KR20040074658A - 표시장치, 그의 제조방법 및 그의 구동방법 - Google Patents

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KR20040074658A
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진다아키히토
나루타키요조
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Abstract

표시장치는, 표시영역내에, 액정표시소자가 외광을 반사시키고 표시를 행하는 비발광표시소자로 이루어지는 반사영역, 및 유기 EL 소자가 직접변조하고 표시를 행하는 발광표시소자로 이루어지는 발광영역이 병설되어 있다. 서로 대향하여 이루어지는 제1 기판과 제2 기판을 구비하고, 상기 광변조소자 및 발광소자는 어느 것이나 상기 제1 기판과 제2 기판 사이에 제공된다. 이에 의해, 소형화 및 비용 절감을 도모하면서, 야외에서 옥내까지 시인성에 우수한 표시장치 및 그 제조방법을 제공할 수 있다.

Description

표시장치, 그의 제조방법 및 그의 구동방법{Display, Method of Manufacturing the Same, and Method of Driving the Same}
본 발명은, 액정표시장치 등의 비발광 표시장치, 유기 EL 소자 등을 이용한 발광 표시장치 등의 표시장치 및 그의 제조방법 및 그의 구동방법에 관한 것이다. 특히, 표시영역 내에, 비발광 표시영역과 발광 표시영역이 병설되어 있는 표시장치, 발광 표시장치 및 그의 제조방법, 그의 구동회로에 관한 것이다.
근년, 휴대전화를 비롯하여, 휴대정보단말기(PDA:퍼스널 데이터 어시스턴트)등이 널리 보급되어 있다. 이에 따라, 이들 단말기에 탑재되는 정보표시용의 디스플레이의 개발이 근년, 매우 성행하고 있다.
상기 디스플레이는, 비발광 표시장치와 발광 표시장치로 대별된다. 전자는, 광 변조 소자에 의해 태양 광, 실내 광, 백라이트 또는 프론트라이트 등의 외부 광원으로부터의 광을 변조하여 표시를 행하는 것이며, 그의 대표로서 액정표시소자가 알려져 있다. 한편, 후자는, 외부 광원을 필요로 하지 않고, 발광소자가 스스로 발광하는 것에 의해 표시를 행하는 것이고, 그의 대표로서 EL(일렉트로 루미네슨스)이 대단히 주목받고 있다. 이하, 이들 표시장치에 대해서, 더 상세하게 설명을 한다.
먼저, 외부 광원을 이용하는 비발광 표시장치인 투과형 액정표시장치에서는, 백라이트를 광원으로 하고 있기 때문에, 소비전력의 증가 및 형상의 확대로 인해 휴대용으로는 과제를 남기고 있다. 따라서, 상기 과제 중 하나인 소비전력을 억제하기 위해, 액정층의 하부전극을 알루미늄 등의 광을 반사하는 금속으로써 형성함에 의해 광원으로서 태양 광이나 실내등 등의 외광을 이용하는 반사형 액정표시장치가 개발되어 있다. 그러나, 이 반사형 액정표시장치는, 외광을 이용하기 때문에 어두운 장소에서의 사용에는 어려움이 있었다.
이러한 문제를 해결하기 위해서, 액정층의 하부전극을 하프 미러로 형성하여, 밝은 환경하에서는 백라이트를 사용하지 않고 반사형 표시를 행하며, 어두운 장소에서는 백라이트를 점등하여 투과형 표시를 행하는 반투과형 표시장치가 개발되었다. 그러나, 상기 반투과형 표시장치에서는, 광을 반사하는 부분과 광을 투과하는 부분의 상반되는 특성을 이용하기 때문에, 광 이용 효율이 낮고 소비전력 절감을 위한 결정적인 개선에는 못미치고 있다.
따라서, 본 발명자 등은, 밝은 환경하에서는 백라이트를 사용하지 않는 반사형으로서 사용할 수 있는 한편, 어두운 장소에서는 백라이트를 점등하여 투과형으로서 사용할 수 있는 액정표시장치를 고안하였다(미국 특허 공보 제6,195,140 B1호, 특허일자 :2001년.2월.27일, 참조)[= 일본국 공개 특허 공보 제1999-101992호(공개일: 1999년4월13일) 참조].
이 액정표시장치는, 막두께를 얇게 하여 반투과성을 갖게 한 반사판을 이용하는 종래의 액정표시장치와는 달리, 액정표시장치에서의 각 표시화소를 반사영역과 투과영역의 2개의 영역으로 분할하고 있다. 즉, 상기 액정표시장치에서는, 각 표시화소의 하나의 영역으로서 반사전극을 형성하여 반사영역으로 하는 한편, 각 표시화소의 다른 영역에는 투과전극을 형성하여 투과영역으로 하고 있다. 또한, 반사영역의 액정층의 두께와 투과영역의 액정층의 두께를 다르게 하고 있다. 이로써, 반사영역 및 투과영역 각각의 영역에서 최적의 밝기를 실현하는 것이 가능해지고 있다.
그러나, 상기 화소 분할형의 액정표시장치에서는, 각 화소의 전 영역에 대하여 백라이트 광을 후방에서 조사하는 한편, 이 백라이트 광이 이용되는 것은 각 화소의 투과영역 만이다. 따라서, 백라이트 광의 이용 효율이 낮다고 하는 과제를 갖고 있었다. 특히, 반사전극의 영역비율이 높은 경우에는 필연적으로 투과영역이 좁게 되기 때문에, 백라이트 광의 이용 효율이 낮게 된다.
상기 화소 분할형의 액정표시장치에 대하여 그의 백라이트 광의 이용 효율을 높이는 것으로서, 예컨대 일본국 공개 특허 공보 제2001-66593호(공개일: 2001년3월16일)에 개시된 화소 분할형의 액정표시장치가 있다. 이 액정표시장치(300)에서는, 도41에 나타낸 바와 같이, 먼저 액정패널(301)에서의 각 화소(302···)에 배치된 반사전극(303)의 일부에 투과 개구부(304…)를 제공함에 의해, 화소 분할형의 액정표시장치로 하고 있다. 또한, 이 액정표시장치(300)에서는, 백라이트로서 유기EL(일렉트로 루미네슨스) 소자(310)로 이루어지는 발광소자를 사용하는 한편, 이 유기 EL 소자(310)의 발광부(311···)를, 각 화소(302···)의 전 영역에 배치하는 것은 아니고, 투과 개구부(304···)에 대응하는 영역에만 배치하고 있다. 이로써, 패턴화된 유기 EL 소자를 백라이트로서 조합함으로써, 광의 이용 효율을 향상시켜, 소비전력의 절감을 실현할 수 있게 되어 있다.
여기서, 발광표시장치의 대표인 상기 유기 EL 소자를 이용한 표시장치는, 박형, 경량의 특징을 갖는 발광소자이기 때문에 액정표시장치와 같이 백라이트가 불필요하고 어두운 환경에서도 사용이 가능해지며, 더구나 출사된 광의 거의 전부를 표시에 사용하기 때문에 광 이용 효율도 높다. 그러나, 이 유기 EL 소자를 이용한 표시장치는, 항상 발광할 필요가 있고, 특히 밝은 환경하에서 표시품위를 올리기 위해서는 발광량을 증가시킬 필요가 있기 때문에, 저소비전력화에는 어려움이 있었다.
그렇지만, 상기 도41에 나타낸 화소 분할형의 액정표시장치에서는, 액정 패널(301)의 외측에 발광소자로서 유기 EL 소자(310)를 배치하고 있기 때문에, 반사전극(303)의 투과 개구부(304···)와 유기 EL 소자(310) 사이에 위상차판(305)과 편광판(306)과 유리기판 2장, 즉 유리기판(307) 및 유리기판(312)이 존재한다. 현재, 일반적인 화소 피치는 80 미크론 정도이지만, 이 경우, 투과 개구부(104)의 폭은 그의 2분의 1 내지 6분의 1, 약 15 미크론 내지 40 미크론으로 된다. 이에 대하여, 편광판(306)의 두께가 약 300 미크론이면서 동시에, 500 내지 700 미크론 두께의 유리가, 액정패널(301)의 유리기판(307)과 유기 EL 소자(310)의 유리기판(312)으로 2장 존재한다. 따라서, 반사전극(303)의 투과 개구부(304)와 유기 EL 소자(310)의 거리는 1300 미크론 내지 1700 미크론으로도 된다. 그 때문에, 유기 EL 소자(310)의 발광부(311···)를 투과 개구부(304···)에 대응하는 위치에 설치하였다고 해도, 투과 개구부(304···)에 유기 EL 소자(310)의 발광부(311)로부터 출사되는 모든 광을 입사시키는 것은 불가능하다. 따라서, 역시 유기 EL 소자(110)의 조사 효율이 좋지 않다고 하는 문제점을 갖고 있다.
또한, 도41에 나타낸 화소 분할형의 액정표시장치에서는, 기판을 중첩하는 것에는 변함이 없다. 그리고, 그의 박형화에 대해서는, 액정표시장치의 두께와 유기 EL 소자의 두께의 합계가 한계라고 하는 문제점이 남아 있다. 또한, 도41의 구성에서는, 액정표시장치의 투과 개구부(304)와 유기 EL 소자(310)의 형성부를 위치 결정을 하여 고정해야 한다. 이를 위해서는, 전용의 위치 결정 장치 및 고정하기 위한 기구가 필요하게 되어, 부품 점수의 증가 및 비용 상승으로 되는 문제가 있다.
한편, 상기한 바와 같이, 반사형 액정표시장치는, 옥외에서의 시인성 향상을 목적으로 개발되어 있고, 외광이 강한 옥외에서는 시인성이 우수하지만, 반대로 옥내, 야간의 사용은 불가능하다. 따라서, 반사형 액정표시장치에서는, 외광의 대용으로서, 전면으로부터 조명광을 도입하는 프론트라이트를 도입하여 대응하는 것도 고려되고 있다. 이 프론트라이트에 유기 EL 소자를 사용하는 예로서, 예컨대 일본국 공개 특허 공보 제2000-75287호(공개일: 2000년3월14일)에 개시된 것이 있다. 그렇지만, 이 경우도 투과형 액정표시장치에 백라이트를 도입한 경우와 같이, 표시장치와 보조광원의 두께에 의해, 전체가 두껍게 된다고 하는 문제가 있다.
또한, 상기한 바와 같이, 1장의 기판 상에 액정표시소자와 유기 EL 소자를 형성함으로써, 각각의 결점을 보충하고, 여러 가지 환경하에서 최적의 표시를 행하는 것이 가능하다.
그러나, 상기 표시장치에 있어서, 1장의 기판 상에 액정표시소자와 유기 EL 소자를 단순히 형성하면, 기판내의 배선이나 구동회로가 복잡하게 되어, 제조 시의 수율이나 비용 등이 문제로 된다.
한편, 별개의 문제로서, 발광소자로서 유기 EL 소자를 갖는 발광표시장치에 대해서는, 제조 시에, 이하의 문제가 존재한다.
예컨대, 일본국 공개 특허 공보 제2000-173770호(공개일: 2000년6월23일)에는, 한편의 기판에 유기 EL 소자의 구동회로인 TFT(Thin Film Transistor:박막 트랜지스터)회로와 그 위에 캐소드(음극)로 되는 금속 전극 및 유기 EL 층을 형성하는 유기층의 일부를 형성하고, 다른 쪽의 기판에는 애노드 전극(양극)을 형성한 후, 그 위에 발광층을 형성하며, 최종적으로 이들 쌍방의 기판을 합쳐서, 열 또는 압력을 인가함에 의해 유기층을 유리전이온도 이상으로 올려서 접합하는 방법이 개시되어 있다.
또한, 일본국 공개 특허 공보 제2001-43980호(공개일: 2001년2월16일)에는, 기판 상(TFT 기판이라도 좋다)에 애노드 전극(양극)을 형성하고, 그 위에 순차, 유기 EL 층으로 되는 정공 주입층, 정공 수송층 및 발광층을 적층한 후, 음극으로 되는 일함수가 낮은 금속을 극히 얇게 형성한 후, 투명 도전층을 형성하는 방법이 개시된다.
여기서, 상기 양 공보 중 어느 것이나, 유기 EL 소자로부터의 출사광은, 그 유기 EL 소자를 구동하는 회로를 형성한 기판 측이 아니라, 그것과 대향하여 설정되는 대향기판 또는 보호층 측에서 출사시키는 것이 가능하다. 이로써, 회로형성 측에 출사하는 경우와 비교하여 출사광이 회로패턴에 차폐되지 않기 때문에, 개구율을 상승시킬 수 있고, 휘도 및 발광효율의 향상 및 수명 및 신뢰성의 향상에 효과적이다.
한편, 구동회로 형성 측은, 종래 개구부에 충당하고 있던 면적까지 회로를 형성할 수 있기 때문에, 회로 설계에 여유가 있어서, 신뢰성 및 수율 향상을 실현함과 동시에, 또한 기능을 올린 회로형성을 가능하게 함에 있어서 효과적인 방법이다. 구체적으로는, 상기 일본국 공개 특허 제 2000-173770호에서는, 구동회로 측과 발광층 측을 별개로 형성함에 의해 실현하고 있으며, 상기 일본국 공개 특허 공보 제2001-43980호에서는, 음극전극을 매우 얇게 형성함에 의해 실현하고 있다.
여기서, 유기 EL 소자에는, 발광기능의 신뢰성의 관점에서, 특히 수분 혼입을 하지 않도록 하는 것이 바람직하다. 또한, 유기 도전체는, 산화에 의한 억셉터 도핑에 의해 성능열화를 야기하는 경우도 있다. 또한, 캐소드전극으로서 사용하는 금속은, 마그네슘(Mg), 리튬(Li), 칼슘(Ca) 등의 일함수가 낮은 재료를 사용하기 때문에, 특히 산화에 민감하고, 형성가공이 곤란하다.
이와 같이, 유기 EL 소자는 구조는 단순하지만, 사용되는 재료는 환경에 따라서 그의 성능에 크게 영향을 주기 쉽다고 하는 특징이 있다. 따라서, 유기 EL 소자를 형성하는 경우에는, 될 수 있는 한 수분 및 산소를 차단한 환경에서 전부를 형성하고, 또한 발광층을 보호하는 층도 동시에 형성하는 것이 바람직하다.
이 점에서, 상기 일본국 공개 특허 공보 제2000-173770호에서는, 유기 EL 소자를 형성하는 유기층의 일부에서 접합을 하고 있기 때문에, 접합의 경우에 수분 및 산소가 있는 분위기에 노출될 가능성이 높고, 신뢰성이 과제로 된다. 또한, 유기 EL 소자를 형성하는 유기층은 어느 것이나 1000Å 전후의 박막을 사용하고 있기 때문에, 접합 시에, 양 기판 측에 그의 일부를 형성하고, 유리 전이점 이상으로 온도를 상승시키는 과정에서 막질 또는 성능의 균일성이 붕괴될 수도 있다.
또한, 상기 일본국 공개 특허 공보 제2001-43980호에서는, 출사광 측에 금속으로 된 캐소드전극이 있기 때문에, 매우 얇더라도 이것에 의한 투과 손실이 존재한다. 또한, 캐소드전극이 매우 얇기 때문에, 그 위에 형성되는 투명 도전층 및 유기 도전층의 함유 산소와의 결합에 의한 성능 열화, 및 투명 도전층 형성 시에 온도가 발광층에 주는 영향이 과제로 된다.
또한, 상기 일본국 공개 특허 공보 제2000-173770호에서는, 양극 측이 투명도전막인 것으로부터, 통상의 도체와 비교하여 저항치가 높게 되기 때문에, 패널로 한 경우에, 투명도전막에 의한 전력 손실에 의해 화면의 휘도 얼룩이 발생한다고 하는 문제점을 갖고 있다.
본 발명의 목적은, 소형화 및 비용 절감을 실현하면서, 야외에서 옥내까지 시인성이 뛰어난 표시장치 및 그의 제조방법 및 그의 구동방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 표시장치는, 상기 목적을 달성하기 위해서, 표시영역 내에, 광 변조 소자가 외광을 반사시켜서 표시를 행하는 비발광 표시소자로 이루어지는 제1 표시영역, 및 발광소자가 직접 변조하여 표시를 행하는 발광표시소자로 이루어지는 제2 표시영역을 포함하고, 이들 제1 표시영역과 제2 표시영역이 병설되어 있다.
따라서, 발광소자는 표시면 측을 향하여 스스로 발광하여 직접적으로 표시하기 때문에, 종래와 같이, 발광소자를 백라이트나 프론트라이트로서 사용하는 것이 아니다. 이로써, 발광소자로부터의 광의 이용효율을 높일 수 있음과 동시에, 표시장치의 두께도 얇게 된다. 즉, 백라이트의 두께는, 통상 3∼6 밀리미터 정도이기 때문에, 백라이트가 불필요하게 되는 것에 의한 두께 감소의 장점은 매우 크다. 또한, 백라이트가 불필요하게 되는 것은, 종래, 액정패널의 배면패널과 백라이트 사이에 설치되어 있던 편광판, 위상차판 및 유리기판도 불필요하게 되는 것을 의미한다. 따라서, 이들 편광판, 위상차판 및 유리기판이 불필요하게 되는 것에 의해서도 표시장치의 두께를보다 얇게 할 수 있다.
또한, 패턴화된 발광소자 백라이트를 위치 결정하여 고정시킬 필요도 없기 때문에, 이것에 그러한 전용장치, 고정기구가 생략될 수 있어서, 부품 점수의 감소 및 공정단축 등에 의한 비용 절감을 실현하는 것이 가능해진다.
또한, 백라이트와 배면 측의 편광판 및 위상차판이 불필요하게 되는 장점은, 단순히 표시장치 전체의 두께가 얇게 되는 것 뿐만이 아니다. 즉, 부재 점수가 감소되는 것은, 재료비 뿐만 아니라 조립하는 공수 또는 각각의 부재의 검사 등에 요하는 비용도 절감할 수 있기 때문에, 표시장치 전체의 제조비용을 내릴 수 있다.
또한, 본 발명과 같은 예컨대 화소 분할방식 등의 표시영역 분할방식의 표시장치에서는, 제1 표시영역과 제2 표시영역의 비율을 어느 정도 임의로 설계하는 것이 가능하다. 이 때문에, 예컨대 휴대전화나 정보휴대단말기(PDA)등의 모바일 기기로의 사용을 전제로 하는 경우는, 반사영역인 제1 표시영역의 비율을 크게 하는 것이 일반적이다. 예컨대, 표시화소의 화소면적 중 80%를 반사영역으로 한 경우에는, 발광영역인 제2 표시영역은 20%로 되기 때문에, 발광소자의 발광면적은 최대라도 화소면적의 5분의 1로 끝난다. 이는, 소비전력의 절감을 실현하는 것이 가능하게 됨을 의미한다.
따라서, 소형화 및 비용 절감을 실혐하면서, 야외에서 옥내까지 시인성이 뛰어난 표시장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 표시장치는, 서로 대향하게 된 제1 기판과 제2 기판을 더 포함하고, 상기 광 변조 소자 및 발광소자는 어느 것이나 상기 제1 기판과 제2 기판 사이에 제공되어 있다. 이 때문에, 광 변조 소자 및 발광소자는 어느 것이나, 제1 기판과 제2 기판 사이에 수용되기 때문에, 표시장치의 두께를 확실히 얇게 할 수 있다.
또한, 본 발명의 표시장치는, 상기 기재한 표시장치에 있어서, 광 변조 소자의 광 변조층과 발광소자의 발광층이 동층으로 제공되어 있다. 또한, 동층이란, 반드시 양자가 동일레벨이 아니라, 광 변조 소자의 광 변조층 내에 발광소자의 발광층이 포함되는 상태를 포함하고 있다.
상기 발명에 의하면, 발광소자는, 광 변조 소자의 광 변조층과 동층에 제공되어 있기 때문에, 종래의 광 변조 소자로 이루어지는 비발광 표시소자의 두께의 범위 내에 발광소자를 수용할 수 있다. 그 결과, 확실하게, 표시장치의 두께를 얇게 할 수 있다.
또한, 본 발명의 표시장치는, 표시영역 내에, 광 변조 소자가 외광을 반사시켜서 표시를 행하는 비발광 표시소자로 이루어지는 제1 표시영역과, 발광소자가 직접 변조하여 표시를 행하는 발광표시소자로 이루어지는 제2 표시영역이 병설되어 있음과 동시에, 서로 대향하게 된 제1 기판과 제2 기판을 포함하고, 상기 광 변조 소자 및 발광소자는 어느 것이나 상기 제1 기판과 제2 기판 사이에 제공되고, 또한 상기 제2 표시영역에는, 상기 제1 기판 상에 순차로 상기 발광소자와 광 변조 소자의 광 변조층이 적층되어 있다.
상기 발명에 의하면, 제2 표시영역에는, 상기 제1 기판 상에 순차로 상기 발광소자와 광 변조 소자의 광 변조층이 적층되어 있다. 이 때문에, 광 변조 소자 및 발광소자는 어느 것이나, 제1 기판과 제2 기판 사이에 수용되기 때문에, 표시장치의 두께를 확실하게 얇게 할 수 있다. 또한, 발광소자의 표면 측에 광 변조층이 적층되어 있더라도, 발광소자는 제1 기판과 제2 기판 사이에 제공되어 있기 때문에, 발광소자의 표시 광이 모두 제2 표시영역으로 출사된다. 이 때문에, 광의 이용효율은 매우 높게 된다.
따라서, 보다 높은 조사효율을 확보하여, 밝기 향상 뿐만 아니라, 표시장치의 두께의 감소 및 부재비용의 절감을 실현하여 얻어지는 표시장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 표시장치는, 매트릭스 형태로 배치된 상기 각 표시영역을 상기 광 변조 소자 및 발광소자로서 구동하기 위한 각 데이터신호선 및 각 주사신호선이 서로 공용으로 되어 있다.
따라서, 2개의 표시소자를 표시영역 내에 형성하였을 때에, 회로구성이 복잡하게 되는 것을 방지하여, 제조 시의 수율이나 비용 절감을 실현하여 얻어지는 표시장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 표시장치의 제조방법은, 상기 비발광 표시소자와 발광표시소자가 병설되어 있는 표시장치를 제조함에 있어서, 제1 기판 상에 구동회로를 형성하고, 제2 기판 상에 발광소자를 형성한 후, 이들 구동회로를 형성한 제1 기판 측과 발광소자를 형성한 제2 기판 측을 합치는 것에 의해 일체화한다.
이 때문에, 표시장치를 제조할 때에, 발광소자와, 발광소자 및 광 변조 소자를 구동하는 구동소자를 별도로 형성할 수 있다. 따라서, 발광소자를 형성할 때에, 구동소자 형성 시에 있어서의 공정온도, 약품, 가스 등의 영향을 받지 않도록 할 수 있다.
