KR20120023034A

KR20120023034A - 표시 패널 및 표시 장치

Info

Publication number: KR20120023034A
Application number: KR1020117028377A
Authority: KR
Inventors: 후미에 쿠니마사; 타케시 이시다; 신야 카도와키; 유지 야시로; 류조 유키; 타다시 카와무라; 카즈야 카이다; 히로아키 시게타
Original assignee: 샤프 가부시키가이샤
Priority date: 2009-06-12
Filing date: 2010-03-19
Publication date: 2012-03-12
Also published as: BR112012000206A2; EP2423736A1; CN102804040A; RU2012100762A; JPWO2010143461A1; EP2423736A4; WO2010143461A1; US20120087107A1

Abstract

적색 컬러 필터(13R)는 형광 발광한 적색광(R)의 파장역 이외의 저파장역의 대부분의 파장역에 흡수 파장역을 가지는 제1 흡수제와, 저파장역의 대부분의 파장역 이외의 잔부의 파장역에 포함되는 청색광(B)의 파장역과 겹치는 흡수 파장역을 가지는 제2 흡수제를 포함한다.

Description

표시 패널 및 표시 장치{DISPLAY PANEL AND DISPLAY DEVICE}

본 발명은 액정 표시 패널 등과 같은 표시 패널 및 그 표시 패널을 탑재하는 표시 장치에 관한 것이다.

액정 TV와 같은 액정 표시 장치는 통상적으로 컬러 표시이다. 이 때문에, 액정 표시 패널에는 특정 색의 빛을 투과시키는 필터가 포함된다. 예를 들어, 적색광을 투과시키는 적색 컬러 필터, 녹색광을 투과시키는 녹색 컬러 필터, 청색광을 투과시키는 청색 컬러 필터가 액정 표시 패널에 포함된다.

이와 같은 액정 표시 패널의 경우, 백라이트 유닛으로부터의 빛이 백색광이면, 각 색의 컬러 필터는 자신 이외의 색의 빛을 투과시키지 않는다(즉, 백색광 중 2/3 정도의 빛을 투과시키지 않는다). 이 때문에, 이와 같은 액정 표시 장치에서는 빛의 이용 효율이 낮아지지 않을 수 없다.

그래서, 최근에는 특허문헌 1에 개시되어 있는 바와 같은 형광체(111(111R?111G?111B))를 포함하는 액정 표시 패널(139)이 개발되어 있다(도 14 참조). 상세히 설명하면, 이 액정 표시 패널(139)은 백라이트 유닛으로부터 백색광을 받아 형광 발광하는 적색 형광체(111R), 녹색 형광체(111G), 청색 형광체(111B)를 포함한다.

그리고, 적색 형광체(111R)는 적색광을 투과시키지만, 그 이외의 빛의 일부로 형광 발광하여 적색광을 발한다. 또한, 녹색 형광체(111G)는 녹색광을 투과시키지만, 그 이외의 빛의 일부로 형광 발광하여 녹색광을 발한다. 또한, 청색 형광체(111B)는 청색광을 투과시키지만, 그 이외의 빛의 일부로 형광 발광하여 청색광을 발한다. 그러면, 형광체(111R?111G?111B)는 투과시키는 빛의 성분 이외의 성분으로 형광 발광하므로, 빛의 이용 효율은 향상된다.

특허문헌 1: 일본 특허 공개 평08-171012호 공보

그런데, 이러한 액정 표시 패널(139)에 있어서의 적색 컬러 필터(113R), 녹색 컬러 필터(113G), 청색 컬러 필터(113B)는 적색 형광체(111R), 녹색 형광체(111G), 청색 형광체(111B)를 덮는다. 그리고, 컬러 필터(113R?113G?113B)는 형광체(111R?111G?111B)로부터의 빛을 투과시키도록 설계된다.

그렇지만, 컬러 필터(113(113R?113G?113B))는 형광체(111(111R?111G?111B))로부터의 빛 이외의 빛도 투과시키지 않을 수 없는 경우도 있다. 예를 들어, 태양광과 같은 광범위한 파장역을 가지는 빛(외광(外光))이 액정 표시 패널(139)에 내리쬐는 경우이다.

이와 같은 경우, 예를 들어 적색 컬러 필터(113R)는 적색광만 투과시키도록 설계되어 있지만, 그 이외의 파장역의 빛도 약간 투과시키는 경우가 있다. 그러면, 적색 형광체(111R)는 백라이트 유닛으로부터의 빛 이외로도 형광 발광하게 되고, 이에 기인하여, 원하는 적색 화상이 액정 표시 패널(139)에 표시되지 않는 일도 있다.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것이다. 그리고, 그 목적은 외광에 기인하는 화상 열화를 방지한 표시 패널을 제공하는 것에 있다.

표시 패널은, 제1광을 받고, 그 제1광의 공급량을 제어하는 광 공급량 제어부와, 광 공급량 제어부로부터의 제1광을 받아 형광 발광하여 제2광을 발하는 형광체와, 형광 발광하는 제2광을 받는 필터를 포함한다. 그리고, 이 표시 패널에서는 필터가 제1 흡수제와 제2 흡수제를 포함한다. 한편, 제1 흡수제는, 제2광의 파장역 이외의 저파장역의 대부분의 파장역과 겹치는 흡수 파장역을 가지고, 제2 흡수제는, 저파장역의 대부분의 파장역 이외의 잔부(殘部)의 파장역에 포함되는 제1광의 파장역과 겹치는 흡수 파장역을 가진다.

이와 같이 되어 있으면, 필터는 형광체가 발하는 제2광을 투과시킨다. 한편, 이 필터를 개재하여 형광체에 진행하는 빛 중, 형광체를 여기(excitation)시키는 파장역의 빛(즉, 제1광의 파장역)은 필터로 차단된다. 그러면, 예를 들어 외부로부터 태양광과 같은 불필요한 빛(외광)이 필터를 개재하여 형광체에 입사하더라도, 그 형광체는 형광 발광하지 않는다.

