JP2008083611A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
液晶表示パネルの透過率と色純度はトレードオフの関係となるため、両者を共に向上させることは困難であった。
【解決手段】
一対の基板と、前記一対の基板にそれぞれ配置された一対の偏光板と、前記一対の基板に挟持された液晶層と、前記一対の基板の少なくとも一方に形成され、前記液晶層に電界を印加するための電極群と、前記一対の基板の一方に形成されるカラーフィルタと、前記一対の基板の一方の背面に配置された光源ユニットと、を有し、前記カラーフィルタは少なくとも青色，緑色，赤色を示すカラーフィルタが形成され、前記緑色を示すカラーフィルタにおける最大透過率の半分の透過率となる波長は、一方が５９０ｎｍ以上６１０ｎｍ以下であり、他方が４７０ｎｍ以上５００ｎｍ以下である液晶表示装置の構成をとる。
【選択図】図１

Description

本発明は、高い透過率と高いコントラスト比を有し、優れた表示性能を持つ液晶表示パネル，液晶表示装置に関する。

液晶ディスプレイは、これまで表示装置の主流であったＣＲＴ（Cathode Ray Tube、一般にブラウン管と称される）にくらべて薄型軽量にできるという強みと、画質向上に伴い、その用途，市場が拡大されてきた。

近年、デスクトップ型パーソナルコンピューター用のモニター、あるいは印刷やデザイン向け用途のモニター，液晶テレビとしての用途拡大に伴って、良好な色再現性，高いコントラスト比に対する要求が高まっている。特に、デジタル放送，ハイビジョン放送が、液晶テレビの普及を促進している。良好な画質を利点とする液晶テレビではあるが、色再現性とコントラスト比の向上が非常に重要視されるため、さまざまな技術が開発されている。しかいながら、色再現性の向上とコントラスト比の向上色再現性の拡大は、常に、液晶パネルの透過率減少を伴い、消費電力の増大を招く。これは、液晶ディスプレイのカラー表示が、青緑赤の三原色が基準となるためである。すなわち、色再現性を向上するということは、各原色表示の彩度を向上することであり、このことは、原色表示する際に光を透過させる波長幅を縮小することを意味し、それは、表示に使用しない光の割合が増大することに他ならない。つまり、表示に利用せず、捨てる光のエネルギーが増大するため、液晶パネルの光を利用する効率が低下するのである。

色再現性の向上と液晶パネルの光利用効率の増大を両立させる技術として、たとえば特許文献１，非特許文献１が報告されている。両者は、色の基準を三原色ではなく、黄色、あるいはシアン，マゼンタの補色のうち少なくとも１色以上を三原色に加え、４原色、あるいは５原色を利用する技術である。

特開２００５−２３４１３３号公報 S. Roth et al., SID Digest'03, 118(2003).

上記特許文献１，非特許文献１に開示される多原色表示は、分光的には、可視波長400から７００ｎｍの光を十分に利用するという点で有効である。しかしながら、１つの絵素単位を青・緑・赤の３画素よりも大きくするということは、各画素を駆動するための配線電極がそれぞれ必要であり、それはとりもなおさず、非表示領域（光漏れを防止するために、ブラックマトリクス等で遮光する必要がある）を増大させることになる。すなわち、面積の観点からは、光の利用効率を低下させることになるという矛盾を生じる。

我々は、表示面積も色再現性も損なうことなく、分光的に光の利用効率を上げる手段を鋭意検討した結果、本発明に至った。

我々は、透過効率と色純度に対する技術矛盾を打破すべく、波長に対して空間分離，機能分離の考え方を適用して本発明に至った。

本発明は、青，緑，赤の３原色を用いて表示する液晶表示装置において、視感度が最も高い波長領域を表示する緑のカラーフィルタの分光を制御することによって、色再現性と光の利用効率向上を両立することができる。

上記目的を達成する具体的な構成例として、たとえば、緑のカラーフィルタが、最大透過率を示す波長が５３０から５６０ｎｍの範囲内であり、絶対最大透過率が少なくとも
８０％であり、その最大透過率に対して１／２となる波長（半値波長）が、一方は５９０から６００ｎｍの範囲であり、他方は４８０から４９０ｎｍである分光透過率特性を有するように設定することが挙げられる。

または、緑のカラーフィルタが、最大透過率を示す波長が５３０から５６０ｎｍの範囲内であり、波長６００ｎｍにおける透過率が、最大透過率に対して４０％以上の透過率を有することが挙げられる。

人間の視感度特性は、図１８に示すように、波長５５５ｎｍで最大となる特性を有している。これを考慮すれば、液晶表示パネルの透過効率を向上するには、この波長付近の透過率を向上することが最も有効であることは自明である。しかしながら、液晶表示パネルは、一般に三原色、青，緑，赤の原色による加法混色を用いたカラー表示であるため、それぞれの原色表示において、高い色純度を保持することが多くの色を表示するために必須である。そのため、ただ闇雲に視感度が高い波長領域の透過率を上げればいいということではない。また、三原色表示を担うカラーフィルタの分光については、透過率と色純度はトレードオフの関係にあり、色純度を重視すれば透過率が減少し、透過率を重視すれば色純度が低下する。一般に、前者はテレビや画像を扱う専門家向けのモニター、後者は主としてノートＰＣ等の消費電力低減が必須である装置のモニターの設計である。

