JPH11237632A

JPH11237632A - 蛍光型液晶表示装置

Info

Publication number: JPH11237632A
Application number: JP10041457A
Authority: JP
Inventors: Masae Kawabata; 雅江川端; Koichi Fujimori; 孝一藤森; Tokihiko Shinomiya; 時彦四宮
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1998-02-24
Filing date: 1998-02-24
Publication date: 1999-08-31

Abstract

(57)【要約】【課題】光の利用効率を良くして明るい表示を得ると
ともに、視野角が広い液晶表示装置を提供する。【解決手段】一対のガラス基板が相対向して配置さ
れ、そのガラス基板間に液晶層を挟持し、表示を観察す
る側のガラス基板の液晶側に少なくとも２色の蛍光体層
を設け、前記蛍光体層の上に偏光層を形成し、更にその
上に細帯状透明電極群を形成し、他方のガラス基板の液
晶側にも偏光層を設けるとともにその上に細帯状透明電
極群を形成し、前記一対の細帯状透明電極群が互いに直
交して配置されることでマトリクス状の電極を構成して
おり、更に、前記細帯状透明電極群に電圧を印加する手
段を設けており、観察する側とは反対側に偏光層を透過
して前記蛍光体を励起発光させる光源として青色光源を
設け、特に、液晶層には、電圧−透過率特性の急峻なＳ
ＴＮモード液晶を備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＯＡ（オフィスオ
ートメーション）機器に使用できる高コントラスト、広
視野角、低コストの液晶表示装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、ＯＡ機器に用いられる表示装置
は、軽量化、薄型化、低消費電力化が要求されている。
このため、フラットＣＲＴ、液晶表示装置（ＬＣＤ）、
プラズマ表示装置（ＰＤＰ）、ＥＬ表示装置、ＬＥＤ表
示装置等の表示装置の開発・実用化が進められている。

【０００３】なかでも液晶表示装置は、他の表示装置に
比べ、厚さ（奥行き）が格段に薄くできること、消費電
力が小さいこと、フルカラー化が容易なこと等の利点を
有するので、近年においては種々の分野で用いられつつ
あり、期待も大きい。

【０００４】既に提案されているフルカラー液晶表示装
置は、図９に示すように、一対のガラス基板上３３、３
９に各々設けられた細帯状透明電極３５、３８により液
晶層３６が挟まれており、さらに液晶層３６はシール３
７により封止されており、観察者４３側のガラス基板３
３と細帯状透明電極３５の間には各画素毎に赤、青、緑
のカラーフィルター層３４が形成され、ガラス基板３
３、３９の外側には１対の偏光板３１、４０が設けられ
た構造をし、観察者４３側の偏光板３１とガラス基板３
３の間には位相差板３２が形成されている。一般に液晶
表示装置では、明るい表示を得るために、パネル背面に
白色光源４１を備えており、白色光源４１から発せられ
る白色光４２を偏光板３１、４０と液晶層３６で光変調
し、赤、青、緑のカラーフィルター層３４によってフル
カラー表示を行っている。しかし、見る角度で色相が変
化したり、特定の方向で視認性が劣るなどの視角依存性
が強いという難点や、色再現性が十分でなく、コントラ
ストが低いという欠点がある。

【０００５】また、一般に単純マトリクスの表示パネル
においては表示容量が大きくなると、オフ画素にもクロ
ストーク電圧が印加されてしまうため、コントラストの
低下をきたす。すなわち単純マトリクスパネルに使用す
る表示媒体は、明確なしきい値特性を有していなければ
コントラストに優れた表示にはならない。そこで、液晶
分子のねじれ角を９０度から１８０〜２７０度に増加さ
せることによって、液晶の電圧−透過率特性に急峻なし
きい値特性を持たせてクロストークを抑える工夫がなさ
れている。しかし、このモードは複屈折を利用するため
波長分散が大きく影響し白色光で使用すると表示が着色
するためフルカラー表示を行うには位相差板が必要とな
り、さらにセルギャップのマージンも狭くなってしま
う。

