JP2015038626A - 表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】消費電力を低減することが可能なバックライトを提供する。さらには、バックラ
イトより出射される光を有効に利用し、消費電力の低い表示装置を提供する。
【解決手段】複数の発光素子が配列された光源装置と、光源装置に固着された散乱板と、
散乱板に固着された第１の偏光板と、第１の偏光板に固着された液晶パネルと、液晶パネ
ルに固着された第２の偏光板と、を有する表示装置であって、該光源装置は、複数の発光
素子のそれぞれを覆う凸状の球面および透光性を有する有機樹脂と、複数の発光素子、お
よび、凸状の球面および透光性を有する有機樹脂を覆い、且つ表面が平坦化された透光性
を有する有機樹脂と、を有する表示装置である。
【選択図】図１

Description

本発明は、発光素子を複数有するバックライト、および当該バックライトを有する表示装
置に関する。

液晶表示装置のバックライトとして、冷陰極管（Ｃｏｌｄ Ｃａｔｈｏｄｅ Ｆｌｕｏｒ
ｅｓｃｅｎｔ Ｌａｍｐ：ＣＣＦＬ）が使用されている。しかしながら、冷陰極管は消費
電力が大きいため、近年、消費電力が少ない発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉ
ｎｇ Ｄｉｏｄｅ：ＬＥＤ）が、冷陰極管の代わりに使用され始めている（特許文献１参
照）。

特開２００４−２４０４１２号公報

しかしながら、液晶表示装置の画質を向上させるためには、バックライトから射出される
光の輝度を高める必要がある。そのため、バックライトの発光素子である発光ダイオード
により多くの電流を流すことになり、消費電力が少ない発光ダイオードを用いても、バッ
クライトとしての消費電力は増大してしまう。そして、液晶表示装置が大型になるほど、
該消費電力の増大は顕著になる。

そこで、本発明が解決する課題は、消費電力を低減することが可能なバックライトを提供
することである。さらに、バックライトより射出される光を有効に利用し、消費電力の低
い表示装置を提供することを課題とする。

上記課題を鑑み、課題を解決する手段は、透光性を有する有機樹脂を用いて発光素子（例
えば発光ダイオード）を覆うように凸状の構造物を作り込むことである。これにより、発
光素子からの光の取り出し効率を向上させることができる。

さらに、発光素子を覆う上記凸状の構造物に、透光性を有する有機樹脂で表面を平坦化し
て固体化（封止ともいえる）する。なお、本明細書では、発光素子および該発光素子の周
辺に設けられて固体化されたもの（１つに固着されたもの）を、バックライトモジュール
と記載する。

上記バックライトモジュールにより、バックライトモジュールと、光学部材と、第１の偏
光板と、液晶パネルと、第２の偏光板を固体化（全ての部材を１つに固着すること）させ
ることができ、空気の層が介在されないためにバックライトモジュールから射出される光
を、液晶パネルに効率良く入射させることができる。つまり、発光素子からの射出される
光を効率良く利用することができ、バックライト（発光素子）の消費電力、さらには表示
装置の表示電力を低減させることができる。

そこで、本発明の一態様は、複数の発光素子が配列された光源装置と、光源装置に固着さ
れた散乱板と、散乱板に固着された第１の偏光板と、第１の偏光板に固着された液晶パネ
ルと、液晶パネルに固着された第２の偏光板と、を有する表示装置であって、該光源装置
は、複数の発光素子のそれぞれを覆う凸状の球面および透光性を有する有機樹脂と、複数
の発光素子、および、凸状の球面および透光性を有する有機樹脂を覆い、且つ表面が平坦
化された透光性を有する有機樹脂と、を有することを特徴とする表示装置である。

また、上記において、表示装置の正面輝度を向上させる光学部材を、適宜設けることがで
きる。

また、本発明の一態様は、複数の発光素子が配列された光源装置と、光源装置に固着され
た散乱板と、散乱板に固着された光学部材と、光学部材と重畳する第１の偏光板と、第１
の偏光板に固着された液晶パネルと、液晶パネルに固着された第２の偏光板と、を有する
表示装置であって、該光源装置は、複数の発光素子のそれぞれを覆う凸状の球面および透
光性を有する有機樹脂と、複数の発光素子、および、凸状の球面および透光性を有する有
機樹脂を覆い、且つ表面が平坦化された透光性を有する有機樹脂と、を有することを特徴
とする表示装置である。

また、光を散乱させる形成物を、バックライトモジュールの表面が平坦化された透光性を
有する有機樹脂に作り込むことで、表示装置内において、散乱板を用いずに明るさの均一
な光を得ることができる。

つまり、本発明の一態様は、複数の発光素子が配列された光源装置と、光源装置に固着さ
れた第１の偏光板と、第１の偏光板に固着された液晶パネルと、液晶パネルに固着された
第２の偏光板と、を有する表示装置であって、該光源装置は、複数の発光素子のそれぞれ
を覆う凸状の球面および透光性を有する有機樹脂と、複数の発光素子、および、凸状の球
面および透光性を有する有機樹脂を覆い、且つ光を散乱させる形成物を含み、表面が平坦
化された透光性を有する有機樹脂と、を有することを特徴とする表示装置である。

上記の表示装置においても、表示装置の正面輝度を向上させる光学部材を、適宜設けるこ
とができる。

つまり、本発明の一態様は、複数の発光素子が配列された光源装置と、光源装置に固着さ
れた光学部材と、光学部材と重畳する第１の偏光板と、第１の偏光板に固着された液晶パ
ネルと、液晶パネルに固着された第２の偏光板と、を有する表示装置であって、該光源装
置は、複数の発光素子のそれぞれを覆う凸状の球面および透光性を有する有機樹脂と、複
数の発光素子、および、凸状の球面および透光性を有する有機樹脂を覆い、且つ光を散乱
させる形成物を含み、表面が平坦化された透光性を有する有機樹脂と、を有することを特
徴とする表示装置である。

本発明の液晶パネルを用いる表示装置は、白色の発光素子を用いて、モノクロ表示または
カラー表示とすることができる。カラー表示を行うには液晶パネルに着色層を設ければよ
く、フルカラー表示とする場合には、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の着色層を設ければ
よい。

さらに、本発明の液晶パネルを用いる表示装置は、フルカラー表示をする際に着色層を用
いずに、白色の発光素子の代わりに、赤（Ｒ）色を呈色する発光素子、緑（Ｇ）色を呈色
する発光素子、青（Ｂ）色を呈色する発光素子を用いて、それら３色の発光素子を順次点
灯させ、色を切り替えてフルカラー表示をするフィールドシーケンシャル方式を用いるこ
ともできる。

また、上記バックライトモジュールの凸状の構造物は、放射状に広がる発光素子からの光
を所望の形の光にして取り出すことができるようにするため、凸状の球面および透光性を
有する有機樹脂における光屈折率は、表面が平坦化された透光性を有する有機樹脂の光屈
折率より大きくすることが好ましい。

また、上記バックライトモジュールを用いて、液晶パネルの代わりに、各画素のバックラ
イトからの光の透過率を、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａ
ｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）によって制御する表示装置を作製できる。この表示装置は、着色層
なしにカラー表示することができる。

つまり、本発明の一態様は、複数の発光素子が配列された光源装置と、光源装置に固着さ
れた散乱板と、散乱板に固着された透光性を有する一対の基板と、一対の基板の間に形成
された開口部を有する反射層と、開口部に対応して設けられたシャッタを有する移動可能
な微小構造体と、微小構造体に接続されたトランジスタと、を有する表示装置であって、
該光源装置は、複数の発光素子のそれぞれを覆う凸状の球面および透光性を有する有機樹
脂と、複数の発光素子および凸状の球面および透光性を有する有機樹脂を覆い、且つ表面
が平坦化された透光性を有する有機樹脂と、を有することを特徴とする表示装置である。

また、上記微小構造体を用いた表示装置においても、適宜、輝度を向上させる光学部材を
設けることや、光を散乱させる形成物をバックライトモジュールに作り込むことができる
。

上記微小構造体は、シャッタの一方の辺に接続する第１の可動電極と、第１の可動電極の
近傍に設けられる第２の可動電極と、シャッタの他方の辺に接続するスプリングと、を有
している。上記第１の可動電極及びスプリングは、共通電極または接地電極に電気的に接
続されており、上記第２の可動電極は、上記トランジスタに電気的に接続されている。さ
らに、上記微小構造体が有するシャッタは、第１の基板表面に対して平行な方向へ移動す
ることを特徴とする。

本発明によって、消費電力を低減することが可能なバックライトを提供することができる
。さらに、バックライトより射出される光を有効に利用し、消費電力の低い表示装置を提
供することができる。

本発明に係るバックライトモジュールを説明する断面図および発光素子の上面図。 本発明に係る表示装置のブロック図および画素の回路構成を説明する図。 本発明に係る表示装置の構成を説明する断面図。 本発明に係るＬＥＤユニットの駆動方法を説明する図。 本発明に係る表示装置の駆動方法を説明する図。 本発明に係る表示装置の構成を説明する上面図および断面図。 本発明に係る表示装置の構成を説明する上面図および断面図。 本発明に係る表示装置を説明する断面図。 本発明に係る表示装置のＭＥＭＳスイッチを説明する斜視図。 本発明に係る表示装置を説明する等価回路図。 テレビジョン装置およびデジタルサイネージの一例を説明する図。 本発明に係るバックライトモジュールを説明する斜視図。

本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。ただし、本発明は以下の説明
に限定されず、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々
に変更し得ることは、当業者であれば容易に理解される。したがって、本発明は、以下に
示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。なお、図面を用いて発明
の構成を説明するにあたり、同じものを指す符号は異なる図面間でも共通して用いる。ま
た、同様のものを指す際にはハッチパターンを同じくし、特に符号を付さない場合がある
。なお、各図面において示す各構成の、大きさ、層の厚さ、又は領域は、明瞭化のために
誇張されて表記している場合がある。従って、必ずしもそのスケールに限定されない。な
お、構造物の全てを図にかき表せない場合、図の省略を２重の斜め二点鎖線を用いて表す
場合がある。

ＡとＢとが接続されている、と記載する場合は、ＡとＢとが電気的に接続されている場合
と、ＡとＢとが直接接続されている場合とを含むものとする。ここで、Ａ、Ｂは、対象物
（例えば、装置、素子、回路、配線、電極、端子、導電膜、層、など）であるとする。

また、電圧とは２点間における電位差のことをいい、電位とはある一点における静電場の
中にある単位電荷が持つ静電エネルギー（電気的な位置エネルギー）のことをいう。ただ
し、一般的に、ある一点における電位と基準となる電位（例えば接地電位）との電位差の
ことを、単に電位もしくは電圧と呼び、電位と電圧が同義語として用いられることが多い
。このため、本明細書では特に指定する場合を除き、電位を電圧と読み替えてもよいし、
電圧を電位と読み替えてもよいこととする。

「ソース」や「ドレイン」の機能は、回路動作において電流の方向が変化する場合などに
は入れ替わることがある。このため、本明細書においては、「ソース」や「ドレイン」の
用語は、入れ替えて用いることができるものとする。

（実施の形態１）
本実施の形態では、本発明の一態様である液晶表示装置のバックライトモジュールについ
て説明する。本発明の一態様であるバックライトモジュールは、直下型のバックライトモ
ジュールである。

図１（Ａ）および図１２は、バックライトモジュール１００の断面図および斜視図である
。バックライトモジュール１００は、基板１０１上に複数の発光素子（例えば発光ダイオ
ード）を有している。複数の発光素子のうち、いくつかの発光素子を配線１１１で直列接
続させ、１つの発光素子ユニット（図１（Ａ）における点線１０３）とし、該発光素子ユ
ニットが複数形成されている。例えば、本実施の形態では、５つの発光素子を直列接続さ
せたものを、１つの発光素子ユニットとする。各々の発光素子ユニットは、それぞれコネ
クタ１０５によって、他の発光素子ユニットと電気的に接続されている。さらに基板端部
の発光素子ユニットは、コネクタ１５５および配線１５７によって、後述する制御回路基
板１０７と電気的に接続されている。さらに、基板１０１に形成される複数の発光素子ユ
ニットは、透光性を有する有機樹脂１０６で覆われている。

