JP2000098931A

JP2000098931A - 表示装置

Info

Publication number: JP2000098931A
Application number: JP11209303A
Authority: JP
Inventors: Osamu Yokoyama; 修横山; Tatsuya Shimoda; 達也下田; Satoru Miyashita; 悟宮下
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1998-07-24
Filing date: 1999-07-23
Publication date: 2000-04-07

Abstract

(57)【要約】【課題】光源装置をコンパクトにすることによって全
体を小型化した表示装置を提供する。【解決手段】一枚のガラス基板（１０３）上に光学的
共振器構造を内蔵した赤、緑および青で発光するＥＬ素
子（１００Ｒ、１００Ｇ、１００Ｂ）を周期的に配置し
た面状光源を、カラーフィルタを備えていない光学変調
パネル（１０１）の背面側に設ける。ＥＬ素子（１００
Ｒ、１００Ｇ、１００Ｂ）の点灯による各色光を、光学
変調パネル（１０１）により変調し、カラー画像を得
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光源からの光を変
調して画像を得る表示装置における光源装置の構成と、
その光源装置を用いた表示装置の構成に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶パネル等の光学変調パネルと光源を
組み合わせて、光源からの光を画像情報に応じて光学変
調パネルで変調し、画像形成を行う表示装置が知られて
いる。かかる表示装置では、光源の小型化を図ることで
表示装置の小型化を図り、且つ輝度の高い表示を得るこ
とが要望されている。

【０００３】第一の例として、液晶パネルの画像を拡大
投写して表示を行う投写型液晶表示装置を小型化する技
術として、特開平５−１３０４９号公報に開示されてい
る技術を挙げることができる。

【０００４】この公報では、ダイクロイックプリズムの
周囲に３枚の液晶パネルが配置され、各液晶パネルの背
面に配置されたそれぞれ発光色が異なる平板状蛍光管で
液晶表示素子を照明し、ダイクロイックプリズムで合成
された各色の画像を投写レンズでスクリーンに投写する
表示装置の構成が開示されている。

【０００５】また、投写型液晶表示装置を小型化する第
二の例として、液晶パネルを１枚だけ使い、その背面か
らメタルハライドランプのようなランプで液晶表示素子
を照明し、液晶パネルの画像を投写レンズでスクリーン
に投写する構成を挙げることができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
第一の例では液晶パネルを３枚用いているので、コスト
が高くなるという問題があるとともに、３枚のパネルの
画像のずれを抑えるための調整機構が必要となり、表示
装置の更なる小型化が難しいという問題点がある。

【０００７】また、上記の第二の例では、光源が白色光
源であるので、カラー画像を投写するためには液晶パネ
ルの画素にカラーフィルタが必要となり、色を生成する
ためには赤、緑、青の３画素が必要となって表示画像の
解像度が低下するとともに、カラーフィルタでは透過波
長以外の光は吸収されるので表示画像が暗くなるという
問題点がある。また、メタルハライドランプを点灯させ
るためには高電圧が必要となり、電源回路が大きくなる
ので表示装置の小型化が難しいという問題点もある。

【０００８】本発明はこのような問題点を解決するもの
で、その課題は、表示装置を小型化するために液晶パネ
ルを最低限の枚数用い、光源装置をコンパクトにするこ
とによって表示装置全体を小型化した表示装置を提供す
ることである。

【０００９】本発明の更なる課題は、液晶パネルを最低
限の枚数用いる表示装置においても、光源装置からの光
の利用効率が高く、かつ解像度が高い画像を表示できる
表示装置を提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の表示装置は、平
面型光学変調パネルと、該平面型光学変調パネルの背面
側に配置され、該パネルの面と実質的に平行な平面内
に、第１の色の波長領域で発光する光学的微小共振器を
有する電界発光素子からなる第１の発光領域と、該第１
の色とは異なる第２の色の波長領域で発光する光学的微
小共振器を有する電界発光素子からなる第２の発光領域
を備えた面状光源とを有することを特徴とする。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明の表示装置は、面状光源に
おいて、平面型光学変調パネルに対し実質的に平行な面
内に、夫々微小共振器構造を備えた電界発光素子からな
る発光色の異なる複数の発光領域が設けられた点で特徴
的である。

