JPS61149984A - 液晶カラ−表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 技監分互 本発明は液晶素子をスイッチング素子として用いた液晶
カラー表示装置に関する。

皿米立挟亙 従来、カラー表示装置としては、ＣＲＴ　（陰極線管）
を用いたものが代表的であり、テレビジョン表示装置や
ＯＡ（オフィス・オートメージョン）機器に多く使用さ
れている。しかしながら、このＣＲＴは一種の大型コー
ン形状の真空管であるので、ＣＲＴを使用した表示装置
は高圧電源を必要とし駆動回路が複雑になり、装置全体
も大型にならざるをえないばかりか、薄型化には限界が
あった。

近年、液晶を利用したパネル状の液晶表示装置が盛んに
開発されており、その最近の成果は。

液晶カラー・ポケット・テレビとして登場している。こ
れは、雑誌「日経エレクトロニクス、１９８４、９−１
０．　Ｐ、　２１１〜２４０」の記事に記載されている
ように、各画素ごとに赤、緑、青のカラーフィルタを付
けたガラス基板と、薄膜トランジスタ・アレイを集積し
た透明なもう一方の基板との間にＴＮ型の液晶を封入し
、これを二枚の偏光板で挟み込んで液晶パネルを構成し
。

その後方に照明用光源を配置したものである。

各画素カラーフィルタと一致させて透明画素電極が構成
されており、薄膜トランジスタを駆動することにより画
素電極に信号電圧が印加され。

光の透過−遮断が制御される。

しかしながら、このような液晶カラー表示装置は１色再
現性に限界があり、よりいっそうの改善がまたれていた
。また、混色がおこるなど色再現が低下したり、画面の
明るさの均一化にも限界があるなどの問題があった。

月里立豆孜 本発明は、鮮明で表示特性が優れており、信頼性の高い
液晶カラー表示装置を提供することを目的とする。

！腹 本発明は、光源と透明画素電極とを有するとともに液晶
物質を封入した液晶セルを含み、画像信号に応じて該光
源からの光の透過および遮断を制御する液晶素子と、 該光源からの光が通過する位置に該画素電極と対応して
配設された着色フィルタ とを有する液晶カラー表示装置において、前記液晶セル
の基板をプラスチックフィルムから形成するとともに、
このプラスチックフィルム基板の液晶物質と接しない側
に前記着色フィルタを形成したことを特徴とする液晶カ
ラー表示装置にある。

本発明は、また、上記の液晶表示装置において、さらに
、光源として蛍光発光体を含む蛍光層を用いるとともに
、該蛍光発光体の発光スペクトルの半値幅の波長領域が
前記着色フィルタの透過スペクトルの半値幅の波長領域
内に含まれることを特徴とする。

以下、添付図面に沿ってさらに詳細に説明する。

第１図は１本発明の実施例を模式的に示す断面図である
。透明電極１１．１３をそれぞれ有する第１の基板１５
と第２の基板１７とが対向して配設され、この基板ｉｓ
、　１７間にＴＮ型の液晶物質１８が封入されてＴＮ型
液晶セル２１が形成されている。１９はシール材を示す
、液晶セル２１は観察側の第１の偏光板２３と、裏面側
の第２の偏光板２５との間に挟まれて９０°−ＴＮ型液
晶素子３１を構成している。この液晶素子は電極１１．
１３間に信号電圧が印加されることにより、光源３３か
らの光の透過および遮断を制御することができ、光スイ
ツチング素子として働く。

本発明では、第２の基板としてプラスチックフィルムが
用いられており、この基板の液晶特質と接しない面（下
面）１７ａに着色フィルタ３５が設けられている０着色
フィルタ３５は、赤の光を選択的に透過するＲ画素フィ
ルタ３５ａと、緑の光を選択的に透過するＧ画素フィル
タ３５ｂと、青の光を選択的に透過するＢ画素フィルタ
３５ｃとが透明画素電極に対応してモザイク状にパター
ンニングされて形成されている。プラスチックフィルム
としては、−軸延伸ポリエステル、二軸延伸ポリエステ
ル、ポリエーテルサルホン、ポリサルホン、ポリカーボ
ネート、トリアセテートなどのフィルム、あるいは、こ
れらの表面を無機物または有機物等でオーバーコートし
た保護フィルムなどが用いられる。プラスチックフィル
ムは可撓性を有し薄肉化が可能である。