즉, 필터는 형광체가 형광 발광한 빛을 투과시키는 한편, 그 형광체에 불필요한 형광 발광을 시키지 않기 위해, 여기 파장역의 빛의 외부로부터의 진입을 막는다. 이 결과, 형광체는 소정량의 빛만 발하게 됨으로써, 표시 패널의 화상이 외광에 의해 열화되지 않는다.

한편, 제1광은 청색광이고, 형광체는 제2광으로서 적색광을 발하는 적색 형광체인 것이 바람직하다. 또한, 제1광은 자외광이고, 형광체는 제2광으로서 적색광을 발하는 적색 형광체라도 된다.

그런데, 제2 흡수제가 되는 재료는 여러 가지가 있지만, 파장 450㎚ 이하의 빛을 흡수하는 재료이면 특별히 한정되는 것은 아니다(한편, 제2 흡수제의 일 예로서, 황색 안료를 들 수 있다).

왜냐하면, 이와 같은 제2 흡수제가 필터에 포함되어 있을 경우, 필터를 개재하여 형광체에 진입하는 외부로부터의 빛에 청색광 및 자외광이 포함되어 있다고 하더라도, 이들 빛이 형광체에는 도달하지 않기 때문이다. 따라서, 적색 형광체는 불필요한 형광 발광을 하지 않는다.

한편, 형광체와 필터의 세트는 색에 따라 파티션 부재로 구분되어 있고, 그 파티션 부재는 서로 이웃하는 세트 간에 빛의 진입을 차단하는 차광재로서 기능하는 것이 바람직하다.

이와 같이 되어 있으면, 세트 간에 서로 다른 색의 빛이 교차하지 않아서 혼색이 생기지 않는다. 따라서, 표시 패널에서 외부로 진행하는 빛의 색 순도가 향상된다.

또한, 파티션 부재는, 그 파티션 부재로 구분된 구획 내부에 면하는 자신의 측벽을 상향 경사시킴으로써 테이퍼 형상이고, 측벽에 광반사성을 갖게 하는 것이 바람직하다.

이와 같이 되어 있으면, 형광체로부터 발해지는 빛은 측벽에서 반사되고, 예를 들어 대향하는 다른 측벽에 입사되지 않고 필터를 통하여 외부로 향한다. 즉, 측벽 간에 빛이 교차함으로써 외부로 진행하기 어려워지지는 않는다. 따라서, 이와 같은 표시 패널은 외부로의 광방출 효율을 향상시킬 수 있다.

또한, 파티션 부재는 측벽을 금속 박막으로 형성하고, 측벽으로 둘러싸이는 자신의 내부를 광흡수성을 가지는 재료로 형성하는 것이 바람직하다.

이와 같이 되어 있으면, 태양광과 같은 외광이 필터에 내리쬘 경우, 파티션 부재는 외광의 일부를 흡수한다. 따라서, 외광이 파티션 부재에 의해 불필요한 반사광이 되는 것이 억제된다.

한편, 상술한 바와 같은 표시 패널과, 그 표시 패널에 대해 제1광을 공급하는 조명 장치를 포함하는 표시 장치도 본 발명에 속한다.

본 발명의 표시 패널에 따르면, 외광에 의해 형광체는 형광 발광하지 않으므로, 형광체는 원하는 빛만 발한다. 따라서, 이 표시 패널은 외광에 기인하여 화질을 열화시키지 않는다.

도 1은 적색 컬러 필터의 투과 특성(세로축; 투과율, 가로축; 파장)을 나타내는 그래프이다.
도 2는 도 1에 나타내는 적색 컬러 필터를 투과하는 태양광의 방사 특성(세로축; 에너지 밀도, 가로축; 파장)을 나타내는 그래프이다.
도 3은 황색 안료의 투과 특성(세로축; 투과율, 가로축; 파장)을 나타내는 그래프이다.
도 4는 적색 형광체의 여기 스펙트럼과 발광 스펙트럼(가로축; 파장, 세로축; 광 강도)을 나타내는 그래프이다.
도 5는 태양광의 방사 특성(세로축; 에너지 밀도, 가로축; 파장)을 나타내는 그래프이다.
도 6은 비교예가 되는 적색 컬러 필터(주로 적색 안료만 포함하는 컬러 필터)의 투과 특성(세로축; 투과율, 가로축; 파장)을 나타내는 그래프이다.
도 7은 도 6에 나타내는 비교예의 적색 컬러 필터를 투과하는 태양광의 방사 특성(세로축; 에너지 밀도, 가로축; 파장)을 나타내는 그래프이다.
도 8은 도 9에 나타내는 액정 표시 장치의 확대 단면도이다.
도 9는 도 13에 나타내는 액정 표시 장치의 A-A′선에서 바라본 단면도이다.
도 10은 도 11에 나타내는 액정 표시 장치의 확대 단면도이다.
도 11은 액정 표시 장치의 단면도이다.
도 12는 액정 표시 장치의 확대 단면도이다.
도 13은 액정 표시 장치의 분해 사시도이다.
도 14는 종래의 액정 표시 패널의 단면도이다.

[실시 형태 1]

실시의 일 형태에 대하여 도면을 참조하면서 설명하면 이하와 같다. 한편, 편의상 해칭(hatching)이나 참조 부호 등을 생략하는 경우도 있지만, 이러한 경우, 다른 도면을 참조하는 것으로 한다. 또한, 도면상에서의 검은 원(점)은 지면(紙面)에 대해 수직 방향을 의미한다.

도 13은 액정 표시 장치(69)의 분해 사시도이다. 이 도면에 나타내는 바와 같이, 액정 표시 장치(69)는 액정 표시 패널(39)과 백라이트 유닛(49)을 포함한다.

