JPS6191629A - 液晶カラ−表示装置 - Google Patents

液晶カラ−表示装置

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JPS6191629A
JPS6191629A JP59213175A JP21317584A JPS6191629A JP S6191629 A JPS6191629 A JP S6191629A JP 59213175 A JP59213175 A JP 59213175A JP 21317584 A JP21317584 A JP 21317584A JP S6191629 A JPS6191629 A JP S6191629A
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JP
Japan
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liquid crystal
pixel
phosphor
light
color
Prior art date
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Pending
Application number
JP59213175A
Other languages
English (en)
Inventor
Takamichi Enomoto
孝道 榎本
Wasaburo Oota
太田 和三郎
Kiyohiro Uehara
上原 清博
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
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Publication date
Application filed by Ricoh Co Ltd filed Critical Ricoh Co Ltd
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Priority to DE19853501006 priority patent/DE3501006A1/de
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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】 技夏分U 本発明はツイストネマティック(TN)型液晶素子をス
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。
盗】豚l創擢 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・オートメーション)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。
1983、5−23. P、 102〜103」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。
薄膜トランジスタは、各画素の赤、緑、青のカラーフィ
ルタと対応して作り込まれており、光のスイッチング作
用を行う。
しかしながら、このような液晶カラー表示装置は薄型化
が可能であるものの、光学フィルタを使用するために発
色や色再現性が十分でなく、コントラストも十分にとれ
ず見にくいという欠点があった。
見豆立且孜 本発明は、鮮明なカラー画像が得られる液晶カラー表示
装置を提供することを目的とする。
見豆勿粟處 本発明の液晶カラー表示装置は、 ツイストネマティック型液晶セルおよびこのセルを挟む
ようにして配設された偏光板を有し、画像情報に対応し
て電磁波を透過する液晶素子と、 有色に蛍光を発光する蛍光体を含む蛍光体層と、 前記蛍光体から発光した光を透過する色フイノνター とを有することを特徴とする。
以下、添付図面に沿って本発明をさらに詳細に説明する
第1図は本発明の実施例を模式的に示す拡大断面図であ
る。対向して配設された上基板13と下基板15との間
に液晶物質19が封入されて液晶セル11が形成され、
下基板15および上基板13には、それぞれ透明画素電
極21および透明コモン電極23が設けられている。も
ちろん上基板に画素電極を、下基板にコモン電極を設け
ることもできる。17はシール材である。そして、この
液晶セル11が、1B!察側の第1の偏光板31と、第
1の偏光板31の吸収軸と平行な吸収軸をもつ第2の偏
光板33に挟まれてい90” −T N型液晶素子35
が形成されている。この液晶素子35は光スイツチング
