JPH0756163A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】この発明の目的は、消費電流の増加を生じるこ
となく、表示画面全域に渡って輝度の均一化および輝度
の増大を図ることのできる液晶表示装置を提供すること
にある。 【構成】液晶表示装置は、液晶表示素子１０と、液晶表
示素子に対向して配設された蛍光体層３２と、を備えて
いる。蛍光体層を間に挟んで液晶表示素子の反対側に
は、蛍光体層を発光させる紫外線ランプ１４が設けられ
ている。蛍光体層は、蛍光体密度の異なる蛍光塗料層３
２ａ、３２ｂ、３２ｃを積層形成して構成され、紫外線
光源から離間した部位程、蛍光体密度が高くなるように
形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、バックライトを備え
た液晶表示装置を提供する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、カラー及びモノクロのアクティ
ブマトリクス型液晶表示装置や単純マトリクス型液晶表
示装置においては、均一な平面光源として、蛍光灯のよ
うな白色光源と拡散板とを組み合わせて構成されたバッ
クライトが使用されている。しかしながら、この種のバ
ックライトを用いた液晶表示装置の場合、表示画面上の
蛍光灯から最も離れた位置ａと蛍光灯に最も近い位置ｂ
とにおける蛍光灯から発せられた光が表示画面を通過す
る単位面積当りの光量の比が、（位置ｂの光量／位置ａ
の光量）＞ 1.5となると、表示画面全域に渡って均一な
輝度を得ることが困難となる。特に、近年の液晶表示装
置の大型化に伴い表示画面が大きくなると、均一な輝度
を得ることが一層困難となる。また、蛍光灯の本数を増
やす等の対策を取ることにより輝度の均一化を図ること
も可能であるが、この場合、消費電力が多くなる等の問
題が生じる。

【０００３】一方、特開昭６１−１０３１８６号公報、
及び特開昭６１−１６３３７２号公報等には、蛍光体層
を紫外線ランプで発光させてバックライトとして使用す
る液晶表示装置が開示されている。

【０００４】これらの液晶表示装置の内、モノクロ表示
の装置においては、赤、緑、青の発光体を適当に組み合
わせて白色に発光する蛍光体層を用いている。この場
合、白色光源と拡散板とを組み合わせたバックライトを
用いる場合に比較して、ある程度輝度の均一化を図るこ
とができるが、充分ではない。つまり、蛍光体による発
光は単に紫外線光源の波長だけに依存するものではな
く、紫外線光源からの距離に応じた蛍光体層の部位にお
ける単位面積を通過する紫外線量にも依存する。蛍光体
層において、光源からの距離が大きい部位程、光源から
発せられた光の入射角が大きくなり、単位面積当りの入
射光量が減少する。そのため、蛍光体層において、発光
源に近い部位と遠い部位とでは輝度差が生じる。この傾
向は、液晶表示装置が薄型化することで更に強まるた
め、輝度の均一化は困難となる。

【０００５】また、上述した公開公報には、有色の蛍光
体層を用いてカラー表示を行なう液晶表示装置が開示さ
れている。特開昭６１−１０３１８６号公報に開示され
た液晶表示装置によれば、蛍光管の上に直接、赤、緑、
青の蛍光体層が形成されている。しかしながら、この構
成においては以下の問題がある。つまり、光源上に赤、
緑、青の蛍光体層を形成することは困難であるととも
に、光源上の赤、緑、青の蛍光体層を液晶セルの各表示
画素に正確に位置合わせすることは極めて困難である。
また、平面発光を行うこのような蛍光管では、大気圧に
よる歪が発生し、表示画素と一対一の位置合わせが困難
であり、更に、歪による位置ズレのため光漏れが起こり
易くなる。

