JP2008026382A

JP2008026382A - 表示装置

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Publication number: JP2008026382A
Application number: JP2006195641A
Authority: JP
Inventors: Tokuo Koma; 徳夫小間
Original assignee: Epson Imaging Devices Corp
Current assignee: Epson Imaging Devices Corp
Priority date: 2006-07-18
Filing date: 2006-07-18
Publication date: 2008-02-07

Abstract

【課題】液晶表示装置の大型化の抑制と良好な表示品質とを実現可能な表示装置を提供することである。
【解決手段】第１基板１００において、透光性基板１０２よりも第２基板２００の側に反射電極１０６が配置されている。第２基板２００において、透光性基板２０２よりも第１基板１００の側に有機ＥＬ層２０６およびカラーフィルタ２１０が配置されている。有機ＥＬ層２０６と反射電極１０６との間にカラーフィルタ２１０が配置されている。透光性基板２０２と有機ＥＬ層２０６との間には遮光層２０４が配置されている。有機ＥＬ層２０６と反射電極１０６との間に偏光層２１２が配置されており、偏光層２１２は例えば染料系の偏光層で構成されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、表示装置に係り、表示装置の小型、薄型化と良好な表示品質との実現に関する。

従来より、液晶表示装置として透過型、反射型および半透過型が知られている。透過型の液晶表示装置では、観察側とは反対側から照射されたバックライト光を表示に利用する。また、反射型の液晶表示装置では、観察側から入射した外光を液晶の下の反射層で観察側へ反射させて表示に利用する。半透過型の液晶表示装置は、透過型と反射型とを組み合わせたものである。

反射型の液晶表示装置は、明るい環境下では十分な表示が可能であるが、暗い環境下では表示が見えづらい場合がある。

このため、反射型液晶表示装置の観察側に液晶表示装置とは別個に導光板を設け、当該導光板の側方から光を導入することによって、暗い環境下でも表示を見やすくした表示装置が開発されている（フロントライト方式）。上記導光板は、表面に三角形の溝が形成された透明アクリル板が利用され、当該アクリル板の側方から導入された光を上記溝の傾斜面で液晶表示装置側へ向けている。

特開２００３-２５５３７５号公報

上記導光板を用いる場合、表示装置の小型、薄型化には不利であり、また、上記導光板に導入された光が観察側へ漏れ出てコントラストを低下させる場合がある。

本発明の目的は、小型、薄型化と良好な表示品質とを実現可能な表示装置を提供することである。

本発明に係る表示装置は、反射層を含んで構成された第１基板と、前記第１基板に対向して配置され透光性基板を含んで構成された第２基板と、前記第１基板と前記第２基板との間に封入された液晶と、を備え、前記第２基板は、前記透光性基板よりも前記第１基板の側に配置された、光源と、カラーフィルタとをさらに含んで構成され、前記光源と前記反射層との間に前記カラーフィルタが配置されていることを特徴とする。

また、前記第２基板は前記透光性基板と前記光源との間に配置された遮光層をさらに含んで構成されていることが好ましい。

また、前記第２基板は前記光源と前記反射層との間に配置された偏光層をさらに含んで構成され、前記偏光層は染料系の偏光層で構成されていることが好ましい。

上記構成により、表示装置の小型、薄型化と良好な表示品質とを実現することができる。

以下に図面を用いて本発明に係る実施の形態について詳細に説明する。

図１に実施の形態に係る表示装置１０を説明するための断面図を示す。図１に示すように、表示装置１０は、第１基板１００と、第１基板１００に対向して配置された第２基板２００と、これらの基板１００，２００間に封入された液晶３００とを含んで構成されている。ここでは、表示装置１０が反射型の場合を例示する。

第１基板１００は、透光性基板１０２と、回路層１０４と、反射電極１０６とを含んで構成されている。

透光性基板１０２は、例えばガラス等で構成されている。

回路層１０４は、透光性基板１０２よりも第２基板２００の側に配置され、透光性基板１０２に接触して配置されている。詳細な図示は省略しているが、回路層１０４は、絶縁層中に各反射電極１０６の電位を制御するための回路が作り込まれた構成を有している。上記回路は例えば各反射電極１０６に設けられたＴＦＴ（Thin Film Transistor）を含む。

