WO2004053819A1

WO2004053819A1 - 液晶表示装置

Info

Publication number: WO2004053819A1
Application number: PCT/JP2003/012281
Authority: WO
Inventors: Kanetaka Sekiguchi
Original assignee: Citizen Watch Co., Ltd.
Priority date: 2002-12-06
Filing date: 2003-09-25
Publication date: 2004-06-24
Also published as: CN1714380A; US20060072047A1; JPWO2004053819A1

Abstract

　ＥＬ発光素子（３３）を第１の基板（１）上に設け、ＥＬ発光素子（３３）による発光表示と液晶表示素子による反射表示をともに可能とする。第１の基板（１）の液晶層（５１）側の面上には、ＥＬ制御用スイッチング素子（１７）と液晶層制御用スイッチング素子（１８）を設ける。ＥＬ制御用スイッチング素子（１７）は、ＥＬ発光素子（３３）を構成するアノード電極（２１）またはカソード電極（２４）に接続する。液晶層制御用スイッチング素子（１８）は、液晶表示素子を構成する表示電極（３１）または反射電極（２８）に接続することで、発光素子を内在する液晶表示装置において、液晶表示素子と発光素子とを一体化し、それらの電気的接続も考慮し、薄型化、軽量化を図り、また、反射表示と透過表示の両方を可能とする。

Description

1 明細書

技術分野

本発明は、光源または表示素子としてエレクト口ルミネッセント発光素子（以下、 E L発光素子とする）を内在した液晶表示装置に関し、特に、 E L発光素子の非点灯時に反射型液晶表示装置として使用可能な液晶表示装置に関する。背景技術

一般に、小型情報機器などには、液晶自体には発光機能がなく、装置内に設けられた光源からの透過光により表示をおこなう透過型の液晶表示装置が用いられている。透過型の液晶表示装置の他にも、外部から液晶表示パネル内に入射した光の反射光を利用して表示をおこなう反射型の液晶表示装置がある。また、透過型と反射型の両方の機能を併せ持つ半透過反射型の液晶表示装置がある。

このような一般的な液晶表示装置とは異なるものとして、液晶表示パネルの一部に発光 ¾Ξを具えた材料を使用し、液晶の電気光学変化を利用して表示をおこなう液晶表示装置が提案されている（たとえば、特許文献 1 (特開昭 6 0— 5 0 5 7 8号公報)、特許文献 2 (特開昭 6 0— 1 2 9 7 8 0号公報）参照。）。

また、液晶表示パネルを挟んで、液晶表示パネルの表示を視認する者（以下、視認者とする）の反対側（液晶表示パネルの裏側）に、紫外線を発する光源を配置し、その光源と液晶表示パネルとの間に、紫外線に対して偏光性を有する偏光分離器を配置した液晶表示装置が提案されている。この液晶表示装置では、ゲストである蛍光二色性色素の二色性比が改善され、視認性が改善される。しかし、蛍光二色性色素を含む液晶表示装置では、外部光源（補助光源）により二次的に発光するにとどまり、補助光源が必要である。

一方、有機 E L発光素子の研究開発が急速に進歩しており、カーオーディオや携帯電話器への製品実用化の段階に達している。また、 E L発光素子に関しては、半導体スイッチング素子を用いて高性能化を図る例や、燐光材料 E L発光素子により高輝度化を図る例や、プラスチック基板化により軽量かつ薄型化を図る例などが報告されている。

第 2 8図は、従来の E L発光素子を用いた表示装置の要部を示す部分拡大断面図である。第 2 8図を参照しながら従来の E L発光素子の構成について説明する力この説明において「上」とは第 2 8図では下になつている。第 2 8図に示すように、透明な第 1の基板 1上には、透明導電膜からなるァノード電極 2 1と、位置決め絶縁膜 2 0が設けられている。位置決め絶縁膜 2 0は、ァノード電極 2 1の縁部を覆っているが、アノード電極 2 1の縁部を除いてアノード電極 2 1上で開口しており、発光領域を規定している。アノード電極 2 1上には、正孔（ホール）輸送層 3 5、発光層 2 3および電子輸送層 2 2がこの順で積層されている。そして、電子輸送層 2 2上に力ソード電極 2 4が設けられている。位置決め絶縁膜 2 0は、ァノード電極 2 1とカソード電極 2 4との交差部の電気的短絡を防止している。

E L発光素子 3 3は、上述したァノ一ド電極 2 1、正孔輸送層 3 5、発光層 2 3、電子輸送層 2 2および力ソード電極 2 4により構成されている。 E L発光素子 3 3の発光輝度は水分の影響により低下する。これを防ぐため、金属ケース 3 0が第 1の基板 1に接着（図示せず）されており、第 1の基板 1と金属ケース 3 0との間の空間には、水分を除去した空気層 3 8が充填されている。

E L発光素子 3 3'からの透過出射光 6 1は、アノード電極 2 1と第 1の基板 1 を透過して視認者側に出射する。力ソード電極 2 4は、発光層 2 3からの発光を第 1の基板 1側に効率よく出射させるために、仕事関数の小さい反射性を有する金属膜、たとえば酸化リチウム—アルミニウム（L i ₂0— A 1 ) 膜でできている。また、アノード電極 2 1は、たとえば酸化インジウムスズ（I T O) 膜でできている。正孔輸送層 3 5は、たとえばトリフエニルァミン誘導体でできている。発光層 2 3は、たとえばイリジウム錯体（I r ( p p y ) 3 ) でできている。電子輸送層 22は、たとえばトリス（8—キノリノラト）アルミニウム（3) 錯体でできている。

反射性金属膜でできているカソード電極 24は、外部光源からの光を反射する。そのため、外部環境が明るく、力ソード電極 24での反射光が強い状況では、その反射光と EL発光素子 33からの透過出射光 61との光強度差が小さくなつてしまう。そこで、第 1の基板 1の視認者側には、位相差板 56および偏光板 5 5がこの順に積層されており、 .1/4波長偏光フィルタとして機能している。これによって、外部光源（図示せず）の光は、カソード電極 24で反射しても視認者側には出射しない。したがって、透過出射光 6 1と反射光とのコントラスト比は充分大きい。

ところで、明るくて充分なコントラスト比を得るため、 EL発光素子をバックライト等の照明光源に用いた液晶表示装置が公知である（たとえば、特許文献 3

(特開 2000— 267091号公報）、特許文献 4 (特開昭 58— 22182 8号公報)、特許文献 5 (実開昭 59— 53335号公報)、特許文献 6 (特開 2 001— 166300号公報)、特許文献 7 (特開平 1 1— 2491 30号公報 ) 参照。）。このような液晶表示装置では、外部環境が暗いときに EL発光素子を所定の明るさで点灯し、その状態で液晶表示素子を駆動して E L発光素子からの透過光によつて表示をおこなう。

し力し、従来の EL発光素子を用いた表示装置では、外部光源の光強度が非常に強い場合には、 EL発光素子からの透過出射光の強度が、力ソード電極での反射光の強度に負けてしまうため、透過出射光の光はほとんど認識されず、コントラスト比が低下してしまう。外部光源の光強度が非常に強い場合にこのような不都合が起こるのを回避するためには、 EL発光素子の発光強度を増加する必要があるが、そうすると EL発光素子の消費電力が増加してしまう。消費電力が増加すると、小型携帯情報機器、携帯電話器、パーソナル ·デジタル■アシスタント (PDA), 小型ゲーム機または時計などでは、電池の消耗が激しく、充分な使用時間を確保することができない。また、電池の劣化も加速してしまう。一方、反射型の液晶表示装置の場合、外部光源の光強度が強くても上述した E L発光素子のような不都合は生じないが、その代わり、外部光源の光強度が弱い環境や外部光源の光がない環境では、表示を認識することができなくなつてしまう。半透過反射型液晶表示装置や、液晶表示パネルの視認者側に配置した導光板よりなるフロント照明を有する反射型液晶表示装置では、液晶表示パネルの外に光源を設ける必要があるため、薄型化や軽量化には限界がある。また、光源の接続や、光源と液晶表示素子とをモジュール化した構成も複雑である。

また、従来の E L発光素子を内蔵した液晶表示装置では、 E L発光素子の発光強度を制御することによって所望の表示をおこなっているわけではなく、単に発光素子を液晶表示素子の照明光源として用いているに過ぎない。したがって、 E L発光素子を点灯しているときでも液晶表示素子を駆動する必要があるため、消費電力の増大を招く。

この発明は、上述した従来技術による問題点を解消するため、液晶表示素子と表示素子としての発光素子とを一体化し、さらにそれぞれの電気的接続も考慮し、薄型化、軽量化をおこなうことを目的とする。つまり、本発明の目的は、表示素子としての発光素子を内在する液晶表示装置を提供することにある。

さらに、液晶表示装置には、スイッチング素子を設け、このスイッチング素子により液晶表示画素電極と発光素子とを制御し、液晶表示パネルの表示品質向上と、低消費電力化、視認、性の向上が可能となる。発明の開示'

上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明にかかる液晶表示装置は、表示電極を有する第 1の基板と、対向電極を有する第 2の基板とを、所定の間隙を介して対向させて配置し、前記間隙内に液晶層を有する液晶表示装置において、前記第 1の基板と前記第 2の基板との間に、エレクトロルミネッセント発光素子と、該エレクトロルミネッセント発光素子を制御するための E L制御用スィッチング素子とが設けられていることを特徴とする。また、本発明にかかる液晶表示装置は、さらに、前記第 1の基板の液晶層側に前記 E L制御用スィツチング素子が形成され、該 E L制御用スィツチング素子の液晶層側に絶縁膜を介して前記ェレクト口ルミネッセント発光素子が形成されていることを特徴とする。

また、本発明にかかる液晶表示装置は、さらに、前記第 1の基板の液晶層側に前記エレクトロルミネッセント発光素子が形成され、該エレクトロルミネッセント発光素子の液晶層側に絶縁)]莫を介して前記 E L制御用スィツチング素子が形成されていることを特徴とする。

また、本発明にかかる液晶表示装置は、さらに、前記エレクト口ルミネッセント発光素子は、前記第 1の基板側に透過して該第 1の基板側に光を出射することを特徴とする。

また、本発明にかかる液晶表示装置は、さらに、前記絶縁膜には E L接続開口部が形成されており、該 E L接続開口部を介して前記エレクトロ/レミネッセント発光素子と前記 E L制御用スイッチング素子とが電気的に接続されていることを特徴とする。

また、本発明にかかる液晶表示装置は、さらに、前記エレクト口ルミネッセント発光素子が、それぞれ異なる色を発光する複数種類のエレクトロルミネッセント発光素子であることを特徴とする。

また、本発明にかかる液晶表示装置は、さらに、前記エレクト口ルミネッセント発光素子の上に、該エレクト口ルミネッセント発光素子への水分の浸透を妨げる保護膜が設けられていることを特徴とする。

また、本発明にかかる液晶表示装置は、さらに、前記エレクト口ルミネッセント発光素子または前記 E L制御用スィツチング素子の上に、段差を平坦化するための絶縁性の平坦化膜が形成され、該平坦化膜の上に液晶表示素子の表示電極が形成されていることを特徴とする。

また、本発明にかかる液晶表示装置は、さらに、前記平坦化臭が、光を拡散させる拡散部材を備えていることを特徴とする。 P2003/012281

6 また、本発明にかかる液晶表示装置は、さらに、前記表示電極は反射性電極であり、前記エレクトロルミネッセント発光素子と重なる領域に開口部を有することを特徴とする。

また、本発明にかかる液晶表示装置は、さらに、前記反射性電極の表面が凹凸形状であることを特徴とする。

また、本発明にかかる液晶表示装置は、さらに、前記平坦化膜の表面が凹凸形状であることを特徴とする。

また、本発明にかかる液晶表示装置は、さらに、前記第 1の基板と前記第 2の基板との間に、前記液晶層に表示用信号を供給するための液晶層制御用スィツチング素子が前記表示電極に接続されて設けられていることを特徴とする。

また、本発明にかかる液晶表示装置は、さらに、前記液晶層制御用スィッチング素子の液晶層側に絶縁膜を介して表示電極が形成され、該表示電極と前記液晶層制御用スィツチング素子とは、前記絶縁膜に形成された L C接続開口部を介して電気的に接続されていることを特徴とする。

また、本発明にかかる液晶表示装置は、さらに、前記表示電極が、前記液晶層制御用スィッチング素子と前記 E L制御用スィッチング素子とからなる 2個で 1 組のスィツチング素子上をほぼ覆う領域に形成されていることを特徴とする。また、本発明にかかる液晶表示装置は、さらに、前記スイッチング素子が、ソース電極、ドレイン電極およびゲート電極を有する薄膜トランジスターからなることを特徴とする。

また、本発明にかかる液晶表示装置は、さらに、同一の表示画素領域内に含まれる前記 E L制御用スィツチング素子と前記液晶層制御用スィツチング素子とでは、ゲート電極は互いに接続されており、ソース電極は互いに独立していることを特徴とする。

また、本発明にかかる液晶表示装置は、さらに、隣接する 2つの表示画素領域内にそれぞれ含まれる前記 E L制御用スィツチング素子のゲート電極は互いに接続されており、隣接する 2つの表示画素領域内にそれぞれ含まれる前記液晶層制御用スィツチング素子のゲート電極は互いに接続されており、前記 E L制御用スィツチング素子のソース電極が、隣接する表示画素領域内に含まれる前記液晶層制御用スィッチング素子のソース電極に接続されていることを特徴とする。また、本発明にかかる液晶表示装置が、さらに、隣接する 2つの表示画素領域内にそれぞれ含まれる前記 E L制御用スィツチング素子のゲート電極は互いに接続されており、隣接する 2つの表示画素領域内にそれぞれ含まれる前記液晶層制御用スィツチング素子のゲート電極が、前記 E L制御用スィツチング素子のゲート電極から独立し、かつ互いに接続されており、同一の表示画素領域内に含まれる前記 E L制御用スィツチング素子と前記液晶層制御用スィツチング素子とでは、ソース電極が互いに独立していることを特徴とする。

また、本発明にかかる液晶表示装置は、さらに、前記スイッチング素子が、ポリシリコン薄膜からなる半導体層を有する薄膜トランジスターであることを特徴とする。

また、本発明にかかる液晶表示装置は、さらに、前記 E L制御スイッチング素子が、ポリシリコン薄膜からなる半導体層を有する薄膜トランジスターであり、前記液晶層制御用スィッチング素子が、アモルファスシリコン膜からなる半導体層を有する薄膜トランジスターであることを特徴とする。

また、本発明にかかる液晶表示装置は、さらに、前記第 1の基板と前記第 2の基板との間にカラーフィルタを有することを特徴とする。

また、本発明にかかる液晶表示装置は、さらに、前記液晶層が、液晶と透明固形物との混合液晶層であり、前記液晶層に印加する電圧の強弱により、散乱と透過を制御する散乱型液晶層であることを特徴とする。

また、本発明にかかる液晶表示装置は、さらに、前記第 1の基板と表示電極との間に、水分を吸収する部材を混合する有機絶縁膜を有することを特徴とする。また、本発明にかかる液晶表示装置は、さらに、前記第 2の基板の液晶層と反対側に、少なくとも偏光板を有することを特徴とする。

また、本発明にかかる液晶表示装置は、さらに、前記第 2の基板の液晶層と反対側に、該第 2の基板側から順に少なくとも 1枚の位相差板と、偏光板とを有することを特 ί敷とする。

