(57)【要約】【課題】液晶表示装置のエネルギーの利用効率が向上した表示装置を提供することである。【解決手段】サブストレート(115a)及びライトスイッチ(210)を含む表示装置（100’）である。当該サブストレート(115a)側に光源(310’)が設置され、当該光源(310’)から放射する光の波長範囲は紫外区域又はシアンブルー区域にある。当該光源(310’)の前方に偏光シート（116）とフォトルミネセンス膜（110’）が設置され、当該フォトルミネセンス膜（110’）は光源(310’)によって励起し、放射する光は赤、緑、青及び/又は赤、緑、青間のトランジション色である。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
１個又は１個以上のサブストレート及び当該サブストレートに設置された光シャッタ(ライトイッチ)、当該サブストレート側に設置された光源、当該光源の前方に設置された偏光シートを含む表示装置であって、
前記光源の前方に１個以上のフォトルミネセンス膜が設置され、前記光源から放射する光の波長範囲は紫外区域又はシアンブルー区域にあり、かつ前記フォトルミネセンス膜は上述した光源によって励起し、放射する光は赤、緑、青及び/又は赤、緑、青間のトランジション色であることを特徴とする、表示装置。
【請求項２】
前記光源から放射した光線の波長ピーク値は350−560nmの範囲である、請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前記フォトルミネセンス膜中の一部分フォトルミネセンス膜は透明の薄膜である、請求項１に記載の表示装置。
【請求項４】
前記光源は静態作動するもので、又は表示画像信号によって制御される、請求項１に記載の表示装置。
【請求項５】
前記基板外側に紫外光を遮断する薄膜が設置されている、請求項１に記載の表示装置。
【請求項６】
前記フォトルミネセンス膜は対応するカラーフィルタに設置されている、請求項１に記載の表示装置。
【請求項７】
前記光源はクールカソード蛍光ランプ、ホットカソード蛍光ランプ、ガス放電光源、無機フォトダイオード、平面蛍光ランプ、有機フォトダイオード、エレクトロニクスルミネセンス又はフィールド放射光源である、請求項１〜６のいずれかに記載の表示装置。
【請求項８】
前記光源はサイド発光式、直下式、反射式又は投影式である、請求項７に記載の表示装置。
【請求項９】
前記フォトルミネセンス膜の画素周辺に黒マトリックスが設置されている、請求項１〜６のいずれかに記載の表示装置。
【請求項１０】
前記黒マトリックスは金属、無機又は有機複合物で作製されている、請求項９に記載の表示装置。
【請求項１１】
前記黒マトリックスは同等開口率(aperture ratio)、又は非同等開口率である、請求項９に記載の表示装置。
【請求項１２】
前記黒マトリックスはストリップ状、三角形、太極状又はモザイク状で分布する、請求項９に記載の表示装置。
【請求項１３】
前記画素と黒マトリックスに平坦化薄膜が設置されている、請求項９に記載の表示装置。
【請求項１４】
前記フォトルミネセンス膜は無機、有機又は有機無機複合物及び補助性機能材料で作成され、また、当該発光膜のフォトルミネセンス量子効率は１０％以上である、請求項１〜６のいずれかに記載の表示装置。
【請求項１５】
前記フォトルミネセンス膜は物理気相、化学気相、Sol-Gel、又は塗布方法でフィルミングされている、請求項１〜６のいずれかに記載の表示装置。
【請求項１６】
前記フォトルミネセンス膜パターン（pattern）はフォトレジスト、光エッチング、熱とレーザー転写、レーザー剥離又は印刷方法で作製され、印刷方法は接触式又は非接触式である、請求項１〜６のいずれかに記載の表示装置。
【請求項１７】
前記フォトルミネセンス膜は光を部分的に吸収する機能を備え、当該機能を吸収型材料を添加することにより実現し、また、材料間に電子の遷移を防ぐため、当該発光材料と吸収型材料との間に絶縁材料を介している、請求項１〜６のいずれかに記載の表示装置。
【請求項１８】
前記フォトルミネセンス膜は吸収型カラー膜の上面に作製されている、請求項１〜６のいずれかに記載の表示装置。
【請求項１９】
前記ライトスイッチは液晶セル又はデジタルマイクロミラー又はプラズマであり、また、当該プラズマから放射した波長ピーク値は350-560nm範囲の単色光又は多色光である、請求項１〜６のいずれかに記載の表示装置。
【請求項２０】
前記ライトスイッチは受動駆動又は能動駆動である、請求項１〜６のいずれかに記載の表示装置。
【請求項２１】
前記ライトスイッチは能動駆動である場合、電気スイッチデバイスが薄膜トランジスタ、電界効果トランジスタ、又はダイオードである、請求項２０に記載の表示装置。
【請求項２２】
前記液晶セルはTN、STN、IPS、VA、OCB、FLC、AFLC又はPDLC方式である、請求項１９に記載の表示装置。
【請求項２３】
前記基板がガラス、プラスチック、金属又は単結晶シリコンである、請求項１〜６のいずれかに記載の表示装置。
【請求項２４】
請求項１〜６のいずれかに記載の表示装置を含む携帯電話。
【請求項２５】
請求項１〜６のいずれかに記載の表示装置を含むテレビ。
【請求項２６】
請求項１〜６のいずれかに記載の表示装置を含むコンピュータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示装置、およびこの表示装置を含む携帯電話、コンピュータ、テレビに関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置は１インチ携帯電話乃至４０インチ以上のテレビおよびコンピュータに幅広く応用されている。液晶表示装置は液晶セル、周辺の駆動ICと回路、または液晶セル裏面の光源と関連機構を含む。液晶の応用は最初の時には、ほとんど受動駆動のTNとSTN型であったが、現在の主流は、透過型a−SiTFT（アモルファスシリコン薄膜トランジスタ）能動マトリックス（AM）駆動LCD、即ち、a−SiTFT−AMLCDである。液晶モニター（Monitor）は、通常TN形式で使用され、液晶テレビは広視角で、例えば、IPS（In Plane Switching）、MVA（Multi-domein Vertical Alignment ）、PVA（Patterned Vertical Alignment）、OCB（Optically Compensated Bend）、FLC（Ferroelectric）などの形式で使用されている。
【０００３】
液晶セルは第二サブストレートと第一サブストレートを貼り合わせて構成され、その中には液晶が充填されている。サブストレートは通常ガラスを用いて製造されているが、プラスチックや金属箔などを使用しても結構であり、厚みは０．２−１．１mmの範囲である。第二サブストレートと第一サブストレートとの間は1-10μmぐらいの間隔で精密に設置されている。能動駆動の液晶表示装置の第二サブストレートに駆動画素の走査（gate）線、データ（data）線及び引き出し電極を設置する。受動駆動の液晶表示装置、例えば、TN、STN−LCDには、走査線と画素電極を兼ねるデータ線がそれぞれに向き合っているパネルにあり、相互に垂直する。能動駆動液晶の第二サブストレートの走査線とデータ線の交差点に光スイッチとして薄膜トランジスタ（TFT）又はダイオード（diode）が配置されている。第一サブストレートに多数個重複の赤緑青の３原色で構成された図形があり、形成された図形の位置は第二サブストレートにある各々画素の位置と完全に対応されている。第二サブストレートと第一サブストレートとの裏面に偏光板はそれぞれ貼られる。データ線の電気信号を伝道するため、画素電極は普通、透明の導電材料（一般に酸化インジウムとスズの合金）で製造される。第一サブストレート表面に透明電極も設けられる（IPS方式なら、それが必要なし）。第二サブストレートとカラー薄膜電極に電圧を印加することにより、液晶の配列をコントロールすることで、液晶セルを透過する光量を変化させる。第二サブストレートは走査線でTFTのオンーオフ（on/off）状態をコントロールする。TFTは開（on）の時に、TFTのドレーン（drain）電極側に繋がるデータ線からソース（source）電極側に繋がる画素電極に電荷を与え、設定された画素電極の電圧で液晶を駆動する。画素駆動回路に液晶と並列するメモリコンデンサー（capacitor）を作製し、TFTは閉（off）の時に、画素電極内の電荷は基本的に元の数値を保持する。
【０００４】
