JP2002062530A - カラー液晶用バックライト、カラー液晶表示装置、およびカラー液晶バックライト用el発光素子 - Google Patents
カラー液晶用バックライト、カラー液晶表示装置、およびカラー液晶バックライト用el発光素子Info
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Abstract
能にした上で、小型・薄型で省スペース性に優れ、また
低消費電力であると共に、表示ムラや光漏れなどを生じ
ることがないカラー液晶用バックライトが求められてい
る。 【解決手段】 カラー液晶用バックライトは、誘電体マ
トリックス中に分散含有されたEL蛍光体粒子を有する
発光層11と、この発光層11の発光側主面に沿って配
置された透明電極層12と、発光層11の非発光側主面
に沿って順に積層配置された反射絶縁層13および背面
電極層14とを具備するEL発光素子10を具備する。
EL発光素子10は電圧100Vrms、周波数400Hzの動作条
件下で、輝度が80cd/m2以上の白色発光を示すと共に、
消費電力が30W/m2以下という特性を有する。発光層11
は、例えば青緑色または青色発光の銅付活硫化亜鉛蛍光
体とそれからの発光を吸収して赤色に発光する蛍光顔料
とを含む。
Description
置に用いられるバックライト、カラー液晶表示装置、お
よびカラー液晶バックライト用EL発光素子に関する。
ゲーム機、各種家電製品のディスプレイ装置として利用
されている。また最近では、携帯型の種々の情報端末が
増加するにつれて、これらの情報端末の表示用としても
液晶表示装置が多用されている。特に、PDA(パーソ
ナル・デジタル・アシスタント)や携帯電話などにおい
ても表示のカラー化が進められていることから、小型・
薄型でかつ低消費電力のカラー液晶表示装置に対する要
求が強まっている。
ため、通常は発光源としてバックライトを有している。
カラー液晶表示装置のバックライトとしては、冷陰極管
が最も一般的である。しかし、冷陰極管は消費電力が大
きいことに加えて、十分な設置スペースが必要とされる
ことから、PDAや携帯電話などの携帯型情報端末の表
示部には使用することができない。すなわち、小型・薄
型で低消費電力が要求される表示部には、冷陰極管から
なるバックライトを有するカラー液晶表示装置を適用す
ることができない。
バックライトとして発光ダイオード(LED)やエレク
トロルミネッセンス(EL)発光素子を有する液晶表示
装置が使用されている。しかしながら、LEDは点光源
であるために、表示画面が大きくなるとムラや光漏れが
生じたり、また高負荷動作において玉切れが生じやすい
というような欠点を有している。さらに、LEDをバッ
クライトとして用いる場合、表示画面の大きさに応じて
複数のLEDが必要とされることから、装置コストの上
昇を招くというような問題もある。
め、表示画面が大きくなってもムラを生じることがな
く、また軽量・薄型で形状の自由度が高いことから省ス
ペース性に優れると共に、消費電力が少ないなどの特徴
を有している。このように、EL発光素子は携帯型情報
端末のバックライトとして優位な特徴を有していること
から、EL発光素子をバックライトとして用いた液晶表
示装置を携帯型情報端末に適用することが試みられてい
る(例えば特開平7-43712号公報や特開平11-211864号公
報など参照)。
は、EL蛍光体として銅付活硫化亜鉛蛍光体が用いられ
ている。しかし、銅付活硫化亜鉛蛍光体では青緑色から
緑色の発光しか得られないため、色の再現性に劣るとい
う問題がある。さらに、EL発光素子は輝度の点からも
LEDなどに比べて不十分である。特に、カラー液晶表
示装置のバックライトには高輝度の白色光が求められる
が、従来のEL発光素子は白色光の再現性や輝度が不十
分であることから、カラー液晶表示装置のバックライト
としてEL発光素子を実用化するまでには至っていな
い。
は、カラー液晶表示装置のバックライトとして白色発光
のEL発光ランプを使用することが記載されている。し
かし、ここで用いられているEL発光層は電子ビーム蒸
着法、スパッタ法、もしくはCVD法により形成された
ものであり、有機分散型のEL発光素子とは構成が異な
る。さらに、このEL発光層の構成の違いなどに基づい
て、上記公報に記載されているバックライトでは十分な
輝度を有する白色光は得られていない。
発光ランプの表面にカラー層として蛍光顔料層を形成し
たカラーELランプを、液晶表示装置のバックライトと
して用いることが記載されている。ここに記載されてい
るカラーELランプは、単一色の発光を得るものであ
り、カラー液晶表示装置のバックライトに求められてい
る白色発光のEL発光素子とは構成が異なる。従って、
上記公報に記載されているカラーELランプでは、液晶
表示装置によりフルカラー表示を実現することはできな
い。
型情報端末などの表示部に用いられるカラー液晶表示装
置においては、一般的にバックライトとしてLEDが用
いられているが、LEDは点光源であることに起因する
発光ムラや光漏れ、高負荷動作による玉切れ、LEDの
複数使用による装置コストの増大などといった問題を有
している。
量・薄型で省スペース性に優れ、また消費電力が少ない
