JP2001228476A - 補助光源およびこれを用いた液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】高透過率、低反射率でかつ片側にのみ発光する
平面型の補助光源の実現と、これを備えた高反射率、高
輝度の反射型液晶表示装置の実現。 【解決手段】間に間隙を挟みながら櫛歯状等に分布する
吸収層を平面基板上に形成して、その上に陰極、発光
層、陽極を形成して補助光源とし、これを陽極が近接す
るようにして反射型液晶表示装置に組み合わせる。 【効果】補助光源は高透過率、低反射率であるため高反
射率で高コントラスト比の反射表示を与え、点燈時には
表示面の直上で発光するため高輝度で高コントラストの
表示を与える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】多様化する電子機器の操作を
円滑にし、かつ画像を主体とした大容量の情報を扱うた
めに、インターフェイスの重要性が増している。薄型、
軽量、低消費電力を特徴とする液晶表示装置は電子機器
の形態を大きく変更することなしに搭載可能であるた
め、これらのインターフェイスに最適である。

【０００２】本発明の属する利用分野は、液晶表示装置
の中でも特に消費電力が低く薄型軽量な反射型液晶表示
装置とその補助光源である。

【０００３】

【従来の技術】反射型液晶表示装置は反射板を用いて外
部から入射する光を利用して表示を行うため、周囲の環
境によらず一定のコントラスト比と表色範囲が得られ
る。特に、屋外等の明るい環境下では、透過型液晶表示
装置よりも良好な視認性の表示が得られる。

【０００４】しかし、照明の弱い屋内等の暗い環境下で
は入射光量が減少するため、反射型液晶表示装置は表示
が暗くなり視認性が低下する。仮に印刷物と同等の、あ
るいはそれ以上の反射率の反射型液晶表示装置が実現し
たとしても、より暗い環境下で表示が暗くなることは避
けられない。従って、反射型液晶表示装置には、暗い環
境下での明るさの低下を補う為の補助光源が必須であ
る。

【０００５】反射型液晶表示装置の補助光源には、従来
よりフロントライトが最も広く用いられている。フロン
トライトは液晶表示装置の表示部を覆うように分布する
導光体と、その端部に配置された光源から構成される。
導光体は、光源光を表示部全体にわたって広げ、かつこ
れを液晶表示装置側に反射してその表示部を照明する機
能を有する。

【０００６】この他にも、特開平１０−２１３７９９号
公報では平面状の補助光源を液晶表示装置と使用者の間
に配置し、表示部を直接照明している。補助光源の発光
部は液晶表示装置の画素電極が存在する部分と存在しな
い部分の両方を覆うように分布している。補助光源は例
えばエレクトロルミネッセンス素子であり、陰極と陽極
には透明電極を用いているため補助光源を通して画素電
極を見ることができる。

【０００７】また、特開平１１−２４９１３０号公報、
特開平１１−２４９１３２号公報、特開平１１−２６４
７９１号公報では前記と同様に平面状の補助光源を液晶
表示装置と使用者の間に配置しており、補助光源の発光
部は画素電極が存在しない部分だけを覆うように分布さ
せている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】従来のフロントライト
では、導光体界面において光反射が生じる。そのため、
フロントライトを点燈した場合にも、点燈しないで外光
を利用して反射表示を行う場合にも、コントラスト比が
減少するという問題がある。

【０００９】エレクトロルミネッセンス素子を用いた平
面光源の場合にも、陰極と陽極に透明電極を用いると、
エレクトロルミネッセンス素子は液晶表示装置側と使用
者側の両方に発光するため、使用者側に発光する光によ
りコントラスト比が減少する可能性がある。

【００１０】画素電極が存在しない部分を覆うように発
光部が分布する平面光源では、発光部と画素電極が存在
しない部分が重なるように、平面光源と液晶表示装置と
を高い精度で位置合わせして固定する必要がある。二枚
の基板の近接する面上の２つのパターン、例えば、一方
の基板上の画素電極と他方の基板上のカラーフィルタを
位置合わせして組み合わせる技術は既に存在しており、
量産にも適用されている。しかし、この場合には、二枚
の基板の近接していない面上の２つのパターン、すなわ
ち基板の厚さの分だけ隔てられた２つのパターンを数μ
ｍ以内の精度で位置合わせする必要があり、量産には新
たな製造技術を開発する必要がある。位置がずれた場合
には、画素電極が平面光源の発光部に遮られるため、反
射表示時の反射率と補助光源点燈時の輝度が減少する。
更には、画素電極のパターンと発光部のパターンが干渉
しあい、モアレが発生する可能性がある。

【００１１】本発明が解決しようとする課題は、補助光
源の表面反射の低減であり、補助光源の使用者の方向に
向かう発光の低減であり、液晶表示装置との組み合わせ
易さの向上である。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の補助光源の一例
を示す。ガラス基板上に反射防止層と、陰極と、発光層
と、陽極が順次積層されている。反射防止層は基板法線
方向から見て基板上にストライプ状に分布し、その線幅
は約１１μｍであり、間隔は約100μｍであり、表示部
周辺において全ストライプは接続されている。ストライ
プと基板の四辺の成す角は約25度である。陰極と、発光
層と、陽極は基板の全面に分布する。反射防止層は光吸
収性のフォトレジストであり、その断面は逆テーパ状で
あり、その層厚は陰極と発光層と陽極の層厚の合計より
も充分に厚い。そのため、例えば蒸着法を用いて反射防
止層の存在する部分と存在しない部分の両方に陰極を一
様に形成すると、反射防止層の存在する部分の陰極とし
ない部分の陰極は切断され、両者は絶縁される。反射防
止層の存在する部分の陰極を駆動手段に接続すると、反
射防止層の存在する部分だけが発光する。

