JPH1078582A

JPH1078582A - 表示装置及びその駆動方法

Info

Publication number: JPH1078582A
Application number: JP8252195A
Authority: JP
Inventors: Tomoyuki Shirasaki; 友之白嵜; Hiroyasu Yamada; 裕康山田; Masaharu Shiotani; 雅治塩谷; Tetsushi Yoshida; 哲志吉田; Manabu Takei; 学武居
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 1996-09-04
Filing date: 1996-09-04
Publication date: 1998-03-24

Abstract

(57)【要約】【課題】明・暗状態において良好なコントラストを有
し、しかも低消費電力な表示装置を提供する。【解決手段】液晶表示部１３の後方に有機ＥＬ発光素
子１２をバックライトとして、および反射板として、配
置する。有機ＥＬ発光素子１２は、前側よりＩＴＯでな
るアノード電極１９、有機ＥＬ材料でなるエレクトロル
ミネッセンス層１８、反射性を有するＭｇＩｎでなる反
射カソード電極１５の順に形成されて構成される。この
ため、外光は反射カソード電極１５で効率よく反射され
て表示用光となる。また、有機ＥＬ発光素子１２を駆動
すると、発光が略１００パーセント表示用光として用い
ることができる。このため、コントラストが良好で低消
費電力な表示装置とすることができる。

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、反射型表示機能および透過型表示
機能を兼ね備えた、液晶表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示装置は、薄型軽量化が可能であ
るため種々の電子機器の表示装置として使用されてい
る。近年では、情報化が個人のレベルまで浸透し始めて
おり、携帯用パソコン（ノート型パソコン）や、携帯情
報端末などが普及している。このような電子機器は、携
帯用であるため電力消費を極力抑える必要がある。この
ため、携帯用電子機器では、バックライトを無くしてこ
れに必要とされる電力を削減した、反射型の液晶表示装
置が用いられている。しかし、このような液晶表示装置
は、外光が明るい昼間（明状態）においては良好なコン
トラストを得ることができるが、暗い場所や夜間（暗状
態）では表示を見ることができない。ここで、反射型で
はなく、バックライトを備えた透過型の液晶表示装置に
ついて考えると、暗状態ではバックライトの輝度が２０
ｃｄ／ｍ²程度で充分なコントラストを得ることができ
るのに対し、明状態ではバックライトの輝度が２００ｃ
ｄ／ｍ²でも良好なコントラストを得ることはできな
い。そこで、図２８に示すような、反射型表示機能と透
過型表示機能とを備えた液晶表示装置が開発されてい
る。この液晶表示装置は、図２８に示すように、液晶表
示部の後方に半透過半反射膜（ハーフミラー）２が配置
され、半透過半反射膜２の後方にバックライトシステム
３（ランプ４と導光板５などで構成される）が配置され
ている。半透過半反射膜２は、ベースフィルムの上面に
反射層を設け、下面に散乱層を設けた構造であり、入射
する光の一部を透過し、残りの光を反射する機能を持っ
ている。

【０００３】以下、この従来の液晶表示装置における表
示作用について簡単に説明する。図中Ａは液晶表示部１
に入射する明状態における外光を示している。この外光
Ａは、液晶表示部１を通過して半透過半反射膜２に入射
する。このとき入射光Ａ１は、一部が透過光Ａ３として
半透過半反射膜２を透過し、残りの光が反射光Ａ２とし
て反射する。この反射光Ａ２が液晶表示部１に入射さ
れ、液晶の配向状態に応じた表示光Ａ４が表示面から出
射され表示が行われる。また、暗状態においては、バッ
クライトシステム３を点灯することにより照明光Ｂが出
射され、この照明光Ｂが半透過半反射膜２を透過して照
明光Ｂ１となる。ここで、照明光Ｂは、一部光が半透過
半反射膜２を透過し、この透過した一部の光が照明光Ｂ
１となる。照明光Ｂ１が液晶表示部に入射することによ
り、液晶の配向状態に応じた表示が可能となる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来の液晶表示装置では、外光Ａを起源とする入射光
Ａ１の一部（Ａ３）が半透過半反射膜２を透過してしま
うため、反射光Ａ２の光量が減少してしまい良好なコン
トラストをとれないという問題がある。一方、暗状態で
用いるバックライトシステム３を起源とする照明光Ｂ
は、半透過半反射膜２を通過することにより、光量が大
幅に減少して照明光Ｂ１になる。すなわち、バックライ
トシステム３からの光を効率よく表示に用いることがで
きない。このため、暗状態において、良好なコントラス
トを得るにはバックライトシステム３の発光性能を上げ
ることが要請され、消費電力が増加し、特に携帯用液晶
表示装置において、連続表示時間が速いという問題を避
けることができない。

【０００５】また、カラーフィルタを設けて多色表示を
行う液晶表示装置では、カラーフィルタに入射した外光
やバックライト光がカラーフィルタにより所定波長域に
分光されて出射される。すなわち、赤色カラーフィルタ
であれば、赤色の波長域以外の波長域の光を吸収し、赤
色の波長域の光を出射させる機能を有するが、赤色の波
長域以外の光を完全に遮光できずに部分的に出射してし
まうので色純度が落ちてしまったり、また赤色の波長域
の光に加え、赤色の波長域の光も若干吸収してしまうた
め、全体として輝度が低く、コントラスト比が小さいと
いう問題が生じていた。特に、液晶に対し表示面側にカ
ラーフィルタを設けた半透過半反射型液晶表示装置の場
合、反射型として外光はカラーフィルタ及び液晶を２度
づつ通過しなければならず、透過型としてのバックライ
トの光がカラーフィルタ及び液晶を１度づつ通過するの
に対し入射光に対する出射光の割合が著しく低く、反射
型としての表示と透過型としての表示との間での表示具
合の差が大きいといった問題もあった。

【０００６】一方、カラーフィルタなしに色表示を行う
液晶表示装置として、ＥＣＢ（複屈折効果）型の液晶表
示装置がある。

【０００７】反射型のＥＣＢ型液晶表示装置は、一対の
基板間に液晶を挟んでなる液晶セルの両外面に、偏光軸
を有する偏光板を配置させ、一方の偏光板の下部に反射
板を設けた構成になっている。このような液晶表示装置
では、外光が他方の偏光板の作用により直線偏光され、
この光が液晶を通過する際に液晶の複屈折作用により偏
光状態の異なる楕円偏光になり、さらにその後一方の偏
光板を通過する際に直接偏光される。この直接偏光され
た光は反射板で反射され、再び一方の偏光板を透過した
後、液晶の複屈折作用により偏光状態の異なる楕円偏光
になり、最後に他方の偏光板の偏光作用により所定の波
長域の光、つまり所定の色の光として出射される。した
がって、上記液晶表示装置は、カラーフィルタなしに液
晶の複屈折作用と両偏光板の偏光作用により色表示する
ものである。ところで、液晶は印加電圧に応じて配列状
態が変化するのに伴い偏光性を変える。つまり印加電圧
にしたがって液晶から偏光板へ出射される光の偏光状態
が変わるので、液晶に加わる印加電圧を制御して同一画
素の色を変化することができる。

【０００８】しかしながら、このようなＥＣＢ型液晶表
示装置であっても、図２９に示すように、入射される光
に対する出射する光の割合である出射率が、各色毎に極
端に異なり、輝度バランスが著しく損なわれた表示しか
できなかった。

【０００９】この発明が解決しようとする第一の課題
は、明状態において良好なコントラストを有する表示を
行うことができ、暗状態においても良好なコントラスト
を有する表示を低消費電力で行うことができる表示装置
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。本発明が解決しようとする第二の課題は、各色の
輝度バランスの良好な表示を行う液晶表示装置を提供す
ることである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明で
は、表示装置において、それぞれ電極を有する一対の透
明基板間に挟まれた液晶を有し、一方の透明基板側が表
示面である液晶表示パネルと、可視光に対し透過性を示
す前電極と可視光に対し反射性を示す後電極と前記前電
極及び後電極の間に配置され、実質的に可視光に対し透
過性を示し、前電極及び後電極の間に所定値の電圧を印
加することにより発光する有機エレクトロルミネッセン
ス層とを有し、液晶表示パネルに対向して配置された有
機ＥＬパネルと、を備えることを特徴としている。

【００１１】請求項１記載の発明においては、表示面か
ら液晶表示パネルに入射された光は、液晶表示パネルの
液晶を通過した後、有機ＥＬパネルの後電極に反射さ
れ、再び液晶を通過し表示面から出射し表示する。ま
た、有機ＥＬパネルの前電極及び後電極の間に所定値の
電圧を印加すると、有機エレクトロルミネッセンス層に
電子と正孔とが注入され、有機エレクトロルミネッセン
ス層内において電子と正孔との再結合に伴った発光が生
じ、この光を液晶を通過して表示面から出射する。有機
ＥＬパネルは、電極や有機エレクトロルミネッセンス層
を極めて薄く設定できるので、これら部材の光吸収によ
る損失が少なく、反射表示、透過表示のいずれにおいて
も高い輝度の光を表示面から出射することができるとと
もに、表示光を通過する部材の厚さに比して顕著になる
表示像のズレが小さい表示を行うことができる。したが
って、半透過半反射板を用いることなしに発光効率の良
い反射表示及び透過表示ができるので透過表示での消費
電力を小さくすることができる。

【００１２】また、有機エレクトロルミネッセンス層内
には任意の発光材料を添加することにより、有機ＥＬパ
ネルの発光色を任意に設定することができるので、液晶
や偏光板等の作用による表示光の色及び輝度を補正する
ことができ、色純度や輝度バランスを向上することがで
きる。

【００１３】請求項１１記載の発明では、表示装置の駆
動方法において、それぞれ電極が設けられた一対の透明
基板間に挟まれた液晶を有し一方の透明基板側に表示面
を有する液晶表示パネルと、可視光に対し透過性を示す
前電極と可視光に対し反射性を示す後電極と前電極及び
後電極の間に配置され実質的に可視光に対し透過性を示
し前電極及び後電極の間に所定値の電圧を印加すること
により発光する有機エレクトロルミネッセンス層とを有
し、液晶表示パネルに対向して配置された有機ＥＬパネ
ルと、を備え、液晶表示パネルの表示面から液晶に入射
された光を有機ＥＬパネルの後電極で反射し表示面に出
射する反射表示と、前記前電極及び後電極の間に印加さ
れた電圧により発光する前記有機ＥＬパネルの光を前記
液晶表示パネルの前記液晶を介し前記表示面から出射す
る透過表示と、を切り替えることを特徴としている。