など、携帯型情報端末に用いられる液晶表示装置のバッ
クライトとして優位な特性を有している反面、白色光の
再現性や輝度などの特性が劣るという難点を有してい
る。このため、従来のEL発光素子はカラー液晶表示装
置のバックライトとして実用化されるまでには至ってい
ない。
たもので、液晶表示装置による高性能なフルカラー表示
を可能にした上で、小型・薄型で省スペース性に優れ、
また低消費電力であると共に、表示ムラや光漏れなどを
生じることがないカラー液晶用バックライト、およびカ
ラー液晶バックライト用EL発光素子を提供することを
目的としており、さらにそのようなバックライトを用い
ることによって、表示ムラや光漏れなどを防ぐと共に、
色再現性や明るさなどの表示特性を向上させたカラー液
晶表示装置を提供することを目的としている。
ックライトは、誘電体マトリックス中に分散含有された
EL蛍光体粒子を有する発光層と、発光層の発光側主面
に沿って配置された透明電極層と、発光層の非発光側主
面に沿って順に積層配置された反射絶縁層および背面電
極層とを備えるEL発光素子を具備し、前記EL発光素
子は電圧100Vrms、周波数400Hzの動作条件下で輝度が80
cd/m2以上の白色光を発光し、かつ消費電力が30W/m2以
下の発光効率を有することを特徴としている。
光素子は、誘電体マトリックス中に分散含有されたEL
蛍光体粒子を有する発光層と、前記発光層の発光側主面
に沿って配置された透明電極層と、前記発光層の非発光
側主面に沿って順に積層配置された反射絶縁層および背
面電極層とを具備し、電圧100Vrms、周波数400Hzの動作
条件下で輝度が80cd/m2以上の白色光を発光すると共
に、消費電力が30W/m2以下の発光効率を有することを特
徴としている。
素子は、カラー液晶用のバックライトに求められる特性
(白色光の再現性や輝度など)を満足している。従っ
て、そのようなEL発光素子をバックライトとして用い
ることによって、液晶表示装置で良好なカラー表示を実
現することができる。すなわち、EL発光素子をバック
ライトとして用いたカラー液晶表示装置を実用化するこ
とが可能となる。
れ、また低消費電力であるというEL発光素子の特性を
活かして、カラー液晶表示装置の小型・薄型化、低消費
電力化などを図ることが可能となる。さらに、EL発光
素子は面発光源であるため、表示ムラや光漏れなどを生
じることがない。従って、カラー液晶表示装置の表示特
性をさらに高めることが可能となる。
青緑色発光(または青色発光)の銅付活硫化亜鉛蛍光体
が適用される。そして、EL発光素子による白色発光の
輝度を80cd/m2以上とするために、例えば電圧100Vrms、
周波数400Hzの動作条件下で100cd/m2以上の輝度を有す
る銅付活硫化亜鉛蛍光体を用いている。このような高輝
度の銅付活硫化亜鉛蛍光体を用いた上で、以下に示す白
色発光を得るためのEL発光素子の構成を採用すること
によって、色再現性に優れると共に高輝度の白色発光を
実現することが可能となる。
的な構成は以下の通りである。すなわち、EL発光素子
の発光層は、青緑色または青色発光の銅付活硫化亜鉛蛍
光体粒子と、銅付活硫化亜鉛蛍光体からの発光を吸収し
て赤色に発光し、かつ銅付活硫化亜鉛蛍光体に対して3
質量%以上の蛍光顔料とを含有することが好ましい。こ
のような発光層において、赤色蛍光顔料は銅付活硫化亜
鉛蛍光体に対して4質量%以上7質量%以下の範囲で発光
層中に含有させることがより好ましい。
光素子の他の構成としては、EL発光素子の発光層は、
青緑色または青色発光の銅付活硫化亜鉛蛍光体粒子と、
銅付活硫化亜鉛蛍光体からの発光を吸収して赤色に発光
し、かつ銅付活硫化亜鉛蛍光体に対して2質量%未満の
蛍光顔料とを含有し、さらにEL発光素子が、透明電極
層が形成された透明電極シート上に積層され、発光層中
の銅付活硫化亜鉛蛍光体に対する比率が2質量%以上5質
量%以下の蛍光顔料を含有する赤色顔料層を具備する構
成が挙げられる。
ようなEL発光素子をバックライトとして用いたもので
ある。すなわち、本発明のカラー液晶表示装置は、上記
した本発明のカラー液晶用バックライトと、前記バック
ライトの発光面側に配置され、透過型または半透過型の
カラー液晶表示素子とを具備することを特徴としてい
る。
カラー液晶表示素子に供給される光量の増大を図る上
で、バックライトとカラー液晶表示素子との間に、EL
発光素子から放出された白色光の光利用効率を高める反
射型位相変換フィルムを配置することが有効である。さ
らに、EL発光素子の駆動源として150Vpp以上でかつ30
0Hz以上の出力を有するインバータ装置を用いること
で、白色発光の輝度をより一層高めることができる。
態について説明する。
晶用バックライトを有するカラー液晶表示装置の概略構
成を示す図であり、図2はバックライトとして用いたE
L発光素子の要部構造の一例を示す断面図である。これ
らの図において、10はバックライトとしてのEL発光
素子(ELパネル)である。EL発光素子10の発光面
側には、カラー液晶表示素子20が配置されており、こ
れらによってカラー液晶表示装置(カラー液晶モジュー
ル)30が構成されている。
白色光を放射する発光層11を有している。発光層11
は基本的な電場発光源としてEL蛍光体粒子を含有して
