JPH01230091A

JPH01230091A - カラー表示装置

Info

Publication number: JPH01230091A
Application number: JP63056631A
Authority: JP
Inventors: Isao Ota; 勲夫太田; Tsuyoshi Kamimura; 強上村; Hiroyuki Onishi; 博之大西; Hisahide Wakita; 尚英脇田
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1988-03-10
Filing date: 1988-03-10
Publication date: 1989-09-13
Anticipated expiration: 2014-12-20
Also published as: JP2991714B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、高輝度、高コントラストで視角特性に優れた
カラー表示装置に係るものである。

従来の技術現在、ワードプロセッサやパソコン、テレビ。

ＣＡＤ／ＣＡＭ等に用いられている表示装置としてはＣ
ＲＴ　（カソードレイチューブ）を用いたものが主であ
り、Ａ４フル頁が表示できるモノクロのものから高品位
のフルカラーが表示できるものまで、一方サイズとして
は０．５”〜４０”位まで各種のものが事務用、あるい
は娯楽用に活用されている。しかるに、ＣＲＴは容積が
大きく薄型化が困難であることや、高電圧を要する等の
難点があり、平板型の大容量、低コストフルカラー表示
装置が強く求められている。

従来、平板型のカラー表示装置としては、開発途上のも
のとしてはプラズマデイスプレィ、フラン）ＣＲＴ、蛍
光表示管等、すでに商品化されたものとしては液晶ポケ
ットテレビがある。前王者は、現状では発光効率が低い
ことや、パネル構造が？ＪＩ雑高価になること、大型化
が困難という問題をかかえている。一方、液晶フルカラ
ー表示装置は、大型化の容易さ等よりますます、フルカ
ラー大型化へ向けての開発が活発に進められている。

たとえばテレビジョン学会技研報告　８巻、４号。

１から６頁、昭和５９年に記載されている。液晶でフル
カラー表示を実現するには、通常液晶は単にパンクロ用
ライトバルブ（以下ＬＶと略す）として用いられ、赤、
緑、青の色フィルターを電極上に細帯状ないし点状に設
けることにより２次元面上で加法混色によりカラー像が
表示される。

第２図にツィステッドネマチック型（以下ＴＮと略す）
液晶表示モードを用いた従来のフルカラーパネルの構成
と動作について述べる。ＴＮ型フルカラーマトリックス
パネルは、一対のガラス基板２．８に、各々設けられた
酸化インジウム等よりなる透明行電極３と透明列電極７
に、誘電率異方性（Δε）が正のネマチック液晶４がは
さまれており、ガラス基板２．８の外側に一対の偏光板
１．９が設けられて構成されている。

カラーパネルを構成するために赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青
（Ｂ）のカラーフィルターＮ５が、それぞれ列電極（な
いしは行電極）上に規則的に設けられている。パネルは
簡略化して図示しであるが、通常、色フィルター層側表
面および、行電極側表面上には液晶分子の配向を規定す
るための配向処理層が設けられており、液晶分子は各基
板表面では、はぼ基板と平行に特定方向に配列しており
、分子の配列方向は一方の基板と他方の基板では、はぼ
９０″向きが異なり、一方の基板から他方の基板に向か
って分子の配列方向は徐々にねしれており、結局、側基
板間でほぼ９０°のねじれを生じるように、側基板表面
にあらかじめ配向処理がなされている。液晶カラーパネ
ルでは通常明るい表示を得るためには、透過型で使用さ
れる。

