JP4202030B2 - 表示装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ワードプロセッサ、ノート型パソコン等の情報機器や、各種映像機器およびゲーム機器、携帯型ＶＴＲ、デジタルカメラ等に使用される薄型、軽量の表示装置に関し、特に屋外、屋内共に使用される表示装置や、自動車、航空機、船舶等の照明条件の変化の激しい環境で使用される表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電気的に表示内容の書き換えが可能な表示装置としては、自ら発光する発光型と、周囲光を利用する非発光型とがある。薄型、軽量の発光型表示装置として、従来エレクト・ロルミネッセンス（ＥＬ）素子やプラズマ・ディスプレイ・パネル（ＰＤＰ）等が実用化されており、非発光型表示装置としては液晶ディスプレイが実用化されている。
【０００３】
前記発光型表示装置の１つである無機および有機ＥＬデイスプレイは、液晶ディスプレイの欠点であるコントラストの低さや、視野角の狭さ等を容易に解決できるので、これに代わる薄型ディスプレイとして盛んに研究されている。
【０００４】
図２５は、上述の有機ＥＬディスプレイ素子の構造を例示する断面図である。図２５において、有機ＥＬ素子１は、透明基板（例えばガラス基板）２上に、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ）透明電極３、ホール輸送層４、発光層５、電子輸送層６、陰極（例えばアルミニウム電極）７等を、例えば真空蒸着法で順次成膜したものである。陽極である透明電極３と陰極７との間に直流電圧８を選択的に印加すると、透明電極３から注入されたホールはホール輸送層４を経て、また陰極７から注入された電子は電子輸送層６を経て、発光層５に達し、ここで電子とホールが再結合して所定波長の発光を生じ、透明基板２の側から発光光Ｌが観察できる。
【０００５】
発光層５の材料は、例えばアルミニウムや亜鉛の錯体化合物を含有させることができるが、実質的にアルミニウム錯体のみからなる層（但し、複数種のアルミニウム錯体の併用が可能）であってよいし、亜鉛錯体のみからなる層（但し、複数種の亜鉛錯体の併用が可能）であってもよいし、これらの錯体化合物に蛍光物質を添加したものであってもよい。
ところでこの構造の場合、発光輝度に比べて使用環境の周囲光が強い場合、透明基板２側から入射した周囲光が陰極７で反射されて、発光していない状態、すなわち黒状態の輝度が高くなり、コントラストが著しく低下し、表示が識別できなくなるウォッシュアウト現象と呼ばれる現象が発生するという欠点があった。そこで、このような周囲光の反射をいかに抑えるかが、重要な課題であった。
【０００６】
この課題を解決する手段として、特開平９−１２７８８５号公報には、図２６に示すように偏光板９と１／４波長板１０を組み合わせた円偏光手段１１を透明基板２の前面に設ける構造が提案されている。このような構造にすると、透明基板２側から入射して偏光板９と１／４波長板１０を通過した周囲光は円偏光となり、有機ＥＬ素子の陰極（アルミ電極）７で反射されると逆極性の円偏光となる。この逆極性の円偏光は再び１／４波長板１０を通過する際、偏光板９の吸収軸と平行な直線偏光となるため、偏光板９によって吸収されるので周囲光の反射は抑えられ、良好なコントラストを得る事が出来る。これにより、金属電極の鏡面反射による像の写り込みと、コントラストの低下を防止することができる。
【０００７】
また現在、カラーディスプレイとしては非発光型の液晶表示装置が実用に付されている。特に広く用いられているものは、背景に光源を配置した透過型液晶表示装置で、他の表示装置に比較して特に薄型、軽量であるため各種分野に用途が拡大している。しかし、液晶素子の透過率変調に用いる消費電力は少ないが、表示内容によらず常に背景照明（バックライト）を点灯させるために多量の電力を消費し、結果的には比較的大きな電力を必要とする。さらに、透過型カラー液晶表示装置においても、周囲光が非常に強く、相対的に表示光輝度が低い場合には、表示の識別が困難になるため、この解決のためにバックライトの光量を増強しようとすると、より多くの電力を消費するという問題点を有する。
【０００８】
以上のような発光型表示装置や透過型液晶表示装置に対比して、反射型液晶表示装置は、周囲光量に比例した表示光が得られるため、原理的にウォッシュアウト現象を起こさないという特徴がある。さらに、バックライトを必要としないため、照明光源用の電力が不要である利点も有している。ところが、反射型液晶表示装置では、反射光を表示に利用するので、逆に周囲光の弱い環境下で表示内容の識別が困難であるという問題点がある。特に、カラー表示を実現するためにカラーフィルタを用いると、カラーフィルタが光を吸収するため、更に表示が暗くなり、この問題は顕著になる。
【０００９】
この反射型液晶表示装置を周囲光の弱い環境で使用するために、反射型液晶表示装置の表示面側から照明をおこなう、いわゆるフロントライト照明装置が提案されている。例えば特開平１１−２４９１３２号公報や特開平１１−２４９１３３号公報には、反射型液晶表示装置の観察者側基板上にフロントライトとして有機ＥＬ素子を備える構造が提案されている。また、特開平１０一１２５４６１号公報には、液晶表示装置の背面にバックライトとして有機ＥＬ素子を配置し、有機ＥＬ素子の金属電極が反射板を兼ねる構造が提案されている。さらに同公報には、透明有機ＥＬ素子を反射型液晶表示装置の上に配置し、補助光源として用いる構造も提案されている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
特開平９−１２７８８５号公報に開示された技術においては、円偏光手段を設ける事により、ウォッシュアウト現象は低減される。しかしながら、これは周囲光を積極的に表示に利用するものではなく、さらに円偏光板を用いると、ＥＬ素子の発光光は無偏光であるので、偏光板によって約５０％吸収され、出射強度、発光効率共に約半分になる。このように、偏光板と位相差板を組み合わせた周囲光反射防止手段を備えた素子は、そうでない素子に比べ、外部に出射される光強度、および発光効率が約半分になってしまうという課題があった。
【００１１】
特開平１１−２４９１３２号公報や特開平１１−２４９１３３号公報に開示された技術おいては、表示電極以外の領域に有機ＥＬ素子を備えているため、実効的な開口率が低下する問題がある。さらにマグネシウム・インジウム合金からなる陰極が観察者側に形成されるため、外部光の反射が起こり、コントラストを低下させてしまう課題があった。またこれらの公報には、有機ＥＬ素子はフロントライトとしての使い方しか言及されていない。
【００１２】
特開平１０−１２５４６１号公報に開示された技術においては、有機ＥＬ素子の陰極と反射板を兼ねているため鏡面表示になり、明るくかつ視野角の広い白表示が得られない課題がある。さらに透明有機ＥＬ素子を反射型液晶表示素子の前面に配置する構造では、周囲光の反射による表示劣化が起こり良好な表示を得ることが出来ない。また、この公報で開示された、表示装置に重ねて使用される押圧感知入力装置（タッチパネル）は、それ自身が周囲光を反射して視認性を悪化させる問題を有し、特に反射型液晶表示装置においてその傾向が顕著である。
【００１３】
ところで、以上に述べた有機ＥＬ素子の発光は無偏光発光である。最近では偏光発光をする有機ＥＬ材料も研究されており、ＥｍｉｅｌＰｅｅｔｅｒｓらは、右円偏光の強度をＩ_Rとし左円偏光の強度をＩ_Lとし、
ｇ＝２（Ｉ_L−Ｉ_R）／（Ｉ_L十Ｉ_R）
と定義したとき、ｇ≠０となる、円偏光発光をする材料を開発していることが報告されている（Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．１９９７，１１９，９９０９−９９１０）。しかしながら、これを用いる最適なデバイス構造は開示されていない。
【００１４】
本発明は上述の課題を解決するために、反射型表示装置における薄型、軽量という特長を損なうことなく、周囲光と共にＥＬ素子の発光光を表示に使用して、暗所および明所両方において視認性に優れた表示を実現することを目的とする。
【００１５】
