JP2005274674A - Liquid crystal display device and electronic equipment - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、液晶表示装置および電子機器に関し、特に蛍光体層を備えた液晶表示装置に関するものである。 The present invention relates to a liquid crystal display device and an electronic apparatus, and more particularly to a liquid crystal display device including a phosphor layer.
カラー表示が可能な液晶表示装置として、カラーフィルターを備えたものが一般的に用いられている。ところが、カラーフィルターの透過波長領域は液晶表示装置の色表現能力を高めるために狭くしてあり、カラーフィルターに入射する光の約２／３程度が吸収されるため、カラーフィルターを透過できる光は約１／３程度となり、表示が暗くなる要因となっている。このため、例えば透過型液晶表示装置であれば、バックライトの輝度を高くしなければならず、消費電力が増大する要因となっている。そこで、カラーフィルターに代えて、蛍光体を用いた液晶表示装置が提案されている（例えば特許文献１）。蛍光体を用いた液晶表示装置は、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の各画素に対応して光を励起する蛍光体層が配置されたものであり、光の吸収を抑えることが可能となる。
ところで、液晶表示装置は、パッシブ駆動ではＳＴＮ（Super Twisted Nematic）、アクティブ駆動ではＴＮ（Twisted Nematic）、ホモジニアス、ホメオトロピックなどの表示モードが用いられている。また、液晶の屈折率は波長依存性を持っており、Δｎ（λ）／λ≠一定（Δｎ：液晶の複屈折率、λ：光の波長）であるから、一対の偏光層と液晶のみの構成ではオン、オフ時に可視光域全てにわたって高いコントラストを得ることができない。よって、ある程度のコントラストを得るためには位相差板を用いて光学補償を行う必要があり、特にＳＴＮモードでは複数枚の位相差板を用いなければ十分なコントラストが得られなかった。ところが、位相差板のコストが高く、使用枚数に限りがあるため、十分なコントラストが得られていないのが現状である。 By the way, the liquid crystal display device uses a display mode such as STN (Super Twisted Nematic) in passive drive, TN (Twisted Nematic) in active drive, homogeneous, homeotropic, or the like. In addition, since the refractive index of the liquid crystal is wavelength-dependent, and Δn (λ) / λ ≠ constant (Δn: the birefringence of the liquid crystal, λ: the wavelength of light), only the pair of polarizing layers and the liquid crystal In the configuration, a high contrast cannot be obtained over the entire visible light range when turned on and off. Therefore, in order to obtain a certain degree of contrast, it is necessary to perform optical compensation using a phase difference plate. In particular, in the STN mode, sufficient contrast cannot be obtained unless a plurality of phase difference plates are used. However, since the cost of the retardation plate is high and the number of sheets used is limited, the current situation is that sufficient contrast is not obtained.
上記特許文献１の液晶表示装置においては、上述したように、蛍光体層を用いたことでカラーフィルターを備えた液晶表示装置では得られない効果を得ることができる。しかしながら、バックライトからの光が入射される下基板上に蛍光体層を形成した構成であり、蛍光体層で励起された赤色光、緑色光、青色光の各波長範囲の光が液晶に入射されるので、上記の液晶の屈折率の波長依存性が問題となり、全ての波長範囲で高いコントラストが得られないという上記の問題点が生じることになる。
In the liquid crystal display device of
なお、発明の目的が異なるものの、特開２００３−２１８３１号公報にも蛍光材料を用いた液晶表示装置が提案されている。この文献の図１には、バックライトからの青色光を液晶層に入射させた後、蛍光物質を含むカラーフィルターで赤色光、緑色光に変換し、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色光を射出させる構成が開示されている。この構成では、青色光しか液晶に入射されないので、屈折率の波長依存性の問題がなく、その点では高いコントラストが得られるように思える。ところが、この例では上基板の外面に射出側偏光板を配置しており、実際にはこの配置に起因してコントラストの低下が生じてしまう。 Although the object of the invention is different, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-21831 also proposes a liquid crystal display device using a fluorescent material. In FIG. 1 of this document, after blue light from a backlight is incident on a liquid crystal layer, it is converted into red light and green light by a color filter containing a fluorescent material, and each color light of R, G, and B is emitted. A configuration is disclosed. In this configuration, since only blue light is incident on the liquid crystal, there is no problem of wavelength dependency of the refractive index, and it seems that high contrast can be obtained in that respect. However, in this example, the exit-side polarizing plate is arranged on the outer surface of the upper substrate, and actually, the contrast is lowered due to this arrangement.
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、屈折率の波長依存性に起因するコントラストの低下を抑制し、高いコントラストの表示が可能な液晶表示装置、および表示品位に優れた液晶表示部を有する電子機器を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and suppresses a decrease in contrast due to the wavelength dependency of the refractive index, and can provide a high-contrast liquid crystal display device and display quality. It is an object to provide an electronic device having an excellent liquid crystal display portion.
