(57)【要約】【課題】  フロントライトの表面に塵や汚れが付着したとしても表示の視認性を低下させることのない液晶表示装置を提供する。【解決手段】  本発明の液晶表示装置は、反射モードで表示を行う液晶セル１００と、液晶セル１００の視認側に配置されて液晶セルに向けて光を射出するフロントライト６０（照明装置）とを有している。そして、フロントライト６０が非可視光を射出可能なものであり、液晶セル１００には、フロントライト６０から射出される非可視光の少なくとも一部を可視光に変換して射出する蛍光体層４５が設けられている。【選択図】        図１
2005274675.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
反射モードで表示を行う液晶セルと、前記液晶セルの視認側に配置されて前記液晶セルに向けて光を射出する照明装置とを有し、
前記照明装置が非可視光を射出可能なものであり、前記液晶セルに、前記照明装置から射出される非可視光の帯域の少なくとも一部の帯域の光を可視光に変換して射出する蛍光体層が設けられたことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
前記液晶セルと前記照明装置との間に、前記照明装置から射出される非可視光および前記蛍光体層により変換される可視光に対して偏光性を有する偏光層が設けられたことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記液晶セルと前記偏光層との間に位相差層が設けられたことを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記照明装置が単波長の非可視光を射出することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
【請求項５】
前記照明装置からの非可視光の射出を遮断する遮光部材が、前記照明装置の視認側に設けられたことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
【請求項６】
前記蛍光体層が異なる蛍光体を備え、それぞれ異なる色の可視光を射出することを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
【請求項７】
前記蛍光体層からの射出光の色に対応してカラーフィルターが設けられたことを特徴とする請求項６に記載の液晶表示装置。
【請求項８】
前記蛍光体層が、カラーフィルターの色素層中に蛍光物質が添加されたもので構成されていることを特徴とする請求項７に記載の液晶表示装置。
【請求項９】
前記カラーフィルターの色素成分が、前記蛍光体層が変換する非可視光の少なくとも一部を透過する特性を有することを特徴とする請求項８に記載の液晶表示装置。
【請求項１０】
請求項１ないし９のいずれか一項に記載の液晶表示装置を備えたことを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置および電子機器に関し、特にフロントライトを備えた液晶表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から携帯機器等には低消費電力の反射型液晶表示パネルが用いられているが、反射型液晶表示パネルには暗所では表示が見えないという問題点がある。そこで、反射型液晶表示パネルの前面（視認側）に、面状発光体であるフロントライトを備えた液晶表示装置が提案されている。これは、液晶表示パネルの前面に導光板を設置し、導光板の端部に配置した冷陰極管等の光源からの光を導光板内に導入し、導光板の板面から液晶表示パネルに向けて光を照射することによって、暗所でも表示を視認できるようにしたものである。この構成によれば、明所では導光板を通して表示を視認できるため、通常の反射型の液晶表示パネルとして用いることができ、暗所ではフロントライトを点灯させることによって液晶表示パネルを照明し、表示を視認可能とすることができる。
【０００３】
