JP2002365632A

JP2002365632A - 液晶表示装置および電子機器

Info

Publication number: JP2002365632A
Application number: JP2001173107A
Authority: JP
Inventors: Joji Nishimura; 城治西村
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2001-06-07
Filing date: 2001-06-07
Publication date: 2002-12-18

Abstract

(57)【要約】【課題】点光源を照明として利用する液晶表示装置に
おいて、点光源の長寿命化を実現するとともに、色種に
よる経時劣化のばらつきを抑え、経時的な白色純度の低
下を抑制することができる液晶表示装置およびこれを備
えた電子機器を提供する。【解決手段】互いに対向する一対の基板２１，２５間
に液晶２７が挟持され、マトリクス状に配置された複数
の画素を有する液晶パネル２０と、該液晶表示パネル２
０のそれぞれの画素に対応した点光源４５が配列された
点光源アレイを有する照明装置４０と、前記液晶パネル
２０と前記照明装置４０との間に配され、前記点光源４
５から出射された光を対応する前記画素へ集光するため
の集光装置３０とを備え、前記点光源アレイを構成する
点光源４５が、その色種に応じて異なる発光面積とされ
た液晶表示装置１０およびこれを備えた電子機器。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示装置およ
び電子機器に係り、特に、マイクロレンズにより集光さ
れた点光源の光を利用して表示を行う液晶表示装置の構
成に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、表示の高精細化、高輝度化を実現
するために、画素ごとに設けられた点光源の光を、マイ
クロレンズにより画素の開口部に集光し、この光を液晶
により変調して表示を行う液晶表示装置が提案されてい
る。

【０００３】図４，５は、この種の液晶表示装置の一例
を示す図である。図４は、前記液晶表示装置の概略構成
を部分的に示す斜視図である。また図５は、図４に示す
液晶表示装置の断面構成図である。図４，５に示す液晶
表示装置１０００は、液晶パネル１０２０と、照明装置
１０４０と、これらの間に配された集光装置１０３０と
から構成されている。液晶パネル１０２０は、透過型の
液晶パネルであり、ガラスなどの透明な基板である下基
板１０２１、上基板１０２５と、これら下基板１０２１
と上基板１０２５との間に挟持された液晶１０２７とを
備えて構成されている。そして、下基板１０２１の内面
側に、薄膜トランジスタ１０２２と、インジウム錫酸化
物（Indium Tin Oxide,以下ＩＴＯと略記する）からな
る透明な画素電極１０２３とが画素ごとに設けられ、上
基板１０２５の内面側に、金属膜からなる遮光層１０２
６と、ＩＴＯからなる対向電極１０２４が順次形成され
ている。この遮光層１０２６は、下基板１０２１の画素
電極１０２３に対応する開口部１０２６Ｗを有して形成
されている。また、この液晶パネル１０２０の図示上面
側が表示面とされている。

【０００４】集光装置１０３０は、図４に示すように、
同心状の複数のマイクロレンズ１０３５が、マトリクス
状に配列されたマイクロレンズアレイであり、各マイク
ロレンズ１０３５の中心軸は、図５に示すように、上基
板１０２５の開口部１０２６Ｗの中心に一致するように
配置されている。

【０００５】照明装置１０４０は、点光源である有機エ
レクトロルミネセンス素子（以下、有機ＥＬ(Electrolu
minescence)素子と略記する）１０４５がマトリクス状
に配列されて構成された点光源アレイであり、各有機Ｅ
Ｌ素子１０４５の中心軸は、対応するマイクロレンズ１
０３５の中心軸にほぼ一致するように配置されている。

【０００６】以上の構成の液晶表示装置においては、図
５に示すように、照明装置１０４０の有機ＥＬ素子１０
４５から発せられた光が、マイクロレンズ１０３５によ
って複数の部分光束に分割されるとともに集光され、対
応する画素電極１０２２に入射し、この画素の開口部１
０２６Ｗを通過して液晶パネル１０２０の表示面から出
射される。この時、共通電極１０２４と各画素電極１０
２２との間に印加された電圧に応じて、表示面から出射
される光の透過率が画素ごとに制御（変調）され、これ
に応じて表示面上に画像が結像される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような有機ＥＬ素子１０４５の光をマイクロレンズ１０
３５により集光する液晶表示装置においては、有機ＥＬ
素子の輝度の電圧特性がＲ，Ｇ，Ｂの各色で異なるの
で、必要な輝度を得るために各色の有機ＥＬ素子に異な
る電圧を印加するのが一般的である。図６は、Ｒ，Ｇ，
Ｂ各色の有機ＥＬ素子の電圧特性の一例を模式的に示す
グラフであり、縦軸は輝度（ｃｄ／ｍ²）を示し、横軸
は印加電圧（Ｖ）を示している。このグラフに示すよう
に、有機ＥＬ素子は、その発光色の種類により異なる電
圧特性を有しており、例えばＲ，Ｇ，Ｂ各色で必要な輝
度をそれぞれｂ_R，ｂ_G，ｂ_B（ｃｄ／ｍ²）とすると、各
色の有機ＥＬ素子の駆動電圧はそれぞれＶ_R，Ｖ_G，Ｖ_B
となり、それぞれ異なる電圧で駆動される。