いる。EL蛍光体粒子は例えば銅付活硫化亜鉛蛍光体粒
子からなる。このようなEL蛍光体粒子は、例えばシア
ノエチルセルロースやフッ素ゴムのような高誘電率を有
する有機高分子材料からなる誘電体マトリックス中に分
散配置されている。すなわち、発光層11は無機材料か
らなるEL蛍光体粒子を、有機材料からなる誘電体マト
リックス中に分散配置した、有機分散型の蛍光体層を構
成している。
ステルフィルムのような透明絶縁フィルム12aの表面
にITO蒸着膜などからなる透明電極12bを被着形成
した透明電極シート12が一体的に積層配置されてい
る。透明電極12aとしてのITO蒸着膜は、発光層1
1と対向する位置に配置されている。
わち非発光面である背面側には、例えばTiO2やBa
TiO3などの高反射性で高誘電率の無機酸化物粉末を
シアノエチルセルロースやフッ素ゴムなどの高誘電率を
有する有機高分子に分散含有させた反射絶縁層13が積
層形成されており、この反射絶縁層13を介して背面電
極層14が一体的に積層形成されている。
Cu蛍光体)の基本的な発光色は青緑色であることか
ら、EL発光素子10からの放射光として白色光を得る
ためには、赤色発光成分が不可欠である。そこで、図2
に示すEL発光素子10においては、発光層11中(具
体的には誘電体マトリックス中)に、銅付活硫化亜鉛蛍
光体からの発光を吸収して赤色に発光する蛍光顔料を、
銅付活硫化亜鉛蛍光体に対して3質量%以上の範囲で含
有させている。
活硫化亜鉛蛍光体を主として含む発光層11中に、銅付
活硫化亜鉛蛍光体からの発光を吸収して赤色に発光する
赤色蛍光顔料を含有させることによって、白色発光を有
するEL発光素子10を実現することが可能となる。さ
らに、EL発光素子10は上述した各構成要素に基づい
て、消費電力が30W/m2以下の発光効率を満足するもので
ある。EL発光素子10から放射される白色光は、CI
E色度座標(x,y)のx値が0.30〜0.43の範囲で、か
つy値が0.27〜0.41の範囲の色度値を有することが好ま
しい。このような白色光によれば、カラー液晶表示素子
20によるフルカラー表示を良好に実現することが可能
となる。
光の銅付活硫化亜鉛蛍光体と赤色蛍光顔料とを単に併用
しただけでは、白色光の輝度が不十分となるおそれが大
きい。輝度が低い白色光は、カラー液晶表示素子20に
よる表示性能の低下要因となる。従来のEL発光素子が
カラー液晶表示装置のバックライトとして実用化されて
いなかった理由は、第1に従来のEL発光素子では高輝
度の白色光が再現性よく得られなかったことが挙げられ
る。
高輝度の銅付活硫化亜鉛蛍光体を適用している。具体的
には、電圧100Vrms、周波数400Hzの動作条件で発光させ
た際に、100cd/m2以上の輝度を有する銅付活硫化亜鉛蛍
光体を用いることが好ましい。なお、ここで言う銅付活
硫化亜鉛蛍光体の輝度とは、それ単独で発光層を形成
し、そのような発光層を有するEL発光素子を上記した
動作条件で発光させた際の輝度を示すものとする。ま
た、銅付活硫化亜鉛蛍光体の発光色については、CIE
色度座標(x,y)のx値が0.17〜0.19の範囲で、かつ
y値が0.35〜0.47の範囲であることが好ましい。
は青色発光の銅付活硫化亜鉛蛍光体を用いると共に、そ
れからの発光を吸収して赤色に発光する蛍光顔料を併用
して発光層11を構成することによって、EL発光素子
10を電圧100Vrms、周波数400Hzの動作条件下で発光さ
せた際に、80cd/m2以上の輝度を有する白色光を再現性
よく得ることが可能となる。言い換えると、カラー液晶
表示素子20のバックライトに必要とされる色度並びに
輝度を満足する白色光を、EL発光素子10により再現
性よく実現することができる。このように、カラー液晶
用バックライトに用いるEL発光素子10においては、
白色発光の輝度を高める上で銅付活硫化亜鉛蛍光体自体
の高輝度化が重要となる。
は、例えば銅付活硫化亜鉛蛍光体(ZnS:Cu蛍光
体)中に残留するアルカリ土類金属元素(Mg、Ca、
Sr、Baなど)の量を低減し、さらに微量のCsを含
有させるなどの構成が有効である。CsはZnS:Cu
蛍光体に対して0.0001〜0.01質量%の範囲で含有させる
ことが好ましい。このような構成によれば、上記したよ
うな高輝度の銅付活硫化亜鉛蛍光体を再現性よく得るこ
とが可能となる。
組成については、銅に加えて塩素を付活した硫化亜鉛蛍
光体(ZnS:Cu,Cl)、あるいは銅に加えてマン
ガンおよび塩素を付活した硫化亜鉛蛍光体(ZnS:C
u,Mn,Cl)などの組成(高輝度組成)を適用する
ことも有効である。ZnS:Cu,Cl蛍光体におい
て、Cu量は0.01〜0.12質量%の範囲とすることが好ま
しく、Cl量は0.001〜0.10質量%の範囲とすることが
好ましい。このような組成を適用することによって、特
にEL蛍光体の発光効率を高めることができる。
成について、さらに詳細に述べる。上述したように、高
輝度の銅付活硫化亜鉛蛍光体と、この銅付活硫化亜鉛蛍
光体からの青緑色光または青色光を吸収して赤色に発光
する赤色蛍光顔料とを混合し、この混合物を発光層11
中に分散させることによって、輝度並びに色度に優れる
白色光が得られる。この際、赤色蛍光顔料を銅付活硫化