ところが、フロントライトを備えた液晶表示装置は、導光板がパネルの前面に配置される構造のため、導光板の表面に塵や汚れが付着すると表示の視認性が低下するという問題を抱えていた。そこで、例えば導光板の表面の凹凸を透明材料で埋め込むことで塵や汚れを付着し難くしたフロントライトが提案されている（例えば特許文献１）。
【特許文献１】特開２００１−１３５１１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１のフロントライトは、導光板の表面の凹凸がむき出しのものに比べれば塵や汚れが付着し難いとはいうものの、全く付着しないわけではなく、付着した場合にはやはり視認性の低下が避けられなかった。また、塵や汚れ自体がそのまま視認される場合はまだしも、導光板内を伝播してきた光が塵にあたって散乱すると、その箇所が明るい輝点として見えてしまうので、その場合には視認性が著しく低下するという問題があった。
【０００５】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、フロントライトの表面に塵や汚れが付着したとしても表示の視認性を低下させることのない液晶表示装置、および表示品位に優れた液晶表示部を有する電子機器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するために、本発明の液晶表示装置は、反射モードで表示を行う液晶セルと、前記液晶セルの視認側に配置されて前記液晶セルに向けて光を射出する照明装置とを有し、前記照明装置が非可視光を射出可能なものであり、前記液晶セルに、前記照明装置から射出される非可視光の帯域の少なくとも一部の帯域の光を可視光に変換して射出する蛍光体層が設けられたことを特徴とする。
【０００７】
本発明の構成においては、照明装置（いわゆるフロントライト）から射出される光が非可視光であるため、照明装置の視認側、具体的には導光板の前面に塵や汚れが付着し、これに光があたった場合、非可視光が散乱されることになる。したがって、観察者は、塵や汚れの付着箇所を輝点として感じることがなく、塵や汚れ自体がそのまま見えるだけである。その結果、本発明の液晶表示装置は、フロントライトを備えた従来の液晶表示装置に比べて著しい視認性の低下を防止することができる。その一方、非可視光が液晶セル内に導入された後、蛍光体層により非可視光が可視光に変換されて表示に寄与するので、観察者は支障なく表示を視認することができる。
【０００８】
また、前記液晶セルと前記照明装置との間に、前記照明装置から射出される非可視光および前記蛍光体層により変換される可視光に対して偏光性を有する偏光層を設けることが望ましい。
この構成によれば、照明装置から射出された非可視光に対しては偏光層が偏光子として機能する一方、蛍光体層により変換される可視光に対しては偏光層が検光子として機能して表示を可能とする。
【０００９】
また、上記の構成に加えて、前記液晶セルと前記偏光層との間に位相差層を設けてもよい。
この構成によれば、波長分散による位相のずれが生じた際にも位相差層で光学的補償を行い、表示品位を高めることができる。
【００１０】
また、前記照明装置が単波長の非可視光を射出する構成であることが望ましい。
本発明の原理において、照明装置から射出される光は、非可視光であれば紫外光でも赤外光でも良いが、蛍光体層を励起して発光を促す光としては紫外光が一般的である。さらに紫外光の中でも単波長光、すなわち波長範囲が極めて狭い、スペクトルが鋭いピークを持つ光を用いた方が蛍光体層の発光効率を高める上で好ましい。
【００１１】
また、前記照明装置からの非可視光の射出を遮断する遮光部材を、前記照明装置の視認側に設けることが望ましい。
この構成によれば、照明装置から視認側（観察者側）に漏れてきた非可視光があったとしても、その光が遮光部材で遮光され、例えば紫外光等による不具合が生じない。
【００１２】
また、前記蛍光体層は、単色の可視光を射出するものでも良いが、場所によって複数の異なる色の可視光を射出する構成であっても良い。
この構成によれば、例えば画素に対応して赤色光，緑色光，青色光をそれぞれ射出する蛍光体層を配置する構成とすれば、フルカラー表示を実現することができる。
【００１３】
さらに、上記の構成において、前記蛍光体層からの射出光の色に対応してカラーフィルターを設けた構成としても良い。
