液晶表示装置用カラーフィルタ、液晶表示装置
【課題】カラーフィルタを通過する過程における光損失を抑制することが可能な、液晶表示装置用カラーフィルタ、及び液晶表示装置を提供する。
【解決手段】 液晶表示装置の各画素に対応させて赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の光をそれぞれ透過させる着色層１２が配置された液晶表示装置用カラーフィルタにおいて、上記着色層１２には、量子ドット、又はその代替として色素分子、又はイオンからなる波長変換体が注入されている。
【解決手段】 液晶表示装置の各画素に対応させて赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の光をそれぞれ透過させる着色層１２が配置された液晶表示装置用カラーフィルタにおいて、上記着色層１２には、量子ドット、又はその代替として色素分子、又はイオンからなる波長変換体が注入されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、本発明は、パーソナルコンピュータ用ディスプレイや携帯用情報端末機器用液晶表示部のような液晶表示装置に用いられる液晶表示装置用カラーフィルタ、並びに液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、微細加工技術の進展から液晶パネルの高解像度化が進み、パーソナルコンピュター（ＰＣ）を中心とする情報機器のディスプレイや、テレビジョン受像機、プロジェクターを中心とする映像機器のディスプレイにおいて、低電圧駆動、薄型、軽量を特徴とする液晶表示装置の需要が高まっている。
【０００３】
また、この液晶パネルの高解像度化とともに、液晶パネルのカラー表示技術の開発も進展している（例えば特許文献１参照。）。このカラー液晶表示装置には、３原色（Ｒ、Ｇ、Ｂ）の制御を行なうためにアクティブマトリックス方式と単純マトリックス方式があり、いずれの方式においてもカラーフィルタ が用いられている。そして、液晶表示装置は、構成画素部を３原色（Ｒ、Ｇ、Ｂ）のサブピクセルとし、電気的スイッチングによる液晶の位相変化を利用して、３原色の各光の透過光量を制御してカラー表示が行なわれている。
【特許文献１】特開平１０−２６０４０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、バックライトに冷陰極管を使う場合には、元々の光源の白の発光スペクトルは決まっており、その上のパターニングされたカラーフィルタとして、画素毎に顔料を使用した吸収型のカラーフィルタを用いて余分な光を吸収して、画素毎の色を変えている。そのため、実際にディスプレイの表面に出てくる光の強度は、偏光板を通過する過程で減少するとともに、カラーフィルタによって、多くのエネルギーが吸収されてしまうため、光損失が大きくなり、光効率が低下してしまうという問題点があった。
【０００５】
そこで本発明は、上述した課題に鑑みて案出されたものであり、その目的とするところは、カラーフィルタを通過する過程における光損失を抑制することが可能な、液晶表示装置用カラーフィルタ、及び液晶表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１記載の液晶表示装置用カラーフィルタは、液晶表示装置の各画素に対応させて赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の光をそれぞれ透過させる着色層が配置された液晶表示装置用カラーフィルタにおいて、上記着色層には、量子ドット、又はその代替として色素分子、又はイオンからなる波長変換体が注入されていることを特徴とする。
【０００７】
請求項２記載の液晶表示装置用カラーフィルタは、請求項１記載の発明において、上記波長変換体は、少なくとも一の着色層における透過波長よりも短波長の光を吸収し、各波長変換体同士のエネルギー移動を経て上記一の着色層の透過波長に対応する光を放出することを特徴とする。
【０００８】
請求項３記載の液晶表示装置用カラーフィルタは、請求項２記載の発明において、上記波長変換体は、量子ドットであり、上記量子ドットは、供給される光のうち少なくとも一の着色層における透過波長よりも短波長の光に応じて励起子が励起される第１のエネルギー準位を有する複数の量子ドットからなる入力側量子ドットグループと、上記第１のエネルギー準位との共鳴に応じて上記入力側量子ドットグループを構成する各量子ドットから励起子が注入される共鳴エネルギー準位を有し、当該共鳴エネルギー準位から放出されたエネルギーに応じて上記一の着色層の透過波長に対応する出力光を生成する出力側の量子ドットとを備えることを特徴とする。
【０００９】
請求項４記載の液晶表示装置用カラーフィルタは、請求項３記載の発明において、請求項１〜３のうち何れか１項記載の液晶表示装置用カラーフィルタを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
上述した構成からなる本発明によれば、本来ならば吸収されてしまうはずの短波長帯域の光を効果的に利用することが可能となり、カラーフィルタを設けることによる多くのエネルギーの吸収を防止することができ、ひいては光損失を少なくすることができ、液晶表示装置全体の光効率を向上させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明を実施するための最良の形態として、携帯電話を初めとしたモバイル通信端末や携帯型ゲーム機のディスプレイに適用される液晶表示装置について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１２】
本発明は、例えば図１に示すような構成の液晶表示装置１に適用される。
【００１３】
この液晶表示装置１は、液晶素子２とバックライト３を備え、液晶素子の後側に配置されたバックライト３からの照明光を利用する透過表示を実行可能とされている。この液晶表示装置１は、互いに対向配置された透明基板１１間に液晶層１２を封入した液晶素子２と、液晶素子２の前側に設置された第１の偏光板１４と、液晶素子２の後側に設置された第２の偏光板１５とを備えている。
【００１４】
液晶素子２は、ガラス等で構成された２枚の透明な透明基板１１を互いに対向配置させ、その間隙に、例えば、ツイステッドネマチック（ＴＮ）液晶を封入した液晶層１２を設けた構成となっている。透明基板１１は、それぞれＴＦＴ基板１１ａと、対向電極基板１１ｂからなる。ＴＦＴ基板１１ａには、マトリクス状に配置された信号線２１と、走査線２２と、この信号線２１ 、走査線２２の交点に配置されたスイッチング素子としての薄膜トランジスタ２３と、画素電極２４とが形成されている。
【００１５】
薄膜トランジスタ２３は、走査線２２により順次選択されると共に、信号線２１から供給される映像信号を、対応する画素電極２４に書き込む。一方、対向電極基板１１ｂの内表面には、対向電極２６及びカラーフィルタ２７が形成されている。
