JP4019781B2 - 液晶表示装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置に関するものであり、特に、多原色光源を時分割したバックライトと、カラーフィルタを用いた液晶表示素子とで色再現域の広いカラー表示をする液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
直視する液晶表示装置のカラー表示は、デジタル表示計器などで用いられているセグメント型の液晶表示装置においては、例えば、光シャッタとしての液晶表示素子の外側に、セグメント電極に対応した形状に特定の色のカラーフィルタパターンを設け、各セグメント部分が各特定の色に表示されるようにカラー表示を行っている。
また、ノートＰＣや、カラーＴＶなどに広く用いられているマトリックス型の液晶表示装置においては、任意の文字や画像が表示できるように、画素電極が水平及び垂直方向に規則的に多数配列されており、この画素電極に対応し、光の三原色である赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のカラーフィルタの画素を規則的に液晶表示素子の内側に設け、フルカラーのカラー表示を行っている。
【０００３】
この画素の細分化が十分になされていれば、ある一定距離以上離れてみると、目の分解能を超えるため赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各々の色として認識されず、混合した色として認識される。
すなわち、マトリックス型の液晶表示装置においては、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の三画素を用いて、それぞれ空間的に混合することによって、任意の文字や画像の中間色を表示している。所謂、並置加法混色によってカラー表示を行っている。
【０００４】
透過型の液晶表示装置では、光源であるバックライトとして、一般に白色光源が用いられている。液晶表示素子を無彩色の白黒シャッターとして機能させ、各画素の白黒シャッターの開閉の度合いを電気的に制御することによって、各画素の透過光量を変化させ中間調を表現している。
この透過型の液晶表示装置の色再現域は、バックライトの発光スペクトル、カラーフィルタの分光透過率、及び液晶の電気光学特性によってほぼ定まるものである。
【０００５】
バックライトの光源としては、演色性に優れた３波長域発光型蛍光ランプ（三波長管）が広く用いられ、またカラーフィルタとしては、耐熱性、耐光性などに優れた顔料分散型カラーフィルタが広く用いられている。
透過型の液晶表示装置の色再現域は、近年、三波長管の発光スペクトル、及びカラーフィルタの分光透過率に検討が加えられ、両者が最適な組み合わせとなるように、蛍光体の組成、及びカラーフィルタの組成に工夫がなされ、ＣＲＴと同等の色再現域を有するものとなった。
【０００６】
しかし、昨今は、色再現域、特に彩度において、ＣＲＴと同等以上の特性が要望されるようになった。
上記顔料分散型カラーフィルタを用いた透過型の液晶表示装置においては、カラーフィルタの透過率は２０％〜３０％であり、かなりの量の光がカットされており光の利用効率は元来よくない。更に彩度を向上させるには、例えば、カラーフィルタの膜厚を厚くすることによって達成できるものの、光の利用効率は更に悪化してしまう。
すなわち、三原色の顔料分散型カラーフィルタを用い、並置加法混色によって色再現域、特に彩度を大幅に改善できる余地は少ない。
【０００７】
そこで、原色を多数（４以上）用いることにより色再現域を改善することが考えられる。しかし、多数色の顔料分散型カラーフィルタは、三原色の場合に比べ解像度が落ちることになる。また、彩度を向上させるために挟帯域のカラーフィルタを用いることとなり、光の利用効率が更に悪化するので多原色化は好ましいものではない。
【０００８】
一方、直視する液晶表示装置のカラー表示においては、上記三原色のカラーフィルタを用いた並置加法混色によるカラー表示に対し、カラー画像を時間的に赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の三画像に分け、この三画像を高速で順次に切り替えて一つのカラー画像を構成するカラー表示方式がある。
