JP2001242453A - カラー画像表示装置 - Google Patents

カラー画像表示装置

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JP2001242453A
JP2001242453A JP2000049406A JP2000049406A JP2001242453A JP 2001242453 A JP2001242453 A JP 2001242453A JP 2000049406 A JP2000049406 A JP 2000049406A JP 2000049406 A JP2000049406 A JP 2000049406A JP 2001242453 A JP2001242453 A JP 2001242453A
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light
liquid crystal
color
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JP2000049406A
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Mitsuru Tanamura
満 棚村
Yoshiharu Sato
佳晴 佐藤
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Mitsubishi Chemical Corp
Original Assignee
Mitsubishi Chemical Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 液晶表示装置全体の厚さを薄くしながら、よ
り高い発光面の均一性が得られるようにする。 【解決手段】 液晶表示部2と、複数の色をそれぞれ発
光しうる複数の有機EL素子17を並設してなる1組の
有機EL素子群を少なくとも2組以上配設して光源とす
るバックライト部1と、バックライト部1からの光を拡
散させる光拡散板15と、液晶表示部2を通じてカラー
画像を表示すべく複数の有機EL素子17が各色毎に順
次発光するように複数の有機EL素子17を制御する制
御部とを備え、バックライト部1の有機EL素子17と
光拡散板15との距離Lを、複数の有機EL素子17の
うち同色間のピッチをPとし、光拡散板15のヘイズを
Hとして、(1/50)P<L*H<100Pの関係が
成り立つように設定する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、カラー画像表示装
置に関し、特に、バックライト式の透過型カラー液晶表
示装置に用いて好適の、カラー画像表示装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、パソコンやOA機器、PDA(携
帯型情報端末)などのカラー画像表示部にはTFT方式
のカラー液晶表示装置が多く使われている。これは、白
色の冷陰極管をバックライトとし、赤,緑,青の3色の
カラーフィルタを通して色を分離し、色毎にTFTを備
えた液晶セルを光透過のシャッターとして、赤,緑,青
の3色によりカラー表示を実現するものである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うなカラー液晶表示装置は、カラーフィルタやドライバ
ICが高価なためコストダウンが図りにくいという課題
がある。また、カラーフィルタの光透過率は10〜30
%程度のため、発光輝度当たりの消費電力が大きくなる
という課題もある。
【0004】このため、カラーフィルタを用いることな
く、カラー画像表示を行なうべく、3色バックライトと
モノクロの液晶セルとを組み合わせ、これらを高速で切
り替えるフィールド・シーケンシャル・カラー方式(F
SC方式)の液晶装置(FSC−LCD)が提案されて
いる(液晶,第3巻,第3号,190-194,199
9)。
【0005】このようなFSC方式によれば、カラーフ
ィルタが不要となるだけでなく、モノクロの液晶セルを
用いることでカラーフィルタを備える液晶セルに比べて
高解像度化がしやすく、さらにドライバIC等の部品も
少なくできることになる。なお、当初は液晶の高速応答
性に課題があるとの指摘があったが、強誘電性液晶やO
CB(Optically Compensated Birefringence)方式、高
速応答のSTN液晶などを用いることにより、十分な応
答速度が得られるようになってきている(例えば日経エ
レクトロニクス1999.10.25(NO.75
5), 特開平9−101497号公報等) 。
【0006】一方、上述のようなFSC方式の液晶装置
の3色バックライトとしては、3色のLEDアレイを用
いる方法や3色の冷陰極管を用いる方法等が提案されて
いる(例えば特開平9−90135号公報)。しかし、
バックライトに3色のLEDを用いる方法は、LEDが
点光源のため表示部の大型化に伴いLEDの数を増す必
要がありコスト高が避けられない。
【0007】また、3色の冷陰極管を用いる方法は、各
色毎に高価なインバータが必要になったり、点滅を繰り
返すことによる冷陰極管の劣化の速さが課題となる。ま
た、これらの光源を表示部の背面に配置してバックライ
トとする場合、発光面の均一性を得るために、光源と表
示部との距離を十分に確保する必要があり、これにより
液晶表示装置全体の厚さが増したり、距離を押さえるた
めには発光源の数を増すことになりコスト高になるとい
う課題がある。さらに、LEDや冷陰極管は基本的に1
光源単位で実装する必要があるため、発光源の数を増や
して光源密度を上げるのにも限界がある。
