JPS60165624A - 透過型表示素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （技術分野） 本発明は透過型で明るい画面の表示が可能な受光型の表
示素子に関する。

（従来技術） 現在、文字図形およびテレビ画像等を表示する表示装置
としてはＣＲＴ　（０ａｔｈｏｄ　Ｒａｙ　Ｔｕｂｅ。

陰極線管）が主に用いられているが、ＣＲＴは体積が太
きいという欠点を有し、これにかわる薄型の表示素子と
して種々のものが提案されて一部は実用化されている。

これらの表示素子は発光型と受光型とに分類することが
でき、発光型にはプラズマディスプレイ蛍光表示管、エ
レクトロルミネセンスディスプレイ、発光ダイオードデ
ィスプレイ等が、また受光型には成品表示、エレクトロ
クロミックディスプレイ、電気泳動ディスプレイ、電気
光学結晶ディスプレイ等がある。これらの薄型表示素子
はそれぞれ長所短所７ｉｌ−有しているが、−穀圧こ発
光型表示素子は明るい表示が得られるが駆動電圧が高い
、あるいは消費電力が太きいという欠点を有しており、
一方、受光型表示素子は一般に消費電力は小さいが、自
らは発光しない受光型であるために暗い所では表示が見
難いという欠点を有している。このため−こ、受光型表
示素子においては反射型構造として周囲光を多く取り込
む工夫等がなされているが、それでも餓弱な周囲光の下
ではほとんど表示が見えない。従って、受光型表示素子
においては多くの場合、背後に照明用光源が設けられる
。しかしながら、照明用光源を設けた場合にはその消費
電力が大きく、蛍光型表示素子の消費電力が小さいとい
う長所が損なイつれてし才う。従って、消費電力をでき
る限り小さくして発光型表示素子ｌこ劣らない表示の明
るさを得るためには、透過型の表示素子において照明用
光源からの入射光を出来る限り有効に表示に利用するこ
とが肝要である。その手段として、従来は例えは液晶表
示素子の透明基板の端面から蛍光灯からの入射光が透明
基板の内部で反射を繰返しながら表示面の全面に有効に
照射するような構造がとられていた。（第３回液晶討論
会講演予稿集２４頁、１９７７年）しかしながら、この
ような工夫をもってしても受光型の表示素子ｌこおいて
は未だに低消費電力で充分な明るさの表示が得られない
のが現状である。例えば、ＣＲＴに対抗し得る大表示容
量でカラー表示の可能性を有する薄型表示素子として注
目されているアクティブマトリクス方式カラーフィルタ
内蔵液晶表示素子においては、４Ｗで４００ニツトの輝
度を有する照明用光源を用いても表示画面においては２
０ニツトの輝度しか得られず、４Ｗの消費電力で４０ニ
ツトの輝度の得られる１、５インチカラーＣＲＴと比べ
ても画面の明るさで劣っている。しかるに本発明渚は、
周囲光あるいは照明用光源からの入射光を有効に表示に
利用し得る新規な構造の受光型の表示素子を創案し、本
発明に至ったものである。

（発明の目的） 本発明の目的は明るい画面の表示が可能な受光型の表示
γ子を提供することにある。

（発明の構成） 本発明の透過型表示素子は、少なくとも１枚の透明体を
表示物質の支持基板として用い、該支持基板の背後から
の入射光を前記表示物質によって制御して表示を行なう
方式の透過型表示素子であり、前記支持基板の背面を加
工しで微小レンズ配列を形成した点ｌこ特徴がある。