この順次に切り替え、繰り返す速度が十分に速ければ、ちらつきとして認識されず、また、目の残像効果により色が混合されカラー画像として認識される。
この方式は、フィールド順次法、色順次法、時分割法などと呼ばれ、時間的に色を混合するもので、所謂、継時加法混色によってカラー表示を行うものである。
【０００９】
尚、この時分割法によるカラー表示は、古くはカラーＴＶの標準方式が、白黒方式との両立性のあるＮＴＳＣ方式に統一される以前に、ＣＢＳ方式と称しＣＲＴのカラー表示に一時期ではあるが用いられたことがある。
【００１０】
近年における透過型の液晶表示装置の例としては、例えば、「電子材料」１９９９年６月別冊に、「カラーフィルタレス技術」として時分割法による、直視する透過型の液晶表示装置についての記述がある。
この方法は、バックライト自体に三原色を発光する機能をもたせ、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）を順次に、繰り返し高速で発光させ、液晶表示素子を白黒シャッターとして機能させたものである。この方法は、軽薄短小などの液晶表示装置が本来有する特徴を生かそうとの立場にたったものといえる。
【００１１】
この方法によれば、カラーフィルタを省くことにより、光の利用効率を大幅に向上させ、また解像度を向上させることができるものとなる。
しかし、バックライトの光源は蛍光体を用いた冷陰極線管を使用したものであり、色再現域、特に彩度の大幅な改善は困難なものといえる。
【００１２】
また、近年、青色のＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）が実用され、蛍光体の発光に代わり、色再現域が広く彩度が高いＬＥＤをバックライトの光源として使用する試みが進んでいる。
例えば、携帯電話用液晶表示装置のバックライトとして、青色のＬＥＤと黄緑色の蛍光体とを組み合わせたタイプの白色光源が用いられている。また、例えば、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のＬＥＤを一個のパッケージにモールドしたマルチチップタイプが開発されている。
【００１３】
これらは、カラーフィルタを用いた前記並置加法混色による液晶表示装置の白色のバックライトとして用いるものであるが、ＬＥＤのもつ高速応答性を利用し、時分割法におけるバックライトの光源として使用する試みも進んでいる。
例えば、「カラーフォーラムＪＡＰＡＮ２００１予稿集」に、「ＬＥＤ光源を用いた時分割式多原色表示方法の開発」として、ＬＥＤをバックライトの光源とし、６原色のＬＥＤを用いた時分割法による直視する透過型液晶表示装置についての提案がある。
【００１４】
この方法による透過型の液晶表示装置の色再現域は、ＣＲＴのもつ色再現域に比べ大幅に広い色再現域のものとなっている。
図１は、この方法による透過型の液晶表示装置の概念を説明する断面図である。
図１に示すように、この透過型の液晶表示装置は、バックライト（１）と液晶表示素子（２）で構成されたものである。バックライト（１）の光源は、発光スペクトルの異なる２種類の第一白色光源（Ｗ１）、第二白色光源（Ｗ２）からなり、また、液晶表示素子（２）は、ガラス基板（６Ａ）上にフィルタ画素（７）、透明電極（８Ａ）が形成されたカラーフィルタ（３）と、液晶（５）と、ガラス基板（６Ｂ）上に画素電極（８Ｂ）が形成された対向基板（４）とで構成されている。
【００１５】
また、図２は、図１におけるカラーフィルタ（３）の分光透過率の概念を示すものであり、また、第一白色光源（Ｗ１）、第二白色光源（Ｗ２）を構成するＬＥＤの発光スペクトルの概念を示す説明図である。
図１、及び図２に示すように、液晶表示素子（２）には、三原色の赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のフィルタ画素（７）が設けられており、並置加法混色によってカラー表示を行うようになっている。
また、バックライト（１）の光源は、発光スペクトルの異なる２種類の第一白色光源（Ｗ１）と第二白色光源（Ｗ２）が高速で交互に発光し、第一白色光源（Ｗ１）と第二白色光源（Ｗ２）の交互の発光に同期して液晶を駆動し画像を表示する。
