JPS62194228A - 発光型表示装置 - Google Patents
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- JPS62194228A JPS62194228A JP61035942A JP3594286A JPS62194228A JP S62194228 A JPS62194228 A JP S62194228A JP 61035942 A JP61035942 A JP 61035942A JP 3594286 A JP3594286 A JP 3594286A JP S62194228 A JPS62194228 A JP S62194228A
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Landscapes
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- Liquid Crystal (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、特に、コントラスト、視角特性に優れた、低
コストの発光型表示装置に係るものである。
コストの発光型表示装置に係るものである。
従来の技術
現在、ワードプロセッサやパソコン、テレビ。
CAD/CAM等に用いられている表示装置としてはC
RT (カソードレイチューブ)を用いたものが主であ
り、A4フル頁が表示できるモノクロのものから高品位
のフルカラーが表示できるものまで、一方サイズとして
は0.5″〜40”位まで各種のものが事務用、或は娯
楽用に活用されている。しかるに、CRTは容積が大き
く薄型化が困難であることや、高電圧を要する等の難点
があり、平板型の大容量、低コストフルカラー表示装置
が強く求められている。
RT (カソードレイチューブ)を用いたものが主であ
り、A4フル頁が表示できるモノクロのものから高品位
のフルカラーが表示できるものまで、一方サイズとして
は0.5″〜40”位まで各種のものが事務用、或は娯
楽用に活用されている。しかるに、CRTは容積が大き
く薄型化が困難であることや、高電圧を要する等の難点
があり、平板型の大容量、低コストフルカラー表示装置
が強く求められている。
従来、平板型のカラー表示装置としては、開発途上のも
のとしてはプラズマディスプレイ、フラ7)CRT、螢
光表示管等、既に商品化されたものとしては液晶ポケッ
トテレビがある。前王者は、現状では発光効率が低いこ
とや、パネル構造が複雑高価になること、大型化が困難
という問題をかかえている。一方、液晶フルカラー表示
装置は、大型化の容易さ等より益々、フルカラー大型化
へ向けての開発が活発に進められている。1例としてテ
レビジョン学会技研報告8巻、4号、1〜6頁、昭和5
9年に記載されている。液晶でフルカラー表示を実現す
るには、通常液晶は単にパンクロ用ライトパルプとして
用いられ、赤、緑、青の色フィルターを細帯状ないし点
状に設けることにより2次元面上での加法混色によりカ
ラー像が表示される。
のとしてはプラズマディスプレイ、フラ7)CRT、螢
光表示管等、既に商品化されたものとしては液晶ポケッ
トテレビがある。前王者は、現状では発光効率が低いこ
とや、パネル構造が複雑高価になること、大型化が困難
という問題をかかえている。一方、液晶フルカラー表示
装置は、大型化の容易さ等より益々、フルカラー大型化
へ向けての開発が活発に進められている。1例としてテ
レビジョン学会技研報告8巻、4号、1〜6頁、昭和5
9年に記載されている。液晶でフルカラー表示を実現す
るには、通常液晶は単にパンクロ用ライトパルプとして
用いられ、赤、緑、青の色フィルターを細帯状ないし点
状に設けることにより2次元面上での加法混色によりカ
ラー像が表示される。
第3図にライステンドネマチック型(以下TNと略す)
液晶表示モードを用いた従来のフルカラーパネルの構成
と動作について述べる。TN型フルカラーマトリクスパ
ネルは、一対のガラス基板2.8に、各々設けられた酸
化インジウム等よりなる透明行電極3と透明列電極7に
、誘電率異方性が正のネマチック液晶4がはさまれてお
り、ガラス基板2.8の外側に一対の偏光板1.9が設
けられて構成されている。
液晶表示モードを用いた従来のフルカラーパネルの構成
と動作について述べる。TN型フルカラーマトリクスパ
ネルは、一対のガラス基板2.8に、各々設けられた酸
化インジウム等よりなる透明行電極3と透明列電極7に
、誘電率異方性が正のネマチック液晶4がはさまれてお
り、ガラス基板2.8の外側に一対の偏光板1.9が設
けられて構成されている。
カラーパネルを構成する為に赤R1緑G、青Bのカラー
フィルタ一層5が、それぞれ列電極(ないしは行電極)
上に規則的に設けられている。パネルは簡略化して図示
しであるが、通常、色フィルタ一層側表面及び、行電極
側表面上には液晶分子の配向を規定する為の配向処理層
が設けられており、液晶分子は各基板表面では、はぼ基
板と平行に特定方向に配列しており、分子の配列方向は
一方の基板と他方の基板では、はぼ90″向きが異なり
、一方の基板から他方の基板に向かって分子の配列方向