【００１４】反射表示、透過表示のいずれにおいても高
い輝度の光を表示面から出射することができるとともに
表示像のズレが小さい表示を行うことができ、有機エレ
クトロルミネッセンス層内には任意の発光材料を添加す
ることにより、有機ＥＬパネルの発光色を任意に設定す
ることができるので、液晶や偏光板等の作用による表示
光の色及び輝度を補正することができ、色純度や輝度バ
ランスを向上することができる。さらに、環境（周囲の
明るさ）に応じて反射表示と反射表示より消費電力の大
きい透過表示とを切り替えることができるので消費電力
の浪費を抑制することができ、本発明の表示装置を携帯
用として用いればバッテリーの交換無しに長時間の連続
表示が可能になる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、この発明に係る表示装置の
詳細を実施形態に基づいて説明する。（実施形態１）図１は、この発明に係る表示装置の実施
形態１を示す断面図である。同図中１１は表示装置であ
り、相対的に後方に配置された有機ＥＬ発光素子１２
と、この有機ＥＬ発光素子１２の前方に配置された液晶
表示部１３と、から大略構成されている。

【００１６】まず、有機ＥＬ発光素子１２の構成につい
て説明する。有機ＥＬ発光素子１２は、例えばガラスで
なる基板１４の上に、後部電極としての、光反射性の金
属、例えばＭｇＩｎでなる反射カソード電極１５が形成
されている。なお、反射カソード電極１５の材料として
は、電子放出性の観点から、仕事関数が低い材料が望ま
しく、その電子親和力（ｅＶ）が、後述する電子輸送層
１６の材料の最低空分子軌道（ＬＵＭＯ）の準位に反映
される電子輸送層１６材料の電子親和力に近いか又はそ
れより小さいことが望ましい。また、光反射性の観点か
ら、より可視光（４００ｎｍ以上８００ｎｍ以下の電磁
波）に対し反射性のある材料が望ましい。この反射カソ
ード電極１５は、液晶表示部１３の表示領域と対応する
形状・面積をもつ。また、反射カソード電極１５は、任
意の膜厚となるようにスパッタ法などを用いて成膜する
ことができ、反射面が平滑な鏡面構造である。

【００１７】反射カソード電極１５の上には、同様に表
示領域と対応する形状・面積を有する、Ａｌｑ３でなる
電子輸送層１６が形成されている。この電子輸送層１６
の膜厚は、２０ｎｍ〜１００ｎｍ程度であり、蒸着法を
用いて形成されている。また、電子輸送層１６の上に
は、ＰＶＣｚとＢＮＤと発光材料を適宜混合してなる正
孔輸送層１７が、ディップコートまたはスピンコート法
等の湿式成膜により形成されている。この正孔輸送層１
７の膜厚は、２０ｎｍ〜１００ｎｍ程度に設定されてい
る。ＢＮＤは、ＰＶＣｚ単位ユニットに対するモル比率
が約１０／１００〜２０／１００の割合で混入され、正
孔輸送層１７内への正孔の注入及び輸送とを促すような
アノード電極に対し相対的なバンドギャップを持ってい
る。そして、これら電子輸送層１６と正孔輸送層１７と
で、エレクトロルミネッセンス層１８を構成している。
このエレクトロルミネッセンス層１８の膜厚は、約０.
１５μｍとなる。なお、以下にＡｌｑ３、ＰＶＣｚ、Ｂ
ＮＤの構造式を示す。

【００１８】

【化１】

【化２】

【化３】

【００１９】発光材料は、所定の波長域の光を吸収し、
それぞれ赤色、緑色、青色に発光する光ルミネッセンス
（photoluminescence）材料からなるドーパントであ
り、正孔輸送層及び／又は電子輸送層にドープされてい
る。赤色ドーパントとしては、4-(dicyanomethylene)-2
-methyl-6-(p-dimethylaminostyryl)-4H-pyran（以下、
ＤＣＭ１）があり、図１６に示すように６００ｎｍ付近
に発光ピークを有する橙色乃至赤色発光を生じる。以下
にＤＣＭ１の構造式を示す。

【化４】緑色ドーパントとして、3-(2'-benzothiazoyl)-7-dieth
ylaminocoumarin（以下、クマリン６）があり、図１６
に示すように５００ｎｍ〜５５０ｎｍ間にピークを有す
る緑色の発光を示す。以下にクマリン６の構造式を示
す。

【化５】他の緑色ドーパントとして、quinaqridone（以下、キナ
クリドン）がある。以下にキナクリドンの構造式を示
す。

【化６】青色ドーパントとしては、tetraphenylbenzidine（以
下、ＴＰＢ）、4,4'-bis(2,2'-diphenylvinylene)biphe
nyl、4,4'-bis((2-carbazole)vinylene)biphenyl、tetr
aphenylbutadiene誘導体、cyclopentadiene誘導体、oxa
diazole誘導体等がある。以下にＴＰＢの構造式を示
す。

【化７】赤色ドーパント、緑色ドーパント、青色ドーパントはそ
れぞれ、ＰＶＣｚ単位ユニットに対するモル比率が約１
／１００〜４／１００の割合で混入され、後述するカラ
ーフィルタの分光スペクトルにあわせてドープ量を調整
されている。

【００２０】エレクトロルミネッセンス層１８の上に
は、全面にアノード電極１９が形成されている。このア
ノード電極１９は、外光および有機ＥＬ発光素子１２で
発光される光に対して透過性を有する電極材料、例えば
ＩＴＯで形成され、その膜厚は約０.０５μｍに設定さ
れている。

【００２１】以上、表示装置１１の有機ＥＬ発光素子１
２の構成について説明したが、上記したように、エレク
トロルミネッセンス層１８の膜厚を薄くできる理由は、
有機膜の成膜制御性が良いことと、材料の電荷注入性な
どを始めとする特性に起因するものであり、特に有機Ｅ
Ｌ発光素子とすることにより実現し得たものである。そ
して、エレクトロルミネッセンス層１８とアノード電極
１９とを合わせた膜厚も、０．１μｍ〜０.２μｍ程度
と薄いものであるため、入射する外光の吸収による減衰
を極僅かとすることができる。また、このような有機Ｅ
Ｌ発光素子１２では、後記する作用で述べるように、外
光が、アノード電極１９で反射したり、反射カソード電
極１５で反射したりすることにより、表示画面にフリッ
カ（ちらつき現象）が発生したり、表示画面が部分的に
継続して輝く現象（きらきら）が発生するのを抑制する
ことができる。

【００２２】次に、液晶表示部１３の構成の概略を説明
する。図１に示すように、液晶表示部１３は、対をなす
前透明基板２０側および後透明基板２１側と、図示しな
いシール材と、で形成される間隙に、例えば略９０°に
ツイストネマティック配向されたＴＮ液晶２２が封止さ
れて液晶セルが構成されている。そして、前透明基板２
０の前方には前偏光板２３が配置され、後透明基板２１
の後方には後偏光板２４が配置されている。前偏光板２
３と後偏光板２４とは、それぞれの偏光軸が互いに直交
し、かつ液晶の配向に合わせて配置されている。前透明
基板２０側の詳しい構成は、前透明基板２０の対向内側
面に、ブラックマスク２６、カラーフィルタ２７が適宜
配置・形成されている。カラーフィルタ２７は赤色、緑
色、青色の各色をそれぞれ分光するＲフィルタ、Ｇフィ
ルタ、Ｂフィルタから構成され、Ｒフィルタ、Ｇフィル
タ、Ｂフィルタはそれぞれストライプ状または、後述す
る画素電極３０に対応したドット配列をしている。ま
た、これらブラックマスク２６およびカラーフィルタ２
７の上には、透明性を有する保護膜２８が形成され、保
護膜２８上にＩＴＯからなる可視光に対し７０％以上の
透過性を有する共通電極２５が表示領域全面にわたって
形成され、共通電極２５上には配向処理されたポリイミ
ドからなる。前配向膜２９が形成されている。一方、後
透明基板２１の対向内側面には、ＩＴＯでなる画素電極
３０および画素電極３０に接続されたスイッチング素子
である薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）３１が、画素配列に
従って多数配列されている。配列パターンは、行方向及
びそれに直交する列方向に並んで配列されたマトリクス
配列や、対応するカラーフィルタのＲ、Ｇ、Ｂを１周期
とした画素電極３０の列に隣接する列の画素電極３０が
半周期ずらした、いわゆるデルタ配列等がある。ＴＦＴ
３１は、そのゲート電極が選択電圧を出力するゲートラ
インに接続され、そのドレイン電極が信号電圧を出力す
るドレインラインに接続されている。これらＴＦＴ３１
を含む非画素領域には、窒化シリコンからなる層間絶縁
膜３４がパターン形成され、画素電極３０上及び層間絶
縁膜３４上にはポリイミドからなり、配向処理が施され
た後配向膜３２が形成されている。

【００２３】発光材料は、所定の波長域の光を吸収し、
それぞれ赤色、緑色、青色に発光する光ルミネッセンス
（photoluminescence）材料からなるドーパントであ
り、正孔輸送層及び／又は電子輸送層にドープされてい
る。赤色ドーパントとしては、4-(dicyanomethylene)-2
-methyl-6-(p-dimethylaminostyryl)-4H-pyran（以下、
ＤＣＭ１）があり、図１６に示すように６００ｎｍ付近
に発光ピークを有する橙色乃至赤色発光を生じる。以下
にＤＣＭ１の構造式を示す。

【化４】

【００２４】緑色ドーパントとして、3-(2'-benzothiaz
oyl)-7-diethylaminocoumarin（以下、クマリン６）が
あり、図１６に示すように５００ｎｍ〜５５０ｎｍ間に
ピークを有する緑色の発光を示す。以下にクマリン６の
構造式を示す。

【化５】

【００２５】他の緑色ドーパントとして、quinaqridone
（以下、キナクリドン）がある。以下にキナクリドンの
構造式を示す。

【化６】

【００２６】青色ドーパントとしては、tetraphenylben
zidine（以下、ＴＰＢ）、4,4'-bis(2,2'-diphenylviny
lene)biphenyl、4,4'-bis((2-carbazole)vinylene)biph
enyl、tetraphenylbutadiene誘導体、cyclopentadiene
誘導体、oxadiazole誘導体等がある。以下にＴＰＢの構
造式を示す。

【化７】

【００２７】赤色ドーパント、緑色ドーパント、青色ド
ーパントはそれぞれ、ＰＶＣｚ単位ユニットに対するモ
ル比率が約１／１００〜４／１００の割合で混入され、
後述するカラーフィルタの分光スペクトルにあわせてド
ープ量を調整されている。

【００２８】エレクトロルミネッセンス層１８の上に
は、全面にアノード電極１９が形成されている。このア
ノード電極１９は、外光および有機ＥＬ発光素子１２で
発光される光に対して透過性を有する電極材料、例えば
ＩＴＯで形成され、その膜厚は約０.０５μｍに設定さ
れている。