【０００６】この他にも、特開昭５１−１０９７９８号
公報には、ガラス基板の内側に蛍光体層と偏光板を設け
た構造の液晶表示装置が提案されているが、この発明に
よると、光源は紫外線を使用しており、ホメオトロピッ
ク配向となっている。また、特開昭６３−２１６０２９
号公報にも、ガラス基板の内側に蛍光体層を設けた構造
の液晶表示装置が提案されているが、この発明による
と、光源は紫外線を使用しており、液晶層に二色性紫外
線吸収物質を含有したゲストホストモードを使用してい
る。この他、蛍光体層を液晶パネルの外側に設けた表示
装置も数多く提案されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上述のように、カラー
フィルターを用いたフルカラー液晶表示装置では、光源
に赤、青、緑色の成分が含まれた白色光を用い、カラー
フィルター層により特定の波長の光が吸収されること
で、カラー表示を行っている。例えば、赤色フィルター
では、青、緑成分が吸収されてしまう。そのため、元々
の白色光のエネルギーは約３分の１に低下してしまい、
光の利用効率が悪いという問題と、液晶表示装置特有の
見る角度で色相が変化したり、特定の方向で視認性が劣
るなどの視角依存性が強いという問題がある。

【０００８】また、コントラストを上げるためにスーパ
ーツイストネマティック液晶を用いると、フルカラー表
示には位相差板が必要となり、セルギャップのマージン
も狭くなってしまうという問題がある。

【０００９】その他、蛍光体を液晶パネルの外側に設け
た表示装置では、ガラス厚による視差が生じてしまう
し、高精細化が困難となる。

【００１０】さらに、紫外線を透過させた場合は、液晶
の劣化が生じるという問題がある。

【００１１】本発明は、上記問題点を解決するためにな
されたものであり、光の利用効率を良くして明るい表示
を得るとともに、視野角が広い液晶表示装置を提供する
ことを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１記載の
蛍光型液晶表示装置は、相対向して配置された一対の基
板と、前記基板間に挟持された液晶層と、表示を観察す
る側の前記一方の基板の前記液晶層側に設けた蛍光体層
と、前記蛍光体層の上に形成した偏光層と、前記偏光層
上に形成した細帯状透明電極群と、他方の基板のいずれ
かの基板面に形成した偏光層と、前記他方の基板の前記
液晶層側に形成した細帯状透明電極群と前記一対の基板
に形成した前記細帯状透明電極群とが互いに直交して配
置することでマトリクス状に構成した電極群と、前記細
帯状透明電極群に電圧を印加する手段と、表示を観察す
る側とは反対側に前記偏光層を透過して前記蛍光体層を
励起発光させる青色光を発する光源とを備えたことを特
徴としている。

【００１３】本発明の請求項２記載の蛍光型液晶表示装
置は、請求項１記載の蛍光型液晶表示装置であって、前
記蛍光体層は青色光により励起し、少なくとも赤、緑の
２色の光を放出する前記蛍光体層を画素毎に塗り分けた
ものであることを特徴としている。

【００１４】本発明の請求項３記載の蛍光型液晶表示装
置は、請求項１または２記載の蛍光型液晶表示装置であ
って、前記青色光の光源がエレクトロルミネッセンスで
あることを特徴としている。

【００１５】本発明の請求項４記載の蛍光型液晶表示装
置は、請求項１または２記載の蛍光型液晶表示装置であ
って、前記青色光の光源が青色発光ダイオードであるこ
とを特徴としている。

【００１６】本発明の請求項５記載の蛍光型液晶表示装
置は、請求項１乃至４記載の蛍光型液晶表示装置であっ
て、前記蛍光体層を励起発光させる前記青色光の光源の
ピーク透過率の波長が４４５ｎｍから４５５ｎｍの間に
あり、半値幅が１０ｎｍであることを特徴としている。

【００１７】本発明の請求項６記載の蛍光型液晶表示装
置は、請求項１乃至５記載の蛍光型液晶表示装置であっ
て、前記液晶層が正の誘電率異方性を有するネマチック
液晶であり、一方の基板から他方の基板に対して９０度
から２７０度の範囲でねじれていることを特徴としてい
る。

【００１８】本発明の請求項７記載の蛍光型液晶表示装
置は、請求項６記載の蛍光型液晶表示装置であって、前
記液晶層のΔｎの温度依存性が、３０℃の温度変化量に
対しては、０．００８以下であることを特徴としてい
る。

【００１９】本発明の請求項８記載の蛍光型液晶表示装
置は、請求項６記載の蛍光型液晶表示装置であって、前
記液晶層のリタデーションｄΔｎが２５℃で６８０ｎｍ
±２０ｎｍであることを特徴としている。

【００２０】本発明の請求項９記載の蛍光型液晶表示装
置は、請求項１乃至８記載の蛍光型液晶表示装置であっ
て、前記一対の偏光層は、ポリビニレン誘導体またはゲ
ストホスト直鎖型液晶ポリマーからなり、前記偏光層表
面が酸化シリカでコートされていることを特徴としてい
る。