は徐々にねじれており、結局、側基板間でほぼ90°の
ねじれを生じるように、側基板表面にあらかじめ配向処
理がなされている。
フィルタ一層5が、それぞれ列電極(ないしは行電極)
上に規則的に設けられている。パネルは簡略化して図示
しであるが、通常、色フィルタ一層側表面及び、行電極
側表面上には液晶分子の配向を規定する為の配向処理層
が設けられており、液晶分子は各基板表面では、はぼ基
板と平行に特定方向に配列しており、分子の配列方向は
一方の基板と他方の基板では、はぼ90″向きが異なり
、一方の基板から他方の基板に向かって分子の配列方向
は徐々にねじれており、結局、側基板間でほぼ90°の
ねじれを生じるように、側基板表面にあらかじめ配向処
理がなされている。
液晶カラーパネルでは通常明るい表示を得る為には、透
過型で使用される。すなわちパネル背面に白色背面光#
lOが設けられている。光源lOとして蛍光灯のように
、線状光源を用いる時は、2次元の表示面に対してムラ
のない均一な明るさを得る為に、光拡散板(図示は省略
)が光源10と液晶パネルの間に設けられている。光源
10がエレクトロルミネッセンスのごとき面状光源であ
れば、光拡散板は不要である。以上が従来のフルカラー
液晶パネルの1例であるが、従来の技術での最大の難点
は、 +l) 一般に単純X−Yマトリクス表示パネルに於
てN本の走査線を有するパネルを線順次信号によって駆
動した場合、オンすべき画素とオフとなるべき画素をは
さむ電極間に印加される実効値電圧の比率Rは、いわゆ
る電圧平均化法と称する駆動法を採用して、Rが最大と
なる様に最適化した場合 R= ((N”” +1)/ (N” −1)l ””
となる、すなわち単純マトリクス構成のパネルではオフ
画素にもクロストーク電圧が印加されてしまうためコン
トラストの低下をきたす。たとえばN=100本の場合
、R=1.1となりオン画素にはオフ画素に対応する電
極間に印加される実効値電圧の10%しか余計に印加さ
れずこの10%の電圧差で表示のコントラストをつけな
ければならない。すなわち単純マトリクスバネルに使用
する表示媒体は輝度−電圧特性がシャープで明確なしき
い値特性を有していなければコントラストに優れた表示
にはならない。
過型で使用される。すなわちパネル背面に白色背面光#
lOが設けられている。光源lOとして蛍光灯のように
、線状光源を用いる時は、2次元の表示面に対してムラ
のない均一な明るさを得る為に、光拡散板(図示は省略
)が光源10と液晶パネルの間に設けられている。光源
10がエレクトロルミネッセンスのごとき面状光源であ
れば、光拡散板は不要である。以上が従来のフルカラー
液晶パネルの1例であるが、従来の技術での最大の難点
は、 +l) 一般に単純X−Yマトリクス表示パネルに於
てN本の走査線を有するパネルを線順次信号によって駆
動した場合、オンすべき画素とオフとなるべき画素をは
さむ電極間に印加される実効値電圧の比率Rは、いわゆ
る電圧平均化法と称する駆動法を採用して、Rが最大と
なる様に最適化した場合 R= ((N”” +1)/ (N” −1)l ””
となる、すなわち単純マトリクス構成のパネルではオフ
画素にもクロストーク電圧が印加されてしまうためコン
トラストの低下をきたす。たとえばN=100本の場合
、R=1.1となりオン画素にはオフ画素に対応する電
極間に印加される実効値電圧の10%しか余計に印加さ
れずこの10%の電圧差で表示のコントラストをつけな
ければならない。すなわち単純マトリクスバネルに使用
する表示媒体は輝度−電圧特性がシャープで明確なしき
い値特性を有していなければコントラストに優れた表示
にはならない。
従来のTNセルでは、このシャープさが不十分なため、
N=64 (R=1.134)でもアクティブマトリク
スパネルに匹敵するコントラストにはならないのが実状
である。一方TNセルは前記引用例にも示されている通
り一般にセルの光透過特性が光波長に依存しいわゆる旋
光分散を生じ輝度−電圧特性が波長によって相当具なる
。また図のようにカラーフィルタという誘電体層が透明
電極の上に設けられているときは、フィルタ層が液晶と
直列に挿入されることになる為、電極間に印加されたこ
のオンとオフの電圧比が液晶層ではさらに低下しカラー
パネルのコントラストはモノクロパネルより相当悪化す
るという欠点があった。
N=64 (R=1.134)でもアクティブマトリク
スパネルに匹敵するコントラストにはならないのが実状
である。一方TNセルは前記引用例にも示されている通
り一般にセルの光透過特性が光波長に依存しいわゆる旋
光分散を生じ輝度−電圧特性が波長によって相当具なる
。また図のようにカラーフィルタという誘電体層が透明
電極の上に設けられているときは、フィルタ層が液晶と
直列に挿入されることになる為、電極間に印加されたこ
のオンとオフの電圧比が液晶層ではさらに低下しカラー
パネルのコントラストはモノクロパネルより相当悪化す
るという欠点があった。
(2)従来のTN型フルカラー表示パネルの他の欠点は
光源10よりの光束利用率が低いことである。すなわち
フルカラー表示を目的とする場合、光tA10よりの光
スペクトルには赤、青、緑の色光成分がふくまれていな
ければならない。通常の光源よりの光は自然光であるか