また、発光型表示装置としても周囲光を表示に利用できる新規な構造を提供し、周囲光が明るい環境下では、発光型素子の表示輝度を低下させても、表示素子としては反射型液晶の明るさ寄与分により良好な表示性能を確保することによって、一層の省エネルギーを図ることを目的とする。
【００１６】
さらに、表示装置にタッチパネルを設けても周囲光の反射なく良好な表示を実現することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、円偏光手段とＥＬ素子の特徴を活かし、光反射手段を有する反射型表示素子と組み合わせることにより、従来とは全く異なる新しいタイプのマルチシーン・ディスプレイを提供する。さらに、薄型でしかも軽量であるという特長を損なうことなく、晴天下の屋外においても、暗所においても表示情報を良好に視認できる表示装置を提供する。また周囲環境に応じてユーザが各種表示方式を自由に選択できる新しいタイプのディスプレイを提供する。
【００１８】
即ち、本発明による表示装置は、自然光から左右回りいずれかの概ね円偏光を選択的に透過する円偏光手段とＥＬ素子とを有し、前記ＥＬ素子の背面に少なくとも光反射手段を有する反射型表示素子を設ける構成とする。
【００１９】
本発明の表示装置は、ＥＬ素子と、前記ＥＬ素子の背面に設けられ、少なくとも光反射手段を有する反射型表示素子とを備えた表示装置において、前記ＥＬ素子と反射型表示素子とが独立に表示の制御が可能であることを特徴としている。
【００２０】
上記のように、本発明では、ＥＬ素子と反射型表示素子（例えば電気泳動表示素子）とを組み合わせ、かつこれら両素子の表示を独立して制御可能な構成とすることにより、反射型表示装置における薄型、軽量という特長を損なうことなく、周囲光と共にＥＬ素子の発光光を表示に使用して、暗所および明所両方において視認性に優れた表示を実現している。
【００２１】
本発明の第２の特徴的構成は、前記反射型表示素子が、少なくとも一方が透明基板である２枚の基板に挟持された液晶または無機物の複屈折変調層からなることである。
【００２２】
本発明の第３の特徴的構成は、前記ＥＬ素子の発光層が無機材料あるいは有機材料からなることである。
【００２３】
本発明の第４の特徴的構成は、前記円偏光手段が、１枚の偏光板と少なくとも１枚の位相差板からなることである。
【００２４】
以上のような特徴的構成とすることによって、周囲光が暗い環境ではＥＬ素子による明度の高い表示が実現し、周囲光が強い環境では反射型表示素子が周囲光に比例して明度を変化させるため、表示内容の認識が容易になり、従来の発光表示装置や透過型液晶表示装置で生じたウォッシュアウト現象が生じない。
【００２５】
本発明の第５の特徴的構成は、上述の特徴的構成に加えて、前記ＥＬ素子の基板が反射型表示素子の基板を兼ねることである。この構成により、より薄型化、軽量化が可能となる。
【００２６】
本発明の第６の特徴的構成は、上述の特徴的構成に加えて、ＥＬ素子を駆動する能動素子と反射型表示素子を駆動する能動素子を同一基板上に形成することである。この構成により、更に薄型化、軽量化が可能となる。
【００２７】
本発明の第７の特徴的構成は、上述の第２の特徴的構成に加えて、前記複屈折変調層に入射した概ね円偏光が、反射面ではそのまま円偏光となり、反射後出射面では反対回りの円偏光となる状態を暗状態とし、前記複屈折変調層に入射した概ね円偏光が、反射面では直線偏光となり、反射後出射面では入射時と同じ向きの円偏光となる状態を明状態とすることである。この構成により、よりコントラストが高く、利用効率が高い表示装置が実現できる。
【００２８】
本発明の第８の特徴的構成は、上述の第３の特徴的構成に加えて、前記ＥＬ素子を、光学的に透明な基板上に、少なくとも、透明電極、有機ホール輸送層および／または有機電子輸送層、有機発光層、金属電極および封止層を順次積層して形成し、前記金属電極の透過率を５０％以上とすることである。この構成により、より明るい表示装置が実現できる。
【００２９】
本発明の第９の特徴的構成は、上述の特徴的構成に加えて、前記ＥＬ素子の画素が明表示のときに、それに対応する前記反射型表示素子の画素が明表示を同時に表示し、ＥＬ素子の画素が暗表示のときに、それに対応する反射型表示素子の画素が暗表示を同時に表示することである。この構成によって、視認性が確保される。
【００３０】
本発明の第１０の特徴的構成は、上述の第１から第８の何れかの特徴的構成に加えて、前記ＥＬ素子の画素の発光、非発光の表示状態によらず、前記反射型表示素子のすべての画素が常に暗表示を表示することである。この構成によって、視認性が確保される。
【００３１】
本発明の第１１の特徴的構成は、上述の第１から第８の何れかの特徴的構成に加えて、前記ＥＬ素子のすべての画素が常に非発光状態であり、前記反射型表示素子の画素が明から暗表示を表示することである。この構成によって、視認性確保と消費電力の低減が実現される。
【００３２】
本発明による表示装置は、反射型表示素子を利用しているので、従来の反射型液晶表示装置における低消費電力という特徴を持っている。しかし、同時に消費電力の大きなＥＬ素子を用いて、これを点灯状態に保ち続けることは、消費電力の増大を招く。そこで、用いる環境によって上記第９から第１１の何れかの特徴的構成を用いることが、低消費電力と視認性を両立するために特に有効である。
【００３３】
本発明の第１２の特徴的構成は、上述の第４の特徴的構成に加えて、前記円偏光手段を、前記ＥＬ素子側から順に、基板法線方向のリタデーションが１００ｎｍ以上１８０ｎｍ以下に設定された第１の光学位相差補償板と、基板法線方向のリタデーションが２００ｎｍ以上３６０ｎｍ以下に設定された第２の光学位相差補償板と、直線偏光板とから構成し、かつ前記直線偏光板の透過軸または吸収軸と前記第１の光学位相差補償板の遅相軸とのなす角度をθ１として前記直線偏光板の透過軸または吸収軸と前記第２の光学位相差補償板の遅相軸とのなす角度をθ２としたとき｜２×θ２−θ１｜の値が３５度以上５５度以下とすることである。即ち、本願発明者らは、反射型表示素子に良好な円偏光を入射することが可能となる上記の各数値範囲を実験により求めた。この構成により、反射型表示素子に良好な円偏光を入射することが可能となる。
【００３４】
本発明の第１３の特徴的構成は、上述の第４の特徴的構成に加えて、前記円偏光手段を、前記ＥＬ素子側から順に、光学位相差補償板の基板法線方向のリターデーションが１００ｎｍ以上１８０ｎｍ以下に設定された第１の光学位相差補償板と、基板法線方向のリターデーションが２００ｎｍ以上３６０ｎｍ以下に設定された第２の光学位相差補償板と、基板法線方向のリターデーションが２００ｎｍ以上３６０ｎｍ以下に設定された第３の光学位相差補償板と、１枚の偏光板とから構成し、前記偏光板の透過軸または吸収軸と前記第１、第２、第３の光学位相差補償板の遅相軸のなす角度をそれぞれθ１、θ２、θ３とした時、
３５°≦｜２×θ３−θ２−θ１｜≦５５°
が成立するように、偏光板および光学位相差補償板を配置することである。即ち、本願発明者らは、反射型表示素子にさらに良好な円偏光を入射することが可能となる上記の各数値範囲を実験により求めた。この構成により、反射型表示素子にさらに良好な円偏光を入射することが可能となる。
【００３５】
本発明の第１４の特徴的構成は、上述の第２の特徴的構成に加えて、反射型表示素子における光反射性を有する手段として第１の基板に光反射膜を設け、該光反射膜が、なめらかで連続的に変化する凹凸形状を有し、かつ導電性材料から成ることである。この構成により、不要な散乱が無く、平坦な鏡面と同様に偏光に対する撹乱作用（偏光解消作用）を持たない、即ち偏光に対してその偏光性を保持する拡散性反射板が実現された。これは、拡散性の無い鏡面性の反射板を使用して表示装置前面に散乱板を配置した場合と比べ、表示特性が格段に向上する。少なくとも反射型表示素子が観察者側と反対側の基板に光反射性膜を有して反射表示する場合に、該反射性膜がなめらかな凹凸形状を有することは、反射表示の鏡面性防止の手段として有効である。
【００３６】
本発明の第１５の特徴的構成は、上述の第２の特徴的構成に加えて、反射型表示素子における前記反射膜が無機誘電体ミラーあるいは有機ホログラム反射板からなることである。この構成により、良好なカラー表示が実現できる。
【００３７】