【０００８】また、有機ＥＬ素子の発光効率に着目する
と、有機ＥＬ素子の発光効率（ｌｍ／Ｗ）と、印加電圧
との関係は図７に示すグラフのようになる。すなわち、
Ｒ，Ｇ，Ｂ各色の有機ＥＬ素子の発光効率は、印加電圧
に対して極大となる印加電圧が存在し、Ｒ，Ｇ，Ｂ各色
の有機ＥＬ素子において発光効率が最大となる電圧は、
それぞれＥ_R，Ｅ_G，Ｅ_B（Ｖ）であり、これらの値は互
いに異なっている。また、一般に、有機ＥＬ素子の寿命
は発光時の発光効率に応じて変化し、発光時の発光効率
が高いほど有機ＥＬ素子の寿命は長くなる傾向にある。

【０００９】以上の有機ＥＬ素子の特性から、白色表示
の色純度を高めるために必要な輝度を得るには印加電圧
を色種により異ならせる必要があり、このような輝度の
バランスによって決定された印加電圧は、必ずしも有機
ＥＬ素子の発光効率が高くなるような印加電圧とはなら
ず、むしろその発光効率は極めて低くなる場合が多い。
そのために、有機ＥＬ素子の寿命が短くなったり、Ｒ，
Ｇ，Ｂ各色の有機ＥＬ素子の寿命にばらつきが生じて各
色の輝度のバランスが崩れて白色表示の色純度が低下す
るという問題がある。すなわち、液晶表示装置の視認性
が経時的に低下するおそれがある。

【００１０】本発明は、点光源を備えた液晶表示装置に
おいて、点光源の長寿命化を実現するとともに、色種に
よる経時劣化のばらつきを抑え、経時的な白色純度の低
下を抑制することができる液晶表示装置を提供すること
を目的の一つとする。また本発明は、上記の液晶表示装
置を備えた電子機器を提供することを目的の一つとす
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の液晶表示装置は、互いに対向する一対の基
板間に液晶が挟持され、マトリクス状に配置された複数
の画素を有する液晶パネルと、該液晶表示パネルのそれ
ぞれの画素に対応した点光源が配列された点光源アレイ
を有する照明装置と、前記液晶パネルと前記照明装置と
の間に配され、前記点光源から出射された光を対応する
前記画素へ集光するための集光装置とを備える液晶表示
装置であって、前記点光源アレイを構成する点光源が、
その色種により異なる発光面積を備えたことを特徴とす
る。

【００１２】本発明の液晶表示装置は、点光源の発光面
積（発光部分の面積）を、その色種（点光源の発光色の
種類）に応じて異なるものとしたことにより、色種によ
る輝度の違いを発光面積により調節することができる。
すなわち、輝度が低い色種の点光源は相対的に発光面積
を広くし、輝度が高い色種の点光源はその発光面積を相
対的に狭く形成して照明装置を構成し、このように形成
された点光源から出射された光を集光装置により液晶パ
ネルの画素に集光するものとされている。

【００１３】従って、色種による輝度の違いを、点光源
アレイを構成する際に、予め点光源の発光面積により調
節しておけるので、輝度のバランスに優れた液晶表示装
置を容易に実現することができる。また、印加電圧によ
り点光源の輝度のバランスを調節していた従来に比し
て、電圧設定の自由度が増すので、点光源の発光効率を
重視して電圧を設定し、点光源の長寿命化を図ったり、
駆動電圧を色種によらず一定として、点光源を駆動する
ための回路の簡素化を図ることができる。

【００１４】また、本発明に係る液晶表示装置の点光源
として用いて好適なものとしては、特に限定されるもの
ではないが、エレクトロルミネセンス素子（以下、ＥＬ
素子と略記する。）、発光ダイオード（Light Emitting
Diode,以下ＬＥＤと略記する）などを挙げることがで
きる。また、ＥＬ素子は、有機ＥＬ素子、無機ＥＬ素子
のいずれであっても良く、さらに有機ＥＬ素子は高分子
型、低分子型のいずれであっても問題なく適用すること
ができる。

【００１５】特に、本発明の液晶表示装置においては、
前記点光源が、エレクトロルミネセンス素子である構成
とすることがより好ましい。係る構成によれば、直流低
電圧駆動で高輝度の発光が可能であり、発光色の選択幅
が広く、また電極が劣化しにくいというＥＬ素子の利点
により、消費電力が小さく、長寿命の照明装置を備えた
液晶表示装置とすることができる。

【００１６】次に、本発明の液晶表示装置においては、
前記点光源が、その色種ごとに発光効率が最大となる電
圧で駆動される構成とすることができる。

【００１７】すなわち、本発明の係る構成は、点光源の
発光効率が最大となる印加電圧で前記素子を駆動し、各
色種ごとの輝度は、その発光面積により調整して点光源
アレイを構成したものである。この構成によれば点光源
が、色種ごとに最大の発光効率で駆動されることによ
り、点光源の寿命を延ばすことができる。また、それぞ
れの点光源を最大の発光効率となる印加電圧で駆動する
ことにより、各色種の点光源どうしの寿命の差も抑える
ことができる。これにより、点光源の輝度の経時的な劣
化の度合が、色種間で大きく異ならないようにできるの
で、経時的な白色表示の色純度の低下を抑えることがで
き、長期間に渡り優れた視認性を保持できる液晶表示装
置を得ることができる。

