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Abstract
【課題】反射型表示を行うエリアと自発光型表示を行うエリアとに分割する必要がない、および/または、表示装置の製造工程において、有機EL表示素子に対する液晶素子の配置に高いアライメント精度を必要としない、表示装置を提供する。【解決手段】表示装置は、有機EL素子層と、有機EL素子層上に配置された液晶素子層であって、2枚の透明な基板と、2枚の透明な基板の間に配置された液晶層とを有し、液晶層に電圧を印加することによって、液晶層を通過する光に概ね4分の1波長のリタデーションを生じさせることができるように構成された液晶素子層と、液晶素子層の観察者側に配置された偏光板とを有する。【選択図】図1A
Description
本発明は表示装置に関し、特に、液晶表示素子を利用した反射型表示と、有機EL表示素子を利用した自発光型表示との両方を行うことができる表示装置に関する。
有機EL表示装置は自発光型の表示装置で、優れた表示性能を発揮し得るが、発光のための電力を必要とする。一方、反射型液晶表示装置は、周囲光を表示利用するので、低消費電力で表示を行うことができるので、屋外で使用されるモバイル用途(例えば、ウォッチ用途)に適している。しかしながら、反射型液晶表示装置は、表示性能(例えば、輝度または色域)では、特に外光が弱い環境下で、有機EL表示装置に劣る。
そこで、高品位の表示が求められるときには自発光型表示を行い、十分な強さの外光が得られる環境下または消費電力を抑制したとき(例えば、常時表示時)には、反射型表示を行うことができる表示装置が求められている。
特許文献1には、反射型液晶素子と有機EL表示素子とを接着層/絶縁膜/接着層を介して積層した表示装置が開示されている。この表示装置においては、反射型液晶素子は、反射電極と開口部とを有し、有機EL表示素子が発した光が反射型液晶表示素子の開口部を通過するように構成されている。この表示装置が有する反射型液晶素子および有機EL表示素子は、それぞれ独立に表示を行うことができる。
特許文献1に記載の表示装置では、反射型表示を行うエリアと、自発光型表示を行うエリアとが別々に存在する(面積的に分割されている)ので、それぞれの表示における有効面積が小さくなる。その結果、特に反射型表示における輝度が不十分となりやすい。
さらに、有機EL表示素子から発せられた光が反射型液晶表示素子の開口部を効率良く通過するように、反射型液晶素子と有機EL表示素子とを接着層/絶縁膜/接着層を介して積層する際に、高いアライメント精度が求められる。
本発明は、上記の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、反射型表示を行うエリアと自発光型表示を行うエリアとに分割する必要がない、および/または、表示装置の製造工程において、有機EL表示素子に対する液晶素子の配置に高いアライメント精度を必要としない、表示装置を提供することを目的とする。
本発明の実施形態によると、以下の項目に記載の解決手段が提供される。
[項目1]
有機EL素子層と、
前記有機EL素子層上に配置された液晶素子層であって、2枚の透明な基板と、前記2枚の透明な基板の間に配置された液晶層とを有し、前記液晶層に電圧を印加することによって、前記液晶層を通過する光に概ね4分の1波長のリタデーションを生じさせることができるように構成された液晶素子層と、
前記液晶素子層の観察者側に配置された偏光板と
を有する表示装置。
ここで、前記液晶素子層と前記偏光板とは、前記有機EL素子層内で反射された光を用いて、反射型表示を行い、前記有機EL素子層から発せられた光を用いて自発光型表示を行うように構成されている。前記液晶素子層は、反射層を有しておらず、単体では反射型液晶表示素子として機能しない。
[項目2]
前記液晶素子層と前記偏光板との間に配置された位相差板をさらに有する、項目1に記載の表示装置。
[項目3]
前記有機EL素子層と前記液晶素子層との間に配置された第1の散乱層をさらに有し、前記第1の散乱層は、偏光依存性を有し、散乱が強い方位は、前記偏光板の透過軸と±5度以内の角をなす、項目1または2に記載の表示装置。
[項目4]
前記偏光板の観察者側に配置された反射型偏光板をさらに有する、項目1から3のいずれかに記載の表示装置。
[項目5]
前記偏光板の観察者側に配置された第2の散乱層をさらに有する、項目1から4のいずれかに記載の表示装置。
[項目6]
前記有機EL素子層および前記液晶素子層はいずれもカラーフィルタ層を有しない、項目1から5のいずれかに記載の表示装置。