【００１６】
第一白色光源（Ｗ１）は、狭帯域の発光スペクトルをもつ第一赤ＬＥＤ（Ｒ１）、第一緑ＬＥＤ（Ｇ１）、第一青ＬＥＤ（Ｂ１）で構成されており、また、第二白色光源（Ｗ２）は、第一赤ＬＥＤ（Ｒ１）、第一緑ＬＥＤ（Ｇ１）、第一青ＬＥＤ（Ｂ１）とは各々異なったピーク波長をもつ第二赤ＬＥＤ（Ｒ２）、第二緑ＬＥＤ（Ｇ２）、第二青ＬＥＤ（Ｂ２）で構成されている。
このＬＥＤの６原色の内の各２原色は、上記カラーフィルタの三原色の各々に対応した各２原色となっている。（カラーフィルタ１原色にＬＥＤ２原色）
この第一白色光源（Ｗ１）の３原色（Ｒ１、Ｇ１、Ｂ１）と第二白色光源（Ｗ２）の３原色（Ｒ２、Ｇ２、Ｂ２）を高速で交互に発光させることによって、すなわち、時分割することによって、６原色によるカラー表示を行うようになっている。
【００１７】
この方法による透過型の液晶表示装置は、バックライトの光源として高速応答性があり、発光スペクトルが狭帯域なＬＥＤを用い、時分割法によって６原色（３原色×２）とすることによって、三原色のカラーフィルタを用いた際における解像度を落とすことなく、また、光の利用効率を低下させることなく、色再現域を広く、特に彩度を高くすることができるものとなる。
【００１８】
このような透過型の液晶表示装置に用いるカラーフィルタの分光透過率は、図２に示すように、例えば、青カラーフィルタ（ＢO ）は、波長５００ｎｍ以上をカットして、波長４００ｎｍ〜５００ｎｍを透過する範囲とし、波長４００ｎｍ〜５００ｎｍ内にての分光透過率の最大値の巾が広く、光源であるＬＥＤの発光スペクトルがカットされないものが好ましい。
【００１９】
図３は、顔料分散型カラーフィルタの一例の分光透過率を示すものであるが、図３に示すように、例えば、青カラーフィルタ（Ｂp ）にては、図中斜線（○１）に示すように、波長４００ｎｍ〜５００ｎｍ内の短波長側の透過率が低く、青ＬＥＤの発光スペクトルの一部がカットされてしまうものとなる。
また、図中斜線（○２）に示すように、波長５００ｎｍ以上での透過率が高く、緑ＬＥＤの発光スペクトルの一部が青カラーフィルタ（Ｂp ）によってカットされないものとなる。
従って、現状の顔料分散型カラーフィルタを用いた際には、バックライトの光源として発光スペクトルが狭帯域なＬＥＤを用いても、広い色再現域を得ることは困難なものとなる。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような問題点に着目してなされたものであり、三原色のカラーフィルタを用いた液晶表示素子と、狭帯域な発光スペクトルを有する多原色の光源を時分割したバックライトとでカラー表示を行う液晶表示装置であって、各カラーフィルタの分光透過率が、各カラーフィルタに対応した光源の発光スペクトルをカットしないように、各カラーフィルタの当該波長域内の透過率が高く、各カラーフィルタに対応しない光源の発光スペクトルを十分にカットするように当該波長域外の透過率が低いカラーフィルタを具備し、ＣＲＴのもつ色再現域に比べ大幅に広い色再現域の液晶表示装置を提供することを課題とする。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、三原色のカラーフィルタを用いた液晶表示素子と、狭帯域な発光スペクトルを有する多原色の光源を時分割したバックライトとでカラー表示をする直視型の液晶表示装置において、三原色のカラーフィルタの内、少なくとも一色が体積型ホログラムを用いたカラーフィルタであることを特徴とする液晶表示装置である。
【００２２】
また、本発明は、上記発明による液晶表示装置において、前記三原色のカラーフィルタの内、青カラーフィルタが体積型ホログラムを用いたカラーフィルタであることを特徴とする液晶表示装置である。
【００２３】
また、本発明は、上記発明による液晶表示装置において、前記三原色のカラーフィルタの分光透過率の最大値が７０％以上で、ピーク端部の最大傾斜が３．５％／ｎｍ以上であることを特徴とする液晶表示装置である。
【００２４】