또한, 본 발명의 표시장치는, 상기 과제를 해결하기 위해, 발광표시소자 단독으로 이루어져, 제1 기판 상에 구동회로가 형성된 제1 기판측과, 제2 기판 상에 2개의 발광소자용 전극까지를 포함하는 발광소자가 형성된 제2 기판측이 접합되어 있다.
또한, 본 발명의 표시장치는, 상기 기재한 표시장치에 있어서, 발광소자는, 유기 일렉트로 루미네슨스 소자로 이루어지며, 상기 유기 일렉트로 루미네슨스 소자가 형성된 제2 기판측은, 유기 일렉트로 루미네슨스 소자에 있어서의 캐소드전극까지 형성한 후에, 제1 기판측과 접합되어 진다.
상기 발명에 의하면, 발광표시소자 단독으로 이루어짐에 있어서, 발광소자인 유기 일렉트로 루미네슨스 소자(이하, "유기 EL 소자"라 함)를 형성하는 제2 기판측은, 유기 EL 소자에서의 발광소자용 전극인 캐소드전극까지 형성한 후에, 제1 기판측과 접합된다.
이로써, 유기 EL 소자로부터의 출사광은, 유기 EL 소자를 구동하는 구동회로를 형성한 기판측이 아니라, 이것과 대향하게 설정되는 대향기판 또는 보호층 측에서 출사시키는 것이 가능하다. 이 때문에, 상기 종래 기술과 광 출사 방향이 같기 때문에, 구동회로 형성측으로 출사하는 구조와 비교하여 이하의 기본적 장점을 동등하게 가지는 것이 된다.
먼저, 구동회로가 제공되어 있는 제1 기판측과 유기 EL 소자를 따로따로 형성할 수 있다. 이 때문에, 각각 독립적으로 제조공정을 조성할 수 있기 때문에, 온도, 가스 및 약품 등에 영향 받지 않게 되어 신뢰성이 향상된다.
또한, 상기 구성에 의해, 유기 EL 소자를 형성한 제2 기판측에 광을 출사시킬 수 있다. 이로써, 구동회로 측 개구율에 영향받지 않게 발광영역을 확장하여 설정할 수 있기 때문에, 고휘도화를 실현할 수 있다. 또한, 발광면적이 넓은 것으로부터 동일 휘도를 얻기 위한 단위면적 당의 전류량을 억제할 수도 있어서, 수명 장기화, 및 발광효율 향상에 의한 소비전력 감소가 실현된다.
또한, 구동회로를 형성한 제1 기판측에 광 출사가 없기 때문에, 제1 기판측은 전면에 구동회로를 형성할 수 있다. 따라서, 구동회로의 TFT(Thin Film Transistor :박막 트랜지스터)의 크기를 자유롭게 설정하거나, TFT 형성영역에 여유가 생기게 되기 때문에, 세밀한 제어를 행하기 위한 회로를 형성할 수 있다. 또한, 배선 폭에도 여유가 있기 때문에, 구동회로의 신뢰성을 향상시킬 수 있어서, 수율이 향상된다.
또한, 본 발명의 표시장치의 구동방법은, 비발광 표시소자와 발광표시소자가 병설되어 있는 표시장치를 사용하여, 각 표시영역 내에서의 영상신호의 단위시간인 1필드를 복수로 분할하여, 각 분할기간마다 광 변조 소자 또는 발광소자를 ON·OFF 하는 방법이다.
상기 발명에 의하면, 비발광 표시소자와 발광표시소자가 병설되어 있는 표시장치를 구동하는 경우에는, 1필드를 복수로 분할하고, 각 분할기간마다 광 변조 소자 또는 발광소자를 ON·OFF 함에 의해, 1필드에서의 광 변조 소자 또는 발광소자의 전체 ON 시간을 제어할 수 있음과 동시에, 또한 그의 점등패턴의 종류를 많게 하고 또한 그것들을 효율적으로 구동할 수 있다.
또한, 이와 같이, 시간적으로, 광 변조 소자 또는 발광소자의 ON 시간을 제어함으로써, 영상신호의 계조를 표시하는 것이 가능해진다.
따라서, 2개의 표시소자를 표시영역 내에 형성하였을 때에, 회로구성이 복잡하게 됨을 방지하고, 제조 시의 수율이나 비용절감을 실현하며, 또한 효율이 양호하게 계조 표시를 행하여 얻어지는 표시장치의 구동방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 또 다른 목적, 특징, 및 장점은, 이하에 나타내는 기재에 의해 충분히 이해할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명의 이점은, 첨부도면을 참조한 다음의 설명으로부터 명백하게 될 것이다.
도1은, 본 발명에서의 표시장치의 일 실시예를 나타내는 것으로서, 표시장치에서의 1 화소 분을 나타낸 단면도,
도2는, 본 발명의 개념을 나타낸 것으로서, 표시환경과 소비전력의 관계를 나타낸 그래프,
도3은, 본 발명의 개념을 나타낸 것으로서, 표시환경과 휘도의 관계를 나타낸 그래프,
도4a∼도4c는, 상기 표시장치에서의 대향기판의 제조 방법을 나타낸 설명도,
도5a 및 도5b는, 상기 표시장치의 TFT 기판의 제조 방법을 나타낸 설명도,
도6은, 금속전극을 갖는 유기 EL 소자의 양극을 따라 블랙 매트릭스 하에 형성한 표시장치를 나타낸 단면도,
도7은, 금속전극을 갖는 유기 EL 소자의 층 구조로 형성하여 블랙 매트릭스 하에 형성한 표시장치를 나타낸 단면도,
도8a 및 도8b는, 상기 표시장치의 대향기판과 TFT 기판을 접합시킨 상태를 나타낸 설명도,
도9는, 상기 표시장치에서 신호라인을 공유하여 구동하는 경우의 1 화소 분의 구동회로도,
도10은, 상기 표시장치에서 신호라인을 공유하여 구동하는 경우의 1 화소 분의 구동회로의 변형예를 나타낸 구동회로도,
도11은, 상기 표시장치의 표시상태를 나타낸 특성도,
도12는, 본 발명에서의 표시장치의 다른 실시예를 나타낸 것으로서, 표시장치에서의 1 화소 분을 나타낸 단면도,
도13a∼도13c는, 상기 표시장치에서의 대향기판의 제조방법을 나타낸 설명도,
도14는, 상기 표시장치의 TFT 기판의 제조방법을 나타낸 설명도,
도15a 및 도15b는, 상기 표시장치의 대향기판과 TFT 기판을 접합시킨 상태를 나타낸 설명도,
도16은, 본 발명에서의 표시장치의 또 다른 실시예를 나타낸 것으로서, 표시장치에서의 1 화소 분을 나타낸 단면도,
도17은, 상기 표시장치의 철부를 복수 층 형성한 경우의 단면도,
도18은, 상기 표시장치에서의 표시화면의 평면도,
도19a는, 상기 표시장치에서의 1 화소 분의 반사영역 및 발광영역을 분할할 때에, 발광영역을 반사영역의 안쪽에 제공한 구성을 나타낸 평면도이고, 도19b는 상기 표시장치에서의 1 화소 분의 반사영역 및 발광영역을 분할할 때에, 발광영역을 반사영역의 모퉁이(隅角) 측에 제공한 구성을 나타낸 평면도,
도20은, 본 발명에서의 표시장치의 또 다른 실시예를 나타낸 것으로서, 광센서를 사용하는 경우를 나타낸 블록도,
도21은, 본 발명에서의 표시장치의 또 다른 실시예를 나타낸 것으로서, 표시장치에서의 1 화소 분을 나타낸 평면도,
도22는, 상기 표시장치에서의 1 화소 분을 나타내는 도21의 A-A선 단면도,
도23은, 상기 표시장치를 나타낸 전체 구성도,
도24는, 상기 표시장치가 노멀리 화이트 모드인 경우에 있어서, 드레인전압 Vd가 액정용 문턱전압 Vth(LC) 보다 작을 때의 액정표시소자 및 유기 EL 소자의 표시상태를 나타낸 설명도,
도25는, 상기 표시장치가 노멀리 화이트 모드인 경우에 있어서, 드레인전압 Vd가 액정용 문턱전압 Vth(LC) 보다 크고 또한 EL용 문턱전압 Vth(OLED) 보다 작을 때의 액정표시소자 및 유기 EL 소자의 표시상태를 나타낸 설명도,
도26은, 상기 표시장치가 노멀리 화이트 모드인 경우에 있어서, 드레인전압 Vd가 액정용 문턱전압 Vth(LC) 보다 크고 또한 EL용 문턱전압 Vth(OLED) 보다 클 때의 액정표시소자 및 유기 EL 소자의 표시상태를 나타낸 설명도,
도27은, 상기 표시장치가 노멀리 블랙 모드인 경우에 있어서, 드레인전압 Vd가 공용 문턱전압 Vth보다 작을 때의 액정표시소자 및 유기 EL 소자의 표시상태를 나타낸 설명도,
도28은, 상기 표시장치가 노멀리 블랙 모드인 경우에 있어서, 드레인전압 Vd가 공용 문턱전압 Vth보다 클 때의 액정표시소자 및 유기 EL 소자의 표시상태를 나타낸 설명도,
도29a는 표시장치가 노멀리 블랙 모드인 경우에 있어서의 액정표시소자의 휘도 상태를 나타낸 설명도이고, 도29b는 표시장치가 노멀리 블랙 모드인 경우에 있어서의 유기 EL 소자의 휘도 상태를 나타낸 설명도,
도30은, 본 발명에 있어서의 표시장치의 또 다른 실시예의 구동 시에 있어서의 신호 파형도,
도31은, 전압전류 변환수단의 다른 구성을 나타낸 설명도,
도32a∼도32c는, 본 발명에 따른 표시장치의 또 다른 실시예의 구동시에 있어서의 신호 파형도,
도33은, 본 발명에 있어서의 표시장치의 또 다른 실시예를 나타낸 것으로서, 유기 EL 층으로서 홀수송층, 발광층, 전자 수송층으로 이루어지는 구성의 유기 EL 발광소자를 나타낸 단면도,
도34는, 유기 EL 층으로서 고분자 EL 재료로 이루어지는 구성의 유기 EL 발광소자를 나타낸 단면도,
도35a∼도35c는 도33에 나타낸 표시장치의 대향기판의 제조방법을 나타낸 단면도,
도36a 및 도36b는, 도33에 나타낸 표시장치의 TFT 회로측 기판의 제조방법을 나타낸 단면도,
도37a 및 도37b는, 도33에 나타낸 표시장치의 대향기판과 TFT 회로측 기판을 접합시키는 공정을 나타낸 단면도,
도38a∼도38c는 도34에 나타낸 표시장치의 대향기판의 제조방법을 나타낸 단면도,
도39는, 도34에 나타낸 표시장치의 TFT 회로측 기판의 제조방법을 나타낸 단면도,
도40a 및 도40b는, 도34에 나타낸 표시장치의 대향기판과 TFT 회로측 기판을 접합시키는 공정을 나타낸 단면도, 및
도41은, 종래의 표시장치를 나타낸 단면도이다.
가장 먼저 본 발명의 개요를 설명한다.
본 발명의 표시장치에 의하면, 외광을 반사시켜 표시를 행하는 비발광표시소자와 자발광의 발광표시소자를 동일표시장치내에 조입한 구성으로 한다. 이에 의해, 백라이트 등의 별도의 광원을 부설할 필요가 없어지기 때문에, 저소비전력화와 소형화를 동시에 실현할 수 있다. 또한, 비발광표시소자와 자발광의 발광표시소자를 동일표시장치 내에 조입할 때, 전극, 배선, 구동소자, 절연체 등의 부재의 제조공정을 공통화할 수 있기 때문에, 종래, 백라이트 등의 광원제조 및 어셈블리 등에 걸리는 시간 및 비용을 대폭 경감할 수 있다.
이하, 또한 본 발명의 작용 및 효과에 대해 상세히 설명한다.
우선, 상기한 바와 같이, 일반적으로, 디스플레이는 비발광표시장치와 발광표시장치로 구별된다. 비발광표시장치는 태양광, 실내광, 백라이트, 프론트 라이트(front light) 등의 외부광원으로부터의 광을 비발광표시소자인 광변조소자에 투과시킴으로써 변조하는 것이고, 이 비발광표시소자에는, 외부광원으로부터의 광을 반사시키는 반사수단을 갖는 반사형과 반사수단을 갖지 않은 투과형이 있다. 한편, 발광표시장치는 발광소자를 갖는 표시장치이다. 통상, 발광소자 또는 발광층이라 칭해지는 부분이 자발광한다. 또, 여기서는, 상기 광변조소자에 있어서의 투과광의 제어를 광변조라고 하는 것에 대하여, 발광소자에서의 발광의 제어를 직접변조라고한다.
그러나, 투과형 액정표시장치에서 대표되는 투과형의 비발광표시장치의 경우, 통상, 암표시로부터 명표시까지 백라이트광의 휘도는 일정하고, 항상 점등하고 있다. 따라서, 투과형의 비발광표시장치는 항상 외부광원에서 전력을 소비하는 것으로 된다. 또한, 투과형의 비발광표시장치에서는, 광변조소자와 백라이트에 대하여 각각 전원공급 및 제어가 필요해지기 때문에 부품점수가 많아, 소형화하는 것에도 제한이 있고, 비용절감을 도모하는 것이 어려웠다.
한편, EL 표시장치에서 대표되는 발광표시장치는, 발광휘도를 변조하기 때문에 암표시와 명표시에서는 소비전력이 다르며, 소비전력은 암표시에서는 적고 명표시에서는 많아진다.
여기서, 이들 투과형의 비발광표시소자 또는 발광표시소자와 반사형의 비발광표시소자를 동일패널 내에 조입하여 쌍방을 표시에 사용하는 경우를, 본 발명과 비교한다. 즉, 투과형의 비발광표시소자와 반사형의 비발광표시소자를 조입한 종래의 표시장치 즉 종래 기술로서 설명한 화소분할형의 액정표시장치 등과 본 발명의 표시장치를 비교한다.
종래의 액정표시장치는, 도2에 파선 L1로 나타낸 바와 같이, 밝은 환경하로부터 어두운 환경하까지 광원인 백라이트를 항상 점등시킬 필요가 있기 때문에, 거의 일정한 소비전력이 필요하다. 이에 대하여, 발광표시소자와 반사형의 비발광표시소자를 동일패널 내에 조입한 본 발명의 표시장치는, 주위의 환경에 맞게 발광표시소자의 휘도를 조정하여 표시할 수 있다. 이 때문에, 도2에 실선 L2로 나타낸 바와 같이, 밝은 환경하에서는 발광휘도를 낮추고, 반사형의 비발광표시소자를 최대한 이용할 수 있는 한편, 어두운 환경하에서는 발광표시소자의 발광휘도를 높여 표시할 수가 있다. 따라서, 밝은 환경하에서는 종래의 투과형의 비발광표시장치에 있어서 백라이트점등에 걸리는 전력을 낮게 억제할 수 있다.
따라서, 본 발명의 표시장치는, 밝은 환경하에서는, 투과형의 비발광표시소자와 반사형의 비발광표시소자를 조입한 표시장치보다도 저소비전력화가 가능하고, 휘도를 낮추어 표시함으로써, 장 수명화 및 신뢰성향상을 실현할 수 있다. 또한, 본 발명의 표시장치는, 별도로 백라이트를 제공할 필가 없기 때문에, 종래의 액정표시장치와 비교하여, 박형화 및 소형화가 가능하고, 전원공급수단 및 제어 등도 불필요하기 때문에 비용절감을 도모할 수 있다.
본 발명에 의한 표시장치를 발광표시소자만의 표시장치와 비교하면, 도3과 같아진다. 즉, 도3에 있어서 파선 L1'로 나타낸 바와 같이, 발광표시소자만으로 구성된 표시장치의 경우, 환경이 밝아짐에 따라, 발광휘도를 높이지 않으면 표시를 보기 어렵게 된다.
한편, 본 발명의 표시장치에서는, 밝은 환경하에서는 반사형의 비발광표시소자가 표시특성을 향상시키기 때문에, 발광표시소자는, 도3에 있어서 실선 L2'로 나타낸 바와 같이, 휘도를 저하시켜 표시하는 것이 가능하다. 이는, 종래의 발광표시소자만으로 사용되는 경우에는 없던 개념이고, 본 발명의 구성에 의해 독자적으로 이루어질 수 있는 휘도제어방법이다.
이와 같이, 본 발명의 표시장치에 의하면, 최대휘도를 발광표시소자만인 경우보다도 낮게 설정하는 것이 가능하게 되어, 장수명화, 신뢰성향상을 실현할 수 있다.
〔실시예 1〕
본 발명의 일 실시예에 대해 도1, 도4 내지 도11에 따라 설명하면, 이하와 같다.
본 실시예의 표시장치(50)는, 도1에 나타낸 바와 같이, 광변조층으로서의 액정층(26) 및 발광소자로서의 유기 EL(Electro Luminescence)소자(60)를 협지한 상하의 TFT 기판(51)과 대향기판(52)에 의해 형성되어 있다. 하측은 유리에서 대표되는 재료로 이루어지는 제1 기판으로서의 절연성기판(21)상에 형성된 TFT(Thin Film Transistor:박막 트랜지스터)기판(51)이고, 표시화소마다 광변조소자로서의 반사형의 액정표시소자(20)를 구동하는 액정용 TFT 소자(22)와 발광소자로서의 발광형의 유기 EL 소자(60)를 구동하는 EL용 TFT 소자(42)가 형성되어 있다. 이들 액정용 TFT 소자(22) 및 EL 용 TFT 소자(42)는, 각각 독립적으로 구동할 수 있는 한편, 신호라인을 공유하여 구동할 수도 있다.
한편, 상측에는, 동일하게 유리로 이루어지는 투명의 제2 기판으로서의 절연성기판(29)과, 이 절연성기판(29)상에 형성된 칼라필터층(28)과, 블랙매트릭스(33)와, 광변조소자의 표시면측 전극으로서의 대향전극(27)과, 발광소자용 전극 및 발광소자의 표시면측 전극으로서의 양극(65), 홀수송층(64), 발광층(63), 전자수송층(62), 및 발광소자용 전극으로서의 음극(61)으로 이루어지는 유기 EL 소자(60)와, 편광판(32)과, 위상차판(31)으로 이루어지는 대향기판(52)이 제공된다.
여기서, 본 실시예에서는, 유기 EL 소자(60)는, 액정표시소자(20)의 광변조층인 액정층(26)과 동층에 제공되고, 유기 EL 소자(60)의 광출사측에는 액정층(26)이 존재하지 않도록 되어 있다.
즉, 본 실시예의 표시장치(50)에서는, 액정표시소자(20)의 부분에서는 표시면측으로부터 입사하는 외광을 액정표시소자(20)의 화소전극(25)에서 반사시켜 액정층(26)에서 변조하고 표시를 행하는 제1 표시영역으로서의 반사영역(11)과, 유기 EL 소자(60)의 부분에서 자발광하여 표시면측에 그 광을 출사하는 제2 표시영역으로서의 발광영역(12a)이 표시영역으로서의 표시화소마다 병설된다.
또, 본 실시예의 표시장치(50)에서는, 유기 EL 소자(60)의 출사광이 액정층(26)을 통과하기 어려운 구조로 되어있다. 이 때문에, 유기 EL 소자(60)의 출사광이 액정에 의해 산란되거나 흡수되지 않기 때문에, 휘도저하가 발생하기 어렵다.
상기 유기 EL 소자(60)는, 본 실시예에서는, 대향기판(52)의 양극(65)상에 형성된다. 이는, 본 실시예의 유기 EL 소자(60)는 TFT 회로와는 별도의 공정에서 제작가능하다는 것을 의미한다.
즉, 유기 EL 소자(60)는, 대향기판(52)측에 형성되고, 형성된 유기 EL 소자(60)의 광은 대향기판(52)측에 출사된다. 이 때문에, 대향기판(52)을 형성할 때, 예컨대 ITO(Indium Tin Oxide: 인듐 주석 산화물)로 이루어지는 투명의 양극(65)으로부터 순차로 홀수송층(64), 발광층(63), 전자수송층(62) 및 음극(61)을 형성할 수 있고, 종래 제안되고 있는 형성방법을 사용할 수 있으며, 대향기판(52)측에는 구동회로가 없기 때문에, 구동회로에 의해 유기 EL 소자(60)의 개구율이 제한되지않으므로 100% 가까운 개구율이 얻어진다.
또한, TFT 제조공정과 대향기판(52)의 제조공정이 분리되어 있기 때문에, TFT 제조공정에서 발생하는 열의 영향이나, 특히 유기재료를 사용한 발광층(63)의 특성열화를 일으키는 물, 약액을 사용하는 포토리소, 에칭공정으로 분리할 수 있다.
따라서, 유기 EL 소자(60)를 TFT 기판(51)과는 별도로 형성할 수 있는 것은, 유기 EL 소자(60)의 성능을 유지하는 데 있어서 장점이 된다.
여기서, 본 실시예에 사용되는 발광층은, 저분자형 EL 재료를 사용한 것인 지 또는 고분자형 EL 재료를 사용한 것인 지를 문제삼지 않는다. 동도에 도시된 유기 EL 소자(60)는, 저분자형 EL 재료를 사용한 발광층(63)의 적용예를 나타내고, 또한 발광층(63)의 양면에 전자수송층(62)과 홀수송층(64)을 제공한다. 단지, 반드시 이들 전자수송층(62)과 홀수송층(64)을 제공할 필요는 없지만, 저분자형 EL 재료를 사용한 발광층(63)에서는, 전자수송층(62) 및 홀수송층(64)을 제공하는 것이 발광효율의 관점에서 바람직하다.
또한, 본 실시예의 표시장치(50)에서는, TFT 기판(51)에 있어서의 화소전극(25)과 유기 EL 소자(60) 사이에는, 철부(凸部)로서의 도전성콘택트층(66)이 제공되고, 이에 의해, 유기 EL 소자(60)와 화소전극(25) 및 EL용 TFT 소자(42)가 전기적으로 접속된다. 이 도전성콘택트층(66)은, 높이 조정을 위해 제공된다.
다음, 상기 저분자형 EL 재료의 발광층(63)으로 이루어지는 유기 EL 소자(60)를 구비한 표시장치(50)의 제조방법에 관해 설명한다. 우선, 대향기판(52)을형성하는 경우에 관해 설명한다.
저분자형 EL 재료의 발광층(63)에서는, 일반적으로 마스크증착을 사용하여 유기 EL 소자(60)를 형성한다. 따라서, 대향기판(52)을 형성할 때에는, 도4a에 나타낸 바와 같이, 우선, 마스크(55)를 대향기판(52)의 대향전극(27) 및 양극(65)측의 미리 정해진 위치에 세트한다. 또, 본 실시예에서는, 후술하는 바와 같이, 액정표시소자(20)와 유기 EL 소자(60)가 신호라인을 공유하여 구동하는 방법을 채용하고 있다. 따라서, 구조상, 대향전극(27)과 양극(65) 사이에는 홈이 형성되어 도통되지 않는다. 단지, 액정표시소자(20)와 유기 EL 소자(60)를 독립적으로 구동할 때에는, 대향전극(27)과 양극(65)은 도통되어도 좋다.