（実施例１） 以下に図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明の透過型表示素子の一実施例に用いられ
る１枚の支持基板の構造を示す模式図である。第１図に
おいて、■は厚さ１．３鋼のガラス基板、２はアモルフ
ァスシリコンで形成シたＴＰＴ（Ｔｈ１ｎ　Ｆｉｌｍ　
Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ、薄膜トランジスタ）、３はＭｏ
　ドレイン電極、４はＭｏゲート電極、５は酸化インジ
ウム画素電極（透明電極）である。図では明示していな
いが、３のドレイン電極と４のゲート電極の交差点はチ
ッ化シリコン絶縁膜で隔離されている。第２図は第１図
の支持基板を用いて形成した本発明の透過型表示素子の
一実施例の構造を示す模式図であり、第１図の支持基板
のＡＡ′の位置に対応する場所での断面図である。第２
図においてｌは第１図のガラス基板、２゜３．５はそれ
ぞれガラス基板１の上に形成されたＴＰＴ、ドレイン電
極、画素電極である。ガラス基板ｌの背面には微小レン
ズ酩列１１が形成されている。この微小レンズ配列は、
ガラス基板面を機械的に研磨加工して形成した。６は厚
さ１．１ｍのガラス基板であり、その上ｌこは全面ｌこ
形成された（５） 酸化インジウム共通電極７および画素電極５と対応する
位置に形成されたドツト状のカラーフィルタ８が設けら
れている。なおりラーフィルグ８は赤、青、緑の３種類
が交互に配置されている。２枚のガラス基板１および６
はエポキシ接着剤９で周囲を接着固定されており、その
間ＦＩ＊ｌこは黒色の二色性色素を含む液晶物質１０が
充填されており、いわゆるゲストホスト型のアクティブ
マトリクス方式カラーフィルタ内蔵液晶表示素子を構成
している。本実施例においては液晶物質が表示物質であ
り、この表示物質の支持基板としての透明体が２枚のガ
ラス基板である。液晶物質はゲート電極４、ドレイン電
極３、共通ｆｊ極７１こ選択的ζこ印加される電圧波形
に応じて、よく知られているゲストホスト型の電気光学
効果を示す。すなわち、１オン画素」上ではガラス基板
１の背後からの入射光をほとんど透過し、「オフ画素」
上ではガラス基板１の背後からの入射光をほとんど吸収
して透過させない。透過光は各画素ｉｔ極に対応して形
成されたカラーフィルタによって着色して見えるので、
（６） 結局、黒色背景に赤、青、緑およびそれらの混色による
カラー表示が実現されるわけである。

（発明の作用効果） ここで微小レンズ配列１１の効果を第３図を用いて説明
する。第３図は第２図のガラス基板ｌの一部をほぼ正確
な縮尺で描いた図であり、１２は「オン画素」上で液晶
物質が入射光を透過する状態ｌこある、いわゆる開口部
の領域を示すものである。

すなわち、第１図かられかるようにゲストホスト型の液
晶物質の電気光学効果によって入射光が制御される、い
わゆる画素領域は第１図の画素電極５の領域たけであり
、それ以外の領域は常に入射光を遮断する状態にある。

本実施例１こおいては、第１図における画素！極が占め
る面積は全体の約６０％であり、第３図において開口部
１２の長さは１８０μｍ１開口部の間隔は７０μｍであ
る。第３図ζこおいて、ガラス基板１の背後からの入射
光のうち２０の光路をとるものは直進して開口部１２を
通り、表示に有効に寄与する。また、２１スたは２２の
光路をとる入射光はいずれもガラス基板１１の背面に形
成された微小レンズ配列１１により屈折されて、やはり
開口部１２を通り表示に有効に寄与する。すなわち、上
記実施例の透過型表示素子においては第３図の面内にお
いてはすべての入射光が開口部１２を通り、表示に有効
に寄与する。しかしながら、微小レンズ配列１１が形成
されていない従来構造においては、第３図に破線で示し
た如く、入射光２１．２２も３１．３２のよ引こ直進し
、非開口部に到達して表示には寄与しなくなる。本実施
例においては、ガラス基板ｌの背後に４００ニツトの輝
度を有する照明光源を設置した場合、２８ニツトの表示
輝度が得られ、微小レンズ配列を有しない場合の表示輝
度２０ニツトに比べて顕著な改善が見られ、明るい画面
の表示が実現された。もちろん格別の照明光源を設置し
ない場合にも、本実施例の透過型表示素子は従来構造の
ものに比べて明るい画面の表示が得られた。なお本実施
例においては半円柱状の微小レンズ配列を形成したため
に、半円柱レンズと平行な方向（第１図の紙面内でＡＡ
／　ｌこ垂直な方向）での開口率に対する集光効果が得
られながったが、微小レンズ配列を半球状の微小レンズ
の配列とすることにより更に効果が上がり、本実施例に
おける表示輝度２８ニツトが３３ニット程度に才で改善
される。

