JPH0713155A

JPH0713155A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JPH0713155A
Application number: JP5176261A
Authority: JP
Inventors: Koyo Yuasa; 公洋湯浅; Hiroshi Kondo; 浩史近藤
Original assignee: Idemitsu Kosan Co Ltd
Current assignee: Idemitsu Kosan Co Ltd
Priority date: 1993-06-23
Filing date: 1993-06-23
Publication date: 1995-01-17

Abstract

(57)【要約】【目的】明るい表示が可能で、かつ表示色を連続的に
調整することができるとともに、製造時の歩留りの向上
を図ることができる液晶表示装置を提供することを目的
とする。【構成】強誘電性液晶表示素子と、導光板照明装置か
らなり、導光板の端部にそれぞれ一本以上の、白色蛍光
放電管、及び液晶表示素子の表示色と補色関係をなす有
色光を発する有色蛍光放電管を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液晶表示素子及び導光
板型照明装置を有する液晶表示装置に関する。さらに詳
しくは、カラー表示部を有する液晶ディスプレイに好適
な液晶表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】強誘電性液晶を用いた液晶表示装置は、
その高速応答性、メモリー性の点から盛んに研究されて
いるが、そのセル厚を非常に薄くする必要があるために
歩留りの向上が課題となっている。良好な白黒表示に近
付けるためにはセル厚を１．５μｍ程度にするか、位相
差板と組合せて見かけ上１．５μｍのセルと同等な表示
色に調整する必要がある。強誘電性液晶素子で得られる
透過スペクトルはクロスニコルの場合Ｔ∝ｓｉｎ² （π
Δｎ・ｄ／λ）であり（Δｎ・ｄ：液晶の複屈折率とセ
ル厚の積、λ：波長）、ｄ＝１．５μｍとするとΔｎは
一般に、液晶材料にあまりよらないので目視では薄暗い
白と黒の表示となる。すなわち、可視光全体の光の利用
効率は低くならざるを得なかったため、照明装置（バッ
クライト）を用いた場合でも明るさを保持することが困
難であった。このような問題に対応するため、基板と偏
光手段との間に、位相差板として屈折率異方性を有する
高分子フィルムを介在させ、白黒表示を実現した強誘電
性液晶電気光学装置が開示されている（特開平２−１０
８０１９号）。しかし、この装置においては、位相差板
の使用により、見かけ上は薄いセル厚の素子の表示色と
同じになるが、透過光量を同様に減少してしまうととも
に、位相差板の複屈折制御が困難で、装置化後の色調の
調整が不可能であるという問題があった。また、入射光
に対して出射光の透過率が波長によって異なる特性を示
す液晶パネル（表示素子）を有する液晶表示体装置にお
いて、この液晶パネルの色づきを補正するように偏光板
の透過特性、または反射板の反射特性に、液晶パネルと
は逆の波長透過特性を持たせて白黒表示を行う液晶表示
体装置が開示されている（特開昭６０−２４７６２１
号）。しかし、この装置も、装置全体の透過特性は平坦
になるものの表示が暗くなり、照明装置（バックライ
ト）を用いても明るさの保持が困難であるとともに、装
置化後の色調の調整が不可能であるという問題があっ
た。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】さらに、導光板型照明
装置を有する液晶電気光学装置として、導光板型照明装
置の導光板と蛍光放電管との間にカラーフィルターを配
置して、光源の色を変えて白黒表示モードの透過型液晶
表示素子の表示色を変えられるようにした透過型液晶電
気光学装置が開示されている（特開平２−２３８４３９
号）。しかし、この装置は、光源の色のすべてを変えて
しまうためにバックライトの光強度が大きく低下してし
まうとともに、色調を変えるにはカラーフィルター自体
を機械的に移動（回転）させる必要があり、ディスプレ
イの観察者がこれを行うことは容易ではなかった。ま
た、カラーフィルターが蛍光放電管に近接しているため
発熱により変形、変質しやすく長期安定性に欠けるとい
う問題があった。本発明は、上述の問題に鑑みなされた
ものであり、明るい表示が可能で、かつ表示色を連続的
に調整することができるとともに、製造時の歩留りの向
上を図ることができる液晶表示装置を提供することを目
的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明によれば、二枚の電極付基板間に液晶を挟持
してなる液晶表示素子、並びに、少なくとも導光板及び
その端部に配設された照明光源からなる導光板型照明装
置を有する液晶表示装置において、液晶表示素子に用い
られる液晶が、強誘電性を有し、かつ、導光板型照明装
置の照明光源が、それぞれ一本以上の、白色光を発する
白色蛍光放電管、及び液晶表示素子の表示色と補色関係
をなす有色光を発する有色蛍光放電管から形成されてな
ることを特徴とする液晶表示装置が提供される。

