JP2023112406A - 表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】反射型表示を行うエリアと自発光型表示を行うエリアとに分割する必要がない、および／または、表示装置の製造工程において、有機ＥＬ表示素子に対する液晶素子の配置に高いアライメント精度を必要としない、表示装置を提供する。【解決手段】表示装置は、有機ＥＬ素子層と、有機ＥＬ素子層上に配置された液晶素子層であって、２枚の透明な基板と、２枚の透明な基板の間に配置された液晶層とを有し、液晶層に電圧を印加することによって、液晶層を通過する光に概ね４分の１波長のリタデーションを生じさせることができるように構成された液晶素子層と、液晶素子層の観察者側に配置された偏光板とを有する。【選択図】図１Ａ

Description

本発明は表示装置に関し、特に、液晶表示素子を利用した反射型表示と、有機ＥＬ表示素子を利用した自発光型表示との両方を行うことができる表示装置に関する。

有機ＥＬ表示装置は自発光型の表示装置で、優れた表示性能を発揮し得るが、発光のための電力を必要とする。一方、反射型液晶表示装置は、周囲光を表示利用するので、低消費電力で表示を行うことができるので、屋外で使用されるモバイル用途（例えば、ウォッチ用途）に適している。しかしながら、反射型液晶表示装置は、表示性能（例えば、輝度または色域）では、特に外光が弱い環境下で、有機ＥＬ表示装置に劣る。

そこで、高品位の表示が求められるときには自発光型表示を行い、十分な強さの外光が得られる環境下または消費電力を抑制したとき（例えば、常時表示時）には、反射型表示を行うことができる表示装置が求められている。

特許文献１には、反射型液晶素子と有機ＥＬ表示素子とを接着層／絶縁膜／接着層を介して積層した表示装置が開示されている。この表示装置においては、反射型液晶素子は、反射電極と開口部とを有し、有機ＥＬ表示素子が発した光が反射型液晶表示素子の開口部を通過するように構成されている。この表示装置が有する反射型液晶素子および有機ＥＬ表示素子は、それぞれ独立に表示を行うことができる。

特許第６７０００７９号公報

特許文献１に記載の表示装置では、反射型表示を行うエリアと、自発光型表示を行うエリアとが別々に存在する（面積的に分割されている）ので、それぞれの表示における有効面積が小さくなる。その結果、特に反射型表示における輝度が不十分となりやすい。

さらに、有機ＥＬ表示素子から発せられた光が反射型液晶表示素子の開口部を効率良く通過するように、反射型液晶素子と有機ＥＬ表示素子とを接着層／絶縁膜／接着層を介して積層する際に、高いアライメント精度が求められる。

本発明は、上記の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、反射型表示を行うエリアと自発光型表示を行うエリアとに分割する必要がない、および／または、表示装置の製造工程において、有機ＥＬ表示素子に対する液晶素子の配置に高いアライメント精度を必要としない、表示装置を提供することを目的とする。