【００１２】上記構成によれば、面状光源が一枚の平板
状の光源で複数色を発光し得るものであり、光学変調パ
ネルを照明できるので表示装置を小型化できるという効
果を有する。また、電界発光素子が光学的共振器構造を
備えていることによって、各発光色の発光スペクトルを
狭くできるので表示色の色の純度を高めることができ、
かつ、放射光の指向性を高めることがで光学変調パネル
に供給、又はこれを透過できる光量が多くなり、明るい
表示装置を構成できるという効果を有する。

【００１３】より好ましくは、発光領域として、第１及
び第２の発光領域に加えて、更に発光色の異なる波長領
域で発光する電界発光素子により第３の発光領域を設け
た構造として、例えばＲ、Ｇ、Ｂの３色の発光可能な面
状光源を得ることができる。具体的には、前記面状光源
が、第1の発光領域に対応して赤領域の色で発光する第
１の有機電界発光素子、第２の発光領域に対応して緑領
域の色で発光する第２の有機電界発光素子、および第３
の発光領域に対応して青領域の色で発光する第３の有機
電界発光素子の３つの有機電界発光素子を一組の光源要
素とし、それぞれの前記第１、第２および第３の有機電
界発光素子が光学的微小共振器を備え、複数の前記光源
要素が光学変調パネルと実質的に平行な同一基板面上に
並置されている構成が好ましい。

【００１４】光学変調パネルとしては、画像情報に応じ
た外場により光学特性の変化する媒体を用いたパネルが
用いられ、より好ましくは、液晶パネル、具体的にはネ
マチック液晶、強誘電性液晶、反強誘電性液晶、高分子
分散液晶等を備えた液晶パネルが用いられる。

【００１５】発光領域を構成する電界発光素子（ＥＬ素
子）としては、より好ましくは発光材料として有機材
料、有機高分子材料を用いた有機電界発光素子が用いら
れるが、無機発光材料を用いることもできる。

【００１６】また、本発明の表示装置の好ましい実施形
態では、前記電界発光素子による発光領域のパターン形
状がストライプ状である。上記形態によれば、各色の有
機電界発光素子を高密度で配置することができ、光学変
調パネルを照明する照明光の強度分布の均一化が容易に
なるという効果を有する。この他、面状光源のサイズ、
発光色の組み合わせ、製造プロセス等を考慮して、種々
のパターンを用いることもできる。

【００１７】また、本発明の表示装置の好ましい実施形
態では、前記光学変調パネルを照明する色を調整するた
めに、前記各発光領域に対応する電界発光素子に供給す
る電流をそれぞれ独立に制御できる手段を備える。当該
形態によれば、必要とされる色を調整できるとともに、
電界発光素子の劣化による色バランスの崩れを補正でき
るという効果を有する。

【００１８】本発明の表示装置の好ましい実施形態とし
て、前記光学変調パネルに発光領域の各色に対応する画
像が時系列的に表示され、各色に対応する画像の表示期
間に同期して、当該色の電界発光素子が発光する。特
に、上記の赤色を発光する電界発光素子、緑色を発光す
る電界発光素子、青色を発光する電界発光素子を備えた
電界発光素子では、光学変調パネルに赤、緑および青成
分の画像が時系列的に表示され、前記赤成分が表示され
ているときには前記赤色発光の電界発光素子が発光し、
前記緑成分が表示されているときには前記緑色発光の電
界発光素子が発光し、前記青成分が表示されているとき
には前記青色発光の電界発光素子が発光する。

【００１９】上記構成によれば、光学変調パネルを１枚
だけ用いて表示を行なう場合においても、光学変調パネ
ルに光の透過率と解像度を低下させるカラーフィルタを
用いることなくカラー表示を行なうことができるので、
明るく、かつ、解像度が高い小型の表示装置を提供でき
るという効果を有する。