また、本発明にかかる液晶表示装置は、さらに、、前記エレクトロノレミネッセント発光素子と前記偏光板との間に光拡散層を有することを特徴とする。

また、本発明にかかる液晶表示装置は、さらに、前記エレクト口ルミネッセント発光素子と前記第 2の基板との間に光拡散層を有することを特徴とする。また、本発明にかかる液晶表示装置は、さらに、前記液晶層の配向方向と、前記第 2の基板の液晶層と反対側に設ける前記偏光板および前記位相差板との配置 1 前記液晶層に電圧無印加時に該液晶層の透過率がほぼ最大となる配置であることを特徴とする。

また、本発明にかかる液晶表示装置は、さらに、前記エレクト口ルミネッセント発光素子の発光中が、前記液晶層の透過率がほぼ最大となる電圧が前記液晶層制御用スィツチング素子を介して該液晶層に印加されることを特徴とする。図面の簡単な説明

第 1図は、本発明の第 1の実施形態における液晶表示装置の要部を示す部分拡大断面図であり、第 2図は、本発明にかかる液晶表示装置を有する携帯情報機器の全体を示す立体模式図であり、第 3図は、第 2図の切断線 Α— Αにおける断面図であり、第 4図は、本発明の第 2の実施形態における液晶表示装置の要部を示す部分拡大断面図であり、第 5図は、本発明の第 3の実施形態における液晶表示装置の要部を示す部分拡大断面図であ.り、第 6図は、本発明の第 4の実施形態における液晶表示装置の要部を示す部分拡大断面図であり、第 7図は、本発明の第 5の実施形態における液晶表示装置の要部を示す部分拡大断面図であり、第 8図は、本発明の第 6の実施形態における液晶表示装置の要部を示す部分拡大断面図であり、第 9図は、本発明の第 7の実施形態における液晶表示装置の要部を示す部分拡大断面図であり、第 1 0図は、本癸明の第 8の実施形態における液晶表示装置の要部を示す部分拡大断面図であり、第 1 1図は、本発明の第 9の実施形態における液晶表示装置の要部を示す部分拡大断面図であり、第 1 2図は、本発明の第 1◦の実施形態における液晶表示装置の表示画素領域の要部を示す平面模式図であり、第 1 3図は、本発明の第 1 0の実施形態における液晶表示装置の表示画素領域の要部を示す平面模式図であり、第 1 4図は、本発明の第 1 0の実施形態における液晶表示装置の表示画素領域の要部を示す平面模式図であり、第 1 5 図は、本発明の第 1 1の実施形態における液晶表示装置の要部を示す部分拡大断面図であり、第 1 6図は、本発明の第 1 2の実施形態における液晶表示装置の要部を示す部分拡大断面図であり、第 1 7図は、本発明にかかる液晶表示装置における E L発光素子の等価回路を示す回路図であり、第 1 8図は、本発明にかかる液晶表示装置の E L発光素子を時分割駆動したときのゲート電極印加電圧および発光強度を模式的に示す波形図であり、第 1 9図は、本発明にかかる液晶表示装置の駆動パターンを説明するために液晶表示装置の表示部の一部を示す部分拡大図であり、第 2 0図は、本発明にかかる液晶表示装置の液晶表示素子のみを駆動する場合の駆動波形を示す波形図であり、第 2 1図は、本発明にかかる液晶表示装置の E L発光素子のみを駆動する場合の駆動波形を示す波形図であり、第 2 2 図は、本宪明にかかる液晶表示装置の液晶表示素子と E L発光素子の両方を駆動する場合の駆動波形を示す波形図であり、第 2 3図は、本発明にかかる液晶表示装置を適用した携帯電話器の蓋の開状態を示す立体模式図であり、第 2 4図は、本発明にかかる液晶表示装置を適用した携帯電話器の蓋の閉状態を示す立体模式図であり、第 2 5図は、パッシブマトリクス型 E L発光素子の等価回路を示す回路図であり、第 2 6図は、パッシブマトリクス型 E L発光素子を時分割駆動したときの走査電極印加電圧および発光強度を模式的に示す波形図であり、第 2 7図は、有機 E L発光素子の輝度と印加電圧との関係を模式的に示す特性図であり、第 2 8図は、従来の E L発光素子を用いた表示装置の要部を示す部分拡大断面図である。発明を実施するための最良の形態 1

10 以下に、本発明を実施するための最良の形態である発光素子内在型液晶表示装置について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の各実施形態の説明において、他の実施形態と同様の構成については同一の符号を付して重複する説明を省略する。 ) <第 1の実施形態 >

〔第 1の実施形態における液晶表示装置の構成：第 1図、第 2図、第 3図〕第 1の実施形態の特徴は、第 1の基板上に E L発光素子の制御用スィツチング素子と液晶層制御用スイッチング素子を形成する点である。また、それら E L制御用スィツチング素子と液晶層制御用スィツチング素子を同一面に形成する点である。さらに、液晶層の反射板として、 E L発光素子を構成する反射電極を利用する点である。第 1図は、本発明の第 1の実施形態における発光素子内在型液晶表示装置の一部を拡大する断面図である。第 2図は、本発明にかかる液晶表示装置を有する携帯情報機器の立体模式図である。第 3図は、第 2図に示す A— A線における携帯情報機器の断面図である。以下に、第 1図、第 2図および第 3図を交互に参照しながら第 1の実施形態を説明する。

第 2図に示すように、携帯情報機器 8 1のケースには、画像を表示するための表示部 9 6がある。この表示部 9 6の脇には、表示内容を変更するためのモード切り換えポタン 8 5、スクローノレアップ（+) ボタン 8 6、スクロー/レダウン（一）ボタン 8 7、通信部 8 8、およぴ携帯情報機器 8 1のオン 'オフをおこなうスィッチボタン 8 9がある。

つぎに、第 3図に示すように、携帯情報機器 8 1は、液晶表示装置 Pと、液晶表示装置 Pの表示部を見通すことができる風防ガラス 9 0を備えている。ケースの裏蓋 1 0 3側には回路基板 1 0 5が設けられており、この回路基板 1 0 5の上に液晶表示装置 Pが実装されている。液晶表示装置 Pは、風防ガラス 9 0側（視認者側）より、第 2電極（第 3図には図示せず）が設けられた第 2の基板 4 1、液晶層 5 1、および第 1電極（第 3図には図示せず）と E L発光素子 3 3が設けられた第 1の基板 1を基本構成としている。 E L発光素子 3 3としては有機 E L 発光素子を用いることができる。第 1の基板 1と第 2の基板 4 1は所定の距離だけ離れて対向しており、第 1の基板 1と第 2の基板 4 1との間の空間に液晶層 5 1が封入されている。液晶層 5 1は、シール材と図示しない封孔部により密封されている。

また、第 2の基板 4 1の図示しない電極は、導電部材（図示せず）によって回路基板 1 0 5上の信号端子に接続されている。ケース上に配置されている通信部 8 8は、通信用回路基板 9 1上に実装されている。この通信用回路基板 9 1は、柔軟な印刷回路基板（フレキシブノレプリント基板： F P C) からなる F P C 9 2 により回路基板 1 0 5と接続している。通信部 8 8は、送受信用または受信用であり、位置情報用の G P S (グロ一バル ·ポジショユング · システム）センサ、プノレートゥース送受信センサ、または赤外線送受信センサである。また、回路基板 1 0 5には、エネルギー源として電池 9 4が電池押さえパネ 9 3により取り付けられている。第 3図において、符号 1 1で示したものは保護用絶縁膜であり、符号 5 5で示したものは偏光板であり、符号 5 6で示したものは位相差板である ₀

第 1図に示すように、第 1の基板 1上には、ポリシリコン膜からなる 2種類の薄膜トランジスター（T F T) 9が設けられている。一方の薄膜トランジスター 9は、 E L発光素子 3 3を制御する E L制御用スィツチング素子 1 7である。他方の薄莫トランジスター 9は、低消費電力表示素子である液晶表示素子を制御する液晶層制御用スィツチング素子 1 8である。これら E L制御用スィツチング素子 1 7と液晶層制御用スイッチング素子 1 8は、ともに、第 1の基板 1上の同一層に形成されている。

ポリシリコン半導体層からなる薄膜トランジスター 9は、次のようにして作製される。まず、第 1の基板 1上にポリシリコン膜よりなる半導体層 4を形成する。この半導体層 4上に酸ィヒシリコン膜からなるゲート絶縁膜 3を形成する。ゲート絶縁膜 3の一部にソースコンタクトホールおよびドレインユンタクトホールを形成する。そして、ソース電極 6およびドレイン電極 7を、それぞれソースコンタクトホールおよびドレインコンタクトホールを介して、半導体層 4に不純物をドーピングしてできた不純物ドープ半導体領域 5に電気的に接続する。また、ゲート絶縁膜 3上に、高融点金属であるタングステン（W) からなるゲート電極 2 を形成する。

以上のようにしてできた薄膜トランジスター 9上にパッシベーシヨン膜 1 0を形成する。これは、後の発光素子形成工程や液晶表示パネル化工程において、薄膜トランジスター 9の特性が変化するのを防ぐためである。ドレイン電極 7は、ドレイン接続電極 8に電気的に接続されている。

薄膜トランジスター 9およびパッシベーシヨン膜 1 0上には、アタリル樹脂等の有機絶縁膜に、水分を吸収する部材を混ぜた平坦化保護膜 1 6を層間絶縁膜 2 5として形成する。これは、発光素子の特性を安定化すると同時に、薄膜トランジスター 9の特性劣化を防ぐためである。水分吸収材としては、たとえば酸化バリゥムの微粒子が用いられる。アクリル樹脂に酸化バリゥムの微粒子を分散させることによって、平坦化保護膜 1 6に水分ゲッタ一機能が付与される。なお、第 1図では、平坦化保護膜 1 6は単一層として示されているが、平坦化保護膜 1 6 を、酸化バリウムを多く含む水分ゲッタ一優先のアタリル樹脂層と、絶縁性と平坦化性を向上させるためのアクリル樹脂層とを積層した多層構造としてもよい。このようにすれば、平坦化保護膜 1 6が単一層で構成される場合に比較して、 E L発光素子 3 3の劣化防止効果が大きい。

平坦化保護膜 1 6には、 E L制御用スィッチング素子 1 7のドレイン電極 7と E L発光素子 3 3の力ソード電極 2 4とを、ドレイン接続電極 8を介して電気的に接続するための E L接続開口部 1 3と、液晶層制御用スイッチング素子 1 8のドレイン電極 7と液晶表示画素を構成する表示電極 3 1とを、ドレイン接続電極 8を介して電気的に接続するための L C接続開口部 1 4を形成する。

また、平坦化保護膜 1 6上には、第 3電極の反射性金属電極である力ソード電極 2 4をアルミニウムとマグネシウム合金で形成する。力ソード電極 2 4上には、キノリノールアルミ錯体（A l q ) からなる電子輸送層（図示せず）、キナクリドンをドープしたキノリノールアルミ錯体からなる発光層 2 3、トリフエニルァミン誘導体からなる正孔輸送層 3 5、および透明導電膜として酸ィ匕インジウムスズ（I T O) 膜からなる第 4電極のアノード電極 2 1をこの順に積層する。力ソード電極 2 4からァノード電極 2 1までの構成により E L発光素子 3 3が構成される。

E L発光素子 3 3上には、酸化シリコン膜等の絶縁膜からなる保護用絶縁膜 1 1を設ける。これは、 E L発光素子 3 3への水分の浸透を防止するためである。保護用絶縁膜 1 1上には、液晶を駆動するための透明導電膜として、酸化インジゥムスズ（I T〇）膜からなる表示電極 3 1を設ける。上述したように、表示電極 3 1は、 L C接続開口部 1 4を介して、液晶層制御用スィッチング素子 1 8を構成する薄膜トランジスター 9のドレイン接続電極 8に電気的に接続している。以上、説明したように、第 1の基板 1上に設ける薄膜トランジスター 9は、 2 種類の表示素子を制御するための素子、すなわち E L発光素子 3 3の発光制御用素子と液晶表示素子の液晶層 5 1への電圧制御用素子として機能している。第 2の基板 4 1は、第 1の基板 1に所定の間隙を設けて対向している。この第 2の基板 4 1の液晶層 5 1側の面上には、マトリクス状に配置された複数の表示電極 3 1を覆う対向電極 4 2を設ける。表示電極 3 1と対向電極 4 2との交差部が液晶表示画素となる。第 1の基板 1または第 2の基板 4 1の、液晶層 5 1に臨む面には、液晶分子を所定の方向に揃える配向膜（図示せず）を設ける。

第 1の基板 1と第 2の基板 4 1とは、所定の間隙を設けてシール材 5 2により接着する。第 1の基板 1上には、ゲート電極あるいはソース電極に所定の信号を印加するために、駆動回路部（図示せず）を実装する接続電極 3 6と駆動回路部に所定の信号を印加する外部回路との接続をおこなう入力電極 3 7を有する。対向電極 4 2と表示電極 3 1との間隙には、 6 0度から 7 0度までのいずれかのッイスト角を有するッイストネマティック（Τ Ν) 液晶層 5 1を封入する。外部環境が明るい場合には、外光からの反射入射光 6 5は、偏光板 5 5と位相差.板 5 6により楕円偏光となり、液晶層 5 1に印加される電圧に依存して変調され、反射電極である力ソード電極 2 4に達する。そして、反射電極にて逆捩れの偏光となり、再度液晶層 5 1を透過し、位相差板 5 6および偏光板 5 5を透過して視認者側に反射出射光 6 6として出射する。液晶層 5 1の電気光学変化により、強い反射光と非常に弱い反射光を制御することにより、表示をおこなう。

位相差板 5 6は、 1 / 4波長板と 1 / 2波長板とを組み合わせ、液晶層 5 1の位相差がほぼゼ口の時に、可視光領域の全波長領域で反射電極からの反射光が偏光板 5 5により平均的に最小となるようにしている。

一方、外部環境が暗い場合には、受光素子である液晶層 5 1は明表示でも暗いため、明暗を認識することが難しくなるので、 E L発光素子 3 3を点灯する。このとき、液晶層 5 1には位相差を小さくする電圧、すなわち大きい電圧を印加する。これは、 E L発光素子 3 3から発せられた光が、液晶層 5 1でほとんど吸収されず、また液晶層 5 1で位相差がほとんど生じないようにするためである。また、外部環境が暗い場合に、できるだけ低消費電力化を図る場合には、液晶表示素子を電圧無印加時に透明となるノーマリー白型とし、液晶層 5 1を駆動する液晶層制御用スィツチング素子 1 8に信号を印加しないようにすればよい。

また、偏光板 5 5と位相差板 5 6を設けることは、外部環境が明るい場合に力ソ一ド電極 2 4の反射を効率よく P力止するためにもよい。

以上の説明で明らかなように、第 1の実施形態では、第 1の基板 1上に E L制御用スィツチング素子 1 7と: ί夜晶層制御用スィツチング素子 1 8を設け、両スィツチング素子 1 7 , 1 8を、 E L発光素子 3 3のカソード電極 2 4で覆う構成となっている。そのため、これらのスイッチング素子 1 7， 1 8が E L発光素子 3 3を遮ることはなレ、。したがって、明るい E L発光素子 3 3が得られる。

また、液晶表示素子では、反射電極として力ソ一ド電極 2 4の反射性を利用しているため、液晶表示素子の反射電極も E L制御用スイッチング素子 1 7および液晶層制御用スィツチング素子 1 8により遮られることはない。したがって、液晶表示素子による明るレ、反射表示が可能となる。

