JPH10170918A

JPH10170918A - 表示装置

Info

Publication number: JPH10170918A
Application number: JP34042296A
Authority: JP
Inventors: Masaharu Shiotani; 雅治塩谷; Tomoyuki Shirasaki; 友之白嵜; Hiroyasu Yamada; 裕康山田
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 1996-12-06
Filing date: 1996-12-06
Publication date: 1998-06-26

Abstract

(57)【要約】【課題】光エネルギー利用効率が高く、低消費電力の
駆動が行えるカラー表示が可能な表示装置を提供する。【解決手段】液晶セル２の後方に面発光を行うＥＬ発
光素子３を配置する。ＥＬ発光素子３の後電極２０は、
光反射性を持ち外光を反射するようになっている。前透
明基板５側には、赤色光のみを透過させるカラーフィル
タ層７Ｒ、緑色用のカラーフィルタ層７Ｇ、青色用のカ
ラーフィルタ層７Ｂとが配置され、これらに対応するよ
うに青・赤色変換層４Ｒ、青・緑色変換層４Ｇ、無変換
層８が積層されている。このような構成とすることによ
り、外光が反射することにより、反射効率の高いカラー
表示が可能となる。また、透過表示を行う場合において
も、ＥＬ発光素子３で発生した光を色変換層が効率よく
透過するため、光エネルギーの利用効率の高い表示を行
うことが可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は表示装置に関し、
さらに詳しくは反射型と透過型との両方に用いることが
できる、色変換層を備えたカラー表示が可能な液晶表示
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術および発明が解決しようとする課題】従
来、カラー表示が可能な反射型の表示装置としては、カ
ラーフィルタを用いずに液晶の複屈折性に基づいた楕円
偏光作用を利用してカラー表示を行う液晶表示装置や、
液晶セルにカラーフィルタを備えて反射光を分光してカ
ラー表示を行う液晶表示装置などが知られている。これ
ら反射型の表示装置では後部に反射板を備え、外光の反
射を利用して表示を行っている。しかし、このような液
晶表示装置では、暗い場所では表示輝度が低く、視認性
が悪くなるという問題点があった。

【０００３】そこで、反射型と透過型とに選択的に用い
ることができる液晶表示装置として、液晶セルとバック
ライトとの間に、半透過性および半反射性を備えた半透
過半反射板を配置させた液晶表示装置が提案されてい
る。この他に、導光反射板の側方にサイドライトが配置
されてなるバックライトを用いた液晶表示装置が知られ
ている。なお、これらの液晶表示装置のバックライトと
しては、白色光を発生させるものが用いられている。

【０００４】しかしながら、前者は、反射型専用の液晶
表示装置に比べて、光の反射強度は低く、バックライト
からの光の透過率も、透過型専用の液晶表示装置に比べ
て低いという問題があった。後者は、導光板に反射特性
を付与しているため、バックライトの厚さが厚くなり、
装置のコンパクト化に反するという問題点があった。ま
た、これらの液晶表示装置では、反射表示における反射
率と透過表示における透過率との両立は極めて困難であ
った。さらに、これらの液晶表示装置にカラーフィルタ
を組み合わせた場合には、白色光源からの白色光がＲ、
Ｇ、Ｂカラーフィルタを透過する際においてそれぞれ
Ｒ、Ｇ、Ｂ以外の波長域成分を選択的に吸収されること
で色表示がなされるので、バックライトの白色光の輝度
に対し表示光の輝度が極端に低く、光透過効率が低いと
いう問題点がある。

【０００５】本発明が解決しようとする課題は、光エネ
ルギーの利用効率が高く、低消費電力での駆動が行え
る、多色表示が可能な表示装置を得るには、どのような
手段を講じればよいかという点にある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
相対向する前基板および後基板のそれぞれの対向内側面
に、他方の基板側と互いに対向して画素領域を形成する
電極が設けられ、かつ前記両基板の間隙に液晶が封止さ
れた液晶セルを、備えた表示装置において、所定の波長
域の光を受光してより長波長域の光を発光する発光層を
設けたことを特徴としている。請求項２記載の発明は、
前記発光層は、所定の前記画素領域毎に配置されている
ことを特徴としている。

【０００７】請求項１および請求項２に記載の発明にお
いては、例えばバックライトなどの光源からの光や外光
を発光層で波長変換することにより、所定画素領域から
出射される表示光の色を設定することができる。このよ
うに発光層を用いて色設定を行うため、各画素領域にお
ける光源や外光が吸収されるのを抑制できる。このた
め、各画素領域におけるエネルギーの損失を抑制するこ
とができる。

【０００８】請求項３記載の発明は、前記画素領域毎に
カラーフィルタ層が配置され、かつ前記カラーフィルタ
層の後方に前記発光層が配置されていることを特徴とし
ている。請求項３記載の発明においては、発光層を通過
して色が変換された光が、カラーフィルタ層を通過する
ことにより色純度を向上することができる。

【０００９】請求項４記載の発明は、外光を反射させて
表示光として出射させる反射板を備えることを特徴とし
ている。請求項４記載の発明においては、色変換層によ
り外光の波長変換を行うことにより表示光の色を変換す
ることができ、カラー表示を行うことができる。

【００１０】請求項５記載の発明は、前記液晶セルの後
方にバックライトが配置されていることを特徴としてい
る。請求項５記載の発明においては、バックライトから
の光が色変換層で波長変換されて所定画素領域から出射
される表示光の色を設定することができ、カラー表示が
可能となる。

