JP2015219272A - 表示装置 - Google Patents
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- G02F2202/00—Materials and properties
- G02F2202/10—Materials and properties semiconductor
- G02F2202/108—Materials and properties semiconductor quantum wells
Abstract
【課題】蛍光体や量子ドットでは励起光のすべてを変換することはできないため、残った励起光は透過させずにカラーフィルタで吸収する必要がある。
【解決手段】表示装置は色層を有するアレイ基板と対向基板とを備える。前記色層は、青色光を赤色に変換する赤色蛍光層と、青色光を緑色に変換する緑色蛍光層と、青色光を補正する青色蛍光層と、を備える。前記赤色蛍光層および前記緑色蛍光層はそれぞれ2種類の主波長をもつ蛍光体または量子ドットを有する。前記青色蛍光層は1種類の主波長をもつ蛍光体または量子ドットを有する。
【選択図】図3
【解決手段】表示装置は色層を有するアレイ基板と対向基板とを備える。前記色層は、青色光を赤色に変換する赤色蛍光層と、青色光を緑色に変換する緑色蛍光層と、青色光を補正する青色蛍光層と、を備える。前記赤色蛍光層および前記緑色蛍光層はそれぞれ2種類の主波長をもつ蛍光体または量子ドットを有する。前記青色蛍光層は1種類の主波長をもつ蛍光体または量子ドットを有する。
【選択図】図3
Description
本開示は表示装置に関し、例えば色層に蛍光体または量子ドットを有する表示装置に適用可能である。
一般的な液晶表示装置においては、画面にカラー表示を行う際に、白色光源とカラーフィルタの組合せを用いて行っている。このカラーフィルタは、白色光源の光を波長選択してその一部を吸収することにより色表示を行っているため、低透過率であり、光源光の利用効率が低くなっている。
特開2003−255320号公報に開示されるように、カラーフィルタ中にそのカラーフィルタと同系色の光を発光する蛍光体を分散し、蛍光管より発せられた紫外光及び青色光により励起発光させることで、光利用効率を高めることが提案されている。
特開2003−255320号公報に開示されるように、カラーフィルタ中にそのカラーフィルタと同系色の光を発光する蛍光体を分散し、蛍光管より発せられた紫外光及び青色光により励起発光させることで、光利用効率を高めることが提案されている。
蛍光体や量子ドットでは励起光のすべてを変換することはできないため、残った励起光は透過させずにカラーフィルタで吸収する必要がある。
その他の課題と新規な特徴は、本開示の記述および添付図面から明らかになるであろう。
その他の課題と新規な特徴は、本開示の記述および添付図面から明らかになるであろう。
本開示のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
すなわち、表示装置は、色層を有するアレイ基板と、対向基板と、前記アレイ基板と前記対向基板の間に配置される液晶層と、を備える。前記色層は、青色光を赤色に変換する赤色蛍光層と、青色光を緑色に変換する緑色蛍光層と、青色光を補正する青色蛍光層と、を備える。前記赤色蛍光層および前記緑色蛍光層はそれぞれ2種類の主波長をもつ蛍光体または量子ドットを有する。前記青色蛍光層は1種類の主波長をもつ蛍光体または量子ドットを有する。
すなわち、表示装置は、色層を有するアレイ基板と、対向基板と、前記アレイ基板と前記対向基板の間に配置される液晶層と、を備える。前記色層は、青色光を赤色に変換する赤色蛍光層と、青色光を緑色に変換する緑色蛍光層と、青色光を補正する青色蛍光層と、を備える。前記赤色蛍光層および前記緑色蛍光層はそれぞれ2種類の主波長をもつ蛍光体または量子ドットを有する。前記青色蛍光層は1種類の主波長をもつ蛍光体または量子ドットを有する。
まず、本開示に先立って検討した量子ドットを色層に用いた表示装置(以下、比較例という。)について図1および図2を用いて説明する。
図1は比較例に係る表示装置の構成を説明するための断面図である。図2は比較例に係る色層の構成を説明するための断面図である。
比較例に係る表示装置100Aは、アレイ基板10Aと対向基板20Aとを備える。アレイ基板10Aと対向20Aとの間に液晶層30を備える。アレイ基板10Aの液晶層30とは反対側には、視野角補償フィルム40、偏光板50を備える。アレイ基板10Aはガラス基板と液晶層30側に配置されるTFT(Thin Film Transistor)や画素電極等を備える。対向基板20Aはガラス基板21、色層22A、インセル偏光板23を備える。光源光(励起光)が偏光板50側から入射し、使用者は対向基板20A側から観測する。
