JP3919361B2 - 表示装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マトリクス型表示装置に関し、詳しくは、時分割色表示方式の表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、カラー透過型表示装置は、カラーフィルタを有するカラー透過型表示パネルと白色光源を組み合わせ、表示パネルは情報信号線（或いは情報電極）と走査信号線（或いは走査電極）を２次元マトリクス状に配置し、パネル周辺に配置した走査信号線駆動回路によって上記走査信号線を順次選択し、これに同期してパネル周辺に配置した情報信号線駆動回路よりＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各色のカラーフィルタを有する画素に上記情報信号線を通してＲ、Ｇ、Ｂのカラー画像表示データを転送する。この走査信号線の選択と情報信号線の駆動を動作の単位として表示パネル内の上辺から下辺へと順に繰り返し、パネル背面より白色光源を常時点灯することによってカラー表示を行なっていた。白色光源としては、蛍光管やＬＥＤ（発光ダイオード）、特開平９−５００３１号公報に開示されているような有機ＥＬ（発光）素子が用いられる。
【０００３】
このような表示装置のカラー画素配列では、１カラー画素当り、例えば縦ストライプ画素配列では走査信号線１本、情報信号線３色分の３本が必要になる。さらに、微細加工を伴うカラーフィルタも必要である。
【０００４】
一方、モノクロ表示の白黒透過型表示装置では、表示パネルに画素対応に微細加工を伴うカラーフィルタが不要であり、１モノクロ画素当り、走査信号線１本、情報信号線１本となり、２次元マトリクス状の配線数が減少し、且つ、これらを駆動する駆動回路数も少ない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
カラー透過型表示パネルでは、白黒透過型表示パネルに比較して、表示パネル内の画素数、配線数、画素を駆動する駆動回路数が多く、且つ、パネル上でＲ、Ｇ、Ｂ各画素対応に高価なカラーフィルタを必要とし、パネル構造が複雑であり、製造歩留にも影響を及ぼすことが問題となっていた。更に、これらの１画素を構成する各色の透過率は、平均して２０〜３０％前後であり、白黒画素に比べて色フィルタ画素は１／３〜１／４の透過率となる問題があった。
【０００６】
これらの問題を解決する方法として、特公昭６３−４１０７８号公報には、色画素の面積に相当する白黒画素を形成した白黒透過型表示パネルを用い、Ｒ、Ｇ、Ｂのカラー画像表示データの中から時間順に１つのカラー画像表示データを選択し、白黒透過型表示パネルへ送り込んで画像表示し、時間順に、表示データに対応した色の面状色光源を順次点灯制御することによって、カラー表示を行なう方法が開示されている。
【０００７】
しかしながら、面状色光源を使用する場合、正しい色表示を行なうためには順次走査して色情報の書き込みを完了し、次の色情報の書き込みが開始されるまでの時間のみで点灯しなければならず、実効表示時間が非常に短くなり、表示が暗くなるという問題があった。
【０００８】
この問題を解決する手段として、特開平５−８０７１６号公報に開示されるように、蛍光管やＬＥＤを走査電極に平行に複数に分割配置し、それらを表示パネルの駆動に同期させて順次走査して走査時間中にも表示が可能となる光源走査方式が考えられている。
【０００９】
しかしながら、この方式でも各分割領域での走査が完了するまではその領域の光源を点灯できないため、蛍光管やＬＥＤを色光源に使用する場合、光源の形状の制限から分割数は最大５程度であり、依然時間的効率が悪いという問題があった。また、前記色光源は光源の性質上、表示パネルとの距離が必要であり、そのために上下の分割領域と混色し易く、画質に問題があった。
【００１０】
本発明は、上記問題点に鑑みなされたもので、その目的は、高い時間効率で表示パネルを照射し、明るく、混色がなく、彩度の高いカラー表示が可能な表示装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、二次元マトリクス状に配列した複数の画素を有し、時分割駆動により画像表示を行なう白黒透過型の表示パネルと、カラー画像表示データを色別に選別し、それぞれのデータを時分割で上記表示パネルに送る第１の手段と、上記カラー画像表示データの色に対応する有機ＥＬ素子からなり、走査ラインに平行で且つ複数の走査ラインに対応し、上記表示パネルに対応して各色複数本配置された線状色光源と、上記カラー画像表示データによる上記表示パネルの表示画像に応じて上記線状色光源を点灯制御する第２の手段と、を有する表示装置であり、
前記線状色光源の走査ラインに垂直な方向の幅をａ 1 、該線状色光源と前記表示パネルとの距離をｄ 1 、該線状色光源の法線方向に対する出射光の出射角度をφ、当該線状色光源の端部から最も近い同色の線状色光源の中点までの距離をａ 3 とすると、
ａ1≦ｄ1×ｔａｎφ≦ａ3
を満足する様に、前記線状色光源と前記表示パネルとを配置し、且つ、
１画面分のデータを各色毎に順次上記表示パネルに伝送し、色毎に走査ラインを順次選択して１画面分の画素の書き込みを行ない、各線状色光源を対応する走査ラインの選択に同期して順次点灯させることを特徴とする表示装置である。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明においては、有機ＥＬ素子からなる光源を用いることにより、表示パネルを構造が簡易な白黒透過型表示パネルとすることができ、また、光源を細線化することができるため、表示領域を多数の領域に分割することができ、時間的効率を向上して光源の点灯期間を長くすることが可能となり、明るい表示が実現する。さらに、表示パネルと光源との距離を適切に設定することによって、表示画像の混色を防止することができる。以下、本発明を詳細に説明する。
【００１３】
図１に、本発明の表示装置の一実施形態の断面模式図を示す。図１において、１は表示パネル、２は拡散板、３は光源である。本実施形態において、表示パネル１は液晶を２枚のガラス基板で挟持してなる液晶素子であり、画素毎にアクティブ素子を配したアクティブマトリクス型の表示素子である。拡散板２は、拡散性を有するフィルムからなり、例えばポリカーボネート等の薄い透明フィルムに適当な粗さの凹凸を付して用いられる。
【００１４】
光源３は、Ｒ、Ｇ、Ｂの各線状色光源を走査ラインに平行に複数本並べて構成され、各光源は、各色の有機ＥＬ素子からなる。光源３の表面は平面である。表示パネル１と拡散板２は接着剤等で密着させており、拡散板２と光源３の間は適当な間隔が開けられている。尚、本発明においては、拡散板２は必ずしも必要でないが、拡散板２を表示パネル１と光源３との間に配置させることにより、光源３からの光を均一に表示パネル１に照射することができるため、表面が平面な光源を用いる場合には当該拡散板を用いることが望ましい。