また、本発明は、上記発明による液晶表示装置において、前記狭帯域な発光スペクトルを有する多原色の光源が、６原色の光源であり、６原色の内の各２原色の光源が赤、緑、青の各カラーフィルタに対応した発光スペクトルを有し、各２原色の発光スペクトルが各々異なったピーク波長をもつことを特徴とする液晶表示装置である。
【００２５】
また、本発明は、上記発明による液晶表示装置において、前記狭帯域な発光スペクトルを有する多原色の光源が、ＬＥＤであり、少なくとも１ＬＥＤが窒化ガリウムを成分とすることを特徴とする液晶表示装置である。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を説明する。
図４は、本発明における三原色のカラーフィルタの概念を示す説明図である。 図４に示すように、この三原色のカラーフィルタは、ガラス基板（６）上に、青カラーフィルタ（Ｂh ）、緑カラーフィルタ（Ｇh ）、及び赤カラーフィルタ（Ｒh ）が形成されたものである。
青カラーフィルタ（Ｂh ）は、体積型ホログラムによる赤干渉縞の記録画素（ｒ）と、体積型ホログラムによる緑干渉縞の記録画素（ｇ）とで構成されている。また、緑カラーフィルタ（Ｇh ）は、青干渉縞の記録画素（ｂ）と赤干渉縞の記録画素（ｒ）とで構成され、赤カラーフィルタ（Ｒh ）は、緑干渉縞の記録画素（ｇ）と青干渉縞の記録画素（ｂ）とで構成されている。
【００２７】
青カラーフィルタ（Ｂh ）の赤干渉縞の記録画素（ｒ）は、図中白太矢印で示す白色光（Ｗ）の内、赤を選択的に反射し、青及び緑、すなわち、シアンを透過する。また、青カラーフィルタ（Ｂh ）の緑干渉縞の記録画素（ｇ）は、そのシアンの内、緑を選択的に反射し、青を透過する。
すなわち、青カラーフィルタ（Ｂh ）は、イエロー（Ｙ）（赤＋緑）を選択的に反射し、青を選択的に透過するものである。
同様に、緑カラーフィルタ（Ｇh ）は、マゼンタ（Ｍ）を選択的に反射し、緑を選択的に透過する。また、赤カラーフィルタ（Ｒh ）は、シアンを選択的に反射し、赤を選択的に透過する。
【００２８】
このような、体積型ホログラムによるカラーフィルタは、各々の選択的な反射及び透過によって、その分光透過率は、図５に示す一例のように、分光透過率の最大値が高く、且つ最大値の巾が広いものとなる。
従って、このようなカラーフィルタを用いた液晶表示素子を、狭帯域な発光スペクトルを有する多原色の光源を時分割したバックライトと組み合わせることによって、ＣＲＴのもつ色再現域に比べ大幅に広い色再現域を有する液晶表示装置を可能なものとする。
【００２９】
本発明は、三原色のカラーフィルタの内、少なくとも一色が体積型ホログラムを用いたカラーフィルタであることを特徴とするものであり、上記本発明におけるカラーフィルタの概念の説明においては、赤、緑、青の各カラーフィルタが共に体積型ホログラムを用いた場合を例として説明を行った。
本発明は、また、三原色のカラーフィルタの内、青カラーフィルタが体積型ホログラムを用いたカラーフィルタであることを特徴とするものである。
前記のように、本発明における各カラーフィルタの分光透過率は、各カラーフィルタに対応した光源の発光スペクトルをカットしないように、各カラーフィルタの当該波長域内の透過率が高く、各カラーフィルタに対応しない光源の発光スペクトルを十分にカットするように、当該波長域外の透過率が低いものが好ましい。
【００３０】
しかし、例えば、図３は、顔料分散型カラーフィルタの一例の分光透過率を示すものであるが、前記のように、青カラーフィルタ（Ｂp ）にては、図中斜線（○１）に示すように、波長４００ｎｍ〜５００ｎｍ内の短波長側の透過率が低く、青の発光スペクトルの一部がカットされてしまい、また、図中斜線（○２）に示すように、波長５００ｎｍ以上での透過率が高く、緑の発光スペクトルの一部が青カラーフィルタ（Ｂp ）によってカットされない。
【００３１】
このような、顔料分散型カラーフィルタの分光透過率の悪さは、緑カラーフィルタ（Ｇp ）、赤カラーフィルタ（Ｒp ）にても同様なものであるが、図３に示すように、青カラーフィルタ（Ｂp ）が最も悪い。従って、三原色のカラーフィルタの内、いずれか一色に体積型ホログラムを用いるとなると、青カラーフィルタに用いた場合が最も効果的なものとなる。
【００３２】
