JPH06160842A - 液晶表示装置用バックライトシステム - Google Patents

液晶表示装置用バックライトシステム

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JPH06160842A
JPH06160842A JP4331151A JP33115192A JPH06160842A JP H06160842 A JPH06160842 A JP H06160842A JP 4331151 A JP4331151 A JP 4331151A JP 33115192 A JP33115192 A JP 33115192A JP H06160842 A JPH06160842 A JP H06160842A
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JP
Japan
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liquid crystal
light
display device
crystal display
light emitting
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Application number
JP4331151A
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English (en)
Inventor
Kenji Kameyama
健司 亀山
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Ricoh Co Ltd
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Ricoh Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明の目的は、液晶表示装置のバックライ
トで、液晶セル裏面に導光板と端面発光型ELを組み合
せて、高輝度で薄いバックライトシステム及び該液晶表
示装置用バックライトシステムを設けた液晶表示装置を
提供することにある。 【構成】 導光板(a)、電極間に発光層を挟持し、こ
の発光層端面から光を取り出すエレクトロ・ルミネッセ
ンス素子(以下、端面発光型EL素子と略称する)
(b)、および前記端面発光型EL素子からの光を導光
板に入射させる手段(c)を有することを特徴とする液
晶表示装置用バックライトシステム及び該液晶表示装置
用バックライトシステムを設けた液晶表示装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【技術分野】本発明は、液晶表示装置用のバックライト
システム、および該システムを使用した液晶表示装置に
関する。
【0002】
【従来技術】現在市販されている液晶表示装置のバック
ライトには、冷陰極管や分散型EL(特開平1−270
028)が用いられている。バックライトには、高輝度
で薄いことが要求される。冷陰極管を用いた場合はバッ
クライト自体の厚さは冷陰極管の管径に制限される。現
在冷陰極管の小型化は進んでいるが、構造的に小型化に
は制限がある。一方分散型ELでは、発光体の厚さは1
mm以下で厚さの点では優れているが、輝度は低い(発光
材料が不透明であるため発光材料を増やしても輝度の向
上は望めない。)。もう一つの方法として薄膜ELを用
いる方法も検討されている。薄膜ELは発光層の透過率
が高いため、ITO等の透明電極を用いた積層構造での
高輝度化も可能性はあるが、下層の光は発光層や透明電
極を通過するたびに減衰してしまい効率は低い。また液
晶表示装置全体の色調について、液晶セルは、セルギャ
ップや偏光軸のずれ等で、白色光を用いた透過モードで
も多少着色して見えることがある。従来技術では発光色
は蛍光材料や発光層材料により決まるため、個々の液晶
セルのバラツキに対応した補正を行うことは不可能であ
る。
【0003】
【目的】本発明は液晶表示装置のバックライトで、液晶
セル裏面に導光板と端面発光型ELを組み合せて、高輝
度で薄いバックライトシステムを提供することを目的と
する。
【0004】
【構成】本発明は液晶表示装置用バックライトシステ
ム、および該バックライトシステムを使用した液晶表示
装置に関する。本発明の液晶表示装置用バックライトシ
ステムは、導光板(a)、電極間に発光層を挟持し、こ
の端面から光を取り出すエレクトロ・ルミネッセンス素
子(以下、端面発光型EL素子と略称する)(b)、お
よび前記端面発光型EL素子からの光を導光板に入射さ
せるための手段(c)を有することを特徴とする。本発
明の液晶表示装置用バックライトシステムは、液晶セル
