(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の基板と第２の基板との間に保持された電気光学物質と、前記第１の基板上に帯状に形成された第１の電極と、前記第２の基板上に形成された第２の電極とにより、複数の画素が構成され、前記第１の電極と前記第２の電極とが対向する部分において前記電気光学物質を駆動する電気光学装置において、
前記第１の基板には、該第１の基板側からみたときに、前記第１の電極、蛍光材料層、および該蛍光材料層が発する蛍光と同系色のカラーフィルタ層がこの順に積層されており、
前記蛍光材料層は前記第１の電極の長手方向に沿って前記画素毎に分割された状態に形成され、且つ、前記第１の電極の幅方向における前記蛍光材料層の幅寸法は前記第１の電極の幅寸法よりも狭いことを特徴とする電気光学装置。
【請求項２】
請求項１において、前記第１の基板、前記第１の電極、前記第２の基板および前記第２の電極は、いずれも光透過性を備えており、
前記第１の基板の外側表面には、バックライト装置が対向配置されていることを特徴とする電気光学装置。
【請求項３】
請求項１において、前記第２の基板および前記第２の電極は、いずれも透光性を備えており、
さらに、前記第２の基板から前記第２の電極および前記電気光学物質の層を透過してきた光を前記第２の基板に向けて反射する反射手段を有していることを特徴とする電気光学装置。
【請求項４】
請求項１において、前記第１の基板、前記第２の基板および前記第２の電極は、いずれも光透過性を備え、
前記第１の電極は、光透過性および光反射性の双方を備えており、
前記第１の基板の外側表面には、バックライト装置が対向配置されていることを特徴とする電気光学装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかにおいて、前記第１の電極の長手方向及び幅方向における前記カラーフィルタ層の縁からは前記蛍光材料層がはみ出ていることを特徴とする電気光学装置。
【請求項６】
請求項５において、前記第１の電極の幅方向における前記カラーフィルタ層の縁および前記蛍光材料層の縁からは前記第１の電極がはみ出ていることを特徴とする電気光学装置。
【請求項７】
請求項３において、前記反射手段は前記第１の電極および前記蛍光材料層であり、前記第１の電極からの反射光と前記蛍光材料層からの反射光との双方により表示が行われることを特徴とする電気光学装置。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれかにおいて、前記電気光学物質は、液晶であることを特徴とする電気光学装置。
【請求項９】
請求項８において、前記液晶は、高分子分散型液晶、ゲストホスト型液晶、およびゲストホスト高分子分散型液晶のうちのいずれかであることを特徴とする電気光学装置。
【請求項１０】
請求項１ないし９のいずれかに規定する電気光学装置を表示部として備えていることを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶装置などの電気光学装置、およびそれを用いた電子機器に関するものである。さらに詳しくは、電気光学装置におけるカラー表示技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、携帯電話機、携帯型コンピュータ、ビデオカメラ等といった電子機器の表示部として、液晶装置などといった電気光学装置が広く用いられている。液晶装置では、一対の基板がシール材によって貼り合わされているとともに、このシール材で区画された領域内に電気光学物質としての液晶が封入されている。
【０００３】
液晶装置のうち、能動素子として２端子型非線形素子であるＴＦＤ素子（Thin Film Diode）を用いたアクティブマトリクス方式の液晶装置では、図９に示すように、液晶６を保持する透明な一対の基板のうち、一方の基板２０′には、複数本の信号線２２が延びており、各信号線２２には、ＴＦＤ素子２３を介して、画素電極２１が電気的に接続している。他方の基板１０′には、基板２０′の信号線２２と交差する方向に延びた複数列の帯状電極１１が形成され、これらの帯状電極１１の上層には、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のカラーフィルタ層２Ｒ、２Ｇ、２Ｂが形成されている。
【０００４】
従って、基板２０′に形成されている信号線２２の各々に走査信号あるいはデータ信号を供給する一方、帯状電極１１にデータ信号あるいは走査信号を供給すると、画素電極２１と帯状電極１１とが対向する部分において、そこに保持されている液晶６を駆動することができる。それ故、バックライト装置３から出射された光は、基板２０’および画素電極２１を透過して液晶６の層に入射した後、この液晶６によって画素毎に光変調され、この変調された光は、矢印Ｌで示すように、帯状電極１１および基板１０′を透過して出射される。この際、光は、カラーフィルタ層２Ｒ、２Ｇ、２Ｂによって着色されるので、カラー表示を行うことができる。なお、液晶６として通常のＴＮモードの液晶を用いた場合、この種の液晶６は、光の偏光方向を変えることにより光変調を行うので、基板１０′、２０′の各外側表面には偏光板８、９が重ねて配置される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このように構成した液晶装置では、カラーフィルタ２Ｒ、２Ｇ、２Ｂによってカラー表示を行うが、カラーフィルタ層２Ｒ、２Ｇ、２Ｂを透過する際の光損失が大きいため、輝度の高い表示を行えないという問題点がある。例えば、青色のカラーフィルタ層２Ｂは、バックライト装置２から出射された光（可視光）のうち、４００ｎｍから５００ｎｍ程度の光だけを透過し、残りの光は、吸収あるいは反射してしまうため、可視光の数割しか表示に寄与しないのである。