色層22Aは赤色の色層22A_Rと緑色の色層22A_Gと青色の色層22A_Bを有する。赤色の色層22A_Rは青色のカラーフィルタCF_Bと赤色蛍光層F_Rと赤色のカラーフィルタCF_Rで構成される。緑色の色層22A_Gは青色のカラーフィルタCF_Bと緑色蛍光層F_Gと黄色のカラーフィルタCF_Yで構成される。青色の色層22A_Bは青色のカラーフィルタCF_Bと青色の光源光を散乱する青色散乱層S_Bで構成される。赤色蛍光層F_Rは青色の光源光を赤色に変換する赤色量子ドットQD_Rを有する。赤色蛍光層F_Rに含まれる赤色量子ドットQD_Rの主波長が1つである。また、緑色蛍光層F_Gは青色の光源光を緑色に変換する緑色量子ドットQD_Gを有する。緑色蛍光層F_Gに含まれる緑色量子ドットQD_Gの主波長が1つである。なお、図2では、赤色蛍光層F_Rと緑色蛍光層F_Gと青色散乱層S_Bはそれぞれ接しているように示されているが、混色を防止するために、赤色蛍光層F_Rと緑色蛍光層F_Gと青色散乱層S_Bのそれぞれの間に遮光層を配置している。
図1は比較例に係る表示装置の構成を説明するための断面図である。図2は比較例に係る色層の構成を説明するための断面図である。
比較例に係る表示装置100Aは、アレイ基板10Aと対向基板20Aとを備える。アレイ基板10Aと対向20Aとの間に液晶層30を備える。アレイ基板10Aの液晶層30とは反対側には、視野角補償フィルム40、偏光板50を備える。アレイ基板10Aはガラス基板と液晶層30側に配置されるTFT(Thin Film Transistor)や画素電極等を備える。対向基板20Aはガラス基板21、色層22A、インセル偏光板23を備える。光源光(励起光)が偏光板50側から入射し、使用者は対向基板20A側から観測する。
色層22Aは赤色の色層22A_Rと緑色の色層22A_Gと青色の色層22A_Bを有する。赤色の色層22A_Rは青色のカラーフィルタCF_Bと赤色蛍光層F_Rと赤色のカラーフィルタCF_Rで構成される。緑色の色層22A_Gは青色のカラーフィルタCF_Bと緑色蛍光層F_Gと黄色のカラーフィルタCF_Yで構成される。青色の色層22A_Bは青色のカラーフィルタCF_Bと青色の光源光を散乱する青色散乱層S_Bで構成される。赤色蛍光層F_Rは青色の光源光を赤色に変換する赤色量子ドットQD_Rを有する。赤色蛍光層F_Rに含まれる赤色量子ドットQD_Rの主波長が1つである。また、緑色蛍光層F_Gは青色の光源光を緑色に変換する緑色量子ドットQD_Gを有する。緑色蛍光層F_Gに含まれる緑色量子ドットQD_Gの主波長が1つである。なお、図2では、赤色蛍光層F_Rと緑色蛍光層F_Gと青色散乱層S_Bはそれぞれ接しているように示されているが、混色を防止するために、赤色蛍光層F_Rと緑色蛍光層F_Gと青色散乱層S_Bのそれぞれの間に遮光層を配置している。
蛍光体や量子ドットでは励起光のすべてを変換することはできないため、残った励起光は透過させずに吸収する必要がある。
また、赤色量子ドットQD_Rと緑色量子ドットQD_Gの励起光に用いた青色と同じ波長域の光が外部よりこれらに入射すると、赤色量子ドットQD_Rと緑色量子ドットQD_Gがこれを吸収して発光する可能性がある。このような蛍光は、アレイ基板10で制御されていないため不要光となり、使用者に観察されれば表示のコントラスト比低下、色純度低下などが生じるので、屋外視認性低下の一因になる。
そこで、比較例の表示装置100Aにおいて、赤色蛍光層F_Rの前面に赤色カラーフィルタCF_R、緑色蛍光層F_Gの前面に黄色カラーフィルタCF_Yを配置している。
赤色カラーフィルタCF_Rおよび黄色カラーフィルタCF_Yは青色の光を吸収し、それぞれ赤と緑の光は通過する。赤色量子ドットQD_Rと緑色量子ドットQD_Gに青色光が外部から入射するのを抑制し、外部に向かう残った青色励起光を抑制し、かつ外部に向かう赤色と緑色の蛍光は高い透過率で通過させる。これにより、赤色量子ドットQD_Rと緑色量子ドットQD_Gが外光励起で蛍光を発しなくなり、かつ残った励起光が透過しなくなり、視認性が向上する。
また、赤色量子ドットQD_Rと緑色量子ドットQD_Gの励起光に用いた青色と同じ波長域の光が外部よりこれらに入射すると、赤色量子ドットQD_Rと緑色量子ドットQD_Gがこれを吸収して発光する可能性がある。このような蛍光は、アレイ基板10で制御されていないため不要光となり、使用者に観察されれば表示のコントラスト比低下、色純度低下などが生じるので、屋外視認性低下の一因になる。
そこで、比較例の表示装置100Aにおいて、赤色蛍光層F_Rの前面に赤色カラーフィルタCF_R、緑色蛍光層F_Gの前面に黄色カラーフィルタCF_Yを配置している。
赤色カラーフィルタCF_Rおよび黄色カラーフィルタCF_Yは青色の光を吸収し、それぞれ赤と緑の光は通過する。赤色量子ドットQD_Rと緑色量子ドットQD_Gに青色光が外部から入射するのを抑制し、外部に向かう残った青色励起光を抑制し、かつ外部に向かう赤色と緑色の蛍光は高い透過率で通過させる。これにより、赤色量子ドットQD_Rと緑色量子ドットQD_Gが外光励起で蛍光を発しなくなり、かつ残った励起光が透過しなくなり、視認性が向上する。
不要光成分を低減するため、赤色蛍光層F_R、緑色蛍光層F_Gおよび青色散乱層S_Bと、インセル偏光板23との間に青色カラーフィルタCF_Bを配置している。青色カラーフィルタCF_Bは光源光を通過させるものの、赤色量子ドットQD_Rと緑色量子ドットQD_Gの蛍光は吸収する。そのため、少なくとも赤色量子ドットQD_Rと緑色量子ドットQD_Gの蛍光による画質低下を防止できる。
次に、実施の形態に係る表示装置について図3および図4を用いて説明する。