ら、偏光板1を通過するとき、約50%の光束が偏光板
に吸収されて失われる。表示媒体が液晶であろうが、電
気光学結晶板であろうが、偏光板を利用する表示システ
ムでは、モノクロパネルでもカラーパネルでも、この5
0%の光損失は避けられない、カラーパネルがモノクロ
パネルにくらべて更に不利になる点は、カラーフィルタ
一層5が挿入されていることから生じる。すなわち、第
3図で図示している偏光板1.9は、中性偏光板を仮定
しており、背面光源IOよりの白色光束は、偏光板1に
より白色直線偏光になる。
光源10よりの光束利用率が低いことである。すなわち
フルカラー表示を目的とする場合、光tA10よりの光
スペクトルには赤、青、緑の色光成分がふくまれていな
ければならない。通常の光源よりの光は自然光であるか
ら、偏光板1を通過するとき、約50%の光束が偏光板
に吸収されて失われる。表示媒体が液晶であろうが、電
気光学結晶板であろうが、偏光板を利用する表示システ
ムでは、モノクロパネルでもカラーパネルでも、この5
0%の光損失は避けられない、カラーパネルがモノクロ
パネルにくらべて更に不利になる点は、カラーフィルタ
一層5が挿入されていることから生じる。すなわち、第
3図で図示している偏光板1.9は、中性偏光板を仮定
しており、背面光源IOよりの白色光束は、偏光板1に
より白色直線偏光になる。
この白色直線偏光は、色フィルタ一層を通って液晶N4
に入ろうが図のように液晶層4を出てからフィルター1
)5に入ろうが、各色フィルタ一層によって特定波長の
光が吸収される。
に入ろうが図のように液晶層4を出てからフィルター1
)5に入ろうが、各色フィルタ一層によって特定波長の
光が吸収される。
すなわち、赤フィルタ一層を通る時は、緑。
青成分を、青フィルタ一層を遣る時は、赤、緑成分を、
緑フィルタ一層を通る時は、赤、青成分をそれぞれ吸収
されてしまうため、元々の白色光のエネルギーは約3分
の1に低下してしまうことになる。液晶N4やカラーフ
ィルタ層を通過した光が直線偏光であり、かつ、その偏
光軸が偏光板9の偏光軸と一致しておれば、偏光板9を
通過する時は基本的には光ロスはない。
緑フィルタ一層を通る時は、赤、青成分をそれぞれ吸収
されてしまうため、元々の白色光のエネルギーは約3分
の1に低下してしまうことになる。液晶N4やカラーフ
ィルタ層を通過した光が直線偏光であり、かつ、その偏
光軸が偏光板9の偏光軸と一致しておれば、偏光板9を
通過する時は基本的には光ロスはない。
以上述べたごとく偏光板1.9及び色フイルタ−5が理
想的なものであっても、カラーパネルを通過する光エネ
ルギーは、はぼ50%×33%−16.5%程度になっ
てしまう、液晶パネルそのものは通常、低電圧5低電流
であり、低電力を特徴とするが、液晶カラーパネルとな
ると、上に述べたごとく、背面光源を要し、かつ背面光
源の光束の一部しか利用できない為に、低電力という液
晶の特長が太きく tnなわれてしまうのが実状であっ
た。
想的なものであっても、カラーパネルを通過する光エネ
ルギーは、はぼ50%×33%−16.5%程度になっ
てしまう、液晶パネルそのものは通常、低電圧5低電流
であり、低電力を特徴とするが、液晶カラーパネルとな
ると、上に述べたごとく、背面光源を要し、かつ背面光
源の光束の一部しか利用できない為に、低電力という液
晶の特長が太きく tnなわれてしまうのが実状であっ
た。
発明が解決しようとする問題点
本発明が解決しようとする問題点は、
(1)従来の単純マトリクスパネルでの多色光に基づく
しきい値特性の悪さ く2)従来の単純マトリクスパネルでの多色光に基づく
色すき (3) 従来の単純マトリクスカラーパネルでのカラ
ーフィルタによるしきい値特性の悪さ く4)従来の単純マトリクスカラーパネルでのカラーフ
ィルタによる明るさの低下 (5)従来の単純マトリクスパネルでのプラスチック基
板使用の困難さである。
しきい値特性の悪さ く2)従来の単純マトリクスパネルでの多色光に基づく
色すき (3) 従来の単純マトリクスカラーパネルでのカラ
ーフィルタによるしきい値特性の悪さ く4)従来の単純マトリクスカラーパネルでのカラーフ
ィルタによる明るさの低下 (5)従来の単純マトリクスパネルでのプラスチック基
板使用の困難さである。
問題点を解決するための手段
以上の問題点を解決するために本発明の発光型表示装置
は、各々透明電極を有する一対の透明基板の電極面側が
相対向しており、前記透明電極が互いに細帯状の透明電
極群より構成されており、前記一対の透明電極群が互い
に直交するごとく配置されX−Yマトリクス型の電極を
構成しており、両電極間に、正の誘電率異方性を有する
ネマチック液晶が基板にほぼ水平に配向されかつ一方の
基板から他方の基板に向かって約90度ねじれるように
初期配向処理されており、各透明基板の外側に各々偏光
板が設けられており、表示を観察する方の偏光板側に螢
光体層、他方の偏光板側に前記螢光体を励起発光しうる
単色性の光源、さらに上記透明電極に電圧を印加する手
段を備えてなるものである。
は、各々透明電極を有する一対の透明基板の電極面側が
相対向しており、前記透明電極が互いに細帯状の透明電
極群より構成されており、前記一対の透明電極群が互い