【０００６】
このため、携帯電話器などといったバッテリー駆動型の小型電子機器に液晶装置を搭載した場合、バックライト装置３のパワーを高めないと輝度の高い表示を行うことができず、その結果、消費電力が大きくなって充電を頻繁に行わなければならないという問題点がある。
【０００７】
このような問題点は、液晶装置を反射型に構成し、バックライト装置３に代えてフロントライト装置を用いた場合も同様である。
【０００８】
また、液晶装置を反射型に構成し、外光によって表示を行う場合でも、カラーフィルタ層２Ｒ、２Ｇ、２Ｂを通過する際の光損失が大きいため、夕方など、外光の光量が低下したときには、表示の輝度が著しく低下してしまうという問題点がある。
【０００９】
以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、光量が低くくても輝度の高いカラー表示を行うことのできる電気光学装置、およびそれを用いた電子機器を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明では、第１の基板と第２の基板との間に保持された電気光学物質と、前記第１の基板上に帯状に形成された第１の電極と、前記第２の基板上に形成された第２の電極とにより、複数の画素が構成され、前記第１の電極と前記第２の電極とが対向する部分において前記電気光学物質を駆動する電気光学装置において、前記第１の基板には、該第１の基板側からみたときに、前記第１の電極、蛍光材料層、および該蛍光材料層が発する蛍光と同系色のカラーフィルタ層がこの順に積層されており、前記蛍光材料層は前記第１の電極の長手方向に沿って前記画素毎に分割された状態に形成され、且つ、前記第１の電極の幅方向における前記蛍光材料層の幅寸法は前記第１の電極の幅寸法よりも狭いことを特徴とする。
【００１１】
本発明では、第１の基板と第２の基板の間に保持された電気光学物質が第１の電極と第２の電極とによって駆動され、電気光学物質の層に入射した外光、あるいはバックライトから出射された光を光変調して出射する。この際、第１の電極の表面には、カラーフィルタ層が形成されているので、電気光学装置から出射される光は、カラーフィルタ層に対応する色光として出射される。ここに本発明では、カラーフィルタ層に加えて、蛍光材料層も形成されている。このため、蛍光材料層に届いた外光、あるいはバックライト装置から出射された光は、蛍光材料層から所定色の蛍光として出射され、その間に、電気光学物質によって光変調される。ここで、蛍光材料層は、カラーフィルタ層と比較して光損失が少ない。従って、本発明の電気光学装置では、カラーフィルタ層による光に対する着色機能に加えて、蛍光材料層から出射された所定色の蛍光を利用してカラー表示を行うため、光量が低下した状態でも、輝度の高い表示を行うことができる。また、蛍光材料層から出射される蛍光のみで表示した場合、表示色の品位という面で問題があっても、本発明では、このような問題点はカラーフィルタ層が補ってくれるので、品位の高いカラー表示を行うことができる。
【００１２】
本発明において、前記第１の基板、前記第１の電極、前記第２の基板および前記第２の電極は、いずれも光透過性を備えており、前記第１の基板の外側表面には、バックライト装置が対向配置されることがある。このようなバックライトを利用した透過型の電気光学装置に対して本発明を適用すると、バックライト装置から出射された光は、カラーフィルタ層の下層に形成された蛍光材料層によって所定色の蛍光となって、カラーフィルタ層に入射する、このため、カラーフィルタ層に白色光が入射する場合と比較して、カラーフィルタ層での光損失が小さいので、輝度の高い表示を行うことができる。また、第１の基板の外側表面には、バックライト装置が対向配置されているため、このような構成とは逆にバックライト装置を第２の基板の外側表面に対向配置した場合と比較して、コントラストの高い表示を行うことができる。すなわち、バックライト装置を第２の基板の外側表面に対向配置した場合、外光は、第１の基板側から入射して蛍光材料層に届いた後、電気光学物質による光変調を受けることなく、そのまま第１の基板側から出射されにことになって、コントラストが低下するおそれがあるが、本発明では、バックライト装置を第１の基板の外側表面に対向配置したため、外光は第２の基板側から入射して、電気光学物質を介さないと蛍光材料層に届かず、かつ、蛍光材料層から出射された光は、電気光学物質を介さないと出射されないので、蛍光材料層から出射された光が光変調を受けずに出射されることに起因するコントラスト低下を確実に防止することができる。
【００１３】