本発明の実施形態によると、以下の項目に記載の解決手段が提供される。

［項目１］
有機ＥＬ素子層と、
前記有機ＥＬ素子層上に配置された液晶素子層であって、２枚の透明な基板と、前記２枚の透明な基板の間に配置された液晶層とを有し、前記液晶層に電圧を印加することによって、前記液晶層を通過する光に概ね４分の１波長のリタデーションを生じさせることができるように構成された液晶素子層と、
前記液晶素子層の観察者側に配置された偏光板と
を有する表示装置。
ここで、前記液晶素子層と前記偏光板とは、前記有機ＥＬ素子層内で反射された光を用いて、反射型表示を行い、前記有機ＥＬ素子層から発せられた光を用いて自発光型表示を行うように構成されている。前記液晶素子層は、反射層を有しておらず、単体では反射型液晶表示素子として機能しない。
［項目２］
前記液晶素子層と前記偏光板との間に配置された位相差板をさらに有する、項目１に記載の表示装置。
［項目３］
前記有機ＥＬ素子層と前記液晶素子層との間に配置された第１の散乱層をさらに有し、前記第１の散乱層は、偏光依存性を有し、散乱が強い方位は、前記偏光板の透過軸と±５度以内の角をなす、項目１または２に記載の表示装置。
［項目４］
前記偏光板の観察者側に配置された反射型偏光板をさらに有する、項目１から３のいずれかに記載の表示装置。
［項目５］
前記偏光板の観察者側に配置された第２の散乱層をさらに有する、項目１から４のいずれかに記載の表示装置。
［項目６］
前記有機ＥＬ素子層および前記液晶素子層はいずれもカラーフィルタ層を有しない、項目１から５のいずれかに記載の表示装置。
［項目７］
前記液晶素子層はブラックマトリクスを有しない、項目１から６のいずれかに記載の表示装置。
［項目８］
前記液晶素子層と前記有機ＥＬ素子層との間に偏光板を有しない、項目１から７のいずれかに記載の表示装置。
［項目９］
前記有機ＥＬ素子層は複数の第１画素を有し、前記複数の第１画素は複数の原色画素を含み、
前記液晶素子層は複数の第２画素を有し、
前記複数の第２画素のそれぞれは、２以上の第１画素から発せられた光が通過するように配置されている、項目１から８のいずれかに記載の表示装置。
［項目１０］
前記複数の第２画素のそれぞれは画素電極を有し、
それぞれが、前記複数の第２画素のいずれかの前記画素電極に電気的に接続された複数の薄膜トランジスタをさらに有し、
前記複数の薄膜トランジスタは、前記複数の第２画素が配列されたアクティブ領域外に配置されている、項目９に記載の表示装置。
［項目１１］
前記複数の薄膜トランジスタと前記複数の第２画素の前記画素電極とを接続する複数の信号配線は、２以上の前記画素電極と重なる信号配線を含む、項目１０に記載の表示装置。
［項目１２］
前記複数の信号配線は透明導電材料で形成されている、項目１１に記載の表示装置。
［項目１３］
前記複数の薄膜トランジスタは、前記アクティブ領域を介して対向する２辺に沿って配列されている、項目９から１２のいずれかに記載の表示装置。
［項目１４］
前記複数の信号配線と前記複数の第２画素の前記画素電極との間に配置された有機絶縁層を有し、前記有機絶縁層の厚さは約３μｍよりも大きい、項目９から１３のいずれかに記載の表示装置。
ここで、前記液晶素子層と前記偏光板とは、前記反射型偏光板で反射された光を用いて、反射型表示を行い、前記有機ＥＬ素子層から発せられた光を用いて自発光型表示を行うように構成されている。前記液晶素子層は、反射層を有しておらず、単体では反射型液晶表示素子として機能しない。

本発明の実施形態によると、反射型表示を行うエリアと自発光型表示を行うエリアとに分割する必要がない、および／または、表示装置の製造工程において、有機ＥＬ表示素子に対する液晶素子の配置に高いアライメント精度を必要としない、表示装置が提供される。

本発明の実施形態による表示装置１００の模式的な分解斜視図であり、オフ状態を示している。 本発明の実施形態による表示装置１００の模式的な分解斜視図であり、オン状態を示している。 本発明の実施形態による他の表示装置２００の模式的な分解斜視図であり、オフ状態を示している。 本発明の実施形態による他の表示装置２００の模式的な分解斜視図であり、オン状態を示している。 有機ＥＬ素子層１０の模式的な断面図である。 有機ＥＬ素子層１０の模式的な上面図である。 液晶素子層２０ＡＳ１の模式的な平面図である。 液晶素子層２０ＡＳ２の模式的な平面図である。 液晶素子層２０ＡＳ２の駆動タイミングチャートである。 液晶素子層２０ＡＳ３の模式的な平面図である。 ＴＦＴ２１０Ｃの構成例を示す模式的な平面図である。 参考例の表示装置９００の模式的な分解斜視図であり、オフ状態（左）およびオン状態（右）を示している。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態による表示装置を説明する。本発明の実施形態による表示装置は、以下で例示するものに限定されない。