【００２０】本発明の表示装置は、直視型及び投写型の
いずれのタイプにも適用可能である。特に、面状光源の
小型化、薄型化の効果を利用して、直視型表示装置とし
て用い、簡易な構造で軽量の情報機器を実現することが
可能である。また、光源によって背面等から照明される
透過型液晶表示素子等の光学変調パネルに表示される像
を拡大して表示するレンズとを備えた投写型表示装置、
例えば投写型液晶表示装置とすることができる。

【００２１】以下、本発明の表示装置の実施形態を、有
機電界発光素子を備えた面状光源を用いた投写型液晶表
示装置を例として、図面を参照して更に詳細に説明す
る。

【００２２】図１は表示装置を構成する主要な光学系の
断面図であり、図２は面状光源部分の平面構造を示す図
である。図３は、面状光源における電界発光素子（ＥＬ
素子と記す）を中心とした部分（有機ＥＬ素子を３個取
り出した部分）の断面構造を示す。

【００２３】平面型光学変調パネルとしてのカラーフィ
ルタを内蔵していない１枚の液晶パネル（液晶表示素
子）１０１の背面に光源１０２が配置されている。

【００２４】光源（面状光源）１０２は、ガラス基板１
０３上に、赤色の光を放射する有機電界発光素子）Ｒ、
緑色の光を放射する有機ＥＬ素子Ｇおよび青色の光を放
射する有機ＥＬ素子Ｂを一組として、複数の組が周期的
に並んで配置されている。

【００２５】各有機ＥＬ素子は、図２及び図３に示すよ
うに、ガラス基板１０３上に、誘電体多層膜から成るハ
ーフミラー層３０１Ｒ，３０１Ｇ及び３０１Ｂ、ＩＴＯ
薄膜、ネサ膜、ＩＤＩＸＯ（出光興産社製）等の透明導
電材料から形成される陽極膜２０１Ｒ、２０１Ｇ及び２
０１Ｂ、有機薄膜から成る発光層構造３０２Ｒ、３０２
Ｇ及び３０２Ｂ、およびＭｇ：Ａｇ合金などの金属薄膜
から形成される陰極膜２０２Ｒ、２０２Ｇ及び２０２Ｂ
とが夫々積層されて構成される。

【００２６】発光層構造は、発光効率を向上させるため
に、好ましくは、陽極側から正孔注入層（正孔輸送
層）、発光層及び電子注入層（電子輸送層）等の各種機
能を持った有機薄膜の積層構造とすることができる。発
光層の材料としては、低分子又は高分子の有機発光材料
を用いることができる。赤ＥＬ素子１００Ｒ、緑ＥＬ素
子１００Ｇおよび青ＥＬ素子１００Ｂは電気的に独立
し、夫々各発光色の発光領域を形成する。陰極と陽極と
が発光層構造を挟持している部分から光が放射される。

【００２７】陰極膜２０２Ｒ、２０２Ｇ及び２０２Ｂは
各色の有機ＥＬ素子にそれぞれ電流を供給する陰極端子
２０４Ｒ、２０４Ｇ及び２０４Ｂに接続される。配線が
重なる部分には絶縁膜２０３を配線間（厚み方向）に介
在させる。一方、各色の有機ＥＬ素子の陽極膜２０１
Ｒ、２０１Ｇ及び２０１Ｂは共通の陽極端子２０５に接
続され共通の電位が与えられる。

【００２８】誘電体多層膜から成るハーフミラー層３０
１Ｒ，３０１Ｇ及び３０１Ｂと陰極となる金属膜２０２
Ｒ、２０２Ｇ及び２０２Ｂとで光学的な共振器が構成さ
れ、共振器で選択された波長の光が、ガラス基板面に垂
直な方向に強い指向性をもって放射される。従って、ハ
ーフミラー層と陰極との間隔は各色の有機ＥＬ素子にお
いてその供給する光の波長に応じて異なっているので、
陽極膜の厚み及び発光層の厚みは各色の素子において異
なるようにする。

【００２９】図示していないが、各色の有機ＥＬ素子に
供給される電流をそれぞれの色の有機ＥＬ素子に対して
独立して制御する回路を備えることによって、各発光色
のバランスを調整する、あるいは、有機ＥＬ素子の劣化
による色バランスの崩れを補正することが可能となる。