【００１３】本発明の補助光源を液晶表示装置に組み合
わせた状態を図1に示す。本発明の補助光源は液晶表示
装置の上面に、陰極が使用者に近接し陽極が液晶表示装
置に近接するように配置される。

【００１４】陽極には、例えばIndium Tin Oxide(ITO)
を用いる。これ以外にも、例えば0.2μｍ以下の膜厚に
おいて透明度が充分に高い金属酸化物を用いることがで
きる。陰極には、例えばクロム等の金属電極、またはク
ロムとマグネシウムを共蒸着して形成される金属電極を
用いることができる。

【００１５】陰極から発光層への電荷注入効率を向上す
るため、陰極と発光層の間に電荷輸送層を配置してもよ
い。また、陽極から発光層への正孔注入効率を向上する
ため、陽極と発光層の間に正孔輸送層を配置してもよ
い。発光色を無彩色に近づけるため、異なる色の光を発
光する２層の発光層を積層してもよい。

【００１６】発光層からの光の色調を変えるために、陽
極上に色変換層を配置してもよい。

【００１７】色変換層は、バインダ層を成膜しこれをフ
ォトリソグラフでパターンニングした後に着色して作成
する。あるいはまた、エポキシ樹脂やアクリル系樹脂か
らなる透明なバインダ層を基板全面に形成し、色変換層
のもとになる色素または蛍光体を溶剤に溶かし、この溶
液をインクジェットプリンタでバインダに塗布すること
によりパターンニングして作成する。

【００１８】本発明の補助光源と液晶表示装置の組合わ
せの一例を図１に示す。第一の基板と第二の基板と液晶
層は第一の基板と第二の基板が液晶層を挟持し、第一の
基板と第二の基板のうち少なくとも一方は、液晶層に近
接する面上にアクティブ素子と共通電極と画素電極と反
射板を配置されている。画素電極は反射板を兼ねた反射
電極であってもよい。これに加えて、第一の基板と第二
の基板のうち少なくとも一方は、液晶層に近接する面上
にカラーフィルタを配置してもよい。

【００１９】液晶層は、ネマチック液晶をホモジニアス
配向、ホメオトロピック配向、ハイブリッド配向、捻じ
れ配向等としたものの他にも、スメクチック液晶であっ
てもよい。この場合、補助光源に近接する基板と補助光
源との間に、1枚の偏光板と、1枚もしくは2枚の位相板
を配置する。あるいはまた、液晶層は２色性色素を添加
したゲストホスト液晶や、高分子と低分子液晶の混合系
であってもよい。

【００２０】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を、具体例を
用いてより詳細に説明する。

【００２１】（実施例１）本発明の補助光源の断面を図
１に示す。補助光源用基板３５の一方の側には、これに
近接する側より第一の光吸収層４２、陰極３６、発光層
３７、陽極３８、保護層５０の順に積層されている。第
一の光吸収層は光吸収性のフォトレジストからなり、逆
テーパ型の断面形状を有する。その高さは約2μｍであ
り、幅は10μｍである。陽極、発光層、陰極は蒸着法に
より順次成膜されており、反射防止層が存在する部分と
存在しない部分の両方に一様に成膜されている。光吸収
層の逆テーパ型の断面形状により、陰極、発光層、陽極
は光吸収層が存在する部分と存在しない部分の境界で寸
断されている。光吸収層等が存在する側とは反対側の補
助光源用基板上には第一の反射防止層４５を有する。

【００２２】図２に基板法線方向から見た光吸収層の分
布を示す。図２は光吸収層の分布を定性的に示すことを
目的としており、縮尺及びストライプの本数は実際とは
異なる。光吸収層は周辺部と中央部と接続部からなる。
周辺部は基板の周辺部において基板の四辺に対してほぼ
平行に一周するように分布している。中央部は周辺部の
内側にストライプ状に分布しており、全てのストライプ
は周辺部に接続している。中央部のストライプは基板の
四辺に対して約25度傾いており、ストライプの幅は約8
μｍであり、間隙の距離は約100μｍである。接続部は
周辺部に接続しており、基板端部にまで伸びている。

【００２３】この他にも、中央部は図３に示したような
ジグザグのストライプ状であってもよく、図４に示した
ような蜂の巣状であってもよく、図５に示したような格
子状であってもよく、図６に示したような千鳥格子状で
あってもよい。

【００２４】あるいはまた、周辺部は存在せず、中央部
の構造が一筆書きのようにつながっており、かつ接続部
につながった構造であってもよい。図２に示したストラ
イプ状の中央部を有する光吸収層を、この様な構造にし
た例を図７に示す。尚、図３〜図７は光吸収層の分布を
定性的に示すことを目的としており、縮尺及び接続部と
周辺部に対する中央部の構造の大きさ等は実際とは異な
る。

【００２５】本発明では、光吸収層の存在する部分を補
助光源とするため、光吸収層の上の陰極と陽極を駆動手
段に接続する。接続部に位置する陰極と陽極を駆動手段
に接続することにより、光吸収層の存在する部分のみに
駆動手段から電圧と電荷が供給され、光吸収層の存在す
る部分だけが発光する。

【００２６】本発明の補助光源を発光していない状態で
陰極側から観察したところ、光吸収層の存在しない部分
は透明であり、かつ界面反射も１％以下であった。本発
明の補助光源を駆動手段に接続して電圧と電荷を供給
し、発光状態を観察した。陰極側から観察したところ発
光はほとんど観察されなかったが、陽極側からは発光が
観察された。