しかし、液晶表示パネルの透過効率向上は、画質性能向上あるいは消費電力低減には重要な課題である。とくに、液晶表示パネルの透過効率を向上することは、液晶テレビやモニターにおける最大輝度を表示するために必要な光源の輝度を低減でき、このことは消費電力低減につながる。消費電力低減は、地球温暖化防止の観点でも重要な課題である。

そこで、我々は、液晶表示パネルの透過効率を最大限に向上し、かつ緑の色純度を保持するための検討を行った。その結果、緑の分光特性について、上記の特性を明らかにした。これにより、緑の色度変化は、人間の視知覚の検知範囲内で、かつ透過率が１０％程度向上できる。

さらにまた、液晶表示パネルの透過率向上を有効に利用するため、適用するバックライトについても検討した。これにより、赤の蛍光体の発光波長を従来の６１１ｎｍ近傍から６２０ｎｍ近傍にすることで、さらなる画質性能向上が図れることを明らかにした。

光利用効率を高めた高い透過率を有する液晶パネルを実現し、色や画像の再現力，表現力に優れた液晶表示装置を提供することが可能となる。

次に、図１〜図１８を参照して、本発明による液晶表示装置の実施形態を説明する。ただし、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

本発明の第１実施例である液晶表示装置の製造について、図２〜図５を参照して説明する。図２，図３は、本発明による液晶表示装置の実施の形態を説明する一画素付近の模式断面図である。図４は、本発明による液晶表示装置の実施の形態を説明するアクティブマトリクス基板の一画素付近の構成を示す模式図、図５はカラーフィルタ基板の１絵素単位（青，緑，赤画素からなる単位）付近の模式図である。

図２−図４に示すように、アクティブマトリクス基板としてガラス基板３１上には、
ＩＴＯ（インジウム−ティン−オキサイド）からなる共通電極（コモン電極）３３が配置され、Ｍｏ／Ａｌ（モリブデン／アルミニウム）からなる走査電極（ゲート電極）３４、および共通電極配線（コモン配線）４６がＩＴＯ共通電極に重なるように形成され、この共通電極３３，ゲート電極３４、及び共通電極配線４６を被覆するように窒化ケイ素からなるゲート絶縁膜３７が形成されている。また、走査電極３４上には、ゲート絶縁膜３７を介してアモルファスシリコンまたはポリシリコンからなる半導体膜４１が配置され、アクティブ素子として薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）の能動層として機能する。また、半導体膜４１のパターンの一部に重畳するように、Ｃｒ／Ｍｏ（クロム／モリブデン）よりなる信号電極（ドレイン電極）３６と画素電極（ソース電極）配線４８が配置され、これらすべてを被覆するように窒化ケイ素からなる保護絶縁膜３８が形成されている。

また、図３に示すように、保護絶縁膜３８を介して形成されたスルーホール４５を介してメタル（Ｃｒ／Ｍｏ）の画素電極（ソース電極）配線４８に接続するＩＴＯ画素電極
（ソース電極）３５が保護絶縁膜３８上に形成されている。また、図４からわかるように、平面的には一画素の領域においてＩＴＯ共通電極（コモン電極）３３は平面上に形成されており、ＩＴＯ画素電極（ソース電極）３５が約７度傾いた櫛歯状に形成されている。本実施例では、画素数１３６６×３本の信号電極１０６と７６８本の走査電極３４から構成される対角３２インチのアクティブマトリクス基板を用いた。

次に、図５に示すように、ガラス基板３２上に、東京応化工業（株）製のブラックレジストを用いて、定法であるフォトリソグラフィー法により、塗布，プリベーク，露光，現像，リンス，ポストベークの工程を経てブラックマトリクス４４を形成した。本実施例では膜厚を１.５μｍ としたが、膜厚は光学濃度が概ね３以上になるように、用いるブラックレジスト材料に合わせればよい。次に、青，緑，赤のカラーレジストを用いて、定法であるフォトリソグラフィー法に従い、塗布，プリベーク，露光，現像，リンス，ポストベーク工程を経て、カラーフィルタを形成した。本実施例では、青が３.０μｍ、緑が２.８μｍ、赤が２.７μｍ としたが、膜厚は適宜、設計値に合わせればよく、本発明は、本実施例のこれらの設計値に限定されるものではない。

また、本実施例ではフォトリソグラフィーによってカラーフィルタを形成したが、本発明は製法に限定されない。要するに、カラーフィルタとしての分光特性を制御できればよく、例えば、インクジェット方式，印刷方式，転写方式等々によって形成してもよい。

カラーフィルタ用顔料として、青ではC.I.Pigment Blue １５：６に補色顔料C. I .
Pigment Violet ２３を用いた。赤では、C. I. Pigment Red ２５４に補色としてC. I.
Pigment Yellow ！３９ を用いた。緑色用の顔料としては、通常C. I. Pigment Green
３６(臭化銅フタロシアニングリーン)、C. I. Pigment Green ７（塩化銅フタロシアニングリーン）に、補色用顔料としてC. I. Pigment Yellow １５０やC .I. Pigment Yellow
１３８等が用いられる。本実施例においては、これらの顔料の組成を調整することで制御可能である。補色顔料の組成を比較例に対して少量ながら増量することで、長波長側の半値波長を５９０ｎｍから６００ｎｍの範囲に設定することが可能である。なお、現在は、一般的に顔料を用いているが、分光を制御でき、プロセス安定性，信頼性が確保できる色素であれば、染料によるカラーフィルタであってもよい。