【００１５】
次に、本実施形態の表示装置の駆動回路のブロック図を図２に示す。図２において、図１と同じ部材には同じ符号を付した。また、５は駆動信号発生回路、６は走査点灯回路、７はダイナミックコントローラ（ＡＳＩＣ）、１０は情報信号線駆動回路、１１は走査信号線駆動回路である。ダイナミックコントローラ７からの制御信号によって、表示パネル１の各走査ラインの画素を走査信号線駆動回路１１によって順次走査し、これに同期して光源３の線状色光源を走査点灯回路６により順次点灯する。この際、各走査ラインの画素に適宜画像信号が供給されるように各情報信号線駆動回路１０により各画像信号が供給される。
【００１６】
また、図示しない制御マイコンによる制御回路から、駆動信号発生回路５にデジタルＲＧＢ画像信号（ＲＧＢシリアル）等が入力され、ダイナミックコントローラ７にクロック、制御信号等が入力される。尚、このデジタルＲＧＢ画像信号は、図示しない画像フレームメモリーからの読み出しをそれぞれＲ、Ｇ、Ｂ毎に１フィールドの信号に変換した画像信号である。
【００１７】
図３に、本実施形態に用いた液晶素子の一例の構成を模式的に示す。本構成は、アクティブ素子としてＴＦＴ（薄膜トランジスタ）を、液晶として反強誘電性液晶（以下、「ＡＦＬＣ」と記す）を用いた例である。図中、図２と同じ部材には同じ符号を付した。また、１２は情報信号線（ソース線）、１３は走査信号線（ゲート線）、１４はＴＦＴ、１５は画素電極である。
【００１８】
図３の構成において、情報信号線駆動回路１０からは表示データに対応した情報信号電圧（ソース電圧）が情報信号線１２を介してＴＦＴ１４のソース電極に印加され、走査信号線駆動回路１１からは走査タイミングに対応した走査信号電圧（ゲート電圧）が走査信号線１３を介してＴＦＴ１４のゲート電極に印加される。
【００１９】
本構成に好ましく用いられるＡＦＬＣは、しきい値のないＡＦＬＣ（以下、「ＴＡＦＬＣ」と記す）であり、図４に例示するように、印加電圧の変化に対して連続的に透過率が変化し、明確なしきい値を持たない。従って、液晶への印加電圧を制御することにより、透過率を連続的に変化させることができる。
【００２０】
図５に、上記アクティブマトリクス型液晶素子の一例の表示画素の断面模式図を示す。図５において、２１及び３１はガラス基板、２２はゲート電極、２３はゲート絶縁膜、２４は半導体層、２５はオーミックコンタクト層、２６はソース電極、２７はドレイン電極、２８はチャネル保護膜、２９は保持容量電極、３０及び３３は配向膜、３２は共通電極、３４は液晶である。当該構成においては、例えば、共通電極３２や画素電極１５はＩＴＯ等透明導電材料で形成され、半導体層２４にはアモルファスＳｉ（ａ−Ｓｉ）や多結晶Ｓｉ（ｐｏｌｙ−Ｓｉ）が用いられる。ＴＦＴ１４のオン抵抗Ｒonは、例えば１ｋΩ程度に形成される。また、オーミックコンタクト層２５にはｎ+ ａ−Ｓｉなどが用いられる。さらに、ゲート絶縁膜２３やチャネル保護膜２８には窒化シリコン（ＳｉＮ）等が用いられる。配向膜３０、３３にはポリイミドなどが用いられる。
【００２１】
図６に、本発明の表示装置に用いられる光源の部分拡大図を示す。図６において、６０ａ、６０ｂは赤色を発光する線状色光源（線状Ｒ光源）であり、６１ａ、６１ｂは緑色を発光する線状Ｇ光源、６２ａ、６２ｂは青色を発光する線状Ｂ光源である。それぞれの線状色光源は、走査ラインに平行に配置され、その幅は複数の走査ラインに対応する。ここで、本実施形態の液晶素子の画素数を９０×９０、線状色光源の幅を走査ライン５本とすると、本実施形態の光源には表示パネル全面に対応するようにＲ、Ｇ、Ｂの線状色光源が１８組存在する。但し、表示パネルの上下に１本ずつ線状色光源が余分に必要であるため、３×１８＋２＝５６本の線状色光源から光源が構成される。その位置関係を図７に示す。図７に示すように、光源には表示パネル１の上部には線状Ｒ光源６０ａを、下部には線状Ｇ光源６１ｓを１本ずつ余分に配置させるため、線状Ｒ光源は６０ａ〜６０ｓの１９本、線状Ｇ光源は６１ａ〜６１ｓの１９本、線状Ｂ光源は６０ａ〜６０ｒの１８本が用いられる。このように線状色光源を配置することにより、表示パネル全面をＲ、Ｇ、Ｂの各色で照射することができる。
【００２２】
線状色光源を構成する有機ＥＬ素子は、ガラスなどの基板上に、陽極、正孔輸送層、電子輸送層（発光層）、陰極の順に積層して構成され、発光層が形成されていない基板面を表示パネル側に対向させて用いる。このような有機ＥＬ素子の陽極材料としては、仕事関数が大きなものが望ましく、ＩＴＯの他に、酸化錫、金、白金、パラジウム、セレン、イリジウム、ヨウ化銅などを用いることができる。また、陰極材料としては、仕事関数が小さいものが望ましく、Ｍｇ／Ａｇ（合金）の他に、Ｍｇ、Ａｌ、Ｌｉ、Ｉｎ或いはこれらの合金を用いることができる。電子輸送層としては、Ｒ光源にはＤＣＭをドープしたトリス（８−キノリノール）アルミニウム（以下、「Ａｌｑ3 」と記す）やナイルレッドをドープしたＡｌｑ3 、Ｇ光源にはＡｌｑ3 やクマリンをドープしたＡｌｑ3 、Ｂ光源にはＮ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−（１，１’−ビフェニル）−４，４’−ジアミン（以下、「ＴＰ」と記す）層とＡｌｑ3 層との間にテトラフェニルブタジエン（以下、「ＴＰＢ」と記す）層を設けた積層体やビス（８−キノリノラート）フェノラートアルミニウム類等を用いることができる。
【００２３】
図８に、線状色光源と表示パネルとの位置関係を示す断面模式図を示す。図８は走査ラインに垂直な方向の断面図であり、線状色光源８１はＲ、Ｇ、Ｂのうちの１色を示す。２は拡散板である。拡散板２を用いる場合は、表示パネルに密着させて用いるため、実質光源から表示パネルまでの距離は拡散板２までの距離とほぼ等しいと考えられる。ここで、線状色光源８１と拡散板２（即ち表示パネル）との距離をｄ1 、線状色光源８１の幅（走査ラインに垂直な方向）をａ1 、線状色光源８１からの出射光の線状色光源８１の法線方向に対する角度をφ、線状色光源の端部から角度φで出射した光が拡散板２へ達するまでの走査方向の距離をａ2 とする。尚、線状色光源８１からの距離とは、表示パネルから見て発光層が存在しない基板面までの距離を言う。
【００２４】
この時、ａ1 ≦ａ2 ＝ｄ1 ×ｔａｎφを満たしている場合には、面積的に３分割された各色の線状色光源８１がそれぞれ時系列で点灯しても、非照射部が存在しないため、拡散板２全面がむらなく照射され、拡散板２からは表示パネルに拡散光がむらなく照射される。但し、無制限にａ2 を大きくすると近接する同色の線状色光源からの光と混色するため、線状色光源８１の端部から同色の線状色光源の中点までの距離をａ3 とした時に、ａ2 ≦ａ3 とすることが好ましい。特に、ａ2 ＝２×ａ1 とすることにより、線状色光源８１から斜めに出射した光で照明される領域のみが２度照明されることになり、輝度むらが改善される。