本発明における発光素子は、有機ＥＬや無機ＥＬなど、他の発光素子を用いることができ
るが、本実施の形態は、発光素子を発光ダイオード（ＬＥＤ）として説明する。そのため
、本明細書において、発光素子はＬＥＤと読み替えることができるし、ＬＥＤは発光素子
と読み替えることができる。

次に、バックライトモジュールの詳細について、点線１０３に示す一つのＬＥＤユニット
を用いて説明する。図１（Ｂ）は、点線１０３の拡大図である。

ＬＥＤユニットは、ＬＥＤチップ１０９が、配線１１１を介して基板１０１に形成されて
いる。ＬＥＤチップ１０９と配線１１１の一部は、凸状の球面および透光性を有する有機
樹脂１１３で覆われている。そして、凸状の球面および透光性を有する有機樹脂１１３は
、ＬＥＤチップ１０９の数だけ設けられ、凸状の球面および透光性を有する有機樹脂１１
３の間には、反射シート１１５が複数形成されている。また、ＬＥＤユニットの電源や点
灯の制御を行う制御回路基板１０７は、基板１０１の裏側に形成されるため、配線は基板
１０１の端部を沿うように引き回され、コネクタ１５５および配線１５７によって、ＬＥ
Ｄユニットと電気的に接続する。基板１０１、ＬＥＤチップ１０９、配線１１１、凸状の
球面および透光性を有する有機樹脂１１３、コネクタ１５５および反射シート１１５は、
透光性を有する有機樹脂１０６に覆われている。さらに、透光性を有する有機樹脂１０６
の表面は平坦化されている。

光が、光屈折率が異なる２種の媒体を進む際、なかでも、光が、光屈折率の大きい媒体か
ら光屈折率の小さい媒体に進む際には、その界面で光の屈折また反射が生じる。従来の表
示装置には、空気の層が含まれているものが多い。空気の光の屈折率は約１であることか
ら、光源からの光は屈折や反射されることになり、光源からの光を効率良く利用すること
ができていない。そこで、光源である発光素子を、空気より屈折率の大きな部材で覆うこ
とにより、発光素子からの光の反射を抑制することができ、光の取り出し効率を向上させ
ることができる。さらに、詳細は後述するが、液晶表示装置を構成する部材を空気より屈
折率が大きく、透光性を有する部材で固体化させることにより、液晶表示装置内における
屈折率の変化が小さくなり、光の反射が抑制され、発光素子からの光を効率良く利用する
ことできる。

そこで、凸状の球面および透光性を有する有機樹脂１１３を設けることによって、放射状
に広がる光を所望の形の光にして取り出すことができる。さらに、ＬＥＤチップ１０９と
凸状の球面および透光性を有する有機樹脂１１３との間には空気の層が無いために、光の
反射を抑制することができ、ＬＥＤチップ１０９からの光を効率良く拡散させることがで
きる。

また、凸状の球面および透光性を有する有機樹脂１１３から取り出した光の明るさを均一
にさせるために、有機樹脂１０６の光屈折率は、凸状の球面および透光性を有する有機樹
脂１１３と異なるようにする必要がある。例えば、光学設計しやすさを考慮して、凸状の
球面および透光性を有する有機樹脂１１３の屈折率が、有機樹脂１０６の屈折率より大き
くすればよい。その際、互いの界面において、光の反射が生じないようにできる限り屈折
率の差を小さくすることが好ましい。

つまり、ＬＥＤチップ１０９で発光した光は、空気の層を通ることなく、散乱した光とし
て効率良くバックライトモジュールから射出される。なお、光の反射を最小限に抑制でき
ても、光の反射を全てなくすことはできないため、バックライトモジュールの中の反射光
は、反射シート１１５によって、バックライトモジュールから射出されるように導光され
る。

図１（Ｃ）に、図１（Ｂ）の点線部の上面拡大図を示す。図１（Ｃ）において、ＬＥＤに
ついて説明するために凸状の球面および透光性を有する有機樹脂１１３を図示していない
。ＬＥＤチップ１０９はＬＥＤ搭載台１１９上に設けられている。ＬＥＤ搭載台１１９は
、耐熱性を有する有機樹脂などで形成される。ＬＥＤ搭載台１１９に搭載されるＬＥＤチ
ップの数は１つでもよいし、所望の光量に応じて複数にすることもできるが、本実施の形
態では１つ設けている。なお、ＬＥＤ搭載台１１９を設けない構成であっても良い。ＬＥ
Ｄチップを複数設ける場合は、配線を用いて各々のＬＥＤチップを直列に接続すればよい
。ＬＥＤチップ１０９は、端子電極１２３と電気的に接続されている電極１２５と接続用
配線１２７によって電気的に接続されている。端子電極１２３は配線１１１に重畳するよ
うに形成される。ＬＥＤチップ１０９と電極１２５を電気的に接続する接続用配線１２７
は、ワイヤボンディング法やフリップチップ法などを用いて形成すればよい。

また、本実施の形態では、少なくともＬＥＤチップ１０９を蛍光体１２９で覆い、白色の
光が射出されるようにしてある。これは、液晶表示装置に着色層（カラーフィルタ）を用
いてフルカラー表示するためである（詳細は後述）。ＬＥＤチップ１０９は青色に発光す
るＬＥＤチップを用いて、蛍光体１２９は黄色の蛍光を示す蛍光体を用いれば、白色の光
を射出させることができる。なお、赤（Ｒ）色を呈色する発光素子、緑（Ｇ）色を呈色す
る発光素子、青（Ｂ）色を呈色する発光素子のＬＥＤチップを用いて、三色を混合するこ
とで、白色の光を射出させることもできる。さらには、近紫外線領域の波長を射出するＬ
ＥＤまたは紫色ＬＥＤによって、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の蛍光体を光らせ、白色
の光を射出させることもできる。

また、フィールドシーケンシャル方式のように、着色層を用いずにフルカラー表示する場
合は、蛍光体を用いずに赤（Ｒ）色を呈色する発光素子、緑（Ｇ）色を呈色する発光素子
、青（Ｂ）色を呈色する発光素子のＬＥＤチップを、それぞれ等間隔に設ければよい。

次に、本実施の形態に示すバックライトモジュール１００の作製方法について説明する。

基板１０１は、作製工程中の加熱や実際の使用時に生じる発熱に耐えられる基板であれば
特に限定はない。たとえば、ガラス基板や、プラスチック基板、プリント基板である。具
体例としては、ガラスエポキシ樹脂基板、ポリイミド基板、セラミック基板、アルミナ基
板、窒化アルミニウム基板などがある。

また、あらかじめ印刷法などで形成したバックライトモジュール１００用のプリント基板
を用意すれば、後述する配線１１１を、蒸着法、スパッタリング法、液滴吐出法（インク
ジェット法、スクリーン印刷、オフセット印刷等）、または塗布法などで成膜する必要が
ないので、歩留まり良く作製することができる。

配線１１１は導電性を有していれば、その材料は特に限定はない。例としては、アルミニ
ウム、ニッケル、銅、銀、白金、または金から選ばれた一元素、或いは該元素を５０％以
上含む合金材料がある。これらを蒸着法などで形成すればよい。また、スパッタリング法
などマスクを用いずに成膜する場合には、配線１１１がＬＥＤとショートしないように、
フォトリソグラフィ工程およびエッチング工程を用いて電気的に分離させる必要がある。
さらに、配線１１１を、液滴吐出法や塗布法などを用いて形成してもよい。また、基板１
０１表面に配線１１１を設けてあるため、配線１１１を、反射シート１１５の代わりに反
射膜として用いることもできる。なお、プリント基板のように、あらかじめ配線１１１が
形成された基板を用いる際は、反射シート１１５を用いることが特に好ましい。

反射シート１１５は、光反射塗料である白色顔料を有する基板、シートまたはフィルムで
ある。代表例としては、酸化亜鉛、酸化チタン、炭酸カルシウム、酸化シリコン、窒化ホ
ウ素など無機顔料または有機顔料等の白色塗料が表面に印刷または塗装されたプラスチッ
ク、上記無機顔料または有機顔料等の白色塗料が混合されたプラスチック等があり、当該
プラスチックとしては、ＰＥＴ、ポリエステル、ポリオレフィン等がある。また、蛍光材
を含む発泡性ＰＥＴを用いることができる。または、反射シート１１５の代わりに、基板
１０１及び配線１１１上に白色ソルダーレジストが塗布されてもよい。反射シート１１５
または白色ソルダーレジストにより、ＬＥＤチップ１０９から発光され、基板１０１側に
射出した光を、反射させることができる。

ＬＥＤチップ１０９は、砲弾型または表面実装型のように従来から用いられているものを
使うことができる。例えば、ピン挿入型のＬＥＤなどを用いることができる。本実施の形
態では、青色のＬＥＤと黄色の蛍光を示す蛍光体から白色の光を射出させる。青色のＬＥ
Ｄとしては市販品でもよく、例えば、ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体からなるものがある
。ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体の一例としては、Ｉｎ_ｘＡｌ_ｙＧａ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ（ｘは
０以上１以下，ｙは０以上１以下，ｘ＋ｙは０以上１以下）の式で表されるＧａＮ系半導
体を有するものがある。

端子電極１２３は、導電性を有するものであればよく、配線１１１で説明したものを用い
ることができ、液滴吐出法や塗布法などを用いて金属または合金の膜を形成する。また、
金属や合金の粒子を分散させた導電性ペーストを用いても形成してもよい。導電性ペース
トは、スズ、銀、ビスマス、銅、インジウム、ニッケル、アンチモン、亜鉛等を複数含む
合金で形成される。

蛍光体１２９も黄色の蛍光を示す蛍光体であれば、従来から用いられているものを使うこ
とができる。例えば、ＹＡＧ（イットリウム アルミニウム ガーネット）蛍光体、また
は珪酸塩系蛍光体を分散させた樹脂を用いて、液滴吐出法や塗布法でＬＥＤチップ１０９
を覆えばよい。

電極１２５は、端子電極１２３に電気的に接続されていて、ＬＥＤチップ１０９と端子電
極１２３とを容易に電気的接続させるために設けられる。配線１１１で説明したものを用
いることができる。

接続用配線１２７は、ＬＥＤチップ１０９と電極１２５を電気的に接続する。金、金を含
む合金、銅、または銅を含む合金で形成された金属の細線を用いたワイヤボンディング法
、または異方性導電接着材を用いたフリップチップ法などを用いて形成すればよく、金属
や合金の粒子を分散させた上記導電性ペーストを用いて、液滴吐出法や塗布法などで形成
してもよい。

以上より、ＬＥＤチップ１０９を基板１０１に実装することができる。

そして、基板１０１に実装したＬＥＤチップ１０９の上に凸状の球面および透光性を有す
る有機樹脂１１３を形成する。形成する有機樹脂の種類には特に限定はなく、熱硬化性樹
脂、あるいは紫外線硬化性樹脂、可視光硬化性樹脂などを適宜用いることができる。代表
的なものとして、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂等がある。所望の形の光が射出されるよ
うに、上記透光性を有する有機樹脂の高さ、幅、曲率半径を決めて形成する。液滴吐出法
、塗布法、またインプリント法などで形成してもよい。あらかじめ凸状に型取られた有機
樹脂１１３を加熱しながら押し固めてもよい。

反射シート１１５は、複数形成した凸状の球面および透光性を有する有機樹脂１１３の間
に上記列挙した材料を用いて形成する。あらかじめ形成してあるシート状のものを配置し
てもよいし、上記列挙した材料を液滴吐出法、塗布法などで形成してもよい。