【００２９】以上、表示装置１１の有機ＥＬ発光素子１
２の構成について説明したが、上記したように、エレク
トロルミネッセンス層１８の膜厚を薄くできる理由は、
有機膜の成膜制御性が良いことと、材料の電荷注入性な
どを始めとする特性に起因するものであり、特に有機Ｅ
Ｌ発光素子とすることにより実現し得たものである。そ
して、エレクトロルミネッセンス層１８とアノード電極
１９とを合わせた膜厚も、０．１μｍ〜０.２μｍ程度
と薄いものであるため、入射する外光の吸収による減衰
を極僅かとすることができる。また、このような有機Ｅ
Ｌ発光素子１２では、後記する作用で述べるように、外
光が、アノード電極１９で反射したり、反射カソード電
極１５で反射したりすることにより、表示画面にフリッ
カ（ちらつき現象）が発生したり、表示画面が部分的に
継続して輝く現象（きらきら）が発生するのを抑制する
ことができる。

【００３０】次に、液晶表示部１３の構成の概略を説明
する。図１に示すように、液晶表示部１３は、対をなす
前透明基板２０側および後透明基板２１側と、図示しな
いシール材と、で形成される間隙に、例えば略９０°に
ツイストネマティック配向されたＴＮ液晶２２が封止さ
れて液晶セルが構成されている。そして、前透明基板２
０の前方には前偏光板２３が配置され、後透明基板２１
の後方には後偏光板２４が配置されている。前偏光板２
３と後偏光板２４とは、それぞれの偏光軸が互いに直交
し、かつ液晶の配向に合わせて配置されている。前透明
基板２０側の詳しい構成は、前透明基板２０の対向内側
面に、ブラックマスク２６、カラーフィルタ２７が適宜
配置・形成されている。カラーフィルタ２７は赤色、緑
色、青色の各色をそれぞれ分光するＲフィルタ、Ｇフィ
ルタ、Ｂフィルタから構成され、Ｒフィルタ、Ｇフィル
タ、Ｂフィルタはそれぞれストライプ状または、後述す
る画素電極３０に対応したドット配列をしている。ま
た、これらブラックマスク２６およびカラーフィルタ２
７の上には、透明性を有する保護膜２８が形成され、保
護膜２８上にＩＴＯからなる可視光に対し７０％以上の
透過性を有する共通電極２５が表示領域全面にわたって
形成され、共通電極２５上には配向処理されたポリイミ
ドからなる。前配向膜２９が形成されている。一方、後
透明基板２１の対向内側面には、ＩＴＯでなる画素電極
３０および画素電極３０に接続されたスイッチング素子
である薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）３１が、画素配列に
従って多数配列されている。配列パターンは、行方向及
びそれに直交する列方向に並んで配列されたマトリクス
配列や、対応するカラーフィルタのＲ、Ｇ、Ｂを１周期
とした画素電極３０の列に隣接する列の画素電極３０が
半周期ずらした、いわゆるデルタ配列等がある。ＴＦＴ
３１は、そのゲート電極が選択電圧を出力するゲートラ
インに接続され、そのドレイン電極が信号電圧を出力す
るドレインラインに接続されている。これらＴＦＴ３１
を含む非画素領域には、窒化シリコンからなる層間絶縁
膜３４がパターン形成され、画素電極３０上及び層間絶
縁膜３４上にはポリイミドからなり、配向処理が施され
た後配向膜３２が形成されている。

【００３１】以下、このような構成の表示装置１１を外
光を反射させて用いる場合（明状態で用いる場合）と、
有機ＥＬ発光素子１２を発光駆動させて用いる場合（暗
状態で用いる場合）の作用・動作を説明する。

【００３２】（明状態で用いる場合）この表示装置１１
を明状態で用いる場合は、有機ＥＬ発光素子１２をオフ
状態にして用いる。図１の矢印ａは外光である入射光を
示し、矢印ｂは出射光を示す。まず、入射光ａは、液晶
表示部１３を通過して有機ＥＬ発光素子１２に入射す
る。入射光ａは、前偏光板２３、液晶２２、後偏光板２
４の偏光作用を受け、有機ＥＬ発光素子１２に入射され
る。この入射光ａは、アノード電極１９とエレクトロル
ミネッセンス層１８を通過して反射カソード電極１５で
反射される。このとき、実際の反射は、概して図２で示
すことができる。なお、図においてアノード電極１９と
エレクトロルミネッセンス層１８の光屈折率は無視して
示している。同図に示すように、入射光ａは、反射カソ
ード電極１５で反射する出射光ｂとアノード電極１９の
表面で極一部が反射する出射光ｂ₁とに主に分かれる。
これら出射光ｂと出射光ｂ₁との距離ｄは、アノード電
極１９とエレクトロルミネッセンス層１８との膜厚の和
をｔ、入射角をθとすると、ｄ＝ｔ・sin2θ／cosθで表
すことができる。ここで、入射角θ＝３０°とすると、
ｔ＝０.２μｍであるとすれば、ｄ＝０．２μｍ程度と
なる。このように、本実施形態では、有機ＥＬ材料を用
いたことにより、アノード電極１９とエレクトロルミネ
ッセンス層１８との膜厚の和を小さく抑えることができ
るため、反射光ｂ、ｂ₁の距離ｄは極短くなる。なお、
エレクトロルミネッセンス層１８の屈折率を加味しても
略同様の値となる。このため、反射光ｂ、ｂ₁が液晶表
示部１３に入射して前方に出射された場合に、二重の表
示光が形成されても、その間隔は肉眼では無視できる程
短いため、画面にフリッカ（ちらつき現象）を発生させ
たり、表示画面が部分的に継続して輝く現象（きらき
ら）を発生させることはない。また、入射光ａが反射カ
ソード電極１５で反射されたときに、アノード電極１９
とエレクトロルミネッセンス層１８との膜厚は極めて薄
いため、出射光ｂは光量の損失が小さく、表示に対して
充分な光量を確保することができる。

【００３３】（暗状態で用いる場合）この表示装置１１
を暗状態で用いる場合は、有機ＥＬ発光素子１２をオン
状態にして用いる。このときの有機ＥＬ発光素子１２の
概略的なエネルギーダイヤグラムを図３に示す。図３に
ＰＶＣｚ、ＢＮＤ及び発光材料からなる正孔輸送層とＡ
ｌｑ３からなる電子輸送層の２層構造の有機ＥＬ素子の
発光プロセスを示す。ここで、有機carrier輸送層内で
の電子の移動性は、各材料のlowest unoccup-ied molec
ular orbital（ＬＵＭＯ）の準位に依存され、正孔の移
動性は、high-est occupied molecular orbital（ＨＯ
ＭＯ）の準位に依存され、言い換えれば、これら電荷を
有する粒子の移動は、各材料の固有のバンドギャップの
上限と下限とに反映される。電極を含む全体としては、
電子は各材料の電子親和力（ｅＶ）に反映され、正孔は
各材料のイオン化エネルギー（ｅＶ）に反映されること
になる。

【００３４】まず、カソード電極から電子輸送層（ＥＴ
Ｌ）への電子の注入に関しては、cathodeの電子親和力
とＡｌｑ３のＬＵＭＯとの間のポテンシャル障壁がある
が、cathode及びanode間に所定値の電圧を印加すること
により乗り越えて実現することができる。そして、アノ
ード電極から正孔輸送層（ＨＴＬ）への正孔の注入に関
しては、anodeのイオン化エネルギーとＨＴＬ内の材料
のＨＯＭＯとの間のポテンシャル障壁があるが、cathod
e及びanode間に電圧を印加することにより乗り越えて実
現することができる。

【００３５】次にＨＴＬ内の正孔の移動については、図
４に示すように、ＰＶＣｚとＢＮＤとの混合により形成
されたトラッピングサイトを移動するホッピング伝動が
主体となる。つまり、anodeのイオン化エネルギーとＢ
ＮＤのＨＯＭＯとの差であるgapＡを電圧の印加により
乗り越えた正孔は、ＢＮＤのＨＯＭＯとＰＶＣｚのＨＯ
ＭＯとの間のgapＢを次々と乗り越えてＥＴＬに向か
う。また、Ａｌｑ３に注入された電子の一部は、電圧の
印加によりgapＥを乗り越えるが、gapＤが大きいために
ＨＴＬにおけるＥＴＬとの界面付近に留まり、ＨＴＬ内
を輸送される正孔と再結合を起こし、電荷を持たない１
重項励起子を発生させる。残りの電子は、ＥＴＬ内で注
入された正孔と再結合を起こし１重項励起子を発生させ
る。１重項励起子は１０ｎｍ程度の不規則な移動をした
後、失活に至るが、発光材料に補足され、所定波長域の
可視光を発光する。

【００３６】図５は単層のＰＶＣｚと、クマリン６がド
ープされたＰＶＣｚ層と、エタノール中に２．８５×１
０^-5（ｍｏｌ／ｌ）で存在するクマリン６の、それぞれ
の光吸収スペクトルである。図中、破線（ａ）は、ＰＶ
Ｃｚの吸収スペクトルであり、実線（ｂ）は、クマリン
６がドープされたＰＶＣｚ層の吸収スペクトルであり、
一点鎖線（ｃ）は、クマリン６のエタノール溶液の吸収
スペクトルである。実線（ａ）及び実線（ｂ）からクマ
リン６は、ＰＶＣｚ中では４００ｎｍ〜５００ｎｍ付近
に吸収ピークを有し、ＰＶＣｚ自体は主に、３５０ｎｍ
以下の光を吸収する性質を有している。

【００３７】図６はＰＶＣｚ単層のＥＬ（エレクトロル
ミネッセンス）特性とＰＬ（フォトルミネッセンス）特
性のスペクトル図である。図中破線が電圧の印加による
発光スペクトルで、実線が所定の波長域の光の吸光によ
る発光スペクトルである。ＰＶＣｚは４００ｎｍ近傍に
ＥＬピーク及びＰＬピークを有している。

【００３８】図５、６よりＰＶＣｚの単層型の場合、電
子と正孔との再結合によりＰＶＣｚ自体が４００ｎｍ近
傍にピークを有する発光を生じ、この一部をクマリン６
が吸収し、発光するという二重の発光になっているが、
本実施形態の２層構造の有機ＥＬ発光素子１２では、図
１６に示すようにＰＶＣｚは４００ｎｍピークの発光
が、ほとんどなく、発光材料の発光のみが確認されてい
ることから変換効率が極めて良好に行われていることが
推察される。