さらに、偏光板 5 5および位相差板 5 6は、 E L発光素子 3の発光により表示をおこなう場合には、反射性電極であるカソード電極 2 4での反射光の出射を ' P方止し、その反射光と E L発光素子 3 3からの透過出射光 6 1とのコントラストを大きく取ることに寄与している。 E L発光素子 3 3の発光により表示をおこなう場合には、 E L発光素子 3 3からの発光が、液晶層 5 1の変調と位相差板 5 6 と偏光板 5 5により光学変化を起こすのを防止するとともに、力ソード電極 2 4 からの反射を防止するために、液晶層 5 1の位相差を小さくするための電圧を液晶層 5 1に印加する。

第 1の実施形態では、保護用絶縁膜 1 1として酸化シリコン膜を用いているが、酸化シリコン膜上に散乱性を有するアクリル樹脂からなる別の保護膜を光拡散層として設けた構成としてもよい。そうすれば、視認者が液晶表示素子の反射表示を観察する場合に、明表示を認識することができる視認者の方向を広げることが可能となる。つまり、反射光が保護用絶縁膜 1 1で散乱するため、色々な方向に光が拡散し、視野角が広がる。

く第 2の実施形態 >

〔第 2の実施形態における液晶表示装置の構成：第 4図〕

第 2の実施形態の特徴は、発光素子と第 2の基板との間にカラーフィルタを設ける点である。また、発光素子の発光が白色光であることも特徴点の一つである。第 4図は、本発明の第 2の実施形態における液晶表示装置の一部を拡大する断面図である。以下に、第 4図を参照しながら第 2の実施形態を説明する。

まず、各画素に E L制御用スィツチング素子 1 7と液晶層制御用スィツチング素子 1 8を設ける。スイッチング素子 1 7 , 1 8上には、第 1の実施形態と同様に、パッシベーシヨン膜 1 0と絶縁膜である層間絶縁膜 2 5を設け、層間絶縁膜 2 5を平坦化する。

層間絶縁膜 2 5上には、第 3電極の反射性金属電極である力ソード電極 2 4をァノレミニゥムとマグネシゥム合金で形成する。カソード電極 2 4上には、キノリノールアルミ錯体 (A 1 q ) からなる電子輸送層（図示せず)、キナタリドンをドープしたキノリノールアルミ錯体からなる発光層 2 3、トリフエニルァミン誘導体からなる正孔輸送層 3 5、および透明導竃膜として酸化ィンジゥムスズ（I T O) 膜からなる第 4電極のアノード電極 2 1をこの順に積層する。力ソード電極 2 4からアノード電極 2 1までの構成により E L発光素子 3 3が構成される。

E L発光素子 3 3上には、 E L発光素子 3 3への水分の透水を防止するためと、 E L発光素子 3 3の後工程での劣化を防止するために、保護用絶縁莫 1 1を設ける。保護用絶縁膜 1 1上には、透明導電膜からなる表示電極 3 1を設ける。表示電極 3 1上には、水分または不純物の侵入を防止するために、最終保護膜 3 2 を設ける。

第 2の基板 4 1は、第 1の基板 1に所定の間隙を設けて対向している。この第 2の基板 4 1の液晶層 5 1側の面上には、赤、青、緑の可視光波長領域の光を透過するカラーフィルタを設ける。第 4図には、赤カラーフィルタ 4 5と緑カラーフィルタ 4 6が示されており、青カラーフィルタは現れていない。赤、青および緑のカラーフィルタ 4 5 , 4 6上には、アクリル樹脂よりなる C Fオーバーコート層 4 7を設ける。 C Fオーバーコート層 4 7の液晶層 5 1側の面上には、マトリクス状に配置された表示電極 3 1を覆うように透明導電膜からなる対向電極 4 2を設ける。第 1の基板 1または第 2の基板 4 1の、液晶層 5 1に臨む面には、液晶分子を所定の方向に揃える配向膜（図示せず）を設ける。

第 1の基板 1と第 2の基板 4 1とは、所定の間隙を設けてシーノレ材 5 2により接着する。第 2の基板 4 1の液晶層 5 1と反対側の面上には、紫外線カツトフィルム 7 4を接着する。紫外線力ットフイノレム 7 4は、液晶層 5 1への紫外線の進入を防止する。第 1の基板 1上には、ゲート電極あるいはソース電極に所定の信号を印加するために、駆動回路部（図示せず）を実装する接続電極 3 6と駆動回路部に所定の信号を印加する外部回路との接続をおこなう入力電極 3 7を有する第 1の基板 1と第 2の基板 4 1との間隙に封入される液晶層 5 1は、液晶分子と有機高分子材料のアタリル樹脂からなる透明固形物とを混合した散乱型液晶である。アクリル樹脂は、模式的には多孔質体の透明固形物からなり、液晶層 5 1 に電圧を印加することにより散乱と透過を変調する。液晶分子は常光に対応する屈折率（n o ) と異常光に対応する屈折率（n e ) とを有する。液晶の透明状態と散乱状態とは透明固形物の屈折率（n _P ) と、液晶分子の屈折率（₁1 0と11 6 ) との差分と液晶分子の配向性により発生する。第 2の実施形態では、液晶層 5 1の原材料として大日本ィンキ製の P NM- 1 5 7を使用し、液晶を封入後に 3 6 0ナノメートル（n m) 以上の波長の紫外線を 3 O mW/ c m ²の強度で、 6 0秒間照射して作成している。液晶の屈折率については、 n oは 1 . 5であり、 11 6は1 . 7であり、透明固形物の屈折率は 1 . 5程度である。

外部環境が明るい場合には、散乱型液晶の散乱を発生しない、いわゆる透過率の大きい液晶表示画素では、外部光源光からの反射入射光 6 5は、 E L発光素子 3 3を構成する反射性電極の力ソード電極 2 4で正反射し、その反射出射光 6 6 が視認者側に観察される。また、散乱の大きい液晶表示画素では、反射入射光 6 5のほとんどは微小拡散反射を操り返し、散光としてカラーフィルタ 4 5， 4 6を透過することによって、視認者が色と明暗を認識する。正反射光は、所定の角度以外では出射しないため、暗表示として認識される。この正反射光と拡散反射光の光強度の差により明暗表示をおこなう。

反射表示の場合には、散乱の大きい液晶表示画素において、液晶層 5 1内での微小拡散反射はもちろんである力第 1の基板 1側に設ける反射性電極からの反射光も液晶層 5 1内で微小拡散反射を繰り返す。そのため、 E L発光素子 3 3を構成する反射性電極により拡散反射光の視認者側への出射強度は液晶単体より強くなる。 E L発光素子 3 3を点灯する透過表示の場合には、透過出射光 6 1は液晶層 5 1を 1度しか通過しないため、散乱度が見かけ上低下し、充分なコントラストを達成できない。

そこで、各液晶表示画素に対応して E L発光素子 3 3を設けることが有効となるわけである。 E L発光素子 3 3の点灯画素では、液晶層 5 1は透過状態とする。 E L発光素子 3 3の非点灯画素では、液晶層 5 1を散乱状態とする。このようにすることにより、 E L発光素子 3 3を使用する状況でも、 E L発光素子 3 3を構成する反射性電極からの鏡面反射を防止することができる。また、 E L発光素子 3 3の点灯画素においても、多少の散乱状態とすることにより、外部光源からの光が反射性電極から正反射することを防止することができるため、良好な表示が得られる。

E L発光素子 3 3からの透過出射光 6 1は、カラーフィルタ 4 5， 4 6にて着色光となり視認者側に出射する。つまり、カラーフィルタ 4 5 , 4 6は、液晶を使用する反射表示のカラー化と、 E L発光素子 3 3を使用する発光表示のカラー化の両方の機能を有している。

第 2の基板 4 1の視認者側には、プラスチックフィルムからなる紫外線力ットフィルム 7 4を設けている。紫外,锒カットフィルム 7 4は、液晶層 5 1と E L発光素子 3 3の紫外線照射による劣化を防止することと、第 2の基板 4 1の破損を防止することに役立つている。

以上の説明から明らかなように、第 2の実施形態では、発光素子内在型液晶表示装置の第 2の基板 4 1上に偏光板を設けていないため、明るい反射表示が可能となる。また、 E L発光素子 3 3を利用する際に明るい発光表示が可能となる。さらに、有機 E L発光素子 3 3の反射性電極を利用して、液晶の反射表示を可能としている。また、カラーフィルタ 4· 5， 4 6により反射表示と発光表示のいずれにおいても、カラー化が可能となる。

また、第 2の実施形態では、第 1の基板 1上に E L制御用スイッチング素子 1 7と液晶層制御用スィツチング素子 1 8を設け、両スィツチング素子 1 7 , 1 8 は、 E L発光素子 3 3の力ソード電極 2 4により覆われている。そのため、スィツチング素子 1 7， 1 8が E L発光素子 3 3を遮ることはなレ、。したがって、明るい E L発光素子 3 3力 S得られる。

また、第 2の実施形態では、 E L発光素子 3 3は、白色光を発光し、その白色光は、カラーフィルタ 4 5， 4 6により所定の可視光領域の光となって透過するため、カラー表示が可能となる。カラーフィルタ 4 5 , 4 6を第 2の基板 4 1側に設けることにより、カラーフィルタ 4 5 , 4 6を設ける工程での、 E L発光素子 3 3の特性変化を防止することが可能となる。

また、 E L発光素子 3 3と表示電極 3 1との間にカラーフィルタを設けると、表示電極 3 1と液晶層制御用スイツチング素子 1 8のドレイン接続電極 8との距離が大きくなるため、表示電極 3 1とドレイン接続電極 8の電気的接続が難しくなる力第 2の実施形態では、そのような問題は発生しない。

なお、第 2の実施形態では、液晶層 5 1として電圧無印加状態で散乱性を有する散乱型液晶層を利用する例を挙げて説明したが、 E L発光素子 3 3の発光時の消費電力を低減するためには、液晶層 5 1として電圧無印加状態で透過状態となる散乱型液晶（ノーマリー透過散乱型液晶）を利用するのが好ましい。そうすれば、 E L発光素子 3 3の発光時に、液晶層 5 1に電圧を供給しなくても、液晶層 5 1の透過率を最大にすることができる。ノーマリ一透過散乱型液晶は、配向性ポリマー（透明固形物）を利用し、液晶層 5 1が電圧無印加時に、配向性ポリマ一により規則正しく配列し、透明固形物と液晶の屈折率差が小さい状態とする。

く第 3の実施形態 >

〔第 3の実施形態における液晶表示装置の構成：第 5図〕

第 3の実施形態の特徴は、絶縁膜を平坦化してなる E L段差平坦化膜の上に表示電極を形成する点である。第 5図は、第 3の実施形態における液晶表示装置の —部を拡大する断面図である。以下に、第 5図を参照しながら第 3の実施形態を説明する。

まず、各画素に E L制御用スィッチング素子 1 7と液晶層制御用スイッチング素子 1 8を設ける。スイッチング素子 1 7， 1 8上には、第 1の実施形態と同様に、パッシベーシヨン膜 1 0と絶縁膜である層間絶縁膜 2 5を設け、眉間絶縁膜 2 5を平坦化する。また、第 2の実施形態と同様にして E L発光素子 3 3を形成する。

E L発光素子 3 3上には、 E L発光素子 3 3への水分の透水を防止するためと、 E L発光素子 3 3の後工程での劣化を防止するために、保護用絶縁膜 1 1を設ける。保護用絶縁膜 1 1上には、スイッチング素子 1 7， 1 8および E L発光素子 3 3により生じる段差を低減するために、アクリル樹脂からなる E L段差平坦化膜 2 6を設ける。第 3の実施形態では、アクリル樹脂形成後に研磨工程をおこない、 E L段差平坦ィ匕膜 2 6の平坦化を徹底的におこなう。そして、平坦化した E L段差平坦化膜 2 6の上に表示電極 3 1を形成する。

E L段差平坦化膜 2 6には、液晶層制御用スィッチング素子 1 8のドレイン電極 7と液晶表示画素を構成する表示電極 3 1とを、ドレイン接続電極 8を介して電気的に接続するための L C接続開口部 1 4を形成する。表示電極 3 1は、 L C 接続開口部 1 4を介して、液晶層制御用スイッチング素子 1 8のドレイン接続電極 8に電気的に接続している。

以上の説明から明らかなように、 E L段差平坦化膜 2 6を設けることにより、表示電極 3 1と対向電極 4 2との間隙を一定とすることが容易になる。つまり、液晶層 5 1の間隙を一定にすることができるので、液晶層 5 1の厚さ力 2〜3マイク口メートル（_{μ Π}ι) と小さい場合でも、広い面積で均一の液晶層厚にすることが可能となる。

<第 4の実施形態 >

〔第 4の実施形態における液晶表示装置の構成：第 6図〕

第 4の実施形態の特徴は、 E L制御用スィツチング素子を、ポリシリコン膜を半導体層とするポリシリコン薄膜トランジスターで構成し、液晶層制御用スィッチング素子を、アモルファスシリコン（a— S i ) 膜を半導体層とするァモルファスシリコン薄膜トランジスタ一で構成する点である。また、液晶層制御用スィツチング素子のドレイン接続電極と表示電極との接続を良好とするために、絶縁膜である E L段差平坦化膜に L C接続傾斜開口部を設ける点である。第 6図は、第 4の実施形態における液晶表示装置の一部を拡大する断面図である。以下に、第 6図を参照しながら第 4の実施形態を説明する。

まず、第 1の基板 1上には、 E L制御用スイッチング素子 1 7として、ポリシリコン膜を半導体層 4とする薄膜トランジスター 9 aを設ける。また、液晶層制御用スイッチング素子 1 8として、アモルファスシリコン（a— S i ) 膜を半導体層 4とする薄膜トランジスター 9 bを設ける。 E L発光素子 3 3は電流制御型であるため、半導体層 4を、電流量を大きく流すことが可能なポリシリコン膜とする。

液晶は電圧制御型であり、低消費電力用の表示素子であるため、半導体層 4を、オフ抵抗の大きいアモルファスシリコン（a— S i ) 膜とする。スイッチング素子 1 7， 1 8上には、第 1の実施形態と同様に、パッシベーシヨン莫 1 0と層間絶縁膜 2 5を設け、層間絶縁膜 2 5を平坦化する。また、第 2の実施形態と同様にして E L発光素子 3 3を形成する。

E L発光素子 3 3上には、 E L発光素子 3 3への水分の透水を防止するためと、 E L発光素子 3 3の後工程での劣化を防止するために、保護用絶縁膜 1 1を設ける。保護用絶象膜 1 1上には、スイッチング素子 1 7 , 1 8および E L発光素子 3 3により生じる段差を低減するために、アクリル樹脂からなる E L段差平坦化膜 2 6を設ける。第 3の実施形態と同様に、アタリル樹脂形成後に研磨工程をおこない、 E L段差平坦化膜 2 6の平坦化を徹底的におこなう。

また、 E L段差平坦化膜 2 6は、スイッチング素子 1 7， 1 8ぉょび£し発光素子 3 3の段差を平坦にするために、 1〜3 z m程度の膜厚を必要とする。そのため、表示電極 3 1と液晶層制御用スイッチング素子 1 8に接続するドレイン接続電極 8との接続をおこなう場合に、単純に第 2の保護用絶縁膜となる E L段差平坦膜 2 6に E L段差平坦膜 2 6を貫通する開口部（コンタクトホーノレ）を形成しただけでは、段差被覆性が厳しく、表示電極 3 1が断線してしまうおそれがある。表示電極 3 1の断線を回避するには、 E L段差平坦化膜 2 6に、傾斜した断面形状の L C接続傾斜開口部 1 5を設ければよい。また、層間絶縁膜 2 5には、 L C接続開口部 1 4を設けている。 L C接続開口部 1 4も傾斜した断面形状とすると開口部の面積が大きくなりすぎる場合には、 L C接続傾斜開口部 1 5のみを傾斜を有する形状とすればょレ、。

