JP2002156633A - 照明付き液晶表示装置および面状発光素子光源の製造方法 - Google Patents
照明付き液晶表示装置および面状発光素子光源の製造方法Info
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Abstract
面状発光素子をバックライトとして用いた液晶表示装置
を大型化すると、面状発光素子は点灯電源を供給してい
る箇所は明るいが離れた箇所が暗くなるという発光の均
一性の問題が生じる。そこで、本発明は大面積化を図る
ことができ、かつ薄型化の可能な照明付き液晶表示装置
を提供することを目的とする。 【解決手段】 上記照明付き液晶表示装置において、面
状発光素子の透明電極に低抵抗電極からなる補助電極を
設けて発光の面内均一性を改善する。また、その際に補
助電極を液晶表示装置の複数の画素電極の間の領域およ
び/または周辺の領域に位置するようにして形成し、液
晶表示装置の背面にバックライト光源として取付けた際
に表示領域となる位置には補助電極が殆ど存在せず、画
素電極以外の表示に直接影響のない領域に補助電極を設
けることにより、上記した目的を達成する。
Description
る液晶表示装置に照明用の面光源を併設した照明付き液
晶表示装置に関するもので、例えばドットマトリクス液
晶表示装置に有機EL素子、有機エレクトロルミネセン
ス素子、有機電界発光素子、有機LED素子等と称され
る有機薄膜のエレクトロルミネセンス現象を利用した有
機エレクトロルミネセンス素子(以下、有機EL素子と
いう)を用いた有機発光装置からなる面光源バックライ
トを併設したもので、特にドット状の画素電極を備えた
大面積の液晶表示装置に好適に適用され得るものであ
る。
様々な分野の情報表示機器などに使用されており、液晶
の動作モードによりTN−LCD,STN−LCDなど
のタイプが、また表示方式も単純ドットマトリクス方
式、TFT等のスイッチング素子を設けたアクティブド
ットマトリクス方式、キャラクタードットマトリクス方
式など、用途に応じて様々のタイプのLCDが実用化さ
れている。従来のLCDの代表的なものとしてTN−L
CD80を図3に示す。一般に透明電極83,84を形
成した2枚のガラス基板81,82の間に電圧無印加状
態において90度ツイストした液晶層86を挟持してな
り、その液晶層厚を制御する図示しないスペーサーが液
晶層内に分散して配置されている。また、一対のガラス
基板81,82の外側には一対の直線偏光板88,89
が偏光軸を直交させて配設されている。なお、電極8
3,84の表面にはラビング処理等を施した図示しない
配向膜が形成されており、液晶分子は傾斜して配向する
ように制御されている。電極83,84間に電圧を印加
しない状態においては液晶層86は90度ツイストしな
がら配向処理に沿って基板に配向している。電圧印加に
より液晶層の液晶分子は垂直方向に整列する。これによ
り液晶層86の光学的異方性の変化に伴って光線の透過
光量を制御して表示を実施する。なお、87は液晶層8
6を駆動するための外部電極である。
め、暗い環境下においても表示できるようにするために
は別途光源が必要となる。代表的な液晶表示装置用の光
源として、面光源バックライトを液晶表示装置80の背
面に設けるものがある。放電灯と放電灯からの光を導く
導光板を備えているエッジライト方式のバックライト
は、パソコン等のLCD表示部で多く用いられている。
白色発光ダイオードと拡散導光板とを備えたエッジライ
ト方式もしくは直下方式のバックライトは携帯電話等の
いわゆるモバイル端末のLCD表示部で多く用いられて
いる。このようなエッジライト方式や直下方式のバック
ライトを用いた場合、均一な面発光を得るためにはある
程度の厚みが必要であり、概ねLCDの3倍以上の厚み
のバックライトとする必要があるため、照明付きLCD
全体の厚みを小さくすることは難しかった。
とほぼ等しい面積の面発光領域を備えた面発光素子光源
を用いることが提案されている。面発光素子光源は、Z
nS等の蛍光体を用いた所謂無機薄膜エレクトロルミネ
ッセンンス素子、ZnS等の蛍光体を結着剤樹脂中に分
散させた発光層を用いた所謂無機分散型エレクトロルミ
ネッセンンス素子など、面状の発光層を備えた薄型の光
源である。しかし、これらの無機化合物を用いたエレク
トロルミネッセンス素子を点灯するためには100V以
上の電圧による交流駆動を行わないと実用的な明るさが