[項目7]
前記液晶素子層はブラックマトリクスを有しない、項目1から6のいずれかに記載の表示装置。
[項目8]
前記液晶素子層と前記有機EL素子層との間に偏光板を有しない、項目1から7のいずれかに記載の表示装置。
[項目9]
前記有機EL素子層は複数の第1画素を有し、前記複数の第1画素は複数の原色画素を含み、
前記液晶素子層は複数の第2画素を有し、
前記複数の第2画素のそれぞれは、2以上の第1画素から発せられた光が通過するように配置されている、項目1から8のいずれかに記載の表示装置。
[項目10]
前記複数の第2画素のそれぞれは画素電極を有し、
それぞれが、前記複数の第2画素のいずれかの前記画素電極に電気的に接続された複数の薄膜トランジスタをさらに有し、
前記複数の薄膜トランジスタは、前記複数の第2画素が配列されたアクティブ領域外に配置されている、項目9に記載の表示装置。
[項目11]
前記複数の薄膜トランジスタと前記複数の第2画素の前記画素電極とを接続する複数の信号配線は、2以上の前記画素電極と重なる信号配線を含む、項目10に記載の表示装置。
[項目12]
前記複数の信号配線は透明導電材料で形成されている、項目11に記載の表示装置。
[項目13]
前記複数の薄膜トランジスタは、前記アクティブ領域を介して対向する2辺に沿って配列されている、項目9から12のいずれかに記載の表示装置。
[項目14]
前記複数の信号配線と前記複数の第2画素の前記画素電極との間に配置された有機絶縁層を有し、前記有機絶縁層の厚さは約3μmよりも大きい、項目9から13のいずれかに記載の表示装置。
ここで、前記液晶素子層と前記偏光板とは、前記反射型偏光板で反射された光を用いて、反射型表示を行い、前記有機EL素子層から発せられた光を用いて自発光型表示を行うように構成されている。前記液晶素子層は、反射層を有しておらず、単体では反射型液晶表示素子として機能しない。
有機EL素子層と、
前記有機EL素子層上に配置された液晶素子層であって、2枚の透明な基板と、前記2枚の透明な基板の間に配置された液晶層とを有し、前記液晶層に電圧を印加することによって、前記液晶層を通過する光に概ね4分の1波長のリタデーションを生じさせることができるように構成された液晶素子層と、
前記液晶素子層の観察者側に配置された偏光板と
を有する表示装置。
ここで、前記液晶素子層と前記偏光板とは、前記有機EL素子層内で反射された光を用いて、反射型表示を行い、前記有機EL素子層から発せられた光を用いて自発光型表示を行うように構成されている。前記液晶素子層は、反射層を有しておらず、単体では反射型液晶表示素子として機能しない。
[項目2]
前記液晶素子層と前記偏光板との間に配置された位相差板をさらに有する、項目1に記載の表示装置。
[項目3]
前記有機EL素子層と前記液晶素子層との間に配置された第1の散乱層をさらに有し、前記第1の散乱層は、偏光依存性を有し、散乱が強い方位は、前記偏光板の透過軸と±5度以内の角をなす、項目1または2に記載の表示装置。
[項目4]
前記偏光板の観察者側に配置された反射型偏光板をさらに有する、項目1から3のいずれかに記載の表示装置。
[項目5]
前記偏光板の観察者側に配置された第2の散乱層をさらに有する、項目1から4のいずれかに記載の表示装置。
[項目6]
前記有機EL素子層および前記液晶素子層はいずれもカラーフィルタ層を有しない、項目1から5のいずれかに記載の表示装置。
[項目7]
前記液晶素子層はブラックマトリクスを有しない、項目1から6のいずれかに記載の表示装置。
[項目8]
前記液晶素子層と前記有機EL素子層との間に偏光板を有しない、項目1から7のいずれかに記載の表示装置。
[項目9]
前記有機EL素子層は複数の第1画素を有し、前記複数の第1画素は複数の原色画素を含み、
前記液晶素子層は複数の第2画素を有し、
前記複数の第2画素のそれぞれは、2以上の第1画素から発せられた光が通過するように配置されている、項目1から8のいずれかに記載の表示装置。
[項目10]
前記複数の第2画素のそれぞれは画素電極を有し、
それぞれが、前記複数の第2画素のいずれかの前記画素電極に電気的に接続された複数の薄膜トランジスタをさらに有し、
前記複数の薄膜トランジスタは、前記複数の第2画素が配列されたアクティブ領域外に配置されている、項目9に記載の表示装置。
[項目11]
前記複数の薄膜トランジスタと前記複数の第2画素の前記画素電極とを接続する複数の信号配線は、2以上の前記画素電極と重なる信号配線を含む、項目10に記載の表示装置。
[項目12]