素子として働く、液晶素子35の下方には、赤(R)、
緑(G)および青(B)の単元色の各画素フィルタ部4
2a、42b、42cがモザイク状に形成された色フィ
ルタ41が配設されている。この色フィルタ41の各画
素フィルタ部42と、透明画素電極21とは一致するよ
うに形成されている。
色フィルタ41の下方には、蛍光体層43が形成され、
蛍光体層43にはそれぞれ赤(R)、緑CG)、青(B
)の単元色の蛍光を発光する蛍光体が含まれている。各
蛍光体の量はカラーの色調などを勘案して適宜選択され
る。45は蛍光体層43および色フィルタ41を支持す
る透明基板である。
さらに蛍光体層43の下方には、蛍光体を発光させるエ
ネルギー源として、ランプ51が設けられている。
第2図に示したように、ランプ51が点灯されると、蛍
光体層43の蛍光体(R:・、G:腸。
B:ム)が発光し、R,G、83つの色の光(→、→、
→)が生じる。これらの光は色フィルタ41の各画素フ
ィルタ42に入り、赤の画素フィルタ42a(R)から
は赤色光(R光→)が、緑の画素フィルタ42b(G)
からは緑色光(G光→)が、青の画素フィルタ42c(
B)からは青色光(B光→)がそれぞれ透過し、液晶素
子35に入射する。液晶素子35の透明画素電極21と
色フィルタ41の各画素フィルタ42とは対応している
ので、薄膜トランジスタ(図示せず)などによって透明
画素電極21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を通過する光を制御できる
。液晶素子35は、90” −T Nセルを平行ニコル
間に配設して構成されており、電圧ONの画素電極21
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、フルカ
ラーの画像表示が行われる。第2図は、R光とG光とが
2:lの割合で透過した状態を示している。
色フィルタ41に入射する光は蛍光体層43で発生した
R、G、Bの混合蛍光であり、蛍光発色であるので通常
の白色灯光源からの光と異なり輝度が高い。また、白色
光は可視領域を中心とした波長領域全般にわたりエネル
ギー分布があり、3原色R,G、Bの色分解に実質上寄
与しない波長領域の光を含んでいるのに対し、R9G、
Bを発光する蛍光体からの光はほとんど全部の光エネル
ギーが色分解に利用されてエネルギー効率が高く、明る
い画像を得ることが可能となる。さらに、このR,G、
B蛍光がそれぞれR,G、B画素フィルタを透過するこ
とにより得られる光は、蛍光波長特性と画素フィルタの
波長特性の積となって、立ち上がりが鋭く半値幅の小さ
い、より単色光に近い光となり、鮮明な画像が得られる
。 たとえば、緑の蛍光体からの蛍光Gの分光波長特性
が第3図に示したものである場合、この蛍光が第4図に
示した特性の緑(G)の画素フィルタ42に入射すると
、透過光は第5図のようになり、クリヤーなカットのよ
り単色光に近いG光が得られる。この場合にも、蛍光体
からの蛍光は光エネルギー量が大きいので、色フィルタ
を透過させても明るい画像を得ることができる。
第6図は、さらに蛍光体層も画素状に形成し、この画素
蛍光体、画素フィルタおよび画素電極のすべてを一致さ
せるようにした場合の断面図であり、第4図は第2図と
同様の説明図である。
蛍光体層43は蛍光体画素部44からなり、各蛍光体画
素部44a、44b、44cは、それぞれ赤の蛍光体R
(・)、緑の蛍光体G(■)、青の蛍光体B(ム)を含
む。第1図および第2図に示した場合と比較して、蛍光
体画素部42内にはより多くの蛍光体R,GまたはBを
含むことができるので、各画素部を透過して観測される
R、G、B光のエネルギー量をいっそう大きくすること
ができ、さらに詳細な画像を得ることができる。
以上、観察側から液晶素子、色フィルタ、蛍光体層の順
に配設する場合について説明したが、この配設方法とし
ては、 ■ 蛍光体層の発光に必要な光源からの光も含めて、液
晶素子を光スイツチング素子として利用する、および ■ 蛍光体層からの光を色フィルタを透過させる ことを条件として適宜の手段を取ることができる。さら
に、液晶素子中に色フィルタまたは蛍光体層を設けるこ
ともできる。
第8図は色フィルタ41が液晶セル35の観察側に配設
された本発明の実施例を示し1色フィルタ41が第1の
偏光板31の表面に設けられている点を除いて第1図に
示したものと同様である。
R,G、B光の拡散を防止して鮮明な画像を得るという
観点からは、蛍光体層と色フィルタとは近接しているこ
とが好ましい。
第9図は、画素電極21を液晶セル11の上基板13側
に設けた以外は第8図になしたものと同様である。画素