得られないため、駆動装置が大型化し、LCDを用いる
ことによる小型化、省電力化といった特徴にそぐわない
といった問題がある。
た照明付きLCDも提案されている。有機発光装置は、
有機EL素子、有機エレクトロルミネセンス素子、有機
電界発光素子、有機LED素子等と称される有機材料の
エレクトロルミネセンス現象を利用した有機エレクトロ
ルミネセンス素子(以下、有機EL素子という)を用い
た有機発光装置で、少なくとも面状の有機材料からなる
発光層を形成した自発光素子を有するものをいう。面発
光素子光源として有機発光装置を用いた照明付きLCD
においては、上記した問題点を改善できるといった特徴
を有する。
構成されている。ガラス基板からなる素子基板92上に
有機EL素子91を形成し、有機EL素子91を覆うよ
うに所定の間隔を隔て封止空間99を設けるようにして
対向配設した他方の封止基板96と、有機EL素子91
が外気に曝されないよう両基板92,96間を接着固定
して封止するシール層97とからなる。封止基板96内
面には乾燥手段98が配設され封止空間99内の水分量
の低減を図っている。また、該シール層よりも外側には
陽極層93および陰極層95が引き出され図示しない電
源に接続可能にされている。
けたITO(Indium Tin Oxide)透明電極からなる陽極
層93と、その上に積層した有機EL層94と、陽極層
93よりも仕事関数の小さな陰極層95と、から構成さ
れている。このような構成の有機EL素子91によれ
ば、一対の電極93,95間に図示しない電源から所望
の電力を供給することにより、電極93,95間に挟ま
れた有機EL層94から発光が生じ、これが視認される
ものとなる。この例においては、シート状の電極を用い
た面発光素子としているので、有機発光装置90の素子
基板92を通って略全面から光を照射することができ
る。
ジウムやこれらの合金或いは酸化錫(SnO2)、沃化
銅などの仕事関数の大きな金属やそれらの合金、化合
物、更にはポリピロール等の導電性ポリマーなどを用い
ることができるが、一般にはITO透明電極が多く用い
られている。陰極層95は、電子注入性に優れた材料を
用いることが好ましく、電子注入効率の向上が図れる仕
事関数の小さな金属材料(低仕事関数金属材料)が用い
られている。一般的にはマグネシウム−銀や、アルミニ
ウム−リチウム等が用いられている。有機EL層94
は、例えば陽極層93側から順に正孔輸送層と有機発光
層を積層した2層構造とされ、正孔輸送層としてはN,
N'−ジフェニル−N,N'―ビス(3−メチルフェニ
ル)1,1'−ビフェニル−4,4'−ジアミン(Triphe
nyldiamine、以下TPDと略記する)を、有機発光層と
してはトリス(8−ヒドロキシキナリナト)アルミニウ
ム(Tris(8-hydroxyquinolinato)Aluminium、Alqと
略される)等が用いられている。
ま駆動した場合には、低電圧で発光が可能な反面、湿気
や熱等により劣化が促進され発光特性が劣化する。特
に、素子の周囲に酸素や水分があった場合には、酸化が
促進され有機材料の変質、膜の剥がれ、ダークスポット
(非発光部)が成長し発光しなくなるなどの現象が表
れ、結果として寿命が短いという問題がある。そこで、
このような問題に対して、有機EL素子が大気に触れな
いようにするために上記したように有機EL素子を覆っ
て閉空間である封止空間99内に有機EL発光層94を
閉じ込めかかる問題が生じないようにしている。なお、
封止基板96としては例えばステンレス製の金属板等が
用いられ、乾燥手段98としては例えば酸化バリウム粉
末等が用いられる。
Dのバックライト光源として用いれば、有機EL素子9
1が外部雰囲気に曝されることがないのでダークスポッ
ト不良の発生等が抑制され寿命を長くした有機発光装置
90が提供できる。また、10V以下のLCDと同等レ
ベルの電圧で直流駆動ができるので、これらの駆動回路
全体として簡略化、小型化を図ることができ得る。これ
によりLCDと略同一厚み、同一サイズの面発光装置を
備え、且つ、薄型化、小型化、大面積化、低電圧直流駆
動といったLCDの特性によく一致した特性を備えた有
機発光装置を備えた照明付きLCDが提供される。
LCDを用いた表示装置は大面積化が図られてきてお
り、上記した面光源バックライトもLCDの大型化に伴
い大型化が図られている。しかし、面発光素子光源をそ
のまま大型化すると、発光面積の大面積化にしたがって