액정 표시 패널(39)은 TFT(Thin Film Transistor) 등의 스위칭 소자를 포함하는 액티브 매트릭스 기판(31)과, 이 액티브 매트릭스 기판(31)에 대향하는 대향 기판(32)을 씰재(미도시)로 접합한다. 그리고, 양 기판(31?32)의 갭에 액정(33)이 주입된다(후술하는 도 9 참조). 한편, 액티브 매트릭스 기판(31) 및 대향 기판(투과 기판)(32)의 재질은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들어 유리를 들 수 있다(액정 표시 패널(39)의 상세에 대해서는 후술한다).

이 액정 표시 패널(39)은 비(非)발광형 표시 패널이므로, 백라이트 유닛(49)으로부터의 빛(백라이트 광 BL; 후술하는 도 9 참조)을 수광함으로써 표시 기능을 발휘한다. 따라서, 백라이트 유닛(49)으로부터의 빛이 액정 표시 패널(39)의 전체 면을 균일하게 조사할 수 있으면, 액정 표시 패널(39)의 표시 품위가 향상된다. 한편, 액정 표시 패널(39)에서는 액정(33)의 배향이 조정됨으로써, 그 액정(33)의 투과율이 부분적으로 변화되고(즉, 외부에 공급되는 광량이 변화되고), 표시 화상이 변화한다. 그래서, 액정(액정층)(33)은 광 공급량 제어부라고도 할 수 있다.

이어서, 액정 표시 패널(39)에 빛을 공급하는 백라이트 유닛(49)에 대하여 설명한다. 백라이트 유닛(49)은 LED 모듈(광원 모듈)(MJ), 도광판(43), 및 반사 시트(44)를 포함한다.

LED 모듈(MJ)은 빛을 발하는 모듈이며, 실장 기판(41)과, 실장 기판(41)의 실장면에 형성된 전극에 실장됨으로써 전류의 공급을 받아 빛을 발하는 LED(Light Emitting Diode)(42)를 포함한다.

또한, LED 모듈(MJ)은 광량 확보를 위해서, 발광 소자인 LED(점상(點狀) 광원)(42)를 복수 포함하는 것이 바람직하고, 또한 LED(42)를 라인상으로 병렬시키는 것이 바람직하다. 단, 도면에서는 편의상, 일부의 LED(42)만 나타내고 있다(한편, 이하에서, LED(42)가 배열되는 방향을 X방향이라 한다).

또한, LED(42)의 발광색은 적색, 녹색 등 다양하게 있으나, 도 13의 LED(42)는 청색광(파장 410㎚ 정도 ~ 파장 500㎚ 정도의 빛)을 발하는 질화 갈륨계의 청색 발광 LED(42)이다(한편, 이러한 청색광을 제1광이라 한다).

도광판(43)은 측면(43S)과, 이 측면(43S)을 협지하도록 대향하여 위치하는 탑면(43U) 및 저면(43B)을 가지는 판상 부재이다. 그리고, 측면(43S)의 일면(수광면(43Sa))은 LED(42)의 발광단(端)에 면함으로써, LED(42)로부터의 빛을 수광한다. 수광된 빛은 도광판(43)의 내부에서 다중 반사되고, 면상(面狀) 광으로서 탑면(출사면)(43U)으로부터 외부를 향해 출사된다.

한편, 이하에서는, 수광면(43Sa)에 대해 대향하는 측면(43S)을 반대면(43Sb)이라 하고, 수광면(43Sa)에서 반대면(43Sb)에 이르는 방향을 Y방향이라 한다{특히, 이 Y방향은 X방향에 대하여 교차한다(예를 들어, 직교한다)}.

반사 시트(44)는 도광판(43)에 의해 덮이도록 위치한다. 그리고, 도광판(43)의 저면(43B)에 면하는 반사 시트(44)의 일면이 반사면이 된다. 이 때문에, 이 반사면이, LED(42)로부터의 빛 및 도광판(43) 내부를 전파하는 빛을, 누설시키지 않고 도광판(43)으로(상세히 설명하면, 도광판(43)의 저면(11B)을 통하여) 되돌아가도록 반사시킨다.

한편, 상술한 바와 같은 백라이트 유닛(49)에서는 반사 시트(44) 및 도광판(43)이 이 순서로 적층된다(한편, 이 적층되는 방향을 Z방향이라 한다. 또한, X방향, Y방향, Z방향은 서로 직교하는 관계인 것이 바람직하다). 그리하여, LED(42)로부터의 빛은 도광판(43)에 의해 면상의 백라이트 광 BL이 되어 출사되고, 이 면상 광 BL은 액정 표시 패널(39)에 도달하고, 이에 의해 액정 표시 패널(39)은 화상을 표시한다.

여기서, 액정 표시 패널(39)에 대하여 도 8 및 도 9를 참조하면서 상세히 설명한다. 도 9는 도 13의 A-A′선에서 바라본 단면도이고, 도 8은 도 9의 부분 확대도이다. 도 9에 나타내는 바와 같이, 액정 표시 패널(39)은 액정층(33)을 사이에 두는 액티브 매트릭스 기판(31) 및 대향 기판(32) 외에, 컬러 필터(13(13R?13G?13B)), 형광체(11(11R?11G)), 산란체(12), 블랙 매트릭스(14), 밴드 패스 필터(35), 및, 편광 필름(34(34P?34Q))을 포함한다.