【００３０】光学変調パネルである液晶パネル１０１で
は、例えば１フィールドの時間内に赤成分の画像、緑成
分の画像および青成分の画像が時間的に順番に表示され
てカラー画像が生成される。赤成分の画像が表示されて
いる時には赤ＥＬ素子Ｒが点灯し、緑成分の画像が表示
されている時には緑ＥＬ素子Ｇが点灯し、青成分の画像
が表示されている時には青ＥＬ素子Ｂが点灯するよう
に、各色の有機ＥＬ素子の点灯が制御される。

【００３１】液晶パネル１０１に表示された画像は、投
写レンズ１０４によって拡大され、スクリーン１０５に
投写される。

【００３２】光源１０における各有機ＥＬ素子が、光学
的共振器を内蔵しているので、有機ＥＬ素子から放射さ
れる光のスペクトルは狭く、純度の高いカラー画像を投
写することができる。また、光学的共振器の効果とし
て、有機ＥＬ素子から放射される光の指向性が有機ＥＬ
素子の正面方向に強いので、投写レンズを透過できる光
の量を多くすることができ、明るい画像をスクリーンに
投写することができる。

【００３３】図１に示した構造の表示装置は、液晶パネ
ルに表示された画像をスクリーンに投写する表示装置で
あるが、この他に、液晶パネルを投写レンズの前側焦点
に対して投写レンズ側に配置し、液晶パネルとは反対側
から投写レンズを覗き込んで液晶パネルの拡大された虚
像を観察する表示装置を構成することも可能である。

【００３４】以下、上記実施形態の具体的な実施例を示
す。

【００３５】（実施例）液晶パネル（液晶表示素子）１
０１の表示領域の大きさが横１８．３ｍｍ、縦１３．７
ｍｍ（対角で０．９インチ）である場合を考えてみる。

【００３６】各有機ＥＬ素子のパターンの周期は、液晶
パネルの画素構造との相互作用でモアレを生じないよう
な周期にする必要がある。たとえば、各有機ＥＬ素子の
発光部の幅は５０μｍ、ピッチは１００μｍとする。こ
のようなピッチで配置された有機ＥＬ素子からの光の強
度分布をなるべく均一化して液晶パネルに照射するため
に、有機ＥＬ素子が形成されているガラス基板１０３の
厚みは０．８ｍｍ程度とする。

【００３７】モアレを生じさせないためには、液晶パネ
ルの周期的な画素構造に対して有機ＥＬ素子のストライ
プの方向を若干傾けることも有効である。

【００３８】投写レンズ１０４によって液晶パネル１０
１に表示されている画像を１０倍程度拡大し、対角９イ
ンチの画像をスクリーン１０５に投写することができ
る。

【００３９】

【発明の効果】以上述べたように、本発明の表示装置に
よれば、一枚の基板上に光学的共振器構造を内蔵した
赤、緑および青で発光する有機ＥＬ素子を周期的に配置
した面状光源を平面型光学変調パネルの背面に配置する
ことで、面状光源が一枚の平板状の光源で複数色を発光
し得るものであり、光学変調パネルを照明できるので表
示装置を小型化できるという効果を有する。また、電界
発光素子が光学的共振器構造を備えていることによっ
て、高輝度の明るい表示装置を構成できるという効果を
有する。更に、液晶パネル等の光学変調パネルを用い
て、該パネルにおいて色順次表示される画像に同期させ
て赤、緑および青の有機ＥＬ素子を順番に点灯させるこ
とにより、小型の投写型表示装置でありながら明るく、
かつ、解像度が高い画像を投写できる、という効果を有
する。

【００４０】そして、本発明の表示装置は、高品位の画
像表示が要求されるラップトップ型のパーソナルコンピ
ューター（ＰＣ）、テレビ、ビューファインダー型又は
モニタ直視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーシ
ョン装置、電子手帳、電卓、ワードプロセッサー、エン
ジニアリング・ワークステーション（ＥＷＳ）、携帯電
話、テレビ電話、ＰＯＳ端末、ページャ、タッチパネル
を備えた装置、液晶プロジェクタのような投写型表示装
置等の電子機器に好適に利用可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の表示装置の全体構造の一例を示す断面
図である。