上記の目的を達成するために、本発明の液晶表示装置は、液晶層を挟む一対の基板を有する液晶セルと、前記液晶セルの一面側に配置され、前記液晶セルに向けて光を射出可能な照明装置とを有し、前記液晶層を挟んで前記照明装置が配置された側と反対側に、前記照明装置からの射出光を他の波長の光に変換して射出する蛍光体層が設けられ、前記液晶層を挟んで前記照明装置が配置された側に入射側偏光層が設けられるとともに、前記液晶層と前記蛍光体層との間に射出側偏光層が設けられたことを特徴とする。 In order to achieve the above object, a liquid crystal display device of the present invention includes a liquid crystal cell having a pair of substrates sandwiching a liquid crystal layer, and is disposed on one surface side of the liquid crystal cell, and can emit light toward the liquid crystal cell. A phosphor layer that converts the light emitted from the lighting device into light of another wavelength and emits it on the side opposite to the side where the lighting device is disposed across the liquid crystal layer. An incident-side polarizing layer is provided on the side where the illumination device is disposed across the liquid crystal layer, and an exit-side polarizing layer is provided between the liquid crystal layer and the phosphor layer. And
本発明の液晶表示装置においては、照明装置から射出された光が液晶層に入射されるため、液晶の屈折率の波長依存性の問題が生じることがない。ただし、本発明で言う「照明装置からの射出光」は、実際には半値幅が中心波長の１／５以下といったスペクトル幅の極めて狭い光のことである。より具体的には、蛍光体層を励起可能な光として、紫外光（波長：〜４００ｎｍ程度）や青色光（波長：４００〜４６０ｎｍ程度）を用いることができる。 In the liquid crystal display device of the present invention, since the light emitted from the illumination device enters the liquid crystal layer, the problem of wavelength dependency of the refractive index of the liquid crystal does not occur. However, “emitted light from the illumination device” in the present invention is actually light having a very narrow spectral width such that the half-value width is 1/5 or less of the center wavelength. More specifically, ultraviolet light (wavelength: about 400 nm) or blue light (wavelength: about 400-460 nm) can be used as light that can excite the phosphor layer.
そのため、入射光の波長に合わせて光学設計を行うことによって位相差板等を用いて光学補償を行うことなく、高いコントラストの表示を得ることができる。また、特開２００３−２１８３１号公報に記載の液晶表示装置では、上基板の内面に蛍光体、上基板の外面に射出側偏光板が配置されており、液晶層に入射した光が蛍光体、射出側偏光板の順に透過する。そのため、光は、液晶層を透過する時点では入射側偏光板で偏光方向が揃えられた直線偏光であるが、この光を励起光として蛍光体から射出される光は、様々な波長域の光に変換されるとともに、ランダムな偏光状態の光となる。したがって、射出側偏光板から射出される光による表示は結果的にコントラストの低いものとなってしまう。これに対して、本発明の構成では、射出側偏光層が液晶層と蛍光体層との間に設けられており、上記公報の構成とは逆に、液晶層に入射した光が射出側偏光板、蛍光体層の順に透過する。これにより、蛍光体層に入射する前の偏光方向の揃った直線偏光が射出側偏光板を透過するので、この時点で高いコントラストの表示が得られ、その後、蛍光体層に入射されて波長域の変換は生じるが、コントラストの低下が生じることがない。 Therefore, by performing optical design according to the wavelength of incident light, high contrast display can be obtained without performing optical compensation using a retardation plate or the like. Further, in the liquid crystal display device described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-21831, a phosphor is disposed on the inner surface of the upper substrate, and an exit-side polarizing plate is disposed on the outer surface of the upper substrate, so that light incident on the liquid crystal layer is phosphor, The light passes through the exit side polarizing plate in this order. Therefore, the light is linearly polarized light whose polarization direction is aligned by the incident side polarizing plate at the time of transmission through the liquid crystal layer, but the light emitted from the phosphor using this light as excitation light is light in various wavelength ranges. In addition to being converted into light, it becomes light in a random polarization state. Therefore, the display by the light emitted from the exit side polarizing plate results in a low contrast. On the other hand, in the configuration of the present invention, the exit side polarization layer is provided between the liquid crystal layer and the phosphor layer, and the light incident on the liquid crystal layer is opposite to the configuration in the above publication. The light passes through the plate and the phosphor layer in this order. As a result, the linearly polarized light having the same polarization direction before entering the phosphor layer is transmitted through the exit-side polarizing plate, so that a high-contrast display is obtained at this point. However, there is no reduction in contrast.
本発明においては、入射側偏光層および射出側偏光層として前記照明装置からの射出光に対して偏光性を有するものを用いることができる。
従来一般の液晶表示装置では、偏光層が可視光波長域の全てにわたってある程度高い偏光度を持つ必要があったが、本発明の場合は入射側偏光層、射出側偏光層ともに照明装置からの射出光に対してのみ偏光性を有するものであれば、偏光子、検光子としての機能を十分に果たすことができる。よって、偏光層の材料選択の自由度が上がり、製造が容易となる。
In the present invention, the incident-side polarizing layer and the exit-side polarizing layer can be those having polarization with respect to the light emitted from the illumination device.
In the conventional general liquid crystal display device, the polarizing layer had to have a certain degree of high degree of polarization over the entire visible light wavelength range. In the case of the present invention, both the incident side polarizing layer and the exit side polarizing layer are emitted from the illumination device. If it has polarization only with respect to light, it can sufficiently function as a polarizer and an analyzer. Therefore, the degree of freedom in selecting the material for the polarizing layer is increased, and the manufacturing becomes easy.
また、前記照明装置からの射出光を遮断する遮光部材を、前記蛍光体層よりも視認側に設けることが望ましい。
この構成によれば、照明装置から射出された後、蛍光体層の励起光として利用されなかった照明装置からの射出光が蛍光体層から視認側（観察者側）に抜けてきたとしても、その照明装置からの射出光が遮光部材で遮光され、照明装置からの射出光の漏れによるコントラストの低下が生じない。
In addition, it is desirable to provide a light blocking member that blocks light emitted from the illumination device on the viewing side with respect to the phosphor layer.