図3は実施の形態に係る液晶表示装置の構成を説明するための断面図である。図4は実施の形態に係る色層の構成を説明するための断面図である。
実施の形態に係る表示装置100は、アレイ基板10と対向基板20とを備える。アレイ基板10と対向基板20との間に液晶層30を備える。アレイ基板10はTFT等が形成されたガラス基板11、色層22およびインセル偏光板23を備える。対向基板20はガラス基板等を備える。対向基板20の液晶層30とは反対側には、視野角補償フィルム40、偏光板50を備える。光源光(励起光)がガラス基板11側から入射し、使用者は偏光板50側から観測する。
色層22は赤色の色層22_Rと緑色の色層22_Gと青色の色層22_Bを有する。赤色の色層22_Rは青色のカラーフィルタCF_Bと青色の光源光を赤色に変換する赤色蛍光層F_Rとで構成される。緑色の色層22_Gは青色のカラーフィルタCF_Bと青色の光源光を緑色に変換する緑色蛍光層F_Gとで構成される。青色の色層22_Bは青色のカラーフィルタCF_Bと青色の光源光を補正する青色蛍光層F_Bで構成される。赤色蛍光層F_Rは赤色量子ドットQD_R1および赤色補正用量子ドットQD_R2を有し、緑色蛍光層F_Gは緑色量子ドットQD_G1および緑色補正用量子ドットQD_G2を有し、青色蛍光層F_Bは青色補正用量子ドットQD_B2を有する。赤色量子ドットQD_R1および赤色補正用量子ドットQD_R2の主波長は異なる。また、緑色量子ドットQD_G1および緑色補正用量子ドットQD_G2の主波長は異なる。青色補正用量子ドットQD_B2の主波長は青色の光源光の波長と異なる。青色補正用量子ドットQD_B2の量は、赤色量子ドットQD_R1および赤色補正用量子ドットQD_R2の合計量よりも少なく、緑色量子ドットQD_G1および緑色補正用量子ドットQD_G2の合計量よりも少ない。なお、図4では、赤色蛍光層F_Rと緑色蛍光層F_Gと青色蛍光層F_Bはそれぞれ接しているように示されているが、混色を防止するために、赤色蛍光層F_Rと緑色蛍光層F_Gと青色蛍光層F_Bのそれぞれの間に遮光層を配置するのが好ましい。
図3は実施の形態に係る液晶表示装置の構成を説明するための断面図である。図4は実施の形態に係る色層の構成を説明するための断面図である。
実施の形態に係る表示装置100は、アレイ基板10と対向基板20とを備える。アレイ基板10と対向基板20との間に液晶層30を備える。アレイ基板10はTFT等が形成されたガラス基板11、色層22およびインセル偏光板23を備える。対向基板20はガラス基板等を備える。対向基板20の液晶層30とは反対側には、視野角補償フィルム40、偏光板50を備える。光源光(励起光)がガラス基板11側から入射し、使用者は偏光板50側から観測する。
色層22は赤色の色層22_Rと緑色の色層22_Gと青色の色層22_Bを有する。赤色の色層22_Rは青色のカラーフィルタCF_Bと青色の光源光を赤色に変換する赤色蛍光層F_Rとで構成される。緑色の色層22_Gは青色のカラーフィルタCF_Bと青色の光源光を緑色に変換する緑色蛍光層F_Gとで構成される。青色の色層22_Bは青色のカラーフィルタCF_Bと青色の光源光を補正する青色蛍光層F_Bで構成される。赤色蛍光層F_Rは赤色量子ドットQD_R1および赤色補正用量子ドットQD_R2を有し、緑色蛍光層F_Gは緑色量子ドットQD_G1および緑色補正用量子ドットQD_G2を有し、青色蛍光層F_Bは青色補正用量子ドットQD_B2を有する。赤色量子ドットQD_R1および赤色補正用量子ドットQD_R2の主波長は異なる。また、緑色量子ドットQD_G1および緑色補正用量子ドットQD_G2の主波長は異なる。青色補正用量子ドットQD_B2の主波長は青色の光源光の波長と異なる。青色補正用量子ドットQD_B2の量は、赤色量子ドットQD_R1および赤色補正用量子ドットQD_R2の合計量よりも少なく、緑色量子ドットQD_G1および緑色補正用量子ドットQD_G2の合計量よりも少ない。なお、図4では、赤色蛍光層F_Rと緑色蛍光層F_Gと青色蛍光層F_Bはそれぞれ接しているように示されているが、混色を防止するために、赤色蛍光層F_Rと緑色蛍光層F_Gと青色蛍光層F_Bのそれぞれの間に遮光層を配置するのが好ましい。
上述したように、量子ドットでは励起光のすべてを変換することはできないため、残った励起光は透過させずに吸収する必要があり、比較例に係る表示装置ではカラーフィルタを用いていた。一方、実施の形態に係る表示装置では、残った励起光は吸収させず透過するようにし、量子ドットを用いることで色補正を行い、カラーフィルタが必要ないようにしている。
また、上述したように、量子ドットの励起光に用いた青色と同じ波長域の光が外部よりこれらに入射すると、量子ドットがこれを吸収して発光する可能性がある。そこで、比較例の表示装置100Aにおいて、赤色蛍光層F_Rの前面に赤色カラーフィルタCF_R、緑色蛍光層F_Gの前面に黄色カラーフィルタCF_Yを配置している。一方、実施の形態に係る表示装置では、色層22を液晶層30およびインセル偏光板23の下に配置することにより、外部光の影響を受けないようにし、カラーフィルタが必要ないようにしている。
したがって、実施に形態の表示装置では、赤色の色層22_Rおよび緑色の色層22_Gには青色の光を吸収するカラーフィルタを使用していない。
