JP2000330086A

JP2000330086A - 液晶装置

Info

Publication number: JP2000330086A
Application number: JP11136390A
Authority: JP
Inventors: Hisae Shimizu; 久恵清水
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1999-05-17
Filing date: 1999-05-17
Publication date: 2000-11-30

Abstract

(57)【要約】【課題】光学系の簡単化と小型化。【解決手段】３原色光源切り替え駆動方法による液晶
装置において、光源９０は、赤、緑、青色光をそれぞれ
発光する、赤、緑、青色発光部９１〜９３をそれぞれ複
数有し、液晶パネル７２の各画素７２ａに対して、少な
くとも１つずつの赤、緑、青色発光部９１〜９３がとも
に対向して位置するように配置した。これにより、各発
光部９１〜９３と液晶パネル７２との間には複雑な光学
系が介在せず、簡単かつ小型の液晶装置が実現する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光源により液晶素
子の背面から光を照射して表示を行う液晶装置に係り、
更に詳しくは、テレビモニタ、コンピュータ用モニタ、
携帯端末用ディスプレイ等の液晶ディスプレイに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来よりカラー表示を行う液晶装置があ
るが、この液晶装置としては、カラ−フィルタを液晶パ
ネルに設けたものや、３原色光源切り替え駆動方法を採
用したものなどがある。

【０００３】図１は、上述した従来の液晶装置のうち、
カラ−フィルタを液晶パネルに設けたものの一例を示す
図である。図１のうち（ａ）は、液晶パネルの構成を概
念的に示した図であり、（ｂ）は、液晶パネル付近を示
す断面図である。図１のうち、１１はバックライト、１
２は偏向板、１３、１８はガラス基板、１４は配向膜、
１５は液晶、１６は共通電極、１７はカラーフィルタを
示している。また図２は、図１に係る液晶装置の全体を
示す模式図である。２１は前記液晶パネルの画素表示
部、２２は垂直走査回路、２３はサンプリングスイッ
チ、２４は水平走査回路、２５は信号処理回路、２６は
制御回路、２７はゲート配線、２８はデータ配線、２９
は共通電極配線である。また図３は、図１に係る液晶装
置の液晶パネルを示す平面図であり、１つの画素に対し
てＲ、Ｇ、Ｂのうちのいずれか１色だけが対応している
ことを示している。

【０００４】このように、上記のタイプでは、Ｒ、Ｇ、
Ｂの各色発光部が各画素に一対一で対応配置されている
カラ−フィルタを液晶パネルに設け、光源から照射され
る白色光を各色に変換することによりカラ−表示を実現
するのに対して、３原色光源切り替え駆動方法を採用し
た液晶装置では、液晶ディスプレイの高精細化が可能で
あり、近年、用いられることがある。

【０００５】３原色光源切り替え駆動方法とは、光源側
から、Ｒ、Ｇ、Ｂ各色の光を１フィールド内で時分割し
て順次点燈させ、このＲ、Ｇ、Ｂ各色の光を液晶パネル
の各々の画素に対して照射すると共に、液晶パネルの画
素表示部では、１フィールド（例えば６０Ｈｚ）内で時
分割して、Ｒ色の画像、Ｇ色の画像、Ｂ色の画像を順次
（例えば１８０Ｈｚで）表示させ、しかもこの各色の画
像の表示を、前記Ｒ、Ｇ、Ｂ各色の光の照射に対して同
期するように行う方法である。これにより、人間の目に
は１フィールド内でフルカラーの映像を残像によって認
識することができ、しかも１画素でＲ、Ｇ、Ｂ全てに対
応するので、カラーフィルタを液晶パネルに設けるタイ
プに比べて３倍高精細になる。