【００１６】
この液晶表示装置１は、このような構成の液晶素子２を２枚の偏光板１４、１５で挟み、バックライト３により後側から白色光としての照明光を照射した状態で、或いは前側から入射する外光を照射した状態でアクティブマトリクス方式で駆動することによって、所望の映像を表示させることができる。
【００１７】
第１の偏光板１４は、透過軸がＢ方向とされており、第２の偏光板１５は、透過軸がＡ方向とされている。ちなみに、このＡ方向とＢ方向は互いに直交する関係にある。
【００１８】
カラーフィルタ２７は、図２に示すように、赤色（Ｒ）の光をそれぞれ透過させる着色層２８ａ、緑色（Ｇ）の光をそれぞれ透過させる着色層２８ｂ、青色（Ｂ）の光をそれぞれ透過させる着色層２８ｃが順次形成されている。即ち、この着色層２８ａは、７００ｎｍ程度の波長の光を、また着色層２８ｂは、５４６ｎｍ程度の波長の光を、更に着色層２８ｃは、４３６ｎｍ程度の波長の光を透過し、それ以外の波長の光を吸収する構成とされている。そして、この各着色層２８ａ〜２８ｃがそれぞれ１画素に対応している。
【００１９】
図３は、カラーフィルタ２７の詳細な構成を説明するための図である。カラーフィルタ２７は、基板４１と、この複数の量子ドット４２からなる入力側量子ドットグループ４３と、入力側量子ドットグループ４３近傍に設けられた出力側の量子ドット４４とを備えている。
【００２０】
基板４１は、ガラスに加え、例えばエチレン−酢酸ビニル共重合体、ＡＢＳ樹脂、ポリメタクリル酸メチル、ポリカーボネート等の各樹脂からなる。そして、この基板１１には、各色の顔料が分散されている。
【００２１】
入力側量子ドットグループ４３を構成する量子ドット４２や、出力側の量子ドット４４は、ＣｕＣｌ等の材料系で構成され、励起子を三次元的に閉じ込めることにより形成される離散的なエネルギー準位に基づき、単一電子（励起子）を制御する。各量子ドット４２、４４は、ＣｕＣｌ、ＧａＮ又はＺｎＯ等の材料系からなる。ちなみに、各量子ドット４２、４４を構成する材料系がＣｕＣｌである場合に、これらは立方体として構成され、また各量子ドット４２,４４を構成する材料系がＧａＮやＺｎＯである場合に、これらは球形或いは円盤形として構成される。
【００２２】
これら各量子ドット４２、４４を構成する材料系として上記ＣｕＣｌを用いる場合において、先ずＣｕＣｌの粉末と、ＮａＣｌの粉末を混合して約８００℃の温度で融解する。次に、上下方向に温度勾配が施された炉内へ上記融解した混合粉末をつり下げ、数ｍｍ/ｈの速度で炉内を上下移動させることにより、混合粉末内部に温度勾配を作り出して序々に結晶化させてゆく。そして約２００℃程度の温度で数分から数１０分間熱処理をすると、ＣｕＣｌの量子ドット４２,４４を包含したＮａＣｌ結晶を作製することができる。ちなみに、このブリッジマン法では、熱処理温度や熱処理時間を変えることにより、生成する量子ドット４２,４４のサイズを自在に制御することもでき、これらを１００ｎｍ以下の領域に並べて形成させることも可能となる。
【００２３】
なお、これら各量子ドット４２,４４は、更に分子エピタキシー（ＭＢＥ）成長法に基づいて基板４１上に作製してもよいし、また近接場光ＣＶＤを利用して量子ドット４２、４４の形成位置を精度よく制御してもよい。
【００２４】
以下の説明においては、量子ドット４２、４４を構成する材料系としてＣｕＣｌを用いる場合を例に挙げて説明をする。これら量子ドット４２、４４では、励起子の閉じ込め系によりキャリアのエネルギー準位が離散的になり、状態密度をデルタ関数的に尖鋭化させることができる。また、この量子ドット４２、４４におけるエネルギー準位は、下位において比較的離散的に存在しているが、上位になるにつれて連続して存在することとなり、次第に帯状になる。
【００２５】
このような量子ドット４２、４４が形成された基板４１に対して、バックライト３から白色光が入射されると、量子ドット４２により吸収されることになる。
【００２６】
図４は、各量子ドット４２、４４のエネルギー準位を示している。各量子ドット４２,４４における量子閉じ込め準位Ｅ（nx,ny,nz）は、粒子の質量をmとし、また量子ドットの辺長をLとしたときに、以下の式（１）により定義される。
【００２７】
Ｅ（nx,ny,nz）＝h2/8π2m（π/L）2（nx2+ny2+nz2）・・・・・（１）
【００２８】
この式（１）に基づき、各量子ドット４２,４４のＥ（nx,ny,nz）を計算する。ここで量子ドット４２と、量子ドット４４との辺長比が、およそ１：√２であるとき、図４に示すように、量子ドット４２における量子準位が（１,１,１）であるときのＥ（１１１）と、量子ドット４４における量子準位が（２,１,１）であるときのＥ（２１１）とが等しくなる。即ち、量子ドット４２の量子準位（１,１,１）と、量子ドット４４の量子準位（２,１,１）は、互いに励起子の励起エネルギー準位が共鳴する関係にある。実際これらの間で共鳴を起こさせるためには、量子ドット４２における量子準位（１,１,１）に対応する波長の入射光Ａをそれぞれ供給することにより、かかる量子準位へ励起子を励起させることができる。
【００２９】
仮に波長λ１の入射光Ａを供給することにより、量子ドット４２における量子準位（１,１,１）へ励起子を励起させた場合には、かかる量子準位（１,１,１）と量子ドット４４における量子準位（２,１,１）との間で共鳴が生じる。
【００３０】
その結果、第１の量子ドット４２における量子準位（１,１,１）に存在する励起子が、量子ドット４４の量子準位（２,１,１）へ移動し、さらに量子ドット４４の量子準位（１,１,１）へ遷移する。この結果、見かけ上、量子ドット４２から量子ドット４４へ励起子が移動することになる。
【００３１】
そして、この量子ドット４４の量子準位（１,１,１）へ移動した励起子は、そこから発光する。この量子ドット４４の下位の量子準位（１,１,１）からの発光は、出力信号としての出力光として取り出されることになるが、その波長λ２は、入射光の波長λ１と比較して長くなる。これは、量子ドット４４のサイズが、量子ドット４２と比較して大きいからである。
【００３２】
即ち、このような互いに共鳴準位を持つとともに、量子ドット４４のサイズを量子ドット４２よりも大きく構成することにより、量子ドット４２から量子ドット４４へ励起子を移動させることが可能となる。基板４１上において辺長比が互いに異なる各量子ドット４２,４４を形成させることにより、（１）式に基づく量子準位をほぼ等しくすることができ、これらの間で共鳴を起こさせることにより、体積の小さい量子ドット４２から体積の大きい量子ドット４４へ励起子を注入することができる。換言すれば、量子ドット間で体積（サイズ）を互いに異ならせることにより、これらの間で励起子を伝送することができる。
【００３３】