すなわちパネル背面に白色背面光−５ｔＯが設けられて
いる。光源１０として蛍光灯のように、線状光源を用い
る時は、２次元の表示面に対してムラのない均一な明る
さを得るために、光拡散板（図示は省略）が光源１０と
液晶パネルの間に設けられている。光源１０がエレクト
ロルミネッセンスのごとき面状光源であれば、光拡散板
は不要である０以上が従来のフルカラー液晶パネルの１
例であるが、従来の技術での最大の難点は、（１）従来
のＴＮ型フルカラー表示パネルないしはＦＬＣ型カラー
パネルでは光源１０よりの光束利用率が低いことである
。すなわちカラー表示を目的とする場合、光源１０より
の光スペクトルには赤、青、）！の色光成分がふくまれ
ていなければならない。通常の光源よりの光は自然光で
あるから、偏光板１を通過するとき、約５０％の光束が
偏光板に吸収されて失われる０表示媒体が液晶であろう
が、電気光学結晶板であろうが、偏光板を利用する表示
システムでは、モノクロパネルでもカラーパネルでも、
この５０％の光…失は避けられない。カラーパネルがモ
ノクロパネルにくらべてさらに不利になる点は、カラー
フィルターＮ５が挿入されていることから生しる。すな
わち、第２図で図示している偏光板１，９は、中性偏光
板を仮定しており、背面光源１０よりの白色光束は、偏
光板１により白色直線偏光になる。この白色直線偏光は
、色フィルター層を通って液晶Ｎ４に入ろうが図のよう
に液晶層４を出てからフィルター層５に入ろうが、各色
フィルター層によって特定波長の光が吸収される。

すなわち、赤フィルター層を通る時は、緑、青成分を、
青フィルター層を通る時は、赤、緑成分を、緑フィルタ
ー層を通る時は、赤、青成分をそれぞれ吸収されてしま
うため、元々の白色光のエネルギーは約３分の１に低下
してしまうことになる。液晶層４やカラーフィルタ層を
通過した光が直線偏光であり、かつ、その偏光軸が偏光
板９の偏光軸と一致しておれば、偏光板９を通過する時
は基本的には光ロスはない０以上述べたごとく偏光板１
．９および色フイルタ−５が理想的なものであっても、
カラーパネルを通過する光エネルギーは、はぼ５０％×
３３％＝１６．５％程度に低下してしまう。液晶パネル
そのものは通常、低電圧・低電流であり、低電力を特徴
とするが、液晶カラーパネルとなると、上に述べたごと
く、背面光源を要し、かつ背面光源の光束の一部しか利
用できないために、低電力という液晶の特長が大きく損
なわれてしまうのが実状であった。

発明が解決しようとする課題本発明が解決しようとする問題点は、（１）従来のカラ
ーパネルでのカラーフィルタによる電圧低下と闇値特性
の悪化、（２）従来のカラーパネルでのカラーフィルタ
による明るさの低下である。

課題を解決するための手段以上の課題を解決するために本発明のカラー表示装置は
、各々透明電極を有する一対の透明基板の電極面側が相
対向しており、これら電極間に電圧によって光透過性を
変化できる電気光学変調素子が挟まれてなり、前記背面
側透明基板と前記透明電極間には異なる色に発光する蛍
光体層が塗り分けられており、背面側基板の背後には前
記蛍光体を励起発光させる光源が設けられており、前記
各々の透明電極に電圧を印加する手段を備えてなるもの
である。

作用本発明は上記した構成によって、ＴＮ液晶やＳＴＮ液晶
（スーパツイスト液晶）、ＥＣＢ液晶（電界制御複屈折
モード）、強誘電性液晶（ＦＬＣ）等の電圧印加によっ
て光学散乱性を変調するＬＶ効果あるいは、上記液晶に
２色性色素を添加したＧＨ（ゲストホスト）型液晶モー
ドないしは、針状微粒子を高絶縁性有機溶媒に分散した
分散系等の電圧によって光学透過率を変調し得る電気光
学変調素子をライトバルブ（Ｌ　Ｖ）とし、異なる色に
発光するバタン状に塗り分けた蛍光体層を励起光源によ
って発光させて得た色光を電気光学変調素子により変調
するものである。すなわち従来のようなカラーフィルタ
を基本的には用いることなく、発光色の異なる蛍光体層
を塗り分けることによって励起光のエネルギーは１００
％色光の発光に使用できるため、明るくて、各色ともコ
ントラストに優れた映像を表示し得ることになる。