次に、図２において、平坦化とカラーフィルタ層の保護を目的として、新日鐵化学Ｖ−２５９を用いて、オーバーコート層４３を形成した。露光は、高圧水銀ランプのｉ線により２００ｍＪ／cm² の光量を照射、次いで２００℃３０分加熱により形成した。膜厚は、画素上でほぼ１.２〜１.５μｍであった。次に、図５に示すように柱状スペーサ４７を、感光性樹脂を用いて、定法であるフォトリソグラフィー法とエッチングにより、青画素同士に挟まれたブラックマトリクス上に、ほぼ３.８μｍ の高さで形成した。なお、柱状スペーサの１は、本実施例に限定されることなく、必要に応じて任意に設置できる。また、柱状スペーサではなく、球状のボールスペーサを印刷やインクジェット方式等によって、定点配置する方法で形成してもよい。

ＴＦＴ基板，カラーフィルタ基板、それぞれにポリアミック酸ワニスを印刷形成し、
２１０℃３０分の熱処理を行い、約１００ｎｍの緻密なポリイミド膜からなる配向膜２２，２３を形成し、ラビング処理した。本実施例の配向膜材料には特に限定はなく、ジアミンとして２，２−ビス［４−（ｐ−アミノフェノキシ）フェニルプロパン］、酸無水物としてピロメリット酸二無水物を用いたポリイミドやアミン成分としてパラフェニレンジアミン，ジアミノジフェニルメタンなどを用い、酸無水物成分として脂肪族テトラカルボン酸二無水物やピロメリット酸に無水物などを用いたポリイミドでもよい。また、本実施例ではラビング法を用いたが、プロセスは限定されることなく、光感応性の配向膜材料を用いて、偏光紫外線照射による配向膜形成であってもよい。液晶の初期配向状態、すなわち電圧無印加時の配向方向は、図４に示す走査電極３４の方向、すなわち基板の長辺方向
（ＴＦＴ基板で言えば、走査電極方向）とした。

次に、図２に示すように、これらの２枚の基板をそれぞれの液晶配向能を有する配向膜２２，２３の面を相対させて、周辺部にシール剤を塗布し、液晶表示装置となる液晶表示パネルを組み立てた。このパネルに、誘電率異方性が＋４.０ （１ＫＨｚ，２０℃）であり、屈折率異方性が０.１０ （波長５８９ｎｍ，２０℃）のネマティック液晶組成物を注入した。なお、本実施例においては、液晶の誘電率異方性が負である材料でもよく、この場合は、電界に対する水平方向が４５度以上となるように画素電極３５を形成すればよい。偏光層１１の吸収軸を液晶パネルの長辺方向とし、偏光層１２の吸収軸は、それに直交するように配置した。その後、駆動回路，光源ユニット等を接続して液晶表示パネルを得た。

尚、図２に示すように、偏光板を有する基板で挟まれた領域の構成を液晶パネル１３といい、液晶パネルに光源ユニット１４を加えた領域の構成を液晶表示装置又は液晶モジュール１５という。

本実施例の液晶パネルは、カラーフィルタの分光透過率特性に特徴を有する。本実施例のカラーフィルタの分光透過率特性を図１に示す。図１は、４５０から５００ｎｍに高い透過率を示す青のフィルタ（図中、Ｂで示す）、５００から５７０ｎｍの波長で高い透過率を示す緑のフィルタ（図中、Ｇで示す）と、６００から７００ｎｍの波長で高い透過率を示す赤のフィルタ（図中、Ｒで示す）のスペクトルを表している。図１中、緑のフィルタのスペクトルにおいて、太線が本実施例に、細線が後に詳述する比較例１に対応する。

本実施例における緑のフィルタは、通常用いられるフィルタ（比較例１）に比べ、分光透過率のスペクトル波形が長波長側に広がった形状を有する。このスペクトル波形を半値幅の波長で表すと、以下のようになる。

本実施例の緑フィルタでは、最大透過率が透過率８２％、最大透過率の波長は５３０
ｎｍとなる（図１中、点線で示す）。この透過率の半分の強度となる半値における波長は、４８６ｎｍと５９４ｎｍとなる（図１中、点線，矢印で示す）。半値幅の波長をこのように設定した液晶パネルの特性を、図６，図７に示す。

図６中、黒丸（●）が本実施例による液晶表示パネルの白表示における分光透過率特性を示し、実線が比較例１による液晶表示パネルの白表示における分光透過率特性を示す。本実施例の白表示におけるパネル透過率は５.９％であり、以下に示す比較例１の場合に対して、透過率を９％向上することができた。

図７は各色の色度座標を、本実施例を丸（○）で示し、下記に示す比較例１の色度座標を黒三角で示したものである。図７から分かるように、青（Ｂ），赤（Ｒ）は変更なしのため、本実施例と比較例１とで同一の色度座標となる。一方、緑（Ｇ）については、比較例１に対して内側にずれた値となるが、このずれはΔｕ′Ｖ′が０.００８ と非常に小さく、人間の視知覚の検知以下（Δｕ′Ｖ′＜０.０２ ）である条件を満たす。即ち、本実施例における緑色の色度は、通常の緑フィルタを用いた比較例１と比べ劣化することとなるが、色純度保持の観点からは無視できる範囲内に収まっている。なお、図７は、均等色空間として定められたＣＩＥ１９７６ｕ′ｖ′色度図である。