前記複数の信号配線は透明導電材料で形成されている、項目11に記載の表示装置。
[項目13]
前記複数の薄膜トランジスタは、前記アクティブ領域を介して対向する2辺に沿って配列されている、項目9から12のいずれかに記載の表示装置。
[項目14]
前記複数の信号配線と前記複数の第2画素の前記画素電極との間に配置された有機絶縁層を有し、前記有機絶縁層の厚さは約3μmよりも大きい、項目9から13のいずれかに記載の表示装置。
ここで、前記液晶素子層と前記偏光板とは、前記反射型偏光板で反射された光を用いて、反射型表示を行い、前記有機EL素子層から発せられた光を用いて自発光型表示を行うように構成されている。前記液晶素子層は、反射層を有しておらず、単体では反射型液晶表示素子として機能しない。
本発明の実施形態によると、反射型表示を行うエリアと自発光型表示を行うエリアとに分割する必要がない、および/または、表示装置の製造工程において、有機EL表示素子に対する液晶素子の配置に高いアライメント精度を必要としない、表示装置が提供される。
以下、図面を参照して、本発明の実施形態による表示装置を説明する。本発明の実施形態による表示装置は、以下で例示するものに限定されない。
図1Aおよび図1Bに本発明の実施形態による表示装置100の模式的な分解斜視図を示す。図1Aは、オフ状態、図1Bは、オン状態をそれぞれ示している。図1Aおよび図1Bにはそれぞれ光の偏光状態(非偏光、直線偏光、円偏光)を矢印で示している。また、偏光板の偏光透過軸PAおよび位相差板の遅相軸SAを矢印で示している。
表示装置100は、有機EL素子層10と、有機EL素子層10上に配置された液晶素子層20Aであって、2枚の透明な基板24a、24bと、2枚の透明な基板24aと24bの間に配置された液晶層22Aとを有し、液晶層22Aに電圧を印加することによって、液晶層22Aを通過する光に概ね4分の1波長のリタデーションを生じさせることができるように構成された液晶素子層20Aと、液晶素子層20Aの観察者側に配置された偏光板30とを有する。表示装置100は、液晶素子層20Aと偏光板30との間に配置された位相差板40をさらに有するが、表示モードに応じて、位相差板40は、省略され得る。
なお、本明細書におけるリタデーションは、可視光の内で視感度が高い550nm付近の波長の光に対するリタデーションをいう。概ね4分の1波長のリタデーションとは、例えば、138nm±20nmのリタデーションを言うが、求められる表示品位に応じて変わり得る。液晶層22Aとして、コントラスト比の観点からVAモードが好ましいが、横電界モードや、TNモードなど種々のモードを用いることができる。
ここで、液晶素子層20Aと偏光板30とは、有機EL素子層10内で反射された光を用いて、反射型表示を行い、有機EL素子層10から発せられた光を用いて自発光型表示を行うように構成されている。液晶素子層20Aは、反射層を有しておらず、偏光板30と組合せても反射型液晶表示素子として機能しない。また、表示装置100は、液晶素子層20Aと有機EL素子層10との間に偏光板を有しないので、液晶素子層20Aは、透過型液晶表示素子を構成することができない。
例えば、図10に示す参考例の表示装置900は、反射型偏光板を用いた反射型液晶表示素子900LC(以下「反射型偏光板式反射型液晶」とする)と、有機EL表示素子900ELとを接着剤層(不図示)を介して積層した構造を有している。反射型偏光板式反射型液晶表示素子900LCおよび有機EL表示素子900ELは、それぞれ独立して、反射型表示および自発光型表示を行うことができる。
反射型偏光板式液晶素子層20Cは、2枚の透明基板24a、24bと、2枚の透明な基板24aと24bの間に配置された液晶層22Cとを有し、液晶層22Cに電圧を印加することによって、液晶層22Cを通過する光に概ね2分の1波長のリタデーションを生じさせることができるように構成されている。偏光板30は吸収型偏光板で、偏光透過軸30PAに直交する偏光方向の直線偏光を吸収する。反射型偏光板50は、偏光透過軸50PAに直交する偏光方向の直線偏光を反射する。
有機EL表示素子900ELは、有機EL素子層10と、円偏光板90CPとを有する。円偏光板90CPは、有機EL素子層10に入射し、有機EL素子層10で反射された外光を吸収する。当然のことながら、円偏光板90CPは、液晶素子層20Cに入射し、液晶素子層20Cで反射される光に対しては作用しない。