に直交するごとく配置されX−Yマトリクス型の電極を
構成しており、両電極間に、正の誘電率異方性を有する
ネマチック液晶が基板にほぼ水平に配向されかつ一方の
基板から他方の基板に向かって約90度ねじれるように
初期配向処理されており、各透明基板の外側に各々偏光
板が設けられており、表示を観察する方の偏光板側に螢
光体層、他方の偏光板側に前記螢光体を励起発光しうる
単色性の光源、さらに上記透明電極に電圧を印加する手
段を備えてなるものである。
作用
本発明は上記した構成によって、TN液晶をライトバル
ブとし、単色性励起光源を用いることによって旋光分散
を防止し、従来のようなカラーフィルタを用いることな
く、発光色の異なる螢光体層を塗り分けることによって
液晶セル透過光のエネルギ損失を防いだため、明るくて
、各色ともコントラストに優れたフルカラー映像を表示
し得ることになる。
ブとし、単色性励起光源を用いることによって旋光分散
を防止し、従来のようなカラーフィルタを用いることな
く、発光色の異なる螢光体層を塗り分けることによって
液晶セル透過光のエネルギ損失を防いだため、明るくて
、各色ともコントラストに優れたフルカラー映像を表示
し得ることになる。
実施例
第1図に示す如く本発明のフルカラー発光型液晶表示装
置は、基本的には単色性励起光源13、第一の偏光板1
、TN液晶セル14、第二の偏光板9、R,G、Bの光
を発光する螢光体層1)よりなる。光源13には、青な
いし紫外部のほぼ単波長光を放射するものが用いられる
。R,G、 B螢光体層1)は、光源13よりの励起
光により各々R,G、Bに発光するものが用いられる。
置は、基本的には単色性励起光源13、第一の偏光板1
、TN液晶セル14、第二の偏光板9、R,G、Bの光
を発光する螢光体層1)よりなる。光源13には、青な
いし紫外部のほぼ単波長光を放射するものが用いられる
。R,G、 B螢光体層1)は、光源13よりの励起
光により各々R,G、Bに発光するものが用いられる。
図ではストライブ状に設けられているが勿論モザイク状
に設けてもよい。螢光体層1)は偏光板9の上に設けて
もよく、図に示す様に可視光に対して透明な基板12に
設けたものを偏光板9に張り付けてもよい、TN液晶セ
ル14は、酸化インジウム。
に設けてもよい。螢光体層1)は偏光板9の上に設けて
もよく、図に示す様に可視光に対して透明な基板12に
設けたものを偏光板9に張り付けてもよい、TN液晶セ
ル14は、酸化インジウム。
酸化スズ、金属薄膜などの透明導電膜(以下ITOと略
す)を設けられた一対のガラスあるいは、プラスチ、ク
フィルムよりなる透明基板2゜8の電極面の間に、△ε
が正のネマチック液晶4が水平に配向処理されたものよ
りなる。ここでは液晶分子を特定方向にかつ電極面に対
して適当なチルト角(ディスクリネイシジン欠陥を防ぐ
為)を有するように配向させる為の配向膜や電極に電圧
を印加する為の電源等の手段の図示は省略しである0分
子配向処理はポリイミドなどの有機薄膜を電極面に塗布
、乾燥後、布などで一方向にラビング処理したり、電極
面にSiO等を斜方蒸着したり、デイツピングなどによ
って分子配向剤を基板に吸着させる等によって行われる
。
す)を設けられた一対のガラスあるいは、プラスチ、ク
フィルムよりなる透明基板2゜8の電極面の間に、△ε
が正のネマチック液晶4が水平に配向処理されたものよ
りなる。ここでは液晶分子を特定方向にかつ電極面に対
して適当なチルト角(ディスクリネイシジン欠陥を防ぐ
為)を有するように配向させる為の配向膜や電極に電圧
を印加する為の電源等の手段の図示は省略しである0分
子配向処理はポリイミドなどの有機薄膜を電極面に塗布
、乾燥後、布などで一方向にラビング処理したり、電極
面にSiO等を斜方蒸着したり、デイツピングなどによ
って分子配向剤を基板に吸着させる等によって行われる
。
本発明ではTNセル14を構成する材料すなわち、透明
基板5透明電極、配向膜、液晶、偏光板などは光1)1
)3よりの光の透過性の高いものが用いられる0本発明
で透明とは、光源13よりの励起光に対しての透過性の
高いことを意味する。
基板5透明電極、配向膜、液晶、偏光板などは光1)1
)3よりの光の透過性の高いものが用いられる0本発明
で透明とは、光源13よりの励起光に対しての透過性の
高いことを意味する。
ビフェニル系、エステル系液晶は250nm辺りと30
0nm以上で吸収が小さく、フェニルシクロヘキサン系
は250nm以上で吸収が小さい。
0nm以上で吸収が小さく、フェニルシクロヘキサン系
は250nm以上で吸収が小さい。
偏光板には、ポリビニルアルコール(PVA)等の1軸
延伸配向フイルムに(1)ヨウ素等を配列させた多ハロ
ゲン偏光フィルム、(2)2色性染料を配列吸着させた
2色性染料系、f31 A u 、 A g 、 H
g 。
延伸配向フイルムに(1)ヨウ素等を配列させた多ハロ
ゲン偏光フィルム、(2)2色性染料を配列吸着させた
2色性染料系、f31 A u 、 A g 、 H
g 。
Fa等の金属を配列させたものの他、PVAや塩化ポリ
ビニルを仇役二重結合させたポリビニレン偏光系、PV
Aをヨウ化カリと千オ硫酸ソーダを含むホウ酸溶液で処
理した近紫外偏光フィルムなどがある。一対の偏光板に