【００２５】
本発明に用いる線状色光源は、出射光の指向性を強め且つ均一性を高めるために、形状を凹型とすることが好ましい。図１１は走査ラインに垂直な方向の断面において形状を凹型とした光源の断面模式図である。有機ＥＬ素子は基板の形状に問わず作製が可能であるので、このように表示パネルの照射に適した形状に加工することができる。このように凹型形状とすることにより、出射光の指向性を強めて混色を低減し、且つ均一性を強めて拡散板を不要とし、拡散板による損失のないより明るい表示を行なうことができる。図１２〜図１４はその実施形態であり、図１３、図１４の如く、多数の平面で凹型を形成することにより、短冊状の平面基板の組み合わせで作製することができ、加工が容易である。
【００２６】
また、本発明においては、Ｒ、Ｇ、Ｂの線状色光源は、その輝度値に合わせて、それぞれの線状色光源の幅を不均等にすることもできる。例えば、線状Ｒ光源がその他の線状色光源より輝度が弱い場合は、線状Ｒ光源のみの幅を広くして、その他の線状色光源を狭くする。
【００２７】
本実施形態の表示装置における表示パネルの走査タイミングと図７に示した構成の光源の各線状色光源の走査点灯タイミングのタイミングチャートを図９に示す。図中、（ａ）は走査タイミングチャートで、１画面期間（１フレーム）Ｔ1 の間に、各色表示のために、Ｒ走査、Ｇ走査、Ｂ走査の３回の走査が行なわれる。各線状色光源は、各色の走査に同期して順次点灯される。図９（ｂ）は線状色光源の点灯タイミングチャートであり、ＯＮが点灯、ＯＦＦが非点灯を示す。点灯タイミングは、それぞれの線状色光源が照射する走査ラインの走査が完了し、且つ当該ラインの画素の液晶の応答が完了した後である。光源の端部に位置する線状Ｒ光源６０ａ及び線状Ｇ光源６１ｓは照射する領域が走査ライン５本分であり、また、光源の端部より２本目に位置する線状Ｇ光源６１ａ及び線状Ｒ光源６０ｓは照射する領域が走査ライン１０本分であるため、照射する領域が走査ライン１５本分である他の線状色光源よりも該当領域の走査ラインの選択に係る期間が短いため、その分点灯タイミングが速くなっている。図９（ｂ）において、ＢＬ1 が線状Ｒ光源６０ａの、ＢＬ2 が線状Ｇ光源６１ａの、ＢＬ3 が線状Ｂ光源６２ａの、該当領域の走査ラインを選択し且つ該当ラインの画素の液晶の応答が完了する期間である。
【００２８】
図１０に、最も表示パネルの上側に位置した線状Ｂ光源６２ａの点灯タイミングと、該線状Ｂ光源が照射する領域の走査ラインの画素を駆動するための電圧波形を時系列に示したタイミングチャートを示す。図１０（ａ）は当該領域の走査信号線Ｇ1 〜Ｇ15に印加される走査信号電圧波形、（ｂ）は情報信号線Ｓ1 に印加される情報信号電圧波形、（ｃ）はＧ1 とＳ1 の交点に位置する画素の液晶に印加される電圧波形、（ｄ）は当該画素の液晶の応答、（ｅ）は線状Ｂ光源の点灯タイミングである。
【００２９】
図１０に示したように、各線状色光源は、該当する走査領域の走査ラインを選択期間Ｈ1 で順次選択し（Ｈ1 ×１５＝ＳＣ1 ）、最後の走査ラインの画素の液晶の応答が終了するまでの期間（ＬＲ1 ）を経た後、点灯される。所定期間点灯した後に、次のＲ表示のためのＧ1 選択が始まると同時に、線状Ｂ光源６２ａは消灯される。線状Ｂ光源６２ａの照射領域である走査ライン（走査信号線ではＧ1 〜Ｇ15）のうち、次のＲ表示において線状Ｒ光源６０ａに照射される走査ラインは走査信号線Ｇ1 〜Ｇ5 に相当する５本分であるため、走査ラインの選択期間はＨ1 ×５と短くなり、線状Ｒ光源６０ａの点灯期間はその分長くなる。また、該Ｒ表示の次のＢ表示における線状Ｂ光源６１ａに照射される走査ラインは走査ラインＧ1 〜Ｇ10に相当する１０本分であるため、走査ラインの選択期間はＨ1 ×１０となる。
【００３０】
上記のように、本発明の表示装置においては、色毎に順次走査ラインを選択し、該当する領域の走査ラインの選択終了及び液晶の応答終了と同時に線状色光源を点灯し、該当する領域の走査ラインの次の色表示のための選択と同時に消灯することにより、各走査ラインの画素が線状色光源により照射されていない期間は、（線状色光源の幅の走査ライン×３の選択期間＋液晶の応答期間）×３、即ち図９、１０におけるＢＬ3 以内に抑えられる。よって、細線化された線状色光源を用いることにより、該光源の照射期間が大幅に向上し、明るい表示が可能となる。
【００３１】
上記実施形態においては、ＴＡＦＬＣを例にとって説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。本発明においては、特にスメクチック液晶を用いた液晶素子を表示パネルに用いることで、応答速度の速い表示装置を構成し得るが、例えば上記ＴＡＦＬＣの他にも３状態安定性を示す反強誘電性液晶やＤＨＦ（Ｄｅｆｏｒｍｅｄ Ｈｅｌｉｘ Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ）液晶、表面安定化強誘電性液晶及び応答速度の速いＶＡ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）液晶等のネマチック液晶等を用いることができる。
【００３２】
また、上記実施形態においては、アクティブ素子として３端子素子であるＴＦＴを用いた例を示したが、ＭＩＭ等の２端子素子を用いることもでき、更には、液晶材料の特性に応じて単純マトリクス構成とすることも可能である。
【００３３】
【実施例】
ＴＡＦＬＣを用いた９０×９０画素のアクティブマトリクス型の液晶素子を表示パネルとし、表示装置を作製した。１画素の大きさは５６０μｍ×５６０μｍとした。用いたＴＡＦＬＣは３０℃での自発分極Ｐｓが１５０×１０-9Ｃ／ｃｍ2 、ラビング方向からのチルト角θが３０°、誘電率εが５である。本実施例の液晶素子は図５に示す断面構造を有している。その作製手順を以下に説明する。
【００３４】
ａ−Ｓｉからなる半導体層を有するＴＦＴ及びＩＴＯからなる画素電極が形成された基板上に、ポリイミド前駆体であるポリアミック酸（東レ社製「ＬＰ−６４」）をＮＭＰ（Ｎ−メチルピロリドン）：ｎ−ＢＣ（ｎ−ブチルセロルブ）の２：１混合溶媒に１重量％となるように添加して調製した塗布溶液を、４５回転／秒、２０秒間の条件でスピンコートした。この基板を、８０℃のオーブン中で５分間の溶媒乾燥を行なった後、２００℃のオーブン中で１時間の加熱焼成を行ない、イミド化した。得られたポリイミド膜は約１０ｎｍの厚さで、この膜をラビング処理して配向膜とした。その後、この基板表面に平均粒径２．２μｍのシリカビーズを０．００８重量％で分散させたＩＰＡ（イソプロピルアルコール）溶液を、２５回転／秒、１０秒間の条件でスピン塗布し、分散密度３００個／ｍｍ2 程度でビーズスペーサを散布した。もう一方の基板も、共通電極を形成した上に同様の配向膜を形成し、ラビング方向が上下基板で互いに逆方向になるようにして貼り合わせ、１５０℃のオーブン中で９０分間熱硬化させてセルとした。得られたセルに、前記ＴＡＦＬＣを注入して封止した。液晶層の厚さ（セルギャップ）は約２．０μｍであった。