【0008】さらに、LEDや冷陰極管をエッジライト
方式のバックライトとして用いる場合には、導波板が必
要になったり、1光源当たりの輝度を大きくする必要が
あったり、発光源を収納するための表示部の外の額縁部
が大きくなったりする等の課題もある。このため、上述
のような課題を解決すべく、FSC方式の液晶装置の3
色バックライトとして有機EL素子を用いることが考え
られる。これに関しては、SID99DIGEST第1
098頁〜第1101頁に、3色バックライトの光源と
して有機電界発光素子(有機EL素子)を使用し、フィ
ールドシーケンシャル制御(FSC)を行なうことが記
載されている。
【0009】しかし、フィールドシーケンシャル制御に
おいて、発光面の均一性を得るためには、バックライト
の光源と液晶表示画面との間に光拡散板を設ける必要が
あるが、この場合に、より高い発光面の均一性を得るた
めには、バックライトの光源と光拡散板との距離等を考
慮して光拡散板の配設することが重要となる。また、具
体的に3色バックライトとして有機EL素子を用いるに
際しては、有機EL素子に正孔や電子を注入するための
電気回路をどのように構成するか等、具体的に検討する
必要もある。
【0010】本発明は、このような課題に鑑み創案され
たもので、カラーフィルタを不要としてコスト低減を図
るとともに発光輝度当たりの消費電力の低く抑え、ま
た、バックライトの光源としてLEDや冷陰極管を用い
る場合と比べてコスト低減を図れるようにするとともに
液晶表示装置の額縁部を大きくすることなく液晶表示装
置全体の厚さを薄くできるようにし、さらに、バックラ
イトの光源と光拡散板との距離等を考慮して光拡散板の
配設することで、より高い発光面の均一性が得られるよ
うにした、カラー画像表示装置を提供することを目的と
する。
【0011】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の本発明の
カラー画像表示装置は、カラー画像を表示する液晶表示
部と、カラー画像を表示するのに必要な複数の色をそれ
ぞれ発光しうる複数の有機EL素子を並設してなる1組
の有機EL素子群を少なくとも2組以上配設して光源と
するバックライト部と、液晶表示部とバックライト部と
の間に配設され、バックライト部からの光を拡散させる
光拡散板と、液晶表示部を通じてカラー画像を表示すべ
く複数の有機EL素子が各色毎に順次発光するように複
数の有機EL素子を制御をする制御部とを備え、バック
ライト部の有機EL素子と光拡散板との距離Lが、複数
の有機EL素子のうち同色間のピッチをPとし、光拡散
板のヘイズをHとして、(1/50)P<L*H<10
0Pの関係が成り立つように設定されることを特徴とし
ている。
【0012】請求項2記載の本発明のカラー画像表示装
置は、1組の有機EL素子群は、赤色発光する有機EL
素子と、緑色発光する有機EL素子と、青色発光する有
機EL素子とから構成されることを特徴としている。請
求項3記載の本発明のカラー画像表示装置は、複数の有
機EL素子が、ストライプ状に配列され、それぞれ各色
を発光しうる有機層と、有機層に電流を流すための電気
回路とを備え、電気回路が、複数の有機層のすべてに接
続される共通電極と、複数の有機層のそれぞれに独立し
て接続される複数の対向電極と、複数の対向電極のうち
同色を発光しうる有機層に接続される対向電極を他色を
発光しうる有機層に接続される対向電極よりも延設した
部分で連結する複数の導電層と、共通電極と複数の導電
層とが接続される電源とを備え、複数の導電層のうち少
なくとも1つの導電層と、1つの導電層が接続される対
向電極と異なる他の対向電極との間に絶縁層が設けられ
ることを特徴としている。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態にかか
るカラー画像表示装置について、図面を参照しながら詳
細に説明する。なお、各図面は、本実施形態にかかるカ
ラー画像表示装置を説明するためにその主要部を概略的
に示した図であり、本実施形態にかかるカラー画像表示
装置の構成要素を全て示しているわけではない。
【0014】本カラー画像表示装置は、カラー液晶表示
装置において、有機EL素子をバックライトとして用
い、フィールドシーケンシャル制御(FSC)によりカ
ラー表示を行なえるようにしたものである。以下、その
内容を詳細に説明する。ここで、図1は、本実施形態に
かかるカラー画像表示装置を模式的に示す断面図であ
る。
【0015】本カラー画像表示装置は、図1に示すよう
に、バックライト部1と、カラー画像を表示する液晶表
示部2とを備えて構成される。まず、バックライト部1
は、図1に示すように、液晶表示部2の背面に位置する
ように配設され、バックライト用光源(発光源,発光素
子)としてカラー画像を表示するのに必要な複数の色
[ここでは赤色(R),緑色(G),青色(B)の3
色]をそれぞれ発光する複数の有機EL(electrolumin
escence)素子17を備えて構成される。
【0016】また、複数の有機EL素子17は、図1に
示すように、支持基板11上にシール部材13を介して
支持された1枚のバックライト用透明基板12の表面上
(バックライト用透明基板12の背面側)に、バックラ
イト用透明基板12の高さ方向(図2中、縦方向)へ延
びるように帯状(長方形状)に形成され、ストライプ状
に配置されている。また、このシール部材13が、支持
基板11及びバックライト用透明基板12のそれぞれに
接着されてシールされ、複数の有機EL素子17が支持
基板11,シール部材13及びバックライト用透明基板
(例えばガラス基板)12によって密閉状態で覆われて
いる。