【０００５】また、前記強誘電性液晶表示素子が、２〜
４μｍの厚さを有し、かつ、前記有色蛍光放電管が、青
色光を発するものであることを特徴とする液晶表示装置
が提供される。

【０００６】さらに、前記有色蛍光放電管が、インバー
ターの入力電圧によって輝度変化を行なうものであるこ
とを特徴とする液晶表示装置が提供される。

【０００７】以下、本発明の液晶表示装置を具体的に説
明する。１．強誘電性液晶表示素子強誘電性液晶本発明に用いられる強誘電性液晶としては、特に制限は
なく、たとえば、低分子液晶、高分子液晶、混合系液晶
等を挙げることができる。中でも強誘電性高分子液晶又
はその組成物を使用することが好ましい。強誘電性高分
子液晶を含んでいると、衝撃や曲げ等の外力に対する強
度および耐久性を向上することができる。また、強誘電
性液晶のメモリ性を利用することができ、消費電力の低
減を図ることができる。また、一方の基板上への液晶の
塗布製膜、他方の基板とのラミネート、曲げ配向処理と
いう一連の連続製造方法を採用する場合に、製膜性、配
向性に優れる高分子液晶を含有することが特に好まし
い。強誘電性高分子液晶材料としては、例えば、一種ま
たは二種以上の強誘電性高分子液晶、一種または二種以
上の強誘電性低分子液晶と一種または二種以上の強誘電
性高分子液晶からなる強誘電性高分子液晶組成物、一種
または二種以上の強誘電性低分子液晶と一種または二種
以上の他の高分子液晶等からなる強誘電性高分子液晶組
成物などを挙げることができる。すなわち、強誘電性高
分子液晶または強誘電性高分子液晶組成物としては、ポ
リマー分子自体が強誘電性の液晶特性を示す強誘電性高
分子液晶（ホモポリマーまたはコポリマーまたはそれら
の混合物）、強誘電性高分子液晶と他の高分子液晶およ
び／または通常のポリマーとの混合物、強誘電性高分子
液晶と強誘電性低分子液晶との混合物、強誘電性高分子
液晶と強誘電性低分子液晶と高分子液晶および／または
通常のポリマーとの混合物、あるいはこれらと通常の低
分子液晶との混合物などの全ての強誘電性を示す高分子
液晶を使用することができる。この場合、強誘電性高分
子液晶と（強誘電性）低分子液晶との混合割合は、モル
比で９５：５〜２０：８０とすることが好ましく、また
８０：２０〜４０：６０とすることがさらに好ましい。

【０００８】前記強誘電性高分子液晶の中でも、例え
ば、カイラルスメクチックＣ相をとる側鎖型強誘電性高
分子液晶を好適に使用することができる。また、強誘電
性液晶組成物には必要に応じて接着剤，減粘剤，非液晶
カイラル化合物，色素などを含んでもよい。たとえば、
素子の機械的強度を向上させるため、非液晶性の高分子
物質を混合させてもよい。液晶層の厚さは、特に制限さ
れないが塗布乾燥後に１〜１０μｍの膜厚になるのが好
ましく、特に１．５〜３μｍとするのがさらに好まし
い。強誘電性液晶ポリマーとしては、例えば、下記式で
示すアクリレート主鎖系液晶ポリマー、メタクリレート
主鎖系液晶ポリマー、クロロアクリレート主鎖系液晶ポ
リマー、オキシラン主鎖系液晶ポリマー、シロキサン主
鎖系液晶ポリマー、シロキサン−オレフィン主鎖系液晶
ポリマー、エステル主鎖系液晶ポリマー等が含まれる。