本発明の第１６の特徴的構成は、上述の特徴的構成に加えて、カラーフィルタ層を前記円偏光手段の背面に形成することである。この構成により、良好なフルカラー表示が実現できる。
本発明の第１７の特徴的構成は、上述の特徴的構成に加えて、前記反射型表示素子面に重ねて配置される押圧座標検出型入力装置を前記円偏光手段の背面に配置することである。円偏光手段を通過して概ね円偏光となった入射光は、偏光状態の変化を伴わない界面反射等の各種反射があったとしても、その反射光は出射時に偏光板で吸収される。そのため、このような構成とすると、携帯機器の入力装置として有効な感圧式入力装置（タッチパネル）の反射光が視認性の悪化を生じさせない。このように反射防止したタッチパネルと組み合わせることにより、表示装置として、該タッチパネルを通過した円偏光を有効に利用できる。
【００３８】
本発明の第１８の特徴的構成は、上述の第３の特徴的構成に加えて、右円偏光の強度をＩ_R、左円偏光の強度をＩ_Lとし、ｇ＝２（Ｉ_L−Ｉ_R）／（Ｉ_L＋Ｉ_R）を定義した場合、少なくとも、ｇ≠０である光を前記ＥＬ素子が発光することである。この構成により、ＥＬ素子の発光光をより有効に利用できる。
【００３９】
本発明によれば、反射型表示装置の欠点であった周囲光が微弱もしくは全くない暗所でも、ＥＬ素子を点灯することにより使用することが可能となり、反射型表示装置の適用環境を大幅に拡大することができる。またＥＬ素子を用いて表示した場合にも、周囲光を取り込んで表示に利用するため、従来には無い周囲の明るさに自動的に適応する表示素子が実現できる。
【００４０】
以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細に説明するが、本発明が以下の実施例に限定されるものでないことは言うまでもない。
【００４１】
【発明の実施の形態】
（実施例１）
図１は、本発明による表示装置１２の第１の実施例の構造を表わす概略断面図である。透過型のＥＬ素子１３の背面に反射型表示素子１４を一体に設け、観察者１５側には、円偏光手段１６を設ける。ＥＬ素子１３と円偏光手段１６とは対向配置されている。
【００４２】
これらの素子１３、１４は、ここでは単純マトリックス駆動方式で説明するが、アクティブマトリックス方式で駆動することもできる。また、ＥＬ素子として有機ＥＬ素子を、また反射型表示素子として液晶を用いた反射型液晶表示素子を用いており、円偏光手段としては偏光板１７と１／４波長板１８を積層しているが、これらに限定されるものではない。
【００４３】
ＥＬ素子１３は透明基板１９上に発光層５が形成され、更に透明な基板２０で被覆されて、その透明基板２０を反射型表示素子１４の前面透明基板２１に密着させた一体化構造になっている。一方の反射型表示素子は、透明基板２１と透明基板２２の間に液晶２３を挟持している。透明基板２１には透明電極２４が形成され、基板２２には、反射電極２５が形成されている。
【００４４】
このような構造とすることにより、図１において矢印で示すように、明表示の場合に発光層５で発光した光は、直接観察者１５側に出射する直接光Ｌ１と供に、液晶層２３を透過し反射電極２５で反射された反射光Ｌ２として、観察者側に出射する。また、周囲光Ｌ３はＥＬ素子１３を透過して、反射型表示素子１４の反射電極２５で反射して観察者側に出射する。すなわち、観察者はＬ１，Ｌ２に加えてＬ３を表示に利用できるため、非常に明るい表示が可能である。
【００４５】
暗表示の場合には、ＥＬ素子１３は発光せず、さらに、周囲光Ｌ３は液晶層で変調されて観察者には到達せず、良好な暗状態が実現できる。円偏光手段１６を設けたので、それより背面に形成される陽極や陰極、基板等の界面の反射光はすべて円偏光手段１６により吸収されるため、非常に視認性の良い表示装置が実現できる。さらに好ましくは、円偏光手段１６の表面にも反射防止膜やアンチグレア処理を施すことが望ましい。
【００４６】
次に図１の各構成要素の構造についてより詳細に説明する。
図２は、図１のＥＬ素子１３のより詳細な断面図である。ＥＬ素子１３の基板１９、２０は光学的に透明な材質であって、例えばプラスチック、ガラス、セラミック等の適宜の材料が使用できる。基板２０の厚さは反射型表示素子１４の表示情報の画質を損なわないためにできるだけ薄くするのが望ましい。また陽極の透明電極３は、ＩＴＯ、ＳｎＯ₂等の光透過性の導電性材料が使用できる。
【００４７】
電界発光性の有機薄膜であるホール輸送層４、発光層５、電子輸送層６は、電界発光を得る層構成として従来公知の種々の構成を用いることができる。また、陰極側の金属電極７の材料としては、Ｌｉ、Ｍｇ、Ｃａ等の活性な金属とＡｇ、Ａｌ、Ｉｎ等の金属との合金或いは、積層した構造が使用できる。特に本発明では、透過型のＥＬ素子が要求されるため、陰極をできるだけ薄く、透明性が高くなるように形成する。本実施例では、１０ｎｍ形成して、透過率８０％を得ている。この場合抵抗が高くて問題なら、陰極の金属電極７の上に透明電極としてさらにＩＴＯ電極を積層してもよい。陰極の金属電極７の透過率が５０％以上あれば、良好で効率の高い表示装置が実現できる。上記の積層体を封止基板（透明基板）２０により全体を覆う。基板２０の材料としては、気密性が保たれれば適宜の材料を使用することができる。
【００４８】
こうして、陽極の透明電極３と陰極７との間に直流電圧８を選択的に印加すると、透明電極３から注入されたホールがホール輸送層４を経て、陰極７から注入された電子が電子輸送層６を経て、発光層５において電子−ホールの再結合を生じ、ここから所定波長の発光が生じ、透明基板１９および２０の両側から発光光Ｌ１とＬ２が観察できる。
【００４９】
発光層５の材料系としては、種々のものが適用可能である。例えば、ベンゾチアゾール系，ベンゾイミダゾール系，ベンゾオキサゾール系等の螢光増白剤、金属キレート化オキシノイド化合物、スチリルベンゼン系化合物等を挙げることができる。上記発光材料を用いた発光層は、例えば蒸着法、スピンコート法、キャスト法、ＬＢ法、印刷法等の公知の方法により薄膜化することにより形成できる。本実施例では、発光層に白色発光体を用いたが、これに限らずＲＢＧ発光と公知の材料が使用できる。
【００５０】
図３は、図１の反射型表示素子１４のより詳細な断面図である。反射型表示素子１４は、透明基板２１、２２と、ツイスト液晶層２３と、透明電極２４、反射電極（光反射手段）２５、凹凸膜２８と、配向膜２６、２７から構成される。例えば、ガラスから成る透明基板２１、２２間に、誘電率異方性が正であるツイスト液晶層２３を設ける。透明基板２１、２２上には透明電極２４および反射電極２５上を設け、それぞれの電極上には配向膜２６、２７を形成する。
【００５１】
この配向膜の表面には、液晶層２３の液晶分子が基板に対して平行に配向するように、例えばラビング処理等で配向処理を施す。この場合、電圧無印加状態で、液晶のツイスト角は、一例として６３度に設定される。液晶の複屈折と液晶層厚の積（μｍ単位、以下△ｎｄと略する）は０．２０５である。これは１／４波長条件を満たしていれば、どんな液晶層にも適用できる。
【００５２】
この１／４波長条件とは、円偏光が液晶層に入射し、通過した後直線偏光となる条件である。液晶層の配向状態を電界で制御することにより、以下の明と暗の状態を実現することができる。液晶層に入射した概ね円偏光が、反射面ではそのまま円偏光となり、反射後出射面では反対回りの円偏光となる状態を暗状態とし、前記液晶層に入射した概ね円偏光が、反射面では直線偏光となり、反射後出射面では入射時と同じ向きの円偏光となる状態を明状態とすることができるまた、液晶としては誘電率異方性が負のネマティック液晶やスメクティック液晶も適用できる。
【００５３】
透明電極２４は、例えばＩＴＯによって形成される。一方、反射電極２５にはアルミニウムや銀等の金属を用いる。本発明では、電極２５に反射機能を持たせているが、これに限定されず基板２２の外側に反射手段を形成しても良い。例えば、ホログラム反射膜や誘電体多層膜ミラー等の光反射性を有する反射膜を使用しても良い。
【００５４】
電極２５に反射性を付加する本実施例では、反射光の偏光性を保存する程度に滑らかな凹凸形状を有する凹凸膜２８を形成して、視認性を良好にしている。この滑らかな凹凸は、所定のマスクと感光性樹脂を用いることにより作製可能である。液晶の配向を乱さない程度として、高さは２μｍ以下が望ましい。このように反射膜に適度に拡散性と指向性を付与することにより、周囲光を有効に利用でき、明るい反射型表示素子が実現できる。