このため、かかる励起子の伝送原理を利用して、体積の小さい量子ドット４２に応じた波長λ１の入射光Ａを供給することにより、それぞれの量子準位に励起子を励起させ、これを体積の大きい量子ドット４４へ伝送する。量子ドット４４では、かかる伝送された励起子を下位準位へ放出することにより波長λ２からなる出力光Ｂを生成する。その結果、この量子ドット４２から量子ドット４４への励起子の移動を通じて、波長λ１の入射光Ａをより長波長からなる波長λ２の出力光Ｂへ変換することが可能となる。
【００３４】
ここで図５に示すように、この着色層２８ａは、７００ｎｍ程度の波長の光を透過するが、出力光Ｂの波長がこの７００ｎｍとなるような関係のある量子ドット４２、４４が形成されている場合には、これよりも短波長帯域ｓの光を吸収して、７００ｎｍ程度の出力光Ｂを放出することが可能となる。その結果、放出される出力光Ｂの光強度を増強することができ、また本来ならば吸収されてしまうはずの短波長帯域ｓの光を効果的に利用することが可能となる。
【００３５】
同様に、着色層２８ｂは、５４６ｎｍ程度の波長の光を透過するが、出力光Ｂの波長がこの５４６ｎｍとなるような関係のある量子ドット４２、４４が形成されている場合には、これよりも短波長帯域ｔの光を吸収して、５４６ｎｍ程度の出力光Ｂを放出することが可能となる。その結果、放出される出力光Ｂの光強度を増強することができ、また本来ならば吸収されてしまうはずの短波長帯域ｔの光を効果的に利用することが可能となる。
【００３６】
着色層２８ｃは、４３６ｎｍ程度の波長の光を透過するが、出力光Ｂの波長がこの４３６ｎｍとなるような関係のある量子ドット４２、４４が形成されている場合には、これよりも短波長帯域ｕの光を吸収して、４３６ｎｍ程度の出力光Ｂを放出することが可能となる。その結果、放出される出力光Ｂの光強度を増強することができ、また本来ならば吸収されてしまうはずの短波長帯域ｕの光を効果的に利用することが可能となる。
【００３７】
このため、カラーフィルタ２７によって、多くのエネルギーが吸収されてしまうことが無くなり、光損失を少なくすることができ、光効率を向上させることが可能となる。
【００３８】
なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではない。例えば図６に示すように、量子ドット４２’が基板４１上において更に形成されていてもよい。この量子ドット４２’は、量子ドット４２よりもさらにサイズが小さく構成されている。また、量子ドット４２’と、量子ドット４４との辺長比が１：２であるとき、この量子ドット１２’における量子準位（１,１,１）におけるＥ（１１１）は、量子ドット４４の量子準位（２,２,２）におけるＥ（２２２）と等しく、互いに共鳴する準位である。この量子ドット４２’からも同様に励起子が量子ドット４４へと移動していくことになる。量子ドット４２’により吸収される入射光Ａ’の波長λ１’は、量子ドット４２により吸収される入射光Ａの波長λ１とは異なるものであるが、係る入射光Ａ’も同様に量子ドット４２’内において光励起させ、これを量子ドット４４へ伝送してより長波長の波長λ２の出力光Ｂに変換することが可能となる。
【００３９】
各着色層２８における透過波長は、それぞれ７００ｎｍ、５４６ｎｍ、４３６ｎｍであるが、多岐に亘る波長をも量子ドット４２で吸収してこれを出力光Ｂに変換することで、波長変換効率を向上させる必要がある。このため、多岐に亘るサイズや種類からなる量子ドット４２を基板４１上に形成させ、紫外光のいずれの波長をも量子ドット４２で吸収できる構成とする必要がある。仮にサイズを異ならせた場合においても、出力側の量子ドット４４において、これと共鳴準位をもたせることにより、励起子の移動を実現することが可能となる。
【００４０】
なお出力側の量子ドット４４は、出力光Ｂの波長λ２が７００ｎｍ、５４６ｎｍ、４３６ｎｍ程度となるように制御される場合に限定されるものではなく、これらの帯域を中心として±５０ｎｍ程度の範囲であってもよい。
【００４１】
ちなみに、この出力側量子ドット４４も同様に、多岐に亘るサイズや材質で構成することにより、その出力光Ｂの波長λ２や共鳴準位が互いに相違するものであってもよい。但し、この出力光の波長λ２が各着色層２８における透過波長に対応する波長であり、しかも量子ドット４２における量子準位と共鳴準位を有することが必須となる。
【００４２】
また、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではない。例えば図７に示すように、入力側量子ドットグループ４３を構成する量子ドット４２から、出力側の量子ドット４４へ励起子を伝送する際において、他の量子ドット４６を介して行うようにしてもよい。
【００４３】
例えば、量子ドット４２、量子ドット４６、量子ドット４４間において、それぞれ辺長比が１：√２：２で構成されているものとする。このとき、量子ドット４２におけるＥ（１１１）と、量子ドット４６におけるＥ（２１１）とが共鳴することになり、よりサイズの大きい量子ドット４６に対して量子ドット４２から励起子によるエネルギー移動が起きることになる。また、量子ドット４６におけるＥ（１１１）と、量子ドット４４におけるＥ（２１１）とが共鳴することになり、よりサイズの大きい量子ドット４４に対して量子ドット４６から励起子によるエネルギー移動が起きることになる。その結果、最終的に量子ドット４２により吸収された波長λ１からなる入射光Ａは、波長λ２からなる出力光Ｂに波長変換されることになる。このように、量子ドット４２、４４のみではなく、その間に他の量子ドット４４を介して励起子を伝送する構成においても、本発明所期の効果を得ることが可能となる。ちなみに、この量子ドット４６は１種類で構成されている場合に限定されるものではなく、段階的に徐々に小さくなるように構成されていてもよい。
【００４４】
更に本発明においては、量子ドットの代替として、色素分子（ローダミン分子等）、イオン(Cu,Fe等)を上記基板中に分散させて構成するようにしてもよい。具体的には、供給される白色光のうち、上述したｓ〜ｕ等の帯域成分を十分に吸収し得るだけの濃度を持つ、分子、イオンと、波長４００ｎｍ以上の入力光をほとんど吸収しないように濃度調整された波長４００ｎｍ以上に発光帯域を持つ分子、イオンが同時に分散されたガラス、樹脂、結晶などである。
【００４５】
次に、上述の如き構成からなるカラーフィルタ２７を有する液晶表示装置１の動作について説明をする。バックライト３から出射された照明光のうち直線偏光方向がＡ方向の光Ｐは、そのまま第２の偏光板１５を通過する。そして、この光Ｐは、透明基板１１を通過し、液晶層１２中に出射する。液晶層１２は、電圧が印加されていない場合には、入射された光Ｐの偏光状態を９０°向きを変えて出射させる。その結果、この光Ｐの偏光方向は、Ｂ方向となる。これに対して、電圧が印加されている場合には、第２の偏光板１５を通過してきた光Ｐの偏光状態を変えることなくそのまま出射する。即ち、電圧が印加されている場合に、この液晶層１２から出射する光Ｐの偏光方向は、Ａ方向となる。これらの性質は、ＴＮ液晶の性質に依拠するものである。