【０００６】また、上記液晶表示装置において、赤、
緑、青の蛍光体層は、液晶セルと光源との間に設けら
れ、使用者は、液晶セルを介して蛍光体層を視認する構
成となっている。この場合、表示画面をこの表示画面に
垂直な方向から観察する場合は問題とならないが、表示
画面を斜めから観察する場合には画面全体から光漏れが
起こり、表示そのものの認識が不明瞭になる。つまり、
表示画面に相対した位置から表示を見ると、その垂線方
向以外の、ある視角より大きい位置からは、光漏れが起
き、表示が見にくくなる。そして、液晶セルと蛍光体層
との間隔が大きい場合には、一層上記問題が顕著とな
る。このような問題は、特開昭６１−１６３３７２号公
報に開示されているカラー液晶表示装置についても同様
に生じる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】以上のように、近年液
晶表示装置が大型化、薄型化するのに伴い、表示画面に
対して均一な輝度を得ることが難しくなってきており、
こうした問題を解決するため蛍光灯本数を増やすなどし
て対処しているが、消費電流の増大が起こるなど、別な
問題が発生している。

【０００８】そこで、この発明の目的は、消費電流の増
加を生じることなく、表示画面全域に渡って輝度の均一
化および輝度の増大を図ることのできる液晶表示装置を
提供することにある。

【０００９】

【課題を解決する手段】上記目的を達成するため、この
発明に係る液晶表示装置は、液晶表示素子と、液晶表示
素子に対向して配設された蛍光体層と、上記蛍光体層を
間に挟んで上記液晶表示素子の反対側に設けられ、上記
蛍光体層を発光させる紫外線光源と、を備えている。そ
して、上記蛍光体層は、上記紫外線光源から離間するに
従って蛍光体の密度が高くなるように形成されている。
つまり、蛍光体層は、紫外線光源から離れた部位程、蛍
光体の密度が高くなるように形成されている。

【００１０】また、この発明に係る液晶表示装置によれ
ば、赤、緑、青の蛍光体層を配列して構成されたカラー
フィルタを液晶表示素子の観察者側の外面に設け、液晶
表示素子を透過した紫外線により蛍光体層を発光させて
いる。更に、紫外線光源を間に挟んで液晶表示素子の反
対側に反射板を設け、液晶表示素子に入射する紫外線光
量がほぼ均一化するように反射板形状を形成している。

【００１１】なお、紫外線光源近傍部位と離れた部位と
では、紫外線光量に差が大きくなり、反射板では補正出
来なくなる場合がある。そのため、紫外線光源の近傍、
あるいは直接紫外線光源に、光源に対して鏡面となるよ
うな反射板を遮光板として設けている。

【００１２】

【作用】以上のように構成された液晶表示装置によれ
ば、蛍光体層は紫外線光源からの距離が大きい部位程、
その蛍光体密度が高く形成されている。そのため、蛍光
体層の内、紫外線光源から離間して紫外線入射量の少な
い部位においても、紫外線入射量と蛍光体密度との積に
よって与えられる発光量は紫外線光源近傍の部位の発光
量とほぼ等しくなる。その結果、液晶表示装置の表示画
面全域に渡って輝度の均一化を図ることができる。

【００１３】また、この発明に係る液晶表示装置によれ
ば、蛍光体層で形成されたカラーフィルタは、液晶表示
素子と使用者との間に設けられ、蛍光体層の発光が液晶
表示装置の表面で起こる。そのため、陰極線管と同等若
しくは、それ以上の極めて広い視野角を得ることが出来
る。また、カラーフィルタが液晶表示素子の観察側の外
面に設けられている場合においても多少の光漏れが生じ
るが、漏れた光は紫外線であり、液晶表示素子を透過す
る際に吸収が起きるため、人間の目には認識されない。