また、本発明は、三原色のカラーフィルタの分光透過率の最大値が７０％以上で、ピーク端部の最大傾斜が３．５％／ｎｍ以上であることを特徴とするものである。
図３に示す、顔料分散型カラーフィルタの一例の分光透過率においては、赤、緑、青の各カラーフィルタの内、赤カラーフィルタ（Ｒp ）の短波長側のピーク端部の傾斜が最も大きなものとなっている。図中の補助線（ｆ）で示すように、この赤カラーフィルタ（Ｒp ）の短波長側のピーク端部の最大傾斜は略３．０％である。
【００３３】
一方、図５に示す、体積型ホログラムによるカラーフィルタの一例の分光透過率においては、赤、緑、青の各カラーフィルタの内、青カラーフィルタ（Ｂh ）の長波長側のピーク端部の傾斜が最も小さなものとなっている。図中の補助線（ｅ）で示すように、この青カラーフィルタ（Ｂh ）の長波長側のピーク端部の最大傾斜は略１２％／ｎｍである。
すなわち、本発明による液晶表示装置に用いるカラーフィルタとしては、体積型ホログラムによるカラーフィルタが好適なものとなり、ピーク端部の最大傾斜が３．５％／ｎｍ以上であることが好ましい。
【００３４】
また、本発明は、狭帯域な発光スペクトルを有する多原色の光源が、６原色の光源であり、６原色の内の各２原色の光源が赤、緑、青の各カラーフィルタに対応した発光スペクトルを有し、各２原色の発光スペクトルが各々異なったピーク波長をもつことを特徴とするものである。
原色を多数用いて色再現域を広げる場合に、４原色では色再現域の広がる範囲は十分とはいえない。原色の数は、狭帯域な発光スペクトルを有する光源を用いた際には、６原色であれば色再現域は大幅に広がったものとなる。
また、色再現域の大幅な広がり状態を色度図上で偏らず、均等にするには、６原色の光源の内の各２原色を、赤、緑、青の各カラーフィルタに対応した各２原色とし（カラーフィルタ１色に光源２原色）、各２原色の光源が各々異なったピーク波長をもつことが好ましい。
【００３５】
【実施例】
以下に、本発明による液晶表示装置の実施例を詳細に説明する。
＜実施例１＞
（カラーフィルタの作製）
体積型ホログラムの感光材料として、デュポン社製のオムニデックス（商品名）を用いた。
先ず、一枚目の感光材料の感光層とミラーを密着させ、所定のマスクを配置して、赤の波長のレーザー光を垂直入射させる。照射したレーザー光は、ミラーからの反射光と干渉して、露光部分には面に平行な干渉縞が記録される。このような露光を順次にマスクをずらし青、緑についても行った。
【００３６】
次に、水銀ランプによって紫外線（５ｍＷ／ｃｍ2）を２分間照射してＵＶキュアを行い、画素状に赤干渉縞、青干渉縞、緑干渉縞を記録した第一ホログラム記録フィルム（Ｈ１）を得た。この際の露光量は、赤は１５０ｍＪ／ｃｍ2 、青は５０ｍＪ／ｃｍ2 、緑は３０ｍＪ／ｃｍ2 であった。また、レーザー光強度は約１０ｍＷ／ｃｍ2 であった。
【００３７】
使用したレーザー光は、以下のものである。
・赤：クリプトンレーザー 出力５Ｗ、６４８ｎｍ、コヒーレント社製（イノバ２００Ｋ３）
・青：アルゴンイオンレーザー 出力５Ｗ、４８８ｎｍ、スペクラフィジックス社製（２２０−０５５）
・緑：アルゴンイオンレーザー 出力５Ｗ、５１４ｎｍ、スペクラフィジックス社製（２２０−０５５）
【００３８】
続いて、二枚目の感光材料を用い、露光時のレーザー光の色順序を、一枚目の際の赤、青、緑の順序から緑、赤、青の順序に変更した以外は、上記一枚目の感光材料と同様にして、画素状に緑干渉縞、赤干渉縞、青干渉縞を記録した第二ホログラム記録フィルム（Ｈ２）を得た。
【００３９】
次に、図６（イ）に示すように、ガラス基板（６）上にカラーチューニングフィルム（９Ａ）（デュポン社製のホログラム波長調整用フィルム）を接着剤で貼りつけ、さらにその上に上記第一ホログラム記録フィルム（Ｈ１）を貼りつけた後、１００℃で３０分間加熱して熱処理を行った。
この熱処理によって、カラーチューニングフィルム中のモノマーが第一ホログラム記録フィルム（Ｈ１）中に拡散する。
【００４０】
次に、水銀ランプによって紫外線（５ｍＷ／ｃｍ2）を２分間照射してＵＶキュアを行い、体積型ホログラムによる赤干渉縞の記録画素（ｒ）、青干渉縞の記録画素（ｂ）、緑干渉縞の記録画素（ｇ）をガラス基板（６）上に形成した。（図６（ロ））。
【００４１】
