JP3546845B2 - 液晶ディスプレイ・デバイス - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般に液晶ディスプレイ・デバイスに関し、より詳細には、色素含浸フォトルミネセンス・ファイバを実装する、新規な、低コストの、エネルギー効率の良い液晶ディスプレイ・デバイスに関する。
【０００２】
【従来の技術】
拡散シート、カラー・フィルタ、および偏光板と検光板の組合せと共に白色蛍光バックライトを採用する現行の液晶ディスプレイ・デバイスは、発光スループット効率が５％以下になっている。液晶ディスプレイ・ピクセルが小さくなるにつれ、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）デバイスのフットプリント・サイズがそれに比例して減少することができないため、開口率（総ピクセル面積に対するピクセルの開いた面積）が小さくなる。さらに、カラー・フィルタを作成するための製作プロセスは、複雑であり、ディスプレイのコストを増大させる。
【０００３】
図１は、従来のフルカラーＬＣＤパネルのピクセル１２を示す概略図である。ピクセル１２は、赤色、緑色、青色のセルに対応する３つの液晶セルを有する。図１に示されるように、パネルは導光板２７を含み、これが、蛍光ランプ（図示せず）から偏光板２６、透明電極２５ａ〜２５ｃ、液晶材料２４、透明電極２３、それぞれ赤色、緑色、および青色のカラー・フィルタ２０、２１、および２２を介して白色バックライト２８を案内する。最終的に、ガラス基板１９および検光板１８を介して有色光が放出される。偏光板２６および検光板１８の偏光方向は、設計されたコントラストを得るように整合される。拡散要素（図示せず）を導光板２７上に配置して、透過光をパネルを介して均一に分散することができることを理解されたい。さらに、一片のプリズム・シート（または一対のプリズム・シート）が、散乱光を正規の方向に導くことができる。さらに、液晶セルがＴＦＴアレイと、（好ましくはインジウムスズ酸化物［ＩＴＯ］からなる）透明電極とからなることを理解されたい。
【０００４】
白色可視光は、理想的な場合でさえ、赤色、緑色、および青色のカラー・フィルタがあるため、この構成に対する入射光の１／３しか利用しない。さらに、これらのカラー・フィルタを作成するための製作プロセスは、精密な光リソグラフィ技術を必要とし、パネル・コストおよび製造時間を増大させる。
【０００５】
フォトルミネセンス現象を利用する色変換は、従来技術で述べられている。例えば、Ｃ． Ｗｅｄｅｒ、Ｃ． Ｓａｒｗａ、Ａ． Ｍｏｎｔａｌｉ、Ｃ． Ｂａｓｔｉａａｎｓｅｎ、Ｐ． Ｓｍｉｔｈによる「Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ ｏｆ Ｐｈｏｔｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ Ｐｏｌａｒｉｚｅｒｓ ｉｎｔｏ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ」と題された参考文献（Ｓｃｉｅｎｃｅ ２７９，８３５（１９９８年））、およびＡ． Ｍｏｎｔａｌｉ、Ｃ． Ｂａｓｔｉａａｎｓｅｎ、Ｐ． Ｓｍｉｔｈ、Ｃ． Ｗｅｄｅｒによる「Ｐｏｌａｒｉｚｉｎｇ Ｅｎｅｒｇｙ Ｔｒａｎｓｆｅｒ ｉｎ Ｐｈｏｔｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｆｏｒ Ｄｉｓｐｌａｙ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ」と題された参考文献（Ｎａｔｕｒｅ， ３９２， ２６１（１９９８年））はそれぞれ、偏光された光を放出するフォトルミネセンス・シートを実装する新たなタイプの液晶ディスプレイを記述する。これらの参考文献に記載されたデバイスは、従来のデバイスの従来技術制限に対処するが、フル・カラー・デバイスでなく、単色または２色デバイスしか達成することができない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
これらの参考文献に記載されるフォトルミネセンスを実施するディスプレイ・デバイスによれば、蛍光色素が入射光を吸収し、より長い波長の別の色を再放出する、または第２の色素にエネルギーを移動し、次いでその色素がより長い波長の別の色を再放出する。例えば、「Ｐｏｌａｒｉｚｉｎｇ Ｅｎｅｒｇｙ Ｔｒａｎｓｆｅｒ ｉｎ Ｐｈｏｔｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｆｏｒ Ｄｉｓｐｌａｙ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ」と題された上述の参考文献では、バックライトからの紫外線（ＵＶ）光が、色素材料ＤＭＣ（Ｃｏｕｍａｒｉｎ １）によって吸収され、そのエネルギーが伸張整合共役ポリマー材料（ｓｔｒｅｔｃｈ−ａｌｉｇｎｅｄ ｃｏｎｊｕｇａｔｅｄ ｐｏｌｙｍｅｒ ｍａｔｅｒｉａｌ）ＥＨＯ−ＯＰＰＥに移動され、そのポリマー材料が緑色の偏光を再放出する。この色素／ポリマー混合物のシートは、液晶ディスプレイ・デバイス内に配置されるとき、偏光板と緑色フィルタの両方に取って代わる。しかしこの参考文献は、フル・カラー液晶ディスプレイを作成する方法を記述していない。
【０００７】
カラー・フィルタおよび偏光板を必要としないフル・カラー液晶ディスプレイ、さらには、非常に効率が良く、かつ非常に低コストの製作方法を使用して製造することができるフル・カラー液晶ディスプレイを提供することが強く望まれる。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、フォトルミネセンスを実施するディスプレイ・デバイスを改良する改良型液晶ディスプレイ・デバイスに関する。
【０００９】
本発明の一実施形態によれば、このディスプレイ・デバイスは、色変換材料のシートを使用するのではなく、バックライトからの光を協働して吸収して、青色、緑色、および赤色の偏光を放出するように働く色素材料と他の伸張整合ポリマー材料とを含浸されており、各ファイバ・アレイ内で偏光板または検光板に取って代わるバルク・ファイバのアレイを実装する。バックライト光源が紫外線（ＵＶ）光を放出し、その光が、各ファイバ・アレイ中の発光ポリマーまたは色素材料によって完全に吸収される。例えば、ファイバ・アレイの一実施形態では、エネルギーはまず、低分子色素によって吸収され（非偏光）、より長い波長の偏光を放出する伸張整合ポリマーに移動される。色素／ポリマー組合せは、青色、緑色、または赤色ピクセルに関する適切な色調整を与えるように選択される。各ファイバ・アレイは、ＬＣセル内部にある液晶光シャッタの後ろに位置付けることができ、偏光板に取って代わり、ライト・バルブを完成させるためには検光板のみが必要とされる。偏光板の必要性をなくするために、ファイバからの偏光を、液晶光シャッタの伝送向きに整合しなければならない。別の実施形態では、ファイバ・アレイは、ＬＣセル内部にある（使用者に最も近い）液晶光シャッタの前に位置付けることができ、検光板に取って代わる、または検光板として働く。あるいは、ＰＬファイバ・アレイは、ＬＣセル外部に位置付けることができ、単色生成層として働く。
【００１０】
別法として、各ファイバ・アレイにおいて、エネルギーはまず伸張整合ポリマーに吸収され、分子色素に移動されて（非偏光）、その色素がより長い波長の偏光を放出する。ポリマー／色素組合せは、青色、緑色、または赤色ピクセルに関する適切な色調整を与えるように選択される。
【００１１】
さらに、偏光された放出を使用することなくコスト低減を達成することができることを理解されたい。したがって、第２の代替実施形態では、共役ポリマー発光体を第２の色素材料で置き換えることができ、選択された波長の非偏光を放出する。この場合、移動を必要とせずに、吸収も放出も行える材料を使用することができる。したがって、より広い範囲の色素が、特にスペクトルの赤色端で使用可能になる。
【００１２】
さらに、フル・カラー・ディスプレイを得るために、各ピクセルを、それぞれ単一発光ファイバおよび液晶光シャッタからなる赤色、緑色、および青色の３つのサブピクセルのセットから構成する。このとき、ウィービング／繊維／合成業界で知られている技法を利用して、整合されたファイバのアレイを製作し、次いでそれらを光シャッタ・アレイに積層することができることが有利である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の装置および方法のさらなる特徴、態様、および利点は、以下の説明、頭記の特許請求の範囲、および添付図面に関係付けてより良く理解されよう。
【００１４】
図２は、本発明によるＬＣＤ構造を有するＬＣＤパネル１００の断面図を一般的に示す。図２では、パネルは、ガラス基板１０１、検光板１２０、液晶シャッタ・ユニットのアレイ１３０、色素ドープ・ポリマー・ファイバ１４０、紫外線（ＵＶ）蛍光ランプ１５０、および紫外線導光板１６０を含む。
【００１５】
本発明によれば、フォトルミネセンス（ＰＬ）・ファイバ・アレイを利用する３タイプのＬＣＤデバイスが提供される。第１および第２のタイプではＰＬファイバ・アレイがＬＣセル内部に位置付けられている。ファイバは、発光するだけでなく、入射光の偏光も行う。図３、１１、および１２に関連して本明細書に記述する第１の実施形態では、ファイバは、（使用者に対して）ＬＣシャッタの後ろに位置され、偏光板として働く。図４、１３、および１４に関連して本明細書に記述する第２の実施形態では、ＰＬファイバは、ＬＣシャッタの上に配置され、検光板として働く。各タイプごとに、ＬＣＤ構造をファイバ・アレイに実装するための２つの方法を記述する。第３の実施形態では、ＰＬファイバ・アレイは、ＬＣシャッタの前にあるＬＣセル外部に位置付けられ、色生成層として働く。この第３の構造で、ファイバ中に存在するフォトルミネセンス分子はランダムに配向され、結果として、構造内に偏光板と検光板の両方を必要とする。
【００１６】
記述する各実施形態では、ＰＬファイバ用のマトリックス材料としてポリエチレンが使用される。青色および緑色発光ファイバでは、まず入射紫外線または短波長青色光が感光体分子（ｓｅｎｓｉｔｉｚｅｒ ｍｏｌｅｃｕｌｅｓ）によって吸収される。次いで、エネルギーが感光体からフォトルミネセンス分子に移動される。このエネルギー移動が、対応する可視光の放出をもたらす。好ましくは、バルク・ファイバ・アレイ中に存在する感光体と光放出材料の組成は、０．１重量％〜１００重量％の範囲のどこかである（１００％組成は、フォトルミネセンス・ポリマーがマトリックス材料として使用される場合である）。赤色ファイバでは、紫外線または短波長青色光を赤色光に直接変換することができる。しかし、紫外線または短波長青色から赤色への色変換は、青色または緑色への変換に比べ効率的でない。この問題を解決するための方法は、Ｓ． Ｔａｓｃｈ等の「Ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｒｅｄ− ａｎｄ ｏｒａｎｇｅ−ｌｉｇｈｔ−ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅｓ ｒｅａｌｉｚｅｄ ｂｙ ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ ｅｎｅｒｇｙ ｔｒａｎｓｆｅｒ ｆｒｏｍ ｂｌｕｅ−ｌｉｇｈｔ−ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｃｏｎｊｕｇａｔｅｄ ｐｏｌｙｍｅｒｓ」と題された参考文献（Ｐｈｙｓ． Ｒｅｖ． Ｂ ５６ ４４７９ （１９９７））に記載されるように、赤色発光色素と共に青色または緑色発光材料をマトリックス材料中に混合することである。エネルギーは、感光体によって吸収され、青色または緑色発光材料に移動され、再び赤色発光材料に移動される。したがって、赤色発光は、感光体から赤色発光材料へのエネルギー移動から得られる。本発明のＬＣＤデバイスで使用されるいくつかのポリマー色素の発光スペクトルおよび吸収スペクトルは、本明細書で図７に関連して示される。
【００１７】
動作中、これらの発光ファイバが、導光板１６０を介する非偏光紫外線光１２８によって光励起されたとき、ファイバ中に存在する低分子吸収体を備える第１の色素材料（本明細書で以後［色素Ａ］とする）が全ての光を吸収し、吸収されたエネルギーを、例えば配向された光双極子モーメントをもつ伸張整合ポリマー（ｓｔｒｅｔｃｈ−ａｌｉｇｎｅｄ ｐｏｌｙｍｅｒ）である第２の材料に移動させる。ポリマー材料は、移動されたエネルギーを、赤色、緑色または青色スペクトル領域の波長で偏光として放出する。ファイバ内で行われるエネルギー移動プロセスは、色素Ａとポリマー材料の組合せに応じて電子プロセスまたは吸光プロセスであることを理解されたい。色素Ａを構成する低分子吸収体は、伸張中に色素の最小配向が達成されるように選択することができる。これらの分子は、非偏光を吸収して偏光を放出する整合されたロッド状ポリマーにエネルギーを移動するものであるため、大きな等方性があることが好ましい。好ましくは近紫外スペクトル領域（３２５〜４００ｎｍ）で光を吸収し、短波長青色光（３８０〜４４０ｎｍ）で放出する吸収色素Ａ材料の例としては以下のものがあるが、これらに限定されない。
【００１８】
【表１】

