JP3799882B2

JP3799882B2 - 表示装置

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Publication number: JP3799882B2
Application number: JP20930299A
Authority: JP
Inventors: 英和小林; 睦木村
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1998-07-24
Filing date: 1999-07-23
Publication date: 2006-07-19
Anticipated expiration: 2019-07-23
Also published as: JP2000098919A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンピュータ、テレビ、携帯電話などの情報機器端末のディスプレイに用いる表示装置、およびそれに用いるバックライトの構成に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、従来液晶を用いたカラー表示装置においては、カラーＣＲＴと同様に一画素を赤青緑各色に対応した色画素に分割し、同時にそれぞれの色画素に対応するカラーフィルターを形成し、背面から白色バックライトで照明して、各色を同時に表示して一画素の色を表示していた。しかし、この方法では一画素を三分割することになり、画素の開口率が低下して表示が暗くなる、液晶パネルを駆動するための信号ドライバーの数が各色に対応した数だけ必要になる、また色画素と同じ細かさのカラーフィルターが必要になる、ひいてはコストが高くなるなどの問題を有していた。
【０００３】
そこで、特開平５−１９２５７に示されているように、多色バックライトとライトバルブを組み合わせたカラー表示装置が提案されている。この構成によれば、一画素は赤緑青の各色に分割されることはなく、それゆえ例えばアクティブマトリクスパネルを用いる場合、パネル全体に形成すべきアクティブ素子の数が３分の１になるため歩留まりが向上する、一画素の開口率が向上し表示が明るくなり、信号ドライバーの数は従来の３分の１になる、またカラーフィルターを必要としないためコストを下げられる、などの利点がある。
【０００４】
冷陰極管を用いる構成において、その配置については、特開平５−１９２５７ではＲＧＢそれぞれの冷陰極管およびこれと対になる導光板のスタック構成を示しており、また駆動方法についても開示している。特開平５−２６４９８８及び特開平５−３４６５７０では一枚の導光板の一端面にＲＧＢ３本の冷陰極管を並べて配置する構成、および一つの白色発光体からの光をＲＧＢフィルターシャッターで時分割ＲＧＢ光に変換する構成を示している。特開平６−６７１４９ではＲＧＢ３本の冷陰極管をパネル背面に配置する構成とその駆動方法を示している。特に各色バックライトへの供給電圧を独立に調整してカラーバランスを取れるようにしている。特開平６−３０１００４ではＲＧＢ切り替えバックライトとして、白色光源、ＲＧＢカラーフィルター、液晶シャッターおよび拡散板の組み合わせを開示している。特開平６−３０１０３２ではＲＧＢ光源および液晶シャッターの組み合わせを開示している。また特開平９−１０１４９７ではＴＮモード液晶ライトバルブおよび上記構成を用いて、階調表示するための駆動方法を開示している。特開平９−１１４４２１ではＴＦＴ素子を用いた構成において、画像信号を書き換える際に液晶の状態をリセットすることにより、鮮明な表示を得ている。
【０００５】
一方で、特開平３−１８７１９２に示されているように、従来の直視型カラー表示装置のバックライト光源として、薄型低消費電力である有機ＥＬを用いることも開示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述したような従来の技術では、多色バックライトとして冷陰極管などの光源を用いた場合では、駆動回路が複雑であるために外形が大きくなりコストがかかる、バックライトの消費電力が大きく携帯型情報機器には使えない、などの課題を有していた。
【０００７】
また、有機ＥＬをバックライトに用いた特開平３−１８７１９２においては、従来のカラー液晶パネルのカラーフィルターの替わりにＲＧＢのＥＬ素子を配置しただけのため、画素数は従来並みに必要で、ドライバーの数も従来並みである。従ってコストも高く、開口率も低い。
【０００８】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、その課題とするところは、構成が簡単で駆動回路も簡単な多色光源を提供し、さらにこの光源を用いたコンパクトで低消費電力、しかも低コストな表示装置を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の表示装置は、平面型光学変調パネルと、基板上に、第１の色で発光する発光材料からなる第１の発光層と、前記第１の色とは異なる第２の色で発光する発光材料からなる第２の発光層とを含んでなる発光層のセットが複数セット設けられており、前記平面型光学変調パネルの光学変調面に光を照射するための面状光源と、を備えており、前記発光層のセットのピッチをｐとし、前記光変調面と前記発光層との距離をｄとしたときに、ｐ／ｄ＜１．１であり、第１の期間においては、前記第１の色に対応する情報が前記平面型光学変調パネルに書き込まれるとともに、前記面状光源を前記第１の色で発光させ、第２の期間においては、前記第２の色に対応する情報が前記平面型光学変調パネルに書き込まれるとともに、前記面状光源を前記第２の色で発光させることを特徴とする。