【００１４】紫外線が液晶表示素子に入射すると、この
液晶表示素子によりかなりの量の紫外線が吸収され透過
する量は極く僅かである。このため、蛍光体層の発光を
透過紫外線にて行う場合、紫外線光源から離れた位置に
おいて紫外線が液晶表示素子に対して斜めに入射する事
になり、紫外線の吸収量が間近の位置に比べ増大する。
この場合、蛍光体層の蛍光体密度を紫外線光源からの位
置に応じて変化することで幾分の対応が可能であるが、
透過紫外線では、紫外線のエネルギー自体が低下してお
り、蛍光体内に入り込む紫外線の深さつまり蛍光体に対
する貫通力が低いため、蛍光体の分散密度の変化だけで
は対応がつきにくい。そこで、蛍光体密度を変化させな
い代わりに、紫外線光源の背面側に反射板を設けるとと
もに、紫外線光源とこの紫外線光源に間近である液晶表
示素子の部位との間に、紫外線光源側に紫外線を反射す
る遮蔽部材を設けることにより、間近部に対して紫外線
入射光量が低下する。同時に、遮光部材により、紫外線
光源側に反射された紫外線は反射板によって再度反射さ
れ、液晶表示素子に入射する。それにより、紫外線光源
から離れた部位における光量が増加し、輝度の均一化を
計る事ができる。

【００１５】

【実施例】以下図面を参照しながら、この発明の実施例
について詳細に説明する。図１に示すように、第１の実
施例に係るカラー液晶表示装置は、ほぼ矩形状の液晶表
示素子１０と、液晶表示素子の下方に配設された蛍光板
１２と、蛍光板を間に挟んで液晶表示素子の反対側に設
けられた、つまり、蛍光板の下方に設けられた紫外線光
源としての紫外線ランプ１４と、を備えている。

【００１６】液晶表示素子１０は、所定の隙間を置いて
互いに対向して配設されたアレイ基板１６および対向基
板１８を有し、これらの基板間に液晶２０が挟持され封
止材２１により封止されている。アレイ基板１６は、ガ
ラス基板２２とこのガラス基板上に形成された図示しな
い多数の画素電極、スイッチング素子、配線電極等を有
している。また、対向基板１８はガラス基板２４を有
し、このガラス基板２４上には、カラーフィルタ２５、
図示しない共通電極等が形成されている。そして、ガラ
ス基板２２および２４の外面上には、偏向板２６、２７
がそれぞれ設けられている。

【００１７】図１および図２に示すように、蛍光板１２
は、偏向板２６上に設けられた、例えば、ガラスからな
る透明基板３０と、透明基板上に蛍光塗料を塗布するこ
とにより形成された蛍光体層３２と、を備えている。こ
の蛍光体層３２は、紫外線ランプ１４からの距離に応じ
て、紫外線ランプから離間した部位程その蛍光体密度が
高くなるように形成されている。つまり、紫外線ランプ
１４は液晶表示素子１０の中心軸と対向して伸びるよう
に配設され、これに応じ、蛍光体層３２は、液晶表示素
子の中心から左右の側縁に近い部位程、蛍光体密度が高
くなるように形成されている。それにより、蛍光体層３
２は、全域に渡って発光量が均一となるように構成され
ている。

【００１８】実施例において、蛍光体層３２は、透明基
板３０の下面に蛍光体密度の異なる蛍光塗料層を積層形
成することにより形成されている。つまり、透明基板３
０の下面全域に渡って１層目の蛍光体塗料層３２ａが均
一に形成され、更に、蛍光塗料層３２ａ上において、紫
外線ランプ１４から第１の距離Ａ以上離間している部位
に２層目の蛍光塗料層３２ｂが形成されている。また、
蛍光塗料層３２ｂ上において、紫外線ランプ１４から第
１の距離Ａよりも大きい第２の距離Ｂ以上離間している
部位に３層目の蛍光塗料層３２ｃが形成されている。そ
して、これらの蛍光塗料層３２ａ、３２ｂ，３２ｃは、
蛍光塗料層３２ａ、３２ｂ、３２ｃの蛍光体密度の比
が、紫外線ランプから各蛍光体塗料層の部位に照射され
る光量の逆数の比に対応するように、蛍光体密度を調整
した蛍光塗料により形成されている。その結果、蛍光塗
料層３２ａ、３２ｂ，３２ｃは、蛍光体密度が順に高く
なっている。