【００１９】
さらに、青色ファイバでは、色素Ａによって吸収されたエネルギーは、短波長青色光（３８０〜４４０ｎｍ）で吸収して、青色スペクトル領域（４４０〜４９０ｎｍ）で偏光を放出する伸張整合ポリマーに移動される。このタイプのポリマーの例としては以下のものがあるが、これらに限定されない。
【００２０】
【表２】

【００２１】
参考文献（１）は、Ｒ．Ｄ． Ｍｉｌｌｅｒ、Ｇ． Ｋｌａｅｒｎｅｒ、Ｍ． Ｋｒｅｙｅｎｓｃｈｍｉｄｔ、Ｊ． Ｋｗａｋ、Ｊ． Ａｓｈｅｎｈｕｒｓｔ、Ｔ． Ｆｕｈｒｅｒ、Ｗ．−Ｄ． Ｃｈｅｎ．、Ｓ． Ｋａｒｇ、Ｊ．Ｃ． Ｓｃｏｔｔによる「Ｐｈｏｔｏ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ ｆｒｏｍ Ｆｌｕｏｒｅｎｅ Ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ Ｃｏｐｏｌｙｍｅｒｓ」と題された、参考文献（Ｐｏｌｙｍ． Ｐｒｅｐｒ． ３９（２）、１０００ （１９９８））であり、参考文献（２）は、Ｇ． Ｌｅｉｓｉｎｇ、Ｇ． Ｋｏｐｐｉｎｇ−Ｇｒｅｍ、Ｆ． Ｍｅｇｈｄａｄｉ、Ａ． Ｎｉｋｏ、Ｓ． Ｔａｓｃｈ、Ｗ． Ｆｉｓｃｈｅｒ、Ｌ． Ｐｕ、Ｍ．Ｗ． Ｗａｇｎｅｒ、Ｒ．Ｈ． Ｇｒｕｂｂｓ、Ｌ． Ａｔｈｏｕｅｌ、Ｇ． Ｆｒｏｙｅｒ、Ｕ． Ｓｃｈｅｒｆ、Ｊ．Ｈｕｂｅｒによる「Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ ａｎｄ Ｐｈｏｔｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ ｏｆ ｃｏｎｊｕｇａｔｅｄ Ｐｏｌｙｍｅｒｓ ａｎｄ Ｏｌｉｇｏｍｅｒｓ」と題された、参考文献（ＳＰＩＥ ２５２７、３０７〜３１４）である。
【００２２】
緑色ファイバでは、色素Ａによって吸収されたエネルギーは、短波長青色光（３８０〜４４０ｎｍ）で吸収して、緑色スペクトル領域（５１０〜５４０ｎｍ）で偏光を放出する伸張整合ポリマーに移動される。このタイプのポリマーの例としては以下のものがあるが、これらに限定されない。
【００２３】
【表３】