以上の結果から、本実施例の液晶パネル構成を用いることにより、従来よりも透過率を向上し、かつ視知覚特性に影響を与えない範囲に色純度を保持できることを確認した。透過率向上と視知覚特性の保持の両立を図るためには、緑のカラーフィルタの分光透過率特性において、最大透過率の半値における波長のうち、大きい方の波長を５９０ｎｍ以上
６１０ｎｍ以下の範囲とするよう設定すれば良い。また、より色純度を高く保つためには、５９０ｎｍ以上６００ｎｍ以下の範囲とすることが望ましい。尚、最大透過率の半値における波長のうち、小さい方の波長については、４７０ｎｍ以上５００ｎｍ以下の範囲内、より望ましくは４８０ｎｍ以上４９０ｎｍ以下の範囲であることが必要である。

また、この緑のカラーフィルタを別の観点から条件づけると、６００ｎｍの波長における透過率が最大透過率の４０％以上であることが必要である。

（比較例１）
本比較例に用いたカラーフィルタの緑の分光特性を図１の細線で示す。緑のカラーフィルタ以外は、すべて実施例１と同様である。緑フィルタの分光特性は、最大透過率を示す波長が５３０ｎｍで、最大透過率が８２％、分光透過率最大強度の半分となる半値の波長が、４８５ｎｍと５８２ｎｍであり、実施例１とは半値波長の長波長側の値のみが大きく異なる。本比較例による液晶表示パネルの白表示におけるスペクトルを図６の細線で、各色の色度座標を図７の黒三角で示す。また、白表示におけるパネル透過率は５.４％ であった。

本実施例では、実施例１の高透過率液晶表示パネルに光源を配置し、液晶モジュールを作製した。光源として、冷陰極三波長管を用いた。液晶モジュールの白表示は、色温度を１１０００Ｋに設定し、色度座標ｕ′ｖ′が（０.１８７，０.４３７）となるように、バックライトユニットの色度を調整した。

本実施例にもちいたバックライトユニットの蛍光管は、一般に用いられている蛍光体で、青がＢａＭｇＡｌ₁₀Ｏ₁₇：Ｅｕ、緑がＬａＰＯ₄：Ｔｂ，Ｃｅ、赤がＹ₂Ｏ₃：Ｅｕ であるが、発光中心が大きく異ならない波長であれば、この材料に限定されない。例えば、青の蛍光体の場合、発光中心が４５０±１５ｎｍの波長領域にある蛍光体であれば、一種、あるいは数種混合しても可能である。緑の蛍光体であれば、発光中心がテルビウムであれば、母体材料の組成にほとんど影響されることなく、５４５ｎｍ近傍に主ピーク、その両サイドに４９０ｎｍ近傍，５９０ｎｍ近傍，６２５ｎｍ近傍に副ピークを有するため、本実施例と同様に色度調整できる。また、赤の蛍光体は６１０±５ｎｍの波長領域に発光中心がある蛍光体を用いればよい。

冷陰極管の作製は定法に従い、アルミナなどの結着剤と各種蛍光体を有機溶剤中で混合したサスペンジョンに、洗浄したガラス管の片側を浸積し、毛細管現象によりガラス管内壁に蛍光体を塗布する。ガラス管の材質はコパールガラスであり、管径は４mm、長さは対角３２インチ用であるので７２０mmとする。次に、これらガラス管をベーキングし、蛍光体を管内壁に固着させる。その後、金属電極を取り付け、ガラス管の片側を封止する。封じた側の反対側からアルゴンやネオンなどの希ガスを注入し、排気することでガス圧を調整する。さらに水銀を注入後、ガラス管をシールした後、一定時間転倒させてエージング処理を行う。完成した冷陰極管を、反射剤で内側を被覆した筐体に平面配置する。本実施例では、対角３２インチのモジュールとして、１４本配置した。冷陰極管にはインバータが接続され、インバータによって、点灯，ブリンクバックライトであればオンオフ、映像の平均輝度や周囲環境の照度によって調光する場合の輝度制御が行われる。なお、本実施例では、冷陰極管を用いたが、これに限定されない。たとえば、金属電極がフィラメントである熱陰極管としてもよく、電極が管の両端に配置され、かつ管の外部で接続される
ＥＥＦＬとしてもよい。冷陰極管を配置した上方に、拡散板を配置し、さらに輝度向上フィルム，拡散シートを配置する。このようにして得たバックライトユニットのスペクトルを図８に示す。ここでは、横軸を波長、縦軸を分光放射輝度としてスペクトルを表しており、また赤色，緑色，青色に対応する発光ピークをそれぞれＲ，Ｇ，Ｂで示している。色度座標は（０.１９５，０.３８６）、輝度は８７００ｃｄ／ｍ² である。また、赤色に対応する発光ピークの波長は図８中、点線と矢印で示すように、６１０ｎｍであった。

このバックライトユニットと実施例１の液晶パネルの背面に配置し、液晶モジュールを得た。白表示は設定通り１１０００Ｋであり、輝度は５０３ｃｄ／ｍ² 、コントラスト比は９１２であった。下記に詳述する比較例２と対比するために、バックライトユニットの輝度を１００００ｃｄ／ｍ² に換算したときの液晶モジュールの白輝度を計算すると、
５７８ｃｄ／ｍ² 得られることになる。すなわち、バックライトが同じ輝度なら、液晶モジュールの輝度は約８％向上し、画質性能が向上する。一方、液晶モジュールの白輝度を一定とした場合、例えば５００ｃｄ／ｍ² とするために必要なバックライトの輝度は8660ｃｄ／ｍ² であり、約７％低減できる。このことは、消費電力低減につながる。本実施例における液晶モジュールにおいては、輝度向上したテレビとして用いるか、消費電力を低減したテレビとして用いるかは、必要に応じて選択すればよい。