【００５５】
電極２４と２５には、電圧印加手段（図示せず）が接続され、表示内容に即した電圧によって表示が制御される。電極２４と２５には、液晶層に電界を発生するために電圧を印加するが、例えば、液晶素子の外部から表示部に直接電圧を印加してもよく、ＴＦＴ素子、ＭＩＭ等のアクティブ素子を配置してもよい。この場合、液晶層には誘電率異方性が正であるネマティック液晶を用いる。
これら図２に示すＥＬ素子１３と図３に示す反射型表示素子１４の２つを密着させ、さらに円偏光手段１６を観察者１５側に配置した構造を図４に示す。図４は図１に示した本発明による表示装置１２の構造をより詳細に示したものである。ＥＬ素子１３は透明なので、このような構造に限らず、基板１９を反射表示素子１４に密着させてもよい。また、円偏光手段１６は、観察者側に配置するのが望ましいが、これに限らず、反射型表示素子１４の前面であれば、いずれの位置に配置しても良い。例えば、円偏光手段１６を透明基板２０と２１の間に配置することも可能である。
【００５６】
次に、本発明による表示装置の動作を、周囲光の状況により場合分けして説明する。図５は周囲光が十分で、ＥＬ素子を発光させない場合の動作を示す。この場合は周囲光のみ利用し、反射型表示素子のみ駆動する。（図５（ａ））に示す明表示状態の場合、偏光板１７と１／４波長板１８を通過した円偏光がツイストした液晶層２３に入射する。この円偏光はツイスト液晶層２３を通過して直線偏光に変換され、反射膜２５で反射され、直線偏光のまま再度ツイストした液晶層を通過することによって偏波面の回転が入射時と同一の方向の円偏光となり、偏光板をそのまま出射し、明表示となる。
【００５７】
一方、（図５（ｂ））に示す暗表示状態の場合、電圧印加状態では液晶層はツイスト配向を解き、電界方向に沿って配向する。同じく偏光板と１／４波長板を通過した円偏光が液晶層に入射する。入射した円偏光は、液晶層２３を通過し、何も偏光変化を受けず、円偏光のまま反射膜２５に入射する。反射膜２５で反射された円偏光は反対向きの円偏光となり、再び液晶層２３、１／４波長板１８に入射する。すると円偏光は入射時と９０度変換された直線偏光になり、偏光板１７で吸収され、暗表示となる。
【００５８】
次にＥＬ素子のみ駆動した場合の動作を、図６および図７を参照して周囲光とＥＬ素子で発光した光とに分けてそれぞれ説明する。図６はこの場合の反射型表示素子の動作を示し、全面において、表示データによらず、常に暗状態に設定する。周囲光Ｌ３は、表示の明暗の状態によらず、つねに円偏光手段１６で吸収されるため、周囲光によるコントラスト低下は起こらない。一方、発光層５の発光光は無偏光なので液晶層２３を通過しても無偏光のままである。
【００５９】
図７（ａ）に示すように、発光状態の時には、観察者側に発光したＬ１と反射板側に発光したＬ２とも円偏光手段１６を通過する際に、約半分の光が吸収されるが、残りは通過するため明表示となる。図７（ｂ）に示すようにＥＬ素子が発光しない場合は当然表示も暗表示となる。
【００６０】
次に、ＥＬ素子と反射型表示素子を同時に駆動した場合について図８（ａ）（ｂ）を用いて説明する。この場合周囲光Ｌ３は、図５で説明したように反射型表示素子が動作することにより有効に利用され、発光層５で発光した発光光Ｌ１およびＬ２も、図７で説明したように表示に有効に利用される。即ち明表示状態では、周囲光に加えて発光光も利用され、暗表示状態では、周囲光の映り込みが無く、発光もしないため良好な暗表示が実現できる。
【００６１】
ここでは明表示と暗表示の状態のみを説明したが、中間調に関しても原理的には同様であり、良好な中間調表示が実現できる。
【００６２】
上記の表示装置１２に用いたＥＬ素子１３は、手動または自動で、明るい環境ではＯＦＦにし、暗い環境ではＯＮにすることができ、その切り換えには種々の手動式スイッチや、光センサー等を用いることができる。また反射型表示素子１４に対しては表示用光源として働くが、本発明のＥＬ素子には、単純マトリックスやアクティブマトリックスの電極が形成され、表示データにより、１つ１つの画素を点灯制御して、ＥＬ素子１３のみで表示内容を表示することができる。これは、全面ＯＮかＯＦＦの切り替えをするだけの単なる導光板であった従来のフロントライトと全く異なる構造である。
【００６３】
このように、本発明によれば、周囲光の状態により、反射型表示素子のみ駆動、ＥＬ素子のみ駆動、さらに両方同時駆動という３タイプの表示方式が可能な、薄型、軽量の表示装置が実現可能である。
【００６４】
（実施例２）
図９は、本発明の表示装置において、ＥＬ素子３２の発光層３１にＲＧＢの発光パターンを形成することにより、発光時にフルカラー表示を可能とする構成を示す。その他の基本的な構成は実施例１と同様である。
【００６５】
このような発光層３１の形成は、例えば赤色の発光を生じる有機層と電極の積層体を真空蒸着で形成した後、マスクを平行移動させ、緑色の発光を生じる別の有機層と電極を真空蒸着で積層し、そして、さらにマスクを平行移動させ、青色の発光を生じる別の有機層と電極を積層すればよい。
【００６６】
発光層３１の具体的な形成方法の一例を説明すると、緑色発光を得るための有機層の膜形成は、膜形成部分に対応する開口部を設けた蒸着マスクをガラス基板と蒸発源の間に挿入し、ホール輸送層としてＮ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）１，１’−ビフェニル−４，４’−ジアミン（以下、単にＴＰＤと称する）を、１．３３×１０^-4Ｐａ（１０^-6Ｔｏｒｒ）の真空下で、抵抗加熱法により０．２〜０．４ｎｍ／ｓの蒸発速度で２０ｎｍの厚さに蒸着する。そして、この上に電子輸送層と発光を兼ねるトリス（８−ヒドロキシキノリン）アルミニウム（以下、単にＡＩｑ３と称する）を、０．２〜０．４ｎｍ／ｓの蒸発速度で４０ｎｍの厚さに抵抗加熱法により真空蒸着し、電子輸送層を形成する。
【００６７】
赤色発光を得るには、例えば、電子輸送性材料であるＡｌｑ３中に赤色発光の色素、例えば、４−ジシアノメチレン−６−（ｐ−ジメチルアミノスチリル）−２−メチル−４Ｈ−ピラン（以下、単にＤＣＭと称する）やナイルレッド、ペリレンジイミド誘導体を含ませることにより実現が可能である。青色発光を得るには例えば、青色蛍光を発する材料をホール輸送材料として用い電子輸送材料と積層する。
【００６８】
カソードの金属電極としてはＭｇ−Ａｇ（３０：１）合金を用い、光の透過性を確保するために１Ｏｎｍの厚さに形成する。抵抗値が高くて問題のある場合には、ＩＴＯ膜を積層してもよい。ＲＧＢのパターニング方法は、ここで用いたマスク蒸着に限らず、インクジェット法や熱転写法の適用も可能である。
こうしてＲＧＢを発光する発光層３１が完成し、ＥＬ素子３２を得る。このような構成により、ＥＬ素子に電圧を印可して発光させた場合にフルカラー表示が可能となる。一方、ＥＬ素子に電圧を印加しない場合には、反射型表示素子は良好な白黒表示となる。いずれの場合にも周囲光によるコントラスト低下は起こらず、良好な表示特性が得られる。発光層３１のみを駆動した場合にはコントラスト１００、反射型表示素子１４のみを駆動した場合にはコントラスト２０、両方同時に駆動した場合にはコントラスト８０が得られた。また、この実施例の表示装置３０では、反射膜２５の形成面が液晶層２３側なので、視差のない高精細な表示が得られた。
【００６９】
（実施例３）
次に図１０は、本発明の表示装置において、ＥＬ素子３２の発光層３１にＲＧＢの発光パターンを形成し、さらに反射型表示素子３４の透明基板２１上にカラーフィルタ層３５を設けることにより、前記いずれの表示方式の場合でもフルカラー表示が可能な構成を示す。その他の基本的な構成は実施例２と同様である。
【００７０】
図において、表示装置３３は、実施例２の表示装置３０とほぼ同様の構成であるが、ガラス基板２１の上に赤、緑、青の光を透過する顔料分散方式のカラーフィルタ層３５を形成することを特徴とする。カラーフィルタ層３５は、赤のカラーフィルタ、緑のカラーフィルタおよび青のカラーフィルタがそれぞれ１絵素中の単一の画素に対応し、赤、緑、青のカラーフィルタがストライプ状に配列されている。そして、カラーフィルタ層３５の上に平坦化膜３６を形成し、その上に透明電極２４を形成し、表示電極とする。