【００３５】
次に、線状色光源の作製手順を説明する。ガラス基板上に、陽極としてＩＴＯをスパッタ法で７００Åの厚さで堆積させ、次に正孔輸送層としてＴＰＤと、下記電子輸送層を順次真空蒸着法により、それぞれ５００Å蒸着した。尚、蒸着時の真空度は２．７×１０−４〜４．０×１０-4Ｐａであり、成膜速度は０．２〜０．３ｎｍ／ｓとした。最後に、陰極としてＭｇとＡｇを１０：１の蒸着速度比で共蒸着し、Ｍｇ／Ａｇが１０／１の合金を２０００Åの厚さで成膜した。この時、成膜速度は１ｎｍ／ｓとした。尚、電子輸送層は、線状Ｒ光源がＤＣＭ（４−（ジシアノメチレン）−２−メチル−６−（４−ジメチルアミノ−スチリル）−４Ｈ−ピラン）をドープしたＡｌｑ3 、線状Ｇ光源はＡｌｑ3 、線状Ｂ光源はＴＰＤ層とＡｌｑ3 層との間に約２００ÅのＴＰＢ層を設けた積層体を用いた。それぞれのピーク波長は、６２５ｎｍ、５１４ｎｍ、４６０ｎｍであった。また、印加電流電圧を最適化することにより、線状Ｒ光源は１０００ｃｄ／ｍ2 、線状Ｇ光源は３５００ｃｄ／ｍ2 、線状Ｂ光源は５００ｃｄ／ｍ2 が得られた。
【００３６】
上記線状色光源の幅は２．８ｍｍであり、該当領域の走査ラインは２．８ｍｍ／０．５６ｍｍ＝５本である。本実施例の光源は、図７の構成を有し、Ｒ、Ｇ、Ｂの１８組の線状色光源と、表示パネルの上下に線状Ｒ光源と線状Ｇ光源を１本ずつ余分に配置している。また、光源の表面は平面とし、表示パネルの光源側にポリカーボネートフィルムの表面に適当な粗さの凹凸を付した拡散板を接着剤にて密着させて配置した。
【００３７】
上記光源を表示パネルに１ｍｍの間隔を置いて配置した。よって、本実施例において、ｄ1 ＝１ｍｍ、ａ1 ＝２．８ｍｍであり、さらにφ＝８０°であった。従って、
ａ1 ≦ａ2 ＝ｄ1 ×ｔａｎφ≒２．８４
であった。また、ｄ1 ×ｔａｎφ≦ａ3 ＝２．５ａ1 より、ｄ1 ≦２．４６であり、本実施例においては、表示パネルと光源との間隔を２．４６ｍｍ以下とすることにより、混色が防止されることがわかった。また、本実施例においてｄ1 ＝２ｍｍとすると、ａ2 ≒５．６７ｍｍ≒２×ａ1 となり、輝度むらがより改善される。
【００３８】
本表示装置を、図９、１０のタイミングチャートに従って駆動した。本実施例においては、１フレームＴ1 ＝１５ｍｓ、各走査ラインの選択期間Ｈ1 ＝５５．６μｓ、液晶の応答完了にかかる時間ＬＲ1 ＝２６μｓより、ＢＬ1 ＝５５．６×５＋２６＝３０４μｓ、ＢＬ2 ＝５５．６×１０＋２６＝５８２μｓ、ＢＬ3 ＝５５．６×１５＋２６＝８６０μｓである。また、Ｖg ＝２０Ｖ、ＶSS＝０Ｖ、ＶC＝８Ｖ、ＶS1＝１４Ｖ、ＶS2＝２Ｖとした。その結果、従来にはない明るく彩度の高い表示が得られた。
【００３９】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明によれば、カラーフィルタなどの微細加工が不要な白黒透過型の表示パネルに、細線化が可能な有機ＥＬ素子を用いた光源を組み合わせることにより、光源の点灯期間を長くして時間効率を向上し、明るく彩度の高いカラー表示が実現する。また、表示パネルと光源との距離を適宜設定することにより、混色のないより高品質のカラー表示が得られる。また、光源の形状を凹型とすることにより、出射光の指向性と均一性を向上し、より混色の少ない表示が得られ、さらに拡散板が不要になることから明るい表示を行なうことができる。
【００４０】
またさらに、表示パネルにスメクチック液晶素子を用いることにより、応答速度が速い表示パネルが得られ、また、アクティブ素子を用いることで選択期間を短くして高速化し、いずれの場合もより光源の点灯時間を長くして明るい表示を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の表示装置の一実施形態の断面模式図である。
【図２】本発明の一実施形態の表示装置の駆動回路のブロック図である。
【図３】本発明の一実施形態の表示パネルの構成を示す平面模式図である。
【図４】本発明の一実施形態の液晶の電圧−透過率特性を示す図である。
【図５】本発明の一実施形態の表示画素の一例の構成を示す断面模式図である。
【図６】本発明に用いられる光源の部分拡大図である。
【図７】本発明の一実施形態の光源と表示パネルとの位置関係を示す平面模式図である。
【図８】本発明の一実施形態の線状色光源と拡散板との位置関係を示す断面模式図である。
【図９】本発明の一実施形態の線状色光源の点灯タイミングチャートである。
【図１０】本発明の一実施形態の線状Ｂ光源の点灯タイミングと当該光源が照射する領域の画素に係る駆動電圧波形のタイミングチャートである。
【図１１】本発明の表示装置の他の実施形態の断面模式図である。
【図１２】図１１の光源を構成する線状色光源の断面図である。
【図１３】本発明に用いる線状色光源の他の例の断面図である。
【図１４】本発明に用いる線状色光源の他の例の断面図である。
【符号の説明】
１ 表示パネル
２ 拡散板
３ 光源
５ 駆動信号発生回路
６ 走査点灯回路
７ ダイナミックコントローラ
１０ 情報信号線駆動回路
１１ 走査信号線駆動回路
１２ 情報信号線
１３ 走査信号線
１４ ＴＦＴ
１５ 画素電極
２１、３１ ガラス基板
２２ ゲート電極
２３ ゲート絶縁膜
２４ 半導体層
２５ オーミックコンタクト層
２６ ソース電極
２７ ドレイン電極
２８ チャネル保護膜
２９ 保持容量電極
３０、３３ 配向膜
３２ 共通電極
３４ 液晶
６０ａ〜６０ｓ 線状Ｒ光源
６１ａ〜６１ｓ 線状Ｇ光源
６２ａ〜６２ｒ 線状Ｂ光源
８１ 線状色光源
【発明の属する技術分野】
本発明は、マトリクス型表示装置に関し、詳しくは、時分割色表示方式の表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、カラー透過型表示装置は、カラーフィルタを有するカラー透過型表示パネルと白色光源を組み合わせ、表示パネルは情報信号線（或いは情報電極）と走査信号線（或いは走査電極）を２次元マトリクス状に配置し、パネル周辺に配置した走査信号線駆動回路によって上記走査信号線を順次選択し、これに同期してパネル周辺に配置した情報信号線駆動回路よりＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各色のカラーフィルタを有する画素に上記情報信号線を通してＲ、Ｇ、Ｂのカラー画像表示データを転送する。この走査信号線の選択と情報信号線の駆動を動作の単位として表示パネル内の上辺から下辺へと順に繰り返し、パネル背面より白色光源を常時点灯することによってカラー表示を行なっていた。白色光源としては、蛍光管やＬＥＤ（発光ダイオード）、特開平９−５００３１号公報に開示されているような有機ＥＬ（発光）素子が用いられる。