有機樹脂１０６は、凸状の球面および透光性を有する有機樹脂１１３で説明したものを用
いて、表面が平坦となるように形成する。このとき、凸状の球面および透光性を有する有
機樹脂１１３との界面に空気が含まれないように形成する。さらに、有機樹脂１０６にて
、凸状の球面および透光性を有する有機樹脂１１３から射出される光の明るさが均一にで
きるような光屈折率を有する材料であり、凸状の球面および透光性を有する有機樹脂１１
３の光屈折率に近いものを選択する。選択する材料に応じて、液滴吐出法、塗布法、スピ
ンコート、ディップなどの方法で形成する。また、ドクターナイフ、ロールコーター、カ
ーテンコーター、ナイフコーター等の器具を用いて形成してもよい。

以上より、本発明の一態様であるバックライトモジュールは、発光素子からの光の反射を
抑制することができ、光の取り出し効率を向上させることができる。これにより、バック
ライト（発光素子）の消費電力、さらには表示装置の表示電力を低減させることができる
。

なお、本実施の形態は、他の実施の形態と自由に組み合わせることができる。

（実施の形態２）
本実施の形態では、実施の形態１で説明したバックライトモジュールを用いた液晶表示装
置について説明する。

本実施の形態の液晶表示装置は、パッシブマトリクス型およびアクティブマトリクス型ど
ちらにおいても実施可能である。図２（Ａ）は、アクティブマトリクス型の液晶表示装置
２００の構成を示すブロック図である。

図２（Ａ）において、液晶表示装置２００は、画像を表示する画素部２１０と、信号線駆
動回路２１４と、走査線駆動回路２１１と、画素部２１０に光を入射させるバックライト
モジュール１００と、バックライトモジュール１００に含まれるＬＥＤに送る信号を制御
するＬＥＤ制御回路２１２とを有している。加えて、液晶表示装置２００は、画像処理回
路（画像エンジン）など液晶表示装置を動作させるために必要な回路を有するものである
。また、信号線駆動回路２１４、走査線駆動回路２１１、ＬＥＤ制御回路２１２および画
像処理回路は、図１に示した制御回路基板１０７に設けられている。また、信号線駆動回
路２１４、走査線駆動回路２１１、ＬＥＤ制御回路２１２および画像処理回路は、論理回
路部と、スイッチ部またはバッファ部とに大別されるが、回路の構成については詳細を省
略する。また、上記回路の一部または全部をＩＣ等の半導体装置で実装してもよい。

画素部２１０は、液晶パネルに設けられた複数の画素２１５から構成されており、走査線
駆動回路２１１は、画素２１５を駆動するための回路であり、パルス信号である複数の表
示選択信号を出力する機能を有する。また、信号線駆動回路２１４は、入力された画像信
号をもとに表示データ信号を生成し、生成した表示データ信号を後述の信号線２１７に印
加する機能を有する。

図２（Ｂ）は画素２１５の回路図を示す。画素２１５には、スイッチング素子としてトラ
ンジスタ（主に薄膜トランジスタ：ＴＦＴ）が配置されている。ゲート電極が走査線２１
９に電気的に接続され、ソース電極が信号線２１７に電気的に接続されたトランジスタ２
２１と、一方の電極がトランジスタ２２１のドレイン電極に電気的に接続され、他方の電
極が一定の電位を供給する配線（容量線ともいう）に電気的に接続された保持容量素子２
２３と、一方の電極（画素電極ともいう）がトランジスタ２２１のドレイン電極及び保持
容量素子２２３の一方の電極に電気的に接続され、他方の電極（対向電極ともいう）が対
向電位を供給する配線に電気的に接続された液晶素子２２５と、を有する。

本明細書中において、液晶パネルは、液晶の光学的変調作用によって光の透過または非透
過を制御することで画像を表示する。なお、液晶の光学的変調作用は、液晶にかかる電界
（横方向の電界、縦方向の電界または斜め方向の電界を含む）によって制御される。

次に、液晶表示装置２００の形態について図３を参照して説明する。図３（Ａ）は、実施
の形態１に示すバックライトモジュール１００と、バックライトモジュール１００に重畳
する散乱板３０１と、バックライトモジュール１００および散乱板３０１に重畳する第１
の偏光板３０３と、バックライトモジュール１００、散乱板３０１、および第１の偏光板
３０３と重畳する液晶パネル３０５と、バックライトモジュール１００、散乱板３０１、
第１の偏光板３０３、および液晶パネル３０５に重畳する第２の偏光板３０７を有してい
る。

液晶表示装置２００を動作させるために必要な回路は、液晶パネル３０５に作り込んでも
よいが、本実施の形態ではバックライトモジュール１００（制御回路基板１０７）に設け
られているため、液晶パネル３０５と配線３０９とで電気的に接続されている。

上記のように、バックライトモジュール１００、散乱板３０１、第１の偏光板３０３、液
晶パネル３０５、および第２の偏光板３０７を重畳させて配置するだけでも液晶表示装置
として機能するが、液晶表示装置を構成する部材の散乱板３０１、第１の偏光板３０３、
液晶パネル３０５、第２の偏光板３０７は、それぞれ固有の光屈折率を有しており、それ
は空気の光屈折率よりも大きい。このため、上記部材を重畳させるだけでは、各部材との
間に空気の層が含まれることとなり、バックライト（発光素子）から射出される光のいく
らかが各部材と空気の層との界面で反射される。つまり、液晶表示装置から射出される光
の量はバックライト（発光素子）から射出される光の量と比べて、少なくなっており、バ
ックライト（発光素子）から射出される光を効率良く利用できていない。そこで、液晶表
示装置２００は、バックライト（発光素子）から射出される光を効率良く利用するために
、液晶表示装置２００を構成する各部材同士が、透光性を有する接着剤で固着されている
。

従って、本実施の形態で示す液晶表示装置２００は、バックライトモジュール１００、散
乱板３０１、第１の偏光板３０３、液晶パネル３０５、および第２の偏光板３０７がそれ
ぞれ重畳し、且つすべてが固着され、固体化されている（１つに固着されている）。全て
の部材が固体化した液晶表示装置２００は、液晶表示装置２００内において、光屈折率の
差が小さくなっており、液晶表示装置２００内での光の反射が抑制されるため、バックラ
イト（発光素子）から射出される光を効率良く利用することができる。これにより、バッ
クライト（発光素子）の消費電力、さらには表示装置の表示電力を低減させることができ
る。

また、液晶表示装置２００の画素部２１０の正面輝度を向上させるために、液晶パネル３
０５とバックライトモジュール１００の間に適宜、輝度を向上させる光学部材を用いるこ
とができる。その際、輝度を向上させる光学部材は、液晶表示装置２００を構成する部材
と固着させる。なお、輝度を向上させる光学部材は、後述する輝度向上シートなどを用い
ることができる。

次に、液晶表示装置２００を構成する各部材の詳細について示す。

バックライトモジュール１００は、実施の形態１に示したものを用いることができる。

バックライトモジュール１００から射出される光の明るさを均一にする散乱板３０１は、
従来から用いられているものを使用することができる。例えば、市販品でもよく、透光性
を有する有機樹脂で形成されているものを用いることができる。さらに、液晶表示装置２
００を構成する他の部材と、できる限り光屈折率が同程度のものを使用することが好まし
い。なお、散乱板３０１は板状のものであってもシート状（フィルム状）のものであって
もよい。

バックライトモジュール１００と、散乱板３０１は、接着剤３１１によって貼り付けられ
る。接着剤３１１は、透光性を有する接着剤であり、バックライトモジュール１００と散
乱板３０１と、できる限り光屈折率が同程度のものを使用することが好ましい。例えば、
エポキシ樹脂を含む接着剤、ウレタン樹脂を含む接着剤、またはシリコーン樹脂を含む接
着剤などを用いることができる。選択する材料に応じて、液滴吐出法、塗布法、スピンコ
ート、ディップなどの方法で形成する。また、ドクターナイフ、ロールコーター、カーテ
ンコーター、ナイフコーター等の器具を用いて形成してもよい。

散乱板３０１から射出される光を偏光させる第１の偏光板３０３は、散乱板３０１から射
出される光を偏光できれば特に限定はない。市販品でもよく、従来から用いられているも
のを使用することができる。例えば、ポリビニルアルコールなどの高分子で構成されてい
る偏光板を用いることができる。第１の偏光板３０３は板状のものであってもシート状（
フィルム状）のものであってもよい。さらに、液晶表示装置２００を構成する他の部材と
、できる限り光屈折率が同程度のものを使用することが好ましい。

第１の偏光板３０３は、バックライトモジュール１００と固体化された散乱板３０１と、
接着剤３１３によって貼り付けられる。接着剤３１３は、接着剤３１１と同様のものを用
いることができる。

液晶パネル３０５は、基板３１５上にスイッチング素子を有する層（以下、素子層３１７
と示す。）と、素子層３１７上に形成された画素電極３１９と、対向基板３２１に接して
形成された共通画素電極３２３と、シール材料３２５と、入射される光を透過または遮断
させる液晶３２７とで構成されている。また、図３には図示していないが、画素電極３１
９と共通画素電極３２３との間の距離（セルギャップ）を一定に制御するためにスペーサ
が設けられていている。スペーサとしては、ビーズスペーサや、絶縁膜を選択的にエッチ
ングすることで得られるスペーサ（ポストスペーサ）を用いることができる。

基板３１５および対向基板３２１には、透光性を有するものが好ましく、バリウムホウケ
イ酸ガラスやアルミノホウケイ酸ガラスなどのガラス基板、石英基板、本液晶表示装置２
００および素子層３１７の作製工程の処理温度に耐えうる程度の耐熱性を有するプラスチ
ック基板などを用いることができる。また、基板３１５および対向基板３２１として、第
３世代（５５０ｍｍ×６５０ｍｍ）、第３．５世代（６００ｍｍ×７２０ｍｍ、または６
２０ｍｍ×７５０ｍｍ）、第４世代（６８０ｍｍ×８８０ｍｍ、または７３０ｍｍ×９２
０ｍｍ）、第５世代（１１００ｍｍ×１３００ｍｍ）、第６世代（１５００ｍｍ×１８５
０ｍｍ）、第７世代（１８７０ｍｍ×２２００ｍｍ）、第８世代（２２００ｍｍ×２４０
０ｍｍ）、第９世代（２４００ｍｍ×２８００ｍｍ、２４５０ｍｍ×３０５０ｍｍ）、第
１０世代（２９５０ｍｍ×３４００ｍｍ）等のガラス基板を用いることができる。

素子層３１７に形成されるスイッチング素子の代表例として、トランジスタがある。トラ
ンジスタについては後述するが、トランジスタは、さまざまな状況下でも液晶表示装置と
して機能するために必要な特性（例えば、高温下でも、低温下でも動作する良好な温度特
性）を有する半導体をチャネルに有することが好ましい。アモルファスシリコンを用いる
ことはできるが、より温度特性の良好な半導体の代表例としては、複数の結晶領域を持つ
微結晶シリコンや、ポリシリコン等がある。また、酸化物半導体も用いることができ、酸
化物半導体としては、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物等がある。また、これらの半導体を
用いたトランジスタは、バックライトモジュール１００（特に発光素子）の発熱や、外光
からの熱によって高温化する場合でも、しきい値電圧の変動が少なく、信頼性が高いため
、温度変化の大きな環境下においても高性能に動作する。

画素電極３１９および共通画素電極３２３には酸化タングステンを含むインジウム酸化物
、酸化タングステンを含むインジウム亜鉛酸化物、酸化チタンを含むインジウム酸化物、
酸化チタンを含むインジウム錫酸化物、インジウム錫酸化物、インジウム亜鉛酸化物、ま
たは酸化シリコンを添加したインジウム錫酸化物等の透光性を有する導電性材料を用いて
形成することができる。

また、画素電極３１９および共通画素電極３２３として、導電性高分子（導電性ポリマー
ともいう）を含む導電性組成物を用いて形成することができる。導電性組成物を用いて形
成した画素電極は、シート抵抗が１００００Ω／□以下、波長５５０ｎｍにおける透光率
が７０％以上であることが好ましい。また、導電性組成物に含まれる導電性高分子の抵抗
率が０．１Ω・ｃｍ以下であることが好ましい。