【００７１】
本実施例ではカラーフィルタ層３５には顔料分散法を適用し、以下のようにして形成する。まず、透明な感光性樹脂の中に赤色の顔料が均一に分散された感光性着色レジストを、ガラス基板２１上に塗布する。本実施例では一例として、富士フィルムオーリン（株）社製のＣＲ２０００をスピンコート法により６５０回転で２．０μｍ形成した。その後、８０℃でプリベークし、所定のマスクを用いて露光、現像し、最後に２２０度で３０分ベークし赤のパターンを形成する。さらに、富士フィルムオーリン（株）社製のＣＧ２０００、ＣＢ２０００を用いて同じプロセスで緑、青のパタ…ンを形成し、カラーフィルタ層３５を形成する。また場合によっては、赤、緑、青のカラーフィルタパターンの間にブラックマトリックスを形成することもできる。その場合には、同じく富士フィルムオーリン（株）社製のブラックレジストＣＫ２０００の適用が可能である。
【００７２】
カラーフィルタの色設計はデバイスを構成する上で非常に重要である。例えば本実施例のような反射型表示素子のカラーフィルタ層３５においては、図１０に示すように入射した周囲光Ｌ３は往復２回カラーフィルタ層を通過する。そのため、このことを考慮してカラーフィルタの濃度を設計する。また、カラーフィルタの製造方法は、顔料分散型に限定されず、例えば電着法でも可能である。また、カラーフィルタの形成位置は、基板２１に限らず、ＥＬ素子側の基板１９や２０でも良い。さらに、発光層３１に接していても良く、この場合発光層の陽極を電着カラーフィルタ形成用の電極として用いることも可能である。即ち、カラーフィルタの形成場所は、円偏光手段１６の後方であれば何処でも良い。
【００７３】
本実施例によれば、ＥＬ素子にＲＢＧの発光層を設け、反射型表示素子３４にカラーフィルタ層３５を形成することにより、色再現性範囲の広いマルチカラーあるいはフルカラー表示が可能となる。また本構成では、発光層３１の発光特性とカラーフィルタ層３５の特性のピーク波長を合わせることにより、色純度が高まり、効率が向上する。
【００７４】
（実施例４）
次に図１１は、本発明の表示装置において、ＥＬ素子３２の発光層３１にＲＧＢの発光パターンを形成し、さらに反射型表示素子３８の透明基板２２上に反射型カラーフィルタ層３９を設けることにより、前記いずれの表示方式の場合でもフルカラー表示が可能な構成を示す。その他の基本的な構成は実施例３と同様である。
【００７５】
図において、反射型カラーフィルタ層３９の上には平坦化層４０、その上には透明電極４１としてＩＴＯを形成し、反射型カラーフィルタ層３９の背面には光吸収層４２を形成する。
【００７６】
光反射タイプのカラーフィルタとしては有機の体積ホログラム光学カラーフィルタあるいは無機ダイクロイックミラーが適用できるが、この場合にはその背面に光吸収層を設けることが必要である。光吸収層の形成位置は、反射型カラーフィルタの背面であれば何処でも良い。例えば、直接反射型カラーフィルタと接しても良いし、本実施例のように透明基板２２の背面に形成しても良い。
【００７７】
以上のように薄型、軽量の表示装置３７が実現され、例えば、昼間など反射型表示素子３８の表示が外部光に依存する場合でも、ＥＬ素子３２を反射型表示素子３８の表示照明かつ表示素子として作用させることができる。そして、夜間など暗い場所においてはＥＬ素子を発光させて表示情報を視認することができる。
【００７８】
（実施例５）
次に図１２は、本発明の表示装置において、ＥＬ素子４４に円偏光発光をする発光層４５を用いた表示装置４３を示す。その他の基本的な構成は実施例３と同様である。円偏光発光層４５からは、右回りの円偏光発光Ｌ４とＬ５が発光する。円偏光発光が右回りか左回りかは材料組成やその処理により制御することができ、本実施例では、右回りの円偏光発光をするようにしている。
【００７９】
次に円偏光発光層の形成方法について説明する。円偏光発光材料として
Ｐｏｌｙ｛２，５−ｂｉｓ［（Ｓ）−２−ｍｅｔｈｙｌｂｕｔｏｘｙ］−１，４−ｐｈｅｎｙｌｅｎｅ｝ｖｉｎｙｌｅｎｅ｝−ｃｏ−｛［２，５−ｂｉｓ［（３Ｒ，３Ｓ）−（３，７−ｄｉｍｅｔｈｙｌｏｃｔｙｌ）ｏｘｙ］−１，４−ｐｈｅｎｙｌｅｎｅ］ｖｉｎｙｌｅｎｅ｝
を合成する。これをｃｈｌｏｒｏｆｏｒｍ：０−ｄｉｃｈｌｏｒｏｂｅｎｚｅｎｅ＝７：１の溶液に４ｍｇ／ｍＬの割合で混ぜた溶液を用意し、これを、厚さ１００ｎｍ（１０００Å）のＩＴＯをスパッタにより成膜したガラス基板上に、窒素雰囲気下でスピンコートする。その後６０℃でベークし溶媒を揮発させた後、その上からアルミ電極を蒸着により形成する。
【００８０】
この素子のＩＴＯ側を陽極とし、アルミ側を陰極とし電圧を２０Ｖ印加したところ、ｇ値は波長６００ｎｍの発光光で、−１．１×１０^-1であった。
ここでｇ値とは、右円偏光の強度をＩ_R、左円偏光の強度をＩ_Lとし
ｇ＝２（Ｉ_L−Ｉ_R）／（Ｉ_L十Ｉ_R）
として定義した。
【００８１】
この値から、波長６００ｎｍの光の強度を１に規格化すると、Ｉ_L＝０．４７、Ｉ_R＝０．５３であることが計算される。このように、円偏光発光していることが確認された。
【００８２】
次に、この表示装置の光利用効率について図１３（ａ）（ｂ）を参照して説明する。円偏光手段１６は入射光を右まわりの円偏光にするように設定されており、周囲光Ｌ３は円偏光手段１６を通過して右回りの円偏光となり、液晶層２３に入射する。
【００８３】
ここで、円偏光発光層４５が発光すると、右回りの円偏光Ｌ４とＬ５を発光する。従って液晶層２３には、周囲光Ｌ３の右回り円偏光と、円偏光発光層４５の円偏光Ｌ５が合わさり、入射することになる。ツイストした液晶層は、右回り円偏光から直線偏光へ変換されるように設定されており、反射膜２５上では直線偏光となる。反射した光は再びツイストした液晶層と１／４波長板１８を通過することによって偏波面が入射時と同一の方向の直線偏光となり、偏光板１７をそのまま透過して明表示となる。一方、観察者側に発光したＬ４は、右回りの円偏光であるので、そのまま円偏光手段１６を通過して明表示となる。
【００８４】
このように偏光発光することにより、光の取り出し効率は、無偏光発光に比べて２倍となり、良好な明状態が実現できる。偏光発光層４５が発光しない場合には、実施例１と同様良好な暗状態が実現できる。このように、ｇ≠０となる円偏光発光する偏光発光層４５を用いて表示装置４３を構成すると、より効率よく発光光を取り出せる。
【００８５】
（実施例６）
次に図１４は、本発明の表示装置において、ＥＬ素子１３の発光層５を被覆する透明基板と反射型表示素子１４の前面透明基板が１枚の基板４７として一体化された表示装置４６を示す。その他の基本的な構成は実施例１と同様である。この構成により、さらに薄型化と軽量化ができる。
【００８６】
（実施例７）
次に図１５は、本発明の表示装置において、ＥＬ素子の発光層５と液晶層２３を駆動するための透明電極２４が同一透明基板１９上に形成されている表示装置４８を示す。この構成は２枚の基板だけで構成できるので、より一層の薄型化、軽量化ができる。図１５は１つの画素のみ拡大した断面図である。
【００８７】
透明基板１９上に、発光層５を制御する能動素子４９と液晶層２３を制御する能動素子５０を設ける。能動素子４９、５０の上に透明な保護膜６０を形成し、コンタクトホール６１を介して能動素子５０と液晶を駆動する透明電極２４を接続する。能動素子としてはＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）に代表される３端子素子、ＭＩＭ（ｍｅｔａｌ−ｉｎｓｕｌａｔｏｒ−ｍｅｔａｌ）に代表される２端子のアクティブマトリックス素子が適用可能である。
【００８８】
この構成では、液晶を駆動する電極の１つである反射電極２５と発光層を駆動する電極の１つである陰極は共通化していないので、様々な工夫が反射電極２５に施せる利点がある。例えば、これに限らないが、実施例１で詳細に述べた凹凸膜の形成や、実施例４で詳細に説明した反射型カラーフィルタの適用等が可能である。
【００８９】
（実施例８）
図１に示す構成の円偏光手段１６において、偏光板１７と複数枚の位相差板を用いることによって、さらに広い帯域で円偏光を得ることができる。本実施例では、２枚または３枚用いることによりさらに表示コントラストが向上する。