【００２４】
参考文献（３）は、Ｍ． Ｈａｌｉｍ、Ｉ．Ｄ．Ｗ． Ｓａｍｕｅｌ、Ｅ． Ｒｅｂｏｕｒｔ、Ａ．Ｐ． Ｍｏｎｋｍａｎによる「Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｏｆ ｔｉｍｅ ｄｅｐｅｎｄｅｎｔ ｑｕａｎｔｕｍ ｙｉｅｌｄ ｏｆ ｐｏｌｙ（ｐ−ｐｙｒｉｄｉｎｅ） ａｎｄ ｐｏｌｙ（ｐ−ｐｈｅｎｙｌｅｎｅｖｉｎｙｌｅｎｅ）」と題された参考文献（Ｓｙｎｔｈ． Ｍｅｔ． ８４ （１９９７） ９５１〜９５２）であり、参考文献（４）は、Ｈ． Ｒｏｓｅ、Ａ． Ｔｅｕｓｃｈｅｌ、Ｓ． Ｐｆｅｉｆｆｅｒ、Ｈ．−Ｈ． Ｈｏｒｈｏｌｄによる「Ｎｏｖｅｌ ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ａｎｄ ｐｈｏｔｏｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ ｐｏｌｙａｒｙｌｅｎｅｖｉｎｙｌｅｎｅ ｄｅｒｉｖａｔｉｖｅｓ ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ ｐｈｅｎｙｌｅｎｅ ａｒｙｌａｍｉｎｅ ａｎｄ ｐｈｅｎｙｌｅｎｅ ｏｘｉｄｅ ｕｎｉｔｓ ｉｎ ｔｈｅ ｍａｉｎ ｃｈａｉｎ」と題された参考文献（ＩＣＳＭ９６；ｐ１３４）であり、参考文献（５）は、Ｊ．−Ｉ． Ｌｅｅ、Ｇ． Ｋｌａｅｒｎｅｒ、Ｍ．Ｈ． Ｄａｖｅｙ、Ｒ．Ｄ． Ｍｉｌｌｅｒによる「Ｃｏｌｏｒ ｔｕｎｉｎｇ ｉｎ ｐｏｌｙｆｌｕｏｒｅｎｅｓ ｂｙ ｃｏｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ ｗｉｔｈ ｌｏｗ ｂａｎｄ ｇａｐ ｃｏｍｏｎｏｍｅｒｓ」と題された参考文献（Ｓｙｎｔｈ． Ｍｅｔ． １０２ （１９９９） １０８７）であり、参考文献（６）は、Ｍ．Ｒ． Ａｎｄｅｒｓｓｏｎ、Ｇ． Ｙｕ、Ａ．Ｊ． Ｈｅｅｇｅｒによる「Ｐｈｏｔｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ ａｎｄ ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ ｏｆ ｆｉｌｍｓ ｆｒｏｍ ｓｏｌｕｂｌｅ ＰＰＶ−ｐｏｌｙｍｅｒｓ」と題された参考文献（Ｓｙｎｔｈ． Ｍｅｔ． ８５ （１９９７） １２７５〜１２７６）であり、参考文献（７）は、Ｊ．−Ｈ． Ｌｅｅ、Ｊ．−Ｗ． Ｐａｒｋ、Ｓ．−Ｋ． Ｃｈｏｉによる「Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ａｎｄ ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ ｐｒｏｐｅｒｔｙ ｏｆ ａ ｎｅｗ ｃｏｎｊｕｇａｔｅｄ ｐｏｌｙｍｅｒ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｃａｒｂａｚｏｌｅ ｄｅｒｉｖａｔｉｖｅ：ｐｏｌｙ（３；６−Ｎ−２−ｅｔｈｙｌｈｅｘｙｌ ｃａｒｂｏｚｏｌｙｌ ｃｙａｎｏｐｈｔｈａｌｉｌｉｄｅｎｅ）」と題された参考文献（Ｓｙｎｔｈ． Ｍｅｔ． ８８ （１９９７） ３１〜３５）であり、参考文献（８）は、Ｎ．Ｎ． Ｂａｒａｓｈｋｏｖ、Ｈ．Ｊ． Ｏｌｉｖｏｓ、Ｊ．Ｐ． Ｆｅｒｒａｒｉｓによる「Ｃｏｐｏｌｙｍｅｒｓ ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ ｍｅｔａ−ｐｙｒｉｄｙｌｖｉｎｙｌｅｎｅ ａｎｄ ｐａｒａ−ａｒｙｌｅｎｅｖｉｎｙｌｅｎｅ ｆｒａｇｍｅｎｔｓ：ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ；ｑｕａｔｅｒｎｉｚａｔｉｏｎ ｒｅａｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｐｈｏｔｏｐｈｙｓｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ」と題された参考文献（ＳＰＩＥ ３１４５、２６０〜２７０）であり、参考文献（９）は、Ｒ．Ｄ． Ｍｉｌｌｅｒ等によって書かれた参考文献（Ｍｏｌ． Ｃｒｙｓｔ． Ｌｉｑ． Ｃｒｙｓｔ． Ｎｏｎｌｉｎｅａｒ Ｏｐｔｉｃｓ ２０ （１９９９） ２６９（印刷中）である。上述の参考文献（５）に記載されるランダム・コポリマーＤＥＨＦ８５／ＰＥＲ１５の化学構造は、以下のように表される。
【００２５】
【化１】

【００２６】
参考文献（９）に記載されるランダム・テトラポリマーＤＨＦ４０／Ａｎｔ１０／Ｓｕｌｆ４０／ＴＰＡ１０の化学構造は、以下のように表される。
【００２７】
【化２】

【００２８】
赤色ファイバでは、色素Ａによって吸収されるエネルギーを、短波長青色光（３８０〜４４０ｎｍ）で吸収して、赤色スペクトル領域（＞６００ｎｍ）で偏光を放出する伸張整合ポリマーに直接移動させることができる。別法として、エネルギーを、短波長青色光を吸収して、緑色、黄色または橙色スペクトル領域で放出する第２の色素材料（本明細書では以後［色素Ｂ］とする）を介して移動させることができる。この場合には、赤色発光ポリマーは、色素Ｂの放出の範囲で吸収する。したがって、赤色発光波長領域に関するＰＬ材料の多くの組合せが利用可能である。赤色ポリマー材料の例としては以下のものがあるが、これらに限定されない。
【００２９】
【表４】