反射電極１０６は、例えばアルミニウム等の光を反射可能な導電性材料を利用して構成され、回路層１０４よりも第２基板２００の側に配置され、回路層１０４に接触して配置されている。反射電極１０６は、画素ごとに設けられている。反射電極１０６は、対応する画素における液晶３００の配向状態を制御する画素電極としての役割と、第２基板２００の側から入射した光を第２基板の側へ反射する反射層としての役割とを有している。

第２基板２００は、透光性基板２０２と、遮光層２０４と、光源としての有機エレクトロルミネッセンス（Electro Luminescence：ＥＬ）層２０６と、絶縁層２０８と、カラーフィルタ２１０と、偏光層２１２と、位相差層２１４と、共通電極２１６とを含んで構成されている。なお、エレクトロルミネッセンスを「ＥＬ」とも表記することにする。

透光性基板２０２は、例えばガラス等の透光性材料で構成されている。

有機ＥＬ層２０６は、透光性基板２０２よりも第１基板１００の側に配置されており、有機ＥＬ層２０６と透光性基板２０２との間に有機ＥＬ層２０６および透光性基板２０２に接触して遮光層２０４が配置されている。

有機ＥＬ層２０６は、局所的に、例えば図１の紙面に垂直に延在する方向に線状に形成されており、反射電極１０６に対向して配置されている。図１では、有機ＥＬ層２０６が反射電極１０６の中央部に対向する場合を例示している。

有機ＥＬ層２０６は、２つの電極間に有機層が挟み込まれた積層構造を有し、白色光を出射する。上記有機層は、いわゆる電子輸送層と発光層と正孔輸送層とが積層されて構成されている。上記２つの電極のうち少なくとも第１基板１００側の電極は透光性の材料、例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide）で構成されている。なお、上記２つの電極のうちで透光性基板２０２の側の電極、換言すれば第１基板１００から遠い側の電極を例えばアルミニウム等の光を反射可能な導電性材料を利用して構成することによって、有機層での発光を反射させてより多くの光を反射電極１０６の側へ出射することが可能になる。

遮光層２０４は、例えば有機ＥＬ層２０６と同様の線状をし、有機ＥＬ層２０６よりも幅が広く、透光性基板２０２の側から表示装置１０を見た場合に有機ＥＬ層２０６の全体が隠れるように有機ＥＬ層２０６に重なっている。

遮光層２０４は、有機ＥＬ層２０６での発光が透光性基板２０２の側へ直接漏れるのを防ぐ役割を有し、この役割のためには有機ＥＬ層２０６での発光を反射可能な材料または吸収可能な材料を利用して構成される。上記光反射可能な材料として例えばクロム、酸化アルミニウ等を利用可能であり、上記光吸収可能な材料として例えば酸化クロム、黒色顔料や黒色染料を含有した樹脂を利用可能である。また、遮光層２０４を上記の両材料を利用して、例えば透光性基板２０２の側に上記光吸収可能な材料を設け有機ＥＬ層２０６の側に上記光反射可能な材料を設けた積層膜で構成することも可能である。この場合、有機ＥＬ層２０６での発光を反射電極１０６の側へ反射させることができるとともに、上記光反射可能な材料が透光性基板２０２の側において光ってコントラストを低減させるのを防止することができる。

カラーフィルタ２１０は、例えば染色された樹脂で構成されている。カラーフィルタ２１０は画素ごとに設けられており、各カラーフィルタ２１０の色は、対応する画素に応じて設定されている。カラーフィルタ２１０は、有機ＥＬ層２０６よりも第１基板１００の側に配置されている。カラーフィルタ２１０は、有機ＥＬ層２０６と反射電極１０６との間に配置され、カラーフィルタ２１０と有機ＥＬ層２０６との間には絶縁層２０８が設けられている。絶縁層２０８は、例えば透光性かつ絶縁性の接着剤で構成されている。

偏光層２１２は、所定の偏光軸を有し入射光から当該偏光軸に応じた直線偏光を抽出する層であり、例えば染料系の偏光材料で構成されている。偏光層２１２は、カラーフィルタ２１０よりも第１基板１００の側に配置され、カラーフィルタ２１０に接触して配置されている。偏光層２１２は、複数の画素に共通に設けられ、有機ＥＬ層２０６と反射電極１０６との間に配置されている。なお、偏光層２１２を画素ごとに設けてもよい。

