JP2008197244A - バックライト内蔵型液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】従来の技術では、液晶表示に必要な１対の偏光子を具備したバックライト内蔵型液晶表示装置は未だ実現されておらず、１対の偏光子を具備したままでの装置の薄型化および製造コスト削減は困難であった。
【解決手段】ＴＦＴデバイス13で駆動される透過型の液晶表示装置であって、ガラス基板1と上部ガラス14の間に、下から順に、白色光を発する有機ＥＬ膜3を光源とするバックライト、下側の偏光子5、液晶8、前記ＴＦＴデバイス13の各層を有し、かつ、該ＴＦＴデバイス13内に配置されたカラーフィルタ11と、前記上部ガラス14の上面に配置された上側の偏光子15とを有するものとした。
【選択図】図１

Description

本発明は、バックライト内蔵型液晶表示装置に関し、特に、液晶セル両側に偏光子を有する液晶表示装置にバックライトを内蔵したバックライト内蔵型液晶表示装置に関する。

ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）を駆動回路源としたカラー画像用の透過型液晶表示装置は、通常、図４に示すように、下側（入射光側）から順に、ガラス基板（下部ガラス）1、ＴＦＴデバイス13（画素電極10、ＴＦＴ20，データ電極22、ゲート電極21等からなるＴＦＴアクティブマトリクス）、下側の配向膜7、液晶8、上側の配向膜9、共通電極6、カラーフィルタ11、上部ガラス14が積層した構造を有する液晶セルと、該液晶セルの下側、上側にそれぞれ配置された偏光子5、15と、下側の偏光子5の下側に配置されたバックライト（図示省略）とで構成されている。

バックライトは、透過型液晶表示装置の光源として必要なものであるが、構造が複雑で、ある程度以上の厚さを要するので、液晶表示装置の製造コスト削減および薄型化を妨げる要因となっている。
これに対し、特許文献１に、バックライト内蔵型液晶表示装置として、半導体回路が構成された薄膜デバイス（前記ＴＦＴデバイスに同じ）を備える液晶表示装置において、前記薄膜デバイスと基板との境界面に薄膜状の面発光型光源を形成したことを特徴とするバックライト内蔵型液晶表示装置が提案されている。

前記面発光型光源は、有機又は無機の電界発光（エレクトロルミネッセンス；ＥＬ）素子で構成される。特許文献１の技術は、ＥＬ素子を基板と薄膜デバイスの間に配置してバックライトとして用いるものであるが、そのＥＬ素子として、非特許文献１に記載されたラビング法により偏光発光させるようにした、いわゆる偏光ＥＬ素子を用い、液晶表示に必要な上下２枚の偏光子のうち下側の偏光子を省略している。

また、特許文献１の技術は、液晶表示装置の薄型化に加えて、曲面支持体に配設するために変形能の向上も目的としており、そのため、基板材料としてガラスではなく可撓性を有する合成樹脂（プラスチック等）を用いる。かかる可撓性基板を最初から用いて薄膜デバイスを形成するのはプロセス温度、フォトリソグラフィの観点から困難であるため、既存の転写技術を応用した次のＡまたはＢの製造工程が必要である。

Ａ：(1)第１の基板上に剥離層を形成→(2)剥離層上に薄膜デバイスを形成→(3)薄膜デバイスを第１の基板から剥離して第２の基板上に転写→(4)第２の基板上に転写されることによって露出した薄膜デバイスの裏面に面発光型光源を形成→(5)薄膜デバイスを第２の基板から剥離して、第３の基板（可撓性基板）上に転写→(6)薄膜デバイスの表面に液晶表示素子を形成
Ｂ：(1)第１の基板上に剥離層を形成する→(2)剥離層上に薄膜デバイスを形成→(3)薄膜デバイスを第１の基板から剥離して第２の基板上に転写→(4)第３の基板（可撓性基板）上に面発光型光源を形成→(5)面発光光源と薄膜デバイスの裏面を接着→(6)第２の基板から薄膜デバイスを剥離→(7)薄膜デバイスの表面に液晶表示素子を形成
特開２００１−１６６３００ 電子情報通信学会技術報告ＥＤ１９５−１０６（１９９５年発行）

特許文献１記載の技術では、バックライトとして偏光ＥＬ素子を内蔵し、下側（入射光側）の偏光子を省略しているが、偏光ＥＬ素子から発光される直線偏光の純度は、偏光子通過光のそれに比べて低いであろうから、下側の偏光子を省略しない場合に比べて表示画質が低下する短所がある。なお、特許文献１には、下側の偏光子を省略しない場合の実施形態は示されていない。

また、層膜形成と剥離、転写を繰り返す複雑な製造工程をとるため、製造コストが高くなる短所もある。
すなわち、従来の技術では、液晶表示に必要な１対の偏光子を具備したバックライト内蔵型液晶表示装置は未だ実現されておらず、１対の偏光子を具備した透過型液晶表示装置の薄型化および製造コスト削減は困難であった。