【００１１】請求項６記載の発明は、前記バックライト
が、ＥＬ発光素子であることを特徴としている。請求項
６記載の発明においては、バックライトをＥＬ発光素子
で構成することにより、装置全体を薄型化することがで
きる。

【００１２】請求項７記載の発明は、前記バックライト
の後部に前記反射板が配置されていることを特徴として
いる。請求項７記載の発明においては、反射型の表示装
置として用いる場合、外光がバックライトを透過して反
射板で反射され色変換層を通過して表示光が所定の色に
変換されて出射される。ここで、色変換層での光の吸収
が小さいため、光エネルギーの利用効率を向上させるこ
とができる。

【００１３】請求項８記載の発明は、前記ＥＬ発光素子
は、前電極と、後電極との間にＥＬ発光層が挟まれてな
ることを特徴としている。請求項９記載の発明は、前記
反射板が前記後電極であり、かつ前記前電極が透明であ
ることを特徴としている。請求項１０記載の発明は、前
記ＥＬ発光層が、有機ＥＬ材料でなることを特徴として
いる。これらの発明においては、ＥＬ発光素子の後電極
を反射板とすることにより、外光が前電極とＥＬ発光層
を透過して後電極で反射することができるため、反射型
の液晶表示装置を構成することができる。また、暗い場
所では、ＥＬ発光素子を駆動させることにより、透過型
の液晶表示装置として使用することができる。

【００１４】請求項１１記載の発明は、前記カラーフィ
ルタ層および前記発光層は、前記前基板側に配置されて
いることを特徴としている。請求項１２記載の発明は、
前記カラーフィルタ層および前記発光層は、前記後基板
側に配置されていることを特徴としている。

【００１５】請求項１３記載の発明は、前記バックライ
トは青色光を出射し、前記発光層は青色光を受光し赤色
光を発光する赤色発光層と青色光を受光し、緑色光を発
光する緑色発光層とからなることを特徴としている。

【００１６】請求項１４記載の発明は、前記バックライ
トは、紫外光を含む光を出射し、前記発光層は、紫外光
を受光し、赤色を発光する赤色発光層と紫外光を受光
し、緑色を発光する緑色発光層とからなることを特徴と
している。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、この発明に係る表示装置の
詳細を図面に示す各実施形態に基づいて説明する。（実施形態１）図１は、本発明に係る表示装置の実施形
態１を示す断面図である。図中１は、表示装置であり、
液晶セル２と、バックライトとしてのＥＬ発光素子３と
から大略構成され、液晶セル２には色変換層４（４Ｒ、
４Ｇ）が所定の配列で設けられている。

【００１８】まず、図１を用いて液晶セル２の構成につ
いて説明する。液晶セル２は、相対向する前透明基板５
と後透明基板６とを有しており、表示領域内に複数の画
素領域が設定されている。前透明基板５の後面には、画
素領域に対応してカラーフィルタ層７（７Ｒ、７Ｇ、７
Ｂ）が配置されている。なお、カラーフィルタ層７Ｒ
は、赤色波長域の光を含む光が入射されると、赤色波長
域の光を透過しそれ以外の波長域の光を吸収する作用を
持ち、カラーフィルタ層７Ｇは緑色波長域の光を含む光
が入射されると、緑色波長域の光を透過しそれ以外の波
長域の光を吸収する作用を持ち、カラーフィルタ層７Ｂ
は青色波長域の光を含む光が入射されると、青色波長域
の光を透過しそれ以外の波長域の光を吸収する作用を持
つ。また、カラーフィルタ層７Ｒの後面には青・赤色変
換層４Ｒが配置され、カラーフィルタ層７Ｇの後面には
青・緑色変換層４Ｇが配置され、カラーフィルタ層７Ｂ
の後面には無変換層８が配置されている。青・赤色変換
層４Ｒは、青色の波長域の光が入射されると励起され、
青色の波長域の光の光量に応じた輝度で赤色の波長域の
光を発光し、青・緑色変換層４Ｇは、青色の波長域の光
が入射されると励起され、青色の波長域の光の光量に応
じた輝度で緑色の波長域の光を発光し、無変換層８は青
色光の波長域に対し透過性を示す。ここで、青色の波長
域の光の光量は、その光の波長域と輝度と入射時間に依
存する。さらに、図１に示すように、これら各カラーフ
ィルタ層７や各色変換層４などが形成された画素領域ど
うしの間には、色変換層４及びカラーフィルタ層７どう
しを互いに遮光する。例えば樹脂でなるブラックマスク
層９が形成されている。また、各色変換層４、無変換層
８およびブラックマスク層９の後面には、ＩＴＯでなる
対向電極１０が、表示領域全域に亙って形成されてい
る。さらに、前透明電極１０の後面には、前配向膜１１
が形成されている。なお、前透明基板５の前面には、前
偏光板１２が配置されている。

【００１９】一方、後透明基板６の前面には、上記した
前透明基板５側の各画素領域に形成された色変換層４や
無変換層８に対応するように、ＩＴＯでなる、複数の画
素電極１３が形成されている。また、各画素電極１３に
は、スイッチング素子としての薄膜トランジスタ１４が
接続するように形成されている。なお、図示しないが、
この薄膜トランジスタ１４は、逆スタガ型の所謂ボトム
ゲート構造のものが用いられている。このように画素電
極１３および薄膜トランジスタ１４がマトリクス状に形
成された後透明基板６の前面には、表示領域全域に亙っ
て後配向膜１５が形成されている。なお、後透明基板６
の後面には、上記した前偏光板１２と対をなす後偏光板
１６が配置されている。