位相差層２１４は、当該位相差層２１４を通過する光の位相を所定量ずらす層であり、例えば１／４波長板（４分の１波長板）で構成されている。位相差層２１４は、偏光層２１２よりも第１基板１００の側に配置され、偏光層２１２に接触して配置されている。位相差層２１４は、複数の画素に共通に設けられ、有機ＥＬ層２０６と反射電極１０６との間に配置されている。なお、位相差層２１４を画素ごとに設けてもよい。

共通電極２１６は、例えばＩＴＯ等の透光性導電材料で構成され、位相差層２１４よりも第１基板１００の側に配置され、位相差層２１４に接触して配置されている。

第２基板２００の共通電極２１６は、第１基板１００の反射電極１０６と対向配置されている。

液晶３００は、第１基板１００と第２基板２００との間に封入され、反射電極１０６と共通電極２１６に電圧を印加することにより制御される。

第１基板１００および第２基板２００は例えば各種の成膜技術およびパターニング技術を利用して製造可能であり、液晶３００の封入も例えば公知の各種の封入技術によって可能である。例えば第２基板２００は次のようにして製造可能である。

まず、透光性基板２０２上に遮光層２０４および有機ＥＬ層２０６を順次形成する。また、別途、位相差層２１４として位相差板を準備し、当該位相差板上に偏光層２１２およびカラーフィルタ２１０を順次形成する。その後、有機ＥＬ層２０６とカラーフィルタ２１０とを向き合わせて透光性基板２０２と上記位相差板とを接着剤で接着する。この場合、上記接着剤が絶縁層２０８を構成する。その後、位相差層２１４上に共通電極２１６を形成する。これにより、第２基板２００を製造可能である。

カラーフィルタ２１０は、例えば、染色された樹脂を全面的に形成してパターニングすることによって、形成可能である。また、あらかじめパターニングされた染色樹脂を転写することによっても、カラーフィルタ２１０を形成可能である。

偏光層２１２は、例えば、二色性染料分子を含む溶液を印刷等を利用して上記位相差板上に塗布し、当該溶液を固化させ、二色性染料分子を規則的に配列させることによって、形成可能である。

あるいは、透光性基板２０２上に遮光層２０４および有機ＥＬ層２０６を順次形成し、遮光層２０４および有機ＥＬ層２０６を覆って酸化シリコン等の絶縁性材料を堆積、塗布等する。当該絶縁性材料によって絶縁層２０８が構成される。その後、絶縁層２０８上にカラーフィルタ２１０、偏光層２１２、位相差層２１４、および共通電極２１６を順次形成する。これにより、第２基板２００を製造可能である。

位相差層２１４は、例えばＵＶ（紫外線）キュアラブル液晶（紫外線で硬化可能な液晶）を利用して形成可能である。より具体的には、偏光層２１２上に配向膜を形成し、当該配向膜上に液体状のＵＶキュアラブル液晶を塗布等し紫外線（ＵＶ）を照射して硬化することによって、位相差層２１４を形成可能である。この場合、位相差層２１４は、ＵＶキュアラブル液晶を含んで構成され、あるいはさらに上記配向膜を含んで構成される。なお、上記配向膜はＵＶキュアラブル液晶の配向を制御するものであり、液晶３００の配向を規定するものではない。ＵＶキュアラブル液晶は、ＵＶキュアを施す（ＵＶを照射して硬化する）ことによって、位相差板として機能する。その位相差は、ＵＶキュアラブル液晶の厚さを変えることで調整可能である。

上記構成によれば、遮光層２０４、有機ＥＬ層２０６、カラーフィルタ２１０、偏光層２１２、および位相差層２１４が第２基板２００において一体的に形成されており、表示装置１０は有機ＥＬ層２０６を内蔵している。このため、導光板および当該導光板に光を導入するための光源を設けた構成と比べて、表示装置の小型、薄型化が可能となる。