液晶材料を第二サブストレートと第一サブストレート（CF）の間に挟んでいる。第二サブストレートの下側に光源を設ける。透過型LCDは光源により白色光を提供する。上と下のサブストレートに偏光シートを貼ってあり、偏光と偏光検査の役割を果たす。第二サブストレート側に制御と駆動IC及び回路基板を設ける。制御と駆動IC及び回路は液晶セルに印加した電圧を変化することにより、液晶セルを通過する光量をコントロールする。液晶を透過する白色光はカラー膜に入る。カラー膜は幾つかの画素を含む。画素は赤（R）、緑（G）、青（B）など子画素からなる。白色光は対応するRGB子画素を通過する時に、単色のRGB３原色以外の他の色の光は吸収される。RGB動態光源三片式投影LCOS（Liquid Crystal on Silicon）、DMD（Digital Micromirror Device）、フィールド順次式カラー（Field Sequential Color）液晶にカラー膜の使用が必要ない以外に、通常のカラー LCDはいずれもカラー膜で生成したRGB光を混合して加算型混合色を得る。白色光源はカラーフィルターで赤、緑、青の単色表示を図ると同時に、白色光源中の他の色の光が吸収される。100％開口率で換算しても、2/3のエネルギーを損失し、通常のカラー液晶表示装置のエネルギー利用率は約１％で、約2lm/Wである。
【０００５】
能動マトリックス駆動液晶の製造はアレー、セル形成、モジュール組立ての三つの工程からなる。アレー工程はガラス基板に走査およびデータ信号線、薄膜トランジスタ（ダイオード）、画素電極を作成する。セル形成工程は２枚の基板の間に液晶材料を注入して貼りあわせ、液晶セル基板の外側に偏光シートを貼る。モジュール組立て工程は駆動ICと回路のバインディング、光源の組立てなどからなる。
【０００６】
そのうち、光源の方式は測光式、直下式、反射式又は投影式に設定することができる。次に、図面により、上述した４種類の光源の液晶表示装置の構造を説明する。
【０００７】
図１−３は表示装置100を示すもので、この表示装置はカラーフィルター110、白色光源310、第一サブストレート115aおよび第二サブストレート115b；前述した第一サブストレートと第二サブストレート間に固定された光スイッチ210（液晶セル）；第一サブストレートと前述した第二サブストレートの偏光シート116a,116b；前述した第一サブストレートの上方に配置された多数の走査線211；前述した第一サブストレートの上方に配置され、前述した走査線と交差する多数の信号線212；前述した第一サブストレートの上方に配置され、前述した信号線とマッチングする画素電極113；前述した第一サブストレートの上方に配置され、前述した走査線と信号線との交差点とマッチングし、前述した信号線と前述した走査線と前述した画素電極につながる電気スイッチ214；メモリコンデンサー215；前述した第二サブストレートの公共電極に配置されるスペーサー（Spacer）、構造物（Protrusion,Slit）114；および導光板312、反射板（膜）313、拡散板（膜）314、集光膜(prism film)315、偏光反射膜316などを含む。
【０００８】
図１に示す液晶表示装置に使用したものは測光式光源310である。この光源310は導光板312の両側に設置され、導光板312の上方に拡散板（膜）314、集光膜315、偏光反射光膜316が設置され、導光板312の下方に反射板（膜）313が設置されている。測光式はノートコンピュータ表示装置の生産に多く使用されている。
【０００９】
図２に示す液晶表示装置に使用したものは直下式光源310である。図１と異なるものはその光源310が拡散板（膜）314の下方に設置される一方、導光板312の設置は必要ない。この種類の表示装置はテレビの表示装置としてよく使用されている。
【００１０】
図３ａ，ｂに示す液晶表示装置に使用したものはそれぞれ投影式と反射式光源310である。この種類の表示装置はプロジェクタの表示装置として多く使用されている。上述した二種類と違うところは主に光源310、カラーフィルタ110、および偏光反射膜316、集光膜315などの設置場所にある。特に、図３ｂに示す反射式で設置した表示装置100中には、楕円偏光シート116cが使用されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
液晶は移動可能な表示装置に使用されて以来、薄膜化、軽量化、省エネルギー化を実現するため、その研究をし続けている。しかし、LCD光源のエネルギー利用率は通常１％以下であり、１５インチのノートコンピュータを例にすると、作動時に光源のエネルギー消耗量は全機体の４５％を占める。従って、LCDの電力消耗量を低減することは重要な一つの技術課題である。また、LCD光源とカラー膜はLCDモジュール組立て中に貴重な部品で、例えば、中小サイズのLCD中にその両部分は約全機体の30％を占め、大きいサイズのLCD中にその両部分は約全機体の60％を占めている。光の利用率を高めることによって発光ディバイスの数量を低減し、表示装置区域を拡大することはLCDの応用研究に重要な方向である。
【００１２】
本発明の目的は、液晶表示装置のエネルギーの利用効率が向上した表示装置を提供することである。
【００１３】
また、比較的に高い発色区域を有し、表示のカラー純度が比較的に高い表示装置を提供することを本発明のもう一つの目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の目的を以下の技術案によって実現する。
【００１５】
本発明に係る表示装置は、１個又は１個以上のサブストレート及び当該サブストレートに設置されたライトスイッチ、当該サブストレート側に設置された光源、当該光源の前方に設置された偏光シートを含む。当該光源の前方に１個以上のフォトルミネセンス膜が設置され、当該光源から放射した光の波長範囲は紫外区域又はシアンブルー区域で、かつ当該フォトルミネセンス膜は上述した光源によって励起し、放射する光は赤、緑、青/又は赤、緑、青間のトランジション色である。
【００１６】
そのうち、当該光源から放射した光線の波長ピーク値は350−560nmの範囲である。
【００１７】
そのうち、当該フォトルミネセンス膜中の一部分フォトルミネセンス膜は透明の薄膜である。
【００１８】
そのうち、当該光源は静態作動するもので、又は表示画像信号によってコントロールされる。
【００１９】
そのうち、前述した基板外側に紫外線遮断薄膜を設置する。
【００２０】
そのうち、前述したフォトルミネセンス膜は対応するカラーフィルタに設置される。
【００２１】
そのうち、当該光源はクールカソード蛍光ランプ、ホットカソード蛍光ランプ、ガス放電光源、無機フォトダイオード、平面蛍光ランプ、有機フォトダイオード又はフィールド放射光源である。また、当該光源はスポット光源、ライン光源或いはサーフェス光源であってもよい。
【００２２】
そのうち、当該光源はサイド発光式、直下式、反射式、投影式である。
【００２３】
そのうち、当該フォトルミネセンス膜の画素周辺に黒マトリックスを設置している。
【００２４】
そのうち、当該黒マトリックスは金属、無機又は有機複合物で製造したものである。
【００２５】
そのうち、当該黒マトリックスは同等開口率(aperture ratio)、又は非同等開口率である。
【００２６】
そのうち、当該黒マトリックスはストリップ状、三角形、太極状又はモザイク状で分布している。
【００２７】
そのうち、当該画素と黒マトリックスに平坦化薄膜は設置されている。
【００２８】
そのうち、当該フォトルミネセンス膜は無機、有機又は有機無機複合物及び補助性機能材料で作成しており、当該発光膜のフォトルミネセンス量子効率は１０％以上である。
【００２９】
当該フォトルミネセンス膜パターン（pattern）は物理気相、化学気相、Sol-Gel、塗布などの方法で膜を形成する。
【００３０】
そのうち、当該フォトルミネセンス膜はフォトレジスト、光エッチング、熱とレーザー転写、レーザー剥離又は印刷などの方法で作製され、その中の印刷方法は接触式であり、又は非接触式であり、例えばインクプリント或いは他の既知の方法であってもよい。
【００３１】
そのうち、当該フォトルミネセンス膜は部分的に光を吸収する機能を備える。その機能を吸収型材料を添加することにより実現する。また、材料間に電子の遷移を防ぐため、この発光材料と吸収材料との間に絶縁材料を介している。
【００３２】
そのうち、当該フォトルミネセンス膜は吸収型カラー膜の上面に作製される。そのうち、当該ライトスイッチは液晶セル、デジタルマイクロミラー、又はプラズマである。また、当該プラズマから放射した波長ピーク値は350-560nm範囲の単色光（狭いスペクトル）又は多色光（広いスペクトル）である。
【００３３】
そのうち、当該ライトスイッチは受動駆動又は能動駆動である。
【００３４】
そのうち、当該ライトスイッチは能動駆動である場合、電気スイッチデバイスは薄膜トランジスタ、電界効果トランジスタ、又はダイオードである。
【００３５】
そのうち、当該ライトスイッチの液晶セルはTN、STN、IPS、VA、OCB、又はFLC方式であり、或いは他の既知方式である。
【００３６】
そのうち、当該基板はガラス、プラスチック、金属単結晶シリコンである。
【００３７】
尚、本発明は上述した表示装置を含む携帯電話、テレビ、コンピュータ又は他の表示端末などを提供する。
【発明の効果】
【００３８】