【００２７】以上のように、光吸収層をストライプ状の
分布にして、光吸収層が存在する部分だけを発光させる
ことにより、高透過率でかつ片側のみに発光する平面状
の補助光源が得られた。

【００２８】（実施例２）本発明の補助光源の断面を図
８に示す。補助光源用基板に近接する側より第二の反射
防止層４６、反射層５１、陰極３６、発光層３７、陽極
３８、保護層５０の順に積層されている。第二の反射防
止層は酸化クロムであり、反射層はクロムである。第二
の反射防止層と反射層と陰極は一括してパターンニング
され、基板法線方向から見て同様に分布し、幅は約10μ
ｍである。発光層、陽極は蒸着法により順次成膜されて
おり、第二の反射防止層が存在する部分と存在しない部
分の両方に一様に成膜されている。第二の反射防止層等
が存在する側とは反対側の補助光源用基板上には第一の
反射防止層４５を有する。

【００２９】第二の反射防止層の分布は、実施例1にお
ける光吸収層の分布と同様とした。

【００３０】接続部の陰極と陽極を駆動手段に接続する
と、陰極は第二の反射防止層の上にだけ存在するため、
第二の反射防止層の上の発光層にのみ陰極と陽極から電
子と正孔が供給されて発光する。第二の反射防止層が存
在する部分だけが補助光源になる。

【００３１】本発明の補助光源を発光していない状態で
陰極側から観察したところ、第二の反射防止層の存在し
ない部分は透明であり、かつ界面反射も１％以下であっ
た。本発明の補助光源を駆動手段に接続して電圧と電荷
を供給し、発光状態を観察した。陰極側から観察したと
ころ発光はほとんど観察されなかったが、陽極側からは
発光が観察された。

【００３２】以上のように、第二の反射防止層をストラ
イプ状の分布として、第二の反射防止層が存在する部分
だけを発光させることにより、高透過率でかつ片側のみ
に発光する平面状の補助光源が得られた。また、発光層
で生じた光のうち陰極側に向かった光は反射層で反射さ
れて陽極側に向かうため、発光効率が増大した。

【００３３】（実施例３）実施例２の補助光源におい
て、可視波長域内の異なる波長域に発光を示す２層の発
光層を積層して発光層を構成し、発光色をほぼ白色にし
た。

【００３４】高透過率でかつ白色光を片側のみに発光す
る平面状の補助光源が得られた。

【００３５】（実施例４）実施例２の補助光源におい
て、陽極と保護層の間に色変換層を配置した。また、発
光層は青色の光を発するものとした。色変換層は青色変
換層と緑色変換層と赤色変換層から構成され、青色変換
層は発光層の青色の光を色調の異なる青色の光に変換
し、緑色変換層は発光層の青色の光を緑色の光に変換
し、赤色変換層は発光層の青色の光を赤色の光に変換す
る。

【００３６】色変換層は第二の反射防止層が存在する部
分だけに存在し、かつ青色変換層と緑色変換層と赤色変
換層の面積比はほぼ等しい。青色変換層と緑色変換層と
赤色変換層の分布域は20μｍ以下の長さで細かく分割さ
れている。各色変換層は、バインダ層を第二の反射防止
層上に形成し、これを着色することにより形成した。あ
るいはまた、バインダ層を全面に形成し、インクジェッ
トプリンタ等を用いて第二の反射防止層上のバインダ層
だけを選択的に着色することにより形成した。

【００３７】本発明の補助光源を駆動手段に接続して電
圧と電荷を供給し、発光状態を観察した。陰極側から観
察したところ発光はほとんど観察されなかったが、陽極
側からは発光が観察された。各色変換層は十分に微細で
あり、かつ広い立体角範囲に発光するため、例えば１ｍ
ｍ程度離れた距離からこれを観察しても各色変換層から
発した光は混色されて、白色に見えた。

【００３８】以上のようにして、高透過率でかつ白色光
を片側のみに発光する平面状の補助光源が得られた。

【００３９】（実施例５）実施例２の補助光源におい
て、補助光源を独立に制御可能な第一の部分補助光源６
１と第二の部分補助光源６２で構成した。各部分補助光
源に対応する第二の反射防止層の分布を図９に示す。何
れの第二の反射防止層も櫛歯状であり、各櫛歯は向かい
合うように分布している。基板の長辺に対して平行に基
板を横切る任意の直線を考えると、この直線は第一の部
分補助光源と、第二の部分補助光源を交互に横切る。

【００４０】陽極と保護層の間には第一の色変換層と第
二の色変換層を配置した。第一の色変換層は第一の部分
補助光源の第二の反射防止層が存在する部分にだけ分布
し、第二の色変換層は第二の部分補助光源の第二の反射
防止層が存在する部分にだけ分布する。

【００４１】発光層は青色の光を発し、第一の色変換層
は発光層の青色の光を色調の異なる青色に変え、第二の
色変換層は発光層の青色の光を赤色に変える。

【００４２】本発明の補助光源を駆動手段に接続して電
圧と電荷を供給し、発光状態を観察した。陰極側から観
察したところ発光はほとんど観察されなかったが、陽極
側からは発光が観察された。各部分補助光源は十分に微
細でかつ隣り合って存在するため各部分補助光源からの
光は混色されて、マゼンタ色に見えた。

【００４３】更に、第一の部分補助光源と第二の部分補
助光源に印加する電圧を変え、第一の部分補助光源と第
二の部分補助光源の発光強度を変えたところ、観測され
る発光色は青色から紫、マゼンタ、赤へと変化した。