【００２０】そして、上記した前透明基板５側と後透明
基板６側とが、所定の間隙を介して互いの配向膜１１、
１５が対向するように、スペーサ（図示省略する）を介
在させ且つ表示領域の周囲をシール材（図示省略する）
で封止され、両基板の間隙に液晶１７が封入されて液晶
セル２が構成されている。

【００２１】次に、ＥＬ発光素子３の構成について説明
する。図１に示すように、ＥＬ発光素子３は、透明なガ
ラスでなるＥＬ基板２２の後面に、表示領域全域に亙る
ように透明なＩＴＯでなる前電極１８、有機ＥＬ発光層
１９、および光反射性をもつ後電極２０が順次積層する
ように形成されている。

【００２２】ここで、有機ＥＬ発光層１９は、前後電極
１８、２０間に所定の電圧が印加されたときに、青色光
を発生するような有機ＥＬ材料で形成されている。有機
ＥＬ発光層１９は、前電極１８側から順に、N、N′−ジ
（α−ナフチル）−N、N′−ジフェニル−1、1′−ビフ
ェニル−4、4′−ジアミン（以下、α−ＮＰＤ）からな
る正孔輸送層と、4、4′−ビス（2、2′−ジフェニルビ
ニレン）ビフェニル（以下、ＤＰＶＢｉ）９６ｗｔ％と
4、4′−ビス（２−カルバゾールビニレン）ビフェニル
（以下、ＢＣｚＶＢｉ）４ｗｔ％とからなる発光層と、
トリス（８−ヒドロキシキノリン）アルミニウム（以
下、Ａｌｑ３）からなる電子輸送層と、の３層から構成
されている。以下にα−ＮＰＤ、ＤＰＶＢｉ、ＢＣｚＶ
Ｂｉ、Ａｌｑ３の構造式を示す。

【化１】

【化２】

【化３】

【化４】なお、有機ＥＬ発光層１９は、青色光を発生させるもの
であれば、単層構造、複数層を積層した構造などの各種
の構造を適用することができる。

【００２３】また、後電極２０は、ＡｌＬｉ、ＭｇＩｎ
などの光反射性をもつ低仕事関数の材料で形成されてい
る。なお、後電極２０の酸化を防止するため、保護膜で
覆う構成とすることが好ましい。

【００２４】以上、本実施形態の表示装置１の構成を説
明したが、ここで図２および図３に示す説明図を用いて
本実施形態の作用について説明する。図２は表示装置１
を反射表示で用いる場合の説明図、図３は透過表示で用
いる場合の説明図である。

【００２５】（反射表示の場合）まず、図２を用いて表
示装置１の反射表示を行う場合について説明する。外光
等の外部より入射した光束（白色）Ｌは、各カラーフィ
ルタ層７Ｒ、７Ｇ、７Ｂで入射光波長の帯域制限を受
け、カラーフィルタ層７Ｒでは赤色（Ｒ）光成分Ｌ
_Rが、カラーフィルタ層７Ｇでは緑色（Ｇ）光成分Ｌ
_Gが、カラーフィルタ層７Ｂでは青色（Ｂ）光成分Ｌ_Bの
みが通過する。

【００２６】このような各カラーフィルタ層から対応す
る青・赤色変換層４Ｒ、青・緑色変換層４Ｇ、無変換層
８へ入射した光は、これらの層を十分高い効率で透過す
る。すなわち、青・赤色変換層４Ｒは青色光帯域のみを
吸収するだけであるため、赤色光成分Ｌ_R1は効率よく透
過することができる。また、青・緑色変換層４Ｇも青色
光帯域のみを吸収するだけであるため、緑色光成分Ｌ_G1
は効率よく透過することができる。さらに、無変換層８
は、ほぼ無損失で青色光成分Ｌ_B1を透過させることがで
きる。

【００２７】また、赤色光成分Ｌ_R1及び緑色光成分Ｌ_G1
は、青・赤色変換層４Ｒ、青・緑色変換層４Ｇを励起す
る波長域の光をそれぞれカラーフィルタ７Ｒ、７Ｇによ
り吸収された波長域の光なので、、光Ｌの入射により、
青・赤色変換層４Ｒ、青・緑色変換層４Ｇが発光するこ
とはない。青・赤色変換層４Ｒ、青・緑色変換層４Ｇ、
無変換層８を通過した光成分Ｌ_R2、Ｌ_G2、Ｌ_B2は、それ
ぞれの画素電極１３に対応する電圧に応じて配列された
液晶１７及び後偏光板１６に従い後電極２０に到達し、
後電極２０により反射され再び後偏光板１６及び液晶１
７を通過する光成分Ｌ_R3、Ｌ_G3、Ｌ_B3は、それぞれ青・
赤色変換層４Ｒ、青・緑色変換層４Ｇ、無変換層８に到
達するが、青・赤色変換層４Ｒ、青・緑色変換層４Ｇを
励起する波長域の光が実質的にないため発光せずに透過
する。青・赤色変換層４Ｒ、青・緑色変換層４Ｇ、無変
換層８を通過した光成分Ｌ_R4、Ｌ_G4、Ｌ_B4は、そのまま
カラーフィルタ７Ｒ、７Ｇ、７Ｂに到達し、光成分
Ｌ_R5、Ｌ_G5、Ｌ_B5は、それぞれ実質的にカラーフィルタ
７Ｒ、７Ｇ、７Ｂの分光作用により色の度合が決定さ
れ、また、液晶セル２における各画素部分の電界変調を
行うことで、各色成分を混合して表示することが可能と
なる。特に、各色成分を階調制御することで、広い色度
範囲を実現することができる。このようにＥＬ発光素子
３では、そのＥＬ基板２２、前電極１８、有機ＥＬ発光
層１９が極めて薄く、しかも可視光に対し高い透過性を
有するので、これら部材の光の吸収による損失が少なく
良好に反射することができる。また外光Ｌにより各色変
換層を発光させないので暗表示時の輝度を低いままに設
定することができる。