According to this configuration, even after the light emitted from the illuminating device that has not been used as the excitation light of the phosphor layer after being emitted from the illuminating device, the light exits from the phosphor layer to the viewer side (observer side) The light emitted from the illuminating device is shielded by the light shielding member, and the contrast is not lowered due to leakage of the light emitted from the illuminating device.
また、前記蛍光体層は、単色の可視光を射出するものでも良いが、場所によって複数の異なる色の可視光を射出する構成であっても良い。
この構成によれば、例えば画素に対応して赤色光，緑色光，青色光をそれぞれ射出する蛍光体層を配置する構成とすれば、高コントラストのフルカラー表示を実現することができる。
The phosphor layer may emit monochromatic visible light, but may be configured to emit a plurality of different colors of visible light depending on the location.
According to this configuration, a high-contrast full-color display can be realized, for example, by arranging the phosphor layers that respectively emit red light, green light, and blue light corresponding to the pixels.
さらに、上記の構成において、前記蛍光体層からの射出光の色に対応して、前記蛍光体層の視認側にカラーフィルターを設けた構成としても良い。
この構成によれば、蛍光体層から射出された色光の波長域をカラーフィルターによってより狭めることができ、色純度を高めることができる。
Furthermore, in the above configuration, a color filter may be provided on the viewing side of the phosphor layer in accordance with the color of light emitted from the phosphor layer.
According to this configuration, the wavelength range of the color light emitted from the phosphor layer can be further narrowed by the color filter, and the color purity can be increased.
あるいは、上記の構成において、前記蛍光体層を、カラーフィルターの色素層中に蛍光物質が添加されたもので構成しても良い。
この構成によれば、蛍光体層の１層を形成するのみで上記の色純度向上効果を得ることができ、構造や製造工程を簡略化できる。
Or in said structure, you may comprise the said fluorescent substance layer by what added the fluorescent substance in the pigment | dye layer of a color filter.
According to this configuration, it is possible to obtain the above-described effect of improving color purity only by forming one phosphor layer, and the structure and manufacturing process can be simplified.
また、前記カラーフィルターの色素成分が、前記照明装置からの射出光の少なくとも一部を透過する特性を有することが望ましい。
カラーフィルターの各色素成分が照明装置からの射出光の全てを吸収してしまったのでは、照明装置からの射出光が蛍光体の励起光として全く機能しなくなってしまう。よって、カラーフィルターは、照明装置からの射出光の一部を吸収しても良いが、少なくとも一部を透過することが望ましい。
Moreover, it is desirable that the pigment component of the color filter has a characteristic of transmitting at least a part of the light emitted from the illumination device.
If each pigment component of the color filter absorbs all of the light emitted from the illumination device, the light emitted from the illumination device will not function as excitation light for the phosphor at all. Therefore, the color filter may absorb a part of the light emitted from the lighting device, but it is desirable to transmit at least a part thereof.
特に青色光を用いた場合、前記蛍光体層のうちの青色表示を行う領域を、蛍光材料を含まない透明部材で構成しても良い。
例えばＲ、Ｇ、Ｂの３色でカラー表示を行う場合、照明装置から射出する光に青色光を用いれば、赤色光、緑色光の２つは蛍光体層からの発光で作り出し、青色光はそのまま表示に用いることができる。したがって、蛍光体層のうち、青色表示を行う領域、すなわち青の画素に相当する部分は蛍光材料を含まない透明部材で構成すれば良い。
In particular, when blue light is used, a region of the phosphor layer that performs blue display may be configured with a transparent member that does not include a fluorescent material.
For example, when performing color display with three colors of R, G, and B, if blue light is used as the light emitted from the lighting device, the red light and the green light are produced by the light emission from the phosphor layer, and the blue light is It can be used for display as it is. Therefore, a region that performs blue display in the phosphor layer, that is, a portion corresponding to a blue pixel may be formed of a transparent member that does not include a fluorescent material.
また、前記照明装置からの射出光の中心波長をλ、前記液晶層のツイスト角をθ（°）、前記液晶層の複屈折率をΔｎ、前記液晶層の層厚をｄとしたときに、下記（１）式の関係を満たすことが望ましい。
０．７＜λ×｛ｎ２−（θ／１８０）２｝１／２／（Δｎ・ｄ）＜１．２ …（１）
（ただし、ｎ：次数）
本発明において、実際には照明装置の射出光の中心波長λが例えば４６０ｎｍ以下というように小さいので、比較的小さなΔｎ・ｄの値で高いコントラストの表示が可能となる。なお、液晶のツイスト角θは、ホモジニアスモードでθ＝０°、ＴＮモードでθ＝９０±１０°、ＳＴＮモードでθ＝１８０〜２６０°程度である。
When the center wavelength of the light emitted from the illumination device is λ, the twist angle of the liquid crystal layer is θ (°), the birefringence of the liquid crystal layer is Δn, and the layer thickness of the liquid crystal layer is d, It is desirable to satisfy the relationship of the following formula (1).
0.7 <λ × {n 2 − (θ / 180) 2 } 1/2 /(Δn·d)<1.2 (1)
(Where n is the order)
In the present invention, since the center wavelength λ of the light emitted from the illuminating device is actually as small as 460 nm or less, for example, a high contrast display is possible with a relatively small value of Δn · d. The twist angle θ of the liquid crystal is θ = 0 ° in the homogeneous mode, θ = 90 ± 10 ° in the TN mode, and θ = 180 to 260 ° in the STN mode.