【００４６】
この液晶層１２を出射した光Ｐは、透明基板１１を通過した上で上述したカラーフィルタ２７を通過する。このとき、カラーフィルタ２７は、入射された光Ｐについて上述したメカニズムに基づいて波長変換を行う。そして、このカラーフィルタを通過した光Ｐは第１の偏光板１４へと到達することになる。
【００４７】
第１の偏光板１４は、その透過軸がＡ方向に対して垂直であるＢ方向とされている。このため、光Ｐの偏光方向がＢ方向であれば、透過する偏光成分が多くなり、明るい表示となる。これに対して、光Ｐの偏光方向がＡ方向であれば、殆どがこの第１の偏光板１４により吸収されることになることから、暗い表示となる。
【００４８】
このように、本発明を適用した液晶表示装置１は、透過表示を行う上で、カラーフィルタ２７によって、多くのエネルギーが吸収されてしまうことが無くなり、光損失を少なくすることができ、光効率を向上させた透過表示を行うことが可能となる。
【００４９】
なお、本発明を適用した液晶表示装置１は、例えば図８に示すような反射表示を行う場合にも同様に適用可能である。この図８において、上述した図１と同一の構成要素、部材に関しては、同一の符号を付すことにより、以下での説明を省略する。
【００５０】
反射表示を行うこの液晶表示装置１は、第２の偏光板１５の後側において反射板１８を配設している。この反射板１８は、第２の偏光板１５から出射されてきた光を反射する機能を担う。
【００５１】
次に、この図８に示す構成に基づいて液晶表示装置１により反射表示動作を行う場合について説明をする。外部から入射されてくる外光Ｑは、第１の偏光板１４へと入射され、Ｂ方向の偏光成分のみがこの第１の偏光板１４を透過する。この第１の偏光板１４を透過した光Ｑは、そのまま透明基板１１を通過し、液晶層１２中に出射する。液晶層１２は、電圧が印加されていない場合には、入射された光Ｑの偏光状態を９０°向きを変えて出射させる。その結果、この光Ｑの偏光方向は、Ａ方向となる。これに対して、電圧が印加されている場合には、第１の偏光板１４を通過してきた光Ｑの偏光状態を変えることなくそのまま出射する。即ち、電圧が印加されている場合に、この液晶層１２から出射する光Ｑの偏光方向は、そのままＢ方向となる。
【００５２】
この液晶層１２を出射した光Ｑは、透明基板１１を通過し、第２の偏光板１５へと到達する。この第２の偏光板１５は、その透過軸がＡ方向とされている。このため、光Ｑの偏光方向がＡ方向であれば、透過する偏光成分が多くなる。これに対して、光Ｑの偏光方向がＢ方向であれば、殆どがこの第２の偏光板１５により吸収されることになる。
【００５３】
この第２の偏光板１５を通過した偏光方向がＡ方向の光Ｑは、反射板１８を反射し、そのまま第２の偏光板１５を通過する。そして、この光Ｑは、液晶層１２を通過することになるが、このときも上述した透過表示と同様のメカニズムにより、電圧が印加の有無に応じて偏光方向を制御する。この液晶層１２を出射した光Ｑは、透明基板１１を通過した上で上述したカラーフィルタ２７を通過する。このとき、カラーフィルタ２７は、入射された光Ｑについて上述したメカニズムに基づいて波長変換を行う。そして、このカラーフィルタを通過した光Ｑは第１の偏光板１４へと到達することになる。第１の偏光板１４の透過軸としてのＢ方向と同一か否かにより、明暗を表示していくことになる。
【００５４】
このような反射表示を行う場合においても、同様にカラーフィルタ２７によって、多くのエネルギーが吸収されてしまうことが無くなり、光損失を少なくすることができ、光効率を向上させることが可能となる。
【００５５】
なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、他の方式を採用するいかなる液晶表示装置に対して適用してもよいことは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明を適用した透過式の液晶表示装置の構成図である。
【図２】各波長の光をそれぞれ透過させる着色層が順次形成させる例について説明するための図である。
【図３】カラーフィルタ２７の詳細な構成を説明するための図である。
【図４】各量子ドットのエネルギー準位を示す図である。
【図５】照明光のスペクトル分布について示す図である。
【図６】各量子ドットのエネルギー準位を示す他の図である。
【図７】各量子ドットのエネルギー準位を示す更なる他の図である。
【図８】本発明を適用した反射式の液晶表示装置の構成図である。
【符号の説明】
【００５７】
１ 液晶表示装置
２ 液晶素子
３ バックライト
１１ 透明基板
１２ 液晶層
１４ 第１の偏光板
１５ 第２の偏光板
２１ 信号線
２２ 走査線
２３ 薄膜トランジスタ
２４ 画素電極
２６ 対向電極
２７ カラーフィルタ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、本発明は、パーソナルコンピュータ用ディスプレイや携帯用情報端末機器用液晶表示部のような液晶表示装置に用いられる液晶表示装置用カラーフィルタ、並びに液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、微細加工技術の進展から液晶パネルの高解像度化が進み、パーソナルコンピュター（ＰＣ）を中心とする情報機器のディスプレイや、テレビジョン受像機、プロジェクターを中心とする映像機器のディスプレイにおいて、低電圧駆動、薄型、軽量を特徴とする液晶表示装置の需要が高まっている。
【０００３】
また、この液晶パネルの高解像度化とともに、液晶パネルのカラー表示技術の開発も進展している（例えば特許文献１参照。）。このカラー液晶表示装置には、３原色（Ｒ、Ｇ、Ｂ）の制御を行なうためにアクティブマトリックス方式と単純マトリックス方式があり、いずれの方式においてもカラーフィルタ が用いられている。そして、液晶表示装置は、構成画素部を３原色（Ｒ、Ｇ、Ｂ）のサブピクセルとし、電気的スイッチングによる液晶の位相変化を利用して、３原色の各光の透過光量を制御してカラー表示が行なわれている。
【特許文献１】特開平１０−２６０４０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、バックライトに冷陰極管を使う場合には、元々の光源の白の発光スペクトルは決まっており、その上のパターニングされたカラーフィルタとして、画素毎に顔料を使用した吸収型のカラーフィルタを用いて余分な光を吸収して、画素毎の色を変えている。そのため、実際にディスプレイの表面に出てくる光の強度は、偏光板を通過する過程で減少するとともに、カラーフィルタによって、多くのエネルギーが吸収されてしまうため、光損失が大きくなり、光効率が低下してしまうという問題点があった。
【０００５】