また、本発明の表示装置は、上記の表示装置であって、前記発光層のセットは、前記第１及び第２の発光層に加えて、第１及び第２の色とは異なる第３の色で発光する発光材料からなる第３の発光層を有し、第３の期間においては、前記第３の色に対応する情報が前記平面型光学変調パネルに書き込まれるとともに、前記面状光源を前記第３の色で発光させることを特徴とする。
また、本発明の表示装置は、上記の表示装置であって、前記第１、第２及び第３の色が、夫々、赤色、緑色、及び青色であることを特徴とする。
また、本発明の表示装置は、上記の表示装置であって、前記第１及び第２の発光層は、ストライプ状にパターニングされていることを特徴とする。
また、本発明の表示装置は、上記の表示装置であって、前記第１、第２及び第３の発光層は、ストライプ状にパターニングされていることを特徴とする。
また、本発明の表示装置は、上記の表示装置であって、前記面状光源と前記平面型光学変調パネルの間に光拡散層が配置されていることを特徴とする。
また、本発明の表示装置は、上記の表示装置であって、前記基板が光拡散性を有することを特徴とする。
また、本発明の表示装置は、上記の表示装置であって、前記平面型光学変調パネルとして偏光板を用いる液晶パネルを用い、前記面状光源と前記液晶パネルの間に、１／４波長板を挿入し、該１／４波長板の延伸軸を、これと接する液晶パネルの偏光板の偏光方向に対しておよそ４５度傾けて配置したことを特徴とする。
また、本発明の表示装置は、上記の表示装置であって、前記面状光源内の発光層が有機化合物または有機高分子からなり、該発光層の材料を１軸方向に配向させ、前記平面型光学変調パネルとして液晶パネルを用い、光源の発光の偏光方向を液晶パネルの光源側の偏光板の偏光方向と一致させたことを特徴とする。
また、本発明の表示装置は、上記の表示装置であって、前記面状光源における各色の発光層のパターン形状が渦巻状である。
また、本発明の表示装置は、上記の表示装置であって、前記各色の発光層が互いに交差することのないパターン形状で形成されていることを特徴とする。
また、本発明の表示装置は、上記の表示装置であって、前記各色の発光層の渦巻状パターンが、実質的に同心で発光色が周期的に存在するパターン形状であることを特徴とする。
本発明の表示装置は、平面型光学変調パネルと、該平面型光学変調パネルの背面側に配置され、該平面型光学変調パネルの面と実質的に平行な面内に、第１の色で発光する発光材料を備えた第１の発光領域と、該第１の色とは異なる第２の色で発光する発光材料を備えた第２の発光領域とを少なくとも有する面状光源を備え、表示するカラー画像の１走査時間を該面状光源の発光色数に分割し、分割した夫々の期間に対応して各発光領域を発光させ、該期間に同期させて発光している発光色の明度情報を平面型光学変調パネルで形成し、各色の光を該パネルで光学変調しカラー表示を行うことを特徴とする。
【００１０】
更に、本発明によれば、平面型光学変調パネルと、該平面型光学変調パネルの背面側に配置され、該平面型光学変調パネルの面と実質的に平行な面内に、第１の色の波長領域で発光する発光材料を備えた第１の発光領域と、該第１の色とは異なる第２の色の波長領域で発光する発光材料を備えた第２の発光領域とを少なくとも有し、該第１の発光領域及び第２の発光領域が夫々渦巻状の形状を有する面状光源を備えたことを特徴とする表示装置が提供される。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の表示装置は、多色に発光し得る面状光源と平面型光学変調パネルを重ね合わせた構造を有し、該光学変調パネルを走査してカラー画像を形成する表示装置において、カラー画像の１走査時間を光源の発光色数と同じ数に分割し、分割したそれぞれの期間（色表示期間）に対応する色で光源を点灯し、これに同期してその色の明度情報を平面型光学変調パネルで表示することでカラー表示を行うものである。そして、面状光源が、該平面型光学変調パネルの背面側に配置され、該ライトバルブの面と実質的に平行な面内に、第１の色で発光する発光材料、即ち第１の色の波長領域を発光波長とした発光材料を備えた第１の発光領域と、該第１の色とは異なる第２の色で発光する発光材料、即ち第１の色の波長領域を発光波長とする発光材料を備えた第２の発光領域とを少なくとも有して多色の発光を行い、表示するカラー画像の１走査時間を該面状光源の発光色数、具体的には、発光領域の種類数に分割して、画像表示を行う点で特徴的である。
【００１２】
本発明の表示装置では、好ましい実施形態として、面状光源は、透明なパターニングされていてもよい第１の電極を形成した基板上に、異なる発光色を有する複数種の発光材料が一平面内で特定のパターンの周期的配列として配置され、かつそれぞれの発光材料からなる発光層の上に、パターニングされていてもよい第２の電極が形成された構造により、少なくとも第１の色の波長領域で発光する第１の発光領域と、該第１の色とは異なる第２の色の波長領域で発光する第２の発光領域を備え、更に選択された期間に選択された前記第１および第２の電極間に、発光するに足る電圧を印加する手段を具備している。
【００１３】
上記のような構造の表示装置では、面状光源が、厚みが薄く、特に好ましくはほとんど基板の厚みに近いものであり、且つ所望のタイミングで任意の発光色が得られる。またこの表示装置では,光源を構成するすべての発光領域が全点灯（全て発光）したとき、各色が均一に混合して白色発光となり、色むらが生じない。また、一般的に液晶表示装置で用いられている冷陰極管に比べて低消費電力化できる。
【００１４】
更に、面状光源において、第１及び第２の発光領域に加えて、これら発光領域とは異なる発光色の発光材料を用いた第３の発光領域が設けられ、例えば赤緑青の３色の発光領域が設けられ、これら３色を時分割で行いカラー表示する場合、光学変調パネルでは、面状光源の発光色に応じた画像情報を形成すればよく、カラーフィルター等を用いるカラー表示パネルに比べて画素数が１／３で済むために大容量化が可能になり、また開口率が３倍になり、信号ドライバーの数が１／３になる。よって低消費電力で、明るい表示で、しかも薄型で、低コストのカラー表示装置、好ましくは直視型のカラー表示装置を実現することができる。