本発明の電子機器は、上記本発明の液晶表示装置を備えたことを特徴とする。
この構成によれば、表示品位に優れた液晶表示部を有する電子機器を提供することができる。
An electronic apparatus according to the present invention includes the liquid crystal display device according to the present invention.
According to this configuration, an electronic apparatus having a liquid crystal display unit with excellent display quality can be provided.
［第１の実施の形態］
以下、本発明の第１の実施の形態を図１〜図４を参照して説明する。
本実施の形態では、薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor, 以下、ＴＦＴと略記する）をスイッチング素子として用いたアクティブマトリクス方式の透過型液晶表示装置の例を挙げて説明する。
図１は本実施形態の液晶表示装置における液晶セルを各構成要素とともに対向基板の側から見た平面図であり、図２は図１のＨ−Ｈ’線に沿う断面図である。図３は液晶表示装置を拡大視した断面図、図４はバックライトの輝度分布を示す図である。なお、以下の説明に用いた各図においては、各層や各部材を図面上で認識可能な大きさとするため、各層や各部材毎に縮尺を異ならせてある。また、以下の説明では、各基板の液晶層に対する側の面を「内面」、それと反対側の面を「外面」という。
[First Embodiment]
A first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.
In this embodiment, an example of an active matrix transmissive liquid crystal display device using a thin film transistor (hereinafter abbreviated as TFT) as a switching element will be described.
FIG. 1 is a plan view of a liquid crystal cell in the liquid crystal display device according to the present embodiment as viewed from the counter substrate side together with each component, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line HH ′ of FIG. FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of the liquid crystal display device, and FIG. 4 is a diagram showing the luminance distribution of the backlight. In each drawing used for the following description, each layer or each member has a different scale so that each layer or each member has a size recognizable on the drawing. In the following description, the surface of each substrate with respect to the liquid crystal layer is referred to as “inner surface”, and the opposite surface is referred to as “outer surface”.
図１および図２に示すように、本実施形態の液晶セル１００は、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０とがシール材５２によって貼り合わされ、このシール材５２によって区画された領域内に液晶層５０が封入されている。シール材５２の形成領域の内側の領域には、遮光性材料からなる遮光膜（周辺見切り）５３が形成されている。シール材５２の外側の周辺回路領域には、データ線駆動回路２０１および外部回路実装端子２０２がＴＦＴアレイ基板１０の一辺に沿って形成されており、この一辺に隣接する２辺に沿って走査線駆動回路１０４が形成されている。ＴＦＴアレイ基板１０の残る一辺には、表示領域の両側に設けられた走査線駆動回路１０４の間を接続するための複数の配線１０５が設けられている。また、対向基板２０の角部においては、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０との間で電気的導通をとるための基板間導通材１０６が配設されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, in the
液晶セル１００は、図３に示すように、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０とが対向配置され、これら基板１０，２０間に液晶層５０が挟持されている。本実施の形態では、ＴＦＴアレイ基板１０が下基板側、対向基板２０が上基板側に配置されている。図３においては、ＴＦＴアレイ基板１０上のＴＦＴや各種配線等の図示は省略する。液晶層５０は、この例ではツイスト角θが９０°の誘電率異方性が正の液晶が用いられ、その場合、ＴＮモードの液晶層となる。あるいは、ホモジニアス、ホメオトロピック、パッシブマトリクス方式の液晶表示装置に良く用いられるＳＴＮ等の種々の液晶モードを用いることができる。
In the
ＴＦＴアレイ基板１０は、ガラス等の透明基板からなる基板本体１０Ａの内面に、基板側からインジウム錫酸化物（Indium Tin Oxide, 以下、ＩＴＯと略記する）等の透明導電膜からなる画素電極３１、配向膜３２が順次形成されている。また、基板本体１０Ａの外面には、入射側偏光層３４が形成されている。また、基板本体１０Ａの外面には、入射側偏光層３４が形成されている。
The
一方、対向基板２０は、ガラス等の透明基板からなる基板本体２０Ａの内面に、基板側から蛍光体層３６、射出側偏光層３７、ＩＴＯ等の透明導電膜からなる対向電極３８、配向膜３９が順次形成されている。蛍光体層３６は、後述するバックライトから射出された紫外光を励起光として赤色光、緑色光、青色光をそれぞれ放射する蛍光体３６Ｒ，３６Ｇ，３６Ｂが、ＴＦＴアレイ基板１０のＲ、Ｇ、Ｂの各画素領域に対応して形成されたものである。
On the other hand, the