【0017】ここでは、各有機EL素子17は、図1に
示すように、各素子17に共用される陽極としての透明
電極16と、発光する有機層30と、有機層用対向電極
(陰極,金属陰極)18とを備えて構成される。そし
て、電極16からは正孔が、電極18からは電子が注入
され、有機層30に電流が流れると、有機層30が発光
するようになっている。なお、図1では、各構成要素を
区別しやすくすべく、それぞれに異なる模様を付してい
る。
【0018】ここで、有機層30,有機層用対向電極1
8は、各有機EL素子17毎に備えられ、有機層30に
は、赤色発光する赤色有機層30R,緑色発光する緑色
有機層30G及び青色発光する青色有機層30Bの3種
が、有機層用対向電極18には、有機層30と対応し
て、赤色有機層用対向電極18R,緑色有機層用対向電
極18G及び青色有機層用対向電極18Bの3種が備え
られている。そして、赤色有機層30Rを備える有機E
L素子17を赤色有機EL素子17Rといい、緑色有機
層30Gを備える有機EL素子17を緑色有機EL素子
17Gといい、青色有機層30Bを備える有機EL素子
17を青色有機EL素子17Bという。
【0019】また、ここでは、カラー画像を表示するの
に必要な複数の色(ここでは、赤,緑,青の3色)をそ
れぞれ発光しうる複数の有機EL素子17(ここでは、
1つの赤色有機EL素子17R,1つの緑色有機EL素
子17G及び1つの青色有機EL素子17Bの3つの有
機EL素子)を並設してなる1組の有機EL素子群を、
バックライト用透明基板12の幅方向(図2中、横方
向)へ沿って少なくとも2組以上繰り返し配置して、バ
ックライト部1の光源としている。
【0020】ここで、図2は、これらの有機EL素子1
7を模式的に示す背面図(図1中、A方向から見た場合
の正面図)である。なお、図2では、各構成要素を区別
しやすくすべく、それぞれに異なる模様を付している。
まず、有機層30は、一般に積層構造になっている。つ
まり、有機層30は、図3に示すように、正孔輸送層3
0aと、発光層30bと、電子輸送層30cとの3層構
造として形成される。ここで、各色を発光する発光層3
0bは、その形成時に赤色,緑色,青色等の複数の色を
発光する発光材料を加えることによってバックライト用
透明基板12上に形成される。なお、発光効率を向上さ
せるために、有機層30を正孔注入層,電子注入層,正
孔阻止層及び電子阻止層等の層を追加して構成しても良
い。なお、図3では、各構成要素を区別しやすくすべ
く、それぞれに異なる模様を付している。
【0021】この有機層30は、一般に、塗布法あるい
は真空蒸着法により形成される。ここでは、有機層30
を真空蒸着法により作製する場合について説明する。ま
ず、正孔輸送材料を真空容器内に設置されたルツボに入
れ、真空容器内を適当な真空ポンプで約133×10−
6Pa(約1×10−6Torr)にまで排気した後、
ルツボを加熱して、正孔輸送材料を蒸発させ、ルツボと
向き合って置かれた透明基板12上の透明電極16上に
正孔輸送層30aを形成する。このようにして形成され
る正孔輸送層30aの膜厚は、通常、約10〜約300
nm、好ましくは約30〜約100nmである。
【0022】次に、発光層30bのうち赤色発光層を形
成する場合には赤色発光材料を真空容器内に設置し、こ
の赤色発光材料を蒸発させて、正孔輸送層30aの上に
赤色発光層を形成する。この際、赤色発光領域以外に赤
色発光層が形成されないように金属マスク等で形成領域
以外の部分を覆っておく。同様にして緑色発光層,青色
発光層も形成する。この発光層30bの膜厚は、通常、
約10〜約300nm、好ましくは約30〜約100n
mである。なお、各色の発光特性を最適化するために、
発光色毎に膜厚を変化させても良い。
【0023】次いで、電子輸送材料を真空容器内に設置
し、電子輸送材料を蒸発させて、発光層の上に電子輸送
層30cを形成する。この電子輸送層30cに用いられ
る化合物としては、陰極としての対向電極18からの電
子注入効率が高く、かつ、注入された電子を効率よく輸
送することができる化合物である必要がある。このた
め、電子親和力が大きく、かつ、電子移動度が大きく、
更に安定性に優れ、トラップとなる不純物が製造時や使
用時に発生しにくい化合物であることが要求される。こ
の電子輸送層30cの膜厚は、通常、約10〜約200
nm、好ましくは約30〜約100nmである。
【0024】このようにして、バックライト用透明基板
12を含めた発光源の膜厚が約1mm以下のRGB発光
源としての有機層30が作製される。なお、赤色,緑
色,青色等の発光色は、主に発光層形成時の材料によっ
て決まるため、発光材料を変えることで、黄色,オレン
ジ色等任意の色の発光層を容易に作製することができる
のも有機EL素子17の特徴である。このため、赤色,
緑色及び青色以外の複数の色によってカラー画像表示で
きるのであれば、他の複数の色をそれぞれ発光する複数
の有機EL素子を用いても良い。
【0025】また、有機EL素子17の配置および形状
は、発光の均一性を考慮して色毎に発光面積を変化させ
たり、電圧降下による輝度低下を考慮してストライプの
幅を変化させたりしても良い。また、発光領域は蒸着時
の金属マスク等によって容易に制御できるため、ストラ
イプの本数を増やしたり密度(光源密度)を上げること
もコスト増を伴わず容易に行なうことができる。
【0026】さらに、同様の理由から、有機EL素子1
7の形状を、曲線,円形,星型等の形状としても容易に
作製することができるため、多様なニーズに合ったカラ
ー液晶表示装置のバックライトを提供できることにな
る。また、上述のように発光領域に対して各色の有機E
L素子17をストライプ状に配列するものに限られず、