実施例以下本発明のカラー表示装五の一実施例について、図面
を用いて詳細に説明する。

第１図に示す如く本発明のカラー表示パネルは、基本的
には蛍光体励起光源１３、色光を発光する蛍光体層１１
、電気光学変調素子１４、必要に応じて偏光板９よりな
る。蛍光体励起光源１３には、青ないし紫外部のほぼ単
波長光を放射するものが用いられる。Ｒ，Ｇ、Ｂ蛍光体
Ｎｌｌは、光源１３よりの励起光により各々Ｒ，Ｇ、Ｂ
に発光するものが用いられる０図ではストライプ状に設
けられているが勿論モザイク状に設けても良い、蛍光体
層１１は励起光に対して透明な基板８の上に印刷等の方
法によって塗り分けられている。電気光学変調素子１４
が強誘電性ＧＨ型液晶セル（以下ＧＨ−ＦＬＣと略す）
の場合についてさらに具体的に述べる。ＧＨ−ＦＬＣは
単純マトリックス構成で大容量表示世が実現でき、高速
応答性。

高コントラスト性を併せ持つため、本発明の電気光学変
調素子１４として特にふされしいものである。すなわち
酸化インジウム、酸化スズ、金属薄膜などの透明導電膜
（以下ＩＴＯと略す）を設けた一対のガラスあるいは、
プラスチックフィルムよりなる透明基板２．８の電極面
７．３の間に、２色性色素を溶解したカイラルスメクチ
ックＣ液晶４が基板にほぼ平行に初期配向処理されいわ
ゆる３ｏｏｋ−ｓｈｅｌｆ構成をとっている。液晶分子
を特定方向にかつ必要に応じて電極面に対して適当なチ
ルト角を有するように配向させるための配向膜の図示は
省略しである０分子配向処理は、電極間にＳｔ○等を斜
方蒸着する等によって行われる。文字、映像等を表示す
るためのＸ−Ｙマトリクス型パネルでは、上記一対のＩ
ＴＯは図に示すように各々細帯状にバタン化されており
、各々の細帯状ｒＴｏが互いに直交するように配置され
ており、画電極の交点部が１つの画素１５を構成する。

上記ＧＨ−ＦＬＣモードでは、高コントラストを得るた
め、偏光板の偏光軸を、電極間に正または負の電圧を印
加して分子配列を達成した液晶の分子軸に一致させるよ
うに配置して使用される。

印刷等によって形成した蛍光体層は通常凹凸が激しく、
液晶分子を均一に配向させるのにはふされしくなく、コ
ントラスト特性の低下、表示のむら等を発生し易い。こ
のような場合、蛍光体層１１の上にさらに表面平滑化層
１６を、印刷、スピンコード、ロールコート等によって
形成するのが望ましい。ＩＴＯｉ３明電極はこの平滑化
層の上に形成しフォト主ソチにより細帯状に加工される
。