한편, 대향 기판(32)에서, 액티브 매트릭스 기판(31)에 대향하는 일면(32N)에 먼저 컬러 필터(13)가 형성된다. 그 후, 컬러 필터(13)와 겹쳐지게 형광체(11) 및 산란체(12)가 형성되고, 또한 형광체(11) 및 산란체(12)를 구분하도록 블랙 매트릭스(14)가 대향 기판(32)의 일면(32N)에 형성된다. 또한, 청색광(B)을 선택적으로 투과시키는 밴드 패스 필터(35)가, 형광체(11), 산란체(12), 및 블랙 매트릭스(14)와 겹쳐지게 형성된다. 또한, 그 밴드 패스 필터(35)와 겹쳐지게 편광 필름(34Q)이 형성된다.

그리고, 일면(32N)에 여러 부재를 적층한 대향 기판(32)과, 액티브 매트릭스 기판(31)이, 액정층(33)을 사이에 개재한다(한편, 액티브 매트릭스 기판(31)에 가장 가까워지는 부재는 편광 필름(34Q)이다). 또한, 액정층(33)에 전압을 인가하는 전극(미도시)도 대향 기판(32)과 액티브 매트릭스 기판(31) 사이에 개재된다.

한편, 편광 필름(34P)은 대향 기판(32)과 액티브 매트릭스 기판(31) 사이에 개재되지 않고, 백라이트 유닛(49)을 향한 액티브 매트릭스 기판(31)의 일면(31T)에 부착된다.

그러면, 편광 필름(34(34P?34Q))은 액티브 매트릭스 기판(31)과 액정층(33)을 사이에 개재하게 된다. 즉, 액티브 매트릭스 기판(31)과 백라이트 유닛(49) 사이에 한 장의 편광 필름(34P)이 개재되고, 액정층(33)과 대향 기판(32) 사이에 또 한 장의 편광 필름(34Q)이 개재된다.

컬러 필터(13)는 대향 기판(32)상에 분산되어 배치된다. 적색 컬러 필터(13R), 녹색 컬러 필터(13G), 청색 컬러 필터(13B)는 대향 기판(32)상에 분산되어 있지만, 일정한 규칙성을 가지고 배열되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 적색 형광체(11R), 녹색 형광체(11G), 산란체(12)가 삼각형상으로 배열되는 델타 배열, 적색 형광체(11R), 녹색 형광체(11G), 산란체(12)가 교대로 라인상으로 배열되는 스트라이프 배열, 적색 형광체(11R), 녹색 형광체(11G), 산란체(12)가 모자이크상으로 배열되는 모자이크 배열을 들 수 있다.

또한, 컬러 필터(13R?13G?13B)의 재질은 특별히 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 알칼리 가용성 폴리머, 다관능 모노머, 및 안료 성분(분산제 등의 안료 분산에 필요한 성분도 포함한다)을 포함하는 알칼리 가용성의 라디칼 중합성 네가티브형 레지스트가, 컬러 필터(13)의 재질의 일 예로서 들어진다(한편, 이와 같은 컬러 필터의 재료는 포토리소그래피법에 의해, 형광체(11R?11G) 및 산란체(12) 위에 형성된다).

형광체(11)는 2종류이며, 그 중 하나인 적색 형광체(11R)는 적색 컬러 필터(13R) 위, 또 다른 하나인 녹색 형광체(11G)는 녹색 컬러 필터(13G) 위에 배치된다.

상세히 설명하면, 적색광(R)을 투과시키는 적색 컬러 필터(13R)가, 적색 형광체(11R)와 겹쳐져 배치됨으로써, 이 적색 형광체(11R)와 대향 기판(32) 사이에 개재된다. 마찬가지로, 녹색광(G)을 투과시키는 녹색 컬러 필터(13G)가, 녹색 형광체(11G)와 겹쳐져 배치됨으로써, 이 녹색 형광체(11G)와 대향 기판(32) 사이에 개재된다.

그리고, 형광체(11)는 청색광(B)을 받아 형광 발광한다. 상세히 설명하면, 적색 형광체(11R)는 청색광(B)을 받아, 파장 620㎚ 정도의 적색광(R)을 발한다. 한편 녹색 발광체(11G)는 청색광(B)을 받아, 파장 550㎚ 정도의 녹색광(G)을 발한다(한편, 형광체(11R?11G)로부터 발해지는 빛을 제2광이라 한다).

한편, 형광체(11)는 특별히 한정되지 않지만, 1개의 화소(PIXEL)의 한 변이 대략 30㎛ 이하인 것을 고려하여, 1㎛ 이하의 입경(미립자 재료)으로 형성되어 있는 것이 바람직하며, 예를 들어, 나노 입자 형광체 및 유기 형광체를 들 수 있다.

상세히 설명하면, 적색 형광체(11R)는, 예를 들어, InP, CdSe 등의 화합물을 포함한다. 그리고, 이 화합물이 아크릴 수지 등에 혼합되고, 또한 그 혼합물이 스크린 인쇄 장치, 잉크젯 장치, 또는 포토리소그래피법으로 적색 컬러 필터(13R) 위에 도포됨으로써, 적색 형광체(11R)가 형성된다.

또한, 녹색 형광체(11G)는, 예를 들어, InP, CdSe 등의 화합물을 포함한다. 그리고, 이 화합물이 아크릴 수지 등에 혼합되고, 또한 그 혼합물이 스크린 인쇄 장치, 잉크젯 장치, 또는 포토리소그래피법으로 녹색 컬러 필터(13G) 위에 도포됨으로써, 녹색 형광체(11G)가 형성된다.

산란체(12)는 청색 컬러 필터(13B) 위에 배치된다. 그리고, 이 산란체(12)는 밴드 패스 필터(35)를 투과하는 빛{청색광(B)}을 받아서, 그 빛을 산란시킨다(한편, 산란체(12)는 밴드 패스 필터(35)를 투과한 청색광(B)을 산란시키므로, 산란체(12B)라고 한다).

