７において、蛍光体層ＢＧの形成および表面の染色と同様のプロセスで、画素に対応した蛍光体層ＢＲが形成され、その表面が赤色に染色される。次に、ステップ８において、ブラックマトリックスが形成される。そして、最後に、ステップ９において、透明層ＢＢと透明平坦化膜が形成される。
なお、ステップ６における染色工程を省くことも可能であり、この場合には、蛍光体層１０は、単に色変換機能を有するのみとなり、カラーフィルタの機能を有しないこととなる。
以上のように、実施の形態１によれば、バックライトに青色ＬＥＤを採用し、カラーフィルタの代わりに色変換蛍光体を採用することにより、電力利用効率を向上させ、消費電力の低減を図ったカラー表示の液晶表示装置を得ることができる。さらに、バックライトとしては青色ＬＥＤのみを使用するため、材料費の低減とともに、駆動回路の簡素化を図ることができる。
さらに、蛍光体層は、従来のカラーフィルタと同様に、対向基板上に設けることも可能であるとともに、ＴＦＴアレイ基板上に設けることも可能である。これにより、設計自由度の向上を図ることができる。
さらに、バックライトに青色ＬＥＤを採用していることにより、青色の光を透過する部分は、透明層を形成することにより、従来のカラーフィルタの役目を果たすことができる。
さらに、蛍光体層と偏光層を組み合わせることにより、偏光度の劣化を抑えることが可能となる。さらに、ＴＦＴアレイ基板側に蛍光体層を備えた場合には、蛍光体層の表面を染色することにより、カラーフィルタと同様の機能を持たせることができ、色純度の改善を図ることが可能になる。
本発明の実施の形態１における青色ＬＥＤと蛍光体層を備えた液晶表示装置である。 本発明の実施の形態１における青色ＬＥＤと蛍光体層を備えた別の液晶表示装置である。 本発明の実施の形態１における液晶表示装置の蛍光体層および透明層の配置を示す図である。 本発明の実施の形態１における青色ＬＥＤと蛍光体層を備えた別の液晶表示装置である。 本発明の実施の形態１における青色ＬＥＤと蛍光体層を備えた別の液晶表示装置である。 本発明の実施の形態１における色変換蛍光体の形成工程を示した図である。 従来のカラー表示を実現する液晶表示装置の構成図である。
符号の説明
１０ 蛍光体層、２０ 青色ＬＥＤ。

Claims (6)

  1. カラー表示を行う液晶表示装置において、
    青色ＬＥＤからなるバックライトと、
    前記青色ＬＥＤからの光を透過する透明層、および前記青色ＬＥＤからの光を色変換する蛍光体層を有する色変換部と
    を備えたことを特徴とする液晶表示装置。
  2. 請求項１に記載の液晶表示装置において、
    前記色変換部は、ＴＦＴアレイ基板上に設けられたことを特徴とする液晶表示装置。
  3. 請求項２に記載の液晶表示装置において、
    前記ＴＦＴアレイ基板は、前記色変換部の前記蛍光体層で色変換された後の光を偏光する偏光層をさらに備えたことを特徴とする液晶表示装置。
  4. 請求項２または３に記載の液晶表示装置において、
    前記色変換部の前記蛍光体層は、前記蛍光体層で色変換された光の色に応じた染料を表面に塗布したことを特徴とする液晶表示装置。
  5. 請求項１に記載の液晶表示装置において、
    前記色変換部は、対向基板上に設けられたことを特徴とする液晶表示装置。
  6. 請求項５に記載の液晶表示装置において、
    前記対向基板は、前記色変換部に入力する前の光を偏光する偏光層をさらに備えたことを特徴とする液晶表示装置。
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