（実施例２及び３） 第４図および第５図はそれぞれ本発明の他の実施例１こ
おける微小レンズ配列を形成したガラス基板の形状を示
す断面図であり、第４図のものは「■溝形状」、第５図
のものは「台形形状」の微小レンズの配列を形成したも
のである。これらの実施例１こおいても、第２図の「半
円柱状」の微小レンズとした場合と全く同等の効果が得
られ、従来構造の透過型表示素子ｌこ比べて明るい画面
の表示が得られた。なお、以上の実施例−こおいては、
いわゆるアクティブマトリクス方式カラーフィルタ内蔵
の液晶表示素子の場合ｌこついて述べたが本発明の効果
はカラーフィルタ内蔵方式あるいはアクティブマトリク
ス方式に限定されるものではなく、また液晶物質の動作
モードもゲストホスト型に限定されるものではない。但
し、各画素ｌこスイッチ（９） ング素子を接続して液晶物質等の表示物質を動作させる
アクティブマトリクス方式においては、スイッチング素
子が表示画面の開口率を著しく低下させるので本発明の
効果が極ぬて顕著に発揮される。また、各画素に対応す
る位置にカラーフィルタ配列を設置した構造の液晶表示
素子においてもカラーフィルタによって入射光が波長的
ｌこ選択されて透過光量Ｔなわち輝度を著しく低下させ
るので本発明の効果が極めて顕著に発揮される。

（実施例４） 第６図は本発明の第４の実施例を示す図で表示物質とし
てエレクトロクロミック材を用いた場合のものである。

表示物質としてエレクトロクロミック物質を用いる場合
は支持基板は１枚でもよい。

４１はガラス基板、４２はポリシリコンで形成したＴＰ
Ｔ、４３はＮｏドレイン電極、４５は酸化スズ画素電極
、５０は表示物質の酸化タングステン層、５２はイオン
伝導層としてのフッ化マグネシウム層、４７は酸化スズ
共通電極、５１はガラス基板４１の背面に形成された「
かまぼこ型」の微小レンズ配列状（１０） の凹凸形状の部分である。この場合も前述の実施例と同
様の作用効果が得られた。

尚、表示物質については、上記実施例で述べた物質ｌこ
限らす、他の物質、例えは表示物質として、公知のエレ
クトロクロミック物質やＰＬＺＴの名称で知られる物質
で代表される電気光学結晶、あるいはガーネット等の磁
気光学結晶等を用いた場合にも本発明が有効であること
は言うまでもない。

以上述べたように、本発明によれば明るい画面の表示が
可能な受光型の表示素子が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における１枚の支持基板の構
造を示す図で、１はガラス基板、２は薄膜トランジスタ
、３はドレイン電極、４はゲート電極、５は画素電極で
ある。第２図は、第１図の支持基板を用いた本発明の一
実施例の構造を示す断面図であり、１．２．３．５は第
１図と同じで１１は微小レンズ配列状の凹凸、６はガラ
ス基板、７は対向電極、８はカラーフィルタ、９は接着
剤、１０は表示物質である。第３図は第２図の実施例の
効果を説明するための図であり、１．】１は第２図と同
じ、１２は表示の開口部、？０，２１．２２は入射光の
光路、３１゜３２は比較のために示した微小レンズ配列
１１が形成されていない従来構造における入射光の光路
である。第４図、第５図、第６図は本発明の他の実施例
に用いた微小ｌ／ンズ配列を形成した支持基板の断面図
である。 代理人弁理士　白虎　晋 第１０ 第２図 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）　少なくとも１枚又は複数の透明体から成る支持
   基板と、この支持基板に支持された表示物質とを備え該
   支持基板の背後からの入射光を前記表示物質によって制
   御して表示を行なう透過型表示素子において、前記後部
   支持基板の背面を加工して微小レンズ配列状の凹凸形状
   としたことを特徴とする透過型表示素子。