亜鉛蛍光体に対して3質量%以上含有させることによっ
て、カラー液晶用バックライトとして実用的な白色光を
得ることが可能となる。
子10の発光スペクトルを示している。図3において、
[実線1]は青緑色発光を吸収して赤色に発光する蛍光
顔料としてローダミン系蛍光顔料を用い、これを青緑色
発光の銅付活硫化亜鉛蛍光体に対して3質量%の比率で
混合した発光層11を有するEL発光素子10の発光ス
ペクトルを示している。一方、[破線1]は青緑色発光
の銅付活硫化亜鉛蛍光体のみを含む発光層を有するEL
発光素子の発光スペクトルを示している。
蛍光体から放射される青緑色発光のうち、波長550nm以
下の領域のEL発光を吸収して赤色に発光する有機蛍光
顔料である。このような蛍光顔料を銅付活硫化亜鉛蛍光
体に対して3質量%以上の範囲で混合することによっ
て、実用的な白色光を得ることできる。
ペクトルは、500nm付近の発光ピークに加えて600nm付近
に発光ピークを有している。このことから、本発明のE
L発光素子10では赤成分が一部発光に加わっているこ
とが分かる。さらに、青緑色発光のピーク値に対する赤
色発光のピーク値の比率は60%以上であり、実用的な白
色光が得られていることが分かる。このようなEL発光
素子10をカラー液晶表示素子20のバックライトとし
て使用することによって、例えば図3の[破線1]に発
光スペクトルを示した従来のEL発光素子では判別でき
なかった赤色を、他の色と区別して認識することが可能
となる。
赤色蛍光顔料は銅付活硫化亜鉛蛍光体に対して4質量%
以上の範囲で混合することが望ましい。これによって、
さらに好ましい白色光を得ることが可能となる。具体的
には、CIE色度座標(x,y)のx値が0.32〜0.42の
範囲で、かつy値が0.30〜0.40の範囲の色度値を有する
白色光が得られる。このような白色光を使用することに
よって、赤色をさらにきれいに表現することができる。
白色光はx値が0.34〜0.41の範囲で、y値が0.31〜0.39
の範囲の色度値を有することがより好ましい。
顔料を青緑色発光の銅付活硫化亜鉛蛍光体に対して4質
量%の比率で混合した発光層11を有するEL発光素子
10の発光スペクトルである。青緑色発光のピーク値に
対する赤色発光のピーク値の比率が84%となっており、
図3中の[実線1]の発光スペクトルに比べて、よりき
れいな赤色を再現できることが分かる。
付活硫化亜鉛蛍光体に対して1質量%、3質量%、5質量
%の比率でそれぞれ混合して発光層11を形成し、これ
ら各発光層11を有するEL発光素子の発光色(xy色
度座標)を測定した結果を示している。
濃度が高い方が色温度は低く、より自然な白色であるこ
とが分かる。すなわち、赤色蛍光顔料を銅付活硫化亜鉛
蛍光体に対して4質量%以上の範囲で混合することによ
って、さらに好ましい白色光を得ることが可能となる。
ただし、赤色蛍光顔料の含有量が多くなりすぎると、発
光輝度の低下などを招くおそれがあることから、蛍光顔
料の銅付活硫化亜鉛蛍光体に対する混合比率は7質量%
以下とすることが好ましい。なお、表1からはローダミ
ン系蛍光顔料の混合比率が3質量%未満では実用的な白
色光が得られないことも分かる。
化亜鉛蛍光体粒子と共に含有させる構成に限らず、例え
ば銅付活硫化亜鉛蛍光体を主として含有する発光層11
の発光面側に、顔料層として層状に形成して用いてもよ
い。この場合の赤色蛍光顔料層の形成量は、発光層11
中に混合して使用する場合に順ずるものとする。さら
に、発光層11中に赤色蛍光顔料を混合した上で、発光
層11の発光面側に赤色蛍光顔料層を形成してもよい。
硫化亜鉛蛍光体に比べて発光効率が劣ることから、所望
の白色光が得られる反面、EL発光素子10としての明
るさを低下させるおそれがある。そこで、赤色成分の発
光を強くしながら、発光層11全体としての輝度をでき
るだけ低下させないことが重要となる。そのような工夫
としては、例えば図4に示すような構造のEL発光素子
10が有効である。
化亜鉛蛍光体と赤色蛍光顔料とを含有する発光層11を
有し、さらに透明電極シート12上に形成された赤色蛍
光顔料層17を具備するものである。このように、EL
発光素子10の発光面側、すなわち透明電極シート12
上に、さらに赤色蛍光顔料層17を設けることによっ
て、色温度が低く赤色成分の多い白色光を得た上で、E
L発光素子10の明るさの低下を抑制することができ
る。すなわち、赤色蛍光顔料層17を発光面側に配置す
ることによって、蛍光顔料の添加量の増加に伴う発光層
11の輝度低下を改善することができる。
としては、発光層11中の赤色蛍光顔料の含有比率を銅
付活硫化亜鉛蛍光体に対して2質量%未満とし、かつ蛍
光顔料層17を構成する赤色蛍光顔料の銅付活硫化亜鉛
蛍光体(発光層11中の銅付活硫化亜鉛蛍光体)に対す
る比率を2質量%以上5質量%以下とすることが好まし
い。
赤色蛍光顔料の比率を銅付活硫化亜鉛蛍光体に対して2
質量%未満とすることによって、発光層11の発光効率
の低下を十分に抑制することができる。その上で、透明
電極シート12上に赤色蛍光顔料層17を設けることに
よって、明るさに優れかつ色温度が低い自然な白色発光
を得ることが可能となる。具体的には、CIE色度座標
(x,y)のx値が0.32〜0.42の範囲で、かつy値が0.