本発明によると、前述した本発明の表示装置中に、伝統的なカラーフィルタの替わりに、フォトルミネセンス膜を使用することで、表示エネルギーの利用効率、カラー範囲および純度を大幅に向上した。エネルギーの高い紫外又はシアンブルーの単色光、又は多色光のエネルギーの変換を使用することによって、即ち、フォトルミネセンスの方法でカラー表示を生ずる。もし、選択された発光材料の量子効率が１に近づくと、この技術のエネルギーの利用効率は吸収型カラーフィルタを使用するものに比べて２倍高くなり、対応の発光デバイスの使用量を2/3減少し、背後光源のエネルギー消耗率を2/3低減する。もし、選択された発光材料の量子効率が0.5に近づくと、この技術のエネルギー利用率は吸収型カラーフィルタを使用するに比べて1倍高くなり、対応の発光デバイスの使用量を1/2減少し、背後光源のエネルギー消耗率を1/3低減する。材料科学とプロセスの研究に伴って、無機、有機および有機無機複合物を含む高効率を持つフォトルミネセンス機能材料を既に見出すとともに、可視光区域（380-780nm）に幅広く応用されている。これらの応用材料のフォトルミネセンス量子効率は通常0.5以上である。
【００３９】
本発明の表示装置は従来の表示装置に基づき、それを直接改善することができ、また、表示デバイスとしてのブルー子画素部分の発光型フィルタを省略することができることによって、製造コストの低減と光透過率の向上を果たし、エネルギーを更に効率的に利用することができる。
【００４０】
本発明に記載した表示装置に、単色光源として設置された発光デバイス数は少なくなることで、プロセスを簡単化することと、製造コストを低減することができる。
【００４１】
本発明に記載した表示装置に、単色光源としての発光デバイスが同じ発光デバイスを設置したため、各色の発光デバイスの劣化進捗の異なることによる表示性能への影響を免れる。
【００４２】
本発明に記載した表示装置に、表示装置のコントラストが向上され、また、光源を動態的に制御することにより、例えば、区域輝度の制御及び黒スクリーンの挿入など、画像の残留を減少し、更にコントラストを高めることと、エネルギーの消耗を減少することができる。一方、高エネルギー紫外又はシアンブルーの単色光又は多色光のエネルギーの変換を利用するため、狭半値幅スペクトルを有するフォトルミネセンス材料から発生した色の純度が高い色彩を使用することにより、装置はさらなる発色区域に達している。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】従来の表示装置の概略図である。
【図２】従来の表示装置の概略図である。
【図３】図３ａ，図３ｂは、従来の表示装置の概略図である。
【図４】本発明の光測定式の表示装置の構造図である。
【図５】本発明の直下式の表示装置の構造図である。
【図６】図６ａは、本発明の投影式表示装置の構造図であって、図６ｂは、本発明の反射式表示装置の構造図である。
【図７】赤110a’、黄110d、緑110b’、青110c’子画素を含むフォトルミネセンス膜概念図である。
【図８】赤110a’、緑110b’、青110c’白110e子画素を含むフォトルミネセンス膜概念図である。
【図９】赤110a’、緑110b’、青110c’及びトランジション色シアンブルー110g、黄緑110f、黄110d子画素を含むフォトルミネセンス膜概略図である。
【図１０】アレー基板に作製されたフォトルミネセンス膜の概略図である。
【図１１】画素が非均等面積のフォトルミネセンス膜の概略図である。
【図１２】画素が非均等面積のフォトルミネセンス膜の概略図である。
【図１３】本発明における光を部分的に吸収する機能を有するフォトルミネセンス膜の概略図である。
【図１４】本発明に使用されたサーフェス光源のカラー液晶表示デバイスの概略図である。
【図１５】実施例１における青光460nmが励起により、ピーク値520nm（緑）、610nm（赤）に変換したスペクトル図である。
【図１６】実施例１における青光460nmが励起により、ピーク値520nm（緑）、610nm（赤）に変換したCIE1931においての色座標位置図である。
【発明を実施するための形態】
【００４４】
次に、図面を参照して本発明の最良実施例を提出することで、本発明の技術案を詳細に説明する。本発明における上方と下方は図面中の方向を基準にしているが、それを限定することではない。
【００４５】
図４は表示装置100’を示すもので、この表示装置はフォトルミネセンス膜110’、光源310’、第一サブストレート115aおよび第二サブストレート115b；前述した第一サブストレートと第二サブストレート間に固定された光スイッチ210（液晶セル）；第一サブストレートと前述した第二サブストレートの偏光シート116a,116b；前述した第二サブストレートの上方に配置された多数の走査線211；前述した第二サブストレートの上方に配置され、前述した走査線と交差する多数の信号線212；前述した第二サブストレートの上方に配置され、前述した信号線とマッチングする画素電極213；前述した第一サブストレート上方のカラー発光膜の多数個子画素の間に配置された黒マトリックス111；前述した第一サブストレート上方のカラー発光膜に配置された平坦化薄膜112；前述した第一サブストレート上方の平坦化薄膜に配置され、前述した画素とマッチングする公共電極113；前述した第二サブストレートの上方に配置され、前述した走査線と信号線との交差点とマッチングし、前述した信号線と前述した走査線と前述した画素電極につながる電気スイッチ214；メモリコンデンサー215；前述した第一サブストレートの公共電極113に配置されるスペーサー（Spacer）、構造物（Protrusion,Slit）114；および導光板312、反射板（膜）313、拡散板（膜）314、集光膜315、偏光反射膜316などを含む。
【００４６】
従来の表示装置100と比べ、当該表示装置100’はカラーフィルタ110の替わりに、フォトルミネセンス膜を使用するとともに、違う光源310’を使用する以外の構造がほぼ同じである。
【００４７】
当該光源310’から放射する光の波長範囲は紫外区域又はシアンブルー区域であり、350−560nmが好ましい。また、当該フォトルミネセンス膜110’は前述した光源310’の励起によって赤、緑、青又は赤、緑、青の間のトランジション色の子画素を放射することができる。
【００４８】
当該光源は背景技術に記載した光測定式、直下式、反射式又は投影式で設置してもよい。その構造は図４−６に示す表示装置と同じでもよい。
【００４９】
CCFLとHCFL光源を使用する。単管ランプ、ダブル管ランプ、多数管ランプのいずれでもよい。ランプ管の直径は1.8−10ｍｍの範囲で、長さはLCDパネルのサイズによるものである。紫外光の放射を実現する際に、CCFLとHCFL中のHg及び不活性ガスなど放射した紫外線（可視光をフィルタする必要）を直接に利用することもできる；ガスなどから放射した紫外線をランプ光内の蛍光粉（例えば、CaWO4:Bi）で紫外光（350−400 nm）に変換する；ガスなどから放射した紫外線をランプ光内の蛍光粉で青光（ピーク値400−500 nm）に変換する。希土類アルミン酸塩発光材料を含む青光蛍光粉の一般式：（Me１）（アルカリ土類金属１例えば、Ba,Sr）（Me２）２（アルカリ土類金属２例えば、Mg）2AlxOy（x=16,y=27）/Eu；希土類珪酸塩発光材料の一般式：（Me１）（アルカリ土類金属例えば、Ba,Sr）２（Me２）（アルカリ土類金属２例えば、Al,Mg）2SixOy（x=2,y=8）/Eu；希土類リン酸塩発光材料の一般式：(Sr,Ca,Ba)10(PO4)6Cl2・B2O3/Eu;3(Sr,Ca,Ba)3(PO4)2/Eu;LaPO4/Eu; 硫化物発光材料の一般式：(Zn,Ca,Ba)S/Ag(Ce,Tm,Eu),Ba(Me)Al2S4/Euなどである。
【００５０】
LED光源を使用する。紫外、シアンブルーLEDをZnO、SiC、ZnS、ZnSe、Ga(In,Al)Nなど既知の半導体材料で作製する；（Al）Ga（In）Nで作製したLEDが好ましい。管芯は熱伝導性と導電性を有する基板に（PCB、MCPCB、FPCB）固定され、その周辺に制御回路と電源を備えるLED光源を使用する。LED管芯の通常の直径は0.3−1ｍｍ、単管パワーは0.001−10W、典型的なパワーは10mW―1Wである。単管又は多数管のカプセル封入で、多数グループのLEDを直列と並列に混合する。具体的なステップはLEDライトバー（Light  Bar）を（LEDはPCB、MCPCB、FPCBなどの上に設置されている）導光板の両側（光測定式）に、又は拡散板の下側（直下式）に固定する。LEDの数量は輝度の要求によって使用される。光源はサイド発光式（図４）や、直下式（図５）又は投影式（図６a）又は反射式（図６b）であってもよい。サイド発光式光源に対して、LEDライトバーは導光板側に設置され（図４）、導光板の上方に拡散板、集光膜、偏光反射膜を設置し、導光板の下方に反射板を設置する；LEDは通常直流電源で駆動し、PWM方法で輝度を調整する。
【００５１】