図１Ａおよび図１Ｂに本発明の実施形態による表示装置１００の模式的な分解斜視図を示す。図１Ａは、オフ状態、図１Ｂは、オン状態をそれぞれ示している。図１Ａおよび図１Ｂにはそれぞれ光の偏光状態（非偏光、直線偏光、円偏光）を矢印で示している。また、偏光板の偏光透過軸ＰＡおよび位相差板の遅相軸ＳＡを矢印で示している。

表示装置１００は、有機ＥＬ素子層１０と、有機ＥＬ素子層１０上に配置された液晶素子層２０Ａであって、２枚の透明な基板２４ａ、２４ｂと、２枚の透明な基板２４ａと２４ｂの間に配置された液晶層２２Ａとを有し、液晶層２２Ａに電圧を印加することによって、液晶層２２Ａを通過する光に概ね４分の１波長のリタデーションを生じさせることができるように構成された液晶素子層２０Ａと、液晶素子層２０Ａの観察者側に配置された偏光板３０とを有する。表示装置１００は、液晶素子層２０Ａと偏光板３０との間に配置された位相差板４０をさらに有するが、表示モードに応じて、位相差板４０は、省略され得る。

なお、本明細書におけるリタデーションは、可視光の内で視感度が高い５５０ｎｍ付近の波長の光に対するリタデーションをいう。概ね４分の１波長のリタデーションとは、例えば、１３８ｎｍ±２０ｎｍのリタデーションを言うが、求められる表示品位に応じて変わり得る。液晶層２２Ａとして、コントラスト比の観点からＶＡモードが好ましいが、横電界モードや、ＴＮモードなど種々のモードを用いることができる。

ここで、液晶素子層２０Ａと偏光板３０とは、有機ＥＬ素子層１０内で反射された光を用いて、反射型表示を行い、有機ＥＬ素子層１０から発せられた光を用いて自発光型表示を行うように構成されている。液晶素子層２０Ａは、反射層を有しておらず、偏光板３０と組合せても反射型液晶表示素子として機能しない。また、表示装置１００は、液晶素子層２０Ａと有機ＥＬ素子層１０との間に偏光板を有しないので、液晶素子層２０Ａは、透過型液晶表示素子を構成することができない。

例えば、図１０に示す参考例の表示装置９００は、反射型偏光板を用いた反射型液晶表示素子９００ＬＣ（以下「反射型偏光板式反射型液晶」とする）と、有機ＥＬ表示素子９００ＥＬとを接着剤層（不図示）を介して積層した構造を有している。反射型偏光板式反射型液晶表示素子９００ＬＣおよび有機ＥＬ表示素子９００ＥＬは、それぞれ独立して、反射型表示および自発光型表示を行うことができる。

反射型偏光板式液晶素子層２０Ｃは、２枚の透明基板２４ａ、２４ｂと、２枚の透明な基板２４ａと２４ｂの間に配置された液晶層２２Ｃとを有し、液晶層２２Ｃに電圧を印加することによって、液晶層２２Ｃを通過する光に概ね２分の１波長のリタデーションを生じさせることができるように構成されている。偏光板３０は吸収型偏光板で、偏光透過軸３０ＰＡに直交する偏光方向の直線偏光を吸収する。反射型偏光板５０は、偏光透過軸５０ＰＡに直交する偏光方向の直線偏光を反射する。

有機ＥＬ表示素子９００ＥＬは、有機ＥＬ素子層１０と、円偏光板９０ＣＰとを有する。円偏光板９０ＣＰは、有機ＥＬ素子層１０に入射し、有機ＥＬ素子層１０で反射された外光を吸収する。当然のことながら、円偏光板９０ＣＰは、液晶素子層２０Ｃに入射し、液晶素子層２０Ｃで反射される光に対しては作用しない。