また、上述したように、量子ドットの励起光に用いた青色と同じ波長域の光が外部よりこれらに入射すると、量子ドットがこれを吸収して発光する可能性がある。そこで、比較例の表示装置100Aにおいて、赤色蛍光層F_Rの前面に赤色カラーフィルタCF_R、緑色蛍光層F_Gの前面に黄色カラーフィルタCF_Yを配置している。一方、実施の形態に係る表示装置では、色層22を液晶層30およびインセル偏光板23の下に配置することにより、外部光の影響を受けないようにし、カラーフィルタが必要ないようにしている。
したがって、実施に形態の表示装置では、赤色の色層22_Rおよび緑色の色層22_Gには青色の光を吸収するカラーフィルタを使用していない。
なお、不要光成分を低減するため、比較例の表示装置100Aと同様に、赤色蛍光層F_R、緑色蛍光層F_Gおよび青色蛍光層F_Bと、アレイ基板10との間に青色カラーフィルタCF_Bを配置するのが好ましい。青色カラーフィルタCF_Bは光源光を通過させるものの、赤色蛍光層F_Rと緑色蛍光層F_Gの蛍光は吸収する。そのため、少なくとも赤色蛍光層F_Rと緑色蛍光層F_Gの蛍光による画質低下を防止することができる。青色カラーフィルタCF_Bの代わりに、青色光以外を反射する層を用いてもよい。
通常、液晶表示装置では、偏光板から入射する直線偏光を液晶分子の配向により制御し、対向する偏光板(光が出射する側の偏光板)の透過軸方向に一致する偏光のみ透過することにより表示を行っている。しかし、蛍光体から発光する光は全方位に散乱する散乱光であるために、直線偏光を制御している空間、すなわち2つの偏光板の間に蛍光層を配置した場合には、これら制御された偏光光を乱し、表示に大きく影響する。したがって、蛍光層で構成される色層22は液晶層30に対してインセル偏光板23より外側に配置している。
色層22(赤色蛍光層F_R、緑色蛍光層F_G、青色蛍光層F_B)について図5から図12を用いて説明する。
図5はAdobeRGB規格の青色を満足するための蛍光分布を示す図である。図6はAdobeRGB規格の青色を満足するためのXY色度図である。図7はAdobeRGB規格の緑色を満足するための蛍光分布を示す図である。図8はAdobeRGB規格の緑色を満足するためのXY色度図である。図9はAdobeRGB規格の赤色を満足するための蛍光分布を示す図である。図10はAdobeRGB規格の赤色を満足するためのXY色度図である。図11はsRGB規格の緑色を満足するための蛍光分布を示す図である。図12はsRGB規格の緑色を満足するためのXY色度図である。
図5はAdobeRGB規格の青色を満足するための蛍光分布を示す図である。図6はAdobeRGB規格の青色を満足するためのXY色度図である。図7はAdobeRGB規格の緑色を満足するための蛍光分布を示す図である。図8はAdobeRGB規格の緑色を満足するためのXY色度図である。図9はAdobeRGB規格の赤色を満足するための蛍光分布を示す図である。図10はAdobeRGB規格の赤色を満足するためのXY色度図である。図11はsRGB規格の緑色を満足するための蛍光分布を示す図である。図12はsRGB規格の緑色を満足するためのXY色度図である。
赤色蛍光層F_Rと緑色蛍光層F_Gと青色蛍光層F_Bは、青色の光源光(励起光)の波長域に吸収を示し各色の蛍光を発する量子ドットを分散した透明樹脂である。なお、上述したように量子ドットでは励起光のすべてを変換することはできないため、残った励起光は透過する。残った励起光(青色光)があるので色補正を行っている。
図5に示すように、AdobeRGB規格の青色を生成するために、青色蛍光層F_Bには主波長が510nm、半値幅が35nm、ピーク比が10%となるように青色補正用量子ドットQD_R’を含むようにされている。なお、青色蛍光層F_Bを透過する青色光(光源光)の主波長は450nm、半値幅が20nmである。図6に示すように、主波長は450nmの青色光(光源光)を使用すると、AdobeRGB規格の青色に対して青くなりすぎるので、主波長が510nmの緑がかった青色補正用量子ドットQD_R’を含むことにより、AdobeRGB規格の青色にすることができる。なお、sRGB規格の青色とAdobeRGB規格の青色は同じである。
図7に示すように、AdobeRGB規格の緑色を生成するために、緑色蛍光層F_Gには主波長が533nm、半値幅が35nm、ピーク比が86%となるように緑色量子ドットQD_Gと、主波長が540nm、半値幅が35nm、ピーク比が16%となるように緑色補正用量子ドットQD_G’と、を含むようにされている。なお、緑色蛍光層F_Gを透過する青色光(光源光)の主波長は450nm、半値幅が20nm、ピーク比が5%である。図8に示すように、主波長は450nmの青色光(光源光)と、主波長が533nmの緑色蛍光層F_Gと主波長が540nmの緑色補正用量子ドットQD_G’とを含むことにより、AdobeRGB規格の緑色にすることができる。なお、sRGB規格の緑色とAdobeRGB規格の緑色は異なる。