また、本発明において、前記第２の基板および前記第２の電極は、いずれも透光性を備えており、さらに、前記第２の基板の側から入射して前記第２の電極および前記電気光学物質の層を透過してきた光を前記第２の基板に向けて反射する反射手段を有するように構成されることもある。このような反射型の電気光学装置に対して本発明を適用すると、第２の基板側から入射した外光は、電気光学物質の層を透過して蛍光材料層に届き、蛍光材料層が所定色の蛍光を発するので、この蛍光によって表示を行うことができ、かつ、蛍光材料層は、カラーフィルタ層と比較して光損失が少ない。従って、外光がカラーフィルタ層を透過する際の光損失が大きくて輝度が低くても、このような輝度の問題は、蛍光材料層から出射された蛍光が補ってくれる。それ故、夕方など、外光の光量が少ない時間帯でも輝度の高いカラー表示を行うことができる。また、前記したように、外光は第２の基板の側から入射するので、蛍光材料層が形成されている第１の基板の側から外光が入射する場合と比較して、コントラストの高い表示を行うことができる。
【００１４】
本発明において、前記第１の基板、前記第２の基板および前記第２の電極は、いずれも光透過性を備えており、前記第１の電極は、光透過性および光反射性の双方を備えており、前記第１の基板の外側表面には、バックライト装置が対向配置されていることもある。このような半透過・半反射型の電気光学装置でも、透過型および反射型で説明したのと同様な作用、効果を奏する。
【００１５】
本発明においては、前記カラーフィルタ層の縁からは前記蛍光材料層がはみ出ていることが好ましい。このような構成を透過型の電気光学装置に適用すると、バックライト装置から蛍光材料層に届いた光がこの蛍光材料層から出射される際、その一部は、カラーフィルタ層の周りから直接、電気光学物質の層に出射される。このため、例えば、バックライト装置から出射された光量がかなり少なくても、少なくとも蛍光による表示を行うことができるので、表示する情報の種類によっては、十分に情報を判読できる。また、本構成を反射型の電気光学装置に適用すると、第２の基板の側から入射して電気光学物質を透過してきた光は、カラーフィルタ層の縁からはみ出ている蛍光材料層に対して、直接かつ確実に届くことになる。それ故、夕方など、外光の光量が少ない時間帯などにおいて、カラーフィルタ層を透過した光では十分な輝度を確保できなくでも、このような輝度を蛍光材料層から出射された蛍光が補ってくれるので、夕方でも情報を視認できる。
【００１６】
本発明において、前記カラーフィルタ層の縁および前記蛍光材料層の縁からは前記第１の電極がはみ出ていることが好ましい。このように構成すると、第１の電極は、前記カラーフィルタ層および前記蛍光材料層を介さずに電気光学物質に電場を印加して電気光学物質を駆動することになる。従って、電気光学物質の駆動電圧を低くすることができるので、省電力化を図ることができる。
【００１７】
本発明において、前記電気光学物質としては、例えば、液晶を用いることができ、このような液晶としては、高分子分散型液晶（ＰＤＬＣ）、ゲストホスト型液晶（ＧＨＬＣ）、あるいはゲストホスト高分子分散型液晶（ＧＨ−ＰＤＬＣ）を用いることが好ましい。本発明では、第１の基板に形成された蛍光材料層から出射される光にも光変調を行って所定の表示を行う。但し、蛍光材料層から出射され蛍光は、偏光板で透過あるいは遮断を完全に制御できないため、液晶の偏光状態にかかわりなく常に一定量の光が液晶表示装置からでてきてしまい、コントラストが低下するおそれがある。従って、液晶としては、液晶そのものによって光のオン・オフを行うタイプのもの、例えば、光の散乱・透過を利用した高分子分散型の液晶、光の吸収・透過を利用したゲストホスト型の液晶、あるいはこれら両者を組み合わせたゲストホスト高分子分散型液晶を用いることが好ましい。
【００１８】
本発明に係る電気光学装置は、例えば、携帯電話機などといった電子機器の表示部として用いることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。
【００２０】
［実施の形態１］
図１は、能動素子としてＴＦＤ素子（Thin Film Diode）などの２端子型非線形素子を用いたアクティブマトリクス方式の液晶装置の電気的な構成を示すブロック図である。図２は、この液晶装置の構造を模式的に示す分解斜視図である。図３（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ、この液晶装置の画素構造を示すために、液晶装置を図２におけるＩ−Ｉ′線で切断したときの画素３つ分の断面図、およびＩＩ−ＩＩ′線で切断したときの画素３つ分の断面図である。図４（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ、本発明を適用した透過型の液晶装置において、バックライト装置から出射された光で表示を行う様子を示す説明図、および外光によっても表示可能であることを説明するための説明図である。
【００２１】
なお、図３（Ａ）、（Ｂ）および図４（Ａ）、（Ｂ）では、能動素子などの図示を省略してあり、かつ、赤、緑、青の各画素のうち、緑の画素が点灯状態、赤、青の画素が消灯状態として表してある。また、液晶装置がカラー表示用の場合、赤、緑、青のカラーフィルタ層が配置された３つの画素によって、実質的にはカラー表示用の１つの画素を形成することになるが、以下の説明では、説明を簡略化するために、あくまで、データ線と走査線の各交差点毎に形成されている赤、緑、青の各々の画素を「画素」として扱うものとする。
【００２２】