한편, 산란체(12B)의 재료 및 형상은 특별히 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 산란체(12B)는 청색광(B)에 대해 투과성을 가지는 포지티브형의 아크릴 수지 등으로 형성된다. 즉, 그 수지가 스크린 인쇄 장치, 잉크젯 장치, 또는 포토리소그래피법으로 청색 컬러 필터 위에 도포됨으로써, 산란체(12B)가 형성된다.

블랙 매트릭스(14)는 측벽(14S)을 광반사성 부재로 형성함과 함께, 측벽(14S) 사이에 둘러싸이는 내용물을 광 흡수 부재(14N)로 형성한 차광재이다(한편, 측벽(14S)은, 예를 들어 광반사성을 가지는 알루미늄과 같은 금속 박막이다). 그리고, 이 블랙 매트릭스(14)는 밴드 패스 필터(35)와 대향 기판(32) 사이에 개재되고, 적층된 적색 형광체(11R) 및 적색 컬러 필터(13R)의 세트와, 적층된 녹색 형광체(11G) 및 녹색 컬러 필터(13G)의 세트와, 적층된 산란체(12B) 및 청색 컬러 필터(13B)의 세트를 개별적으로 둘러쌈으로써 구분한다(한편, 구분된 영역이 1개의 화소가 된다).

한편, 액정 표시 패널(39)에 입사되는 빛의 진행은 이하와 같다. 먼저, 편광 필름(34P)에 의해 백라이트 유닛(49)으로부터의 빛 중 특정한 편광만 투과되고, 그 빛은 액티브 매트릭스 기판(31), 나아가 액정층(33)을 향해 진행한다. 이어서, 편광 필름(34Q)에 의해 액정층(33)을 투과하는 빛 중 특정한 편광만 투과되어 밴드 패스 필터(35)를 향해 진행한다.

그리고, 이 밴드 패스 필터(35)는 편광 필름(34Q)을 투과하는 빛 중 청색광(B)을 선택적으로 투과시킨다. 그러면, 적색 형광체(11R)?녹색 형광체(11G)는 밴드 패스 필터(35)를 투과하는 빛{청색광(B)}을 받아서 형광 발광하고, 산란체(12B)는 밴드 패스 필터(35)를 투과하는 빛{청색광(B)}을 받아서 그 빛을 산란시킨다.

한편, 형광체(11R?11G)로부터 발해지는 빛의 대부분은 밴드 패스 필터(35)로부터 멀어지도록 진행한다. 단, 형광체(11R?11G)로부터 발해지는 일부의 빛은 밴드 패스 필터(35) 측을 향해 가지만, 그 밴드 패스 필터(35)에서 반사되어 외부(상세히 설명하면, 밴드 패스 필터(35)로부터 멀어져 대향 기판(32))를 향해 진행한다.

컬러 필터(13R?13G?13B)는 적색 형광체(11R), 녹색 형광체(11G), 산란체(12B)로부터 진행하는 빛을 투과시킨다. 이 때문에, 빛이 컬러 필터(13)를 투과하는 것에 기인하는 손실은 매우 적다{바꾸어 말하면, 빛의 색의 농도(순도)가 향상된다}.

한편, 적색 형광체(11R)를 덮는 적색 컬러 필터(13R), 녹색 형광체(11G)를 덮는 녹색 컬러 필터(13G)는, 액정 표시 패널(39)에 입사하는 외부로부터의 빛(예를 들어, 태양광) 중, 일부의 광 성분을 차단하는 기능도 가진다. 예를 들어, 컬러 필터(13R?13G)는 외부로부터의 빛(외광) 중, 형광체(11R?11G)의 여기 파장역에 상당하는 빛의 대부분을 차단한다. 즉, 컬러 필터(13R?13G)는 외광의 일부를 차단하는 차광 기능을 가짐으로써, 형광체(11R?11G)가 외광에 기인한 형광 발광을 하지 않게 한다(상세에 대해서는 후술한다).

또한, 블랙 매트릭스(14)는 측벽(14S)에서 빛을 반사시키므로, 컬러 필터(13) 사이의 경계를 통하여, 일방의 컬러 필터(13)에서 타방의 컬러 필터(13)로 빛이 투과하지 않는다. 즉, 블랙 매트릭스(14)는 화소마다의 빛의 차광성을 확보한다(즉, 빛의 혼색이 방지된다).

여기서, 적색 형광체(11R)와 적색 컬러 필터(13R)에 대하여, 도 1 내지 도 7을 참조하면서 상세히 설명한다. 적색 형광체(11R)는 도 4의 그래프에 나타내는 바와 같이, 파장 350㎚ 정도 ~ 파장 500㎚ 정도의 여기 파장역을 가짐과 함께, 파장 620㎚ 정도 ~ 파장 660㎚ 정도의 발광 파장역을 가진다.

즉, 백라이트 유닛(49)에 탑재되는 LED(42)가 청색광(파장 410㎚ 정도 ~ 파장 500㎚ 정도의 빛)을 발하는 경우, 그 청색광을 수광하는 적색 형광체로부터는 적색광(R)이 출사됨을 알 수 있다.

단, 적색 형광체(11R)에 입사하는 빛은 백라이트 유닛(49)으로부터의 빛뿐이 아니며, 도 5에 나타내는 바와 같은 방사 특성을 가지는 외광(태양광)도 적색 컬러 필터(13R)를 개재하여 적색 형광체(11R)에 도달한다. 이와 같이 외광이 적색 형광체(11R)에 도달할 경우, 적색 형광체(11R)가 백라이트 유닛(49)으로부터의 빛과는 다른 빛으로 형광 발광할 우려가 있다.