このように、公知の反射偏光板式反射型液晶表示素子９００ＬＣと公知の有機ＥＬ表示素子９００ＥＬとを積層して、反射型表示と自発光型表示との両方を行うことができる表示装置を構成するためには、液晶表示２０Ｃと有機ＥＬ素子層１０との間に円偏光板９０ＣＰ（吸収型偏光板３０＋位相差板６０）が必要になる。これにより、有機ＥＬの表示光は吸収型偏光板を通る際の吸収により、光の利用効率が低下する。また、反射型表示に関しても、液晶層を２回透過する際に、裏面の反射偏光板５０において偏光状態が波長によっては直線偏光になりきらず（特に液晶の波長分散性による）、反射しない成分が発生するため、光の利用効率が低下してしまう。

また、特許文献１のように、反射電極を用いる構成では、液晶素子層２０Ｃの画素に、有機ＥＬ素子層１０の画素が対応するように配置する必要があり、高いアライメント精度が要求される。液晶素子層２０Ｃは、一般に、ブラックマトリクス（画素を区画する遮光部）およびカラーフィルタ層を有しており、光の利用効率を低下させる。

これに対し、表示装置１００は、液晶素子層２０Ａの観察者側に配置された偏光板３０だけを有し、液晶素子層２０Ａと有機ＥＬ素子層との間には、偏光板を有しない。これにより、有機EL表示の光利用効率が高まる。また、反射型表示においては、上述した裏面部での光の損失がなくなるので、光利用効率が高まる。また、液晶素子層２０Ａは、ブラックマトリクスを有しないことが好ましく、カラーフィルタ層を有しないことが好ましい。ブラックマトリクスを有しないと、アライメントの自由度が増すとともに、光の利用効率を向上させることができる。また、カラーフィルタ層を有しないことによっても、アライメントの自由度が増すとともに、光の利用効率を向上させることができる。

図１Ａを参照して、表示装置１００のオフ状態（ここでは、液晶層２２Aに電圧が印加されておらず、液晶層２２Ａを通過する光にリタデーションを与えない状態）の動作状態を説明する。

非偏光の外光Ｌｉ－０は、偏光板３０を通過すると、偏光透過軸３０ＰＡに平行な直線偏光Ｌｉ－１となり、位相差板４０を通過すると、例えば右回り円偏光Ｌｉ－２となる。右回り円偏光Ｌｉ－２は、オフ状態の液晶素子層２０Ａを通過しても偏光状態は維持され、右回り円偏光Ｌｉ－３のままで、有機ＥＬ素子層１０に入射する。円偏光Ｌｉ－３は、有機ＥＬ素子層１０で反射され、左回り円偏光Ｌｒ－１となる。この左回り円偏光Ｌｒ－１は、液晶素子層２０Ａを通過しても偏光状態は維持され、左回り円偏光Ｌｒ－３のままで、位相差板４０に入射する。左回り円偏光Ｌｒ－３は、位相差板４０を通過すると、直線偏光Ｌｉ－３となる。直線偏光Ｌｉ－３の偏光方向は、直線偏光Ｌｉ－１と直交する方向であり、偏光板３０の偏光透過軸３０Ａと直交するので、偏光板３０で吸収される。すなわち、オフ状態の表示装置１００は、反射型表示は黒を表示することになる。

一方、図１Ｂに示す、表示装置１００がオン状態（ここでは、液晶層２２Aに電圧が印加されており、液晶層２２Ａを通過する光に概ね４分の１波長のリタデーションを生じさせる状態）では、右回り円偏光Ｌｉ－２は、オン状態の液晶素子層２０Ａを通過すると、直線偏光Ｌｉ－４となる。直線偏光Ｌｉ－４の偏光方向は、直線偏光Ｌｉ－２と直交する方向である。直線偏光Ｌｉ－４は有機ＥＬ素子層１０に入射し、有機ＥＬ素子層１０で反射され、直線偏光Ｌｒ－４となる。直線偏光Ｌｒ－４の偏光方向は、直線偏光Ｌｉ－４と同じである。直線偏光Ｌｒ－４は、オン状態の液晶素子層２０Ａを通過し、右回り円偏光Ｌｒ－５となり、位相差板４０に入射する。位相差板４０に入射した右回り円偏光Ｌｒ－５は、位相差板４０を通過し、直線偏光Ｌｒ－６となる。直線偏光Ｌｒ－６の偏光方向は、直線偏光Ｌｉ－１と同じであり、偏光板３０を通過する。

