JPS5825245B2

JPS5825245B2 - 螢光型液晶表示装置

Info

Publication number: JPS5825245B2
Application number: JP53011589A
Authority: JP
Inventors: 松浦昌孝; 船田文明; 和田富夫
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1978-02-03
Filing date: 1978-02-03
Publication date: 1983-05-26
Also published as: JPS54104796A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は液晶表示装置に関し、詳しくは、有機螢光物質
を溶解させた液晶の薄膜に電界などの刺激場を加えて光
散乱状態を生せしめ、有機螢光物質の発する螢光を液晶
外に有効に放出するようにした螢光型液晶表示装置に関
するものである。

液晶表示装置としては、液晶の動的散乱効果を利用する
方式、ネマチック液晶をねじれ構造として利用する方式
、電界によるコレステリック液晶からネマチック液晶へ
の相転移を利用する方式などがあるが、これらはいずれ
も表示素子の周囲光の散乱または吸収に基づく光学効果
を利用したものである。

したがって、これらの方式による表示装置は発光のため
のエネルギーを必要としないため、低消費電力で表示装
置を駆動できる反面、表示部が自ら発光する発光ダイオ
ードやエレクトロルミネッセンスによる表示装置に比べ
、表示に発光性または輝きがないという欠点があった。

そこで、ララベーは二色性有機螢光物質を液晶に添加し
、液晶の配列方向を電界で変えることにより、液晶系か
らの螢光強度を変調する方法を提案しているが（Ｌａｒ
ａｂｅｅ、ＲＣＡＲｅｖｉｅｗＶｏｌ。

３４、ｐ、３２９（１９７３））、十分な三色性を有す
ると共に、螢光の発光効率の高い螢光物質が現在得られ
ていないために、実用的な液晶表示装置とはなり得てい
ない。

本願発明者らは特願昭５２−１３３８４８（昭和５２年
１１月７日出願）で、有機螢光物質を、刺激場により光
散乱現象を起こし、かつ前記有機螢光物質の励起光と螢
光を実質的に透過させる液晶に溶解または分散させて、
表示側が前記有機螢光物質の励起光と螢光を実質的に透
過させるセルに薄膜状に封入したことを特徴とする液晶
表示装置を提案している。

この液晶表示装置を第１図とともに説明する。

第１図において、セルの上部基板１ａ、下部基板１ｂは
いずれもガラスなどの液晶の屈折率とほぼ同じ屈折率を
有した透明材料から形成され内面には酸化インジウム（
Ｉｎ２０３）などからなる電極層２ａｔ２ｂが形成され
、下部基板１ｂの電極２ｂは表示の態様に応じて適宜に
バタン化されている。

観測者１０の位置する表示側の電極２ａは、有機螢光物
質６の励起光ｈν１と螢光ｈν２に対して実質的に透過
性を有する透明電極でなげればならないが、表示側と反
対側の電極２ｂおよび基板１ｂは必ずしも透明である必
要はない。

基板１ａと１ｂはスペーサを兼ねた接着部３で接合し、
基板間に液晶５と有機螢光物質６が注入される。

なお４はＳｉＯ２等の液晶分子配向層で少なくとも表示
側は透明である。

下部基板１ｂの下方には表示のバックグラウンドを構成
する背板７が配設され、通常有機螢光物質の発する螢光
ｈν２の発光スペクトル領域に吸収スペクトルを有する
着色板が用いられ、表示を明瞭とする。

この表示装置の動作モードは、刺激場（第１図の例では
電場）の強度により、液晶中に光散乱中心を生ぜさしめ
、液晶中を伝播している螢光を液晶層外へ取り出すこと
により表示を行なうものであり、散乱中心が無い場合に
は「暗」を示し、散乱中心が有る場合には「明」を示す
。

ところで、前記の発明においては、液晶層に溶解された
有機螢光物質から発された螢光は、一部分基板１ａ、１
ｂに逃げ出し散乱中心へ有効に到達せず表示コントラス
トが十分でないという欠点があった。

本発明はこの点に鑑み、液晶中に溶解または分散してい
る有機螢光物質からの螢光を液晶層内へ有効に留めてお
き、表示に用いる散乱中心へ効率よく伝送するための方
法を提供するものである。

本発明は液晶層８（液晶５および有機螢光物質６を含む
。

以下同じ）と液晶層８を保持する基板との間に、螢光の
発光波長における液晶の屈折率（ｎｔ、ｃ）より
も小さな屈折率（ｎ）ｋもつ透明層を設けることである
。

液晶層中より発された螢光は、この透明層で全反射され
るため損失なく液晶層中を伝播することが可能となる。

その結果、ぐ螢光は有効に散乱中心へ到達し、表示コン
トラストが増大する。

本発明の構造としてはたとえば次のようなものが考えら
れる。

即ち、少なくとも表示側は透明な層１１を液晶層８と基
板１ａ、ｌｂとの間に設け、この層１１の屈折率ｎを液
晶の屈折率ｎＬＣよりも小さくする。

本発明において用いる液晶は電界、磁界、熱、機械的力
などの外部からの刺激場によって光散乱現象を示すもの
であれば、ネマチック相、スメクテイツク相あるいはコ
レステリック相のいずれでもよい。

また、負の誘電異方性を有したネマチック液晶に第４級
アンモニウム塩のような電解質を添加してなる液晶系の
動的散乱効果の利用、ネマティック液晶とコレステリッ
ク液晶との混合系の蓄積（記憶）効果の利用、正の誘電
異方性を有するコレステリック液晶系におけるグランジ
ャン組織−フオーカルコニック組織−ネマチック相とい
う相転移効果の利用などによって光散乱現象を生じる液
晶が利用できるが、もちろんこれに限られたものではな
い。