挟まれたTNセルの光透過率は、液晶層JIXdにも依
有するから、電極間にスペーサ(図示は省略)を設けて
dを出来るだけ一定に保つことが均一な表示を得るため
に大切である0文字、映像等を表示するためのX−Yマ
トリクス型パネルでは、上記一対のITOは図に示す様
に各々細帯状にパネル化されており、各々の細帯状IT
Oが互いに直交するように配置されており、両電極の交
点部が1つの画素を構成する。
ビニルを仇役二重結合させたポリビニレン偏光系、PV
Aをヨウ化カリと千オ硫酸ソーダを含むホウ酸溶液で処
理した近紫外偏光フィルムなどがある。一対の偏光板に
挟まれたTNセルの光透過率は、液晶層JIXdにも依
有するから、電極間にスペーサ(図示は省略)を設けて
dを出来るだけ一定に保つことが均一な表示を得るため
に大切である0文字、映像等を表示するためのX−Yマ
トリクス型パネルでは、上記一対のITOは図に示す様
に各々細帯状にパネル化されており、各々の細帯状IT
Oが互いに直交するように配置されており、両電極の交
点部が1つの画素を構成する。
第1図に示す本発明のマトリクスパネルに通常の電圧平
均化法により線順次駆動を行うと、走査線の数がNの時
、オンセルにはオフセルのR倍の電圧が印加され両画素
の旋光能が異なるため第二の偏光板を通過する励起光源
の強度が異なる。従って、螢光体層よりの発光強度が異
なり、コントラストがつくことになる。ここで大切なこ
とは、本発明では液晶層を通過する光線は単色性である
から引用例に指摘されているように旋光分散は生じず、
また電極上にはカラーフィルタ層がないから正味の電圧
Rが両画素に印加され、従っ゛ζ従来よりはるかに優れ
たコントラストが得られることになる。
均化法により線順次駆動を行うと、走査線の数がNの時
、オンセルにはオフセルのR倍の電圧が印加され両画素
の旋光能が異なるため第二の偏光板を通過する励起光源
の強度が異なる。従って、螢光体層よりの発光強度が異
なり、コントラストがつくことになる。ここで大切なこ
とは、本発明では液晶層を通過する光線は単色性である
から引用例に指摘されているように旋光分散は生じず、
また電極上にはカラーフィルタ層がないから正味の電圧
Rが両画素に印加され、従っ゛ζ従来よりはるかに優れ
たコントラストが得られることになる。
通常TNモードでは、両偏光板の偏光軸交叉角は90度
に設定し、一方の偏光軸を液晶の分子軸に一致させるか
または分子軸と直交させいわゆる光導波路モードで使用
される。偏光軸を分子軸と平行ないし垂直にしないと複
屈折モードとなり、旋光分散が顕著になって色付きが生
じたりして好ましくないが、輝度−電圧特性がシャープ
になることが知られている6本発明では単色光であるか
ら偏光板交叉角、偏光軸と分子軸の位置関係は広く選択
できる。すなわち使用する光源の波長、液晶の屈折率異
方性(△n)に対して、セルギヤ。
に設定し、一方の偏光軸を液晶の分子軸に一致させるか
または分子軸と直交させいわゆる光導波路モードで使用
される。偏光軸を分子軸と平行ないし垂直にしないと複
屈折モードとなり、旋光分散が顕著になって色付きが生
じたりして好ましくないが、輝度−電圧特性がシャープ
になることが知られている6本発明では単色光であるか
ら偏光板交叉角、偏光軸と分子軸の位置関係は広く選択
できる。すなわち使用する光源の波長、液晶の屈折率異
方性(△n)に対して、セルギヤ。
ブ(d+、偏光軸交叉角及び偏光軸位置を、光源からの
励起光の透過率の比が最も大きくなるように設定すれば
よい。
励起光の透過率の比が最も大きくなるように設定すれば
よい。
これによっても従来のセル構成に較べ大きくコントラス
ト向上がはかれる。
ト向上がはかれる。
第2図はTNセルの透過率−電圧特性を示す。
何れも平行ニコルで実線(イ)は一方の偏光板の偏光軸
を一方の分子軸に一致させた従来のセル構成の特性であ
り、点vA(ロ)は偏光軸を分子軸に対して45度の角
度で配置した時の特性である。
を一方の分子軸に一致させた従来のセル構成の特性であ
り、点vA(ロ)は偏光軸を分子軸に対して45度の角
度で配置した時の特性である。
図から明らかな通り、点線は、輝度−電圧特性が掻めて
シャープであり、A領域または、B領域で使用すれば、
各々電圧の大小で輝度の暗−明、明−暗に変調できる。
シャープであり、A領域または、B領域で使用すれば、
各々電圧の大小で輝度の暗−明、明−暗に変調できる。
本発明において単色性光源とは、スペクトル線は勿論、
コントラストを顕著には低下させない程度の半値幅を有
する励起光源を言う。
コントラストを顕著には低下させない程度の半値幅を有
する励起光源を言う。
本発明で用いる螢光体は蛍光灯などいわゆるフォトルミ
ネッセンス用に広く用いられているものが使用出来る。
ネッセンス用に広く用いられているものが使用出来る。
すなわち赤色発光用にはEu3゛付活螢光体が代表的で
あり、 Y2O3: Eu”、 Y (P、V)O,:Eu”、 (Y、 G d ) B O3: E u ”、Y20
2 S : Eu” その他 3.5Mg0,0.5MgF2゜ G e O2: M n 緑色発光用にはTb”付活螢光体が代表的であり、 Y2O2S:Tb3″ Ga202S :Tb” Y Sin、:Ce”、Tb” (Ce、Tb)MgA1,10m’ L a P 04 : Ce”、 T b”その他