例えばマトリクス状に配列しても良いし(モザイク配
列)、トライアングル状に配列しても良い(デルタ配
列)。なお、このような配列の場合には、必要に応じ
て、同色の素子間を結ぶ補助電極線を設ければ良い。ま
た、このような配列の場合であっても、ヘイズの算出に
用いるピッチPの設定は、ストライプ状に配列する場合
と同様に行なえば良い。
【0027】ところで、このように構成される複数の有
機EL素子17には、それぞれ陽極としての透明電極1
6及び陰極としての有機層用対向電極18が接続され
る。このうち、透明電極16は、図2に示すように、1
枚のバックライト用透明基板12の表面上に、そのバッ
クライト用透明基板12の幅方向(図2中、横方向)へ
延設される櫛状電極として構成される。つまり、透明電
極16は、図2に示すように、ストライプ状に平行に並
べられた複数の帯状電極からなる櫛部分16Aと、これ
らの帯状電極の一方の端部でそれぞれの帯状電極を連結
する柄部分16Bとを備えて構成され、この柄部分16
Bの電極から電流が供給されるようになっている。
【0028】この透明電極16は、後述する陰極として
の赤色有機層用対向電極18R,緑色有機層用対向電極
18G及び青色有機層用対向電極18Bの全てに対向す
る共通電極として構成される。また、透明電極16は、
一般に、アルミニウム,金,銀,ニッケル,パラジウ
ム,テルル等の金属、インジウム及び/またはスズの酸
化物などの金属酸化物,ヨウ化銅、カーボンブラック、
或いは、ポリ(3−メチルチオフェン)等の導電性高分
子などにより構成される。この透明電極16は、一般
に、スパッタリング法,真空蒸着法等により形成され
る。
【0029】さらに、透明電極16の厚さは、必要とす
る透明性により異なるが、透明性が必要とされる場合
は、可視光の透過率が約60%以上、好ましくは約80
%以上透過することが望ましく、この場合、導電層2の
厚さは、一般に、約5〜約1000nm、好ましくは約
10〜約500nm程度である。一方、有機層用対向電
極18は、上述のように赤色(R),緑色(G),青色
(B)の順に繰り返し配設される複数の有機層30毎に
複数設けられる。これらの有機層用対向電極18は、複
数の有機層30の表面上に、その有機層30の全長にわ
たって延びるように帯状に形成される。なお、赤色有機
層30R上に形成される有機層用対向電極を赤色有機層
用対向電極18Rといい、緑色有機層30G上に形成さ
れる有機層用対向電極を緑色有機層用対向電極18Gと
いい、青色有機層30B上に形成される有機層用対向電
極を青色有機層用対向電極18Bという。また、有機層
用対向電極18は、異なる物質の二層以上の積層構造と
して構成しても良い。
【0030】これらの複数の有機層用対向電極18は、
陰極(カソード)として複数(ここでは3つ)の有機層
30に電子を注入する役割を果たすものである。このた
め、効率的に電子注入を行えるようにするために仕事関
数の低い金属を用いるのが好ましく、一般には、スズ,
マグネシウム,インジウム,アルミニウム,銀等の適当
な金属又はそれらの合金が用いられる。また、有機層用
対向電極18の膜厚は、一般に、透明電極16と同程度
とする。
【0031】また、各有機層用対向電極18は、導電層
19を介して後述するEL駆動回路42に接続されてい
る。つまり、複数の赤色有機層用対向電極18Rには、
図2に示すように、これらの電極18Rをまとめて後述
するEL駆動回路42へ導くための赤色有機層用導電層
19Rが接続されており、この赤色有機層用導電層19
Rはバックライト用透明基板12の幅方向(図2中、横
方向)へ延設され、バックライト用透明基板12の一方
の端部(図2中、左側の端部)から引き出されている。
また、複数の赤色有機層用対向電極18Rは、他の緑色
有機層用対向電極18G及び青色有機層用対向電極18
Bよりも一方の端部(図2中、上側の端部)が長く形成
されており、これにより、赤色有機層用導電層19R
が、他の緑色有機層用対向電極18G及び青色有機層用
対向電極18Bと接触しないようにしている。なお、こ
こでは、赤色有機層用導電層19Rは、バックライト用
透明基板12の一方の端部から引き出されているが、他
方の端部(図2中、右側の端部)から引き出しても良
い。
【0032】同様に、複数の緑色有機層用対向電極18
Gにも、図2に示すように、これらの電極18Gをまと
めて後述するEL駆動回路42へ導くための緑色有機層
用導電層19Gが接続されており、この緑色有機層用導
電層19Gはバックライト用透明基板12の幅方向(図
2中、横方向)へ延設され、バックライト用透明基板1
2の他方の端部(図2中、右側の端部)から引き出され
ている。また、複数の緑色有機層用対向電極18Gは、
赤色有機層用対向電極18Rよりも他方の端部(図2
中、下側の端部)が長く形成されており、赤色有機層用
対向電極18Rと接触しないようにしている。なお、こ
こでは、緑色有機層用導電層19Gは、バックライト用
透明基板12の他方の端部から引き出されているが、一
方の端部(図2中、左側の端部)から引き出しても良
い。
【0033】また、同様に、複数の青色有機層用対向電
極18Bにも、図2に示すように、これらの電極18B
をまとめて後述するEL駆動回路42へ導くための青色
有機層用導電層19Bが接続されおり、この青色有機層
用導電層19Bはバックライト用透明基板12の幅方向
(図2中、横方向)へ延設され、バックライト用透明基
板12の一方の端部(図2中、左側の端部)から引き出
されている。また、複数の青色有機層用対向電極18B
は、赤色有機層用対向電極18R及び緑色有機層用対向
電極18Gよりも他方の端部(図2中、下側の端部)が
長く形成されており、赤色有機層用対向電極18Rと接