このように、公知の反射偏光板式反射型液晶表示素子900LCと公知の有機EL表示素子900ELとを積層して、反射型表示と自発光型表示との両方を行うことができる表示装置を構成するためには、液晶表示20Cと有機EL素子層10との間に円偏光板90CP(吸収型偏光板30+位相差板60)が必要になる。これにより、有機ELの表示光は吸収型偏光板を通る際の吸収により、光の利用効率が低下する。また、反射型表示に関しても、液晶層を2回透過する際に、裏面の反射偏光板50において偏光状態が波長によっては直線偏光になりきらず(特に液晶の波長分散性による)、反射しない成分が発生するため、光の利用効率が低下してしまう。
また、特許文献1のように、反射電極を用いる構成では、液晶素子層20Cの画素に、有機EL素子層10の画素が対応するように配置する必要があり、高いアライメント精度が要求される。液晶素子層20Cは、一般に、ブラックマトリクス(画素を区画する遮光部)およびカラーフィルタ層を有しており、光の利用効率を低下させる。
これに対し、表示装置100は、液晶素子層20Aの観察者側に配置された偏光板30だけを有し、液晶素子層20Aと有機EL素子層との間には、偏光板を有しない。これにより、有機EL表示の光利用効率が高まる。また、反射型表示においては、上述した裏面部での光の損失がなくなるので、光利用効率が高まる。また、液晶素子層20Aは、ブラックマトリクスを有しないことが好ましく、カラーフィルタ層を有しないことが好ましい。ブラックマトリクスを有しないと、アライメントの自由度が増すとともに、光の利用効率を向上させることができる。また、カラーフィルタ層を有しないことによっても、アライメントの自由度が増すとともに、光の利用効率を向上させることができる。
図1Aを参照して、表示装置100のオフ状態(ここでは、液晶層22Aに電圧が印加されておらず、液晶層22Aを通過する光にリタデーションを与えない状態)の動作状態を説明する。
非偏光の外光Li-0は、偏光板30を通過すると、偏光透過軸30PAに平行な直線偏光Li-1となり、位相差板40を通過すると、例えば右回り円偏光Li-2となる。右回り円偏光Li-2は、オフ状態の液晶素子層20Aを通過しても偏光状態は維持され、右回り円偏光Li-3のままで、有機EL素子層10に入射する。円偏光Li-3は、有機EL素子層10で反射され、左回り円偏光Lr-1となる。この左回り円偏光Lr-1は、液晶素子層20Aを通過しても偏光状態は維持され、左回り円偏光Lr-3のままで、位相差板40に入射する。左回り円偏光Lr-3は、位相差板40を通過すると、直線偏光Li-3となる。直線偏光Li-3の偏光方向は、直線偏光Li-1と直交する方向であり、偏光板30の偏光透過軸30Aと直交するので、偏光板30で吸収される。すなわち、オフ状態の表示装置100は、反射型表示は黒を表示することになる。
一方、図1Bに示す、表示装置100がオン状態(ここでは、液晶層22Aに電圧が印加されており、液晶層22Aを通過する光に概ね4分の1波長のリタデーションを生じさせる状態)では、右回り円偏光Li-2は、オン状態の液晶素子層20Aを通過すると、直線偏光Li-4となる。直線偏光Li-4の偏光方向は、直線偏光Li-2と直交する方向である。直線偏光Li-4は有機EL素子層10に入射し、有機EL素子層10で反射され、直線偏光Lr-4となる。直線偏光Lr-4の偏光方向は、直線偏光Li-4と同じである。直線偏光Lr-4は、オン状態の液晶素子層20Aを通過し、右回り円偏光Lr-5となり、位相差板40に入射する。位相差板40に入射した右回り円偏光Lr-5は、位相差板40を通過し、直線偏光Lr-6となる。直線偏光Lr-6の偏光方向は、直線偏光Li-1と同じであり、偏光板30を通過する。
ここで、例えば、偏光板30の透過率を42%、位相差板40の透過率を100%、液晶素子層20Aの透過率を85%、有機EL素子層10の反射率を90%とすると、偏光板30から出射される反射光Lr-7は、外光Li-0の約27%となる。この反射光Lr-7による反射型表示は、有機EL素子層10で鏡面反射される場合は、ミラー表示となる。有機EL素子層10と液晶素子層20Aとの間に散乱層(不図示)を設けることによって、白色表示とすることもできる。なお、散乱の程度によって、ミラー表示と白色表示との中間的な表示(銀色に見える)とすることもできる。この散乱層として、偏光依存性を有し、散乱が強い方位が偏光板30の透過軸30PAと±5度以内の角をなす散乱層を用いると、一般的な等方的に光を散乱する散乱層を用いる場合よりも、コントラスト比を高めることができる。