発明者らは、上記困難を克服すべく鋭意検討し、その結果、ＴＦＴデバイスをガラス基板（下部ガラス）ではなく上部ガラスの下面に形成することで、ＥＬ層をガラス基板（下部ガラス）の上面に形成し、その上に下側の偏光子を配置することが可能であることを見出し、本発明をなした。
すなわち、本発明は以下のとおりである。
１．ＴＦＴデバイスで駆動される透過型の液晶表示装置であって、ガラス基板と上部ガラスの間に、下から順に、白色光を発するＥＬ膜を光源とするバックライト、下側の偏光子、液晶、前記ＴＦＴデバイスの各層を有し、かつ、該ＴＦＴデバイス内に配置されたカラーフィルタと、前記上部ガラスの上面に配置された上側の偏光子とを有するバックライト内蔵型液晶表示装置。
２．前記液晶はその上下両側の配向膜を介して前記ＴＦＴデバイスの一部をなす画素電極と該画素電極に対向する共通電極とで挟まれており、前記バックライトは、下から順に金属陰極、前記白色光を発するＥＬ膜、透明陽極の各層を有する前項１に記載のバックライト内蔵型液晶表示装置。
３．前項２に記載されたバックライト内蔵型液晶表示装置において、前記共通電極を省略し、前記透明陽極を前記共通電極と兼用するものとしたバックライト内蔵型液晶表示装置。
４．前項３に記載されたバックライト内蔵型液晶表示装置において、前記透明陽極を省略し、前記画素電極を前記透明陽極と兼用するものとしたバックライト内蔵型液晶表示装置。
５．前項１または２に記載されたバックライト内蔵型液晶表示装置において、前記白色光を発するＥＬ膜に代えて相異なる色光を個別に発する複数のＥＬ膜片を２次元的に配置してなるＥＬ膜として、駆動方式をフィールドシーケンシャル方式とし、前記カラーフィルタを省略したバックライト内蔵型液晶表示装置。
６．前記ガラス基板および／または上部ガラス(14)に係るガラスに代えて透明プラスチックとした前項１〜５のいずれかに記載のバックライト内蔵型液晶表示装置。

本発明によれば、透過型液晶表示装置において、１対の偏光子を具備した形態を維持しながら液晶セル内にバックライトを収容した構造を実現し、装置の薄型化および製造コスト削減を達成できる。

図１は、本発明の実施形態の１例を示す断面模式図である。この例は、ＴＦＴデバイス13で駆動される透過型の液晶表示装置であって、ガラス基板1と上部ガラス14の間に、下から順に、白色光を発する有機ＥＬ膜3を光源とするバックライト、下側の偏光子5、液晶8、前記ＴＦＴデバイス13の各層を有し、かつ、該ＴＦＴデバイス13内に配置されたカラーフィルタ11と、前記上部ガラス14の上面に配置された上側の偏光子15とを有する。

ＴＦＴデバイス13は上下二層に分かれ、該下層が画素電極10、該上層がＴＦＴデバイス13から画素電極10を除いた残部12からなり、この上下二層間は接続配線で接続されている。カラーフィルタ（例えばＲＧＢ（赤緑青）の各フィルタ）11はこの上下二層間に配置されている。
前記液晶8はその上下両側の配向膜9,7を介して前記ＴＦＴデバイス13の一部をなす画素電極10と該画素電極10に対向する共通電極6とで挟まれている。前記バックライトは、下から順に金属陰極2、前記白色光を発する有機ＥＬ膜3、透明陽極4の各層を有する。ここで、前記バックライトは、通常の有機ＥＬ素子で形成されるものであって、金属陰極2と有機ＥＬ膜3の間に図示のない電子輸送層を有し、かつ、有機ＥＬ膜3と透明陽極4の間に図示のない正孔輸送層を有する。

金属陰極2は例えばＡｌ（アルミニウム）で形成される。透明陽極4、共通電極6、画素電極10は例えばＩＴＯ（インジウム錫酸化物）で形成される。
通常の液晶表示装置では、ＴＦＴデバイス13はガラス基板（下部ガラス）1上に形成される。かかる構造では、有機ＥＬ素子からなるバックライトを液晶8の下側に配置し、さらに該バックライトと液晶8の間に下側の偏光子5を配置するのは極めて困難である。これに対し、本発明では、図１のように、ＴＦＴデバイス13を通常とは逆に上部ガラス14の下面側に形成するようにしたから、ガラス基板（下部ガラス）1の上に有機ＥＬ素子を形成し、その上に下側の偏光子5を重ねることが容易にできる。