導電性高分子としては、いわゆるπ電子共役系導電性高分子が用いることができる。例え
ば、ポリアニリンまたはその誘導体、ポリピロールまたはその誘導体、ポリチオフェンま
たはその誘導体、またはアニリン、ピロールおよびチオフェンの２種以上からなる共重合
体若しくはその誘導体等が挙げられる。

液晶３２７について、液晶３２７の光学的変調作用は、液晶３２７にかかる電界（横方向
の電界、縦方向の電界または斜め方向の電界を含む）によって制御される。液晶３２７の
種類および液晶素子の駆動モードとしては、ネマチック液晶、コレステリック液晶、スメ
クチック液晶、ディスコチック液晶、サーモトロピック液晶、リオトロピック液晶（ライ
オトロピック液晶）、低分子液晶、高分子液晶、強誘電液晶、反強誘電液晶、主鎖型液晶
、側鎖型高分子液晶、プラズマアドレス液晶（ＰＡＬＣ）、バナナ型液晶、ＴＮ（Ｔｗｉ
ｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）モード、ＳＴＮ（Ｓｕｐｅｒ Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔ
ｉｃ）モード、ＩＰＳ（Ｉｎ−Ｐｌａｎｅ−Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モード、ＦＦＳ（Ｆｒ
ｉｎｇｅ Ｆｉｅｌｄ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モード、ＭＶＡ（Ｍｕｌｔｉ−ｄｏｍａｉ
ｎ Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モード、ＰＶＡ（Ｐａｔｔｅｒｎｅｄ Ｖ
ｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）、ＡＳＶ（Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｓｕｐｅｒ Ｖｉ
ｅｗ）モード、ＡＳＭ（Ａｘｉａｌｌｙ Ｓｙｍｍｅｔｒｉｃ ａｌｉｇｎｅｄ Ｍｉｃ
ｒｏ−ｃｅｌｌ）モード、ＯＣＢ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ Ｂｉｒｅ
ｆｒｉｎｇｅｎｃｅ）モード、ＥＣＢ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅ
ｄ Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ）モード、ＦＬＣ（Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｌｉ
ｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ）モード、ＡＦＬＣ（ＡｎｔｉＦｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ
Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ）モード、ＰＤＬＣ（Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｄｉｓｐｅｒｓｅ
ｄ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ）モード、ゲストホストモード等を用いることができ
る。ただし、これに限定されず、液晶素子として様々なものを用いることができる。また
、配向膜を用いてラビング工程を行うことで、液晶３２７が配向しやすくなる。

液晶３２７は、配向膜を用いないブルー相を示す液晶を用いて形成してもよい。ブルー相
は液晶相の一つであり、コレステリック液晶を昇温していくと、コレステリック相から等
方相へ転移する直前に発現する相である。なお、ブルー相は、狭い温度範囲でしか発現し
ないため、温度範囲を改善するために、カイラル剤を混合させた液晶組成物を液晶３２７
に適用することが好ましい。ブルー相を示す液晶とカイラル剤とを含む液晶組成物は、応
答速度が１０μｓ〜１００μｓと短く、光学的に等方性であるため配向処理が不要であり
、視野角依存性が小さい。

液晶３２７を基板３１５と対向基板３２１の間で封止するためにシール材料３２５を設
ける。

シール材料３２５としては、代表的には可視光硬化性、紫外線硬化性または熱硬化性の樹
脂を用いるのが好ましい。代表的には、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、アミン樹脂などを
用いることができる。また、光（代表的には紫外線）重合開始剤、熱硬化剤、フィラー、
カップリング剤を含んでもよい。

液晶パネル３０５は、バックライトモジュール１００および散乱板３０１と固体化された
第１の偏光板３０３と、接着剤３２９によって貼り付けられる。接着剤３２９は、接着剤
３１１と同様のものを用いることができる。

液晶パネル３０５から射出される光を偏光させる第２の偏光板３０７は、液晶パネル３０
５から射出される光を偏光できれば特に限定はない。第１の偏光板３０３と同じものを用
いることができる。また、液晶表示装置２００を構成する他の部材と、できる限り光屈折
率が同程度のものを使用することが好ましい。第１の偏光板３０３のスリットに対して、
第２の偏光板３０７のスリットが直交するように設ける。第２の偏光板３０７は、板状の
ものであってもシート状（フィルム状）のものであってもよい。

第２の偏光板３０７は、バックライトモジュール１００、散乱板３０１および第１の偏光
板３０３と固体化された液晶パネル３０５と、接着剤３３１によって貼り付けられる。接
着剤３３１は、接着剤３１１と同様のものを用いることができる。

以上により、液晶表示装置２００を作製することができる。なお、本実施の形態では、液
晶表示装置２００を構成する部材について、市販されているものや、従来から用いられて
いるものを使用できるとしているが、本発明の効果をさらに得るために、接着剤３１１、
３１３、３２９の光屈折率を考慮して、新たに光学設計された散乱板３０１、第１の偏光
板３０３、液晶パネル３０５、および第２の偏光板３０７を用いて、液晶表示装置２００
を作製してもよい。

次に、液晶表示装置２００の他の形態として、バックライトモジュール１００から射出さ
れ、散乱板３０１で明るさが均一になった光の正面輝度を向上させる光学部材を、散乱板
３０１と第１の偏光板３０３の間に設けた液晶表示装置３００について説明する。

図３（Ｂ）に液晶表示装置３００の断面図を示す。液晶表示装置３００は、液晶表示装置
を構成する全ての部材が固体化されていない。液晶表示装置の画素部の正面輝度を向上さ
せる光学部材３３３としては、プリズムシートや、マイクロレンズシートなどの輝度向上
シート（フィルム）であり、液晶パネル３０５に対してできる限り垂直な光を入射させる
ための光学部材である。市販されているプリズムシートやマイクロレンズシートは、空気
の屈折率に対して光学設計されており、凹凸の加工が難しく高価な光学部材である。その
ため、液晶表示装置２００のようにすべての部材を固体化するための接着剤３１１、３１
３、３２９、３３１の屈折率を考慮したプリズムシートや、マイクロレンズシートを加工
作製することは、液晶表示装置の作製コストの面から考えて有効ではない。つまり、液晶
表示装置３００は、部材コストが高価であり、画素部の正面輝度を向上させる光学部材３
３３と、第１の偏光板３０３の間だけは固着されない液晶表示装置である。

バックライトモジュール１００および散乱板３０１は、液晶表示装置２００で説明したも
のであり、同様にして作製できる。

光学部材３３３は、バックライトモジュール１００と固体化された散乱板３０１と、接着
剤３１３によって固体化されている。光学部材３３３は上記したように市販されているま
たは従来から用いられているプリズムシートやマイクロレンズシートなどの輝度向上シー
ト（フィルム）を用いることができる。１種類の輝度向上シート（フィルム）を１つ（例
えば、１種類のプリズムシートを１つ）だけ用いてもよいが、異なる種類のものを複数用
いてもよい。これにより、液晶表示装置の画素部の正面輝度を向上させることができる。
なお、複数の輝度向上シート（フィルム）間には、空気が含まれるように配置すればよい
。

また、第１の偏光板３０３、液晶パネル３０５、および第２の偏光板３０７は、液晶表示
装置２００で説明したものであり、同様にして作製できる。さらに、各々は、接着剤３２
９、３３１で固体化されている。

散乱板３０１と光学部材３３３が固体化されたバックライトモジュール１００に、第１の
偏光板３０３と第２の偏光板３０７が固体化された液晶表示装置２００で説明した液晶パ
ネル３０５を重畳させることで、液晶表示装置３００を作製することができる。

次に、上記液晶表示装置２００、３００において、散乱板３０１を用いずに、バックライ
トモジュール１００から射出される光の明るさを均一にする方法について説明する。方法
としては、散乱部材をバックライトモジュール１００内の表面が平坦化され、且つ透光性
を有する有機樹脂１０６（図１を参照。）に作り込むことである。有機樹脂１０６内に光
屈折率の異なる有機樹脂を含ませればよい。そのとき散乱部材の形状は粒子状でもよいし
、多角形状でもよく、有機樹脂１０６内に凹凸を形成できればよい。作製方法としては、
ＬＥＤチップ１０９を覆う凸状の球面および透光性を有する有機樹脂１１３、コネクタ１
０５および反射シート１１５の上に、空気が含まれないように第１の有機樹脂を、所望の
厚さ、所望の形状に（凹凸ができるように）形成する。次に、第１の有機樹脂の上に、第
１の有機樹脂の光屈折率と異なる第２の有機樹脂を、表面が平坦化されるように形成する
。第１の有機樹脂および第２の有機樹脂は、実施の形態１で説明した凸状の球面および透
光性を有する有機樹脂１１３および有機樹脂１０６で説明した方法を用いて形成すればよ
い。なお、第１の有機樹脂は粒子状の有機樹脂を散布してもよい。このようにすることで
、部材コストを抑えて、液晶表示装置を作製することができる。

液晶表示装置２００および液晶表示装置３００は、モノクロ表示またはカラー表示とする
ことができる。具体的には、液晶表示装置にカラーフィルタとして機能する着色層を設け
る。フルカラー表示とする場合は、カラーフィルタを赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ
）を呈する材料から形成すればよく、モノクロ以外のモノカラー表示とする場合は、少な
くとも一つの色を呈する材料から形成すればよい。

また、カラーフィルタは、液晶パネル３０５内に設けてもよい。その際、基板３１５側（
特に素子層３１７）に設けることができ、対向基板３２１側（対向基板３２１と共通画素
電極３２３）に設けることもできる。また、液晶パネル３０５の対向基板３２１の外側（
対向基板３２１を介して液晶３２７と反対側）に設けてもよい。その際、対向基板３２１
と第２の偏光板３０７との間に設けて、対向基板３２１、カラーフィルタ、および第２の
偏光板３０７の間は接着剤で貼り合わせる。

カラーフィルタは、赤色、青色、緑色、または黄色の顔料が分散された感光性樹脂を用い
て形成する。カラーフィルタの作製方法としては、着色樹脂を用いたエッチング法、カラ
ーレジストを用いたカラーレジスト法、染色法、電着法、ミセル電解法、電着転写法、フ
ィルム分散法、インクジェット法、銀塩発色法などがある。

カラーフィルタは、含ませる着色材料の濃度と光の透過率の関係に考慮して、最適な膜厚
を適宜制御するとよい。

また、液晶パネル３０５内にカラーフィルタを設ける場合は、カラーフィルタを別途独立
して設けてもよいし、アクティブマトリクス型の液晶表示装置の場合、素子層３１７に含
まれる層間絶縁膜として作り込むこともできる。例えば、層間絶縁膜に、カラーフィルタ
として機能する有彩色の透光性樹脂を用いる構成とすればよい。

層間絶縁膜をカラーフィルタとして直接素子基板側に形成する場合、カラーフィルタと画
素領域の位置あわせの誤差問題が生じず、より精密な形成領域の制御ができ、微細なパタ
ーンの画素にも対応することができる。また、層間絶縁膜とカラーフィルタを同一の絶縁
膜で兼ねるので、工程簡略化、低コスト化といった利点もある。

カラーフィルタとして用いることのできる有彩色の透光性樹脂としては、感光性、非感光
性の有機樹脂を用いることができる。感光性の有機樹脂層を用いるとレジストマスク数を
削減することができるため、工程が簡略化し好ましい。

有彩色は、黒、灰、白などの無彩色を除く色であり、着色層はカラーフィルタとして機能
させるため、その着色された有彩色の光のみを透過する材料で形成される。有彩色として
は、赤色、緑色、青色などを用いることができる。また、シアン、マゼンダ、イエロー（
黄）などを用いてもよい。着色された有彩色の光のみを透過するとは、着色層において透
過する光は、その有彩色の光の波長にピークを有するということである。

なお、有彩色の色によって有彩色の透光性樹脂の膜厚が異なる場合や、トランジスタなど
に起因する凹凸を液晶パネル３０５に有する場合は、可視光領域の波長の光を透過する（
いわゆる無色透明）絶縁膜を積層し、平坦化してもよい。平坦性を高めるとその上に形成
される画素電極などの被覆性もよく、かつセルギャップを均一にすることができるため、
より液晶表示装置の視認性を向上させ、高画質化が可能になる。