この構成によれば、照明装置が消灯しており、蛍光体層を励起する非可視光を含まない外光により表示を行う状況で、蛍光体層は機能しなくてもカラーフィルターが機能することでカラー表示が可能となる。また、蛍光体層から色光が射出される場合、その光の波長域をカラーフィルターによってより狭めることができ、色純度を高めることができる。
【００１４】
あるいは、上記の構成において、前記蛍光体層を、カラーフィルターの色素層中に蛍光物質が添加されたもので構成しても良い。
この構成によれば、蛍光体層の１層を形成するのみで上記の効果を得ることができ、構造や製造工程を簡略化できる。
【００１５】
また、前記カラーフィルターの色素成分が、前記蛍光体層が変換する非可視光の少なくとも一部を透過する特性を有することが望ましい。
カラーフィルターの各色素成分が非可視光の全てを吸収してしまったのでは、非可視光が蛍光体の励起光として全く機能しなくなってしまう。よって、カラーフィルターは、非可視光の一部を吸収しても良いが、少なくとも一部を透過することが望ましい。
【００１６】
本発明の電子機器は、上記本発明の液晶表示装置を備えたことを特徴とする。
この構成によれば、表示品位に優れた液晶表示部を有する電子機器を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
［第１の実施の形態］
以下、本発明の第１の実施の形態を図１を参照して説明する。
本実施の形態では、フロントライトを備えたパッシブマトリクス方式の反射型液晶表示装置の例を挙げて説明する。
図１は本実施形態の液晶表示装置の断面図である。なお、以下の各図においては、各層や各部材を図面上で認識可能な大きさとするため、各層や各部材毎に縮尺を異ならせてある。また、以下の説明では、各基板の液晶層に対する側の面を「内面」、それと反対側の面を「外面」という。
【００１８】
本実施形態の液晶表示装置は、図１に示すように、下基板１０と上基板２０との間に液晶層５０が挟持された液晶セル１００と、液晶セル１００の前面側（視認側）に配置されたフロントライト６０（照明装置）とを備えている。下基板１０は、ガラス等の透明基板からなる基板本体１０Ａの内面に、基板側から反射層６４、蛍光体層４５、オーバーコート層６５、インジウム錫酸化物（Indium Tin Oxide, 以下、ＩＴＯと略記する）等の透明導電膜からなる下電極３１、ポリイミド等からなる配向膜３２が順次形成されている。反射層６４は、例えばアルミニウム等の高反射率の金属材料から形成されており、その表面に反射光を散乱させるための構造（例えば突起など）が付与されていても良い。蛍光体層４５は、後述するフロントライトから射出された紫外光を励起光として赤色光、緑色光、青色光をそれぞれ放射する蛍光体４５Ｒ，４５Ｇ，４５Ｂが、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各画素領域に対応して形成されたものである。
【００１９】
このような蛍光体層４５の形成には、以下の方法を用いることができる。まず、反射層６４上にポリイミド等からなる高分子膜を１０〜１００ｎｍの膜厚で形成し、ラビング処理を行った後、赤色光を放射する２色性蛍光体（ＮＫ−４２５６）を液晶ポリマー（ＰＬＣ−７０２３）に１ｗｔ％となる割合で添加した後に、ジクロヘキサンを用いて固形分が２０ｗｔ％となるように希釈した溶剤をスピンコータ法、フレキソ印刷法等によって１〜５μｍの膜厚となるように塗布する。次いで、フォトリソグラフィー法によって、Ｒの画素領域のみに蛍光体を含む液晶ポリマー膜が残るようにトルエン等を用いて剥離を行う。同様な手法を用いて、緑色光を放射する２色性蛍光体（ＮＳＤ＋ＣＯＵＭＡＲＩＮ６：重合比１：１）を含む液晶ポリマー膜と、青色光を放射する２色性蛍光体（ＢＢＯＴ）を含む液晶ポリマー膜とをそれぞれ形成する。このとき、液晶ポリマーは、高分子膜に施したラビング処理の方向に配向秩序を持っており、同様に２色性蛍光体もラビング処理の方向に配向秩序を持っている。最後に、表面平坦化と液晶ポリマー膜の保護のために、アクリル樹脂等からなるオーバーコート層６５を形成する。あるいは、無機材料からなる蛍光体層を用いても良い。
【００２０】