이어서, 도4b 및 도4c에 나타낸 바와 같이, 마스크(55)의 창(55a)을 통해 홀수송층(64), 발광층(63), 전자수송층(62) 및 음극(61)을 순차 성막한다.
한편, TFT 기판(51)을 성형할 때에는, 도5a 및 도5b에 나타낸 바와 같이, 액정용 TFT 소자(22), EL용 TFT 소자(42) 및 화소전극(25)이 형성된 TFT 기판(51)상에 감광성 도전수지를 도포한 후, 마스크노광을 행하여, 도전성콘택트층(66)에만 도전수지를 남긴다. 여기서, 본 실시예에서는, 화소전극(25)은, 유기 EL 소자(60)가 배치되는 영역에도 제공된다. 이 화소전극(25)은, 알루미늄 (Al) 등의 반사성을 갖는 도전막으로 이루어지지만, 유기 EL 소자(60)는 화소전극(25)과는 반대의 표시면측에서만 발광하기 때문에 화소전극(25)의 존재는 광투과의 문제로 되지 않는다. 또한, 유기 EL 소자(60)의 배면의 반사판을 별도로 형성할 필요가 없기 때문에, 공정적으로도 공정수의 감소를 도모할 수 있다.
또한, 상기 음극(61)은, 일반적으로는 금속으로 형성하지만, 반드시 이에 한정되지 않고, 예컨대 도전성수지를 사용할 수 있다. 또, 음극(61)을 금속 또는 도전성수지로 형성한 후에 더욱 도전성수지를 형성해도 좋다. 또한, 도전성수지는, 잉크젯을 사용하여 도포해도 좋다.
또한, 본 실시예에서는, 대향기판(52)측으로 유기 EL 소자(60)의 발광광이 출사하기 때문에, 대향기판(52)측에서 TFT 기판(51)측으로 전류를 흐르게 할 필요가 있다. 그 때문에, 대향기판(52)측에 형성되는 투명한 양극(65)의 저항치가 높은 경우에는, 발광효율을 낮추는 것도 고려된다. 따라서, 이를 해소하기 위해, 예컨대, 도6에 나타낸 바와 같이, 유기 EL 소자(60)의 투명한 양극(65)을 따라 금속전극(65a)을 형성하여 저항치를 감소시킬 수 있다. 이 금속전극(65a)으로서 이용할 수 있는 재료는, 반사율이 낮은 예컨대 티탄(Ti), 탄탈(Ta) 등이 바람직하다. 또한, 더욱 저저항으로 하기 위해, 예컨대, 도7에 나타낸 바와 같이, 알루미늄(Al) 등의 저저항금속으로 이루어지는 금속전극(65b)과 예컨대 티탄(Ti), 탄탈(Ta) 등의 저반사율의 금속전극(65c)을 층구조로 하여 블랙매트릭스(33)를 따라 형성해도 좋다. 여기서, 저반사금속을 사용하는 것은, 금속전극(65a·65b)에서 외광을 반사하여, 콘트라스트를 저하시키지 않기 때문이다. 또한, 동일한 목적의 금속전극을 블랙매트릭스(33)를 따라 형성해도 좋다. 이 경우는, 블랙매트릭스(33)에서 차광된 표시면측으로 직접 출사하지 않기 때문에, 반사율이 낮은 재료에 한정되지 않는다. 또, 도7은 고분자형 EL 재료로 이루어지는 발광층(73)을 갖는 유기 EL 소자(70)를 나타내고 있지만, 상기 저반사금속을 사용하는 방법은, 유기 EL 소자(60·70)중 어느 것에도 채용할 수 있다.
그러나, 본 실시예에서는, 유기 EL 소자(60)와 액정층(26)의 경계에 특별히 아무것도 제공하고 있지 않지만, 반드시 이에 한정되지 않고, 예컨대, 후술하는 실시예 2에서 설명하는 유기 EL 소자(70)와 동일한 차광층을 제공하는 것도 가능하다. 본 실시예의 유기 EL 소자(60)에 차광층을 형성하는 경우에는, 유기 EL 소자(60)를 층 형상으로 형성하고 나서, 벽면에 차광재료를 도포하면 좋다.
다음, 도8a 및 도8b에 나타낸 바와 같이, 유기 EL 소자(60)를 형성한 대향기판(52)과 TFT 기판(51)은 서로 얼라인먼트되고, 접합되어 고정된다. 여기서, 유기 EL 소자(60)는, TFT 기판(51)에 도전성콘택트층(66)에 의해 전기적으로 접속되지만, 바람직하게는, 이들 TFT 기판(51) 및 대향기판(52)의 양쪽에 미리 도전성수지를 형성하고, 도전성수지들에 전기적콘택트를 취한 것이 좋다. 이는, 금속표면의 산화막 등에 의한 콘택트불량을 방지할 수 있기 때문이고, 수지가 갖는 탄력성을 이용하여 콘택트를 취하기 쉽게 되기 때문이다.
그 후, 액정을 주입한다. 주입은 TFT 기판(51) 및 대향기판(52)을 접합한 후, 진공주입하는 방법으로 주입할 수 있다.
다음, 유기 EL 소자(60)에 사용되는 각 부재의 재질 등에 대해 설명한다.
우선, 유기 EL 소자(60)는, 백색광을 발광하는 발광층(63)을 사용하여, 액정표시소자(20)에서의 표시에 사용하는 칼라필터층(28)을 그대로 사용하는 것이 가능하다. 한편, 반드시 이에 한정되지 않고, 적색(R) ·녹색(G) ·청색(B)중 어느 색을 발광하는 발광층(63)을 사용하는 것도 가능하다. 이 때에는, 칼라필터층(28)의일부를 투명하게 해도 좋다.
즉, 발광층(63)의 발광은, 적색(R) ·녹색(G) ·청색(B)의 각 색에 의해 발광휘도의 시간적열화가 동일하지 않다. 이 때문에, 발광층(63)을 표시소자에 사용하는 경우는, 시간의 경과에 따라 색 밸런스가 무너진다. 이 때, 백색광을 발광하는 발광층(63)을 사용한 경우에는, 이러한 시간적인 색 밸런스 열화를 방지할 수 있다. 한편, 백색광을 발광하는 발광층(63)을 사용하면서 각 색의 칼라필터층(28)을 사용한 경우에는, 각 색의 칼라필터층(28)에 의해 투과율이 1/3로 되기 때문에, 광이용효율이 감소하게 된다.
따라서, 어느 경우도 일장일단이 있기 때문에, 비교적 사용기간이 짧다고 생각되는 디스플레이나 정확한 색 밸런스보다도 밝기가 중시되는 디스플레이에 있어서는, 적색(R) ·녹색(G) ·청색(B)의 각 색의 발광색의 발광층(63)을 사용하는 것이 바람직하다. 한편, 장시간 색 밸런스 성능이 요구되는 텔레비전과 같은 용도에는, 백색광을 발광하는 발광층(63)을 사용하는 것이 바람직하다.
다음, 각 색을 발광하는 저분자형발광재료로 이루어지는 발광층(63)으로서 사용할 수 있는 재료로서는, 예컨대, 나프탈렌, 안트라센, 페난트렌, 피렌, 테트라센, 플루오레세인, 페릴렌, 프탈로페릴렌, 나프탈로페릴렌, 페리논, 프탈로페리논, 나프탈로페리논, 디페닐부타디엔, 테트라페닐부타디엔, 쿠마린, 퀴놀린 금속 착물, 이민, 디페닐안트라센, 디아미노카라바졸, 퀴나크리돈, 루부란 등을 들 수 있다.
한편, 백색광을 발광하는 발광층(63)의 재료로서는, 청색금속착체(Znbox2 : 징크-벤조옥사졸2)와 황색금속착체(Znsq2 : 징크-스티릴퀴놀린2)를 사용한 것을 들수 있다. 이에 형광색소 페리렌이나 DCM1(4-(디시아노메틸렌)-2-메틸-6-(4-디메틸아미노스티릴)-4H-피란)을 도핑한 것도 사용할 수 있다. 또한, 폴리머 재료의 적층이나, 폴리비닐카르바졸에 PBD(2-(4-비페닐일)-5-(4-테르트-부틸페닐)-1,3,4-옥사디아졸)를 분산한 단층재료 등도 사용할 수 있다.
또한, 홀수송층(64)의 재료로서는, 프탈로시아닌 화합물, 나프탈로시아닌 화합물, 포르피린류, 옥사디아졸, 트리아졸, 이미다졸, 테트라히드로이미다졸, 옥사졸, 스틸벤 등을 들 수 있다.
또한, 전자수송층(62)의 재료로서는, 플루오레논, 안트라키노디메탄, 디페닐퀴논, 티오피란디옥시드, 옥사디아졸, 티아디아졸, 테트라졸, 페릴렌테트라카르복시산을 들 수 있다.
음극(61)의 전극재료에는, 알루미늄(Al), 마그네슘(Mg), 은(Ag) 등의 금속을 들 수 있다. 또, 이것에 니켈(Ni), 티탄 (Ti), 탄탈(Ta), 금(Au) 등의 금속재료를 적층하여, 콘택트성을 높여도 좋다.
또한, TFT 기판(51)과 대향기판(52)을 접속하기 위한 도전성콘택트층(66)의 접속도전성수지로서는, 예컨대, 일본 공개특허공보 99-249299호에 기재된 도전성입자가 분산된 감광성수지(후지필름 주식회사제)나 잡지「1986 The Chemical Society of Japan」의 「CHEMISTRY LETTERS, pp.469-472,1986」등에 기재된 폴리피롤을 사용한 감광성도전 폴리머를 이용할 수 있다. 또, 상세하게는, 일본 공개특허공보 99-249299호에서는, 카본블랙 등의 도전성입자가 분산된 감광성분산물 및 감광성시트에 관한 기술이고, 노광 및 현상에 의해 패턴을 형성할 수 있는 취지가 개시되어있다. 또한, 「CHEMISTRY LETTERS, pp.469-472,1986」에는, 피롤모노머를 광화학중합시켜, 도전성을 갖게 하여, 폴리피롤을 형성하는 것을 개시하고 있고, 전극재료로서 패턴화하여 사용하는 것도 개시하고 있다.
다음, 대향기판(52)에 형성되는 위상차판(31) 및 편광판(32)의 특성에 대해 설명한다. 이들 위상차판(31) 및 편광판(32)은, 액정표시소자(20)에 있어서 특정한 액정모드를 제외하는 반사형 액정표시장치를 구성하기 위해 특정한 액정모드를 제외할 필요가 있고, 그 경우의 위상차판(31)은 1/4λ가 일반적이다. 여기서, 본 실시예에서는, 유기 EL 소자(60)의 음극(61)에는, 반사효과를 높이기 위해서 알루미늄(Al) 등의 금속이 사용된다. 그 때문에, 유기 EL 소자(60)의 비발광시에는 음극(61)에 의한 광반사에 의해 콘트라스트가 내려간다. 따라서, 통상은 반사방지를 위해 유기 EL 소자(60)의 표시면측에 편광판(32)과 1/4λ의 위상차판(31)이 필요해진다. 이 때, 본 실시예에서는, 반사형의 액정표시소자(20)에는, 미리 동일구성의 편광판(32) 및 위상차판(31)이 있기 때문에, 새롭게 제공할 필요 없이 공용할 수 있다.
다음, 상기 구성을 구비한 표시장치(50)의 구동회로에 대해, 도9에 따라 설명한다. 이 구동회로에서는, 매트릭스 형태로 형성된 표시영역으로서의 각 표시화소(10···)를 액티브구동하기 위해, 액정표시소자(20) 및 유기 EL 소자(60)의 구동에 대해 신호라인 및 주사신호선인 게이트버스라인(3···) 및 신호라인 및 데이터신호선인 소스버스라인(2a ···)을 공용하는 것으로 되어 있다. 단지, 본 발명에 있어서는, 반드시 이에 한정되지 않고, 단순매트릭스에 적용하는 것도 가능하다. 또한, 구동회로의 상세한 설명에 대해서는, 실시예 7에서 상술한다.
동도에 나타낸 바와 같이, 표시장치(50)에 있어서의 1화소분의 회로구성은, 액정용 TFT 소자(22)의 게이트전극이 게이트버스라인(3)에 접속되고, 소스버스라인(2a)이 액정용 TFT 소자(22)의 소스전극에 접속되어 있다. 또한, 액정용 TFT 소자(22)의 드레인전극(22a)은, 액정표시소자(20), 액정보조용량(35), 및 EL용 TFT 소자(42)의 게이트전극과 접속하고 있다. 또한, EL용 TFT 소자(42)의 소스전극은 전류공급라인(2b)에 접속하고, EL용 TFT 소자(42)의 드레인전극은 유기 EL 소자(60)의 음극(61)에 접속하고 있다. 또, 상기 구성에서는, 유기 EL 소자(60)는 EL용 TFT 소자(42)의 드레인측에 제공되고 있지만, 반드시 이에 한정되지 않고, 예컨대, 도10에 나타낸 바와 같이, EL용 TFT 소자(42)의 소스측에 제공될 수도 있다.
이와 같이 구성된 표시장치(50)의 구동회로에서는, 게이트버스라인(3···)에 입력되는 주사선신호 Vg에 의해 액정용 TFT 소자(22)가 ON/OFF되고, 소스버스라인(2a ···)의 데이터선신호 Vs가 액정표시소자(20)에 입력된다. 액정표시소자(20)의 점등상태는 액정보조용량(35)에 의해 확보된다. 또한, 본 실시예에서는, EL용 TFT 소자(42)의 EL용 문턱전압 Vth(OLED) 는 액정표시소자(20)의 동작범위전압보다도 높게 설정되어 있다. 즉, 소스버스라인(2a ···)의 데이터선신호 Vs의 전압이 액정표시소자(20)의 구동전압범위를 넘으면, 액정표시소자(20)는 포화하는 한편, EL용 TFT 소자(42)가 ON 상태로 되어, 유기 EL 소자(60)가 발광한다.
한편, 액정표시소자(20)는 노멀리 화이트로 설정되어 있고, 포화상태에서는 흑으로 된다. 이 때문에, 유기 EL 소자(60)가 발광하는 전압범위에서는, 액정표시소자(20)는 유기 EL 소자(60)의 블랙매트릭스로 되어, 액정표시소자(20)에 의한 콘트라스트 저하는 발생하지 않는다.
또한, 액정표시소자(20)만이 동작하고 있는 전압범위에서는, 발광영역(12a)은 발광하지 않고, 패널표시면에 제공된 편광판(32)과 위상차판(31)에 의해 흑의 상태로 된다. 이에 의해, 유기 EL 소자(60)에 의한 액정표시소자(20)의 콘트라스트 저하는 발생하지 않는다.
구체적으로는, 도11에 나타낸 바와 같이, 데이터선신호 Vs가 EL용 TFT 소자(42)의 EL용 문턱전압 Vth(OLED) 미만인 경우, 유기 EL 소자(60)는 발광하지 않고서 액정표시소자(20)가 반응하고, 명표시로부터 암표시, 즉 흑표시를 행한다. 또한, 데이터선신호 Vs가 EL용 TFT 소자(42)의 EL용 문턱전압 Vth(OLED) 이상인 경우에는, 액정표시소자(20)는 암표시를 행하고 있지만, 데이터선신호 Vs에 의해 EL용 TFT 소자(42)의 드레인전류가 변화하고, 유기 EL 소자(60)의 발광량을 조정하여 발광형표시를 행한다. 또, 유기 EL 소자(60)의 발광량의 조정은, 공급전압 Vdd를 조정하는 것에 의해서도 행할 수 있다. 또한, 본 실시예의 표시장치(50)는, 이 구동방법에는 한정되지 않고, 다른 구동방법에서도 좋지만, 도11에 나타낸 구동방법은 구동회로가 공통이기 때문에 적합하다.
한편, 상기 구동방법과는 다른 것으로서, 상기한 유기 EL 소자(60) 및 액정표시소자(20) 쌍방의 표시를 일체화하지 않은 경우에는, 구동회로는 각각 독립구동이 가능하게 제공될 수 있다. 이 때의 액정표시소자(20)는, 노멀리 블랙을 설정하여, 액정표시소자(20)가 OFF 상태에서 흑으로 되도록 하는 것이 바람직하다. 이는,액정표시소자(20)가 동작하지 않을 때에, 액정표시소자(20)에서 전력을 쓸데없이 소비하지 않고, 표시 콘트라스트를 높이기 위해서이다.
또한, 투과형 액정표시소자와 반사형 액정표시소자를 조합시키는 종래의 액정표시장치에는, 투과형표시용의 광원 및 그에 의한 전원이 필요하지만, 유기 EL 소자(60)와 반사형의 액정표시소자(20)를 동일 패널안에 조입한 본 실시예의 표시장치(50)에서는, 미리 구동드라이버부에 전원을 갖게 하여 둠으로써 휘도변조도 가능하다.
따라서, 본 실시예의 표시장치(50)는, 광원용의 전원이 필요하지 않으므로 비용절감, 부품점수삭감, 소형화가 가능하다. 또, 신호배선을 공통으로 하여, 신호배선에 걸리는 전압에 의해 발광표시소자와, 외광을 이용하여 표시하는 비발광표시소자를 바꾼 경우에는, 상기 도2에 나타낸 바와 같이, 자발광휘도가 임의의 점 W에서 0으로 떨어지는 것에 대응한다.
이와 같이, 본 실시예의 표시장치(50)에서는, 각 표시화소(10···)안에, 액정표시소자(20)가 외광을 반사시켜 표시를 행하는 비발광표시소자로 이루어지는 반사영역(11), 및 유기 EL 소자(60)가 직접변조하고 표시를 행하는 발광표시소자로 이루어지는 발광영역(12a)이 함께 제공된다.
따라서, 한 쌍의 절연성기판(21)과 절연성기판(29) 사이에, 액정표시소자 (20)와 유기 EL 소자(60)가 병설되기 때문에, 표시장치의 두께를 얇게 할 수 있다.
따라서, 유기 EL 소자(60)는 표시면측으로 향하고 스스로 발광하여 직접적으로 표시하기 때문에, 종래와 같이, 유기 EL 소자(60)를 백라이트나 프론트 라이트로서 사용하는 것은 아니다. 따라서, 이에 의해서도 유기 EL 소자(60)로부터의 광의 이용효율을 높일 수 있음과 동시에, 표시장치의 두께도 얇게 된다. 즉, 백라이트 및 프론트라이트의 두께는, 통상 3∼6 밀리미터 정도이기 때문에, 백라이트가 불필요하게 되는 것에 의한 두께 감소의 장점은 대단히 크다. 또한, 백라이트가 불필요하게 되는 것은, 종래, 액정패널의 배면패널과 백라이트 사이에 설치되어 있던 배면측의 편광판, 위상차판 및 유리기판도 불필요해지는 것을 의미한다. 따라서, 이들 배면측의 편광판, 위상차판 및 유리기판이 불필요하게 되는 것에 의해서도 표시장치의 두께를 보다 얇게 할 수 있다.
또한, 백라이트와 배면측의 편광판 및 위상차판이 불필요해지는 장점은, 단지 표시장치 전체의 두께가 얇게 되는 것만이 아니다. 즉, 부재점수가 감소하는 것은, 재료비뿐만 아니라 조립공정수나 각각의 부재의 검사 등에 필요한 비용도 절감할 수 있기 때문에, 표시장치 전체의 제조비용을 내릴 수 있다.
따라서, 소형화 및 비용절감을 도모하면서, 야외에서 옥내까지 시인성에 우수한 표시장치(50)를 제공할 수 있다.
또한, 본 실시예의 표시장치(50)에서는, 서로 대향하게 되는 절연성기판(21)과 절연성기판(29)을 구비하고, 액정표시소자(20) 및 유기 EL 소자(60)는 어느 것이나 절연성기판(21)과 절연성기판(21) 사이에 제공되고 있다. 이 때문에, 액정표시소자(20) 및 유기 EL 소자(60)는 어느 것이나, 절연성기판(21)과 절연성기판(21) 사이에 수용되기 때문에, 표시장치(50)의 두께를 확실히 얇게 할 수 있다.
또한, 본 실시예의 표시장치(50)에서는, 발광영역(12a)에는 액정표시소자(20)의 액정층(26)이 존재하지 않는다. 즉, 유기 EL 소자(60)의 발광층(63)에 있어서의 표시면측에는 액정표시소자(20)의 액정층(26)이 존재하지 않는다. 즉, 유기 EL 소자(60)로부터 표시면방향으로 출사한 광이 액정층(26)을 지나지 않고, 표시장치(50)외로 출사한다는 것을 의미한다. 또, 발광층(63)의 표시면측에 액정층(26)이 존재하지 않은 상태로서, 본 실시예 이외에서는, 예컨대 실시예 3에 나타낸 바와 같이, 액정층(26)의 표시면측의 끝면이 발광층(63)의 표시면측의 끝면보다도 표시면측에 존재하지만, 절연성철부(81) 등의 절연층의 존재에 의해 발광층(63)의 표시면측 즉 발광영역(12a)의 액정층(26)이 배제되어 있는 경우가 있다. 또한, 그 이외의 구조로서는, 발광층(63)이 액정표시소자(20)의 표시면측에 존재하는 형태가 고려된다.
그 결과, 유기 EL 소자(60)의 출사광이 액정표시소자(20)의 액정층(26)에 의해 산란되거나 흡수되지는 않기 때문에, 휘도저하가 발생하기 어렵다. 따라서, 유기 EL 소자(60)에 의한 표시품위를 향상시킬 수 있다.
또한, 본 실시예의 표시장치(50)에서는, 액정표시소자(20)의 액정층(26)과 유기 EL 소자(60)의 발광층(63)이 동층에 제공된다. 또, 동층이란, 반드시 양자가 동일한 레벨인 것이 아니라, 액정표시소자(20)의 액정층(26)내에 유기 EL 소자(60)의 발광층(63)이 포함되는 상태를 포함하고 있다.
이 때문에, 종래의 액정표시소자(20)로 이루어지는 비발광표시소자의 두께의 범위내에 유기 EL 소자(60)를 수용할 수 있다. 그 결과, 확실히, 표시장치(50)의 두께를 얇게 할 수 있다.
또한, 본 실시예의 표시장치(50)에서는, 유기 EL 소자(60) 및 액정표시소자 (20)를 구동하는 액정용 TFT 소자(22) 및 EL용 TFT 소자(42) 등의 구동소자가 일방의 TFT 기판(51)측에 형성되는 한편, 이 TFT 기판(51)에 대향하는 대향기판(52)측에 유기 EL 소자(60)가 형성되어 있다.