図９は本実施例の液晶モジュールの各色の色度座標を示す。図９中、の白丸（○）が本実施例に対応し、黒三角が後に詳述する比較例２に対応する。本実施例の液晶モジュールでは、緑の色度座標が（０.１３０，０.５６０）であり、比較例２よりも色純度の点で劣るが、その差はΔｕ′ｖ′＝０.００８ と非常に小さく、人間の視知覚における検知限度０.０２以下である。両者の色度変化は、目視評価においても問題なかった。

以上の結果から、液晶モジュールとして評価した場合においても、従来と比べ、透過率向上，視知覚特性の保持の両立を実現するモジュールを実現できることを確認した。

（比較例２）
本比較例では、実施例１と同様の蛍光体を用いた冷陰極管によるバックライトユニットを比較例１の液晶パネルに配置した。液晶モジュールの白表示を１１０００Ｋとするため、バックライトユニットの色度座標は（０.１９７，０.３９５）となるように蛍光体組成を調整し、バックライトユニットの輝度は８９００ｃｄ／ｍ²であった。

本比較例の液晶モジュールの白表示は、設定通り１１０００Ｋであり、輝度は４７７
ｃｄ／ｍ²であった。実施例と対比するために、バックライトユニットの輝度を10000ｃｄ／ｍ²に換算したときの液晶モジュールの白輝度を計算すると、５３６ｃｄ／ｍ²であり、実施例における高透過率液晶パネルの優位性は、液晶モジュールとしても保持されることが明らかとなった。青，緑，赤の色度座標は図９の黒三角で示す。

本実施例では、光源の分光放射輝度のうち、赤色に対応するピークを長波長側にずらしたこと以外は、実施例２と同様である。光源の冷陰極管にはＹＶＯ₄：Ｅｕ の赤色蛍光体を用いる。本実施例のバックライトユニットの分光放射輝度のスペクトルを図１０に示す。図１０中の点線、矢印で示すように、赤色に対応するスペクトルの輝度のピーク波長は６２０ｎｍに設定してある。この値は実施例２の６１０ｎｍ（図８を参照）と比べ、１０ｎｍ長波長側にシフトした値である。

本実施例におけるバックライトの色度座標は(０.１９５，０.３８７)、輝度は８５３０ｃｄ／ｍ² であった。実施例１における液晶パネルと合わせ、液晶モジュールとして評価した結果、白表示の色温度は１１０００Ｋ、このときの輝度は４９５ｃｄ／ｍ² であった。なお、バックライトユニットの輝度を１００００ｃｄ／ｍ² に換算したときの液晶モジュールの白輝度を換算すると、５８０ｃｄ／ｍ² であり、輝度効率は実施例２と同等の効果が得られた。

図１１は本実施例の液晶モジュールの色度座標を表したものである。図１１中の白丸
（○）が本実施例に対応し、黒三角が先に述べた比較例２に対応する。本実施例の緑の色度座標は（０.１２５，０.５６０）であり、比較例２の緑の色度座標(０.１２２，０.５６２)とほぼ変わらないことがわかる。本実施例では、赤の発光ピークである６２０ｎｍにおける緑フィルタの相対透過率（緑フィルタの最大分光透過率に対する相対透過率）が７.３％ であることが、この効果をもたらしている。すなわち、本実施例の緑フィルタは、透過効率を向上するために長波長側の透過率を増大しているため、一般的に用いられている赤蛍光体の発光波長６１１ｎｍにおける相対透過率は２１％である。赤蛍光体の発光波長において、緑フィルタの透過率が高いと、緑の原色表示におけるｕ′色度座標を増大することになり、緑の原色が若干黄色みがかったが色調になる。本実施例では、赤の発光波長が６２０ｎｍである蛍光体を用いたため、緑色表示のｕ′色度座標増大を抑制することができた。なお、実際のテレビ画像表示においては、自然界の色を表示することがほとんどであり、原色が表示されることは皆無に等しいため、実施例２の液晶モジュールの緑であっても、問題とはならない。しかしながら、放送規格ＥＢＵ (EuropianBroadcastingUnion)の色度座標に準拠することが重要とされる場合もあるので、この場合は、本実施例の液晶モジュールが好適である。

また、赤の色度座標は（０.４７０，０.５１４）であり、比較例２の色度座標（0.460，０.５１７ ）に比べ、色純度が向上している。赤色については、色純度向上により、自然界の赤色表示、たとえばバラの花びら等を表示することがより美しくできるとされるので、本実施例の液晶モジュールは表示品質の向上にさらに有利である。もちろん、赤の発光波長がさらに長波長側であれば、赤色の深みはますます増していく。しかしながら、この場合、人間の視感度が低下する波長領域となり、輝度効率の面で不利となる。例えば、図１８に示す視感度特性を用いて説明すると、赤の発光波長が６５０ｎｍを超えると、
０.１ 未満となる（最大視感度を１とした場合）。これに対し、本実施例における赤の発光波長６２０ｎｍの視感度は０.３８ であり、十分に高い。一般に用いられる赤蛍光体の発光波長６１１ｎｍにおける視感度は０.４９ であるが、本実施例の輝度効率の向上は、実施例２とほとんど同等であり、この程度であれば問題ないことがわかる。本実施例の液晶モジュールは、輝度効率増大と、青，緑の色純度保持、赤の色純度向上を実現できた。

以上の結果から、緑のカラーフィルタを長波長側に広げると共に、光源の赤色に対応するピーク波長を長波長側にずらすことにより、透過率を向上し、かつ色純度も高めることが可能であることが分かった。