【００４４】以上のようにして、高透過率で光を片側の
みに発し、かつ発光色の色調が変調可能な平面状の補助
光源が得られた。

【００４５】（実施例６）実施例２の補助光源におい
て、補助光源を独立に制御可能な第一の部分補助光源６
１と第二の部分補助光源６２と第三の部分補助光源６３
で構成した。各部分補助光源に対応する第二の反射防止
層の分布を図１０に示す。第一の部分補助光源と第二の
部分補助光源の第二の反射防止層は櫛歯状であり、その
櫛歯は互いに向かい合うように分布している。第三の部
分補助光源の第二の反射防止層は、両者の櫛歯の間をぬ
うように分布している。基板の長辺に対して平行に基板
を横切る任意の直線を考えると、この直線は第一の部分
補助光源、第三の部分補助光源、第二の部分補助光源、
第三の部分補助光源の順に各部分補助光源を繰り返して
横切る。

【００４６】陽極と保護層の間には第一の色変換層と第
二の色変換層と第三の色変換層を配置した。第一の色変
換層は第一の部分補助光源の第二の反射防止層が存在す
る部分にだけ分布し、第二の色変換層は第二の部分補助
光源の第二の反射防止層が存在する部分にだけ分布し、
第三の色変換層は第三の部分補助光源の第二の反射防止
層が存在する部分にだけ分布する。

【００４７】発光層は青色の光を発し、第一の色変換層
は発光層の青色の光を緑色に変え、第二の色変換層は発
光層の青色の光を赤色に変え、第三の色変換層は発光層
の青色の光を緑色に変る。

【００４８】本発明の補助光源を駆動手段に接続して電
圧と電荷を供給し、発光状態を観察した。陰極側から観
察したところ発光はほとんど観察されなかったが、陽極
側からは発光が観察された。各部分補助光源は十分に微
細でかつ隣り合って存在するため各部分補助光源からの
光は混色されて、白色に見えた。

【００４９】更に、第一の部分補助光源と第二の部分補
助光源に印加する電圧を変え、第一の部分補助光源と第
二の部分補助光源の発光強度を変えたところ、観測され
る発光色は暖色系の白から寒色系の白へと変化した。

【００５０】以上のようにして、高透過率で白色光を片
側のみに発し、かつ発光色を暖色系から寒色系の間で変
調可能な平面状の補助光源が得られた。

【００５１】（実施例７）実施例２の補助光源におい
て、補助光源を独立に制御可能な第一の部分補助光源６
１と第二の部分補助光源６２で構成した。各部分補助光
源に対応する第二の反射防止層の分布を図１１に示す。
何れの第二の反射防止層も櫛歯状である。第一の部分補
助光源は左半分に、第二の部分補助光源は右半分に分布
する。

【００５２】本発明の補助光源を駆動手段に接続して電
圧と電荷を供給し、発光状態を観察した。陰極側から観
察したところ発光はほとんど観察されなかったが、陽極
側からは発光が観察された。

【００５３】更に、第一の部分補助光源と第二の部分補
助光源に印加する電圧を変え、第一の部分補助光源と第
二の部分補助光源の発光強度を変えたところ、左半分の
み点燈した状態から、全面が点燈した状態、更には右半
分のみ点燈した状態へと変化した。

【００５４】以上のようにして、高透過率で光を片側の
みに発し、かつ発光領域を切り替え可能な平面状の補助
光源が得られた。

【００５５】（実施例８）実施例２の補助光源に液晶表
示装置を組み合わせた状態の断面を図１２に示す。補助
光源は液晶表示装置の上方に配置されており、陽極が液
晶表示装置側に近接し、陰極が使用者側になるように配
置されている。補助光源の周辺部は、液晶表示装置の表
示部よりも広い。補助光源と液晶表示装置を組み合わせ
る際には、特別な位置合わせ装置は用いなかった。補助
光源の四辺と液晶表示装置の四辺がほぼ平行になり、か
つ補助光源の周辺部の内側に液晶表示装置の表示部が含
まれるように組み合わせた。

【００５６】液晶表示装置は主に第一の基板１１と液晶
層１３と第二の基板１２から構成され、第一の基板と第
二の基板は厚さが0.7ｍｍのホウケイサンガラス製であ
り、液晶層を挟持する。

【００５７】第一の基板は液晶層に近接する側に共通電
極１６と第一の配向膜２１を有する。共通電極はＩＴＯ
製であり、第一の配向膜はポリイミド製である。

【００５８】第二の基板の液晶層に近接する側に薄膜ト
ランジスタ１８と第二の配向膜２２を有する。薄膜トラ
ンジスタは逆スタガ型であり、走査配線１４と信号配線
１５と画素反射電極１７に接続されている。走査配線と
信号配線は窒化シリコン製の第一の絶縁層２３で絶縁さ
れている。画素反射電極はアルミニウムからなり、表面
に微小な凸型構造を多数有し、光散乱性である。画素反
射電極は概略長方形状であり、その長辺と短辺の長さは
230μｍ×75μｍである。画素反射電極は格子状に配置
されている。第二の配向膜は第一の配向膜と同様にポリ
イミド製である。

【００５９】液晶層の層厚は約５μｍであり、常温にお
いてネマチック相を示し、旋光性物質が約0.1重量％の
割合で添加されている。１ｍｍ²あたり約１００個の割
合で分散された真球状のポリマービーズにより、液晶層
厚は表示部全面でほぼ均一にされている。第一の配向膜
と第二の配向膜はラビング法で配向処理されており、液
晶層のツイスト角を５０度にする。