이 때문에, 표시장치(50)를 제조할 때, 유기 EL 소자(60)와, 액정용 TFT 소자(22) 및 EL 용 TFT 소자(42) 등의 구동소자를 별도로 형성할 수 있다. 따라서, 유기 EL 소자(60)를 형성할 때, 액정용 TFT 소자(22) 및 EL용 TFT 소자(42) 등의 구동소자 형성시에 있어서의 공정온도, 약품, 가스 등의 영향을 받지 않도록 할 수 있다.
또한, 유기 EL 소자(60)의 출사광은, 대향기판(52)측에 출사하기 때문에, 유기 EL 소자(60)를 구동하는 EL용 TFT 소자(42)에 차단되지 않고, 유효하게 광을 이용할 수 있다. 또한, 양극(65)인 투명도전층으로부터 발광층(63)을 형성할 수 있기 때문에, 종래와 동일한 구성으로 발광층(63)을 형성할 수 있다.
그러나, 유기 EL 소자(60)를 액정표시소자(20)의 액정층(26)과 동층에 제공하는 경우에, 유기 EL 소자(60)의 형성높이와 액정표시소자(20)의 액정층(26)의 두께가 일치하는 것으로 한정되지는 않는다.
이 때, 본 실시예에서는, TFT 기판(51)에 높이 조정을 위한 도전성콘택트층 (66)이 제공되는 동시에, 이 도전성콘택트층(66)상에 유기 EL 소자(60)가 형성되어 있다.
따라서, 확실히, 유기 EL 소자(60)를 액정표시소자(20)의 액정층(26)과 동층에 제공할 수 있다.
또한, 본 실시예의 표시장치(50)에서는, 도전성콘택트층(66)은 도전성수지로 형성되어 있다. 따라서, TFT 기판(51)으로부터 도전성수지로 이루어지는 도전성콘택트층(66)을 형성함으로써, 용이하게 TFT 기판(51)측에서 높이 조정을 할 수 있다.
또한, 본 실시예의 표시장치(50)에서는, 유기 EL 소자(60)의 음극(61)과 TFT 기판(51)측과의 접합면에는, 도전성 페이스트 또는 도전성수지 등의 도전성 재료가 제공되고 있다.
도전성 페이스트 또는 도전성수지는 일반적으로 경화해도 유연하게 탄력성을 갖고 있다. 따라서, 유기 EL 소자(60)의 음극(61)과 TFT 기판(51)측과의 전기적접합을 확실히 하는 것이 가능해진다.
또한, 본 실시예의 표시장치(50)에서는, 유기 EL 소자(60)와 액정표시소자 (20)는 소스버스라인(2a ···) 및 게이트버스라인(3···)을 공유하여 구동된다.
이 때문에, 유기 EL 소자(60)와 액정표시소자(20)의 구동회로의 구성이 복잡하게 되는 것을 방지하고, 확실히, 표시장치의 두께의 감소 및 부재비용의 절감을 도모할 수 있는 표시장치(50)를 제공할 수 있다.
또한, 본 실시예의 표시장치(50)에서는, 유기 EL 소자(60)와 액정표시소자 (20)는, 서로 독립적으로 구동되도록 해도 좋다. 이 때문에, 유기 EL 소자(60)와 액정표시소자(20)를 개별적으로 구동하는 것이 가능해진다. 또, 유기 EL 소자(60)와 액정표시소자(20)를 서로 독립적으로 구동하기 위한 구성으로서는, 예컨대, 유기 EL 소자(60)와 액정표시소자(20) 각각이 소스버스라인(2a ···) 및 게이트버스라인(3···)을 갖고 있는 경우, 또는, 소스버스라인(2a ···)을 각각 제공하지만 게이트버스라인(3···)을 공유하고 있는 경우가 있다.
또한, 본 실시예의 표시장치(50)에서는, 유기 EL 소자(60) 및 액정표시소자 (20)를 구동하는 EL 용 TFT 소자(42) 및 액정용 TFT 소자(22)가 일방의 기판인 TFT 기판(51)에 형성되어 있다. 따라서, TFT 기판(51)에 EL용 TFT 소자(42) 및 액정용 TFT 소자(22)를 형성함으로써, 표시장치(50)의 제조를 보다 용이하게 할 수 있고, 또한 구성이 복잡해지는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 실시예의 표시장치(50)에서는, 광변조소자는 반사형의 액정표시소자(20)이고, 발광소자는 유기 EL 소자(60)이다.
따라서, 반사형의 액정표시소자(20)를 광변조소자로 함으로써, 용이하게, 액정표시소자(20) 및 유기 EL 소자(60)를 각 표시화소(10···)안에 병설할 수 있다.
또한, 본 실시예의 표시장치(50)에서는, 액정표시소자(20)의 대향전극(27)과 유기 EL 소자(60)의 양극(65)이 동일재료에 의해 동일층에 형성되어 있다. 이에 의해, 제조공정을 공통화할 수 있기 때문에, 제조프로세스를 간단화할 수 있다.
또한, 본 실시예의 표시장치(50)의 제조방법에서는, 일방의 기판상에 있는 TFT 기판(51)에 액정용 TFT 소자(22) 및 EL용 TFT 소자(42)를 형성하고, 타방의 기판상에 있는 대향기판(52)에 유기 EL 소자(60)를 형성한 후, 이들 TFT 기판(51)과대향기판(52)을 합치는 것에 의해 일체화한다.
이 때문에, 표시장치(50)를 제조할 때, 유기 EL 소자(60)와, 액정용 TFT 소자(22) 및 EL용 TFT 소자(42)를 별도로 형성할 수 있다. 따라서, 유기 EL 소자(60)를 형성할 때에, 액정용 TFT 소자(22) 및 EL용 TFT 소자(42)를 형성할 때에 있어서의 공정온도, 약품, 가스 등의 영향을 받지 않도록 할 수 있다.
그 결과, 소형화 및 비용절감을 도모하면서, 야외에서 옥내까지 시인성에 우수한 표시장치(50)의 제조방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 실시예의 표시장치(50)의 제조방법에서는, 유기 EL 소자(60)와 코어부(77·77)는 어느 것을 먼저 형성하더라도 좋다. 이 때문에, 유기 EL 소자(60)와 코어부(77·77)의 형성을 어느 것이든지 용이하게 형성할 수 있는 쪽의 공정을 우선하는 것이 가능하다.
또한, 본 실시예의 표시장치(50)에서는, 유기 EL 소자(60)의 음극(61)과 TFT 기판(51)측과의 접합면에, 도전성 페이스트 또는 도전성수지를 제공한 후, TFT 기판(51)과 대향기판(52)이 접합될 수 있다.
이 때문에, 유기 EL 소자(60)의 음극(61)과 TFT 기판(51)측과의 접합면을, 수지들 또는 수지와 페이스트로 하는 것에 의해, 수지들 및 페이스트의 탄력성에 의해 콘택트성능의 향상을 도모할 수 있다.
(실시예 2)
본 발명의 다른 실시예에 관해서 도12 내지 도15를 참조하여 설명하면 이하와 같다. 또 설명의 편의상, 상기 실시예 1의 도면에 나타낸 부재와 동일한 기능을갖는 부재에 관해서는 동일 부호를 붙여 그 설명을 생략한다.
본 실시예에서는, 고분자형 EL재료로써 유기 EL소자를 형성하는 경우에 관해서 설명한다.
본 실시예의 유기 EL소자(70)는 도12에 나타낸 바와 같이 발광층(73)이 고분자형 EL재료로써 되어 있음과 동시에, 이 발광층(73)의 상하에는 직접적으로 음극(61) 및 양극(65)이 접합되어 있다. 즉, 본 실시예의 유기 EL소자(70)에서는 상기 실시예 1의 유기 EL소자(60)에 존재한 홀 수송층(64) 및 전자수송층(62)은 생략되어 있다. 단지, 본 실시예에 있어서도 이들 홀 수송층(64) 및 전자수송층(62)을 제공하는 것은 가능하다.
또한 본 실시예에서는 발광층(73)의 양측에 액정층(26)과의 절연을 도모하기 위한 보호층으로서 코어부(77·77)가 형성되어 있다. 또 발광층(73)을 형성할 때 코어부(77·77)를 먼저 형성하고, 그 속에 EL재료를 잉크 젯 도포 또는 인쇄하여 발광층(73)을 형성하는 것이 가능하다.
상기 코어부(77·77)는 레지스트, 폴리이미드로 불리는 재료로 만들 수 있다. 또한 코어부(77·77)는 차광성 재료인 쪽이 바람직하다. 이것은 발광층(73)으로부터 발사하는 광의 횡방향으로의 누광이 액정층(26)으로 들어가서 미광(迷光)으로 되어 콘트라스트 저하를 초래하게 되기 때문이다.
상기 유기 EL소자(70)의 제조방법에 관해서 설명한다.
먼저, 도13a에 도시한 바와 같이, 대향기판(52)의 대향전극(27) 및 양극(65)측에 코어부(77·77)를 형성한다. 이는 레지스트 또는 폴리이미드를 사용하여 포토리소 공정이나 잉크 젯 도포방식에 의해 형성한다.
이어, 도13b에 도시한 바와 같이, 이 부분에 예컨대 잉크 젯 도포방식에 의해 고분자형 EL재료로 이루어지는 발광층(73)을 형성한다. 고분자형 EL재료로서는, 폴리페닐렌비닐렌, 폴리플루오렌, 폴리티오펜, 폴리비닐카르바졸 등을 들 수 있다.
마지막으로, 도13c에 도시한 바와 같이 예컨대 도전성 고분자재료를 이 위에 도포하여 음극(61)을 형성할 수도 있다. 또한, 도시하지 않은 알루미늄(AL), 마그네슘(Mg), 알루미늄(AL)-마그네슘(Mg) 합금 등의 금속재료, 금속 페이스트를 형성한 후, 도전성 고분자재료를 도포하여 음극(61)으로 하여도 좋다.
한편, TFT 기판(51)측은 도14에 나타낸 바와 같이, 액정용 TFT 소자(22), EL용 TFT 소자(42) 및 화소전극(25)이 형성된 TFT 기판(51)상에 감광성 도전수지를 잉크 젯 도포방식으로 도포하여 도전성 콘택트층(66)을 형성할 수가 있다.
이어서, 도l5a 및 도15b에 나타낸 바와 같이, 유기 EL소자(70)를 형성한 대향기판(52)과 TFT 기판(51)은 서로 정합되어 상기 실시예 1와 동일하게 접착 고정된다.
그 후, 액정을 주입·밀봉한다. 이 때, 형성되어 있는 코어부(77·77)가 주사선 방향으로 표시패널 폭에 걸쳐 형성되어 있는 경우는 표시패널 단면으로부터 주사선을 따라 진공주입할 수가 있다.
또, 그 밖의 구성 및 이 유기 EL소자(70)의 구동동작, 표시방법 등은 상기 실시예 1과 동일하므로 설명을 생략한다.
이와 같이, 본 실시예의 유기 EL소자(70)에서는 적어도 발광층(73)과 이 발광층(73)의 양측에 형성되는 음극(61) 및 양극(65)으로 이루어져 있다.
이 때문에, 예컨대 고분자형 EL재료로 이루어지는 발광층(73)을 형성하는 경우에 있어서 최소한의 구성요소로부터 유기 EL소자(70)를 형성할 수가 있다.
그런데, 상기 표시장치(50)에서는 유기 EL소자(70)는 액정표시소자(20)의 액정층(26)과 동일한 층에 배치되어 있기 때문에, 액정표시소자(20)의 액정층(26)과 유기 EL소자(60)가 서로 영향을 미칠 우려가 있다. 예컨대, 유기 EL소자(70)에 의해서는 액정표시소자(20)의 액정 등의 액정층(26)과 유기 EL소자(70)가 접촉하는 것에 의하여, 쌍방의 성능이 저하되거나 재료가 열화되기도 한다. 또한, 유기 EL소자(70)가 공기나 수분과 접촉하는 것에 의해 열화하는 경우도 있다.
그러나, 본 실시예에서는 유기 EL소자(70)의 발광층(73)과 액정표시소자(20)의 액정층(26)이 코어부(77·77)를 개재하여 인접하고 있다.
따라서, 유기 EL소자(70)의 발광층(73)과 액정표시소자(20)의 액정층(26)이가 서로 영향을 미치게 하는 것을 방지할 수가 있다. 즉, 유기 EL소자(70)를 액정표시소자(20)의 액정층(26)과 동일 층에 배치한 후에는 쌍방의 성능이 저하되거나, 재료가 열화되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 표시장치(50)의 제조과정에 있어서 예컨대, 대향기판(52)측에 유기 EL소자(70)를 형성하였을 때에, 발광층(73)을 코어부(77·77) 및 음극(61)으로 보호하는 것에 의해 발광층(73)이 공기나 수분과 접촉하여 열화되는 것을 방지할 수가 있다.
그런데, 유기 EL소자(70)에 의해 발광된 광이 인접하는 액정표시소자(20)로누출되는 것도 생각할 수 있다.
이 점, 본 실시예의 표시장치(50)에서는 코어부(77·77)는 차광기능을 갖고 있기 때문에 유기 EL소자(70)에 의해 발광된 광이 액정표시소자(20)의 액정층(26)으로 누출되는 것을 방지할 수 있다.
(실시예 3)
본 발명의 다른 실시예에 관해서 도16 내지 도19를 참조하여 설명하면 이하와 같다. 또, 설명의 편의상 상기 실시예 1 및 실시예 2의 도면에 나타낸 부재와 동일한 기능을 갖는 부재에 관해서는 동일 부호를 붙여 그 설명을 생략한다.
본 실시예의 표시장치(50)에서는 도16에 나타낸 바와 같이 대향기판(52)측에 철(凸)부로서 경질이며 투명한 철부로서의 절연성 철부(81)를 배치하며, 유기 EL소자(70)를 TFT 기판(51)측에 배치하고 있다. 상기 절연성 철부(81)는 액정층(26)의 두께 제어용 기둥으로서 사용하고 있는 것이다.
즉, 액정층(26)의 두께는 통상 3∼5㎛로 설정되는 것이 많다. 한편, 유기 EL소자(70)의 두께는 0.1∼O.5 ㎛ 정도이다. 상기 실시예 1 및 실시예 2에 의해 나타내는 도1 및 도12의 유기 EL소자(60) 및 유기 EL소자(70)에서는 이 두께의 차를 접속수지인 도전성 콘택트층(66)에 의해 조정하고 있었다.
이에 대하여, 본 실시예에서는 미리 액정층(26)과 유기 EL소자(70)의 두께 차를 고려한 높이의 절연성 철부(81)를 제공하고 있다. 또, 도16에 있어서는 접속부를 명기하지 않고 있지만, 접속부는 존재한다.
상기 절연성 철부(81)를 형성하는 재료로서는 고투과율 수지재료를 사용할필요가 있다. 예컨대 JSR 주식회사제의 감광성 스페이서 재료, 제품명 「옵토머 NN 시리즈」를 사용할 수 있다. 이 고투과율 수지재료는 상기 도전성 콘택트층(66) 및 접속부에서 사용되는 접속수지보다는 형성후의 경도가 높게 된다. 이 성질 때문에, 높이를 설정하는 것에 의해 대향기판(52)과 TFT 기판(51)의 거리를 일정하게 유지하는 효과를 기대할 수 있다.
종래, 액정층(26)의 두께는 이 액정층(26)에 산포된 스페이서 비즈에 의해 제어되지만, 액정층(26)의 화소표시면에 있기 때문에 콘트라스트 저하나 산란을 유발하여 화상 품위를 저하시키고 있다. 또한, 스페이서 비즈에 의해서도 충분한 두께 제어는 되지 않았다.
그러나, 본 실시예와 같이, 이 절연성 철부(81)에 의해 액정층(26)의 두께를 제어하는 것에 의해, 액정층(26)의 두께 제어 정밀도가 향상되는 것과 동시에 패널의 강도 향상도 기대할 수 있게 된다.
또, 본 실시예에서는, 절연성 철부(81)는 상기 두께 제어를 위해서만 사용되지만, 반드시 이에 한정되지 않고, 이 절연성 철부(81)를 유기 EL소자(70)로 부터의 광제어 부재, 요컨대 유기 EL소자(70)로 부터의 광을 제어하는 광학소자로서 이용하는 것도 가능하다. 이 목적을 위하여, 예컨대, 도l7에 도시한 바와 같이, 굴절율이 다른 복수의 투명수지를 톱니상으로 2층으로된 철부로서의 톱니상 철부(82a, 82b)로 이루어진 절연성 철부(82)로 할 수 있다. 이와 같은 구조로 하는 것에 의해, 유기 EL소자(70)로부터 출사하는 광에 지향성을 갖게 하는 것이 가능해진다. 또한, 톱니의 형상을 변경하는 것에 의해 지향특성을 변화시킬 수 있기 때문에 액정표시장치와 동일한 시야각 특성을 얻을 수 있다.
여기서, 본 실시예의 유기 EL소자(70)를 표시면으로부터 본 경우, 도18에 나타낸 바와 같이, W, L로 결정되는 범위가 하나의 표시화소(10···)에 상당하며, 각각 반사영역(11)과 발광영역(12a)이 분할되어 되어 있다. 또한, 상기 도에 도시한 바와 같이, 반사영역(11)과 발광영역(12a)의 각각에 관하여, 화소전극(25)과 액정용 TFT 소자(22) 또는 EL용 TFT 소자(42)를 접속하는 관통공(25a)이 형성되어 있다.
또, 상기의 표시화소(10···)에 있어서 반사영역(l1)과 발광영역(12a)의 분할 배치는 반드시 이것에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 도19a에 도시한 바와 같이, 유기 EL소자(70)에 의한 발광영역(12a)이 액정표시소자(20)에 의한 반사영역(11)으로 둘러쌓여 있는 형상과 같이, 반사영역(11)과 발광영역(12a)의 어느 한 쪽이 다른 쪽에 의해 둘러쌓여 있는 경우라도 좋다. 동일 도면에 도시하는 유기 EL소자(70)에 의한 발광영역(12a)이 액정표시소자(20)에 의한 반사영역(11)으로 둘러쌓여 있는 형상에서는 유기 EL소자(70)가 발광할 때는 주위의 액정표시소자(20)의 반사영역(11)이 모두 흑색으로 되도록 하면, 인접하는 표시소자가 블랙 매트릭스의 작용을 하기 때문에 상기 도18에 도시하는 형상에 비하여 콘트라스트를 높이는데 효과적이다.
또한, 도19b에 도시한 바와 같은 형상이어도, 표시화소(10···)가 전면에 깔려 있으면, 유기 EL소자(80)에 의한 발광영역(12a)은 액정표시소자(20)에 의한 반사영역(11)으로 둘러싸이기 때문에 동일한 효과를 기대할 수 있다.
또한, 발광영역(12a)과 반사영역(11)의 면적에 관해서는, 표시장치의 용도에 따라서 결정할 수가 있다.
또, 본 실시예에서는, 고분자형 EL재료로 이루어지는 발광층(73)의 유기 EL소자(70)에 관해서 설명하였지만, 반드시 이것에 한정되는 것은 아니며, 저분자형 EL재료로 이루어지는 발광층(63)의 유기 EL소자(60)에 관해서도 본 실시예를 적용하는 것이 가능하다.
또한, 그 밖의 구성에 관해서는, 상기 실시예 1 내지 실시예 2와 같기 때문에 그 설명을 생략한다.
이와 같이, 본 실시예의 표시장치(50)에서는 대향기판(52)에는 형성 높이 조정을 위한 절연성 철부(81) 또는 절연성 철부(82)가 제공되는 것과 함께 이 절연성 철부(81) 또는 절연성 철부(82)상에 유기 EL소자(70)가 형성되어 있다.
따라서, 유기 EL소자(70)를 액정표시소자(20)의 액정층(26)과 동일층에 제공하는 경우, 유기 EL소자(70)의 높이와 액정표시소자(20)의 액정층(26)의 두께가 일치하지 않더라도, 확실하게 유기 EL소자(70)를 액정표시소자(20)의 액정층(26)과 동일 층에 마련할 수 있다.
또한, 본 실시예의 표시장치(50)에서 절연성 철부(81) 또는 절연성 철부(82)는 경질의 절연층으로 이루어져 있다. 따라서, 대향기판(52)측으로부터 경질의 절연층으로 이루어지는 절연성 철부(81) 또는 절연성 철부(82)를 형성하는 것에 의해 대향기판(52)측으로부터 용이하게 높이를 조정할 수가 있다. 또한, 절연성 철부(81) 또는 절연성 철부(82)를 경질의 절연층으로써 형성함으로써, 액정표시소자(20)의 액정층(26)의 간격을 일정하게 유지시키기 위한 스페이서로서 기능시킬 수 있다.
또, 본 실시예에서는 경질의 절연층으로 이루어지는 절연성 철부(82)를 2층으로 형성하고 또 그 계면을 톱니상으로 형성하여 톱니상 철부(82a,82b)로 할 수 있다. 이에 의해서, 유기 EL소자(60)로부터 발광하는 광에 대하여 지향성을 갖게 할 수 있다. 이와 같이, 절연성 철부(82)는 유기 EL소자(60)의 광제어 부재로서도 작용할 수 있다.
또한, 본 실시예의 화소 분할방식의 표시장치(50)에서는 반사영역(11)과 발광영역(12a)의 비율을 어느 정도 임의로 설계할 수 있다. 이 때문에, 예컨대, 휴대전화나 정보휴대단말(PDA) 등의 모바일 기기에 사용하는 것을 전제로 하는 경우는, 반사영역인 반사영역(11)의 비율을 크게 하는 것이 일반적이다. 예컨대, 표시화소(10)의 화소면적중 80%를 반사영역으로 한 경우에는 발광영역(12a)은 20%로 되기 때문에, 유기 EL소자(60)의 발광면적은 최대라도 화소면적의 5분의 1에 그친다.
따라서, 소형화 및 비용절감을 꾀하면서, 야외에서부터 옥내까지 시인성(視認性)이 우수한 표시장치를 제공할 수가 있다.
또한, 본 실시예의 표시장치(50)에서는 액정표시소자(20)가 명 표시상태일 때, 유기 EL소자(70)가 무발광 상태를 선택가능하게 되어 있다. 이 때문에, 명 환경하에서 사용할 때, 유기 EL소자(70)를 무발광 상태로 하여, 액정표시소자(20)만으로 표시를 실시하는 것에 의해 유기 EL소자(70)의 열화를 막아, 수명을 길게할 수 있고 또 소비전력을 절약할 수가 있다.
또한, 본 실시예의 표시장치(50)에서는 액정표시소자(20)및 유기 EL소자(70)가 인접상태에 배치되어 있는 것과 함께 액정표시소자(20) 및 유기 EL소자(70)의 어느 한편이 명 표시상태일 때 다른 쪽은 암 표시상태로 된다.
이에 의해서, 한쪽이 블랙 매트릭스(33)로 되어 표시상 콘트라스트를 저하시키는 일이 없다.