【００２１】本発明の請求項１０記載の蛍光型液晶表示
装置は、請求項１乃至９記載の蛍光型液晶表示装置であ
って、前記一対の偏光層は、コレステリック液晶からな
り、前記偏光層と前記液晶層との間にλ／４板が配置さ
れていることを特徴としている。

【００２２】本発明の請求項１１記載の蛍光型液晶表示
装置は、請求項１０記載の蛍光型液晶表示装置であっ
て、前記コレステリック液晶の平均屈折率ｎ＝（ｎ_e＋
ｎ_o）／２とピッチＰの関係Ｐｎが、Ｐｎ＝０．４５の
関係を満たすことを特徴としている。

【００２３】本発明の請求項１２記載の蛍光型液晶表示
装置は、請求項１乃至１１記載の蛍光型液晶表示装置で
あって、前記一対の基板の少なくとも一方がプラスチッ
ク基板であることを特徴としている。

【００２４】本発明の請求項１３記載の蛍光型液晶表示
装置は、請求項１乃至１２記載の蛍光型液晶表示装置で
あって、前記一対の基板のうち、少なくとも光源側は偏
光子付きプラスチックフィルム基板であることを特徴と
している。

【００２５】以下、上記構成による作用を説明する。

【００２６】請求項１によると青色光源から放射された
光は、一対の偏光板と液晶層により光変調された後、直
に蛍光体層に入射し、蛍光体を励起発光させる。そのた
め蛍光体を外付けにした時に起こるガラス基板の厚みに
よる視差は生じないし、高精細化も可能となる。また、
観察者は、蛍光体により発っせられた散乱光を見ること
になるためカラーフィルターを透過した光を見る時と比
べて視角が広がるとともに、カラーフィルターによる光
吸収がないため光の利用効率も良くなって明るい表示を
得ることができる。さらに、液晶層を透過する光が青色
単色であるため、波長分散による色付きが無くなり位相
差板で補償しなくても容易にフルカラー表示を行うこと
ができるとともに、紫外光を透過させた時のような液晶
の劣化や、偏光板の特性を考慮しなくてもよくなる。

【００２７】請求項２によると容易にフルカラー表示を
得ることができる。

【００２８】請求項３によるとエレクトロルミネッセン
スは、面発光であるため、むらのない青色光源が得られ
る。

【００２９】請求項４によると光源が直流で発光する青
色発光ダイオードであるため、インバータやインバータ
での変換の際に生じるロスがなくなり、低消費電力で青
色光源を得ることができる。

【００３０】請求項５によると青色光源の発光ピークの
波長が４４５ｎｍから４５５ｎｍの間にあり、半値幅が
１０ｎｍであるため色純度の良い青色光が得られる。

【００３１】請求項６によると液晶層にねじれ角が９０
度のＴＮモードを用いることで、簡単に階調表示が行え
る。また、ねじれ角を１８０度から２７０度としたＳＴ
Ｎモードとすることで、表示容量が拡大し、電圧−透過
率特性が急峻でヒステリシスのない高表示品位のパネル
とすることができる。

【００３２】請求項７によると液晶のΔｎの温度依存性
が小さいため、通常ＯＡ用として用いる際の温度変化１
０℃〜４０℃を想定し、３０℃の温度変化量に対して、
Δｎの変化量が０．００８以下である液晶を用いるとす
ると、セルギャップを６μｍとした場合には温度が３０
℃変化することでｄΔｎは４８ｎｍ変化し、またセルギ
ャップを５μｍとした場合にはｄΔｎは４０ｎｍ変化す
る。しかしこの範囲内であれば、高いコントラスト＞５
０を維持できる。

【００３３】請求項８によると液晶層のリタデーション
ｄΔｎは４５０ｎｍの波長に対して最適であり、リタデ
ーションを６８０ｎｍ±２０ｎｍに設定することで高い
コントラスト＞５０を維持できる。

【００３４】請求項９によると前記一対の偏光層は、ポ
リビニレン誘導体またはゲストホスト直鎖型液晶ポリマ
ーからなる材料等を用いて形成した偏光板を酸化シリカ
でコートするため、平坦性に優れ、ＩＴＯの形成に耐え
る耐熱性を備えた構造とすることができる。

【００３５】請求項１０によると偏光層にコレステリッ
ク液晶を利用し、コレステリック液晶をポリマー化する
ことで、偏光板の内製化が容易であることと、光の利用
効率が上がるという効果がある。