蛍光体の効率等も考慮し、光源の赤色に対応するピーク波長は６２０ｎｍ以上６５０
ｎｍ以上の範囲であることが必要である。また、カラーフィルタの透過率という観点から見ると、緑色を示すカラーフィルタにおいて、光源の赤色に対応するピーク波長における透過率が、最大透過率の１０％以下となることが必要である。

本実施例では、カラーフィルタの赤色のフィルタの透過領域を、長波長側にずらしたこと以外は実施例１と同様である。本実施例のカラーフィルタの分光透過率特性を図１２に示す。

緑フィルタの最大分光透過率は８２.５％ で、そのときの波長は５３４ｎｍであり、波長６００ｎｍにおける相対透過率は４６％である。また、赤フィルタでは、波長５９０
ｎｍにおける相対透過率は、赤フィルタの最大透過率（波長６７６ｎｍにおいて９０.６％）に対して９.９％ である。実施例１の図１のスペクトルと比較すると、赤フィルタの透過率上昇の立ち上がりが長波長側にシフトしていることが分かる。本実施例における液晶パネルの白表示透過率は５.９２％であった。

図１３は本実施例の液晶パネルの色度座標を表したものである。図１３中の白丸（○）が本実施例に対応し、黒三角が先に述べた比較例１に対応する。緑原色の色度座標は比較例１と比べ、変化Δｕ′Ｖ′＝０.００９の差であり、人間の視知覚の検知以下
（Δｕ′Ｖ′＜０.０２ ）である条件を満たす。ここで、実施例１と比較例１との視覚特性を比較した図７と比べ、図１３では緑色の色度座標のずれが小さくなっていることが分かる。つまり、赤色フィルタの透過領域を長波長側にシフトすることにより、実施例１に比べ、視覚特性の劣化を緩和することができる。

具体的には、赤色を示すカラーフィルタは、５８０ｎｍ以上５９０ｎｍ以下における透過率が最大透過率の１０％以下であることが必要である。

本実施例は、実施例４の液晶表示パネルに、実施例２と同様の蛍光体を用いたバックライトユニットを適用し、液晶モジュールを作製した。液晶モジュールの白表示を11000Ｋとするため、バックライトの色度座標は（０.１９４，０.３８４）とし、輝度は８６８０ｃｄ／ｍ²であった。

液晶モジュールの白表示の輝度は、５０３ｃｄ／ｍ² であった。バックライトの輝度を１００００ｃｄ／ｍ²と換算した場合の液晶モジュール白表示の輝度は、５８６ｃｄ／ｍ²であり、輝度効率が向上する。

青，緑，赤の原色表示における色度座標（○）を比較例２の色度座標と合わせて図１４に示す。緑原色表示の色度座標は、比較例２の色度座標に対してΔｕ′Ｖ′＝０.００８であり、十分に小さい。色純度を保持し、輝度効率を向上することができた。

本実施例では、実施例４の液晶パネルに、実施例３と同様の赤色蛍光体をＹＶＯ₄：
Ｅｕを用いたバックライトを適用して液晶モジュールを作製した。

バックライトユニットの色度座標は（０.１９４，０.３８５）とし、輝度は８４２０
ｃｄ／ｍ²であった。

液晶モジュールの白表示の輝度は、５０４ｃｄ／ｍ² であった。バックライトの輝度を１００００ｃｄ／ｍ²と換算した場合の液晶モジュール白表示の輝度は、５８８ｃｄ／ｍ²であり、輝度効率が向上する。

青，緑，赤の原色表示における色度座標（○）を比較例２の色度座標と合わせて図１５に示す。緑原色表示の色度座標は、比較例２の色度座標に対してΔｕ′Ｖ′＝０.００３であり、十分に小さい。また、赤原色表示の色度座標は（０.４６９，０.５１３）であり、色純度を向上することができた。

なお、バックライトの光源としては、蛍光体に限定されることはない。例えば、発光ダイオードや有機ＥＬ等であっても、その発光波長を調整すれば、本発明と同様の効果が得られる。要するに、青として４５０から４８０ｎｍの波長領域で発光強度が高い、あるいは少なくともひとつの発光ピークを有すること、緑としては主となる発光波長が５２０
ｎｍ近傍である場合でも、５５０ｎｍから５９０ｎｍの範囲にわずかでも発光があること、赤として６１１ｎｍ、あるいは６２０ｎｍから６５０ｎｍの波長領域に発光があることが本発明の効果を得るために重要なのであり、光源の種類に限定されるものではない。

本実施例においては、図１６に示す垂直配向モード（ＰＶＡ）液晶表示モジュールを作製した。

カラーフィルタ基板は、厚さ０.７mm の無アルカリガラス基板３２上に、連続スパッタリングによって、クロムを１６０ｎｍ、酸化クロム膜を４０ｎｍの厚さで成膜し、ポジ型レジストを塗布，プリベーク，露光，現像，エッチング，剥離，洗浄の工程を経てブラックマトリクスを形成した。次に、各色カラーレジストを用いて、定法であるフォトリソグラフィー法に従い、塗布，プリベーク，露光，現像，リンス，ポストベークの工程を経て、カラーフィルタを形成した。本実施例では、Ｂが３.０μｍ 、Ｇが２.７μｍ 、Ｒが
２.５μｍ としたが、膜厚は所望の色純度、もしくは液晶層厚に対して適宜合わせればよい。分光特性は、実施例４と同様である。

