CN100428017C - 显示板及显示装置 - Google Patents

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Abstract

提供一种显示中的对比度良好的显示板及显示装置。在导光板(12a)内部传输的紫外光，在棱镜(12f)处改变其方向后，从光射出面(12c)向液晶显示板(11)射出。入射到液晶显示板(11)的紫外光在作为滤色层(26)的可视转换层被转换为可视光。包含在滤色层(26)的荧光材料，通过紫外光的照射发出可视的荧光。此可视光在反射层(25)被反射，从液晶显示板(11)经过前照灯(12)的导光板(12a)及盖部件(13)后被观察者观察到。紫外光的一部分中，在光射出面(12c)或液晶显示板(11)的表面反射的光不通过可视转换层，所以是可视区域之外的光。因此，这样的反射光即使射向观察者(14)，观察者(14)也不能观察到此反射光。

Description

显示板及显示装置
技术领域
本发明涉及显示板及显示装置，尤其涉及可以提高对比度的显示板及显示装置。
背景技术
过去，作为显示装置、例如液晶显示装置的照明机构，已知有照明显示板的面发光装置、例如前照灯。图8是表示具有过去的前照灯的液晶显示装置的结构的图。图8所示的液晶显示装置主要由液晶显示板1和在其上面设置的前照灯2构成。
前照灯2主要由光源2a和向显示板1射出来自该光源2a的光的导光板2b构成。此导光板2b具有平板形状，具有相互面对的一对主面及相互面对的一对端面，在一个主面(离观察者近的主面)形成多个棱镜2c。并且，作为光源2a，使用例如白色LED等。
液晶显示板1主要包括：通过密封材1b隔着规定间隔而设置的一对玻璃基板1a，被夹持在玻璃基板1a之间的液晶层1c，在一侧玻璃基板1a的内侧形成的反射层1e，在另一侧玻璃基板1a及反射层1e上形成的液晶控制层1d。
在此液晶显示装置中，来自前照灯2的光源2a的光从导光板2b的端面入射，并在导光板2b的内部传输。然后，在导光板2b内反射到棱镜2c的光，如图中箭头X所示，射向液晶显示板1侧，在液晶显示板1被反射，透过导光板2b后射向观察者3侧。
专利文献1：日本特开2002-324424号公报
但是，在上述液晶显示装置中，从导光板2b射出光时，光在导光板2b的光射出面2d被反射，其反射光(箭头Y)射向观察者3一侧。而且，从导光板2b射出的光，在液晶显示板1的玻璃基板1a表面被反射，其反射光(箭头Z)射向观察者3一侧。当观察者3观察到这样的反射光(箭头Y、Z)时，液晶显示板1的显示将发白。其结果，存在显示中的对比度降低的问题。
发明内容
本发明的是鉴于上述问题而做出的，其目的是提供一种显示中的对比度良好的显示板及显示装置。
本发明的显示板，具有一对基板和被夹持在该一对基板间、通过对上述基板间施加电压而在基板间可移动的粒子，上述粒子中的至少一部分构成将来自光源的紫外光变换为可视光的可视光转换层。。而且，本发明的显示装置，包括：导光板，具有相互面对的一对主面和入射来自光源的光的端面，在上述一对主面中的一个主面具有多个棱镜；光源，设置在上述导光板的上述端面附近，射出紫外光；以及上述显示板，设置成与上述导光板的一个或另一个主面相对置。
根据此结构，观察者可观察到到达显示板的可视转换层的紫外光。另一方面，在导光板的光射出面或显示板的表面反射的反射光，不通过可视转换层，因此依旧是紫外光，是可视区域之外的光。因此，这样的反射光即使射向观察者，观察者也不能观察到此反射光。其结果，在显示中不受反射光的影响，只有显示被观察到，提高了显示的对比度。
在本发明的显示装置中，光源希望发射具有约315nm到约400nm范围的波长的紫外光。而且，在本发明的显示装置中，上述显示板希望是反射型或半透射型液晶显示板。此时，从由滤色层、平坦化层、及反射层构成的组中选择的至少一个，兼作上述可视光转换层。而且，在此时，希望上述可视光转换层包含荧光材料。