【０００６】上述した３原色光源切り替え駆動方法を採
用した液晶装置の例として、例えば以下の、、の
ようなタイプが知られている。

【０００７】ダイクロイックミラー及び回転プリズム
を有するタイプ（図４参照）このタイプの液晶装置は特表平９−５１０８４５号等で
開示されている。図４は該タイプの液晶装置の一例を示
す模式図であり、反射器６４を有する光源６１は、ダイ
クロイックミラー６２に収束されるように白色光６３を
照射する。ダイクロイックミラー６２は、該白色光６３
を、平行な原色光線である、赤色光線６５、緑色光線６
６、青色光線６７に分離する。赤色、緑色、及び青色光
線は、図示しない制御システムからの駆動信号６８の制
御下で中心軸６９の周りで回転する回転プリズム７０に
入射する。従って、回転プリズム７０に入射した各色の
光線６５、６６、６７は、該回転プリズム７０の回転に
合わせてそれぞれ図の紙面下方に向かって走査を行うよ
うに出射される。出射された各色の光線はフィールドレ
ンズ７１を通過することにより整列され、液晶パネル７
２を照射するようになっている。

【０００８】カラーフィルタシステムを有するタイプ
（図５参照）図５は該タイプの液晶装置の一例を示す模式図であり、
光源６１はフィールドレンズ７１に白色光またはＲ、
Ｇ、Ｂ色光を照射する。なお、光源６１は、連続光源ま
たは点滅光源である。フィールドレンズ７１から出射さ
れた光は、カラーフィルタシステム７４に視準される。
該カラーフィルタシステム７５には、カラー信号バス７
５を介して、アナログまたはデジタル形式の入力と他の
標準または専有映像入力を受け取る色順序駆動回路７３
が設けられており、該駆動回路７３によりカラーフィル
タシステム７４が駆動制御されるようになっている。従
って、駆動回路７３の制御下でカラーフィルタシステム
７４を駆動することにより、該カラーフィルタシステム
７４で視準した光を、赤、緑、青と順次変換し、変換し
た各色の光を液晶パネル７２に照射させるようになって
いる。

【０００９】ＥＬやＬＥＤ等の発光素子と導光体を有
するタイプこのタイプでは光源にＥＬやＬＥＤ等の発光素子を有す
る。即ち光源は、赤色光を発光する発光素子と、緑色光
を発光する発光素子と、青色光を発光する発光素子と、
を組み合わせて形成した点光源となっている。そして、
これら各色の発光素子を順次発光させることにより、該
光源から、赤、緑、青色の光を順次発光させるようにな
っている。さらに前記光源と液晶パネルの間には導光体
が設けられており、光源からの各色の光は該導光体を介
して面状に拡げられて液晶パネルに照射されるようにな
っている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述したよう
な３原色光源切り替え駆動方法を採用した従来の液晶装
置では、ダイクロイックミラーや回転プリズム（上記
のタイプの場合）、カラーフィルタシステム（上記の
タイプの場合）、導光体（上記のタイプの場合）など
の光学系が複雑でかつその占める領域も大きいため、液
晶装置における機構の簡単化及び装置の小型化を進める
上での問題となっている。

【００１１】そこで本発明は上記事情に鑑み、光学系を
簡単かつ小型化でき、液晶装置における機構の簡単化及
び装置の小型化を実現することのできる液晶装置を提供
することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】この発明は上述の事情に
鑑みてなされたもので、赤、緑、青色光を順次出射する
光源と、該光源に対向する位置に配置された液晶素子
と、を備え、前記光源による各色光の出射と同期して、
前記液晶素子によって画素毎に光のスイッチングを行う
ことに基づき、各色の画像を順次表示する液晶装置にお
いて、前記光源は、赤、緑、青色光をそれぞれ発光す
る、赤、緑、青色発光部をそれぞれ複数有し、前記赤、
緑、青色発光部が、前記各画素に対向する位置に少なく
とも１つずつ配置された、ことを特徴とする。

【００１３】また好ましくは、前記赤、緑、青色発光部
は有機発光部であることを特徴とする。

【００１４】また、前記各赤、緑、青色発光部がストラ
イプ状に形成されていると共に、該各赤、緑、青色発光
部が、それぞれ複数の画素に対向する位置に配置された
ことを特徴としてもよい。

【００１５】［作用］上記構成により、光源は、各赤、
緑、青色発光部で順次発光させた各色の光を、該発光部
と対向した画素に対して直接照射する。これら赤、緑、
青色発光部と液晶素子との間には、ダイクロイックミラ
ーや回転プリズム、カラーフィルタシステム、導光体と
いった光学部品を介在させない。