ZnO:Zn、Zn5iO,:MnZn2 S io
4 :Mn L a P 04 : Ce”、 T b”青色発
光用にはEu to付活螢光体が代表的であり、 BaMg2 A l、O,: Eu”、(Sr、Ca)
5 (PO,)8CI :Eut″、5r2P207
:Eu2゛、 Cas (P Os ) a (F、CI) :
S bゴ(B a、Ca、Mg) 5 (POa )
a C1:EuZ。
あり、 Y2O3: Eu”、 Y (P、V)O,:Eu”、 (Y、 G d ) B O3: E u ”、Y20
2 S : Eu” その他 3.5Mg0,0.5MgF2゜ G e O2: M n 緑色発光用にはTb”付活螢光体が代表的であり、 Y2O2S:Tb3″ Ga202S :Tb” Y Sin、:Ce”、Tb” (Ce、Tb)MgA1,10m’ L a P 04 : Ce”、 T b”その他
ZnO:Zn、Zn5iO,:MnZn2 S io
4 :Mn L a P 04 : Ce”、 T b”青色発
光用にはEu to付活螢光体が代表的であり、 BaMg2 A l、O,: Eu”、(Sr、Ca)
5 (PO,)8CI :Eut″、5r2P207
:Eu2゛、 Cas (P Os ) a (F、CI) :
S bゴ(B a、Ca、Mg) 5 (POa )
a C1:EuZ。
Srs (PO4)3C1:EuZ4、その他MgW
O4、CaWO,、 Sr2 p2o7 : 5n Cas (PO4)3 (F、C1):Sb”Y20
2 S : Tm”などが利用出来る。
O4、CaWO,、 Sr2 p2o7 : 5n Cas (PO4)3 (F、C1):Sb”Y20
2 S : Tm”などが利用出来る。
−力木発明に使用する光源は、上記螢光体を励起発光さ
せるにふされしい輻射スペクトルを持つものでなければ
ならない、また電気エネルギから輻射エネルギへの変換
効率が出来るだけ高いものが望ましい、−例として水銀
蒸気中のアーク放電によって放射される紫外線を利用す
る螢光ランプが適する。螢光ランプはガラス管内に少量
の水銀と数Torrのアルゴン等の奇ガスが封入されて
おり管内壁には螢光物質が塗布されている。管の両端に
は一対の電極が封入されている。電極表面は電子放出性
物質が塗布されている。低圧水銀放電ランプでは、ラン
プへの入力電気エネルギーの約60%が波長254nm
を主とする紫外線エネルギーに変換される。254nm
を直接用いることも不可能ではないが、第1図からも明
らかな通り螢光体層を励起するまでに偏光板、透明基板
。
せるにふされしい輻射スペクトルを持つものでなければ
ならない、また電気エネルギから輻射エネルギへの変換
効率が出来るだけ高いものが望ましい、−例として水銀
蒸気中のアーク放電によって放射される紫外線を利用す
る螢光ランプが適する。螢光ランプはガラス管内に少量
の水銀と数Torrのアルゴン等の奇ガスが封入されて
おり管内壁には螢光物質が塗布されている。管の両端に
は一対の電極が封入されている。電極表面は電子放出性
物質が塗布されている。低圧水銀放電ランプでは、ラン
プへの入力電気エネルギーの約60%が波長254nm
を主とする紫外線エネルギーに変換される。254nm
を直接用いることも不可能ではないが、第1図からも明
らかな通り螢光体層を励起するまでに偏光板、透明基板
。
透明電極、配向膜、液晶層等を通過しなければなちない
。従って本発明で用いる好ましい光源スペクトルとは、
これらの層でのエネルギー減衰が小さく、これらの層へ
及ぼす損傷が小さく、かつ用いる螢光体層への発光効率
の高いことである。水銀蒸気圧を高めれば313nm、
365nmなどのより長波長成分が高まる。あるいは、
放電によって生じた波長254nmの紫外線を約450
nmまでのより長波長光に変換する螢光体をランプ管内
壁に設けた螢光体ランプを用いてもよい。
。従って本発明で用いる好ましい光源スペクトルとは、
これらの層でのエネルギー減衰が小さく、これらの層へ
及ぼす損傷が小さく、かつ用いる螢光体層への発光効率
の高いことである。水銀蒸気圧を高めれば313nm、
365nmなどのより長波長成分が高まる。あるいは、
放電によって生じた波長254nmの紫外線を約450
nmまでのより長波長光に変換する螢光体をランプ管内
壁に設けた螢光体ランプを用いてもよい。
4501mは、通常フルカラー表示には青色光成分とし
て必要なものである。
て必要なものである。
励起光が450nm近辺の波長であればBの螢光体層は
不用であり単に光拡散板でよ<G、Hの螢光体層のみ4
501mの励起光で効率よく発光するものを用いればよ
い。
不用であり単に光拡散板でよ<G、Hの螢光体層のみ4
501mの励起光で効率よく発光するものを用いればよ
い。
発明の効果
従来のフルカラー液晶パネルでは、TNモードの液晶ラ
イトバルブ、ストライプ状あるいは、モザイク状のR,
G、Bカラーフィルタ、白色背面光源の組み合わせが基
本であった。液晶セルがTNモードでありNが大きくな
るとRが低下すること、R,G、B色光すべてに渡って
しきい値特性がそろわないいわゆる旋光分散の為、単純