在本发明的显示装置中，上述显示板希望是电子纸用板。此时，希望上述可视转换层包含反射光的粒子。而且，在此时，希望上述粒子包含荧光材料。
在本发明的显示装置中，希望紫外线削减层设置在与上述导光板的上述显示板对置的主面的相反侧主面的上方。
根据此结构，作为光源，即使使用发射紫外光的光源，也能减小紫外光对观察者的影响。
发明效果
根据本发明的显示装置，在显示板设置转换紫外光为可视光的可视光转换层，作为光源使用发射紫外光的光源，因此，可以提高显示中的对比度。
附图说明
图1是表示本发明的第一实施方式的液晶显示装置的概略结构的图，其中，图1a是用于说明白显示的图，图1b是用于说明黑显示的图。
图2是表示本发明的第一实施方式的液晶显示装置的液晶显示板的结构的截面图。
图3是表示本发明的第二实施方式的显示装置的显示板、即电子纸用板的结构图。
图4是表示本发明的第二实施方式的显示装置的显示板、即电子纸用板的其他结构图。
图5是表示本发明的第二实施方式的显示装置的显示板、即电子纸用板的其他结构图。
图6是表示本发明的第二实施方式的显示装置的显示板、即电子纸用板的其他结构图。
图7是表示相对可见度曲线的图。
图8表示现有显示装置的结构图。
具体实施方式
本发明者们着眼于通过利用紫外光转变为可视光而能够在显示装置中利用紫外光的光源，并且，在显示板中设置转换紫外光为可视光的层，使观察者只能观察到显示板的显示，不能观察到在不希望部分反射的反射光，由此实现了本发明。
即，本发明的要点是，提供在显示板中设置转换紫外光为可视光的可视光转换层、作为光源使用发射紫外光的光源、显示中的对比度良好的显示装置。
下面，参照附图详细说明本发明的实施方式。
(第一实施方式)
在本实施方式中，说明显示装置的显示板是液晶显示板的情况。作为液晶显示板，可使用反射型或半透射型液晶显示板。图1表示，本发明的第一实施方式的液晶显示装置的概略结构图，其中，图1a说明白显示的图，图1b是用于说明黑显示的图。图1所示的液晶显示装置主要包括液晶显示板11、在其上设置的面发光装置即前照灯12和在前照灯12的上方设置的盖部件13。
液晶显示板11具有至少可进行白显示及黑显示的液晶层11a和反射入射光的反射层11b。且，液晶层11a不仅能进行白显示及黑显示，还可以进行如彩色显示那样的有灰度的显示。液晶显示板11的具体结构如图2所示。
图2是表示本发明的第一实施方式的液晶显示装置的液晶显示板结构的截面图。液晶显示板11主要由通过密封材24以规定间隔设置的一对玻璃基板21、22和夹设在玻璃基板21、22之间的液晶层23构成。
在下侧的玻璃基板22的内侧(液晶层23侧)形成了反射层25。此反射层25由在玻璃基板22上形成的树脂等构成的凹凸层25a和在凹凸层25a上形成的反射金属模25b构成。且，反射层25的结构不局限于此，只要是能反射入射到液晶显示板11的光的结构即可。而且，在反射层25上形成了滤色层26。而且，覆盖着反射层25及滤色层26形成使这些凹凸平坦化的平坦化层27。在平坦化层27上形成有驱动液晶层23内的液晶分子的、例如由ITO等构成的透明电极层28。而且，在透明电极层28上形成控制液晶层23内的液晶分子取向的取向层29。
在上侧的玻璃基板21的内侧(液晶层23侧)形成了驱动液晶层23内的液晶分子的、例如由ITO等构成的透明电极层30。而且，在透明电极层30上形成有使此凹凸平坦化的平坦化层31。在平坦化层31上形成控制液晶层23的液晶分子取向的取向层32。而且，在上侧的玻璃基板21的外侧，按顺序设置有相位差板33及偏振片34。