図１に示すように、液晶装置１（電気光学装置）では、走査線駆動回路５７から走査信号が供給される複数の走査線５１が行方向（Ｘ方向）に延びており、データ線駆動回路５８からデータ信号が供給される複数のデータ線５２が列方向（Ｙ方向）に延びている。走査線５１とデータ線５２との各交差点に対応する位置には画素５が形成され、この画素５では、液晶セル５４とＴＦＤ素子２３とが直列に接続されている。ここに示す例では、ＴＦＤ素子２３に直接、接続しているのが走査線５１になっており、液晶セル５４に直接、接続しているのはデータ線５２になっているが、ＴＦＤ素子２３に直接、接続している方をデータ線とし、液晶セル５４に直接、接続しているのが走査線とすることもある。
【００２３】
このような液晶装置１は、例えば、図２に示すように、図１に示す液晶セル５４を構成する液晶６（電気光学物質）を保持するガラス基板からなる透明な一対の基板１０、２０を用いて構成される。第１の基板１０には、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）膜からなる透明な複数列の第１の電極１１が帯状に形成され、これらの第１の電極１１は、図１に示す走査線５１あるいはデータ線５２として使用される。これに対して、第２の基板２０には、タンタル単体膜、あるいはタンタル合金膜からなる複数本の信号線２２が形成され、これらの信号線は、図１に示すデータ線５２あるいは走査線５１として使用される。
【００２４】
各信号線２２には、各画素５毎にＴＦＤ素子２３を介して画素電極としての第２の電極２１が電気的に接続しており、これらの第２の電極２１は、第１の基板１０の第１の電極１１と対向している。
【００２５】
図２、図３（Ａ）、（Ｂ）に示すように、第１の基板１０では、帯状に延びた第１の電極１１の上層に、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の蛍光を出射する蛍光材料層４Ｒ、４Ｇ、４Ｂが各画素５毎に独立して形成され、これらの蛍光材料層４Ｒ、４Ｇ、４Ｂの表面に、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のカラーフィルタ層２Ｒ、２Ｇ、２Ｂが各画素５毎に独立して形成されている。
【００２６】
蛍光材料層４Ｒ、４Ｇ、４Ｂは、帯状の第１の電極１１の表面においてその長手方向に沿って画素５毎に分割された状態に形成され、かつ、その幅寸法は、第１の電極５の幅寸法よりも狭い。このため、蛍光材料層４Ｒ、４Ｇ、４Ｂの縁からは第１の電極層１１がはみ出ている。また、カラーフィルタ層２Ｒ、２Ｇ、２Ｂは、蛍光材料層４Ｒ、４Ｇ、４Ｂの上層で画素５毎に独立して形成されているとともに、蛍光材料層４Ｒ、４Ｇ、４Ｂと比較してやや小さ目に形成されている。このため、カラーフィルタ層２Ｒ、２Ｇ、２Ｂの縁からは、蛍光材料層４Ｒ、４Ｇ、４Ｂがはみ出ている。
【００２７】
本形態において、蛍光材料層４Ｒ、４Ｇ、４Ｂは、いわゆる昼光蛍光物質と称せられるものを用いて形成され、昼光に含まれる紫外から可視短波長域の光によって励起されて蛍光を発するので、昼光下で実用的な発光効果を有している。従って、蛍光材料層４Ｒ、４Ｇ、４Ｂは、昼光、またはバックライト装置からの光などのように昼光に似た照明光の下で極めて光輝性の色を呈し、かつ、顔料を高濃度で充填した場合や複数の顔料を混合した場合でも消光しない。また、蛍光材料層４Ｒ、４Ｇ、４Ｂは、特定波長域の光については反射し、かつ、特定波長域以外の光については吸収してこの特定波長域の蛍光として出射するので、波長変換機能を有しているといえる。このため、蛍光材料層４Ｒ、４Ｇ、４Ｂは、カラーフィルタ層２Ｒ、２Ｇ、２Ｂと比較して、光損失が著しく小さい。
【００２８】
このような蛍光材料層４Ｒ、４Ｇ、４Ｂは、例えば、蛍光染料などといった蛍光物質を合成樹脂微粒子中に固溶体として含有させたものから形成することができる。
【００２９】
本発明において好ましく使用される蛍光物質としては、Rhodamine6G（赤）、Basic yellow HG（黄）、Eoine（赤）、Brilliantsulfoflavine FF（青）、3、6-テトラメチルシ゛アミノ-N-メチルフタルイミト゛（緑）、Dioxazine violet（青）、Lumogen L Yellow Orenge（橙）、Lumogen L Brilliant Yellow（黄）、Lumogen L Yellow（黄）、Lumogen L Blue（青）、Lumogen Brilliant Green（緑）、LumogenWater Blue（青）、Fluorol 5G、エオシン、チオフラビン、ＭｎＣｌ2（赤）、Ｓｍ2 （ＳＯ4 ）3 ・８Ｈ2 Ｏ（橙）、Ｅｕ2 （ＳＯ4 ）3 ・８Ｈ2Ｏ（赤）、ＣａＷＯ4 （青）、ＣａＭｏＯ4 （黄緑）、ＢａＰｔ（ＣＮ）4 ・４Ｈ2 Ｏ（緑）、ＵＯ2 （ＮＯ3 ）2 ・６Ｈ2 Ｏ（緑）、ＮａＣｌ：Ｍｎ（赤）、ＫＣｌ：Ｔｌ（青）、ＣａＦ2 ：Ｓｍ（橙）、ＺｎＳ：Ｃｕ（黄緑）、ＺｎＳ：Ａｇ（青）、ＺｎＯ：Ｚｎ（白緑）、ＣａＳ：Ｂｉ（紫）、Ｚｎ2 ＳｉＯ4 ：Ｍｎ（緑）、３Ｃａ3 （ＰＯ4 ）2 ・Ｃａ（Ｆ、Ｃｌ）2 ：Ｓｂ、Ｍｎ、ＢａＳｉ2 Ｏ5 ：Ｐｂ（紫外）、（Ｚｎ、Ｂｅ）2 ＳｉＯ4 ：Ｍｎ（橙）、ＣａＳｉＯ3 ：Ｐｂ（深赤）、ＣａＳｉＯ3 ：Ｍｎ（深赤）、６ＭｇＯ・Ａｓ2 Ｏ5 ：Ｍｎ（深赤）、Ｓｒ2 Ｐ2 Ｏ7 ：Ｅｕ（青紫）、ＢａＭｇ2 Ａｌ16Ｏ27：Ｅｕ（青）、ＭｇＧａ2Ｏ4 ：Ｍｎ（青緑）、（Ｃｅ、Ｔｂ）ＭｇＡｌ11Ｏ19（緑）、Ｙ2 ＳｉＯ5 ：Ｃｅ、Ｔｂ（緑）、Ｙ2 Ｏ3 ：Ｅｕ（赤）、ＹＶＯ4 ：Ｅｕ（赤）、（Ｓｒ、Ｍｇ、Ｂａ）3 （ＰＯ4 ）2 ：Ｓｎ（橙）、３．５ＭｇＯ・５ＭｇＦ2 ・ＧｅＯ2 ：Ｍｎ（赤）、ＭｇＷＯ4 （青）等が挙げられる。