【００１５】
更に、本発明の表示装置では、下記の好ましい形態が提供される。
【００１６】
上記表示装置において、好ましくは、前記複数の発光材料および、これと対応して第１または第２の電極の内の少なくともどちらかが、ストライプ状にパターニングされている。この構成により、電極配線を直線状にすることができ、配線抵抗を減らすことができる。そのため発光効率の良い表示装置を実現することができる。
【００１７】
上記表示装置において、好ましくは、３種類ないし４種類の異なる発光色を持つ前記発光材料を独立に製膜しパターニングして独立した発光領域となるように発光層を形成し、第１および第２の電極を共にそれぞれ２分割するようにパターニングし、それぞれ２分割された第１および第２の電極において電圧を印加する電極を選択し、これにより前記各色発光層毎に選択的に電圧を印加する。この構成により、簡単に３色乃至４色の発光層を独立に点灯制御することができる。ひいては低コストの表示装置を実現することができる。
【００１８】
上記表示装置において、好ましくは、前記第１の電極に接触して金属配線が設けられている。この構成により、パターニングによる第１の電極の高抵抗化を避けることができ、ひいては発光効率の良い表示装置を実現することができる。
【００１９】
上記表示装置において、好ましくは、前記発光層から見て光出射側にカラーフィルターが配置されている。この構成により、発光色の純度をより向上させることができる。
【００２０】
上記表示装置において、好ましくは、前記発光層から見て光出射側に光拡散層が配置されている。この形態では、バックライトの光源の模様をぼかし、目立たなくすることができる。ひいては均一な表示の表示装置を提供することができる。
【００２１】
上記表示装置において、好ましくは前記光源に用いる基板が光拡散性を有する。この構成により、光拡散層と基板を共用することができ、薄型軽量の表示装置を実現することができる。
【００２２】
上記表示装置において、好ましくは、前記発光材料をパターニングして発光層を形成する際、前記発光材料を液状化して、印刷法またはインクジェット法を用いる。この構成により、真空プロセスを用いることなく、大変簡便に光源を作成することができ、ひいては低価格な表示装置を提供することが可能となる。
【００２３】
上記表示装置において、好ましくは、前記各色発光材料の同一電圧における発光輝度と各色発光層の発光面積の積をホワイトバランスの取れる値に設定する。この構成により、輝度特性の異なる発光材料を組み合わせて用いる場合に、ホワイトバランスを取りつつ、かつ光源部の駆動電圧を一つの電圧にすることができ、回路を簡略化することが可能となる。
【００２４】
上記表示装置において、好ましくは、前記発光材料が有機化合物または有機高分子からなる。この構成により、光源を駆動する電圧および消費電力を飛躍的に低減でき、ひいては低消費電力な表示装置を提供することができる。
【００２５】
上記表示装置において、好ましくは、前記複数の発光材料の内、少なくとも１種類の発光材料をパターニング形成した後、これよりも短波長の発光を有する発光材料を全面に製膜して発光層を形成する。この構成により、用いる発光材料の数より１回少ないパターニングで済むことになり、ひいては低コストで表示装置を実現することができる。
【００２６】
上記表示装置において、好ましくは、前記複数の発光層、より好ましくは有機発光層をストライプ状に、かつ各色セットで複数の繰り返し単位で形成し、かつ前記各色のストライプセットのピッチｐが、前記平面型光学変調パネルの光シャッター面（光学変調面）と前記発光層との距離ｄとの間に、ｐ／ｄ＜１．１なる関係となるようにする。この構成により、光源のストライプを目立たなくすることができ、ひいては均一な表示を行うことの可能な表示装置を実現することができる。
【００２７】
上記表示装置において、好ましくは、前記平面型光学変調パネルとして液晶ライトバルブを用い、前記光源と前記液晶ライトバルブの間に、１／４波長板を挿入し、該１／４波長板の延伸軸を、これと接する液晶ライトバルブの偏光板の偏光方向に対して４５度傾けて配置する。この構成により、表示装置表面から入射する外光をほとんど吸収することができ、コントラストを飛躍的に向上することができる。
【００２８】
上記表示装置では、好ましくは、前記光源内の発光層として有機化合物または有機高分子を用い、しかも１軸方向に配向させ、前記平面型光学変調パネルバルブとして液晶ライトバルブを用い、前記光源の発光の偏光方向を液晶ライトバルブの光源側の偏光板の偏光方向と一致させる。この構成により、前記光源から出射する光は偏光特性を持つようになり、効率よく液晶ライトバルブの偏光板を通過でき、そのため発光の損失を低減できる。
【００２９】
以上のような表示装置は、直視型及び投写型のいずれのタイプにも適用可能である。特に、面状光源の小型化、薄型化の効果を利用して、直視型表示装置として用い、簡易な構造で軽量の情報機器を実現することが可能である。
【００３０】
以下、本発明の好適な実施形態を、より具体的な実施例に沿って説明する。
【００３１】
（実施例１）