예를 들어, 비교예(편의상, 참조 부호에 [′]을 붙이는 경우가 있다)가 되는 적색 컬러 필터(13R′)는, 도 6에 나타내는 바와 같이 파장 350㎚ 정도 ~ 파장 420㎚ 정도의 빛(점선 포위 영역 참조)을 투과시킴과 함께, 파장 570㎚ 정도 이상의 빛을 투과시키는 투과 특성을 가지는 경우가 있다. 이와 같은 경우, 적색 컬러 필터(13R′)를 투과하는 도 5의 태양광의 방사 특성은 도 7과 같이 된다. 즉, 적색 형광체(11R)에는 도 7에 나타내는 바와 같은 방사 특성을 가지는 빛이 도달한다. 그러면, 도 7에 나타내는 파장 350㎚ 정도 ~ 파장 420㎚ 정도의 빛이 적색 형광체(11R)에 도달하게 된다(점선 포위 영역 참조).

그러면, 도 4에 나타내는 바와 같은 특성을 가지는 적색 형광체(11R)는 백라이트 유닛(49)으로부터의 빛뿐만 아니라 외광을 받아 형광 발광하게 된다. 그리고, 이와 같은 외광에 기인하는 형광 발광의 빛은 의도하지 않은 빛이기 때문에, 액정 표시 패널(39)의 화질 열화의 원인이 된다.

그래서, 도 6에 나타내는 바와 같은 투과 특성을 가지는 적색 컬러 필터(13R′)에 도 3에 나타내는 바와 같은 투과 특성을 가지는 황색 안료를 가한다. 이와 같은 황색 안료(제2 흡수제)는, 예를 들어 이소인돌린(isoindoline)계 유기 안료이며, 파장 450㎚ 정도 이하의 빛을 흡수하는 한편, 그 파장역(파장 450㎚ 정도)을 넘는 빛을 투과시킨다{반대로, 도 6에 나타내는 바와 같은 투과 특성, 즉, 적색광(R)의 파장역 이외의 저파장역이라는 넓은 파장역에 흡수 파장역을 가지지만, 파장 450㎚ 정도 이하의 빛을 충분히 흡수할 수 없다는 특성은, 예를 들어 퀴나크리돈(quinacridone)계 유기 안료, 안트라퀴논(anthraquinone)계 유기 안료, 또는 이들 안료를 혼합한 혼합 안료에 기인한다(한편, 이들 안료를 제1 흡수제라 한다)}.

즉, 완성된 적색 컬러 필터(13R)는 제1 흡수제와 제2 흡수제를 포함한다. 상세히 설명하면, 제1 흡수제는, 형광 발광한 적색광(R)의 파장역 이외의 저파장역의 대부분의 파장역과 겹치는 흡수 파장역을 가진다. 또한 제2 흡수제는, 저파장역의 대부분의 파장역 이외의 잔부의 파장역에 포함되는 청색광(B)의 파장역과 겹치는 흡수 파장역을 가진다(즉, 제1 흡수제가 청색광(B)을 흡수하는 정도와 제2 흡수제가 청색광(B)을 흡수하는 정도를 비교하면, 제2 흡수제 쪽이 제1 흡수제보다 높다). 그리하여, 상술한 바와 같은 적색 컬러 필터(13R)는 도 1에 나타내는 바와 같은 투과 특성을 가진다.

이 적색 컬러 필터(13R)는 파장 570㎚ 정도 이상의 빛을 투과시키는 한편, 파장 570㎚ 정도 미만의 빛을 흡수한다. 그리고, 이와 같은 적색 컬러 필터(13R)의 경우, 도 5에 나타내는 바와 같은 방사 특성을 가지는 태양광이 그 적색 컬러 필터(13R)에 입사해도, 투과하는 빛의 방사 특성은 도 2에 나타내는 바와 같이 된다. 따라서, 적색 형광체(11R)에 도달하는 빛은 파장 570㎚ 정도 이상의 빛이 대부분이 되며, 파장 350㎚ 정도 ~ 파장 420㎚ 정도의 빛은 적색 형광체(11R)에 도달하기 어려워진다.

이와 같이 되어 있으면, 적색 형광체(11R)는 적색 컬러 필터(13R)를 통하여 외광을 수광하더라도 형광 발광의 원인이 되는 빛을 그다지 수광하지 않는다. 따라서, 도 2에 나타내는 투과광을 받은 적색 형광체(11R)의 형광 발광량은 도 7에 나타내는 투과광을 받은 적색 형광체(11R)의 형광 발광량에 비해 1/3 이하 정도가 된다.

그러면, 적색 형광체(11R)는 외광으로는 거의 형광 발광하지 않고, 백라이트 유닛(49)으로부터 진행해 오는 청색광(B)으로 형광 발광하고, 그 형광 발광한 빛이 액정 표시 패널(39)로 진행한다. 따라서, 액정 표시 패널(39)은 외광에 기인한 형광 발광의 빛의 영향을 받지 않아서, 화질의 열화를 일으키지 않는다(즉, 액정 표시 장치(69)로서의 화상 품질이 향상된다).

[실시 형태 2]

실시 형태 2에 대하여 설명한다. 한편, 실시 형태 1에서 이용한 부재와 동일한 기능을 가지는 부재에 대해서는 동일한 부호를 부여하여 그 설명을 생략한다.

실시 형태 1의 액정 표시 패널(39)에서는 대향 기판(32)과 액정층(33) 사이에, 컬러 필터(13), 형광체(11)(적색 형광체(11R)?녹색 형광체(11G)), 산란체(12B), 블랙 매트릭스(14), 밴드 패스 필터(35), 및, 편광 필름(34Q)이 개재되어 있었다. 그러나, 이것으로 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 도 10 및 도 11에 나타내는 바와 같은 액정 표시 패널(39)이라도 된다. 한편, 도 11은 액정 표시 패널(39)의 단면도이고, 도 10은 도 11의 부분 확대도이다.

이들 도면에 나타내는 바와 같이, 액정 표시 패널(39)의 대향 기판(32)의 면에서 액정층(33)으로부터 먼 쪽의 일면(32T)에, 편광 필름(34Q), 밴드 패스 필터(35), 블랙 매트릭스(14), 형광체(11)(적색 형광체(11R)?녹색 형광체(11G)), 산란체(12B), 및, 컬러 필터(13)가 부착된다.