【００２８】（透過表示の場合）次に、図３を用いて表
示装置１の透過表示を行う場合、すなわち、ＥＬ発光素
子３を液晶セル２のバックライトとして用いた表示につ
いて説明する。ＥＬ素子３の前電極１８と後電極２０と
の間に所定の電圧を印加すると、有機ＥＬ発光層１９か
ら青・赤色変換層４Ｒを励起する光成分Ｌ_B0および青・
赤色変換層４Ｒを励起しない光成分Ｌ_A1、青色光成分Ｌ
_B0および若干の他の波長域の光成分Ｌ_A1が表示領域全域
に亙って出射される。この青色光Ｌ_B0は、液晶１７およ
び後偏光版１６の偏光作用を経て青・赤色変換層４Ｒに
入射して長波長側に変換されて赤色光Ｌ_R6としてカラー
フィルタ層７Ｒ側へ出射される。また、青・赤色変換層
４Ｒからは、赤色光Ｌ_R6とともに発光した極僅かの他の
波長域の光Ｌ_A2および吸収せずに透過した光成分Ｌ_A1も
出射される。赤色光Ｌ_R6、光成分Ｌ_A2と光成分Ｌ_A1がカ
ラーフィルタ層７Ｒに入射すると、これらの光は若干の
スペクトル整形（Ｒ以外の成分吸収）を受けて、色純度
に優れた赤色光Ｌ_R7として前方に出射される。すなわ
ち、カラーフィルタ層７Ｒは、ＥＬ発光素子３の発光し
た光成分Ｌ_A1および青・赤色変換層４Ｒの発光した光成
分Ｌ_A2に加え、光成分Ｌ_R6の一部を吸収し、赤色純度の
高い赤色光成分Ｌ_R7を出射することとなる。このように
カラーフィルタ層７Ｒに入射される光成分Ｌ_R6が赤色の
波長域の光を高い割合で含んでいるため、色純度を維持
するとともに白色光に比べ高い透過率、すなわち高い純
度の表示を実現することができる。この画素領域でのエ
ネルギーの損失を低く抑えることができる。なお、同図
に示すように、青・赤色変換層４Ｒの色変換効率は３.
０と高く、出射光成分Ｌ_R7の光量はＥＬ発光素子３での
光量にひけをとらない。

【００２９】また、青・緑色変換層４Ｇでは、ＥＬ発光
素子３からの光成分（Ｌ_B0′とＬ_A1′）が入射される。
ここで光成分Ｌ_B1′は、青・緑色変換層４Ｇを励起する
光成分であり、光成分Ｌ_A1′は、青・緑色変換層４Ｇを
励起しない光成分である。青色光Ｌ_B0′はこの青・緑色
変換層４Ｇで長波長側に変換されて緑色光Ｌ_G6としてカ
ラーフィルタ層７Ｇ側へ出射される。光成分Ｌ_A1′は実
質的に吸収されず青・緑色変換層４Ｇを通過する。ま
た、青・赤色変換層４Ｒからは、極僅かの他の波長域の
光Ｌ_A3も出射される。緑色光Ｌ_G6と光Ｌ_A3と光Ｌ_A1′と
がカラーフィルタ層７Ｇに入射すると、これらの光は若
干のスペクトル整形（Ｇ以外の成分吸収）を受けて、色
純度に優れた緑色光Ｌ_G7として前方に出射される。すな
わち、カラーフィルタ層７Ｇは、ＥＬ発光素子３の発光
した光成分Ｌ_A1′および青・緑色変換層４Ｇの発光した
光成分Ｌ_A3に加え、光成分Ｌ_G6の一部を吸収し、緑色純
度の高い緑色光成分Ｌ_G7を出射することとなる。このよ
うにカラーフィルタ層７Ｇに入射される光成分Ｌ_G6が赤
色の波長域の光を高い割合で含んでいるため、色純度を
維持するとともに白色光に比べ高い透過率、すなわち高
い純度の表示を実現することができる。この画素領域で
のエネルギーの損失を低く抑えることができる。なお、
図３に示すように、ＥＬ発光素子３、青・緑色変換層４
Ｇの色変換効率を５.１と高く、ＥＬ発光素子３での光
量にひけをとらない。

【００３０】さらに、無変換層８に入射したＥＬ発光素
子３からの光成分Ｌ_B0″および光成分Ｌ_A1″は、そのま
まカラーフィルタ層７Ｂに入射してＢ成分以外の若干の
成分の光（Ｌ_A1″）が除去されて出射される。このた
め、当然に光エネルギーの損失は低く抑えられている。
カラーフィルタ層７Ｂに入射される光成分Ｌ_B6が青色の
波長域の光を高い割合で含んでいるため、色純度を維持
するとともに白色光に比べ高い透過率、すなわち高い純
度の表示を実現することができる。ちなみに（光成分Ｌ
_B0＋光成分Ｌ_A1）と（光成分Ｌ_B0′＋光成分Ｌ_A1′）と
（光成分Ｌ_B0″＋光成分Ｌ_A1″）とは互いに同一光であ
るため、前電極１８、有機ＥＬ発光層１９、後電極２０
は、画素電極１３に合わせて異なる光を発光するようパ
ターニングされる必要がない。