【００６０】第一の基板の上方には第一の位相板２６と
偏光板２５を配置した。第一の位相板２６には日東電工
社製のＮＲＦフィルムを、偏光板２５には日東電工社製
のＧ１２２０ＤＵを用いた。第一の配向膜と第二の配向
膜の配向処理方向を二等分する方位を方位角０度とし、
反時計回りに方位角を定義すると、第一の位相板の遅相
軸方位角は１３５度、偏光板の吸収軸方位角は１２０度
となるように貼り合わせた。また、第一の位相板の波長
５５０ｎｍにおけるリタデーションは１８０ｎｍとし
た。

【００６１】補助光源を組み合わせない状態で、この液
晶表示装置の表示特性を評価した。酸化マグネシウムか
らなる標準拡散板の反射率を100％として反射率を評価
したところ、印加電圧の増大とともに反射率が増大する
ノーマリクローズ型の印加電圧特性が得られた。明表示
反射率は38％であり、コントラスト比は21：1であっ
た。

【００６２】次に、補助光源を組み合わせて表示特性を
評価した。まず始めに、補助光源を点燈しない状態で表
示特性を評価した。目視観察したところ、モアレは観察
されなかった。また、明表示反射率は35％、コントラス
ト比は18：1であり、補助光源を組み合わせない状態と
ほぼ同様の表示特性が得られた。補助光源を点燈したと
ころ、全面が均一に照明され、モアレは観察されなかっ
た。補助光源のストライプの幅は約10μｍであり、これ
と比較して補助光源と液晶表示装置の反射板との距離は
１ｍｍ以上であり、充分に遠い。また、補助光源光は広
い立体角範囲に発光する。そのため、補助光源光は液晶
表示装置の反射板に到達するまでの間に十分に広い範囲
に広がり、補助光源の発光の分布と画素の分布が異なっ
ても十分な効率で画素を照明できると考えられる。補助
光源点燈時のコントラスト比は17：1であり、補助光源
を組み合わせない状態とほぼ同様の表示特性が得られ
た。

【００６３】以上のように、高透過率で光を片側のみに
発する平面状の補助光源を、液晶表示装置側に光を発す
るようにしてその上面に配置したことにより、補助光源
を点燈しないときには補助光源を組み合わせない状態と
ほぼ同じ反射率とコントラスト比を示し、かつ補助光源
点燈時には補助光源を組み合わせない状態とほぼ同じコ
ントラスト比を示す液晶表示装置が得られた。

【００６４】（実施例９）実施例８の液晶表示装置にカ
ラーフィルタ１９を付加した。カラーフィルタは赤、
緑、青の色を示す部分からなるストライプ状であり、第
一の基板と共通電極の間に配置した。これを、実施例４
の補助光源と組み合わせた。この状態の断面を図１３に
示す。

【００６５】まず始めに、この液晶表示装置の表示特性
を補助光源と組み合わせない状態で評価した。明表示反
射率は19％であり、コントラスト比は20：1であった。
次に、ＣＩＥ１９３１表色系を用いて表色範囲を評価し
た。測定領域の全面を赤表示、緑表示、青表示とし、そ
の時の色度が色度座標上で作る三角形の範囲を表色範囲
とした。赤表示、緑表示、青表示の色度はそれぞれ
（０．５１、０．２９）、（０．２８、０．４９）、
（０．２２、０．１７）であった。

【００６６】次に、補助光源を組み合わせて表示特性を
評価した。まず始めに、補助光源を点燈しない状態で表
示特性を評価した。目視観察でモアレは観察されなかっ
た。また、明表示反射率は18％、コントラスト比は18：
1であり、補助光源を組み合わせない状態とほぼ同様の
表示特性が得られた。赤表示、緑表示、青表示の色度は
それぞれ（０．５２、０．２８）、（０．２８、０．４
８）、（０．２２、０．１８）であった。

【００６７】補助光源を点燈したところ全面が均一に照
明されて、かつモアレは観察されなかった。補助光源点
燈時のコントラスト比は18：1であり、補助光源を組み
合わせない状態とほぼ同様の表示特性が得られた。赤表
示、緑表示、青表示の色度はそれぞれ（０．５１、０．
３０）、（０．２９、０．４７）、（０．２３、０．１
８）であった。

【００６８】以上のように、高透過率で光を片側のみに
発する平面状の補助光源を、液晶表示装置側に光を発す
るようにしてその上面に配置したことにより、補助光源
を点燈しないときには補助光源を組み合わせない状態と
ほぼ同じ反射率とコントラスト比と表色範囲を示し、か
つ補助光源点燈時には補助光源を組み合わせない状態と
ほぼ同じコントラスト比と表色範囲を示す液晶表示装置
が得られた。

【００６９】（実施例１０）実施例８の液晶表示装置に
実施例５の補助光源を組み合わせた。補助光源を点燈し
ない時には白黒の反射表示が得られた。また、補助光源
点燈時には着色した表示が得られ、かつその色調を青色
から紫、マゼンタ、赤へと調整可能な液晶表示装置が得
られた。

【００７０】（実施例１１）実施例９の液晶表示装置に
実施例６の補助光源を組み合わせた。

【００７１】まず始めに、各部分補助光源に印加する電
圧値を調節し、補助光源の発光色をもっとも無彩色に近
い色としたところ、補助光源点燈時には実施例９の液晶
表示装置とほぼ同様の表示特性と表色範囲が得られた。

【００７２】次に、液晶表示装置に白地を背景とした文
字表示や、人物写真を含む各種の画像を表示した。これ
ら文字表示の背景色や人間の肌色等は使用者によって快
適と感じる色調が微妙に異なることが知られている。各
部分補助光源に印加する電圧値を調節して補助光源光の
色調を暖色系から寒色系の間で変えることにより、各画
像の色調を使用者の好みに合わせて調節することができ
た。