次に、本発明の一態様の液晶表示装置におけるバックライトモジュールに含まれるＬＥＤ
ユニットの駆動方法について説明する。

液晶表示装置において、ＬＥＤユニット（発光素子）を常に点灯させておき、液晶パネル
の液晶によって光の透過または非透過を制御することで画像を表示させることは、複雑な
発光素子制御回路を必要としないため簡便である（図４（Ａ）を参照。）。

しかし、バックライト（発光素子）の消費電力は、液晶表示装置におけるすべての消費電
力のうち、大部分を占めると言われる。つまり、バックライト（発光素子）を常に点灯さ
せておくことは、消費電力の観点から好ましくない。

そこで、本発明の一態様である直下型のバックライトモジュール１００において、有用な
ＬＥＤユニットの駆動方法として、ＬＥＤユニットを複数の領域に分け、表示画像データ
濃淡に合わせて、ＬＥＤユニット自体も領域ごとに明暗を付けるローカルディミング（局
所的調光）という方法がある（図４（Ｂ）参照。）。つまり、画像の黒い部分に対応する
ＬＥＤユニットの領域は、ＬＥＤユニットの輝度を下げ、画像の明るい部分に対応するＬ
ＥＤユニットの領域は、ＬＥＤユニットの輝度を上げる。この方法でＬＥＤユニットを駆
動させることにより、画像のコントラスト比を向上させ、バックライト（発光素子）低消
費電力化を可能にすることができる。

次に、バックライトモジュール１００において、白色のＬＥＤと液晶表示装置に設けるカ
ラーフィルタとでフルカラー表示する方法とは異なるフルカラー表示方法を説明する。

その方法は、バックライトモジュール１００において、赤（Ｒ）色を呈色する発光素子、
緑（Ｇ）色を呈色する発光素子、青（Ｂ）色を呈色する発光素子のＬＥＤを用いて、それ
ぞれのＬＥＤから射出される光の色を、単位期間毎に異なる色に切り替えることにより、
フルカラー表示をするものである（フィールドシーケンシャル方式ともいう。）。特に、
色割れ現象を抑えて、表示画像の画質を向上させることができるフィールドシーケンシャ
ル方式について、図２および図５を用いて説明する。

上記の通り、走査線駆動回路２１１は、画素２１５を駆動するための回路であり、パルス
信号である複数の表示選択信号を出力する機能を有する。走査線駆動回路２１１は、例え
ばシフトレジスタを備える。走査線駆動回路２１１は、シフトレジスタからパルス信号を
出力させることにより、表示選択信号を出力することができる。さらに、出力された表示
選択信号は対応する画素２１５に入力される。

また、信号線駆動回路２１４には、画像信号が入力される。信号線駆動回路２１４は、入
力された画像信号をもとに表示データ信号を生成し、生成した表示データ信号を出力する
機能を有する。信号線駆動回路２１４は、例えばスイッチング素子（トランジスタ：主に
薄膜トランジスタ）を備える。信号線駆動回路２１４は、トランジスタがオン状態のとき
に画像信号のデータを表示データ信号として出力することができる。トランジスタは、電
流制御端子にパルス信号である制御信号を入力することにより制御することができる。な
お、複数のトランジスタを選択的にオン状態またはオフ状態にすることにより、画像信号
のデータを複数の表示データ信号として複数の画素２１５に出力してもよい。

バックライトモジュール１００は、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）のＬＥＤからな
り、複数行に配列された複数の発光ダイオード群を含むとする。

さらに、図２（Ａ）に示す複数の画素２１５は、Ｍ行（Ｍは２以上の自然数）Ｎ列（Ｎは
自然数）に配置され、バックライトモジュール１００に重畳する。例えば、各行の画素２
１５は、バックライトモジュール１００におけるいずれか１行の発光ダイオード群に重畳
する。また、画素２１５には、パルス信号である表示選択信号が入力され、且つ入力され
た表示選択信号に従って表示データ信号が入力される。

画素２１５に表示選択用のトランジスタ（主に薄膜トランジスタ）及び液晶素子２２５を
備えていることから、表示選択用のトランジスタによって、液晶素子２２５に表示データ
信号のデータを入力させるか否かを選択している。

液晶素子２２５は、表示選択トランジスタに従って表示データ信号のデータが入力される
ことにより、表示データ信号のデータに応じた表示状態になる機能を有する。

本実施の形態で説明するフィールドシーケンシャル方式の駆動方法では、入力動作と、発
光動作と、をＺ回（Ｚは３以上の自然数）繰り返し行う。

入力動作では、各行の画素２１５に異なる表示選択信号のパルスを順次入力する。例えば
、本実施の形態に示す液晶表示装置では、１行以上の画素及び１行以上の発光ダイオード
群毎に複数の表示領域に分け、複数の表示領域のそれぞれにおいて、各行の画素２１５に
異なる表示選択信号のパルスを順次入力する。

例えば、走査線駆動回路２１１がシフトレジスタを備える場合、該シフトレジスタにスタ
ートパルス信号のパルスを入力し、該シフトレジスタの複数のパルス信号において順次パ
ルスを出力させる。さらに、該シフトレジスタの複数のパルス信号において順次パルスが
出力されている間に、再度スタートパルス信号のパルスを入力することにより、複数の表
示領域において、各行の画素２１５に異なる表示選択信号のパルスを順次入力する動作を
、繰り返し行うことができる。

表示選択信号のパルスが画素２１５に入力されている間、画素２１５に表示データ信号が
入力され、画素２１５は、書き込み状態（状態ｗｔともいう）になる。さらに、表示選択
信号のパルスが入力された後、画素２１５は、入力された表示データに応じた表示状態（
状態ｈｌｄともいう）になる。

発光動作では、１行以上の画素２１５に表示選択信号のパルスが入力される毎に、赤色発
光ダイオード、緑色発光ダイオード、及び青色発光ダイオードの一つ又は複数を発光させ
る。例えば、１行以上の画素２１５に表示選択信号のパルスが入力される毎に、上記複数
の表示領域のそれぞれにおいて、異なる行の発光ダイオード群の赤色発光ダイオード、緑
色発光ダイオード、及び青色発光ダイオードの一つ又は複数のうち、複数の表示領域で異
なる色を呈する発光ダイオードを発光させる。これにより、表示選択信号のパルスが入力
された画素に、発光ダイオード群から光が順次照射される。

また、入力動作及び発光動作を複数回繰り返し行う際に、Ｋ回目（Ｋは２以上Ｚ以下の自
然数）の発光動作では、Ｋ−１回目の発光動作のときと異なる色を呈する発光ダイオード
を発光させる。例えば、Ｋ回目の発光動作では、複数の表示領域のそれぞれにおいてＫ−
１回目の発光動作のときと異なる色を呈する発光ダイオードを発光させる。

さらに、本実施の形態で説明するフィールドシーケンシャル方式の駆動方法について、図
５を用いて説明する。図５は、本実施の形態で説明するフィールドシーケンシャル方式の
駆動方法例を説明するためのタイミングチャートである。

例えば、複数の画素２１５により構成される領域を３つの表示領域に分ける。さらに、図
５に示すように、第１の表示領域における複数の画素２１５を、複数の行の画素２１５毎
に、第１のグループの画素２１５（画素ＰＩＸ＿Ｇ（１）ともいう）乃至第５のグループ
の画素２１５（画素ＰＩＸ＿Ｇ（５）ともいう）に分け、第２の表示領域における複数の
画素２１５を、複数の行の画素２１５毎に、第６のグループの画素２１５（画素ＰＩＸ＿
Ｇ（６）ともいう）乃至第１０のグループの画素２１５（画素ＰＩＸ＿Ｇ（１０）ともい
う）に分け、第３の表示領域における複数の画素２１５を、複数の行の画素２１５毎に、
第１１のグループの画素２１５（画素ＰＩＸ＿Ｇ（１１）ともいう）乃至第１５のグルー
プの画素２１５（画素ＰＩＸ＿Ｇ（１５）ともいう）に分ける。なお、各グループにおけ
る画素２１５の行数は、５行ずつに限定されない。

さらに、入力動作及び発光動作をＺ回繰り返し行う。

入力動作では、各表示領域において、最初のグループの画素２１５から順に各グループに
おける画素２１５を書き込み状態（状態ｗｔ）にしていく。このとき、各グループにおい
て、最初の行の画素２１５から行毎に順次書き込み状態にし、画素２１５を入力された表
示データに応じた表示状態（状態ｈｌｄ）にする。また、バックライトモジュール１００
に含まれる発光ダイオード群を適宜消灯状態（状態ｏｆｆともいう）にして書き込み動作
を行っている画素にＬＥＤチップ１０９から光を照射しない。

さらに、発光動作では、第１の表示領域乃至第３の表示領域のそれぞれにおいて、各グル
ープの画素２１５を書き込み状態にしていく毎に、異なる行のＬＥＤチップ１０９におけ
る発光ダイオード群の赤色のＬＥＤ、緑色のＬＥＤ、及び青色のＬＥＤの一つ又は複数の
うち、第１の表示領域乃至第３の表示領域のそれぞれで異なる色を呈するＬＥＤを発光さ
せて表示データが入力されたグループの画素２１５毎に、バックライトモジュール１００
から光を照射する。

また、Ｋ回目（Ｋは２以上Ｚ以下の自然数）の発光動作では、第１の表示領域乃至第３の
表示領域のそれぞれにおいてＫ−１回目の発光動作のときと異なる色を呈する発光ダイオ
ードを発光させる。

例えば、図５に示すように、入力動作毎に、第１の表示領域では、赤色、緑色、青色の順
に各行の発光ダイオード群におけるＬＥＤを発光させ、第２の表示領域では、青色、赤色
、緑色の順に各行の発光ダイオード群におけるＬＥＤを発光させ、第３の表示領域では、
緑色、青色、赤色の順に各行の発光ダイオード群におけるＬＥＤを発光させることにより
、発光動作を行ってもよい。なお、発光させるＬＥＤの色及び順序はこれに限るものでは
ない。

例えば、入力動作毎に、第１の表示領域では、赤色、緑色、青色、赤色及び緑色、緑色及
び青色、青色及び赤色の順に各行の発光ダイオード群におけるＬＥＤを発光させ、第２の
表示領域では、青色及び赤色、赤色、緑色、青色、赤色及び緑色、緑色及び青色の順に各
行の発光ダイオード群におけるＬＥＤを発光させ、第３の表示領域では、緑色及び青色、
青色及び赤色、赤色、緑色、青色、赤色及び緑色の順に各行の発光ダイオード群における
ＬＥＤを発光させることにより、発光動作を行ってもよい。

本実施の形態で説明するフィールドシーケンシャル方式の駆動方法は、１行以上の画素及
び１行以上の発光ダイオード群毎に分けられた複数の表示領域のそれぞれにおいて、各行
の画素毎に表示選択信号のパルスを順次入力する入力動作と、複数の表示領域のそれぞれ
において、１行以上の画素に表示選択信号のパルスが入力される毎に、複数の表示領域の
それぞれにおいて、異なる行の発光ダイオード群の赤色のＬＥＤ、緑色のＬＥＤ、及び青
色のＬＥＤの一つ又は複数のうち、複数の表示領域のそれぞれで異なる色のＬＥＤを発光
させる発光動作と、をＺ回繰り返し行い、Ｋ回目の発光動作では、複数の表示領域のそれ
ぞれにおいてＫ−１回目の発光動作のときと異なる色を呈するＬＥＤを発光させる構成で
ある。

また、上記構成にすることにより、複数のグループ毎に、画素への表示データ信号のデー
タの書き込み動作を並列に行うため、全ての画素におけるデータ書き込み時間を短縮する
ことができる。よって、表示データの書き込み回数を多くすることが容易になり、色割れ
現象を低減しやすくなる。