本発明で用いる蛍光体は蛍光灯などいわゆるフォトルミ
ネンセンス用に広く用いられているものが使用できる。

すなわち赤色発光用にはＥｕ３＋付活蛍光体が代表的で
あり、Ｙ２Ｏ３：Ｅｕ３＋Ｙ　　（Ｐ、　　Ｖ）　　０４　　：Ｅｕ３＋（Ｙ、　
　Ｇｄ）　　ＢＯ３：　　Ｅｕ３＋Ｙ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕ３
＋　　その他３．５Ｍｇ０　・０．５ＭｇＦ２　　・ＧｅＯ２：Ｍｎ
緑色発光用にはＴｂａ＋付活蛍光体が代表的であり、Ｙ２Ｏ２Ｓ：Ｔｂ３＋Ｇａ２０２Ｓ：Ｔｂ３＋Ｙ２ＳｉＯ５：Ｃｅ３＋、Ｔｂ３＋（Ｃｅ、　Ｔｂ）ＭｇＡ１１１０１９゜ＬａＰＯ４：Ｃ
ｅ３＋、Ｔｂ３＋その他ＺｎＯ：Ｚｎ、ＺｎＳｉＯ４：ＭｎＺｎ２ＳｉＯ
４：ＭｎＬａＰＯ４：Ｃｅ３＋、Ｔｂ３＋青色発光用にはＥｕＺ＋付活蛍光体が代表的であり、ＢａＭｇ２Ａｆｆ１６０２７：Ｅｕ２＋（Ｓｒ、Ｃａ）
５　（ＰＯ４）３Ｃｊ！：Ｅｕ２＋５ｒ２Ｐ２０７　：
Ｅｕ２＋Ｃａ５　　（ＰＯ４）　　３　　（Ｆ、　　Ｃｊ＋）　
　：Ｓｂ３＋（Ｂａ、Ｃａ、Ｍｇ）５（ＰＯ４）３（１
！　　：Ｅｕ２＋Ｓｒ５　　（ＰＯ４）　　３Ｃｊ！：
Ｅｕ２＋その他ＭｇＷＯ４，ＣａＷＯ４，５ｒ２Ｐ２０
７：５ｎＣａ５　　（ＰＯ４）　　３　　（Ｆ、　　Ｃ
１）　　：Ｓｂ３＋Ｙ２Ｏ２Ｓ：Ｔｍ３＋　などが利用
できる。

一方本発明に使用する光源は、上記蛍光体を励起発光さ
せるにふされしい輻射スペクトルを持つものでなければ
ならない。また電気エネルギから輻射エネルギへの変換
効率ができるだけ高いものが望ましい、−例として水銀
蒸気中のアーク放電によって放射される紫外線を利用す
る蛍光ランプが適する。蛍光ランプはガラス管内に少量
の水銀と数Ｔｏｒｒのアルゴン等の奇ガスが封入されて
おり管内壁には蛍光物質が塗布されている。管の両端に
は一対の電極が封入されている。電極表面は電子放出性
物質が塗布されている。低圧水銀放電ランプでは、ラン
プへの入力電気エネルギーの約６０％が波長２５４１ｍ
を主とする紫外線エネルギーに変換される。３３明基板
８にこの波長を通すガラスないしはプラスチックを用い
れば２５４ｎｍを直接用いることも不可能ではないが、
水銀蒸気圧を高めれば３１３ｎｍ、３６５　ｎｍなどの
より長波長成分が高まり透明基板の選択の幅は広がる。

あるいは、放電によって生じた波長２５４ｎｍの紫外線
を約４５０　ｎｍまでのより長波長光に変換する蛍光体
をランプ管内壁に設けた蛍光ランプを用いてもよい。４
５０ｎｍは、通常フルカラー表示には青色光成分として
必要なものである。

励起光が４５０ｎｍ近辺の波長であれば青（Ｂ）の蛍光
体層は必ずしも設ける必要はない。また蛍光体の発光ス
ペクトルが十分適切でない場合には、蛍光体層の上ない
し平滑層の上ないし、いずれかのｔｉ表面上にカラーフ
ィルタ層を形成して色光スペクトルを最適化することは
容易である。この場合は従来のように白色光からＲ，Ｇ
、Ｂフィルタで色分解するのではなく、−旦蛍光体層で
色光発生されて後の光をスペクトル変調するだけである
から、光エネルギはたいして損なわない。

発明の効果従来のカラー液晶パネルでは、ＴＮモードあるいはＦＬ
Ｃモード液晶ライトバルブ、ストライブ状あるいは、モ
ザイク状のＲ，Ｇ、Ｂカラーフィルタ、白色背面光源、
の組み合わせが基本であった。この場合、白色背面光源
のエネルギはＲ，Ｇ。