(실시예 4)
본 발명의 다른 실시예에 관해서 도20를 참조하여 설명하면 이하와 같다. 또 설명의 편의상 상기 실시예 1 내지 실시예 3의 도면에 나타낸 부재와 동일한 기능을 갖는 부재에 관해서는 동일한 부호를 붙여 그 설명을 생략한다. 또한, 상기 실시예 1 내지 실시예 3에서 서술한 각종 특징점에 관해서는 본 실시예에 관해서도 적용할 수가 있다.
본 실시예에서는 광센서에 의해 외광을 검출하고, 그 검출결과를 기초로하여 유기 EL소자(60) 또는 유기 EL소자(70)의 휘도 조절을 실시하는 경우에 관하여 설명한다.
즉, 도20에 나타낸 바와 같이, 표시장치(50)에서는 표시제어 수단으로서의 컨트롤회로(91) 및 전원회로(92)가 배치되어 있고, 이 컨트롤 회로(91)는 화상표시의 신호를 받아, 전원부(90)를 통해 소스 드라이버(6)로 신호를 발생시키는 것과 함께 게이트 드라이버(7)에도 신호를 발생시킨다. 본 실시예에서는 이 컨트롤회로(91)에 측정회로(23)를 개재하여 외광 검출수단으로서의 광센서(93)가 접속되어 있다.
그리고, 컨트롤회로(91)는 광센서(93)의 제어와 외광 측정의 컨트롤을 실시하고 있다. 광센서(93)는 예컨대 포토트랜지스터 등으로 구성되어 있다.
또한, 본 실시예에서는 발광소자로서 유기 EL소자(60) 또는 유기 EL소자(70)를 사용함과 동시에 광변조 소자로서 액정표시소자(20)를 사용하고 있기 때문에, 상기의 전원부(90)는 액정구동보다도 구동능력이 필요로 되는 유기 EL소자(60) 또는 유기 EL소자(70)의 구동을 위한 정전류 또는 정전압 전원으로 되어 있다. 따라서, 전원부(90)는 액정표시만으로는 사용되지 않는다.
상기 광센서(93)에 의한 제어와 외광 측정의 컨트롤에 관해서 설명한다.
우선, 암환경에서는 컨트롤회로(91)는 광센서(93)로 부터의 신호로 주위가 어두운 것을 인식하여, 유기 EL소자(60) 또는 유기 EL소자(70)를 구동하기 위한 데이터선신호 및 게이트선신호를 발생한다. 이 때, 유기 EL소자(60) 또는 유기 EL소자(70)의 계조 표현을 전원부(90)측에서 실시하는 경우는 컨트롤회로(91)로부터 전원부(90)로 신호가 공급된다.
한편, 명환경에서는 광센서(93)로부터의 신호를 기초로, 반사형의 액정표시소자(20)를 구동하기 위한 데이터선신호 및 게이트선신호를 발생한다. 이 때는 전술한 바와 같이 전원부(90)는 관계없게 되므로 컨트롤회로(91)로부터 직접 전원을 컨트롤하는 신호는 반드시 필요한 것은 아니다.
유기 EL소자(60) 또는 유기 EL소자(70)와 액정표시소자(20) 양쪽을 동시에 표시시키는 경우에는 컨트롤회로(91)로부터 각 표시를 위한 소스신호를 보낸다. 이에 의해, 각 표시마다 휘도 조정을 할 수 있기 때문에, 주위의 환경에 맞게 적절한 표시상태를 선택할 수 있다.
이와 같이, 광센서(93)에 의해 외광을 측정하는 것에 의해, 자동적으로 유기 EL소자(60) 또는 유기 EL소자(70)를 발광시키거나, 또는 액정표시소자(20)의 반사표시를 실시하기도하는 전환이 가능할 뿐만 아니라 환경에 적절한 표시상태를 선택할 수가 있다.
이상과 같이, 본 실시예의 표시장치(50)에서는 컨트롤회로(91)에 의해 광센서(93)에 의한 외광의 검출결과를 기초로하여 유기 EL소자(60) 또는 유기 EL소자(70) 및 액정표시소자(20)의 양쪽 또는 어느 한 쪽을 선택표시시킨다.
따라서, 주위의 밝음에 응해서 자동적으로 유기 EL소자(60), 유기 EL소자(70) 또는 액정표시소자(20)의 표시를 선택하여, 적절한 표시상태를 확보할 수가 있다.
(실시예 5)
본 발명의 다른 실시예에 관해서 도21 내지 도26을 참조하여 설명하면 이하와 같다. 또, 설명의 편의상 상기 실시예 1 내지 실시예 4의 도면에 나타낸 부재와 동일 기능을 갖는 부재에 관해서는 동일한 부호를 붙여 그 설명을 생략한다. 또한, 상기 실시예 1 내지 실시예 4에서 서술한 각종 특징점에 관해서는 본 실시예에 관해서도 적용할 수가 있다.
본 실시예의 표시장치(1)는 도21에 나타낸 바와 같이 종방향으로 복수 설치된 데이터신호선으로서의 소스버스라인(2a ···)과 횡방향으로 복수 설치된 주사신호선으로서의 게이트버스라인(3···)에 의해 표시영역으로서의 각 표시화소(10…)가 매트릭스 형태로 형성되어 있다.
상기 표시화소(10)는 본 실시예에서는 반사성을 갖는 제1표시영역인 반사영역(11)과 투과성을 갖는 제2표시영역인 투과영역(12)으로 분할형성되어 있다. 즉, 도22에 도시된 바와 같이, 상기 반사영역(11)에는 광변조소자인 반사형의 액정표시소자(20)를 구성하는 알루미늄(Al) 등의 금속으로 이루어지는 화소전극(25)이 형성되어 있고, 이에 의해서 외광(4)이 이 화소전극(25)에 반사되도록 되어있다.
한편, 동일 도면에 도시한 바와 같이, 화소전극(25)의 중앙부에는 직사각형의 개구부(25a)가 형성되어 있고, 이 개구부(25a)가 상기 투과영역(12)으로 되어있다. 화소전극(25)의 개구부(25a)의 하방, 요컨대 화소전극(25)의 후방에는, 투명 절연층(24)을 개재하여 발광소자인 유기 EL소자(40)가 배치되어 있고, 이 유기 EL소자(40)는 스스로 표시광(5)을 발광하는 것에 의해 직접적으로 표시를 실시한다. 즉, 본 실시예에서는 종래와 같이 유기 EL소자를 백라이트나 프론트 라이트로서 사용하는 것이 아니라 유기 EL소자(40)가 직접적인 표시를 행하고 있기 때문에, 본 실시예의 표시장치(1)는 액정표시소자(20)에 의해 구성되는 반사형 액정표시장치와 유기 EL소자(40)에 의해 구성되는 유기 EL 표시장치가 일체화된 표시장치라고 말할 수 있다.
여기서, 상기 유기 EL소자(40)는 투과영역(12)의 면적과 거의 동일하거나 또는 그것보다도 작은 면적으로 할 수 있다. 즉, 유기 EL소자(40)는 반드시 투과영역(12) 전체에 형성할 필요는 없고, 필요로 하는 화면 휘도에 따라서 필요한 면적으로 형성하면 좋기 때문이다. 이 때문에, 유기 EL소자(40)의 면적을 투과영역(12)보다도 작게함으로써 유기 EL소자(40)의 소비전력을 적게 하는 것이 가능해진다. 또한 유기 EL소자(40)가 투과영역(12)의 면적과 거의 동일하다는 것은 유기 EL소자(40)가 투과영역(12)의 면적보다도 조금 큰 것이더라도 좋은 것을 의미한다. 즉, 유기 EL소자(40)가 투과영역(12)의 면적보다도 조금만 큰 것이면, 유기 EL소자(40)의 조사 효율은 손상되지 않는다고 생각되기 때문이다. 또한, 유기 EL소자(40)가 투과영역(12)의 면적보다도 조금 큰 것이더라도, 화소전극(25)이 블랙 매트릭스의 역할을 하고 있기 때문에 문제가 되지 않는다.
상기 표시장치(1)는 동일 도면에 도시한 바와 같이 유리기판 등의 제1 기판인 절연성기판(21)상에 액정용 TFT 소자(22)를 갖고 있다. 이 액정용 TFT 소자(22)는 도21에 도시한 바와 같이 상기 게이트버스라인(3···) 및 소스버스라인(2a ···)에 접속되어, 드레인전극(22a)을 통하여 화소전극(25)에 전압을 인가하기 위한 스위칭소자로서 작용한다.
한편, 상기 액정표시소자(20)의 드레인전극(22a)은 동일 도면에 나타낸 바와 같이 유기 EL소자(40)를 구동하기 위한 EL용 TFT 소자(42)의 게이트전극(42a)에 접속되어 있다. 또한, 이 EL용 TFT 소자(42)의 소스측에는 전류공급라인(2b)이 접속되어 있고, EL용 TFT 소자(42)가 ON으로 되는 것에 의해 후술하는 공급전압(Vdd)에 의해 전류공급라인(2b) 및 EL용 TFT 소자(42)의 드레인전극(42a)를 통하여 유기 EL소자(40)의 유기 EL층(41)에 구동전류가 흘러가서 유기 EL층(41)이 발광하도록 되어 있다. 또, 유기 EL층(41)은 상기 저분자형 EL재료의 발광층(63)을 갖는 유기 EL소자(60)에 있어서는 전자수송층(62), 발광층(63), 홀 수송층(64)으로부터 구성되는 한편, 상기 고분자형 EL재료의 발광층(73)을 갖는 유기 EL소자(70)에 있어서는 발광층(73)만으로 구성되는 것이다.
여기서, 상기 표시장치(1)의 구성에 관해서 보다 상세하게 설명하기 위하여 제조방법의 설명을 겸하여 도21 및 도22를 참고로하여 이하에 설명한다.
먼저, 도21에 나타낸 바와 같이, 유리기판 등의 절연성기판(21)상에 액정용 TFT 소자(22)를 형성한다. 이 때, EL용 TFT 소자(42)도 동시에 형성된다. 이어서, 감광성 아크릴수지에 의해 평탄화막(23)을 예컨대 2㎛의 두께로 형성한 후, 유기 EL소자(40)를 구성하는 반사성 양극(43)을 스퍼터링법에 의해 크롬으로 2000Å 두께로 형성한다. 이어, 스퍼터링법에 의해 이산화규소(SiO2)를 2000Å의 두께로 형성하고, 소정 형상으로 되도록 에칭을 실시하는 것에 의해 절연층(44)을 형성한다.
계속해서, 증착법에 의해 발광층인 유기 EL층(41)을 형성한다. 유기 EL층(41)은 마스크 증착에 의해 적색·녹색·청색의 발광재료를 각각의 표시화소(10···)에 대응시켜 형성한다. 이어서, 전자를 효율 좋게 유기 EL층(41)으로 주입하기 위해 증착법에 의해 마그네슘과 은의 도시되지 않은 합금을 100Å의 두께로 형성한 후, 투명성을 갖는 음극(45)으로서 스퍼터링법에 의해 인듐-아연의 산화물 (IZO)을 2000Å의 두께로 형성한다. 이어서, 스퍼터링법에 의해 투명절연층(24)로서 오산화탄탈(Ta2O5)을 7000Å의 두께로 형성한 후, 액정표시소자(20)를 구성하는 액정층(26)을 구동하기 위한 반사성을 갖는 화소전극(25)을 알루미늄(Al)에 의해 형성한다.
한편, 다른 쪽 유리기판 등의 투명한 제2 기판으로서의 절연성기판(29)상에는 칼라필터층(28)과 인듐-주석의 산화물(ITO: Indium Tin Oxide)로 이루어지는 대향전극(27)을 순차로 형성한다.
다음에, 액정분자를 절연성기판(29)에 대하여 수직으로 배향시키는 성질을 갖는 도시하지 않은 배향막(상품명 「JALS204 (일본합성 고무사제)」)을 스핀코팅법에 의해 도포한 후 소성시켜 형성한다.
이어서, 유기 EL소자(40)를 형성한 부분 이외의 영역에만 노광하도록 개구부를 형성시킨 도시하지않은 마스크를 통하여 절연성기판(21)측의 성형 기판에 자외광을 조사한다. 한편, 절연성기판(29)측의 성형기판에 대하여도, 절연성기판(21)과 접착시킨 경우에 유기 EL소자(40)와 대향하는 부분 이외의 영역에 자외광을 조사한다. 이들 2장의 성형기판을 문지르는 것에 의해 도시되지 않은 배향막에 1축 배향처리를 실시하고, 밀봉 수지를 통하여 접착시킨 후 유전이방성이 정(正)이고 △n이 0.06인 액정재료(머크사제)를 주입하여 액정표시소자(20)를 제작한다. 또한 절연성기판(29)의 표면에 위상차판(31)과 편광판(32)을 순차로 접착시키는 것에 의해 표시장치(1)가 완성된다. 또, 위상차판(31)의 위상차는 λ= 550 nm인 광에 대하여 1/4로 되는 것을 사용하였다.
이렇게 하여 제작한 표시장치(1)를 외광(4) 하에서 전압무인가 상태로 관찰하면, 유기 EL소자(40)의 상부에 위치하는 부분은 흑색 표시, 유기 EL소자(40)를 형성하지 않은 부분은 백색 표시로 된다. 이것은 자외광을 조사한 부분은 배향막의 수직 배향성을 발현하는 작용기가 절단되는 것에 의해 액정 분자가 절연성 기판(21) 및 절연기판(29)에 대하여 평행하게 배??되었기 때문이다.
이 결과, 액정층(26)의 표시모드는 전압무인가 상태에서 백색을 표시하고, 전압인가에 의해 서서히 반사율이 감소되어 흑색 표시하는 노말리 화이트 모드로 된다. 이어, 상기 구성의 표시장치(1)를 구동하기 위한 구동회로의 일례에 관해서 설명한다.
도23에 도시한 바와 같이, 표시장치(1)에는 데이터선신호를 순차로 보내기 위한 소스드라이버(6)가 소스버스라인(2a···)에 접속되어 있고, 표시화소(10···)를 선택하는 게이트드라이버(7)는 게이트버스라인(3···)에 접속되어 있다. 또한, 1개의 표시화소(10)내의 표시회로는 광변조소자인 액정표시소자(20)와 발광소자인 유기 EL소자(40)에 의해 구성되어 있다.
이들 액정표시소자(20) 및 유기 EL소자(40)는 각각 표시장치(1)의 표시영역내에 매트릭스 형태로 정렬되어 있고, 액정표시소자(20)의 대향전극(27), EL용 TFT 소자(42)의 전류공급라인(2b) 및 유기 EL소자(40)의 음극(45)이 각각 액정표시소자(20) 및 유기 EL소자(40) 마다 공통으로 접속되어 있다. 즉, 이 구동회로에서는 매트릭스 형태로 형성된 표시영역으로서의 각 표시화소(10···)를 액티브 구동하기 위하여 액정표시소자(20) 및 유기 EL소자(40)의 구동에 관해서 신호라인 및 주사신호선인 게이트버스라인(3···) 및 신호라인 및 데이터신호선인 소스버스라인(2a ···)을 공용하는 것으로 되어 있다. 단, 본 발명에서는 반드시 이에 한정되지 않으며, 단순 매트릭스에 적용하는 것도 가능하다.
이 결과, 이 표시장치(1)를 구동할 때에는 상기 실시예 1에서 나타낸 도9,도10 및 도11에 도시한 구동방법이 적용된다. 또, 구동방법의 상세 설명에 관해서는 상기한 바와 같이 생략한다.
상기 표시동작에 관해서 도24∼도26에 기초로 상세하게 설명한다. 또, 도24∼도26에서는 반사율이 가장 높게되는 조건인 액정층(26)의 전압무인가시의 복굴절이 λ/4인 경우의 광의 상태를 기재하였다.
먼저, 외광(4) 하에서 표시장치(1)를 사용하는 경우, 데이터선신호(Vs)가 전압무인가 일 때 또는 액정용 TFT 소자(22)의 드레인전압(Vd)이 액정용 문턱전압(Vth)(LC) 미만인 경우에는 도24에 도시한 바와 같이, 외광(4)은 편광판(32) 및 위상차판(31)을 초과한 후, 원편광으로 되어 액정층(26)으로 입사된다. 이어서, 액정층(26)은 λ/4인 위상차를 갖기 때문에 반사성인 화소전극(25)에 도달한 시점에서는 λ/2의 위상차로 되고, 직선 편광으로서 반사한다. 반사한 후, 외광(4)는 입사시와는 반대의 경로를 경유하여 직선편광으로 되기 때문에 편광판(32)을 통과하여 백색 표시로 된다. 이때 액정용 TFT소자(22)의 드레인 전압(Vd)은 EL용 TFT소자(42)가 동작하는 EL용 문턱전압(Vth)(OLED) 미만이기 때문에 유기 EL소자(40)에는 전류는 공급되지 않고 비발광 상태로된다.
이어서, 외광(4)하에서 표시장치(1)를 사용하는 경우에 있어서, 액정용 문턱전압(Vth)(LC) 보다 크고, 액정용 TFT 소자(22)의 드레인 전압(Vd)을 인가한 경우의 액정표시소자(20)의 흑색표시에 관하여 설명한다.
도25에 도시한 바와 같이, 액정층(26)의 복굴절은 대략 0이기 때문에, 외광(4)는 반사성인 화소전극(25)에 도달한 시점에서는 예컨대 우원편광의 원평광 상태를 유지하고 있지만, 반사된 시점에서는 예컨대 좌원편광의 역주위의 원편광으로 된다. 이 때문에 외광(4)의 반사광은 위상차판(31)을 초과한 후는 편광판(32)의 투과축과는 90도 직교한 각도의 직선편광으로 된다. 이 때문에, 외광(4)의 반사광은 편광판(32)을 투과할 수 없어 표시는 흑색으로 된다.
또한 이 때, 액정용 TFT 소자(22)의 드레인 전압(Vd)는 EL용 TFT소자(42)가 동작하는 EL용 문턱전압(Vth)(OLED) 미만이기 때문에, 유기 EL소자(40)에는 전류는 공급되지 않아 비발광 상태를 유지하고 있다.
다음에, 외광(4) 하에서 강도가 약한 경우에 유기 EL소자(40)를 발광하는 경우에 관하여 설명한다.
이 경우에는, 도26에 도시한 바와 같이, 액정용 TFT소자(22)의 드레인 전압 (Vd)를 EL용 TFT소자(42)가 동작하는 EL 문턱전압(Vth)(OLED) 이상으로 한다. 이에 의해, 유기 EL소자(40)에 전류가 공급되어 발광한다. 이 때, 상기 도11에 도시한 바와 같이, 드레인 전압(Vd)은 충분히 높고 액정층(26)은 흑색 표시로 되어있기때문에, 유기 EL소자(40)의 발광에 영향을 주지 않는다.
여기서, 본 실시예에서는, 유기 EL소자(40)를 구성하는 양극(43)은 반사성 금속으로 이루어져, 표시신호에 관여하지 않고 항상 광을 반사한다. 휴대전화 등 옥외에서 사용할 기회가 많은 제품에 유기 EL 디스플레이를 탑재하는 경우에는, 관찰자 측에 원편광판을 붙일 필요가 있지만, 본 실시예에서는, 도26에 도시한 바와 같이, 액정층(26)의 표시에 필요한 편광판(32)과 λ/4 파장의 위상차를 갖는 위상차판(31)이 이러한 외광(4)의 반사를 거의 영으로 하는 기능을 갖고 있다. 또한,유기 EL소자(40)와 편광판(32) 사이에는 액정층(26)이 존재하지만, 이 부분의 액정층(26)은 대향전극(27)과 같은 전극이 절연성기판(29) 측에만 형성되어 있지 않다. 이 때문에, 액정층(26)은 인가전압에는 관여하지 않고 항상 OFF 상태이고, 외광(4)의 반사 억제에 악영향을 미치지 않는다.
또, 본 실시예에 있어서는 투명절연층(24)이 유기 EL소자(40)의 전면을 덮 도록 형성되어 있기 때문에, 액정층(26)의 액정이 유기 EL소자(40)에 침투하지 않기 때문에, 유기 EL소자(40)의 신뢰성을 향상시키는 것도 가능해진다.
이와 같이, 본 실시예의 표시장치(1)에서는 각 표시화소(10···)내에, 액정표시소자(20)가 외광(4)을 반사시켜 표시를 실시하는 비발광 표시소자로 이루어지는 반사영역(11)과 유기 EL소자(40)가 직접변조하고 표시를 실시하는 발광 표시소자로 이루어지는 투과영역(12)이 병설되어 있다.
따라서, 상기 실시예 1∼실시예 4에서 나타낸 표시장치(50)와 동일하게, 유기 EL소자(40)의 광 이용효율을 높일 수 있음과 동시에, 표시장치의 두께도 엷게 할 수가 있다.
또한, 백라이트와 배면측의 편광판 및 위상차판이 불필요하게 되기 때문에, 부재 점수가 감소된다. 그 결과, 재료비 뿐만아니라 조립공정 수나 각각의 부재의 검사 등에 소요되는 비용도 삭감할 수 있기 때문에, 표시장치 전체의 제조비용을 절감할 수 있다.
또한, 본 실시예와 같은 화소분할 방식의 표시장치(1)에서는 반사영역(11)과 투과영역(12)의 비율을 어느 정도 임의로 설계하는 것이 가능하다. 이 때문에, 소비전력의 절감을 꾀할 수 있다.
또한, 본 실시예에서는 서로 대향하게 되는 절연성기판(21)과 절연성기판(29)을 구비하며, 유기 EL소자(40) 및 액정표시소자(20)는 어느 것이나 절연성기판(21)과 절연성기판(29) 사이에 배치되어 있다. 그리고, 투과영역(12)에는 절연성기판(21)상에 순차로 유기 EL소자(40)와 액정표시소자(20)의 액정층(26)이 적층되어 있다. 이 때문에, 액정표시소자(20) 및 유기 EL소자(40)는 어느 것이나, 절연성기판(21)과 절연성기판(29) 사이에 수용되기 때문에, 표시장치(1)의 두께를 확실히 엷게 할 수가 있다. 또한, 유기 EL소자(40)의 표면측에 액정층(26)이 적층되어 있더라도, 유기 EL소자(40)는 절연성기판(21)과 절연성기판(29) 사이에 설치되어 있기 때문에, 유기 EL소자(40)의 표시광이 모두 투과영역(12)으로 출사된다. 이 때문에 광의 이용효율은 매우 높게 된다.
따라서, 소형화 및 비용 절감을 꾀하면서, 야외에서부터 옥내까지 시인성이 우수한 표시장치(l)를 제공할 수가 있다.
그런데, 유기 EL소자(40)는 반드시 투과영역(12)의 모두에 형성될 필요는 없고, 필요로 하는 화면 휘도에 따라서 필요한 면적에 형성하면 좋다. 이 점, 본 실시예의 표시장치(1)에서는 유기 EL소자(40)는 투과영역(12)의 면적과 거의 동일하든지 그것 보다 작은 면적을 갖고 있다. 따라서, 유기 EL소자(40)에 관해서 더 소비전력을 적게 하는 것이 가능해진다.