【００３６】請求項１１によるとコレステリック液晶の
平均屈折率とピッチを選択することで４５０ｎｍの波長
（青色光）を効率良く選択反射することができる。

【００３７】請求項１２によると液晶表示装置は、基板
に位相差を持つプラスチック基板を用いても、光源の光
が単一波長であり、偏光層を基板の内側（液晶層側）に
形成すると、偏光層を透過して観察者側の偏光層を透過
するまでの間にプラスチック基板の位相差が光に与える
影響がないため、表示品位を低下させることなく、液晶
パネルの軽量化がはかれる。ここで、プラスチック基板
に等方性のものを用いると、プラスチックの位相差は非
常に小さいため、光源側の偏光層を内側に設けず基板の
外側に設けても、表示品位は低下しない。

【００３８】請求項１３によると光源側の偏光板は基板
の液晶層側に形成する必要はなく、偏光子一体型のプラ
スチックフィルム基板を用いるとさらに軽量化が可能と
なる。

【００３９】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について以下
に説明する。

【００４０】（実施の形態１）本実施の形態１の液晶表
示装置は、図１に示すように、観察者３０側から順に、
ガラス基板１、蛍光体層３、偏光層４、細帯状透明電極
５、液晶層６、細帯状透明電極７、偏光層８、ガラス基
板２、エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）１１の構造を
有している。さらに、液晶層６はシール９により封止さ
れている。また、ＥＬ１１はガラス基板１２、透明電極
（陽極）１３、正孔注入層１４、正孔輸送層１５、発光
層１６、ドーピング材料１７、電子輸送層１８、金属電
極（陰極）１９により構成されている。ここで、光源側
の偏光層８とガラス基板２との順番は入れ代わっても良
い。

【００４１】まず、ガラス基板１上に蛍光体層３をパタ
ーニングして配置し、その上に偏光層４を形成し、更に
その上に細帯状透明電極５を成膜する。そして、液晶層
６を介して対向のガラス基板２上の偏光層８の上に成膜
された細帯状透明電極７と、図２に示すように直交して
配置される。光源のＥＬ１１は、青色光１０を放出する
ものであり、蛍光体層３は、ＥＬ１１より放射される励
起光により各々赤、緑色に発光するものが用いられる。
また、青色に関しては光源の青色をより純粋な青色に変
換できる蛍光体層３を設けるか、光源の青色光１０の波
長を限定するフィルターを設けるとよい。

【００４２】ここで、ガラス基板上に形成される蛍光体
層３としては、赤色発光用にはＥｕ³⁺付活蛍光体が、緑
色発光用にはＴｂ³⁺付活蛍光体が、青色発光用にはＥｕ
³⁺付活蛍光体がそれぞれ代表的であり、それらの化合物
を用いるか、あるいは、その他に、赤色発光体として、
４−ジシアノメチレン−２−メチル−６−（ｐ−ジメチ
ルアミノスチルリン）−４Ｈ−ビラン（ＤＣＭ）等のシ
アニン系色素、１−エチル−２−（４−（ｐ−ジメチル
アミノフェニル）−１，３−ブタジエニル）−ピリジウ
ム−バ−コライト（ピリジン１）等のピリジン系色素が
挙げられる。また、緑色発光体としては、クマリン系色
素、青色発光体としては、１，４−ビス（２−メチルス
チリン）ベンゼン、トランス−４，４’−ジフェニルス
チルベン等のスチルベン系色素が挙げられる。この蛍光
体層は、ストライプ状に設ける他、モザイク状に設けて
もよい。

【００４３】蛍光体層３を形成した後、蛍光体層３の保
護層（図示せず）を設け、更にその上に偏光層４を形成
する。この偏光層４としては、例えばポリビニレン誘導
体や、ゲスト・ホスト直鎖型液晶ポリマーから成るもの
が用いられ、偏光層４の表面は酸化シリカでコートする
ため平坦性・耐熱性に優れたものとなる。これらの材料
以外にも、平坦性に優れＩＴＯの形成温度に耐えること
が可能であれば本発明に使用できる。