【００３１】このように、透過表示においても、液晶セ
ル２を電界変調することで、各画素の色を混合して表示
できることは明白である。特に、各色を階調制御するこ
とで広い色度範囲を実現できる。

【００３２】上記したように、本実施形態の表示装置１
においては、ＥＬ発光素子３からの発光エネルギーを、
カラーフィルタ層７Ｒ、７Ｇ、７Ｂの各領域に合わせた
色成分に変換するため、光エネルギーの利用効率を高め
ることができる。また、液晶セル２において、対向電極
１０および画素電極１３は、それぞれ前配向膜１１と後
配向膜１５の直下に形成されているため、液晶１７に電
界を印加し易い構造であるため、駆動電圧を低減するこ
とが可能となる。本実施形態では、カラーフィルタ層７
Ｒ、７Ｇ、７Ｂ、色変換層４Ｒ、４Ｇおよび無変換層８
が、前透明基板５と対向電極１０との間にあるが、対向
電極１０と前配向膜１１との間に設けてもよい。

【００３３】（実施形態２）図４は、本発明に係る表示
装置の実施形態２を示す断面図である。本実施形態は、
上記した実施形態１の構成において、色変換層４や無変
換層８、およびカラーフィルタ７を後透明基板６側に配
置している。カラーフィルタ層７と、画素電極１３およ
び薄膜トランジスタ１４との間には、保護膜２１が介在
されている。なお、他の構成、作用、動作並びに効果
は、上記実施形態１と略同様であるため、説明を省略す
る。本実施形態では、カラーフィルタ層７Ｒ、７Ｇ、７
Ｂ、色変換層４Ｒ、４Ｇおよび無変換層８が、後透明基
板６と画素電極１３との間にあるが、前透明基板５と対
向電極１０との間にあるが、画素電極１３と後配向膜１
５との間に設けてもよい。

【００３４】（実施形態３）図５は、本発明に係る表示
装置の実施形態３を示す断面図である。本実施形態にお
けるバックライトとしてのＥＬ発光素子３は、紫外光に
青色光を含む光を発生する。また、色変換層およびカラ
ーフィルタ層は、後透明基板２２側に形成されている。
特に、色変換層は、その機能が上記した実施形態１のも
のと異なるように設定されている。すなわち、青色画素
領域では、後透明基板２２上に、紫外光を赤色光に変換
する紫外・赤色変換層２３Ｒと赤色光成分のみを透過す
るカラーフィルタ層７Ｒとが積層されて形成されてい
る。また、緑色画素領域では、後透明基板２２上に、紫
外光を緑色光に変換する紫外・緑色変換層２３Ｇと緑色
光成分のみを透過するカラーフィルタ層７Ｇとが積層さ
れて形成されている。さらに、青色画素領域では、後透
明基板２２上に、紫外光を青色光に変換する紫外・青色
変換層２３Ｂと青色光成分のみを透過するカラーフィル
タ層７Ｂとが積層されて形成されている。なお、他の構
成は、上記した実施形態２と同様であるため、説明を省
略する。

【００３５】次に、本実施形態の表示装置１の作用を図
６を用いて説明する。（透過表示の場合）まず、同図に示したように、ＥＬ素
子３から発生した光Ｌ_ELが紫外・赤色変換層２３Ｒに入
射すると、長波長側への変換が行われて赤色光Ｌ_R1がカ
ラーフィルタ層７Ｒへ向けて出射される。赤色光Ｌ
_R8は、カラーフィルタ層７Ｒで色純度が高められる。ま
た、ＥＬ素子３から発生した光Ｌ_ELが紫外・緑色変換層
２３Ｇに入射すると、長波長側への変換が行われて緑色
光Ｌ_G8がカラーフィルタ層７Ｇへ向けて出射される。緑
色光Ｌ_G8は、カラーフィルタ層７Ｇで色純度が高められ
る。さらに、ＥＬ素子３から発生した光Ｌ_ELが紫外・青
色変換層２３Ｂに入射すると、長波長側への変換が行わ
れて青色光Ｌ_B8がカラーフィルタ層７Ｂへ向けて出射さ
れる。青色光Ｌ_B8は、カラーフィルタ層７Ｂで色純度が
高められる。ＥＬ発光素子３からの発光エネルギーを、
カラーフィルタ層７Ｒ、７Ｇ、７Ｂの各領域に合わせた
色成分に変換するため、光エネルギーの利用効率を高め
ることができる。また、液晶セル２において、対向電極
１０および画素電極１３は、それぞれ前配向膜１１と後
配向膜１５の直下に形成されているため、液晶１７に電
界を印加し易い構造であるため、駆動電圧を低減するこ
とが可能となる。

【００３６】（反射表示の場合）本実施形態において
は、各カラーフィルタ層７Ｒ、７Ｇ、７ＢでそれぞれＲ
成分のみ、Ｇ成分のみ、Ｂ成分のみが透過して対応する
各色変換層２３Ｒ、２３Ｇ、２３Ｂに入射するので、外
から入射される光が紫外光を含んでいても紫外光は各色
変換層に入射されることはほとんどないので各色変換層
が発光することはなく、暗表示時の輝度を低いままに設
定することができる。各色変換層での光吸収は、ＵＶ帯
域のみであるため、Ｒ、Ｇ、Ｂ各成分は効率よく透過す
ることができる。