散乱層としては、表面に凹凸構造を有しない、相分離タイプの散乱層(例えば、株式会社ダイセル製の相分離AGフィルム)を好適に用いることができる。さらに、偏光依存性を有する散乱層としては、例えば、帝人デュポンフィルム株式会社製の偏光散乱フィルム(特許第5468766号公報)を好適に用いることができる。
有機EL素子層10から発せられる光LE-1は、非偏光であり、オン状態であっても、オフ状態であっても、偏光板30によって一部が吸収される。例えば、偏光板30の透過率を42%にすると、自発光表示に用いられる光LE-2は、光LE-1の42%ということになる。
なお、上記の説明におけるオン状態およびオフ状態のそれぞれにおいて、有機EL素子層10をオン/オフ切り替えることができる。
次に、図2Aおよび図2Bを参照して、本発明の実施形態による他の表示装置200の構成および動作を説明する。図2Aおよび図2Bに表示装置200の模式的な分解斜視図を示す。図2Aは、オフ状態、図2Bは、オン状態をそれぞれ示している。
表示装置200は、図1Aおよび図1Bに示した表示装置100の偏光板30の観察者側に配置された反射型偏光板50をさらに有しており、その他の構成は、表示装置100と同じであり得る。
反射型偏光板50は、偏光透過軸50PAに平行な直線偏光を透過し、偏光透過軸50PAと直交する偏光方向の直線偏光を反射する。反射型偏光板50の直線偏光反射率を45%とすると、図2Aに示したオフ状態において、表示装置200の反射型表示は外光Liー0の45%の反射光Li-rで表示することになる。また、図2Bに示したオン状態において、表示装置200の反射型表示は、外光Liー0の72%の反射光(Lr-8=Lr-7=27%+Lr-r=45%)で表示を行うことができる。
したがって、表示装置200の表示は、表示装置100に比べて、明るい表示を行うことができる。ただし、コントラスト比の観点からは、表示装置100の方が優れている。
なお、反射型偏光板50に代えて、散乱層を設けてもよい。散乱層を設けることによって、オン状態で、白または銀色の反射型表示を行うことができる。
さらに、反射型偏光板50の観察者側に、散乱層を設けてもよい。反射型偏光板50を設けることにより、散乱層だけを設けた場合よりも、オン状態においても、オフ状態においても、明るい反射型表示を行うことができる。
次に、図3を参照して、有機EL素子層10の構造の例を説明する。有機EL素子層10は、公知の種々の有機EL素子層を用いることができるが、カラーフィルタ層を有しない、個々の有機EL素子が原色光を発することができる有機EL素子層を用いることが好ましい。
例えば、図3に模式的な断面図を示す有機EL素子層10は、基板102と、基板102上に形成されたバックプレーン120、バックプレーン120上に形成された陽極112、陽極112上に形成された有機EL層110、有機EL層110上に形成された陰極114とを有している。有機EL層110は、赤色光を発する有機EL層110R、緑色光を発する有機EL層110Gおよび青色光を発する有機EL層110Bを有している。ここで、有機EL層を示す参照符号110R、110G、および110Bは、それぞれの色光(原色)を発する有機EL素子(原色画素)の参照符号としても使う。すなわち、有機EL素子層10は、赤色を発する有機EL素子110R、緑色を発する有機EL素子110G、および青色を発する有機EL素子110Bを有している。有機EL素子層10のカラー表示が可能な1つの画素(以下、単に「画素」といい、「原色画素」と区別する。)は、赤色を発する有機EL素子110R、緑色を発する有機EL素子110G、および青色を発する有機EL素子110Bで構成されている。有機EL素子層10の画素を構成する原色画素の組み合わせはこれに限られない。
図3に示すように、陽極112は、各有機EL素子(原色画素)に設けられており、例えば、金属層(例えば、厚さが150nmの銀/ITOの積層構造)で形成されており、反射率は例えば、約95%であり得る。陰極114は、複数の有機EL素子(原色画素)に共通に、例えば、すべての有機EL素子(原色画素)に共通に1つの金属層(例えば、厚さが10nmの銀層)であり、反射率は例えば約50%である。有機EL素子層10は、全体として、例えば、約90%の反射率を有し得る。
有機EL素子110R、110G、110Bおよびバックプレーン120の全体を覆うように、薄膜封止構造130が形成されている。薄膜封止構造130の上に、上述した散乱層140が設けられる。薄膜封止構造130は、よく知られているように、有機絶縁層と無機絶縁層との積層構造を有している。なお、基板102としては、公知の透明基板(ガラス基板、ポリイミド基板)を用いることができる。