【００３９】このような作用により、本実施形態の有機
ＥＬ発光素子１２は、低電圧条件で駆動を行うことがで
き、低消費電力化を達成することができる。このため、
表示装置１１の携帯性を高めることができる。また、有
機ＥＬ素子１２での発光は、上記したように正孔輸送層
１７と電子輸送層１６との界面近傍で起こるため、実質
的には正孔輸送層１７とアノード電極１９を膜厚方向に
光が通過すればよく、光量の損失がほとんどない。この
ため、充分な光量の表示用光を発生させることができ
る。さらに、エレクトロルミネッセンス層を有機化合物
で構成したことにより、平滑で均一な膜厚の成膜が行え
るため、発光の面内均一性の良好な照明とすることがで
きる。なお、暗状態で用いる場合は、上記したように低
消費電力化が図られているため、電池駆動を行ってもよ
く、コンセントから電源をとって駆動させてもよい。

【００４０】以上、実施形態１について説明したが、こ
こでエレクトロルミネッセンス層として無機ＥＬ材料を
用いた場合と、上記した実施形態１とを比較して検討す
る。実施形態１においては、エレクトロルミネッセンス
層の膜厚が約０.１５μｍであり、スピンコーティング
法を用いて平坦に形成することができる。これに対し
て、無機ＥＬ材料、例えばチタン系のＥＬ材料をエレク
トロルミネッセンス層に適用すると、適切な実効電界と
発光が得られるＥＬ膜厚は数十μｍとなる。このため、
上記実施形態１において図２を用いて説明した反射光ど
うしの距離ｄは、無機ＥＬ発光素子の場合に、実施形態
１の距離ｄより大幅に長くなる。また、実施形態１にお
いては、発光メカニズムがエレクトロルミネッセンス層
中に注入された電子と正孔との再結合により光が放出さ
れる。このようなエレクトロルミネッセンス層は半導体
的にとらえることができる。これに対し、無機ＥＬ発光
素子においては、電子がエレクトロルミネッセンス層中
にトンネル効果などで導入され、エレクトロルミネッセ
ンス層に印加されている高電界で加速されて蛍光中心に
衝突してエネルギーを与えることにより発光を起こして
いると考えられている。すなわち、無機ＥＬ発光素子の
メカニズムは、絶縁破壊的にとらえることができる。こ
の点から考えると、有機系エレクトロルミネッセンス層
を用いた場合の方が、無機系エレクトロルミネッセンス
層を用いた場合よりも、低消費電力化を図り易いといえ
る。なお、無機ＥＬ発光素子では発光材料を発光層内に
添加することができないので、有機ＥＬ発光素子のよう
に任意の色を発光するような制御が極めて困難である。

【００４１】本実施形態では、カラーフィルタ２７によ
る色と有機ＥＬ発光素子１２による色の両方の設定を行
うことができ、カラーフィルタ２７だけでは困難であっ
た、目的に応じた色の表示が可能となる。上記実施形態
では、反射カソード電極１５は、反射面が平滑な鏡面構
造であったが、反射面に凹凸を形成し散乱させる構造を
適用すれば液晶表示の視野角も広がるとともに均一な表
示を行うことができる。また、有機ＥＬ素子は、任意の
波長域の光を発光する発光材料を添加することにより発
光色の設定ができる点で、無機ＥＬ素子より優れてい
る。このため、本実施形態においては、直線偏光する偏
光板や楕円偏光する位相差板や液晶の構成に加え、有機
ＥＬ発光素子１２の発光色により表示色を設定すること
ができるのでより幅の広い色の選択が可能となる。

【００４２】（実施形態２）図７は、本発明の表示装置
の実施形態２を示す断面図である。本実施形態の表示装
置１１においては、液晶表示部１３の構成は上記した実
施形態１と同様である。有機ＥＬ発光素子１２の構成
は、基板１４が液晶表示部１３に対向するように（前側
に）配置され、基板１４の後面に順次、アノード電極１
９、エレクトロルミネッセンス層１８、反射カソード電
極１５が形成された構成である。なお、エレクトロルミ
ネッセンス層１８の構成材料は、上記した実施形態１と
同様である。本実施形態においても、上記実施形態１と
同様に、有機ＥＬ発光素子１２の消費電力を低くでき、
また、面内均一性の良好な発光を行わせることができ
る。さらに、本実施形態においても、実施形態１と同様
に外光の光量の損失を抑制して良好なコントラストを有
する表示を可能にする。本実施形態では、基板１４上に
アノード電極１９を配置し、製造プロセス中の各工程の
フォトレジストエッチング液等に劣化しやすい反射カソ
ード電極１５を最後に形成することができるので、品質
の良好な有機ＥＬ発光素子１２を提供することができ
る。

【００４３】（実施形態３）図８は、本発明の表示装置
の実施形態３を示す断面図である。本実施形態の表示装
置においては、液晶表示部１３が、上記した実施形態１
における後偏光板２４を省略できる液晶モードを採用し
たものである。また、有機ＥＬ発光素子１２は、液晶表
示部１２の後透明基板２１の後面へ一体的に、順次、ア
ノード電極１９、エレクトロルミネッセンス層１８、反
射カソード電極１５が形成されてなる。本実施形態にお
ける他の構成は、後偏光板２４がない点を除けば上記し
た実施形態２と同様である。このような構成としたこと
により、有機ＥＬ発光素子１２と液晶表示部１３とが一
体化した表示装置１１を実現でき、より薄型でコンパク
トな構造とすることができる。なお、本実施形態におけ
る作用・動作は、上記した実施形態２と同様である。

【００４４】（実施形態４）図９は、本発明の表示装置
の実施形態４を示す断面図である。本実施形態の表示装
置においては、液晶表示部１３の構成が上記した実施形
態１と同様である。有機ＥＬ発光素子１２は、上記した
実施形態１の反射カソード電極１５が透明電極材料でな
るカソード電極１５ａに置き換えられた構成である。ま
た、有機ＥＬ発光素子１２の後方には、入射光を散乱さ
せる拡散反射板３３が配置されている。このような構成
とすることにより、図６に示すように、明状態では外光
である入射光ａは、液晶表示部１３と有機ＥＬ発光素子
１２とを通過し、拡散反射板３３で反射されて反射光ｂ
となる。このとき、実際には反射光ｂは拡散反射板３３
で散乱されて単一の光線ではなく多方向に進む多数の光
線となる。このため、液晶表示部１３に後方から入射す
る光の面内均一性を高めることができる。暗状態では、
有機ＥＬ発光素子１２を駆動して表示用光ｃを発光させ
ることにより、液晶表示部１３の液晶の配向に応じた表
示が可能となる。本実施形態においては、上記したよう
に、拡散反射板３３の表面に入射光ａが当たると、この
入射光ａが散乱されて反射光の均一化を図ることができ
る。本実施形態における他の構成は、上記した実施形態
１と略同様である。

【００４５】（実施形態５）図１０は、本発明の表示装
置の実施形態５を示す断面図である。本実施形態の表示
装置においては、液晶表示部１３の前偏光板２３の前面
に拡散板４１を設けた点を除けば、実施形態１と同様の
構成である。拡散板４１は、互いに異なる屈折率の層が
複数積層された板であり、入射された光が各層の界面で
反射、透過を繰り返し起こすことにより光の進行方向を
拡散させる機能を有する。このような構造の表示装置で
は、反射型としては、入射光ａが１度拡散板４１に拡散
された後、液晶２２に入射し反射カソード電極１５の反
射により反射された出射光ｂが前偏光板２３を透過した
後、再び拡散板４１に拡散されるので、二重に拡散され
ることから、より液晶表示の視野角も広がるとともに均
一な輝度の表示を行うことができる。また、透過型の場
合でも１度拡散されるので、優れた表示を行うことがで
きる。

【００４６】（実施形態６）図１１は、本発明の表示装
置の実施形態６を示す断面図である。本実施形態の表示
装置においては、液晶表示部１３と有機ＥＬ発光素子１
２との間に拡散板４２を設けた点を除けば、実施形態１
と同様の構成である。拡散板４２は、互いに異なる屈折
率の層が複数積層された板であり、入射された光が各層
の界面で反射、透過を繰り返し起こすことにより光の進
行方向を拡散させる機能を有する。このような構造の表
示装置では、反射型としては、入射光ａが液晶２２を通
過した後拡散板４２により拡散され、反射カソード電極
１５の反射により反射された出射光ｂが再び拡散板４２
に拡散されるので、二重に拡散されることから、より液
晶表示の視野角も広がるとともに均一な輝度の表示を行
うことができる。また、透過型の場合でも１度拡散され
るので、優れた表示を行うことができる。

【００４７】（実施形態７）図１２は、本発明の表示装
置の実施形態７を示す断面図である。本実施形態の表示
装置においては、液晶表示部１３の後偏光板２４がない
点を除けば、実施形態１と同様の構成である。実施形態
１では、反射型として外光が後偏光板２４を２度透過
し、透過型として１度しか透過してないため、反射型と
透過型での輝度の差が比較的大きいのに対して、本実施
形態では偏光板を１枚にしたのでより透過性が良好にな
り、反射型と透過型での輝度の差を小さくすることがで
きる。

【００４８】（実施形態８）図１３は、本発明の表示装
置の実施形態８を示す断面図である。同図中１１は、表
示装置であり、液晶表示部１３と、相対的に後方に配置
された有機ＥＬ発光素子１２と、から大略構成される。
有機ＥＬ発光素子１２は、ガラスでなる基板１４の上
に、低仕事関数の光反射性の金属、例えばＭｇＩｎでな
る反射カソード電極１５が形成されている。なお、反射
カソード電極１５の材料としては、電子放出性の観点か
ら、仕事関数が低い材料が望ましく、その電子親和力
（ｅＶ）が、電子輸送層１６の材料の最低空分子軌道
（ＬＵＭＯ）の準位に反映される電子輸送層１６材料の
電子親和力に近いか又はそれより小さいことが望まし
い。また、光反射性の観点から、より可視光（４００ｎ
ｍ以上８００ｎｍ以下の電磁波）に対し反射性のある材
料が望ましい。反射カソード電極１５上には、Ａｌｑ３
からなる電子輸送層１６と、ＰＶＣｚとＢＮＤと発光材
料とが混在された正孔輸送層１７と、が順次積層されて
なるエレクトロルミネッセンス層１８が形成されてい
る。エレクトロルミネッセンス層１８上には、アノード
電極１９が積層されている。