本実施例では、透明なパターニングされた第１の電極を形成した基板上に、異なる発光色を有する複数の発光材料を一平面内で特定のパターンの周期的配列として配置し、かつそれぞれの発光材料からなる発光層の上に、第２の電極を形成した構造からなり、かつ選択された期間に選択された前記第１および第２の電極間に、発光するに足る電圧を印加する手段を具備した光源と、平面型光学変調パネルを重ね合わせ、カラー画像の１走査時間を３分割し、第一の期間に第一の色に光源を点灯し、これに同期して第一の色の明度情報を平面型光学変調パネルで形成し、次の第二の期間に第二の色に光源を点灯し、これに同期して第二の色の明度情報を平面型光学変調パネルで形成し、次の第三の期間に第三の色に光源を点灯し、これに同期して第三の色の明度情報を平面型光学変調パネルで形成、これら一連の動作でカラー表示を行う例を示す。
【００３２】
図１に本実施例の光源部の平面構造の概略を示した図を、また図２に図１の構造の中央部縦方向の断面構造を示す。
【００３３】
まず透明な基板１０９（２０４）に、第１の電極としてＩＴＯ膜を形成してパターニングし、第１の電極（青色用）１０１、第１の電極（緑色用）１０３（２０３）とした。次に絶縁膜１０５を基板上に全面形成し続いてパターニング後、第１の電極（赤色用）１０２（２０３）を形成してパターニングした。次にＩＴＯ電極上に各第１の電極に沿って発光層として赤、緑、青発光材料を順次パターニング形成し、赤発光層１０６（２０５）、緑発光層１０７（２０６）、青発光層１０８（２０７）とした。図１では簡略化のため電極１０１、１０２、１０３のラインの繰り返し数、即ちストライプ本数が３回（図２では紙面の都合上２回）だが、実際にはこの繰返し数を５０回とした。次にこれら第1の電極、発光層上全面を覆うように第２の電極１０４（２０２）を形成した。さらに、こうして作成した光源の第１の電極および第２の電極に配線を施し、第２の電極上を保護層２０１にて封止した。次に前記電極配線を光源コントローラ２０９に接続した。
【００３４】
次にこうして作成した光源の光出射側を平面型光学変調パネルとしてのライトバルブ２１０の背面に重ねて配置し、ライトバルブ２０８をライトバルブコントローラ２０８に接続した。ここで、ライトバルブとは、光源からの光を変調するように部材が外場等を加えて駆動させて光学特性を変化させるものであり、液晶パネル等が用いられる。
【００３５】
図３に光源の発光出力とライトバルブの駆動の関係を示した。駆動について説明する。特にライトバルブとして液晶パネルをマトリクス駆動させる場合、印加電圧に対する液晶応答速度が遅いために、全画面書き込むためには時間を一定の要するが、この時間をライトバルブ応答時間とよぶ。ライトバルブに各色の明度情報を書き込んだ後に、これに対応する色に光源を発光させる。ライトバルブに情報を書き込みする間には光源を消しておくのである。そのため、ライトバルブ応答時間は表示を行う事ができないため、この応答時間が長いと表示装置としての明るさが暗くなる。この応答時間を短くするために、各色の表示が始まる前に、ライトバルブの表示を短時間でリセットして書き込みを始めればライトバルブ応答時間を短くすることが出来る。これにより、ＲＧＢの情報をシリアルにしかも高速に切り替えて表示することができ、カラー表示を行うことができる。
【００３６】
本実施例で用いた基板はガラス基板であるが、プラスチックフィルムなど、光を透過しうる基板であれば用いることができる。
【００３７】
本実施例で用いた透明電極はＩＴＯであるが、ネサ膜や出光株式会社で発売しているＩＤＩＸＯなど、透明で導電性を有する材料であれば同様に用いることができる。
【００３８】
尚、第２の電極は用いる発光層に合わせて最適な材料（金属材料等）を用いる。
【００３９】
本実施例で用いる発光物質、即ち発光材料としては、無機ＥＬ（エレクトロルミネセンス）材料や有機ＥＬ（エレクトロルミネセンス）材料、高分子ＥＬ（エレクトロルミネセンス）化合物など、電界を印加して発光する材料であれば用いることができる。
【００４０】
本実施例で用いる平面型光学変調パネルとしては、ネマチック液晶、強誘電性液晶、反強誘電性液晶、高分子分散液晶などの液晶を用いた液晶ライトバルブ、その他外場を印加する駆動により光学特性を変化させて外部光に対する光学変調機能を有するものであれば同様に用いることができる。
【００４１】
本実施例では、前記複数の発光材料および、これと対応して第１または第２の電極のうちの少なくともどちらかが、ストライプ状にパターニングされ、発光領域がストライプ状となる例を示したが、後述するようにストライプ以外の構造の発光領域を用いても同様の表示を行うことが可能である。
【００４２】
本実施例では３色の光源を用いたが、これに限らず光源の発光色の数に合わせて、光源の発光色と同じ数に平面型光学変調パネルの１走査期間を分割し、分割したそれぞれの色表示期間に対応する色に光源を点灯し、これに同期してその色の明度情報を光学変調パネルで表示することによりカラー表示を行うことができる。
【００４３】
（実施例２）
本実施例では、３種類ないし４種類の異なる発光色を持つ前記発光材料をそれぞれ独立に分離して製膜しパターニングして各色毎に独立した発光層を形成し、第１および第２の電極を共にそれぞれ２分割するようにパターニングし、それぞれ２分割された第１および第２の電極において電圧を印加する電極を選択し、これにより前記各色発光層毎に選択的に電圧を印加する例を示す。
【００４４】
図４に本実施例の表示装置の光源部の平面構造を示す。用いた材料、方法は、第２の電極の形成方法以外は同じである。
【００４５】
まず第１の電極のパターニングであるが、図４に示したように、第１の電極（１）４０１および第１の電極（２）４０２のような形状でパターニングした。こうして作成した第１の電極上の、次に形成する第２の電極と重なる部位に、絶縁層４０５をパターニングして形成した。次に赤発光層４０６、緑発光層４０７、青発光層４０８をパターニングして形成した。次にフィジカルマスク越しに、第２の電極（１）４０３と第２の電極（２）４０４を図に示したようにパターニング蒸着して形成する。こうして、赤発光層４０６は第１の電極（２）４０２及び第２の電極４０４（２）間に挟持され、緑発光層４０７は第１の電極４０１（１）及び第２の電極（２）４０４間に挟持され、青発光層４０８は第１の電極（１）４０１と第２の電極（１）４０３間に挟持された構造となっている。この後、実施例１と同様に封止まで行った。