상세히 설명하면, 대향 기판(32)의 일면(32T)에서, 먼저 편광 필름(34Q)이 형성된다. 그 후, 편광 필름(34Q)과 겹쳐지게 밴드 패스 필터(35)가 형성되고, 또한 매트릭스 형상 등의 블랙 매트릭스(14)가 밴드 패스 필터(35)에 형성된다. 그리고, 블랙 매트릭스(14)로 구분된 내부에 형광체(11) 또는 산란체(12B)가 형성된다. 그 후, 적색 형광체(11R)에는 적색 컬러 필터(13R), 녹색 형광체(11G)에는 녹색 컬러 필터(13G), 산란체(12B)에는 청색 컬러 필터(13B)가 겹쳐지도록 형성된다.

이와 같은 액정 표시 패널(39)의 경우, 실시 형태 1의 액정 표시 패널(39)과 마찬가지로, 먼저 편광 필름(34P)에 의해 백라이트 유닛(49)으로부터의 빛 중 특정 편광만 투과되고, 그 빛은 액티브 매트릭스 기판(31), 이어서 액정층(33), 그리고 대향 기판(32)을 향해 진행한다. 그리고, 편광 필름(34Q)에 의해 대향 기판(32)을 투과하는 빛 중 특정 편광만 투과되어 밴드 패스 필터(35)를 향해 진행한다. 그리고, 밴드 패스 필터(35)에서 컬러 필터(13)를 통과하는 과정은 실시 형태 1의 액정 표시 패널(39)과 동일하다.

따라서, 이 실시 형태 2의 액정 표시 패널(39)이라도 적색 필터(13R)가 실시 형태 1에서 설명한 적색 필터(13R)와 동일한 것이면 이하와 같은 작용 효과가 발휘된다. 즉, 적색 형광체(11R)는 외광으로는 거의 형광 발광하지 않고, 백라이트 유닛(49)으로부터 진행해 오는 청색광(B)으로 형광 발광하고, 그 형광 발광한 빛이 액정 표시 패널(39)로 진행한다. 따라서, 액정 표시 패널(39)은 외광에 기인한 형광 발광의 빛의 영향을 받지 않아서, 화질의 열화를 일으키지 않는다(즉, 실시 형태 2의 액정 표시 패널(39)에서도 실시 형태 1의 액정 표시 패널(39)과 동일한 작용 효과가 발휘된다).

단, 실시 형태 2의 액정 표시 패널(39)에서는, 편광 필름(34Q)이 대향 기판(32)의 일면(32T)(외부에 가까운 일면(32T)) 위에 배치된다. 따라서, 이 편광 필름의 부착 방법이, 액티브 매트릭스 기판(31)과 대향 기판(32) 사이에 편광 필름(34Q)을 부착하는 것보다 간단하다. 또한, 편광 특성이 비교적 높은 편광 필름이 부착 가능해진다.

[실시 형태 3]

실시 형태 3에 대하여 설명한다. 한편, 실시 형태 1?2에서 이용한 부재와 동일한 기능을 가지는 부재에 대해서는 동일한 부호를 부여하여 그 설명을 생략한다.

실시 형태 1?2에서의 백라이트 유닛(49)의 광원은 파장 410㎚ 정도 ~ 파장 500㎚ 정도의 청색 발광의 LED(42)였다. 그러나, 이것만으로 한정되지는 않는다. 예를 들어, LED(42)는 파장 360㎚ 정도에서 파장 410㎚ 정도의 범위 내에서 피크 파장을 가지고, 자외선(제1광)을 조사하는 자외선 발광 LED(42)라도 무방하다(한편, 이와 같은 자외선 발광 LED(42)도, 예를 들어 청색 발광 LED(42)와 마찬가지로 질화 갈륨계의 반도체 발광 소자이다).

이와 같은 LED(42)의 경우, 액정 표시 장치(69)에서는 밴드 패스 필터(35)는 자외선(UV)을 투과시키지만 그 밖의 파장역의 빛을 반사시킨다. 또한, 적색 형광체(11R)?녹색 형광체(11G)는 자외선(UV)을 받아 형광 발광한다.

즉, 적색 형광체(11R)?녹색 형광체(11G)는 자외선(UV)에 의해 적색광(R) 및 녹색광(G)을 발한다. 한편, 자외선 발광 LED(42)가 백라이트 유닛(49)에 포함되는 경우, 도 8에 나타내는 바와 같은 산란체(12B) 대신에 도 12에 나타내는 바와 같이 자외선(UV)을 받아 형광 발광하는 청색 형광체(11B)가 액정 표시 패널(39)에 포함된다. 이에 의해, 적색 형광체(11R)로부터의 적색광(R), 녹색 형광체(11G)로부터의 녹색광(G), 청색 형광체(11B)로부터의 청색광(B)으로, 액정 표시 패널(39)에 있어서의 컬러 화상이 고품질로 형성된다. 따라서, 실시 형태 3의 액정 표시 패널(39)에서도 실시 형태 1?2의 액정 표시 패널(39)과 동일한 작용 효과가 발휘된다.

[그 밖의 실시 형태]

한편, 본 발명은 상술한 실시 형태로 한정되지 않으며, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에서 다양한 변경이 가능하다.

예를 들어, 액정 표시 장치(69)에 탑재되는 광원은 LED(42)로 한정되지 않으며, 형광관, 또는 유기 EL(Electro-Luminescence) 소자 혹은 무기 EL과 같은 자체 발광 재료로 형성되는 광원 등이라도 무방하다.