図9に示すように、AdobeRGB規格の赤色を生成するために、赤色蛍光層F_Rには主波長が630nm、半値幅が35nm、ピーク比が95%となるように赤色量子ドットQD_Rと、主波長が600nm、半値幅が35nm、ピーク比が37%となるように赤色補正用量子ドットQD_R’と、を含むようにされている。なお、赤色蛍光層F_Rを透過する青色光(光源光)の主波長は450nm、半値幅が20nm、ピーク比が5%である。図10に示すように、主波長は450nmの青色光(光源光)と、主波長が630nmの赤色蛍光層F_Rと主波長が600nmの緑色補正用量子ドットQD_R’とを含むことにより、AdobeRGB規格の赤色にすることができる。なお、sRGB規格の赤色とAdobeRGB規格の赤色は同じである。
図11に示すように、sRGB規格の緑色を生成するために、緑色蛍光層F_Gには主波長が562nm、半値幅が35nm、ピーク比が80%となるように緑色量子ドットQD_Gと、主波長が533nm、半値幅が35nm、ピーク比が80%となるように緑色補正用量子ドットQD_G’と、を含むようにされている。なお、緑色蛍光層F_Gを透過する青色光(光源光)の主波長は450nm、半値幅が20nm、ピーク比が19%である。図12に示すように、主波長は450nmの青色光(光源光)と、主波長が562nmの緑色蛍光層F_Gと主波長が533nmの緑色補正用量子ドットQD_G’とを含むことにより、sRGB規格の緑色にすることができる。
上記で説明した、光源光や量子ドット、補正用量子ドットの主波長やピーク比等は一例であって、それに限定されるものではない。複数の主波長を組み合わせて、AdobeRGB規格やsRGB規格を満足するようにすればよい。
図5に示すように、AdobeRGB規格の青色を生成するために、青色蛍光層F_Bには主波長が510nm、半値幅が35nm、ピーク比が10%となるように青色補正用量子ドットQD_R’を含むようにされている。なお、青色蛍光層F_Bを透過する青色光(光源光)の主波長は450nm、半値幅が20nmである。図6に示すように、主波長は450nmの青色光(光源光)を使用すると、AdobeRGB規格の青色に対して青くなりすぎるので、主波長が510nmの緑がかった青色補正用量子ドットQD_R’を含むことにより、AdobeRGB規格の青色にすることができる。なお、sRGB規格の青色とAdobeRGB規格の青色は同じである。
図7に示すように、AdobeRGB規格の緑色を生成するために、緑色蛍光層F_Gには主波長が533nm、半値幅が35nm、ピーク比が86%となるように緑色量子ドットQD_Gと、主波長が540nm、半値幅が35nm、ピーク比が16%となるように緑色補正用量子ドットQD_G’と、を含むようにされている。なお、緑色蛍光層F_Gを透過する青色光(光源光)の主波長は450nm、半値幅が20nm、ピーク比が5%である。図8に示すように、主波長は450nmの青色光(光源光)と、主波長が533nmの緑色蛍光層F_Gと主波長が540nmの緑色補正用量子ドットQD_G’とを含むことにより、AdobeRGB規格の緑色にすることができる。なお、sRGB規格の緑色とAdobeRGB規格の緑色は異なる。
図9に示すように、AdobeRGB規格の赤色を生成するために、赤色蛍光層F_Rには主波長が630nm、半値幅が35nm、ピーク比が95%となるように赤色量子ドットQD_Rと、主波長が600nm、半値幅が35nm、ピーク比が37%となるように赤色補正用量子ドットQD_R’と、を含むようにされている。なお、赤色蛍光層F_Rを透過する青色光(光源光)の主波長は450nm、半値幅が20nm、ピーク比が5%である。図10に示すように、主波長は450nmの青色光(光源光)と、主波長が630nmの赤色蛍光層F_Rと主波長が600nmの緑色補正用量子ドットQD_R’とを含むことにより、AdobeRGB規格の赤色にすることができる。なお、sRGB規格の赤色とAdobeRGB規格の赤色は同じである。
図11に示すように、sRGB規格の緑色を生成するために、緑色蛍光層F_Gには主波長が562nm、半値幅が35nm、ピーク比が80%となるように緑色量子ドットQD_Gと、主波長が533nm、半値幅が35nm、ピーク比が80%となるように緑色補正用量子ドットQD_G’と、を含むようにされている。なお、緑色蛍光層F_Gを透過する青色光(光源光)の主波長は450nm、半値幅が20nm、ピーク比が19%である。図12に示すように、主波長は450nmの青色光(光源光)と、主波長が562nmの緑色蛍光層F_Gと主波長が533nmの緑色補正用量子ドットQD_G’とを含むことにより、sRGB規格の緑色にすることができる。
上記で説明した、光源光や量子ドット、補正用量子ドットの主波長やピーク比等は一例であって、それに限定されるものではない。複数の主波長を組み合わせて、AdobeRGB規格やsRGB規格を満足するようにすればよい。
以上の説明では蛍光層に量子ドットを用いて説明したが、量子ドットに代えて蛍光体を用いてもよい。
蛍光体または量子ドットを色層に用いた表示装置において、色補正用の第2の蛍光体または量子ドットを各色層に添加する。
言い換えれば、赤色の色層と緑色の色層は2種類の主波長をもつ蛍光体または量子ドットを混合し、光源の透過光を利用する。青色の色層は1種類の蛍光体または量子ドットを配置する。2種類の主波長をもつ蛍光体や量子ドットの組合せとして、蛍光体と量子ドットのハイブリッド構成であってもよい。