引き続き、図６（ハ）に示すように、第一ホログラム記録フィルム（Ｈ１）上に、カラーチューニングフィルム（９Ｂ）を貼りつけ、さらにその上に上記第二ホログラム記録フィルム（Ｈ２）を貼りつけた後、同様な熱処理、及びＵＶキュアを行い、体積型ホログラムによる緑干渉縞の記録画素（ｇ）、赤干渉縞の記録画素（ｒ）、青干渉縞の記録画素（ｂ）を形成した。（図６（ニ））。
この際、第一ホログラム記録フィルム（Ｈ１）の赤干渉縞の記録画素（ｒ）上に、第二ホログラム記録フィルム（Ｈ２）の緑干渉縞の記録画素（ｇ）を、青干渉縞の記録画素（ｂ）上に赤干渉縞の記録画素（ｒ）を、また、緑干渉縞の記録画素（ｇ）上に青干渉縞の記録画素（ｂ）を各々形成した。
【００４２】
このようにして、体積型ホログラムによる赤干渉縞の記録画素（ｒ）と、体積型ホログラムによる緑干渉縞の記録画素（ｇ）とで構成される青カラーフィルタ（Ｂh ）、青干渉縞の記録画素（ｂ）と赤干渉縞の記録画素（ｒ）とで構成される緑カラーフィルタ（Ｇh ）、緑干渉縞の記録画素（ｇ）と青干渉縞の記録画素（ｂ）とで構成される赤カラーフィルタ（Ｒh ）を得た。
得られた各カラーフィルタの分光透過率は、図５に示すように、各カラーフィルタの当該波長域内の透過率が高く、各カラーフィルタに対応した光源の発光スペクトルをカットせず、また、当該波長域外の透過率が低く、各カラーフィルタに対応しない光源の発光スペクトルを十分にカットするカラーフィルタであった。
【００４３】
（バックライトの作製）
バックライトは、発光スペクトルの異なる２種類の第一白色光源（Ｗ１）と第二白色光源（Ｗ２）で構成した。第一白色光源（Ｗ１）と第二白色光源（Ｗ２）が高速で交互に発光し、第一白色光源（Ｗ１）と第二白色光源（Ｗ２）の交互の発光に同期して液晶を駆動し画像を表示する時分割法とした。
第一白色光源（Ｗ１）及び第二白色光源（Ｗ２）に用いる多原色の光源としては、狭帯域な発光スペクトルを有し、且つ高速応答性のあるＬＥＤを使用した。
【００４４】
第一白色光源（Ｗ１）は、狭帯域な発光スペクトルをもつ第一赤ＬＥＤ（Ｒ１）、第一緑ＬＥＤ（Ｇ１）、第一青ＬＥＤ（Ｂ１）で構成し、また、第二白色光源（Ｗ２）は、第一赤ＬＥＤ（Ｒ１）、第一緑ＬＥＤ（Ｇ１）、第一青ＬＥＤ（Ｂ１）とは各々異なったピーク波長をもつ第二赤ＬＥＤ（Ｒ２）、第二緑ＬＥＤ（Ｇ２）、第二青ＬＥＤ（Ｂ２）で構成した。
このＬＥＤの６原色の内の各２原色は、上記カラーフィルタの三原色の各々に対応した各２原色となっている。（カラーフィルタ１原色にＬＥＤ２原色） ３原色（Ｒ１、Ｇ１、Ｂ１）で構成する第一白色光源（Ｗ１）と、３原色（Ｒ２、Ｇ２、Ｂ２）で構成する第二白色光源（Ｗ２）を高速で交互に発光させることによって、すなわち、時分割することによって、６原色（３原色×２）による
カラー表示を行うようになっている。
【００４５】
図７は、使用した６原色のＬＥＤの発光スペクトルを示す説明図である。青ＬＥＤとして、ピーク波長の異なる第一青ＬＥＤ（Ｂ１）、第二青ＬＥＤ（Ｂ２）、緑ＬＥＤとして、ピーク波長の異なる第一緑ＬＥＤ（Ｇ１）、第二緑ＬＥＤ（Ｇ２）、赤ＬＥＤとして、ピーク波長の異なる第一赤ＬＥＤ（Ｒ１）、第二赤ＬＥＤ（Ｒ２）が示されている。
【００４６】
第一白色光源（Ｗ１）の第一青ＬＥＤ（Ｂ１）は、ＩｎＧａＮ系、ピーク波長：４３５ｎｍ、第一緑ＬＥＤ（Ｇ１）はＩｎＧａＮ系、ピーク波長：５０５ｎｍ、第一赤ＬＥＤ（Ｒ１）はＡｌＩｎＧａ系、ピーク波長：６００ｎｍを使用した。また、第二白色光源（Ｗ２）の第二青ＬＥＤ（Ｂ２）は、ＩｎＧａＮ系、ピーク波長：４６５ｎｍ）、第二緑ＬＥＤ（Ｇ２）はＩｎＧａＮ系、ピーク波長：５２０ｎｍ）、第二赤ＬＥＤ（Ｒ２）はＧａＡｌＡｓ系、ピーク波長：６５５ｎｍ）を使用した。
このような６原色を用いた際の色再現域は、図８のｕ’ｖ’色度図に示すようなものとなり、その色再現域（○３）は、三原色表示のＣＲＴの色再現域（○４）に比べ大幅に広くなる。
【００４７】
（液晶表示装置の作製）
液晶表示素子のカラーフィルタとして、上記により得たカラーフィルタを用い、バックライトとして、上記構成のバックライトを用いて作製した液晶表示装置の色再現域は大幅に広がったものとなり、図８に示すｕ’ｖ’色度図と略同等の色再現域を有する液晶表示装置が得られた。
【００４８】