マトリクスパネルでは、コントラスト及び色再現範囲の
狭さ、視角依存性の大きさなど表示品位の悪さが難点で
あった。この制約を克服するためアクティブマトリクス
と称する、各画素にTPTなどのスイッチ素子を設けて
Rを向上させる手法が開発。
イトバルブ、ストライプ状あるいは、モザイク状のR,
G、Bカラーフィルタ、白色背面光源の組み合わせが基
本であった。液晶セルがTNモードでありNが大きくな
るとRが低下すること、R,G、B色光すべてに渡って
しきい値特性がそろわないいわゆる旋光分散の為、単純
マトリクスパネルでは、コントラスト及び色再現範囲の
狭さ、視角依存性の大きさなど表示品位の悪さが難点で
あった。この制約を克服するためアクティブマトリクス
と称する、各画素にTPTなどのスイッチ素子を設けて
Rを向上させる手法が開発。
実用化され同じTNモードを用いても表示品位は高まる
ことが実証されているが、パネルのコストアップを招来
する難点がある0本発明ではTNセルであっても単色光
では多色光よりもしきい値特性が鋭いことに着目し、ま
た従来しきい値特性の悪化を招いていた電極上のカラー
フィルタ層を取り除き、走査線数Nの大きい単純マトリ
クスパネルにて高コントラスト、広色再現性を実現した
。
ことが実証されているが、パネルのコストアップを招来
する難点がある0本発明ではTNセルであっても単色光
では多色光よりもしきい値特性が鋭いことに着目し、ま
た従来しきい値特性の悪化を招いていた電極上のカラー
フィルタ層を取り除き、走査線数Nの大きい単純マトリ
クスパネルにて高コントラスト、広色再現性を実現した
。
輝度−電圧特性が急峻でNが大きくてもコントラストが
得やすく、通常の電圧平均化法に基づくパルス幅変調に
よりセルに印加される実効値電圧を変えることにより液
晶パネルの励起光透過率を変え、従って螢光体層よりの
放射光強度が変わり階調表示も容易なため、低コストの
小型からメートルサイズの大型フルカラーTV表示に向
いていると言える。
得やすく、通常の電圧平均化法に基づくパルス幅変調に
よりセルに印加される実効値電圧を変えることにより液
晶パネルの励起光透過率を変え、従って螢光体層よりの
放射光強度が変わり階調表示も容易なため、低コストの
小型からメートルサイズの大型フルカラーTV表示に向
いていると言える。
本発明に於ける第二の特徴は表示の明るさである。すな
わち従来のようなカラーフィルタを用いる代わりに、各
々発光スペクトルの異なるR、G。
わち従来のようなカラーフィルタを用いる代わりに、各
々発光スペクトルの異なるR、G。
B螢光体層を用いる為光源の光エネルギの大半をR,G
、 B各々の螢光体の励起エネルギに使用できる。従っ
て光源、基板、偏光板、透明電極、螢光体の材料選択を
最適化して螢光体に到達するまでの吸収ロスを出来るだ
け小さくすれば原理的には従来のものより3倍高効率の
表示パネルとなりうる0本発明の第三の特徴は軽量、薄
型のプラスチックパネルを作り易い点である。従来TN
モードのプラスチック液晶パネルは薄型電卓などに実用
化されているが、一対の偏光板の内側に入るプラスチッ
ク基板は複屈折性が無い(光学的等方体)かまたは光学
的に一軸性のものを使用しかつ光学軸方向を偏光板の偏
光軸と整合させる必要があった。従って使用出来るプラ
スチックは大幅に制約をうけ、僅かにポリエーテルスル
フォン樹脂。
、 B各々の螢光体の励起エネルギに使用できる。従っ
て光源、基板、偏光板、透明電極、螢光体の材料選択を
最適化して螢光体に到達するまでの吸収ロスを出来るだ
け小さくすれば原理的には従来のものより3倍高効率の
表示パネルとなりうる0本発明の第三の特徴は軽量、薄
型のプラスチックパネルを作り易い点である。従来TN
モードのプラスチック液晶パネルは薄型電卓などに実用
化されているが、一対の偏光板の内側に入るプラスチッ
ク基板は複屈折性が無い(光学的等方体)かまたは光学
的に一軸性のものを使用しかつ光学軸方向を偏光板の偏
光軸と整合させる必要があった。従って使用出来るプラ
スチックは大幅に制約をうけ、僅かにポリエーテルスル
フォン樹脂。
フェノキシ樹脂、−軸性PET (ポリエチレンテレフ
タレート)樹脂などが使用出来るにすぎない。
タレート)樹脂などが使用出来るにすぎない。
しかるに本発明では液晶層を通過する光は単色性である
から基板のΔn−d(△n:屈折率異方性、d:セルギ
ャップ)を、両方の偏光板の偏光軸交叉角、偏光軸の分
子軸との角度、セルのΔn−d分子のツイスト角との関
係において、オン画素とオフ画素で偏光板9へ大斜する
励起光が共にほぼ直線偏光になり両者の偏光軸が約90
度の角度をなすように最適化すればコントラストは最大
となり、通常の複屈折性を持つプラスチックフィルムを
基板に使用してもなんらコントラスト特性の低下や着色
現象を生じない、基板に薄い(数10/数100ミクロ
ン)プラスチックフィルムを用いることは本発明では特
に推賞される。なぜなら本発明のパネル構成では螢光体
層は偏光板の外側に設けられているから画素の大きさに
較べて手前側の基板厚が厚いと背面光源からの励起光が
平行光線でない限り色ずれ、混色等表示品位の低下を来
す。
から基板のΔn−d(△n:屈折率異方性、d:セルギ