の裏面に取り付け可能であり、素子面積が制限されるこ
ともなく、また装置全体を大型化することもない。以
下、本発明の液晶表示装置用バックライトシステム、お
よび該バックライトシステムを使用した液晶表示装置の
構造および発光または表示動作を図面に基づいて説明す
る。
【0005】図1は本発明による液晶表示装置の構造図
である。端面発光型EL素子2の光はミラー3で反射し
て導光板4に入射され液晶パネル1のバックライトシス
テムを構成する。端面発光型EL素子の基本構成を図2
に示す。基板上に下部金属電極17、絶縁層6、8、1
0、12、14、16、発光層7、11、15および上
部金属電極を積層した構成のものである(9、13は共
通電極とする)。但し、絶縁層の一方は、無くてもよ
い。光は金属電極間で多重反射し、発光層7、11およ
び15の端部より指向性の強い光が放出され、図1に示
すように反射板3で反射され、導光板4に入射される。
反射板3としては、くの字型のミラーが挙げられる。く
の字型の曲角度は、端面発光型EL素子の光を導光板に
入射できるものであれば特に制限されない。
【0006】本発明で使用する端面発光型EL素子は、
単数層のものでもよいが、複数積層することで、(1)
同一色の発光層を用いた場合は輝度の向上を計ることが
でき、また(2)異なる色の発光層を用いた場合には、
各色の発光強度を調整することで液晶パネル透過後の色
調が調整可能である。例えば、赤、緑、青の三原色等の
加法混色することにより白色を再現できる。従来の薄膜
EL素子においては、薄膜EL素子を積層した場合、発
光層を挾む電極を両方とも透明電極としても、輝度は発
光層、透明電極を通過する度に減衰し、単体での各発光
層の輝度の和より低くなる(但し、分散型ELの場合
は、発光層が不透明のため積層による高輝度化は行うこ
とができない)。さらに、一般に液晶セルはセルギャッ
プ、偏光軸のバラツキにより白色光を用いた透過モード
でも多少着色して見えることがある。冷陰極管を用いた
従来のシステムでは、冷陰極管の発光色は作製時の蛍光
材料の配合比で決まるため個々のパネルの色調を補正す
ることは不可能である。透明電極を用いた薄膜ELで
は、色調の補正は可能だが前述のように、積層すること
で輝度が低下するため不適当である。本発明では液晶セ
ルの透過時の着色に対し補色を各発光色の輝度調整で作
製することで、液晶セル毎に最適の表示色を再現するこ
とができる。この場合も各発光色毎に複数の端面発光型
EL素子を用い高輝度化は可能である。また、この構成
ではカラーフィルターを用いない白−黒表示の液晶セル
をもちい、バツクライトを時分割で各色順次点灯し、バ
ックライトの発光色に対応する表示を行うことで、カラ
ーフィルターを使用せず、また解像度は同一画素ピッチ
で作製した通常のカラーフィルター付液晶パネルに対し
3倍の解像度を得ることができる。駆動回路について
は、一般に用いられているインバータ回路を用いること
ができる。本発明では複数の端面発光型EL素子を用い
た場合、インバータ回路は1回路のみ用い、各端面発光
型EL素子へ駆動電圧を分配する構成により、インバー
タ回路数を低減するものである。分配は一例として時分
割で行うことができる。図3にブロック図を、タイムチ
ャートを図4に示す。分配回路としては、FET等のス
イッチング素子を用いることができる。本発明のバック
ライトは、端面発光型ELを液晶パネルの裏面全体に取
り付けることができるため、前述のミラー3は最大基板
の4辺に取り付けることができる。
【0007】発光層材料は一例として、赤−CaS:E
u,緑−ZnS:Tb,青−SrSe:Ce、青緑−S
rS:Ce,白−SrS:Ce,K,Eu等が使用で
き、絶縁層としてはSiO2,Ta25,Y23等の酸
化物、BN,AlN,Si34等の窒化物およびこれら
の複合膜、CaF2,MgF2等の弗化物、あるいはSr
TiO3,PbTiO3等のペロブスカイト型強誘電体材
料を用いることができる。電極材料としてはAl,A
g,Cr等を用いることができる。導光板としては、減
衰率の小さい透明材料、例えばPMMA(ポリメチルメ
タクリレート)等を用いることができる。
【0008】
【実施例】
実施例1 端面発光型EL素子として発光層材料にCaS:Eu,
SrS:Ceを用い、バックライトを作製した。液晶セ
ルは硬質炭素膜を用いたMIM素子をスイッチング素子
に用いたアクティブマトリクス方式のもので以下のよう
にして作製したものを用いた。透明基板にはパイレック
ス基板を用い、画素電極としてITOを1000ÅE.
B.蒸着により堆積させた後、パターニングを行なっ
た。次に下部電極としてAlを蒸着法により1500Å
堆積させた後、パターニングした。次に硬質炭素膜をプ
ラズマCVD法で900Å堆積させた後、ドライエッチ
によりパターン化した。更に上部電極としてNiをE.