電極層による電圧降下の影響が顕在化してきた。特に、
ITO透明電極等の非金属材料電極は抵抗率が比較的高
いため、該電極を用いる有機発光装置を面発光素子とし
た場合に問題となる。有機発光装置に用いる電極とし
て、上記したITO透明電極等よりも抵抗率の低い材
料、例えば金属材料を用いれば良いが、該電極を通して
光をLCDに照射しているため、透過率の悪い金属材料
を非透過性のまま用いることはできない。
抗率を低減した面発光素子光源を併設した照明付き液晶
表示装置ユニットを提供することを目的としている。
様によれば、(1)複数の表示画素を備えた液晶表示装
置と、液晶表示装置に併設し液晶表示装置を照射する面
状発光素子を備えた光源とを有する照明付き液晶表示装
置において、上記面状発光素子は透光性電極と面状発光
層と対向電極とを積層した構成とされ、透光性電極に
は、上記液晶表示装置の表示画素の間および/または周
辺部に対応する位置に透光性電極よりも抵抗率の小さな
材料からなる補助電極を積層している、ことを特徴とす
る照明付き液晶表示装置、により達成される。
も面状発光素子の発光の均一性を向上させ、明るさムラ
のない液晶表示を提供することができ、上記した目的を
達成する。また、補助電極を液晶表示装置の複数の画素
の間の領域および/または周辺の領域に対応する位置に
配置するようにして構成しているので、表示画素を照射
する面状発光素子の光りを殆ど遮ることがなく、明るい
表示とすることができ得る。
上記面状発光層が有機材料からなる発光層を含む有機E
L層を備え、上記補助電極が金属材料からなることを特
徴とすることを特徴とする、(1)に記載の照明付き液
晶表示装置、により上記目的が達成される。この態様に
よれば、液晶表示装置と同等の低電圧にて発光する面状
発光素子光源を用いるので、照明付き液晶表示装置全体
の小型化を図ることができ得る。
ば、(3)複数の表示画素を備えた液晶表示装置と、そ
の背面に液晶表示装置を照射する面状発光素子光源を固
定した照明付き液晶表示装置において、上記面状発光素
子光源は、透光性基板上の透光性電極および該透光性電
極よりも抵抗率の小さな補助電極と、これらの上に順に
積層した有機材料からなる発光層を含む有機EL層およ
び反射性材料からなる陰極層と、からなる有機EL素
子、および有機EL素子を覆い外部雰囲気から隔離する
封止手段を備えた有機発光装置からなり、上記補助電極
が液晶表示装置の表示画素の間および/または周辺部に
対応する位置に存在するようにして液晶表示装置と有機
発光装置が重ねられており、上記透光性電極および透光
性基板を通して液晶表示装置を照射する、ことを特徴と
する有機発光装置を備えた照明付き液晶表示装置、によ
り達成される。この態様では、封止した有機発光装置か
らなる背面光源を用いるので、長寿命とした照明付き液
晶表示装置を得ることができる。
複数の表示画素を備えた液晶表示装置に併設して液晶表
示装置を照射するための面状発光素子を備えた光源の製
造方法であって、透光性基板上に、上記液晶表示装置の
表示画素の間および/または周辺部に対応する位置に存
在し、透光性電極よりも低抵抗の補助電極および面状の
透光性電極層を積層して形成する透光性電極形成工程
と、その後に面状の発光層および反射性金属電極層とを
順に積層する面発光素子形成工程と、を備えた面状発光
素子光源の製造方法。および(5)上記面発光素子形成
工程が、有機材料からなる発光層を含む有機EL層およ
び反射性材料からなる陰極層とを順に積層する有機発光
素子形成工程であり、上記有機発光素子形成工程の後
に、上記有機発光素子を覆い外部雰囲気から隔離する封
止工程を実施する、ことを特徴とする(4)に記載の面
状発光素子光源の製造方法により、上記目的が達成でき
る。これらの態様によれば、透光性電極の抵抗を小さく
して発光の面内均一性を向上した液晶表示装置用の面状
発光素子光源を歩留まりよく製造することができ得る。
を図1および図2を参照しながら、詳細に説明する。
図1は、本発明による照明付き液晶表示装置の一実施形
態の構成を示している。照明付き液晶表示装置1は非自
発光性の液晶表示装置(LCD)2と、その背面に設置
するバックライト面光源である面発光素子光源10と、
から構成されており、これにより面発光素子光源10か
ら発せられた光がLCD2を照射し、LCD2によりそ
の光の透過量が制御されることにより、暗い環境下にお
いても様々な表示を視認することができるようになされ
ている。