一方、光源はFFL(平面蛍光ランプ)であってもよい。希土類アルミン酸塩発光材料を含む青光蛍光粉の一般式：（Me１）（アルカリ土類金属１例えば、Ba,Sr）（Me２）２（アルカリ土類金属２例えば、Mg）2AlxOy（x=16,y=27）/Eu；希土類珪酸塩発光材料の一般式：（Me１）（アルカリ土類金属例えば、Ba,Sr）（Me２）（アルカリ土類金属２例えば、Al,Mg）2SixOy（x=2,y=8）/Eu；希土類リン酸塩発光材料の一般式：(Sr,Ca,Ba)10(PO4)6Cl2・B2O3/Eu;3(Sr,Ca,Ba)3(PO4)2/Eu;LaPO4/Eu; 硫化物発光材料の一般式：(Zn,Ca,Ba)S/Ag(Ce,Tm,Eu),Ba(Me)Al2S4/Euなどである。以上は青無機発光材料を挙げたが、本発明は以上の材料に限られない。本発明の要求に満足する発光材料は、紫外光のピーク値350−400 nm；青光のピーク値400−500 nm；シアンブルーのピーク値400−550 nmである。FFLはサーフェス光源であるため、導光板の必要がない。FFL光源は拡散板下側（直下式）に固定し、光源の上方に拡散板、集光膜、偏光反射膜、外側の構造などがある。
【００５２】
粉末、薄膜、厚膜無機ELを含む無機エレクトロニクスルミネセンス（EL）光源を使用する。青色発光材料はSrS/Ce、SrGa2S4/Ce、BaAl2S4/Eu、BaMgAl2S4/Euなどである。無機ELはサーフェス光源であるため、導光板の必要がない、直下式を採用する。無機EL厚みは1−10ｍｍの範囲であり、長さと幅はLCDパネルのサイズによるもので、通常は交流で駆動する。EL光源の上方に拡散板、集光膜、偏光反射膜などが設置されている。図１３はEL光源の概略図である。
【００５３】
FED（フィールド放射）、SED（表面フィールド放射）光源を使用する。青色発光材料としてZnS/Ag、ZnO/Zn、SrGa2O4,Sr5(PO4)3Cl/Eu、Y2SiO5/Ceなどを選択することができる。FED/SEDはサーフェス光源であるため、導光板の必要がない、直下式を採用する。FED/SEDの厚みは1ｍｍ−50ｍｍの範囲で、長さと幅はLCDパネルのサイズによるものである。FED光源の上方に拡散板、集光膜、偏光反射膜などがある。図１３はFED光源の概略図として使える。
【００５４】
OLED（有機発光ダイオード）光源を使用する。青光OLEDには一般に芳香族化合物アントラセン、アントラセン誘導体、フルオレンのオリゴマー、フルオレン誘導体、ベンゼンアミノ誘導体のような複素環状化合物、キノリンAl金属配合物を発光材料として使用している。OLEDはサーフェス光源であるため、導光板の必要がない、直下式を採用する。OLEDの厚みは0.1−10ｍｍの範囲で、長さと幅はLCDパネルのサイズによるものである。OLEDは多数グループで直列と並列に混合することができ、OLEDは一般的に直流電源で駆動する。OLED光源の上方に拡散板、集光膜、偏光反射膜、外側の構造などがある。OLED光源はサイド発光式、反射式であってもよい。図１３はOLED光源の概略図である。
【００５５】
フォトルミネセンス膜の特徴はその自身が発光体であり、ピーク値350−400 nm紫外又は400−550 nmシアンブルーの単色或いは多色スペクトルの励起により、可視光（380-780 nm）を放射する。発光材料の励起によるスペクトルには少なくとも一つのピークは光源紫外或いはシアンブルーピークと重なり、スペクトルピークの半値幅は70nm以下で、変換量子効率は10％以上である。発光材料は有機、無機、有機と無機の混合物および補助機能材料で作製する。
【００５６】
当該フォトルミネセンス膜は従来技術で、その作製方法出願番号：03806079.5の中国特許に記載した青変換構成部品、赤変換構成部品及び緑変換構成部品（当該特許における変換構造は本発明中のフォトルミネセンス膜である）の作製方法を参考した方がよい。ここで、それを説明することを略する。
【００５７】
無機発光材料として、青色無機発光材料は次の物質を含む。
【００５８】
希土類アルミン酸塩発光材料の一般式：（Me１）（アルカリ土類金属１例えば、Ba,Sr）（Me２）２（アルカリ土類金属２例えば、Mg）AlxOy（x=16,y=27）/Eu；（Me）（アルカリ土類金属例えばBa,Sr,Ca,Mg）AlxOy(x=2,y=4) /Eu；希土類珪酸塩発光材料の一般式：（Me１）（アルカリ土類金属例えば、Ba,Sr,Ca）（Me２）（アルカリ土類金属２例えば、Mg, Al）SixOy（x=2,y=6）/Eu；Y2SiO5/Ce;希土類リン酸塩発光材料の一般式：(Sr,Ca,Ba)10(PO4)6Cl2/Eu; (Sr,Ca,Ba)10(PO4)6Cl2・B2O3/Eu; 3(Sr,Ca,Ba)3(PO4)2/Eu ；LaPO4/Eu; 硫化物発光材料の一般式：(Zn,Ca,Sr)S（Se,O）/Ag(Ce,Tm,Eu),Ba(Me)Al2S4/Euなどである。
【００５９】
緑色無機発光材料は次の物質を含む。
【００６０】
希土類アルミン酸塩発光材料の一般式：Me（アルカリ土類金属例えば、Mg）AlxOy（x=11,y=19）/Ce,Tb；Me（アルカリ土類金属例えばSr,Ba）AlxOy(x=2,y=4) /Eu,Dy;Me1（アルカリ土類金属1例えばBa,Sr,Ca）Me2（アルカリ土類金属2例えばMg）AlxOy(x=10,y=17) /Eu,Mn;希土類珪酸塩発光材料の一般式：（Me１）（アルカリ土類金属1例えば、Ba,Sr,Ca）（Me２）（アルカリ土類金属２例えば、Mg, Al）2SixOy（x=2,y=8）/Eu；Zn2SiO4/Mn;Y2SiO5/Tb;希土類リン酸塩発光材料の一般式： La2O3・0.2SiO2・0.9P2O5/Ce,Tb; LaPO4/Ce,Tb；硫化物発光材料の一般式： Zn (Ca,Sr)S/Cu（Ce,Tb）;SrGa2S4/Eu,CaAl2S4/Eu; 黄緑光材料Y3Al5O12/Ce,ZnS/Mnなどである。
【００６１】
赤色無機発光材料は次の物質を含む。
酸（硫）化物の一般式：Y(Gd)2O3/Eu,Y2O2S/Eu,Sr(Ca,Zn)S/Eu(Sm);  Ca(Sr)Y2S4/Eu,MgGa2O4Eu, 希土類アルミン酸塩発光材料の一般式：Me１（アルカリ土類金属１例えば、Sr）Me2（アルカリ土類金属２例えば、Ba）AlxOy/Eu,Mnなどである。
【００６２】
赤、緑、青発光材料中に補助エネルギー転移材料を添加することができる。例えば、緑色発光材料に一定量の青発光材料を添加したり、黄色発光材料に一定量の緑発光材料を添加したり、赤発光材料に一定量の緑色又は黄色発光材料を添加したりすることで、エネルギー変換効率を高める。
【００６３】
無機発光材料を、補助フィルミング材料、例えば、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリプロピレン、ポリアクリレート、ポリメチルメタクリレート、ポリビニルアルコール、ポリイミド、ポリスチレン、ポリカーボネート、フェノール樹脂、アルキド樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂又は他の既知の高分子材料に、分散して加工性のある材料を作製することができる。また、同時に他の補助機能材料、例えば、感光材料、架橋材料、分散材料、溶剤などを添加することができる。
【００６４】
発光材料と非発光材料を混合して使用する場合、発光材料のクェンチングを防ぐため、発光材料の表面に一層の透明な有機又は無機絶縁材料を覆うことが必要であり、発光材料は励起する時にエネルギー転移を防ぐことができる。
【００６５】
有機低分子発光材料として、青有機低分子発光材料は次の物質を含む。
【００６６】
クマリン４（coumarin4）; アントラセンanthracene及びその誘導体diphenylanthracene(DPA); 9,10-di-2-naphthylanthracene(AND), ペリレン(perylene)及びその誘導体tetra(t-butyl)-perylene(TBP); pyrene及びその誘導体、例えば、tetra(phenyl)-pyrene(TPP), distyrylarylene(DSA) 及びその誘導体(DSA-Ph); フルオレン(fluorene) 及びその誘導体、例えば、DBSF,stibene及びその誘導体;TPD(triphenydiamine);N,N’-diphenyl-N,N’-bis(1-naphthyl)-(1,1’-biphenyl)-4,4’-diamine(NPB);4,4’-N,N’-dicarbazole-biphenyl(CBP); オキサゾール誘導体(2-(4-biphenyl)-5-(4-tert-butyl)-1.3.4-ozadiazole)(PBD),3-phenyl-4-(8-naphthyl)-5-phenyl-1,2,4-triazole(TAZ);Siloe及びその誘導体2,5-diarylsiloes;dithienosiles; アルミニウム金属配合物BAlq; イリジウム金属配合物ridium(III)bis[(4,6-difluorophenyl)-pyridinato-N,C]picolinate(FIrpic)などである。
【００６７】
緑有機低分子発光材料は次の物質を含む。
【００６８】