光源透過光を吸収せず利用することができる。少なくとも2つ以上の蛍光体または量子ドットを混合し、色調整することで、青色(450nm)の光の混合率を高くすることができる。2つ以上の蛍光体または量子ドットを混合するため、ピーク波長に対して非対称な蛍光分布が得られる。
蛍光体または量子ドットを色層に用いた表示装置において、色補正用の第2の蛍光体または量子ドットを各色層に添加する。
言い換えれば、赤色の色層と緑色の色層は2種類の主波長をもつ蛍光体または量子ドットを混合し、光源の透過光を利用する。青色の色層は1種類の蛍光体または量子ドットを配置する。2種類の主波長をもつ蛍光体や量子ドットの組合せとして、蛍光体と量子ドットのハイブリッド構成であってもよい。
光源透過光を吸収せず利用することができる。少なくとも2つ以上の蛍光体または量子ドットを混合し、色調整することで、青色(450nm)の光の混合率を高くすることができる。2つ以上の蛍光体または量子ドットを混合するため、ピーク波長に対して非対称な蛍光分布が得られる。
本実施の形態を実施する液晶表示モードには限定はなく、基板面にほぼ垂直な電界を用いて液晶分子をスイッチするTN方式(Twisted Nematic)、VA方式(Vertical Allignment)また、基板面にほぼ平行な電界を用いて液晶分子をスイッチするIPS方式(In Plane Switching)、さらには液晶を駆動するための電極が画素内で重畳しており、電極近傍のフリンジ電界により液晶分子をスイッチするFFS方式(Fringe Field Switching)などでもよい。また、本実施の形態を実施する表示装置は液晶表示装置に限定されるものではなく、カラーフィルタを用いる有機EL表示装置にも適用することができる。
実施例1について図13および図14を用いて説明する。
図13は実施例1に係る表示装置の構造を説明するための平面図である。図14は実施例1に係る表示装置の構造を説明するためのTFTコンタクトホール部の断面図である。図15は実施例1に係る表示装置の構造を説明するための画素中央部の断面図である。図15は図13のA−A’線断面図である。
実施例1に係る表示装置は赤(R)、緑(G)、青(B)の縦ストライプ形状の副画素を備え、RGBを1画素として配置される。色層22は、行方向(X方向)にR、G、Bの順に繰り返し配置され、色層22の列方向(Y方向)に同色が配置されているものであってもよい。ゲート線GLはX方向に延在し、ソース線SLはY方向に延在する。
アレイ基板10aは、ガラス製の第一の基板11上に薄膜トランジスタ12、信号配線SL、走査配線GL、色層22、インセル偏光板23、共通電極13、画素電極14等を備える。信号配線SLおよび絶縁膜IL2の上に青色カラーフィルタCF_Bおよび蛍光層F_R、F_G、F_Bから構成される色層22を備える。蛍光層F_R、F_G、F_Bのそれぞれは実施の形態で説明したものと同じものである。赤色の色層22_Rと緑色の色層22_Gと青色の色層22_Bのそれぞれの間に反射メタル(遮光層)RMを備える。色層22の上に絶縁膜IL3を介してインセル偏光板23を備える。インセル偏光板23の上に絶縁膜IL4を介して共通電極13を備える。共通電極13の上に絶縁膜IL5を介して画素電極14を備える。共通電極13および画素電極14は、透明性と導電性に優れたITO(Indium Tin Oxide)で構成される。信号配線SLと走査配線GLは互いに交差しており、交差部の近傍には薄膜トランジスタ12を有し、画素電極14と一対一に対応している。画素電極14には、薄膜トランジスタ12とコンタクトホールCH1、CH2を介して信号配線SLより画像信号に対応した電位が付与され、薄膜トランジスタ12の動作は、走査配線GLの走査信号により制御される。薄膜トランジスタ12のチャネル部は、アモルファスシリコン層から成り、これ以外にもより移動度の高いポリシリコン層でチャネル部を形成しても良い。画素電極14の液晶層30に近接する側に図示しない第一の配向膜を備える。第一の配向膜はポリイミド系の有機高分子膜であり、所定の方向に配向処理されている。
対向基板20aは、ガラス製の第二の基板21上の液晶層30に近接する側に備える概略円柱状のポストスペーサ(柱状スペーサ)31と図示しない第二の配向膜で構成される。第二の配向膜は第一の配向膜と同様にポリイミド系の有機高分子膜であり、所定の方向に配向処理されている。
色層22およびインセル偏光板23を配置したアレイ基板10aと対向基板20aを組み立て、両者の間隙は、対向基板20a側に配置した柱状スペーサ31で均一に維持する。前記間隙に液晶材料を封入する。
対向基板20aの上側(観測者側)には、図3に示すような視野角補償フィルム40と偏光板50を配置する。インセル偏光板23と偏光板50はその吸収軸が平面法線方向から観察して互いに直交するように配置し、かつ偏光板50の吸収軸は第二の配向膜における液晶配向方向に平行にする。アレイ基板10aの下側(観測者と反対側)には図示しない青色光源を有するバックライト(照明装置)を備える。青色光源は青色発光ダイオードであり、波長は450nmを中心とした半値幅約20nmの輝線状の発光スペクトルを示すものである。