【００４４】さらに、蛍光体層３が形成された基板の偏
光層４上にはＩＴＯから成る細帯状透明電極５が形成さ
れる。一方、光源側の基板は、ガラス基板２上に偏光層
８を形成し、その上にＩＴＯより成る細帯状透明電極７
を成膜している。この蛍光体層３が形成された基板と光
源側の基板は、細帯状透明電極が互いに直交して配置さ
れる。ここで、図示しないが、細帯状透明電極５と細帯
状透明電極７に電圧を印加する手段が設けられている。
これらの基板間の液晶層に、正の誘電率異方性を有する
ネマチック液晶で、一方の基板から他方の基板に対して
９０度ねじれて配置されているＴＮモードを用いると簡
単に階調表示が行える。また、一方の基板から他方の基
板に対して１８０度から２７０度の範囲でねじれて配置
されているＳＴＮモードを用いると、ＴＮモードと比較
して表示容量が拡大し、電圧−透過率特性が急峻で高コ
ントラストの明るい表示とすることができる。ＳＴＮモ
ードではねじれ角を大きくするほどセル中央部でのチル
ト角の変化が急峻になるが、ねじれ角が２７０度以上に
なるとヒステリシスを生じてしまうため、ねじれ角は１
８０度から２７０度の範囲がよい。ここでは、液晶分子
が特定の方向に且つ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配向膜が塗布され、ラビング
が施されている。

【００４５】また、ＳＴＮモードでは、複屈折を利用し
ているため、液晶層のリタデーションが変化するとコン
トラストが低下する。リタデーションが変化する要因と
して、液晶のΔｎの温度依存性がある。通常ＯＡ用とし
て用いる際の温度変化１０℃〜４０℃を想定し、３０℃
の温度変化量に対して、Δｎの変化量が０．００８以下
である液晶を用いるとすると、セルギャップを６μｍと
した場合はリタデーションｄΔｎは４８ｎｍ変化し、ま
た、セルギャップを５μｍとした場合にはリタデーショ
ンｄΔｎは４０ｎｍ変化することになる。しかしこの範
囲内であれば、高いコントラスト＞５０を維持すること
が可能である。よって、３０℃の温度変化量に対して、
Δｎの変化量が０．００８以下である液晶を用いると高
コントラストのディスプレーとなる。

【００４６】次に、光源となるＥＬ１１については、例
えば、出光興産株式会社が発表している、発光層１６の
ホスト材料にジスチリルアリーレン系材料、ドーピング
材料１７にジスチリルアリーレンアミン系材料を用い、
正孔注入層１４と正孔輸送層１５には芳香族アミン化合
物系を用いた青色有機ＥＬを用いる。

【００４７】上記のような構造にすることで、蛍光体層
を外付けにした時に起こるガラス基板の厚みによる視差
は生じないし、高精細化も可能となる。また、観察者３
０は、蛍光体層３により発っせられた散乱光を見ること
になるためカラーフィルターを透過した光を見る時と比
べて視角が広がるとともに、カラーフィルターによる光
吸収がないため光の利用効率も良くなって明るい表示を
得ることができる。さらに、液晶層６を透過する光が青
色単色であるため、波長分散による色付きが無くなり位
相差板で補償しなくても容易にフルカラー表示を行うこ
とができるとともに、紫外光を透過させた時のような液
晶の劣化や、偏光板の特性を考慮しなくてもよくなる。

【００４８】（実施の形態２）本実施の形態２の液晶表
示装置は、図３に示すように、観察者３０側から順に、
ガラス基板１、蛍光体層３、偏光層４、細帯状透明電極
５、液晶層６、細帯状透明電極７、偏光層８、ガラス基
板２、青色発光ダイオード２０の構造を有している。さ
らに、液晶層６はシール９により封止されている。ここ
で偏光層８とガラス基板２の順序は逆でも良い。また、
偏光層４上に成膜された細帯状透明電極５が、液晶層６
を介して、対向のガラス基板２上の偏光層８の上に成膜
された細帯状透明電極７と、図４に示すように直交して
配置される。ここで、光源に用いる青色発光ダイオード
２０以外の構造は、実施の形態１に同じである。

【００４９】光源に用いる青色発光ダイオード２０は、
例えば、市販されている日亜化学工業製ＮＬＰＢ５００
等が使用できる。青色発光ダイオード２０はＥＬとは違
って面発光ではないため、導光板２１及び反射板２２な
どと組み合わせて用いる必要があるが、直流で発光する
ため、インバータやインバータでの変換の際に生じるロ
スがなくなり、低消費電力で青色光源を得ることができ
る。

【００５０】（実施の形態３）本実施の形態３の液晶表
示装置は、図５に示すように、観察者３０側から順に、
ガラス基板１、蛍光体層３、偏光層４、細帯状透明電極
５、液晶層６、細帯状透明電極７、偏光層８、ガラス基
板２、青色光源２５の構造を有している。さらに、液晶
層６はシール９により封止されている。ここで、光源２
５側の偏光層８とガラス基板２との順番は入れ代わって
もよい。ただし、ここで、青色光源２５は発光ピークが
４４５ｎｍから４５５ｎｍの間にあり、半値幅が１０ｎ
ｍのものである。ここで、光源２５以外の構造は基本的
に実施の形態１と同じである。