ここで、例えば、偏光板３０の透過率を４２％、位相差板４０の透過率を１００％、液晶素子層２０Ａの透過率を８５％、有機ＥＬ素子層１０の反射率を９０％とすると、偏光板３０から出射される反射光Ｌｒ－７は、外光Ｌｉ－０の約２７％となる。この反射光Ｌｒ－７による反射型表示は、有機ＥＬ素子層１０で鏡面反射される場合は、ミラー表示となる。有機ＥＬ素子層１０と液晶素子層２０Ａとの間に散乱層（不図示）を設けることによって、白色表示とすることもできる。なお、散乱の程度によって、ミラー表示と白色表示との中間的な表示（銀色に見える）とすることもできる。この散乱層として、偏光依存性を有し、散乱が強い方位が偏光板３０の透過軸３０ＰＡと±５度以内の角をなす散乱層を用いると、一般的な等方的に光を散乱する散乱層を用いる場合よりも、コントラスト比を高めることができる。

散乱層としては、表面に凹凸構造を有しない、相分離タイプの散乱層（例えば、株式会社ダイセル製の相分離ＡＧフィルム）を好適に用いることができる。さらに、偏光依存性を有する散乱層としては、例えば、帝人デュポンフィルム株式会社製の偏光散乱フィルム（特許第５４６８７６６号公報）を好適に用いることができる。

有機ＥＬ素子層１０から発せられる光ＬＥ－１は、非偏光であり、オン状態であっても、オフ状態であっても、偏光板３０によって一部が吸収される。例えば、偏光板３０の透過率を４２％にすると、自発光表示に用いられる光ＬＥ－２は、光ＬＥ－１の４２％ということになる。

なお、上記の説明におけるオン状態およびオフ状態のそれぞれにおいて、有機ＥＬ素子層１０をオン／オフ切り替えることができる。

次に、図２Ａおよび図２Ｂを参照して、本発明の実施形態による他の表示装置２００の構成および動作を説明する。図２Ａおよび図２Ｂに表示装置２００の模式的な分解斜視図を示す。図２Ａは、オフ状態、図２Ｂは、オン状態をそれぞれ示している。

表示装置２００は、図１Ａおよび図１Ｂに示した表示装置１００の偏光板３０の観察者側に配置された反射型偏光板５０をさらに有しており、その他の構成は、表示装置１００と同じであり得る。

反射型偏光板５０は、偏光透過軸５０ＰＡに平行な直線偏光を透過し、偏光透過軸５０ＰＡと直交する偏光方向の直線偏光を反射する。反射型偏光板５０の直線偏光反射率を４５％とすると、図２Ａに示したオフ状態において、表示装置２００の反射型表示は外光Ｌｉー０の４５％の反射光Ｌｉ－ｒで表示することになる。また、図２Ｂに示したオン状態において、表示装置２００の反射型表示は、外光Ｌｉー０の７２％の反射光（Ｌｒ－８＝Ｌｒ－７＝２７％＋Ｌｒ－ｒ＝４５％）で表示を行うことができる。

したがって、表示装置２００の表示は、表示装置１００に比べて、明るい表示を行うことができる。ただし、コントラスト比の観点からは、表示装置１００の方が優れている。

なお、反射型偏光板５０に代えて、散乱層を設けてもよい。散乱層を設けることによって、オン状態で、白または銀色の反射型表示を行うことができる。

さらに、反射型偏光板５０の観察者側に、散乱層を設けてもよい。反射型偏光板５０を設けることにより、散乱層だけを設けた場合よりも、オン状態においても、オフ状態においても、明るい反射型表示を行うことができる。

次に、図３を参照して、有機ＥＬ素子層１０の構造の例を説明する。有機ＥＬ素子層１０は、公知の種々の有機ＥＬ素子層を用いることができるが、カラーフィルタ層を有しない、個々の有機ＥＬ素子が原色光を発することができる有機ＥＬ素子層を用いることが好ましい。