電極21と色フィルタ41を近づけることにより、画素
電極と画素フィルタの位置ずれを少なくし、より鮮明な
画像を得ることができる。
第10図は色フィルタの各画素フィルタ42a。
42b、42cを画素電極21上に設けて、さらに画素
フィルタと画素電極との位置ずれを防止し。
また、蛍光体層43を第2の偏光板33上に形成して、
全体としての薄型化を図ったものである。
第11図は本発明のさらに他の実施例を示し、画素電極
21と画素フィルタ42a 、 42b 、 42cを
液晶素子の上基板側に形成した以外は第10図と同様の
構成である。
第12図に示した実施例は上基板および下基板として、
偏光板としての機能をもたせた偏光基板13’、15’
を用い、さらに薄型化を可能としたものである。蛍光体
層43は偏光下基板15′上に形成されている。
もちろん、第8図〜第12図において示した実施例にお
いて、蛍光体層43を各画素蛍光体部44a、44b、
44cから形成することができ、この利点は既に説明し
た通りである。。
次に、各構成部材についてさらに詳しく説明する。
TN型液晶素子は、従来から知られているものと同様の
ものが使用できる。TN型液晶セルの上基板および下基
板としてはガラス、ポリエステル、ポリサルホン、ポリ
カーボネート、ポリプロピレンのようなプラスチックな
どの透明支持体が用いられる。この透明基板上の画素電
極およびコモン電極は、たとえば、真空蒸着やスパッタ
リングなどのPVD法、あるいはCVD法などにより、
ITO,NESAなどの透明導電膜を形成すればよい。
画素電極はフォトエツチング法などによりパターニング
されて形成され、薄膜トランジスタなどによりカラー画
像信号に対応した電極が印加され、アクティブマトリッ
クス駆動によりフルカラーのカラー画像表示が行われる
液晶物質としては、たとえば、以下のようなものが用い
られ、これらは上下基板を配向処理することにより、そ
の分子配列が90@捩れるように基板間に配列される。
(1)P−アルキルベンジリデン−p′−シアノアニリ
ンとp−アルコキシベンジリデン−p′−シアノアニリ
ンの液晶化合物 (2)フェニルベンゾエート 系液晶化合物 X、Yはアルキル基、アルコキシ基など。
(3)シアノビフェニル系とシアノターフェニル系との
液晶化合物 XはC,IHBl、1(nは3〜1O)CnH,、,1
゜    (nは3〜1o)(4)シクロへキシルカル
ボン酸エステル系液晶化合物 (5)フェニルシクロヘキサン系とビフェニルシクロヘ
キサン系との液晶化合物 (6)フェニルピリジン系とフェニルジオキサン系との
液晶化合物 (7)上記液晶化合物の混合物または上記液晶化合物と
コレステリック系化合物との混合物など。
蛍光体層は、紫外光ないし近紫外光の照射などによりそ
れぞれR,G、Bに発色する蛍光体を透明基板上に固着
することにより形成される。
また、蛍光体層をそれぞれR,G、Bを発光するモザイ
ク状の画素蛍光体部として形成する場合は、例えばカラ
ーテレビ用のブラウン管を製造するときの形成方法と同
一の方法を用いることができるほか、この発明において
は蛍光体を真空中で用いる必要がないため、また平面と
して構成できるため、グラビア三色印刷と同様な印刷技
術を用いて形成することができる。さらに、フォトレジ
ストを用いるリソグラフィー法によりR,G、Bの蛍光
体画素部をパターニングすることもできる。
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Zn5iO,(
Mn)(マンガンドープ珪素酸亜鉛)系、ZnS :C
uAQ(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:銅
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。
ランプ51としては、蛍光体を発光させうる電磁波、主
として紫外線およびまたは近紫外線を放射しうるものが
用いられ、水銀灯またはUVF (紫外蛍光)ランプ等
が使用される。このようなランプを、1本望しくは数本
を平面的に設置または並設して蛍光体層を照射する。ラ
ンプと蛍光体層との間に液晶セルなどを介在させること
もできる。
色フィルタは、ホトリングラフイー法、電着法、真空蒸
着法、印刷法などが用いられ、高屈折率物質と低屈折率
物質の多層膜によるダイクロイックミラーや色素フィル
タなどが用いられるが、後者の方がコスト的に有利であ
る。色素フィルタ用の色素としては、赤色色素フィルタ
用としてラニル・レッド・GO(Lanyl red 
GG)、緑色画素フィルタ用としてスミノール・ミリン
グ・イエロー・M R(Suminol millin