【００３７】本実施形態においては、ＥＬ発光素子３か
らの発光エネルギーを、カラーフィルタ層７Ｒ、７Ｇ、
７Ｂの各領域に合わせた色成分に変換するため、光エネ
ルギーの利用効率を高めることができる。また、液晶セ
ル２において、対向電極１０および画素電極１３は、そ
れぞれ前配向膜１１と後配向膜１５の直下に形成されて
いるため、液晶１７に電界を印加し易い構造であるた
め、駆動電圧を低減することが可能となる。また、各色
変換層が長波長側へ波長変換を行う材料でなるため、蛍
光色素の選択の幅を広くすることができる。

【００３８】上記した実施形態３においては、カラーフ
ィルタ層７Ｒ、７Ｇ、７Ｂと色変換層２３Ｒ、２３Ｇ、
２３Ｂとが、後透明基板６と画素電極１３との間にある
が、画素電極１３と後配向膜１５との間に設けてもよ
く、または、前透明基板５と対向電極１０との間或いは
対向電極１０と前配向膜１１との間に設けてもよい。

【００３９】（実施形態４）図７は、本発明に係る表示
装置の実施形態４を示す断面図である。本実施形態にお
いては、カラーフィルタ層としてそれぞれイエロー
（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）のみを透過させ
るものを用い、色変換層としては青色光励起のものを用
いている。なお、他の部分の構成は上記した実施形態１
と同様であるため、同一の符号を付して説明を省略す
る。

【００４０】本実施形態におけるカラーフィルタ層とし
ては、Ｙ成分のみを透過するカラーフィルタ層２４Ｙ
と、Ｍ成分のみを透過するカラーフィルタ層２４Ｍと、
Ｃ成分のみを透過するカラーフィルタ層２４Ｃと、の３
種類が配置されている。また、色変換層としては、Ｂ
（青）成分の光をＹ成分の光に変換する色変換層２５Ｙ
と、Ｂ成分の光をＭ成分の光に変換する色変換層２５Ｍ
と、Ｂ成分の光をＣ成分の光に変換する色変換層２５Ｃ
と、の３種類が、配置されている。同図に示すように、
カラーフィルタ層２４Ｙと色変換層２５Ｙとが積層し、
カラーフィルタ層２４Ｍと色変換層２５Ｍとが積層し、
カラーフィルタ層２４Ｃと色変換層２５Ｃとが積層する
ように設定されている。

【００４１】ここで、色変換層２５Ｙは、Ｂ成分の光を
Ｒ成分の光に変換する色変換層と、Ｂ成分の光をＧ成分
の光に変換する色変換層と、の混合体であり、Ｒ成分の
光とＧ成分の光との混合色であるＹを得ることができ
る。また、色変換層２５Ｍは、本質的にはＢ成分の光を
Ｒ成分の光に変換する色変換層であるが、吸光度を考慮
して入射するＢ成分の強度の約半分のみをＲ成分の光に
変換するように設定されている。これにより、変換光Ｒ
と未変換光（透過光）Ｂの混合色であるマゼンタ（Ｍ）
を得る。さらに、色変換層２５Ｃは、本質的にはＢ成分
の光をＧ成分の光に変換する色変換層であるが、吸光度
を考慮して、入射Ｂ成分の強度の約半分のみをＧ成分の
光に変換するように設定されている。これにより、変換
光Ｇと未変換光（透過光）Ｂの混合色であるシアン
（Ｃ）を得る。

【００４２】次に、本実施形態の表示装置１の作用につ
いて図８および図９を用いて説明する。（反射表示の場合）以下、図８を用いて反射表示の場合
の作用を説明する。まず、外部より入射する光束（白
色）は、各カラーフィルタ層２４Ｙ、２４Ｍ、２４Ｃで
帯域制限される。すなわち、同図に示すように、Ｙエリ
アではＲ成分の光（一点鎖線）とＧ成分の光（破線）と
が通過する。また、ＭエリアではＲ成分の光とＢ成分の
光（実践）とが通過する。さらに、ＣエリアではＧ成分
の光とＢ成分の光とが通過する。

【００４３】Ｙ、Ｍ、Ｃ各エリアからの通過光束は、各
色変換層２５Ｙ、２５Ｍ、２５Ｃに入射するが、この際
に以下の理由で色変換を受ける場合がある。まず、Ｙエ
リアでは、入射光が直下の色変換層２５Ｙを通過する。
このとき、色変換層２５Ｙでの吸収は、Ｂ成分の帯域の
みなので、Ｒ成分とＧ成分は効率よく透過できる。ま
た、Ｍエリアでは、入射が直下の色変換層２５Ｍを通過
する。このとき、色変換層２５Ｍでの吸収も、Ｂ成分の
帯域のみなので、Ｇ成分の光は効率よく透過できるが、
Ｂ成分が吸収とＧ成分への変換を受けるため、Ｂ成分の
光が減少しＧ成分の光が増大する。

【００４４】そして、各色変換層を経た光は、ＥＬ発光
素子３の後電極２０で反射される。このとき、後電極２
０は極めて高反射率をもつため、光の損失を抑制するこ
とができる。その後、反射光は、再び同じ経路を戻って
出射される。この際、反射光は、色変換層２５Ｙ、２５
Ｍ、２５Ｃで色変換を受けるため、ＭエリアではよりＢ
成分が減少して殆どＲ成分に変換される。また、Ｃエリ
アでは、よりＢ成分が減少して殆どＧ成分に変換され
る。したがって、本実施形態における３原色は、Ｙエリ
アでＹ、Ｍエリアで事実上のＲ、Ｃエリアで事実上のＧ
となる。ここで、液晶セル２を電界変調することでＹ、
Ｒ、Ｇの各色を混合して表示することが可能となる。本
実施形態によれば、表示の明るさは、上記した実施形態
１に比較して大きくなるが、色度範囲は実施形態１より
限定された範囲となる。また、本実施形態では、液晶モ
ードでの損失を除けば、最大６６％もの反射率を得るこ
とができる。なお、本実施形態では、最大輝度表示が白
表示でなくＹ表示となる点が上記した実施形態１と異な
る。