【００３０】
これらいずれの蛍光物質を用いて蛍光材料層４Ｒ、４Ｇ、４Ｂを形成してもよいが、本形態では、赤、緑、青のカラーフィルタ層２Ｒ、２Ｇ、２Ｂを各画素５に形成していることから、各画素５に形成したカラーフィルタ層２Ｒ、２Ｇ、２Ｂと同系色の蛍光材料層４Ｒ、４Ｇ、４Ｂ、すなわち、赤、緑、青の蛍光を出射する蛍光材料層４Ｒ、４Ｇ、４Ｂが用いられている。例えば、ＣａＳｉＯ3 ：Ｐｂを含むインクを使用して昼光下で赤色の蛍光を発する蛍光材料層４Ｒをオフセット印刷により形成し、Ｚｎ2 ＳｉＯ4 ：Ｍｎを含むインクを使用して昼光下で緑色の蛍光を発する蛍光材料層４Ｇをオフセット印刷により形成し、ＺｎＳ：Ａｇを含むインクを使用して昼光下で青色の蛍光を発する蛍光材料層４Ｂをオフセット印刷により形成する。
【００３１】
なお、ＴＦＤ素子２３についての詳細な説明は省略するが、図２に示すように、概ね、基板上に形成された酸化タンタル（Ｔａ2Ｏ5）などからなる下地層の表面に信号線２２と一体に形成されたタンタル（Ｔａ）あるいはタンタル合金なるからなる第１の金属層２３１、この第１の金属層２３１の表面に形成された酸化タンタル（Ｔａ2Ｏ5）などからなる陽極酸化膜、およびこの陽極酸化膜上に形成されたクロム（Ｃｒ）からなる第２の金属層２３２から構成され、この第２の金属層２３２は、第２の電極２１にも電気的に接続している。
【００３２】
本形態の液晶装置１では、その原理を後述するように、第１の基板１０に形成された蛍光材料層４Ｒ、４Ｇ、４Ｂから出射される光にも光変調を行って所定の表示を行うので、液晶６としては、光の偏光方向を変化させるタイプのものよりもむしろ液晶そのものによって光のオン・オフを行うタイプのものを使用することが好ましい。通常のＴＮ液晶と偏光板を組み合わせた液晶装置では、液晶への入射光を偏光板により偏光させ、この偏光状態を液晶により調整することで液晶装置が構成されているが、本形態で用いた蛍光材料層４Ｒ、４Ｇ、４Ｂから出射された蛍光は、偏光板で透過あるいは遮断を完全に制御できないため、液晶の偏光状態にかかわりなく常に一定量の光が液晶表示装置からでてきてしまい、コントラストが低下する傾向にある。従って、本形態において、液晶６としては、光の散乱・透過を利用した高分子分散型の液晶（ＰＤＬＣ）、光の吸収・透過を利用したゲストホスト型の液晶（ＧＨＬＣ）、あるいはこれら両者を組み合わせたゲストホスト高分子分散型液晶（ＧＨ−ＰＤＬＣ）が用いられており、偏光板が使用されていない。なお、ＧＨＬＣは、通常ネマティック液晶であるが、コレステリック液晶の相転移効果を用いたり、垂直配向型の液晶層でもよい。
【００３３】
また、本形態では、第１の基板１０および第２の基板１０のうち、蛍光材料層４Ｒ、４Ｇ、４Ｂが形成されている第１の基板１０の外側表面にバックライト装置３が対向配置されている。バックライト装置３は、第１の基板１０および第２の基板２０のいずれの外側表面に対向配置させてもよいが、本形態では、外光に起因するコントラスト低下を防止するという観点から、蛍光材料層４Ｒ、４Ｇ、４Ｂが形成されている第１の基板１０の外側表面に対向配置されている。すなわち、液晶装置１を見る視点Ａからみた場合、遠い方に位置する基板上に蛍光材料層４Ｒ、４Ｇ、４Ｂが形成されている。
【００３４】
このように構成した液晶装置１において、第１の基板１０に形成されている第１の電極１１の各々にデータ信号を供給する一方、第２の基板２０に形成されている信号線２２に走査信号を供給すると、第１の電極１１と第２の電極２１とが対向する部分において、そこに保持されている液晶６を画素５毎に駆動することができる。
【００３５】
ここで、図３（Ａ）、（Ｂ）、および図４（Ａ）、（Ｂ）には、赤、緑、青の各画素５Ｒ、５Ｇ、５Ｂのうち、緑の画素５Ｇが点灯状態、赤、青の画素５Ｒ、５Ｂが消灯状態として表してある。この状態においては、バックライト装置３から出射された光は、図４（Ａ）に示すように、第１の基板１０および第１の電極１１を透過して液晶６の層に入射した後、第２の基板２０からは、点灯状態にある緑の画素５Ｇのみから光が出射され、消灯状態にある赤、青の画素５Ｒ、５Ｂでは、液晶６の層に入射した光が液晶６によって散乱、吸収されるので、第２の基板２０から出射されない。このようにして、バックライト装置３から入射された光は、液晶６で光変調されて所定の表示を行う。
【００３６】
この際、第１の電極１０の表面には、カラーフィルタ層２Ｒ、２Ｂ、２Ｇが形成されているので、各画素５のカラーフィルタ層２Ｒ、２Ｂ、２Ｇから液晶６に各色の光が透過していくが、図４（Ａ）に示す例では、矢印Ｌ１で示すように、第２の基板２０の側からは、点灯状態にある緑の画素５Ｇのみから緑色の光が出射され、消灯状態にある赤、青の画素５Ｒ、５Ｂでは、液晶６の層に入射した光が液晶によって散乱、吸収されるので、赤色および青色光は出射されない。
【００３７】
ここで、カラーフィルタ層２Ｒ、２Ｂ、２Ｇの下層には蛍光材料層４Ｒ、４Ｂ、４Ｇが形成されているので、バックライト装置３から出射された光は、蛍光材料層４Ｒ、４Ｂ、４Ｇで各色の蛍光となってカラーフィルタ層２Ｒ、２Ｂ、２Ｇに入射する。このため、例えば、緑のカラーフィルタ層２Ｒには、緑の蛍光材料層４Ｇから出射された緑の蛍光のみが入射する。従って、カラーフィルタ層２Ｒ、２Ｇ、２Ｂに白色光を入射させる場合と比較して、カラーフィルタ層２Ｒ、２Ｇ、２Ｂでの光損失が少ないので、輝度の高い表示を行うことができる。