図１の例では、下側の偏光子5を有機ＥＬ素子の透明陽極4と液晶セルの共通電極6の間に配置しているが、偏光子は有機ＥＬ膜3上の前記正孔輸送層に直接重ねることもできるので、図１において、下側の偏光子5を有機ＥＬ膜3上の前記正孔輸送層と透明陽極4の間に配置転換してもよい。
その場合、図２に例示するように、液晶セルの共通電極6を省略し、有機ＥＬ素子の透明陽極4に前記共通電極6の役割も担わせることができる。これによれば、装置をさらに薄くできる。

さらに、図２において、透明陽極4を省略し、画素電極10に透明陽極4の役割も担わせた形態を図２Ａに例示する。この形態では、液晶セルと有機ＥＬ素子はともに画素電極10と金属陰極2の間の印加電圧によって駆動されることになるが、液晶セル透過率は交流成分で、ＥＬ点滅は直流成分で、互いに独立に制御可能である。これによれば、装置をより一層薄くできる。

また、例えば図１において、白色光を発する有機ＥＬ膜3に代えて、相異なる色光を発する複数の有機ＥＬ膜片を２次元的に配置してなる有機ＥＬ膜として、駆動方式をフィールドシーケンシャル方式とし、カラーフィルタ11を省略することもできる。この形態を図３に例示する。図３中、16が相異なる色光（この例ではＲ、Ｇ、Ｂの３種類）を個別に発する複数の有機ＥＬ膜片を２次元的に配置してなる有機ＥＬ膜である。これによれば、カラーフィルタを有する場合よりもさらに装置を薄くできる。

以上の実施形態では、内蔵するバックライトの構成要素として有機ＥＬ膜を用いた場合を示したが、本発明では、有機ＥＬ膜に代えて無機ＥＬ膜を用いることも可能である。また、前記ガラス基板の代りに透明プラスチック基板を用い、および/または、前記上部ガラスの代りに上部透明プラスチックを用いてもよい。

本発明の実施形態の１例を示す断面模式図である。 本発明の実施形態の１例を示す断面模式図である。 本発明の実施形態の１例を示す断面模式図である。 本発明の実施形態の１例を示す断面模式図である。 通常の透過型液晶表示装置の１例を示す一部切欠立体模式図である。

符号の説明

1 ガラス基板（下部ガラス）
2 金属陰極（Ａｌ）
3 有機ＥＬ膜（白色発光）
4 透明陽極（ＩＴＯ）
5 偏光子（下側）
6 共通電極（ＩＴＯ）
7 配向膜（下側）
8 液晶
9 配向膜（上側）
10 画素電極（ＩＴＯ）
11 カラーフィルタ
12 ＴＦＴデバイスから画素電極を除いた残部（画素電極とは層間接続配線で接続している）
13 ＴＦＴデバイス
14 上部ガラス
15 偏光子（上側）
16 有機ＥＬ膜（多色発光）
20 ＴＦＴ
21 ゲート電極
22 データ電極

Claims (6)

1. ＴＦＴデバイス(13)で駆動される透過型の液晶表示装置であって、ガラス基板(1)と上部ガラス(14)の間に、下から順に、白色光を発するＥＬ膜(3)を光源とするバックライト、下側の偏光子(5)、液晶(8)、前記ＴＦＴデバイス(13)の各層を有し、かつ、該ＴＦＴデバイス(13)内に配置されたカラーフィルタ(11)と、前記上部ガラス(14)の上面に配置された上側の偏光子(15)とを有するバックライト内蔵型液晶表示装置。
2. 前記液晶(8)はその上下両側の配向膜(9,7)を介して前記ＴＦＴデバイスの一部をなす画素電極(10)と該画素電極(10)に対向する共通電極(6)とで挟まれており、前記バックライトは、下から順に金属陰極(2)、前記白色光を発するＥＬ膜(3)、透明陽極(4)の各層を有する請求項１に記載のバックライト内蔵型液晶表示装置。
3. 請求項２に記載されたバックライト内蔵型液晶表示装置において、前記共通電極(6)を省略し、前記透明陽極(4)を前記共通電極(6)と兼用するものとしたバックライト内蔵型液晶表示装置。
4. 請求項３に記載されたバックライト内蔵型液晶表示装置において、前記透明陽極(4)を省略し、前記画素電極(10)を前記透明陽極(4)と兼用するものとしたバックライト内蔵型液晶表示装置。
5. 請求項１または２に記載されたバックライト内蔵型液晶表示装置において、前記白色光を発するＥＬ膜(3)に代えて相異なる色光を個別に発する複数のＥＬ膜片を２次元的に配置してなるＥＬ膜(16)として、駆動方式をフィールドシーケンシャル方式とし、前記カラーフィルタ(11)を省略したバックライト内蔵型液晶表示装置。
6. 前記ガラス基板(1)および／または前記上部ガラス(14)に係るガラスに代えて透明プラスチックとした請求項１〜５のいずれかに記載のバックライト内蔵型液晶表示装置。

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