触しないようにしている。
【0034】さらに、青色有機層用対向電極18Bに
は、他方の端部(図2中、下側の端部)側の緑色有機層
用導電層19Gが設けられる位置に電気的な絶縁層20
が形成されており、この絶縁層20によって青色有機層
用対向電極18Bと緑色有機層用対向電極18Gとが絶
縁分離されるようになっている。つまり、緑色有機層用
導電層19Gと、この緑色有機層用導電層19Gが接続
される緑色有機層用対向電極18Gと異なる他の赤色有
機層用対向電極18R及び青色有機層用対向電極18B
との間に絶縁層20が設けられている。なお、ここで
は、青色有機層用導電層19Bは、バックライト用透明
基板12の一方の端部から引き出されているが、他方の
端部(図2中、右側の端部)から引き出しても良い。
【0035】なお、各導電層19R,19G,19Bの
設けられる位置は、上述のものには限られず、例えば有
機層用対向電極18の一方の端部(図2中、上側の端
部)側に緑色有機層用導電層19G又は青色有機層用導
電層19Bを設けても良いし、任意の2つの導電層を有
機層用対向電極18の一方の端部側に設けても良い。ま
た、ここでは、陽極を共通電極としているが、陰極を共
通電極として構成しても良い。
【0036】このように、本実施形態では、有機EL素
子17の有機層30に正孔や電子を注入するために、複
数の各色の有機層30のすべてに接続される共通電極1
6と、複数の各色の有機層30のそれぞれに独立して接
続される複数の対向電極18と、複数の対向電極18の
うち同色を発光しうる有機層30(30R,30G,3
0B)に接続される対向電極18(18R,18G,1
8B)を他色を発光しうる有機層30(30R,30
G,30B)に接続される対向電極18(18R,18
G,18B)よりも延設した部分で連結する複数の導電
層19(19R,19G,19B)と、共通電極16と
複数の導電層19(19R,19G,19B)とが接続
される電源(図示せず)とを備える電気回路が設けられ
ていることになる。
【0037】このように、赤色有機EL素子17Rの赤
色発光層30R,緑色有機EL素子17Gの緑色発光層
30G及び青色有機EL素子17Bの青色発光層30B
のそれぞれに正孔や電子を注入するために接続される電
極は、陽極又は陰極の一方の電極を1つの共通電極と
し、他方の電極をそれぞれの発光層30毎に設け、これ
らの他方の電極を各色毎の導電層19(この導電層も電
極の一部と考える)に接続することで3つの電極とし
て、合計4つの電極で赤色有機EL素子17R,緑色有
機EL素子17G及び青色有機EL素子17Bの各発光
素子を発光させる制御が可能になっており、このような
回路構成とすることで、回路構成を単純化することがで
き、また、1枚の基板上に全ての回路を形成することが
でき、これにより、低コスト化を図ることができる。ま
た、回路の作製が容易となり、歩留まりも良くなる。
【0038】ところで、本実施形態では、図1に示すよ
うに、これらの有機EL素子17からの光を拡散させて
均一な光が得られるように光拡散板15も備えられてい
る。この光拡散板15は、光拡散処理を施された基板
(又はシート)としての構成され、図1に示すように、
支持基板11上に支持部材14を介して支持された後述
する液晶表示部2の液晶用透明基板21の表面上(液晶
用透明基板21の背面,液晶表示部2の光入射面)に取
り付けられている。つまり、光拡散板15は、上述のバ
ックライト部1の光源としての有機EL素子17と後述
する液晶表示部2との間に介装されている。
【0039】また、支持部材14が、支持基板11及び
後述する液晶表示部2の液晶用透明基板21のそれぞれ
に接着され、光拡散板15が、有機EL素子17ととも
に、支持基板11,支持部材14及び液晶用透明基板2
1によって覆われている。このため、光拡散板15はバ
ックライト部1の一部と見ることもできる。ところで、
カラー画像を表示する場合には、各色を発光しうる複数
の有機EL素子17を設ける必要があり、この場合には
各色を発光しうる複数の有機EL素子17を順に配設す
るために有機EL素子17は線状又は点状に形成される
ため、ムラのない均一な光を得るためには光拡散板15
の役割が重要となる。
【0040】このため、本実施形態では、有機EL素子
17の発光面と光拡散板15の表面との間の距離を小さ
くしつつ(即ち、カラー画像表示装置の全体の厚さを抑
えつつ)、より均一な発光面が得られるようにすべく、
以下の関係式(1)を満たすように光拡散板15を配置
している。つまり、有機EL素子17の発光面(図1
中、上面)と光拡散板15の表面(光拡散処理面、図1
中、下面)との距離をLとし、R,G,Bの3色を発光
する有機EL素子17を1組として、少なくとも2組以
上繰り返し配設された複数の有機EL素子17のうちの
同色発光する有機EL素子17間のピッチPとし、光拡
散板15のヘイズをHとした場合に、以下の関係式
(1)を満たすように、光拡散板15を配置している。
【0041】 (1/50)P<L*H<100P ・・・(1) 好ましくは、(1/5)P<L*H<10Pの範囲とす
る。ここで、光拡散板15のヘイズHは、光拡散板15
を透過する全光線透過率をTtとし、拡散光透過率をT
dとした場合に、次式(2)により表される量として定
義される。
【0042】 H=Td/Tt ・・・(2) このように光拡散板15の配置を決定しているのは、以
下の理由による。つまり、使用する光拡散板15のヘイ
ズHに対して、関係式(1)で定義される(L*H)の
値が(1/50)Pより小さくなるような距離Lを設定
した場合[L*H<(1/50)P]には、光拡散板1
5が発光源としての有機EL素子17に接近しすぎてお