次に、図4を参照する。図4は、有機EL素子層10の模式的な上面図であり、有機EL素子110R、110G、110Bに接続された配線を含む、バックプレーン120の最上層に位置する配線層の構成を模式的に示している。
配線層は、電源ライン122、スキャンライン123、エミッションライン125、EL電源ライン126、127(VDD、VSS)を含んでいる。また、配線層は、薄膜トランジスタ(TFT,不図示)を保護するための遮光パターン124を含んでおり、遮光パターンの凸部124Cは、キャパシタの電極を兼ねている。
高精細な表示を行う有機EL素子層10に対して、液晶素子層20Aは粗い表示を行うので、有機EL素子層10の画素に対して、液晶素子層20Aの画素は大きい。すなわち、有機EL素子層10の2以上の画素から発せられた光が、液晶素子層20Aの1つの画素を透過するように配置されている。例えば、有機EL素子層10の10以上、あるいは30以上の画素から発せられた光が、液晶素子層20Aの1つの画素を通過するように配置される。
図4からわかるように、有機EL素子層10の内、有機EL素子110R、110G、110Bおよび配線等122、123、124、125、126、127が形成されていない領域も少なくない。たとえ陰極114(図4では不図示)が全面に形成されていても、反射率は約50%である。そこで、ダミー配線層128を反射率が約95%の金属層で形成することによって、有機EL素子層10の全体として、例えば、約90%の反射率を実現し得る。ダミー配線層128は、例えば、陽極112と同じ金属材料を用いて形成され得る。
次に、液晶素子層20Aの構成と駆動方法を説明する。
図5、図6および図7を参照して、セグメント駆動される液晶素子層の構成を説明する。セグメント駆動とは、1画素単位(各セグメント)に電圧を個別に印加する駆動で、ソースドライバが同時並行で各画素に電圧を印加する駆動をいう。
図5に、セグメント駆動される液晶素子層20AS1の模式的な平面図を示す。液晶素子層20AS1のアクティブ領域20AAに、画素電極210が例えばマトリクス状に配列されている。図5では、1列の画素電極210の内、額縁領域20FAに最も近い3つの画素電極210だけを示している。
画素電極210のそれぞれには、ソースドライバ214から信号配線212を介して表示電圧が供給される。画素電極210と、画素電極210上に配置される液晶層(不図示)と、液晶層を介して画素電極210と対向するように配置された共通電極(不図示)とによって、画素容量210Cが形成されている。共通電極は、典型的には、複数の画素電極210のすべてと対向する1つの導電層として形成される。画素電極210、共通電極および信号配線212は、いずれも透明導電材料(例えば、ITO、IZO)で形成されている。信号配線212の内で、額縁領域20FAに存在する部分は、金属(例えばアルミニウム)で形成してもよい。複数の信号配線212の中には、2以上の画素電極210と重なる信号配線212が存在する。また、信号配線212と画素電極210とが接続された点よりもソースドライバ214から遠い部分は、電気的に不要なので、例えば、点POで切断してもよい。ただし、信号配線212は、表示の均一性の観点から残しておくことが好ましい。液晶素子層20AS1には、ブラックマトリクスおよびカラーフィルタは形成されていない。
ここでは、ソースドライバ214は、液晶素子層20AS1のアクティブ領域20AAの一方の端(下端)に近い額縁領域20FAに配置した例を示しているが、アクティブ領域20AAを介して対向する2辺に沿って、ソースドライバ214を配置してもよい。また、ソースドライバ214は、各辺に沿って、複数のドライバICを配置してもよい。
図5に示した構成では、画素数が1000個になると、1000本のソース信号線212が必要となり、例えば、アクティブ領域20AAの上下にソースドライバを配置しても、それぞれ500の出力が必要となり、入手可能なソースドライバICの制約や、ソースドライバICの出力から信号配線212の引き回しのスペースを十分に確保できないことがある。例えば、ウォッチ用途では、アクティブ領域は、例えば1.7型で、液晶素子層に、例えば30個×30個の画素が形成される。
そこで、図6に示す液晶素子層20AS2のように、それぞれが、画素電極210のいずれかに電気的に接続された複数の薄膜トランジスタ(TFT)210Tを設け、TFT210をアクティブ領域20AAの外側、すなわち、額縁領域20FAに配置することが好ましい。