【００１８】尚、経時的な白色表示の色純度の低下と
は、時間の経過とともに白色に他の色が混入する現象を
示す。具体的には、例えば赤、緑、青の３色の光源のう
ち、青色の点光源のみが経時的に劣化する例を挙げる
と、青色の輝度が低下するために、白色の表示が黄色味
がかって表示されることになる。これに対して、赤、
緑、青の点光源の劣化度合（輝度低下の度合）が揃って
いれば、白色の輝度は経時的に低下するが、白色表示に
おける色純度の低下は抑えることができる。

【００１９】次に、本発明の液晶表示装置においては、
前記点光源の色種ごとの発光面積の比が、白色を表示す
るために必要な赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）各色の輝
度の比を、前記エレクトロルミネセンス素子の発光効率
が最大となる駆動電圧における単位発光面積当たりの輝
度の比で除算することにより得られた値とされた構成と
することが好ましい。

【００２０】白色表示を行うために必要な輝度は、人間
の視感度が赤，緑，青の色で異なることから、Ｒ，Ｇ，
Ｂ各色で必要とされる輝度は互いに異なるものであり、
従来のように点光源の発光面積を各色で同一に形成した
場合には、印加電圧により前記輝度の比を適切な値に調
整する必要がある。これに対して、上記の構成を用いた
場合には、白色表示を行うために必要な輝度を、Ｒ，
Ｇ，Ｂでそれぞれｂ１_R，ｂ１_G，ｂ１_Bとし、ＥＬ素子
の発光効率が最大となる印加電圧を印加した場合の単位
発光面積当たりの輝度を、Ｒ，Ｇ，Ｂでそれぞれｂ
２_R，ｂ２_G，ｂ２_Bとすると、Ｒ，Ｇ，Ｂの発光面積の
比は、Ｒ：Ｇ：Ｂ＝（ｂ１_R／ｂ２_R）：（ｂ１ _G／ｂ
２_G）：（ｂ１_B／ｂ２_B）と決定される。尚、「単位発
光面積当たりの輝度」とは、前記点光源の発光部におけ
る単位面積当たりの輝度を示している。

【００２１】このようにして各色のＥＬ素子の発光面積
を決定することにより、高色純度の白色表示を行うため
の輝度が容易に得られ、かつ各ＥＬ素子は、それぞれの
最大の発光効率で駆動されるので、ＥＬ素子を長寿命化
することができる。従って、表示品質に優れるととも
に、光源の寿命が長く信頼性に優れた液晶表示装置を得
ることができる。

【００２２】次に、本発明の液晶表示装置においては、
前記点光源が、その色種によらず一定の電圧で駆動され
る構成とすることができる。本発明の係る構成によれ
ば、色種ごとに異なる電圧を印加していた従来に比し
て、点光源アレイを駆動するための回路構成を簡略化す
ることができ、照明装置の製造がより容易になる。

【００２３】次に、本発明の液晶表示装置においては、
前記点光源の色種ごとの発光面積の比が、白色を表示す
るために必要な赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）各色の輝
度の比を、前記駆動電圧における色種ごとの単位発光面
積当たりの輝度の比で除算することにより得られた値と
された構成とすることが好ましい。

【００２４】すなわち、本発明の係る構成によれば、白
色表示を行うために必要な輝度をＲ，Ｇ，Ｂでそれぞれ
ｂ１_R，ｂ１_G，ｂ１_Bとし、所定の電圧Ｘ（Ｖ）で駆動
した状態におけるＲ，Ｇ，Ｂ各色のＥＬ素子の単位発光
面積当たりの輝度をそれぞれｂＸ_R，ｂＸ_G，ｂＸ_Bとす
ると、Ｒ，Ｇ，Ｂそれぞれの発光面積の比は、Ｒ：Ｇ：
Ｂ＝（ｂ１_R／ｂＸ_R）：（ｂ１_G／ｂＸ_G）：（ｂ１_B／
ｂＸ_B）と決定される。

【００２５】このようにしてＥＬ素子の発光面積を決定
することにより、Ｒ，Ｇ，ＢのＥＬ素子を一定の電圧で
駆動しても白色表示に必要な輝度を得ることができるの
で、色種ごとに異なる電圧を印加していた従来に比し
て、点光源アレイを駆動するための回路構成を簡略化す
ることができ、照明装置の製造がより容易になる。さら
に、前記電圧Ｘを、Ｒ，Ｇ，Ｂ各色の発光効率が最大と
なる電圧Ｅ_R，Ｅ_G，Ｅ_Bのうち、その電圧値が最大のも
のと電圧値が最小のものとの中間の電圧で前記点光源を
駆動するように設定すれば、これらのＥＬ素子間で極端
な発光効率の差は生じなくなるので、ＥＬ素子の寿命の
ばらつきを抑えることができ、経時的な白色純度の低下
もある程度抑えることができる。