このような蛍光体層３６の形成には、以下の方法を用いることができる。まず、基板本体２０Ａ上にポリイミド等からなる高分子膜を１０〜１００ｎｍの膜厚で形成し、ラビング処理を行った後、赤色光を放射する２色性蛍光体（ＮＫ−４２５６）を液晶ポリマー（ＰＬＣ−７０２３）に１ｗｔ％となる割合で添加した後に、ジクロヘキサンを用いて固形分が２０ｗｔ％となるように希釈した溶剤をスピンコータ法、フレキソ印刷法等によって１〜５μｍの膜厚となるように塗布する。次いで、フォトリソグラフィー法によって、Ｒの画素領域のみに蛍光体を含む液晶ポリマー膜が残るようにトルエン等を用いて剥離を行う。同様な手法を用いて、緑色光を放射する２色性蛍光体（ＮＳＤ＋ＣＯＵＭＡＲＩＮ６：重合比１：１）を含む液晶ポリマー膜と、青色光を放射する２色性蛍光体（ＢＢＯＴ）を含む液晶ポリマー膜とをそれぞれ形成する。このとき、液晶ポリマーは、高分子膜に施したラビング処理の方向に配向秩序を持っており、同様に２色性蛍光体もラビング処理の方向に配向秩序を持っている。最後に、表面平坦化と液晶ポリマー膜の保護のために、アクリル樹脂等からなる保護膜を形成する。あるいは、無機材料からなる蛍光体層を用いても良い。
The following method can be used to form such a
基板の外面に偏光層を形成する際には、例えば市販の偏光フィルムを基板に貼付することで形成が可能である。しかしながら、本実施形態の射出側偏光層３７は、基板の内面側の他の層の層間に形成する必要があり、フィルムが使えないため、以下のような形成方法を採用すれば良い。偏光層材料としては、偏光特性とその製造の容易さから水溶性の液晶材料を主体とするものを用いることが好ましい。具体的には、例えばOPTIVA社製のリオトロピック液晶（国際公開番号Ｗ０９９／０８１４０に記載）を主体とする液晶材料等を例示することができる。これは、水溶液の状態にてリオトロピック液晶となる液晶材料であり、水溶液として塗布する際に応力を付与しながら基板上に展延することで、所定方向の透過軸を有する偏光層を所定の膜厚で形成することができる。すなわち、液晶水溶液を基板上に滴下し、マイヤーロッド（ワイヤーバー）等を所定の速度にて一方向に移動させることにより、一定方向に応力を付加しつつ液晶水溶液を塗布することができ、これにより所定の透過軸を有する偏光層を得ることができる。この方法は、ＴＦＴアレイ基板１０の外面に形成する入射側偏光層３４に適用しても良い。本実施の形態の場合、入射側偏光層３４、射出側偏光層３７はともに可視光波長域の全てにわたって偏光性を持つ必要はなく、少なくともバックライトから射出される紫外光に対して偏光性を持てばよい。
When the polarizing layer is formed on the outer surface of the substrate, it can be formed, for example, by attaching a commercially available polarizing film to the substrate. However, since the exit side
液晶セル１００の一面側、ＴＦＴアレイ基板１０の外面側には、バックライト４０（照明装置）が設置されている。バックライト４０は、例えば中心波長λが３８０ｎｍの紫外光を射出可能な紫外発光ダイオードを備えたものである。バックライト４０の輝度分布は、図４に示すように、中心波長λに対して半値幅Δλが１／５以下の狭いピークを持っており、例えばΔλが７６ｎｍ以下のものである。一方、対向基板２０の外面側（液晶表示装置の最も視認側）には、紫外光吸収フィルム４１（遮光部材）が設けられている。
A backlight 40 (illuminating device) is installed on one surface side of the
上記構成の液晶表示装置においては、バックライト４０から射出された極めて狭い波長ピークを持つ紫外光が液晶層５０に入射されるため、液晶の屈折率の波長依存性の問題が生じることがない。そのため、入射光の波長に合わせて光学設計を行うことによって位相差板等を用いて光学補償を行うことなく、高いコントラストの表示を得ることができる。また、射出側偏光層３７が液晶層５０と蛍光体層３６との間に設けられており、液晶層５０に入射した光が射出側偏光板３７、蛍光体層３６の順に透過する。これにより、蛍光体層３６に入射する前の偏光方向の揃った直線偏光が射出側偏光板３７を透過するので、この時点で高いコントラストの表示が得られ、その後、蛍光体層３６に入射されて赤色光、緑色光、青色光がそれぞれ放射され、高コントラストのままでカラー表示が可能となる。
In the liquid crystal display device having the above configuration, since the ultraviolet light having a very narrow wavelength peak emitted from the
上記の光学設計については、バックライト４０からの射出光の中心波長λ、液晶層５０のツイスト角θを先に決定し、下記（１）式の関係を満たすように、Δｎ・ｄ（液晶層の複屈折率Δｎ、液晶層の層厚ｄ）を求め、それに応じて、使用する液晶の複屈折率Δｎと液晶層厚ｄを決定すれば良い。
０．７＜λ×｛ｎ２−（θ／１８０）２｝１／２／（Δｎ・ｄ）＜１．２ …（１）
（ただし、ｎ：次数）
例えばλ×｛ｎ２−（θ／１８０）２｝１／２／（Δｎ・ｄ）＝１としたときのΔｎ・ｄを計算した例を［表１］、［表２］に示す。表１は、ＴＮモード（ツイスト角θ＝９０°）における計算例であって、左欄はバックライトに青色光（波長λ＝４６０ｎｍ）を用いた場合、右欄は紫外光（波長λ＝３８０ｎｍ）を用いた場合を示している。同様に、表２は、ＳＴＮモード（ツイスト角θ＝２４０°）における計算例であって、左欄はバックライトに青色光（波長λ＝４６０ｎｍ）を用いた場合、右欄は紫外光（波長λ＝３８０ｎｍ）を用いた場合を示している。
For the optical design described above, the center wavelength λ of the light emitted from the
0.7 <λ × {n 2 − (θ / 180) 2 } 1/2 /(Δn·d)<1.2 (1)
(Where n is the order)
For example, [Table 1] and [Table 2] show examples of calculating Δn · d when λ × {n 2 − (θ / 180) 2 } 1/2 / (Δn · d) = 1. Table 1 shows an example of calculation in the TN mode (twist angle θ = 90 °). When the blue light (wavelength λ = 460 nm) is used for the left column, the right column is ultraviolet light (wavelength λ = 380 nm). ) Is used. Similarly, Table 2 is an example of calculation in the STN mode (twist angle θ = 240 °), where the left column uses blue light (wavelength λ = 460 nm) and the right column displays ultraviolet light (wavelength). (λ = 380 nm) is used.