【０００３】
このような表示装置のカラー画素配列では、１カラー画素当り、例えば縦ストライプ画素配列では走査信号線１本、情報信号線３色分の３本が必要になる。さらに、微細加工を伴うカラーフィルタも必要である。
【０００４】
一方、モノクロ表示の白黒透過型表示装置では、表示パネルに画素対応に微細加工を伴うカラーフィルタが不要であり、１モノクロ画素当り、走査信号線１本、情報信号線１本となり、２次元マトリクス状の配線数が減少し、且つ、これらを駆動する駆動回路数も少ない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
カラー透過型表示パネルでは、白黒透過型表示パネルに比較して、表示パネル内の画素数、配線数、画素を駆動する駆動回路数が多く、且つ、パネル上でＲ、Ｇ、Ｂ各画素対応に高価なカラーフィルタを必要とし、パネル構造が複雑であり、製造歩留にも影響を及ぼすことが問題となっていた。更に、これらの１画素を構成する各色の透過率は、平均して２０〜３０％前後であり、白黒画素に比べて色フィルタ画素は１／３〜１／４の透過率となる問題があった。
【０００６】
これらの問題を解決する方法として、特公昭６３−４１０７８号公報には、色画素の面積に相当する白黒画素を形成した白黒透過型表示パネルを用い、Ｒ、Ｇ、Ｂのカラー画像表示データの中から時間順に１つのカラー画像表示データを選択し、白黒透過型表示パネルへ送り込んで画像表示し、時間順に、表示データに対応した色の面状色光源を順次点灯制御することによって、カラー表示を行なう方法が開示されている。
【０００７】
しかしながら、面状色光源を使用する場合、正しい色表示を行なうためには順次走査して色情報の書き込みを完了し、次の色情報の書き込みが開始されるまでの時間のみで点灯しなければならず、実効表示時間が非常に短くなり、表示が暗くなるという問題があった。
【０００８】
この問題を解決する手段として、特開平５−８０７１６号公報に開示されるように、蛍光管やＬＥＤを走査電極に平行に複数に分割配置し、それらを表示パネルの駆動に同期させて順次走査して走査時間中にも表示が可能となる光源走査方式が考えられている。
【０００９】
しかしながら、この方式でも各分割領域での走査が完了するまではその領域の光源を点灯できないため、蛍光管やＬＥＤを色光源に使用する場合、光源の形状の制限から分割数は最大５程度であり、依然時間的効率が悪いという問題があった。また、前記色光源は光源の性質上、表示パネルとの距離が必要であり、そのために上下の分割領域と混色し易く、画質に問題があった。
【００１０】
本発明は、上記問題点に鑑みなされたもので、その目的は、高い時間効率で表示パネルを照射し、明るく、混色がなく、彩度の高いカラー表示が可能な表示装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、二次元マトリクス状に配列した複数の画素を有し、時分割駆動により画像表示を行なう白黒透過型の表示パネルと、カラー画像表示データを色別に選別し、それぞれのデータを時分割で上記表示パネルに送る第１の手段と、上記カラー画像表示データの色に対応する有機ＥＬ素子からなり、走査ラインに平行で且つ複数の走査ラインに対応し、上記表示パネルに対応して各色複数本配置された線状色光源と、上記カラー画像表示データによる上記表示パネルの表示画像に応じて上記線状色光源を点灯制御する第２の手段と、を有する表示装置であり、
前記線状色光源の走査ラインに垂直な方向の幅をａ 1 、該線状色光源と前記表示パネルとの距離をｄ 1 、該線状色光源の法線方向に対する出射光の出射角度をφ、当該線状色光源の端部から最も近い同色の線状色光源の中点までの距離をａ 3 とすると、
ａ1≦ｄ1×ｔａｎφ≦ａ3
を満足する様に、前記線状色光源と前記表示パネルとを配置し、且つ、
１画面分のデータを各色毎に順次上記表示パネルに伝送し、色毎に走査ラインを順次選択して１画面分の画素の書き込みを行ない、各線状色光源を対応する走査ラインの選択に同期して順次点灯させることを特徴とする表示装置である。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明においては、有機ＥＬ素子からなる光源を用いることにより、表示パネルを構造が簡易な白黒透過型表示パネルとすることができ、また、光源を細線化することができるため、表示領域を多数の領域に分割することができ、時間的効率を向上して光源の点灯期間を長くすることが可能となり、明るい表示が実現する。さらに、表示パネルと光源との距離を適切に設定することによって、表示画像の混色を防止することができる。以下、本発明を詳細に説明する。
【００１３】
図１に、本発明の表示装置の一実施形態の断面模式図を示す。図１において、１は表示パネル、２は拡散板、３は光源である。本実施形態において、表示パネル１は液晶を２枚のガラス基板で挟持してなる液晶素子であり、画素毎にアクティブ素子を配したアクティブマトリクス型の表示素子である。拡散板２は、拡散性を有するフィルムからなり、例えばポリカーボネート等の薄い透明フィルムに適当な粗さの凹凸を付して用いられる。
【００１４】
光源３は、Ｒ、Ｇ、Ｂの各線状色光源を走査ラインに平行に複数本並べて構成され、各光源は、各色の有機ＥＬ素子からなる。光源３の表面は平面である。表示パネル１と拡散板２は接着剤等で密着させており、拡散板２と光源３の間は適当な間隔が開けられている。尚、本発明においては、拡散板２は必ずしも必要でないが、拡散板２を表示パネル１と光源３との間に配置させることにより、光源３からの光を均一に表示パネル１に照射することができるため、表面が平面な光源を用いる場合には当該拡散板を用いることが望ましい。
【００１５】
次に、本実施形態の表示装置の駆動回路のブロック図を図２に示す。図２において、図１と同じ部材には同じ符号を付した。また、５は駆動信号発生回路、６は走査点灯回路、７はダイナミックコントローラ（ＡＳＩＣ）、１０は情報信号線駆動回路、１１は走査信号線駆動回路である。ダイナミックコントローラ７からの制御信号によって、表示パネル１の各走査ラインの画素を走査信号線駆動回路１１によって順次走査し、これに同期して光源３の線状色光源を走査点灯回路６により順次点灯する。この際、各走査ラインの画素に適宜画像信号が供給されるように各情報信号線駆動回路１０により各画像信号が供給される。
【００１６】
また、図示しない制御マイコンによる制御回路から、駆動信号発生回路５にデジタルＲＧＢ画像信号（ＲＧＢシリアル）等が入力され、ダイナミックコントローラ７にクロック、制御信号等が入力される。尚、このデジタルＲＧＢ画像信号は、図示しない画像フレームメモリーからの読み出しをそれぞれＲ、Ｇ、Ｂ毎に１フィールドの信号に変換した画像信号である。