【００４５】（透過表示の場合）本実施形態では、ＥＬ
発光素子３から発生する光が青色光である。この青色光
が、図９に示すように、各色変換層２５Ｙ、２５Ｍ、２
５Ｃで長波長側へ変換され、Ｙ、Ｍ、Ｃの光を得る。そ
して、カラーフィルタ層２４Ｙ、２４Ｍ、２４Ｃで若干
のスペクトル整形を受けて、色純度に優れた３原色の補
色光線として出射する。そして、液晶セル２における液
晶１７を電界変調することで、各色を混合して表示する
ことが可能となる。また、液晶モードでの損失を除け
ば、最大６６％もの透過率を得ることができる。これに
より、バックライトとしてのＥＬ発光素子３の消費電力
を大きく削減することができる。なお、透過表示の場合
は、反射表示の場合と異なり、色成分Ｙ、Ｍ、Ｃの混色
により白表示が可能となる。

【００４６】以上、実施形態４について説明したが、本
実施形態の表示装置１においては、ＥＬ発光素子３から
の発光エネルギーを、カラーフィルタ層２４Ｙ、２４
Ｍ、２４Ｃの各領域に合わせた色成分に変換するため、
光エネルギーの利用効率を高めることができる。また、
特に、本実施形態においては、表示の明るさが、上記し
た実施形態１に比較した大きくできるという利点があ
る。また、液晶モードでの損失を除けば、最大６６％の
反射率と透過率が得られるため、明るい反射表示が行
え、バックライトとしてのＥＬ発光素子３の消費電力を
大きく削減することができる。なお、本実施形態では、
カラーフィルタ層２４Ｙ、２４Ｃ、２４Ｍと色変換層２
５Ｙ、２５Ｃ、２５Ｍとが、前透明電極５と対向電極１
０との間にあるが、対向電極１０と前配向膜１１との間
に設けてもよく、さらに、カラーフィルタ層２４Ｙ、２
４Ｃ、２４Ｍと色変換層２５Ｙ、２５Ｃ、２５Ｍとが、
後透明電極６と画素電極１３との間、或いは画素電極１
３と後配向膜１５との間に設けてもよい。

【００４７】（実施形態５）図１０は、本発明に係る表
示装置の実施形態５を示す説明図である。本実施形態
は、上記した実施形態４における色変換層２５Ｙ、２５
Ｍ、２５Ｃを、紫外光励起の色変換層２６Ｙ、２６Ｍ、
２６Ｃに置き換えたものであり、ＥＬ発光素子３は紫外
光を発生するように設定されている。なお、他の構成は
上記した実施形態４と略同様であるため、その説明は省
略する。本実施形態では、色変換層２６Ｙは紫外光をＹ
成分の光に変換し、色変換層２６Ｍは紫外光をＭ成分の
光に変換し、色変換層２６Ｃは紫外光をＣ成分の光に変
換するように設定されている。

【００４８】色変換層２６Ｙは、紫外光をＲ成分の光に
変換する色変換層と、紫外光をＧ成分の光に変換する色
変換層と、の混合体である。これにより、ＲとＧの混合
色であるＹを得ることができる。また、色変換層２６Ｍ
は、紫外光をＲ成分の光に変換する色変換層と、紫外光
をＢ成分の光に変換する色変換層と、の混合体である。
これにより、ＲとＢの混合色であるＭを得ることができ
る。さらに、色変換層２６Ｃは、紫外光をＢ成分の光に
変換する色変換層と、紫外光をＧ成分の光に変換する色
変換層と、の混合体である。これにより、ＢとＧの混合
色であるＣを得ることができる。なお、これらに対応す
るカラーフィルタ層は、上記した実施形態４と同様の配
置構成をもつ。

【００４９】（反射表示の場合）本実施形態における各
色変換層２６Ｙ、２６Ｍ、２６Ｃの吸収は、ＵＶ帯域の
みなので、Ｙ、Ｍ、Ｃ各成分は効率よく透過することが
できる。そして、液晶セル２を電界変調することでＹ、
Ｍ、Ｃの各色を混合して表示することが可能である。な
お、本実施形態における反射表示時の作用は、上記した
実施形態４の場合と同様であるため、説明を省略する。
本実施形態においても、表示の明るさは、上記した実施
形態１より明るくすることができる。また、本実施形態
においても、液晶モードでの損失を除けば、最大６６％
の反射率を得ることができる。さらに、本実施形態で
は、上記した実施形態４と異なり、反射表示においても
白表示が行えるという利点がある。

【００５０】（透過表示の場合）本実施形態のＥＬ発光
素子３からの発光は紫外光である。これが各色変換層に
入射して、長波長側に変換を受けてＹ、Ｍ、Ｃ光束を得
る。そして、各カラーフィルタ層において若干のスペク
トル整形を受けて、色純度に優れた３原色の補色光線と
して出射される。さらに、液晶セル２の液晶１７が電界
変調されることで、各色を混合してカラー表示すること
ができる。

