JP4211304B2 - 透過型液晶表示装置 - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機ＥＬ素子をバックライトとして用いた透過型液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、透過型の液晶表示装置において、図６に示すように、液晶パネル１の背後に配置される有機ＥＬ素子２０をバックライトとして使用することが提案されている。一般に、この種の有機ＥＬ素子２０では、有機ＥＬ層３０を透明電極２２及び反射電極２４により挟む構成が採られている。有機ＥＬ層３０は、両電極間により電圧が印加されると白色発光して液晶パネル１を照らす透過モードと、電圧が印加されず発光しない反射モードとを有する。透過モードでは、有機ＥＬ層３０から出射した光が液晶パネル１に備えられるカラーフィルタ７を透過することにより所望の色を表示する。一方、反射モードでは、有機ＥＬ素子２０の反射電極２４を反射ミラーとして利用し、液晶パネル１を透過してくる外部光を反射させて、カラーフィルタ７を透過させることにより所望の色を表示している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、反射モードでは、液晶パネル１のカラーフィルタ７を入射光と反射光とで二度透過するのに対し、透過モードでは、有機ＥＬ層３０から出射された白色光がカラーフィルタ７を一度透過するだけである。このため、透過モード時に十分な色度が得られないという問題があった。
【０００４】
本発明は、前記問題に鑑みなされたものであって、その目的は、十分な色度を得ることができる透過型液晶表示装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明では、透過型液晶表示装置は、液晶パネルのバックライトとして有機ＥＬ素子を用いる。前記液晶パネルのサブピクセルに対応するカラーフィルタに対し、該カラーフィルタの色と同色の色を発光する複数の有機ＥＬ発光部を光透過方向において対向するように配置し、前記複数の有機ＥＬ発光部は一対の電極間に挟まれ、該一対の電極はそれぞれ一枚のみの平板状に形成された。なお、透過型液晶表示装置には、半透過型のものも含まれる。
【０００６】
この発明によれば、有機ＥＬ発光部から出射した光が液晶パネルに備えられるカラーフィルタのうち、同色のカラーフィルタを透過する。例えば、有機ＥＬ発光部で発光した赤色の光は赤色のカラーフィルタを透過し、他の各有機ＥＬ発光部で発光した緑、青色の光はそれぞれ緑、青色のカラーフィルタを透過する。従って、有機ＥＬ発光部で発光した光がカラーフィルタを一度透過するだけでも十分な色度を得ることが可能となる。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記カラーフィルタと前記有機ＥＬ発光部は、互いに平行に延びるストライプ状に形成されている。
【０００８】
この発明によれば、互いに平行に延びるストライプ状のカラーフィルタとそれと同色の有機ＥＬ発光部とが光透過方向に対向する状態に配置され、有機ＥＬ発光部からの光を同色のカラーフィルタに透過させることができる。従って、有機ＥＬ発光部で発光した光がカラーフィルタを１度透過するだけでも十分な色度を得ることができる。また、有機ＥＬ発光部がストライプ状であるためその製造が容易である。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記液晶パネルは、液晶を間に挟むように形成された一対の電極を備えている。
【００１２】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
以下、本発明を透過型液晶表示装置に具体化した第１実施形態について図１及び図２を参照しながら説明する。図１及び図２においては、上側を表側（表示側、光の出射方向側）とし、下側を裏側（非表示側、背面側）とする。なお、図１及び図２に示す各構成要素の相対的な大きさ及び厚さは実際と異なる。また、本実施形態での透過型液晶パネルはパッシブ・マトリックス方式を採る。
【００１３】
図１に示すように、この液晶表示装置では、透過型液晶パネル（以下液晶パネルという）１における表示面とは反対側の面に有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）素子２０からなるバックライトが形成されている。