これらの表に示すように、Δｎ・ｄの値を、ＴＮモードにおいては、紫外光で３２９ｎｍまたは７３６ｎｍ、青色光で３９８ｎｍまたは８９１ｎｍ、ＳＴＮモードにおいては、紫外光で５６６ｎｍ、青色光で６８６ｎｍに設定すれば、最も高いコントラストが得られる（ＳＴＮモードにおいては、次数ｎ＝１ではΔｎ・ｄが非現実的な値を採るため、省略した）。 As shown in these tables, Δn · d is set to 329 nm or 736 nm for ultraviolet light, 398 nm or 891 nm for blue light in the TN mode, 566 nm for ultraviolet light, and 686 nm for blue light in the STN mode. Then, the highest contrast can be obtained (in the STN mode, Δn · d has an unrealistic value at the order n = 1, and is omitted).
さらに、本発明者は、Δｎ・ｄの値を種々に変化させたときのコントラストを求めた。以下、その結果を示す。表３、表４は、ＴＮモード（ツイスト角θ＝９０°）の例であり、表３はバックライトに紫外光（波長λ＝３８０ｎｍ）を用いた場合、表４は青色光（波長λ＝４６０ｎｍ）を用いた場合を示す。図８は表３，表４をグラフ化したもので横軸がΔｎ・ｄ（μｍ）、縦軸がコントラストである。上述したように、θ＝９０°、λ＝３８０ｎｍの場合、Δｎ・ｄ＝０．３２９μｍのときに、λ×｛ｎ２−（θ／１８０）２｝１／２／（Δｎ・ｄ）＝１となる（ｎ＝１）。このとき、コントラストは最大値をとり、約６００となる。この最大値に対して１０％以上の値をとる間は使用可能な範囲であるが、１０％未満となると使用が困難になる。すると、Δｎ・ｄ＝０．３０〜０．４３μｍの範囲が望ましく、λ×｛ｎ２−（θ／１８０）２｝１／２／（Δｎ・ｄ）の値が０．７より大きく、１．２より小さいことが望ましい。同様に、θ＝９０°、λ＝４６０ｎｍの場合、Δｎ・ｄ＝０．３９８μｍのときに、λ×｛ｎ２−（θ／１８０）２｝１／２／（Δｎ・ｄ）＝１となる（ｎ＝１）。このとき、コントラストは最大値をとり、約６００となる。この場合も、コントラストの最大値に対して１０％以上の値をとる範囲が望ましく、（１）式を満たすことが望ましい。 Furthermore, the present inventor obtained the contrast when the value of Δn · d was changed variously. The results are shown below. Tables 3 and 4 are examples of the TN mode (twist angle θ = 90 °). Table 3 shows the case where ultraviolet light (wavelength λ = 380 nm) is used for the backlight, and Table 4 shows blue light (wavelength λ = 460 nm) is shown. FIG. 8 is a graph of Tables 3 and 4, where the horizontal axis is Δn · d (μm) and the vertical axis is contrast. As described above, when θ = 90 ° and λ = 380 nm, when Δn · d = 0.329 μm, λ × {n 2 − (θ / 180) 2 } 1/2 / (Δn · d) = 1 (n = 1). At this time, the contrast takes the maximum value and is about 600. While a value of 10% or more with respect to the maximum value is within the usable range, it becomes difficult to use when the value is less than 10%. Then, the range of Δn · d = 0.30 to 0.43 μm is desirable, and the value of λ × {n 2 − (θ / 180) 2 } 1/2 / (Δn · d) is greater than 0.7 and 1 Less than .2 is desirable. Similarly, when θ = 90 ° and λ = 460 nm, and Δn · d = 0.398 μm, λ × {n 2 − (θ / 180) 2 } 1/2 / (Δn · d) = 1 (N = 1). At this time, the contrast takes a maximum value and is about 600. Also in this case, a range that takes a value of 10% or more with respect to the maximum contrast value is desirable, and it is desirable to satisfy the equation (1).