また、上記構成にすることにより、あるグループの画素に光を照射している間に他のグル
ープの画素回路に表示データ信号のデータを書き込むことができるため、最低限必要な動
作時間を短縮することができる。よって、表示データの書き込み回数を多くすることが容
易になり、色割れ現象を低減しやすくなる。

以上により、表示画像の画質を向上させることができる。

ここで、液晶パネル３０５の詳細について説明する。まず、上記フィールドシーケンシャ
ル方式の駆動方法に用いることができるアクティブマトリクス型について、図２および図
６を用いて説明する。

図６（Ａ）は、液晶パネル３０５の上面図であり、２画素分の画素を示している。

図６（Ａ）において、複数の信号線２１７（ソース電極４０５ａを含む）が互いに平行（
図中上下方向に延伸）かつ互いに離間した状態で配置されている。複数の走査線２１９（
ゲート電極４０１ａを含む）は、信号線２１７に略直交する方向（図中左右方向）に延伸
し、かつ互いに離間するように配置されている。複数の信号線２１７は、信号線駆動回路
２１４（図２（Ａ）参照。）に繋がっており、複数の走査線２１９、および容量配線４０
３は走査線駆動回路２１１（図２（Ａ）参照。）に繋がっている。

また、容量配線４０３は、複数の走査線２１９それぞれに隣接する位置に配置されており
、走査線２１９に平行な方向、つまり、信号線２１７に略直交する方向（図中左右方向）
に延伸している。保持容量素子２２３は、図６（Ａ）の点線で囲まれた箇所であり、ゲー
ト絶縁膜４０２を誘電体として、容量配線４０３とドレイン配線４０９（ドレイン電極４
０９ａを含む）とで構成されている。画素電極３１９はドレイン電極４０９ａと開口部４
５０で電気的に接続されている。

画素電極３１９を駆動するトランジスタ２２１は、図中左上の角に配置されている。画素
電極３１９及びトランジスタ２２１は、マトリクス状に複数配置されている。

また、図６に示す画素構成に限定されず、容量配線を設けず、画素電極と、隣り合う画素
の走査線とゲート絶縁膜および他の絶縁膜を介して重ねて、保持容量素子を形成してもよ
い。この場合、容量配線を省略することができ、画素における開口率を高めることができ
る。

図６（Ｂ）は、図６（Ａ）のＡ−Ｂ間における断面図である。また、図６（Ｂ）における
分断されている箇所は、図６（Ａ）のＡ−Ｂ間において省略されている箇所である。

ここでは、トランジスタ２２１の構成について説明する。トランジスタ２２１は逆スタガ
型の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）であり、絶縁表面を有する基板である基板３１５上に形
成され、ゲート電極４０１ａ、ゲート絶縁膜４０２、半導体層４０８、ソース電極４０５
ａ又はドレイン電極４０９ａを含む。これらは、所望の成膜工程、所望のフォトリソグラ
フィ工程および所望のエッチング工程によって作製することができる。

液晶パネル３０５に適用できるトランジスタの構造は特に限定されず、例えばトップゲー
ト構造及びボトムゲート構造のスタガ型又はプレーナ型などを用いることができる。また
、トランジスタはチャネル形成領域が１つ形成されるシングルゲート構造でも、２つ形成
されるダブルゲート構造もしくは３つ形成されるトリプルゲート構造であってもよい。ま
た、チャネル領域の上下にゲート絶縁膜を介して配置された２つのゲート電極を有する、
デュアルゲート型でもよい。なお、本実施の形態ではシングルゲート型とする。

トランジスタ２２１を覆い、半導体層４０８に接する絶縁膜４０７、絶縁膜４０７上に層
間絶縁膜４１３が積層されている。

半導体層４０８は、上記したように、さまざまな状況下でも液晶表示装置として機能する
ために必要な特性（例えば、高温下でも、低温下でも動作する良好な温度特性）を有する
半導体を用いることが好ましい。アモルファスシリコンを用いることはできるが、より温
度特性の良好な半導体の代表例としては、複数の結晶領域を持つ微結晶シリコンや、ポリ
シリコン等がある。また、酸化物半導体も用いることができ、酸化物半導体としては、Ｉ
ｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物などがある。また、これらの半導体を用いたトランジスタは
、バックライトモジュール１００の発熱や、外光からの熱によって高温化する場合でも、
しきい値電圧の変動が少なく、信頼性が高いため、温度変化の大きな環境下においても高
性能に動作する。

また、点線で示した保持容量素子２２３は、上記したように容量配線４０３とドレイン電
極４０９ａの間に誘電体としてゲート絶縁膜４０２が積層されている。容量配線４０３は
、ゲート電極４０１ａと同階層であり、同じ条件で形成されるため、ゲート電極４０１ａ
形成時に形成される。つまり、トランジスタ２２１とは別に保持容量素子２２３を作り込
む必要なく、所望のフォトリソグラフィによって、トランジスタ２２１を作製する手順で
、保持容量素子２２３も作製することができる。

基板３１５上に形成したトランジスタ２２１及び保持容量素子２２３の上に層間絶縁膜４
１３を形成する。層間絶縁膜４１３の形成法は、特に限定されず、その材料に応じて、Ｃ
ＶＤ法、スパッタリング法、スピンコート、ディップ、スプレー塗布、液滴吐出法（イン
クジェット法、スクリーン印刷、オフセット印刷等）、ロールコート、カーテンコート、
ナイフコート等を用いることができる。

層間絶縁膜４１３を所望のフォトリソグラフィ工程およびエッチング工程で開口し、画素
電極３１９を形成し、ドレイン電極４０９ａと電気的に接続させる。また、対向基板３２
１には、共通画素電極３２３を形成する。画素電極３１９および共通画素電極３２３は、
上記したものを用いて、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ
）法やスパッタリング法などを用いて形成することができる。

基板３１５と対向基板３２１とを、液晶３２７を間に挟持させてシール材料３２５（図３
参照。）で固着する。シール材料３２５および液晶３２７は、上記したものを用いること
ができる。液晶３２７を形成する方法として、ディスペンサ法（滴下法）や、基板３１５
と対向基板３２１とを貼り合わせてから毛細管現象等を用いて液晶を注入する注入法を用
いることができる。また、配向膜を用いてラビング工程を行うことで、液晶３２７が配向
しやすくなる。シール材料３２５に紫外線などの光硬化樹脂を用い、滴下法で液晶層を形
成する場合など、高分子安定化処理の光照射工程によってシール材料３２５の硬化も行っ
てもよい。

また、画素電極３１９と共通画素電極３２３との間の距離（セルギャップ）を一定に制御
するためにスペーサ４１５が設けられている。ここでは、ビーズスペーサを用いているが
、絶縁膜を選択的にエッチングすることで得られるスペーサ（ポストスペーサ）を用いて
もよい。液晶３２７を用いる液晶表示装置において、セルギャップは１μｍ以上２０μｍ
以下とすることが好ましい。なお、本明細書においてセルギャップの厚さとは、液晶３２
７の厚さの最大値とする。

また、トランジスタ２２１の半導体層や、コンタクトホールと重畳する場所、または画素
間などに遮光層（ブラックマトリクス）を設ける構成とすることができる。

遮光層は、液晶パネル３０５の内側（液晶側）に設けてもよいし、液晶パネル３０５の外
側（対向基板３２１を介して液晶と反対側）に設けてもよい。

液晶パネル３０５の内側に遮光層を設ける場合、遮光層は画素電極３１９が設けられる基
板３１５側に形成してもよいし、対向基板３２１側に形成してもよい。遮光層は別途独立
して設けてもよいし、素子層３１７に含まれる層間絶縁膜４１３として作り込むこともで
きる。例えば、層間絶縁膜４１３の一部に、遮光層を用いる構成とすればよい。

遮光層は、光を反射、又は吸収し、遮光性を有する材料を用いる。例えば、黒色の有機樹
脂を用いることができ、感光性又は非感光性のポリイミドなどの樹脂材料に、顔料系の黒
色樹脂やカーボンブラック、チタンブラック等を混合させて形成すればよい。また、遮光
性の金属膜を用いることもでき、例えばクロム、モリブデン、ニッケル、チタン、コバル
ト、銅、タングステン、又はアルミニウムなどを用いればよい。

遮光層の形成方法は特に限定されず、材料に応じて、蒸着法、スパッタリング法、ＣＶＤ
法などの乾式法、又はスピンコート、ディップ、スプレー塗布、液滴吐出法（インクジェ
ット法、スクリーン印刷、オフセット印刷等）などの湿式法を用い、必要に応じてエッチ
ング法（ドライエッチング又はウエットエッチング）により所望のパターンに加工すれば
よい。

遮光層を層間絶縁膜４１３の一部として用いる場合、黒色の有機樹脂を用いることが好ま
しい。

層間絶縁膜４１３の一部として用いる遮光層として、素子層３１７が設けられる基板３１
５側に直接形成する場合、遮光層と画素領域の位置あわせの誤差問題が生じず、より精密
な形成領域の制御ができ、微細なパターンの画素にも対応することができる。

このように、遮光層を設けると、遮光層は、トランジスタの半導体層への光の入射を遮断
することができるため、光の入射によるトランジスタの電気特性の変動を抑制し、安定化
することができる。また、遮光層は隣り合う画素への光漏れの防止や、コンタクトホール
上に発生しやすい液晶の配向欠陥による光漏れ等の表示むらを隠すことができる。よって
、液晶表示装置の高精細化、高信頼性化を図ることができる。

次に、画素内のスイッチング素子（トランジスタ）を有するアクティブマトリクスの液晶
パネル３０５に比べて、簡易に作製することができるパッシブマトリクス型の液晶パネル
３０５について説明する。パッシブマトリクス型の液晶パネル３０５には、画素内のスイ
ッチング素子（トランジスタ）を設ける必要がないために、簡易に作製することができる
。

図７（Ａ）は、パッシブマトリクス型の液晶パネル３０５の上面図である。また、図７（
Ｂ）は、図７（Ａ）におけるＣ−Ｄ間の断面図である。また、図７（Ａ）には、液晶３２
７、対向基板３２１は省略され図示されていないが、それぞれ、図７（Ｂ）で示すように
設けられている。

対向基板３２１と基板３１５との間には、共通電極１７０６ａ、１７０６ｂ、１７０６ｃ
、絶縁膜１７０７、画素電極１７０１ａ、１７０１ｂ、１７０１ｃ、及び液晶３２７が設
けられている。画素電極１７０１ａ、１７０１ｂ、１７０１ｃは、アクティブマトリクス
型の画素電極３１９（図３参照。）に相当し、共通電極１７０６ａ、１７０６ｂ、１７０
６ｃは、アクティブマトリクス型の共通画素電極３２３（図３参照。）に相当する。さら
に、画素電極１７０１ａ、１７０１ｂ、１７０１ｃは、アクティブマトリクス型の走査線
駆動回路に相当するコモンドライバで制御され、共通電極１７０６ａ、１７０６ｂ、１７
０６ｃは、アクティブマトリクス型の信号線駆動回路に相当するセグメントドライバで制
御される。

画素電極１７０１ａ、１７０１ｂ、１７０１ｃ、及び共通電極１７０６ａ、１７０６ｂ、
１７０６ｃは開口パターンを有する形状であり、画素領域において長方形の開口（スリッ
ト）を有している。

画素電極１７０１ａ、１７０１ｂ、１７０１ｃと共通電極１７０６ａ、１７０６ｂ、１７
０６ｃとの間に電界を形成することで、液晶３２７を制御する。液晶には水平方向の電界
が形成されるため、その電界を用いて液晶分子を制御できる。液晶分子を基板と平行な方
向で制御できるため、視野角が広くなる。

また、パッシブマトリクス型の液晶パネル３０５においても、上記アクティブマトリクス
型と同様に、モノクロ表示、または着色層を用いてカラー表示とすることができる。着色
層であるカラーフィルタについては、上記の通りである。

画素電極１７０１ａ、１７０１ｂ、１７０１ｃ、共通電極１７０６ａ、１７０６ｂ、１７
０６ｃは、アクティブマトリクス型における画素電極３１９および共通画素電極３２３で
説明したものを用いることができる。