プラスチックフィルム基板の厚さは１２０μｌ以下が適
当であり、好ましくは８０〜１００μｍである。

第１の基板はプラスチックフィルム基板以外のもの、た
とえばガラス等を用いることもできるが、プラスチック
フィルムを使用して表示装置全体の薄型化等を図ること
が望ましい。

第２図に示したように、光源からの光は第２の基板上の
Ｒ，Ｇ、Ｂの画素フィルタ３５　ａ　、３５ｂ。

３５ｃに入射し、Ｒ画素フィルタからは赤色光−参が、
Ｇ画素フィルタからは緑色光→が、Ｂ画素フィルタから
は青色光→が透過してくる。液晶素子３１の透明画素電
極１８は各画素フィルタ３５ａ。

３５ｂ、３５ｃと対応して形成されているので、アクテ
ィブマトリックス方式で薄膜トランジスタやＭＩＭ素子
などによって、透明画素電極１８にカラー画像信号に対
応した電圧を印加することにより、液晶素子３５を透過
する光を制御できる。

液晶素子３１は、９０”−ＴＮセルを平行ニコル間に配
設しており、電圧ＯＮの画素電極１８に対応する画素フ
ィルタを通過して液晶素子３５に入射した光のみが、液
晶素子３５を通過して観測され、カラー画像表示が行わ
れる。第２図では、Ｒ光とＧ光とが２＝１の割合で透過
した状態を示している。

このように画像信号に対応して忠実なカラー表示を行う
ためには透過画素電極と着色フィルタの位置的な整合性
が要求される０位置ズレが起こると色の混色等が発生し
てカラー画像が不鮮明になり、特に高密度化する場合に
この点は顕著となる。

第１図に示した構成では、画素電極と画素フィルタとが
同一基板（液晶セルの第２の基板）の上に形成されてい
るので、組立精度などに関係なく位置ズレを低く抑える
ことができる。また、着色フィルタが基板の液晶と接し
ない面に形成されているので、着色フィルタの色材の種
類や形成方法の選択の幅が広くなる０本発明の表示装置
では、第２の液晶基板としてプラスチックフィルムが用
いられているため基板の厚さを薄くすることが可能であ
り、着色フィルタと透明電極とを基板の対向面に形成し
ても５着色フィルタを通過後の光の拡散や、視角が大き
くなった場合の色の混色などを有効に防止できる。

ガラス基板を用いたのでは薄肉化に限度があり、大きい
視角で観察した場合、即ち真上からではなく画面の斜め
方向から見た場合に、対応していない着色フィルタから
の光が画素電極を通過して観測されてしまうことがある
。透明画素電極上に着色フィルタを設ければこの点は解
決しうるが、液晶セル内に形成しなければならないため
、透明電極材料、配向剤などとの関係や液晶物質に曝さ
れるなど１色材の選択や着色フィルタの形成方法に大き
な制約を受け、また、経時による特性の劣化を起こしや
すいという問題もある。

第３図は本発明の他の構成例を示し、光源として蛍光体
を含む蛍光体層４１が用いられている。

第３図では蛍光体層４１が偏光板２５の裏面に形成され
ているが、蛍光体層４１を適当な支持基板上に形成し、
これを偏光板２５の下方に配設するようにしてもよい。

偏光板の裏面に蛍光体層を形成し、これを有色フィルタ
が形成された第２の基板の裏面に接合することにより、
表示装置を薄型化できる。４３は、蛍光体層４１中の蛍
光体を発光させるための紫外光源である。光源としてエ
レクトロ・ルミネセンス発光体（ＥＬ発光体）を用いる
こともできる。この場合は、ＥＬ発光体を層状にして電
極間に挟み、この電極間に電圧を印加すればよい、いず
れか一方の電極は光の放射のために透明電極とする。