30〜0.40の範囲の色度値を有する白色光が得られる。白
色光はx値が0.34〜0.41の範囲で、y値が0.31〜0.39の
範囲の色度値を有することがより好ましい。
蛍光顔料の質量が同じ場合(赤色蛍光顔料を発光層11
中のみに存在させたものと、さらに赤色蛍光顔料層17
を設けたもの)で比較すると、赤色蛍光顔料層17を併
用した発光層11の方が発光色のCIE色度座標(x,
y)のx値が大幅に大きい値を示し、色温度の低い赤色
となる。言い換えると、同等の輝度で、色温度が低く赤
色成分の多い白色発光を得ることが可能となる。さら
に、透明電極シート12上に赤色蛍光顔料層17を配置
しているため、より赤色を強く出すことができる。
は、発光層11に青緑色発光の銅付活硫化亜鉛蛍光体に
加えて、さらに青色発光の銅付活硫化亜鉛蛍光体を配合
することも有効である。これによって、より一層色再現
性に優れた白色発光を得ることができる。青色発光の銅
付活硫化亜鉛蛍光体は単独で用いてもよい。青色発光の
銅付活硫化亜鉛蛍光体の発光輝度についても、青緑色発
光の銅付活硫化亜鉛蛍光体と同様とすることが好まし
い。この際、青緑色発光の銅付活硫化亜鉛蛍光体の発光
色はCIE色度座標(x,y)のy値が0.38以上である
ことが好ましく、また青色発光の銅付活硫化亜鉛蛍光体
の発光色はCIE色度座標(x,y)のy値が0.38未満
であることが好ましい。
活量により制御することができる。例えば、ZnSから
なる蛍光体母体に対して銅を0.055〜0.07質量%の範囲
で含有させることによって、上述したような青緑色発光
を得ることができる。また、蛍光体母体(ZnS)に対
する銅の付活量を0.055質量%未満とすることによっ
て、上述したような青色発光を得ることができる。
輝度および発光色度(銅付活硫化亜鉛蛍光体の発光輝度
および発光色度を含む)は、以下のようにして測定した
値を示すものとする。まず、EL発光素子を100Vrms,40
0Hzにて点灯する。次いで、ミノルタ色彩色度計(CS-10
0)を点灯中のパネルの中心部から210mmの距離にその計
測部がくるように配置する。輝度および色度は、電圧を
印加してから30秒後の値を測定する。測定は15〜25℃の
暗室内で行うものとする。
を主として構成するEL蛍光体粒子、具体的には銅付活
硫化亜鉛蛍光体粒子は水分に弱く、空気中の水分により
容易に特性(輝度など)が劣化してしまうという欠点を
有している。そこで、本発明のEL発光素子10におい
ては、実質的に透明な防湿被膜で覆われたEL蛍光体粒
子、いわゆる防湿被膜付きEL蛍光体粒子を用いること
が好ましい。
ば金属酸化物膜が用いられる。金属酸化物の種類は特に
限定されるものではないが、防湿性、光透過性、絶縁性
などの点から、酸化ケイ素(SiOx)、酸化チタン
(TiOx)、酸化アルミニウム(AlOx)から選ばれ
る少なくとも1種を用いることが好ましい。なお、防湿
被膜は必ずしも金属酸化物に限られるものではなく、非
酸化物系化合物を使用することもできる。非酸化物系の
防湿被膜としては、窒化ケイ素(SiNx)や窒化アル
ミニウム(AlN)が挙げられる。
均一性や製造コストなどを考慮して、化学気相成長法
(CVD法)を適用して形成することが好ましい。特
に、熱によるEL蛍光体の輝度劣化、流動状態の粉体表
面への膜形成性、さらには量産時の環境安全性などを考
慮して、爆発や燃焼性のない材料を用い、かつ低温(20
0℃以下)での反応性が高い反応系を利用することが望
ましい。このような反応系としては、SiCl4+2H2
O→SiO2+4HCl、TiCl4+2H2O→TiO 2+
4HClなどが挙げられる。
さで0.1〜1.0μmの範囲とすることが好ましい。防湿被
膜の平均膜厚が0.1μm未満であると、十分な防湿効果が
得られないおそれがある。一方、防湿被膜の平均膜厚が
1.0μmを超えると、実質的に透明な防湿被膜であって
も、反射や屈折などの光吸収により発光輝度が低下する
おそれがある。
は、EL発光素子10全体を防湿フィルム(ポリクロロ
テトラフルオロエチレンフィルムなど)で覆うことによ
っても防ぐことができるが、これでは製造コストが高く
なると共に、EL発光素子10の厚さ自体も厚くなって
しまう。これに対して、防湿被膜付きEL蛍光体粒子を
含有する発光体層11によれば、EL蛍光体粒子自体が
防湿性を有しているため、防湿フィルムや吸湿フィルム
を用いることなく、水分によるEL蛍光体の特性低下を
抑制したEL発光素子10(以下、ストリップタイプの
EL発光素子と称する)を構成することができる。
いて、背面電極層13はAg粉末やCu粉末などの金属
粉末、グラファイト粉末などのカーボン粉末、あるいは
これらの混合粉末などの塗布層により構成されている。
すなわち、透明電極シート12上に発光層11を塗布形
成し、さらに発光層11上に反射絶縁層13と背面電極
層14を順に塗布形成する。これら透明電極シート1
2、発光体層11、反射絶縁層13および背面電極層1
4からなる積層体は熱圧着により一体化される。このよ
うな積層体(熱圧着体)によって、ストリップタイプの
EL発光素子10が構成される。
背面電極層14には、図1に示したように、それぞれリ
ード15a、15bが付設されており、これらリード1
5a、15bを介して交流電源16から交流電圧(電
場)が印加される。このように、発光層11に透明電極
12bおよび背面電極層14を介して電場を印加するこ
とによって、EL発光素子10の発光層11は白色発光