【００３０】
参考文献（１０）は、Ｎ．Ｃ． Ｇｒｅｅｎｈａｍ、Ｉ．Ｄ．Ｗ． Ｓａｍｕｅｌ、Ｇ．Ｒ． Ｈａｙｅｓ、Ｒ．Ｔ． Ｐｈｉｌｌｉｐｓ、Ｙ．Ａ．Ｒ．Ｒ． Ｋｅｓｓｎｅｒ、Ｓ．Ｃ． Ｍｏｒａｔｔｉ、Ａ．Ｂ． Ｈｏｌｍｅｓ、Ｒ．Ｈ． Ｆｒｉｅｎｄによる「Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｏｆ Ａｂｓｏｌｕｔｅ ｐｈｏｔｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ ｑｕａｎｔｕｍ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｉｅｓ ｉｎ ｃｏｎｊｕｇａｔｅｄ ｐｏｌｙｍｅｒｓ」と題された参考文献（Ｃｈｅｍ． Ｐｈｙｓ． Ｌｅｔｔ． ２４１ （１９９５） ８９〜９６）であり、参考文献（１１）は、Ｍ．Ｒ． Ａｎｄｅｒｓｓｏｎ、Ｍ． Ｂｅｒｇｇｒｅｎ、Ｔ． Ｏｌｉｎｇａ、Ｔ． Ｈｊｅｒｔｂｅｒｇ、Ｏ Ｉｎｇａｎａｓ、Ｏ Ｗｅｎｎｅｒｓｔｒｏｍによる「Ｉｍｐｒｏｖｅｄ ｐｈｏｔｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｏｆ ｆｉｌｍｓ ｆｒｏｍ ｃｏｎｊｕｇａｔｅｄ ｐｏｌｙｍｅｒｓ」と題された参考文献（Ｓｙｎｔｈ． Ｍｅｔ． ８５ （１９９７） １３８３〜１３８４）である。
【００３１】
色素Ｂ材料の例としては以下のものがあるが、これらに限定されない。
【００３２】
【表５】

【００３３】
本発明によれば、偏光された放出を使用することなくコスト低減をさらに達成することができる。これらの代替実施形態では、共役ポリマー発光体が、選択された波長の非偏光を放出する色素材料によって置き換えられている。この場合、移動を必要とせずに吸収も放出も行う材料を使用することができる。したがって、より広範囲の色素が利用可能になる。したがって、紫外線吸収および青色発光に関する例示材料としては以下のものがあるが、これらに限定されない。
【００３４】
【表６】

【００３５】
参考文献（１２）は、Ｔ． Ｙａｍａｍｏｔｏ、Ｙ． Ｙｏｎｅｄａ、Ｋ． Ｋｉｚｕによる「Ｐｏｌｙｐｙｒｉｄｉｎｅ ｂｌｏｃｋ ａｓ ｍｏｌｅｃｕｌａｒ ａｎｔｅｎｎａ ｉｎ ｐｈｏｔｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ ｏｆ ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌａｒ ｓｙｓｔｅｍｓ」と題された参考文献（Ｍａｃｒｏｍｏｌ． Ｒａｐｉｄ Ｃｏｍｍｕｎ． １６、５４９〜５５６ （１９９５））であり、参考文献（１３）は、Ａ． Ｎｉｋｏ、Ｓ． Ｔａｓｃｈ、Ｆ． Ｍｅｇｈｄａｄｉ、Ｃ． Ｂｒａｎｄｓｔａｔｔｅｒ、およびＧ． Ｌｅｉｓｉｎｇによる「Ｒｅｄ−Ｇｒｅｅｎ−Ｂｌｕｅ ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｏｆ ｐａｒａｈｅｘａｐｈｅｎｙｌ ｄｅｖｉｃｅｓ ｗｉｔｈ ｃｏｌｏｒ−ｃｏｎｖｅｒｔｉｎｇ ｍｅｄｉａ」と題された参考文献（Ｊ． Ａｐｐｌ． Ｐｈｙｓ． ８２ （９）、（１９９７）４１７７〜４１８２）であり、参考文献（１４）は、Ｊ．Ｋ． Ｐｏｌｉｔｉｓ、Ｊ． Ｎａｎｏｓ、Ｙ． Ｈｅ、Ｊ． Ｋａｎｉｃｋｉ、Ｍ．Ｄ． Ｃｕｒｔｉｓによる「Ｐｏｌｙ（ｔｈｉａｚｏｌｅ）ｓ：Ａ Ｎｅｗ Ｃｌａｓｓ ｏｆ Ｃｏｎｊｕｇａｔｅｄ Ｐｏｌｙｍｅｒｓ ｆｏｒ Ｐｏｌｙｍｅｒ−ｂａｓｅｄ Ｌｉｇｈｔ−Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅｓ」と題された参考文献（Ｍａｔ． Ｒｅｓ． Ｓｏｃ． Ｓｙｍｐ． Ｐｒｏｃ． ４２４ （１９９７） ４９６〜５００）である。
【００３６】
紫外線吸収および緑色発光に適切な色素は、（上述した）ＰＰｙである。青色吸収および緑色発光に適切な色素としては、紫外線吸収および青色発光色素と共に使用する以下のものがあり、しかしそれに限定されない。
【００３７】
【表７】

【００３８】
青色／緑色および赤色発光の吸収に適切な色素としては、紫外線吸収および青色／緑色発光色素と共に使用する以下のものがあり、しかしそれに限定されない。
【００３９】
【表８】

【００４０】
ＰＬファイバが、（図２の）ＬＣＤパネル内にあるＬＣシャッタの後ろに位置されている第１の実施形態によって提供されるＬＣＤピクセル構造の詳細な断面図が図３に示される。図３に示されるように、ピクセル１１０は、検光板１０７、ガラス基板１０８、および透明電極１１９と１２１の間に挟まれた一組の赤色、緑色、青色液晶セルそれぞれ１１２、１１３、１１４を備える。各液晶セル１１２、１１３、および１１４には、それぞれ当該の赤色色素ドープ・ポリマー・ファイバ１２２、緑色色素ドープ・ポリマー・ファイバ１２３、および青色色素ドープ・ポリマー・ファイバ１２４が対応している。これらの発光ファイバ１２２〜１２４は、ファイバ支持構造１２５によって支持されて、ファイバ・アレイを形成する。図３には示されていないが、従来のスタンピング技法によって、発光ファイバの配置に対処するための一連の溝が支持構造１２５内に生成される。
【００４１】
図１１は、第１の実施形態によるＬＣＤピクセル構造の詳細な断面図であり、ファイバ・アレイが、ＬＣセル内部のＬＣシャッタの後ろに位置されている。図２によれば、この構造では、紫外線または短波長青色蛍光体によって被覆された蛍光ランプと、導光板と、反射体とからなるバックライト（図示せず）によって光が生成される。プリズム・シートは、生成された光を前方方向［Ａ］に向け、それによりその光が、ガラス基板と、ファイバ・アレイと、ＴＦＴアレイ１３２と、ＩＴＯ（透明電極）１３３と、ＬＣとからなるＬＣセルに入射する。変調された光が、検光板（図参照）を介して、使用者に向かって進む。１つの例示実施形態では、プリズム・シートの厚さが約２００μｍであり、各ガラス基板の厚さが約７００μｍである。ＬＣ層の厚さは約５μｍであり、検光板厚さは約１８０μｍ厚である。第１の実施形態によるＰＬファイバ・アレイを製作するための２つの方法は、次のように表される。不透明壁を使用して、ＰＬファイバを分離して位置合わせする方法（図１１の実施形態）。ＬＣセル製作前にシートを形成するためにＰＬファイバが積層される方法（図１２の実施形態）。
【００４２】
図１１に示されるピクセル構造に関して実施される第１の例示製作方法では、約７０μｍ×３０μｍの例示的寸法を有する長方形形状をそれぞれがとるＰＬファイバ１２２〜１２４が製作され、可視光を吸収するポリマー厚レジスト（例えば富士フイルムオーリン社のＣＫ３１００）からなる、フォトリソグラフィによってパターン形成された不透明壁１２９間に配列される。各壁１２９は、幅約２０μｍ高さ約３０μｍの例示的寸法であり、約９０μｍの分離の周期性を有する長方形断面であることが好ましい。不透明壁１２９は、１）ＰＬファイバをＬＣセルのサブピクセルと位置合わせするように、２）ファイバの側壁から出てくる光による混色を防止するように働く。ＰＬファイバは、基板上の接着剤によって基板に固定され、次いでポリマー・オーバーコートでカバーされて、紫外線光を吸収し、紫外線光の漏れを防止することが好ましい。具体的には、接着剤が壁および基板の上にスピンコートされ、当該ファイバのサイズ（７０μｍ）の溝を有し、サブピクセル距離（９０μｍ）の周期を有する金属フレームを使用してファイバを保持することによって壁間にファイバが布設される。ＴＦＴアレイ１３２は、Ｐ．Ｇ． Ｃａｒｅｙ、Ｐ．Ｍ． Ｓｍｉｔｈ、Ｐ． Ｗｉｃｋｂｏｌｄｔ、Ｍ．Ｏ． Ｔｈｏｍｐｓｏｎ、およびＴ．Ｗ． Ｓｉｇｍｏｎの「Ｐｏｌｙｓｉｌｉｃｏｎ ＴＦＴ ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ ｏｎ ｐｌａｓｔｉｃ ｓｕｂｓｔｒａｔｅｓ」ＳＩＤ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ Ｒｅｃｏｒｄ ｏｆ ｔｈｅ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ １９９７，ＳＩＤ，Ｓａｎｔａ Ａｎａ、ＣＡ、ＵＳＡ、ｐ Ｍ３６〜Ｍ３９と題された、参考文献に記載されるように、既存の「アレイ・オン・プラスチック」技法を使用してオーバーコート１３１の上に製作される。ＩＴＯ層１３３は、ＴＦＴアレイの上に製作される。例示実施では、マトリックス材料としてポリエチレンが使用され、感光体としてＣｏｕｍａｒｉｎ ４が使用される。単軸方向に配向されたフォトルミネセンス分子では、赤色発光色素として３−置換ポリ（チオフェン）が使用され、緑色発光色素としてＤＥＨＦ８５／ＰＥＲ１５が使用され、青色発光色素としてＤＨＦ８５／１５Ａｎｔが使用される。この例示実施形態での各色素ごとの吸収極大および発光極大を以下表１に列挙する。
【００４３】
【表９】