【００１６】

【発明の実施の形態】図８を参照して本発明の実施の形
態を説明する。本発明の一実施形態である液晶装置は、
光源９０と、該光源９０に対向して配置された液晶素子
７２とを備え、３原色光源切り替え駆動方法を採用した
ものである。なお、液晶素子７２に関しては、３原色光
源切り替え駆動方法を採用した従来の液晶装置で用いる
液晶素子（「従来の技術」で説明した液晶パネル７２
等）をそのまま用いてよい。

【００１７】光源９０は、各々赤、緑、青色光を発光す
る、赤色発光部９１、緑色発光部９２、青色発光部９３
を、それぞれ複数有している。そして、これら発光部９
１〜９３は、液晶素子７２の各画素７２ａに対して、１
つずつの赤、緑、青色発光部９１〜９３がともに対向し
て位置するように配置する。

【００１８】なお、液晶素子における画素とは、液晶を
挟んで配置された一対の基板（図１の１３、１８参照）
にそれぞれ形成されている電極（図１の１９、１６参
照）が、互いに対向する位置に１つずつ形成されるもの
である。

【００１９】図８の例では、前記発光部９１〜９３は、
いずれもストライプ状に形成しているが、各画素に対し
て、少なくとも１つずつの赤、緑、青色発光部がともに
対向するのならば、どのような形状であってもよい。例
えば、各赤、緑、青色発光部を点状に形成し、１つずつ
の赤、緑、青色発光部からなる組を、画素に対して一対
一で対向配置してもよい。

【００２０】また、前記発光部９１〜９３は、有機ＥＬ
素子のような有機発光素子において、発光層を分割して
パターニングすることにより形成する有機発光部である
ことが好ましい。これは、有機ＥＬ素子等の有機発光素
子を採用することにより、細かいパターニングが容易と
なるからである。しかしながら、各画素に対して、少な
くとも１つずつの赤、緑、青色発光部がともに対向する
ように発光部を形成し配置できるのであれば有機発光素
子以外のものを採用しても構わない。

【００２１】以上の構成により、光源９０は、図示しな
い制御手段により制御されることにより、１フィールド
内で時分割して赤、緑、青色発光部９１〜９３を順次発
光させ、発光され出射された各色の光を、それぞれの発
光部９１〜９３と対向した画素７２ａに対して直接照射
する。液晶素子７２では、光源９０による各色光の出射
と同期して画素７２ａ毎に光のスイッチングを行うこと
により各色の画像を順次表示する。これにより、人間の
目には１フィールド内でフルカラーの映像が、残像によ
って認識される。

【００２２】なお、画素毎に行う光のスイッチングと
は、該画素において対向した電極間で、印加する電圧を
変化させて該電極間の液晶を駆動させることにより、該
画素において光を透過・遮蔽させることである。

【００２３】以上のように本実施の形態の液晶装置で
は、赤、緑、青色発光部と液晶素子との間等に、ダイク
ロイックミラーや回転プリズム、カラーフィルタシステ
ム、導光体といった光学部品を介在させず３原色光源切
り替え駆動方法による画像表示を実現した。これによ
り、従来のものに比べて光学系を簡単かつ小型化できた
分、液晶装置における機構の簡単化及び装置の小型化を
実現できた。

【００２４】なお、液晶素子の画素とそれに対応する光
源の発光部とは、光学的にずれないよう十分近接させて
組立てることが必要である。

【００２５】

【実施例】（実施例１）上述した実施の形態において説
明した光源を有機ＥＬ素子で構成した。有機ＥＬ素子の
基本構造は図６（ａ）に示す通りである。図中で、４１
は金属電極、４２は電子輸送層、４３は発光層、４４は
正孔輸送層、４５はＩＴＯ（インジウムティンオキサ
イド）である。