【００１４】
液晶パネル１は、表側から順に、偏光板２、基板３、液晶４、基板５、偏光板６が積層される。
基板３の裏側には、カラーフィルタ７が形成されており、同カラーフィルタ７はＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３色のカラーフィルタ７ａ，７ｂ，７ｃにより構成される。カラーフィルタ７は、ストライプ状に複数本平行に形成され、カラーフィルタ７の裏側には透明電極８が同じ形のストライプ状に複数本平行に積層されている。基板５の表側には、走査電極９が透明電極８と直交する方向に延びる状態で複数本設けられている。これにより、表側から液晶パネル１を眺めた際に透明電極８と走査電極９とが重なる点がサブピクセルを構成する。従って、サブピクセルは液晶パネル１を表側から眺めた場合にマトリックス状に配置されることになる。各カラーフィルタ７ａ，７ｂ，７ｃは、ストライプ状に延びたその列上に存在する多数のサブピクセルに共通でその列上のサブピクセルの１つひとつに対応している。基板３，５は、透明又は半透明、好ましくは透明であればよく、例えば、ガラス製のものが採用される。透明電極８及び走査電極９も、透明又は半透明、好ましくは透明であればよく、例えばＩＴＯ（インジウム錫化合物）製の電極が採用される。カラーフィルタ７並びに透明電極８が形成された基板３、液晶４、及び走査電極９が形成された基板５は、図示しないシール材によって貼り合わせてもよい。
【００１５】
有機ＥＬ素子２０は、表側から眺めた場合、液晶パネル１とほぼ同じ面積であり、基板２１の裏側に、透明電極２２、有機ＥＬ層２３、反射電極２４、及び基板２５が順次積層された構成を採る。基板２１と基板２５の間は、有機ＥＬ層２３へ、外部から水分や酸素の侵入を防ぐため、図示しないシール材（例えば、エポキシ樹脂）で封止されている。基板２１の裏側には透明電極２２が形成されている。有機ＥＬ層２３は、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３色の有機ＥＬ発光部２３ａ，２３ｂ，２３ｃにより構成されており、それぞれは同時発光するように制御される。有機ＥＬ層２３は、公知の材料から形成されており、例えば、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層および電子注入層で構成される。各有機ＥＬ発光部２３ａ，２３ｂ，２３ｃは、前述したカラーフィルタ７と平行かつ同じ幅でストライプ状に形成されており、その発光する色と同色の色を通すカラーフィルタ７ａ，７ｂ，７ｃと光透過方向において対向するように配置されている。すなわち、表示面側から見たときに、各有機ＥＬ発光部２３ａ，２３ｂ，２３ｃは、各カラーフィルタ７ａ，７ｂ，７ｃと同一形状・同一面積でかつ完全に重なり合った状態に配置されている。
【００１６】
基板２５の表側には、１枚の平板状の反射電極２４が形成されている。反射電極２４は、金属電極で、例えばアルミニウム製である。
次に、上記のように構成された透過型液晶表示装置の動作について説明する。
【００１７】
図示しない駆動制御装置により透明電極８と走査電極９間に電圧が印加された液晶パネル１のサブピクセルは光透過可能状態となる。
有機ＥＬ素子２０は、透明電極２２と反射電極２４間に電圧が印加されると、３色の有機ＥＬ発光部２３ａ，２３ｂ，２３ｃが同時に発光する。図２に２点鎖線で示すように、発光した光は直接、もしくは反射電極２４に反射して、透明電極２２、基板２１を通過して液晶パネル１へ達する。液晶パネル１に達した光は、液晶パネル１のサブピクセルのうち電圧が印加されて光透過可能状態となったサブピクセルを透過する。液晶パネル１の表示面側には、３色のカラーフィルタ７ａ，７ｂ，７ｃが、３色の有機ＥＬ発光部２３ａ，２３ｂ，２３ｃと、同色のもの同士が互いに対向する状態に配置されている。このため、例えばＲ（赤）の有機ＥＬ発光部２３ａから出射した光はＲ（赤）のカラーフィルタ７ａを透過し、Ｇ（緑）の有機ＥＬ発光部２３ｂから出射した光はＧ（緑）のカラーフィルタ７ｂを透過し、Ｂ（青）の有機ＥＬ発光部２３ｃから出射した光はＢ（青）のカラーフィルタ７ｃを透過する。このため、従来の白色発光の有機ＥＬ層の場合と異なり、カラーフィルタ７を一度透過するだけでも十分な色度を得ることができる。
【００１８】