【００４４】
図１２に示されるピクセル構造を生じる第２の例示製作方法では、長方形ＰＬファイバは、セル組立ての前にアレイを形成するために重合剤によって積層される。示した例示実施形態では、ＰＬファイバ１２２〜１２４は、断面が長方形のファイバであり、約６０μｍ×３０μｍの寸法を有する。この構造では、３０μｍ×３０μｍ正方形断面の不透明ファイバ１２７が、アレイのＰＬ偏光ファイバ間に配置されて、混色を防止する。ファイバは、基板の縁部に製作された、フォトリソグラフィによってパターン形成された突起を用いて位置合わせされる。金属フレーム（図示せず）は、基板の縁部にある突起間にファイバを案内し、ＴＦＴアレイは、上述の「アレイ・オン・プラスチック」技法を使用して積層されたファイバのアレイの上に製作される。
【００４５】
例示実施では、マトリックス材料としてポリエチレンが使用され、感光体としてＣａｒｂｏｓｔｙｒｙ ｌ３が使用される。単軸方向に配向された分子では、赤色発光体としてＣｏｕｍａｒｉｎ ５４０とＣＮ−ＰＰＶの組合せが使用され、緑色発光体としてＰＰｙＶ−Ａｎｔが使用され、青色発光体としてｍ−ＬＰＰＰが使用された。それぞれに関する吸収極大および発光極大を以下表２に提供する。
【００４６】
【表１０】

【００４７】
図３を鑑みると、偏光された赤色、緑色、および青色光を、パネル表面から放出する前に、液晶セル１１２〜１１４および検光板１０７によってさらに変調することができることがわかる。しかし、図２および３のデバイス１００では、ＬＣＤパネルの光収率を大幅に減少させる偏光板とカラー・フィルタを両方ともなくすことができることが容易にわかる。
【００４８】
本発明によれば、ファイバ１２２、１２３、および１２４を備えるマトリックス材料としてポリエチレンを使用することができ、ポリエチレンは、織物業界でよく知られている技法によって調製することができる。代表例は、Ｈ．Ｒ． ＡｌｌｃｏｃｋおよびＦ．Ｗ． Ｌａｍｐｅ著「Ｃｏｎｔｅｍｐｏｒａｒｙ Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ」Ｐｒｅｎｔｉｃｅ−Ｈａｌｌ Ｉｎｃ． １９８１、ｐ． ５１４ｆｆで提供されている。ファイバは、必要であれば波形をつけて、ファイバ中の導波を防止することができる。カーボン・ファイバの積層フィルム製造など従来の織物積層プロセスによって、赤色、緑色、青色ファイバ・アレイが作成されることを理解されたい。赤色、緑色、および青色ファイバは、対応する赤色、緑色、青色液晶セルのサイズに合うように整合される。したがって、製造プロセスは、簡略化され、コストを増大させる光リソグラフィを必要としない。このプロセスを使用すると、製造時間およびコストが大幅に低減される。
【００４９】
図４は、本発明の第２の実施形態によるＬＣＤピクセルの断面図である。図４に示されるように、ピクセル１３０は、偏光板１４３を介して紫外線光１４５を案内するための導光板１４４を備え、透明電極１４２ａ、ｂ、ｃを含み、これらの電極は、もう一方の透明電極１４０との間に挟まれた一組の赤色、緑色、および青色液晶セル１４１に対応する。各液晶セルには、アレイを形成するために支持構造によって適切に支持された赤色色素ドープ・ポリマー・ファイバ１３７、緑色色素ドープ・ポリマー・ファイバ１３８、および青色色素ドープ・ポリマー・ファイバ１３９を含めたファイバのアレイが対応している。これら赤色、緑色、および青色発光ファイバ１３７〜１３９はそれぞれ、非反射コーティング１３５を有するガラス基板１３６の下に位置決めされている。図４に示されるこの第２の実施形態に示されるように、液晶セルおよびファイバ・アレイの位置決めが、図３の実施形態と比べると逆になっている。したがってこのデバイスでは、非偏光紫外線光１４５は、偏光板１４３の使用によって偏光されるようになり、次いで液晶セル１４１を介してそれぞれ赤色、緑色、および青色ファイバ１３７、１３８、１３９を照射する。この実施形態で利用されるファイバは、伸張整合ポリマー感光体を有し、偏光板１４３の方向と同じ方向に予め整合された偏光のみを吸収する。したがって、紫外線光の偏光方向が液晶セルによって変更された場合、ファイバが紫外線光を吸収することができず、光強度変調が生じることになる。簡単に理解できるように、この構成は、検光板、および従来のＬＣＤデバイスのカラー・フィルタに関係するリソグラフィ処理をなくする。
【００５０】
図１３は、第２の実施形態によるＬＣＤピクセル構造の詳細な断面図であり、ＰＬファイバ１３７〜１３９は、ＬＣセル内部のＬＣシャッタの上に位置付けされている。図１３に示されるように、短波長青色領域（３８０〜４４０ｎｍ）での放出を有する蛍光体によって被覆された蛍光ランプは、第１の実施形態の場合と同様に光を発生する。拡散シートが、導光板を介して伝搬された光を再分散し、プリズム・シートが、表示する方向に光を向け直す。ＬＣピクセルは、ＴＦＴアレイ１４９、ＬＣ層（図参照）、ファイバ・アレイ１３７〜１３９、およびＩＴＯ（透明電極）１４８を備える。ファイバ・アレイは、光変調用の検光板として働き、そのためこの構成ではファイバによる等方光／偏光変換が必要ない。ファイバは、感光体およびポリマー・マトリックス材料として単軸方向に配向されたフォトルミネセンス・ポリマーからなる。第１の実施形態におけるように、第２の実施形態によるファイバ・アレイは、２つの方法を使用して製造される。１）第１の方法では、フォトリソグラフィによってパターン形成された、カラムを有する不透明グリッド１４６が、ＬＣセルのサブピクセルに従ってＰＬファイバを分離するため、および混色を防止するために製作される。不透明グリッド１４６は、レジストによって作成され、幅約２０μｍ、高さ約３０μｍの長方形断面形状である。ＰＬファイバの断面は、約７０μｍ×３０μｍであり、液晶層は、厚さ約５μｍである。グリッド壁は、約９０μｍであるサブピクセルのサイズだけ分離される。この実施形態に関して実施される位置合わせプロセスは、不透明壁が不透明グリッドによって置き換えられていること以外は、第１の実施形態に関して実施されるプロセスと同じである。すなわち、ＰＬファイバは、グリッドのカラム間に布設され、グリッドの列の表面に押圧される。ＴＦＴアレイ１４９は、底部ガラス基板１４４上に製作される。ＰＬファイバは、接着剤によって固定され、ポリマー・オーバーコートを含み、紫外線光を吸収し、かつ紫外線光の漏れを防止することが好ましい。ＰＬファイバは、色生成層、および光変調用の検光板として働く。例示実施では、マトリックス材料としてポリエチレンが使用される。単軸方向に配列されたポリマーでは、赤色発光体として３−置換ＰＴｈｉｏｐｈｅｎｅが使用され、緑色発光体としてＤＥＨＦ８５／ＰＥＲ１５が使用され、青色発光体としてＤＨＦ／２５Ａｎｔ／２５ＴＰＡが使用される。吸収極大および発光極大を以下表３に提供する。
【００５１】
【表１１】