さらに、表５、表６は、ＳＴＮモード（ツイスト角θ＝２４０°）の例であり、表５はバックライトに紫外光（波長λ＝３８０ｎｍ）を用いた場合、表６は青色光（波長λ＝４６０ｎｍ）を用いた場合を示す。図９は表５，表６をグラフ化したもので横軸がΔｎ・ｄ（μｍ）、縦軸がコントラストである。上述したように、θ＝９０°、λ＝３８０ｎｍの場合、Δｎ・ｄ＝０．５６６μｍのときに、λ×｛ｎ２−（θ／１８０）２｝１／２／（Δｎ・ｄ）＝１となる（ｎ＝１）。一方、コントラストはＴＮモードと異なり、Δｎ・ｄ＝０．５６６μｍのときに最大値をとらず、Δｎ・ｄ＝０．６１μｍ付近で最大値約９０となる。この最大値に対して１０％以上の値をとる範囲が望ましく、λ×｛ｎ２−（θ／１８０）２｝１／２／（Δｎ・ｄ）の値が０．７より大きく、１．２より小さいことが望ましい。同様に、θ＝２４０°、λ＝４６０ｎｍの場合も（１）式を満たすことが望ましい。 Further, Tables 5 and 6 are examples of the STN mode (twist angle θ = 240 °). Table 5 shows the case where ultraviolet light (wavelength λ = 380 nm) is used for the backlight, and Table 6 shows blue light (wavelength). The case of using (λ = 460 nm) is shown. FIG. 9 is a graph of Tables 5 and 6, where the horizontal axis is Δn · d (μm) and the vertical axis is contrast. As described above, when θ = 90 ° and λ = 380 nm, when Δn · d = 0.666 μm, λ × {n 2 − (θ / 180) 2 } 1/2 / (Δn · d) = 1 (n = 1). On the other hand, unlike the TN mode, the contrast does not take a maximum value when Δn · d = 0.666 μm, and reaches a maximum value of about 90 around Δn · d = 0.61 μm. A range of 10% or more with respect to the maximum value is desirable, and the value of λ × {n 2 − (θ / 180) 2 } 1/2 / (Δn · d) is greater than 0.7. Desirably less than 2. Similarly, when θ = 240 ° and λ = 460 nm, it is desirable to satisfy the expression (1).
さらに、本実施の形態の液晶表示装置によれば、入射側偏光層３４、射出側偏光層３７ともに紫外光に対してのみ偏光性を有するものであれば、偏光子、検光子としての機能を十分に果たすことができる。よって、全可視光域にわたって偏光性を有する偏光層を形成する場合と比べて偏光層の材料選択の自由度が上がり、製造が容易となる。また、バックライト４０からの紫外光の射出を遮断する紫外線吸収フィルム４１が視認側に設けられているので、蛍光体層３６の励起光として利用されなかった紫外光が蛍光体層３６から抜けてきたとしても、紫外線吸収フィルム４１に吸収され、紫外光の漏れによる不具合が生じず、また、観察者側から入射する外光によって蛍光体層３６が励起されるのを防止することができる。
Furthermore, according to the liquid crystal display device of the present embodiment, if both the incident side
［第２の実施の形態］
以下、本発明の第２の実施の形態を図５を参照して説明する。
本実施の形態の液晶表示装置の基本構成は第１の実施の形態と全く同様であり、蛍光体層に加えてカラーフィルターを備えた点が異なるのみである。
図５は本実施形態の液晶表示装置を拡大視した断面図であり、第１の実施形態の図３に相当する図である。よって、図５において図３と共通の構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
[Second Embodiment]
The second embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG.
The basic configuration of the liquid crystal display device of the present embodiment is exactly the same as that of the first embodiment, except that a color filter is provided in addition to the phosphor layer.
FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view of the liquid crystal display device of this embodiment, and corresponds to FIG. 3 of the first embodiment. Therefore, in FIG. 5, the same code | symbol is attached | subjected to the same component as FIG. 3, and detailed description is abbreviate | omitted.
本実施形態の液晶表示装置は、図５に示すように、上基板である対向基板２０の内面に、基板側からカラーフィルター４３、蛍光体層３６、射出側偏光層３７、対向電極３８、配向膜３９が順次形成されている。カラーフィルター４３を構成するＲ、Ｇ、Ｂの各色素層４３Ｒ，４３Ｇ，４３Ｂは、蛍光体層３６を構成するＲ光放射蛍光体３６Ｒ、Ｇ光放射蛍光体３６Ｇ、Ｂ光放射蛍光体３６Ｂの位置にそれぞれ対応して形成されている。より現実的には、カラーフィルター４３の各色素層４３Ｒ，４３Ｇ，４３Ｂの上にカラーフィルター４３の平坦化と保護のための平坦化膜を形成するのが望ましい。
As shown in FIG. 5, the liquid crystal display device of the present embodiment has a
本実施の形態においては、蛍光体層３６からの射出光の色に対応して蛍光体層３６の視認側にカラーフィルター４３が設けられているので、蛍光体層３６から放射されたＲ、Ｇ、Ｂの各色光の波長域をカラーフィルター４３によって狭めることができ、より色純度の高い表示を得ることができる。
In the present embodiment, since the
なお、上の例ではカラーフィルター４３と蛍光体層３６とを別の層として形成したが、カラーフィルターの色素層中に蛍光物質を添加したものを形成しても良い。この構成によれば、蛍光体層の１層を形成するのみで上記の色純度向上効果を得ることができ、構造や製造工程を簡略化できる。またこの場合、カラーフィルターの色素成分が、バックライトからの紫外光の少なくとも一部を透過する特性を有する必要がある。カラーフィルターの各色素成分が紫外光の全てを吸収してしまったのでは、紫外光が蛍光体の励起光として全く機能しなくなってしまう。よって、カラーフィルターの色素成分は紫外光の一部を吸収しても良いが、少なくとも一部を透過することが望ましい。
In the above example, the
［第３の実施の形態］
以下、本発明の第３の実施の形態を図６を参照して説明する。
本実施の形態の液晶表示装置の基本構成は第１の実施の形態と全く同様であり、バックライトと蛍光体層の構成が異なるのみである。
図６は本実施形態の液晶表示装置を拡大視した断面図であり、第１の実施形態の図３に相当する図である。よって、図６において図３と共通の構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
[Third Embodiment]
The third embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG.
The basic configuration of the liquid crystal display device of the present embodiment is exactly the same as that of the first embodiment, and only the configurations of the backlight and the phosphor layer are different.