上基板２０は、ガラス等の透明基板からなる基板本体２０Ａの内面に、基板側からＩＴＯ等の透明導電膜からなる上電極３８、配向膜３９が順次形成されている。一方、上基板２０の外面側には、基板側から位相差板３４、偏光板３７が設けられている。また、液晶セル１００の上基板２０の前面側（視認側）には、フロントライト６０が設置されている。フロントライト６０は、導光板６１と、導光板６１の端面に配置された紫外光を発光、射出可能な光源６２とを有している。光源６２は、そのスペクトルが狭いピーク幅を持つ紫外光を射出可能であることが望ましい。そして、光源６２から射出した紫外光が導光板６１に導入された後、導光板６１の上面の傾斜面により反射し、下方（液晶セル１００の方向）に向けて射出されるようになっている。さらに、フロントライト６０の前面側（液晶表示装置の最も視認側）には、紫外光吸収フィルム４１（遮光部材）が設けられている。
【００２１】
上記構成の液晶表示装置においては、フロントライト６０から射出される光が紫外光（非可視光）であるため、フロントライト６０の視認側、具体的には導光板６１の前面に塵や汚れが付着し、これに光があたった場合、紫外光が散乱されることになる。したがって、観察者は、塵や汚れの付着箇所を輝点として感じることがなく、塵や汚れ自体がそのまま見えるだけである。その結果、本実施形態の液晶表示装置は、従来の液晶表示装置に比べて著しい視認性の低下を防止することができる。そして、紫外光が偏光板３７、位相差板３４を通して液晶セル１００内に導入され、液晶層５０を透過した後、蛍光体層４５により紫外光がＲ、Ｇ、Ｂの色を持った可視光に変換される。この光が反射層６４で反射し、再度液晶層５０を透過した後、位相差板３４を通して偏光板３７に達し、偏光板３７で検光され、表示の明／暗が決定する。このような作用により、観察者は支障なく表示を視認することができる。
【００２２】
さらに、本実施形態の液晶表示装置によれば、フロントライト６０からの紫外光の射出を遮断する紫外線吸収フィルム４１が視認側に設けられているので、仮に紫外光がフロントライトから上方に漏れたとしても、紫外線吸収フィルム４１に吸収され、紫外光の漏れによる不具合が生じることがない。さらに本実施形態では、位相差板３４が設けられているため、蛍光体層４５が放射した可視光の波長分散による位相のずれが生じた際に位相差板３４で光学的補償を行うことで表示品位を高めることができる。
【００２３】
［第２の実施の形態］
以下、本発明の第２の実施の形態を図２を参照して説明する。
本実施形態の液晶表示装置の基本構成は第１の実施形態と全く同様であり、蛍光体層に加えてカラーフィルターを備えた点が異なるのみである。
図２は本実施形態の液晶表示装置の断面図である。図２において図１と共通の構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００２４】
本実施形態の液晶表示装置は、図２に示すように、下基板１０の内面に、基板側から反射層６４、カラーフィルター３６、蛍光体層４５、オーバーコート層６５、下電極３１、配向膜３２が順次形成されている。カラーフィルター３６を構成するＲ、Ｇ、Ｂの各色素層３６Ｒ，３６Ｇ，３６Ｂは、蛍光体層４５を構成するＲ光放射蛍光体４５Ｒ、Ｇ光放射蛍光体４５Ｇ、Ｂ光放射蛍光体４５Ｂの位置にそれぞれ対応して形成されている。より現実的には、カラーフィルター３６の各色素層３６Ｒ，３６Ｇ，３６Ｂの上にカラーフィルター３６の平坦化と保護のための平坦化膜（図示せず）を形成するのが望ましい。なお、カラーフィルター３６と蛍光体層４５の積層順はこれと逆であっても良い。また、コントラスト向上のためには、カラーフィルター３６の各色素層３６Ｒ，３６Ｇ，３６Ｂの間、および蛍光体層４５のＲ光放射蛍光体４５Ｒ、Ｇ光放射蛍光体４５Ｇ、Ｂ光放射蛍光体４５Ｂの間を区画するブラックマスクを設けることが望ましい。
【００２５】