【００７３】このように、高透過率で光を片側のみに発
し、かつ発光色の色調を変調可能な平面状の補助光源を
液晶表示装置側に光を発するようにしてその上面に配置
したことにより、補助光源点燈時の色調を調整可能な液
晶表示装置が得られた。

【００７４】（実施例１２）実施例８の液晶表示装置に
実施例７の補助光源を組み合わせた。補助光源を点燈し
ない時には白黒の反射表示が得られた。また、補助光源
点燈時には表示部全面を均一に照明する以外にも、表示
部を部分的に照明することができた。表示部の必要最小
限の部分を照明して消費電力を低減したり、表示部の特
定の部位を強調することが可能な液晶表示装置が得られ
た。

【００７５】（実施例１３）実施例７の補助光源を一対
のマトリクス電極を有する液晶表示素子に組み合わせ
た。この状態の断面を図１４に示す。補助光源は液晶表
示装置の上方に配置されており、陽極が液晶表示装置側
に近接し、陰極が使用者側になるように配置されてお
り、補助光源の周辺部は液晶表示装置の表示部よりも広
い。補助光源と液晶表示装置を組み合わせる際には、特
別な位置合わせ装置は用いずに、補助光源の四辺と液晶
表示装置の四辺がほぼ平行になり、かつ補助光源の周辺
部の内側に液晶表示装置の表示部が含まれるように組み
合わせた。

【００７６】液晶表示装置は主に第一の基板１１と液晶
層１３と第二の基板１２から構成され、第一の基板と第
二の基板は厚さが0.7ｍｍのソーダガラス製であり、液
晶層を挟持する。

【００７７】第一の基板は液晶層に近接する側に走査電
極３０と第一の配向膜２１を有する。信号電極はＩＴＯ
製であり、第一の配向膜はポリイミド製である。

【００７８】第二の基板の液晶層に近接する側に反射板
３２と第一の絶縁層２３と信号電極３１と第二の配向膜
２２を有する。反射板はアルミニウムからなり、表面に
微小な凸型構造を多数有し、光散乱性である。第一の絶
縁層はアクリル樹脂性であり、反射板と走査電極とを絶
縁する。走査電極はＩＴＯ製であり、第一の基板上の信
号電極と直交し両者の交差部は概略長方形状の画素を形
成する。第二の配向膜は第一の配向膜と同様にポリイミ
ド製である。

【００７９】液晶層の層厚は約６μｍであり、常温にお
いてネマチック相を示し、旋光性物質が約1.0重量％の
割合で添加されている。１ｍｍ²あたり約２００個の割
合で分散された真球状のポリマービーズにより、液晶層
厚は表示部全面でほぼ均一にされている。第一の配向膜
と第二の配向膜はラビング法で配向処理されており、液
晶層のツイスト角を２４０度にする。

【００８０】第一の基板の上方には第一の位相板２６と
第二の位相板２７と偏光板２５を配置した。第一の位相
板２６と第二の位相板２７には日東電工社製のＮＲＦフ
ィルムを、偏光板２５には日東電工社製のＧ１２２０Ｄ
Ｕを用いた。第一の配向膜と第二の配向膜の配向処理方
向を二等分する方位を方位角０度とし、反時計回りに方
位角を定義すると、第一の位相板の遅相軸方位角は１７
０度、第二の位相板の遅相軸方位角は６５度、偏光板の
吸収軸方位角は２０度となるように貼り合わせた。ま
た、第一の位相板の波長５５０ｎｍにおけるリタデーシ
ョンは３６０ｎｍ、第二の位相板の波長５５０ｎｍにお
けるリタデーションは４６０ｎｍとした。

【００８１】補助光源を組み合わせない状態で、この液
晶表示装置の表示特性を評価した。酸化マグネシウムか
らなる標準拡散板の反射率を100％として反射率を評価
したところ、印加電圧の増大とともに反射率が増大する
ノーマリクローズ型の印加電圧特性が得られた。明表示
反射率は２９％であり、コントラスト比は１３：1であ
った。

【００８２】次に、補助光源を組み合わせて表示特性を
評価した。まず始めに、補助光源を点燈しない状態で表
示特性を評価した。目視観察したところ、モアレは観察
されなかった。また、明表示反射率は２６％、コントラ
スト比は１２：1であり、補助光源を組み合わせない状
態とほぼ同様の表示特性が得られた。補助光源を点燈し
たところ、全面が均一に照明され、モアレは観察されな
かった。この時のコントラスト比は１１：1であり、補
助光源を組み合わせない状態とほぼ同様の表示特性が得
られた。

【００８３】以上のように、高透過率で光を片側のみに
発する平面状の補助光源を、液晶表示装置側に光を発す
るようにしてその上面に配置したことにより、補助光源
を点燈しないときには補助光源を組み合わせない状態と
ほぼ同じ反射率とコントラスト比を示し、かつ補助光源
点燈時には補助光源を組み合わせない状態とほぼ同じコ
ントラスト比を示す液晶表示装置が得られた。

【００８４】（実施例１４）実施例１３の液晶表示装置
にカラーフィルタを付加した。カラーフィルタは赤、
緑、青の色を示す部分からなるストライプ状であり、第
一の基板と共通電極の間に配置した。これを実施例４の
補助光源と組み合わせた状態の断面図を図１５に示す。