【００５１】本実施の形態では、光源２５の波長が発光
ピークが４４５ｎｍから４５５ｎｍの間にあり、半値幅
が１０ｎｍであるため、色純度の良い青色光が得られ
る。よって、より純粋な青色に変換するための蛍光体層
や波長を限定するためのフィルターを設ける必要がな
く、光源の青色光を散乱させる手段を設けるだけで広視
野のディスプレーとなる。

【００５２】また、液晶層に電圧−透過率特性の急峻な
ＳＴＮモードを用いると、表示容量は拡大するものの、
複屈折を利用しているため、波長に対する最適リタデー
ションがずれることで急激なコントラストの低下を招
く。よって、４５０ｎｍの光に対しては、液晶層のリタ
デーションｄΔｎが２５℃で６８０ｎｍ±２０ｎｍとな
なるように、セルギャップｄと液晶のΔｎを設定する
と、最適リタデーションとなり高いコントラスト＞５０
を維持できる。

【００５３】（実施の形態４）本実施の形態４の液晶表
示装置は、図６に示すように、観察者３０側から順に、
ガラス基板１、蛍光体層３、偏光層４、λ／４板２３、
細帯状透明電極５、液晶層６、細帯状透明電極７、λ／
４板２４、偏光層８、ガラス基板２、青色光源２５の構
造を有している。さらに、液晶層６はシール９により封
止されている。ここで光源側のλ／４板２４と偏光層８
とガラス基板２の順序は、前述の他に、λ／４板２４、
ガラス基板２、偏光層８となってもよいし、ガラス基板
２、λ／４板２４、偏光層８となってもよい。

【００５４】本実施の形態では、偏光層４、８にコレス
テリック液晶を利用している。偏光層４、８にコレステ
リック液晶を利用することでの利点は、コレステリック
液晶にはある波長の円偏光を反射する（選択反射）特徴
が有り今回のように特定の波長（青色光）のみを用いる
場合に有効であること、コレステリック液晶をポリマー
化することで、偏光層の内製化が容易であることと、光
の利用効率が上がることが挙げられる。このとき、光源
２５に４４５ｎｍと４５５ｎｍの間に発光ピークのある
青色光を用いた場合は、コレステリック液晶に例えば平
均屈折率ｎが１．５でピッチＰが０．３μｍの液晶を用
いると４５０ｎｍの波長の光を選択反射する。このよう
に、コレステリック液晶の平均屈折率ｎ＝（ｎ_e＋ｎ_o）
／２とピッチＰ（μｍ）の関係Ｐｎが、Ｐｎ＝０．４５
の関係を満たす液晶を用いれば、４５０ｎｍ波長の光を
効率良く選択反射する。

【００５５】まず、図７に示すように、青色光源２５か
ら進行してくる光を観察者３０が正対した時に見る電気
ベクトルが時計と同一方向に回転する時の偏光を右円偏
光とすると、青色光源２５側の偏光層に例えばらせんが
右巻きのコレステリック液晶２６を配置した場合、光源
から発せられた光の内、左円偏光は完全に液晶を透過す
るが、右円偏光は反射されて戻ってくる。そこで、青色
光源２５部に反射板（図示せず）を設けておくと、コレ
ステリック液晶では従来の偏光層のように透過しない偏
光成分を吸収しないため反射された偏光を再び反射板で
反射して光を再利用できるため、光のロスが無くなる。

【００５６】このコレステリック液晶を透過した左円偏
光は、パネルに入射する前に直線偏光に戻すためにλ／
４板２４を通過する。液晶層６がＳＴＮのパネルにおい
ては、電圧ＯＦＦのとき直線偏光は直線偏光で透過し、
電圧ＯＮのとき直線偏光は楕円偏光となって透過してく
る。そこで、再びλ／４板２３を直線偏光が右円偏光に
なるように設け、観察者３０側に右巻きのコレステリッ
ク液晶２７を配置すると、光は透過してこないため黒状
態を作ることができ、楕円偏光で透過した場合は明状態
となって偏光層としての機能を果たす。ここで、λ／４
板２３を直線偏光が左円偏光になるように設けると、観
察者３０側に左巻きのコレステリック液晶を配置するこ
とになる。