本実施形態においても、観察者が塵や汚れの付着箇所を輝点として感じることがなく、表示の視認性を確保できる、といった第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに本実施形態においては、蛍光体層４５に加えてカラーフィルター３６が備えられているため、例えば明所においてフロントライト６０が消灯していてもカラー表示を可能とすることができる。逆に言えば、第１の実施形態では、カラー表示を蛍光体層４５からの発光のみに依存しているため、フロントライト６０を常時点灯させておく必要がある。あるいは、外光中に含まれる紫外光で蛍光体層４５を励起させる場合には、第１の実施形態の構成から紫外光吸収フィルム４１を取り除く必要がある。また、蛍光体層４５からの射出光の色に対応してカラーフィルター３６が設けられているので、蛍光体層４５から放射されたＲ、Ｇ、Ｂの各色光の波長域をカラーフィルター３６によって狭めることができ、より色純度の高い表示を得ることができる。
【００２６】
なお、上の例ではカラーフィルター４３と蛍光体層３６とを別の層として形成したが、カラーフィルターの色素層中に蛍光物質を添加したものを形成し、カラーフィルターと蛍光体層を１層で兼用させても良い。この構成によれば、１層形成するのみで上記の効果を得ることができ、構造や製造工程を簡略化できる。またこの場合、カラーフィルターの色素成分が、フロントライトからの紫外光の少なくとも一部を透過する特性を有する必要がある。カラーフィルターの各色素成分が紫外光の全てを吸収してしまったのでは、紫外光が蛍光体の励起光として全く機能しなくなってしまう。よって、カラーフィルターの色素成分は紫外光の一部を吸収しても良いが、少なくとも一部を透過することが望ましい。
【００２７】
［第３の実施の形態］
以下、本発明の第３の実施の形態を図３を参照して説明する。
本実施の形態の液晶表示装置の基本構成は第１の実施の形態と全く同様であり、蛍光体層の形成位置が異なるのみである。
図３は本実施形態の液晶表示装置の断面図である。よって、図３において図１と共通の構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００２８】
第１、第２の実施形態では蛍光体層４５を下基板側に配置したが、本実施形態では蛍光体層４５が上基板側に配置されている。すなわち、本実施形態の液晶表示装置においては、図３に示すように、上基板２０の内面に、基板側から蛍光体層４５、オーバーコート層６６、上電極３８、配向膜３９が順次形成されている。一方、下基板１０の内面に、基板側から反射層６４、下電極３１、配向膜３２が順次形成されている。
本実施形態においても、観察者が塵や汚れの付着箇所を輝点として感じることがなく、表示の視認性を確保できる、といった第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００２９】
［電子機器］
上記実施形態の液晶表示装置を備えた電子機器の例について説明する。
図４は、携帯電話の一例を示した斜視図である。図４において、符号１０００は携帯電話本体を示し、符号１００１は上記の液晶表示装置を用いた表示部を示している。
図４に示す電子機器は、上記実施形態の液晶表示装置を備えているので、表示品位に優れた液晶表示部を備えた携帯型電子機器を実現することができる。
【００３０】
なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。例えば液晶セルの各構成部材の具体的な材料、液晶モード、パッシブ／アクティブマトリクスの別、等については上記実施の形態に限ることなく、適宜変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の第１実施形態の液晶表示装置の断面図である。
【図２】本発明の第２実施形態の液晶表示装置の断面図である。
【図３】本発明の第３実施形態の液晶表示装置の断面図である。
【図４】本発明の電子機器の一例を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００３２】
１０…下基板、２０…上基板、３４…位相差板、３６…カラーフィルター、３７…偏光板、４５…蛍光体層、４５Ｒ，４５Ｇ，４５Ｂ…蛍光体、４１…紫外線吸収フィルム（遮光部材）、５０…液晶層、６０…フロントライト（照明装置）、１００…液晶セル。
【図１】
2005274675.tif 000003
【図２】
2005274675.tif 000004
【図３】
2005274675.tif 000005
【図４】
2005274675.tif 000006