【００３８】
また、本形態では、カラーフィルタ層２Ｒ、２Ｂ、２Ｇの下層には蛍光材料層４Ｒ、４Ｂ、４Ｇが形成され、かつ、蛍光材料層４Ｒ、４Ｂ、４Ｇは、カラーフィルタ層２Ｒ、２Ｂ、２Ｇの縁からはみ出している。従って、バックライト装置３から出射された光は、矢印Ｌ２で示すように、蛍光材料層４Ｒ、４Ｂ、４Ｇで各色の蛍光となってカラーフィルタ層２Ｒ、２Ｂ、２Ｇの周りから液晶６の層に入射する。このため、例えば、緑の画素５Ｇでは、カラーフィルタ層２Ｇの周りからは、蛍光材料層４Ｇから出射された緑の蛍光が出射してくる。
【００３９】
従って、本形態によれば、カラーフィルタ層２Ｇから出射した緑色の光と、蛍光材料層４Ｇから出射された緑色の蛍光の双方で表示を行うので、同一のパワーを有するバックライト装置３を用いた場合には、従来と比較して輝度の高い表示を行うことができる。また、同一の輝度を得るには、バックライト装置３のパワーを下げて省電力化を図ることができる。
【００４０】
また、本形態においては、カラーフィルタ層２Ｒ、２Ｂ、２Ｇの縁からは蛍光材料層４Ｒ、４Ｂ、４Ｇがはみ出ているため、バックライト装置３から蛍光材料層４Ｒ、４Ｂ、４Ｇに届いた光がこの蛍光材料層４Ｒ、４Ｂ、４Ｇから出射される際、その一部は、カラーフィルタ層２Ｒ、２Ｂ、２Ｇの周りから直接、液晶６の層に出射される。このため、例えば、夜間などにおいて、時刻情報などといった情報を確認する場合には、バックライト装置３を通常のモードより低いパワーで動作させるだけで、少なくとも蛍光による表示を行うことができるので、省電力化を図ることができる。
【００４１】
さらにまた、図４（Ｂ）に示すように、液晶装置１において、第２の基板２０の側から入射して液晶６を透過してきた外光は、矢印Ｌ４で示すように、カラーフィルタ層２Ｒ、２Ｂ、２Ｇの縁からはみ出ている蛍光材料層４Ｒ、４Ｂ、４Ｇに対して、カラーフィルタ層２Ｒ、２Ｂ、２Ｇを介さずに直接かつ確実に届くことになる。従って、矢印Ｌ３で示すように、第２の基板２０の側から入射して液晶６を透過してきた外光のうち、カラーフィルタ層２Ｒ、２Ｂ、２Ｇに届いた光がカラーフィルタ層２Ｒ、２Ｇ、２Ｂで吸収されて表示に寄与しなくても、矢印Ｌ４で示すように、カラーフィルタ層２Ｒ、２Ｂ、２Ｇの縁からはみ出ている蛍光材料層４Ｒ、４Ｂ、４Ｇから出射された光でカラー表示を行うことができる。それ故、バックライトを用いた透過型の液晶装置１であっても、バックライト装置３がオフ期間中、外光を変換した蛍光によって表示を行うことができる。
【００４２】
また、本形態では、第１の基板１０の外側表面にバックライト装置３が対向配置されているため、この構成とは逆にバックライト装置３を第２の基板２０の外側表面に対向配置した場合と比較して、コントラストの高い表示を行うことができる。すなわち、バックライト装置３を第２の基板２０の外側表面に対向配置した場合、外光は、第１の基板１０側から入射して蛍光材料層４Ｒ、４Ｂ、４Ｇに届いた後、液晶６による光変調を受けることなく、そのまま第１の基板１０側から出射されることになって、コントラストが低下するおそれがある。しかるに、本形態のように、バックライト装置３を第１の基板１０の外側表面に対向配置した場合には、外光が第２の基板２０側から入射しても、必ず、液晶６を介さないと蛍光材料層４Ｒ、４Ｂ、４Ｇに届かず、かつ、蛍光材料層４Ｒ、４Ｂ、４Ｇから出射された光は、液晶６を介さないと出射されないので、蛍光材料層４Ｒ、４Ｂ、４Ｇから出射された光が光変調を受けずに出射されることに起因するコントラスト低下を確実に防止することができる。
【００４３】
さらに、本形態では、カラーフィルタ層２Ｒ、２Ｂ、２Ｇの縁、および蛍光材料層４Ｒ、４Ｂ、４Ｇの縁からは第１の電極１１がはみ出ているため、第１の電極１１は、カラーフィルタ層２Ｒ、２Ｂ、２Ｇ、および蛍光材料層４Ｒ、４Ｂ、４Ｇを介さずに液晶６に電場を印加して液晶６を駆動することになる。従って、液晶６に対する駆動電圧を低くすることができるので、省電力化を図ることができる。
【００４４】
［実施の形態２］
実施の形態１では、バックライト装置を利用した透過型の液晶装置を説明したが、図５（Ａ）、（Ｂ）を参照して、反射型の液晶装置に本発明を適用した例を説明する。
【００４５】
図５（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ、本発明の実施の形態２に係る液晶装置の画素構成を示す断面図であり、本形態の液晶装置を図２のＩ−Ｉ′線で相当する位置で切断したときの断面図に相当する。ここで、図５（Ａ）には、外光の光量が十分な条件下での表示原理が示され、図５（Ｂ）には、外光の光量が低下した条件下での表示原理が示されている。なお、本形態の液晶装置は、基本的な構成が実施の形態１と同様であるため、共通する部分には、同一の符号を付してそれらの詳細な説明を省略する。
【００４６】
図５（Ａ）、（Ｂ）において、本形態の液晶装置１でも、実施の形態１と同様、液晶６（電気光学物質）を保持するガラス基板からなる透明な一対の基板１０、２０のうち、第１の基板１０には、複数列の第１の電極１１が帯状に形成されている。また、第２の基板２０には、タンタル単体膜、あるいはタンタル合金膜からなる複数本の信号線２２が形成され、図２を参照して説明したように、信号線２２には、各画素５毎にＴＦＤ素子２３を介して、ＩＴＯ膜からなる第２の電極２１が電気的に接続している。