Ｂカラーフィルタ層によって１／３以下に低下してしま
う。

本発明における第一の特徴は表示の明るさである。すな
わち従来のようなカラーフィルタを用いる代わりに、各
々発光スペクトルを異なるＲ、Ｇ。

Ｂ蛍光体層を用いるため光源の光エネルギの大半をＲ，
Ｇ、Ｂ各々の蛍光体の励起エネルギに使用できる。した
がって光源、基板、の材料選択を最適化して蛍光体に到
達するまでの吸収ロスをできるだけ小さくすれば原理的
には従来のものより３倍高効率の表示パネルとなりうる
。

本発明における第２の特徴は蛍光体層を必要に応じて平
滑化して、この上に電極層を設けた点にある。こうする
ことによって電極間に印加された電圧が有効に液晶層に
印加され、一方液晶の配向性を均一化し、駆動電圧の低
下、闇値特性の向上が達成され、コントラスト、明るさ
２色線度等の表示品位の向上に大きく寄与する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のカラー表示装置の斜視図、第２図は従
来のフルカラー液晶パネルの斜視図である。２・・・・・・透明基板、３・・・・・・透明行電極、
４・・・・・・電気光学変調素子層、７・・・・・・透
明列電極、８・・・・・・透明電極、９・・・・・・偏
光板、１１・・・・・・蛍光体層、１３・・・・・・蛍
光体励起光源、１４・・・・・・電気光学変調素子、１
５・・・・・・画素、１６・・・・・・蛍光体平滑化層
。代理人の氏名　弁理士　中尾敏男　はか１名第２図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）各々透明電極を有する一対の透明基板の電極面側
が相対向しており、これら電極間に電圧によって光透過
性を変化できる電気光学変調素子が挟まれてなり、前記
一対の透明基板の背面側透明基板と前記透明電極間には
異なる色に発光する蛍光体層が塗り分けられており、前
記背面側基板の背後には前記蛍光体を励起発光させる光
源が設けられており、前記各々の透明電極に電圧を印加
する手段が設けられていることを特徴とするカラー表示
装置。
（２）光源は低圧水銀蒸気のガス放電を利用したもので
あることを特徴とする請求項第（１）項記載のカラー表
示装置。
（３）光源は少なくとも４５０ｎｍより短波長の光を放
射するものであることを特徴とする請求項第（１）項記
載のカラー表示装置。
（４）蛍光体層は、各々赤、緑、青の光を放射するもの
が塗り分けられていることを特徴とする請求項第（１）
項記載のカラー表示装置。
（５）電気光学変調素子はネマチック液晶、カイラルネ
マチック液晶、スメクチックＡ液晶、カイラルスメクチ
ックＣ液晶、カイラルスメクチックＩ液晶より選ばれた
液晶素子であることを特徴とする請求項第（１）項記載
のカラー表示装置。
（６）液晶素子には２色性色素が添加されていることを
特徴とする請求項第（５）項記載のカラー表示装置。
（７）カラー表示装置の表示を観察する基板側に偏光板
が設けられていることを特徴とする請求項第（５）項ま
たは第（６）項のいずれかに記載のカラー表示装置。
（８）電気光学変調素子は針状ないし板状の微粒子が高
抵抗液体に分散されてなる液体分散系であることを特徴
とする請求項第（１）項記載のカラー表示装置。
（９）蛍光体層を設けた基板は前記蛍光体への励起光に
対して透明であることを特徴とする請求項第（１）項記
載のカラー表示装置。
（１０）透明基板上の蛍光体層の上にはさらに、表面平
滑化層が設けられており、前記透明電極はこの表面平滑
化層の上に設けられていることを特徴とする請求項第（
１）項記載のカラー表示装置。
（１１）透明基板のいずれかの内面側に色調整用のカラ
ーフィルタ層が設けられていることを特徴とする請求項
第（１）頂記載のカラー表示装置。