図13は実施例1に係る表示装置の構造を説明するための平面図である。図14は実施例1に係る表示装置の構造を説明するためのTFTコンタクトホール部の断面図である。図15は実施例1に係る表示装置の構造を説明するための画素中央部の断面図である。図15は図13のA−A’線断面図である。
実施例1に係る表示装置は赤(R)、緑(G)、青(B)の縦ストライプ形状の副画素を備え、RGBを1画素として配置される。色層22は、行方向(X方向)にR、G、Bの順に繰り返し配置され、色層22の列方向(Y方向)に同色が配置されているものであってもよい。ゲート線GLはX方向に延在し、ソース線SLはY方向に延在する。
アレイ基板10aは、ガラス製の第一の基板11上に薄膜トランジスタ12、信号配線SL、走査配線GL、色層22、インセル偏光板23、共通電極13、画素電極14等を備える。信号配線SLおよび絶縁膜IL2の上に青色カラーフィルタCF_Bおよび蛍光層F_R、F_G、F_Bから構成される色層22を備える。蛍光層F_R、F_G、F_Bのそれぞれは実施の形態で説明したものと同じものである。赤色の色層22_Rと緑色の色層22_Gと青色の色層22_Bのそれぞれの間に反射メタル(遮光層)RMを備える。色層22の上に絶縁膜IL3を介してインセル偏光板23を備える。インセル偏光板23の上に絶縁膜IL4を介して共通電極13を備える。共通電極13の上に絶縁膜IL5を介して画素電極14を備える。共通電極13および画素電極14は、透明性と導電性に優れたITO(Indium Tin Oxide)で構成される。信号配線SLと走査配線GLは互いに交差しており、交差部の近傍には薄膜トランジスタ12を有し、画素電極14と一対一に対応している。画素電極14には、薄膜トランジスタ12とコンタクトホールCH1、CH2を介して信号配線SLより画像信号に対応した電位が付与され、薄膜トランジスタ12の動作は、走査配線GLの走査信号により制御される。薄膜トランジスタ12のチャネル部は、アモルファスシリコン層から成り、これ以外にもより移動度の高いポリシリコン層でチャネル部を形成しても良い。画素電極14の液晶層30に近接する側に図示しない第一の配向膜を備える。第一の配向膜はポリイミド系の有機高分子膜であり、所定の方向に配向処理されている。
対向基板20aは、ガラス製の第二の基板21上の液晶層30に近接する側に備える概略円柱状のポストスペーサ(柱状スペーサ)31と図示しない第二の配向膜で構成される。第二の配向膜は第一の配向膜と同様にポリイミド系の有機高分子膜であり、所定の方向に配向処理されている。
色層22およびインセル偏光板23を配置したアレイ基板10aと対向基板20aを組み立て、両者の間隙は、対向基板20a側に配置した柱状スペーサ31で均一に維持する。前記間隙に液晶材料を封入する。
対向基板20aの上側(観測者側)には、図3に示すような視野角補償フィルム40と偏光板50を配置する。インセル偏光板23と偏光板50はその吸収軸が平面法線方向から観察して互いに直交するように配置し、かつ偏光板50の吸収軸は第二の配向膜における液晶配向方向に平行にする。アレイ基板10aの下側(観測者と反対側)には図示しない青色光源を有するバックライト(照明装置)を備える。青色光源は青色発光ダイオードであり、波長は450nmを中心とした半値幅約20nmの輝線状の発光スペクトルを示すものである。
実施例2について図16および図17を用いて説明する。
図16は実施例2に係る表示装置の構造を説明するためのTFTコンタクトホール部の断面図である。図17は実施例2に係る表示装置の構造を説明するための画素中央部の断面図である。
実施例2係る表示装置は共通電極13が対向基板10bに形成され、それに伴い絶縁膜IL5がなくなっている点を除き、実施例1係る表示装置と同じである。
すなわち、アレイ基板10bは、ガラス製の第一の基板11上に薄膜トランジスタ12、信号配線SL、走査配線GL、色層22、インセル偏光板23、画素電極14等を備える。インセル偏光板23の上に絶縁膜IL4を介して画素電極14を形成する。
対向基板20bは、ガラス製の第二の基板21上の液晶層30に近接する側に備える共通電極13と概略円柱状のポストスペーサ(柱状スペーサ)31と図示しない第二の配向膜で構成される。
図16は実施例2に係る表示装置の構造を説明するためのTFTコンタクトホール部の断面図である。図17は実施例2に係る表示装置の構造を説明するための画素中央部の断面図である。
実施例2係る表示装置は共通電極13が対向基板10bに形成され、それに伴い絶縁膜IL5がなくなっている点を除き、実施例1係る表示装置と同じである。
すなわち、アレイ基板10bは、ガラス製の第一の基板11上に薄膜トランジスタ12、信号配線SL、走査配線GL、色層22、インセル偏光板23、画素電極14等を備える。インセル偏光板23の上に絶縁膜IL4を介して画素電極14を形成する。
対向基板20bは、ガラス製の第二の基板21上の液晶層30に近接する側に備える共通電極13と概略円柱状のポストスペーサ(柱状スペーサ)31と図示しない第二の配向膜で構成される。
10、10A、10a、10b・・・アレイ基板
11・・・ガラス基板
12・・・薄膜トランジスタ
13・・・共通電極
14・・・画素電極
20、20A、20a、20b・・・対向基板
21・・・ガラス基板
22、22A・・・色層
22_B、22A_B・・・青色の色層
22_G、22A_G・・・緑色の色層