【００１７】
図３に、本実施形態に用いた液晶素子の一例の構成を模式的に示す。本構成は、アクティブ素子としてＴＦＴ（薄膜トランジスタ）を、液晶として反強誘電性液晶（以下、「ＡＦＬＣ」と記す）を用いた例である。図中、図２と同じ部材には同じ符号を付した。また、１２は情報信号線（ソース線）、１３は走査信号線（ゲート線）、１４はＴＦＴ、１５は画素電極である。
【００１８】
図３の構成において、情報信号線駆動回路１０からは表示データに対応した情報信号電圧（ソース電圧）が情報信号線１２を介してＴＦＴ１４のソース電極に印加され、走査信号線駆動回路１１からは走査タイミングに対応した走査信号電圧（ゲート電圧）が走査信号線１３を介してＴＦＴ１４のゲート電極に印加される。
【００１９】
本構成に好ましく用いられるＡＦＬＣは、しきい値のないＡＦＬＣ（以下、「ＴＡＦＬＣ」と記す）であり、図４に例示するように、印加電圧の変化に対して連続的に透過率が変化し、明確なしきい値を持たない。従って、液晶への印加電圧を制御することにより、透過率を連続的に変化させることができる。
【００２０】
図５に、上記アクティブマトリクス型液晶素子の一例の表示画素の断面模式図を示す。図５において、２１及び３１はガラス基板、２２はゲート電極、２３はゲート絶縁膜、２４は半導体層、２５はオーミックコンタクト層、２６はソース電極、２７はドレイン電極、２８はチャネル保護膜、２９は保持容量電極、３０及び３３は配向膜、３２は共通電極、３４は液晶である。当該構成においては、例えば、共通電極３２や画素電極１５はＩＴＯ等透明導電材料で形成され、半導体層２４にはアモルファスＳｉ（ａ−Ｓｉ）や多結晶Ｓｉ（ｐｏｌｙ−Ｓｉ）が用いられる。ＴＦＴ１４のオン抵抗Ｒonは、例えば１ｋΩ程度に形成される。また、オーミックコンタクト層２５にはｎ+ ａ−Ｓｉなどが用いられる。さらに、ゲート絶縁膜２３やチャネル保護膜２８には窒化シリコン（ＳｉＮ）等が用いられる。配向膜３０、３３にはポリイミドなどが用いられる。
【００２１】
図６に、本発明の表示装置に用いられる光源の部分拡大図を示す。図６において、６０ａ、６０ｂは赤色を発光する線状色光源（線状Ｒ光源）であり、６１ａ、６１ｂは緑色を発光する線状Ｇ光源、６２ａ、６２ｂは青色を発光する線状Ｂ光源である。それぞれの線状色光源は、走査ラインに平行に配置され、その幅は複数の走査ラインに対応する。ここで、本実施形態の液晶素子の画素数を９０×９０、線状色光源の幅を走査ライン５本とすると、本実施形態の光源には表示パネル全面に対応するようにＲ、Ｇ、Ｂの線状色光源が１８組存在する。但し、表示パネルの上下に１本ずつ線状色光源が余分に必要であるため、３×１８＋２＝５６本の線状色光源から光源が構成される。その位置関係を図７に示す。図７に示すように、光源には表示パネル１の上部には線状Ｒ光源６０ａを、下部には線状Ｇ光源６１ｓを１本ずつ余分に配置させるため、線状Ｒ光源は６０ａ〜６０ｓの１９本、線状Ｇ光源は６１ａ〜６１ｓの１９本、線状Ｂ光源は６０ａ〜６０ｒの１８本が用いられる。このように線状色光源を配置することにより、表示パネル全面をＲ、Ｇ、Ｂの各色で照射することができる。
【００２２】
線状色光源を構成する有機ＥＬ素子は、ガラスなどの基板上に、陽極、正孔輸送層、電子輸送層（発光層）、陰極の順に積層して構成され、発光層が形成されていない基板面を表示パネル側に対向させて用いる。このような有機ＥＬ素子の陽極材料としては、仕事関数が大きなものが望ましく、ＩＴＯの他に、酸化錫、金、白金、パラジウム、セレン、イリジウム、ヨウ化銅などを用いることができる。また、陰極材料としては、仕事関数が小さいものが望ましく、Ｍｇ／Ａｇ（合金）の他に、Ｍｇ、Ａｌ、Ｌｉ、Ｉｎ或いはこれらの合金を用いることができる。電子輸送層としては、Ｒ光源にはＤＣＭをドープしたトリス（８−キノリノール）アルミニウム（以下、「Ａｌｑ3 」と記す）やナイルレッドをドープしたＡｌｑ3 、Ｇ光源にはＡｌｑ3 やクマリンをドープしたＡｌｑ3 、Ｂ光源にはＮ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−（１，１’−ビフェニル）−４，４’−ジアミン（以下、「ＴＰ」と記す）層とＡｌｑ3 層との間にテトラフェニルブタジエン（以下、「ＴＰＢ」と記す）層を設けた積層体やビス（８−キノリノラート）フェノラートアルミニウム類等を用いることができる。
【００２３】
図８に、線状色光源と表示パネルとの位置関係を示す断面模式図を示す。図８は走査ラインに垂直な方向の断面図であり、線状色光源８１はＲ、Ｇ、Ｂのうちの１色を示す。２は拡散板である。拡散板２を用いる場合は、表示パネルに密着させて用いるため、実質光源から表示パネルまでの距離は拡散板２までの距離とほぼ等しいと考えられる。ここで、線状色光源８１と拡散板２（即ち表示パネル）との距離をｄ1 、線状色光源８１の幅（走査ラインに垂直な方向）をａ1 、線状色光源８１からの出射光の線状色光源８１の法線方向に対する角度をφ、線状色光源の端部から角度φで出射した光が拡散板２へ達するまでの走査方向の距離をａ2 とする。尚、線状色光源８１からの距離とは、表示パネルから見て発光層が存在しない基板面までの距離を言う。
【００２４】
この時、ａ1 ≦ａ2 ＝ｄ1 ×ｔａｎφを満たしている場合には、面積的に３分割された各色の線状色光源８１がそれぞれ時系列で点灯しても、非照射部が存在しないため、拡散板２全面がむらなく照射され、拡散板２からは表示パネルに拡散光がむらなく照射される。但し、無制限にａ2 を大きくすると近接する同色の線状色光源からの光と混色するため、線状色光源８１の端部から同色の線状色光源の中点までの距離をａ3 とした時に、ａ2 ≦ａ3 とすることが好ましい。特に、ａ2 ＝２×ａ1 とすることにより、線状色光源８１から斜めに出射した光で照明される領域のみが２度照明されることになり、輝度むらが改善される。
【００２５】
本発明に用いる線状色光源は、出射光の指向性を強め且つ均一性を高めるために、形状を凹型とすることが好ましい。図１１は走査ラインに垂直な方向の断面において形状を凹型とした光源の断面模式図である。有機ＥＬ素子は基板の形状に問わず作製が可能であるので、このように表示パネルの照射に適した形状に加工することができる。このように凹型形状とすることにより、出射光の指向性を強めて混色を低減し、且つ均一性を強めて拡散板を不要とし、拡散板による損失のないより明るい表示を行なうことができる。図１２〜図１４はその実施形態であり、図１３、図１４の如く、多数の平面で凹型を形成することにより、短冊状の平面基板の組み合わせで作製することができ、加工が容易である。
【００２６】
また、本発明においては、Ｒ、Ｇ、Ｂの線状色光源は、その輝度値に合わせて、それぞれの線状色光源の幅を不均等にすることもできる。例えば、線状Ｒ光源がその他の線状色光源より輝度が弱い場合は、線状Ｒ光源のみの幅を広くして、その他の線状色光源を狭くする。