当组装具有上述结构的液晶显示板11时，首先在玻璃基板21的一个主面上，按顺序形成透明电极层30、平坦化层31及取向层32，在玻璃基板22的一个主面上按顺序形成反射层25、滤色层26、平坦化层27、透明电极层28及取向层29，并且利用密封材24固定玻璃基板21、22，使各自的取向层32、29隔着规定距离相对置，在玻璃基板21、22之间注入液晶材料进行密封。然后，在玻璃基板21的外侧，按顺序配置相位差板33及偏振片34。并且，各层的形成方法或构图方法，可以使用在通常的液晶显示装置的制造方法中使用的方法。
滤色层26兼作转换紫外光为可视光的可视转换层。通过具有这样的可视转换功能，作为光源使用紫外光的光源，也能使观察者14观察到显示。为了转换紫外光为可视光，滤色层26含有荧光材料。作为此荧光材料，希望是约500nm以下，可以采用对约320nm～约500nm的紫外光反应而发光、在没有照射紫外光的状态下呈现透明的荧光材料等。在形成兼作可视转换层的滤色层26时，在构成滤色层26的树脂中预先混合规定量的荧光材料，使用该混合材料进行构图而形成滤色层26。并且，在本实施方式中，说明了利用荧光材料来转换紫外光为可视光的情况，在本发明中，也可以用混合荧光材料以外的构成转换紫外光为可视光。
在本实施方式中，对滤色层26兼作可视转换层的情况进行了说明，但在本发明中，也可以是平坦化层27、31或反射层等位于偏振片34的内侧的层兼作可视转换层，或者，位于偏振片34内侧的多个层兼作可视转换层也可以。而且，也可以将可视转换层的个别层设在偏振片34的内侧。作为兼作可视转换层的层，考虑荧光材料的混合容易度，希望是由树脂构成的层。并且，在形成平坦化层等或个别的可视转换层时，如上所述，在构成平坦化层等或个别的可视转换层的树脂中预先混合规定量的荧光材料，使用该混合材料根据需要来构图而形成各层。
前照灯12具有平板形状，主要包括具有相互面对的一对主面12b、12c及相互面对的一对端面12d的导光板12a，和在导光板12d的端面12d附近设置的光源12e。在导光板12a的一个主面12b(离观察者14近的主面)形成有多个棱镜12f。上述液晶显示板11被设置成与一对主面12b、12c的其中之一相对置。即，导光板12a的一个主面(在图1是主面12c)与液晶显示板11相对置，与该主面相反一侧的主面(在图1是主面12b)与盖部件13相对置。
在光源12e中使用了发射紫外光的光源。此紫外光的波长希望是约500nm以下，更希望是约315nm～约500nm。如图7所示的相对可见度曲线，波长超过约500nm的光使人眼感觉很亮，若把此光用于照明，则有可能会降低对比度，因此是不希望的；波长小于约315nm的光因能量高，有使显示装置的构成部件材料劣化的可能性，所以也是不希望的。因此，通过使用波长为约315nm～约500nm的光源，在与可视转换层的关系中，可以使观察者观察不到在光射出面的反射光或在显示板的玻璃基板处的反射光。
盖部件13主要包括平板状的部件主体13a和在部件主体13a的内侧(前照灯侧)形成的紫外光削减层13b。紫外光削减层13b可以根据需要设置。通过设置紫外光削减层13b，可以减小紫外光对观察者的影响。作为构成紫外光削减层13b的材料，可以使用能够吸收紫外光的任何材料。
在具有上述结构的液晶显示装置中，观察者14可通过此导光板12a观察到液晶显示板11的显示。而且，在没有外部光的暗处，点亮前照灯12的光源12e。首先，如图1(a)所示，在白显示时，从此光源12e射出的紫外光，从导光板12a的端面12d向导光板12a的内部导入，在导光板12a的内部传输。在导光板12a的内部传输的紫外光，在棱镜12f改变了其方向后，从光射出面12c射出到液晶显示板11(箭头A)。
入射到液晶显示板11的紫外光，在作为滤色层26的可视转换层被转换为可视光。即，包含在滤色层26中的荧光材料，通过紫外光的照射而发出可视的荧光。此可视光在反射层25被反射，从液晶显示板11经过前照灯12的导光板12a及盖部件13后被观察者观察到(箭头B)。此时，紫外光的一部分在导光板12a的光射出面12c或液晶显示板11的表面反射。这些反射光(箭头C、D)因不经过可视转换层，即是在可视转换层转换为可视光之前产生的反射光，所以依旧是紫外光，是可见区域外的光。因此，即使这样的反射光(箭头C、D)射向观察者14，观察者14也观察不到此反射光。此结果，观察者14只能观察到到达液晶显示板11的可视转换层的光，只能观察到液晶显示板11的显示。