以上の説明から明らかなように、 E L発光素子 3 3をポリシリコン薄膜トランジスター 9 aにより制御する。そして、液晶表示素子をアモルファスシリコン薄膜トランジスター 9 bにより制御することにより、 E L発光素子 3 3の制御性の向上および発光強度の均一性を確保することができると同時に、液晶表示素子を駆動する場合に低消費電力化が可能である。

また、 E L段差平坦化膜 2 6により表示電極 3 1の表面がほとんど平坦化されるために、液晶層 5 1の配向安定性を図ることができるとともに、ドメインの発生を防止することができる。さらに、 L C接続傾斜開口部 1 5を設けることにより、表示電極 3 1とドレイン接続電極 8との接続も安定し、表示品質の改善を図ることができる。

<第 5の実施形態 > . 〔第 5の実施形態における液晶表示装置の構成：第 7図〕

第 5の実施形態の特徴は、表示電極表面に凹凸を設ける点である。また、表示電極上に反射電極を設け、その反射電極に、発光素子の発光を透過する開口部を設ける点である。第 7図は、第 5の実施形態における液晶表示装置の一部を拡大する断面図である。以下に、第 7図を参照しながら第 5の実施形態を説明する。まず、各画素に E L制御用スィッチング素子 1 7と液晶層制御用スイッチング素子 1 8を設ける。スィツチング素子 1 7， 1 8上には、第 1の実施形態と同様に、パッシベーション膜 1 0と層間絶縁膜 2 5を設け、眉間絶縁膜 2 5を平坦化する。また、第 2の実施形態と同様にして E L発光素子 3 3を形成する。

E L発光素子 3 3上には、 E L発光素子 3 3への水分の透水を防止するためと、 E L発光素子 3 3の後工程での劣化を防止するために、保護用絶縁膜 1 1を設ける。保護用絶縁膜 1 1上には、 E L発光素子 3 3への透水性を低減する目的と、表示電極表面を凹凸形状にするために、表面に凹凸を有する凹凸層間絶縁膜 2 7を光硬化性樹脂を用いて形成する。凹凸層間絶縁膜 2 7には、液晶層制御用スィツチング素子 1 8のドレイン電極 7と液晶表示画素を構成する表示電極 3 1とを、ドレイン接続電極 8を介して電気的に接続するための L C接続開口部 1 4を形成する。

凹凸層間絶縁膜 2 7上には、透明導電膜からなる表示電極 3 1を設ける。表示電極 3 1は、 L C接続開口部 1 4を介して、液晶層制御用スィツチング素子 1 8 のドレイン接続電極 8に電気的に接続している。表示電極 3 1上には、一部に E L発光素子 3 3からの発光を透過する透過開口部 5 3を有するアルミニウム膜からなる反射電極 2 8を設ける。力ソード電極 2 4で反射させる場合、 E L発光素子 3 3の発光層 2 3や図示しない電子輸送層等により着色してしまうことがある。そのような場合、第 5の実施形態のように反射電極 2 8を液晶層 5 1に近接して設けることにより、可視光領域でほぼ同一の反射が可能となるため、白色表示が可能となる。

第 1の基板 1に対向する第 2の基板 4 1の液晶層 5 1側の面上には、透明導電膜からなる対向電極 4 2を設ける。第 1の基板 1と第 2の基板 4 1は、シール材 5 2およびスぺーサー（図示せず）により所定の間隙だけ離れている。第 1の基板 1と第 2の基板 4 1との間の間隙には、液晶層 5 1を封入する。表示電極 3 1 および反射電極 2 8と対向電極 4 2との交点が液晶表示画素となる。

第 2の基板 4 1の液晶層 5 1と反対側の面には、第 2の基板 4 1側より順に位相差扳 5 6と偏光板 5 5を設ける。第 1の基板 1上には、ゲート電極あるいはソース電極に所定の信号を印加するために、駆動回路部（図示せず）を実装する接続電極 3 6と駆動回路部に所定の信号を印加する外部回路との接続をおこなう入力電極 3 7を有する。

E L発光素子 3 3からの透過出射光 6 1は、反射電極 2 8に設ける透過開口部 5 3から第 2の基板 4 1側に出射する。また、 E L発光素子 3 3からの出射光のうち反射電極 2 8により遮蔽された光は、凹凸層間絶縁莫 2 7上に設ける反射電極 2 8の色々な方向への反射と E L発光素子 3 3の反射性電極であるカソード電極 2 4の反射を操り返すことにより、反射電極 2 8の透過開口部 5 3より出射する。

液晶表示装置の外部光源からのある反射入射光 6 5は、 E L発光素子 3 3の力ゾード電極 2 4により反射し、液晶層 5 1により光学変調されて視認者側に反射出射光 6 6として出射する。また、外部光源からの別の反射入射光 6 8は、凹凸層間絶縁膜 2 7上に設ける反射電極 2 8により反射し、種々の方向への反射出射光 6 9， 7 0， 7 1として出射する。

以上の説明から明らかなように、第 1の基板 1上に E L制御用スィツチング素子 1 7と液晶層制御用スィツチング素子 1 8を設け、 E L発光素子 3 3と液晶表示素子を制御することはもちろんであるが、 E L発光素子 3 3上に凹凸層間絶縁膜 2 7を設け、反射電極 2 8で種々の方向に反射する構造とし、さらに、反射電極 2 8に透過開口部 5 3を設けることにより、液晶表示素子による反射表示を明るく、また無彩色（白色）表示とすることが可能となる。

さらに、 E L発光素子 3 3からの発光は、反射電極 2 8の透過開口部 5 3を介して、出射することができ、また、凹凸形状を有する反射電極 2 8による反射も利用するため、明るい表示が可能となる。

<第 6の実施形態〉

〔第 6の実施形態における液晶表示装置の構成：第 8図〕

第 6の実施形態の特徴は、スィツチング素子上に設ける E L段差平坦化膜内に拡散部材を添加し、 E L段差平坦化膜に光散乱性を付加する点である。第 8図は、第 6の実施形態における液晶表示装置の一部を拡大する断面図である。以下に、第 8図を参照しながら第 6の実施形態を説明する。

まず、第 1の基板 1上には、 E L制御用スイッチング素子 1 7と液晶層制御用スイッチング素子 1 8をポリシリコン薄膜トランジスター 9 aにて形成する。スィツチング素子 1 7， 1 8上には、第 1の実施形態と同様に、パッシベーション膜 1 0と層間絶縁膜 2 5を設け、層間絶縁膜 2 5を平坦化する。また、第 2の実施形態と同様にして E L発光素子 3 3を形成する。

E L発光素子 3 3上には、 E L発光素子 3 3への水分の透水を防止するためと、 E L発光素子 3 3の後工程での劣化を防止するために、保護用絶縁膜 1 1を設ける。保護用絶縁膜 1 1上には、スイッチング素子 1 7 , 1 8および E L発光素子 3 3により生じる段差を低減するために、アクリル樹脂からなる E L段差平坦化膜 2 6を設ける。 E L段差平坦化膜 2 6には、アクリル樹脂と、アクリル樹月旨と屈折率の異なるスチレン製の透明ボールからなる拡散部材 2 9を混入する。この E L段差平坦化莫 2 6は、ァクリル樹脂と拡散部材 2 9との界面で光が反射し、その反射が近距離で複数回繰り返されるため、光を拡散する機能を有する。

E L段差平坦化莫 2 6には、液晶層制御用スィツチング素子 1 8のドレイン電極 7と液晶表示画素を構成する表示電極 3 1とを、ドレイン接続電極 8を介して電気的に接続するための L C接続開口部 1 4を形成する。表示電極 3 1は、 L C 接続開口部 1 4を介して、液晶層制御用スィツチング素子 1 8のドレイン接続電極 8に電気的に接続している。

第 1の基板 1と所定の間隙を設けてシール材 5 2により接着される第 2の基板 4 1の液晶層 5 1側の面上には、透明導電膜からなる対向電極 4 2を設ける。第 1の基板 1と第 2の基板 4 1との間の間隙には、液晶層 5 1を封入する。第 2の基板 4 1の液晶層 5 1と反対側の面には、第 2の基板 4 1側より順に位相差板 5 6と偏光板 5 5を設ける。第 1の基板 1上には、ゲート電極あるいはソース電極に所定の信号を印加するために、駆動回路部（図示せず）を実装する接続電極 3 6と駆動回路部に所定の信号を印加する外部回路との接続をおこなう入力電極 3 7を有する。

E L発光素子 3 3からの出射光は、 E L段差平坦化膜 2 6内の拡散部材 2 9により色々な方向に散乱し、様々な方向への透過出射光 6 1， 6 2， 6 3となる。また、液晶表示装置の外部光源からの反射入射光 6 8は、 E L発光素子 3 3の力ソード電極 2 4により反射し、液晶層 5 1により光学変調され、さらに、拡散部材 2 9により散乱されて様々な方向への反射出射光 6 9， 7 0 , 7 1となる。以上の説明から明らかなように、 E L段差平坦化膜 2 6内に含有された拡散部材 2 9により、液晶表示素子に散乱性を付与することができる。また、 E L発光素子 3 3からの光を散乱することができる。

第 6の実施形態では、第 2の基板 4 1と偏光板 5 5との間に位相差板 5 6のみを介在させたが、 E L段差平坦化膜 2 6に含有された拡散部材 2 9だけでは散乱性が不足する場合には、第 2の基板 4 1と位相差板 5 6との間、または位相差板 56と偏光板 55との間に拡散層を設けてもよい。

<第 7の実施形態 >

〔第 7の実施形態における液晶表示装置の構成：第 9図〕

第 7の実施形態の特徴は、 EL発光素子の発光層に光の吸収があり、透過光に着色があり、さらに、発光色も着色しており、 EL発光素子はそれぞれ異なる色を発光する複数種類の EL発光素子である点である。第 9図は、第 7の実施形態における液晶表示装置の一部を拡大する断面図である。以下に、第 9図を参照しながら第 7の実施形態を説明する。

まず、第 1の基板 1上には、 EL制御用スイッチング素子 17と液晶層制御用スイッチング素子 18をポリシリコン薄膜トランジスター 9 aにて形成する。スィツチング素子 17， 18上には、第 1の実施形態と同様に、パッシベーシ 3ン膜 10と層間絶縁膜 25を設け、層間絶縁膜 25を平坦化する。

層間絶縁膜 25上には、反射性金属電極からなるカソード電極 24を銀とマグネシゥム合金で形成する。赤色発光の EL発光素子 33 rでは、力ソード電極 2 4上には、キノリノールアルミ錯体 (A 1 q) からなる電子輸送層（図示せず）、ユーロピウム（Eu) 錯体からなる発光層 23、トリフエ-ルァミン誘導体 ( TPD) からなる正孔輸送層 35、および透明導電膜として酸化ィンジゥムスズ (I TO) 膜からなるアノード電極 21をこの順に積層する。赤色発光の EL発光素子 33 rの透過出射光 61は赤色となる。

緑色発光の EL発光素子 33 gでは、力ソード電極 24上には、赤色発光の E L発光素子 33 rのユーロピウム（Eu) 錯体からなる発光層 23に代えて、テルビゥム（Tb) 錯体からなる発光層 34を使用する。緑色発光の EL発光素子 33 gの透過出射光 62は緑色となる。第 9図には、赤色発光の EL発光素子 3 3 rおよぴ発光層 23と、緑色発光の E L発光素子 33 gおよぴ発光層 34が示されている。また、第 9図には現れていないが、青色発光の EL発光素子の場合には、トリフエニルァミン誘導体 (TPD) からなる発光層を使用する。青色発光の EL発光素子の透過出射光は青色となる。以上の赤色発光、緑色発光および „〜™

PCT/JP2003/012281

27 青色発光の各 E L発光素子 3 3 r， 3 3 gを表示領域にマトリクス状に配置することによって、カラー表示が可能となる。'

赤色発光、緑色発光および青色発光の各 E L発光素子 3 3 r， 3 3 g上には、 E L発光素子 3 3 X , 3 3 gへの水分の浸透を防止するために酸化シリコン膜からなる保護用絶縁膜 1 1を設ける。保護用絶縁膜 1 1上には、透明導電膜からなる表示電極 3 1を設ける。保護用絶縁膜 1 1と層間絶縁膜 2 5には、 L C接続開口部 1 4を設け、 L C接続開口部 1 4を介して表示電極 3 1と液晶層制御用スィツチング素子 1 8のドレイン接続電極 8とを電気的に接続する。

L C接続開口部 1 4の部分で水分等の浸透を防止するためには、表示電極 3 1 上に窒化シリコン膜、酸化タンタル膜または酸化シリコン膜からなる水分透過防止膜（図示せず）を形成するとさらによい。水分透過防止膜は、誘電率が大きい薄膜であるのが好まし、。水分透過防止膜を、 L C接続開口部 1 4と表示電極 3 1との重なる部分とその周囲に設ける構造でも有効であるが、水分透過防止膜を設けていない部分の表示電極 3 1からの透水を防止するために、全面に水分透過防止膜を設ける構造が信頼性の面ではよレ、。

また、第 9図では、 L C接続開口部 1 4は、 £ 発光素子3 3 3 3 gからそれほど離れていないように示されている力実際には、 £ 発光素子3 3 3 3 gから 3 0〜1 0 0 m程度離れた位置に設けられている。これは、 L C接続開口部 1 4から E L発光素子 3 3 r , 3 3 gへの水分の浸入を防止するためである。

第 1の基板 1に所定の間隙を設けて対向する第 2の基板 4 1の液晶層 5 1側の面上には、マトリクス状に配置する複数の表示電極 3 1を覆う対向電極 4 2を設ける。表示電極 3 1と対向電極 4 2との交差部が液晶表示画素である。第 1の基板 1または第 2の基板 4 1の、液晶層 5 1に臨む面には、液晶分子を所定の方向に揃える配向膜（図示せず）を設ける。

対向電極 4 2と表示電極 3 1との間隙には、 6 0度から 7 0度までのいずれかのツイスト角を有するツイストネマティック（T N) 液晶層 5 1を封入する。外部環境が明るい場合には、外光からのある反射入射光 6 5は、偏光板 5 5と位相差板 5 6により楕円偏光となり、液晶層 5 1に印加される電圧に依存して変調され、赤色発光の E L発光素子 3 3 rの反射電極である力ソード電極 2 4に達する。そして、反射電極にて逆捩れの偏光となり、再度液晶層 5 1を透過し、位相差板 5 6および偏光板 5 5を透過して視認者側に反射出射光 6 6として出射する。この反射出射光 6 6は、赤色発光の E L発光素子 3 3 ]：を構成する発光層 2 3により赤色の出射光となる。

別の反射入射光 6 8は、偏光板 5 5と位相差板 5 6により楕円偏光となり、液晶層 5 1に印加される電圧に依存して変調され、緑色発光の E L発光素子 3 3 g の反射電極である力ソード電極 2 4に達する。そして、反射電極にて逆捩れの偏光となり、再度液晶層 5 1を透過し、位相差板 5 6および偏光板 5 5を透過して視認者側に反射出射光 6 9として出射する。この反射出射光 6 9は、緑色発光の E L発光素子 3 3 gを構成する発光層 3 4により緑色の出射光となる。