gyellow MR) 、チバクロン・タークオイス
・ブルーaT O−E (Cibacron turq
uoise blueTG−E) 、青色画素フィルタ
用としてシアニン・6 B (Cyanine 6B)
などが例示される。
以上、透明画素電極を用い、TNTなどによりアクティ
ブマトリックス駆動してフルカラー表示をする場合につ
いて説明したが、他の電極構成やフルカラー表示以外の
単色あるいは複数色のカラー表示をすることもできる。
たとえば、x−Y方向にストライプ状に電極を設け、そ
の交差部に対応して画素フィルタを、あるいはさらに画
素蛍光体を設けて、マルチプレックス駆動することによ
りフルカラーの画像表示を行うことができる。液晶セル
、蛍光体層、色フィルタなどの配置についてはすでに説
明した通りである。マルチプレックス駆動はクロストー
ク効果により高デユーテイ化に限界があり、この観点か
らは、上記のアクティブマトリックス駆動の方が有利で
ある。
また、色フィルタとして、R,G、Bの画素フィルタ部
から構成されたものを用いることなく、任意の単一の彩
色フィルタおよび特性波長領域の重なる蛍光を発する蛍
光体層を用いてカラー表示することもできる。たとえば
、複数の8の字形のセグメント電極を用い、個々のセグ
メント電極に対応する部分は任意の色の色フィルタおよ
び蛍光体層が設けられており、赤なら赤の単一のカラー
表示ができる。もちろん、各セグメント電極に対応して
複数の色の色フィルタおよび蛍光体層を配して1桁数に
より色を変えるなどの多色表示をすることもできる。
見豆勿羞米 本発明によれば、蛍光体からの発光をさらに色フィルタ
を透過させ、この透過光をTN型液晶装置により制御し
て観測することにより、明るく鮮明なカラー表示を実現
することができる。
【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図である。 第3図、第4図および第5図は本発明の装置でのカラー
表示特性を説明するための図である。 第6図は本発明の他の実施例を示す断面図であり、第7
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
の図である。 第8図〜第12図は本発明のさらに他の実施例を示す断
面図である。 11・・・液 晶 セ ル  21・・・画 素 電 
極23・・・コモン電極 31・・・第1の偏光板33
・・・第2の偏光板 35・・・液 晶 素 子41・
・・色フィルタ  42・・・画素フィルタ42a・・
・画素フィルタR42b・・・画素フィルタG42c・
・・画素フィルタB   43・・・蛍 光 体 層4
4・・・画素蛍光体部  44a・・・画素蛍光体部R
44b・・・画素蛍光体部G   44c・・・画素蛍
光体部B51・・・ラ  ン  プ

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、ツイストネマティック型液晶セルおよびこのセルを
    挟むようにして配設された偏光板を有し、画像情報に対
    応して電磁波を透過する液晶素子と、 有色に蛍光を発光する蛍光体を含む蛍光体 層と、 前記蛍光体から発光した光を透過する色フ ィルター とを有することを特徴とする液晶カラー表示装置。
JP59213175A 1984-01-13 1984-10-11 液晶カラ−表示装置 Pending JPS6191629A (ja)

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JP59213175A JPS6191629A (ja) 1984-10-11 1984-10-11 液晶カラ−表示装置
US06/690,267 US4678285A (en) 1984-01-13 1985-01-10 Liquid crystal color display device
GB08500861A GB2154355B (en) 1984-01-13 1985-01-14 Liquid crystal color display device
DE19853501006 DE3501006A1 (de) 1984-01-13 1985-01-14 Fluessigkristall-farbanzeigeeinrichtung

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JP59213175A JPS6191629A (ja) 1984-10-11 1984-10-11 液晶カラ−表示装置

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