り、複数の有機EL素子17から発光する各色(ここで
は、3色)の光が十分に混合せず、色ムラが生じてしま
い好ましくない。
【0043】一方、(L*H)の値が100Pよりも大
きくなるような距離Lを設定した場合[L*H>(1/
50)P]には、複数の有機EL素子17から発光する
各色の光は均一になるものの、バックライト部1の厚さ
が厚くなってしまい好ましくない。これは、カラー画像
表示装置にとって実用上大きな制限となってしまうので
ある。
【0044】なお、上述のように、独立した基板として
構成される光拡散板15を液晶用透明基板21の下面に
取り付けるようにしても良いが、これに限られるもので
はなく、バックライト用透明基板12の上面に取り付け
るようにしても良いし、液晶用透明基板21の下面に光
拡散処理層として設けても良い。この場合、光拡散処理
層は、バックライト用透明基板12の表面に、例えば微
小な凹凸を設けたり、微小なレンズを形成したりして作
製することができる。
【0045】ところで、液晶表示部2は、バックライト
部1からの光を露出することでカラー画像表示を行なう
ためのシャッターとして機能しうるものであり、例えば
高速応答型のSTN(Super Twisted Nematic)液晶パネ
ルが用いられる。なお、液晶表示部2としての液晶パネ
ルとしては、この他にも、高分子分散型液晶(PDL
C),強誘電性液晶(FLC),反強誘電性液晶など応
答速度の速い液晶パネルを用いることもできる。
【0046】具体的には、液晶表示部2は、図1に示す
ように、液晶用透明基板21と、電子回路22と、液晶
シール部材23と、表面カバー24と、液晶セル25と
を備えて構成される。つまり、液晶用透明基板21の表
面上に電子回路22及び液晶セル25とが積層され、こ
れらの電子回路22及び液晶セル25が液晶用透明基板
21上に液晶シール部材23を介して支持された表面カ
バー24によって覆われており、液晶シール部材23に
よってシールされて密閉されている。
【0047】なお、このように構成される液晶表示部2
は、バックライト部2の支持部材14を介してバックラ
イト部2の支持基板11上に支持されている。ところ
で、本実施形態にかかるバックライト部1及び液晶表示
部2は、上述のように構成されるが、このバックライト
部1には、図4に示すように、EL駆動回路42が接続
されており、このEL駆動回路42は制御回路40に接
続されている。また、液晶表示部2には、図4に示すよ
うに、液晶駆動回路41が接続されており、この液晶駆
動回路41は制御回路40に接続されている。なお、図
4では、説明をわかり易くするため、液晶表示部2,光
拡散板15及びバックライト部1を分解して、その要部
のみを示している。なお、図4では、各構成要素を区別
しやすくすべく、それぞれに異なる模様を付している。
【0048】そして、本実施形態では、制御部としての
制御回路40及びEL駆動回路42によって、各色の有
機EL素子17を時分割発光させるフィールドシーケン
シャル制御(FSC制御)が行なわれるようになってい
る。つまり、制御回路40及びEL駆動回路42によっ
て、液晶表示部2を通じてカラー画像を表示すべく複数
の有機EL素子17が各色毎に順次発光するように複数
の有機EL素子17を制御するようになっている。そし
て、制御回路40及び液晶駆動回路41によって、各有
機EL素子17は各色毎に独立して点灯制御が可能であ
り、これらの有機EL素子17の点灯に同期して光を露
出させる制御が行なわれるようになっている。
【0049】ここでは、制御回路40及びEL駆動回路
42によって、図5に示すように、カラー画像を表示す
る色合成フィールド(カラー画像表示フィールド)の点
灯が所定時間毎(例えば約1/60秒毎)に行なわれる
ように、この色合成フィールドをバックライト部1を構
成するR,G,Bの各色毎に3つのフィールドに分割
し、各フィールドを各色の有機EL素子17で所定時間
(例えば約1/180秒,等周期)ずつR→G→B→R
と順次点灯させるとともに、制御回路40及び液晶駆動
回路41によって、1つの色合成フィールドの点灯周期
に同期させて所定ドット位置の液晶セル(液晶表示素
子)25をオン・オフ駆動させ(即ち、バックライト部
1との発光に同期して液晶表示部2を構成する液晶シャ
ッターを作動させ、)、そのときに生じる視覚による残
像現象により任意のカラー画像表示を得るものである。
【0050】したがって、本実施形態にかかかるカラー
画像表示装置によれば、光拡散板15と有機EL素子1
7との距離Lが、上述の関係式(1)を満たすように設
定されているため、カラー画像表示装置の全体の厚さを
薄くできるととともに、より高い発光面の均一性が得ら
れるという利点がある。また、高速応答のモノクロ液晶
セル25を備え、さらに、赤,緑,青の3色が高速で切
り替えるフィールドシーケンシャル制御を行なうバック
ライト部1を備えるため、従来のカラーTFT型液晶画
像表示装置のように高価なカラーフィルタを設ける必要
がないためコスト低減を図ることができ、また発光輝度
当たりの消費電力を低く抑えることができ、さらに高輝
度で高解像度が得られるという利点もある。
【0051】特に、バックライト部1に光源として有機
EL素子17を用いることで、従来のようにバックライ
ト部の光源として冷陰極管やLEDを用いるものと比較
してコスト低減を図ることができるとともに、発光領域
の密度を上げることができるという利点もある。さら
に、光拡散板15を含めたバックライト部1を薄くする
ことができ、これにより、液晶表示装置の額縁部を大き
くすることなく液晶表示装置全体の厚さを薄くできると
いう利点もある。
【0052】また、有機EL素子17は、低電圧の直流