【００２７】
本実施形態の表示装置における表示パネルの走査タイミングと図７に示した構成の光源の各線状色光源の走査点灯タイミングのタイミングチャートを図９に示す。図中、（ａ）は走査タイミングチャートで、１画面期間（１フレーム）Ｔ1 の間に、各色表示のために、Ｒ走査、Ｇ走査、Ｂ走査の３回の走査が行なわれる。各線状色光源は、各色の走査に同期して順次点灯される。図９（ｂ）は線状色光源の点灯タイミングチャートであり、ＯＮが点灯、ＯＦＦが非点灯を示す。点灯タイミングは、それぞれの線状色光源が照射する走査ラインの走査が完了し、且つ当該ラインの画素の液晶の応答が完了した後である。光源の端部に位置する線状Ｒ光源６０ａ及び線状Ｇ光源６１ｓは照射する領域が走査ライン５本分であり、また、光源の端部より２本目に位置する線状Ｇ光源６１ａ及び線状Ｒ光源６０ｓは照射する領域が走査ライン１０本分であるため、照射する領域が走査ライン１５本分である他の線状色光源よりも該当領域の走査ラインの選択に係る期間が短いため、その分点灯タイミングが速くなっている。図９（ｂ）において、ＢＬ1 が線状Ｒ光源６０ａの、ＢＬ2 が線状Ｇ光源６１ａの、ＢＬ3 が線状Ｂ光源６２ａの、該当領域の走査ラインを選択し且つ該当ラインの画素の液晶の応答が完了する期間である。
【００２８】
図１０に、最も表示パネルの上側に位置した線状Ｂ光源６２ａの点灯タイミングと、該線状Ｂ光源が照射する領域の走査ラインの画素を駆動するための電圧波形を時系列に示したタイミングチャートを示す。図１０（ａ）は当該領域の走査信号線Ｇ1 〜Ｇ15に印加される走査信号電圧波形、（ｂ）は情報信号線Ｓ1 に印加される情報信号電圧波形、（ｃ）はＧ1 とＳ1 の交点に位置する画素の液晶に印加される電圧波形、（ｄ）は当該画素の液晶の応答、（ｅ）は線状Ｂ光源の点灯タイミングである。
【００２９】
図１０に示したように、各線状色光源は、該当する走査領域の走査ラインを選択期間Ｈ1 で順次選択し（Ｈ1 ×１５＝ＳＣ1 ）、最後の走査ラインの画素の液晶の応答が終了するまでの期間（ＬＲ1 ）を経た後、点灯される。所定期間点灯した後に、次のＲ表示のためのＧ1 選択が始まると同時に、線状Ｂ光源６２ａは消灯される。線状Ｂ光源６２ａの照射領域である走査ライン（走査信号線ではＧ1 〜Ｇ15）のうち、次のＲ表示において線状Ｒ光源６０ａに照射される走査ラインは走査信号線Ｇ1 〜Ｇ5 に相当する５本分であるため、走査ラインの選択期間はＨ1 ×５と短くなり、線状Ｒ光源６０ａの点灯期間はその分長くなる。また、該Ｒ表示の次のＢ表示における線状Ｂ光源６１ａに照射される走査ラインは走査ラインＧ1 〜Ｇ10に相当する１０本分であるため、走査ラインの選択期間はＨ1 ×１０となる。
【００３０】
上記のように、本発明の表示装置においては、色毎に順次走査ラインを選択し、該当する領域の走査ラインの選択終了及び液晶の応答終了と同時に線状色光源を点灯し、該当する領域の走査ラインの次の色表示のための選択と同時に消灯することにより、各走査ラインの画素が線状色光源により照射されていない期間は、（線状色光源の幅の走査ライン×３の選択期間＋液晶の応答期間）×３、即ち図９、１０におけるＢＬ3 以内に抑えられる。よって、細線化された線状色光源を用いることにより、該光源の照射期間が大幅に向上し、明るい表示が可能となる。
【００３１】
上記実施形態においては、ＴＡＦＬＣを例にとって説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。本発明においては、特にスメクチック液晶を用いた液晶素子を表示パネルに用いることで、応答速度の速い表示装置を構成し得るが、例えば上記ＴＡＦＬＣの他にも３状態安定性を示す反強誘電性液晶やＤＨＦ（Ｄｅｆｏｒｍｅｄ Ｈｅｌｉｘ Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ）液晶、表面安定化強誘電性液晶及び応答速度の速いＶＡ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）液晶等のネマチック液晶等を用いることができる。
【００３２】
また、上記実施形態においては、アクティブ素子として３端子素子であるＴＦＴを用いた例を示したが、ＭＩＭ等の２端子素子を用いることもでき、更には、液晶材料の特性に応じて単純マトリクス構成とすることも可能である。
【００３３】
【実施例】
ＴＡＦＬＣを用いた９０×９０画素のアクティブマトリクス型の液晶素子を表示パネルとし、表示装置を作製した。１画素の大きさは５６０μｍ×５６０μｍとした。用いたＴＡＦＬＣは３０℃での自発分極Ｐｓが１５０×１０-9Ｃ／ｃｍ2 、ラビング方向からのチルト角θが３０°、誘電率εが５である。本実施例の液晶素子は図５に示す断面構造を有している。その作製手順を以下に説明する。
【００３４】
ａ−Ｓｉからなる半導体層を有するＴＦＴ及びＩＴＯからなる画素電極が形成された基板上に、ポリイミド前駆体であるポリアミック酸（東レ社製「ＬＰ−６４」）をＮＭＰ（Ｎ−メチルピロリドン）：ｎ−ＢＣ（ｎ−ブチルセロルブ）の２：１混合溶媒に１重量％となるように添加して調製した塗布溶液を、４５回転／秒、２０秒間の条件でスピンコートした。この基板を、８０℃のオーブン中で５分間の溶媒乾燥を行なった後、２００℃のオーブン中で１時間の加熱焼成を行ない、イミド化した。得られたポリイミド膜は約１０ｎｍの厚さで、この膜をラビング処理して配向膜とした。その後、この基板表面に平均粒径２．２μｍのシリカビーズを０．００８重量％で分散させたＩＰＡ（イソプロピルアルコール）溶液を、２５回転／秒、１０秒間の条件でスピン塗布し、分散密度３００個／ｍｍ2 程度でビーズスペーサを散布した。もう一方の基板も、共通電極を形成した上に同様の配向膜を形成し、ラビング方向が上下基板で互いに逆方向になるようにして貼り合わせ、１５０℃のオーブン中で９０分間熱硬化させてセルとした。得られたセルに、前記ＴＡＦＬＣを注入して封止した。液晶層の厚さ（セルギャップ）は約２．０μｍであった。
【００３５】
次に、線状色光源の作製手順を説明する。ガラス基板上に、陽極としてＩＴＯをスパッタ法で７００Åの厚さで堆積させ、次に正孔輸送層としてＴＰＤと、下記電子輸送層を順次真空蒸着法により、それぞれ５００Å蒸着した。尚、蒸着時の真空度は２．７×１０−４〜４．０×１０-4Ｐａであり、成膜速度は０．２〜０．３ｎｍ／ｓとした。最後に、陰極としてＭｇとＡｇを１０：１の蒸着速度比で共蒸着し、Ｍｇ／Ａｇが１０／１の合金を２０００Åの厚さで成膜した。この時、成膜速度は１ｎｍ／ｓとした。尚、電子輸送層は、線状Ｒ光源がＤＣＭ（４−（ジシアノメチレン）−２−メチル−６−（４−ジメチルアミノ−スチリル）−４Ｈ−ピラン）をドープしたＡｌｑ3 、線状Ｇ光源はＡｌｑ3 、線状Ｂ光源はＴＰＤ層とＡｌｑ3 層との間に約２００ÅのＴＰＢ層を設けた積層体を用いた。それぞれのピーク波長は、６２５ｎｍ、５１４ｎｍ、４６０ｎｍであった。また、印加電流電圧を最適化することにより、線状Ｒ光源は１０００ｃｄ／ｍ2 、線状Ｇ光源は３５００ｃｄ／ｍ2 、線状Ｂ光源は５００ｃｄ／ｍ2 が得られた。