【００４６】
次にこの表示装置を駆動回路に接続して、図５に示した駆動波形で駆動した。駆動について説明する。平面型光学変調パネルであるライトバルブとして、特に液晶パネルを用いた場合、応答速度が遅いために、全画面書き込むためには時間がかかる、この時間をライトバルブ応答時間とよぶ。各色の明度情報を書き込んだ後に、これに対応する色に光源を発光させる。液晶パネルに明度情報を書き込みする期間には光源を消しておくのである。そのため、液晶パネルの応答時間は表示を行うことができないため、この応答時間が長いと表示装置としての明るさが暗くなる。この応答時間を短くするために、各色の表示が始まる前に、液晶パネルの表示を短時間でリセットして書き込みを始めればライトバルブ応答時間を短くすることができる。
【００４７】
また本実施例では、光源を発光させるために第１の電極を電極４０１と電極４０２に分割しており、図５に示したような波形を印加する。一方、第２の電極を電極４０３と電極４０４に分割しており、図５に示したような波形を印加し、発光させる色を選択する。これにより赤緑青を効率よく順番に発光させることができる。
【００４８】
ここでは第２の電極のパターニング法としてフィジカルマスクを用いたが、逆テーパー構造を持つ電極分離壁等を設けて第２の電極の材料を堆積して第２の電極のパターンを形成する等、電極膜を分離できる方法であれば同様に用いることができる。
【００４９】
本実施例では発光色を３色としたが、４色光源を駆動する場合、電極パターン変更の上、各電極に異なる駆動波形を印加することにより４色駆動が可能である。
【００５０】
(実施例３)
本実施例では、実施例１や実施例２の構造で、前記第１の電極に接触して金属配線を付設する例を示す。
【００５１】
図６に本実施例の表示装置の光源部の平面構造を示す。基本的に実施例１と同様の方法で同様の構造の表示装置を製造した。透光基板６０９上に透明導電膜等からなる第１の電極（６０１、６０２、６０３）を夫々形成した後、金属膜を形成し、フォトリソグラフィーにより、金属膜をパターニングし、金属配線６１０を設け、第１の電極の抵抗を低減した。尚、第１電極間が重畳する領域では絶縁層６０５を設けて互いを絶縁した。続いて、第１電極のパターン形状に相応して赤発光層６０６、緑発光層６０７、青発光層６０８を設け、第２の電極６０４を設ける。かかる構造では、駆動時における駆動電圧の低減をより防ぐことができ、表示装置内における明るさの均一性を増すことができた。
【００５２】
本実施例において、第１の電極に付設される配線に用いる金属としては、金、銀、銅、アルミニウムなど、抵抗の低いパターニングしやすい金属を用いることができる。
【００５３】
本実施例では、第１の電極である透明電極形成後に金属配線を形成したが、透明電極形成前に金属配線を形成してもよい。
【００５４】
(実施例４)
本実施例では、実施例１の構造で発光層から見て光出射側に更にカラーフィルターを配置した例を示す。図７に本実施例の表示装置の断面構造を示す。
【００５５】
まず、透明基板７０４の光源部材と逆側に各発光層が形成されるべき位置に対応させて赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）のカラーフィルター７１０を形成し、それぞれのパターンに対応して第１の電極となる透明導電膜を形成してパターニングした。この基板の上に実施例１と同様の方法及び構造で同図に示す断面構造の表示装置を得る。
【００５６】
本実施例により、発光層として色純度が充分ではない場合、カラーフィルターにより色補正することができ、ＮＴＳＣ色度と同等の色度を実現できた。
【００５７】
本実施例では、ＲＧＢのカラーフィルターを用いたが、発光層の発光色に合わせてカラーフィルターの色を調整してもよい。
【００５８】
（実施例５)
本実施例では、実施例１の構造で発光層から見て光出射側に光拡散層を配置した例を示す。図８に本実施例の表示装置の断面構造を示す。実施例１で作成した光源の光出射側に（透光基板８０４とライトバルブ８１０間に）光拡散板８１０が配置されている。
【００５９】
これにより、表示装置を直視しても、ＲＧＢの発光源の境界が適度にぼかされて、光源面全体がＲＧＢに点灯しているように見える。
【００６０】
（実施例６）
本実施例では、実施例５の表示装置と同様の考え方での光源の基板自身が光拡散性を有するものを用いた例を示す。図９に本実施例の表示装置の断面構造を示す。
【００６１】
実施例１の透光基板として、光拡散板９０４を用いた以外は実施例１と同様に光源を作成した。これにより、大変簡便に色発光源をぼかすことができた。また部材を増やすことがないので薄型軽量のまま、表示品位を向上できた。
【００６２】
（実施例７）
本実施例では、上述の実施例の表示装置の光源における発光材料をパターニングして発光層を形成する際、前記発光材料を液状化して、印刷法またはインクジェット法を用いた例を示す。図１０に本実施例の表示装置の光源の発光層の形成の概念をインクジェット法を用いた場合を例として示す。
【００６３】
まず、透光基板１００３に透明電極を形成してパターニングして第１の電極１００２のパターンを設け、さらに電極間に隔壁１００１を設ける。次に隔壁１００１間の電極１００２上にインクジェット法にて発光層（赤発光層１００４、緑発光層１００５、青発光層１００６）を図に示すように順次形成した。さらに、第２の電極以降を形成した。
【００６４】
この構成により、真空プロセスを用いることなく、大変簡便に光源部を作成することができる。
【００６５】