【０００９】

【化１】

【００１０】

【化２】

【００１１】

【化３】

【００１２】

【化４】

【００１３】なお、上記の強誘電性液晶ポリマーの繰り
返し単位は、側鎖の骨格がビフェニル骨格、フェニルベ
ンゾエイト骨格、ビフェニルベンゾエイト骨格、フェニ
ル４−フェニルベンゾエイト骨格で置き換えられてもよ
く、これらの骨格中のベンゼン環がピリミジン環、ピリ
ジン環、ピリダジン環、ピラジン環、テトラジン環、シ
クロヘキサン環、ジオキサン環、ジオキサボリナン環で
置き換えられてもよく、フッ素、塩素などのハロゲン基
又はシアノ基で置換されてもよく、１−メチルアルキル
基、２−フルオロアルキル基、２−クロロアルキル基、
２−クロロ−３−メチルアルキル基、２−トリフルオロ
メチルアルキル基、１−アルコキシカルボニルエチル
基、２−アルコキシ−１−メチルエチル基、２−アルコ
キシプロピル基、２−クロロ−１−メチルアルキル基、
２−アルコキシカルボニル−１−トリフルオロメチルプ
ロピル基等の光学活性基で置き換えられてもよい。また
スペーサの長さは、メチレン鎖長が２〜３０の範囲で変
化してもよい。また、強誘電性液晶ポリマーの数平均分
子量は１，０００〜２００，０００のものが好ましい。
強誘電性低分子液晶化合物としては、例えば、下記式で
示すシッフ塩基系強誘電性低分子液晶化合物、アゾおよ
びアゾキシ系強誘電性低分子液晶化合物、ビフェニルお
よびアロマティックスエステル系強誘電性低分子液晶化
合物、ハロゲン、シアノ基等の環置換基を導入した強誘
電性低分子液晶化合物、複素環を有する強誘電性低分子
液晶化合物等を挙げることができる。

【００１４】

【化５】

【００１５】

【化６】

【００１６】

【化７】

【００１７】

【化８】

【００１８】なお、これらの化合物は強誘電性低分子液
晶化合物の代表的なものであり、本発明に用いられる強
誘電性低分子液晶化合物は何らこれらの構造式に限定さ
れるものではない。

【００１９】基板本発明に用いられる二枚の基板は、透過型であるため光
学的に透明なものとする。材質的には、ガラス板やプラ
スチック板を用いることができるが耐衝撃性を向上させ
たり、素子の軽量化のため、プラスチック板を用いるこ
とが好ましい。具体的に、ガラス板としては、低膨張ガ
ラス（コーニング社製７０５９），ノンアルカリガラス
（ＨＯＹＡ製ＮＡ４５），石英ガラス，ソーダライムガ
ラス等を挙げることができる。プラスチック板として
は、結晶性ポリマーでは一軸ＰＥＴ，二軸ＰＥＴ、非結
晶性ポリマーではＰＥ，ＰＰ，ＰＥＳ，ＰＡｒなどを挙
げることができる。液晶素子の生産性の高さから、プラ
スチック板が好ましい。基板の厚さについては、特に制
限はないが、２０〜１０００μｍの厚さのものが好まし
い。

【００２０】電極本発明に用いられる電極としては、透明性を有するもの
であれば、特に制限はなく、たとえば、インジウム，ス
ズの酸化物（ＩＴＯ）等を挙げることができる。透過率
は８０％以上（薄膜のみ）、膜厚は２００〜２０００
Å、シート抵抗は５００Ω／□以下であることが好まし
い。その形成方法は、特に制限はなく、スパッタ法、蒸
着法、ＣＶＤ法、コーティング法、パイオゾル法等を用
いることができる。

【００２１】二枚の基板間に液晶を挟持する方法として
は特に制限はなく、注入法、塗布法、ラミネート法、押
圧法等いずれも用いることができる。

【００２２】必要に応じて、偏光板を用いることができ
るが、本発明においては、高コントラストとなるクロス
ニコルの配置とすることが好ましい。

【００２３】セル厚本発明に用いられる液晶表示素子のセルの厚さとして
は、１．５μｍ程度が理想的であるが、セル厚を薄くす
るに従って歩留りが低下し、また可視光全域での光透過
率が低下して暗くなるので、２μｍ以上、４μｍ以下が
好ましい。４μｍを超えるとメモリー性が低下したり、
視野角特性が悪くなることがある。２μｍ〜４μｍの範
囲では、通常のクロスニコル下での表示色は黄色を中心
にしたものになるが、可視光全域での光透過率が高いた
め明るい表示とすることができる。