図示していないが、上記アクティブマトリクス型と同様に、セルギャップを保つために、
上記スペーサを用いることができ、液晶３２７を封止するために上記したシール材料を用
いることができる。なお、パッシブマトリクス型における液晶パネル３０５にも、遮光層
（ブラックマトリクス）を設けることができる。

なお、本実施の形態は、他の実施の形態と自由に組み合わせることができる。

（実施の形態３）
本実施の形態では、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓ
ｙｓｔｅｍｓ）を用いて各画素におけるバックライトからの光の透過率を制御する表示装
置について、図８乃至図１０を用いて説明する。

図８は、三次元的な立体構造を有し、一部が可動する微小構造体であるＭＥＭＳを用いて
、各画素におけるバックライトからの光の透過率を制御する制御する表示装置５００の断
面図である。

表示装置５００は、第１の基板５０１上に反射層５０３を有し、反射層５０３上には、透
光性を有する絶縁膜５０５が設けられる。透光性を有する絶縁膜５０５上には、ＭＥＭＳ
スイッチ５０７ｒ、５０７ｇ、５０７ｂを有する。なお、図示しないが、透光性を有する
絶縁膜５０５は複数の絶縁膜で構成され、当該絶縁膜の間にＭＥＭＳスイッチ５０７ｒ、
５０７ｇ、５０７ｂに接続するトランジスタがそれぞれ形成される。当該トランジスタは
、実施の形態２に示すトランジスタを適宜用いることができる。第１の基板５０１に対向
する第２の基板５１１は、反射層５０３に対向する位置に遮光層５１３が形成される。

また、第１の基板５０１側から順に、散乱板５１５、輝度向上シート５１７、及び光源と
してバックライトモジュール５１９を有する。第１の基板５０１及び散乱板５１５、散乱
板５１５及び輝度向上シート５１７、輝度向上シート５１７及びバックライトモジュール
５１９はそれぞれ、透光性を有する接着剤５２１、５２３、５２５で固着されている。つ
まり、第１の基板５０１、散乱板５１５、輝度向上シート５１７、バックライトモジュー
ル５１９は固体化されている。なお、輝度向上シート５１７は適宜、用いれば良いため、
輝度向上シート５１７を用いない構成や、第１の基板５０１側から輝度向上シート５１７
、散乱板５１５の順に固着させる構成も可能である。

また、第２の基板５１１から、バックライトモジュール５１９を覆うように、メタルシー
トまたは成型プラスチックを用いた筐体５２７を有する。

なお、実施の形態２で説明したように、部分的に固体化させる構成としてもよい。つまり
、第１の基板５０１側と散乱板５１５は固着され、輝度向上シート５１７とバックライト
モジュール５１９は固着されているが、散乱板５１５と輝度向上シート５１７の間は固着
されていない構成としてもよい。

本実施の形態に示す表示装置５００の表示方法について例をあげる。例えば、反射層５０
３に囲まれた開口部５０３ｇ、５０３ｂを、ＭＥＭＳスイッチ５０７ｇのシャッタ５０８
ｇの非開口部、ＭＥＭＳスイッチ５０７ｂのシャッタ５０８ｂの非開口部で覆うことで、
バックライトモジュール５１９からの光をシャッタ５０８ｇ、５０８ｂの非開口部で反射
させ、開口部５０３ｇおよび開口部５０３ｂにおいて、バックライトモジュール５１９か
ら射出される光を透過させない。また、反射層５０３に囲まれた開口部５０３ｒは、ＭＥ
ＭＳスイッチ５０７ｒのシャッタ５０８ｒで覆わず、反射層５０３上に移動することで、
バックライトモジュール５１９からの光を透過させる。

本実施の形態に示す表示装置５００は、モノクロ表示またはカラー表示とすることができ
る。モノクロ表示の場合は、バックライトモジュール５１９から白色の光を射出させれば
よい。カラー表示、特にフルカラー表示とする場合は、開口部５０３ｒ、５０３ｇ、５０
３ｂに対応するように着色層を設ければ良いが、上記実施の形態で説明したフィールドシ
ーケンシャル駆動方式を用いることで、着色層（カラーフィルタ）を設けずにフルカラー
表示することができ、バックライトモジュール５１９から射出される光を有効に利用でき
る。

また、ＭＥＭＳスイッチ５０７の開閉回数またはデューティー比により、各画素の輝度や
階調を制御することができる。

第１の基板５０１、第２の基板５１１は、実施の形態２に示す液晶表示装置に用いる基板
（基板３１５および対向基板３２１）と同様とすればよい。

反射層５０３は、アルミニウム、銀、モリブデン、タングステン、ニッケル、クロム等を
用いて形成する。反射層５０３の厚さは、３０ｎｍ以上１０００ｎｍとする。開口部の形
状は、矩形、円形、楕円形、多角形等にすることができる。開口部５０３ｒ、５０３ｇ、
５０３ｂは、バックライトモジュール５１９から射出された光を表示装置の外側へ透過す
る。なお、反射層５０３は、バックライトモジュール５１９から射出された光で、開口部
を透過しなかった光を反射し、バックライトモジュール５１９で再度反射することで、反
射光を再利用することができる。

反射層５０３は、スパッタリング法、蒸着法等で形成した後、フォトリソグラフィ工程に
より一部をエッチングすることで形成することができる。または、反射層５０３は、印刷
法、インクジェット法等を用いて形成することができる。

透光性を有する絶縁膜５０５は、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化
酸化シリコン等をスパッタリング法、ＣＶＤ法、蒸着法等で形成する。

ＭＥＭＳスイッチ５０７ｒ、５０７ｇ、５０７ｂはそれぞれ同じ構造である。ここでは、
ＭＥＭＳスイッチ５０７ｒを例に図９及び図１０を用いて説明する。

図９は、ＭＥＭＳスイッチ５０７の斜視図である。ＭＥＭＳスイッチ５０７は、アクチュ
エータ５４１に結合されたシャッタ５４３を有する。シャッタ５４３には開口部が設けら
れる。アクチュエータ５４１は、２つの柔軟性を有するアクチュエータ５４５を有する。
シャッタ５４３の一方の辺は、アクチュエータ５４５に接続されている。アクチュエータ
５４５は、シャッタ５４３を、絶縁膜５０５表面に平行な横方向に移動させる機能を有す
る。

アクチュエータ５４５は、シャッタ５４３及び構造体５４９に接続する可動電極５５１と
、構造体５５３に接続する可動電極５５５とを有する。可動電極５５５は、可動電極５５
１に隣接しており、可動電極５５５の一端は構造体５５３に接続し、他端は自由に動くこ
とができる。また、可動電極５５５の自由に動くことが可能な端部は、可動電極５５１及
び構造体５４９の接続部で最も近くなるように、湾曲している。

シャッタ５４３の他方の辺は、アクチュエータ５４１によって及ぼされた力に対向する復
元力を有する、スプリング５４７に接続されている。スプリング５４７は、構造体５５７
に接続されている。

構造体５４９、５５３、５５７は、絶縁膜５０５の表面の近傍において、シャッタ５４３
、アクチュエータ５４５、及びスプリング５４７を、浮遊させる機械的支持体として機能
する。

シャッタ５４３の下方には、反射層で囲まれる開口部５５９が設けられる。開口部５５９
は、図８の開口部５０３ｒ、５０３ｇ、５０３ｂに相当する。

ＭＥＭＳスイッチ５０７に含まれる構造体５５３は、図示しないトランジスタと接続する
。このため、構造体５５３に接続される可動電極５５５に、トランジスタを介して任意の
電圧を印加することができる。また、構造体５４９、５５７は、それぞれ図８に示す反射
層５０３を介して接地電極（ＧＮＤ）と接続する。このため、構造体５４９に接続する可
動電極５５１及び構造体５５７に接続するスプリング５４７の電位は、ＧＮＤとなってい
る。なお、構造体５４９、５５７は、任意の電圧を印加できる共通電極に電気的に接続さ
れてもよい。

可動電極５５５に電圧が印加されると、可動電極５５１との間の電位差により、可動電極
５５１及び可動電極５５５が電気的に引き寄せあう。この結果、可動電極５５１に接続す
るシャッタ５４３が、構造体５５３の方へ引きよせられ、構造体５５３の方へ横方向に移
動する。可動電極５５１はスプリングとして働くため、可動電極５５１及び可動電極５５
５との電位間の電圧が除去された場合に、可動電極５５１は、可動電極５５１に蓄積され
た応力を解放しながら、シャッタ５４３をその初期位置に押し戻す。

ＭＥＭＳスイッチ５０７の作製方法について、以下に説明する。絶縁膜５０５上にフォト
リソグラフィ工程により所定の形状を有する犠牲層を形成する。犠牲層としては、ポリイ
ミド、アクリル等の有機樹脂、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化酸
化シリコン等の無機絶縁膜等で形成することができる。

次に、犠牲層上に印刷法、スパッタリング法、蒸着法等により導電層を形成した後、選択
的にエッチングをしてＭＥＭＳスイッチ５０７を形成する。または、インクジェット法に
よりＭＥＭＳスイッチ５０７を形成する。

次に、犠牲層を除去することで、空間において可動可能なＭＥＭＳスイッチ５０７を形成
することができる。なお、この後、ＭＥＭＳスイッチ５０７の表面を酸素プラズマ、熱酸
化等で酸化し、酸化膜を形成することが好ましい。または、原子層蒸着法、ＣＶＤ法によ
り、ＭＥＭＳスイッチ５０７の表面に、アルミナ、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化窒
化シリコン、窒化酸化シリコン、ＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）等の絶縁膜を形
成することが好ましい。当該絶縁膜をＭＥＭＳスイッチ５０７に設けることで、ＭＥＭＳ
スイッチ５０７の経年劣化を低減することができる。

ＭＥＭＳスイッチ５０７は、アルミニウム、銅、ニッケル、クロム、チタン、モリブデン
、タンタル、ネオジム等の金属または合金で形成することができる。ＭＥＭＳスイッチ５
０７は、厚さ１００ｎｍ以上５μｍ以下で形成する。

第２の基板５１１に設けられる遮光層５１３は、反射層５０３を覆うように設けられる。

なお、図示しないが、第１の基板５０１及び第２の基板５１１は、シール材料で一定間隔
を保持して固定されている。

図８に示す散乱板５１５及び輝度向上シート５１７はそれぞれ、実施の形態２に示す散乱
板３０１及び光学部材３３３を適宜用いることができる。

バックライトモジュール５１９は、実施の形態１に示すバックライトモジュール１００を
用いることができる。実施の形態１に示すバックライトモジュール１００を用いることで
、バックライトモジュール５１９に含まれる発光素子（発光ダイオード）から射出される
光を有効に第１の基板５０１に入射させることでき、ＭＥＭＳスイッチを有する表示装置
自体も、バックライトモジュール５１９から射出された光の光利用効率が高いため、表示
装置の消費電力を低減することができる。それゆえ、発光素子（発光ダイオード）の輝度
を低くしても、十分高いコントラストを得ることができる。

次に、本実施の形態に示す表示装置の等価回路図及び動作方法について、図１０を用いて
説明する。

図１０は、本実施の形態に示す表示装置の等価回路図を示す。表示装置６００は、走査線
駆動回路６０１と、信号線駆動回路６０３と、画素部６０５とを有する。画素部６０５に
は、走査線駆動回路６０１に接続する走査線６０９、及び信号線駆動回路６０３に接続す
る信号線６１１を有する。信号線駆動回路６０３は、書込に必要な表示データ信号を信号
線６１１に印加する。また、画素部６０５には、画素６０７がマトリクス状に配置されて
いる。走査線６０９にゲートが接続し、信号線６１１にソース電極が接続するトランジス
タ６１３と、トランジスタ６１３のドレイン電極と第１の端子が接続するＭＥＭＳスイッ
チ６１５と、トランジスタ６１３のドレインの電極及びＭＥＭＳスイッチ６１５の第１の
端子に第１の電極が接続する容量素子６１７とが、各画素６０７に設けられる。ＭＥＭＳ
スイッチ６１５の第２の端子及び容量素子６１７の第２の電極は、接地電極に接続する。