さらに別の反射入射光は、図には現れていない青色発光の E L発光素子の力ソード電極で反射し、視認者側に反射出射光として出射する。この反射出射光は、青色発光の E L発光素子を構成する発光層により青色の出射光となる。このように、赤色発光、緑色発光および青'色発光の各 E L発光素子 3 3 r , 3 3 gの発光層 2 3 , 3 4を透過する際の特定の波長領域の吸収を利用することによって、力ラー反射表示が可能となる。

一方、外部環境が暗い場合には、受光素子である液晶層 5 1は明表示でも暗いため、明暗を認識することが難しくなるので、赤色発光、緑色発光および青色発光の各 E L発光素子 3 3 r , 3 3 gを点灯する。このとき、赤色発光、緑色発光および青色発光の各 E L発光素子 3 3 r， 3 3 gから発せられた光が、液晶層 5 1でほとんど吸収されず、また液晶層 5 1で位相差がほとんど生じないようにするため、液晶層 5 1には位相差を小さくする電圧、すなわち大きい電圧を印加する。

また、外部環境が暗い場合に、できるだけ低消費電力化を図る場合には、液晶表示素子を電圧無印加時に透明となるノーマリー白型とし、液晶層 5 1を駆動する液晶層制御用スィツチング素子 1 8に信号を印加しないようにすればよい。また、偏光板 5 5と位相差板 5 6を設けることは、外部環境が明るい場合にカソード電極 2 4の反射を効率よく防止するためにもよい。

以上の説明から明らかなように、第 7の実施形態では、第 1の基板 1上に E L 制御用スィツチング素子 1 7と液晶層制御用スィツチング素子 1 8を設け、両スイッチング素子 1 7 , 1 8を、各 E L発光素子 3 3 r， 3 3 gの力ソード電極 2 4で覆う構成となっている。そのため、これらのスイッチング素子 1 7， 1 8が E L発光素子 3 3 r， 3 3 gを遮ることはない。したがって、明るい E L発光素子 3 3 r， 3 3 gが得られる。

また、 E L発光素子 3 3 r， 3 3 gを構成する発光層 2 3， 3 4の特定波長の吸収特性と、反射電極である力ソード電極 2 4とを利用して、液晶層 5 1を利用する液晶表示素子を機能させる際のカラー表示を達成する。 E L発光素子 3 3 r , 3 3 gの発光に対しては、特定の波長、たとえば赤色、緑色および青色の発光をおこなう発光層' 2 3， 3 4を利用してカラー表示をおこなうため、カラーフィルタを利用する場合に比較して明るい表示が可能となる。

<第 8の実施形態 >

〔第 8の実施形態における液晶表示装置の構成：第 1 0図〕

第 8の実施形態の特徴は、第 1の基板上に E L発光素子を形成し、 E L癸光素子上に E L制御用スィツチング素子と液晶層制御用スィツチング素子を設ける点である。第 1 0図は、第 8の実施形態における液晶表示装置の一部を拡大する断面図である。以下に、第 1 0図を参照しながら第 8の実施形態を説明する。まず、第 1の基板 1上には、第 3電極の反射性金属電極からなる力ソード電極 2 4をアルミニウムとマグネシウム合金で形成する。カソード電極 2 4上には、キノリノールアルミ錯体 (A 1 q ) からなる電子輸送層（図示せず）、キナタリドンをドープしたキノリノールアルミ錯体からなる発光層 2 3、トリフエニルァミン誘導体からなる正孔輸送層 3 5、および透明導電膜として酸化ィンジゥムスズ（I T O) 膜からなる第 4電極のアノード電極 2 1をこの順に積層する。カソ一ド電極 2 4からァノード電極 2 1までの構成により E L発光素子 3 3を構成する。

E L発光素子 3 3上には、 E L発光素子 3 3への水分の浸透を防止するために酸化シリコン膜からなる保護用絶縁膜 1 1を設ける。保護用絶縁膜 1 1上には、 E L発光素子 3 3による段差を低減するためと、 E L発光素子 3 3への水分の透過を防止するために、窒化シリコン膜よりなる層間絶縁膜 2 5を設ける。

層間絶縁膜 2 5上には、 E L発光素子 3 3を制御するポリシリコン薄膜トランジスターからなる E L制御用スイッチング素子 1 7と、液晶表示素子を制御する液晶層制御用スィツチング素子 1 8を設ける。 E L制御用スィツチング素子 1 7 に接続するドレイン接続電極 8は、層間絶縁膜 2 5と保護用絶縁膜 1 1に設ける E L接続開口部 1 3を介して E L発光素子 3 3のアノード電極 2 1と電気的に接続る。

両スイッチング素子 1 7 , 1 8上には、凹凸層間絶縁膜 2 7を形成する。凹凸層間絶縁膜 2 7上には、アルミニウム膜からなる反射電極 2 8を形成する。反射電極 2 8の、 E L発光素子 3 3上の部分には、透過開口部 5 3を設け、 E L発光素子 3 3からの透過出射光 6 1をこの透過開口部 5 3力ら出射させる。反射電極 2 8は、凹凸層間絶縁膜 2 7に設ける L C接続開口部 1 4を介して液晶層制御用スィツチング素子 1 8のドレイン接続電極 8と電気的に接続する。液晶層制御用スィッチング素子 1 8のドレイン接続電極 8は、液晶層制御用スィッチング素子 1 8のドレイン電極 7に電気的に接続する。

以上の説明から明らかなように、第 1の基板 1上にまず E L発光素子 3 3を形成し、この E L発光素子 3 3を水分とガスの浸透の少ない膜で強固に保護する。そのため、 E L発光素子 3 3の後工程での劣化はない。また、 E L発光素子 3 3 をガラス基板上に形成することができるため、マスク蒸着のマスクが基板上に触れてもスイッチング素子 1 7， 1 8を破損する問題は発生しない。

また、層間絶縁 S莫 2 5上にスイッチング素子 1 7 , 1 8を形成するため、 E L 発光素子形成工程でのスイッチング素子 17， 18の特性変化や劣化がない。さらに、 EL発光素子 33とスイッチング素子 17， 18を形成した後、 EL接続開口部 13を形成し、同一真空チヤンバー内でドレイン接続電極 8を形成するため、 EL接続開口部 13からの EL発光素子 33への汚染をほとんど無視できる程度にすることができる。

<第 9の実施形態 >

〔第 9の実施形態における液晶表示装置の構成：第 1 1図〕

第 9の実施形態の特徴は、第 1の基板上に EL発光素子を形成し、 EL発光素子上に E L制御用スィツチング素子と液晶層制御用スィツチング素子を設ける点である。また、液晶表示素子により反射表示をおこなう面と反対側の面に EL発光素子による発光表示をおこなうことも特徴点の一つである。第 11図は、第 9 の実施形態における液晶表示装置の一部を拡大する断面図である。以下に、第 1 1図を参照しながら第 9の実施形態を説明する。

まず、第 1の基板 1上には、透明導電膜として酸化インジウムスズ（I TO) 膜からなる第 4電極のアノード電極 21を形成する。アノード電極 21上には、トリフエニルァミン誘導体からなる正孔輸送層 35、キナクリドンをドープしたキノリノールアルミ錯体からなる発光層 23、およびキノリノールアルミ錯体 ( Al q) からなる電子輸送層（図示せず）をこの順に形成する。電子輸送層の上には、第 3電極の反射' I"生金属電極からなるカソード電極 24をアルミニウムとマグネシゥム合金で形成する。ァノード電極 21からカソード電極 24までの構成により EL発光素子 33を構成する。

EL発光素子 33上には、 EL発光素子 33への水分の浸透を防止するために酸化シリコン膜からなる保護用絶縁膜 1 1を設ける。保護用絶縁膜 11上には、 EL発光素子 33の段差を低減するためと、 EL発光素子 33への水分の透過を防止するために、窒化シリコン膜よりなる層間絶縁膜 25を設ける。

層間絶縁膜 25上には、 EL発光素子 33を制御する EL制御用スイッチング素子 17と、液晶表示素子を制御する液晶層制御用スイッチング素子 18を設ける。 E L制御用スィッチング素子 1 7および液晶層制御用スイツチング素子 1 8 は、モルファスシリコン（a— S i ) 膜を半導体層とするアモルファスシリコン薄膜トランジスターで構成する。アモルファスシリコン薄膜トランジスタ一は、低温製造工程により製造可能であるため、保護用絶縁膜 1 1および層間絶縁膜 2 5を介して有機 E L発光素子 3 3上に形成するのに適している。 E L制御用スィツチング素子 1 7に接続するドレイン接続電極 8は、層間絶縁膜 2 5と保護用絶縁膜 1 1に設ける E L接続開口部 1 3を介して E L発光素子 3 3の力ソード電極 2 4と電気的に接続する。

両スイッチング素子 1 7， 1 8上には、凹凸層間絶縁奠 2 7を形成する。凹凸層間絶縁膜 2 7上には、アルミニウム膜からなる反射電極 2 8を形成する。第 2 の基板 4 1の液晶層 5 1と反対側の面上には、第 1の位相差板 5 6と第 1の偏光板 5 5を積層する。第 2の基板 4 1側から入射した反射入射光 6 5は液晶層 5 1 を通って反射電極 2 8で反射し、再び液晶層 5 1を通って第 2の基板 4 1側から出射（反射出射光 6 6 ) する。

E L発光素子 3 3の発光は、第 1の基板 1を透過して第 1 1図において下向きに出射（透過出射光 6 1 ) する。第 1の基板 1の液晶層 5 1と反対側の面上には、第 2の位相差板 5 9と第 2の偏光板 5 8を積層する。

以上説明した第 9の実施形態の液晶表示装置をカラー表示装置とする場合には、つぎのような構成とすればよレ、。液晶表示素子による反射表示をカラー化する場合には、たとえば上述した第 2の実施形態における液晶表示装置のようにカラ. 一フィルタを有する構成とすればよい。また、 E L発光素子 3 3による発光表示をカラー化する場合には、第 1の基板 1にカラーフィルタを設ける構成としてもよいし、上述した第 7の実施形態における液晶表示装置のように着色した光を発する E L発光素子を用いる構成としてもよい。

以上の説明から明らかなように、液晶表示素子による反射表示を第 2の基板 4 1側から観察することができ、一方、 E L発光素子 3 3による発光表示を第 1の基板 1側から観察することができる。つまり、第 9の実施形態では、両面表示が可能となる。また、反射電極 2 8に、 E L発光素子 3 3の透過出射光のための透過開口部を設ける必要がないため、反射電極 2 8を大きな面積に形成することができ、明るい表示が可能となる。さらに、 E L発光素子 3 3からの透過出射光を遮るスイッチング素子や反射電極がないため、 E L発光素子 3 3の発光による表示を効率よくおこなうことができる。

<第 1 0の実施形態 >

〔第 1 0の実施形態における液晶表示装置の構成：第 1 2図、第 1 3図、第 1 4図〕

第 1 2図、第 1 3図および第 1 4図は、 E L制御用スイッチング素子と液晶層制御用スィツチング素子の平面酉己置の異なる 3つの例を示す平面模式図である。以下に、第 1 2図、第 1 3図および第 1 4図を参照しながら第 1 0の実施形態を説明する。

平面配置の第 1の例について説明する。第 1 2図に示すように、 E L制御用スィツチング素子 1 7と液晶層制御用スィツチング素子 1 8は、ソース電極を備えている。ソース電極としては、第 1のソース電極 7 9と第 2のソース電極 8 0の 2種類が配線されている。第 1 2図に示す例では、第 1のソース電極 7 9は E L 制御用スィッチング素子 1 7用であり、第 2のソース電極 8 0ば液晶層制御用スイッチング素子 1 8用である。また、表示画素領域 7 6は、 1個の液晶表示素子用の表示電極 3 1と、 1個の力ソード電極 2 4あるいはアノード電極 2 1のいずれかにより構成される E L発光素子構成電極と有する領域からなる。

各スイッチング素子 1 7 , 1 8は、ソース電極 7 9， 8 0、アモルファスシリコン膜もしくはポリシリコン膜からなる半導体層 4、ドレイン電極 7、不純物ドープ半導体領域 5 (図示せず)、ゲート絶縁膜 3 (図示せず)、ゲート電極 2、およびドレイン電極 7に接続するドレイン接続電極 8 (図示せず）力らなる。第 1 2図には示されていないが、 E L制御用スィツチング素子 1 7に接続するドレイン接続電極 8は、 E L発光素子 3 3のアノード電極 2 1または力ソード電極 2 4 に接続する。また、液晶層制御用スィツチング素子 1 8のドレイン接続電極 8は •、表示電極 3 1または反射電極 2 8に接続する。

以上の説明から明らかなように、同じ表示画素領域の E L制御用スィツチング素子 1 7と液晶層制御用スィツチング素子 1 8とは異なるソース電極 7 9 , 8 0 に接続している。 E L発光素子 3 3と液晶表示素子とでは異なる電流が必要であり、ソース電極 7 9， 8 0とドレイン電極 7との間に印加する電圧が異なる。したがって、第 1 2図に示すように、 E L制御用スィツチング素子 1 7と液晶層制御用スイッチング素子 1 8とで異なるソース電極 7 9， 8 0に接続する構成のほうが、制御性がよく、好ましい。

また、第 1 2図に示す例では、ゲート電極 2を共通にしているため、 E L制御用スィッチング素子 1 7と液晶層制御用スィッチング素子 1 8に個別にゲート電極を設ける場合に比較して、ゲート電極 2の占める面積を縮小化することができる。

平面配置の第 2の例について説明する。第 1 3図に示す平面配置の特徴は、近接する表示画素領域で、ゲート電極に接続するスィツチング素子が異なる点である。第 1 3図に示すように、図面左側に記載する左側表示画素領域 7 8では、 E L制御用スイッチング素子 1 7を図面奥側に配置し、図面右側に記载する右側表示画素領域 7 7では、 E L制御用スィツチング素子 1 7を図面手前側に配置している。

液晶層制御用スィッチング素子 1 8の配置は、 E L制御用スィッチング素子 1 7の配置とは逆である。つまり、第 1 3図で図面左側に記載する左側表示画素領域 7 8では、液晶層制御用スイッチング素子 1 8を図面手前側に配置し、図面右側に記載する右側表示画素領域 7 7では、液晶層制御用スイッチング素子 1 8を図面奥側に配置している。

そして、右側表示画素領域 7 7の E L制御用スィツチング素子 1 7は第 1のソース電極 7 9に接続する。左側表示画素領域 7 8の E L制御用スィツチング素子 1 7は第 2のソース電極 8 0に接続する。左側表示画素領域 7 8の液晶層制御用スィツチング素子 1 8は第 1のソース電極 7 9に接続する。右側表示画素領域 7 12281

35

7の液晶層制御用スイッチング素子 1 8は、図には現れていないが、第 2のソース電極 8 0に接続する。右側表示画素領域 7 7の E L制御用スィッチング素子 1 7と左側表示画素領域 7 8の E L制御用スィツチング素子 1 7とは同じゲート電極 2に接続する。右側表示画素領域 7 7の液晶層制御用スィツチング素子 1 8と左側表示画素領域 7 8の液晶層制御用スィッチング素子 1 8とは同じゲート電極 2に接続する。し力し、同じ表示画素領域の E L制御用スィツチング素子 1 7と液晶層制御用スィツチング素子 1 8とは異なるゲート電極 2に接続する。このような配列の繰り返しとなる。