駆動が可能であり、EL駆動回路42が単純で安価に製
造できるという利点もある。さらに、有機EL素子17
の発光層の作製時に発光材料を変更するだけで赤,緑,
青以外の色も容易に作製することができ、多様なニーズ
に合った色のバックライト部1を作製することもでき
る。
【0053】なお、このような本カラー画像表示装置
は、フラットパネル・ディスプレイ(例えばOAコンピ
ュータ用や壁掛けテレビ、カメラや家電製品の表示部)
や表示板,標識灯への応用が考えられ、その技術的価値
は高いものである。
【0054】
【実施例】次に、本発明の一実施例によって更に具体的
に説明するが、本発明はその要旨を逸脱しない限り、以
下の実施例の記載に限定されるものではない。 (実施例1)まず、本発明の実施例として、バックライ
ト部1の光源として有機EL素子17を作製した。複数
の有機EL素子17は赤,緑,青の3色を発光するもの
とした。また、複数の有機EL素子17の有機層30の
大きさはいずれも横約1mm×縦約20mmとし、各有
機層30間のスペースはぞれぞれ約1mmとし、バック
ライト用透明基板12上に赤→緑→青の順に並ぶよう
に、1つの赤色有機EL素子17R,1つの緑色有機E
L素子17G及び1つの青色有機EL素子17Bを1組
として、7組の有機EL素子群を繰り返し配置した。こ
れにより、有機EL素子17の発光面が縦約20mm×
横約41mmで、厚さが約1mmの有機EL素子17を
光源とするバックライト部1を作製した。この場合の有
機EL素子17の同色間のピッチPは約6mmであっ
た。
【0055】ここで、図6は、このようにして作製した
有機EL素子17を光源とするバックライト部1の各色
の発光スペクトルを示している。図6に示すように、こ
のバックライト部1におけるピーク波長は、赤が約62
1nm、緑が約542nm、青が約471nmであっ
た。そして、この発光源としての有機EL素子17を1
色の点灯時間を約1/180秒とし、R→G→Bの1周
期での点灯時間を約1/60秒として繰り返し点灯を行
った。
【0056】ここで、図7は、このように点灯制御を行
なった場合のバックライト部1の発光面の写真を示して
いる。ここでは、人の目の残像特性に合わせてシャッタ
ースピードを1/60秒より遅くしてあるので、赤,
緑,青の発光を全てとらえている。一方、図8は、上記
と同様の条件で繰り返し点灯した場合のバックライト部
1の発光面を光拡散板15を通して撮影した写真を示し
ている。なお、撮影条件も上記と同様としたが、このよ
うに光拡散板15を通して撮影した場合には3色が混合
して白色光が得られた。ここでは、光拡散板15(キモ
ト社製ライトアップ100PBU:全光線透過率Tt=
66%、ヘイズH=0.9)を有機EL素子17の発光
面からの距離Lが約5mmとなるように配置した。ま
た、光拡散板15と有機EL素子17の発光面との間の
距離L(=約5mm)、有機EL素子17の同色間のピ
ッチP(=約6mm)、光拡散板15のヘイズH(=
0.9)の関係は、上述の関係式(1)を満たすように
設定した。
【0057】このような有機EL素子17を光源とする
バックライト部1に液晶表示部2を取り付けて、液晶表
示部2をバックライト部1の点灯周期に同期させて駆動
したところ、明瞭なカラー画像が得られた。 (比較例1)次に、比較例として、市販されている3色
の冷陰極管を用いてバックライト部を作製した。
【0058】ここでは、冷陰極管1本のサイズは直径約
3mm(φ3mm)×長さ約100mmであり、隣接す
る冷陰極管間のピッチPを約20mmとして、赤色,緑
色,青色の冷陰極管を順に繰り返して合計9本配置し
た。この場合、同色の冷陰極管管のピッチPは約60m
mであった。こうして得られたバックライト部に、実施
例と同様にバックライト部の発光面から約5mmの距離
に光拡散板を配置して、光拡散板を通して発光面を観察
したところ、赤色,緑色,青色の線がぼやけた発光パタ
ーンが観察された。この時の点灯周期及びシャッタース
ピードは実施例と同様にした。
【0059】このバックライト部に液晶表示部を接続し
て、実施例と同様に同期駆動させて表示されたカラー画
像を観察したところ、バックライト部の発光パターンに
影響された赤色,緑色,青色の色ムラのあるカラー画像
しか得られなかった。なお、本発明にかかるカラー画像
表示装置は、有機EL素子をバックライトとして用い、
フィールドシーケンシャル制御(FSC)によりカラー
表示を行なえるものであって、光拡散板15を所定条件
下に配置するところに特徴があるため、その趣旨を逸脱
しない範囲で、例えば液晶表示部2の構成や光拡散板1
5の構成、有機EL素子17の構成や制御系の構成につ
いて、種々の変更を加えることができる。
【0060】また、本実施形態を説明するために用いた
図1〜6は、本実施形態のカラー画像表示装置の一例を
示すものであって、本発明はその要旨を逸脱しない限
り、何ら図示のものに限定されるものではない。
【0061】
【発明の効果】請求項1,2記載の本発明のカラー画像
表示装置によれば、光拡散板と有機EL素子との距離L
が所定の条件を満たすように設定されているため、より
高い発光面の均一性が得られるという利点がある。ま
た、フィールドシーケンシャル制御を行なうようになっ
ているため、カラーフィルタが不要となり、これによ
り、コスト低減を図ることができるとともに、発光輝度
当たりの消費電力を低く抑えることができるという利点
もある。さらに、バックライト部の光源として有機EL
素子を用いているため、バックライトの光源としてLE
Dや冷陰極管を用いる場合と比べてコスト低減を図れる
とともに、液晶表示装置の額縁部を大きくすることなく
液晶表示装置全体の厚さを薄くできるという利点もあ