接着，在黑显示时，从此光源12e射出的紫外光从导光板12a的端面12d导入到导光板12a的内部，在导光板12a的内部传输。在导光板12a的内部传输的紫外光，在棱镜12f改变其方向，从光射出面12c射出到液晶显示板11(箭头A)
入射到液晶显示板11的紫外光，在作为滤色层26的可视转换层被转换为可视光。即，包含在滤色层26的荧光材料，经紫外光的照射发出可视的荧光。此可视光在反射层25被反射后朝着观察者14的方向，但通过施加到透明电极层28、30的电压，液晶层23成为遮光状态，从液晶显示板11不射出(箭头B′)。在此时，紫外光的一部分也在导光板12a的光射出面12c或液晶显示板11的表面被反射。这样的反射光(箭头C、D)与上述相同地不通过可视转换层，因此依旧是紫外光。因此，即使这样的反射光(箭头C、D)射向观察者14，观察者也不能观察到此反射光。其结果，观察者14不能观察到黑色。此时，由于不能观察到反射光(箭头C，D)，因此不会像过去那样把黑显示观察成白色。
这样，在上述结构的液晶显示装置中，观察者14在白显示中只观察到到达液晶显示板11的可视转换层的紫外光作为显示，在黑显示中，不受反射光(C、D)影响而只能观察到黑显示。其结果，提高了显示的对比度。而且，紫外光的反射光(C、D)被盖部件13的紫外线削减层13b吸收，因此可以减小紫外光对观察者14的影响。
(第二实施方式)
在本实施方式，说明显示装置的显示板是电子纸用板的情况。并且，显示板以外的结构与第一实施方式相同，因此省略其详细结构。图3表示本发明的第二实施方式的显示装置的显示板即电子纸用板的结构。
图3所示的电子纸用板的结构是，在一对玻璃基板41、42之间夹持着含有反射光的粒子、即白色绝缘性粒子44的黑色绝缘性液体43。通过在此玻璃基板41、42之间施加电压，绝缘性粒子44在绝缘性液体43中移动而聚集在玻璃基板41、42的表面。通过使用此绝缘性粒子44控制电压方向，可以进行显示。例如，从图3的箭头方向看，在右侧能观察到白显示，在左侧能观察到黑显示。并且，玻璃基板41是前照灯12侧的玻璃基板，图中45、46表示施加电压用的电极。
在本实施方式中，由反射光的粒子即白色绝缘性粒子44构成的层，即由位于玻璃基板41表面的绝缘性粒子44构成的层是可视转换层，此绝缘性粒子44包含荧光材料。作为荧光材料，可以使用与第一实施方式相同的材料。
在具有上述结构的显示装置中，从光源12e射出的紫外光，同第一实施方式相同地从导光板12a的光射出面12c射出到图3所示的显示板(箭头A)。入射到显示板的紫外光，在白显示区域由绝缘性粒子44构成的可视转换层转换为可视光。即，包含在绝缘性粒子44的荧光材料，经紫外光的照射发出可视的荧光。此可视光从显示板经过前照灯12的导光板12a及盖部件13后被观察者观察到(箭头B)。另一方面，在黑色显示区域，作为可视转换层的绝缘性粒子44层不在玻璃基板41的表面，因此不发出可视的荧光。从而，在观察者14观察到绝缘性液体43的黑色。
在此时，与第一实施方式相同，观察者14在白显示区域只能观察到显示板的显示，在黑显示区域不受反射光(C、D)影响而只能观察到黑显示。因此，不会像过去那样把黑显示观察成白色。其结果，提高了显示的对比度。
图4是表示本发明的第二实施方式的显示装置的显示板即电子纸用板的其他结构的图。图4所示的电子纸用板的结构是，在一对玻璃基板51、52之间，夹持着包含反射光的粒子即白色的泳动粒子54和黑色的绝缘性液体55的囊53构成。通过在此玻璃基板51、52之间施加电压，泳动粒子54在绝缘性液体55中移动并聚集在玻璃基板51、52的表面。能够使用此泳动粒子54控制电压方向来实现显示。例如，从图4的箭头方向看，利用左起第1个和第3个囊可观察到白显示，利用第2个和第4个囊可观察到黑显示。并且，玻璃基板51是前照灯12侧的玻璃基板，图中56、57表示施加电压用的电极。