【００２６】尚、本構成は、各色種におけるエレクトロ
ルミネセンス素子の発光面積の比を決定するものであ
り、照明装置全体の輝度は、実際に形成する発光面積の
大きさあるいはエレクトロルミネセンス素子に印加する
電圧Ｘの大きさにより調整すればよい。

【００２７】次に、本発明の液晶表示装置においては、
前記集光装置が、マイクロレンズアレイ、レンチキュラ
ーレンズアレイ、コンデンサレンズアレイ、シリンドリ
カルレンズアレイのいずれかである構成とすることがで
きる。上記いずれのレンズアレイを用いても、点光源か
ら出射された光を、液晶パネルの画素に集光できるの
で、本発明に係る液晶表示装置に問題なく適用すること
ができる。

【００２８】次に、本発明の液晶表示装置においては、
前記集光装置を構成するレンズアレイの各レンズの面積
が、対応する点光源の発光面積とほぼ同一に形成された
構成とすることが好ましい。係る構成によれば、集光装
置による集光の効率をより高めることができるので、液
晶表示装置の輝度を高めることができ、明るい表示を得
ることができる。

【００２９】次に、本発明の液晶表示装置においては、
前記液晶パネルと、前記照明装置と、前記集光装置と
が、略等しい熱膨張係数を有することが好ましい。

【００３０】本発明の係る構成によれば、液晶表示装置
の要部を構成する液晶パネルと、照明装置と、集光装置
との熱膨張係数をほぼ等しく揃えることで、使用環境の
変化による熱膨張、圧縮によって、これらの部材が変形
した場合にも、集光装置の焦点と、液晶パネルの画素と
の位置をずれにくくすることができる。従って、使用環
境が変化しても集光装置の焦点のずれによる輝度の低下
を抑えることができるので、安定した表示品質が得られ
る信頼性に優れた液晶表示装置を実現することができ
る。

【００３１】次に、本発明の液晶表示装置においては、
前記液晶パネルと、前記照明装置と、前記集光装置と
が、前記液晶パネルを構成する基板と略等しい熱膨張係
数を有する透明材料により接着された構成とすることが
好ましい。

【００３２】本発明の係る構成によれば、液晶パネル
と、照明装置と、集光装置とを接着するための接着材の
熱膨張係数もほぼ等しく揃えることで、使用環境の変化
による部材の変形による影響を受けにくくすることがで
きる。従って、より安定した表示品質が得られる液晶表
示装置とすることができる。

【００３３】次に、本発明の液晶表示装置においては、
前記液晶パネルが、透過型の液晶パネルまたは半透過反
射型の液晶パネルである構成とすることができる。液晶
パネルを透過型とする場合には、前記照明装置の焦点を
画素の開口部に集光するように集光装置を構成すればよ
い。

【００３４】また、液晶パネルを半透過反射型とする場
合には、液晶パネルに備えられた半透過反射膜の構造に
より集光位置は異なる。半透過反射膜として、光を透過
する程度に薄く形成した金属薄膜（ハーフミラー）を用
いる場合には、透過型の液晶パネルを用いる場合と同様
に、画素の開口部に焦点を合わせれば良く、金属薄膜の
一部に光透過用開口部を設けた半透過反射膜の場合に
は、この光透過用開口部に集光位置を合わせればよい。

【００３５】次に、本発明の電子機器は、先のいずれか
に記載の液晶表示装置を備えたことを特徴とする。係る
構成によれば、照明装置の点光源の寿命が長く、かつ白
色表示の色純度の低下を抑えて、長期間にわたり優れた
視認性を維持することができる表示部を有する電子機器
を提供することができる。

【００３６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して詳細に説明するが、本発明は以下の実施の形
態に限定されるものではない。尚、以下の各図面におい
ては、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさ
とするため、各層や各部材ごとに縮尺や寸法を適宜異な
らせてある。

【００３７】〔液晶表示装置〕図１は、本発明の一実施
の形態である液晶表示装置の一部を示す構成図であり、
図２は、図１に示す液晶表示装置１０のＡ−Ａ線に沿う
部分断面構造を示す図である。これらの図に示す液晶表
示装置１０は、液晶パネル２０と、その背面側に配設さ
れた集光装置３０と、この集光装置３０の背面側に配設
された照明装置４０とを備えて構成されている。

【００３８】（液晶パネル）液晶パネル２０は、透過型
のアクティブマトリクス型液晶パネルであり、図１に
は、表示領域を構成するマトリクス状に配置された複数
の画素の一部を示している。液晶パネル２０は、ガラス
や樹脂などからなる透明な下基板２１と、ガラスや樹脂
などからなる透明な上基板２５と、これら下基板２１と
上基板２５との間に挟持された液晶２７とを備えて構成
されている。上基板２５の内面側には、部分的に開口部
２６Ｗを有して形成された遮光層２６が形成され、この
遮光層２６上にＩＴＯ（Indium Tin Oxide）等の透明導
電性材料からなる共通電極２４が形成されている。尚、
実際の液晶表示装置では、上記上基板２５の外面側に
は、必要に応じて偏光板や前方散乱板などが設けられ
る。また、下基板２１の外面側にも必要に応じて偏光板
が設けられる。