また、有機ＥＬ層２０６は局所的に設けられているので、導光板等を設けた上記構成に比較して、観察側へ漏れる光の量を低減することができる。また、当該光漏れは遮光層２０４によって、さらに低減される。したがって、表示装置１０によれば、導光板等を用いた上記構成と比較して、コントラストが向上し、良好な表示品質が得られる。

また、有機ＥＬ層２０６と反射電極１０６との間にカラーフィルタ２１０が配置されている。このため、有機ＥＬ層２０６の発光を利用した表示と外光を利用した表示とで色味を等しくすることができる。この点を図２の模式図を参照して説明する。なお、図２では、図面の煩雑を避けるため、一部のハッチングを省略している。

図２に示すように、有機ＥＬ層２０６の発光Ｌ２０６は、有機ＥＬ層２０６から第１基板１００へ向けて出射し、その途中でカラーフィルタ２１０および液晶３００を通過し、反射電極１０６で第２基板２００へ向けて反射し、その途中で液晶３００およびカラーフィルタ２１０を再度通過し、表示装置１０から出射する、という光路を進む。また、外光Ｌ０は、第２基板２００の側から第１基板１００へ向けて入射し、その途中でカラーフィルタ２１０および液晶３００を通過し、反射電極１０６で第２基板２００へ向けて反射し、その途中で液晶３００およびカラーフィルタ２１０を再度通過し、表示装置１０から出射する、という光路を進む。すなわち、有機ＥＬ層２０６の発光Ｌ２０６および外光Ｌ０はいずれも、液晶３００中を往復するとともに、カラーフィルタ２１０を２回通過する。このため、有機ＥＬ層２０６の発光Ｌ２０６と外光Ｌ０とのいずれを利用しても色味が等しくなる。

したがって、有機ＥＬ層２０６の発光Ｌ２０６と外光Ｌ０とのいずれを利用しても、換言すれば明るい環境下でも暗い環境下でも、同じ色味の表示を得ることができ、良好な表示品質を得ることができる。

ここで、有機ＥＬ層２０６に替えて、無機ＥＬ、発光ダイオード（ＬＥＤ）等を光源として用いてもよい。

また、偏光層２１２を例えばストライプ状に配列され微細なスリットを有する回折格子で構成することも可能であり、当該回折格子は各種の成膜技術およびパターニング技術を用いて形成可能である。また、偏光層２１２をヨウ素系の偏光材料を塗布等することによって構成することも可能である。なお、表示装置１０の製造工程では高温の工程があるので、耐熱性の高い偏光層２１２、例えば上記の染料系の偏光層２１２を用いるのが好ましい。

また、隣接するカラーフィルタ２１０間に遮光膜、例えばブラックマトリクス（ＢＭ）を設けてもよい。

また、共通電極２１６を第１基板１００の側に設けることによって、表示装置１０をＩＰＳ（In-Plane Switching）モードおよびＦＦＳ（Fringe Field Switching）モードの表示装置に応用することも可能である。

また、上記では表示装置１０が反射型の場合を例示したが、表示装置１０を半透過型の表示装置の反射部に応用することも可能である。

本発明の実施の形態に係る表示装置を説明するための断面図である。本発明の実施の形態に係る表示装置での表示を説明するための模式図である。

符号の説明

１０表示装置、１００第１基板、１０６反射電極（反射層）、２００第２基板、２０２透光性基板、２０４遮光層、２０６有機ＥＬ層（光源）、２１０カラーフィルタ、２１２偏光層、３００液晶。

Claims

反射層を含んで構成された第１基板と、
前記第１基板に対向して配置され透光性基板を含んで構成された第２基板と、
前記第１基板と前記第２基板との間に封入された液晶と、
を備え、
前記第２基板は、前記透光性基板よりも前記第１基板の側に配置された、光源と、カラーフィルタとをさらに含んで構成され、
前記光源と前記反射層との間に前記カラーフィルタが配置されていることを特徴とする表示装置。
請求項１に記載の表示装置であって、
前記第２基板は前記透光性基板と前記光源との間に配置された遮光層をさらに含んで構成されていることを特徴とする表示装置。
請求項１または請求項２に記載の表示装置であって、
前記第２基板は前記光源と前記反射層との間に配置された偏光層をさらに含んで構成され、前記偏光層は染料系の偏光層で構成されていることを特徴とする表示装置。