【００９０】
具体的な構成を図１６乃至図１９に示す。図１６に、第１の光学位相差補償板５１と第２の光学位相差補償板５２の位相差が、表示装置の入射光の方位から観察した場合、それぞれ１３５ｎｍと２７０ｎｍとなるように配置した場合について示す。図１７において、θ１（偏光板透過軸方位５３と第１の光学位相差補償板の遅相軸方位５４のなす角度）＝７５°、θ２（偏光板透過軸方位５３と第２の光学位相差補償板の遅相軸方位５５のなす角度）＝１５°となるように配置した場合、表示装置に入射した光は偏光板１７と光学位相差補償板５２および光学位相差補償板５１を通過して、可視光波長領域で概ね右回り円偏光となる。
【００９１】
即ち、この円偏光手段１６は、ＥＬ素子１３側から順に、基板法線方向のリタデーションが１００ｎｍ以上１８０ｎｍ以下に設定された第１の光学位相差補償板５１と、基板法線方向のリタデーションが２００ｎｍ以上３６０ｎｍ以下に設定された第２の光学位相差補償板５２と、直線偏光板（偏光板１７）とからなる。また、前記直線偏光板の透過軸または吸収軸と第１の光学位相差補償板５１の遅相軸とのなす角度をθ１として前記直線偏光板の透過軸または吸収軸と前記第２の光学位相差補償板５２の遅相軸とのなす角度をθ２としたとき、
３５°≦｜２×θ２−θ１｜≦５５°
が成立するように、直線偏光板（偏光板１７）および光学位相差補償板５１、５２が配置されている。
【００９２】
また、図１８に、第１の光学位相差補償板５１、第２の光学位相差補償板５２および第３の光学位相差補償板５６との位相差がそれぞれ、１３５ｎｍ、２７０ｎｍ、２７０ｎｍとなるように配置した３枚の光学位相差補償板を有する円偏光板の構成を示す。図１９に示すように、その設置角度をθ１（偏光板透過軸方位５３と第１の光学位相差補償板の遅相軸方位５４のなす角度）＝１００．２°、θ２（偏光板透過軸方位５３と第２の光学位相差補償板の遅相軸方位５５のなす角度）＝３４．２°、θ３（偏光板透過軸方位５３と第３の光学位相差補償板の遅相軸方位５７のなす角度）＝６．５°となるように配置した場合、表示装置に入射した光は偏光板１７と光学位相差補償板５６、５２、５１を通過して、２枚の光学位相差補償板を用いる場合よりも、さらに広帯域な波長で円偏光になる。
【００９３】
即ち、この円偏光手段１６は、ＥＬ素子１３側から順に、光学位相差補償板の基板法線方向のリターデーションが１００ｎｍ以上１８０ｎｍ以下に設定された第１の光学位相差補償板５１と、第１の光学位相差補償板５１の上に配置され、かつ基板法線方向のリターデーションが２００ｎｍ以上３６０ｎｍ以下に設定された第２の光学位相差補償板５２と、第２の光学位相差補償板５２の上に配置され、かつ基板法線方向のリターデーションが２００ｎｍ以上３６０ｎｍ以下に設定された第３の光学位相差補償板５６と、第３の光学位相差補償板５６上に配置された１枚の偏光板１７とを具備している。また、前記偏光板１７の透過軸または吸収軸と前記第１、第２、第３の光学位相差補償板５１、５２、５６の遅相軸のなす角度をそれぞれθ１、θ２、θ３としたとき、
３５°≦｜２×θ３−θ２−θ１｜≦５５°
が成立するように、偏光板１７および光学位相差補償板５１、５２、５６が配置されている。
【００９４】
以上述べた実施例では光学位相差補償板として、１軸性の延伸フィルムを用いたが、２軸性、すなわち３次元的に屈折率を制御できる位相差フィルムや液晶ポリマーから作製した位相差フィルムも適用でき、視野角が拡大できる。
【００９５】
（実施例９）
次に図２０は、本発明の表示装置の主な利用分野である携帯機器における情報入力手段として、タッチパネル（押圧座標検出型入力装置）５９を円偏光手段１６の背面に設けた表示装置５８を示す。また比較用に、図２１にタッチパネル５９を表示装置の観察者側に設けた従来の構成６１を示す。
【００９６】
従来の構成６１ではタッチパネルの反射光成分が直接観察されて大きく視認性を劣化させる。この反射光は、押圧位置検出用透明電極に狭持された空隙によるものだけでなく、タッチパネル支持基板と偏光板１７との狭持された空隙によっても生じていた。一方本実施例の構成５８では、そのような反射光成分はまったく観察されず、タッチパネルを設けない場合と同様の非常に良好な表示を示した。タッチパネルの押圧位置検出用透明電極に狭持された空隙による反射光も観察されず、さらに押圧力伝達防止用空隙とタッチパネル支持基板、およびＥＬ素子の基板１９の界面による反射も観察されず、円偏光状態を有効に表示に利用できる入力装置一体型表示装置が実現できた。
【００９７】
以上、本発明の実施例を説明したが、上述の実施例以外にも本発明の技術的思想に基づいて種々に変形が可能である。
ＥＬ素子の電源としては太陽電池と二次電池との組み合わせを用いてよい。また、ＥＬ素子として、無機ＥＬや発光ダイオードを用いてもよい。
【００９８】
また、各実施例に使用した有機ＥＬ素子の種類は上述の実施例に限定されるものではなく、組み合わせを変えてもよく、液晶素子の種類も前述の実施例に限定されるものではない。なお、上述の実施例では液晶素子を用いて説明したが、これに限らず、光−電気変換機能を伴う無機物の複屈折率変調層の適用も可能である。例えば、液晶層２３の替わりに、他の光電子素子であるＰＬＺＴを用いることも可能である。このＰＬＺＴは、電気光学セラミックスの一つであり、透明性と複屈折性を示す。また、このＰＬＺＴは、一般式（Ｐｂ_1-xＬａ_x）（Ｚｒ_1-yＴｉ_y）_1-x/4Ｏ₃（０＜ｘ≦０．３，０＜ｙ≦１．０）として表現される強誘電性の透明物質であり、ランタンをドープしたチタン酸ジルコン酸鉛とも表現できる。この物質では、前記各成分の組成比に応じてさまざまな、光学的な特性（Δｎｃ）を電界により制御できる。
【００９９】
また、表示画面の一部のみＥＬ素子を発光させることも可能である。例えば、画面中で動画を一部分に表示する場合にはその部分に対応するＥＬ素子の発光強度を上げて、輝度の高い表示を実現し、その他の部分は文字情報の見易い輝度に調整してもよい。これは映像を見る最適輝度と文字情報を見る最適輝度が異なるためで、従来は画面の中の表示内容による部分的な輝度調節は困難であった。
【０１００】
（実施例１０）
本発明のさらに他の実施例を図２２および図２３に基づいて以下に説明する。図２２は、本発明の第１０の実施例における表示装置７０の概略図である。なお、同図に示すＥＬ素子１３は、詳細には例えば図２に示す構造を有していてもよい。
【０１０１】
この表示装置７０では、ＥＬ素子（電界発光素子）１３の背面に電気泳動表示素子７１が対向配置され、これら両者が一体に設けられている。ＥＬ素子１３は少なくとも一部に透過部分を有している。なお、これらＥＬ素子１３および電気泳動表示素子７１については、以下に単純マトリックス駆動方式にて駆動する場合を示すが、アクティブマトリックス方式で駆動することもできる。ＥＬ素子１３としては、例えば有機ＥＬ素子を使用可能である。また、電気泳動表示素子７１は反射型表示素子の一例である。
【０１０２】
ＥＬ素子１３は、透明基板１９上に発光層５が形成され、この発光層５が透明基板２０にて被覆されている。この透明基板２０は電気泳動表示素子７１の前面透明基板２１に密着させており、ＥＬ素子１３と電気泳動表示素子７１とが一体化された構造になっている。
【０１０３】
反射型表示素子としての電気泳動表示素子７１は、透明基板２１と透明基板２２との間に電気泳動層７２を挟持している。透明基板２１の内面には透明電極２４が形成され、透明基板２２の内面には透明電極２５が形成されている。
【０１０４】
図２２に矢印で示すように、表示装置７０の明状態の場合において、発光層５で発光した光は、直接出射する直接光Ｌ１、および電気泳動層７２で反射されて出射する反射光Ｌ２として、観察者１５側に出射する。また、周囲光Ｌ３は、ＥＬ素子１３を通過して電気泳動表示素子７１の電気泳動層７２に入射し、ここで反射されて観察者１５側に出射する。すなわち、表示装置７０では、直接光Ｌ１および反射光Ｌ２に加えて周囲光Ｌ３を表示に利用できるため、非常に明るい表示が可能である。また、暗表示の場合において、発光層５は発光せず、さらに、周囲光Ｌ３は電気泳動層７２で吸収されて観察者には到達しない。したがって、良好な暗状態が実現できる。
【０１０５】