또한, 본 실시예의 표시장치(1)에서는 발광소자가 유기 EL소자(40)로 이루어져 있다. 이 때문에, 용이하게 액정표시소자(20)와 유기 EL소자(40)를 한 쌍의 절연성기판(21)과 절연성기판(29) 사이에 내장시킬 수 있다.
또한, 발광소자로서 전류구동형의 유기 EL소자(40)를 사용함으로써, 발광소자의 소비전력은 발광면적에 비례하기 때문에, 본 실시예의 표시장치(1)의 소비전력은 유기 EL소자(40)를 백라이트로서 사용하는 경우와 비교하여 소비전력은 1/5로 된다. 따라서, 확실히 소비전력의 절감을 꾀할 수 있다.
또한, 본 실시예의 표시장치(1)에서 광변조소자는 액정표시소자(20)이다. 따라서, 용이하게 액정표시소자(20) 및 유기 EL소자(40)를 1화소내에 형성시킨 경우에 보다 높은 조사 효율로 광을 개구부(25a)로 입사시키는 것에 의해 소형화 및 비용 절감을 도모하면서, 야외에서부터 옥내까지 시인성이 우수한 표시장치(1)를 제공할 수가 있다.
또한, 본 실시예의 표시장치(1)에서는 유기 EL소자(40)와 액정표시소자(20)는 소스버스라인(2a···) 및 게이트버스라인(3···)을 공유하여 구동된다. 이 때문에, 유기 EL소자(40)와 액정표시소자(20)의 구동회로의 구성이 복잡하게 되는 것을 방지하며, 확실히 표시장치(1)의 두께의 절감 및 부재비용의 절감을 도모할 수 있는 표시장치(1)를 제공할 수가 있다.
그런데, 본 실시예에서는 유기 EL소자(40)가 발광하고 있는 경우, 예컨대 백색 표시를 하고 있는 경우, 액정표시소자(20)가 백색표시를 실행하면, 하나의 표시화소(10)의 콘트라스트가 저하된다.
그래서, 본 실시예에서는 액정표시소자(20)의 액정층(26)은 반사영역(11)에서는 수평배향 모드이고, 또 투과영역(12)에서는 수직배향 모드로 되어 있다. 따라서, 액정표시소자(20)에 전압을 인가하지 않는 상태에 있어서는 반사영역(11)은 백색표시인 한편, 액정표시소자(20)에 전압을 인가하였을 때에는, 반사율이 0으로 되어 반사영역(11)은 흑색 표시로 된다.
따라서, 본 실시예에서는 유기 EL소자(40)의 표시영역인 투과영역(12)의 주위는 흑색표시로 되기 때문에, 유기 EL소자(40)를 발광 구동하는 것에 의한 콘트라스트의 저하를 방지할 수가 있다.
또한, 액정표시소자(20)의 액정층(26)중 유기 EL소자(40)가 표시를 행하는 투과영역(12)을 수평배향으로 한 경우, 액정표시소자(20)를 구동하기 위한 화소전극(25)이 형성되어 있지 않기 때문에, 초기배향의 평행배향을 유지한다. 따라서, 특히 야외 등의 외광(4)이 많은 장소에서 이 표시장치(1)를 사용하는 경우, 수평배향을 유지한 투과영역(12)은 외광(4)에 의한 반사광이 증가한다. 요컨대, 외광(4)이 액정표시소자(20)를 투과하여 유기 EL소자(40)에서 반사되기 때문이다.
이 점, 본 실시예에서는 유기 EL소자(40)에 적층되는 액정층(26)의 배향은 수직배향이고, 또한 반사영역(11)의 액정층(26)의 배향은 수평배향으로 되어있다. 따라서, 액정표시소자(20)를 구동하지않고서 유기 EL소자(40)만을 발광한 경우에, 투과영역(12)에 있어서 외광(4)의 반사광이 중첩되는 것에 의한 콘트라스트의 저하및 표시품질에 대한 악영향을 방지할 수가 있다.
또한, 본 실시예에서는 절연성기판(29)상에 형성하는 칼라필터층(28)을 반사영역(11) 및 투과영역(12)에 대향하는 모든 부분에 형성하였지만, 반드시 이에 한정되지 않으며, 예컨대 투과영역(12)에 대향하는 부분, 요컨대 유기 EL소자(40)에대향하는 영역에는 칼라필터층(28)을 형성하지 않더라도 좋다. 이에 의해, 유기 EL 층(41)으로부터 발광한 광은 칼라필터층(28)에 흡수되지 않게 되므로, 보다 밝은 표시가 가능하게된다. 또한, 통상 유기 EL층(41)의 색순도는 칼라필터층(28)의 색순도 보다도 우수하기 때문에, 보다 선명한 표시가 가능하다.
또, 본 실시예에서는 액정표시소자(20)와 유기 EL소자(40)를 조합한 표시장치에 관하여 설명하였지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 유기 EL소자(40)는 전술한 유기 EL소자(60·70·80)로 치환할 수 있다.
(실시예 6)
본 발명의 다른 실시예에 관해서 도27 내지 도29를 참조하여 설명하면 이하와 같다. 또, 설명의 편의상 상기 실시예 1 내지 실시예 5의 도면에 나타낸 부재와 동일한 기능을 갖는 부재에 관해서는 동일한 부호를 붙여 그 설명을 생략한다. 또한, 상기 실시예 1 내지 실시예 5에서 나타낸 각종 특징점에 관해서는 본 실시예에 관해서도 적용할 수가 있다.
본 실시예에서는 액정표시소자(20)와 유기 EL소자(40)를 동시에 구동하는 경우에 관해서 설명한다. 또, 여기서 구동이란 액정표시소자(20)에 단지 전압이 인가되거나, 유기 EL소자(40)에 단지 전류가 흐르고 있는 상태를 지칭하는 것은 아니고, 그 전압 또는 전류가 표시하는 정보에 따라서 제어되며, 반사광 강도나 발광소자의 발광강도가 변화되어 표시를 실시하는 상태를 말한다.
본 실시예에서는 표시장치(1)를 제조할 때 상기 도22에 도시한 바와 같이, 액정분자를 절연성기판(29)에 대하여 수직 배향시키는 성질을 갖는 도시되지 않은배향막(상품명「JALS204(일본합성 고무사제)」)을 형성한 후, 문지러기에 의해 비향처리를 실시한 후, 도시되지 않은 밀봉수지를 개재하여 절연성 기판(29) 측의 성형기판과 절연성기판(21)측의 성형기판의 2장의 성형기판을 접찹시키고, 액정층(26)으로서 유전이방성이 음인 액정재료(상품명「MLC6608(머크사제)」)를 주입하여 액정표시소자(20)를 작성한다. 또한, 절연성기판(29)의 표면에 위상차판(31)과 편광판(32)을 순차로 붙이는 것에 의해 표시장치(1)를 완성시킨다. 또, 본 실시예에 있어서도, 위상차판(31)의 위상차는 λ= 550 nm인 광에 대하여 1/4로 되는 것을 이용하였다.
또, 본 실시예에 있어서 구동회로에 관해서는 상기 실시예 5와는 다른 구동회로를 사용하고 있다. 즉, 본 실시예에서는 액정표시소자(20)와 유기 EL소자(40)와는 서로 독립적으로 구동되도록 되어 있다.
상기 구성의 표시장치(1)의 구체적인 표시동작에 관해서 도27 내지 도29를 참고로하여 설명한다.
먼저, 도27에 도시한 바와 같이, 액정층(26)의 표시모드는 상술한 바와 같이, 유전이방성이 음인 액정재료로 이루어지는 액정층(26)과 수직배향성의 표시 되지 않은 배향막을 사용하고 있기 때문에, 전압무인가 상태에서 흑색을 포시하는 한편, 도28에 도시한 바와 같이, 전압인가에 의해 서서히 반사율이 증가되어 백색 표시를 행하는 노말리 블랙모드로 된다.
즉, 외광(4) 하에서 표시장치(1)를 사용하는 경우, 전압무인가 또는 드레인 전압(Vd)이 공용 문턱전압(Vth) 미만인 경우에는 도27에 도시한 바와 같이, 외광(4)은 편광판(32)및 위상차판(31)을 투과한 후, 원편광으로 되어 액정층(26)에 입사된다. 액정용 TFT소자(22)에 의해서 액정층(26)에 공용 문턱전압(Vth) 미만의 드레인 전압(Vd)이 인가되어 있는 경우, 액정층(26)의 복굴절은 0이기 때문에, 반사성의 화소전극(25)에 도달한 시점에서는 예컨대 우원편광의 원편광 상태를 유지하고 있지만, 화소전극925)에서 반사된 시점에서 예컨대 좌원편광의 역 주위의 원편광으로 된다. 이 때문에, 반사광은, 위상차판(31)을 투과한 후는 편광판(32)의 투과축과 90도 직교한 직각의 직선편광으로 된다. 이에 의해, 외광(4)의 반사광은 편광판(32)을 투과할 수 없고 표시는 흑색으로 된다. 따라서, 도29a에 도시한 바와 같이, 액정표시소자(20)의 휘도는 약 0으로 된다. 또한, 이 때, 도29b에 도시한 바와 같이, 유기 EL소자(40)도 공용 문턱전압(Vth) 미만이기 때문에 OFF 상태이고, 상기 유기 E 층(41)에도 전류는 공급되지 않고 비발광 상태로 된다.
다음에, 전압을 인가하여 백색 표시를 하는 경우에 관해서 도28을 기초로 설명한다. 또, 동일 도면에 있어서는 반사율이 가장 높게되는 조건인 액정층(26)의 복굴절이 λ/4인 광 상태를 기재하였다.
도28에 도시한 바와 같이, 액정층(26)에 공용 문턱전압(Vth) 이상의 드레인전압(Vd)이 인가된 경우, 액정층(26)은 복굴절성을 갖기 때문에 원편광 상태를 유지할 수 없다. 그 때문에, 반사성의 화소전극(25)으로부터의 외광(4)의 반사광은 편광판(32)을 투과하고, 도29a에 도시한 바와 같이, 액정표시소자(20)의 휘도 표시는 백색으로 된다.
이 때, 도28에 도시한 바와 같이, EL용 TFT소자(42)도 ON 상태이기 때문에,상기 전류공급라인(2b)으로부터 공급되는 전류에 의해 도29b에 도시한 바와 같이 유기 EL소자(40)는 발광상태로 된다.
여기서, 상기 도22에 나타낸 바와 같이, 유기 EL소자(40)를 구성하는 양극(43)은 반사성의 금속으로 이루어져, 표시신호에 관여하지 않고 항상 광을 반사한다. 휴대전화 등의 옥외에서 사용할 기회가 많은 제품에 유기 EL 디스플레이를 탑재하는 경우에는, 관찰자 측에 원편광판을 붙일 필요가 있지만, 본 실시예에서는 액정층(26)의 표시에 필요한 편광판(32)과 λ/4파장의 위상차를 갖는 위상차판(31)이 이러한 외광(4)의 반사를 거의 영으로 하는 기능을 갖고 있다.
또한, 유기 EL소자(40)와 편광판(32) 사이에는 액정층(26)이 존재하지만, 이 투과영역(12)의 액정층(26)의 부분에는 전극이 대향전극(27)과 같이 절연성기판(29)측에만 형성되어 있지 않다. 이 때문에, 도27 및 도28에 도시한 바와 같이, 액정층(26)은 인가전압에 관여하지 않고 항상 OFF 상태이고, 수직배향성을 유지하기때문에 외광(4)의 반사 억제에 악영향을 미치지 않는다.
또, 본 실시예에서는 액정층(26)과 유기 EL소자(40)를 동시에 구동하는 예를 나타내었지만, 외광(4)이 강한 경우에는 유기 EL소자(40)에 대한 전류 공급을 끊는 것에 의해 액정층(26)에서만 표시를 실시하여 소비전력을 절감할 수 있다.
또한, 본 실시예에 있어서도, 상기 실시예 5와 같이 투명절연층(24)이 유기 EL소자(40)의 전면을 덮도록 형성되어 있기 때문에, 액정층(26)의 액정이 유기 EL소자(40)에 침투하지 않기 때문에, 유기 EL소자(40)의 신뢰성을 향상시키는 것이 가능해진다.
이와 같이, 본 실시예의 표시장치(1)에서는 유기 EL소자(40)와 액정표시소자 (20)와 서로 독립하여 구동된다. 이 때문에, 유기 EL소자(40)와 액정표시소자(20)를 개별적으로 구동하는 것이 가능해진다. 또, 유기 EL소자(40)와 액정표시소자 (20)를 서로 독립하여 구동하기 위한 구성으로서는, 예컨대 유기 EL소자(40)와 액정표시소자(20) 각각이 소스버스라인(2a ···) 및 게이트버스라인(3···)을 갖고 있는 경우, 또는 소스버스라인(2a ···)를 각각 설치하지만 게이트버스라인(3···)을 공유하고 있는 경우가 있다.
또한, 본 실시예의 표시장치(1)에서는 액정표시소자(20)는 노말리 블랙으로 되어 있다. 따라서, 액정표시소자(20)와 유기 EL소자(40)를 독립하여 구동할 때에, 액정표시소자(20)를 구동하지 않고 유기 EL소자(40)만을 구동한 경우에는, 유기 EL소자(40)의 표시영역인 투과영역(12)의 주위는 광을 반사하지 않는 흑색 표시로 된다.
따라서, 유기 EL소자(40)만 발광구동하였을 때의 콘트라스트의 저하를 방지할 수가 있다.
또, 본 실시예에 있어서는 액정표시소자(20)가 노말리 블랙으로 되어 있는 구성 이외에 관해서는 실시예 1과 동일한 구성 및 기능을 갖고 있다.
또한, 본 실시예에서는 액정표시소자(20)와 유기 EL소자(40)를 조합한 표시장치에 관하여 설명하였지만, 반드시 이것에 한정되는 것은 아니며, 상기 유기 EL소자(40)는 전술한 유기 EL소자(60·70·80)로 치환할 수 있다.
(실시예 7)
본 발명의 다른 실시예에 관해서 도30 및 도31을 참고로 하여 설명하면 이하와 같다. 또, 설명의 편의상 상기 실시예 1 내지 실시예 6의 도면에 나타낸 부재와 동일한 기능을 갖는 부재에 관해서는 동일한 부호를 붙여 그 설명을 생략한다. 또한, 상기 실시예 1 내지 실시예 6에서 나타낸 각종 특징점에 관해서는 본 실시예에 관해서도 적용할 수가 있다.
상술한 바와 같이, 액정표시장치와 유기 EL표시장치에서는 각각 박형, 경량 특징을 가짐과 동시에, 밝은 장소에서는 반사형 액정표시장치가 소비전력에는 유효한 반면, 어두운 장소에서는 광이용 효율 및 형상으로부터 유기 EL 표시장치가 유효하다. 따라서, 1장의 기판상에 액정표시소자와 유기 EL 표시소자를 형성함으로써, 각각의 결점을 보충하여 여러가지 환경하에서 적절한 표시를 행할 수 있는 것으로 생각된다.
그렇지만, 상기 표시장치(1)에 있어서 1장의 기판상에 액정표시소자와 유기 EL 표시소자를 단순히 형성하면 기판내의 배선이나 구동회로가 복잡하게 되어, 제조시의 제조수율이나 비용 등이 문제로 된다.
그래서, 표시장치(1)에서는 상기 실시예 5에 따른 도23의 구성으로 하는 것에 의해 액정표시소자(20) 및 유기 EL소자(40)의 구동에 관해서 신호라인 및 주사신호선인 게이트버스라인(3···) 및 신호라인 및 데이터신호선인 소스버스라인 (2a ···)을 공용함으로써 상기 문제를 해결하고 있다.
본 실시예에서는 이 표시장치(1)의 구동회로에 따른 구동방법에 관해서 상술한다.
도30에 도시한 바와 같이, 게이트버스라인(3···)으로부터의 주사선신호 (Vg)는 선택시에 전압을 높게 하여 액정용 TFT소자(22)를 ON 상태로 하는 한편, 비선택시에는 전압을 낮게 하는 것에 의해 액정용 TFT소자(22)를 OFF 상태로 한다. 또한, 소스버스라인(2a ···)으로부터의 데이터선신호(Vs)는 반사형 표시일 때는 COM 신호(Vcom)에 대하여 반전구동을 행하고 있고, C0M 신호(Vcom)와의 신호 차이에 의해 반사광량을 조정하여 표시를 행한다.
이 때, 소스버스라인(2a ···)으로부터의 데이터선신호(Vs)는 EL용 TFT소자(42)의 EL용 문턱전압(Vth)(OLED)을 넘지 않기 때문에 유기 EL소자(40)에는 전류가 흐르지 않고 발광표시는 행하여지지 않는다. 한편, 소스버스라인(2a···)으로부터의 데이터선신호(Vs)가 EL용 TFT소자(42)의 EL용 문턱전압(Vth) (OLED)을 초과하면 유기 EL소자(40)에 전류가 흘러 발광표시를 행한다.
발광형 표시일 때는 GND에 대한 신호치로 발광량이 제어되기 때문에 소스버스라인(2a ···)으로부터의 데이터선신호(Vs)는 반전구동을 실시하고 있지 않다.
또한 본 실시예에서는 액정표시소자(20)는 노말리 화이트형 액정을 사용하고 있다. 이 때문에, COM 신호(Vcom)와 소스버스라인(2a ···)으로부터의 데이터선신호(Vs)의 차이(差分)가 크면 암 표시를 행하기 때문에, 반사형 표시부분은 외광(4)을 반사하지 않고 발광형 표시를 행할 수 있다.
또한 본 실시예에서는 액정표시소자(20)의 소성을 방지하기위해서 발광표시를 하고 있을 때라도 대향전극(27)으로 되는 COM 신호(Vcom)는 액정표시소자(20)에 대하여 교류구동을 행하는 것에 의해 소성을 방지하고 있다.
또 본 실시예에서는 전압전류 변환수단으로서 1개의 EL용 TFT소자(42)에 의해 구성되고 있지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 도31에 도시한 바와 같이 표시장치(1)의 면내 불균일을 억제하기 위하여 2개 소자 이상이어도 좋고, 소스버스라인(2a ···)으로부터의 데이터선신호(Vs)에 의해 동작전압의 문턱치 제어 및 발광량의 억제가 가능한 구성이면 좋다.
이상과 같이, 본 실시예에서는 매트릭스 형태로 배치된 상기 각 표시 화소(10...)를 액정표시소자(20) 및 유기 EL소자(40)에 의해 구동하기 위한 소스버스라인(2a···) 및 게이트버스라인(3···)이 서로 공용되어 있다.
또한, 본 실시예의 표시장치(1)에서는 액정표시소자(20)로의 소스버스라인 (2a···) 및 게이트버스라인(3···)에 구동신호를 인가하는 것에 의해 유기 EL소자(40)를 구동할 수 있다. 따라서, 액정표시소자(20)를 구동하기 위한 소스버스라인(2a ···) 및 게이트버스라인(3···)에 의해 유기 EL소자(40)를 구동할 수 있다. 이것은 소스드라이버(6) 및 게이트드라이버(7) 등의 각 드라이버를 공통화 시킨 것으로도 된다. 그 결과, 소스버스라인(2a ···) 및 게이트버스라인(3···)을 증가함없이 액정표시소자(20) 및 유기 EL소자(40)의 각 표시를 행할 수 있다.
또 본 실시예에서는 액정표시소자(20)의 특성이 노말리 화이트로되어 있다. 이것은 액정표시소자(20)에 전압을 인가하지 않은 상태에 있어서는 반사영역(11)은 백색 표시인 반면, 액정표시소자(20)에 전압을 인가하였을 때에는 반사율이 0으로 되어 반사영역(11)은 흑색 표시로 된다. 또한, 소스버스라인(2a ···)으로부터액정표시소자(20)로의 전압인가는 크게될수록 흑색 표시를 행한다. 따라서, 유기 EL소자(40)를 구동할 때에는 상술한 바와 같이 액정표시소자(20)는 구동상태이고 더구나 그 표시는 흑색이다.
이 결과, 유기 EL소자(40)의 표시영역인 투과영역(12)의 주위는 흑색 표시로 되기 때문에 유기 EL소자(40)를 발광구동하는 것에 의한 콘트라스트의 저하를 방지할 수가 있다.
또한 본 실시예의 표시장치(1)에서는 광변조소자는 액정표시소자(20)로 이루어져 있다. 이 결과, 액정표시소자(20) 및 유기 EL소자(40)를 1개의 표시화소(10)내에 형성함으로써 액정표시소자(20)의 장점인 저소비전력화와 유기 EL소자(40)의 장점인 높은 광이용 효율화가 가능해지는 표시장치(1)를 제공할 수가 있다.
여기서 액정용 TFT소자(22)의 특성상 액정표시소자(20)는 대향전극(27)의 전위에 대하여 반전구동 요컨대 교류구동해야 할 필요가 있다. 한편, 유기 EL소자(40)는 상술한 바와 같이, 전류에 의한 비반전 구동 요컨대 직류구동하면 충분하다.
이 점, 본 실시예의 표시장치(1)에서는 외광 반사성을 갖는 화소전극(25)이 마련되고, 또한 이 화소전극(25)에 대향하는 대향전극(27)이 대향기판측에서의 표시화소(10)의 전면에 배치된다. 또한, 액정표시소자(20)에 의한 표시를 행할 때에는 대향전극(27)의 전위에 대하여 반전 구동되는 한편, 유기 EL소자(40)에 의해 표시를 행할 때에는 음극(45)의 전위, 요컨대 GND 전위에 대하여 비반전 구동된다.
따라서, 광변조소자로서 액정표시소자(20)를 사용한 경우에는 확실하고 또적절히 액정표시소자(20) 및 유기 EL소자(40)를 구동할 수가 있다.
또한, 본 실시예의 표시장치(1)에서는 유기 EL소자(40)는 외광 반사성을 갖는 화소전극(25)보다도 후방측에 배치되고 있다. 그리고, 유기 EL소자(40)가 전방을 향하여 스스로 발광하였을 때에는 투과영역(12)에만 표시가 행하여져서 화소전극(25)이 존재하는 반사영역(11)에서는 광은 비투과로 된다.
따라서, 유기 EL소자(40)를 구동할 때에는 액정표시소자(20)의 화소전극(25)이 블랙매트릭스의 역할을 한다. 따라서, 유기 EL소자(40)의 콘트라스트의 유지를 도모할 수 있다.
또 본 실시예에서는 유기 EL소자(40)가 화소전극(25)의 후방에 배치되어 있는 경우에 관한 구동회로에 대하여 설명하였지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 실시예 1 내지 실시예 4에 나타낸 유기 EL소자(40)가 액정층(26)과 동일 층에 배치되어 있는 경우에 관해서도 본 실시예에서 설명한 구동회로는 적용가능하다.