＜実施例２＞
（カラーフィルタの作製）
実施例２においては、前記感光層の同一部分に波長の異なるレーザー光を二重露光し、同一部分に２種の干渉縞を記録した記録画素からなるカラーフィルタを作製した。
先ず、体積型ホログラムの感光材料として、デュポン社製のオムニデックス（商品名）を用い、感光材料の感光層とミラーを密着させ、所定のマスクを配置して、赤の波長のレーザー光を垂直入射させる。照射したレーザー光は、ミラーからの反射光と干渉して、露光部分には面に平行な赤干渉縞が記録される。
マスクの配置をこのままの状態にして、引き続き、緑の波長のレーザー光を垂直入射させる。照射したレーザー光は、ミラーからの反射光と干渉して、露光部分には面に平行な緑干渉縞が記録される。
【００４９】
このような露光をマスクをずらし青及び赤について行い、さらにマスクをずらし緑及び青についても行った。
次に、水銀ランプによって紫外線（５ｍＷ／ｃｍ2）を２分間照射してＵＶキュアを行い、画素状に赤干渉縞と緑干渉縞、青干渉縞と赤干渉縞、緑干渉縞と青干渉縞を記録した第三ホログラム記録フィルム（Ｈ３）を得た。この際の露光量、及び使用したレーザー光は実施例１と同一である。
【００５０】
次に、ガラス基板上にカラーチューニングフィルム（デュポン社製のホログラム波長調整用フィルム）を接着剤で貼りつけ、さらにその上に上記第三ホログラム記録フィルム（Ｈ３）を貼りつけた後、１００℃で３０分間加熱して熱処理を行った。この熱処理によって、カラーチューニングフィルム中のモノマーが第三ホログラム記録フィルム（Ｈ３）中に拡散する。
次に、水銀ランプによって紫外線（５ｍＷ／ｃｍ2）を２分間照射してＵＶキュアを行い、体積型ホログラムによる赤干渉縞と緑干渉縞の記録画素（ｒ＋ｇ）、青干渉縞と赤干渉縞の記録画素（ｂ＋ｒ）、緑干渉縞と青干渉縞の記録画素（ｇ＋ｂ）をガラス基板上に形成した。
【００５１】
得られたカラーフィルタは、図９に示すように、体積型ホログラムによる記録画素は一層構成のものであるが、一層中に２種の干渉縞が記録されている。
従って、青カラーフィルタ（Ｂh ）の赤干渉縞と緑干渉縞の記録画素（ｒ＋ｇ）は、イエロー（Ｙ）（赤＋緑）を選択的に反射し、青を選択的に透過する。同様に、緑カラーフィルタ（Ｇh ）の青干渉縞と赤干渉縞の記録画素（ｂ＋ｒ）は、マゼンタ（Ｍ）を選択的に反射し、緑を選択的に透過する。また、赤カラーフィルタ（Ｒh ）の緑干渉縞と青干渉縞の記録画素（ｇ＋ｂ）は、シアンを選択的に反射し、赤を選択的に透過する。
【００５２】
実施例２においては、上記カラーフィルタ以外は実施例１と同様にして液晶表示装置を作製した。すなわち、液晶表示素子のカラーフィルタとして、上記により得たカラーフィルタを用い、バックライトとして、実施例１のバックライトを用いて作製した液晶表示装置の色再現域は大幅に広がったものとなり、実施例１と同様に、図８に示すｕ’ｖ’色度図と略同等の色再現域を有する液晶表示装置が得られた。
【００５３】
＜比較例１＞
三原色のカラーフィルタとして、顔料分散型カラーフィルタを使用した以外は実施例１と同様にして液晶表示装置を作製した。
使用した顔料分散型カラーフィルタの分光透過率は、図１０に示すように、赤、緑、青のピーク端部の最大傾斜は、赤短波長側（補助線（ｇ））で９．０％／ｎｍ、緑長波長側（補助線（ｈ））で１．８％／ｎｍ、緑短波長側（補助線（ｉ））で３．８％／ｎｍ、青長波長側（補助線（ｊ））で１．８％／ｎｍのものであった。
得られた液晶表示装置の色再現域は実施例１の６３％のものであった。
【００５４】
【発明の効果】
本発明は、三原色のカラーフィルタを用いた液晶表示素子と、狭帯域な発光スペクトルを有する多原色の光源を時分割したバックライトとでカラー表示をする直視型の液晶表示装置において、三原色のカラーフィルタの内、少なくとも一色が体積型ホログラムを用いたカラーフィルタであるので、各カラーフィルタの分光透過率は、各カラーフィルタに対応した光源の発光スペクトルをカットしないように、各カラーフィルタの当該波長域内の透過率が高く、各カラーフィルタに対応しない光源の発光スペクトルを十分にカットするように当該波長域外の透過率が低いカラーフィルタであり、従って、ＣＲＴのもつ色再現域に比べ大幅に広い色再現域を有する液晶表示装置となる。