そこで本発明は、上述した課題に鑑みて案出されたものであり、その目的とするところは、カラーフィルタを通過する過程における光損失を抑制することが可能な、液晶表示装置用カラーフィルタ、及び液晶表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１記載の液晶表示装置用カラーフィルタは、液晶表示装置の各画素に対応させて赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の光をそれぞれ透過させる着色層が配置された液晶表示装置用カラーフィルタにおいて、上記着色層には、量子ドット、又はその代替として色素分子、又はイオンからなる波長変換体が注入されていることを特徴とする。
【０００７】
請求項２記載の液晶表示装置用カラーフィルタは、請求項１記載の発明において、上記波長変換体は、少なくとも一の着色層における透過波長よりも短波長の光を吸収し、各波長変換体同士のエネルギー移動を経て上記一の着色層の透過波長に対応する光を放出することを特徴とする。
【０００８】
請求項３記載の液晶表示装置用カラーフィルタは、請求項２記載の発明において、上記波長変換体は、量子ドットであり、上記量子ドットは、供給される光のうち少なくとも一の着色層における透過波長よりも短波長の光に応じて励起子が励起される第１のエネルギー準位を有する複数の量子ドットからなる入力側量子ドットグループと、上記第１のエネルギー準位との共鳴に応じて上記入力側量子ドットグループを構成する各量子ドットから励起子が注入される共鳴エネルギー準位を有し、当該共鳴エネルギー準位から放出されたエネルギーに応じて上記一の着色層の透過波長に対応する出力光を生成する出力側の量子ドットとを備えることを特徴とする。
【０００９】
請求項４記載の液晶表示装置用カラーフィルタは、請求項３記載の発明において、請求項１〜３のうち何れか１項記載の液晶表示装置用カラーフィルタを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
上述した構成からなる本発明によれば、本来ならば吸収されてしまうはずの短波長帯域の光を効果的に利用することが可能となり、カラーフィルタを設けることによる多くのエネルギーの吸収を防止することができ、ひいては光損失を少なくすることができ、液晶表示装置全体の光効率を向上させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明を実施するための最良の形態として、携帯電話を初めとしたモバイル通信端末や携帯型ゲーム機のディスプレイに適用される液晶表示装置について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１２】
本発明は、例えば図１に示すような構成の液晶表示装置１に適用される。
【００１３】
この液晶表示装置１は、液晶素子２とバックライト３を備え、液晶素子の後側に配置されたバックライト３からの照明光を利用する透過表示を実行可能とされている。この液晶表示装置１は、互いに対向配置された透明基板１１間に液晶層１２を封入した液晶素子２と、液晶素子２の前側に設置された第１の偏光板１４と、液晶素子２の後側に設置された第２の偏光板１５とを備えている。
【００１４】
液晶素子２は、ガラス等で構成された２枚の透明な透明基板１１を互いに対向配置させ、その間隙に、例えば、ツイステッドネマチック（ＴＮ）液晶を封入した液晶層１２を設けた構成となっている。透明基板１１は、それぞれＴＦＴ基板１１ａと、対向電極基板１１ｂからなる。ＴＦＴ基板１１ａには、マトリクス状に配置された信号線２１と、走査線２２と、この信号線２１ 、走査線２２の交点に配置されたスイッチング素子としての薄膜トランジスタ２３と、画素電極２４とが形成されている。
【００１５】
薄膜トランジスタ２３は、走査線２２により順次選択されると共に、信号線２１から供給される映像信号を、対応する画素電極２４に書き込む。一方、対向電極基板１１ｂの内表面には、対向電極２６及びカラーフィルタ２７が形成されている。
【００１６】
この液晶表示装置１は、このような構成の液晶素子２を２枚の偏光板１４、１５で挟み、バックライト３により後側から白色光としての照明光を照射した状態で、或いは前側から入射する外光を照射した状態でアクティブマトリクス方式で駆動することによって、所望の映像を表示させることができる。
【００１７】
第１の偏光板１４は、透過軸がＢ方向とされており、第２の偏光板１５は、透過軸がＡ方向とされている。ちなみに、このＡ方向とＢ方向は互いに直交する関係にある。
【００１８】
カラーフィルタ２７は、図２に示すように、赤色（Ｒ）の光をそれぞれ透過させる着色層２８ａ、緑色（Ｇ）の光をそれぞれ透過させる着色層２８ｂ、青色（Ｂ）の光をそれぞれ透過させる着色層２８ｃが順次形成されている。即ち、この着色層２８ａは、７００ｎｍ程度の波長の光を、また着色層２８ｂは、５４６ｎｍ程度の波長の光を、更に着色層２８ｃは、４３６ｎｍ程度の波長の光を透過し、それ以外の波長の光を吸収する構成とされている。そして、この各着色層２８ａ〜２８ｃがそれぞれ１画素に対応している。
【００１９】
図３は、カラーフィルタ２７の詳細な構成を説明するための図である。カラーフィルタ２７は、基板４１と、この複数の量子ドット４２からなる入力側量子ドットグループ４３と、入力側量子ドットグループ４３近傍に設けられた出力側の量子ドット４４とを備えている。
【００２０】
基板４１は、ガラスに加え、例えばエチレン−酢酸ビニル共重合体、ＡＢＳ樹脂、ポリメタクリル酸メチル、ポリカーボネート等の各樹脂からなる。そして、この基板１１には、各色の顔料が分散されている。
【００２１】
入力側量子ドットグループ４３を構成する量子ドット４２や、出力側の量子ドット４４は、ＣｕＣｌ等の材料系で構成され、励起子を三次元的に閉じ込めることにより形成される離散的なエネルギー準位に基づき、単一電子（励起子）を制御する。各量子ドット４２、４４は、ＣｕＣｌ、ＧａＮ又はＺｎＯ等の材料系からなる。ちなみに、各量子ドット４２、４４を構成する材料系がＣｕＣｌである場合に、これらは立方体として構成され、また各量子ドット４２,４４を構成する材料系がＧａＮやＺｎＯである場合に、これらは球形或いは円盤形として構成される。
【００２２】
これら各量子ドット４２、４４を構成する材料系として上記ＣｕＣｌを用いる場合において、先ずＣｕＣｌの粉末と、ＮａＣｌの粉末を混合して約８００℃の温度で融解する。次に、上下方向に温度勾配が施された炉内へ上記融解した混合粉末をつり下げ、数ｍｍ/ｈの速度で炉内を上下移動させることにより、混合粉末内部に温度勾配を作り出して序々に結晶化させてゆく。そして約２００℃程度の温度で数分から数１０分間熱処理をすると、ＣｕＣｌの量子ドット４２,４４を包含したＮａＣｌ結晶を作製することができる。ちなみに、このブリッジマン法では、熱処理温度や熱処理時間を変えることにより、生成する量子ドット４２,４４のサイズを自在に制御することもでき、これらを１００ｎｍ以下の領域に並べて形成させることも可能となる。