すなわち、図には現れていないが、右側表示画素領域 7 7の右隣の表示画素領域（左側表示画素領域 7 8に相当する）では、 E L制御用スイッチング素子 1 7 は第 2のソース電極 8 0に接続し、液晶層制御用スイッチング素子 1 8は第 1のソース電極 7 9に接続する。また、図には現れていないが、左側表示画素領域 7 8の左隣の表示画素領域（右側表示画素領域 7 7に相当する）では、 E L制御用スィツチング素子 1 7は第 1のソース電極 7 9に接続し、液晶層制御用スィツチング素子 1 8は第 2のソース電極 8 0に接続する。

したがって、第 1 3図に示す例でも、同じ表示画素領域の E L制御用スィッチング素子 1 7と液晶層制御用スィツチング素子 1 8とは異なるソース電極 7 9， 8 0に接続している。 E L発光素子 3 3と液晶表示素子とでは異なる電流が必要であり、ソース電極 7 9， 8 0とドレイン電極 7との間に印加する電圧が異なる。したがって、第 1 3図に示すように、 E L制御用スイッチング素子 1 7と液晶層制御用スィツチング素子 1 8とで異なるソース電極 7 9 , 8 0に接続する構成のほう力制御性がよく、好ましい。

また、各表示画素領域 7 7 , 7 8ごとに E L制御用スイッチング素子 1 7用のソース電極と液晶層制御用スィツチング素子 1 8用のソース電極を個別に配線する構成とすると、ソース電極の配線本数が 2倍になるため、断線確率が増加したり、 E L発光素子 3 3の面積を大きくしたときに E L発光素子 3 3と配線との重なりが増えることによる E L発光素子 3 3の特性劣化を招く。第 1 3図に示す例によれば、このような不都合が起こるのを回避することができる。

平面配置の第 3の例について説明する。第 1 4図に示す例は、低消費電力化のために、 E L制御用スィツチング素子と液晶層制御用スィツチング素子に個別にソース電極とゲート電極を設けることを特徴とする。 E L制御用スィツチング素子 1 7は、第 1のソース電極 7 9と第 1のゲート電極 7 2に接続する。液晶層制御用スイッチング素子 1 8は、第 2のソース電極 8 0と第 2のゲート電極 7 3に接続する。

第 1のソース電極 7 9と第 2のソース電極 8 0とを絶縁膜を介して積層構造とし、たとえば、第 1のソース電極 7 9 ソース電極材料で形成し、第 2のソース電極 8 0をゲート電極材料で形成し、第 1のソース電極 7 9と第 2のソース電極 8 0との間に、層間絶縁膜を設ける構成も可能である。また、第 1のゲート電極 7 2と第 2のゲート電極 7 3とを積層構造とすることも可能である。特に、ソース電極 7 9， 8 0とゲート電極 7 2 , 7 3との交差部において、その周囲の絶縁膜に開口部を形成し、上下のソース電極とデーター電極の配置転換をおこなうことにより、 2層配線が可能となる。

<第 1 1の実施形態 >

〔第 1 1の実施形態における液晶表示装置の構成：第 1 5図〕

第 1 1の実施形態の特徴は、パッシブマトリクス型の液晶表示パネルに E L発光素子と E L発光素子の制御用スィツチング素子を内在させる点である。したがつて、第 1 1の実施形態の液晶表示装置には、液晶層制御用スイッチング素子は設けられていない。第 1 5図は、本発明の第 1 1の実施形態における発光素子内在型液晶表示装置の一部を拡大する断面図である。以下に、第 1 5図を参照しながら第 1 1の実施形態を説明する。

第 1 5図に示すように、第 1の基板 1上には、ポリシリコン膜からなる薄膜トランジスター 9が設けられている。この薄膜トランジスター 9は、 E L発光素子 3 3を制御する E L制御用スィッチング素子 1 7である。後の発光素子形成工程や液晶表示パネル化工程において薄膜トランジスター 9の特性が変化するのを防ぐため、薄膜トランジスター 9上にパッシベーシヨン膜 1 0を形成する。ドレイン電極 7は、ドレイン接続電極 8に電気的に接続されている。

薄膜トランジスター 9およびパッシベーシヨン膜 1 0上には、絶縁膜である層間絶縁膜 2 5を設けて平坦化する。層間絶縁膜 2 5には、 E L制御用スィッチング素子 1 7のドレイン電極 7と E L発光素子 3 3の力ソード電極 2 4とを、ドレィン接続電極 8を介して電気的に接続するための E L接続開口部 1 3を形成するまた、層間絶縁膜 2 5上には、第 3電極の反射性金属電極である力ソード電極 2 4をアルミニウムとマグネシウム合金で形成する。カソード電極 2 4上には、キノリノールアルミ錯体 (A 1 q ) からなる電子輸送層 2 2、キナクリドンをドープしたキノリノールアルミ錯体からなる発光層 2 3、トリフエニルァミン誘導体からなる正孔輸送層 3 5、および透明導電膜として酸化インジウムスズ（I T O) 膜からなる第 4電極のアノード電極 2 1をこの順に積層する。力ソード電極 2 4からアノード電極 2 1までの構成により E L発光素子 3 3が構成される。

E L発光素子 3 3への水分の浸透を防止するため、 E L発光素子 3 3上に酸ィ匕シリコン膜等の絶縁膜からなる保護用絶縁膜 1 1を設ける。保護用絶縁膜 1 1上には、液晶を駆動するための透明導電膜として、酸化インジウムスズ（ I T O) 膜からなるストライプ状の表示電極 3 1を設ける。

第 2の基板 4 1は、第 1の基板 1に所定の間隙を設けて対向している。この第 2の基板 4 1の液晶層 5 1側の面上には、表示電極 3 1にほぼ直交する方向のストライプ状の対向電極 4 2を設ける。表示電極 3 1と対向電極 4 2との交差部が液晶表示画素である。第 1の基板 1または第 2の基板 4 1の、液晶層 5 1に臨む面には、液晶分子を所定の方向に揃える配向膜（図示せず）を設ける。対向電極 4 2と表示電極 3 1との間隙には、スーパーッイストネマティック（S T N) 液晶からなる液晶層 5 1を封入する。

と位相差板 5 6により楕円偏光となり、液晶層 5 1に印加される電圧に依存して変調され、反射電極である力ソード電極 2 4に達する。そして、反射電極にて逆捩れの偏光となり、再度液晶層 5 1を透過し、位相差板 5 6および偏光板 5 5を透過して視認者側に反射出射光 6 6として出射する。液晶層 5 1の電気光学変化により、強い反射光と非常に弱い反射光を制御することにより、表示をおこなう位相差板 5 6は、 1 / 4波長板と 1 Z 2波長板とを組み合わせ、液晶層 5 1の位相差がほぼゼ口の時に、可視光領域の全波長領域で反射電極からの反射光が偏光板 5 5により平均的に最小となるようにしている。

一方、外部環境が暗い場合には、液晶表示素子による反射表示では明喑を認識することが難しくなるので、 E L発光素子 3 3を点灯する。このとき、液晶層 5 1には位相差を小さくする電圧、すなわち大きい電圧を印加する。これは、 E L 発光素子 3 3から発せられた光が、液晶層 5 1でほとんど吸収されず、また液晶層 5 1で位相差がほとんど生じないようにするためである。また、偏光板 5 5と位相差板 5 6を設けることは、外部環境が明るい場合に力ソード電極 2 4の反射を効率よく防止するためにもよい。

以上の説明で明らかなように、第 1 1の実施形態では、パッシブマトリタス型の表示パネルを用いた液晶表示装置でも、第 1の実施形態と同様に、第 1の基板 1上に設けた E L制御用スィツチング素子 1 7を、 E L発光素子 3 3の力ソード電極 2 4で覆う構成となっているため、 E L制御用スイッチング素子 1 7が E L 発光素子 3 3を遮ることはない。したがって、明るい E L発光素子 3 3が得られる。

また、液晶表示素子では、反射電極として力ソード電極 2 4の反射性を利用しているため、液晶表示素子の反射電極も E L制御用スイツチング素子 1 7により遮られることはない。したがって、液晶表示素子による明るい反射表示が可能となる。さらに、 E L発光素子 3 3の発光により表示をおこなう場合、偏光板 5 5 および位相差板 5 6により、反射性電極であるカソード電極 2 4での反射光の出射を防止するため、その反射光と E L発光素子 3 3からの透過出射光 6 1とのコントラストを大きくすることができる。く第 1 2の実施形態〉

〔第 1 2の実施形態における液晶表示装置の構成：第 1 6図〕

第 1 2の実施形態の特徴は、パッシブマトリクス型の液晶表示パネルに E L発光素子と E L発光素子の制御用スィツチング素子を内在させた液晶表示装置において、発光素子と第 2の基板との間にカラーフィルタを設ける点である。また、発光素子の発光が白色光であることも特徴点の一つである。第 1 2の実施形態の液晶表示装置には、液晶層制御用スイッチング素子は設けられていない。第 1 6 図は、本発明の第 1 2の実施形態における液晶表示装置の一部を拡大する断面図である。以下に、第 1 6図を参照しながら第 1 2の実施形態を説明する。

まず、各画素に E L制御用スィツチング素子 1 7を設ける。スィツチング素子 1 7上には、第 1の実施形態と同様に、パッシべ——ンヨン膜 1 0と絶縁膜である層間絶縁膜 2 5を設け、層間絶縁膜 2 5を平坦化する。層間絶縁膜 2 5上には、第 3電極の反射性金属電極であるカソード電極 2 4をアルミニウムとマグネシゥム合金で形成する。カソード電極 2 4上には、キノリノ一ノレアルミ錯体 (A 1 q ) からなる電子輸送層 2 2、キナクリドンをドープしたキノリノールアルミ錯体からなる発光層 2 3、トリフエニルァミン誘導体からなる正孔輸送層 3 5、および透明導電膜として酸化インジウムスズ（I T O) 膜からなる第 4電極のァノード電極 2 1をこの順に積層する。力ソード電極 2 4からアノード電極 2 1までの構成により E L発光素子 3 3が構成される。

E L発光素子 3 3上には、 E L発光素子 3 3への水分の透水を防止するためと

、 E L発光素子 3 3の後工程での劣化を防止するために、保護用絶縁膜 1 1を設ける。保護用絶縁膜 1 1上には、透明導電膜からなるストライプ状の表示電極 3 1を設ける。

第 2の基板 4 1は、第 1の基板 1に所定の間隙を設けて対向している。この第 2の基板 4 1の液晶層 5 1側の面上には、赤色の可視光波長領域の光を透過する赤カラーフィルタ 4 5、青色の可視光波長領域の光を透過する青カラーフィルタ 4 4、および緑色の可視光波長領域の光を透過する緑カラーフィルタ 4 6を設ける。赤、青および緑のカラ一フィルタ 4 5， 4 4 , 4 6の液晶層 5 1側の面上には、表示電極 3 1にほぼ直交する方向のストライプ状の対向電極 4 2を設ける。表示電極 3 1と対向電極 4 2との交差部が液晶表示画素である。第 1の基板 1または第 2の基板 4 1の、液晶層 5 1に臨む面には、液晶分子を所定の方向に揃える配向膜（図示せず）を設ける。対向電極 4 2と表示電極 3 1との間隙には、ス一パーツイストネマティック（S T N) 液晶からなる液晶層 5 1を封入する。第 2の基板 4 1の液晶層 5 1と反対側の面上には、第 2の基板 4 1側より順に光拡散層 3 9と位相差板 5 6と偏光板 5 5を設ける。光拡散層 3 9は、アクリル樹脂に屈折率の異なる分散材（スぺーサ一）を混入したものである。光拡散層 3 9によって、液晶表示素子からの反射出射光 6 6および E L発光素子 3 3からの透過出射光 6 1が散乱し、視認性が改善される。

外部環境が明るい場合には、外光からの反射入射光 6 5は、偏光板 5 5と位相差板 5 6により楕円偏光となり、液晶層 5 1に印加される電圧に依存して変調され、反射電極である力ソード電極 2 4に達する。そして、反射電極にて逆捩れの偏光となり、再度液晶層 5 1を透過し、いずれかのカラーフィルタ 4 4， 4 5 , 4 6を透過し、位相差板 5 6および偏光板 5 5を透過して視認者側に着色した反射出射光 6 6として出射する。

一方、外部環境が暗い場合には、液晶表示素子による反射表示では明暗を認識することが難しくなるので、 E L発光素子 3 3を点灯する。このとき、液晶層 5 1には位相差を小さくする電圧、すなわち大きい電圧を印加する。これは、 E L 発光素子 3 3から発せられた光が、液晶層 5 1でほとんど吸収されず、また液晶層 5 1で位相差がほとんど生じないようにするためである。 E L発光素子 3 3からの透過出射光 6 1は、カラーフィルタ 4 4， 4 5， 4 6にて着色光となり視認者側に出射する。つまり、カラーフィルタ 4 4， 4 5， 4 6は、液晶を使用する反射表示のカラー化と、 E L発光素子 3 3を使用する発光表示のカラー化の両方の機能を有している。

以上の説明から明らかなように、第 1 2の実施形態では、パッシブマトリクス型の表示パネルを用いた液晶表示装置でも、カラーフィルタ 4 4， 4 5， 4 6により反射表示と発光表示のいずれにおいても、カラー化が可能となる。また、第 1の実施形態と同様に、第 1の基板 1上に設けた E L制御用スィツチング素子 1 7を、 E L発光素子 3 3の力ソード電極 2 4で覆う構成となっているため、 E L 制御用スイッチング素子 1 7が E L発光素子 3 3を遮ることはなレ、。したがって、明るい E L発光素子 3 3が得られる。

また、液晶表示素子では、反射電極として力ソード電極 2 4の反射性を利用しているため、液晶表示素子の反射電極も E L制御用スィツチング素子 1 7により遮られることはない。したがって、液晶表示素子による明るい反射表示が可能となる。

<アクティブマトリクス型発光素子の利点 >

第 1 7図は、上述した第 1〜第 1 2の実施形態の各液晶表示装置における E L 発光素子の等価回路を示す回路図である。第 1 8図は、上述した第 1〜第 1 2の実施形態の各液晶表示装置の E L発光素子を時分割駆動したときのゲート電極印加電圧および発光強度を模式的に示す波形図である。第 2 5図は、パッシブマトリクス型 E L発光素子の等価回路を示す回路図である。第 2 6図は、パッシブマトリクス型 E L発光素子を時分割駆動したときの走査電極印加電圧および発光強度を模式的に示す波形図であ？)。第 2 7図は、有機 E L発光素子の輝度と印加電圧との関係を模式的に示す特性図である。以下に、第 1 7図、第 1 8図、第 2 5 図、第 2 6図および第 2 7図を参照しながら、上述した第 1〜第 1 2の実施形態のように、 E L発光素子をアクティブマトリクス方式で駆動する利点について説明する。

第 2 5図に示すように、パッシブマトリクス型の場合、ストライプ状の走査電極 4 0 1と、走查電極 4 0 1にほぼ直交する方向のストライプ状のデーター電極 4 0 2が設けられる。各表示画素領域 7 6に設けられる有機 E L発光素子 3 3は、走査電極 4 0 1とデーター電極 4 0 2との各交点に配置され、走査電極 4 0 1 とデーター電極 4 0 2との間に接続される。図示しない駆動回路により走査電極 401に選択信号が印加され、かつデーター電極 402にデーター信号が印加されると'、選択信号により選択された走査電極 401と、データー信号が印加されたデーター電極 402とに接続されている E L発光素子 33が点灯する。複数の走査電極 401が順次選択されること'により、時分割駆動される。