する。交流電源16としては150Vpp以上でかつ300Hz以
上の出力を有するインバータ装置を用いることが好まし
い。これによって、EL発光素子10の白色発光の輝度
をより一層向上させることができる。
れた白色光は、透過型または半透過型のカラー液晶表示
素子20に導かれ、カラー液晶表示装置30としてフル
カラー画像表示などが実現される。カラー液晶表示素子
20には一般的な構成のものが使用される。すなわち、
例えば共通透明電極を有する第1の透明基板と、RGB
の各画素電極を有する第2の透明基板とを所定の間隙を
持って対向配置し、これら透明基板間に液晶を充填する
と共に、第1の透明基板にカラーフィルタ膜を形成した
カラー液晶表示素子20が用いられる。カラー液晶表示
素子20の駆動形式には、単純マトリックス駆動、TF
TやTFDを用いたアクティブマトリックス駆動などの
種々の形式が適用可能である。
の光利用効率を高める上で、EL発光素子10とカラー
液晶表示素子20との間に反射型位相変換フィルム40
などを配置することも有効である。反射型位相変換フィ
ルム40は、発光層11から放出された白色光をカラー
液晶の偏光軸に応じて透過させると共に、偏光軸が異な
る光を反射し、これをバックライトで再反射させること
で再利用するものである。このような反射型位相変換フ
ィルム40を用いるにあたって、バックライトとしての
EL発光素子10は反射性に優れることから、反射型位
相変換フィルム40による光利用効率の向上効果をより
一層有効に得ることができる。
子は、カラー液晶表示素子のバックライトに求められる
白色光の再現性や輝度などの特性を十分に満足するもの
である。従って、このようなEL発光素子を具備するカ
ラー液晶用バックライトによれば、カラー液晶表示素子
による高性能なフルカラー表示を実現することが可能と
なる。言い換えると、EL発光素子をバックライトとし
て用いたカラー液晶表示装置の実用化に大きく寄与する
ものである。
れ、また低消費電力であるというEL発光素子の特性を
活かして、カラー液晶表示装置の小型・薄型化、低消費
電力化などを図ることが可能となる。さらに、EL発光
素子は面発光源であるため、表示ムラや光漏れなどを生
じることがない。従って、カラー液晶表示装置の表示特
性をさらに高めることが可能となる。
型化などを図ると共に、低消費電力化、高寿命化、表示
ムラや光漏れなどの防止、さらには色再現性や明るさな
どの表示特性の向上などを実現したものである。カラー
液晶表示装置30の低消費電力化は、特にPDA、携帯
電話、各種ゲーム機などの携帯型情報端末の表示部に対
して有効である。このように、本発明のカラー液晶用バ
ックライトおよびそれを用いたカラー液晶表示装置は携
帯型情報端末の表示部に好適である。
価結果について述べる。
のZnS:Cu蛍光体粉末96質量%と、赤色蛍光顔料で
あるローダミン系蛍光顔料4質量%とを混合し、この混
合物をフッ素系ゴム中に適量の有機溶剤と共に分散させ
てスラリーとした。次いで、ポリエステルフィルム上に
ITO蒸着膜を被着形成した透明電極シート上に、上記
した蛍光体スラリーをスクリーン印刷することによっ
て、膜厚50μmの発光層を形成した。
ZnSに対してCuを0.06質量%含み、かつ電圧100Vrm
s、周波数400Hzの動作条件下において、110cd/m2の発光
輝度およびCIE色度座標で(0.18,0.38)の発光色度
を有するものである。なお、これらZnS:Cu蛍光体
の発光輝度および発光色度は、前述した方法に基づいて
測定した値である。
て反射絶縁層と背面電極層を順に積層形成した。このよ
うにして、ストリップタイプのEL発光素子を作製し
た。得られたストリップタイプのEL発光素子は、消費
電力が20W/m2以下の発光効率を有していた。このカラー
液晶バックライト用EL発光素子を後述する特性評価に
供した。
体粉末99.5質量%と、赤色蛍光顔料であるローダミン系
蛍光顔料0.5質量%とを混合し、この混合物をフッ素ゴ
ム中に適量の有機溶剤と共に分散させてスラリーとし
た。次いで、ポリエステルフィルム上にITO蒸着膜を
被着形成した透明電極シート上に、上記した蛍光体スラ
リーをスクリーン印刷することによって、膜厚50μmの
発光層を形成した。
て反射絶縁層と背面電極層を順に積層形成した後、発光
層の蛍光体粉末に対して3質量%のローダミン系蛍光顔
料を含む蛍光顔料層を透明電極シート上に印刷してカラ
ーフィルタ層を形成した。このようにして得たストリッ
プタイプのEL発光素子は、消費電力が20W/m2以下の発
光効率を有していた。このカラー液晶バックライト用E
L発光素子を後述する特性評価に供した。
ZnS:Cu蛍光体粉末99質量%と、赤色蛍光顔料であ
るローダミン系蛍光顔料1質量%とを混合し、この混合
物をフッ素系ゴム中に適量の有機溶剤と共に分散させて
スラリーとした。次いで、ポリエステルフィルム上にI
TO蒸着膜を被着形成した透明電極シート上に、上記し
た蛍光体スラリーをスクリーン印刷することによって、
膜厚50μmの発光層を形成した。
ZnSに対してCuを0.05質量%含み、かつ電圧100Vrm
s、周波数400Hzの動作条件下において、102cd/m2の発光
輝度およびCIE色度座標で(0.179,0.35)の発光色
度を有するものである。なお、これらZnS:Cu蛍光
体の発光輝度および発光色度は、前述した方法に基づい
て測定した値である。
て反射絶縁層と背面電極層を順に積層形成した後、発光