【００２３】
なお、これら各量子ドット４２,４４は、更に分子エピタキシー（ＭＢＥ）成長法に基づいて基板４１上に作製してもよいし、また近接場光ＣＶＤを利用して量子ドット４２、４４の形成位置を精度よく制御してもよい。
【００２４】
以下の説明においては、量子ドット４２、４４を構成する材料系としてＣｕＣｌを用いる場合を例に挙げて説明をする。これら量子ドット４２、４４では、励起子の閉じ込め系によりキャリアのエネルギー準位が離散的になり、状態密度をデルタ関数的に尖鋭化させることができる。また、この量子ドット４２、４４におけるエネルギー準位は、下位において比較的離散的に存在しているが、上位になるにつれて連続して存在することとなり、次第に帯状になる。
【００２５】
このような量子ドット４２、４４が形成された基板４１に対して、バックライト３から白色光が入射されると、量子ドット４２により吸収されることになる。
【００２６】
図４は、各量子ドット４２、４４のエネルギー準位を示している。各量子ドット４２,４４における量子閉じ込め準位Ｅ（nx,ny,nz）は、粒子の質量をmとし、また量子ドットの辺長をLとしたときに、以下の式（１）により定義される。
【００２７】
Ｅ（nx,ny,nz）＝h2/8π2m（π/L）2（nx2+ny2+nz2）・・・・・（１）
【００２８】
この式（１）に基づき、各量子ドット４２,４４のＥ（nx,ny,nz）を計算する。ここで量子ドット４２と、量子ドット４４との辺長比が、およそ１：√２であるとき、図４に示すように、量子ドット４２における量子準位が（１,１,１）であるときのＥ（１１１）と、量子ドット４４における量子準位が（２,１,１）であるときのＥ（２１１）とが等しくなる。即ち、量子ドット４２の量子準位（１,１,１）と、量子ドット４４の量子準位（２,１,１）は、互いに励起子の励起エネルギー準位が共鳴する関係にある。実際これらの間で共鳴を起こさせるためには、量子ドット４２における量子準位（１,１,１）に対応する波長の入射光Ａをそれぞれ供給することにより、かかる量子準位へ励起子を励起させることができる。
【００２９】
仮に波長λ１の入射光Ａを供給することにより、量子ドット４２における量子準位（１,１,１）へ励起子を励起させた場合には、かかる量子準位（１,１,１）と量子ドット４４における量子準位（２,１,１）との間で共鳴が生じる。
【００３０】
その結果、第１の量子ドット４２における量子準位（１,１,１）に存在する励起子が、量子ドット４４の量子準位（２,１,１）へ移動し、さらに量子ドット４４の量子準位（１,１,１）へ遷移する。この結果、見かけ上、量子ドット４２から量子ドット４４へ励起子が移動することになる。
【００３１】
そして、この量子ドット４４の量子準位（１,１,１）へ移動した励起子は、そこから発光する。この量子ドット４４の下位の量子準位（１,１,１）からの発光は、出力信号としての出力光として取り出されることになるが、その波長λ２は、入射光の波長λ１と比較して長くなる。これは、量子ドット４４のサイズが、量子ドット４２と比較して大きいからである。
【００３２】
即ち、このような互いに共鳴準位を持つとともに、量子ドット４４のサイズを量子ドット４２よりも大きく構成することにより、量子ドット４２から量子ドット４４へ励起子を移動させることが可能となる。基板４１上において辺長比が互いに異なる各量子ドット４２,４４を形成させることにより、（１）式に基づく量子準位をほぼ等しくすることができ、これらの間で共鳴を起こさせることにより、体積の小さい量子ドット４２から体積の大きい量子ドット４４へ励起子を注入することができる。換言すれば、量子ドット間で体積（サイズ）を互いに異ならせることにより、これらの間で励起子を伝送することができる。
【００３３】
このため、かかる励起子の伝送原理を利用して、体積の小さい量子ドット４２に応じた波長λ１の入射光Ａを供給することにより、それぞれの量子準位に励起子を励起させ、これを体積の大きい量子ドット４４へ伝送する。量子ドット４４では、かかる伝送された励起子を下位準位へ放出することにより波長λ２からなる出力光Ｂを生成する。その結果、この量子ドット４２から量子ドット４４への励起子の移動を通じて、波長λ１の入射光Ａをより長波長からなる波長λ２の出力光Ｂへ変換することが可能となる。
【００３４】
ここで図５に示すように、この着色層２８ａは、７００ｎｍ程度の波長の光を透過するが、出力光Ｂの波長がこの７００ｎｍとなるような関係のある量子ドット４２、４４が形成されている場合には、これよりも短波長帯域ｓの光を吸収して、７００ｎｍ程度の出力光Ｂを放出することが可能となる。その結果、放出される出力光Ｂの光強度を増強することができ、また本来ならば吸収されてしまうはずの短波長帯域ｓの光を効果的に利用することが可能となる。
【００３５】
同様に、着色層２８ｂは、５４６ｎｍ程度の波長の光を透過するが、出力光Ｂの波長がこの５４６ｎｍとなるような関係のある量子ドット４２、４４が形成されている場合には、これよりも短波長帯域ｔの光を吸収して、５４６ｎｍ程度の出力光Ｂを放出することが可能となる。その結果、放出される出力光Ｂの光強度を増強することができ、また本来ならば吸収されてしまうはずの短波長帯域ｔの光を効果的に利用することが可能となる。
【００３６】
着色層２８ｃは、４３６ｎｍ程度の波長の光を透過するが、出力光Ｂの波長がこの４３６ｎｍとなるような関係のある量子ドット４２、４４が形成されている場合には、これよりも短波長帯域ｕの光を吸収して、４３６ｎｍ程度の出力光Ｂを放出することが可能となる。その結果、放出される出力光Ｂの光強度を増強することができ、また本来ならば吸収されてしまうはずの短波長帯域ｕの光を効果的に利用することが可能となる。
【００３７】
このため、カラーフィルタ２７によって、多くのエネルギーが吸収されてしまうことが無くなり、光損失を少なくすることができ、光効率を向上させることが可能となる。
【００３８】
なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではない。例えば図６に示すように、量子ドット４２’が基板４１上において更に形成されていてもよい。この量子ドット４２’は、量子ドット４２よりもさらにサイズが小さく構成されている。また、量子ドット４２’と、量子ドット４４との辺長比が１：２であるとき、この量子ドット１２’における量子準位（１,１,１）におけるＥ（１１１）は、量子ドット４４の量子準位（２,２,２）におけるＥ（２２２）と等しく、互いに共鳴する準位である。この量子ドット４２’からも同様に励起子が量子ドット４４へと移動していくことになる。量子ドット４２’により吸収される入射光Ａ’の波長λ１’は、量子ドット４２により吸収される入射光Ａの波長λ１とは異なるものであるが、係る入射光Ａ’も同様に量子ドット４２’内において光励起させ、これを量子ドット４４へ伝送してより長波長の波長λ２の出力光Ｂに変換することが可能となる。