【００４９】発光材料は、所定の波長域の光を吸収し、
それぞれ赤色、緑色、青色に発光する光ルミネッセンス
（photoluminescence）材料からなるドーパントであ
り、正孔輸送層及び／又は電子輸送層にドープされてい
る。赤色ドーパントとしては、ＤＣＭ１があり、図１６
に示すように６００ｎｍ付近に発光ピークを有する橙色
乃至赤色発光を生じる。緑色ドーパントとしてクマリン
６があり、図１６に示すように５００ｎｍ〜５５０ｎｍ
間にピークを有する緑色の発光を示す。他の緑色ドーパ
ントとして、キナクリドンがある。青色ドーパントとし
ては、ＴＰＢを適用される。他の青色ドーパントとして
は、4,4'-bis(2,2'-diphenylvinylene)bi-phenyl、4,4'
-bis((2-carbazole)vinylene)biphenyl、tetraphenylbu
tadiene誘導体、cyclopentadiene誘導体、oxadiazole誘
導体等がある。赤色ドーパント、緑色ドーパント、青色
ドーパントはそれぞれ、ＰＶＣｚ単位ユニットに対する
モル比率が約１／１００〜４／１００の割合で混入さ
れ、後述するカラーフィルタの分光スペクトルにあわせ
てドープ量を調整されている。

【００５０】液晶表示部１３は、有機ＥＬ発光素子１２
のアノード電極１９の外面側に配置され、両外面にそれ
ぞれ前偏光板２３、後偏光板２４が設けられた一対の前
透明基板２０と後透明基板２１との間に液晶４５を封入
した構造となっている。前透明基板２０は、対向内側の
面に、ＩＴＯからなる可視光に対し７０％以上の透過性
を有する共通電極２５が表示領域全面にわたって形成さ
れ、共通電極２５上には配向処理されたポリイミドから
なる前配向膜２９が形成されている。後透明基板２１の
対向内面側には、ＩＴＯでなる画素電極３０及び画素電
極３０に接続されたスイッチング素子であるＴＦＴ３１
が画素配列にしたがって多数配列されている。配列パタ
ーンは、行方向及びそれに直交する列方向に並んで配列
されたマトリクス配列になっている。ＴＦＴ３１は、そ
のゲート電極が選択電圧を出力するゲートラインに接続
され、そのドレイン電極が信号電圧を出力するドレイン
ラインに接続されている。これらＴＦＴ３１を含む非画
素領域には、窒化シリコンからなる層間絶縁膜３４がパ
ターン形成され、画素電極３０上及び層間絶縁膜３４上
にはポリイミドからなり、配向処理が施された後配向膜
３２が形成されている。

【００５１】前配向膜２９と後配向膜３２との間には、
所定方向に初期配向された液晶４５が介在している。液
晶４５の分子は、配向膜２９、３２の上における配向方
向を配向膜２９、３２で規制され、前記配向膜２９、３
２面に対し僅かなプレチルト角で傾斜した状態で、一方
の基板側から他方の基板側に向かって７５°±１０°の
ツイスト角で所定の方向にツイスト配向している。

【００５２】そして、この表示装置１１においては、液
晶４５の屈折率異方性Δｎと液晶層厚ｄとの積であるΔ
ｎｄの値と、表裏一対の偏光板２３、２４の透過軸の向
きを、入射光が白色光であるときの出射光の色が、液晶
表示部１３の両基板２０、２１の電極３０、２５間に印
加する電圧に応じて、少なくとも赤、緑、青、黒、白に
変化するように設定している。

【００５３】図１４は、上記液晶表示部１３の液晶分子
の配向状態と各偏光板２３、２４の透過軸の向きを液晶
表示装置の表面側から見た図であり、この実施形態で
は、液晶表示部１３のΔｎｄの値を８００ｎｍ〜１１０
０ｎｍに設定するとともに、偏光板２３、２４はそれぞ
れの透過軸２３ａ、２４ａを次のような向きにして配置
されている。

【００５４】すなわち、図１４のように、液晶表示部１
３の一方の基板、例えば基板２１の近傍における液晶分
子配向方向（配向膜３２のラビング方向）２１ａは、液
晶表示部１３の横軸Ｓに対して右回りに５２．５°±５
°の方向、他方の基板２０の近傍における液晶分子配向
方向（配向膜３２のラビング方向）２０ａは、前記横軸
Ｓに対して左回りに５２．５°±５°の方向にあり、液
晶分子は、そのツイスト方向を破線矢印で示したよう
に、基板２１から基板２０に向かって右回りに７５°±
１０°のツイスト角でツイスト配向している。

【００５５】そして、液晶表示部１３の基板２１の近傍
における液晶分子配向方向２１ａを０°の方向とする
と、液晶表示部１３の基板２１に対向する偏光板２４の
透過軸２４ａは、前記液晶分子のツイスト方向と逆方向
に５２．５°±３°の方向にあり、液晶表示部１３の基
板２０に対向する偏光板２３の透過軸２３ａは、前記ツ
イスト方向と逆方向に４７．５°±３°の方向にある。

【００５６】この実施形態のカラー液晶表示装置は、液
晶表示部１３の液晶層の複屈折作用と一対の偏光板２
３、２４の偏光作用とを利用して光を着色するもので、
このカラー液晶表示装置においては、偏光板２３を透過
して入射した直線偏光が、液晶表示部１３を通る過程で
その液晶層の複屈折作用により偏光状態を変えられ、各
波長光がそれぞれ偏光状態の異なる楕円偏光となった光
となって偏光板２４に入射して、この偏光板２４を透過
した光が、その光を構成する各波長光の光強度の比に応
じた色の着色光になり、この着色光が反射カソード電極
１５で反射され、前記偏光板２４と液晶表示部１３と偏
光板２３とを順に透過して液晶表示装置の表面側に出射
する。

【００５７】なお、反射カソード電極１５で反射された
光は、表面側に出射する過程で、液晶表示部１３の液晶
層により入射時とは逆の経路で複屈折作用を受け、入射
時とほぼ同じ直線偏光となって偏光板２３に入射するた
め、この偏光板２３を透過して出射する光は、反射カソ
ード電極１５で反射された光とほとんど変わらない着色
光である。

【００５８】そして、前記液晶表示部１３の液晶層の複
屈折作用は、この液晶層への印加電圧に応じた液晶分子
の配向状態の変化によって変化し、それにともなって前
記偏光板２４に入射する光の偏光状態が変化するため、
この偏光板２４を透過する各波長光の光強度の比に応じ
て光の着色が変化する。

【００５９】すなわち、液晶表示部１３の電極２５、３
０間に電圧を印加すると、液晶分子がツイスト配向状態
を保ちつつ立上がり配向し、この液晶分子の立上がり角
が大きくなるのにつれて液晶層の複屈折作用が小さくな
るが、液晶表示部１３の液晶層の複屈折作用が変化する
と、液晶表示部１３を透過して偏光板２４に入射する光
の偏光状態が変化するため、この偏光板２４を透過する
各波長光の光強度の比に応じて光の着色が変化し、その
光が反射カソード電極１５で反射されて液晶表示部１３
の表面側に出射する。

【００６０】このように、このカラー液晶表示装置の出
射光の色、つまり表示色は、電極２５、３０間に印加す
る電圧に応じて変化する。このカラー液晶表示装置の１
つの画素で表示できる色は、赤、緑、青の三原色の全て
と、ほぼ無彩色の暗表示である黒と、ほぼ無彩色の明表
示である白を含んでいる。

【００６１】図１５は上記カラー液晶表示装置の表示色
の変化を示すａ^*−ｂ^*色度図である。この図１５のよう
に、上記カラー液晶表示装置の表示色は、液晶表示部１
３の電極２５、３０間に電圧を印加していない初期状態
ではパープル（Ｐ）に近い色であり、電極２５、３０間
に印加する電圧を高くしてゆくのにともなって、矢印方
向、すなわち赤（Ｒ）→緑（Ｇ）→青（Ｂ）→黒→白の
順に変化する。これら赤、緑、青と、黒および白の表示
色は、いずれも、色純度が高い鮮明な色である。

【００６２】また、黒の表示状態における出射率をＲ
（ｍｉｎ）とし、白の表示状態における出射率を、印加
電圧が５ＶのときでＲ（５Ｖ）、印加電圧が７Ｖのとき
でＲ（７Ｖ）とすると、上記カラー液晶表示装置の出射
率は、Ｒ（ｍｉｎ）＝２．７８％Ｒ（５Ｖ）＝２２．８５％Ｒ（７Ｖ）＝２９．５５％である。

【００６３】そして、上記カラー液晶表示装置における
黒と白の表示のコントラストＣＲは、白を表示させるた
めの印加電圧を５ＶとしたときのコントラストをＣＲ
（５Ｖ）、白を表示させるための印加電圧を７Ｖとした
ときのコントラストをＣＲ（７Ｖ）とすると、ＣＲ（５Ｖ）＝８．２２ＣＲ（７Ｖ）＝１０．６３であり、白を表示させるための印加電圧を７Ｖとしたと
きはもちろん、白を表示させるための印加電圧を５Ｖと
したときでも、充分に高いコントラストが得られる。

【００６４】このような表示色とコントラストは、液晶
表示部１３の液晶４５の分子が基板２１側から基板２０
側に向かって７５°±１０°のツイスト角で所定の方向
にツイスト配向しており、この液晶表示部１３のΔｎｄ
の値が８００ｎｍ〜１１００ｎｍであるとともに、基板
２１の近傍における液晶分子の配向方向２１ａを０°の
方向としたとき、偏光板２４の透過軸２４ａが液晶分子
のツイスト方向と逆方向に５２．５°±３°の方向、偏
光板２３の透過軸２３ａが前記ツイスト方向と逆方向に
４７．５°±３°の方向に設定されていることを条件と
して得られるものであり、これらの条件が前記範囲を外
されると、その度合が大きくなるにつれて、コントラス
ト、表示色の順で表示品質が悪くなる。

【００６５】したがって、このカラー液晶表示装置によ
れば、カラーフィルタを用いずに光を着色するととも
に、同じ画素で複数の色を表示し、しかも、コントラス
トを高くするとともに、表示の基本である白と黒および
赤、緑、青の三原色を表示して、鮮明でかつ色彩の豊か
な多色カラー表示を実現することができる。

【００６６】また、透過型として用いる場合、従来のＥ
ＣＢ液晶表示装置は、図２９に示すように表示色によっ
て出射率が異なっていた。特に青色は他の色と比べ輝度
が低く視認しにくかった。有機ＥＬ発光素子１２では、
赤色ドーパントとしてＤＣＭ１、緑色ドーパントとして
クマリン６、青色ドーパントとしてＴＰＢを適用して白
色発光させることができるが、青白色を発光するように
ドーパントの混合比を適用すれば、相対的に青色の輝度
が高くなり各色に対する輝度バランスを良好にすること
ができる。このように有機ＥＬ発光素子１２では、各色
に発光する発光材料を任意に設定することができるの
で、目的に応じた表示色の色及び輝度を制御することが
できる。