또한 본 실시예에서는 액정표시소자(20)와 유기 EL소자(40)를 조합한 표시장치에 관하여 설명하였지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 상기 유기 EL소자(40)는 상술한 유기 EL소자(60·70·80)로 치환하는 것이 가능하다.
또한 상술한 실시예 1 내지 실시예 7에서는 광변조 소자로서 반사형의 액정표시소자(20)를 사용하였지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 예컨대 미러 등을 이용하여 광의 반사량을 변화시켜 표시할 수 있는 표시소자를 사용하여도 좋다. 또한, 전기영동형 디스플레이, 트위스트 볼형 디스플레이, 미세한 프리즘 필름을 사용한 반사형 디스플레이, 디지털 미러 디바이스 등의 광변조소자를 사용하는 것도 가능하다.
또한 발광소자로서, 실시예 1 내지 실시예 7에서는 유기 EL소자(40·60·70·80)를 사용하였지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 예컨대 무기 EL소자, LED(Light Emitting Diode) 등의 발광 휘도가 가변적인 소자이면 적용가능하다. 또한, 필드 에미션 디스플레이(FED), 플라즈마 디스플레이 등의 발광소자를 이용하는 것도 가능하다.
또한, 상술한 실시예 1 내지 실시예 7에 기재된 절연성기판(29)은 반드시 경질인 것은 아니고, 필름상의 것이어도 좋다.
또한 상기 실시예 1 내지 실시예 7에서는 액정표시소자(20)를 구동하는 스위칭소자로서 액정용 TFT소자(22)를 사용하고 있지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 예컨대 액정용 MIM(Metal Insulator Metal) 소자를 사용하는 것도 가능하다.
(실시예8)
본 발명의 다른 실시예에 대하여 도32를 참조하여 설명하면 다음과 같다. 또한, 설명의 편의상 상기 실시예 1 내지 실시예 7의 도면에 도시한 부재와 동일한 기능을 갖는 부재에 대해서는 동일 참조부호를 병기하고 그에 대한 설명을 생략한다. 또한, 상기 실시예 1 내지 실시예 7에서 기술된 각종 특징 점에 대해서는, 본 실시예에서도 적용할 수 있다.
상기한 바와 같이, 액정표시장치와 유기 EL표시장치에서는 각각 박형, 경량이라고 하는 특징을 가짐과 동시에 밝은 장소에서는 반사형 액정표시장치가 소비전력에는 효과적인 한편, 어두운 장소에서는 광이용 효율 및 형상에서 유기 EL표시장치가 효과적이다. 따라서, 1장의 기판상에 액정표시소자와 유기 EL 표시소자를 형성함으로써, 각각의 결점을 보완하여, 여러 가지 환경하에서 최적의 표시를 행하는 것을 고려할 수 있다.
그러나, 상기 표시장치(1)에 있어서, 1장의 기판 상에 액정표시소자와 유기 EL 표시소자를 단순히 형성하면, 기판내의 배선이나 구동회로가 복잡하게 되어, 제조시의 수율 또는 비용 등이 문제로 된다.
따라서, 상기 표시장치(1)에서는, 상기 실시예 5에서의 도23의 구성으로 하는 것에 의해 액정표시소자(20) 및 유기 EL소자(40)의 구동에 대해 신호라인 및 주사신호선인 게이트버스라인(3···) 및 신호라인 및 데이터신호선인 소스버스라인(2a···)을 공유함으로써 상기 문제를 해결하고 있다.
본 실시예에서는, 상기 표시장치(1)의 구동회로에서의 구동방법에 대해, 상기 실시예 5와는 다른 방법에 대해서 상술한다. 또한, 구동회로는 도23에 나타낸 것과 동일하다.
먼저, 1개의 표시화소(10)에서의 영상신호의 단위시간인 1필드는 도32a에 나타낸 바와 같이 1T로서 표시된다.
본 실시예에서는 도32b, 도32c에 도시한 바와 같이, 상기 게이트버스라인(3···)으로부터의 주사선신호(Vg)는 선택 시에 전압을 높게 하여 도23에 나타낸 액정용 TFT소자(22)를 ON 상태로 하는 한편, 비선택 시에는 전압을 낮게 하는 것에 의해 액정용 TFT소자(22)를 OFF 상태로 한다.
또한, 주사선신호(Vg)는 1필드(T) 사이에 복수회 선택되어 ON 상태로 되어있다. 또한, 상기 주사선신호(Vg)의 선택의 시간간격은 동일 간격으로는 하지 않고, 2의 누승(累乘)의 간격으로 되어 있다. 즉, 도32b에서는, 1필드(T)를 20:21:22으로 되도록 분할하고 있다. 그 결과, 1필드(T)는 (1/7)T, (2/7)T, (4/7)T의 각 간격으로 되어있다. 또한, 시간간격을 등간격으로 하여도 구동에는 문제가 없지만, 2의 누승의 간격으로 하는 것에 의해 주사선신호(Vg)의 선택회수를 적게 하여 계조 수를 증가시킬 수 있다. 즉, 이와 같이, 1필드 T를, 예컨대 20:21:22으로 나눠 각 분할부분을 개별적으로 점등상태로 하는 것에 의해, 1필드 T 내에서의 토탈 점등시간을 고려한 경우에 8종류의 계조를 나타낼 수 있게 된다.
또한, 본 실시예에서는, 1필드 T의 사이에, 예컨대 3회의 주사선신호(Vg)를 ON 상태로 하는 것에 의해 8종류의 계조를 나타내는 것으로 하고 있지만, 반드시 이것에 제한되지 않고, 그 회수를 증가시키는 것에 의해 더욱 표시상의 계조 수를 증가시킬 수 있다. 즉, 일반적으로는, 영상신호의 단위시간인 1필드 T를 복수로 분할하는 경우에, 각 분할 폭이 1(=20):21:22: ‥:2n(n은 정의 정수)의 간격으로 되도록 분할하면 된다. 이로써, 2n+1개의 계조를 표시할 수 있다. 또한, 주사선신호 Vg의 선택회수를 적게 하여 계조 수를 증가시킬 수 있다.
구체적인 반사형표시 및 발광표시의 구동방법에 대해서 이하에 설명한다.
먼저, 반사형표시를 하는 경우에는, 도32b에 나타낸 바와 같이, 도23에 나타낸 소스버스라인(2a···)으로부터의 데이터선신호(Vs)는, COM 신호(Vcom)에 대하여 반전구동을 행하고 있고, COM 신호(Vcom)와의 2치(値) 신호에 의해 반사 광량을 변화시키고 있다. 또한, 3회의 주사선신호(Vg) 내에서 ON, OFF를 행하고, 시간적으로 반사광량을 조정하여 표시를 행한다. 즉, 반사시간을 증감하는 것에 의해 반사 광량을 조정하고 있다.
또한, 본 실시예에서 액정표시소자(20)는 노멀리 화이트형 액정을 사용하고 있기 때문에, 도32b에 나타낸 구동신호에서는, 기간(4/7)T 및 기간(1/7)T일 때 명(明) 상태로 되는 한편, 기간 (2/7)T에서는 암(暗) 상태로 되고, 제1 필드 및 제2 필드 중 어느 것도 제5 계조째를 표시하고 있는 것으로 된다. 즉, 예컨대 기간 (2/7)T에서는, COM 신호(Vcom)가 ON 상태인 한편, 데이터선신호(Vs)는 OFF 상태이다. 그 결과, 액정표시소자(20)에는 전압이 인가된 상태로 되기 때문에, 기간 (2/7)T에서는 암 상태로 된다.
이 때, 상기 소스버스라인(2a···)으로부터의 데이터선신호(Vs)는 도23에 나타낸 EL용 TFT소자(42)의 EL용 문턱전압(Vth)(OLED)을 초과하지 않기 때문에, 유기 EL소자(40)에는 전류가 흐르지 않고 발광표시는 행하여지지 않는다.
한편, 발광표시를 행할 때는, 도32c에 나타낸 바와 같이, 상기 소스버스라인(2a···)으로부터의 데이터선신호(Vs)는, EL용 TFT소자(42)의 EL용 문턱전압 (Vth)(OLED)을 초과하는 것에 의해 유기 EL소자(40)에 전류가 흘러 발광표시를 행한다. 또한, EL용 TFT소자(42)의 EL용 문턱전압(Vth)(OLED) 보다 작은 경우에는, 발광을 행하지 않는다.
본 실시예에서는, 1필드 T의 사이에 3회 주사선신호(Vg)를 ON 상태로 하고,3회의 주사선신호(Vg) 내에서 유기 EL소자(40)의 ON, OFF를 행하고, 상기 액정표시소자(20)와 마찬가지로, 시간적으로 발광 광량을 조정하여 표시를 행한다. 구체적으로는, 도23c에 나타낸 바와 같이, 기간 (4/7)T 및 (1/7)T일 때 ON 상태로 되어 있는 한편, 기간 (2/7)T에서는 OFF 상태로 되고, 제1 필드 및 제2 필드 중 어느 것도 제5 계조째를 표시하고 있는 것으로 된다.
여기서, 발광표시일 때는, GND에 대한 신호에 의해 발광의 ON, OFF가 제어되기 때문에, COM 신호(Vcom)는 일정하게 되고 또한 소스버스라인(2a…)으로부터의 데이터선신호(Vs)는 반전구동을 행하지 않는다. 또한, 본 실시예에서 액정표시소자(20)는 상기한 바와 같이 노멀리 화이트형 액정을 사용하고 있다. 따라서, COM 신호(Vcom)와 소스버스라인(2a···)으로부터의 데이터선신호(Vs)의 차이(差分)는 항상 큰 값으로 되기 때문에, 액정은 항상 암 표시로 되어, 반사형 표시부분은 외광(4)을 반사하지 않고 발광형표시를 행할 수 있다.
또한, 본 실시예에서는 발광표시를 행하고 있는 경우에는 C0M 신호(Vcom)를일정하게 하여 소스버스라인(2a···)으로부터의 데이터선신호(Vs)를 변화시키고 있다. 따라서, 유기 EL소자(40)의 ON, OFF를 행하는 것에 의해, COM신호(Vcom)에 대하여 액정표시소자(20)에는 교류구동이 행해져서 소성을 방지하고 있다.
또한, 본 실시예에서는 전압전류 변환수단으로서 1개의 EL용 TFT소자(42)로써 구성하고 있지만, 반드시 이것에 한정되는 것은 아니다. 즉, 도31에 나타낸 바와 같이, 표시장치(1)의 면내 불균일을 억제하기 위해, 2소자 이상이어도 좋고, 소스버스라인(2a···)으로부터의 데이터선신호(Vs)에 의해 동작전압의 문턱치 제어가 가능한 구성이면 좋다.
이상과 같이, 본 실시예에서는 매트릭스 형태로 배치된 상기 각 표시화소(10···)를, 액정표시소자(20) 및 유기 EL소자(40)로써 구동하기 위한 소스버스 라인(2a ···) 및 게이트버스라인(3···)이 서로 공용으로 되어 있다.
또한, 본 실시예의 표시장치(1)에서는, 액정표시소자(20)로의 소스버스라인(2a···) 및 게이트버스라인(3···)에 구동신호를 인가하는 것에 의해, 유기 EL소자(40)를 구동할 수 있다. 따라서, 액정표시소자(20)를 구동하기 위한 소스버스라인(2a···) 및 게이트버스라인(3···)에 의해 유기 EL소자(40)를 구동할 수 있다. 이는 소스드라이버(6) 및 게이트드라이버(7) 등의 각 드라이버를 공통화한 것으로도 된다. 그 결과, 소스버스라인(2a···) 및 게이트 버스라인(3···)을 증가시키지 않고, 액정표시소자(20) 및 유기 EL소자(40)의 각 표시를 행할 수 있다.
또한, 본 실시예에서는, 액정표시소자(20)의 특성이 노멀리 화이트로 되어있다. 이는, 액정표시소자(20)에 전압을 인가하지 않은 상태에서는, 반사영역(11)은 백색 표시인 한편, 액정표시소자(20)에 전압을 인가하였을 때에는, 반사율이 0으로 되어 반사영역(11)은 흑색 표시로 된다. 또한, 소스버스라인(2a···)으로부터의 액정표시소자(20)로의 전압인가가 커질수록 흑색 표시를 행한다.
따라서, 유기 EL소자(40)를 구동할 때는, 상기한 바와 같이, 액정표시 소자(20)는 구동상태이고, 더구나 그 표시는 흑색이다.
그 결과, 유기 EL소자(40)의 표시영역인 투과영역(12)의 주위는 흑색 표시로되기 때문에, 유기 EL소자(40)를 발광구동하는 것에 의한 콘트라스트의 저하를 방지할 수 있다.
또한, 본 실시예의 표시장치(1)에서 광변조소자는 액정표시소자(20)로 이루어져 있다. 그 결과, 액정표시소자(20) 및 유기 EL소자(40)를 1개의 표시화소(10)내에 형성함으로써, 액정표시소자(20)의 장점인 저소비 전력화와 유기 EL소자(40)의 장점인 높은 광이용 효율화가 가능해지는 표시장치(1)를 제공할 수 있다.
여기서, 액정용 TFT소자(22)의 특성상, 액정표시소자(20)는 대향전극(27)의 전위에 대하여 반전구동, 요컨대 교류구동해야 한다. 한편, 유기 EL소자(40)는 상기한 바와 같이, 전류에 의한 비반전 구동, 요컨대 직류구동하면 충분하다.
이 점에서, 본 실시예의 표시장치(1)에서는, 외광 반사성을 갖는 화소전극(25)이 제공되고, 또한 이 화소전극(25)에 대향하는 대향전극(27)이 대향기판 측에서의 표시화소(10)의 전면에 제공된다. 또한, 액정표시소자(20)에 의한 표시를 행할 때에는, 대향전극(27)의 전위에 대하여 반전구동되는 한편, 유기 EL소자(40)에 의해 표시를 행할 때에는 음극(45)의 전위, 요컨대 GND 전위에 대하여 비반전 구동된다.
따라서, 광변조소자로서 액정표시소자(20)를 이용한 경우에는, 확실하고 또한 적절하게 액정표시소자(20) 및 유기 EL소자(40)를 구동할 수 있다.
또한, 본 실시예의 표시장치(1)에서, 유기 EL소자(40)는 외광 반사성을 갖는 화소전극(25) 보다 후방 측에 제공된다. 그리고, 유기 EL소자(40)가 전방으로 향하여 스스로 발광할 때에는 투과영역(12)에만 표시가 행하여져, 화소전극(25)이 존재하는 반사영역(11)에서는 광은 비투과로 된다.
따라서, 유기 EL소자(40)를 구동할 때에는, 액정표시소자(20)의 화소전극 (25)이 블랙 매트릭스의 역할을 한다. 따라서, 유기 EL소자(40)의 콘트라스트의 유지를 실현할 수 있다.
또한, 본 실시예의 표시장치(1)의 구동방법에서는 각 표시영역(10)내에서의 영상신호의 단위시간인 1필드 T를 복수로 분할하여, 각 분할기간 마다 액정표시소자(20) 또는 유기 EL소자(40)를 ON·OFF 한다.
그러므로, 1필드 T에서의 액정표시소자(20) 또는 유기 EL소자(40)의 토탈 ON 시간을 제어할 수 있음과 동시에, 또한 그의 점등패턴의 종류를 많게 하고 또한 그것들을 효율적으로 구동할 수 있다.
또한, 이와 같이, 시간적으로, 액정표시소자(20) 또는 유기 EL소자(40)의 ON 시간을 제어함으로써, 영상신호의 계조를 표시하는 것이 가능해진다.
따라서, 2개의 표시소자인 액정표시소자(20) 및 유기 EL소자(40)를 표시영역(10)내에 형성하였을 때에, 회로구성이 복잡하게 되는 것을 방지하여, 제조 시의 수율이나 비용 절감을 실현하며 효율이 좋게 계조 표시를 행할 수 있는 표시장치(1)의 구동방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 실시예의 표시장치(1)의 구동방법에서는 각 표시영역(10)내에서의 영상신호의 단위시간인 1필드를 복수로 분할하는 경우에, 각 분할폭이 1(= 2°):21: 22: ···2n(n은 양의 정수)의 간격으로 되도록 분할한다.
즉, 1필드 T를 2의 누승 간격으로 분할하고 그 분할기간, 요컨대 기간(4/7) T, 기간(2/7)T 및 기간(1/7)T 마다 액정표시소자(20) 또는 유기 EL소자(40)를 ON 상태로 하는 것에 의해 1필드 T에서의 액정표시소자(20) 또는 유기 EL소자(40)의 토탈 ON 시간을 제어할 수가 있음과 동시에 그 점등 패턴의 종류를 많게 하며 또 이들을 효율적으로 구동할 수 있다.
그 결과, 이 분할방법에 의해서 2n+1개의 계조를 표시할 수가 있음과 동시에 주사선신호의 선택회수를 적게 하여 계조수를 증가시킬 수 있다.
또, 본 실시예에서는 유기 EL소자(40)가 화소전극(25)의 후방에 배치되어 있는 경우에 관한 구동회로에 대하여 설명하였지만, 반드시 이들에 한정되는 것은 아니며, 유기 EL소자(40)가 액정층(26)과 동일층에 마련되고 있는 경우에 관해서도 본 실시예에서 설명한 구동회로는 적용가능하다.
또한, 상술한 실시예에서는 광변조소자로서 반사형의 액정표시소자(20)를 사용하였지만, 반드시 이것에 한정되는 것은 아니며, 예컨대 미러 등을 사용하여 광의 반사량을 ON, OFF 시켜 표시할 수 있는 표시소자를 사용하여도 좋다. 전기영동형 디스플레이, 트위스트 볼형 디스플레이, 미세한 프리즘 필름을 사용한 반사형디스플레이, 디지털 미러 디바이스 등의 광변조소자를 사용하는 것도 가능하다.
또한, 발광소자로서 유기 EL소자(40)를 사용하였지만, 반드시 이것에 한정되는 것은 아니며, 예컨대 유기 EL소자(60·70·80)를 이용할 수 있음과 동시에, 무기 EL소자, LED(Light Emitting Diode) 등의 발광을 ON, OFF 제어가능한 소자이면 적용가능하다. 또한 필드 에미션 디스플레이(FED), 플라즈마 디스플레이 등의 발광소자를 이용할 수도 있다.
또한, 상술한 실시예에 기재된 절연기판(29)은 반드시 경질의 것은 아니고, 필름상의 것이어도 좋다.
또한 상기 실시예에서는 액정표시소자(20)를 구동하는 스위칭소자로서 액정용 TFT소자(22)를 사용하고 있지만, 반드시 이것에 한정되는 것은 아니고, 예컨대 액정용 MIM(Metal Insulator Metal)소자를 사용하는 것도 가능하다.
(실시예 9)
본 발명의 다른 실시예에 관해서 도33 내지 도40을 참고로하여 설명하면 이하와 같다. 또, 설명의 편의상 상기 실시예 1 내지 실시예 8의 도면에 나타낸 부재와 동일한 기능을 갖는 부재에 관해서는 동일한 부호를 붙여 그 설명을 생략한다. 또한, 상기 실시예 1 내지 실시예 8에서 기재한 각종 특징 점에 관해서는 본 실시예에 관해서도 적용할 수 있다.
본 실시예에서는 단독의 발광소자인 유기 EL표시장치를 제조하는 경우에 관해서 설명한다.
우선, 본 실시예의 유기 EL 표시장치(100)는 도33에 도시한 바와 같이 2장의 제1 기판 및 제2 기판으로서의 절연성기판(l21·129) 사이에 TFT 구동회로부와 EL 층이 형성되어 있다.
한쪽의 절연성기판(121)상에는 TFT 회로(142)가 형성되며, 이 TFT회로(142)상에는 보호막으로 되는 절연성의 평탄화막(123)이 형성되며, 이 평탄화막(123)상에는 화소전극(125)이 형성되어 있다. 이 화소전극(125)은 평탄화막(123)에 배치된 관통공을 통하여 상기 TFT 회로(142)와 접속되어 있다. 평탄화막(123)은 TFT 회로(142)으로의 수분 등의 침입을 막는 동시에 TFT 회로(142)의 상면을 평탄화하는 역할을 가지고 있다. 상기 절연성기판(12l), TFT 회로(142), 평탄화막(123) 및 화소전극(125)은 TFT 회로측 기판(151)을 형성하는 것으로 되어 있다.
한편, 상기 TFT 회로측 기판(151)과 대향하는 위치에 배치된 다른 한 쪽의 절연성기판(129)상에는 소자의 간극을 숨기고, 발광층의 횡방향으로부터의 광을 차단하는 블랙 매트릭스(133)가 배치되는 것과 함께 블랙 매트릭스(133) 상에는 EL 층으로 전력을 공급하는 전극라인(165a)이 블랙 매트릭스(133)를 따라 형성되어 있다. 또한 이들 위에는 EL층의 양극으로 되는 투명 도전막으로 이루어지는 애노드 전극(165)이 형성되어 있다.
상기 애노드 전극(양극)(165)은 통상 ITO의 산화물로 형성되지만, 산화물과 같은 도전체는 금속에 비교하여 저항치가 커진다. 이 때문에, 전력공급원으로 되는 기판단면으로부터의 거리에 의해서는 투명 도전막으로 되는 애노드 전극(양극)(165)에 의한 전력 손실이 무시될 수 없게된다. 이상의 이유로부터, 본 실시예에서는 블랙 매트릭스(133)를 따른 형으로 금속전극으로 이루어지는 상기 전력공급용 전극으로서의 전극라인(165a)을 형성하고 있다.
상기 애노드 전극(양극)(165)상에는 유기 EL층(166)이 형성되어 있고, 이 유기 EL층(166)은 여기서는 홀 수송층(164), 발광층(163), 전자수송층(162)으로 이루어지는 구성을 취한다. 그리고, 전자수송층(162)상에는 캐소드전극(음극)(161)이형성된다. 절연성기판(129)으로부터 이 캐소드전극(음극)(161)까지로 EL의 구조는 완성된다. 또, 애노드전극(양극)(165), 홀 수송층(164), 발광층(163), 전자 수송층(162) 및 캐소드전극(음극)(161)에 의해 유기 EL소자(160)가 구성되어 있다.
본 실시예에서는 캐소드전극(음극)(161)을 보호하는 캐소드 보호전극 재료(167)를 캐소드전극(음극)(161)의 다음에 형성하고 있다. 이것은, 캐소드전극(음극)(161)이 산소 및 수분에 의해서 산화되기 쉽기 때문이며, 캐소드전극 (음극)(161) 위에 형성하는 것에 의해 이 캐소드전극(음극)(161)을 보호하는 것과 함께 TFT 회로측기판(151)과의 접속을 쉽게 하기 위해서 배치되어 있다. 즉, 이 캐소드 보호전극재료(167)는 캐소드전극(음극)(161)과 연속 형성하는 것이 신뢰성 면에서 바람직하다.