インクジェット法の替わりに従来から用いられている印刷法も同様に実施できる。また本実施例では発光材料として溶液化できる有機材料を用いたが、無機ＥＬ材料でも溶液化できる材料を用いれば同様に作成することができる。例えばアルコキシ化金属を用いれば容易にアルコールに溶けるため、用いることができる。塗布後、焼成してアルコキシ基を除去すればよい。
【００６６】
また実施例２における面状光源の構造のように、第２の電極もパターニングする場合は、本実施例の隔壁１００１を利用して陰極材料を蒸着、堆積させて堆積と同時にパターニングすることができる。
【００６７】
（実施例８）
本実施例では、前記各色発光材料の同一電圧における発光輝度と各色発光層の発光面積の積をホワイトバランスの取れる値に設定する事を特徴とする。図１１に本実施例の表示装置の断面構造を示す。
【００６８】
本実施例で用いた発光材料は発光輝度比が電圧５Ｖにおいて赤:緑：青＝１：１０：２である材料を用いた。ホワイトバランスは一般に３：１２：１０であれば人間が見た場合白く見える事が一般に知られている。そこでｘ，ｙ，ｚをそれぞれ赤、緑、青の発光面積とすると、１×ｘ＝３、１０×ｙ＝１２、２×ｚ＝１０としてｘ：ｙ：ｚ＝３：１．２：５を得た。この比率が各色の発光面積比となる。このように発光面積を赤発光層（１１０５）、緑発光層（１１０６）、青発光層（１１０７）の平面積を異ならせて調整した構造を図１１に示した。尚、同図に示す表示装置の他の部分の構造は実施例１の構造と実質的に同様である。
【００６９】
この構成により、輝度特性の異なる発光材料を組み合わせて用いる場合に、ホワイトバランスを取りつつ、かつ光源部の駆動電圧を一つの電圧にすることができ、回路を簡略化する事ができる。
【００７０】
（実施例９）
本実施例では、前記発光材料が有機化合物または有機高分子からなる例を示す。
【００７１】
実施例１の発光層として、以下に示す正孔注入層および発光層を形成し、さらに第２の電極として以下に示す陰極を形成した。駆動電圧は直流５Ｖで、光源のコントローラとしては直流の切り替え回路となるため、大変簡便なものである。輝度１００Ｃｄ／ｍ^２で消費電力は０．５Ｗであった。
【００７２】
正孔注入層はトリフェニルアミン誘導体であるが、同様の効果を持つものであれば用いる事が出来る。例えばＴＰＤ、ＴＡＤ、ｍ−ＭＴＤＡＴＡなどである。
【００７３】
また、フタロシアニン、ポリチオフェン、ポリアニリンやポリビニルカルバゾールなどの誘導体で導電性を有し、製膜の容易な材料であれば同様に用いることができる。
【００７４】
発光層は、赤発光材料としてＤＣＭをドープしたＡｌｑ３、緑発光材料としてルブレンをドープしたＡｌｑ３、青色発光材料としてＤＰＶＢｉを用いたが、蒸着法を用いて製膜できる発光材料であれば同様に用いることができる。また蒸着法以外で発光層を形成できる方法であれば、他の発光材料も同様に用いることができる。
【００７５】
陰極はＭｇと銀の合金を蒸着したものを用いることができるが、スパッタ法やメッキなどの湿式法で形成してもよく、またＣａ、Ｌｉ、Ａｌなど、仕事関数が第１の電極である陽極よりも小さいものを含んでいれば同様に用いることができる。
【００７６】
（実施例１０）
本実施例では、実施例９において、複数の発光材料の内、少なくとも１種類の発光材料をパターニング形成した後、これよりも短波長の発光を有する発光材料を全面に製膜して発光層を形成した例を示す。図１２に本実施例の表示装置の断面構造を示す。
【００７７】
透光基板１２０４上にパターニングしたＩＴＯ等の透明導電膜からなる第１の電極１２０４を形成し、この上に赤、および緑の発光材料を順次インクジェット法でパターニング形成して、赤発光層１２０５及び緑発光層１２０６を得た。次に全面に青発光材料をコーテイングして青発光層１２０７を形成し、第２の電極１２０２を形成した後封止して保護層１２０１を形成した。以上の方法は実施例１と同様に行った。
【００７８】
この方法によれば、青発光材料のパターニングが必要無くなる。赤および緑の発光領域では、青発光層１２０７からの青色発光が赤または緑の発光層（１２０５、１２０６）を励起して、それぞれ赤または緑の発光に変換される。または青発光層を通過した電子が赤または緑発光層内で正孔と結合して赤または緑発光層を励起して赤または緑の発光となる。
【００７９】
本実施例において、インクジェット法の替わりに一般的な印刷法や蒸着法を用いることができる。また青色発光層の形成にあたっては蒸着法、スピンコート法、印刷法などを用いることができる。
【００８０】
（実施例１１）
本実施例では、複数の有機発光層をストライプ状に形成し、かつ前記各色ストライプの１セットのピッチｐが、前記平面型ライトバルブの光シャッター面と前記発光層との距離ｄとｐ／ｄ＜１．１なる関係を有する例を示した。図１３に本実施例の表示装置の断面構造を示す。
【００８１】
人間の目によれば、ＲＧＢ各色の輝度バラツキが５％以内であればＲＧＢ各色を認識できないので、この条件を満足するｐとｄの関係が上記に示す関係である。実際の構成では、厚み１ｍｍの透光基板１３０４上にＩＴＯをピッチ４００μｍのストライプ状に形成パターニングして第１の電極１３０３を得て、その上にＲＧＢの各発光材料を、それぞれ４００μｍ幅のストライプとして、溶液状態でインクジェット法でパターニング塗布した（赤発光層１３０５、緑発光層１３０６、青発光層１３０７）。乾燥後、対向電極としての第２の電極１２０２を形成し、保護層１２０１を形成して封止した。こうして作成した光源において、液晶ライトバルブ１３１０をその光シャッター面１３１１と各発光層の距離ｄが各色ストライプの１セットのピッチｐとｐ／ｄ＜１．１の関係になるように配置して、実施例１と同様の駆動回路で駆動したところ、拡散板を用いずとも、十分に均一なカラー表示を行うことができた。もちろん拡散層と組み合わせることにより、一層均一な表示を得ることができる。また、本実施例ではストライプ状のパターンについて実施例を示したが、本実施例の趣旨を脱しない範囲でパターンを変更することができる。