液晶素子層20AS2は、TFT210Tのオン/オフを制御するための走査信号をTFT210のゲート電極に走査配線222を介して供給するゲートドライバ224を額縁領域20FAに有している。すなわち、TFT210Tは、一般的なアクティブマトリクス型液晶表示装置が画素ごとに有するTFT(画素TFT)を額縁領域20FAに配置したものに相当する。アクティブ領域20AA内の信号配線212は、透明導電材料で形成されているので、線幅が比較的広く、信号配線212と画素電極210との間に形成されるカップリング容量212Cが大きく、クロストークおよび/またはフリッカを引き起こすことがある。
カップリング容量212Cを小さくするために、信号配線212の線幅を小さく(厚さを大きく)する、および/または、画素電極210と信号配線212との間に配置された有機絶縁層の厚さを大きくすることが考えられる。また、フレームごとに液晶層に印加される電圧の符号を反転させるフレーム反転駆動を採用することが好ましい。
例えば、1.7型の正方形のアクティブ領域20AAに60個×60個の画素を配列する場合には、信号配線をシート抵抗が50オーム/□のIZO膜で、線幅を3μmとし、有機絶縁層の厚さを3μmとすると、ソースドライバを片側に配置した場合でも、画素容量210Cの容量値Cpが約11pf、カップリング容量212Cの容量値Ccが約0.9pfで、Cc/Cpが約0.08で、時定数が約7μsとなる。ソースドライバを両側に配置すると、画素容量210Cの容量値Cpが約11pf、カップリング容量212Cの容量値Ccが約0.5pfで、Cc/Cpが約0.05で、時定数が約4μsとなる。
このように、時定数を10μs以下に確保しながら、Cc/Cpを0.1以下に抑えることができる。
図7に、上述の60個×60個の画素が配列された表示装置の駆動のタイミングチャートの例を示す。
ここでは、図6におけるゲートドライバ224の出力が60個(G1~G60)を有し、ソースドライバ214が10個の入力を有し、その入力が時分割でそれぞれ6個分のデータを出力する場合(すなわち合計60個のデータを出力する)のタイミングチャートを示している。
例えば、一垂直走査期間が16.7ms(すなわち垂直走査周波数(リフレッシュレート)が60Hz)のとき、ゲートドライバ224からの出力G1~G60のそれぞれは、約16.7ms/60=約278μsの間だけオン電圧(ここではハイ)をTFT210Tに順次供給する。ソースドライバ214は、10個の入力が同時に入力されるが、SSD信号1~6により時分割で出力先を切り替えることで、合計60個の出力を各TFT210Tがオン状態にある期間に、信号電圧を信号配線212に順次供給する。したがって、各画素電極に信号電圧が供給される時間は、約278μs/6=約46.3μsということになる。この例では、各ソースドライバICの出力はTFT210Tに接続されているが、これらTFTの中でゲートドライバ224の出力によりオン状態になっている60個に対して、SSD信号1~6が順に時分割で信号を伝送することになるため、10個の画素からなる領域単位でリフレッシュされることになる。
上述したように、アクティブ領域20AA内に配置される信号配線212は、透明導電材料で形成されているので、時定数が大きくなりやすい。したがって、信号電圧を供給する時間を長くし、時定数の影響を受けにくくすることが好ましい。たとえば、10個の出力を有するゲートドライバ224と、それぞれが60個の出力を有する6個のソースドライバICとを用いれば、各画素電極に信号電圧を供給する時間を約6倍にすることができる。
本発明の実施形態による表示装置は、通常のアクティブマトリクス型の液晶表示装置と同様の構成を有する、図8に示す液晶素子層20AS3を有してもよい。すなわち、行および列を有するマトリクス状に配列された画素ごとにTFT210Cが配置され、各行に属する画素のTFT210Cのゲート電極は同じ走査線(ゲートバスライン)222に接続されており、各列に属する画素のTFT210のソース電極は同じ信号配線(ソースバスライン)211に接続されている。
図9に、画素ごとに配置されるTFT210Cの構成例の模式的な平面図を示す。図9には、ゲートメタル層GM、半導体層SC、ソースメタル層SM、ビアホールVHを模式的に示しており、破線で囲んだ領域がTFT210の形成領域である。この例は、ゲートメタル層(ゲートバスラインおよびゲート電極)GMの幅が約3μm、半導体層SCの幅が約4μm、ソースメタル層(ソースバスライン、ソース電極)SMの幅が約4μm、略正方形のコンタクトホールCH1、CH2の一辺の長さが約5μm、ビアホールVHが形成されているソースメタル層の領域の横幅約8μm、縦の長さが約10μmである。破線で囲んだ領域がTFT210の形成領域は、一辺の長さが約25μmの正方形である。