【００２６】なお、図６（ｂ）のように正孔輸送層４４
と発光層４３を兼ねたり、図６（ｃ）のように電子輸送
層４２と発光層４３を兼ねたりすることもできる。ま
た、ＩＴＯなどの透明電極から金属電極までの各層につ
いては真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法、ＬＢ
法などで形成すればよいが、均質な膜質でピンホールが
発生しにくい点から真空蒸着法を用いることが好まし
い。本実施例では、真空蒸着法などにより、図示しない
基板上にＩＴＯ（陽極）４５／正孔注入層４４／発光層
４３／電子輸送層４２／金属電極（陰極）４１を順次積
層して有機ＥＬ素子を作製した。該有機ＥＬ素子におい
て発光層４１等を分割して複数の赤、緑、青色発光部９
１〜９３（図９参照）を形成した。これら赤、緑、青色
発光部９１〜９３のパターニングは、一般的に用いられ
ているフォトリソグラフィー法によって行う。

【００２７】上記のように構成された有機ＥＬ素子の各
発光部９１〜９３には、発光させるべき光の色に応じた
ドーパント材料を添加した。青色発光用のドーパント材
料にはペリレン（Ｐｅ）、アミノ置換ジスチリルアレー
リン誘導体（ＢＳＡ）を、緑色発光用には、クマリン誘
導体（例えばＣ−５４０）、キナクリドン誘導体（例え
ばＱＮ１，ＱＮ２）を、赤色発光用には、Ｅｕ錯体など
を選ぶ。なお、このような有色発光用のドーパント材料
の添加により、現状（本件出願時での公知技術）では白
色発光に比べて発光効率の高い発光素子を得ることがで
きる。

【００２８】更に、上述した光源の構成はその他にも可
能であり、例えば、色変換層をもつ有機ＥＬ素子により
構成することもできる。図７は色変換層をもつ有機ＥＬ
素子の一例を示す図である。

【００２９】図７に示すような光源は以下の〜のよ
うな手順で作製される。ガラス基板５１上の色変換層５２をフォトリソプロセ
スにより設置し、その上に保護膜５３を成膜し基板にす
る。色変換層５２は、赤、緑、青色光だけがそれぞれ透
過できる３種類の色変換材料５２ａをそれぞれ複数有し
ており、この色変換材料５２ａが上記実施の形態で説明
した各色の発光部に相当する。なお、この色変換材料５
２ａは通常のフォトリソプロセスによって容易に高精細
化することができるため、１００ｕｍ以下でのパターニ
ングも可能である。保護膜５３上に透明電極材料であるＩＴＯ５４を、色
変換層５２の各色変換材料５２ａに対応させて形成す
る。青色発光用のドーパント材料を添加した発光層５５を
順番に真空蒸着法によって成膜し最後に金属電極（陰
極）５６を蒸着する。発光層５５の特性を維持するため、気密性を持たせる
封止を行なう。

【００３０】このようにして構成された光源では、各色
変換材料５２ａに対応して形成されているＩＴＯ５４を
介して、各色変換材料５２ａに対応した部分の発光層５
５に対して順次電圧を印加する。これにより発光層５５
で発光した青色光を、赤、緑、青色３種類の色変換材料
５２ａを介して順次透過させ、赤、緑、青色光を液晶パ
ネルにの各画素に対して順次照射させる。

【００３１】本例では発光層５５が青色光を発光するよ
うにしたが、発光層５５が赤や緑などのその他の色を発
光するようにしてもよい。

【００３２】次に、発光部の電極について説明する。図
９は、パターニングされた発光部の電極に関する簡略し
た断面図である。図９に示す例では、ＩＴＯ４５を全て
の発光部９１〜９３に関して全面共通に取り、金属電極
４１については各発光部９１〜９３ごとに配置した。ま
た、赤色発光部９１に対応した金属電極４１どうしはＲ
光用共通電極１０４として、緑色発光部９２に対応した
金属電極４１どうしはＧ光用共通電極１０５として、青
色発光部９３に対応した金属電極４１どうしはＢ光用共
通電極１０６としてまとめて接続した。なお、各色毎に
金属電極４１の駆動条件を調節して、Ｒ、Ｇ、Ｂの輝度
バランスを各々調整することにより、液晶パネルの画面
として見た時の色バランスを最適にするよう調節でき
る。