蛍光体層４１は、蛍光体粒子から形成されており、紫外
光の照射により粒子が発光するので均一、な面状光源と
して働く。そこで拡散板などを用いなくとも、均一な表
示を行うことができ、特に大画面表示の際に有利である
。蛍光体層は赤、緑、青に発光する蛍光体を含む、第６
図に示すように、これら各蛍光体の発光スペクトルの半
値幅の波長域領域、それぞれＲ，Ｇ、Ｂの画素フィルタ
の分光スペクトルの半値幅の波長領域に含まれるように
なっている。たとえば、Ｒ発光体の半値幅の波長領域は
４３０〜ｂリ、これに対しＲ画素フィルタの波長幅の波
長領域は４１０〜４９０ｎｍである。蛍光体からの発光
色を、さらに着色フィルタを通過せしめることにより加
色混合効果が得られ、より単原色に近いＲ，Ｇ、Ｂ光が
得られる。蛍光体からの発光が光エネルギーの大きいこ
とと相撲って、明るく、色再現の良好なカラー表示が可
能となる。

第４図は、第３図に示した液晶表示装置のカラー表示機
構を説明するためのもデル図である。

赤（・）、緑（ム）、青（■）の蛍光体が混合して均一
に分散された蛍光体層４１に、紫外光源４３から紫外線
が照射されると、Ｒ，Ｇ、Ｂの３色の光束が液晶セル３
１に入射する。その他の作用機構は第２図に示した場合
と同様である６また、蛍光体を画素フィルタと対応して
モザイク状に形成することもできる。第５図はこの状態
を示すモデル図であり、蛍光体層４１は、赤の蛍光体を
含むＲ画素発光部４１ａ、緑の蛍光体を含むＧ画素発光
部４１ｂ、青の蛍光体を含むＢ画素発光部４１ｃから形
成されている。これら画素発光部４１ａ、４１ｂ、４１
ｃは、有色フィルタの画素部３５ａ。

３５ｂ　、　３５ｃとＲ，Ｇ、Ｂがそれぞれ一致するよ
うに配設されている。たとえば、Ｒ画素発光部３５ａ中
の発光体の赤色光のすべてが、その発光スペクトルの含
まれるＲ画素フィルタに入射することになり、蛍光体か
らの発光をより有効に利用して明るいカラー表示を行う
ことができる。

このように、カラー表示特性の改善のためには蛍光体と
着色フィルタの色材どの分光特性や色調の関係が重要で
あるが、本発明では既に説明したように、混色の問題や
視角特性の問題等の発生を有効に抑えて、広い自由度で
色材を選ぶことができる６着色層は、通常の染料、顔料
などを樹脂中に分散して印刷またはホトリソグラフィー
法、電着法などで、プラスチックフィルム基板上に所望
の１パターンに形成することができる。また、液晶素子
の基板とは別のプラスチックフィルム上に着色フィルタ
を形成し、このフィルムを基板に貼りつけるなどして結
合することもできるが、フィルムの熱による収縮などの
問題もあり、同一の基板の両面に、着色フィルタと透明
電極等とを形成するほうが有利である。赤色の染料とし
てはラニル・レッド・ＧＧ（Ｌａｎｙｌ　ｒｅｄ　ＧＧ
）、緑色の染料としてはスミノール・ミリング・イエロ
ー・ＭＲ（Ｓｍｉｎｏｌ　ｍｉｌｌｉｎｇ　ｙｅｌｌｏ
ｗ　ＭＲ）　、チバクロン・タークオイス・ブルー・Ｔ
Ｇ　−Ｅ　（Ｃｉｂａｃｒｏ　ｔｕｒｑｕｏｉｓ　ｂｌ
ｕｅ　ＴＧ−Ｅ）、青色の原料としてはシアニン・６　
Ｂ　（Ｃｙａｎｉｎｅ６Ｂ）などが例示される。また、
顔料としてはキナクリドン系赤色顔料、フタロシアニン
ブルー、フタロシアニングリーンなどが挙げられる。真
空蒸着法などによりダイクロミラーを作製して着色フィ
ルタとして用いることもできるが、染料や顔料の色材を
用いて印刷法などにより形成する方が生産性が良好であ
る。

蛍光体は、粉体のものが主として使用され。

赤色に発光するものとしては、希土類系のものとして、
Ｙ、Ｏ，Ｓ　：　Ｅｕ　（酸化イットリウム：ヨーロピ
ウム）系、Ｙ、Ｏ，：Ｅｕ（酸化イットリウム：ヨーロ
ピウム）系などが例示され、緑色に発光するものとして
はＺｎＳｉＺｎＳ１０３（マンガンドープ珪素酸亜鉛）
系、ＺｎＳ：ＣｕＡＱ（硫化亜鉛：銅アルミドープ）系
。