【００５１】本実施形態においても、ＥＬ発光素子３か
らの発光エネルギーを、カラーフィルタ層２４Ｙ、２４
Ｍ、２４Ｃの各領域に合わせた色成分に変換するため、
光エネルギーの利用効率を高めることができる。また、
液晶モードでの損失を除けば、最大６６％の反射率と透
過率が得られるため、明るい反射表示が行え、バックラ
イトとしてのＥＬ発光素子３の消費電力を大きく削減す
ることができる。なお、本実施形態においても、カラー
フィルタ層２４Ｙ、２４Ｃ、２４Ｍと色変換層２６Ｙ、
２６Ｃ、２６Ｍとが、前透明電極５と対向電極１０との
間にあるが、対向電極１０と前配向膜１１との間に設け
てもよく、さらに、カラーフィルタ層２４Ｙ、２４Ｃ、
２４Ｍと色変換層２６Ｙ、２６Ｃ、２６Ｍとが、後透明
電極６と画素電極１３との間、或いは画素電極１３と後
配向膜１５との間に設けてもよい。

【００５２】以上、実施形態１〜５について説明した
が、本発明はこれらに限定されるものではなく、構成の
要旨に付随する各種の変更が可能である。例えば、上記
各実施形態においては、液晶セル２に２枚の偏光板を備
えた構成としたが、液晶モードに応じて１枚偏光板或い
は偏光板無と適宜変更が可能である。また、液晶モード
もＴＮ液晶モード、ＳＴＮ液晶モード、ＥＣＢ液晶モー
ド、強誘電液晶モード、ＧＨ液晶モードなど各種の液晶
モードを適宜採用することが可能である。さらに、ＥＬ
発光素子３の構成も、ＥＬ基板２２が前に位置する構成
に限定されるものではなく、後電極２０の後面側に設け
られた構成としても勿論よい。また、有機ＥＬ発光層１
９においても、各種の材料や、単層のものや複数層でな
るものなど各種の構造のものも適用することが可能であ
る。

【００５３】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、この発
明によれば、光エネルギーの利用効率が高く、低消費電
力での駆動が行える、多色表示が可能な表示装置を実現
するという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の表示装置の実施形態１を示す断面図。

【図２】実施形態１における反射表示の場合を示す説明
図。

【図３】実施形態１における透過表示の場合を示す説明
図。

【図４】本発明の表示装置の実施形態２を示す断面図。

【図５】本発明の表示装置の実施形態３を示す断面図。

【図６】実施形態３の色変換層の説明図。

【図７】本発明の表示装置の実施形態４を示す断面図。

【図８】実施形態４の反射表示の場合を示す説明図。

【図９】実施形態４の透過表示の場合を示す説明図。

【図１０】本発明の表示装置の実施形態５における色変
換層の説明図。

【符号の説明】

１表示装置２液晶セル３ＥＬ発光素子４Ｒ青・赤色変換層４Ｇ赤・緑色変換層７Ｒ、７Ｇ、７Ｂカラーフィルタ層８無変換層１０対向電極１３画素電極１４薄膜トランジスタ１７液晶１８前電極１９有機ＥＬ発光層２０後電極（反射板）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩ // Ｈ０５Ｂ 33/22 Ｈ０５Ｂ 33/22

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】相対向する前基板および後基板のそれぞ
れの対向内側面に、他方の基板側と互いに対向して画素
領域を形成する電極が設けられ、かつ前記両基板の間隙
に液晶が封止された液晶セルを、備えた表示装置におい
て、所定の波長域の光を受光してより長波長域の光を発光す
る発光層を設けたことを特徴とする表示装置。
【請求項２】前記発光層は、所定の前記画素領域毎に
配置されていることを特徴とする請求項１記載の表示装
置。
【請求項３】前記画素領域毎にカラーフィルタ層が配
置され、かつ前記カラーフィルタ層の後方に前記色発光
層が配置されていることを特徴とする請求項２記載の表
示装置。
【請求項４】外光を反射させて表示光として出射させ
る反射板を備えることを特徴とする請求項１〜請求項３
のいずれかに記載の表示装置。
【請求項５】前記液晶セルの後方にバックライトが配
置されていることを特徴とする請求項１〜請求項４のい
ずれかに記載の表示装置。
【請求項６】前記バックライトは、ＥＬ発光素子であ
ることを特徴とする請求項５記載の表示装置。
【請求項７】前記バックライトの後部に前記反射板が
配置されていることを特徴とする請求項５または請求項
６に記載の表示装置。
【請求項８】前記ＥＬ発光素子は、光透過性をもつ前
電極と、後電極との間にＥＬ発光層が挟まれてなること
を特徴とする請求項６記載の表示装置。
【請求項９】前記反射板は前記後電極であり、かつ前
記前電極は透明であることを特徴とする請求項８記載の
表示装置。
【請求項１０】前記ＥＬ発光層は、有機ＥＬ材料でな
ることを特徴とする請求項８または請求項９に記載の表
示装置。
【請求項１１】前記カラーフィルタ層および前記発光
層は、前記前基板側に配置されていることを特徴とする
請求項１〜請求項１０のいずれかに記載の表示装置。
【請求項１２】前記カラーフィルタ層および前記発光
層は、前記後基板側に配置されていることを特徴とする
請求項１〜請求項１０のいずれかに記載の表示装置。
【請求項１３】前記バックライトは青色光を出射し、
前記発光層は青色光を受光し赤色光を発光する赤色発光
層と青色光を受光し、緑色光を発光する緑色発光層とか
らなることを特徴とする請求項５〜請求項１２のいずれ
かに記載の表示装置。
【請求項１４】前記バックライトは、紫外光を含む光
を出射し、前記発光層は、紫外光を受光し、赤色を発光
する赤色発光層と紫外光を受光し、緑色を発光する緑色
発光層とからなることを特徴とする請求項５〜請求項１
２のいずれかに記載の表示装置。