JP5226935B2 - 液晶表示装置 - Google Patents

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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からの青色光を透過する透明層、青色光を緑色光に色変換する緑色蛍光体層、および青色光を赤色光に色変換する赤色蛍光体層を有し、TFTアレイ基板上に設けられた色変換部と、TFTアレイ基板上で、色変換部の緑色蛍光体層および赤色蛍光体層で色変換された後の光を偏光する偏光層とを備え、緑色蛍光体層および赤色蛍光体層は、アクリル系の有機物質から構成され、緑色染料および赤色染料により、緑色蛍光体層および赤色蛍光体層のそれぞれで、上面および側面を含む表面だけがそれぞれ染色され、緑色蛍光体層および赤色蛍光体層が色変換機能と色純度を上げる機能を合わせ持ち、青色光を透過する透明層の表面には染料が塗布されていないものである。
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 (1)

  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からの青色光を透過する透明層、前記青色光を緑色光に色変換する緑色蛍光体層、および前記青色光を赤色光に色変換する赤色蛍光体層を有し、TFTアレイ基板上に設けられた色変換部と、
    前記TFTアレイ基板上で、前記色変換部の前記緑色蛍光体層および前記赤色蛍光体層で色変換された後の光を偏光する偏光層と
    を備え、
    前記緑色蛍光体層および前記赤色蛍光体層は、アクリル系の有機物質から構成され、
    緑色染料および赤色染料により、前記緑色蛍光体層および前記赤色蛍光体層のそれぞれで、上面および側面を含む表面だけがそれぞれ染色され、前記緑色蛍光体層および前記赤色蛍光体層が色変換機能と色純度を上げる機能を合わせ持ち
    前記青色光を透過する前記透明層の表面には染料が塗布されていない
    ことを特徴とする液晶表示装置。
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