【００８２】
（実施例１２）
本実施例では、前記平面型光学変調パネルが液晶ライトバルブであり、前記光源と前記液晶ライトバルブの間に、１／４波長板を挿入し、該１／４波長板の延伸軸を、これと接する液晶ライトバルブの偏光板の偏光方向に対しておよそ４５度傾けて配置した例を示す。図１４に本実施例の表示装置の断面図を示した。
【００８３】
本実施例で作成した表示装置においては面状光源部分の基本構造は実施例１１における光源の構造と同様である。本実施例では実施例１１の構造において光源の透光基板（１４０４）と液晶ライトバルブ（１４１１）の間に１／４波長板をこれと接する液晶ライトバルブの偏光板の偏光方向に対しておよそ４５度傾けて配置した。これにより、外光の反射がほとんど無くなりコントラストは５０：１以上となった。１／４波長板を挿入することで、大変視認性が向上する。
【００８４】
本実施例の表示装置の表面に減反射処理やノングレア処理を施すとさらに視認性を向上できる。
【００８５】
（実施例１３）
本実施例では、前記光源内の発光層を有機化合物または有機高分子として、しかも１軸方向に配向させ、前記発光層からの発光の偏光方向を液晶ライトバルブの光源側の偏光板の偏光方向と一致させた例を示す。基本的には実施例１１と同様の構造において、発光層の有機物質が配向しており、発光層からの発光の主な偏光方向が液晶ライトバルブの偏光子の透過軸と一致するように配置した。これにより投入した電気エネルギーを無駄無く偏光に変換し、ライトバルブに投入することができるようになり、従来に比べて２倍近い効率を得ることができるようになった。
【００８６】
（実施例１４）
本実施例では、平面状光学変調パネルと組み合わせて用いられる複数の発光領域を有する面状光源における発光領域のパターン形状の変形例を示す。図１５に、本実施例の面状光源の発光領域のパターン形状を示した。
【００８７】
同図に示す面状光源では、基板（透光基板）１０上に、赤色発光の発光領域４００Ｒ、緑色発光の発光領域４００Ｇ、青色発光の発光領域４００Ｂが渦巻状に形成されている。ここで、領域４００Ｒ、４００Ｇ、４００Ｂの夫々は、一対の第１及び第２の電極間に有機又は無機の各色発光の発光材料（発光層）を挟持した電界発光素子（ＥＬ素子）の構造であって、各ＥＬ素子の構造自体が平面的には図示のような渦巻状のパターン形状であることが好ましい。
【００８８】
かかる構造によれば、各発光素子を構成する電極の膜（陰極膜、陽極膜）が基板上に交差する領域がなくなり、かかる交差領域で設けられる絶縁膜のパター形成が不要となり（例えば図１に示す例での絶縁膜１０５が不要となり）、面状光源の製造プロセス自体がより容易になる。
【００８９】
（実施例１５）
本実施例では、平面状光学変調パネルと組み合わせて用いられる面状光源における発光領域のパターン形状の更なる変形例を示す。図１６に、本実施例の面状光源の発光領域のパターン形状を示した。
【００９０】
同図に示す面状光源では、基板１０上に、赤色発光の発光領域５００Ｒ、緑色発光の発光領域５００Ｇ、青色発光の発光領域５００Ｂが渦巻状に形成されたパターンを１ユニットとして、かかるユニット４個で必要な面積にわたって発光する光源を構成している。ここで、実施例１４同様に、各ユニットの領域５００Ｒ、５００Ｇ、５００Ｂの夫々は、一対の第１及び第２の電極間に有機又は無機の各色発光の発光材料（発光層）を挟持したＥＬ素子の構造であって、各ＥＬ素子の構造自体が平面的には図示のような渦巻状のパターン形状であることが好ましい。
【００９１】
更に、ＥＬ素子を発光させる電流は各ユニット毎に４箇所、図１６の例では、例えば基板１０の４隅近傍の部分から供給される。所望の発光面積を連続した渦巻状素子で構成するより、分割して渦巻状素子を配置することにより、ＥＬ素子の線状パターンの長さを短くすることができ、即ちＥＬ素子を構成する電極や配線の抵抗のによる電圧降下や発熱を抑制することができる。
【００９２】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、時分割カラー光源を用いた表示装置において、平面型光学変調パネルとその背面に設けられた面状光源との構成からなり、面状光源として、有機又は無機のＥＬ素子からなる発光領域を用いたことにより、消費電力を低減し、大変コンパクト化することが可能になった。また同時に色純度を向上させる事ができ、コントラストも飛躍的に向上できるようになった。
【００９３】
加えて、本発明では、面状光源における発光領域のパターン形状として、平面的に渦巻形状を用いることで、特にＥＬ素子により発光領域を形成する場合、構造が簡易で、配線抵抗や不要な発熱の抑制された光源を実現することが可能となる。
【００９４】
こうして、本発明の表示装置は、高品位の画像表示が要求されるラップトップ型のパーソナルコンピューター（ＰＣ）、テレビ、ビューファインダー型又はモニタ直視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、電子手帳、電卓、ワードプロセッサー、エンジニアリング・ワークステーション（ＥＷＳ）、携帯電話、テレビ電話、ＰＯＳ端末、ページャ、タッチパネルを備えた装置、液晶プロジェクタのような投写型表示装置等の電子機器に好適に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１の表示装置の光源部の構造を示す平面図である。
【図２】実施例１の表示装置の断面構造および接続を示す図である。
【図３】実施例１の表示装置を駆動する場合の光源の駆動波形およびそれに伴う光源出力と光学変調パネルの書き込み率を示す図である。