【００３９】
各着色層２８における透過波長は、それぞれ７００ｎｍ、５４６ｎｍ、４３６ｎｍであるが、多岐に亘る波長をも量子ドット４２で吸収してこれを出力光Ｂに変換することで、波長変換効率を向上させる必要がある。このため、多岐に亘るサイズや種類からなる量子ドット４２を基板４１上に形成させ、紫外光のいずれの波長をも量子ドット４２で吸収できる構成とする必要がある。仮にサイズを異ならせた場合においても、出力側の量子ドット４４において、これと共鳴準位をもたせることにより、励起子の移動を実現することが可能となる。
【００４０】
なお出力側の量子ドット４４は、出力光Ｂの波長λ２が７００ｎｍ、５４６ｎｍ、４３６ｎｍ程度となるように制御される場合に限定されるものではなく、これらの帯域を中心として±５０ｎｍ程度の範囲であってもよい。
【００４１】
ちなみに、この出力側量子ドット４４も同様に、多岐に亘るサイズや材質で構成することにより、その出力光Ｂの波長λ２や共鳴準位が互いに相違するものであってもよい。但し、この出力光の波長λ２が各着色層２８における透過波長に対応する波長であり、しかも量子ドット４２における量子準位と共鳴準位を有することが必須となる。
【００４２】
また、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではない。例えば図７に示すように、入力側量子ドットグループ４３を構成する量子ドット４２から、出力側の量子ドット４４へ励起子を伝送する際において、他の量子ドット４６を介して行うようにしてもよい。
【００４３】
例えば、量子ドット４２、量子ドット４６、量子ドット４４間において、それぞれ辺長比が１：√２：２で構成されているものとする。このとき、量子ドット４２におけるＥ（１１１）と、量子ドット４６におけるＥ（２１１）とが共鳴することになり、よりサイズの大きい量子ドット４６に対して量子ドット４２から励起子によるエネルギー移動が起きることになる。また、量子ドット４６におけるＥ（１１１）と、量子ドット４４におけるＥ（２１１）とが共鳴することになり、よりサイズの大きい量子ドット４４に対して量子ドット４６から励起子によるエネルギー移動が起きることになる。その結果、最終的に量子ドット４２により吸収された波長λ１からなる入射光Ａは、波長λ２からなる出力光Ｂに波長変換されることになる。このように、量子ドット４２、４４のみではなく、その間に他の量子ドット４４を介して励起子を伝送する構成においても、本発明所期の効果を得ることが可能となる。ちなみに、この量子ドット４６は１種類で構成されている場合に限定されるものではなく、段階的に徐々に小さくなるように構成されていてもよい。
【００４４】
更に本発明においては、量子ドットの代替として、色素分子（ローダミン分子等）、イオン(Cu,Fe等)を上記基板中に分散させて構成するようにしてもよい。具体的には、供給される白色光のうち、上述したｓ〜ｕ等の帯域成分を十分に吸収し得るだけの濃度を持つ、分子、イオンと、波長４００ｎｍ以上の入力光をほとんど吸収しないように濃度調整された波長４００ｎｍ以上に発光帯域を持つ分子、イオンが同時に分散されたガラス、樹脂、結晶などである。
【００４５】
次に、上述の如き構成からなるカラーフィルタ２７を有する液晶表示装置１の動作について説明をする。バックライト３から出射された照明光のうち直線偏光方向がＡ方向の光Ｐは、そのまま第２の偏光板１５を通過する。そして、この光Ｐは、透明基板１１を通過し、液晶層１２中に出射する。液晶層１２は、電圧が印加されていない場合には、入射された光Ｐの偏光状態を９０°向きを変えて出射させる。その結果、この光Ｐの偏光方向は、Ｂ方向となる。これに対して、電圧が印加されている場合には、第２の偏光板１５を通過してきた光Ｐの偏光状態を変えることなくそのまま出射する。即ち、電圧が印加されている場合に、この液晶層１２から出射する光Ｐの偏光方向は、Ａ方向となる。これらの性質は、ＴＮ液晶の性質に依拠するものである。
【００４６】
この液晶層１２を出射した光Ｐは、透明基板１１を通過した上で上述したカラーフィルタ２７を通過する。このとき、カラーフィルタ２７は、入射された光Ｐについて上述したメカニズムに基づいて波長変換を行う。そして、このカラーフィルタを通過した光Ｐは第１の偏光板１４へと到達することになる。
【００４７】
第１の偏光板１４は、その透過軸がＡ方向に対して垂直であるＢ方向とされている。このため、光Ｐの偏光方向がＢ方向であれば、透過する偏光成分が多くなり、明るい表示となる。これに対して、光Ｐの偏光方向がＡ方向であれば、殆どがこの第１の偏光板１４により吸収されることになることから、暗い表示となる。
【００４８】
このように、本発明を適用した液晶表示装置１は、透過表示を行う上で、カラーフィルタ２７によって、多くのエネルギーが吸収されてしまうことが無くなり、光損失を少なくすることができ、光効率を向上させた透過表示を行うことが可能となる。
【００４９】
なお、本発明を適用した液晶表示装置１は、例えば図８に示すような反射表示を行う場合にも同様に適用可能である。この図８において、上述した図１と同一の構成要素、部材に関しては、同一の符号を付すことにより、以下での説明を省略する。
【００５０】
反射表示を行うこの液晶表示装置１は、第２の偏光板１５の後側において反射板１８を配設している。この反射板１８は、第２の偏光板１５から出射されてきた光を反射する機能を担う。
【００５１】
次に、この図８に示す構成に基づいて液晶表示装置１により反射表示動作を行う場合について説明をする。外部から入射されてくる外光Ｑは、第１の偏光板１４へと入射され、Ｂ方向の偏光成分のみがこの第１の偏光板１４を透過する。この第１の偏光板１４を透過した光Ｑは、そのまま透明基板１１を通過し、液晶層１２中に出射する。液晶層１２は、電圧が印加されていない場合には、入射された光Ｑの偏光状態を９０°向きを変えて出射させる。その結果、この光Ｑの偏光方向は、Ａ方向となる。これに対して、電圧が印加されている場合には、第１の偏光板１４を通過してきた光Ｑの偏光状態を変えることなくそのまま出射する。即ち、電圧が印加されている場合に、この液晶層１２から出射する光Ｑの偏光方向は、そのままＢ方向となる。
【００５２】
この液晶層１２を出射した光Ｑは、透明基板１１を通過し、第２の偏光板１５へと到達する。この第２の偏光板１５は、その透過軸がＡ方向とされている。このため、光Ｑの偏光方向がＡ方向であれば、透過する偏光成分が多くなる。これに対して、光Ｑの偏光方向がＢ方向であれば、殆どがこの第２の偏光板１５により吸収されることになる。
【００５３】