次に、新日鐵化学製Ｖ−２５９を用いてオーバーコート層４３を形成した。露光は高圧水銀ランプのｉ線により２００ｍＪ／cm² の光量を照射、次いで２３０℃３０分加熱により形成した。膜厚は、カラー画素上でほぼ１.２〜１.５μｍであった。本実施例では、カラーフィルタ層にオーバーコート層を形成したが、これを形成せず、直接ＩＴＯをスパッタ形成してもよい。

次に、ＩＴＯをスパッタにより１４０ｎｍの厚さで真空蒸着し、２４０℃９０分間加熱により結晶化，フォト工程，エッチング処理により、共通電極３３のパターンを形成した。共通電極３３の開口部は、画素電極３５の開口部を中間に挟む。次に、柱状スペーサを、感光性樹脂を用いて、定法であるフォトリソグラフィー法とエッチングにより、Ｂ画素同士に挟まれたブラックマトリクス上に、ほぼ３.５μｍの高さで形成した。

アクティブマトリクス基板として厚さ０.７mm の無アルカリガラス基板３１上には、
Ｍｏ／Ａｌ（モリブデン／アルミニウム）からなる走査電極（ゲート電極）３４（図示せず）を形成した。同層に、保持容量電極がクロムやアルミニウムで形成してもよい（図示せず）。これらを被覆するようにゲート絶縁膜３７が形成され、実施例１と同様に信号電極（ドレイン電極）３６と薄膜トランジスタを形成した（図示せず）。それらを被覆するように保護絶縁膜３８が形成され、その上に開口パターンを有する画素電極３５がＩＴＯで形成した。なお、ＩＺＯなどの透明導電体を用いてもよい。画素数は１３６６×３（Ｒ，Ｇ，Ｂに対応）本の信号電極１０６と７６８本の走査電極１０４から構成される１３６６×３×７６８個のアクティブマトリクス基板（サイズは対角３２インチ）が得られた。

ＴＦＴ基板，カラーフィルタ基板に配向膜２２，２３をそれぞれ形成した。基板の周辺部にシール剤を塗布し、負の誘電異方性を有する液晶材料をＯＤＦ法によって滴下封入し、液晶パネルを組み立てた。液晶表示パネルの白表示における透過率は４.４％ であった。

上下の偏光層１１，１２と基板３１，３２との間には、液晶分子配向に由来する視角特性を補償する複屈折性フィルム４９，５０を用いた。その後、駆動回路を接続して液晶パネルとした。

バックライトユニットは、拡散板上に拡散シートと輝度向上フィルムを用いた以外は、実施例３と同様である。このバックライトユニットを用いて、液晶モジュールを作製した。液晶モジュールの白表示を１１０００Ｋとするため、バックライトの色度座標は
（０.２００，０.４２２）とした。バックライト表面の輝度は８０００ｃｄ／ｍ² であった。なお、輝度向上フィルムを用いているため、液晶モジュールの白表示の輝度はおよそ１.４ 倍向上する。

液晶モジュールの白表示の輝度は、４８６ｃｄ／ｍ² であり、下記比較例３に対して輝度が向上することがわかる。青，緑，赤の原色表示における色度座標（○）を比較例２の色度座標と合わせて図１７に示す。緑原色表示の色度座標は、比較例２の色度座標に対してΔｕ′Ｖ′＝０.００８ であり、十分に小さい。また、赤原色表示の色度座標は
（０.４７１，０.５１３）であり、色純度を向上することができた。

なお、本実施例では、ＩＴＯの切り欠けパターンを用いたＰＶＡモードの液晶表示装置を用いたが、カラーフィルタ基板に突起を設けるＭＶＡ方式の場合には、ＩＴＯ形成後、突起のプロセスを経てから柱状スペーサの工程とする。

（比較例３）
比較例１と同様のカラーフィルタを用いて、実施例７と同様の液晶モジュールを作製した。バックライトの蛍光体は実施例２と同様である。色度座標は、（０.２０４，0.432）で、表面の輝度は８０００ｃｄ／ｍ²であった。

液晶モジュールの白表示の色温度は１１０００Ｋで、輝度は４４１ｃｄ／ｍ² である。緑原色表示の色度座標は、（０.１２１，０.５６３）、赤原色表示の色度座標は（0.458，０.５１７）であった。

液晶表示装置全般。

実施例１のカラーフィルタの分光透過率特性を示す図(波長／透過率で表示)。 本発明による液晶表示装置の使用形態の一例である一画素付近の模式断面図とバックライトユニットの模式図（光源，インバータは図示せず）。 本発明による液晶表示装置の使用形態の一例であるアクティブマトリクス基板の薄膜トランジスタの構成を示す模式断面図。 本発明による液晶表示装置の使用形態の一例であるアクティブマトリクス基板の一画素付近の模式図。 本発明による液晶表示装置の使用形態の一例であるカラーフィルタ基板における青，緑，赤で構成する一絵素付近の模式図。 実施例１による液晶パネルの白表示と比較例１の液晶パネルの白表示の分光透過率特性を示す図（波長／透過率で表示）。 実施例１の液晶パネルと比較例１の液晶パネルにおける青，緑，赤の標準光源Ｃに対する色度分布座標。 実施例２のバックライトユニットの発光スペクトルを示す図（波長／分光放射輝度で表示）。 実施例２の液晶モジュールと比較例２の液晶モジュールにおける青，緑，赤の標準光源Ｃに対する色度分布座標。 実施例３のバックライトユニットの発光スペクトルを示す図（波長／分光放射輝度で表示）。 実施例３の液晶モジュールと比較例２の液晶モジュールにおける青，緑，赤の標準光源Ｃに対する色度分布座標。 実施例４のカラーフィルタの分光透過率特性を示す図（波長／透過率で表示）。 実施例４の液晶パネルと比較例１の液晶パネルにおける青，緑，赤の標準光源Ｃに対する色度分布座標。 実施例５の液晶モジュールと比較例２の液晶モジュールにおける青，緑，赤の標準光源Ｃに対する色度分布座標。 実施例６の液晶モジュールと比較例２の液晶モジュールにおける青，緑，赤の標準光源Ｃに対する色度分布座標。 本発明による液晶表示装置の使用形態の一例で、青，緑，赤からなる一絵素付近の模式断面図。 本発明による液晶モジュールと比較例の液晶モジュールにおける青，緑，赤の色度を示す一例。 人間の視感度を示す図。