層の蛍光体粉末に対して4質量%のローダミン系蛍光顔
料を含む蛍光顔料層を透明電極シート上に印刷してカラ
ーフィルタ層を形成した。このようにして得たストリッ
プタイプのEL発光素子は、消費電力が20W/m2以下の発
光効率を有していた。このカラー液晶バックライト用E
L発光素子を後述する特性評価に供した。
49.5質量%と、実施例3と同一の青色発光のZnS:C
u蛍光体粉末49質量%と、赤色蛍光顔料であるローダミ
ン系蛍光顔料0.5質量%とを混合し、この混合物をフッ
素ゴム中に適量の有機溶剤と共に分散させてスラリーと
した。次いで、ポリエステルフィルム上にITO蒸着膜
を被着形成した透明電極シート上に、上記した蛍光体ス
ラリーをスクリーン印刷することによって、膜厚50μm
の発光層を形成した。
て反射絶縁層と背面電極層を順に積層形成した後、発光
層の蛍光体粉末に対して5質量%のローダミン系蛍光顔
料を含む蛍光顔料層を透明電極シート上に印刷してカラ
ーフィルタ層を形成した。このようにして得たストリッ
プタイプのEL発光素子は、消費電力が20W/m2以下の発
光効率を有していた。このカラー液晶バックライト用E
L発光素子を後述する特性評価に供した。
は、実施例1と同様にしてストリップタイプのEL発光
素子を作製した。このようにして得たEL発光素子につ
いても、後述する特性評価に供した。
を示すZnS:Cu蛍光体(青緑色発光)を用いる以外
は、実施例1と同様にしてストリップタイプのEL発光
素子を作製した。このようにして得たEL発光素子につ
いても、後述する特性評価に供した。
によるカラー液晶バックライト用EL発光素子の輝度お
よび色度を、前述した方法にしたがって測定した。な
お、EL発光素子の発光にあたって、駆動源には150Vpp
以上でかつ300Hz以上の出力を有するインバータ装置を
用いた。これらの測定結果を表2に示す。
よる各EL発光素子は、いずれも比較例1、2に対して
カラー液晶表示装置のバックライトとして十分な輝度と
色度を有していることが分かる。
素子をバックライトとして用いて、図1に構成を示した
カラー液晶表示装置(大きさ:70×70mm)をそれぞれ組
み立て、画像の表示試験を行ったところ、いずれも良好
なフルカラー表示が可能であることが確認された。各カ
ラー液晶表示装置は、表示ムラや光漏れなどもなく、色
再現性や明るさなどの表示特性に優れるものであった。
晶表示装置によるフルカラー表示を実現可能とした上
で、小型・薄型で省スペース性に優れ、また低消費電力
であると共に、表示ムラや光漏れなどを生じることがな
いカラー液晶用バックライトを提供することが可能とな
る。このような本発明のカラー液晶用バックライトは、
カラー液晶表示装置の小型・薄型化、低消費電力化、表
示特性の向上などに大きく貢献するものである。
クライトを用いたカラー液晶表示装置の構成例を示す図
である。
たEL発光素子の要部構造の一例を示す断面図である。
硫化亜鉛蛍光体に対して3質量%および4質量%の比率で
それぞれ混合した発光層と青緑色発光の銅付活硫化亜鉛
蛍光体のみを含む発光層をそれぞれ有するEL発光素子
の発光スペクトルを示す図である。
EL発光素子の要部構造の他の例を示す断面図である。
白色発光を示す発光層,12……透明電極シート,13
……反射絶縁層,14……背面電極層,17……蛍光顔
料層,20……カラー液晶表示素子,30……カラー液
晶表示装置,40……反射型位相変換フィルム
Claims (16)
- 【請求項1】 誘電体マトリックス中に分散含有された
EL蛍光体粒子を有する発光層と、前記発光層の発光側
主面に沿って配置された透明電極層と、前記発光層の非
発光側主面に沿って順に積層配置された反射絶縁層およ
び背面電極層とを備えるEL発光素子を具備するカラー
液晶用バックライトであって、 前記EL発光素子は、電圧100Vrms、周波数400Hzの動作
条件下で、輝度が80cd/m2以上の白色光を発光し、かつ
消費電力が30W/m2以下の発光効率を有することを特徴と
するカラー液晶用バックライト。 - 【請求項2】 請求項1記載のカラー液晶用バックライ
トにおいて、 前記白色光は、CIE色度座標(x,y)のx値が0.30
〜0.43の範囲で、かつy値が0.27〜0.41の範囲の色度値
を有することを特徴とするカラー液晶用バックライト。 - 【請求項3】 請求項1記載のカラー液晶用バックライ
トにおいて、 前記EL蛍光体は青緑色または青色発光の銅付活硫化亜
鉛蛍光体を含み、前記銅付活硫化亜鉛蛍光体は電圧100V
rms、周波数400Hzの動作条件下で100cd/m2以上の輝度を
有することを特徴とするカラー液晶用バックライト。 - 【請求項4】 請求項3記載のカラー液晶用バックライ
トにおいて、 前記EL発光素子の前記発光層は、前記青緑色または青
色発光の銅付活硫化亜鉛蛍光体粒子と、前記銅付活硫化
亜鉛蛍光体からの発光を吸収して赤色に発光し、かつ前
記銅付活硫化亜鉛蛍光体に対して3質量%以上の蛍光顔
料とを含有することを特徴とするカラー液晶用バックラ
イト。 - 【請求項5】 請求項4記載のカラー液晶用バックライ
トにおいて、 前記発光層は、前記銅付活硫化亜鉛蛍光体に対して4質
量%以上7質量%以下の前記蛍光顔料を含有することを
特徴とするカラー液晶用バックライト。 - 【請求項6】 請求項5記載のカラー液晶用バックライ
トにおいて、 前記EL発光素子は前記動作条件下で、CIE色度座標
(x,y)のx値が0.32〜0.42の範囲で、かつy値が0.