【００６７】（実施形態９）図１７〜図１９はこの発明
の実施形態９を示しており、図１７はカラー液晶表示装
置の断面図である。この実施形態の表示装置１１は、液
晶表示部１３と、相対的に後方に配置された有機ＥＬ発
光素子１２と、から大略構成される。液晶表示部１３
は、一対の前透明基板２０と後透明基板２１との間に液
晶４５が封入され、前透明基板２０の外側面に位相差板
４９が配置され、位相差板４９の外面側に前偏光板２３
が配置され、後透明基板２１の外面側に後偏光板２４が
配置された構造となっている。前透明基板２０は、対向
内側の面に、ＩＴＯからなる可視光に対し７０％以上の
透過性を有する共通電極２５が表示領域全面にわたって
形成され、共通電極２５上には配向処理されたポリイミ
ドからなる前配向膜２９が形成されている。後透明基板
２１の対向内面側には、ＩＴＯでなる画素電極３０及び
画素電極３０に接続されたスイッチング素子であるＴＦ
Ｔ３１が画素配列にしたがって多数配列されている。配
列パターンは、行方向及びそれに直交する列方向に並ん
で配列されたマトリクス配列になっている。ＴＦＴ３１
は、そのゲート電極が選択電圧を出力するゲートライン
に接続され、そのドレイン電極が信号電圧を出力するド
レインラインに接続されている。これらＴＦＴ３１を含
む非画素領域には、窒化シリコンからなる層間絶縁膜３
４がパターン形成され、画素電極３０上及び層間絶縁膜
３４上にはポリイミドからなり、配向処理が施された後
配向膜３２が形成されている。前配向膜２９と後配向膜
３２との間には、所定方向に初期配向された液晶４５が
介在している。

【００６８】この実施形態のカラー液晶表示装置におい
ては、液晶表示部１３内部に封止された液晶４５のΔｎ
ｄの値と、位相差板４９のリタデーションの値と、表裏
一対の偏光板２３、２４の透過軸及び位相差板４９の遅
相軸の向きを、入射光が白色光であるときの出射光の色
が、電極２５、３０間に印加する電圧に応じて、少なく
とも赤、緑、青、黒、白に変化するように設定してい
る。

【００６９】図１８は、封止された液晶分子の配向状態
と各偏光板２３、２４の透過軸及び位相差板４９の遅相
軸の向きを表示装置１１の表示面側から見た図であり、
この実施形態では、液晶分子のツイスト角を７５°±３
°、Δｎｄの値を８００ｎｍ〜１１００ｎｍに設定し、
位相差板４９としてリタデーションの値が６０ｎｍ±２
０ｎｍのものを用いるとともに、表側及び裏側偏光板２
３、２４をその透過軸２３ａ、２４ａを次のような向き
にして配置し、前記位相差板４９をその遅相軸４９ａを
次のような向きにして配置している。

【００７０】すなわち、図１８のように、一方の基板、
例えば裏面側基板２１の近傍における液晶分子配向方向
２１ａは、液晶表示部１３の横軸Ｓに対して右回りに５
２．５°±５°の方向、他方の表面側基板２０の近傍に
おける液晶分子配向方向２０ａは、前記横軸Ｓに対して
左回りに５２．５°±５°の方向にあり、液晶分子は、
そのツイスト方向を破線矢印で示したように、裏面側基
板２１から表面側基板２０に向かって右回りに７５°±
１０°のツイスト角でツイスト配向している。

【００７１】そして、裏面側基板２１の近傍における液
晶分子配向方向２１ａを０°の方向とすると、裏面側基
板２１に対向する裏側偏光板２４の透過軸２４ａは、前
記液晶分子のツイスト方向と逆方向に５２．５°±３°
の方向にあり、表面側基板２０に対向する表側偏光板２
３の透過軸２３ａは、前記ツイスト方向と逆方向に６
０．５°±３°の方向にあり、さらに位相差板４９の遅
相軸４９ａは、前記ツイスト方向と逆方向に５２．５°
±３°の方向にある。

【００７２】この実施形態の表示装置１１は、液晶表示
部１３の液晶層の複屈折作用及び位相差板４９の複屈折
作用と一対の偏光板２３、２４の偏光作用とを利用して
光を着色するもので、このカラー液晶表示装置において
は、表側偏光板２３を透過して入射した直線偏光が、位
相差板４９と液晶４５を通る過程で前記位相差板４９の
複屈折作用及び液晶４５の複屈折作用により偏光状態を
変えられ、各波長光がそれぞれ偏光状態の異なる楕円偏
光となった光となって裏側偏光板２４に入射して、この
裏側偏光板２４を透過した光が、その光を構成する各波
長光の光強度の比に応じた色の着色光になり、この着色
光が反射カソード電極１５で反射され、前記裏側偏光板
２４と液晶４５と位相差板４９と表側偏光板２３とを順
に透過して液晶表示装置の表面側に出射する。

【００７３】なお、反射カソード電極１５で反射された
光は、表面側に出射する過程で、液晶４５及び位相差板
４９により入射時とは逆の経路で複屈折作用を受け、入
射時とほぼ同じ直線偏光となって表側偏光板２３に入射
するため、この表側偏光板２３を透過して出射する光
は、反射カソード電極１５で反射された光とほとんど変
わらない着色光である。

【００７４】そして、液晶４５の複屈折作用は、この液
晶４５への印加電圧に応じた液晶分子の配向状態の変化
によって変化し、それにともなって裏側偏光板２４に入
射する光の偏光状態が変化するため、この裏側偏光板２
４を透過する各波長光の光強度の比に応じて光の着色が
変化し、その光が反射カソード電極１５で反射されて表
示装置１１の表面側に出射する。

【００７５】したがって、この表示装置１１の出射光の
色、つまり表示色は、電極３０、２５間に印加する電圧
に応じて変化する。

【００７６】この表示装置１１の１つの画素で表示でき
る色は、赤、緑、青の三原色の全てと、ほぼ無彩色の暗
表示である黒と、ほぼ無彩色の明表示である白を含んで
いる。

【００７７】図１９は表示装置１１の表示色の変化を示
すａ^*−ｂ^*色度図である。この図１９のように、表示装
置１１の表示色は、電極２５、３０間に電圧と印加して
いない初期状態ではパープル（Ｐ）に近い色であり、電
極２５、３０間の印加電圧を高くしてゆくのにともなっ
て、赤（Ｒ）→緑（Ｇ）→青（Ｂ）→黒→白の順に変化
する。これら赤、緑、青と、黒および白の表示色は、い
ずれも、色純度が高い鮮明な色である。

【００７８】また、この実施形態の表示装置１１におけ
る黒の表示状態の出射率をＲ（ｍｉｎ）とし、白の表示
状態における出射率を、印加電圧が５ＶのときでＲ（５
Ｖ）、印加電圧が７ＶのときでＲ（７Ｖ）とすると、こ
のカラー液晶表示装置の出射率は、Ｒ（ｍｉｎ）＝３．３０％Ｒ（５Ｖ）＝２３．６４％Ｒ（７Ｖ）＝２８．９１％である。

【００７９】そして、このカラー液晶表示装置における
黒と白の表示のコントラストＣＲは、白を表示させるた
めの印加電圧を５ＶとしたときのコントラストをＣＲ
（５Ｖ）、白を表示させるための印加電圧を７Ｖとした
ときのコントラストをＣＲ（７Ｖ）とすると、ＣＲ（５Ｖ）＝７．１６ＣＲ（７Ｖ）＝８．７６であり、白を表示させるための印加電圧を７Ｖとしたと
きはもちろん、白を表示させるための印加電圧を５Ｖと
したときでも、充分に高いコントラストが得られる。

【００８０】したがって、この表示装置１１によれば、
カラーフィルタを用いずに光を着色するとともに、同じ
画素で複数の色を表示し、しかも、コントラストを高く
するとともに、表示の基本である白と黒および赤、緑、
青の三原色を表示して、鮮明でかつ色彩の豊かな多色カ
ラー表示を実現することができる。

【００８１】なお、上記実施形態では、図１８のよう
に、０°の方向に対して、表側偏光板２３の透過軸２３
ａを６０．５°±３°の方向、位相差板４９の遅相軸４
９ａを５２．５°±３°の方向に設定したが、この実施
形態のように、液晶分子のツイスト角を７５°±３°、
Δｎｄの値を８００ｎｍ〜１１００ｎｍ、位相差板４９
のリタデーションの値を６０ｎｍ±２０ｎｍとし、か
つ、裏側偏光板２４の透過軸２４ａを前記液晶分子のツ
イスト方向と逆方向に５２．５°±３°の方向に設定す
る場合は、前記０°の方向に対して、表側偏光板２３の
透過軸２３ａが液晶分子のツイスト方向と逆方向に５
１．５°±３°〜６０．５°±３°の範囲の方向、位相
差板４９の遅相軸４９ａが前記ツイスト方向と逆方向に
４２．５°±３°〜５２．５°±３°の範囲の方向にあ
れば、白と黒および赤、緑、青を高い色純度で表示する
ことができる。

【００８２】（実施形態１０）次に実施形態１０につい
て以下に説明する。実施形態１０では、表示装置１１
が、前偏光板２３の透過軸２３ａの方向、位相差板４９
の遅相軸４９ａの方向を除けば、実施形態９と同様の構
成である。図２０はこの発明の実施形態１０を示す。液
晶表示部１３の液晶分子の配向状態と各偏光板２３、２
４の透過軸２３ａ、２４ａおよび位相差板４９の遅相軸
の向きを表示装置１１の表示側から見た図である。この
形態は、０°の方向（裏面側基板２１の近傍における液
晶分子配向方向２１ａ）に対して、表側偏光板２３の透
過軸２３ａを液晶分子のツイスト方向と逆方向に５１．
５°±３°の方向、位相差板４９の遅相軸４９ａを前記
ツイスト方向と逆方向に４２．５°±３°の方向にした
ものであり、両基板２０、２１の近傍における液晶分子
配向方向２１ａ、２０ａと、裏側偏光板２４の透過軸２
４ａの向きは図１８と同じである。

【００８３】図２１は実施形態１０による表示装置１１
の表示色の変化を示すａ^*−ｂ^*色度図であり、この表示
装置１１の表示色も、電極２５、３０間の印加電圧を高
くしてゆくのにともなって、赤（Ｒ）→緑（Ｇ）→青
（Ｂ）→黒→白の順に変化する。これら赤、緑、青と、
黒および白の表示色は、いずれも、色純度が高い鮮明な
色である。

【００８４】また、この表示装置１１における光の出射
率は、Ｒ（ｍｉｎ）＝２．７６％Ｒ（５Ｖ）＝２４．０８％Ｒ（７Ｖ）＝３０．６０％である。

【００８５】そして、この表示装置１１における、白を
表示させるための印加電圧を５Ｖとしたときのコントラ
ストをＣＲ（５Ｖ）と、白を表示させるための印加電圧
を７ＶとしたときのコントラストをＣＲ（７Ｖ）は、ＣＲ（５Ｖ）＝８．７２ＣＲ（７Ｖ）＝１１．０９である。