パッシブマトリタス型 E L発光素子の時分割駆動では、たとえば走査電極 40 1が 1000本あれば、第 26図に示すように、たとえば 30Hzの場合の 1画面表示時間は 16. 6msとなる。この 1画面表示時間の間に 1000本の走査電極 401を順次選択するため、 1走査電極あたりの選択時間は 16 μ sとなる。つまり、各走査電極 401に選択信号の電圧が印加される時間は 16 μ sである。

第 26図には、 1本目（同図（a))、 500本目（同図（b))、 1000本目 (同図（c)) および次の画面の 1本目（同図（d)) の各走査電極 401に電圧が印加されている間だけ、それぞれの走查電極 401に接続され、かつデーター信号が印加された EL発光素子が点灯している様子が示されている。 1本目の走査電極 401への電圧印加の終了と同時に、 2本目の走査電極 401に電圧が印カロされる。以後、順次、 1000本目の走査電極 401まで電圧が印加され、 1 000本目の走査電極 401への電圧印加の終了と同時に、次の画面の表示が開始され、再び 1本目の走査電極 401に電圧が印加される。

有機 EL発光素子は、応答速度が速いため、電圧が印加されると同時に点灯し、電圧印加の終わりと同時に消灯する。したがって、各有機 EL発光素子の点灯時間は 16 μ sである。つまり、各有機 E L発光素子は、 1画面表示時間である 16. 6msのうち 16 sだけ点灯し、次の画面で点灯するまでは消灯している。しかし、視認者には、残像効果により 1画面表示時間中、 EL発光素子が点灯しているように見える。なお、第 26図において、実線の波形は走査電極印加電圧を示し、破線の波形は発光強度を示す。

走査電極 401の本数が増え、各走査電極 401の電圧印加時間が短くなると、 1画面表示時間を通して充分な発光輝度を維持することができなくなってしまう。そこで、各走査電極 40 1の電圧印加時間が短くても 1画面表示時間を通して充分な発光輝度を得るには、第 27図に示すように、各有機 EL発光素子に印加する電圧を大きくし、短時間に大電流を流して発光輝度を著しく大きくする必要がある。しカし、有機 EL発光素子に印加する電圧を大きくすると、有機 EL 発光素子の劣化が速くなる。

たとえば、一例として、走査電極数が 1本、 50本、 100本および 1000 本の場合に必要な有機 E L発光素子の発光輝度は、それぞれ 1 00 c d/m²、 5000 c d/m 10000 c dZm²および 100000 c d/m²であり、そのときの印加電圧は、それぞれ 3. 5V、 5. 0V、 7. OVおよび 1 1. OVである。そして、走查電極数が 1本、 50本、 1 00本および 1000本の場合の有機 EL発光素子の劣化の程度を表す半減期は、それぞれ 50000時間、 1 5000時間、 3500時間および 5◦ 0時間となる。

このように、印加電圧の増大によって特性の劣化が著しく進行する。したがつて、上述した各実施形態のように有機 EL発光素子を液晶表示装置に内在させる場合、有機 E L発光素子の駆動をパッシブマトリクス方式でおこなうと、液晶の寿命に対して有機 EL発光素子の寿命が著しく短くなつてしまう。また、各有機 E L発光素子の特性劣化速度のばらつきによって、比較的早期に E L発光素子による発光表示にムラができてしまう。有機 EL発光素子を液晶表示装置に内在させる場合には、これらの不都合を解消するという課題がある。

このような課題を解決するため、上述した第 1〜第 1 2の実施形態のように、液晶表示装置に内在させた E L発光素子をアクティブマトリタス方式で駆動する。第 1 7図に示すように、 EL制御用スイッチング素子 1 7のドレイン電極 7に、コンデンサからなるメモリー素子 4 1 1を接続する。そして、第 1 8図に示すように、たとえばゲート電極が 1000本あれば、たとえば 30 H zの場合の 1 画面表示時間である 16. 6 m sに対して、 1000本の.ゲート電極をすベて選択するのに要する時間（全画面走査時間）をたとえば 0. 1ms程度とする。この全画面走査時間の間に 1000本のゲート電極を順次選択するため、 1ゲート電極あたりの選択時間は 0 . Ι εとなる。つまり、各ゲート電極に選択信号の電圧が印加される時間は 0 . 1 μ sである。

第 1 8図には、 1本目（同図（a ) )、 5 0 0本目（同図（b )；)、 1 0 0 0本目 (同図（c ) ) および次の画面の 1本目（同図（d ) ) の各ゲート電極に電圧が印加され、 1画面表示時間中、 E L発光素子が点灯している様子が示されている。 1本目のゲート電極への電圧印加の終了と同時に、 2本目のゲート電極に電圧が印加される。以後、順次、 1 0 0 0本目のゲート電極まで電圧が印加され、 1 0 0 0本目のゲート電極への電圧印加が終了した後、 1画面表示時間が終了すると同時に、次の画面の表示が開始され、再び 1本目のゲート電極に電圧が印加される。第 1 8図において、実線の波形はゲート電極印加電圧を示し、破線の波形は発光強度を示す。

各ゲート電極に選択信号の電圧が印加されている 0 . 1 μ sの間、そのゲート電極への電圧印加により E L発光素子が点灯する同時に、メモリ一素子 4 1 1に電荷が蓄積される。各ゲート電極への電圧の印加が終了した後、 E L発光素子にはメモリー素子 4 1 1から電荷が供給される。それによつて、ゲート電極への電圧の印加が終了した後、そのゲート電極が次の画面表示のときに選択されるまでの間の大半の時間、 E L発光素子は実際に点灯した状態となる。そのため、パッシプマトリクス型有機 E L発光素子を時分割駆動するときのように E L発光素子に短時間に大電流を流さなくても、充分に大きい発光輝度を達成することができる。したがって、 E L発光素子の特性劣化速度を極めて遅くすることができるので、液晶の表示寿命と比較して遜色のない寿命が得られる。

<液晶表示素子の駆動と E L発光素子の駆動との関係 >

つぎに、上述した第 1〜第 1 2の実施形態の各液晶表示装置において、液晶表示素子のみを駆動する場合と、 E L発光素子のみを駆動する場合と、液晶表示素子と E L発光素子の両方を駆動する場合の動作について説明する。第 1 9図は、液晶表示装置の表示部の一部を拡大して示す図である。第 2 0図は、液晶表示素子のみを駆動する場合の駆動波形を示す図である。第 2 1図は、 E L発光素子のみを駆動する場合の駆動波形を示す図である。第 22図は、液晶表示素子と EL 発光素子の両方を駆動する場合の駆動波形を示す図である。以下に、第 19図、第 20図、第 21図および第 22図を参照しながら、それぞれの駆動パターンについて説明する。

第 19図において、液晶表示装置の表示部を左上の隅の画素 421を M= 1 , N=lの画素とし、 M=l， N= 1の画素 421の右隣の画素 422を M= 1 , N= 2の画素とし、さらに M=l， N= 2の画素 422の右隣の画素 423を M =1， N==3の画素とする。説明の便宜上、黒く塗りつぶした M=l, Ν=1の画素 421は黒表示とし、ハッチングを付した Μ= 1, 1^==2の画素422はグレー表示とし、 M=l， Ν= 3の画素 423は白表示とする。また、液晶表示素子は、電圧無印加時に透明となるノーマリー白型とする。

まず、液晶表示素子のみを駆動する場合について説明する。第 20図に示すように、黒表示である Μ= 1， Ν= 1の画素 421については、液晶表示素子駆動波形（ソース電極印加波形）は、液晶層の透過率が最小となるように、液晶層に最大電圧を印加する波形となる。なお、液晶の劣化を防ぐため、液晶表示素子は交流駆動される。グレー表示である M=l， Ν= 2の画素 422については、液晶表示素子駆動波形（ソース電極印加波形）は、液晶層の透過率がグレー表示の階調に応じた透過率となるように、液晶層に最大電圧よりも小さい適当な電圧を印加する波形となる。白表示である M==l， Ν= 3の画素 423については、液 ,晶表示素子駆動波形（ソース電極印加波形）は、液晶層の透過率が最大となるように、液晶層に最小電圧を印加する波形となる力、、または電圧を印加しない。いずれの画素についても、 E L発光素子には電圧を印加しない。

EL発光素子のみを駆動する場合について説明する。第 21図に示すように、黒表示である M=l, N-1の画素 421については、 EL発光素子駆動波形（ソース電極印加波'形）は、 EL発光素子に最小電圧を印加する波形となる力 \ または電圧を印加しない。このとき、 EL発光素子は点灯しない。グレー表示である M=l， Ν= 2の画素 422については、 EL発光素子駆動波形（ソース電極印加波形）は、 E L発光素子の輝度がグレー表示の階調に応じた輝度となるように、 E L発光素子に最大電圧よりも小さい適当な電圧を印加する波形となる。白表示である M= 1， N= 3の画素 4 2 3については、 E L発光素子駆動波形（ソース電極印加波形）は、 E L発光素子に最大電圧を印加する波形となる。このとき、 E L発光素子は最大輝度で点灯する。いずれの画素についても、液晶層の透過率を最大にするため、液晶表示素子には電圧を印加しない。

液晶表示素子と E L発光素子の両方を駆動する場合はつぎのようになる。第 2 2図に示すように、黒表示である M= l , N = 1の画素 4 2 1については、液晶表示素子駆動波形（ソース電極印加波形）は、液晶層の透過率が最小となるように、液晶層に最大電圧を印加する波形となる。また、 E L発光素子駆動波形（ソース電極印加波形）は、 E L発光素子が点灯しないように、 E L発光素子に最小電圧を印加する波形となる力、、または電圧を印加しない。したがって、非常に暗い黒表示が可能となる。グレー表示である M= l， N = 2の画素 4 2 2については、液晶表示素子駆動波形（ソース電極印加波形）は、液晶層の透過率がグレー表示の階調に応じた透過率となるように、液晶層に最大電圧よりも小さい適当な電圧を印加する波形となる。同様に、 E L発光素子駆動波形（ソース電極印加波形）は、 E L発光素子の輝度がグレー表示の階調に応じた輝度となるように、 E L発光素子に最大電圧よりも小さい適当な電圧を印加する波形となる。白表示である M= l , N = 3の画素 4 2 3については、液晶表示素子駆動波形（ソース電極印加波形）は、液晶層の透過率が最大となるように、液晶層に最小電圧を印加する波形となる力 \ または電圧を印加しない。 E L発光素子駆動波形（ソース電極印加波形）は、 E L発光素子が最大輝度で点灯するように、 E L発光素子に最大電圧を印加する波形となる。したがって、非常に明るい白表示が可能となる。液晶表示パネルがパッシブマトリクス型のパネルの場合も、液晶表示素子のみを駆動し、 E L発光素子を駆動しない場合と、 E L発光素子のみを駆動し、液晶表示素子を駆動しない場合と、液晶表示素子と E L発光素子の両方を駆動する場合の 3つの動作パターンがある _n それぞれの動作パターンの駆動波形については、特に図示しないが、第 2 0図〜第 2 2図と同様である。ただし、液晶表示素子駆動波形に、パッシブマトリクス型とアクティブマトリクス型の違いはある。

<第 1 3の実施形態 >

〔第 1 3の実施形態における製品適用例の構成：第 2 3図、第 2 4図〕第 1 3の実施形態は、上述した第 1〜第 1 2の実施形態の各液晶表示装置を携帯電話器に適用したものである。携帯電話器には、インターネット接続表示内容、メール表示内容の情報量の増加に伴い、表示画面を大きくするとともに、非使用時のボタンの誤操作を防止するために、折りたたみ式の携帯電話器がある。折りたたみ式携帯電話器では、折りたたんだ状態では、主液晶表示パネルの表示内容を認識することができないため、表蓋に副液晶表示パネルを設ける形態が取られている。副液晶表示パネルを設けることにより、折りたたんだ状態でも限定された情報を表示することが可能となる。第 1 3の実施形態では、これら主液晶表示パネルおよび副液晶表示パネルの一方または両方に、上述した第 1〜第 1 2の実施形態の各液晶表示装置を用いる。

折りたたみ式の携帯電話器の構造を第 2 3図と第 2 4図とを用いて説明する。第 2 3図は、携帯電話器の蓋部を携帯電話器本体から開き、主液晶表示パネル（第 1の表示パネル）に文字や画像を表示している状態を示す立体模式図である。第 2 4図は、携帯電話器の蓋部を閉め、小型化し、副液晶表示パネル（第 2の表示パネル）に文字や画像を表示し、主液晶表示パネルを非表示にしている状態を示す立体模式図である。

第 2 3図に示すように、携帯電話器 3 0 0は、ヒンジ 3 0 5により開閉可能になっている。携帯電話器本体 3 0 2には、数字または文字入力、モード選択、電源スィッチ、画面スクロール等をおこなう複数の入力ボタン 3 0 4と、マイク 3 0 7が設けられている。携帯電話器蓋部には、第 1の表示パネル 2 0 4と第 2の表示パネル 2 0 5が背中合わせに配置されており、第 1の表示パネル実装側にスピーカー 3 0 6が設けられている。 ·

第 1の表示パネル 2 0 4には、第 1の表示パネル表示内容として、通信内容、メール内容、インターネット情報、電話番号、電池残量、受信状況、使用者の必要な情報が表示される。

携帯電話器裏蓋 3 0 1には、アンテナ 3 0 3と撮像素子 3 0 8が設けられている。携帯電話器裏蓋 3 0 1を閉じた状態では、第 2の表示パネル 2 0 5が表示状態となる。第 2の表示パネル 2 0 5には、撮像素子 3 0 8の撮影状況、メール受信情報、受信状況、電池残量、携帯電話器の情報が表示される。一般に、第 1の表示パネル 2 0 4に比較して、第 2の表示パネル 2 0 5の表示容量は少ない。第 1の表示パネル 2 0 4に上述した第 1〜第 1 2の実施形態の各液晶表示装置を適用した携帯電話器 3 0 0を使用する際、外部環境が明るい場合には、その使用者は第 1の表示パネル 2 0 4の液晶表示素子による反射表示を視認することができる。外部環境が暗い場合には、使用者は図示しない E L発光ポタンを押すことによって、第 1の表示パネル 2 0 4の E L発光素子による発光表示を視認することができる。

第 2の表示パネル 2 0 5に上述した第 1〜第 1 2の実施形態の各液晶表示装置を適用した携帯電話器 3 0 0を使用する際、外部環境が明るい場合には、その使用者は第 2の表示パネル 2 0 5の液晶表示素子による反射表示を視認することができる。外部環境が暗い場合には、使用者は図示しない E L発光ボタンを押すことによって、第 2の表示パネノレ 2 0' 5の E L発光素子による発光表示を視認することができる。

以上の実施形態においては、発光素子として低分子系 E L発光素子の構成に関して説明したが、本発明は、低分子系 E L発光素子に限定するものではなく、高分子系 E L発光素子を用いることができるのはいうまでもない。また、有機 E L 発光素子の構造は、上述した実施形態の構造に限らず、たとえば正孔注入層ゃ電子注入層を備えていてもよい。