クマリン（coumarin）系誘導体例えば、3-(2-benzothiazolyl-tetrahydro)-7-(diethylamino)-2H-1-benzopyran-2-one(C6),C7,C545MT;quinoxaline誘導体(6-N,N-dimethylamino-1-methyl-3-phenyl-1-H-Pyrazolo[3,4-b]-quinoline(PAQ-Net2), キナクリドンquinacridone系誘導体例えば,dimethyl-quinaridone(DMQA); ナフタセン及びその誘導体DPT（diphenyltetracene）,fluorene誘導体, アルミニウム金属配合物tris(8-hydroxy-quinoline)-aluminum(Alq),Mg金属配合物Mgq,Zn金属配合物ZnPBO,ZnPBT,Tb金属配合物Tb(acac)3Phen, イリジウム金属配合物tris(2-phenylpyridine)iridium即ちIr (ppy)3;(2-phenylpyridine)iridium(II)acetylacetonate即ち(ppy)3Ir(acac)などである。
【００６９】
黄色有機低分子発光材料は次の物質を含む。
【００７０】
ナフタセン誘導体rubrene, トリアリールアミノ誘導体DCTP, フェノキサゾン(BTX),bis(8-hydroxy-quinoline)-zinc(Znq),RohdamineB, Rohdamine6Gなどである。
【００７１】
赤色有機低分子発光材料は次の物質を含む。
【００７２】
ピラン系誘導体（4-(dicyano methylene)-2-methyl-6-(p-dimethylaminostyl)-4H-pyran） (DCM2); DCJTB;トリアリールアミノ誘導体1,1’-dicyano-substituted bis-styryl-naphthalene(BSN);NPAFN; ペンタセン誘導体diphenylpentacence(DPP);rohdamineB, rohdamine6G,Eu金属配合物Eu(DBM)3Bath,Eu(acac)3Phen; イリジウム金属配合物bis(2-(2’-benzo[4,5-a]thienyl)pyridinato-N,C)iridium(acetylacetonate)即ちBtp2Ir(acac)などである。
【００７３】
エネルギー転移を更に良くするため、および濃度クェンチングを防ぐため、発光材料を混合して使用することができる。即ち、発光材料に補助混合剤を添加することができる。例えば、青発光材料DSA−Phに補助混合剤TPDを添加することができ、緑発光材料C6にDMQDを添加することができ、赤発光材料DCM2に緑発光材料C6及びrubreneのような黄発光補助混合剤などを添加することができる。
【００７４】
化学合成法で上述した有機発光分子を非共役高分子、例えば、ポリエチレン、ポリアクリレート、ポリビニルアルコール、ポリイミド、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレン、ポリ炭酸、ポリシリコン樹脂、ポリシロキサン樹脂の主鎖或いは側鎖に、又は他の既知の高分子の鎖に加えることができる。
【００７５】
有機発光材料は溶解し、補助フィルミング材料、例えば、ポリエチレン、ポリアクリレート、ポリメチルメタクリレート、ポリビニルアルコール、ポリイミド、ポリスチレン、ポリカーボネート、フェノール樹脂、アルキド樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂に、又は他の既知高分子材料に分散して加工性のある材料を作製することができる。また、同時に他の補助機能材料、例えば、感光材料、架橋材料、分散材料、溶剤などを添加することができる。
【００７６】
有機高分子発光材料として、ポリベンゼンPPP及びその誘導体、ポリフルオレンPF及びその誘導体、ポリパラフェニレンビニレンPPV及びその誘導体P-PPV、MEH−PPV、CN-PPV等、ポリアセチレン誘導体PDPA、PHPAなど、ポリチオフェン（PT）及びその誘導体、ポリピリジンPPY及びその誘導体、ポリビニルピリジンPVY及びその誘導体など、以上ポリマーの共重合体、例えば、ポリフルオレンとトリアリールアミノの共重合体（TFB）、ポリフルオレンとフェニルチオジアゾールの共重合体（F8BT）、ポリフルオレンとポリチオフェンの共重合体F8T2; 樹枝状ポリマー（dendrimer）、オリゴマー（oligomer）を含む発光型共役高分子材料は直接フィルミングする。
【００７７】
発光型共役高分子をポリプロピレン、ポリアクリレート、ポリメチルメタクリレート、ポリビニルアルコール、ポリイミド、ポリスチレン、ポリカーボネート、フェノール樹脂、アルキド樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂を含む補助型ポリマー（オリゴマー）に、或いは他の既知の高分子材料中に添加して、加工性のある材料を作製することができる。また、同時に他の補助機能材料、例えば、感光材料、架橋材料、分散材料、溶剤などを添加することができる。化学合成方法で光と熱の重合性機能性官能基を共役高分子の主鎖又は側鎖に加え、光伝導性材料と熱伝導性材料を作製することができる。
【００７８】
本発明の要求を満足する発光材料は350−560nmの紫外やシアンブルーの励起により、青光を放射するピーク値が400−500nmであり、緑光を放射するピーク値が500−550nmであり、赤光を放射するピーク値が600−700nmであり、半値幅は70nm以下である。発光材料は励起光の光波長の位置となるフォトルミネセンスの量子効率が10％−90％以上で、50％−90％以上値が好ましい。フォトルミネセンス膜の厚みは0.1μｍ−1ｍｍの範囲で、典型的な厚みは2−10μｍである。有効の励起光の波長の位置となる光学密度は10以上で、100−10000であることが好ましい。発光材料は良好な熱安定性、空気安定性及び高分子中の良い溶解性又は分散性など特性を有する。補助フィルミング高分子材料可視光の区域において透明（透過率30％以上）であり、70％以上であることが好ましい。
【００７９】
発光材料をPVD法、CVD法、Sol-Gel 法で直接基板上に塗布してフィルミングする。フォトレジスト、光エッチング、レーザー剥離、印刷、転写、インクスプレープリントなどの方法で画像図形を作製する。
【００８０】
それ以外のフィルミング方法として、発光材料を分散して透明の高分子材料中に溶解する。適当な主体高分子材料は350−780nmにて透過率は３０％以上で、50％−90％以上値が好ましい。適当な無機発光材料の粒子直径は0.01−10μｍで、直径は0.1μｍ以下であることが好ましい。添加した発光材料の割合は0.1−99ｗｔ％で、濃度範囲は1−20ｗｔ％であることが好ましい。使用できる高分子材料は次のものを含む。ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリアクリル酸、ポリアクリロニトリル、ポリアクリル酸メチル、ポリエポキシアクリル酸、ポリウレタンアクリロイル、ポリエステルアクリレート、ポリブテン、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリスチレン、ポリ酢酸ビニル、ポリカーボネート、ポリウレタン、ポリイミド、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリシリコン樹脂、ポリスルホン、ポリフェニルエーテル、ポリエーテルケートン、酢酸繊維、硝化繊維など、以上ポリマーの混合物、共重合体、オリゴマーである。
【００８１】
フィルミング高分子材料には更に補助機能性材料、例えば、プリマー単体、オリゴマー、重合開始材料、架橋材料、分散材料、カップリング材料、溶剤などを添加することが必要である。重合開始材料は、例えば、１−水酸基―シクロヘキシルフェニルケトン（HCPK）；２−水酸基―メチルー１−フェニルプロパン−１−オン（HMPP）などがある。分散材料は、例えば、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、ポリエチレングリコールエステルなどがある。カップリング材料は例えば、有機シランなどがある。溶剤は例えば、芳香族炭化水素系のトルエンやキシレン；アルコール系のエタノール、イソプロパノール；ケトン系は例えば、アセトン、シクロキサノン；エステル系酢酸エチル、酢酸ブチル、水などがある。
【００８２】
形成された材料（発光材料、高分子材料、補助性材料）の透過率は可視光範囲内にて30％以上である。発光膜の厚みは0.1μｍ−1ｍｍの範囲で、典型的な厚みは1−20μｍであり、有効な励起光波長の位置となる光学密度は１０以上であり、値は100−10000のものが好ましい。光エッチング、レーザー剥離、印刷、転写、インクスプレープリントなどの方法で画像図形を作製する。
【００８３】
直接光エッチング方法は発光材料を透明の感光性樹脂に、例えば、光重合性のアクリル系樹脂、光架橋性のポリビニルアルコールなどに、分散する。光重合性のアクリル系樹脂は光重合開始剤、アクリル単体とオリゴマー、フィルミング性質に調整した他のポリマーと溶剤などを含む。無機発光材料を添加した透明感光性樹脂はそれぞれ塗布、露光（UV）、現像とレジスト剥離、水洗、乾燥キュアーなどのステップで、RGB子画素図形を作製する。薄膜の物理特性は選択した発光材料と添加量、材料の粒子径と表面処理の状況、分散方法などによって決められる。