【００８５】まず始めに、この液晶表示装置の表示特性
を補助光源と組み合わせない状態で評価した。明表示反
射率は14％であり、コントラスト比は１３：1であっ
た。次に、ＣＩＥ１９３１表色系を用いて表色範囲を評
価した。測定領域の全面を赤表示、緑表示、青表示と
し、その時の色度が色度座標上で作る三角形の範囲を表
色範囲とした。赤表示、緑表示、青表示の色度はそれぞ
れ（０．４８、０．２９）、（０．２８、０．４５）、
（０．２４、０．１７）であった。

【００８６】次に、補助光源を組み合わせて表示特性を
評価した。まず始めに、補助光源を点燈しない状態で表
示特性を評価した。目視観察でモアレは観察されなかっ
た。また、明表示反射率は18％、コントラスト比は１
２：1であり、補助光源を組み合わせない状態とほぼ同
様の表示特性が得られた。赤表示、緑表示、青表示の色
度はそれぞれ（０．４８、０．２８）、（０．２８、
０．４５）、（０．２３、０．１８）であった。

【００８７】補助光源を点燈したところ全面が均一に照
明されて、かつモアレは観察されなかった。補助光源点
燈時のコントラスト比は１２：1であり、補助光源を組
み合わせない状態とほぼ同様の表示特性が得られた。赤
表示、緑表示、青表示の色度はそれぞれ（０．４６、
０．３０）、（０．２９、０．４５）、（０．２５、
０．１８）であった。

【００８８】以上のように、高透過率で光を片側のみに
発する平面状の補助光源を、液晶表示装置側に光を発す
るようにしてその上面に配置したことにより、補助光源
を点燈しないときには補助光源を組み合わせない状態と
ほぼ同じ反射率とコントラスト比と表色範囲を示し、か
つ補助光源点燈時には補助光源を組み合わせない状態と
ほぼ同じコントラスト比と表色範囲を示す液晶表示装置
が得られた。

【００８９】

【発明の効果】本発明によれば、平面状の補助光源のう
ち面積比にして例えば10%以下の部分が発光し、発光部
と同様に分布する光吸収層または反射層により陰極側に
向かう光は遮られるため、光は陽極側にだけ発せられ
る。発光部以外は透明であるため、これを陽極が反射型
液晶表示装置に近接するようにしてその前面に配置すれ
ば、使用者は補助光源を通して反射型液晶表示装置の表
示部を観察可能であり、かつ導光体等を介さずに表示部
を直接照明できる。補助光源光は使用者側に直接向かわ
ないため、コントラスト比が低下しない。

【００９０】本発明の補助光源では、不透明な発光部の
分布は反射型液晶表示装置のカラーフィルタや画素の分
布と異なるため、補助光源をこれと組み合わせてもモア
レが発生しにくい。また、反射型液晶表示装置と組み合
わせるのに特別な位置合わせ精度を必要としない。

【００９１】反射型液晶表示装置の個々の画素に着目す
ると、不透明な発光部分と重なる画素と、これと重なら
ない画素が存在する場合がある。しかし、発光部分は画
素に比べて十分に微細であるため、これと重なった場合
でも例えば一画素の９割以上の部分は不透明な発光部分
に覆われないで残る。反射型液晶表示装置には光散乱反
射板や光散乱フィルムが用いられており、広い立体角範
囲から外光を画素に取り込むため、発光部分と重なった
画素への入射光量も、重なっていない画素への入射光量
もほとんど差がなく、反射表示時にはほぼ等しい反射率
が得られる。補助光源は広い立体角範囲に渡ってほぼ均
一に光を発するため、補助光源点燈時においても同様に
してほぼ等しい輝度が得られる。

【００９２】補助光源の使用者に近接する表面は平坦で
あるため、反射防止層で界面反射を容易に低減できる。
タッチパネルをこの上に搭載した場合にも、同様にして
タッチパネルとの界面での界面反射を容易に低減でき
る。

【００９３】また、補助光源を独立に制御が可能な複数
の部分で構成することにより発光色の色調を変調するこ
とが可能であり、例えば液晶表示装置の表示色数を最大
に保ったまま、使用者が好みに合わせて画像の色調を調
節することが可能になる。あるいはまた、表示部の必要
最小限の部分を照明して消費電力を低減したり、表示部
の特定の部位を強調することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１の補助光源の構成を示す断面図であ
る。