以上説明したように、本発明の液晶表示装置は、液晶表示素子を構成する基板の液晶に面する側に発光素子を有するため、液晶表示パネルの外側に発光素子を配置する場合に比較して薄型化が可能である。また、液晶表示素子と外部回路、または発光素子と外部回路との接続を同一基板により達成することができるため、取り扱いが非常に簡単になる。

また、発光素子を E L発光素子とすることにより、発光効率が高く、低消費電力化が可能となる。さらに、 E L発光素子の発光層が薄膜であるため、薄型化が可能となる。さらに、 E L発光素子の力ソード電極を仕事関数の小さい金属電極で構成するため、力ソード電極でもって液晶表示素子の反射板を兼用することが可能となる。

また、第 1の基板上に E L制御用スィツチング素子と液晶層制御用スィクチング素子の 2種類のスィツチング素子を形成し、 E L発光素子と液晶表示素子とを制御するために、個々の表示素子の表示性能を最大限に利用することが可能となる。特に、 E L発光素子をスイッチング素子の上層に形成することによって、 E L発光素子の発光をスィツチング素子が遮ることがないため、スィツチング素子を形成する面積を考慮する必要がない。さらに、液晶表示素子の反射板として、 E L発光素子を構成する反射性電極を利用することによって、液晶表示素子を E L発光素子上に重ねた構成とすることができるため、液晶表示素子の開口率を大きく確保することができるだけでなく、 E L発光素子の発光を遮ることがない。すなわち、明るい E L発光表示と液晶表示素子による明るい反射表示を達成することができる。

また、液晶表示素子は、液晶をシール材により封止するため、水分の混入を防止することができる。そのため、 E L発光素子の水分による劣化を防止することができる。さらに、 E L発光素子上に、たとえば窒化シリコン膜からなる保護膜を設けることによって、 E L発光素子の水分による劣化をさらに低減することができる。

さらに、液晶表示素子を構成する第 1電極を反射性電極とすることにより、液晶表示素子による明るい表示を達成することができるとともに、発光素子の発光を第 1の基板側に出射させる構造とすることができる。したがって、液晶表示素子による反射表示を第 2の基板を通して認識し、発光素子による発光表示を第 1 の基板を通して認識することができる。つまり、液晶表示装置の両面表示が可能となる。

また、第 1電極を反射性電極として発光素子上に設ける場合、反射性電極に開口部を設けて発光素子の発光を通過させる構成とすることにより、液晶表示素子による反射表示と発光素子による発光表示の両方を第 2の基板を通して認識することが可能となる。さらに、発光素子の第 1の基板側に設けるカソード電極を反射性電極とすることにより、第 1電極に設ける反射性電極開口部による反射強度の低下を反射性力ソード電極の反射により補強することが可能となる。以上により、反射表示と発光表示を同一面で認識可能となり、さらに、反射表示も明るい表示が可能となる。

また、発光素子と第 1電極の間に設ける保護膜に、入射光を散乱させるための凹凸面を設けることにより、反射表示では所定の角度で明るい表示が可能となるとともに、発光表示では前記所定の角度以外では、反射強度が低減するため、発光素子の表示を鮮明にすることが可能となる。また、第 1の基板の視認者側に第 1の基板側から位相差板と偏光板を設け、位相差板を 1 / 4波長板とするが、あるヽは位相差板と液晶で 1 Z 4波長とすることにより、反射板からの反射を防止することが可能となり、発光素子の発光時のコントラストを向上させることが可能となる。

また、液晶表示素子が内蔵するカラーフィルタを第 2の基板の内側面（液晶層側の面）上に形成することにより、カラーフィルタを液晶に近接させることができるため、カラーフィルタ間の干渉が発生せず、画素のボケを防止することができる。

さらに、発光素子上に設ける平坦化保護膜または E L段差平坦化膜に光拡散性を付与し、平坦化保護膜または E L段差平坦化膜が光拡散機能を内在することにより、液晶表示素子による反射表示の視野角依存性を低減することができる。また、発光素子の発光も散乱させることができるため、発光素子による発光表示の視認性も向上する。また、上述したように光拡散機能を内在させる代わりに、位相差板と第 2の基板との間、または偏光板と位相差板との間に補助の光拡散機能を設ける構成としてもよい。この場合、補助の光拡散機能による視認者側からの入射光に対する後方散乱を小さくすることができるとともに、平坦化保護膜または E L段差平坦化膜に光拡散機能を内在させた場合の散乱部材による透水性の増加を防止することが可能となり、発光素子の信頼性を向上させることができる。また、 E L発光素子を駆動するために表示画素ごとにスィツチング素子を設け、アクティブマトリクス方式で各 E L発光素子を駆動するため、マトリクス状に配置する表示画素数が多くなり、各 E L発光素子を点灯させるための選択時間が短時間化しても、 E L発光素子に大きなストレスを掛けることなく、充分に明るい発光表示が得られる。したがって、 E L発光素子の長寿命化を図ることができる。' それに対して、各 E L発光素子をパッシブマトリクス方式で駆動する場合には、各 E L発光素子を点灯させるための選択時間が短時間化すると、所定の明るさを維持するためにその選択時間の短縮分だけ、高輝度にする必要がある。高輝度にすると、 E L発光素子に大きなストレスが掛かるため、寿命が著しく短くなつてしまう。また、液晶表示素子を駆動する第 1の電極は、半導体スィツチング素子上の保護膜上に形成する。

また、液晶として、偏光板、または偏光板と位相差板を用いることなく、明暗表示が可能な液晶を用いることができる。本発明では、液晶分子と 2色性色素を混合するゲストホスト型液晶を採用する。ゲストホスト型液晶では、反射表示の場合に、外部光源からの光が液晶層を 2度通過するため、 2色性色素により 2回の吸収が発生し、充分な暗表示を達成することができる。しカゝし、バックライトを点灯し、透過型として利用する場合には、液晶層を 1度透過するだけであるため、充分な暗表示を得ることができない。そこで、本発明では、発光素子が点灯している画素の液晶を透過状態とし、発光素子が点灯していない画素の液晶を吸収状態とすることにより、外部光源の光と発光素子の発光の両方を同時に使用することが可能となる。さらに、液晶表示素子と発光素子とを第 1の基板と第 2の基板との間で近接して設けているため、液晶表示素子と発光素子とを同じ画素として認識することができる。

また、液晶として、偏光板、または偏光板と位相差板を用いることなく、散乱と透過表示を可能とする液晶を用いることができる。本発明では、液晶分子と透明固形物との散乱型液晶を採用する。散乱型液晶では、反射表示の場合に、外部光源からの光が液晶層を 2度通過するため、液晶層により 2回の散乱が発生し、充分な散乱表示を達成することができる。し力し、ノックライトを点灯し、透過型として利用する場合には、液晶層を 1度透過するだけであるため、充分な散乱表示を得ることができない。そこで、本発明では、発光素子が点灯している画素の液晶を透過状態とし、発光素子が点灯していない画素の液晶を散乱状態とすることにより、外部光源の光と発光素子の発光の両方を同時に使用することが可能となる。さらに、発光素子が点灯している画素でも散乱 1~生を制御することにより、発光素子からの発光が拡散して何処からでも表示を認識すること可能となる。産業上の利用可能性

以上のように、本発明にかかる液晶表示装置は、時分割駆動により反射表示をおこなう液晶表示素子と、時分割駆動により発光表示をおこなう発光素子とを一体化したことにより発光素子を内在した液晶表示装置に有用であり、特に、外部環境が明るいときには液晶表示素子による反射表示をおこない、外部環境が喑レヽときには発光素子による発光表示をおこなう低消費電力で、優れた表示品質と視認性を具えた表示装置に適している。

Claims

請求の範囲

1 . 表示電極を有する第 1の基板と、対向電極を有する第 2の基板とを、所定の間隙を介して対向させて配置し、前記間隙内に液晶層を有する液晶表示素子を備えた液晶表示装置にお!/、て、

前記第 1の基板と前記第 2の基板との間に、エレクトロルミネッセント発光素子と、該エレクトロルミネッセント発光素子を制御するための E L制御用スイツチング素子とが設けられていることを特徴とする液晶表示装置。

2. 前記第 1の基板の液晶層側に前記 E L制御用スィツチング素子が形成され、該 E L制御用スィツチング素子の液晶層側に絶縁膜を介して前記エレクト口ルミネッセント発光素子が形成されていることを特徴とする請求の範囲第 1項に記载の液晶表示装置。

3 · 前記第 1の基板の液晶層側に前記ェレクト口ルミネッセント発光素子が形成され、該ヱレクト口/レミネッセント発光素子の液晶層側に絶縁膜を介して前記 E L制御用スィッチング素子が形成されていることを特徴とする請求の範囲第 1項に記載の液晶表示装置。

4 . 前記エレクト口ルミネッセント発光素子は、前記第 1の基板側に透過して該第 1の基板側に光を出射することを特徴とする請求の範囲第 3項に記載の液晶表

5 . 前記絶縁膜には E L接続開口部が形成されており、該 E L接続開口部を介して前記ェレクト口ルミネッセント発光素子と前記 E L制御用スィッチング素子とが電気的に接続されていることを特徴とする請求の範囲第 2項〜第 3項の、ずれか一つに記載の液晶表示装置。

6 . 前記エレクト口ルミネッセント発光素子は、それぞれ異なる色を発光する複数種類のエレクトロ/レミネッセント発光素子であることを特徴とする請求の範囲第 1項に記載の液晶表示装置。

7 . 前記エレクト口ルミネッセント発光素子の上に、該エレクト口ルミネッセント発光素子への水分の浸透を妨げる保護膜が設けられていることを特徴とする請求の範囲第 6項に記載の液晶表示装置。 8 . 前記エレクト口ルミネッセント発光素子または前記 E L制御用スイッチング素子の上に、段差を平坦化するための絶縁性の平坦化膜が形成され、該平坦化膜の上に液晶表示素子の表示電極が形成されていることを特徴とする請求の範囲第 7項に記載の液晶表示装置。 9 . 前記平坦化膜は、光を拡散させる拡散部材を備えていることを特徴とする請求の範囲第 8項に記載の液晶表示装置。

1 0. 前記表示電極は反射性電極であり、前記エレクトロノレミネッセント発光素子と重なる領域に開口部を有することを特徴とする請求の範囲第 8項に記載の液晶表示装置。

1 1 . 前記反射性電極の表面は凹凸形状であることを特徴とする請求の範囲第 1 0項に記載の液晶表示装置。 1 2 . 前記平坦化膜の表面が凹凸形状であることを特徴とする請求の範囲第 1 1 項に記載の液晶表示装置。

1 3 . さらに、前記第 1の基板と前記第 2の基板との間に、前記液晶層に表示用信号を供給するための液晶層制御用スィッチング素子が前記表示電極に接続されて設けられていることを特徴とする請求の範囲第 1項に記載の液晶表示装置。

1 4 . 前記液晶層制御用スイッチング素子の液晶層側に絶縁膜を介して表示電極が形成され、該表示電極と前記液晶層制御用スイッチング素子とは、前記絶縁膜に形成された L C接続開口部を介して電気的に接続されていることを特徴とする請求の範囲第 1 3項に記載の液晶表示装置。

1 5 . 前記表示電極は、前記液晶層制御用スィッチング素子と前記 E L制御用スィツチング素子とからなる 2個で 1組のスィツチング素子上をほぼ覆う領域に形成されていることを特徴とする請求の範囲第 1 3項に記載の液晶表示装置。

1 6 . 前記スイッチング素子は、ソース電極、ドレイン電極およびゲート電極を有する薄膜トランジスターからなることを特徴とする請求の範囲第 1項に記載の

1 7 . 同一の表示画素領域内に含まれる前記 E L制御用スイッチング素子と前記液晶層制御用スィッチング素子とでは、グート電極は互レヽに接続されており、ソース電極は互いに独立していることを特徴とする請求の範囲第 1 6項に記載の液

1 8 . 隣接する 2つの表示画素領域内にそれぞれ含まれる前記 E L制御用スィッチング素子のグート電極は互いに接続されており、隣接する 2つの表示画素領域内にそれぞれ含まれる前記液晶層制御用スィツチング素子のグート電極は互いに接続されており、前記 E L制御用スイッチング素子のソース電極は、隣接する表示画素領域内に含まれる前記液晶層制御用スィツチング素子のソース電極に接続されていることを特徴とする請求の範囲第 1 6項に記載の液晶表示装置。

1 9 . P舞接する 2つの表示画素領域内にそれぞれ含まれる前記 E L制御用スィッチング素子のゲート電極は互いに接続されており、隣接する 2つの表示画素領域内にそれぞれ含まれる前記液晶層制御用スィツチング素子のゲート電極は、前記 E L制御用スィツチング素子のゲート電極から独立し、かつ互いに接続されており、同一の表示画素領域内に含まれる前記 E L制御用スィツチング素子と前記液晶層制御用スィツチング素子とでは、ソース電極が互いに独立していることを特徴とする請求の範囲第 1 6項に記載の液晶表示装置。

2 0 . 前記スイッチング素子は、ポリシリコン薄膜からなる半導体層を有する薄

'一であることを特徴とする請求の範囲第 1 6項に記載の液晶表示

2 1 . 前記 E L制御スイッチング素子は、ポリシリコン薄膜からなる半導体層を有する薄膜トランジスターであり、前記液晶層制御用スィツチング素子は、ァモルファスシリコン膜からなる半導体層を有する薄膜トランジスタ一であることを特徴とする請求の範囲第 2 0項に記載の液晶表示装置。

2 2 . 前記第 1の基板と前記第 2の基板との間にカラーフィルタを有することを特徴とする請求の範囲第 1項に記載の液晶表示装置。

2 3 . 前記液晶層は、液晶と透明固形物との混合液晶層であり、前記液晶層に印加する電圧の強弱により、散乱と透過を制御する散乱型液晶層であることを特徴とする請求の範囲第 1項に記載の液晶表示装置。

2 4 . 前記第 1の基板と表示電極との間に、水分を吸収する部材を混合する有機絶縁膜を有することを特徴とする請求の範囲第 1項に記載の液晶表示装置。

2 5 . 前記第 2の基板の液晶層と反対側には、少なくとも偏光板を有することを特徴とする請求の範囲第 1項に記載の液晶表示装置。

2 6 . 前記第 2の基板の液晶層と反対側には、該第 2の基板側から順に少なくとも 1枚の位相差板と、偏光板とを有することを特徴とする請求の範囲第 1項に記

2 7 . 前記エレクトロルミネッセント発光素子と前記偏光板との間に光拡散層を有することを特徴とする請求の範囲第 2 5項または第 2 6項に記載の液晶表示装

2 8 . 前記エレクトロルミネッセント発光素子と前記第 2の基板との間に光拡散層を有することを特徴とする請求の範囲第 1項に記載の液晶表示装置。

2 9 . 前記液晶層の配向方向と、前記第 2の基板の液晶層と反対側に設ける前記偏光板およぴ前記位相差板との配置は、前記液晶層に電圧無印加時に該液晶層の透過率がほぼ最大となる配置であることを特徴とする請求の範囲第 2 6項に記载の液晶表示装置。

3 0 . 前記ェレクト口/レミネッセント発光素子の発光中は、前記液晶層の透過率がほぼ最大となる電圧が前記液晶層制御用スィッチング素子を介して該液晶層に印加されることを特徴とする請求の範囲第 2 9項に記載の液晶表示装置。

3 1 . 前記液晶表示素子の表示面は前記第 2の基板側であり、前記エレクトロルミネッセント発光素子の発光面は前記第 1の基板側であることを特徴とする請求の範囲第 1項に記載の液晶表示装置。