B.蒸着法により1500Å堆積させた後、パターニン
グした。次に他方の透明基板(対向基板)としてパイレ
ックス基板上にITOをスパッタリング法により100
0Å厚に堆積後、ストライプ状にパターン化して共通画
素電極を形成した。次に両基板の上に配向膜としてポリ
イミド膜を形成しラビング処理を行なった。次にこれら
の基板を各画素電極側を内側にして対向させ、ギャップ
材を介して貼合せ、更にこうして形成されたセル内に市
販の液晶材料を封入することにより液晶表示装置を作っ
た。この時、MIM素子に用いた硬質炭素の成膜条件
は、 圧 力:0.02 Torr CH4 流量:20 SCCM RFパワー:0.8W/cm2 温 度:80℃ であった。また、導光板としてPMMA樹脂(ポリメチ
ルメタクリレート)を用いた。端面発光型EL素子の作
製方法を示す。ガラス基板上にAlを蒸着により300
0Å製膜し、絶縁層としてAlNをスパッタ法で300
0Å製膜した。更にE.B.蒸着法を用いて、SrS:
Ce、Euを1μm成膜し、更に絶縁層としてAlNを
3000Å成膜した。2つの発光層に共通の電極として
Alを3000Å成膜し、さらに絶縁層(AlN,30
00Å)、発光層(SrS:Ce,K,Eu,1μ
m)、絶縁層(AlN,3000Å)、更に電極として
Alを3000Å成膜した。本実施例のように、複数の
端面発光型EL素子を積層する際に各発光層で挾まれた
電極を共通電極とすることで、電極数を少なくすること
ができ、製造工程数、製品コストの低減が計れる。駆動
用電源は各端面発光型EL素子に設けた。動作確認とし
て一方の端面発光型EL素子だけを駆動した場合と、両
方駆動した場合の輝度を比較した。結果としては両方の
端面発光型EL素子を使用すると、どちらか一方を駆動
した場合の2倍の輝度が得られ、本方法により効率良く
高輝度化が行えることがわかった。
【0009】実施例2 端面発光型EL素子として発光層材料SrS:CeとC
aS:Euを用い、バックライトを作製した。液晶セル
は実施例1と同じものを用いた。端面発光型EL素子の
作製方法を示す。ガラス基板上にAlを蒸着により30
00Å製膜し、絶縁層としてAlNをスパッタ法で30
00Å製膜した。更にE.B.蒸着法を用いて、Sr
S:Ceを1μm成膜し、更に絶縁層としてAlNを3
000Å成膜した。2種類の発光層に共通の電極として
Alを3000Å成膜し、さらに絶縁層(AlN,30
00Å)、発光層(CaS:Eu,1μm)、絶縁層
(AlN,3000Å)、更に電極としてAlを300
0Å成膜した。比較のために薄膜ELを基板側の電極は
Alを用い、他の電極はITOを3000Å用いたバッ
クライトを作製した。動作確認として、本実施例のバッ
クライトシステムで白色発光を得る駆動条件で薄膜EL
によるバックライトを駆動した。薄膜ELによるバック
ライトでは、下層のSrS:Ce(青緑色)の輝度が低
下し、全体に赤み掛かった白色となった。
【0010】実施例3 端面発光型ELとして、発光層材料にSrSe:Ce,
CaS:Eu,ZnS:Tbを用い、バックライトを作
製した。液晶セルは、実施例1と同じものを用いた。端
面発光型EL素子の作製方法を示す。各発光層は厚さ1
μm、発光層の両側には絶縁層としてAlNを3000
Å、更に両側に電極としてAlを3000Å成膜したも
のを1単位として、各単位の間は絶縁層としてAlNを
6000Å成膜し、発光層の積層順序は基板側からZn
S:Tb(1単位)、CaS:Eu(1単位)、SrS
e:Ce(2単位)とした。このバックライトを用い、
図4に示すタイムチャートで各発光色を時分割で発光さ
せ、液晶セルには各発光色に対応した表示データを入力
した。表示品質は良好だった。比較のために液晶セルと
して実施例1で使用した液晶セルに、ストライプ状に
赤、緑、青のカラーフィルタを設けたもの(以下比較例
1という。)と、信号側の画素数を3倍(画素ピッチは
1/3)にし同様にカラーフィルタを設けたもの(以下
比較例2という。)を用い表示品質を比較した。実施例
の表示品質は比較例2と同じ解像度を示した(比較例1
では実施例1の1/3の解像度しか得られなかった)。
更にグラフィックス表示を行うと、実施例1では同一画
素が時分割で赤、緑、青を表示するため、比較例2(異
なる画素で赤、緑、青を示す)より曲線や斜線が滑らか
に表示された。
【0011】実施例4 端面発光型ELとして実施例1で作製したものをもち