【００２４】２．導光板型照明装置本発明に用いられる導光板としては、特に制限はなく、
通常の透明アクリル板等を利用した導光板を用いること
ができる。また、照明光源としては、二種以上の色を発
する蛍光放電管をそれぞれ一本以上用いる。少なくとも
一種は通常の白色蛍光放電管を用いる。表示装置として
最低限必要な明るさを確保するためである。また、他種
の蛍光放電管としては、液晶表示素子の表示色と補色の
関係をなす有色光を発する有色蛍光放電管とする。例え
ば、セル厚が２〜４μｍで、表示色が黄色の液晶表示素
子の場合、青色系の蛍光放電管を用いる。必要により、
さらに他の色の蛍光放電管を組合せてもよい。有色の蛍
光放電管としては、タングステン酸カルシウム（青色：
蛍光極大４４０ｎｍ）、珪酸亜鉛（緑色、５２５ｎ
ｍ）、燐酸カルシウム（赤色、６５０ｎｍ）などの蛍光
放電管を用いることができる。また、白色の蛍光放電管
の管表面を着色したものであってもよい。これらの蛍光
放電管は、冷陰極管または熱陰極管のいずれであっても
よい。

【００２５】３．蛍光放電管の配置本発明に用いられる蛍光放電管の配置例を付図を用いて
説明する。図１（ａ）に示すように、この配置例におい
ては、導光板１としては通常の透明アクリル板などのプ
ラスチック板を使用することができる。導光板１の下面
には光を効率良く散乱するための塗膜（例えばチタンホ
ワイト）を全面または部分的に設けてもよいし、凹凸を
つけておいてもよい。導光板１の下面には散乱光を効率
良く出光面に導くための反射板２を設けてもよい。通常
は、アルミ板や、白色の反射板を使用することができ
る。この例では蛍光放電管として、異なった発光色を持
つ二種の蛍光放電管３，４を導光板１の両端部に分離し
て用いている。例えば、白色の蛍光放電管３と青色の放
電管４をそれぞれ分離して設けている。さらに、この例
では光を効率良く導光板に入射するために、それぞれ光
源反射板５，６を設置している。この反射板としては、
例えば、蛍光放電管を覆うことができるように曲面で形
成することが好ましい。材質としては金属板や、銀など
の金属膜を形成したプラスチックフィルムなどを用いる
ことができる。異なる発光色を持つ蛍光放電管の配置と
しては、上記のほかに図１（ｂ）に示す配置としてもよ
い。この場合は、白色蛍光放電管３と、有色蛍光放電管
４とを導光板１の片側端部に近接して設けている。

【００２６】また、図１（ｃ）に示すように二種の蛍光
放電管３，４を導光板１の両端部にそれぞれ一本ずつ設
けてもよく、さらに、図１（ｄ）に示すように、導光板
１の対向する端部に二種の蛍光放電管３，４を、それぞ
れ同種同士が対向するように設けてもよい。なお、図１
（ｄ）においては、光源反射板５，６は図示していな
い。さらに、以上に述べた例を適宜組み合せたものであ
ってもよい。

【００２７】４．蛍光放電管の輝度の調整本発明に用いられる蛍光放電管の輝度の調整は、通常イ
ンバーターの入力直流電圧の調整で容易に行うことがで
きる。一般に使用されているインバーター回路の入力電
圧は直流５Ｖまたは１２Ｖが多いが、例えば有色の蛍光
放電管側のインバーター入力電圧を変化させることで容
易に色調整をすることができる。構成としては図３に示
すように、有色側のインバーターのみの入力電圧を変化
させる回路を設けるのが経済的である。この電圧調整回
路としてはトランジスタ、ＦＥＴ（電界効果トランジス
タ）のほか、専用レギュレーターＩＣ、オペアンプ等い
ずれをも用いることができる。