【００８４】
エッチング方法は、無機発光材料を非感光性樹脂に、例えば、ポリイミド酸に分散又は溶解するエッチング方法で図形を形成する。無機発光材料を添加したポリイミド酸を基板に塗布すると、仮オーブン後、その上にレジスト（プラス性又はマイナス性）を塗布し、露光（UV）、現像、エッチング（非画素区をエッチングする）、レジスト剥離、水洗、乾燥キュアー、即ちポリイミド化などのステップで、RGB子画素図形を作製する。
【００８５】
印刷方法は発光材料を可視光で透明のポリ塩化ビニル、メラミン樹脂、フェノール樹脂、アルキド樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、マレイン酸樹脂、ポリメチルメタクリレート、ポリアクリレート、ポリカーボネート、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロースなど樹脂に分散し、他の機能性補助材料などと配合してインクを作成することができる。熱とレーザーとの転写により、接触式又は非接触式例えばインクスプレープリントを含む、又は他の既知の印刷方法で印刷し作製する。
【００８６】
光の相互干渉を防ぎコントラストを向上するため、発光子画素周囲に黒マトリックスが設けられる。黒マトリックスは一般に黒顔料或いは染料（例えば、カーボンブラック）を添加した感光性材料又は非感光性材料のポリマーからなっており、光エッチング、染色、電着、印刷などの方法で作成し、また、熱とレーザーとの転写により、接触式又は非接触式例えばインクスプレープリント方法で印刷し作製する。黒マトリックスを金属Cr及びその酸化物（CrOx）を用い、スパッタリングと光エッチング方法で作製することができる。黒マトリックスの厚みは0.1μｍ−1ｍｍの範囲で、典型的な有機黒マトリックスの厚みは2−4μｍで、典型的な金属Cr黒マトリックスの厚みは0.2μｍである。異なる開口率を有する黒マトリックスを採用して放出光の比率を調整して白平衡を実現することができる。異なる量子効率を有するRGB発光材料を選択して異なる色の子画素の白平衡を実現することができる。
【００８７】
一般に、画素と黒マトリックス１１１の間に、一定の厚み段差があり、従って、画素と黒マトリックスとの間に平坦化薄膜１１２を作製する。平坦化薄膜は熱硬化機能を有するアクリル樹脂或いは光硬化機能を有するエポキシ樹脂又は他の既知材料で作製される。平坦化薄膜の厚みは0.1−２０μｍの範囲で、厚みは０．５−２μｍであることが好ましい。
【００８８】
平坦化薄膜１１２の上に共用電極１１３（受動駆動液晶表示の場合、データ又は走査電極であり、IPS液晶表示の場合、それが必要ない）を作製し、一般に、ITO、IZO、In2O3、SnO2、ZnOなど透明導電材料を用い、普通のスパッタリング方法で膜を形成する。有機透明の導電材料、例えば、ポリチオフェン、ポリフェニルアミノなどを用い、普通の塗布方法で膜を形成する。厚みは０．０２−１μｍの範囲で、典型的な表面電気抵抗は10−20Ωである。透明の共用電極に、要求によってスペーサー（Spacer）、構造物（Protrusion,Slit）などを作製する。光エッチング、転写、インクスプレープリントなどの方法で作製する。
【００８９】
フォトルミネセンス膜１１０`は光を吸収する機能を有することもでき、部分の吸収により、放出光のスペクトルを変化することで、コントラストと色純度を高め、白平衡を調整する；方法の一つは伝統的な吸収型カラーフィルタに発光カラー膜を作製することであり、発光材料中に部分吸収型材料を添加することで、コントラストと色純度を高め、フォトルミネセンス効率を調整する。その方法を使用する場合、発光材料と吸収型材料との間に、絶縁性材料を介し、例えば、発光材料と光吸収材料の表面に一層の透明の有機又は無機絶縁材料（micro encapulation）をコーティングすることで、材料間の電子転移を防ぐ、即ち、発光材料のクェンチングを防止する。
【００９０】
吸収型カラーフィルタの作製方法は次の通りである。
【００９１】
吸収型材料にはアントラキノン顔料（赤のみが透過する）、ハロゲン（塩素、臭素）化フタロシアニン（緑のみが透過する）、銅フタロシアニンおよびその誘導体（青のみが透過する）などがある。また、挙げられる顔料は赤顔料、アントラキノン顔料、ペリレン系顔料、DPP（ジケトピロロピロール）顔料、レーキ顔料、アゾ系顔料、キナクリドン系顔料、アントラセン系顔料、イソインドリン系顔料、イソインドリノン系顔料、及びその顔料の混合物である。緑顔料：ハロゲン多置換フタロシアニン系顔料、ハロゲン多置換ケトンフタロシアニン系顔料、トリフェニルメタン系アルカリ性染料、イソインドリン系顔料、及びその顔料の混合物である。青顔料：ケトンフタロシアニン系顔料、インダスレン系顔料、インドフェノール系顔料、シアニン系顔料、ジオキサフタレイン系顔料及びその顔料の混合物である。
【００９２】
顔料を感光性樹脂に、例えば、アクリル酸系、メチルアクリル酸系、ポリ桂皮酸ビニル系、シクロアルケンゴム系など反応性を有するエチルの光キュアー性レジスト材料に分散し、光エッチング方法で着色薄膜を図形化する。顔料をポリメチルアクリレート、ポリ塩化ビニル、塩化ビニル酢酸ビニル共重合体、アルキド樹脂、フェノール樹脂、芳香族スルファミド、尿素樹脂、トリクロルシアンアミド樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、マレイン酸樹脂、ポリアミド樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリメチルメタクリレート、ポリアクリレート、ポリカーボネート、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロースなど透明樹脂に添加してインクを作製することができる。熱とレーザーの転写により、接触式又は非接触式例えばインクスプレープリントを含む、又は他の既知の印刷方法で印刷し作製する。
【００９３】
液晶セル２１０はアレー基板と上述したカラー発光基板と貼り合わせて構成し、その中に液晶を充填する。
【００９４】
液晶はTN、IPS、MVA、PVA、OCB、FLC、BN（ダブル安定状態）、PDLCなど既知方式で使用する。その中に、アレー基板とカラー発光基板との間にスペーサー（Spacer）を介して間隔を1−10μｍ程度に精密に制御する。アレー基板に走査線（gate）、データ線（data）及びリード電極を設け、一般に、Al（合金）、Mo（合金）Cr、Cu（合金）、Ta（合金）、Ti（合金）、W（合金）など単層又は組み合わせる材料を用い、スパッタリングと光エッチング方法で作製する。カラー発光基板の作製は上述した通りで、多数個重複の赤緑青の３原色で構成された図形があり、形成された図形の位置はアレー基板上の各々画素の位置と対応している。基板に偏光板を貼っている。
【００９５】
受動駆動の液晶走査線は画素電極を兼ね、データ線は画素電極を兼ね、それぞれアレー基板とカラー発光基板に作製され、電気スイッチデバイス例えば、薄膜トランジスタ（TFT）又はダイオード（diode）或いは他の非線性デバイス、メモリコンデンサーなどを含まない。
【００９６】
能動駆動液晶はアレー基板上の走査線とデータ線の交差点に電気スイッチデバイス、例えば、薄膜トランジスタ（TFT）又はダイオード（diode）或いは他の非線性デバイス、及びTFTと直列し、液晶セルと並列するメモリコンデンサーを設置する。電気スイッチ材料はa-Si（アモルファスシリコン）、P-Si（多結晶シリコン）、CdS、ZnOなど無機半導体；pentacene（ペンタセン）、CuPC（銅フタロシアニン）、polythiophene（ポリチオフェン）など有機半導体を採用することができる。画素電極は透明又は非透明の導電材料で作製され、一般に、透明導電材料は酸化インジウムとスズ（亜鉛）との合金、即ち、ITO（IZO）薄膜であり、反射式非透明の電極を強反射の金属、例えば、Al、Ni、Mo、Ti、Agなど薄膜で作製し、半反射と半透明の電極をそれぞれITO、Alなどで作製し、データ線の信号を伝導する。フォトルミネセンス膜基板に透明の共用電極も作製されている。
【００９７】
アレーとカラー発光基板を完成した後、セルを形成する。2枚基板にPI（ポリイミド）配向性膜を印刷し、配向性膜の厚みは一般的に0.05−0.1μｍであり、フロス布で基板上の配向性膜を摩擦する。次に、フレームを封じるバインダーを塗布し、フレームを封じるバインダーは紫外線硬化型エポキシ樹脂である。2枚基板の間に一般にスペーサーを介して一定の間隔（2−10μｍ）を維持する。その後、Ag（Au）バインダーを塗布し、上と下ガラス基板の共用電極をつなぐ。ODF又は真空で液晶を注入する。
【００９８】
アレー基板の画素電極に電圧を印加するにより、液晶分子の配方を制御し、透過の光量を変化させる。外駆動回路には走査電圧によりTFTスイッチを制御する。TFTは開（on）の時に、TFTのドレーン（drain）電極側に繋がるデータ線からソース（source）電極側に繋がる画素電極(透明電極)に電荷を与え；設定された駆動電圧はデータ線と画素電極により、液晶分子を駆動する。TFTは閉（off）の時に、液晶と並列するメモリコンデンサーは画素電極内の電荷を変化せずに保持し、画素を一コマに作動状態を維持する。