【図２】実施例１の補助光源の吸収層の基板法線方向か
ら見た分布を摸式的に示す図である。

【図３】図２に示したものと置き換え可能な吸収層の分
布の一例を摸式的に示す図である。

【図４】図２に示したものと置き換え可能な吸収層の分
布の一例を摸式的に示す図である。

【図５】図２に示したものと置き換え可能な吸収層の分
布の一例を摸式的に示す図である。

【図６】図２に示したものと置き換え可能な吸収層の分
布の一例を摸式的に示す図である。

【図７】図２に示したものと置き換え可能な吸収層の分
布の一例を摸式的に示す図である。

【図８】実施例２の補助光源の構成を示す断面図であ
る。

【図９】実施例５の補助光源の第二の反射防止層の基板
法線方向から見た分布を摸式的に示す図である。

【図１０】実施例６の補助光源の第二の反射防止層の基
板法線方向から見た分布を摸式的に示す図である。

【図１１】実施例７の補助光源の第二の反射防止層の基
板法線方向から見た分布を摸式的に示す図である。

【図１２】実施例８において液晶表示装置と補助光源を
組合わせたものの断面図である。

【図１３】実施例９において液晶表示装置と補助光源を
組合わせたものの断面図である。

【図１４】実施例１３において液晶表示装置と補助光源
を組合わせたものの断面図である。

【図１５】実施例１４において液晶表示装置と補助光源
を組合わせたものの断面図である。

【符号の説明】

１１…第一の基板、１２…第二の基板、１３…液晶層、
１４…走査配線、１５…信号配線、１６…共通電極、１
７…画素反射電極、１８…薄膜トランジスタ、１９…カ
ラーフィルタ、２０…ブラックマトリクス、２１…第一
の配向膜、２２…第二の配向膜、２３…第一の絶縁層、
２４…第二の絶縁層、２５…偏光板、２６…第一の位相
板、２７…第二の位相板、２８…平坦化層、３０…走査
電極、３１…信号電極、３２…反射板、３５…補助光源
用基板、３６…陰極、３７…発光層、３８…陽極、３９
…結合部、４０…周辺部、４１…中央部、４２…第一の
光吸収層、４３…第二の光吸収層、４４…第三の光吸収
層、４５…第一の反射防止層、４６…第二の反射防止
層、５０…保護層、５１…反射層、６１…第一の部分補
助光源、６２…第二の部分補助光源、６３…第三の部分
補助光源。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 桑原 和広 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内 Ｆターム(参考） 2H091 FA08X FA08Z FA11X FA14Z FA37X FA41X 5G435 AA01 AA02 AA04 AA17 AA18 BB12 BB16 CC09 CC12 DD10 DD13 EE03 EE23 EE41 FF03 FF04 FF05 FF11 FF12 FF13 FF14 GG12 GG25 GG26 GG27 HH03 HH12 HH13 KK02 KK07

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも基板と、第一の電極と、発光
   層と、第二の電極と、駆動部から構成され、前記の各層
   は基板上に第一の電極、発光層、第二の電極の順に積層
   されており、第一の電極と第二の電極は駆動部に接続さ
   れている補助光源であって、 補助光源は基板法線方向から微視的に見て線状、または
   分岐を有する線状の形状であり、各線状の補助光源は間
   に間隙を挟みながら基板全面を覆うように分布してお
   り、各線状の補助光源は基板周辺部で結合されているこ
   とを特長とする補助光源。
2. 【請求項２】 請求項１の補助光源において、第一の電
   極は陰極であり、第二の電極は陽極であり、陰極から注
   入された電子と陽極から注入された正孔の結合で発光す
   ることを特長とする補助光源。
3. 【請求項３】 請求項１の補助光源において、補助光源
   は基板法線方向から見て基板上にストライプ状、マトリ
   クス状、または網目状に分布することを特長とする補助
   光源。
4. 【請求項４】 請求項３の補助光源において、補助光源
   は基板法線方向から見て基板上にストライプ状に分布
   し、かつストライプと基板の四辺の成す角は20度以上、
   30度以下の範囲内にあることを特長とする補助光源。
5. 【請求項５】 請求項１の補助光源において、補助光源
   は使用者に面する側に反射防止層を有し、かつ反射防止
   層は基板法線方向から見て少なくとも補助光源の発光す
   る部分と同様に分布することを特長とする補助光源。
6. 【請求項６】 請求項１の補助光源において、第二の電
   極の上部に色変換層を有し、色変換層は基板法線方向か
   ら見て少なくとも補助光源と同じ部分に分布することを
   特長とする補助光源。
7. 【請求項７】 請求項１の補助光源において、補助光源
   は独立に制御される複数の部分補助光源から構成される
   ことを特長とする補助光源。
8. 【請求項８】 請求項７の補助光源において、部分補助
   光源は何れも表示面の全面に分布することを特長とする
   補助光源。
9. 【請求項９】 請求項７の補助光源において、部分補助
   光源の表示面上における分布領域は互いに異なることを
   特長とする補助光源。
10. 【請求項１０】 請求項７の補助光源において、各部分
    補助光源の内の少なくとも一つは他の部分補助光源とは
    異なる波長領域の光を発することを特長とする補助光
    源。
11. 【請求項１１】 請求項１０の補助光源において、部分
    補助光源の各発光層は青色の光を発光し、部分補助光源
    の内の少なくとも一つに対応する色変換層は発光層の光
    を色相の異なる青色の光に変換し、少なくとも一つの部
    分補助光源に対応する色変換層は発光層の光を緑色の光
    に変換し、少なくとも一つの部分補助光源に対応する色
    変換層は発光層の光を赤色の光に変換することを特長と
    する補助光源。
12. 【請求項１２】 請求項７、１０、１１の補助光源にお
    いて、各部分補助光源の内の少なくとも一つの発光強度
    は他の部分補助光源の発光強度とは独立に制御されるこ
    とを特長とする補助光源。
13. 【請求項１３】 請求項１の補助光源において、補助光
    源の存在する部分の面積が占める割合は５０％以下であ
    ることを特長とする補助光源。
14. 【請求項１４】 請求項１４の補助光源において、補助
    光源の存在する部分の面積が占める割合は５％以上、２
    ０％以下であることを特長とする補助光源。
15. 【請求項１５】 第一の基板と第二の基板と液晶層から
    構成され、第一の基板と第二の基板は液晶層を挟持し、
    第一の基板と第二の基板は液晶層に近接する側に液晶層
    に電圧を印加するための手段と、電圧無印加時における
    液晶層の配向状態を定める為の手段を備え、かつ第一の
    基板または第二の基板の一方に外部から入射する光を反
    射する手段を備えた液晶表示装置であって、 使用者に近接する側に請求項１の補助光源を搭載してお
    り、請求項１の補助光源は第一の電極が使用者側に近接
    し、第二の電極が液晶表示装置側に近接するように搭載
    されていることを特徴とする液晶表示装置。