【００３９】図１に示す下基板２１の内面側には、説明
の簡単のために、下基板２１の等価回路図を示してお
り、実際には、図２の断面図に示すように各層が積層さ
れて形成されている。この下基板２１の内面側には、マ
トリクス状に配置された画素電極２３と、この画素電極
２３を駆動するための薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）２２
とがそれぞれ形成されており、画像信号が供給されるデ
ータ線Ｄが、前記ＴＦＴ２２のソースに電気的に接続さ
れている。また、走査線ＳがＴＦＴ２２のゲートに電気
的に接続されている。また、図１に示す画素電極２３
Ｒ，２３Ｇ，２３Ｂは、それぞれ、後に詳述する照明装
置４０の有機ＥＬ素子４５Ｒ（赤），４５Ｇ（緑），４
５Ｂ（青）に対応している。

【００４０】前記データ線Ｄに対して供給される画像信
号は、隣接するデータ線Ｄ，Ｄ，…に対して線順次に供
給されるか、または隣接する複数のデータ線Ｄ同士に対
してグループごとに印加される。また、走査線Ｓに対し
て供給される走査信号は、隣接する走査線Ｓ，Ｓ，…に
対して所定のタイミングでパルス的に線順次で印加され
る。画素電極２３は、ＴＦＴ２２のドレインに電気的に
接続されており、スイッチング素子であるＴＦＴ２２を
一定期間だけオンすることにより、データ線Ｄから供給
される画像信号を所定のタイミングで書き込むようにな
っている。

【００４１】画素電極２３を介して液晶２７に書き込ま
れた所定レベルの画像信号は、前記共通電極２４との間
で一定期間保持される。液晶２７は、画素電極２３によ
り印加される電圧レベルに応じて分子集合の配向や秩序
が変化することにより、光を変調し、階調表示を可能と
している。また、保持された画像信号がリークするのを
防ぐための蓄積容量を、画素電極２３と共通電極２４と
の間に形成される液晶容量と並列に設けても良い。

【００４２】（照明装置）照明装置４０は、前記液晶パ
ネル２０の画素に対応する有機ＥＬ素子４５を、マトリ
クス状に配列した点光源アレイとされている。そして、
本実施形態の場合、液晶パネル２０の１ドットに対応す
るＲ，Ｇ，Ｂ各色の有機ＥＬ素子４５Ｒ，４５Ｇ，４５
Ｂが、その色種により異なる発光面積に形成されてい
る。本実施形態の液晶表示装置１０では、液晶パネル２
０のデータ線Ｄの延在方向への有機ＥＬ素子４５の長さ
は、有機ＥＬ素子４５Ｒ，４５Ｇ，４５Ｂどうしで同一
とされ、液晶パネル２０の走査線Ｓの延在方向への有機
ＥＬ素子４５Ｒ，４５Ｇ，４５Ｂそれぞれの幅は色種に
より異ならせて形成されており、図１に示す液晶表示装
置１０では、有機ＥＬ素子４５Ｇ，４５Ｂ，４５Ｒの順
にその幅が大きくなるように形成されている。また、有
機ＥＬ素子４５Ｒ，４５Ｇ，４５Ｂの面積を合わせた面
積は、これらに対応する液晶パネルの１ドットの面積
（３画素分の面積）とほぼ同一に形成されている。

【００４３】ここで、上記照明装置４０の有機ＥＬ素子
４５Ｒ，４５Ｇ，４５Ｂの発光面積の設定の一例を以下
に示して説明する。例えば、液晶パネル２０の１ドット
で白色表示を行うために必要な輝度が、下記〔表１〕に
示すように、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）で設定され
ている場合には、〔表２〕に示されているそれぞれの有
機ＥＬ素子の輝度で、〔表１〕に示す必要輝度を除算す
ることにより、有機ＥＬ素子４５Ｒ，４５Ｇ，４５Ｂの
発光面積の比が求まる。尚、〔表２〕に示す輝度は、そ
れぞれの有機ＥＬ素子４５Ｒ，４５Ｇ，４５Ｂを５Ｖで
駆動したときの、低分子タイプの有機ＥＬ素子の単位発
光面積当たりの輝度である。

【００４４】このようにして算出した発光面積比を〔表
３〕に示す。この〔表３〕に示す発光面積比に有機ＥＬ
素子４５Ｒ，４５Ｇ，４５Ｂを形成すれば、有機ＥＬ素
子４５Ｒ，４５Ｇ，４５Ｂをいずれも５Ｖで駆動するこ
とができ、かつ高色純度の白色表示を得ることができ
る。尚、下記〔表１〕に示す必要輝度がＲ，Ｇ，Ｂでそ
れぞれ異なっているのは、各色で視感度が異なるため
に、この視感度による輝度の補正を行っているからであ
る。