クスTN−LCDとされ、ガラス基板間に液晶層が挟持
されているとともに表示領域内に多数の画素4が形成さ
れた液晶セル3を備えている。面発光素子光源10は、
少なくともLCD2の表示領域の全域と同等以上の大き
さを備えた有機材料からなる面状発光層を備えた有機E
L素子11を含む。
示装置とほぼ同様の構成であるが、本発明実施形態によ
る照明付き液晶表示装置1においては、以下の点で異な
る構成になっている。すなわち、バックライト面光源で
ある面発光素子光源10には、LCD2の画素4間の領
域および/または周辺に対応する位置に低抵抗電極12
が配設されている。また、低抵抗電極12は面状発光素
子光源10を点灯する透光性電極と積層した構成とさ
れ、補助電極として作用する。低抵抗電極12は透光性
電極よりも低抵抗の材料により形成される。これによ
り、透光性電極全体の抵抗を低減させ、発光の面内均一
性を向上させる。また、低抵抗電極12はLCDの表示
画素4以外の領域に形成しているので、表示部分の明る
さ、均一性に殆ど影響を与えない。なお、対応する位置
とは面発光素子光源10をLCD2に併設した状態にお
いて、LCD2を通常の観察方向から視認した際に、隣
接する画素4間の領域もしくはLCD2のシール近傍で
複数の画素からなる表示領域の外周の周辺部等の画素4
による表示の妨げとならない位置、具体的には観察方向
から投影した際に画素4の影とならない位置を意味す
る。
造方法の一例について説明する。まず、図2に沿って面
発光素子光源10の製造工程を説明する。洗浄したガラ
ス製の素子基板13上にAl等の低抵抗金属層を形成
し、LCD2の表示画素4間の領域および/または周辺
に対応する位置に低抵抗電極12を形成する。その上に
(a)に示したように面状のITO透明電極層14を積
層形成する。(b)は積層形成した後の状態のA−A線
断面を示す。このように低抵抗電極12は透光性電極で
あるITO透明電極層14に覆われ、且つ両者は電気的
に接続している。この素子基板13上に有機材料からな
る面状の発光層を備えた有機EL層15および反射性金
属材料を用いた陰極層16を、例えば真空蒸着法により
形成して(c)に示したような有機EL素子11を得
る。その後、乾燥手段18を固定した封止基板17を
(d)に示すようにして、シール層19を介して貼り合
せる。これにより(e)のような有機EL素子11を備
えた面発光素子光源10が得られ、ITO透明電極層
(陽極)14と陰極層16の間に通電することにより有
機EL層15から光30が発生し、これがITO透明電
極層14および素子基板13を通って外部に取出されて
面状に照射する。
は、陽極層と陰極層間に形成した有機材料からなる面状
の発光層を備えた層を広義の意味で使用しており、例え
ば、陽極層側から順に、正孔注入輸送層と有機発光層の
2層構造として形成したり、さらに有機発光層上に陰極
から電子を注入され易くする機能を有する電子輸送層を
設けた3層構造の有機EL層15とするもの。さらには
正孔注入層/正孔輸送層/発光層/電子輸送層、正孔注
入層/正孔輸送層/発光層、正孔輸送層/発光層/電子
輸送層としたものや単層有機化合物層を形成した構成な
どでも良い。例えば、低分子系の有機材料としては正孔
輸送層として芳香族アミン誘導体のジトリル−ジフェニ
ル−ビフェニル−ジアミン(TPD)やビス(ジトリル
アミノフェニル)シクロヘキサン(TPAC)などを用
いることができ、有機発光層としてはAlq等を用いる
ことができる。有機発光層にドーパントを添加すること
によりアンドープ発光層を用いた素子に比べて異なる発
光波長の素子を得ることもできる。
表示装置2を公知の方法で製造する。例えばLCD2は
一対のガラス基板表面にストライプ状の電極層、配向膜
を形成する。一方のガラス基板表面に液晶層厚を制御す
るためのスペーサーを散布し、その後ストライプ状の電
極層が直交するようにしてガラス基板を重ね合せ、その
内部に液晶層を注入して完全にシールして液晶セル3を
得る。互いに直交するストライプ状電極間に挟まれた液
晶層の領域が表示画素4に相当する。液晶セルの外側に
は偏光板を配設する。
を重ね合せて固定する。重ね合せる際にはLCD2の画
素4間の領域および/または周辺に対応する位置に、面
発光素子光源10の低抵抗電極12が位置するように、
適宜の位置に設けた合わせマーク等を用いて重ね、両者
の周辺部等を部分的に接着剤等で固定する。
装置1は、大面積化を図った場合においても均一な明る