る。
【0062】請求項3記載の本発明のカラー画像表示装
置によれば、有機EL素子へ電流を流すための回路構成
を簡単化することができ、回路の作製が容易となるとい
う利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態にかかるカラー画像表示装
置の全体構成を示す模式的な断面図である。
【図2】本発明の一実施形態にかかるカラー画像表示装
置の有機EL素子の構造を示す模式的な平面図である。
【図3】本発明の一実施形態にかかるカラー画像表示装
置の有機EL素子の構造を示す模式的な断面図である。
【図4】本発明の一実施形態にかかるカラー画像表示装
置のバックライト部及び液晶表示部の制御系を示す図で
ある。
【図5】本発明の一実施形態にかかるカラー画像表示装
置のフィールドシーケンシャル制御を示すタイムチャー
トである。
【図6】本発明の一実施例にかかる有機EL素子を光源
とするバックライト部の各色の発光スペクトルを現す図
である。
【図7】本発明の一実施例にかかる有機EL素子を光源
とするバックライト部の発光面を示す図面代用写真であ
る。
【図8】本発明の一実施例にかかる有機EL素子を光源
とするバックライト部の光拡散板を通した発光面を示す
図面代用写真である。
【符号の説明】
1 バックライト部 2 液晶表示部 11 支持基板 12 バックライト用透明基板 13 シール部材 14 支持部材 15 光拡散板 16 透明電極 17 有機EL素子 18 有機層用対向電極 18R 赤色有機層用対向電極 18G 緑色有機層用対向電極 18B 青色有機層用対向電極 19 導電層 19R 赤色有機層用導電層 19G 緑色有機層用導電層 19B 青色有機層用導電層 20 絶縁層 21 液晶用透明基板 22 電子回路 23 液晶シール部材 24 表面カバー 25 液晶セル 30 有機層 30a 正孔輸送層 30b 発光層 30c 電子輸送層 30R 赤色有機層 30G 緑色有機層 30B 青色有機層 40 制御回路(制御部) 41 液晶駆動回路 42 EL駆動回路(制御部)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2H091 FA31Z FA44Z FD01 FD03 GA11 HA10 HA12 JA02 LA11 LA18 MA10 5G435 AA01 AA18 BB05 BB12 BB15 CC12 EE26 EE30 FF06 GG25 GG27

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 カラー画像を表示する液晶表示部と、 カラー画像を表示するのに必要な複数の色をそれぞれ発
    光しうる複数の有機EL素子を並設してなる1組の有機
    EL素子群を少なくとも2組以上配設して光源とするバ
    ックライト部と、 上記液晶表示部と上記バックライト部との間に配設さ
    れ、上記バックライト部からの光を拡散させる光拡散板
    と、 上記液晶表示部を通じてカラー画像を表示すべく上記の
    複数の有機EL素子が各色毎に順次発光するように上記
    の複数の有機EL素子を制御する制御部とを備え、 上記のバックライト部の有機EL素子と上記光拡散板と
    の距離Lが、上記の複数の有機EL素子のうち同色間の
    ピッチをPとし、上記光拡散板のヘイズをHとして、
    (1/50)P<L*H<100Pの関係が成り立つよ
    うに設定されることを特徴とする、カラー画像表示装
    置。
  2. 【請求項2】 上記の1組の有機EL素子群は、赤色発
    光する有機EL素子と、緑色発光する有機EL素子と、
    青色発光する有機EL素子とから構成されることを特徴
    とする、請求項1記載のカラー画像表示装置。
  3. 【請求項3】 上記の複数の有機EL素子が、 ストライプ状に配列され、 それぞれ各色を発光しうる有機層と、 上記有機層に電流を流すための電気回路とを備え、 上記電気回路が、 上記の複数の有機層のすべてに接続される共通電極と、 上記の複数の有機層のそれぞれに独立して接続される複
    数の対向電極と、 上記の複数の対向電極のうち同色を発光しうる有機層に
    接続される対向電極を他色を発光しうる有機層に接続さ
    れる対向電極よりも延設した部分で連結する複数の導電
    層と、 上記共通電極と上記の複数の導電層とが接続される電源
    とを備え、 上記の複数の導電層のうち少なくとも1つの導電層と、
    上記1つの導電層が接続される対向電極と異なる他の対
    向電極との間に絶縁層が設けられることを特徴とする、
    請求項1又は2記載のカラー画像表示装置。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100726564B1 (ko) * 2005-03-08 2007-06-11 엘지이노텍 주식회사 액정표시장치 및 그 구동방법
KR100800932B1 (ko) 2005-05-20 2008-02-04 엡슨 이미징 디바이스 가부시키가이샤 표시 장치
JP2010512643A (ja) * 2006-12-06 2010-04-22 ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ 色調整可能なoled照明ディスプレイ及び制御されたディスプレイ照明方法
WO2014002216A1 (ja) * 2012-06-27 2014-01-03 パイオニア株式会社 照明装置
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