【００２８】

【実施例】以下、本発明を実施例によってさらに具体的
に説明する。強誘電性液晶として下記繰返し単位を有す
る強誘電性高分子液晶を用いた。

【００２９】

【化９】

【００３０】予め、１．２７ｍｍピッチのストライプ状
電極をエッチングで形成したＩＴＯ付きＰＥＳ基板（住
友ベークライト社、スミライトＦＳＴ、厚み１００μ
ｍ、幅１５０ｍｍ、長さ５０ｍ）の一方の電極面に上記
液晶の３０重量％トルエン溶液をグラビアコーターで塗
布して液晶層を形成した。溶媒蒸発後、直ちに何も塗布
していない側の基板と、電極面が内側となるようにラミ
ネートした。このようにして作製した未配向のロール状
素子から、長さ４００ｍｍ分を切出して、上下電極間に
直流６０Ｖを室温で印加しながら一方向のたわみ変形を
数回加えて配向処理を行った。なお、この表示素子に
は、二枚の偏光板（パナック工業社製ＬＬＣ２−９２−
１８）をクロスニコルの状態で配置した。室温で上下電
極間に電圧±５Ｖを印加して応答を観察したところ、表
示色は、黄色及び黒色のスイッチングであった。この黄
色のスペクトルを測定し、複屈折の大きさから計算する
と、液晶の膜厚は３．１μｍであった。比較的厚いた
め、導通欠陥はなかった。次に図２に示すように、上記
液晶表示素子１０と導光板型照明装置２０とを積層し
た。この導光板型照明装置２０の構成は、導光板１とし
て厚みが４ｍｍ、１５０ｍｍ×４２０ｍｍのアクリル板
を用い、反射板２として、アルミ反射板（パナック工業
社製アルペット）を用い、また導光板１の両端部に、白
色蛍光放電管３として、白色冷陰極管（ハリソン社製ノ
ーマル管）を、有色蛍光放電管４として青色冷陰極管
（ハリソン社製青色管）を、それぞれが近接するように
設けた。なお、蛍光放電管３，４を覆うように導光板１
の両端部には、光源反射板５，６としてＮｉめっきを施
した鉄製の反射枠を設けた。

【００３１】本実施例で用いた蛍光放電管３，４の輝度
調整用の回路を図４に示す。この回路においては、定電
圧出力用としてＬＥＤ（発光ダイオード）の順方向電圧
（Ｋ約２．２Ｖ）を利用しており、ボリューム（ＶＲ）
の調整で出力電圧Ｖを変化できるようにした。ＶＲを調
整し、Ｖが６ボルト以下のときは表示色は黄色味を帯び
ていたが、Ｖ＝６〜８ボルトでは白黒表示に近く、さら
にＶ＞８ボルトでは青味を帯びた白色の表示まで可能で
あった。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の液晶表示
装置は、補色のフィルターや、位相差板等を用いて白黒
化させる場合と比べて表示の明るさを損なうことがな
く、明るい表示を可能とする。また、表示色の調整を連
続的に行なうことができる。さらに、光透過率の最も高
いセル厚に設定できるので、従来の理想とされているセ
ル厚よりも厚くすることができ、製造時における歩留り
を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の液晶表示装置に用いられる蛍光放電管
の配置例を模式的に示す説明図である。

【図２】本発明の液晶表示装置の一実施例を模式的に示
す説明図である。

【図３】本発明の液晶表示装置に用いられる蛍光放電管
の輝度の調整のために用いられる電気回路図である。

【図４】図３に示す一実施例における蛍光放電管の輝度
の調整のために用いられる電気回路図である。

【符号の説明】

１…導光板２…反射板３…白色蛍光放電管４…有色蛍光放電管５，６…光源用反射板１０…液晶表示素子２０…導光板型照明装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】二枚の電極付基板間に液晶を挟持してな
る液晶表示素子、並びに、少なくとも導光板及びその端
部に配設された照明光源からなる導光板型照明装置を有
する液晶表示装置において、液晶表示素子に用いられる
液晶が、強誘電性を有し、かつ、導光板型照明装置の照
明光源が、それぞれ一本以上の、白色光を発する白色蛍
光放電管、及び液晶表示素子の表示色と補色関係をなす
有色光を発する有色蛍光放電管から形成されてなること
を特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】前記強誘電性液晶表示素子が、２〜４μ
ｍの厚さを有し、かつ、前記有色蛍光放電管が、青色光
を発するものであることを特徴とする請求項１記載の液
晶表示装置。
【請求項３】前記有色蛍光放電管が、インバーターの
入力電圧によって輝度変化を行なうものであることを特
徴とする請求項１又は２に記載の液晶表示装置。