30〜0.40の範囲の白色光を発光することを特徴とするカ
ラー液晶用バックライト。 - 【請求項7】 請求項3記載のカラー液晶用バックライ
トにおいて、 前記EL発光素子の前記発光層は、前記青緑色または青
色発光の銅付活硫化亜鉛蛍光体粒子と、前記銅付活硫化
亜鉛蛍光体からの発光を吸収して赤色に発光し、かつ前
記銅付活硫化亜鉛蛍光体に対して2質量%未満の蛍光顔
料とを含有し、さらに前記EL発光素子は、前記透明電
極層が形成された透明電極シート上に積層され、前記発
光層中の前記銅付活硫化亜鉛蛍光体に対する比率が2質
量%以上5質量%以下の前記蛍光顔料を含有する赤色顔
料層を具備することを特徴とするカラー液晶用バックラ
イト。 - 【請求項8】 請求項7記載のカラー液晶用バックライ
トにおいて、 前記EL発光素子は前記動作条件下で、CIE色度座標
(x,y)のx値が0.32〜0.42の範囲で、かつy値が0.
30〜0.40の範囲の白色光を発光することを特徴とするカ
ラー液晶用バックライト。 - 【請求項9】 請求項3ないし請求項8のいずれか1項
記載のカラー液晶用バックライトにおいて、 前記銅付活硫化亜鉛蛍光体は、CIE色度座標(x,
y)のx値が0.17〜0.19の範囲で、かつy値が0.35〜0.
47の範囲の発光色を有することを特徴とするカラー液晶
用バックライト。 - 【請求項10】 請求項3ないし請求項8のいずれか1
項記載のカラー液晶用バックライトにおいて、 前記発光層は、CIE色度座標(x,y)のy値が0.38
以上の発光色を有する青緑色発光の銅付活硫化亜鉛蛍光
体粒子と、CIE色度座標(x,y)のy値が0.38未満
の発光色を有する青色発光の銅付活硫化亜鉛蛍光体粒子
とを含有することを特徴とするカラー液晶用バックライ
ト。 - 【請求項11】 請求項1ないし請求項10のいずれか
1項記載のカラー液晶用バックライトにおいて、 前記EL発光素子の駆動源として、150Vpp以上でかつ30
0Hz以上の出力を有するインバータ装置を具備すること
を特徴とするカラー液晶用バックライト。 - 【請求項12】 請求項1ないし請求項11のいずれか
1項記載のカラー液晶用バックライトにおいて、 前記EL発光素子の前記発光層は、実質的に透明な防湿
被膜で覆われた前記EL蛍光体粒子を含有することを特
徴とするカラー液晶用バックライト。 - 【請求項13】 請求項1ないし請求項12のいずれか
1項記載のカラー液晶用バックライトと、 前記バックライトの発光面側に配置され、透過型または
半透過型のカラー液晶表示素子とを具備することを特徴
とするカラー液晶表示装置。 - 【請求項14】 請求項13記載のカラー液晶表示装置
において、 さらに、前記バックライトと前記カラー液晶表示素子と
の間に配置され、前記EL発光素子から放出された白色
光の光利用効率を高める反射型位相変換フィルムを具備
することを特徴とするカラー液晶表示装置。 - 【請求項15】 請求項13または請求項14記載のカ
ラー液晶表示装置において、 前記バックライトは、前記EL発光素子の駆動源とし
て、150Vpp以上でかつ300Hz以上の出力を有するインバ
ータ装置を具備することを特徴とするカラー液晶表示装
置。 - 【請求項16】 誘電体マトリックス中に分散含有され
たEL蛍光体粒子を有する発光層と、前記発光層の発光
側主面に沿って配置された透明電極層と、前記発光層の
非発光側主面に沿って順に積層配置された反射絶縁層お
よび背面電極層とを具備するEL発光素子であって、電
圧100Vrms、周波数400Hzの動作条件下で輝度が80cd/m2
以上の白色光を発光し、かつ消費電力が30W/m2以下の発
光効率を有することを特徴とするカラー液晶バックライ
ト用EL発光素子。
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