【００３６】
上記線状色光源の幅は２．８ｍｍであり、該当領域の走査ラインは２．８ｍｍ／０．５６ｍｍ＝５本である。本実施例の光源は、図７の構成を有し、Ｒ、Ｇ、Ｂの１８組の線状色光源と、表示パネルの上下に線状Ｒ光源と線状Ｇ光源を１本ずつ余分に配置している。また、光源の表面は平面とし、表示パネルの光源側にポリカーボネートフィルムの表面に適当な粗さの凹凸を付した拡散板を接着剤にて密着させて配置した。
【００３７】
上記光源を表示パネルに１ｍｍの間隔を置いて配置した。よって、本実施例において、ｄ1 ＝１ｍｍ、ａ1 ＝２．８ｍｍであり、さらにφ＝８０°であった。従って、
ａ1 ≦ａ2 ＝ｄ1 ×ｔａｎφ≒２．８４
であった。また、ｄ1 ×ｔａｎφ≦ａ3 ＝２．５ａ1 より、ｄ1 ≦２．４６であり、本実施例においては、表示パネルと光源との間隔を２．４６ｍｍ以下とすることにより、混色が防止されることがわかった。また、本実施例においてｄ1 ＝２ｍｍとすると、ａ2 ≒５．６７ｍｍ≒２×ａ1 となり、輝度むらがより改善される。
【００３８】
本表示装置を、図９、１０のタイミングチャートに従って駆動した。本実施例においては、１フレームＴ1 ＝１５ｍｓ、各走査ラインの選択期間Ｈ1 ＝５５．６μｓ、液晶の応答完了にかかる時間ＬＲ1 ＝２６μｓより、ＢＬ1 ＝５５．６×５＋２６＝３０４μｓ、ＢＬ2 ＝５５．６×１０＋２６＝５８２μｓ、ＢＬ3 ＝５５．６×１５＋２６＝８６０μｓである。また、Ｖg ＝２０Ｖ、ＶSS＝０Ｖ、ＶC＝８Ｖ、ＶS1＝１４Ｖ、ＶS2＝２Ｖとした。その結果、従来にはない明るく彩度の高い表示が得られた。
【００３９】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明によれば、カラーフィルタなどの微細加工が不要な白黒透過型の表示パネルに、細線化が可能な有機ＥＬ素子を用いた光源を組み合わせることにより、光源の点灯期間を長くして時間効率を向上し、明るく彩度の高いカラー表示が実現する。また、表示パネルと光源との距離を適宜設定することにより、混色のないより高品質のカラー表示が得られる。また、光源の形状を凹型とすることにより、出射光の指向性と均一性を向上し、より混色の少ない表示が得られ、さらに拡散板が不要になることから明るい表示を行なうことができる。
【００４０】
またさらに、表示パネルにスメクチック液晶素子を用いることにより、応答速度が速い表示パネルが得られ、また、アクティブ素子を用いることで選択期間を短くして高速化し、いずれの場合もより光源の点灯時間を長くして明るい表示を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の表示装置の一実施形態の断面模式図である。
【図２】本発明の一実施形態の表示装置の駆動回路のブロック図である。
【図３】本発明の一実施形態の表示パネルの構成を示す平面模式図である。
【図４】本発明の一実施形態の液晶の電圧−透過率特性を示す図である。
【図５】本発明の一実施形態の表示画素の一例の構成を示す断面模式図である。
【図６】本発明に用いられる光源の部分拡大図である。
【図７】本発明の一実施形態の光源と表示パネルとの位置関係を示す平面模式図である。
【図８】本発明の一実施形態の線状色光源と拡散板との位置関係を示す断面模式図である。
【図９】本発明の一実施形態の線状色光源の点灯タイミングチャートである。
【図１０】本発明の一実施形態の線状Ｂ光源の点灯タイミングと当該光源が照射する領域の画素に係る駆動電圧波形のタイミングチャートである。
【図１１】本発明の表示装置の他の実施形態の断面模式図である。
【図１２】図１１の光源を構成する線状色光源の断面図である。
【図１３】本発明に用いる線状色光源の他の例の断面図である。
【図１４】本発明に用いる線状色光源の他の例の断面図である。
【符号の説明】
１ 表示パネル
２ 拡散板
３ 光源
５ 駆動信号発生回路
６ 走査点灯回路
７ ダイナミックコントローラ
１０ 情報信号線駆動回路
１１ 走査信号線駆動回路
１２ 情報信号線
１３ 走査信号線
１４ ＴＦＴ
１５ 画素電極
２１、３１ ガラス基板
２２ ゲート電極
２３ ゲート絶縁膜
２４ 半導体層
２５ オーミックコンタクト層
２６ ソース電極
２７ ドレイン電極
２８ チャネル保護膜
２９ 保持容量電極
３０、３３ 配向膜
３２ 共通電極
３４ 液晶
６０ａ〜６０ｓ 線状Ｒ光源
６１ａ〜６１ｓ 線状Ｇ光源
６２ａ〜６２ｒ 線状Ｂ光源
８１ 線状色光源
Claims (8)
- 二次元マトリクス状に配列した複数の画素を有し、時分割駆動により画像表示を行なう白黒透過型の表示パネルと、カラー画像表示データを色別に選別し、それぞれのデータを時分割で上記表示パネルに送る第１の手段と、上記カラー画像表示データの色に対応する有機ＥＬ素子からなり、走査ラインに平行で且つ複数の走査ラインに対応し、上記表示パネルに対応して各色複数本配置された線状色光源と、上記カラー画像表示データによる上記表示パネルの表示画像に応じて上記線状色光源を点灯制御する第２の手段と、を有する表示装置であり、
前記線状色光源の走査ラインに垂直な方向の幅をａ 1 、該線状色光源と前記表示パネルとの距離をｄ 1 、該線状色光源の法線方向に対する出射光の出射角度をφ、当該線状色光源の端部から最も近い同色の線状色光源の中点までの距離をａ 3 とすると、
ａ 1 ≦ｄ 1 ×ｔａｎφ≦ａ 3
を満足する様に、前記線状色光源と前記表示パネルとを配置し、且つ、
１画面分のデータを各色毎に順次上記表示パネルに伝送し、色毎に走査ラインを順次選択して１画面分の画素の書き込みを行ない、各線状色光源を対応する走査ラインの選択に同期して順次点灯させることを特徴とする表示装置。 - 前記色光源の表示パネル側表面が、走査ラインに垂直な方向の断面において凹型形状を有している請求項１記載の表示装置。
- 前記凹型形状が曲面で形成されている請求項２記載の表示装置。
- 前記凹型形状が複数の平面で形成されている請求項２記載の表示装置。
- 前記表示パネルが一対の基板間に液晶を挟持してなる液晶素子である請求項１〜４のいずれかに記載の表示装置。
- 前記液晶素子が画素毎にアクティブ素子を配し、互いに直交する走査信号線と情報信号線によりマトリクス配線してなるアクティブマトリクス型の素子である請求項５記載の表示装置。
- 前記表示パネルと線状色光源との間に拡散性の光学フィルムを有している請求項１〜６のいずれかに記載の表示装置。
- 前記光学フィルムは表示パネルに密着されている請求項７記載の表示装置。
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