【００３３】図１０は、液晶パネルへ入力するＲ、Ｇ、
Ｂ映像信号のタイミングと、各色の発光部による発光の
タイミングを示した図である。上述した光源を用いて液
晶パネルに光を照射し画像表示を行う際には、図１０に
示すように、光源は、１フィールド（６０Ｈｚ）を３つ
に時分割して赤、緑、青色発光部を順次発光させる。こ
れと同期して液晶パネルには、１フィールドを３つに時
分割して、Ｒ、Ｇ、Ｂの映像信号が順次送られ、各色の
画像を順次表示する。これにより、液晶パネルの走査線
は通常の６０Ｈｚの３倍である１８０Ｈｚで駆動される
ことになる。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように本発明では、光源
が、各赤、緑、青色発光部で順次発光させた各色の光
を、該発光部と対向した画素に対して直接照射するた
め、これら赤、緑、青色発光部と液晶素子との間には、
ダイクロイックミラーや回転プリズム、カラーフィルタ
システム、導光体といった光学部品を介在させずに済
む。これにより、３色光源切り替え駆動方法を採用する
液晶装置でありながら、光学系を簡単かつ小型化でき、
液晶装置における機構の簡単化及び装置の小型化が実現
する。

【００３５】また、赤、緑、青色発光部を有機発光部と
することで、これら有機発光部の細かなパターニングを
可能とし、より精細な画像表示を実現できる。

【００３６】また、各赤、緑、青色発光部をストライプ
状に形成し、該各赤、緑、青色発光部に対してそれぞれ
複数の画素を対向させることで、発光部のパターニング
がより容易になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の液晶装置の一例を示す図。（ａ）は、液
晶パネルの構成を概念的に示した図であり、（ｂ）は、
液晶パネル付近を示す断面図である。

【図２】図１に係る液晶装置の全体を示す模式図。

【図３】図１に係る液晶装置の液晶パネルを示す平面
図。

【図４】３原色光源切り替え駆動方法による従来の液晶
装置の一例を示す模式図。

【図５】３原色光源切り替え駆動方法による従来の液晶
装置の別の例を示す模式図。

【図６】有機ＥＬ素子の基本構造の一例を示す図。

【図７】色変換層をもつ有機ＥＬ素子の一例を示す図。

【図８】本発明の一実施形態である液晶装置を示す図。

【図９】パターニングされた発光部の電極に関する簡略
した断面図。

【図１０】液晶パネルへ入力するＲ、Ｇ、Ｂ映像信号の
タイミングと、各色の発光部による発光のタイミングを
示した図。

【符号の説明】

１１バックライト１２偏向板１３、１８ガラス基板１４配向膜１５液晶１６共通電極１７カラーフィルタ２１画素表示部２２垂直走査回路２３サンプリングスイッチ２４水平走査回路２５信号処理回路２６制御回路２７ゲート配線２８データ配線２９共通電極配線４１金属電極４２電子輸送層４３発光層４４正孔輸送層４５ＩＴＯ５１ガラス基板５２色変換層５３保護層５４ＩＴＯ５５発光層５６金属電極６１光源６２ダイクロイックミラー６３白色光６４反射器６５赤色光線６６緑色光線６７青色光線６８駆動信号６９中心軸７０回転プリズム７１フィールドレンズ７２液晶パネル７３駆動回路７４カラーフィルタシステム７５カラー信号バス１０４Ｒ光用共通電極１０５Ｇ光用共通電極１０６Ｂ光用共通電極

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】赤、緑、青色光を順次出射する光源と、
該光源に対向する位置に配置された液晶素子と、を備
え、前記光源による各色光の出射と同期して、前記液晶
素子によって画素毎に光のスイッチングを行うことに基
づき、各色の画像を順次表示する液晶装置において、前記光源は、赤、緑、青色光をそれぞれ発光する、赤、
緑、青色発光部をそれぞれ複数有し、前記赤、緑、青色発光部が、前記各画素に対向する位置
に少なくとも１つずつ配置された、ことを特徴とする液晶装置。
【請求項２】前記赤、緑、青色発光部は有機発光部で
あることを特徴とする請求項１記載の液晶装置。
【請求項３】前記各赤、緑、青色発光部がストライプ
状に形成されていると共に、該各赤、緑、青色発光部
が、それぞれ複数の画素に対向する位置に配置されたこ
とを特徴とする請求項１又は２記載の液晶装置。