22_R、22A_R・・・赤色の色層
23・・・インセル偏光板
30・・・液晶層
31・・・柱状スペーサ
40・・・視野角補償フィルム
50・・・偏光板
100、100A・・・表示装置
CF_B・・・青色カラーフィルタ
CF_R・・・赤色カラーフィルタ
CF_Y・・・黄色カラーフィルタ
F_B・・・青色蛍光層
F_G・・・緑色蛍光層
F_R・・・赤色蛍光層
QD_B2・・・青色補正用量子ドット
QD_G・・・緑色量子ドット
QD_G1・・・緑色量子ドット
QD_G2・・・緑色補正用量子ドット
QD_R・・・赤色量子ドット
QD_R1・・・赤色量子ドット
QD_R2・・・赤色補正用量子ドット
S_B・・・青色散乱層
11・・・ガラス基板
12・・・薄膜トランジスタ
13・・・共通電極
14・・・画素電極
20、20A、20a、20b・・・対向基板
21・・・ガラス基板
22、22A・・・色層
22_B、22A_B・・・青色の色層
22_G、22A_G・・・緑色の色層
22_R、22A_R・・・赤色の色層
23・・・インセル偏光板
30・・・液晶層
31・・・柱状スペーサ
40・・・視野角補償フィルム
50・・・偏光板
100、100A・・・表示装置
CF_B・・・青色カラーフィルタ
CF_R・・・赤色カラーフィルタ
CF_Y・・・黄色カラーフィルタ
F_B・・・青色蛍光層
F_G・・・緑色蛍光層
F_R・・・赤色蛍光層
QD_B2・・・青色補正用量子ドット
QD_G・・・緑色量子ドット
QD_G1・・・緑色量子ドット
QD_G2・・・緑色補正用量子ドット
QD_R・・・赤色量子ドット
QD_R1・・・赤色量子ドット
QD_R2・・・赤色補正用量子ドット
S_B・・・青色散乱層
Claims (19)
- 表示装置は、
色層を有するアレイ基板と、
対向基板と、
を備え、
前記色層は、
青色光を赤色に変換する赤色蛍光層と、
青色光を緑色に変換する緑色蛍光層と、
青色光を補正する青色蛍光層と、
を備え、
前記赤色蛍光層および前記緑色蛍光層はそれぞれ2種類の主波長をもつ蛍光体または量子ドットを有し、
前記青色層は1種類の主波長をもつ蛍光体または量子ドットを有する。 - 請求項1の表示装置において、
前記青色蛍光層に含まれる蛍光体または量子ドットの量は前記赤色蛍光層に含まれる蛍光体または量子ドットの量よりも少なく、前記緑色蛍光層に含まれる蛍光体または量子ドットの量よりも少ない。 - 請求項1の表示装置において、さらに、
前記アレイ基板と前記対向基板の間に配置される液晶層と、
前記アレイ基板に対し前記色層とは反対側に配置される光源と、
を備え、
前記青色光は前記光源から供給される。 - 請求項3の表示装置において、
前記アレイ基板は前記液晶層と前記色層との間にインセル型の偏光板を有する。 - 請求項1の表示装置において、さらに、
前記色層は前記対向基板とは反対側に青色カラーフィルタを有する。 - 請求項3の表示装置において、さらに、
前記対向基板に対して前記液晶層とは反対側に偏光板を有する。 - 請求項6の表示装置において、さらに、
前記偏光板と前記対向基板との間に視野角補償フィルムを有する。 - 請求項1の表示装置において、
前記赤色蛍光層、前記緑色蛍光層および前記青色蛍光層はそれぞれ蛍光体または量子ドットを分散させた透明樹脂である。 - 請求項1の表示装置において、
前記赤色蛍光層、前記緑色蛍光層および前記青色蛍光層の間にはそれぞれ反射メタルを有する。 - 請求項1の表示装置において、
前記アレイ基板は画素電極と共通電極を有する。 - 請求項1の表示装置において、
前記アレイ基板は画素電極を有し、
前記対向基板は共通電極を有する。 - 請求項1の表示装置において、
前記赤色蛍光層は、主波長が630nm、半値幅が35nm、ピーク比が95%の蛍光体または量子ドットと、主波長が600nm、半値幅が35nm、ピーク比が37%の蛍光体または量子ドットと、を有する。 - 請求項12の表示装置において、
前記赤色蛍光層を通過する青色光は主波長が450nm、半値幅が20nm、ピーク比が5%である。 - 請求項1の表示装置において、
前記緑色蛍光層は、主波長が533nm、半値幅が35nm、ピーク比が86%の蛍光体または量子ドットと、主波長が540nm、半値幅が35nm、ピーク比が16%の蛍光体または量子ドットと、を有する。 - 請求項14の表示装置において、
前記緑色蛍光層を通過する青色光は主波長が450nm、半値幅が20nm、ピーク比が5%である。 - 請求項1の表示装置において、
前記緑色蛍光層は主波長が562nm、半値幅が35nm、ピーク比が80%の蛍光体または量子ドットと、主波長が533nm、半値幅が35nm、ピーク比が80%の蛍光体または量子ドットと、を有する。 - 請求項16の表示装置において、
前記緑色蛍光層を通過する青色光は主波長が450nm、半値幅が20nm、ピーク比が19%である。 - 請求項1の表示装置において、
前記青色蛍光層は主波長が510nm、半値幅が35nm、ピーク比が10%の蛍光体または量子ドットを有する。 - 請求項18の表示装置において、
前記青色蛍光層を通過する青色光は主波長が450nm、半値幅が20nm、ピーク比が100%である。
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