【図２】本発明の表示装置を構成する光源の構造の一例
を示す平面図である。

【図３】本発明の表示装置を構成する光源の構造の一例
を示す断面図である。

【符号の説明】

１００Ｒ…赤ＥＬ素子１００Ｇ…緑ＥＬ素子１００Ｂ…青ＥＬ素子１０１…平面型光学変調パネル１０２…光源１０３…ガラス基板１０４…投写レンズ１０５…スクリーン２０１Ｒ、２０１Ｇ、２０１Ｂ…陽極膜２０２Ｒ、２０２Ｇ、２０２Ｂ…陰極膜２０３…絶縁膜２０４Ｒ、２０４Ｇ、２０４Ｂ…陰極端子２０５…陽極端子３０１R、３０１G、３０１B…ハーフミラー層３０２R、３０２G、３０２B…発光層構造

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０４Ｎ 9/30 Ｈ０５Ｂ 33/12 ＢＨ０５Ｂ 33/12 33/14 Ａ 33/14 33/24 33/24 Ｇ０２Ｆ 1/1335 ５３０

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】平面型光学変調パネルと、該平面型光学
変調パネルの背面側に配置され、該パネルの面と実質的
に平行な平面内に、第１の色で発光する、光学的微小共
振器を有する電界発光素子からなる第１の発光領域と、
該第１の色とは異なる第２の色で発光する、光学的微小
共振器を有する電界発光素子からなる第２の発光領域を
備えた面状光源とを有することを特徴とする表示装置。
【請求項２】前記第１及び第２の発光領域に加えて、
第１及び第２の色とは異なる第３の色で発光する、光学
的微小共振器を有する電界発光素子からなる第３の発光
領域を有する請求項１記載の表示装置。
【請求項３】前記第１、第２及び第３の発光領域が、
夫々赤色発光の発光領域、緑色発光の発光領域、及び青
色発光の発光領域を有する請求項２記載の表示装置。
【請求項４】前記平面型光学変調パネルが液晶パネル
であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれ
かに記載の表示装置。
【請求項５】前記平面状光学変調パネルに示される像
を拡大して表示するレンズを備えたことを特徴とする請
求項１乃至請求項３のいずれかに記載の表示装置。
【請求項６】前記発光領域のパターン形状がストライ
プ状であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のい
ずれかに記載の表示装置。
【請求項７】前記光学変調パネルを照明する色を調整
するために、各色の電界発光素子に供給する電流をそれ
ぞれ独立に制御できる手段を備えたことを特徴とする請
求項１乃至請求項３のいずれかに記載の表示装置。
【請求項８】前記光学変調パネルにおいて異なる前記
発光領域で発光する各色成分の画像が時系列的に表示さ
れている期間に同期して、該色に対応する発光領域が発
光してカラー画像が生成されることを特徴とする請求項
１乃至請求項３のいずれかに記載の表示装置。
【請求項９】前記光源が、赤領域の色で発光する第１
の有機電界発光素子、緑領域の色で発光する第２の有機
電界発光素子および青領域の色で発光する第３の有機電
界発光素子の３つの有機電界発光素子を一組の光源要素
とし、それぞれの前記第１、第２および第３の有機電界
発光素子が光学的微小共振器を備え、前記光源要素が同
一基板上に並置されていることを特徴とする請求項１記
載の表示装置。
【請求項１０】前記有機電界発光素子により構成され
る発光領域のパターン形状がストライプ状であることを
特徴とする請求項９記載の表示装置。
【請求項１１】前記光学変調パネルを照明する色を調
整するために、前記第１、第２および第３の有機電界発
光素子に供給する電流をそれぞれ独立に制御できる手段
を備えたことを特徴とする請求項９記載の表示装置。
【請求項１２】前記光学変調パネルに赤、緑および青
成分の画像が時系列的にカラー画像が表示され、前記赤
成分が表示されているときには前記第１の有機電界発光
素子が発光し、前記緑成分が表示されているときには前
記第２の有機電界発光素子が発光し、前記青成分が表示
されているときには前記第３の有機電界発光素子が発光
して、カラー画像が生成されることを特徴とする請求項
９記載の表示装置。