【００４７】
本形態において、第１の基板１０に形成されている第１の電極１１は、アルミニウムなどといった反射性の金属膜で形成され、この反射性の第１の電極１１によって、第２の基板２０から第２の電極２１および液晶６の層を透過してきた光を第２の基板２０に向けて反射する反射手段が構成されている。
【００４８】
また、本形態でも、実施の形態１と同様、第１の基板１０では、帯状に延びた第１の電極１１の上層に蛍光材料層４Ｒ、４Ｇ、４Ｂが各画素５毎に独立して形成され、これらの蛍光材料層４Ｒ、４Ｇ、４Ｂの表面にカラーフィルタ層２Ｒ、２Ｇ、２Ｂが各画素５毎に独立して形成されている。
【００４９】
また、本形態でも、実施の形態１と同様、蛍光材料層４Ｒ、４Ｇ、４Ｂの縁からは第１の電極層１１がはみ出ている。また、カラーフィルタ層２Ｒ、２Ｇ、２Ｂの縁からは蛍光材料層４Ｒ、４Ｇ、４Ｂがはみ出ている。
【００５０】
また、本形態でも、実施の形態１と同様、液晶６としては、光の散乱・透過を利用した高分子分散型の液晶（ＰＤＬＣ）、光の吸収・透過を利用したゲストホスト型の液晶（ＧＨＬＣ）、あるいはこれら両者を組み合わせたゲストホスト高分子分散型液晶（ＧＨ−ＰＤＬＣ）が用いられており、偏光板が使用されていない。
【００５１】
このように構成した液晶装置１においては、図５（Ａ）に示すように、第２の基板２０の側から入射した外光のうち、点灯状態にある画素５Ｇに入射した外光は、矢印Ｌ５で示すように、液晶６の層、およびカラーフィルタ層２Ｇを透過して蛍光材料層４Ｇに届き、その一部は、蛍光材料層４Ｇからカラーフィルタ２Ｇに向けて出射されて液晶６を透過して第２の基板２０の側から出射され、蛍光の一部は、第１の電極１１で反射して、蛍光材料層４Ｇおよびカラーフィルタ２Ｇを介して液晶６に入射した後、第２の基板２０から出射されるので、所定のカラー表示を行う。
【００５２】
ここで、カラーフィルタ層２Ｒ、２Ｂ、２Ｇの下層には蛍光材料層４Ｒ、４Ｂ、４Ｇが形成され、かつ、蛍光材料層４Ｒ、４Ｂ、４Ｇは、カラーフィルタ層２Ｒ、２Ｂ、２Ｇの縁からはみ出している。従って、第２の基板２０から入射して液晶６の層を透過してきた外光は、矢印Ｌ６で示すように、カラーフィルタ層２Ｒ、２Ｂ、２Ｇの周りで直接、蛍光材料層４Ｒ、４Ｂ、４Ｇに届いた後、再び、液晶６の層に入射し、第２の基板２０から出射される。従って、カラーフィルタ層２Ｒ、２Ｂ、２Ｇによって着色された光と、蛍光材料層４Ｒ、４Ｂ、４Ｇから出射された所定色の蛍光の双方によって表示が行われるので、輝度の高い表示を行うことができる。
【００５３】
また、カラーフィルタ層２Ｒ、２Ｂ、２Ｇに白光が入射したときの光損失が大きいので、夕方など、外光の光量が低下したときには、図５（Ｂ）に矢印Ｌ７で示すように、カラーフィルタ２Ｒ、２Ｂ、２Ｇを透過した光は、第２の基板２０からほとんど出射されないことになるが、本形態では、カラーフィルタ層２Ｒ、２Ｂ、２Ｇの下層には蛍光材料層４Ｒ、４Ｂ、４Ｇが形成され、かつ、蛍光材料層４Ｒ、４Ｂ、４Ｇは、カラーフィルタ層２Ｒ、２Ｂ、２Ｇの縁からはみ出しているため、第２の基板２０から入射して液晶６の層を透過してきた外光は、矢印Ｌ８で示すように、カラーフィルタ層２Ｒ、２Ｂ、２Ｇの周りで直接、蛍光材料層４Ｒ、４Ｂ、４Ｇに届いた後、再び、液晶６の層に入射し、第２の基板２０から出射される。従って、夕方など、外光の光量が低下したときでも、少なくとも、蛍光材料層４Ｒ、４Ｂ、４Ｇから出射された所定色の蛍光の双方によって表示が行われるので、時刻などを十分、視認することができる。
【００５４】
［実施の形態３］
実施の形態１、２は、それぞれ透過型あるいは反射型の液晶装置１の例であったが、第１の基板１０、第２の基板２０、および第２の電極２１については、いずれも光透過性を備えたもので形成し、第１の電極１１については、薄いアルミニウム膜、あるいは開口を備えたアルミニウム膜など、光透過性および光反射性の双方を備えたもので構成すれば、半透過・半反射型の液晶装置を構成することができる。
【００５５】
このような半透過・半反射型の液晶装置において、透過モードでの表示原理は、図４（Ａ）を参照して説明したとおりであり、反射モードでの表示原理は、図５（Ａ）を参照して説明したとおりである。従って、各モードでの表示原理については説明を省略するが、このような半透過・半反射型の液晶装置に対しても、本発明を適用すれば、図４（Ａ）、（Ｂ）および図５（Ａ）、（Ｂ）を参照して説明したように、カラーフィルタ層２Ｒ、２Ｇ、２Ｂを透過した光と、蛍光材料層４Ｒ、４Ｇ、４Ｂから出射された蛍光の双方を利用して、輝度の高い表示を行うことができる。
【００５６】
［その他の実施の形態］
なお、上記の実施の形態１、２、３では、能動素子としてＴＦＤ素子を用いたアクティブマトリクス方式の液晶装置に本発明を適用した例であったが、このタイプの液晶装置に限らず、能動素子としてＴＦＴ素子を用いたアクティブマトリクス方式の液晶装置、あるいはパッシブブマトリクスタイプの液晶装置に本発明を適用してもよい。さらに、マトリクスタイプの液晶装置に限らず、セグメント表示などを行う液晶装置などに本発明を適用してもよい。
【００５７】
さらに、電気光学物質として液晶を用いた電気光学装置に限らず、その他の電気光学物質を用いた電気光学装置に本発明を適用してもよい。
【００５８】
［電子機器の実施形態］