一方、有機ＥＬ素子２０は電源が投入されていない状態では発光しない反射モードとなり、明るい場所では、液晶パネル１による表示は、反射電極２４における外部光の反射によって良好に視認可能となっている。すなわち、図２に示すように、外部光はまず入射時にカラーフィルタ７を一度透過し、有機ＥＬ素子２０に達したところで反射電極２４で反射し、その反射光が再びカラーフィルタ７を透過する。例えば、Ｒ（赤）のカラーフィルタ７ａを透過した入射光は反射電極２４で反射した後、再びＲ（赤）のカラーフィルタ７ａを透過し、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の場合も同様に、同色のカラーフィルタを入射光と反射光で二度透過する。つまり、外部光は、その入射光と反射光で二度同じ色のカラーフィルタ７を透過する。このため、外部光でも十分な色度を得ることができる。
【００１９】
このような構成の有機ＥＬ素子２０の有機ＥＬ層２３から液晶パネル１へ達した光のうち、透過可能となったサブピクセルから透過してくる光が、液晶パネル１の表側に出てくる。このとき、カラーフィルタ７のＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）を透過して、各サブピクセルはそれぞれの色を発する。そして、これらサブピクセルの３色の光が合成されることでそのピクセル（画素）において所望の色が実現される。
【００２０】
上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）有機ＥＬ層２３をカラーフィルタ７ａ，７ｂ，７ｃの３色（Ｒ、Ｇ、Ｂ）と同色の光を発光する３色の有機ＥＬ発光部２３ａ，２３ｂ，２３ｃに分離配列した。そして、各有機ＥＬ発光部２３ａ，２３ｂ，２３ｃを光透過方向に（光の出射方向に）その発光色と同色の光を通すカラーフィルタ７ａ，７ｂ，７ｃとそれぞれ対向する状態に配置した。このため、反射モードでは、外部光が従来と同じくカラーフィルタ７を二度透過し、透過モードでは、Ｒ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の各有機ＥＬ発光部２３ａ，２３ｂ，２３ｃから出射される３色の光が、それと同色のカラーフィルタ７ａ，７ｂ，７ｃを透過する。従って、透過モード時でも十分な色度得ることができる。
【００２１】
（２）有機ＥＬ層２３を構成する有機ＥＬ発光部２３ａ，２３ｂ，２３ｃは同時発光するように制御されるので、バックライトを発光させる制御が簡単で済む。
【００２２】
（第２実施形態）
次に、有機ＥＬ素子の電極駆動方式が線順次駆動方式の透過型液晶表示装置に具体化した第２実施形態について図３及び図４に基づいて説明する。なお、第１実施形態と異なる点を中心に説明する。本実施形態では、有機ＥＬ素子２０の発光は、液晶４の走査に同期させて行うものとする。
【００２３】
図３に示すように有機ＥＬ素子２０は、透明電極２６、有機ＥＬ層２３及び反射電極２７により構成される。基板２１の裏側には透明電極２６が平板状に形成されている。
【００２４】
一方、反射電極２７はストライプ状に複数本形成されており、液晶パネル１の走査電極９と反射電極２７は、上下方向で一致するように配置されている。反射電極２７は、液晶パネル１の走査電極９と同期して駆動し、有機ＥＬ素子２０のサブピクセルのうち、表示可能となっている液晶パネル１のサブピクセルの直下に位置するもののみが発光する。
【００２５】
本実施形態によれば、第１実施形態の効果（１）以外に以下のような効果を得ることができる。
（３）有機ＥＬ素子２０を構成する有機ＥＬ発光部２３ａ，２３ｂ，２３ｃのうち必要な部分のみを発光させるので、省電力化を図ることができる。
【００２６】
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
○前記第１実施形態において、液晶パネル１は、パッシブ・マトリックス方式に限らず、アクティブ・マトリックス方式でもよい。
【００２７】
○第２実施形態において、バックライトとして使用する有機ＥＬ素子２０は、線順次駆動方式に限らずアクティブ・マトリックス方式でもよい。この場合にも、有機ＥＬ素子２０を液晶パネル１の走査に同期して発光させてもよい。
【００２８】