【実施例１】
【００９９】
本実施例における表示装置は図４−図６に示したいずれの構造を使用しても良い、異なるところはCCFL或いはGaInN青光源310’を使用し、また、第一サブストレート116aにフォトルミネセンス膜110’を設置した。
【０１００】
その中に、光源310‘ランプ管の直径は1.8ｍｍで、長さはLCDのパネルと同じサイズである。
【０１０１】
なお、図４に示した実施例に、フォトルミネセンス膜110’に紫外遮断膜117を設置した。
【０１０２】
緑発光画素110b’を製作に使用する発光材料はクマリン（C６）或いはジメチルキナクリドン（dimetheylquinacrodone）(MDQD)系誘導体であり、又は２種類以上の発光材料の混合物であり、膜を形成材料はアクリル酸系のフォトレジストである。クマリン（C６）とアクリル樹脂（光エッチングレジスト中の固形分）との重量比は2−10％である。
【０１０３】
赤発光子画素110aの発光材料はDCM2（4−（dicyanomethylene）-2-methyl-6-(p-dimethylaminostyryl)-4H-pyran）又はDPP（diphenylpentacence）を選定し、青―赤の転換率を高めるために、その中に緑発光材料、例えば、クマリン（C６）又はジメチルキナクリドン（dimetheylquinacrodone）(MDQD)系誘導体、黄色発光材料などを添加することができる。感光材料はアクリル酸系フォトレジストである。発光材料は、例えばDCM2など、アクリル樹脂（光エッチングレジスト中の固形分）との重量比は2−10％である。
【０１０４】
コントラスト、色純度及び発光強度を有利に調整するため、以上の発光材料に少量の選択型の吸収顔料を添加した。緑フォトレジストにハロゲン（塩素、臭素）化銅フタロシアニン又は銅フタロシアニンを添加し、赤光粉にアントラキノン系顔料又はDPP系顔料を添加し、この吸収型材料表面に一層の透明の絶縁材料（micro encapulation）をコーティングすることで、材料間の電子転移を防ぐ、即ち、発光材料のクェンチングを防止する。
【０１０５】
青（実施例１において、青子画素は空白である）、緑、赤子画素110’に平坦化薄膜112を作製する。平坦化薄膜材料は熱硬化型アクリル系樹脂を選定した。平坦化薄膜の厚みは0.5−10μｍである。
【０１０６】
上述した基板にスパッタリング方法で透明導電膜、例えば、ITO（酸化インジウムスズ）又はIZO（酸化インジウム亜鉛）で、厚みは0.04−0.2μｍで、表面電気抵抗は10−20Ωである。光エッチングでスペーサー（構造物）を作製する。
【０１０７】
光スイッチ210は液晶セルを使用する。
【０１０８】
次に、その作動原理を説明する。光源310’から放出した青光は液晶セル210を透過し、外回路は液晶セル210に電圧を印加して液晶セルを透過する青光量を制御する。フォトルミネセンス膜の青子画素110c’は無色透明のポリアクリル樹脂で作製され、液晶セル210を透過する青光は界面にて反射する以外が殆ど放射していく；フォトルミネセンス膜の緑子画素110b’は青光を吸収して緑光（500−570nm）を放出し、放出した光は発光材料のフォトルミネセンス効率によって決め、C6を使用すると、効率は80％であるため、大部分の青光は緑へ転化した；フォトルミネセンス膜の赤子画素110a’は青光を吸収して赤光（600−700nm）を放出し、例えば、DCM2を使用すると、効率は80％であるため、大部分の青光は赤へ転化した。以上の技術でカラー表示を実現する。同様量の白色光CCFL光源と吸収型カラー膜の液晶表示装置を使用することと比べ、本発明表示装置の輝度を大幅に高める；同様輝度を実現する場合に、エネルギーと製造コストを削減することができる。
【０１０９】
図15に表示したものは本発明実施例１における青光LED（460nm）がC6を励起して緑光（ピーク値530nm）へ転化し、DCM2を励起して赤光（ピーク値610nm）へ転化するスペクトルである。それが本発明における実施例の技術案は実現できることを示した；図16に表示したものは本発明実施例１における青光LED（460nm）がC6を励起して530nm（緑光）へ転化し、DCM2を励起して610nm（赤光）へ転化するCIE1931にての色座標図である。それは本発明における実施例１が工業で生産する基本的な要求を達することを示した。その中にNTSCはアメリカのテレビシステム委員会の略称である。
【実施例２】
【０１１０】
本実施例における装置構造は実施例１と同じで、原理も実施例１と同じで、異なることは次にある。
【０１１１】
緑発光子画素110b’を製作に使用する無機発光材料はZnS/Cu或いはSrGa2O4/Euであり、又は２種類以上の発光材料の混合物であり、重量比（光エッチングレジスト中の固形分）は1−20％である。
【０１１２】
赤発光子画素110a’を製作に使用する無機発光材料はY2O2S/Eu或いはSrS/Euであり、又は２種類以上の発光材料の混合物であり、重量比（光エッチングレジスト中の固形分）は1−20％である。
【実施例３】
【０１１３】
本実施例における装置構造は図４と図９に示すように実施例１と同じで、異なることは次にある。
【０１１４】
光源310’としてCCFL或いはGaInN紫外LEDを使用する。
【０１１５】
青発光子画素110a’を製作に使用する有機発光材料はアントラセン（anthracene）、TPD(triphenyldiamine)であり、又は無機発光材料BaMg2Al6O27/Eu,(Ga,Sr)10(PO4)6C12/Euであり、或いはその二種類発光材料の混合物である。
【０１１６】
その原理はフォトルミネセンス膜青発光子画素110c’が紫光を吸収し、青光（400−500nm）を放出し、放出した光は発光材料のフォトルミネセンスの効率によるものである。フォトルミネセンス膜緑発光子画素110c’が青光を吸収し、緑光（500−570nm）を放出し、放出した光は発光材料のフォトルミネセンスの効率によるものである。フォトルミネセンス膜赤発光子画素が青光を吸収し、赤光（600−670nm）を放出し、放出した光は発光材料のフォトルミネセンスの効率によるものである。以上の技術により、RGBカラー表示を実現する。紫外の励起を使用するため、発光材料の選択範囲は拡大され、ディスプレイの色区域も広げられ、例えば、深青、青、緑、黄緑、黄、赤６原色表示することを実現できる。
【実施例４】
【０１１７】
本実施例における装置構造は図７に示すように実施例１、２と同じで、異なることは次にある。
【０１１８】
有機材料rubrene或いは無機材料Y3Al5O12:Ceを用い、黄色画素を作製する。作動原理は実施例３と同じで発光子画素は青、緑、黄、赤を含む。光源から放射した青光は液晶セルを通過して、外回路は液晶セルに電圧を印加して液晶セルを透過する青光量を制御する。フォトルミネセンス膜の青子画素は無色透明のポリアクリル樹脂で作製され、液晶セルを透過する青光は界面にて反射する以外が殆ど放射していく；フォトルミネセンス膜の緑子画素は青光を吸収して緑光（500−570nm）を放出し、放出した光は発光材料のフォトルミネセンス効率によって決まる。フォトルミネセンス膜の黄色子画素は青光を吸収して黄光（550−580nm）を放出し、放出した緑光は発光材料のフォトルミネセンス効率によって決まる。フォトルミネセンス膜の赤子画素は青光を吸収して赤光（600−700nm）を放出し、放出した赤光は発光材料のフォトルミネセンス効率によって決まる。以上の技術によってRYGBカラー表示を実現することで、ディスプレイの色区域を大幅に広げることができる。
【実施例５】
【０１１９】
本実施例における装置構造は図８に示すように実施例１、２と同じで、異なることは次にある。
【０１２０】
有機材料rubrene或いは無機材料Y3Al5O12:Ceを黄色発光材料として、白色画素を作製する。黄色発光材料の添加濃度がかなり低いため、励起した青光は不完全に転移することで、白色光を放出する。その作動原理は上記と同じで、異なることは白色画素を増加することであり、発光子画素は青、緑、赤、白を含む。光源から放射した紫光は液晶セルを通過して、外回路は液晶セルに電圧を印加して液晶セルを透過する青光量を制御する。フォトルミネセンス膜の青子画素は紫光を吸収して青光（400−500nm）を放出し、放出した光は発光材料のフォトルミネセンス効率によって決まる。フォトルミネセンス膜の緑子画素は青光を吸収して緑光（500−570nm）を放出し、放出した緑光は発光材料のフォトルミネセンス効率によって決まる。フォトルミネセンス膜の赤子画素は青光を吸収して赤光（600−650nm）を放出し、放出した赤光は発光材料のフォトルミネセンス効率によって決まる。フォトルミネセンス膜の白色子画素は紫光を部分的に吸収して青と黄色の複合白光（400−700nm）を放出する。以上の技術によってRGBWカラー表示を実現することで、ディスプレイの輝度を大幅に高めることができる。
【実施例６】