【図４】実施例２の表示装置の光源部の構造を示す平面図である。
【図５】実施例２の表示装置を駆動する場合の光源の駆動波形およびそれに伴う光源出力と光学変調パネルの書き込み率を示す図である。
【図６】実施例３の表示装置の光源部の構造を示す平面図である。
【図７】実施例４の表示装置の断面構造および接続を示す図である。
【図８】実施例５の表示装置の断面構造および接続を示す図である。
【図９】実施例６の表示装置の断面構造および接続を示す図である。
【図１０】実施例７の表示装置の製造プロセスを示す断面図である。
【図１１】実施例８の表示装置の断面構造および接続を示す図である。
【図１２】実施例１０の表示装置の断面および接続を示す図である。
【図１３】実施例１１の表示装置の構造を示す断面図である。
【図１４】実施例１２の表示装置の断面構造および接続を示す図である。
【図１５】実施例１４における面状光源の発光領域のパターン形状を示す平面図である。
【図１６】実施例１５における面状光源の発光領域のパターン形状を示す平面図である。
【符号の説明】
１０１、６０１…第１の電極（青用）
１０２、６０２…第１の電極（赤用）
１０３、６０３…第１の電極（緑用）
１０４、６０４…第２の電極
１０５、４０５、６０５…絶縁層
１０６、２０５、４０６、６０６、７０５、８０５、９０５、１００４、１１０５、１２０５、１３０５、１４０５…赤発光層
１０７、２０６、４０７、６０７、７０６、８０６、９０６、１００５、１１０６、１２０６、１３０６、１４０６…緑発光層
１０８、２０７、４０８、６０８、７０７、８０７、９０７、１００６、１１０７、１２０７、１３０７、１４０７…青発光層
１０、１０９、２０４、４０９、６０９、７０４、８０４、１００３、１１０４、１２０４、１３０４、１４０４…透光基板
２０１、７０１、８０１、９０１、１１０１、１２０１、１３０１、１４０１
…保護層
２０２、７０２、８０２、９０２、１１０２、１２０２、１３０２、１４０２
…第２の電極
２０３、７０３、８０３、９０３、１００２、１１０３、１２０３、１３０３、１４０３…第１の電極
２０８、７０８、８０８、９０８、１１０８、１２０８、１４０８
…ライトバルブコントローラ
２０９、７０９、８０９、９０９、１１０９、１２０９、１４０９
…光源コントローラ
２１０、７１０、８１０、９１０、１１１０、１２１０、１３１０、１４１１
…ライトバルブ
４００Ｒ，５００Ｒ…赤色発光の発光領域
４００Ｇ、５００Ｇ…緑色発光の発光領域
４００Ｂ、５００Ｂ…青色発光の発光領域
４０１…第１の電極（１）
４０２…第１の電極（２）
４０３…第２の電極（１）
４０４…第２の電極（２）
６１０…金属配線
７１１…カラーフィルター
８１１…光拡散板
９０４…光拡散基板
１００１…隔壁
１００７…インクジェットヘッド
１３１１…シャッター面
１４１０…１／４波長板

Claims

平面型光学変調パネルと、
基板上に、第１の色で発光する発光材料からなる第１の発光層と、前記第１の色とは異なる第２の色で発光する発光材料からなる第２の発光層とを含んでなる発光層のセットが複数セット設けられており、前記平面型光学変調パネルの光学変調面に光を照射するための面状光源と、を備えており、
前記発光層のセットのピッチをｐとし、前記光変調面と前記発光層との距離をｄとしたときに、ｐ／ｄ＜１．１であり、
第１の期間においては、前記第１の色に対応する情報が前記平面型光学変調パネルに書き込まれるとともに、前記面状光源を前記第１の色で発光させ、
第２の期間においては、前記第２の色に対応する情報が前記平面型光学変調パネルに書き込まれるとともに、前記面状光源を前記第２の色で発光させることを特徴とする表示装置。
前記発光層のセットは、前記第１及び第２の発光層に加えて、第１及び第２の色とは異なる第３の色で発光する発光材料からなる第３の発光層を有し、
第３の期間においては、前記第３の色に対応する情報が前記平面型光学変調パネルに書き込まれるとともに、前記面状光源を前記第３の色で発光させることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
前記第１、第２及び第３の色が、夫々、赤色、緑色、及び青色であることを特徴とする請求項２に記載の表示装置。
前記第１及び第２の発光層は、ストライプ状にパターニングされていることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
前記第１、第２及び第３の発光層は、ストライプ状にパターニングされていることを特徴とする請求項２に記載の表示装置。
前記面状光源と前記平面型光学変調パネルの間に光拡散層が配置されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の表示装置。
前記基板が光拡散性を有することを特徴とする請求項１記載の表示装置。
前記平面型光学変調パネルとして偏光板を用いる液晶パネルを用い、前記面状光源と前記液晶パネルの間に、１／４波長板を挿入し、該１／４波長板の延伸軸を、これと接する液晶パネルの偏光板の偏光方向に対しておよそ４５度傾けて配置したことを特徴とする請求項１記載の表示装置。
前記面状光源内の発光層が有機化合物または有機高分子からなり、該発光層の材料を１軸方向に配向させ、前記平面型光学変調パネルとして液晶パネルを用い、光源の発光の偏光方向を液晶パネルの光源側の偏光板の偏光方向と一致させたことを特徴とする請求項１記載の表示装置。
前記面状光源における各色の発光層のパターン形状が渦巻状である請求項１乃至３のいずれか１項に記載の表示装置。
前記各色の発光層が互いに交差することのないパターン形状で形成されていることを特徴とする請求項１０記載の表示装置。
前記各色の発光層の渦巻状パターンが、実質的に同心で発光色が周期的に存在するパターン形状である請求項１０又は１１に記載の表示装置。