【００１９】なお、蛍光体層３２の形成に使用される蛍
光塗料は、赤、緑、青の蛍光体粉末を適量ずつ混ぜ合わ
せバックライトとして必要な色調の混合粉末を作り、そ
れを透明な樹脂中に拡散させて作られている、また、第
１の実施例において、蛍光板１２とは独立したカラーフ
ィルタ２５を用いているため、蛍光塗料の色調は白色に
設定されている。

【００２０】一方、液晶表示装置を薄型化する場合、紫
外線ランプ１４を蛍光体層３２に接近して配置する必要
がある。この場合、紫外線ランプ１４から受ける紫外線
光量の少ない部位における蛍光体層３２の蛍光体密度
と、紫外線ランプから受ける紫外線光量の多い部位にお
ける蛍光体層の蛍光体密度との比を数十〜１００倍に設
定する必要がある。この場合、蛍光体密度を高くした部
位の蛍光体層に対する紫外線の透過率が低下し、予定し
ていた輝度が得られない場合がある。

【００２１】そこで、本実施例によれば、紫外線ランプ
１４から放射された紫外線を効率よく使用して液晶表示
装置の輝度の向上を図るべく、鏡面加工された反射板３
４を蛍光板１２と対向して配設し、この反射板と蛍光板
との間に紫外線ランプを設けている。特に、反射板３４
は、紫外線ランプ１４から蛍光体層３２と離間する方向
へ放射された紫外線を、蛍光体層の周縁部、つまり、紫
外線ランプから離間した部位へ多く反射する形状に形成
されている。そのため、紫外線ランプ１４から放射され
た紫外線を効率よく使用して液晶表示装置の輝度の向上
を図ることができる。

【００２２】以上のように構成された液晶表示装置によ
れば、蛍光体層３２は紫外線ランプ１４からの距離が大
きい部位程、その蛍光体密度が高く形成されている。そ
のため、蛍光体層の紫外線ランプから離間して紫外線入
射量の少ない部位においても、紫外線入射量と蛍光体密
度との積によって与えられる発光量を紫外線ランプ近傍
の部位の発光量とほぼ等しくすることができる。その結
果、液晶表示装置の表示画面全域に渡って輝度の均一化
を図ることができる。また、紫外線ランプを間に挟んで
蛍光体層の反対側に反射板を設け蛍光体層に入射する紫
外線光量を増大させることにより、紫外線を効率よく使
用して液晶表示装置の輝度の向上を図ることができる。

【００２３】また、上記構成の液晶表示装置によれば、
カラーフィルタ２５は対向基板１８に設けられ、蛍光体
層３２と紫外線ランプ１４との間には空気しか存在して
いない。したがって、紫外線ランプ１４の近傍で紫外線
の吸収による蛍光体層３２からの可視光の発光が生じ、
紫外線エネルギーの減衰が少なくなるため、明るい表示
画面を得ることができる。更に、カラーフィルタ２５と
使用者との間には対向基板１８および偏向板２７のみし
か介在されていないため、表示画面を斜めから観察する
場合においても画面全体からの光漏れを低減することが
でき、明瞭な表示が可能となる。更に、表示画面の視野
範囲の拡大を図ることができる。

【００２４】図３は、この発明の第２の実施例に係る液
晶表示装置を示している。第２の実施例によれば、アレ
イ基板１６、対向基板１８および液晶２０を有する液晶
表示素子１０を備え、アレイ基板１６および対向基板１
８の外面上には、偏向板２６、２７がそれぞれ設けられ
ている。そして、偏向板２６の下方には、紫外線ランプ
１４および反射板３４が順に設けられている。また、偏
向板２８の外面上には、カラーフィルタ３６が設けられ
ている。