【００８６】（実施形態１１）図２２および図２３はこ
の発明の実施形態１１を示している。実施形態１１で
は、表示装置１１が、前偏光板２３の透過軸２３ａの方
向、位相差板４９の遅相軸４９ａの方向及び偏光板２４
の透過軸２４ａの方向を除けば、実施形態９と同様の構
成である。図２２は、この実施形態の表示装置１１にお
ける液晶４５の分子の配向状態と各偏光板２３、２４の
透過軸２３ａ、２４ａおよび位相差板４９の遅相軸４９
ａの向きを液晶表示装置の表面側から見た図であり、こ
の実施形態では、液晶分子のツイスト角を７５°±３
°、Δｎｄの値を８００ｎｍ〜１１００ｎｍに設定し、
位相差板４９としてリタデーションの値が６０ｎｍ±２
０ｎｍのものを用いるとともに、表側及び裏側偏光板２
３、２４をその透過軸２３ａ、２４ａを次のような向き
にして配置し、前記位相差板４９をその遅相軸４９ａを
次のような向きにして配置している。

【００８７】すなわち、図２２のように、一方の基板、
例えば裏面側基板２１の近傍における液晶分子配向方向
２１ａは、液晶表示部１３の横軸Ｓに対して右回りに５
２．５°±５°の方向、他方の表面側基板２０の近傍に
おける液晶分子配向方向２０ａは、前記横軸Ｓに対して
左回りに５２．５°±５°の方向にあり、液晶分子は、
そのツイスト方向を破線矢印で示したように、裏面側基
板２１から表面側基板２０に向かって右回りに７５°±
１０°のツイスト角でツイスト配向している。

【００８８】そして、裏面側基板２１の近傍における液
晶分子配向方向２１ａを０°の方向とすると、裏面側基
板２１に対向する裏側偏光板２４の透過軸２４ａは、前
記液晶分子のツイスト方向と逆方向に４７．５°±３°
の方向にあり、表面側基板２０に対向する表側偏光板２
３の透過軸２３ａは、前記ツイスト方向と逆方向に３
６．５°±３°の方向にあり、さらに位相差板４９の遅
相軸４９ａは、前記ツイスト方向と逆方向に１３８．５
°±３°の方向にある。

【００８９】この実施形態の表示装置１１は、液晶４５
の複屈折作用及び位相差板４９の複屈折作用と一対の偏
光板２３、２４の偏光作用とを利用して光を着色するも
ので、このカラー液晶表示装置の１つの画素で表示でき
る色も、赤、緑、青の三原色の全てと、ほぼ無彩色の暗
表示である黒と、ほぼ無彩色の明表示である白を含んで
いる。

【００９０】図２３は表示装置１１の表示色の変化を示
すａ^*−ｂ^*色度図である。この図２３のように、表示装
置１１の表示色は、電極２５、３０間に電圧と印加して
いない初期状態ではパープル（Ｐ）に近い色であり、電
極２５、３０間の印加電圧を高くしてゆくのにともなっ
て、赤（Ｒ）→緑（Ｇ）→青（Ｂ）→黒→白の順に変化
する。これら赤、緑、青と、黒および白の表示色は、い
ずれも、色純度が高い鮮明な色である。

【００９１】また、この実施形態１１の表示装置１１に
おける黒の表示状態の出射率をＲ（ｍｉｎ）とし、白の
表示状態における出射率を、印加電圧が５ＶのときでＲ
（５Ｖ）、印加電圧が７ＶのときでＲ（７Ｖ）とする
と、このカラー液晶表示装置の出射率は、Ｒ（ｍｉｎ）＝１．８５％Ｒ（５Ｖ）＝２２．３７％Ｒ（７Ｖ）＝２８．３５％である。

【００９２】そして、この表示装置１１における黒と白
の表示のコントラストＣＲは、白を表示させるための印
加電圧を５ＶとしたときのコントラストをＣＲ（５
Ｖ）、白を表示させるための印加電圧を７Ｖとしたとき
のコントラストをＣＲ（７Ｖ）とすると、ＣＲ（５Ｖ）＝１２．０９ＣＲ（７Ｖ）＝１５．３２であり、白を表示させるための印加電圧を７Ｖとしたと
きはもちろん、白を表示させるための印加電圧を５Ｖと
したときでも、充分に高いコントラストが得られる。

【００９３】すなわち、この実施形態１１の表示装置１
１は、基板２０、２１をはさんで配置された一対の偏光
板２３、２４のうちの一方の偏光板（この実施形態では
表側偏光板）２３と基板２０との間に１枚の位相差板４
９を配置するとともに、液晶分子のツイスト角を７５°
±１０°とし、さらに液晶４５のΔｎｄの値を８００ｎ
ｍ〜１１００ｎｍ、位相差板４９のリタデーションの値
を６０ｎｍ±２０ｎｍとした場合における赤、緑、青、
黒、白の表示色が得られる偏光板２３、２４及び位相差
板４９の配置条件が、実施形態９、１０の条件の他にも
存在することに基づいたものであり、この表示装置１１
によれば、カラーフィルタを用いずに光を着色するとと
もに、同じ画素で複数の色を表示し、しかも、コントラ
ストを高くするとともに、表示の基本である白と黒及び
赤、緑、青の三原色を表示して、鮮明でかつ色彩の豊か
な多色カラー表示を実現することができる。

【００９４】（実施形態１２）図２４は、本発明の表示
装置の実施形態１２を示す断面図である。同図中１１
は、表示装置であり、液晶表示部１３と、有機ＥＬ発光
素子１２と、から大略構成され、後偏光板２４がない点
を除けば実施形態８と同様の構成となる。このような構
造の液晶表示装置では、偏光板を１枚にしたのでより透
過性が良好になるので全体の輝度が高くなるとともに、
反射型と透過型での輝度の差を小さくすることができ
る。

【００９５】実施形態８〜１２のようなＥＣＢ型の液晶
表示装置は、透過型として用いる場合、図２９に示すよ
うに表示色によって出射率が異なっていた。特に青色は
他の色と比べ輝度が低く視認しにくかった。実施形態８
〜１２の有機ＥＬ発光素子１２では、例えば赤色ドーパ
ントとしてＤＣＭ１、緑色ドーパントとしてクマリン
６、青色ドーパントとしてＴＰＢを適用して白色発光さ
せることができるが、青白色を発光するようにドーパン
トの混合比を適用すれば、相対的に青色の輝度が高くな
り各色に対する輝度バランスを良好にすることができ
る。このように有機ＥＬ発光素子１２では、各色に発光
する発光材料を任意に設定することができるので、目的
に応じた表示色の色及び輝度を制御することができる。
実施形態８〜１２の表示装置１１に実施形態４〜６のよ
うに適宜拡散板を配置させ均一な表示を行うことができ
る。

【００９６】（実施形態１３）図２５は、本発明の表示
装置の実施形態１３を示す断面図である。同図中１１
は、表示装置であり、液晶表示部１３と、有機ＥＬ発光
素子１２と、から大略構成される。液晶表示部１３は、
有機ＥＬ発光素子１２のアノード電極１９の外面側に配
置され、一対の前透明基板２０と後透明基板２１との間
に液晶５１を封入した構造となっている。前透明基板２
０は、対向内側の面に、ＩＴＯからなる可視光に対し７
０％以上の透過性を有する共通電極２５が表示領域全面
にわたって形成され、共通電極２５上には配向処理され
たポリイミドからなる前配向膜２９が形成されている。
後透明基板２１の対向内面側には、ＩＴＯでなる画素電
極３０及び画素電極３０に接続されたスイッチング素子
であるＴＦＴ３１が画素配列にしたがって多数配列され
ている。配列パターンは、行方向及びそれに直交する列
方向に並んで配列されたマトリクス配列になっている。
ＴＦＴ３１は、そのゲート電極が選択電圧を出力するゲ
ートラインに接続され、そのドレイン電極が信号電圧を
出力するドレインラインに接続されている。これらＴＦ
Ｔ３１を含む非画素領域には、窒化シリコンからなる層
間絶縁膜３４がパターン形成され、画素電極３０上及び
層間絶縁膜３４上にはポリイミドからなり、配向処理が
施された後配向膜３２が形成されている。前配向膜２９
と後配向膜３２との間には、所定方向に初期配向された
液晶５１が介在している。

【００９７】液晶５１は、相転移（コレステリック−ネ
マチック）型液晶に二色性染料を添加させた、いわゆる
ＰＣＧＨ液晶や、ＰＤ（高分子分散型）液晶、ＰＤ液晶
等から選択することができる。

【００９８】このような、表示装置１１では、偏光板、
カラーフィルタが一切ないので、反射型と透過型との間
の輝度の差がより小さくなるとともに高い輝度の表示を
行うことができる。

【００９９】上記実施形態１〜１３では、液晶表示部１
３と有機ＥＬ発光素子１２とから構成されたが、これら
実施形態の表示装置１１の液晶表示部１３と有機ＥＬ発
光素子１２との間に図２６（ａ）、（ｂ）に示すような
光進行方向制御板５３を配置した構造であってもよい。
光進行方向制御板５３は、ポリカーボネイト、ポリエス
テル、ポリアクリル等の光透過性材料からなり、屈折率
が１．３〜１．４に設定されている。また光進行方向制
御板５３は、その液晶表示部１３との対向面側が規則的
に凹凸があるマイクロプリズム形状に施され、有機ＥＬ
発光素子１２との対向面側が平滑な面構造になってい
る。マイクロプリズムの平滑面と傾斜面との間の傾斜角
θ、θ′と設定されており、ここで光進行方向制御板５
３への光の入射角は、液晶表示部１３の表示面の表示面
側の法線方向の軸、或いは制御板５３の平滑な底面の液
晶表示部１３側の法線方向の軸を、０°とし、マイクロ
プリズムの平滑面と傾斜面との間の傾斜角側への傾きを
＋（°）、逆方向への傾きを−（°）で定義する。傾斜
角を２５°に設定すると、反射型のときの、入射角が＋
３０°の入射光Ｘが０°の出射光として出射することが
できる。

【０１００】以上、実施形態１〜実施形態１３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、液晶モードをＴＮ液晶モードの他に、ＳＴＮ液晶
モード、ゲスト・ホスト（ＧＨ）液晶モード、偏光板を
用いないＰＣ（相転移）モード、ＰＤＬＣ（高分子分散
型液晶）モード、ＰＤＬＣ／ＧＨモード、コレステリッ
ク液晶モード、ＰＣ液晶／ＧＨモードなどの各種の液晶
モードを液晶表示部１３に適用することができる。この
ような液晶モードに応じて、例えばカラーフィルタの有
無や、偏光板の有無などの、液晶表示部の構成も適宜変
更することが可能である。