図６は、本発明に係る液晶装置を各種の電子機器の表示装置として用いる場合の一実施形態を示している。ここに示す電子機器は、表示情報出力源７０、表示情報処理回路７１、電源回路７２、タイミングジェネレータ７３、そして液晶装置７４を有する。また、液晶装置７４は、液晶表示パネル７５及び駆動回路７６を有する。液晶装置７４としては、前述した液晶装置１を用いることができる。
【００５９】
表示情報出力源７０は、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等といったメモリ、各種ディスク等といったストレージユニット、デジタル画像信号を同調出力する同調回路等を備え、タイミングジェネレータ７３によって生成された各種のクロック信号に基づいて、所定フォーマットの画像信号等といった表示情報を表示情報処理回路７１に供給する。
【００６０】
表示情報処理回路７１は、シリアル−パラレル変換回路や、増幅・反転回路、ローテーション回路、ガンマ補正回路、クランプ回路等といった周知の各種回路を備え、入力した表示情報の処理を実行して、その画像信号をクロック信号ＣＬＫと共に駆動回路７６へ供給する。駆動回路７６は、図１における走査線駆動回路５７やデータ線駆動回路５８、検査回路等を総称したものである。また、電源回路７２は、各構成要素に所定の電圧を供給する。
【００６１】
図７は、本発明に係る電子機器の一実施形態であるモバイル型のパーソナルコンピュータを示している。ここに示すパーソナルコンピュータは、キーボード８１を備えた本体部８２と、液晶表示ユニット８３とを有する。液晶表示ユニット８３は、前述した電気光学装置１を含んで構成される。
【００６２】
図８は、本発明に係る電子機器の他の実施形態である携帯電話機を示している。ここに示す携帯電話機９０は、複数の操作ボタン９１と、液晶装置からなる電気光学装置１を有している。
【００６３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では、カラーフィルタ層に加えて、蛍光材料層も形成されているため、蛍光材料層に届いた外光、あるいはバックライト装置から出射された光は、蛍光材料層から所定色の蛍光として出射され、その間に、電気光学物質によって光変調される。従って、カラーフィルタ層による光に対する着色機能に加えて、蛍光材料層から出射された所定色の蛍光を利用してカラー表示を行うため、外光あるいはバックライト装置から出射された光の光量が低下した状態でも、輝度の高い表示を行うことができる。また、蛍光材料層から出射される蛍光の色に制限があって、表示したときの色の品位という面で問題があっても、このような問題点はカラーフィルタ層が補ってくれるので、品位の高いカラー表示を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】能動素子としてＴＦＤ素子などの２端子型非線形素子を用いたアクティブマトリクス方式の液晶装置の電気的な構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る液晶装置の構造を模式的に示す分解斜視図である。
【図３】（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ、図２に示す液晶装置の画素構造を示すために、液晶装置を図２におけるＩ−Ｉ′線で切断したときの画素３つ分の断面図、およびＩＩ−ＩＩ′線で切断したときの画素３つ分の断面図である。
【図４】（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ、図２に示す透過型の液晶装置において、バックライト装置から出射された光で表示を行う様子を示す説明図、および外光によって表示を行う様子を示す説明図である。
【図５】（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ、本発明の実施の形態２に係る液晶装置において、外光の光量が十分な条件下で表示を行う様子を示す説明図、および外光の光量が低下した条件下で表示を行う様子を示す説明図である。
【図６】本発明に係る液晶装置を用いた各種電子機器の構成を示すブロック図である。
【図７】本発明に係る液晶装置を用いた電子機器の一実施形態としてのモバイル型のパーソナルコンピュータを示す説明図である。
【図８】本発明に係る液晶装置を用いた電子機器の一実施形態としての携帯電話機の説明図である。
【図９】従来の液晶装置の構成を模式的に示す分解斜視図である。
【符号の説明】
１  液晶装置（電気光学装置）
２Ｒ、２Ｇ、２Ｂ  カラーフィルタ層
３  バックライト装置
４Ｒ、４Ｇ、４Ｂ  蛍光材料層
５  画素
６  液晶（電気光学物質）
１０  第１の基板
１１  第１の電極
２０  第２の基板
２１  第２の電極
２２  信号線
２３  ＴＦＤ素子
５１  走査線
５２  データ線
５４  液晶セル
５７  走査線駆動回路
５８  データ線駆動回路
【図１】
0004029577.tif 000002
【図２】
0004029577.tif 000003
【図３】
0004029577.tif 000004
【図４】
0004029577.tif 000005
【図５】
0004029577.tif 000006
【図６】
0004029577.tif 000007
【図７】
0004029577.tif 000008
【図８】
0004029577.tif 000009
【図９】
0004029577.tif 000010