ャップ)を、両方の偏光板の偏光軸交叉角、偏光軸の分
子軸との角度、セルのΔn−d分子のツイスト角との関
係において、オン画素とオフ画素で偏光板9へ大斜する
励起光が共にほぼ直線偏光になり両者の偏光軸が約90
度の角度をなすように最適化すればコントラストは最大
となり、通常の複屈折性を持つプラスチックフィルムを
基板に使用してもなんらコントラスト特性の低下や着色
現象を生じない、基板に薄い(数10/数100ミクロ
ン)プラスチックフィルムを用いることは本発明では特
に推賞される。なぜなら本発明のパネル構成では螢光体
層は偏光板の外側に設けられているから画素の大きさに
較べて手前側の基板厚が厚いと背面光源からの励起光が
平行光線でない限り色ずれ、混色等表示品位の低下を来
す。
すなわち拡散型背面光源の場合螢光体の幅に較べて手前
側基板の厚みは十分薄くしておくことが望ましいが単色
性光源を使用する故に本発明では樹脂基板選択が掻めて
容易という利点がある。
側基板の厚みは十分薄くしておくことが望ましいが単色
性光源を使用する故に本発明では樹脂基板選択が掻めて
容易という利点がある。
本発明に於ける第四の特徴は視野角の拡大である。液晶
表示では一般に視野角依存性が大きいことが欠点である
が、これは見る方向によって液晶層の等価△n及びdが
異なることに由来する0本発明では励起光によって刺激
された螢光体よりの発光は拡散的であるから従来に較べ
て視野角は格段に広くなる利点を有する。
表示では一般に視野角依存性が大きいことが欠点である
が、これは見る方向によって液晶層の等価△n及びdが
異なることに由来する0本発明では励起光によって刺激
された螢光体よりの発光は拡散的であるから従来に較べ
て視野角は格段に広くなる利点を有する。
本発明ではフルカラー表示を行う例を中心に述べたが勿
論第1図のR,G、 B螢光体層の代わりに単色発光螢
光体層を使用して発光性モノクロ表示パネルとして用い
てもよい。この場合はコントラスト向上、視野角の拡大
などの利点が生じる。
論第1図のR,G、 B螢光体層の代わりに単色発光螢
光体層を使用して発光性モノクロ表示パネルとして用い
てもよい。この場合はコントラスト向上、視野角の拡大
などの利点が生じる。
第1図は本発明のフルカラー表示装置の斜視図、第2図
はTN液晶セルの透過率−電圧特性図、第3図は従来の
フルカラー液晶パネルの斜視図である。 1・・・・・・第1偏光板、2・・・・・・第1基板、
3・・・・・・透明行電掻、4・・・・・・液晶層、7
・・・・・・透明列電極、8・・・・・・第2基板、9
・・・・・・第2偏光板、12・・・・・・第3基板、
1)・・・・・・螢光体層、6・・・・・・ブラックマ
トリクス層、13・・・・・・単色性励起光源、14・
・・・・・TNセル液晶セル。 代理人の氏名 弁理士 中尾敏男 はか1名第2図 [−p 7IO’を圧 第3図
はTN液晶セルの透過率−電圧特性図、第3図は従来の
フルカラー液晶パネルの斜視図である。 1・・・・・・第1偏光板、2・・・・・・第1基板、
3・・・・・・透明行電掻、4・・・・・・液晶層、7
・・・・・・透明列電極、8・・・・・・第2基板、9
・・・・・・第2偏光板、12・・・・・・第3基板、
1)・・・・・・螢光体層、6・・・・・・ブラックマ
トリクス層、13・・・・・・単色性励起光源、14・
・・・・・TNセル液晶セル。 代理人の氏名 弁理士 中尾敏男 はか1名第2図 [−p 7IO’を圧 第3図
Claims (6)
- (1)各々透明電極を有する一対の透明基板の電極面側
が相対向しており、前記透明電極が互いに細帯状の透明
電極群により構成されており、前記一対の透明電極群が
互いに直交するごとく配置されX−Yマトリクス型の電
極を構成しており、両電極間に、正の誘電率異方性を有
するネマチック液晶が基板にほぼ水平に配向されかつ一
方の基板から他方の基板に向かって約90度ねじれるよ
うに初期配向処理されており、各透明基板の外側に各々
偏光板が設けられており、表示を観察する偏光板側に螢
光体層、他方の偏光板側に前記螢光体を励起発光しうる
単色性の光源、さらに上記透明電極に電圧を印加する手
段が設けられてなることを特徴とする発光型表示装置。 - (2)光源は低圧水銀蒸気のガス放電を利用したもので
あることを特徴とする特許請求の範囲第(1)項記載の
発光型表示装置。 - (3)光源は少なくとも450nmより短波長の光を放
射するものであることを特徴とする特許請求の範囲第(
1)項記載の発光型表示装置。 - (4)偏光板は多ハロゲン系、2色性染料系、金属偏光
フィルム系、ポリビニレン偏光系、PVAをヨウ化カリ
とチオ硫酸ソーダを含むホウ酸溶液で処理した近紫外偏
光フィルムの何れかより選ばれたものであることを特徴
とする特許請求の範囲第(1)項記載の発光型表示装置
。 - (5)螢光体層は、各々赤、緑、青の光を放射するもの
が塗り分けられていることを特徴とする特許請求の範囲
第(1)項記載の発光型表示装置。 - (6)表示装置の表示を観察する側の基板は少なくとも
プラスチックフィルムより成ることを特徴とする特許請
求の範囲第(1)項記載の発光型表示装置。
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