또한, 이상에서는, 백라이트 유닛(49)으로부터의 빛(백라이트 광)의 외부로의 공급량을 제어하는 부재로서 액정층(33)이 이용되었다. 그러나, 외부로의 빛의 공급량을 바꾸는 부재는 액정층(33)으로 한정되지 않는다. 예를 들어, MEMS(Micro Electro Mechanical Systems) 소자가 외부로의 빛의 공급량을 바꾸는 부재(광 공급량 제어부)로서 이용되어도 무방하다.

또한, 액정 표시 패널(39)에 포함되는 블랙 매트릭스(14)의 형상은 특별히 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 블랙 매트릭스(14)의 측벽(14S)이 밴드 패스 필터(35)의 면에 대해 수직이 됨으로써 블랙 매트릭스(14)가 직육면체 형상이 되어도 된다. 이와 같이 되어 있더라도 블랙 매트릭스(14)는 형광체(11)와 컬러 필터(13)의 세트를 색에 따라 구분하고, 서로 이웃하는 세트 간에 빛의 진입을 차단하는 차광재로서 기능하기 때문이다.

단, 도 8 내지 도 12에 나타내는 바와 같이, 블랙 매트릭스(14)는 스스로 구분한 구획 내부에 면하는 자신의 측벽(14S)을 외부(예를 들어, 도 8?도 12에 나타내는 액정 표시 패널(39)의 경우, 대향 기판(32))를 향해 상향 경사시킴으로써 테이퍼 형상이 되어 있는 것이 바람직하다.

이와 같이 되어 있으면, 형광체(11)로부터의 빛이 테이퍼 형상의 블랙 매트릭스(14)의 측벽(14S)에 입사되는 경우와, 밴드 패스 필터(35)에 대해서 수직인 측벽(14S)에 입사되는 경우에, 그 입사 각도가 다르다. 상세히 설명하면, 입사 각도는 테이퍼 형상의 블랙 매트릭스(14)의 측벽(14S)에 입사되는 경우에 커지고, 그 반사광은 예를 들어 대향하는 다른 측벽(14S)에 입사되지 않고 대향 기판(32)을 향한다. 즉, 이와 같은 액정 표시 패널(39)은 외부로의 빛 취출 효율을 향상시킬 수 있다.

한편, 블랙 매트릭스(14)는 측벽(14S)을 금속 박막 등으로 형성함으로써 광반사성을 가지는 한편, 측벽(14S)으로 둘러싸이는 자신의 내부를 광흡수성을 가지는 재료(광 흡수 부재; 예를 들어, 흑색 수지)(14N)로 하고 있다. 이 때문에, 외광이 컬러 필터(13)에 내리쬘 경우, 블랙 매트릭스(14)는 외광의 일부를 흡수한다. 따라서, 외광이 블랙 매트릭스(14)에 의해, 불필요한 반사광으로 되는 것이 억제되므로, 액정 표시 패널(39)의 표시 품위가 향상된다.

11…형광체
11R…적색 형광체
11G…녹색 형광체
11B…청색 형광체
12B…산란체
13…컬러 필터(필터)
13R…적색 컬러 필터
13G…녹색 컬러 필터
13B…청색 컬러 필터
14…블랙 매트릭스(파티션 부재)
14S…블랙 매트릭스의 측벽
14N…블랙 매트릭스에 포함되는 광 흡수 부재
31…액티브 매트릭스 기판
32…대향 기판
33…액정(광 공급량 제어부)
34…편광 필름
35…밴드 패스 필터
39…액정 표시 패널(표시 패널)
MJ…LED 모듈
42…LED(광원)
43…도광판
44…반사 시트
49…백라이트 유닛(조명 장치)
69…액정 표시 장치(표시 장치)

Claims

제1광을 받고, 그 제1광의 공급량을 제어하는 광 공급량 제어부와,
상기 광 공급량 제어부로부터의 상기 제1광을 받아 형광 발광하여 제2광을 발하는 형광체와,
형광 발광하는 상기 제2광을 받는 필터를 포함하는 표시 패널에 있어서,
상기 필터가,
상기 제2광의 파장역 이외의 저파장역의 대부분의 파장역과 겹치는 흡수 파장역을 가지는 제1 흡수제와,
상기 저파장역에 있어서의 상기 대부분의 파장역 이외의 잔부의 파장역에 포함되는 상기 제1광의 파장역과 겹치는 흡수 파장역을 가지는 제2 흡수제를 포함하는 표시 패널.
제1항에 있어서,
상기 제1광은 청색광이고,
상기 형광체는 상기 제2광으로서 적색광을 발하는 적색 형광체인 표시 패널.
제1항에 있어서,
상기 제1광은 자외광이고,
상기 형광체는 상기 제2광으로서 적색광을 발하는 적색 형광체인 표시 패널.
제2항 또는 제3항에 있어서,
상기 제2 흡수제는 파장 450㎚ 이하의 빛을 흡수하는 표시 패널.
제4항에 있어서,
상기 제2 흡수제는 황색 안료인 표시 패널.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 형광체와 상기 필터의 세트는 색에 따라 파티션 부재로 구분되어 있고,
상기 파티션 부재는 서로 이웃하는 상기 세트 간에 빛의 진입을 차단하는 차광재로서 기능하는 표시 패널.
제6항에 있어서,
상기 파티션 부재는, 상기 파티션 부재로 구분된 구획 내부에 면하는 자신의 측벽을 상향 경사시킴으로써, 테이퍼 형상이고, 상기 측벽에 광반사성을 갖게 한 표시 패널.
제7항에 있어서,
상기 파티션 부재는 상기 측벽을 금속 박막으로 형성하고, 상기 측벽으로 둘러싸이는 자신의 내부를 광흡수성을 가지는 재료로 형성하는 표시 패널.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 기재된 표시 패널과,
상기 표시 패널에 대하여 상기 제1광을 공급하는 조명 장치를 포함하는 표시 장치.