本実施例の表示装置７０では、上記のように、反射型表示装置として、偏光板を用いず電圧の印加により媒体中の荷電顔料が移動することを利用した電気泳動表示素子７１を使用している。
【０１０６】
ここで、上記電気泳動表示素子７１について詳細に説明する。
図２３には電気泳動表示素子７１の断面図を示す。この電気泳動表示素子７１では、少なくとも一方が透光性を有する２枚の例えばガラス基板２１、２２が互いに所定間隔をおいて対向している。これらガラス基板２１、２２の対向する内面側には、一対をなす平面状のＩＴＯ等の透明電極２４、２５が形成されている。
【０１０７】
上記２枚のガラス基板２１、２２の間には電気泳動層７２が挟持されている。この電気泳動層７２は、例えば黒色に着色された着色分散媒７３と、この着色分散媒７３に分散して配されている帯電した例えば白色顔料７４とがマイクロカプセル化させている。なお、白色顔料７４は着色分散媒７３の一部分、例えば球状をなす着色分散媒７３の半球面部分に配されている。
【０１０８】
このような電気泳動表示素子７１では、上記一対の透明電極２４、２５に対し、例えば図２３の明状態に示すように、上側の透明電極２４にプラス、下側の透明電極２５にマイナスの電圧を印加すると、着色分散媒７３中に分散している負に帯電した白色顔料７４がクーロン力によって陽極（透明電極２４）に向かって電気泳動し、白色顔料７４が上側の陽極（透明電極２４）に付着する。このような状態の電気泳動表示素子７１を観察者１５がガラス基板２１側から観察すると、白色顔料７４が付着して層を形成した部分は透明電極２４とガラス基板２１とを介して白色に見えることになる。
【０１０９】
一方、透明電極２４、２５への印加電圧の極性を逆にすれば、図２３の暗状態に示すように、白色顔料７４は反対側の透明電極２５に付着して層を形成する。したがって、観察者１５が電気泳動表示素子７１をガラス基板２１から観察すると、白色顔料７４が黒色分散媒７３の背後に隠れるので、電気泳動表示素子７１は黒色に見えることになる。
【０１１０】
また、電圧の印加を停止すると、透明電極２５に付着した白色顔料層７４は、その付着状態を維持するので、白色顔料層７４が透明電極２５に一旦付着した後は、付着状態を維持する電圧を印加する以外は特に電圧を印加する必要がなくなる。このように、表示装置７０では偏光板を使用しないので、明るい反射型表示装置となる。
【０１１１】
ＥＬ素子１３については、実施例１において用いた図２の構造をそのまま適用可能である。なお、同図は表示装置１２におけるＥＬ素子１３のみ取り出した断面図である。同図のＥＬ素子１３において、透明基板１９，２０は光学的に透明な材質であることが必要であり、例えばプラスチック、ガラス、セラミックや他の透明な材料を適宜使用できる。透明基板２０の厚さは、電気泳動表示素子７１（反射型表示素子１４）の表示情報の画質を損なわないために、できるだけ薄くするのが望ましい。また、陽極となる透明電極３には、ＩＴＯ、Ｓｎ Ｏ₂等の光透過性の導電性材料が使用できる。
【０１１２】
本実施例の表示装置７０において、ＥＬ素子１３は、例えば、明るい昼間にＯＦＦにし、暗所においてＯＮにして使用する。その駆動方法は例えば手動式（手動式スイッチによる切り替え方式）であり、この場合、手動式スイッチの構造は種々のものを適用可能である。また、上記駆動方法は、例えば光センサーを用いて自動的に切り換えることができる方式にすることも可能である。また、ＥＬ素子１３は、電気泳動表示素子７１に対する表示用光源の機能を備える一方、電界発光素子１３のみによる表示も可能である。
【０１１３】
なお、一般に言われるフロントライトは、導光板タイプのものであり、表示内容によって表示状態が切り替わることはなく、全面ＯＮかＯＦＦの切り替えをするのみである。したがって、ＥＬ素子１３を備えた本発明の表示装置は、フロントライトを備えた従来の表示装置とは全く異なる。即ち、本発明の表示装置が備えるＥＬ素子１３は、単純マトリックス駆動やアクティブマトリックスの電極が形成され、表示データにより、１つ１つの画素を点灯制御するものである。
【０１１４】
上記のように、表示装置７０では、外光の状態により、電気泳動表示素子７１のみ駆動、ＥＬ素子１３のみ駆動、さらに両方同時駆動という３タイプの表示形態が可能である。さらに、薄型、軽量とすることができる。
【０１１５】
（実施例１１）
本発明のさらに他の実施例を図２４に基づいて以下に説明する。
図２４は、本発明の第１１の実施例における表示装置８０の概略図である。同図に示すように、表示装置８０では、ＥＬ素子（電界発光素子）の発光層５と電気泳動層７２を駆動するための透明電極２４とが同一の透明基板１９上に形成されている。したがって、表示装置８０は透明基板が２枚の基板（透明基板１９と透明基板２２）だけで構成されるため、より薄くし、軽量化が実現できる。なお、図２４は１つの画素のみ拡大した断面図である。
【０１１６】
表示装置８０において、透明基板１９上には、発光層５を制御する能動素子４９と電気泳動層７２を制御する能動素子５０とが設けられている。能動素子４９、５０の上には透明な保護膜６０が形成され、コンタクトホール６１を介して能動素子５０と電気泳動層７３を駆動する透明電極２４とが接続されている。
【０１１７】
能動素子４９、５０としてはＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）に代表される３端子素子、ＭＩＭ（ｍｅｔａｌ−ｎｓｕｌａｔｏｒ−ｍｅｔａｌ）に代表される２端子のアクティブマトリックス素子の適用が可能である。本実施例では、発光層５と電気泳動層７２とを個々の例えばＴＦＴ（能動素子４９、５０）にて独立に制御することが可能である。ＴＦＴの個数については、発光層５を制御するために複数個使用されるのがより好ましい。
【０１１８】
反射型表示素子としては、以上説明したような、１枚の偏光板を用いた液晶表示素子、あるいは電気泳動表示素子ばかりでなく、偏光板を用いないゲストホスト液晶やいわゆるジリコンディスプレイとよばれるツイストボール式のもの、あるいはトナーが電界で移動するトナーディスプレイの反射型ディスプレイ等であっても本発明の表示装置への適用は可能である。
【０１１９】
【発明の効果】
本発明によれば、周囲環境依存型の表示装置が実現できる。
本発明の表示装置は、上記の如く、ＥＬ素子の背面に反射型表示素子が配置され、観察者側に円偏光手段が設けられており、ＥＬ素子が前記反射型表示素子の表示照明用かつ表示素子として働く。あるいは、ＥＬ素子の背面に反射型表示素子が設けられ、ＥＬ素子と反射型表示素子とが独立に表示の制御が可能である。
【０１２０】
したがって、ＥＬ素子の発光光が反射型表示素子の側へ十分な量で反射し、表示装置の出射光の光量を増大することが可能となる。こうして、薄型、軽量でどのような照明環境下においても良好な表示が可能な表示装置が実現される。
【０１２１】
また、反射型表示素子の視認性が周囲光に依存する昼間においても前記ＥＬ素子を表示照明かつ表示素子として作用させることもでき、暗所においてはこのＥＬ素子を発光させて反射型表示素子の表示情報を視認することができる。発光型素子であるにも関わらず、周囲光を利用することができ、周囲環境に依存した視認性が実現できる。
【０１２２】
また、前面に円偏光手段を設けた構成では、暗状態での黒浮きが見られず、加えて、界面の反射を無くすことができるため、コントラストの高い表示が可能となる。このような構造により、周囲環境に応じてユーザが各種表示形態を自由に選択できる新しいタイプのディスプレイを提供することが出来る。
【０１２３】
さらに、偏光発光する発光層を用いることにより、さらに効率よく発光した光を外部に取り出すことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による表示装置の第１の実施例の概略断面図である。
【図２】図１のＥＬ素子のより詳細な断面図である。
【図３】図１の反射型表示素子のより詳細な断面図である。
【図４】図１の表示装置のより詳細な断面図である。
【図５】図５（ａ）は、図１に示した表示装置における、ＥＬ素子を発光させない場合の周囲光による明表示状態の表示動作説明図、図５（ｂ）は、同暗表示状態の表示動作説明図である。
【図６】図１に示した表示装置における、ＥＬ素子のみ駆動される場合のその発光光および周囲光による表示動作説明図である。