この第２の偏光板１５を通過した偏光方向がＡ方向の光Ｑは、反射板１８を反射し、そのまま第２の偏光板１５を通過する。そして、この光Ｑは、液晶層１２を通過することになるが、このときも上述した透過表示と同様のメカニズムにより、電圧が印加の有無に応じて偏光方向を制御する。この液晶層１２を出射した光Ｑは、透明基板１１を通過した上で上述したカラーフィルタ２７を通過する。このとき、カラーフィルタ２７は、入射された光Ｑについて上述したメカニズムに基づいて波長変換を行う。そして、このカラーフィルタを通過した光Ｑは第１の偏光板１４へと到達することになる。第１の偏光板１４の透過軸としてのＢ方向と同一か否かにより、明暗を表示していくことになる。
【００５４】
このような反射表示を行う場合においても、同様にカラーフィルタ２７によって、多くのエネルギーが吸収されてしまうことが無くなり、光損失を少なくすることができ、光効率を向上させることが可能となる。
【００５５】
なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、他の方式を採用するいかなる液晶表示装置に対して適用してもよいことは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明を適用した透過式の液晶表示装置の構成図である。
【図２】各波長の光をそれぞれ透過させる着色層が順次形成させる例について説明するための図である。
【図３】カラーフィルタ２７の詳細な構成を説明するための図である。
【図４】各量子ドットのエネルギー準位を示す図である。
【図５】照明光のスペクトル分布について示す図である。
【図６】各量子ドットのエネルギー準位を示す他の図である。
【図７】各量子ドットのエネルギー準位を示す更なる他の図である。
【図８】本発明を適用した反射式の液晶表示装置の構成図である。
【符号の説明】
【００５７】
１ 液晶表示装置
２ 液晶素子
３ バックライト
１１ 透明基板
１２ 液晶層
１４ 第１の偏光板
１５ 第２の偏光板
２１ 信号線
２２ 走査線
２３ 薄膜トランジスタ
２４ 画素電極
２６ 対向電極
２７ カラーフィルタ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶表示装置の各画素に対応させて赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の光をそれぞれ透過させる着色層が配置された液晶表示装置用カラーフィルタにおいて、
上記着色層には、量子ドット、又はその代替として色素分子、又はイオンからなる波長変換体が注入されていること
を特徴とする液晶表示装置用カラーフィルタ。
【請求項２】
上記波長変換体は、少なくとも一の着色層における透過波長よりも短波長の光を吸収し、各波長変換体同士のエネルギー移動を経て上記一の着色層の透過波長に対応する光を放出すること
を特徴とする請求項１記載の液晶表示装置用カラーフィルタ。
【請求項３】
上記波長変換体は、量子ドットであり、
上記量子ドットは、供給される光のうち少なくとも一の着色層における透過波長よりも短波長の光に応じて励起子が励起される第１のエネルギー準位を有する複数の量子ドットからなる入力側量子ドットグループと、上記第１のエネルギー準位との共鳴に応じて上記入力側量子ドットグループを構成する各量子ドットから励起子が注入される共鳴エネルギー準位を有し、当該共鳴エネルギー準位から放出されたエネルギーに応じて上記一の着色層の透過波長に対応する出力光を生成する出力側の量子ドットとを備えること
を特徴とする請求項２記載の液晶表示装置用カラーフィルタ。
【請求項４】
請求項１〜３のうち何れか１項記載の液晶表示装置用カラーフィルタを有することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１】
液晶表示装置の各画素に対応させて赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の光をそれぞれ透過させる着色層が配置された液晶表示装置用カラーフィルタにおいて、
上記着色層には、量子ドット、又はその代替として色素分子、又はイオンからなる波長変換体が注入されていること
を特徴とする液晶表示装置用カラーフィルタ。
【請求項２】
上記波長変換体は、少なくとも一の着色層における透過波長よりも短波長の光を吸収し、各波長変換体同士のエネルギー移動を経て上記一の着色層の透過波長に対応する光を放出すること
を特徴とする請求項１記載の液晶表示装置用カラーフィルタ。
【請求項３】
上記波長変換体は、量子ドットであり、
上記量子ドットは、供給される光のうち少なくとも一の着色層における透過波長よりも短波長の光に応じて励起子が励起される第１のエネルギー準位を有する複数の量子ドットからなる入力側量子ドットグループと、上記第１のエネルギー準位との共鳴に応じて上記入力側量子ドットグループを構成する各量子ドットから励起子が注入される共鳴エネルギー準位を有し、当該共鳴エネルギー準位から放出されたエネルギーに応じて上記一の着色層の透過波長に対応する出力光を生成する出力側の量子ドットとを備えること
を特徴とする請求項２記載の液晶表示装置用カラーフィルタ。
【請求項４】
請求項１〜３のうち何れか１項記載の液晶表示装置用カラーフィルタを有することを特徴とする液晶表示装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００９−２５１１２９（Ｐ２００９−２５１１２９Ａ）
【公開日】平成２１年１０月２９日（２００９．１０．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−９６５９７（Ｐ２００８−９６５９７）
【出願日】平成２０年４月２日（２００８．４．２）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成１９年度 独立行政法人新エネルギー・産業技術総合開発機構 低損失オプティカル新機能部材技術開発委託研究、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願
【出願人】（０００１７３６３６）財団法人光産業技術振興協会 (19)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１０月２９日（２００９．１０．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年４月２日（２００８．４．２）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成１９年度 独立行政法人新エネルギー・産業技術総合開発機構 低損失オプティカル新機能部材技術開発委託研究、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願
【出願人】（０００１７３６３６）財団法人光産業技術振興協会 (19)
【Ｆターム（参考）】
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