FIG. 6 is an enlarged cross-sectional view of the liquid crystal display device of the present embodiment, and corresponds to FIG. 3 of the first embodiment. Therefore, in FIG. 6, the same reference numerals are given to the same components as those in FIG. 3, and detailed description thereof is omitted.
第１の実施形態ではバックライトとして紫外光を射出可能なものを例示したが、本実施形態の液晶表示装置は、図６に示すように、青色光を射出可能なバックライト４４を備えている。このバックライト４４は、例えば中心波長λが４６０ｎｍの青色光を射出可能な青色発光ダイオードを備えたものである。また、第１の実施形態では、蛍光体層３６がＲ光放射蛍光体３６Ｒ、Ｇ光放射蛍光体３６Ｇ、Ｂ光放射蛍光体３６Ｂの３種の蛍光体を備えていたが、本実施形態では、蛍光体層４５がＲ光放射蛍光体４５Ｒ、Ｇ光放射蛍光体４５Ｇの２種の蛍光体を備えており、Ｂ光放射蛍光体は存在しない。Ｒ光放射蛍光体４５Ｒ、Ｇ光放射蛍光体４５ＧはそれぞれＲの画素領域、Ｇの画素領域に対応して配置されているが、蛍光体層のうちのＢの画素領域に対応する部分は蛍光物質を含まない任意の透明材料４６で構成されている。また本実施形態では、第１の実施形態における紫外線吸収フィルムは用いない。
In the first embodiment, the backlight capable of emitting ultraviolet light is exemplified, but the liquid crystal display device of the present embodiment includes a
第１の実施形態ではバックライトから紫外光が射出されるが、紫外光はそのままでは表示に用いることはできない。これに対して、本実施形態ではバックライト４４から青色光が射出されるので、赤色光、緑色光の２つは青色光を励起光とした蛍光体４５Ｒ，４５Ｇからの発光で作り出し、青色光はそのまま表示に用いることができる。よって、青色発光を呈する蛍光材料を用いる必要がなく、フルカラーの液晶表示装置を構成することができる。
In the first embodiment, ultraviolet light is emitted from the backlight, but the ultraviolet light cannot be used for display as it is. On the other hand, in the present embodiment, blue light is emitted from the
［電子機器］
上記実施形態の液晶表示装置を備えた電子機器の例について説明する。
図７は、携帯電話の一例を示した斜視図である。図７において、符号１０００は携帯電話本体を示し、符号１００１は上記の液晶表示装置を用いた表示部を示している。
図７に示す電子機器は、上記実施形態の液晶表示装置を備えているので、コントラストが高く、視認性に優れた液晶表示部を備えた携帯型電子機器を実現することができる。
[Electronics]
An example of an electronic apparatus including the liquid crystal display device of the above embodiment will be described.
FIG. 7 is a perspective view showing an example of a mobile phone. In FIG. 7,
Since the electronic device illustrated in FIG. 7 includes the liquid crystal display device of the above-described embodiment, a portable electronic device including a liquid crystal display unit with high contrast and excellent visibility can be realized.
なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。例えば液晶セルの各構成部材の具体的な材料、液晶モード等については上記実施の形態に限ることなく、適宜変更が可能である。 The technical scope of the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, specific materials, liquid crystal modes, and the like of the respective constituent members of the liquid crystal cell can be appropriately changed without being limited to the above embodiment.
１０…ＴＦＴアレイ基板、２０…対向基板、３４…入射側偏光層、３６，４５…蛍光体層、３６Ｒ，３６Ｇ，３６Ｂ，４５Ｒ，４５Ｇ…蛍光体、３７…射出側偏光層、４０，４４…バックライト（照明装置）、４１…紫外線吸収フィルム（遮光部材）、４３…カラーフィルター、５０…液晶層、１００…液晶セル。
DESCRIPTION OF
Claims (12)
前記液晶層を挟んで前記照明装置が配置された側と反対側に、前記照明装置からの射出光を他の波長の光に変換して射出する蛍光体層が設けられ、前記液晶層を挟んで前記照明装置が配置された側に入射側偏光層が設けられるとともに、前記液晶層と前記蛍光体層との間に射出側偏光層が設けられたことを特徴とする液晶表示装置。 A liquid crystal cell having a pair of substrates sandwiching a liquid crystal layer, and an illumination device that is disposed on one side of the liquid crystal cell and can emit light toward the liquid crystal cell;
On the side opposite to the side on which the illumination device is disposed with the liquid crystal layer interposed therebetween, a phosphor layer that converts the light emitted from the illumination device into light of another wavelength and emits the light is provided. In the liquid crystal display device, an incident side polarizing layer is provided on the side where the illumination device is disposed, and an exit side polarizing layer is provided between the liquid crystal layer and the phosphor layer.
０．７＜λ×｛ｎ２−（θ／１８０）２｝１／２／（Δｎ・ｄ）＜１．２ …（１）
（ただし、ｎ：次数） When the central wavelength of the light emitted from the illumination device is λ, the twist angle of the liquid crystal layer is θ (°), the birefringence of the liquid crystal layer is Δn, and the layer thickness of the liquid crystal layer is d, The liquid crystal display device according to any one of claims 1 to 10, wherein the relationship of formula (1) is satisfied.
0.7 <λ × {n 2 − (θ / 180) 2 } 1/2 /(Δn·d)<1.2 (1)
(Where n is the order)
An electronic apparatus comprising the liquid crystal display device according to any one of claims 1 to 11.
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