（Ｚｎ−Ｃｄ）Ｓ：Ｃｕ　（硫化亜鉛、カドミウム：鋼
ドープ）系または上記銅ドープを銀（Ａｇ）ドープに代
えたものが挙げられ、青色に発光するものとしては、Ｚ
ｎＳ：Ａｇ（硫化亜鉛：銀ドープ）系、（ＺｎＳ、Ｚｎ
０）：Ａｇ　（硫化亜鉛、酸化亜鉛：銀ドープ）系など
が例示される。

このような蛍光体を、適当なバインダー、たとえばアク
リル樹脂、ニトロセルロース、トリアセテートなどの繊
維系樹脂などに均一分散して塗布することにより、蛍光
体層が形成される。

蛍光体層を赤、緑、青の画素状に形成する場合は、ホト
リソグラフィー法、印刷法などを用いてパターンニング
する。

以上の説明では液晶素子としてＴＮ液晶素子を用いる場
合について説明したが、これに限定されず光スイツチン
グ素子として働くものであれば、いず九もが用いられる
。たとえば、ゲストホスト型液晶素子、２周波駆動型液
晶素子、スメクティック液晶などが使用される。また。

液晶素子の駆動方法としても適宜のものが用いられ、た
とえばアクティブマトリックス方式でもよい。

月護Ｉυ弧教 本発明のカラー表示装置によれば、混色がなく鮮明で表
示品質の高いカラー表示が可能となり、信頼性も高い。

また、広い視角に亘って均一で良好な表示品質が得られ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のカラー液晶表示装置の実施例を示す断
面図であり、第２図はその装置を用いてのカラー表示機
構を説明するためのモデル図である。 第３図は本発明の他の実施例を示す断面図であり、第４
図はそのカラー表示機構について示すモデル図である。 第５図は、さらに他の実施例を示すモデル図である。 第６図は蛍光体の発光スペクトルと着色フィルタの分光
透過スペクトルとの関係の一例を示すグラフであり１図
中、Ｒ，Ｇ、Ｂで示した実線はそれぞれ赤色蛍光体、緑
色蛍光体、青色蛍光体の発光スペクトルであり、Ｒ，Ｇ
、Ｂで示した破線はそれぞれＲ画素フィルタ、Ｇ画素フ
ィルタ、Ｂ画素フィルタの分光透過スペクトルである。 １１．１３・・・透明電極　１５・・・第１の基板１７
・・・第２の基板　２１・・・液晶セル２３．２５・・
・偏　光　板　３１・・・液　晶　素　子３３・・・光
　　　　　源　３５・・・着色フィルタ３５ａ・・・Ｒ
画素フィルタ　３５ｂ・・・Ｇ画素フィルタ３５ｃ・・
・Ｂ画素フィルタ　４１・・・蛍　光　体　層４３・・
・紫外光源

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、光源と透明画素電極とを有するとともに液晶物質を
   封入した液晶セルを含み、画像信号に応じて該光源から
   の光の透過および遮断を制御する液晶素子と、 該光源からの光が通過する装置に該画素電 極と対応して配設された着色フィルタ とを有する液晶カラー表示装置において、 前記液晶セルの基板をプラスチックフィル ムから形成するとともに、このプラスチックフィルム基
   板の液晶物質と接しない側に前記着色フィルタを形成し
   たことを特徴とする液晶カラー表示装置。 ２、光源と透明画素電極とを有するとともに液晶物質を
   封入した液晶セルを含み、画像信号に応じて該光源から
   の光の透過および遮断を制御する液晶素子と、 該光源からの光が通過する位置に該画素電 極と対応して配設された着色フィルタ とを有する液晶カラー表示装置において、 前記液晶セルの基板をプラスチックフィル ムから形成するとともに、このプラスチックフィルム基
   板の液晶物質と接しない側に前記着色フィルタを形成し
   、さらに、前記光源として蛍光発光体を含む蛍光体層を
   用いるとともに、該蛍光発光体の発光スペクトルの半値
   幅の波長領域が、前記着色フィルタの透過スペクトルの
   半値幅の波長領域内に含まれることを特徴とする液晶カ
   ラー表示装置。