【図７】図７（ａ）は、図１に示した表示装置における、ＥＬ素子のみ駆動される場合の明表示状態の表示動作説明図、図７（ｂ）は同暗表示状態の表示動作説明図である。
【図８】図８（ａ）は、図１に示した表示装置における、ＥＬ素子および反射型表示素子が駆動される場合の明表示状態の表示動作説明図、図８（ｂ）は同暗表示状態の表示動作説明図である。
【図９】本発明による表示装置の第２の実施例の概略断面図である。
【図１０】本発明による表示装置の第３の実施例の概略断面図である。
【図１１】本発明による表示装置の第４の実施例の概略断面図である。
【図１２】本発明による表示装置の第５の実施例の概略断面図である。
【図１３】図１３（ａ）は、図１２に示した偏光発光を用いた表示装置における明表示状態の表示動作説明図、図１３（ｂ）は同暗表示状態の表示動作説明図である。
【図１４】本発明による表示装置の第６の実施例の概略断面図である。
【図１５】本発明による表示装置の第７の実施例の概略断面図である。
【図１６】本発明による表示装置のさらに他の実施例における、光学位相差補償板を２枚用いた円偏光手段の断面図である。
【図１７】図１６の円偏光手段の偏光板と光学位相差補償板の設定方位を示す図である。
【図１８】本発明による表示装置のさらに他の実施例における、光学位相差補償板を３枚用いた円偏光手段の断面図である。
【図１９】図１８の円偏光手段の偏光板と光学位相差補償板の設定方位を示す図である。
【図２０】本発明の表示装置において、タッチパネルを円偏光手段の背面に設けた構成を示す断面図である。
【図２１】従来の表示装置において、タッチパネルを表示装置の前面に設けた構成を示す断面図である。
【図２２】本発明による表示装置のさらに他の実施例を示す概略断面図である。
【図２３】図２２に示した電気泳動表示素子の動作説明図である。
【図２４】本発明による表示装置のさらに他の実施例を示す概略断面図である。
【図２５】従来のＥＬ素子の断面図である。
【図２６】従来の反射防止を施したＥＬ素子の断面図である。
【符号の説明】
１ 有機ＥＬ素子
２ 透明基板
３ 透明電極
４ ホール輸送層
５ 発光層
６ 電子輸送層
７ 陰極
８ 電源
９ 偏光板
１０ １／４波長板
１１ 円偏光手段
１２ 表示装置
１３ ＥＬ素子
１４ 反射型表示素子
１５ 観察者
１６ 円偏光手段
１７ 偏光板
１８ １／４波長板
19〜22 透明基板
２３ 液晶層
２４ 透明電極
２５ 反射電極（光反射手段）
26,27 配向膜
２８ 凹凸膜

Claims (17)

1. 外部光から左右回りいずれかの概ね円偏光を選択的に透過する円偏光手段と、光透過性のＥＬ素子と、前記ＥＬ素子の背面に設けられ、光反射手段を有する反射型表示素子とが観察者側からこの順序に配置され、
   前記ＥＬ素子と反射型表示素子とが独立に表示の制御が可能であり、
   前記反射型表示素子が１／４波長条件を満たしており、
   明表示の場合の前記外部光については、前記円偏光手段を経て円偏光となり、前記反射型表示素子では一旦直線偏光となって前記光反射手段により反射された後に再び円偏光となり、その後、前記円偏光手段を経ることにより表示が行われることを特徴する表示装置。
2. 前記反射型表示素子が、少なくとも一方が透明基板である２枚の基板に挟持された液晶または無機物の複屈折変調層から構成される請求項１に記載の表示装置。
3. 前記ＥＬ素子の発光層が無機材料あるいは有機材料から構成されることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
4. 前記円偏光手段が、１枚の偏光板と少なくとも１枚の位相差板からなることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
5. 前記ＥＬ素子の基板が前記反射型表示素子の基板を兼ねている、請求項１から４のいずれか１項に記載の表示装置。
6. 前記複屈折変調層に入射した概ね円偏光が、反射面ではそのまま円偏光となり、反射後出射面では反対の円偏光となる状態を暗状態とし、前記複屈折変調層に入射した概ね円偏光が、反射面では直線偏光となり、反射後出射面では入射時と同じ向きの円偏光となる状態を明状態とすることを特徴とする請求項２に記載の表示装置。
7. 前記ＥＬ素子が、光学的に透明な基板上に、少なくとも、透明電極、有機ホール輸送層、有機発光層、有機電子輸送層、金属電極および封止層が順次積層されており、前記金属電極の透過率が５０％以上であることを特徴とする請求項３に記載の表示装置。
8. 請求項１から７のいずれか１項に記載の表示装置において、
   前記ＥＬ素子の画素が明表示のときに、それに対応する前記反射型表示素子の画素が明表示を同時に表示し、ＥＬ素子の画素が暗表示のときに、それに対応する反射型表示素子の画素が暗表示を同時に表示することを特徴とする表示装置。
9. 請求項１から７のいずれか１項に記載の表示装置において、
   前記ＥＬ素子の画素の発光、非発光の表示状態によらず、前記反射型表示素子のすべての画素が常に暗表示を表示することを特徴とする表示装置。
10. 請求項１から７のいずれか１項に記載の表示装置において、
    前記ＥＬ素子のすべての画素が常に非発光状態であり、かつ前記反射型表示素子の画素が明および暗表示を表示することを特徴とする表示装置。
11. 請求項４に記載の表示装置において、
    前記円偏光手段が、２枚の光学位相差補償板から構成され、前記ＥＬ素子側から順に、基板法線方向のリタデーションが１００ｎｍ以上１８０ｎｍ以下に設定された第１の光学位相差補償板と、基板法線方向のリタデーションが２００ｎｍ以上３６０ｎｍ以下に設定された第２の光学位相差補償板と、直線偏光板とからなり、かつ前記直線偏光板の透過軸または吸収軸と前記第１の光学位相差補償板の遅相軸とのなす角度をθ１として前記直線偏光板の透過軸または吸収軸と前記第２の光学位相差補償板の遅相軸とのなす角度をθ２としたとき、
    ３５°≦｜２×θ２−θ１｜≦５５°
    が成立するように、偏光板および光学位相差補償板が配置されていることを特徴とする表示装置。
12. 請求項４に記載の表示装置において、
    前記円偏光手段が、３枚の光学位相差補償板から構成され、前記ＥＬ素子側から順に、光学位相差補償板の基板法線方向のリターデーションが１００ｎｍ以上１８０ｎｍ以下に設定された第１の光学位相差補償板と、第１の光学位相差補償板の上に配置され、かつ基板法線方向のリターデーションが２００ｎｍ以上３６０ｎｍ以下に設定された第２の光学位相差補償板と、第２の光学位相差補償板の上に配置され、かつ基板法線方向のリターデーションが２００ｎｍ以上３６０ｎｍ以下に設定された第３の光学位相差補償板と、第３の光学位相差補償板上に配置された１枚の偏光板とを具備しており、前記偏光板の透過軸または吸収軸と前記第１、第２、第３の光学位相差補償板の遅相軸のなす角度をそれぞれθ１、θ２、θ３としたとき、
    ３５°≦｜２×θ３−θ２−θ１｜≦５５°
    が成立するように、偏光板および光学位相差補償板が配置されていることを特徴とする表示装置。
13. 請求項２に記載の表示装置において、
    前記反射型表示素子が光反射膜を備えており、該光反射膜が、なめらかで連続的に変化する凹凸形状を有し、導電性材料から成ることを特徴とする表示装置。
14. 請求項２に記載の表示装置において、
    前記反射型表示素子が光反射膜を備えており、該光反射膜が、無機誘電体ミラーあるいは有機ホログラム反射板から構成されることを特徴とする表示装置。
15. 請求項１から１４のいずれか１項に記載の表示装置において、
    更に、カラーフィルタ層を前記円偏光手段の背面に形成することを特徴とする表示装置。
16. 請求項１から１５のいずれか１項に記載の表示装置において、
    更に、押圧座標検出型入力装置を、前記円偏光手段の背面に具備することを特徴とする表示装置。
17. 前記ＥＬ素子の発光層が無機材料あるいは有機材料から構成され、
    前記ＥＬ素子が、右円偏光の強度をＩＲ、左円偏光の強度をＩＬとし、ｇ＝２（ＩＬ−ＩＲ）／（ＩＬ＋ＩＲ）と定義した場合、少なくとも、ｇ≠０である光を発光することを特徴とする請求項１に記載の表示装置。

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