【００２５】カラーフィルタ３６は例えばガラスで形成
された透明基板３８を有し、この透明基板上に、赤、
緑、青の各蛍光体層４０が所定のパターンで形成されて
いる。また、各蛍光体層間には、紫外線を吸収する図示
しないブラックストライプが形成されている。カラーフ
ィルター３６は表示側の偏光板２７上にスペーサー４２
を介して設置されている。これは、長期の使用により偏
向板２７が収縮するため、偏光板に直接カラーフィルタ
ーを接着すると位置ズレが起きるためであり、スペーサ
ー４２によってカラーフィルタ３６を支持することによ
り位置ズレを防止している。スペーサ４２としては、偏
光板２７の厚さとほぼ同等もしくは、それより僅かに厚
いガラス板を、カラーフィルター３６の端部から表示画
面の端までの距離より僅かに小さい幅で切断したものを
紫外線硬化型のエポキシ樹脂等でガラス基板２４に貼り
付けて用いている。また、偏光板２７は、カラーフィル
ター３６の表示部より僅かに大きい領域をカバーする大
きさに形成されている。

【００２６】上記構成の液晶表示装置によれば、紫外線
ランプ１４から直接放射あるいは反射板３４により反射
された紫外線は、液晶表示素子１０を透過した後、カラ
ーフィルタ３６に入射し蛍光体層４０から有色の可視光
を発光させる。このように紫外線が液晶表示素子１０を
通過する場合、偏向板２６、２７、ガラス基板２２、２
４、液晶２０により相当量が吸収され、液晶表示素子を
透過する紫外線の量は著しく減少する。特に、紫外線ラ
ンプ１４から離れた部位においては、液晶表示素子１０
に入射する紫外線の入射角が大きくなり、紫外線ランプ
に隣接した部位に入射する紫外線に比較して、紫外線の
吸収量が多くなる。そのため、カラーフィルタ３６に到
達する透過紫外線の光量は、液晶表示部の中心部と周縁
部とで不均一になるとともに、透過紫外線のエネルギ自
体が不十分となる。従って、蛍光体層４０に入り込む紫
外線の深さ、つまり、蛍光体層に対する紫外線の貫通力
が低く、蛍光体層を発光量が低下する。

【００２７】そこで、本実施例によれば、紫外線ランプ
１４の背面側に反射板３４を設け、紫外線ランプから放
射された紫外線を主に液晶表示部の周縁部に向けて反射
することにより、透過紫外線の光量増加および均一化を
図っている。更に、紫外線ランプ１４の近部に位置した
液晶表示素子１０の部位と紫外線ランプとの間に、紫外
線ランプ１４と対向する面が表面加工された遮蔽板４４
が設けられている。そして、遮蔽板４４により、紫外線
ランプ１４に隣接した液晶表示素子１０の部位に入射す
る紫外線を低下させるとともに、遮蔽板４４で反射され
た紫外線を再度反射板３４で液晶表示素子１０に向かっ
て反射することにより、紫外線ランプから離れた部位に
入射する紫外線の光量を増大し、蛍光体層４０に入射す
る透過紫外線の光量の均一化を図っている。従って、表
示画面の充分なかつ均一な輝度を得ることができる。

【００２８】また、第２の実施例によれば、蛍光体層４
０で形成されたカラーフィルタ３６は、液晶表示装置の
使用者に一番近い位置、つまり、偏向板２７の外面上に
設けられている。従って、蛍光体層４０の発光が液晶表
示装置の表面で起こるため、陰極線管と同等若しくは、
それ以上の極めて広い視野角を得ることが出来る。カラ
ーフィルタ３６が液晶表示素子の観察側の外面に設けら
れている場合においても多少の光漏れが生じるが、漏れ
た光は紫外線であり、また、液晶表示素子１０を透過す
る際に吸収が起きるため、人間の目には認識されない。
従って、表示画面を斜めから視認した場合でも、画像の
認識度が低下することがなく、鮮明な画像を得ることが
できる。