【００４５】

【００４６】

【００４７】

【００４８】上記の例では、同一の電圧（５Ｖ）で有機
ＥＬ素子４５Ｒ，４５Ｇ，４５Ｂを駆動する場合を例に
挙げて説明したが、有機ＥＬ素子４５Ｒ，４５Ｇ，４５
Ｂの発光効率が最大となる電圧でこれらの有機ＥＬ素子
４５Ｒ，４５Ｇ，４５Ｂを駆動することもできる。この
場合には、〔表２〕に示す輝度に代えて、それぞれの発
光効率が最大となる電圧で駆動した場合の単位発光面積
当たりの輝度を用い、その輝度で〔表１〕に示す必要輝
度を除算して発光面積比を導出すればよい。そして、こ
のようにして発光面積比を決定された有機ＥＬ素子４５
Ｒ，４５Ｇ，４５Ｂは、それぞれの最大の発光効率が得
られる電圧で駆動されるので、その寿命が長くなり、照
明装置４０を長寿命化することができる。

【００４９】尚、本実施の形態の場合、点光源として有
機ＥＬ素子を用いたが、本発明の液晶表示装置に適用可
能な点光源はこれに限定されず、任意の種類の点光源を
用いて構成することができる。例えば、無機ＥＬ素子、
発光ダイオード（Light Emitting Diode，ＬＥＤ）など
も適用可能であり、また有機ＥＬ素子は高分子型、低分
子型のいずれであってもよい。

【００５０】（集光装置）集光装置３０は、図１および
図２に示すように、複数のマイクロレンズ３５がマトリ
クス状に配列されたマイクロレンズアレイとされてい
る。このマイクロレンズアレイは、照明装置４０の一つ
の有機ＥＬ素子４５上に一つのマイクロレンズ３５が配
置されるように照明装置４０上に配設される。すなわ
ち、有機ＥＬ素子４５Ｒ，４５Ｇ，４５Ｂのそれぞれの
上方に、マイクロレンズ３５Ｒ，３５Ｇ，３５Ｂがそれ
ぞれ配置され、各々の有機ＥＬ素子とマイクロレンズの
面方向の中心は同一線上に配置されている。

【００５１】また、本実施形態の場合、マイクロレンズ
３５Ｒ，３５Ｇ，３５Ｂの面積は、それぞれ有機ＥＬ素
子４５Ｒ，４５Ｇ，４５Ｂとほぼ同一に形成されてい
る。従って、各々の有機ＥＬ素子４５Ｒ，４５Ｇ，４５
Ｂから出射された光は、それぞれ対応するマイクロレン
ズ３５Ｒ，３５Ｇ，３５Ｂにのみ入射するとともに、こ
れらのマイクロレンズにより集光され、液晶パネル２０
の対応する画素電極２３Ｒ，２３Ｇ，２３Ｂに入射する
ようになっている。

【００５２】尚、本実施形態では、集光装置３０として
マイクロレンズアレイを用いた場合について説明した
が、マイクロレンズアレイに代えて、レンチキュラーレ
ンズアレイ、コンデンサレンズアレイ、シリンドリカル
レンズアレイのいずれかを用いてもよいのは、先に述べ
たとおりである。また、これらのいずれのレンズアレイ
を用いる場合も、レンズアレイを構成する個々のレンズ
の面積は、照明装置４０の対応する有機ＥＬ素子４５と
ほぼ同一の面積とされることが好ましく、このような構
成とすることにより、各有機ＥＬ素子４５から出射され
た光が、対応するレンズ以外のレンズに混入するのを防
ぐことができる。

【００５３】次に、上記構成の本実施形態の液晶表示装
置１０の動作について、図２を参照して説明する。図２
に示すように、照明装置４０の有機ＥＬ素子４５Ｒ，４
５Ｇ，４５Ｂの上方に、それぞれ集光装置３０のマイク
ロレンズ３５Ｒ，３５Ｇ，３５Ｂが対応して配置されて
おり、これらのマイクロレンズ３５Ｒ，３５Ｇ，３５Ｂ
の上方に、それぞれ液晶パネル２０の画素電極２３Ｒ，
２３Ｇ，２３Ｂが位置している。ここで、赤色を発する
有機ＥＬ素子４５Ｒから出射される光に着目すると、有
機ＥＬ素子４５Ｒから集光装置３０側へ出射された光
は、マイクロレンズ３５Ｒに入射し、このマイクロレン
ズ３５Ｒによって部分光束に分割されるとともに集光さ
れ、液晶パネル２０の画素電極２３Ｒに入射する。そし
て、液晶２７により変調されるか、または液晶２７を透
過して上基板２５へ到達し、液晶表示装置１０の上方へ
出射される。

【００５４】このようにして、液晶表示装置１０は、照
明装置４０の点光源から出射された光を効率良く利用し
た表示を行うことができるようになっている。そして、
照明装置４０の有機ＥＬ素子４５Ｒ，４５Ｇ，４５Ｂの
発光面積を異ならせて形成していることにより、有機Ｅ
Ｌ素子４５Ｒ，４５Ｇ，４５Ｂを色種によらず一定の電
圧で駆動する、あるいは有機ＥＬ素子４５Ｒ，４５Ｇ，
４５Ｂそれぞれの発光効率が最大となる駆動電圧で駆動
することが可能である。従って、高品質の表示が得られ
るとともに、照明装置４０の寿命を長くすることがで
き、また照明装置４０を構成する有機ＥＬ素子４５の色
種による寿命のばらつきを小さくして経時的な白色表示
の色純度低下を防止することができる。