トランジスタ６１３は、ＭＥＭＳスイッチ６１５に印加する電圧を制御する。トランジス
タ６１３は、実施の形態２に示すトランジスタを用いることができる。また、トランジス
タの代わりに、ダイオードまたはＭＩＭ（Ｍｅｔａｌ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ Ｍｅｔａｌ
）を用いてもよい。

ＭＥＭＳスイッチ６１５は、図９に示すＭＥＭＳスイッチ５０７に相当する。

ＭＥＭＳスイッチ６１５は、２つの可動電極を有するアクチュエータ、及びシャッタを有
する。また、２つの可動電極はそれぞれ、異なる静電容量を有する。

トランジスタ６１３は、ＭＥＭＳスイッチ６１５において、より低い静電容量を有する可
動電極５５５と構造体５５３を介して接続する。また、ＭＥＭＳスイッチ５０７の可動電
極５５１は面積の大きいシャッタ５４３に接続されているため、より高い静電容量を有し
、構造体５４９を介して、共通電極または接地電極に接続される。スプリング５４７は、
構造体５５７を介して、共通電極または接地電極に接続される。

走査線６０９に表示選択信号を次々に入力し、順にトランジスタ６１３をオンにする。ま
た、選択された信号線６１１に表示データ信号を入力する。オン状態のトランジスタ６１
３に接続されるＭＥＭＳスイッチ６１５及び容量素子６１７には、表示データ信号に相当
するデータ電圧Ｖｄが印加される。このため、可動電極５５５とシャッタ５４３との間で
は、電位差が生じる。当該電位差の発生に応じて、シャッタが可動電極５５５の方へ電気
的に引き寄せられ、シャッタが移動し、画素部の開口部とシャッタが重複せず、バックラ
イトからの光が当該開口部を透過する。

アナログ駆動方式の表示装置においては、各信号線６１１には、各画素６０７の所望され
る輝度に対応して表示データ信号が入力される。表示データ信号に相当するデータ電圧Ｖ
ｄに応じて、ＭＥＭＳスイッチ６１５のシャッタの移動量が変化する。シャッタの移動量
に応じ、画素の開口部とシャッタの開口部との重複面積が異なるため、または画素部の開
口部とシャッタが重複しないため、当該開口部を透過するバックライトからの光量が異な
る。

デジタル駆動方式の表示装置においては、表示データ信号に相当するデータ電圧Ｖｄは、
ＭＥＭＳスイッチ６１５のアクチュエータが作動する電圧（作動しきい値電圧）より低い
電圧、または作動しきい値電圧より高い電圧が印加される。作動しきい値電圧より高いデ
ータ電圧Ｖｄの印加により、ＭＥＭＳスイッチ６１５のシャッタが移動し、画素の開口部
において上記バックライトモジュールからの光が透過する。

容量素子６１７に印加された電圧は、表示選択信号の入力を停止した後も保持される。容
量素子６１７の電圧は、ビデオフレーム全体が書き込まれるまで、または新しいデータが
信号線６１１に書き込まれるまで、実質的に蓄積されたままになる。このため、書込回数
を最小限にすることが可能であり、表示装置の消費電力を低減することができる。

なお、本実施の形態においては、ＭＥＭＳスイッチ６１５に接続するトランジスタが一つ
である等価回路を示したが、これに限定されるものではなく、適宜トランジスタを設ける
ことができる。

ＭＥＭＳスイッチを有する表示装置は、バックライトから射出された光の光利用効率が高
いため、発光素子（発光ダイオード）の輝度を低くしても、十分高いコントラストを得る
ことができるため、表示装置の消費電力を低減することができる。

（実施の形態４）
本発明の一態様である表示装置は、さまざまな電子機器に適用することができる。電子機
器としては、例えば、テレビジョン装置（テレビ、またはテレビジョン受信機ともいう）
などが挙げられる。さらには、屋内でのデジタルサイネージ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎ
ａｇｅ：電子看板）、ＰＩＤ（Ｐｕｂｌｉｃ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｄｉｓｐｌａｙ
）、電車などの乗り物の車内広告、等に適用することができる。特に、本発明の一態様で
ある表示装置は、バックライト（発光素子）の消費電力を低減させることができることた
め、本発明の一態様である表示装置を、長時間画像を表示させる上記電子機器として用い
ることは有用である。そこで、本発明の一態様である表示装置を用いた電子機器の一例を
、図１１に示す。

図１１（Ａ）は、テレビジョン装置の一例を示している。テレビジョン装置１０００は、
筐体１００１に表示部１００２が組み込まれている。表示部１００２により、映像を表示
することが可能である。また、ここでは、筐体１００４により筐体１００１を支持した構
成を示している。さらに、テレビジョン装置１０００は、スピーカ１００３、操作キー１
００５（電源スイッチ、又は操作スイッチを含む）、接続端子１００６、センサ１００７
（力、位置、距離、光、磁気、温度、時間、電場、電力、湿度、傾度、振動、又は赤外線
を測定する機能を含むもの）、マイクロフォン１００８、等が組み込まれている。

テレビジョン装置１０００の操作は、操作スイッチや、別体のリモコン操作機１０１０に
より行うことができる。リモコン操作機１０１０が備える操作キー１００９により、チャ
ンネルや音量の操作を行うことができ、表示部１００２に表示される映像を操作すること
ができる。また、リモコン操作機１０１０に、リモコン操作機１０１０から出力する情報
を表示する表示部１０１１を設ける構成としてもよい。

なお、テレビジョン装置１０００は、受信機やモデムなどを備えた構成とする。受信機に
より一般のテレビ放送の受信を行うことができ、さらにモデムを介して有線または無線に
よる通信ネットワークに接続することにより、一方向（送信者から受信者）または双方向
（送信者と受信者間、あるいは受信者間同士など）の情報通信を行うことも可能である。

図１１（Ｂ）は、デジタルサイネージの一例を示している。例えば、デジタルサイネージ
２０００は、２つの筐体２００２および筐体２００４から構成されている。筐体２００２
には、表示部２００６および２つのスピーカ２００８、２０１０が備わっている。さらに
、デジタルサイネージ２０００には、ほかにセンサを設けて、人が近くにいないときは画
像が表示されないなど他の構成を設けてもよい。

本発明の一態様である表示装置は、テレビジョン装置１０００における表示部１００２、
およびデジタルサイネージ２０００における表示部２００６に用いることができ、バック
ライト（発光素子）の消費電力を低減させることができることから、テレビジョン装置１
０００およびデジタルサイネージ２０００の消費電力を低減させることができる。

なお、本実施の形態は、他の実施の形態と自由に組み合わせることができる。

１００ バックライトモジュール
１０１ 基板
１０３ 点線
１０５ コネクタ
１５５ コネクタ
１５７ 配線
１０７ 制御回路基板
１０６ 透光性を有する有機樹脂
１０９ ＬＥＤチップ
１１１ 配線
１１３ 凸状の球面および透光性を有する有機樹脂
１１５ 反射シート
１２３ 端子電極
１２５ 電極
１２７ 接続用配線
２００ 液晶表示装置
２１０ 画素部
２１１ 走査線駆動回路
２１２ ＬＥＤ制御回路
２１４ 信号線駆動回路
２１５ 画素
２１７ 信号線
２１９ 走査線
２２１ トランジスタ
２２３ 保持容量素子
２２５ 液晶素子
３００ 液晶表示装置
３０１ 散乱板
３０３ 第１の偏光板
３０５ 液晶パネル
３０７ 第２の偏光板
３０９ 配線
３１１ 接着剤
３１３ 接着剤
３１５ 基板
３１７ 素子層
３１９ 画素電極
３２１ 対向基板
３２３ 共通画素電極
３２５ シール材料
３２７ 液晶
３２９ 接着剤
３３１ 接着剤
３３３ 光学部材
４０１ａ ゲート電極
４０２ ゲート絶縁膜
４０３ 容量配線
４０５ａ ソース電極
４０７ 絶縁膜
４０８ 半導体層
４０９ ドレイン配線
４０９ａ ドレイン電極
４５０ 開口部
４１３ 層間絶縁膜
５００ 表示装置
５０１ 第１の基板
５０５ 絶縁膜
５０３ｒ 開口部
５０３ｇ 開口部
５０３ｂ 開口部
５０７ ＭＥＭＳスイッチ
５０７ｒ ＭＥＭＳスイッチ
５０７ｇ ＭＥＭＳスイッチ
５０７ｂ ＭＥＭＳスイッチ
５０８ｒ シャッタ
５０８ｇ シャッタ
５０８ｂ シャッタ
５１１ 第２の基板
５１３ 遮光層
５１５ 散乱板
５１７ 輝度向上シート
５１９ バックライトモジュール
５２１ 接着剤
５２３ 接着剤
５２５ 接着剤
５２７ 筐体
５４１ アクチュエータ
５４３ シャッタ
５４５ アクチュエータ
５４７ スプリング
５４９ 構造体
５５１ 可動電極
５５３ 構造体
５５５ 可動電極
５５７ 構造体
５５９ 開口部
６００ 表示装置
６０１ 走査線駆動回路
６０３ 信号線駆動回路
６０５ 画素部
６０９ 走査線
６０７ 画素
６１１ 信号線
６１３ トランジスタ
６１５ ＭＥＭＳスイッチ
６１７ 容量素子
１０００ テレビジョン装置
１００１ 筐体
１００２ 表示部
１００４ 筐体
１００３ スピーカ
１００５ 操作キー
１００６ 接続端子
１００７ センサ
１０１０ リモコン操作機
１００９ 操作キー
１０１１ 表示部
１７０１ａ 画素電極
１７０１ｂ 画素電極
１７０１ｃ 画素電極
１７０６ａ 共通電極
１７０６ｂ 共通電極
１７０６ｃ 共通電極
１７０７ 絶縁膜
２０００ デジタルサイネージ
２００２ 筐体
２００４ 筐体
２００６ 表示部
２００８ スピーカ
２０１０ スピーカ

Claims (5)

1. バックライトモジュールと、
   ＭＥＭＳスイッチと、
   前記ＭＥＭＳスイッチと電気的に接続されたトランジスタと、を有し、
   前記ＭＥＭＳスイッチは、前記バックライトモジュールからの光の透過率を制御する機能を有し、
   前記ＭＥＭＳスイッチは、シャッタを有し、
   前記トランジスタは、チャネル形成領域を有し、
   前記チャネル形成領域は、酸化物半導体を有することを特徴とする表示装置。
2. バックライトモジュールと、
   ＭＥＭＳスイッチと、
   前記ＭＥＭＳスイッチと電気的に接続されたトランジスタとを有し、
   前記ＭＥＭＳスイッチは、前記バックライトモジュールからの光の透過率を制御する機能を有し、
   前記ＭＥＭＳスイッチは、シャッタと、アクチュエータと、スプリングとを有し、
   前記シャッタの一方に、前記アクチュエータが接続され、
   前記シャッタの他方に、前記スプリングが接続され、
   前記トランジスタは、チャネル形成領域を有し、
   前記チャネル形成領域は、酸化物半導体を有することを特徴とする表示装置。
3. ＭＥＭＳスイッチと、
   前記ＭＥＭＳスイッチと電気的に接続されたトランジスタとを有し、
   前記ＭＥＭＳスイッチは、光の透過率を制御する機能を有し、
   前記ＭＥＭＳスイッチは、シャッタと、アクチュエータと、スプリングとを有し、
   前記シャッタの一方に、前記アクチュエータが接続され、
   前記シャッタの他方に、前記スプリングが接続され、
   前記トランジスタは、チャネル形成領域を有し、
   前記チャネル形成領域は、酸化物半導体を有することを特徴とする表示装置。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれか一において、
   前記酸化物半導体は、Ｉｎと、Ｇａと、Ｚｎと、を有することを特徴とする表示装置。
5. 請求項１乃至請求項４のいずれか一において、
   フィールドシーケンシャル駆動方式を用いて表示を行うことを特徴とする表示装置。

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