【０１２１】
本実施例における装置構造は実施例１−５と同じで、異なることは有機、無機複合系の発光材料を使用することである。即ち、無機青光と有機青光との混合；無機緑光と有機緑光との混合；無機赤光又は黄色光と有機赤光又は黄色との混合を使用することである。
【実施例７】
【０１２２】
本実施例における装置構造は図１０に示すように実施例１−６と同じで、異なることは次にある。
【０１２３】
フォトルミネセンス膜はアレーに作製されている。その内、共用電極は基板115bに保留している。画素電極213はフォトルミネセンス膜110’の平坦化薄膜112に作製されている。
【実施例８】
【０１２４】
本実施例における装置構造は図１１、１２に示すように実施例１−７と同じで、異なることは次にある。
【０１２５】
フォトルミネセンス膜110a’110b’110c’ は同様の面積ではない。
【実施例９】
【０１２６】
本実施例における装置構造は図１３に示すように実施例１−７と同じで、異なることは次にある。
【０１２７】
フォトルミネセンス膜は吸収機能を部分的に持つ。本実施例において、フォトルミネセンス膜110a’110b’110c’ は対応的な吸収型カラーフィルタ110a,b,cの上に作製され、それがフォトルミネセンス膜に対応するカラーフィルタのRGB子画素である。本実施例における光源の異なることはより広い多色光源例えば、350-550nm、400-550nm、400-500nm、それに加えて600-650nmの二段スペクトルを使用し、吸収型カラーフィルタにより、必要ない波長区域をカットする。
【実施例１０】
【０１２８】
本実施例における装置構造は実施例１−９と同じで、異なることは青又は紫外光源が光学システムを通過して直接カラー発光色リング（色輪）に放射し、光スイッチはDMD又は黒白LCOSである。
【実施例１１】
【０１２９】
デバイスは実施例１−１０と同じで、異なることは液晶セル210がIPS方式を使用する。
【実施例１２】
【０１３０】
デバイスは実施例１−１０と同じで、異なることは液晶セル210がMVA又はPVA方式を使用する。
【実施例１３】
【０１３１】
デバイスは実施例１−１０と同じで、異なることは液晶セル210がOCB方式を使用する。
【実施例１４】
【０１３２】
デバイスは実施例１−１３と同じで、異なることは液晶セル210に使用した能動駆動電気スイッチが多結晶シリコンTFT、単結晶FET（電界効果トランジスタ）、有機半導体（ペンタセン）TFTなどで作製される。
【実施例１５】
【０１３３】
デバイスは実施例１−１３と同じで、異なることはアレー基板に電気スイッチデバイス214(TFT)、215（メモリコンデンサー）を設けない。受動駆動液晶例えば、TN、STN、BN（ダブル安定状態）、FLC（鉄電）、AFLC（反鉄電）、GH（客主型）、PDLC（ポリマー分散液晶）など方式を使用する。
【実施例１６】
【０１３４】
デバイスは実施例１−１５と同じで、異なることは光源310’がサーフェス光源例えば、FFT、EL、FED、OLEDなどで、当該装置に導光板と反射板が必要ない。実施案の概略図は図１４のようになる。
【実施例１７】
【０１３５】
本実施例における装置構造は実施例１−１６と同じで、異なることはフォトルミネセンス膜110’が機械的に回転できる色リングに作製され、青又は紫外光源310’が光学システムを通過して直接カラー発光色リングに放射し、光スイッチ210は単シートDMD又はLCOS（黒白LOS）で、フィールド順次式でカラーを実現する。実施案の概略図は図6aのようになる。青又は紫外光源310’はガス放電プロジェクタでもある。
【実施例１８】
【０１３６】
本実施例における装置構造は実施例１−１６と同じで、異なることは光スイッチ210が反射式液晶であり、そのアレー基板の画素電極213は非透明の金属例えば、Mo、Alと無機材料（TiO2）などで作製され、フォトルミネセンス膜110’はアレー基板115aに集積され、紫外又はシアンブルー光源310’が光学システム例えば、PBS（偏光分光器）316を通過して直接に反射式液晶セル又はLCOS（Si基板に液晶セル、発光カラー膜、駆動回路などを作製する）に放射し、実施案は図6bに示す。青又は紫外光源310’はガス放電プロジェクタでもある。
【実施例１９】
【０１３７】
デバイスは実施例１−１５と同じで、異なることは液晶スイッチと光源の替わりに、PDP（プラズマ表示）を光スイッチと光源として使用し、普通よく使用した真空紫外励起（174nm）のPDPと違って、本実施案は不活性ガスの放電により、放射した350-550nmの光を使用した。
【０１３８】
また、当該分野の技術者は本発明の実施例に対する説明を理解した上、本発明の思想と権利請求項の範囲内に、いろいろ変化や修正を行うことできる。
【符号の説明】
【０１３９】
１００，１００’  表示装置、１１０  カラーフィルター、１１０’  フォトルミネセンス膜、１１１  黒マトリックス、１１２  平坦化薄膜、１１３  公共電力、１１４  スペーサー，構造物、１１５ａ，１１５ｂ  サブストレート、１１６  偏光シート、２１０  光スイッチ、２１１  走査線、２１２  信号線、２１３  画素電極、２１４  電気スイッチ、２１５  メモリコンデンサー、３１０  白色光源、３１０’  光源、３１２  導光板、３１３  反射板（膜）、３１４  拡散板（膜）、３１５  集光膜、３１６  偏光反射膜。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【手続補正書】
【提出日】平成22年3月15日(2010.3.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一サブストレート、第二サブストレート、前記第一サブストレートと前記第二サブストレートとの間に設置されたライトスイッチ、前記第一サブストレートと前記第二サブストレート上の偏光シート、第二サブストレート側に設置された光源を含む表示装置であって、
前記第一サブストレート上に１個以上のフォトルミネセンス膜が設置され、前記光源から放射する光の波長範囲は紫外区域又はシアンブルー区域にあり、かつ前記フォトルミネセンス膜は上述した光源によって励起し、放射する光は赤、緑、青及び/又は赤、緑、青間のトランジション色であり、
前記光源から放射する光線の波長ピーク値は350−560nmの範囲であり、
前記フォトルミネセンス膜の画素周辺に黒マトリックスが設置され、前記黒マトリックスは非同等開口率(aperture ratio)であり、
前記光源は静態作動するもので、又は表示画像信号によって制御され、
前記フォトルミネセンス膜は光を部分的に吸収する機能を備え、当該機能を吸収型材料を添加することにより実現し、また、材料間に電子の遷移を防ぐため、当該発光材料と吸収型材料との間に絶縁材料を介していることを特徴とする、表示装置。
【請求項２】
前記光源がクールカソード蛍光ランプ、ホットカソード蛍光ランプ、ガス放電光源、無機フォトダイオード、平面蛍光ランプ、有機フォトダイオード、エレクトロニクスルミネセンス又はフィールド放射光源である、請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前記光源はサイド発光式、直下式、反射式又は投影式である、請求項２に記載の表示装置。
【請求項４】
前記黒マトリックスは金属、無機又は有機複合物で作製されている、請求項１に記載の表示装置。
【請求項５】
前記黒マトリックスはストリップ状、三角形、太極状又はモザイク状で分布している、請求項１に記載の表示装置。
【請求項６】
前記画素と黒マトリックスの上に平坦化薄膜は設置されている、請求項１に記載の表示装置。
【請求項７】
前記フォトルミネセンス膜は無機、有機又は有機無機複合物及び補助性機能材料で作成され、当該発光膜のフォトルミネセンス量子効率は１０％以上である、請求項１に記載の表示装置。
【請求項８】
前記フォトルミネセンス膜は物理気相、化学気相、Sol-Gel、又は塗布方法でフィルミングされている、請求項１に記載の表示装置。
【請求項９】
前記フォトルミネセンス膜パターン（pattern）はフォトレジスト、光エッチング、熱とレーザー転写、レーザー剥離又は印刷方法で作製され、その中の印刷方法は接触式又は非接触式である、請求項１に記載の表示装置。
【請求項１０】
前記フォトルミネセンス膜は吸収型カラー膜の上面に作製されている、請求項１に記載の表示装置。
【請求項１１】
前記ライトスイッチは受動駆動又は能動駆動である、請求項１に記載の表示装置。
【請求項１２】
前記ライトスイッチは能動駆動である場合、電気スイッチデバイスが薄膜トランジスタ、電界効果トランジスタ、又はダイオードである、請求項１１に記載の表示装置。
【請求項１３】
前記基板はガラス、プラスチック、金属又は単結晶シリコンである、請求項１に記載の表示装置。
【請求項１４】
請求項１に記載の表示装置を含む携帯電話。
【請求項１５】
請求項１に記載の表示装置を含むテレビ。
【請求項１６】
請求項１に記載の表示装置を含むコンピュータ。
【国際調査報告】
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