【０１０１】また、上記した各実施形態では、エレクト
ロルミネッセンス層１８を、Ａｌｑ３でなる電子輸送層
１６と、ＰＶＣｚとＢＮＤと白色発光材料とでなる正孔
輸送層１７とを接合した構成としたが、他の有機ＥＬ材
料を用いて、単層のエレクトロルミネッセンス層や、３
層以上の構造のエレクトロルミネッセンス層とすること
も可能である。

【０１０２】上記実施形態１〜１３では、発光材料の水
素結合による凝集により発生する濃度消光を抑制するた
めに、有機ＥＬ発光素子１２において、発光材料を分散
するＰＶＣｚと発光材料とを混在させているが、Ａｌｑ
３の中、またはＡｌｑ３及び正孔輸送層の中に、Ａｌｑ
３や正孔輸送層りの発光波長域の光を吸収し、所定波長
域の光を発光する発光材料を添加させても良い。Ａｌｑ
３は、それ自体が正孔と電子との再結合により青緑色に
発光するが、例えば、クマリン６と混在させれば、より
輝度の高い青緑色を発光することができる。

【０１０３】各実施形態では、反射カソード電極として
マグネシウム合金を用いたが、ハフニウム（Ｈｆ、仕事
関数３．６３ｅＶ）や希土類元素であるスカンジウム
（Ｓｃ、仕事関数３．５ｅＶ）、イットリウム（Ｙ、仕
事関数３．１ｅＶ）、ランタン（Ｌａ、仕事関数３．５
ｅＶ）、セリウム（Ｃｅ、仕事関数２．９ｅＶ）、プラ
セオジム（Ｐｒ）、ネオジム（Ｎｄ、仕事関数３．２ｅ
Ｖ）、プロメチウム（Ｐｍ）、サマリウム（Ｓｍ、仕事
関数２．７ｅＶ）、ユウロピウム（Ｅｕ、仕事関数２．
５ｅＶ）、ガドリニウム（Ｇｄ、仕事関数３．１ｅ
Ｖ）、テルビウム（Ｔｂ、仕事関数）、ジスプロシウム
（Ｄｙ）、ホルモエム（Ｈｏ）、エルビウム（Ｅｒ、仕
事関数２．９７ｅＶ）、ツリウム（Ｔｍ、イッテルビウ
ム（Ｙｂ、仕事関数２．６ｅＶ）、ルテチウム（Ｌｕ）
の、単体やこれらの元素を含む合金であってもよい。

【０１０４】上記実施形態１〜１３では、反射カソード
電極１５は、反射面が平滑な鏡面構造であったが、反射
面に凹凸を形成し散乱させる構造を適用すれば均一な面
発光を照射することができ、液晶表示の視野角も広がる
ことができる。

【０１０５】上記実施形態１〜１３では、有機ＥＬ発光
素子１２の基板１４をガラス基板としたが、１μｍ〜５
μｍ厚の酸化シリコン層あるいはアクリル系の有機絶縁
層を基板に適用すれば、より薄い構造にすることができ
るとともに基板の屈折率の違いによる視差を低減するこ
とができる。

【０１０６】上記実施形態１〜１３では、液晶表示部１
３は、ＴＦＴ３１によるアクティブ駆動であったが、液
晶を挟んで対向する電極をストライプ形状にした単純マ
トリクス駆動であってもよい。

【０１０７】

【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、明状態において良好なコントラストを有す
る表示を行うことができ、暗状態においても良好なコン
トラストを有し、かつ低消費電力で表示を行うことがで
きる携帯性を備えた表示装置を実現するという効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る表示装置の実施形態１を示す断面
図。

【図２】実施形態１の作用を示す説明図。

【図３】有機ＥＬ発光素子における、電子と正孔の注入
障壁に対する効果を示すエネルギーダイヤグラム。

【図４】正孔輸送層（ＨＴＬ）内の正孔の移動メカニズ
ムを示すエネルギーダイヤグラム。

【図５】ＰＶＣｚ、クマリン６がドープされたＰＶＣ
ｚ、エタノール中に存在するクマリン６のそれぞれの光
吸収スペクトルを示すグラフ。

【図６】ＰＶＣｚのＥＬ特性とＰＬ特性を示すスペクト
ル図。

【図７】実施形態２の表示装置を示す断面図。

【図８】実施形態３の表示装置を示す断面図。

【図９】実施形態４の表示装置を示す断面図。

【図１０】実施形態５の表示装置を示す断面図。

【図１１】実施形態６の表示装置を示す断面図。

【図１２】実施形態７の表示装置を示す断面図。

【図１３】実施形態８の表示装置を示す断面図。

【図１４】液晶表示部の液晶分子の配向状態と各偏光板
の透過軸の向きを液晶表示装置の表面側から見た状態を
示す説明図。

【図１５】実施形態８のカラー液晶表示装置の表示色の
変化を示す色度図。

【図１６】クマリン６およびＤＣＭ１の波長とＥＬ強度
との関係を示すグラフ。

【図１７】実施形態９の表示装置を示す断面図。

【図１８】液晶分子の配向状態、各偏光板の透過軸およ
び位相差板の遅相軸の向きを表示装置の表示面側から見
た状態を示す説明図。

【図１９】実施形態９の表示装置の表示色の変化を示す
色度図。

【図２０】実施形態１０の液晶分子の配向状態、各偏光
板の透過軸および位相差板の遅相軸の向きを表示装置の
表示面側から見た状態を示す説明図。

【図２１】実施形態１０の表示装置の表示色の変化を示
す色度図。

【図２２】実施形態１１の液晶分子の配向状態、各偏光
板の透過軸および位相差板の遅相軸の向きを表示装置の
表示面側から見た状態を示す説明図。

【図２３】実施形態１１の表示装置の表示色の変化を示
す色度図。

【図２４】実施形態１２の表示装置を示す断面図。

【図２５】実施形態１３の表示装置を示す断面図。

【図２６】（ａ）および（ｂ）は光進行方向制御板を示
す断面説明図。

【図２７】光進行方向制御板の傾斜角度に応じた入射光
の角度と出射光の角度との関係を示すグラフ。

【図２８】従来の表示装置を示す断面図。

【図２９】従来のＥＣＢ型液晶表示装置における入射さ
れる光に対する出射する光の割合（出射率）と、印加電
圧と、出射光の色と、の関係を示すグラフ。

【符号の説明】

１１表示装置１２有機ＥＬ発光素子１３液晶表示部１５反射カソード電極１８エレクトロルミネッセンス層１９アノード電極ａ入射光（外光）ｂ出射光ｃ表示用光（ＥＬ光）

フロントページの続き (72)発明者吉田哲志東京都八王子市石川町2951番地の５カシオ計算機株式会社八王子研究所内 (72)発明者武居学東京都八王子市石川町2951番地の５カシオ計算機株式会社八王子研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】それぞれ電極を有する一対の透明基板間
に挟まれた液晶を有し、一方の透明基板側が表示面であ
る液晶表示パネルと、可視光に対し透過性を示す前電極と、可視光に対し反射
性を示す後電極と、前記前電極及び後電極の間に配置さ
れ、実質的に可視光に対し透過性を示し、前記前電極及
び後電極の間に所定値の電圧を印加することにより発光
する有機エレクトロルミネッセンス層と、を有し、前記
液晶表示パネルに対向して配置された有機ＥＬパネル
と、を備えることを特徴とする表示装置。
【請求項２】前記有機エレクトロルミネッセンス層
は、赤色に発光する赤色発光材料と、緑色に発光する緑
色発光材料と、青色に発光する青色発光材料と、を有
し、前記前電極と前記後電極との間に所定値の電圧が印
加されることにより白色発光することを特徴とする請求
項１記載の表示装置。
【請求項３】前記有機エレクトロルミネッセンス層
は、赤色に発光する赤色発光材料と、緑色に発光する緑
色発光材料と、青色に発光する青色発光材料と、を有
し、前記前電極と前記後電極との間に所定値の電圧が印
加されることにより青白色発光することを特徴とする請
求項１記載の表示装置。
【請求項４】前記有機エレクトロルミネッセンス層
は、ポリビニルカルバゾールと2,5−ビス（１−ナフチ
ル）オキサジアゾールと発光材料とを有する正孔輸送層
と、トリス（８−キノリレート）アルミニウム錯体から
なる電子輸送層と、を有することを特徴とする請求項１
記載の表示装置。
【請求項５】前記後電極と前記液晶表示パネルとの間
に、前記前電極及び前記有機エレクトロルミネッセンス
層が位置することを特徴とする請求項１記載の表示装
置。
【請求項６】前記有機ＥＬパネルは、前記後電極側に
可視光に対し透過性を示す基板を有することを特徴とす
る請求項１記載の表示装置。
【請求項７】前記前電極は前記有機エレクトロルミネ
ッセンス層に正孔を注入するアノード電極であり、前記
後電極は前記有機エレクトロルミネッセンス層に電子を
注入するカソード電極であることを特徴とする請求項１
記載の表示装置。
【請求項８】前記液晶表示パネルは、カラーフィルタ
を備え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９】前記液晶表示パネルは、前記一対の透明
基板の少なくとも一方に偏光板を備えていることを特徴
とする請求項１記載の表示装置。
【請求項１０】前記液晶表示パネルは、前記一対の透
明基板の少なくとも一方に偏光板を備え、前記一対の透
明基板の電極に印加された電圧に応じて変化する前記液
晶の複屈折作用及び前記偏光板の偏光作用により設定さ
れた色及び輝度の光を前記表示面から出射することを特
徴とする請求項１記載の表示装置。
【請求項１１】それぞれ電極が設けられた一対の透明
基板間に挟まれた液晶を有し、一方の透明基板側に表示
面を有する液晶表示パネルと、可視光に対し透過性を示す前電極と、可視光に対し反射
性を示す後電極と、前記前電極及び後電極の間に配置さ
れ、実質的に可視光に対し透過性を示し、前記前電極及
び後電極の間に所定値の電圧を印加することにより発光
する有機エレクトロルミネッセンス層と、を有し、前記
液晶表示パネルに対向して配置された有機ＥＬパネル
と、を備え、前記液晶表示パネルの前記表示面から前記液晶に入射さ
れた光を前記有機ＥＬパネルの前記後電極で反射し、前
記表示面に出射する反射表示と、前記前電極及び後電極の間に印加された電圧により発光
する前記有機ＥＬパネルの光を前記液晶表示パネルの前
記液晶を介し前記表示面から出射する透過表示と、を切り替えることを特徴とする表示装置の駆動方法。
【請求項１２】前記反射表示において、前記表示面か
ら前記液晶に入射された光は、前記前電極及び前記有機
エレクトロルミネッセンス層を透過することを特徴とす
る請求項１１記載の表示装置の駆動方法。