또한, TFT 회로측 판(151)과 유기 EL소자(160)를 형성한 절연성기판(129)은 접속전극(168)에 의해 접속된다. 이 접속전극(168)은 도전성 페이스트 및 도전성 수지에 의해 형성된다. 양쪽의 기판 측에 이들을 형성시킨 후, 접착시켜도 좋고, 또 한쪽의 기판에만 형성시켜도 좋다. 또한 이들의 재료를 복수 사용하여 층상으로 하여 접속을 행하여도 좋다.
또, 상기 도20에서는 유기 EL층(166)으로서 홀 수송층(164), 발광층(163), 전자수송층(162)으로 이루어지는 구성을 취하는 것으로 되어 있었지만, 반드시 이것에 한정되는 것은 아니며, 예컨대 도34에 도시한 바와 같이, 유기 EL층에 고분자 EL재료(173)를 사용하며 형성 시에 잉크 젯 도포장치로써 이 고분자 EL재료(173)를 도포하는 것이 가능하다. 또, 이와 같이 잉크 젯 도포장치로 도포하는 경우에는,고분자 EL재료(173)가 주변에 흐르는 것을 방지하기 위해서 블랙 매트릭스(133)의 하방 위치에 가이드(174)를 설치한다. 즉, 미리 사각형 테두리 상으로 가이드(174)를 형성하며, 이 가이드(174)의 내부에 잉크 젯 도포에 의해 고분자 EL재료(173)를 도포한다. 또, 유기 EL층(166)은 1층으로 써 있지만, 상기와 같이 층 형태로 복수의 고분자 EL재료(173···)를 중첩 도포하여 형성하여도 좋다.
다음에, 상기 유기 EL표시장치(100)의 제조방법을 도35∼도40을 참조하여 설명한다.
먼저, 도35a에 도시한 바와 같이, 절연성기판(129)에 블랙 매트릭스(133)를 산화크롬 또는 TiN, TiO의 미립자로 구성되는 차광재료를 사용하여 형성한다. 블랙 매트릭스(133)의 두께는 1000 내지 2000Å 정도의 두께를 형성하면 좋다. 산화크롬은 스퍼터 또는 증착 등에 의한 진공성막을 이용하여 형성할 수 있다. 또한 TiN, TiO의 미립자를 레지스트에 분산시켜 도포한 후 마스크 노광, 현상 및 베이킹을 실시하여 패턴형성하는 것도 가능하다.
다음에, 전력공급을 위한 전극라인(165a)를 형성하지만, 이것은 다음과 같이 형성한다. 즉, 알루미늄(Al), 티탄(Ti)을 이 순서로 전면에 연속적으로 스퍼터링한 후 레지스트를 사용하여 패턴 형성하고, 드라이에칭으로 전극 패턴을 형성한다. 알루미늄(Al)은 예컨대 3000Å, 티탄(Ti)은 800Å로 한다. 그리고, 이 위에 ITO를 1000Å 스퍼터링법에 의해 성막하여 애노드 전극(양극)(165)로한다. 동일 도면 (a) 내지 (c)에서는 이와 같이 형성된 절연성기판(129)의 위에 마스크 증착법에 의해 유기 EL층(166)을 형성하는 방법을 도시하고 있다.
먼저, 도35a에 도시한 바와 같이, 쉐도우 마스크(155)를 기판상면에 배치하고, 쉐도우 마스크(155)의 간극을 통하여 유기 EL층(166)으로 되는 재료를 순서대로 형성한다. 구체적으로는, 도35a, 도35b에 도시한 바와 같이, 홀 수송층(164), 발광층(163) 및 전자수송층(162)을 이 순서대로 적층한다.
또한 홀 수송층(164)의 재료로서는 프탈시아닌 화합물, 나프탈로시아닌 화합물, 포르피린류, 옥사디아졸, 트리아졸, 이미다졸, 테트라히드로이미다졸, 옥사졸, 스틸벤 등을 들 수 있다.
이어서, 각 색을 발광하는 저분자형 발광재료로 구성되는 발광층(163)으로서 사용될 수 있는 재료로서는 예컨대 나프탈린, 안트라센, 페난트렌, 피렌, 테트라센, 플루오레세인, 페릴렌, 프탈로페릴렌, 나프탈로페릴렌, 페리논, 프탈로페리논, 나프탈로페리논, 디페닐부타디엔, 테트라페닐부타디엔, 쿠마린, 퀴놀린 금속 착물, 이민, 디페닐안트라센, 디아미노카라바졸, 퀴나크리돈, 루부란 등을 들 수 있다.
또한 전자수송층(162)의 재료로서는 플루오레논, 안트라퀴논디메탄, 디페닐퀴논, 티오피라진옥시드, 옥사디아졸, 티아디자졸, 테트라졸, 페릴렌테트라카르복시산을 들 수 있다.
이어, 도35c에 도시한 바와 같이, 유기 EL층(166)상에 캐소드전극(음극)(l 61)으로서 일함수의 값이 작은 전극재료를 형성한다. 또, 일함수라는 것은 도체, 반도체와 같은 고체로부터 전자를 외계로 집어내기 위해서 필요한 최소의 에너지를 말한다.
상기 캐소드전극(음극)(161)으로서는, 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 리튬(Li),MgAg 합금, LiA1합금 등의 재료를 사용할 수 있다.
캐소드 보호전극재료(167)로서는, 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 티탄(Ti), 탄탈(Ta), 금(Au) 등의 금속을 이용할 수가 있다. 여기서, 캐소드전극(음극)(161)으로서 LiA1합금 500∼800Å를, 캐소드 보호전극재료(167)로서 금(Au) 1000Å를 연속적으로 성막하였다.
이렇게하여, 유기 EL층(166)을 갖는 측의 기판이 형성된다. 또, 그후, 다음 화소로 쉐도우 마스크(155)를 이동하여 동일한 것이 형성된다. 이 결과, 도33에 도시한 바와 같이, 소정 화소의 유기 EL층(166)과 그 인근의 화소의 유기 EL층(166)사이에는 공극이 생기게된다.
다음에, TFT 회로측기판(151)에 있어서의 유기 EL소자(160) 측의 기판과의 접속을 실시하기 위한 콘택트층인 접속전극(168)을 형성하는 공정을 도36a 및 도36b를 참조하여 설명한다.
도36a에 도시한 바와 같이, TFT 회로측기판(151)에 있어서는 화소전극(125)위에 접속전극(168)이 형성된다.
이 접속전극(168)의 재료에는 도전성 페이스트, 도전성 수지 등이 이용될 수 있다. 특히, 나노스케일의 입경을 가진 미리자 금속을 도전성 페이스트로 사용하면, 미립자 금속은 그 입경이 적기 때문에 입자간 및 전극에 접속하는 확률이 높고, 이 때문에 전기적 접합을 확실하게 실시하는 것이 가능하게된다.
또한, 도전성 수지로서는, 예컨대 특개평 11-249299호 공보에 기재된 도전성 입자가 분산된 감광성수지(후지필름 주식회사제)나 잡지「1986 The ChemicalSociety of Japan」의 「CHEMISTRY LETTERS, pp.469-472, 1986」등에 기재된 폴리피롤을 사용한 감광성 도전 중합체를 이용할 수 있다. 또한 상세하게는, 특개평 11-249299호 공보에서는 카본 블랙 등의 도전성 입자가 분산된 감광성 분산물 및 감광성 쉬트에 관한 기술이고, 노광 및 현상에 의해서 패턴을 형성할 수가 있다는 취지가 개시되어 있다. 또한, 「CHEMISTRY LETTERS, pp.469-472, 1986」에는, 피롤 단량체를 광화학중합시켜 도전성이 부여된 폴리피롤을 형성할 수 있다는 것이 개시되어 있고, 패턴화되어 전극재료로서 이용되는 것도 개시되어 있다.
또, 여기서, 도36a에 도시한 바와 같이, 예컨대 카본블랙을 레지스트중에 분산시킨 감광성 도전성 재료를 TFT 회로측 기판(151)상에 도포한 후, 쉐도우 마스크(155)를 이용하여 노광, 현상을 실시하고, 도36b에 도시한 바와 같이, 각 하소부에만 접속전극(168)이 남도록 가공을 실시하였다.
이어서, 도37a 및 도37b에 도시한 바와 같이, TFT 회로측 기판(151)과 유기 EL소자(160) 측의 대향기판(152)이라는 것은 서로 정합되어 접착 고정된다. 여기서, 유기 EL소자(160)는 TFT 회로측기판(151)에 접속전극(168)에 의해서 전기적으로 접속되지만, 바람직하게는 이들 TFT 회로측기판(151) 및 대향기판(152)의 양쪽에 미리 도전성수지를 형성하고, 도전성 수지 끼리에 의해 전기적 콘택트를 취한 쪽이 좋다. 이것은 금속표면의 산화막 등에 의한 콘택트 불량을 방지할 수 이TRl 때문이고, 수지가 가진 탄력성을 이용하여 콘택트를 쉽게 취할 수 있기 때문이다.
다음에, 유기 EL층(166)에 고분자 EL재료(173)를 사용하여 형성시킨 경우에 관하여 설명한다.
도38a에 도시한 바와 같이, 대향기판(152)의 애노드전극(양극)(165)상에 가이드(174)를 형성한다. 이 가이드(l74)는 레지스트 또는 폴리이미드를 이용하여 포토리소 공정이나 잉크 젯 도포에 의해 형성된다. 도38b는 가이드(174)내에 잉크 젯 도포에 의해 고분자 EL 재료(173)으로 구성된 유기 EL층을 형성하는 경우를 도시하고 있다. 고분자 EL재료(173)으로서는 폴리페닐렌비닐렌, 폴리플루오렌, 폴리티오펜, 폴리비닐카르바졸 등을 들 수 있다.
다음에, 도38c에 도시한 바와 같이, 캐소드전극(음극)(161) 및 캐소드 보호전극재료(167)를 형성한 후, 콘택트층인 접속전극(168)으로서의 도전성 고분자재료를 도포한다. 캐소드전극(음극)(161)으로서는 앞서 기재한 바와 같이, 알루미늄(Al), 마그네슘(Mg), AlMg, AlLi 재료 등을 사용할 수 있다. 여기서, AlLi 금속재료를 증착법으로써 1000Å 정도 형성하였다. 또한, 그 위에 상기 접속전극(168)으로서 도전성 고분자재료를 형성한다. 한편, TFT 회로측기판(151)은 도39에 도시한 바와 같이, 예컨대 감광성 도전수지의 접속전극(168)을 잉크 젯장치로써 도포하여 형성한다.
이어서, 도40a 및 도40b에 도시한 바와 같이, TFT 회로측기판(151)과 대향기판(152)을 접착시킨다. 즉, TFT 회로측기판(151)과 유기 EL소자(160) 측의 대향기판(152)은 서로 정합되어 접착 고정된다. 여기서, 유기 EL소자(160)는 TFT 회로측 기판(151)에 접속전극(168)에 의해서 전기적으로 접속되지만, 바람직하게는 이들 TFT 회로측기판(151) 및 대향기판(152)의 양쪽에 미리 도전성수지를 형성하고, 도전성수지 끼리에 의해 전기적 콘택트를 취하는 쪽이 좋다. 이것은, 금속표면의 산화막 등에 의한 콘택트 불량을 방지할 수 있기 때문이고, 수지가 갖는 탄력성을 이용하여 콘택트를 쉽게 취할 수 있기 때문이다.
또한, 접착층인 접속전극(168)은 접착될 수 있는 TFT 회로측기판(151) 및 대향기판(152)의 접착면 외주에 에폭시 수지 등에 의한 접착제를 도포하고, 접찹시에 경화접착시켜도 좋다. 또한 화소간의 블랙 매트릭스(133)에 의해 가려지는 부분에 접착제를 도포하여도 좋다.
이와 같이, 본 실시예의 유기 EL표시장치(100) 및 그 제조방법은 발광표시소자 단독으로 이루어지는 것에 있어서, 발광소자인 유기 EL소자(160)를 형성하는 대향기판(152)은 유기 EL소자(160)에 있어서의 발광소자용전극인 캐소드전극 (음극)(161)까지 형성한 후에, TFT 회로측 기판(151)과 접착된다.
이에 의해, 유기 EL소자(160)로부터의 출사광은 유기 EL소자(160)를 구동하는 구동회로를 형성한 TFT 회로측기판(151)이 아니고, 이것과 대향하여 설정되는 대향기판(152)으로부터 출사되는 것이 가능하다. 이 때문에, 상기 선행기술과 광출사방향이 동일하기 때문에, TFT 회로측기판(151)측에 출사하는 구조와 비교하여 이하의 기본적인 메리트를 동일하게 갖게된다.
우선, 구동회로가 배치되어 있는 TFT 회로측 기판(151)과 유기 EL소자(160)를 별도로 형성할 수 있다. 이 때문에, 각각 독립적으로 제조공정을 편성할 수 있기 때문에, 온도, 가스 및 약품 등에 영향을 받는 일 없어 신뢰성이 향상된다.
또한, 상기 구성에 의해 유기 EL소자(160)를 형성한 대향기판(152)에 광을 출사시킬 수 있다. 이에 의해, 구동회로측 개구율에 영향을 받지 않고 발광영역을넓게 설정할 수 있기 때문에, 고휘도화가 가능하다. 또한, 발광면적이 넓은 것부터 동일 휘도를 얻기 위한 단위면적당 전류량을 억제할 수 있어, 장수명화, 및 발광효율 향상에 의한 소비전력 저하가 실현될 수 있다.
또한, 구동회로를 형성한 TFT 회로측기판(151)에 광출사하지 않기 때문에, TFT 회로측기판(151)은 전면에 구동회로를 형성할 수가 있다. 따라서, 구동회로의 TFT(Thin Film Transistor: 박막 트랜지스터)의 크기를 자유롭게 설정하거나, TFT 형성영역에 여유가 생기기도 하기 때문에, 미세한 제어를 실시하기 위한 회로를 형성할 수 있다. 또한, 배선폭에도 여유가 생기기 때문에, 구동회로의 신뢰성을 높일 수 있어 수율이 향상된다.
그런데, 상기 유기 EL 표시장치(100)로서는, 유기 EL소자(160)의 캐소드전극(음극)(161)은 일함수치가 작은 재료를 사용하는 것이 필요하다. 이러한 재료로서 금속재료로서는 예컨대 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 칼슘(Ca) 및 리튬(Li) 등을 들 수있지만, 이들은 불안정한 재료이고, 분위기중의 수분이나 산소에 의해 열화가 생기기 쉽다. 또한 접촉시키는 재료에 의해서는 그 재료로부터 산소를 빼앗아 화학반응을 유발하는 것도 있기 때문에, 형성후 즉시 보호되도록 안정한 금속으로 피복하는 것이 좋다. 그러나, 상기 선행기술에서는 어떤 것도 캐소드전극 (음극)(161)을 보호하게하는 구성은 취할 수 없다.
이에 대하여, 본 실시예에서는 유기 EL소자(160)에 있어서의 캐소드전극(음극)(161)까지를 형성하는 대향기판(152)은 캐소드전극(음극)(161) 위에 상기 캐소드전극(음극)(161)을 보호하는 보호전극으로서의 캐소드 보호전극재료(167)를 형성한 후, TFT 회로측 기판(151)과 접착시킨다.
즉, 캐소드전극(음극)(161)까지를 형성하는 대향기판(152)을 TFT 회로측 기판(151)과 접착시키는 경우에는 캐소드전극(음극)(161)을 보호하는 캐소드 보호전극재료(167)를 배치하는 것에 의해 접합 시에 분위기중의 수분이나 산소에 노출되는 것에 의한 캐소드전극(음극)(161)의 성능 열화를 막을 수 있다.
또한, 바람직하게는 캐소드전극(음극)(161)과 이것을 보호하는 캐소드 보호전극재료(167)를 동일 공정에서 연속 형성하는 것에 의해, 캐소드전극(음극) (161)의 열화를 방지시킬 수 있다. 이 때, 캐소드 보호전극재료(167)의 형성두께는 자유롭게 설정할 수 있기 때문에, 캐소드전극(음극)(161)이 산소 등의 열화를 생기게하는 성분이 들어 가지 않게 충분한 두께를 갖도록 구성하는 것이 가능해진다.
또한, 본 실시예의 유기 EL 표시장치(100) 및 그 제조방법에서는, 유기 EL소자(160)에 있어서의 캐소드전극(음극)(161) 까지를 형성하는 대향기판(152)은 TFT 회로측 기판(151)의 구동회로전극인 화소전극(125)과의 접촉면에 도전성 페이스트, 도전성 수지 등의 콘택트층을 형성시킨 후에 TFT 회로측 기판(151)의 화소전극(125)과 접합한다.
이 결과, 접착 시의 전기적 접촉이 보다 확실하게 취해질 수 있기 때문에, 접합면에서의 단선이나 점접촉이 없게 되어, 휘도 얼룩이 없는 화질 향상을 도모할 수 있다.
그런데, 본 실시예의 유기 EL 표시장치(100) 및 그 제조방법에서는, 캐소드전극(음극)(161)까지 형성한 대향기판(152)을 TFT 회로측 기판(151)과 접합시키는경우에는 출사광측과는 반대측의 캐소드전극(음극)(161)이 TFT 회로측 기판(151)과 대향하는 것으로 된다.
그런데, 투명전극은 통상 산화물을 사용한 도전체이기 때문에, 금속과 비교하면 저항이 높다. 따라서, 많은 화소를 갖는 표시패널에서는 전화소를 동시 발광시키는 것과 같은 경우, 투명전극에서 처음에 전압강하가 일어날 가능성이 있다. 그리고, TFT 회로측 기판(151)을 애노드전극으로 하는 종래 기술의 경우는, 구동회로의 TFT로의 전력공급은 금속배선이기 때문에 문제가 없지만, 비저항이고 2행정 금속보다도 높은 투명 도전체를 이용하면 전압강하에 의한 휘도 얼룩을 무시할 수 없다.
그래서, 본 실시예에서는 대향기판(152)에는 출사광측에 유기 EL소자(160)에 있어서의 투명전극으로 이루어지는 애노드전극(양극)(165)이 배치되는 것과 함께, 애노드전극(양극)(165)에는 전력공급용전극으로서의 전극라인(165a)이 병설된다.
따라서, 예컨대 출사측의 블랙 매트릭스(133)를 따라 금속배선으로 이루어지는 전극라인(165a)을 병설하는 것에 의해 전압강하를 억제할 수 있기 때문에, 휘도얼룩이 생기지 않는다.
또한, 본 실시예에서는 발광표시소자 단독으로 이루어지는 유기 EL 표시장치(100)에 관해서의 특징을 기재하였지만, 이 특징은 상기 실시예 1∼8에서 기재한 비발광 표시소자와 발광표시소자가 병설되어 있는 것에 관해서도 적용될 수 있고, 동일한 작용효과를 갖는 것이다.
이와 같이, 본 발명의 표시장치에 의하면, 밝은 환경하에서는, 투과형의 비발광표시소자와 반사형의 비발광표시소자를 조입한 표시장치보다도 저소비전력화가 가능하고, 휘도를 낮추어 표시함으로써, 장 수명화 및 신뢰성향상을 실현할 수 있다. 또한, 본 발명의 표시장치는, 별도로 백라이트를 제공할 필가 없기 때문에, 종래의 액정표시장치와 비교하여, 박형화 및 소형화가 가능하고, 전원공급수단 및 제어 등도 불필요하기 때문에 비용절감을 도모할 수 있다.
또한, 본 발명의 표시장치에 의하면, 최대휘도를 발광표시소자만인 경우보다도 낮게 설정하는 것이 가능하게 되어, 장수명화, 신뢰성향상을 실현할 수 있다.

Claims (10)

  1. 제1 기판상에 구동회로가 형성된 제1 기판측과, 제2 기판상에 2개의 발광소자용 전극까지를 포함하는 발광소자가 형성된 제2 기판측이 접합되어 있는 표시장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 발광소자는 유기 일렉트로루미네센스 소자로 이루어지고,
    캐소드전극까지 형성한 상기 유기 일렉트로루미네센스 소자를 형성한 제2 기판측이 제1 기판측과 접합되어 있는 표시장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 유기 일렉트로루미네센스 소자에 있어서의 캐소드전극상에 다시 상기 캐소드전극을 보호하는 보호전극이 형성된 제2 기판측과, 제1 기판측이 접합되어 있는 표시장치.
  4. 제2항에 있어서, 상기 제1 기판측의 제2 기판측에의 접합면에는 구동회로전극이 제공됨과 아울러,
    제2 기판측에는, 상기 유기 일렉트로루미네센스 소자에 있어서의 캐소드전극상에, 도전성 재료 등의 콘택트층이 형성되어 있고,
    상기 제1 기판측과 제2 기판측은, 제1 기판측의 구동회로전극과 제2 기판측의 콘택트층이 대향하여 접합되어 있는 표시장치.
  5. 제2항에 있어서, 제2 기판측에는, 출사광측에 유기 일렉트로루미네센스 소자에 있어서의 투명전극으로 이루어지는 애노드전극이 제공됨과 아울러,
    상기 애노드전극에는, 전력공급용 전극이 병설되어 있는 표시장치.
  6. 제1 기판상에 구동회로를 형성하고, 제2 기판상에 발광소자를 2개의 발광소자용 전극까지 형성한 후, 상기 구동회로를 형성한 제1 기판측과 발광소자를 형성한 제2 기판측을 접합시키는 표시장치의 제조방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 발광소자는 유기 일렉트로루미네센스 소자로 이루어지고,
    상기 유기일렉트로루미네센스 소자를 형성하는 제2 기판측은, 유기 일렉트로루미네센스 소자에 있어서의 캐소드전극까지 형성한 후, 제1 기판측과 접합되는 표시장치의 제조방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 유기 일렉트로루미네센스 소자에 있어서의 캐소드전극까지를 형성한 제2 기판측은, 상기 캐소드전극의 위에 다시 상기 캐소드전극을 보호하는 보호전극을 형성한 후, 제1 기판측과 접합되는 표시장치의 제조방법.
  9. 제7항에 있어서, 상기 제1 기판측의 제2 기판측에의 접합면에는, 구동회로전극이 제공됨과 아울러,
    상기 유기 일렉트로루미네센스 소자에 있어서의 캐소드전극까지를 형성한 제2 기판측은, 상기 제1 기판측의 구동회로전극과의 접촉면에, 도전성 재료 등의 콘택트층을 형성한 후에, 제1 기판측의 구동회로전극과 접합되는 표시장치의 제조방법.
  10. 제7항에 있어서, 상기 제2 기판측에는, 출사광측에 유기 일렉트로루미네센스 소자에 있어서의 투명전극으로 이루어지는 애노드전극이 제공됨 과 아울러,
    상기 애노드전극에는 전력공급용 전극이 병설되는 표시장치의 제조방법.
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