【００５２】
図１４に示されるピクセル構造に関して実施される第２の例示製作方法では、セル組立て前にＰＬファイバ・アレイが積層される。正方形形状断面（３０μｍ×３０μｍ）を有する不透明ファイバ１４７は、ＬＣセルのサブピクセルと位置合わせされたグリッドを形成する。したがって、グリッドは、フォトリソグラフィによってパターン形成されたグリッドではなく、不透明ファイバによって形成される。長方形形状ファイバ（６０μｍ×３０μｍ断面）は、ファイバ・グリッド内のカラム間に押し入れられる。ファイバとグリッドの位置合わせは、ファイバの断面のサイズの溝を有する金属フレーム（図示せず）を用いて行われる。ファイバ・アレイは、ポリマー・シートを使用して積層される。グリッドは、ＴＦＴアレイに関するブラック・マトリックスとして働き、さらにファイバに沿った、かつファイバ間での光漏れを防止するための遮蔽物としても働く。ＴＦＴアレイ１４８およびＩＴＯ層１４９は、底部ガラス基板１４４上にパターン形成される。ＩＴＯ層はまた、積層されたファイバ・アレイ上にも被覆される。ＰＬファイバは検光板として働く。表３に示される色素の組合せを図１４に示される構造で使用することができるが、他の例示実施は、単軸方向に配向された分子に関して、赤色発光体用のＣＮ−ＰＰＶとＤＨＦ４０／Ａｎｔ１０／Ｓｕｌｆ４０／ＴＰＡ１０との組合せ、緑色発光体用のＤＨＦ４０／Ａｎｔ１０／Ｓｕｌｆ４０／ＴＰＡ１０、青色発光体用のＤＨＦ／２５Ａｎｔ／２５ＴＰＡを含むことができる。これらの色素に関する吸収極大および発光極大を以下表４に列挙する。
【００５３】
【表１２】

【００５４】
図５は、本発明の液晶ディスプレイ・デバイスの第３の実施形態を示す断面図である。図５に示されるように、ピクセル１５０は、ファイバ支持構造１６５によって適切に支持されてアレイを形成する赤色色素ドープ・ポリマー・ファイバ１６２、緑色色素ドープ・ポリマー・ファイバ１６３、および青色色素ドープ・ポリマー・ファイバ１６４を含めたファイバ・アレイを有し、導光板１５６は紫外線光１６６を案内する。発光ファイバ・アレイの上には、偏光板１６８、ならびに対応する透明電極１５９と１６１の間に挟まれたそれぞれ赤色、緑色、および青色のＬＣセルのセット１７０が位置決めされている。透明電極のすぐ上には検光板１５７があり、そのすぐ上にガラス基板１５８がある。非偏光紫外線光を使用して、導光板１５６を介する紫外線光によって赤色、緑色、青色色素ドープ・ポリマー・ファイバが光励起されるとき、感光体材料が光を吸収し、再放出する、または吸収されたエネルギーを第２のフォトルミネセンス材料に移動し、その材料が、移動されたエネルギーを赤色、緑色、および青色領域の波長で非偏光として放出する。前に述べたように、このエネルギー移動プロセスは、電子プロセスまたは吸光プロセスであり、色素Ａと色素Ｂの組合せに応ずる。非偏光赤色、緑色、および青色光は、偏光板１６８、ＬＣセル１７０、および検光板１５７によって変調され、パネル表面を介して放出される。この構成では、ファイバがカラー・フィルタに取って代わり、カラー・フィルタの製造に関わる費用がかかるリソグラフィ処理をなくする。
【００５５】
図６に示される第３のＬＣＤ構造の代替実施形態では、ＰＬファイバ・アレイ１６２〜１６４がＬＣセルの上に配置されて、色生成層として働く。したがって、ファイバは、ランダムに配向されたフォトルミネセンス分子、およびポリマー・ベースのみを含む。短波長青色光は、最初の２つの実施形態におけるように蛍光ランプ１５０によって生成される。さらに、ディスプレイ構造は、導光板１６０および反射体１７１と、プリズム・シート１７３と、ガラス基板１７５と、ＴＦＴアレイ／ＬＣおよびＩＴＯ層１７６と、検光板１７８とを備える。全ての光変調がＬＣセル内で行われ、検光板は、ＬＣセルの上に接着されている。好ましくは、図示されるように、積層されたファイバ・アレイ１６２〜１６４が検光板要素の上にあり、図１４に関して上述した方法で製作され、ＰＬファイバは、不透明ファイバ（３０μｍ×３０μｍの正方形断面）によって形成されたグリッドのカラム間に押し入れられる。ＰＬファイバは、６０μｍ×３０μｍの長方形形状断面を有する。色素に関する吸収極大および発光極大を以下表５に提供する。
【００５６】
【表１３】