【００２９】なお、この発明は上述した実施例に限定さ
れることなく、この発明の範囲内で種々変更可能であ
る。例えば、第１の実施例において、蛍光体層３２は、
蛍光体密度の異なる蛍光塗料層を積層することにより形
成したが、図４に示すように、蛍光体密度の異なる蛍光
塗料層３２ａ、３２ｂ，３２ｃを直接透明基板３０上に
並べて形成するようにしてもよい。この場合、蛍光塗料
層３２ａ、３２ｂ，３２ｃは、紫外線ランプから離れた
蛍光塗料層程その蛍光体密度が高くなるように形成され
ていることは言うまでもない。また、第２の実施例にお
ける遮蔽板４４は、図５に示すように、塗布あるいは蒸
着等により、紫外線ランプ１４の外面に直接形成されて
いてもよい。

【００３０】

【発明の効果】以上詳述したように、この発明によれ
ば、バックライトの輝度ムラの少ない明るい表示が可能
で、加えて、視角の拡大された液晶表示装置を提供する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１の実施例に係る液晶表示装置の
断面図。

【図２】上記液晶表示装置の蛍光板および紫外線ランプ
を一部破断して示す平面図。

【図３】この発明の第２の実施例に係る液晶表示装置の
断面図。

【図４】第１の実施例における蛍光板の変形例を示す断
面図。

【図５】第２の実施例における遮光板の変形例を示す断
面図。

【符号の説明】

１０…液晶表示素子、１２…蛍光板、１４…紫外線ラン
プ、１６…アレイ基板、１８…対向基板、２０…液晶、
３０…透明基板、３２…蛍光体層、３２ａ、３２ｂ、３
２ｃ…蛍光塗料層、３４…反射板、３６…カラーフィル
タ、４０…蛍光体層、４４…遮蔽板。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 液晶表示素子と、液晶表示素子に対向し
   て配設された蛍光体層と、 上記蛍光体層を間に挟んで上記液晶表示素子の反対側に
   設けられ、上記蛍光体層を発光させる紫外線光源と、を
   備え、 上記蛍光体層は、上記紫外線光源から離間するに従って
   蛍光体の密度が高くなるように形成されていることを特
   徴とする液晶表示装置。
2. 【請求項２】 上記蛍光体層は、第１の蛍光塗料層と、
   第１の蛍光塗料層よりも高い蛍光体密度を有し、上記紫
   外線光源から第１の距離以上離間した部位において第１
   の蛍光塗料層上に積層形成された第２の蛍光塗料層と、
   第２の蛍光塗料層よりも高い蛍光体密度を有し、上記紫
   外線光源から第１の距離よりも大きい第２の距離以上離
   間した部位において第２の蛍光塗料層上に積層形成され
   た第３の蛍光塗料層と、を備えていることを特徴とする
   請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 【請求項３】 液晶表示素子と、液晶表示素子に対向し
   て配設されているとともに、所定のパターンで配列され
   た赤、緑、青の蛍光体層を有するカラーフィルタと、 上記液晶表示素子を間に挟んで上記カラーフィルタの反
   対側に設けられ、上記液晶表示素子を介して上記蛍光体
   層を発光させる紫外線光源と、を備えたことを特徴とす
   る液晶表示装置。
4. 【請求項４】 上記紫外線光源を間に挟んで上記液晶表
   示素子の反対側に設けられ、上記紫外線光源から放射さ
   れた紫外線を上記液晶表示素子に向けて反射する反射部
   材と、上記紫外線光源と液晶表示素子との距離が最小の
   部位において上記紫外線光源と液晶表示素子との間に設
   けられ、上記紫外線光源から放射された紫外線を上記反
   射部材に向かって反射する遮蔽部材と、を備えているこ
   とを特徴とする請求項３に記載の液晶表示装置。
5. 【請求項５】 上記カラーフィルタは、スペーサを介し
   て上記液晶表示素子上に支持されていることを特徴とす
   る請求項３に記載の液晶表示装置。