【００５５】上記実施の形態では、液晶パネル２０の１
ドット（Ｒ，Ｇ，Ｂの３画素）の大きさと、これに対応
する照明装置４０の有機ＥＬ素子４５Ｒ，４５Ｇ，４５
Ｂを合わせた大きさをほぼ同一とし、また集光装置３０
のマイクロレンズ３５Ｒ，３５Ｇ，３５Ｂを合わせた大
きさも１ドットとほぼ同一の大きさとしたが、液晶パネ
ル２０と、照明装置４０，集光装置３０との大きさは異
なっていても良い。この構成を図３を参照して以下に説
明する。

【００５６】図３は、本発明の他の実施の形態である液
晶表示装置５０を模式的に示す断面構成図である。この
液晶表示装置５０は、液晶パネル１２０と、この液晶パ
ネル１２０の背面側に配された集光装置１３０と、この
集光装置１３０の背面側に配された照明装置１４０とを
備えて構成されており、液晶パネル１２０よりも集光装
置１３０および照明装置１４０の面積が大きくなってい
る。

【００５７】このような構成とした場合にも、照明装置
１４０を構成している有機ＥＬ素子１４５と、この有機
ＥＬ素子１４５に対応する集光装置１３０のレンズ１３
５との位置関係は、図１に示す液晶表示装置１０の場合
と同様であり、有機ＥＬ素子１４５の直上に、この有機
ＥＬ素子１４５と対応するレンズ１３５が配置されてい
る。これに対して、レンズ１３５と、これに対応する液
晶パネル１２０の画素１２５とは、水平方向の位置が大
きくずれている。すなわち、液晶表示装置５０の中央部
では、レンズ１３５のほぼ直上に液晶パネル１２０の画
素が配置されているが、液晶表示装置５０の周縁部に近
づくほど、その位置関係がずれており、本実施形態の液
晶表示装置１００では、この水平位置のずれに対応する
ために、集光装置１３０を構成するレンズ１３５のう
ち、集光装置１３０の周縁部に近いものほど、そのレン
ズ１３５の集光方向が、集光装置１３０の中心側へ向く
ように形成されている。つまり、集光装置３０の周縁部
（図示左端）に配置されたレンズ１３５Ａを例に取る
と、このレンズ１３５Ａは、集光装置１３０の中心部側
から集光装置１３０の端部側へ向かってレンズ厚さが大
きくなるように形成されており、この形状により、その
集光方向を対応する画素１２５Ａ（液晶パネル１２０左
端の画素）に合わせるようになっている。

【００５８】本発明によれば、このように液晶パネル１
２０よりも集光装置１３０、照明装置１４０の方が大き
い場合にも、集光装置１３０を構成するレンズの集光方
向を適切な方向に設定しておくことにより、照明装置１
４０を構成する有機ＥＬ素子１４５からの光を、液晶パ
ネル１００の画素に正確に集光させることができる。

【００５９】〔電子機器〕上記実施の形態の液晶表示装
置を備えた電子機器の例について図９（ａ）〜（ｃ）を
参照して説明する。

【００６０】図９（ａ）は、携帯電話の一例を示した斜
視図である。図９（ａ）において、符号１１００は携帯
電話本体を示し、符号１１０１は上記の液晶表示装置を
用いた液晶表示部を示している。

【００６１】図９（ｂ）は、腕時計型電子機器の一例を
示した斜視図である。図９（ｂ）において、符号１２０
０は時計本体を示し、符号１２０１は上記の液晶表示装
置を用いた液晶表示部を示している。

【００６２】図９（ｃ）は、ワープロ、パソコンなどの
携帯型情報処理装置の一例を示した斜視図である。図９
（ｃ）において、符号１３００は情報処理装置、符号１
３０２はキーボードなどの入力部、符号１３０４は情報
処理装置本体、符号１３０６は上記の液晶表示装置を用
いた液晶表示部を示している。

【００６３】図９（ａ）〜図９（ｃ）に示す電子機器
は、上記実施の形態の液晶表示装置を用いた液晶表示部
を備えているので、点光源の光を効率良く利用すること
により高輝度の表示が可能であり、かつ白色表示の色純
度の経時的な低下が小さい、視認性に優れる表示部を備
えた電子機器を実現することができる。

【００６４】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明の
液晶表示装置は、互いに対向する一対の基板間に液晶が
挟持され、マトリクス状に配置された複数の画素を有す
る液晶パネルと、該液晶表示パネルのそれぞれの画素に
対応した点光源が配列された点光源アレイを有する照明
装置と、前記液晶パネルと前記照明装置との間に配さ
れ、前記点光源から出射された光を対応する前記画素へ
集光するための集光装置とを備える液晶表示装置におい
て、前記点光源アレイを構成する点光源が、該点光源の
色種に応じて異なる発光面積とされた構成としたので、
色種による輝度の違いを、点光源アレイを構成する際
に、予め点光源の発光面積により調節しておけるので、
輝度のバランスに優れた液晶表示装置を容易に実現する
ことができる。また、印加電圧により点光源の輝度のバ
ランスを調節していた従来に比して、電圧設定の自由度
が増すので、点光源の発光効率を重視して電圧を設定
し、点光源の長寿命化を図ったり、駆動電圧を色種によ
らず一定として、点光源を駆動するための回路の簡素化
を図ることができる。