い、駆動回路にインバータ1回路と、時分割で各端面発
光型EL素子の駆動電圧を分配する回路を作製した。比
較のために各端面発光型EL素子ごとにインバータ回路
を取り付け、同一構成のバックライトを作製した。分配
回路としてはn−ch,p−chのFETを用いた。消
費電力、部品コストとも実施例1では低くなり、本発明
の構成による効果が確認できた。
【0012】
【効果】
(1)複数の端面発光型EL素子を積層することで、効
率良く高輝度化を行うことができる。 (2)端面発光型EL素子の上部に導光板をもち、端面
からの光を導光板に入射する構成を用いることで、薄い
バックライトシステムが実現できる。 (3)発光色の端面発光型EL素子の発光色毎に輝度を
調整することで、液晶パネルにより色調のずれをおこし
た場合、容易にかつ個々の製品ごとに最適な補正が容易
におこなえるバックライトシステムを提供する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の液晶表示装置の1例の断面構造を模式
的に示した図である。
【図2】本発明で使用する端面発光型EL素子の1例の
断面構造を模式的に示した図である。
【図3】端面発光型EL素子へ駆動電圧を時分割で分配
する場合のブロック図である。
【図4】端面発光型EL素子へ駆動電圧を時分割で分配
する場合のタイムチャート図である。
【符号の説明】
1 液晶セル 2 端面発光型EL素子 3 反射板 4 導光板 5 上部電極 6 絶縁層 7 発光層 8 絶縁層 10 絶縁層 11 発光層 12 絶縁層 14 絶縁層 15 発光層 16 絶縁層 17 下部電極 18 基板

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 導光板(a)、電極間に発光層を挟持
    し、この発光層端面から光を取り出すエレクトロ・ルミ
    ネッセンス素子(以下、端面発光型EL素子と略称す
    る)(b)、および前記端面発光型EL素子からの光を
    導光板に入射させる手段(c)を有することを特徴とす
    る液晶表示装置用バックライトシステム。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の液晶表示装置用バックラ
    イトシステムにおいて、前記(b)の発光層が複数の発
    光層よりなるものであり、また、前記(c)の手段が各
    発光層からの光を同一の導光板に入射させるものである
    ことを特徴とする液晶表示装置用バックライトシステ
    ム。
  3. 【請求項3】 請求項1または2記載の液晶表示装置用
    バックライトシステムにおいて、前記(c)の手段が反
    射板(d)を用いることを特徴とする液晶表示装置用バ
    ックライトシステム。
  4. 【請求項4】 請求項1、2または3記載の液晶表示装
    置用バックライトシステムにおいて、前記(b)の発光
    層が異なった発光色の発光層からなるものであり、ま
    た、各発光色の発光強度を調整するための輝度調整回路
    (e)を有することを特徴とする液晶表示装置用バック
    ライトシステム。
  5. 【請求項5】 請求項4記載の液晶表示装置用バックラ
    イトシステムにおいて、前記輝度調整回路(e)が、液
    晶セルの透過時の白色光の着色の補正を、各発光色の輝
    度調整で行うことを特徴とする液晶表示装置用バックラ
    イトシステム。
  6. 【請求項6】 液晶セルの裏面に、請求項1、2、3、
    4または5記載の液晶表示装置用バックライトシステム
    を設けたことを特徴とする液晶表示装置。
JP4331151A 1992-11-17 1992-11-17 液晶表示装置用バックライトシステム Pending JPH06160842A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1997043686A1 (fr) * 1996-05-10 1997-11-20 Seiko Epson Corporation Systeme d'affichage par projection a cristaux liquides
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