一辺の長さが約25μmの正方形のTFT形成領域の内、一辺の長さが約5μmのコンタクトホールCH1、2および約8μm×約10μmのビアホールVHが形成されている領域が、反射型表示において視認されにくい。
ここで例示した構成について、画素数と、透過率との関係を見積もった。画素数が90000(300×300)のとき、TFT形成領域の一辺の長さは約4μmで、透過率は0.93であり、画素数が3600(60×60)のとき、TFT形成領域の一辺の長さは約10μmで、透過率は0.99であり、画素数が900(30×30)のとき、TFT形成領域の一辺の長さは約50μmで、透過率は0.99となった。なお、反射型表示では、光はアクティブ領域20AAを2回通過するので、2倍で寄与する。
画素数が多くなると透過率が低下する一方、画素数が少ないと、TFT形成領域が大きくなる。TFT形成領域の一辺の長さが約10μm以上となると、TFT形成領域が視認されやすくなる。通常のアクティブマトリクス型液晶表示装置の構成を採用する場合には、これらを考慮して、用途に応じてTFTの構成を最適化することが好ましい。
本発明の実施形態による表示装置は、例えばウォッチ用途に好適に用いられる。
10 有機EL素子層
20A 液晶素子層
24a、24b 透明な基板
22A 液晶層
30 偏光板
40 位相差板
100 表示装置
20A 液晶素子層
24a、24b 透明な基板
22A 液晶層
30 偏光板
40 位相差板
100 表示装置
Claims (14)
- 有機EL素子層と、
前記有機EL素子層上に配置された液晶素子層であって、2枚の透明な基板と、前記2枚の透明な基板の間に配置された液晶層とを有し、前記液晶層に電圧を印加することによって、前記液晶層を通過する光に概ね4分の1波長のリタデーションを生じさせることができるように構成された液晶素子層と、
前記液晶素子層の観察者側に配置された偏光板と
を有する表示装置。 - 前記液晶素子層と前記偏光板との間に配置された位相差板をさらに有する、請求項1に記載の表示装置。
- 前記有機EL素子層と前記液晶素子層との間に配置された第1の散乱層をさらに有し、前記第1の散乱層は、偏光依存性を有し、散乱が強い方位は、前記偏光板の透過軸と±5度以内の角をなす、請求項1または2に記載の表示装置。
- 前記偏光板の観察者側に配置された反射型偏光板をさらに有する、請求項1から3のいずれか1項に記載の表示装置。
- 前記偏光板の観察者側に配置された第2の散乱層をさらに有する、請求項1から4のいずれか1項に記載の表示装置。
- 前記有機EL素子層および前記液晶素子層はいずれもカラーフィルタ層を有しない、請求項1から5のいずれか1項に記載の表示装置。
- 前記液晶素子層はブラックマトリクスを有しない、請求項1から6のいずれか1項に記載の表示装置。
- 前記液晶素子層と前記有機EL素子層との間に偏光板を有しない、請求項1から7のいずれかに1項に記載の表示装置。
- 前記有機EL素子層は複数の第1画素を有し、前記複数の第1画素は複数の原色画素を含み、
前記液晶素子層は複数の第2画素を有し、
前記複数の第2画素のそれぞれは、2以上の第1画素から発せられた光が通過するように配置されている、請求項1から8のいずれか1項に記載の表示装置。 - 複数の第2画素のそれぞれは画素電極を有し、
それぞれが、前記複数の第2画素のいずれかの前記画素電極に電気的に接続された複数の薄膜トランジスタをさらに有し、
前記複数の薄膜トランジスタは、前記複数の第2画素が配列されたアクティブ領域外に配置されている、請求項9に記載の表示装置。 - 前記複数の薄膜トランジスタと前記複数の第2画素の前記画素電極とを接続する複数の信号配線は、2以上の前記画素電極と重なる信号配線を含む、請求項10に記載の表示装置。
- 前記複数の信号配線は透明導電材料で形成されている、請求項11に記載の表示装置。
- 前記複数の薄膜トランジスタは、前記アクティブ領域を介して対向する2辺に沿って配列されている、請求項9から12のいずれか1項に記載の表示装置。
- 前記複数の信号配線と前記複数の第2画素の前記画素電極との間に配置された有機絶縁層を有し、前記有機絶縁層の厚さは約3μmよりも大きい、請求項9から13のいずれかに記載の表示装置。
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