【００５５】
また、本発明は、上記液晶表示装置において、狭帯域な発光スペクトルを有する多原色の光源が、６原色の光源であり、６原色の内の各２原色の光源が赤、緑、青の各カラーフィルタに対応した発光スペクトルを有し、各２原色の発光スペクトルが各々異なったピーク波長をもつので、色再現域の大幅な広がり状態を色度図上で偏らず、均等にした液晶表示装置となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 ＬＥＤをバックライトの光源とし、６原色のＬＥＤを用いた時分割法による直視する透過型の液晶表示装置の概念を説明する断面図である。
【図２】 図１におけるカラーフィルタの分光透過率、第一白色光源、第二白色光源を構成するＬＥＤの発光スペクトルの概念を示す説明図である。
【図３】 顔料分散型カラーフィルタの一例の分光透過率を示す説明図である。
【図４】 本発明による三原色のカラーフィルタの概念を示す説明図である。
【図５】 体積型ホログラムによるカラーフィルタの一例の分光透過率を示す説明図である。
【図６】 体積型ホログラムによるカラーフィルタの製造工程の説明図である。
【図７】 実施例１にて使用した６原色のＬＥＤの発光スペクトルを示す説明図である。
【図８】 実施例１における色再現域を表すｕｖ色度図である。
【図９】 実施例２における体積型ホログラムによるカラーフィルタの説明図である。
【図１０】 比較例１における顔料分散型カラーフィルタの分光透過率を示す説明図である。
【符号の説明】
１・・・バックライト
２・・・液晶表示素子
３・・・カラーフィルタ
４・・・対向基板
５・・・液晶
６Ａ、６Ｂ・・・ガラス基板
７・・・フィルタ画素
８Ａ・・・透明電極
８Ｂ・・・画素電極
ＲO ・・・望ましい赤カラーフィルタの分光透過率
ＧO ・・・望ましい緑カラーフィルタの分光透過率
ＢO ・・・望ましい青カラーフィルタの分光透過率
Ｒh ・・・体積型ホログラムによる赤カラーフィルタの分光透過率
Ｇh ・・・体積型ホログラムによる緑カラーフィルタの分光透過率
Ｂh ・・・体積型ホログラムによる青カラーフィルタの分光透過率
ＲP ・・・顔料分散型赤カラーフィルタの分光透過率
ＧP ・・・顔料分散型緑カラーフィルタの分光透過率
ＢP ・・・顔料分散型青カラーフィルタの分光透過率
Ｗ１・・・第一白色光源
Ｗ２・・・第二白色光源
Ｒ１・・・第一赤ＬＥＤ
Ｒ２・・・第二赤ＬＥＤ
Ｇ１・・・第一緑ＬＥＤ
Ｇ２・・・第二緑ＬＥＤ
Ｂ１・・・第一青ＬＥＤ
Ｂ２・・・第二青ＬＥＤ
○１・・・波長４００ｎｍ〜５００ｎｍ内の短波長側の透過率が低い部分
○２・・・波長５００ｎｍ以上での透過率が高い部分
○３・・・６原色を用いた際の色再現域
○４・・・三原色表示のＣＲＴの色再現域
ｒ・・・赤干渉縞の記録画素
ｇ・・・緑干渉縞の記録画素
ｂ・・・青干渉縞の記録画素
ｒ＋ｇ・・・赤干渉縞と緑干渉縞の記録画素
ｂ＋ｒ・・・青干渉縞と赤干渉縞の記録画素
ｇ＋ｂ・・・緑干渉縞と青干渉縞の記録画素

Claims (2)

1. 三原色のカラーフィルタを用いた液晶表示素子と、狭帯域な発光スペクトルを有する多原色の光源を時分割したバックライトとでカラー表示をする直視型の液晶表示装置において、三原色のカラーフィルタの内、青カラーフィルタが体積型ホログラムを用いたカラーフィルタであり、かつ前記三原色のカラーフィルタの分光透過率の最大値が７０％以上で、青色部のピーク端部の最大傾斜が３．５％／ｎｍ以上であり、前記狭帯域な発光スペクトルを有する多原色の光源が、６原色の光源であり、６原色の内の各２原色の光源が赤、緑、青の各カラーフィルタに対応した発光スペクトルを有し、各２原色の発光スペクトルが各々異なったピーク波長をもつことを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記狭帯域な発光スペクトルを有する多原色の光源が、ＬＥＤであり、少なくとも１ＬＥＤが窒化ガリウムを成分とすることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。

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