これらの液晶には、単品の液晶のみでなく混合系でもよ
く、その混合はネマティック液晶間のみならず、スメク
テイツク液晶、コレステリック液晶との混合や、さらに
は一般溶剤（等方性液体）の添加や特定の導電率を持た
せるための各種酸類、塩基類、塩類などの添加剤や光学
活性物質、あるいは液晶分子配向のための配向剤をそれ
ぞれ単独に、または組合わせて含有させることも可能で
ある。

本発明に用いる有機螢光物質６は、液晶中に良く溶け、
螢光発光効率が高げれば良く、螢光の二色性は必ずしも
必要ではない。

螢光染料としては、などを例示できるが、これらに限定
されるものではない。

このような有機螢光物質が外部からの励起光により励起
されて螢光を発するために、溶媒または分散媒体として
の液晶は、有機螢光物質の励起光に対して実質的に透過
性を有しなければならず、同時にその螢光が有効に観測
されるように、液晶は螢光の波長に対しても実質的に透
過性を有しなければならない。

また液晶とその中へ溶解または分散される有機螢光物質
は、たとえばサンドインチ型のセルに封入し、表示装置
とされるので、セルもまた少なくともその表示側におい
て、有機螢光物質の励起光ｌと螢光の両方を実質的に透
過させるものでなければならない。

なお表示面以外のセルの材質はこれらの光な必ずしも透
過するものである必要はない。

本発明で用いる、液晶層８に密接する低屈折層１１の材
質としては、たとえば次のようなものが１゜ある。

１３ａＦ２（屈折率ｎ＝１．４８）、ＣａＦ２（ｎ＝
１．４３）、Ｎａ５Ａ１３Ｆ１４（ｎ＝１．３３
）、Ｎａ３ＡｌＦ２（ｎ＝１．３３）、ＬｉＦ
（ｎ＝１．３６）、ＭｇＦ”２（ｎ＝１．３８
）、５ｉ０２（ｎ＝１．４６）、ｓｒＦ”２（
ｎ＝１．４４）。

もちろん使用可能な材質ｌ。はこれらに限られたもので
はなく、また２種以上の材料の層で多層化してもｎ４．
ｃ＞ｎ（ｎＬＣ：液晶の屈折率、ｎ：層の屈折率）を満
足していれば問題にならない。

また、この層の厚み方向に屈折率が連続的に変化してい
てもよい。

上記の材料を２・使用して基板や液晶分子配向層を形成
してもよい。

なお、具体的な液晶材料の屈折率は、Ｒｏｃｈｅ社のＲ
ＯＴＮ２００で短軸方向の値としてｎＬＬｃ −１，５
３、長軸方向の値としてｎ”Ｌｃ＝１．８５である。

２
゜以下、実施例とともに本発明の詳細な説明する。

第２図に示す実施例は基板１ａ、１ｂと液晶層８０間に
低屈折層１１な設けたものである。

基板Ｉａ、１ｂとして１．７朋厚ソーダガラスを、電極
２ａｔ２ｂとしてＩｎ２Ｏ３を５００人蒸着口
、部３１分的にエツチングを行ないパターン化したもの
を、接着剤３としてガラスファイバーを混入したエポキ
シ樹脂な、液晶分子配向層４としてＭｅｒｃｌ（社製イ
ンクした層を、背板７として黒色着色紙をそれぞれ用い
た。

液晶層８の液晶５としてはＢＤＨ社製社製ビフェニール
液晶−８社ＣＢ−１５型液晶を１０重量パーセント添加
してなる混合コレステリック液晶を、有機螢光物質６と
してはイーストマンコダック社製クマリン７を用いた。

また、低屈折率１１としてＬｉＦを約１μｍ厚にガラス
基板１ａ。

１ｂに真空蒸着させた。

この場合、表示は緑色でコントラスト比は約２０：１で
あった。

本発明は液晶層８を構成する接着部３の内面を鏡面加工
することにより、効果を向上させることも可能である。

もちろん、低屈折率層よりもれ出た螢光をセルの端面（
周辺）に鏡面加工を施したり、反射部を設けたりして、
層面方向へ逃げ出す螢光を有効に利用することも可能で
ある。

以上のように本発明によれば液晶内に溶解または分散さ
せている有機螢光物質より発される螢光を有効に液晶中
の散乱中心へ伝送し、その結果効率よく螢光をセル外へ
解放できる。

本発明は受光型表示の特徴を生かしつつその表示に発光
性をもたせたものであり、電子時計、電子式卓上計算機
、自動車用表示装置、ＸＹソマトクス表示装置など従来
の液晶表示の効果と利用範囲を著しく拡大することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に使用する液晶セルの模式的断面図、第
２図は本発明の１実施例の模式的断面図である。Ｉａ、Ｉｂ・・・・・・基板、２ａｔ２ｂ・・
・・・・電極、４・・・・・・液晶分子配向層、５・・
・・・・液晶、６・・・・・・有機螢光物質、７・・・
・・・背板、８・・・・・・液晶層、１１・・・・・・
低屈折率層。

Claims

【特許請求の範囲】１有機螢光物質を、刺激場により光散乱現象を起こし
かつ前記有機螢光物質の励起光と螢光を実質的に透過さ
せる液晶に添加して、少なくとも表。不側か前記有機螢光物質の励起光と螢光を実質的に透過
させるセルに薄層状に封入してなる液晶表示装置におい
て、液晶層と密接して、前記有機螢光物質より発される
螢光の波長域で液晶材料の屈折率の値よりも小なる屈折
率の値を有する透明層。を形成したことを特徴とする螢光型液晶表示装置。