○前記各実施形態において、有機ＥＬ発光部２３ａ，２３ｂ，２３ｃの形は、複数本平行にストライプ状に配置される構成に限らず、図５に示すようにハニカム型に有機ＥＬ発光部２８ａ，２８ｂ，２８ｃを配置するデルタ構造としてもよい。この場合、カラーフィルタ７も図５に示す有機ＥＬ発光部２８ａ，２８ｂ，２８ｃと同じデルタ構造に配置し、有機ＥＬ層を構成する３色のＲ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の有機ＥＬ発光部２８ａ，２８ｂ，２８ｃを、光透過方向に（光の出射方向に）同色の光を通すカラーフィルタとそれぞれ対向するように配置する。これにより、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。この場合、１つのカラーフィルタ７は１つのサブピクセルに対応することになる。
【００２９】
○前記各実施形態において、３色のカラーフィルタ７ａ，７ｂ，７ｃと３色の有機ＥＬ発光部２３ａ，２３ｂ，２３ｃとを、同じ大きさ（つまり表示面側から見て同一面積）かつ互いに平行に延びるストライプ状に形成する構成に限らない。カラーフィルタ７ａ，７ｂ，７ｃが有機ＥＬ発光部２３ａ，２３ｂ，２３ｃよりも表示面側から見て若干大きい面積とした構成を採ってもよい。これでも、３色の有機ＥＬ発光部２３ａ，２３ｂ，２３ｃから出射された光のほとんどを、それぞれ同色のカラーフィルタ７に透過させることができる。逆に、３色のカラーフィルタ７ａ，７ｂ，７ｃが有機ＥＬ発光部２３ａ，２３ｂ，２３ｃよりも表示面側から見て若干小さくてもよい。この場合、隣のカラーフィルタに少し光が漏れてもその漏れた光は隣のカラーフィルタに遮断されるので十分な色度は得られる。
【００３０】
○前記各実施形態において、有機ＥＬ素子２０は、図示しないシール材により封止される構成に限らず、例えば、パッシベーション膜などで封止してもよい。
○前記各実施形態において、反射電極２４，２７に用いる電極材料は、アルミニウム以外にクロム、ニッケル、銀などを使用してもよい。
【００３１】
○前記各実施形態では、透過型液晶表示装置として、透過モードと反射モードをもつ半透過型の液晶表示装置に適用したが、透過モードのみの透過型の液晶表示装置に適用してもよい。
【００３２】
次に前記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について以下に追記する。
○前記有機ＥＬ素子は前記液晶パネルとは反対側の面に反射電極を有し、前記有機ＥＬ素子が発光していないときには前記液晶パネルに入射した外部光を前記反射電極で反射させることで表示させる半透過型である。
【００３３】
この構成によれば、有機ＥＬ素子が発光する透過モード時だけでなく、外部光を利用する反射モード時にも十分な色度を得ることができる。
○前記有機ＥＬ素子を構成する一対の電極の駆動方式がアクティブ・マトリックス方式である。
【００３４】
【発明の効果】
本発明によれば、サブピクセルに対応するカラーフィルタに対し、該カラーフィルタの色と同色の色を発光する有機ＥＬ発光部を光透過方向において対向するように配置した。このため、十分な色度を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態における透過型液晶表示装置の要部分解斜視図。
【図２】第１実施形態の模式図。
【図３】第２実施形態の模式図。
【図４】第２実施形態における透過型液晶表示装置の要部分解斜視図。
【図５】有機ＥＬ発光部の別例における模式図。
【図６】従来の透過型液晶表示装置の模式図。
【符号の説明】
１…液晶パネル、７、７ａ，７ｂ，７ｃ…カラーフィルタ、２０…有機ＥＬ素子、２３…有機ＥＬ層、２３ａ，２３ｂ，２３ｃ…有機ＥＬ発光部。

Claims (3)

  1. 液晶パネルのバックライトとして有機ＥＬ素子を用いる透過型液晶表示装置であって、
    前記液晶パネルのサブピクセルに対応するカラーフィルタに対し、該カラーフィルタの色と同色の色を発光する複数の有機ＥＬ発光部を光透過方向において対向するように配置し、前記複数の有機ＥＬ発光部は一対の電極間に挟まれ、該一対の電極はそれぞれ一枚のみの平板状に形成された透過型液晶表示装置。
  2. 前記カラーフィルタと前記有機ＥＬ発光部は、互いに平行に延びるストライプ状に形成されている請求項１に記載の透過型液晶表示装置。
  3. 前記液晶パネルは、液晶を間に挟むように形成された一対の電極を備えている請求項１又は請求項２に記載の透過型液晶表示装置。
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