【００５７】
図３〜６に示される各実施形態では、色ファイバを支持するための溝を低屈折率等方性基板からスタンピング、または製作することができる（例えば、図３のファイバ支持１２５）。ピクセル・サイズは数十ミクロン程度であるため、ファイバは、それよりわずかに大きいことが好ましい。それにより、溶融押出しおよび伸張技法による製作が問題を生じない。ファイバは、低屈折率、低粘度架橋ポリマー（例えば光重合可能アクリレートなど）によって溝内に封止することができる。次いで、ファイバ表面を研磨することができ、それにより半球のみが残り、半球の平らな面は、平坦な表面と同一平面をなし、発光体を低屈折率材料内にしっかりと封止することを可能にする。これは、光が平らな面から出るまで内部反射によって光をファイバ内部に閉じ込める。高屈折率ポリマーの薄い、例えば４分の１ラムダ（１／４λ）コーティングを上に配置することが、光放出の助けとなり、ファイバをたどる導波を妨げる。このコーティングは、空間的に暗くされ、ファイバを通過しない青色光を止めることができる。
【００５８】
本発明の他の態様によれば、例えばＴ． Ｎａｋａｊｉｍａ編「Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｆｉｂｅｒ ＳｐｉｎｎｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ」中の参考文献に開示されているような従来のスピニング技法をファイバの製造に使用することができる。ファイバは、ポリマー・マトリックス材料、感光体分子、および／またはフォトルミネセンス偏光分子を含む。ファイバは、Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ ｏｎ Ｄｅｓｉｇｎ、Ｔｅｓｔ、ａｎｄ Ｍｉｃｒｏｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ＭＥＭＳ ａｎｄ ＭＯＥＭＳ Ｐａｒｉｓ， Ｆｒａｎｃｅ， Ｍａｒｃｈ−Ａｐｒｉｌ １９９９， ＳＰＩＥ ３６８０ ５１８の一部であるＳ．Ｃ． Ｔｓｅｎｇ、Ｃ．Ｔ．Ｓｈｉ、Ｃ．Ｌ． ＫｕｏおよびＹ． Ｃｈｅｎｇ「Ａ Ｎｅｗ Ｐａｔｔｅｒｎ ｏｎ Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｆｉｂｅｒ Ｓｐｉｎｎｅｒｅｔｓ ｂｙ ｔｈｅ ＬＩＧＡ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ」、およびＹ．Ｗ． Ｎｏｈ、Ｓ．Ｙ． Ｋｉｍと、Ｙ． Ｋｗｏｎ「Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ａｎｄ Ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ Ｓｔｕｄｙ ｏｆ Ｒｅｃｔａｎｇｕｌａｒ Ｆｉｂｅｒ Ｍｅｌｔ Ｓｐｉｎｎｉｎｇ」Ｉｎｔｅｒｎ．Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ＸＩＩ ４ ３６６（１９９７）とに関連して記述された技法に従って数ミクロン程度で所望の形状に作成することができる。本発明のＬＣＤ構造では、ファイバの形状は長方形であり、Ｙ．Ｗ． Ｎｏｈ、Ｓ．Ｙ． Ｋｉｍ、およびＹ． Ｋｗｏｎに対する上の参考文献に記載される方法によって製作することができる。ファイバのサイズおよび色素濃度は、ルミネセンスが、ファイバを横切って、かつファイバに沿って、均一であるように制御可能である。
【００５９】
ここで、Ｈｇ放電蛍光ランプを使用する従来の構造の液晶ディスプレイと、同じランプを使用し、しかし紫外線または短波長青色光を放出する蛍光体によって被覆されたＰＬ−ＬＣＤとの効率を比較したものを表６に示す。
【００６０】
【表１４】

【００６１】
本発明に従ってカラー・フィルタを除去することにより、通常８０〜９０％であるフォトルミネセンス色素分子の量子効率によって効率が３倍以上高まることを理解することが重要である。２ステップ変換原理に基づいてＰＬファイバを利用する、すなわちランダムに配向された「感光体」分子を含み、それが等方性入射光を吸収し、単軸方向に配向されたＰＬポリマーにエネルギーを移動し、次いでそのポリマーが偏光を生成するファイバを提供することによって、偏光板を除去することが、効率を２倍高める。
【００６２】
本発明を、その例示的な、かつ実施された実施形態に関して特に示し、記述してきたが、頭記の特許請求の範囲によってのみ限定されるべきである本発明の精神および範囲を逸脱することなく形態および詳細の前述およびその他の変更を行うことができることを当業者には理解されたい。
【００６３】
まとめとして、本発明の構成に関して以下の事項を開示する。
【００６４】
（１）非偏光源と、１つまたは複数の液晶ディスプレイ・セルによる光放出のために光を指向する、光シャッタ・アレイと、を含む液晶ディスプレイ・デバイスであって、前記ディスプレイ・セルがそれぞれ、
第１および第２の透明電極、および液晶材料をそれぞれが含む、赤色、緑色、および青色サブピクセルと、
前記光シャッタ・アレイに関連付けられたフォトルミネセンス・ファイバのアレイとを有し、
前記フォトルミネセンス・ファイバ・アレイは、サブピクセルと位置合わせされ、かつ、それに対応するファイバ・アレイ部を備え、
各ファイバ・アレイ部が、それぞれ、サブピクセルに対応する吸収材料および伸張整合ポリマーを含むファイバ材料を備え、
前記吸収材料が、第１の周波数帯域の非偏光を吸収し、サブピクセル色に対応する第２の周波数帯域で光エネルギーを発生し、前記伸張整合ポリマーが、前記第２の周波数帯域でエネルギーを吸収し、前記サブピクセル色に対応する可視領域で光を放出し、前記光源からの非偏光が、前記セルによって放出される偏光に変換される、
液晶ディスプレイ・デバイス。
（２）フォトルミネセンス・ファイバの前記アレイが、前記液晶ディスプレイ・セル内部であって、前記光シャッタ・アレイの後ろに配置されている上記（１）に記載の液晶ディスプレイ・デバイス。
（３）フォトルミネセンス・ファイバの前記アレイが、前記液晶ディスプレイ・セル内部であって、前記光シャッタ・アレイの前に配置されている上記（１）に記載の液晶ディスプレイ・デバイス。
（４）フォトルミネセンス・ファイバの前記アレイが、前記液晶ディスプレイ・セル外部であって、前記光シャッタ・アレイの前に位置されている上記（１）に記載の液晶ディスプレイ・デバイス。
（５）前記ファイバ・アレイ部での前記放出光の前記第２の周波数帯域が、吸収された入射光よりも長い波長のものである上記（１）に記載の液晶ディスプレイ・デバイス。
（６）前記ファイバ・アレイが、ポリエチレン・バルク・ファイバ材料を備える上記（１）に記載の液晶ディスプレイ・デバイス。
（７）前記ファイバ・アレイが、単軸方向に配向されたフォトルミネセンス・ポリマーを備える上記（１）に記載の液晶ディスプレイ・デバイス。
（８）前記ファイバ・アレイ部がさらに、感光体分子を含む上記（１）に記載の液晶ディスプレイ・デバイス。
（９）前記ファイバ・アレイが、それぞれのファイバ・アレイ部を分離して、前記セルのサブピクセルと位置合わせするための不透明壁部を含み、前記不透明壁部が、フォトリソグラフィによってパターン形成されたポリマー・レジスト材料を備える上記（２）に記載の液晶ディスプレイ・デバイス。
（１０）前記液晶セルがさらにガラス基板を含み、前記ファイバ・アレイが、前記ファイバ・アレイを前記基板に固定するための接着剤を含む上記（９）に記載の液晶ディスプレイ・デバイス。
（１１）前記接着剤がさらに、ポリマー・オーバーコートを含む上記（１０）に記載の液晶ディスプレイ・デバイス。
（１２）前記不透明壁部が、所定の周期性に従ってそれぞれのファイバ・アレイ部を分離して位置合わせする上記（９）に記載の液晶ディスプレイ・デバイス。
（１３）前記ファイバ・アレイが、それぞれのファイバ・アレイ部を分離して、前記セルのサブピクセルと位置合わせするための不透明壁部を含み、前記不透明壁部が不透明ファイバ材料を備える上記（２）に記載の液晶ディスプレイ・デバイス。
（１４）前記ファイバ・アレイが、それぞれのファイバ・アレイ部を分離して、前記セルのサブピクセルと位置合わせするための、カラムを有する不透明グリッド部を含み、前記不透明グリッドが、フォトリソグラフィによってパターン形成されたポリマー・レジスト材料を備える上記（３）に記載の液晶ディスプレイ・デバイス。
（１５）前記ファイバ・アレイが、それぞれのファイバ・アレイ部を分離して、前記セルのサブピクセルと位置合わせするための、カラムを有する不透明グリッド部を含み、前記不透明グリッドが不透明ファイバ材料を備える上記（３）に記載の液晶ディスプレイ・デバイス。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のフルカラーＬＣＤパネルのピクセルを示す概略図である。
【図２】本発明によるＰＬファイバ・アレイを実装するピクセルを有するＬＣＤパネルの概念的な断面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態によるＰＬファイバ・アレイを実装するＬＣＤピクセルの断面図である。
【図４】本発明の第２の実施形態によるＰＬファイバ・アレイを実装するＬＣＤピクセルの断面図である。
【図５】本発明の第３の実施形態によるＰＬファイバ・アレイを実装するＬＣＤピクセルの断面図である。
【図６】本発明の第３の実施形態によるＰＬファイバ・アレイを実装するＬＣＤピクセルの断面図である。
【図７】青色ファイバに使用される青色発光ポリマー色素ＤＨＦ８５／１５Ａｎｔの紫外線吸収を示す図である。
【図８】青色ファイバに使用される青色発光ポリマー色素ＤＨＦ８５／１５Ａｎｔの発光スペクトルを示す図である。
【図９】緑色ファイバに使用される緑色発光色素ＤＥＨＦ８５／ＰＥＲ１５の紫外線吸収を示す図である。
【図１０】緑色ファイバに使用される緑色発光色素ＤＥＨＦ８５／ＰＥＲ１５の発光スペクトルを示す図である。
【図１１】第１の実施形態に従って製造され、第１のアレイ製作技法に従って製造されるＬＣＤピクセル構造の詳細な断面図である。
【図１２】第１の実施形態に従って、第２のアレイ製作技法に従って製造されるＬＣＤピクセル構造の詳細な断面図である。
【図１３】第２の実施形態に従って、第１のアレイ製作技法に従って製造されるＬＣＤピクセル構造の詳細な断面図である。
【図１４】第２の実施形態に従って、第２のアレイ製造技法に従って製造されるＬＣＤピクセル構造の詳細な断面図である。
【符号の説明】
１００ ＬＣＤパネル
１０１ ガラス基板
１０７ 検光板
１０８ ガラス基板
１１０ ピクセル
１１２ 液晶セル
１１３ 液晶セル
１１４ 液晶セル
１１９ 透明電極
１２０ 検光板
１２１ 透明電極
１２２ 色素ドープ・ポリマー・ファイバ
１２３ 色素ドープ・ポリマー・ファイバ
１２４ 色素ドープ・ポリマー・ファイバ
１２５ ファイバ支持構造
１２８ 非偏光紫外線光
１３０ 液晶シャッタ・ユニットのアレイ
１４０ 色素ドープ・ポリマー・ファイバ
１５０ 紫外線（ＵＶ）蛍光ランプ
１６０ 紫外線導光板