符号の説明

１１，１２ 偏光層
１３ 液晶パネル
１４ 光源ユニット
１５ 液晶モジュール
１６，１７ 拡散シートまたは輝度向上フィルム
１８ 拡散板
１９ ケース
２１ 液晶層
２２，２３ 配向膜
３１，３２ 基板
３３ 共通電極（コモン電極）
３４ 走査電極（ゲート電極）
３５ 画素電極（ソース電極）
３６ 信号電極（ドレイン電極）
３７ 絶縁膜
３８ 保護絶縁膜
４０ 薄膜トランジスタ
４１ 半導体膜
４２ カラーフィルタ（着色）層
４３ オーバーコート層
４４ ブラックマトリクス
４５ スルーホール
４６ 共通電極配線
４７ 柱状スペーサ
４８ 画素電極配線
４９，５０ 複屈折性フィルム

Claims (14)

1. 一対の基板と、
   前記一対の基板にそれぞれ配置された一対の偏光板と、
   前記一対の基板に挟持された液晶層と、
   前記一対の基板の少なくとも一方に形成され、前記液晶層に電界を印加するための電極群と、
   前記一対の基板の一方に形成されるカラーフィルタと、
   前記一対の基板の一方の背面に配置された光源ユニットと、
   を有し、
   前記カラーフィルタは少なくとも青色，緑色，赤色を示すカラーフィルタが形成され、
   前記緑色を示すカラーフィルタにおける最大透過率の半分の透過率となる波長は、
   一方が５９０ｎｍ以上６１０ｎｍ以下であり、
   他方が４７０ｎｍ以上５００ｎｍ以下である
   液晶表示装置。
2. 前記緑色を示すカラーフィルタにおいて前記最大透過率の半分の透過率となる波長は、
   一方が５９０ｎｍ以上６００ｎｍ以下である
   請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 前記緑色を示すカラーフィルタにおける最大透過率は８０％以上である
   請求項１に記載の液晶表示装置。
4. 前記緑色を示すカラーフィルタにおいて最大透過率となる波長は５３０ｎｍ以上５６０
   ｎｍ以下である
   請求項１に記載の液晶表示装置。
5. 前記光源ユニットが有する光源は、６００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の波長領域における発光ピークの波長が６２０ｎｍ以上６５０ｎｍ以下である
   請求項１に記載の液晶表示装置。
6. 前記光源ユニットが有する光源は、６００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の波長領域に発光ピークを有し、
   前記緑色を示すカラーフィルタにおいて、前記発光ピークの波長における透過率は、最大透過率の１０％以下である
   請求項１に記載の液晶表示装置。
7. 前記赤色を示すカラーフィルタは、５８０ｎｍ以上５９０ｎｍ以下における透過率が最大透過率の１０％以下である
   請求項１に記載の液晶表示装置。
8. 一対の基板と、
   前記一対の基板にそれぞれ配置された一対の偏光板と、
   前記一対の基板に挟持された液晶層と、
   前記一対の基板の少なくとも一方に形成され、前記液晶層に電界を印加するための電極群と、
   前記一対の基板の一方に形成されるカラーフィルタと、
   前記一対の基板の一方の背面に配置された光源ユニットと、
   を有し、
   前記カラーフィルタは少なくとも青色，緑色，赤色を示すカラーフィルタが形成され、
   前記緑色を示すカラーフィルタは、６００ｎｍの波長における透過率が最大透過率の
   ４０％以上である
   液晶表示装置。
9. 前記緑色を示すカラーフィルタにおいて前記最大透過率の半分の透過率となる波長は、
   一方が５９０ｎｍ以上６００ｎｍ以下である
   請求項８に記載の液晶表示装置。
10. 前記緑色を示すカラーフィルタにおける最大透過率は８０％以上である
    請求項８に記載の液晶表示装置。
11. 前記緑色を示すカラーフィルタにおいて最大透過率となる波長は５３０ｎｍ以上５６０
    ｎｍ以下である
    請求項８に記載の液晶表示装置。
12. 前記光源ユニットが有する光源は、６００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の波長領域における発光ピークの波長が６２０ｎｍ以上６５０ｎｍ以下である
    請求項８に記載の液晶表示装置。
13. 前記光源ユニットが有する光源は、６００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の波長領域に発光ピークを有し、
    前記緑色を示すカラーフィルタにおいて、前記発光ピークの波長における透過率は、最大透過率の１０％以下である
    請求項８に記載の液晶表示装置。
14. 前記赤色を示すカラーフィルタは、５８０ｎｍ以上５９０ｎｍ以下における透過率が最大透過率の１０％以下である
    請求項８に記載の液晶表示装置。
    

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