【００５７】（実施の形態５）本実施の形態５の液晶表
示装置は、図８に示すように、観察者３０側から順に、
プラスチック基板２８、蛍光体層３、偏光層４、細帯状
透明電極５、液晶層６、細帯状透明電極７、偏光層８、
プラスチック基板２９、青色光源２５の構造を有してい
る。さらに、液晶層６はシール９により封止されてい
る。

【００５８】従来の液晶表示装置では、波長幅を持った
白色光を光源としており、偏光層をガラス基板の外側に
貼り付けていたため、基板にプラスチック基板を用いる
と偏光層を透過した光の偏光状態がプラスチックの位相
差により崩れてしまい、高品位の表示を得ることが困難
であったが、本発明では、光源が青色単色であること
と、偏光層を基板の内側（液晶側）に設けているため、
高品位を保ったままでパネルの軽量化が図れる。また、
プラスチック基板に等方性のプラスチックを用いると、
光源側の偏光層は基板の外側に設けることもできる。今
回プラスチック基板について述べたが、その他に、プラ
スチック基板の代わりにフィルム基板を用いることも可
能であり、特に光源側の偏光層は基板の内側に設ける必
要がないため、偏光子付きプラスチックフィルム基板を
用いるとさらに軽量、薄型化が可能となる。基板につい
ては、他にもプラスチック基板とフィルム基板の組み合
わせでも良く、プラスチック基板とガラス基板の組み合
わせ等でも良い。

【００５９】実施の形態１、２、３、４及び５において
液晶層としてＳＴＮモードを用いたが、これに限定され
ることなく、例えば、ＴＮモード、ＥＣＢモード、強誘
電性液晶、反強誘電性液晶などを用いても良い。また、
駆動方法に関しても、単純マトリクスの他、動的散乱モ
ードや、ＴＦＴやＭＩＭを用いたアクティブマトリクス
等を用いることができ、これらと各種表示モードとを組
み合わせたものでも良い。

【００６０】

【発明の効果】実施の形態１によると、青色光源（Ｅ
Ｌ）から放射された光は、一対の偏光層と液晶層により
光変調された後、直に蛍光体層に入射し、蛍光体を励起
発光させる。そのため蛍光体層を外付けにした時に起こ
るガラス基板の厚みによる視差は生じることなく、高精
細も可能となる。また、観察者は、蛍光体により発っせ
られた散乱光を見ることになるためカラーフィルターを
透過した光を見る時と比べて視角が広がるとともに、カ
ラーフィルターによる光吸収がないため光の利用効率も
良くなって明るい表示を得ることができる。また、液晶
層に電圧−透過率特性の急峻なＳＴＮモード液晶を備え
ており、高コントラストで明るい表示とすることができ
る。さらに、液晶層を透過する光が青色単色であるた
め、波長分散による色付きが無くなり位相差板で補償し
なくても容易にフルカラー表示を行うことができるとと
もに、紫外光を透過させた時のような液晶の劣化や、偏
光層の特性を考慮しなくてもよくなる。

【００６１】実施の形態２によると、青色光源として青
色発光ダイオードを用い上記と同様の効果が得られると
ともに、発光ダイオードは直流で発光するため、インバ
ータやインバータでの変換の際に生じるロスがなくな
り、低消費電力で青色光源を得ることができる。

【００６２】実施の形態３によると、青色光の波長が限
定されることで、フルカラー表示の際に光源の青色をそ
のまま用いても純粋な青色を得ることが可能であり、ま
た、限定された波長に対する最適リタデーションのＳＴ
Ｎモード液晶パネルを組み合わせることで、コントラス
ト＞５０という高コントラストＳＴＮパネルとすること
ができる。

【００６３】実施の形態４によると、偏光層にコレステ
リック液晶を用いるため、偏光層の内製化が容易である
ことと、光の利用効率が良くなるという効果が得られ
る。例えば、コレステリック偏光層と青色ＥＬ光源を組
み合わせた場合では、ＥＬに用いる金属電極が反射板も
兼ねるため、光の利用効率が良い。また、青色発光ダイ
オードと組み合わせた場合では、導光板に反射板を取り
付けるため、光の利用効率が良い。

【００６４】実施の形態５によると、液晶パネルのガラ
ス基板の代わりにプラスチック基板を用いることによ
り、高品位を保ったままで軽量で割れ難いパネルとする
ことができる。また、フィルム基板を用いると更に軽量
で薄型化が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態１に示す本発明の蛍光型液晶表示装
置の断面図である。