在本实施方式中，由反射光的粒子、即白色的泳动粒子54构成的层，即由位于玻璃基板51表面的泳动粒子54构成的层是可视转换层，在此泳动粒子54中包含荧光材料。作为荧光材料，可以使用与第一实施方式相同的材料。
在具有上述结构的显示装置中，从光源12e射出的紫外光，与第一实施方式相同地从导光板12a的光射出面12c射出到图4所示的显示板(箭头A)。入射到显示板的紫外光，在泳动粒子54移动到玻璃基板51的囊(在图4中是从左开始的第1个及第3个囊)中，在由泳动粒子54构成的可视转换层被转换为可视光。即，包含在泳动粒子54的荧光材料通过紫外光的照射发出可视的荧光。此可视光从显示板经过前照灯12的导光板12a及盖部件13被观察者观察到(箭头B)。另一方面，在泳动粒子54移动到玻璃基板52的囊(图4中从左开始的第2个及第4个囊)中，作为可视转换层的泳动粒子54不位于玻璃基板51的表面，因此不发出可视的荧光。从而，观察者14观察到绝缘性液体55的黑色。
在此时，也与第一实施方式相同，观察者14在泳动粒子54移动到玻璃基板51的囊(白显示区域)中仅观察到显示板的显示，在泳动粒子54移动到玻璃基板51的囊(黑显示区域)中，不受反射光(C、D)的影响而只观察到黑显示。因此，不会像过去那样将黑显示观察为白色。结果，提高了显示的对比度。
图5是表示本发明的第二实施方式的显示装置的显示板即电子纸用板的其他结构的图。图5所示的电子纸用板的结构是，在一对保护层61、62之间夹持着绝缘性固体63，在该绝缘性固体63中充满着透明的绝缘性液体64，在绝缘性液体64中浮游着一半白色、一半黑色的旋转显示球65。旋转显示球65的白色部分65a由白色树脂构成，黑色部分65b由黑色树脂构成。而且在旋转显示球65的白色部分和黑色部分改变带电状态。对于此显示板，通过控制其厚度方向的电场方向来控制旋转显示球65的方向。因此，可以把旋转显示球65的白色部分65a或黑色部分65b朝向保护层61侧而进行显示。例如从图5中的箭头方向看，通过左起第1个和第3个旋转显示球能观察到白显示，通过左起第2个和第4个旋转显示球能够观察到黑显示。并且，保护层61是前照灯12侧的保护层，图中66表示电场控制用的导电层。
在本实施方式中，反射光的旋转显示球65的白色部分65a，即朝向保护层61侧的部分是可视转换层，在此白色部分65a中包含荧光材料。作为荧光材料，可以使用与第一实施方式相同的材料。
在具有上述结构的显示装置中，从光源12e射出的紫色光，与第一实施方式相同地从导光板12a的光射出面12c射出到图5所示的显示板(箭头A)。入射到显示板的紫外光，在白色部分65a面向保护层61侧的旋转显示球65(图5中左起第1个及第3个旋转显示球)中，在其白色部分65a被转换为可视光。即，包含在白色部分65a的荧光材料通过紫外光的照射发出可视的荧光。此可视光从显示板经过前照灯12的导光板12a及盖部件13被观察者观察到(箭头B)。另一方面，在黑色部分65b面向保护层61侧的旋转显示球65(在图5中左起第2个及第4个旋转显示球)中，作为可视转换层的白色部分65a不面向保护层61，所以不发出可视的荧光。从而，观察者14能观察到黑色部分65b的黑色。
在此时，也与第一实施方式相同，观察者14在白色部分65a面向保护层61侧的旋转显示球65(白显示区域)中只观察到显示板的显示，在黑色部分65b面向保护层61侧的旋转显示球65(黑显示区域)中不受反射光(C、D)的影响而只观察到黑显示。因此，不会像过去那样将黑显示观察成白色。其结果提高了显示的对比度。