さの表示を得ることができ得る。面発光素子光源10の
低抵抗電極12と透光性電極14とを積層しているの
で、透光性電極14全体の抵抗を実質的に低下すること
ができる。また、補助電極である低抵抗電極を面状発光
層を形成するまでの工程で形成しているので、比較的簡
単に形成することができ、高い歩留まりで製造すること
ができ得る。これにより該光源を点灯する電源との接続
箇所に近い位置の発光部も、離れた位置の発光部も略同
一の明るさにて発光することになり、大面積化を実施し
た際に表れる発光ムラが低減され得る。また、透光性電
極と反射性電極の間に挟まれた面状発光層を備えた照明
付き液晶表示装置においては、外光のある環境下では面
発光素子光源10をOFF状態として、反射性電極によ
る反射光を活用した反射モードにて液晶表示を実施し、
暗い環境下では面状発光素子光源を点灯させて透過モー
ドにて表示する液晶表示装置とすることができ、照明付
き液晶表示装置の消費電力を低減して携帯用機器の表示
装置など、低消費電力が要求される表示に適した照明付
き液晶表示装置を提供できる。
具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付さ
れているが、本発明の範囲はこれらの態様に限られるも
のではない。例えば単純ドットマトリクスではなくアク
ティブマトリクス型等の他の表示画素を備えた照明付き
液晶表示装置とすることもできる。また、低抵抗電極を
透光性電極を形成する前に積層する例にて説明したが、
逆の積層順であっても構わない。また、液晶表示装置の
背面に密着して設ける例を示したが拡散板等を介して固
定する等の種々の応用も本願発明に包含される。
型化、大面積化を図った照明付き液晶表示装置が提供で
きる。
態を示す概略斜視図である。
面状発光素子の製造方法の一実施形態を工程順に示す斜
視図および断面図である。
面図である。
ある。
Claims (5)
- 【請求項1】 複数の表示画素を備えた液晶表示装置
と、液晶表示装置に併設し液晶表示装置を照射する面状
発光素子を備えた光源とを有する照明付き液晶表示装置
において、 上記面状発光素子は透光性電極と面状発光層と対向電極
とを積層した構成とされ、透光性電極には、上記液晶表
示装置の表示画素の間および/または周辺部に対応する
位置に透光性電極よりも抵抗率の小さな材料からなる補
助電極を積層している、ことを特徴とする照明付き液晶
表示装置。 - 【請求項2】 上記面状発光層が有機材料からなる発光
層を含む有機EL層を備え、上記補助電極が金属材料か
らなることを特徴とする、請求項1に記載の照明付き液
晶表示装置。 - 【請求項3】 複数の表示画素を備えた液晶表示装置
と、その背面に液晶表示装置を照射する面状発光素子光
源を固定した照明付き液晶表示装置において、 上記面状発光素子光源は、透光性基板上の透光性電極お
よび該透光性電極よりも抵抗率の小さな補助電極と、こ
れらの上に順に積層した有機材料からなる発光層を含む
有機EL層および反射性材料からなる陰極層と、からな
る有機EL素子、および有機EL素子を覆い外部雰囲気
から隔離する封止手段を備えた有機発光装置からなり、
上記補助電極が液晶表示装置の表示画素の間および/ま
たは周辺部に対応する位置に存在するようにして液晶表
示装置と有機発光装置が重ねられており、上記透光性電
極および透光性基板を通して液晶表示装置を照射する、
ことを特徴とする有機発光装置を備えた照明付き液晶表
示装置。 - 【請求項4】 複数の表示画素を備えた液晶表示装置に
併設して液晶表示装置を照射するための面状発光素子を
備えた光源の製造方法であって、 透光性基板上に、上記液晶表示装置の表示画素の間およ
び/または周辺部に対応する位置に存在し、透光性電極
よりも低抵抗の補助電極および面状の透光性電極層を積
層して形成する透光性電極形成工程と、 その後に面状の発光層および反射性金属電極層とを順に
積層する面発光素子形成工程と、を備えた面状発光素子
光源の製造方法。 - 【請求項5】 上記面発光素子形成工程が、有機材料か
らなる発光層を含む有機EL層および反射性材料からな
る陰極層とを順に積層する有機発光素子形成工程であ
り、 上記有機発光素子形成工程の後に、上記有機発光素子を
覆い外部雰囲気から隔離する封止工程を実施する、こと
を特徴とする請求項4に記載の面状発光素子光源の製造
方法。
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