Claims (15)

1. 非偏光源と、１つまたは複数の液晶ディスプレイ・セルによる光放出のために光を指向する、光シャッタ・アレイと、を含む液晶ディスプレイ・デバイスであって、前記ディスプレイ・セルがそれぞれ、
   第１および第２の透明電極、および液晶材料をそれぞれが含む、赤色、緑色、および青色サブピクセルと、
   前記光シャッタ・アレイに関連付けられたフォトルミネセンス・ファイバのアレイとを有し、
   前記フォトルミネセンス・ファイバ・アレイは、サブピクセルと位置合わせされ、かつ、それに対応するファイバ・アレイ部を備え、
   各ファイバ・アレイ部が、それぞれ、サブピクセルに対応する吸収材料および伸張整合ポリマーを含むファイバ材料を備え、
   前記吸収材料が、第１の周波数帯域の非偏光を吸収し、サブピクセル色に対応する第２の周波数帯域で光エネルギーを発生し、前記伸張整合ポリマーが、前記第２の周波数帯域でエネルギーを吸収し、前記サブピクセル色に対応する可視領域で光を放出し、前記光源からの非偏光が、前記セルによって放出される偏光に変換される、
   液晶ディスプレイ・デバイス。
2. フォトルミネセンス・ファイバの前記アレイが、前記液晶ディスプレイ・セル内部であって、前記光シャッタ・アレイの後ろに配置されている請求項１に記載の液晶ディスプレイ・デバイス。
3. フォトルミネセンス・ファイバの前記アレイが、前記液晶ディスプレイ・セル内部であって、前記光シャッタ・アレイの前に配置されている請求項１に記載の液晶ディスプレイ・デバイス。
4. フォトルミネセンス・ファイバの前記アレイが、前記液晶ディスプレイ・セル外部であって、前記光シャッタ・アレイの前に位置されている請求項１に記載の液晶ディスプレイ・デバイス。
5. 前記ファイバ・アレイ部での前記放出光の前記第２の周波数帯域が、吸収された入射光よりも長い波長のものである請求項１に記載の液晶ディスプレイ・デバイス。
6. 前記ファイバ・アレイが、ポリエチレン・バルク・ファイバ材料を備える請求項１に記載の液晶ディスプレイ・デバイス。
7. 前記ファイバ・アレイが、単軸方向に配向されたフォトルミネセンス・ポリマーを備える請求項１に記載の液晶ディスプレイ・デバイス。
8. 前記ファイバ・アレイ部がさらに、感光体分子を含む請求項１に記載の液晶ディスプレイ・デバイス。
9. 前記ファイバ・アレイが、それぞれのファイバ・アレイ部を分離して、前記セルのサブピクセルと位置合わせするための不透明壁部を含み、前記不透明壁部が、フォトリソグラフィによってパターン形成されたポリマー・レジスト材料を備える請求項２に記載の液晶ディスプレイ・デバイス。
10. 前記液晶セルがさらにガラス基板を含み、前記ファイバ・アレイが、前記ファイバ・アレイを前記基板に固定するための接着剤を含む請求項９に記載の液晶ディスプレイ・デバイス。
11. 前記接着剤がさらに、ポリマー・オーバーコートを含む請求項１０に記載の液晶ディスプレイ・デバイス。
12. 前記不透明壁部が、所定の周期性に従ってそれぞれのファイバ・アレイ部を分離して位置合わせする請求項９に記載の液晶ディスプレイ・デバイス。
13. 前記ファイバ・アレイが、それぞれのファイバ・アレイ部を分離して、前記セルのサブピクセルと位置合わせするための不透明壁部を含み、前記不透明壁部が不透明ファイバ材料を備える請求項２に記載の液晶ディスプレイ・デバイス。
14. 前記ファイバ・アレイが、それぞれのファイバ・アレイ部を分離して、前記セルのサブピクセルと位置合わせするための、カラムを有する不透明グリッド部を含み、前記不透明グリッドが、フォトリソグラフィによってパターン形成されたポリマー・レジスト材料を備える請求項３に記載の液晶ディスプレイ・デバイス。
15. 前記ファイバ・アレイが、それぞれのファイバ・アレイ部を分離して、前記セルのサブピクセルと位置合わせするための、カラムを有する不透明グリッド部を含み、前記不透明グリッドが不透明ファイバ材料を備える請求項３に記載の液晶ディスプレイ・デバイス。

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