图6是表示本发明的第二实施方式的显示装置的显示板即电子纸用板的其他结构的图。图6所示的电子纸用板的结构是，在一对玻璃基板71、72之间，夹持着反射光的粒子即带负电的白色微粒子73、和带正电的黑色粒子74。通过在此玻璃基板71、72之间施加电压，使白色微粒子73向正极侧移动，黑色粒子74向负极侧移动。通过使用此微粒子73及74控制电压方向，可进行显示。例如，从图6的箭头方向看，可以在整个面上观察到白显示。并且，玻璃基板71是前照灯12侧的玻璃基板，图中75、76表示施加电压用的电极。
在本实施方式中，由反射光的粒子即白色微粒子73构成的层，即由位于玻璃基板71表面的微粒子73构成的层是可视转换层，在此微粒子73中包含荧光材料。作为荧光材料，可以使用与第一实施方式相同的材料。
在具有上述结构的显示装置中，从光源12e射出的紫外光，与第一实施方式相同地从导光板12a的光射出面12c射出到图6所示的显示板(箭头A)。在微粒子73移动到玻璃基板71的状态，入射到显示板的紫外光在由微粒子73构成的可视转换层被转换为可视光。即，微粒子73中包含的荧光材料，通过紫外光的照射发出可视的荧光。此可视光，从显示板经过前照灯12的导光板12a及盖部件13后被观察者观察(箭头B)。另一方面，在粒子74移动到玻璃基板71的状态下，作为可视转换层的微粒子73不位于玻璃基板71的表面，因此不发出可视的荧光。从而，观察者14观察到粒子74的黑色。
在此时，与第一实施方式相同，观察者14在微粒子73移动到玻璃基板71的状态(白显示区域)只观察到显示板的显示，在粒子74动到玻璃基板71的状态(黑显示区域)不受反射光(C、D)的影响而只观察到黑显示。为此，不会像过去那样把黑显示观察成白色。其结果，提高了显示的对比度。
本发明不局限于上述第一及第二实施方式，可以进行多种变化实施。例如，在上述第一及第二实施方式，导光板、偏振片、相位差板等光学部件不局限于板状体，变换成适合的软片状体、薄片状体实施也可以。而且，上述第一及第二实施方式的显示装置的结构，也不局限于此，可以做各种变更实施。另外，只要不脱离本发明目的范围，做适当变更实施也可以。

Claims (7)

1.一种显示板，其特征在于，具有一对基板和被夹持在该一对基板间、通过对上述基板间施加电压而在基板间可移动的粒子，上述粒子中的至少一部分构成将来自光源的紫外光变换为可视光的可视光转换层。
2.根据权利要求1所述的显示板，其特征在于，
上述粒子是白色的绝缘性粒子，上述基板间夹持有黑色的绝缘性液体，上述白色的绝缘性粒子在上述黑色的绝缘性液体中移动而集中在上述基板表面，从而构成上述可视光转换层。
3.根据权利要求1所述的显示板，其特征在于，
上述粒子至少包含白色的带电粒子及黑色的带电粒子，并且上述白色的带电粒子构成可视光转换层。
4.一种显示装置，其特征在于，
包括导光部和显示板，
所述导光部具有导光板和光源，所述导光板，具有相互面对的一对主面和入射来自光源的光的端面，在上述一对主面中的一个主面具有多个棱镜，所述光源，设置在上述导光板的上述端面附近，射出紫外光，所述显示板被设置成与上述导光板的一个或另一个相面对，并具有反射板和将来自上述导光板的上述紫外光转换为可视光的可视光转换层，
上述光源的紫外光由第一反射光和第二反射光构成，所述第一反射光为在上述可视光变换层以前的路径的反射光所形成的紫外光，所述第二反射光为通过上述可视光变换层在上述反射板的反射光所形成的可视光。
5.根据权利要求4所述的显示装置，其特征在于，
上述光源发射具有约315nm至约400nm范围的波长的光。
6.根据权利要求5所述的显示装置，其特征在于，
上述粒子包含荧光材料。
7.根据权利要求4至6中任一项所述的显示装置，其特征在于，
紫外光削减层设置在与上述导光板的上述显示板面对的主面的相反侧主面的上方。
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