【００６５】また本発明によれば、上記優れた特性を有
する液晶表示装置を表示部に備えたことにより、高品質
かつ視認性に優れる表示を長期間に渡り維持できる電子
機器を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の一実施の形態である液晶表
示装置の一部を示す構成図である。

【図２】図２は、図１に示す液晶表示装置のＡ−Ａ線
に沿う部分断面構造図である。

【図３】図３は、本発明の他の実施の形態である液晶
表示装置の模式断面図である。

【図４】図４は、従来の液晶表示装置の一例を示す構
成図である。

【図５】図５は、図４に示す液晶表示装置の断面構成
を示す図である。

【図６】図６は、有機ＥＬ素子の印加電圧と、輝度の
関係の一例を示すグラフである。

【図７】図７は、有機ＥＬ素子の印加電圧と、発光効
率の関係の一例を示すグラフである。

【図８】図８は、有機ＥＬ素子の発光経過時間と、輝
度との関係の一例を示すグラフである。

【図９】図９（ａ）〜図９（ｃ）は、本発明に係る電
子機器の例を示す図である。

【符号の説明】

１０液晶表示装置２０液晶パネル２１下基板２５上基板２７液晶３０集光装置３５マイクロレンズ（レンズ）４０照明装置４５有機ＥＬ素子（点光源）

───────────────────────────────────────────────────── 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）Ｇ０９Ｆ 9/35 Ｇ０９Ｆ 9/35 Ｈ０５Ｂ 33/12 Ｈ０５Ｂ 33/12 Ｂ 33/14 33/14 ＡＦターム(参考） 2H091 FA28Z FA29Z FA44Z LA01 LA16 3K007 AB04 BA06 CA03 EB00 GA00 5C094 AA08 BA03 BA27 BA43 CA19 CA24 EA04 EA05 EA07 EB02 EB05 5G435 AA04 BB05 BB12 BB15 CC09 CC12 DD13 EE26 FF02 FF12 GG02 GG06 GG25 GG26 GG27

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】互いに対向する一対の基板間に液晶が挟
持され、マトリクス状に配置された複数の画素を有する
液晶パネルと、該液晶表示パネルのそれぞれの画素に対
応した点光源が配列された点光源アレイを有する照明装
置と、前記液晶パネルと前記照明装置との間に配され、
前記点光源から出射された光を対応する前記画素へ集光
するための集光装置とを備える液晶表示装置であって、前記点光源アレイを構成する点光源が、該点光源の色種
により異なる発光面積を備えたことを特徴とする液晶表
示装置。
【請求項２】前記点光源が、エレクトロルミネセンス
素子であることを特徴とする請求項１または１に記載の
液晶表示装置。
【請求項３】前記点光源が、その色種ごとに発光効率
が最大となる電圧で駆動される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】前記点光源の色種ごとの発光面積の比
が、白色を表示するために必要な赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、
青（Ｂ）各色の輝度の比を、前記エレクトロルミネセン
ス素子の発光効率が最大となる駆動電圧における単位発
光面積当たりの輝度の比で除算することにより得られた
値とされたことを特徴とする請求項３に記載の液晶表示
装置。
【請求項５】前記点光源が、その色種によらず一定の
電圧で駆動される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６】前記点光源の色種ごとの発光面積の比
が、白色を表示するために必要な赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、
青（Ｂ）各色の輝度比を、前記駆動電圧における色種ご
との単位発光面積当たりの輝度比で除算することにより
得られた値とされたことを特徴とする請求項５に記載の
液晶表示装置。
【請求項７】前記集光装置が、マイクロレンズアレ
イ、レンチキュラーレンズアレイ、コンデンサレンズア
レイ、シリンドリカルレンズアレイのいずれかであるこ
とを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載
の液晶表示装置。
【請求項８】前記集光装置を構成するレンズアレイの
各レンズが、対応する点光源の発光面積に応じて異なる
面積に形成された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】前記液晶パネルと、前記照明装置と、前
記集光装置とが、略等しい熱膨張率を有することを特徴
とする請求項１ないし８のいずれか１項に記載の液晶表
示装置。
【請求項１０】前記液晶パネルと、前記照明装置と、
前記集光装置とが、前記液晶パネルを構成する基板と略
等しい熱膨張率を有する透明材料により接着されたこと
を特徴とする請求項１ないし９のいずれか１項に記載の
液晶表示装置。
【請求項１１】前記液晶パネルが、透過型の液晶パネ
ルまたは半透過反射型の液晶パネルであることを特徴と
する請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の液晶表
示装置。
【請求項１２】請求項１ないし１１のいずれか１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。