【図２】実施の形態１の本発明の蛍光型液晶表示装置の
電極部の構造を示す斜視図である。

【図３】実施の形態２の本発明の蛍光型液晶表示装置の
断面図である。

【図４】実施の形態２の本発明の蛍光型液晶表示装置の
電極部の構造を示す斜視図である。

【図５】実施の形態３の本発明の蛍光型液晶表示装置の
断面図である。

【図６】実施の形態４の本発明の蛍光型液晶表示装置の
断面図である。

【図７】実施の形態４の本発明の蛍光型液晶表示装置に
おける光の状態を表す説明図である。

【図８】実施の形態５の本発明の蛍光型液晶表示装置の
断面図である。

【図９】従来のＳＴＮ型液晶表示装置の断面図である。

【符号の説明】

１、２ガラス基板３蛍光体層４、８偏光層５、７細帯状透明電極６液晶層９シール１０青色光１１エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）２０青色発光ダイオード２１導光板２２反射板２３、２４ λ／４板２５青色光源２６、２７右巻きコレステリック液晶２８、２９プラスチック基板３０観察者

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】相対向して配置された一対の基板と、前
記基板間に挟持された液晶層と、表示を観察する側の前
記一方の基板の前記液晶層側に設けた蛍光体層と、前記
蛍光体層の上に形成した偏光層と、前記偏光層上に形成
した細帯状透明電極群と、他方の基板のいずれかの基板
面に形成した偏光層と、前記他方の基板の前記液晶層側
に形成した細帯状透明電極群と前記一対の基板に形成し
た前記細帯状透明電極群とが互いに直交して配置するこ
とでマトリクス状に構成した電極群と、前記細帯状透明
電極群に電圧を印加する手段と、表示を観察する側とは
反対側に前記偏光層を透過して前記蛍光体層を励起発光
させる青色光を発する光源とを備えたことを特徴とする
蛍光型液晶表示装置。
【請求項２】前記蛍光体層は青色光により励起し、少
なくとも赤、緑の２色の光を放出する前記蛍光体層を画
素毎に塗り分けたものであることを特徴とする請求項１
記載の蛍光型液晶表示装置。
【請求項３】前記青色光の光源がエレクトロルミネッ
センスであることを特徴とする請求項１または２記載の
蛍光型液晶表示装置。
【請求項４】前記青色光の光源が青色発光ダイオード
であることを特徴とする請求項１または２記載の蛍光型
液晶表示装置。
【請求項５】前記蛍光体層を励起発光させる前記青色
光の光源のピーク透過率の波長が４４５ｎｍから４５５
ｎｍの間にあり、半値幅が１０ｎｍであることを特徴と
する請求項１乃至４記載の蛍光型液晶表示装置。
【請求項６】前記液晶層が正の誘電率異方性を有する
ネマチック液晶であり、一方の基板から他方の基板に対
して９０度から２７０度の範囲でねじれていることを特
徴とする請求項１乃至５記載の蛍光型液晶表示装置。
【請求項７】前記液晶層のΔｎの温度依存性が、３０
℃の温度変化量に対しては、０．００８以下であること
を特徴とする請求項６記載の蛍光型液晶表示装置。
【請求項８】前記液晶層のリタデーションｄΔｎが２
５℃で６８０ｎｍ±２０ｎｍであることを特徴とする請
求項６記載の蛍光型液晶表示装置。
【請求項９】前記一対の偏光層は、ポリビニレン誘導
体またはゲストホスト直鎖型液晶ポリマーからなり、前
記偏光層表面が酸化シリカでコートされていることを特
徴とする請求項１乃至８記載の蛍光型液晶表示装置。
【請求項１０】前記一対の偏光層は、コレステリック
液晶からなり、前記偏光層と前記液晶層との間にλ／４
板が配置されていることを特徴とする請求項１乃至９記
載の蛍光型液晶表示装置。
【請求項１１】前記コレステリック液晶の平均屈折率
ｎ＝（ｎ_e＋ｎ_o）／２とピッチＰの関係Ｐｎが、Ｐｎ＝
０．４５の関係を満たすことを特徴とする請求項１０記
載の蛍光型液晶表示装置。
【請求項１２】前記一対の基板の少なくとも一方がプ
ラスチック基板であることを特徴とする請求項１乃至１
１記載の蛍光型液晶表示装置。
【請求項１３】前記一対の基板のうち、少なくとも光
源側は偏光子付きプラスチックフィルム基板であること
を特徴とする請求項１乃至１２記載の蛍光型液晶表示装
置。