例えば、図３に模式的な断面図を示す有機ＥＬ素子層１０は、基板１０２と、基板１０２上に形成されたバックプレーン１２０、バックプレーン１２０上に形成された陽極１１２、陽極１１２上に形成された有機ＥＬ層１１０、有機ＥＬ層１１０上に形成された陰極１１４とを有している。有機ＥＬ層１１０は、赤色光を発する有機ＥＬ層１１０Ｒ、緑色光を発する有機ＥＬ層１１０Ｇおよび青色光を発する有機ＥＬ層１１０Ｂを有している。ここで、有機ＥＬ層を示す参照符号１１０Ｒ、１１０Ｇ、および１１０Ｂは、それぞれの色光（原色）を発する有機ＥＬ素子（原色画素）の参照符号としても使う。すなわち、有機ＥＬ素子層１０は、赤色を発する有機ＥＬ素子１１０Ｒ、緑色を発する有機ＥＬ素子１１０Ｇ、および青色を発する有機ＥＬ素子１１０Ｂを有している。有機ＥＬ素子層１０のカラー表示が可能な１つの画素（以下、単に「画素」といい、「原色画素」と区別する。）は、赤色を発する有機ＥＬ素子１１０Ｒ、緑色を発する有機ＥＬ素子１１０Ｇ、および青色を発する有機ＥＬ素子１１０Ｂで構成されている。有機ＥＬ素子層１０の画素を構成する原色画素の組み合わせはこれに限られない。

図３に示すように、陽極１１２は、各有機ＥＬ素子（原色画素）に設けられており、例えば、金属層（例えば、厚さが１５０ｎｍの銀／ＩＴＯの積層構造）で形成されており、反射率は例えば、約９５％であり得る。陰極１１４は、複数の有機ＥＬ素子（原色画素）に共通に、例えば、すべての有機ＥＬ素子（原色画素）に共通に１つの金属層（例えば、厚さが１０ｎｍの銀層）であり、反射率は例えば約５０％である。有機ＥＬ素子層１０は、全体として、例えば、約９０％の反射率を有し得る。

有機ＥＬ素子１１０Ｒ、１１０Ｇ、１１０Ｂおよびバックプレーン１２０の全体を覆うように、薄膜封止構造１３０が形成されている。薄膜封止構造１３０の上に、上述した散乱層１４０が設けられる。薄膜封止構造１３０は、よく知られているように、有機絶縁層と無機絶縁層との積層構造を有している。なお、基板１０２としては、公知の透明基板（ガラス基板、ポリイミド基板）を用いることができる。

次に、図４を参照する。図４は、有機ＥＬ素子層１０の模式的な上面図であり、有機ＥＬ素子１１０Ｒ、１１０Ｇ、１１０Ｂに接続された配線を含む、バックプレーン１２０の最上層に位置する配線層の構成を模式的に示している。

配線層は、電源ライン１２２、スキャンライン１２３、エミッションライン１２５、ＥＬ電源ライン１２６、１２７（ＶＤＤ、ＶＳＳ）を含んでいる。また、配線層は、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ，不図示）を保護するための遮光パターン１２４を含んでおり、遮光パターンの凸部１２４Ｃは、キャパシタの電極を兼ねている。

高精細な表示を行う有機ＥＬ素子層１０に対して、液晶素子層２０Ａは粗い表示を行うので、有機ＥＬ素子層１０の画素に対して、液晶素子層２０Ａの画素は大きい。すなわち、有機ＥＬ素子層１０の２以上の画素から発せられた光が、液晶素子層２０Ａの１つの画素を透過するように配置されている。例えば、有機ＥＬ素子層１０の１０以上、あるいは３０以上の画素から発せられた光が、液晶素子層２０Ａの１つの画素を通過するように配置される。

図４からわかるように、有機ＥＬ素子層１０の内、有機ＥＬ素子１１０Ｒ、１１０Ｇ、１１０Ｂおよび配線等１２２、１２３、１２４、１２５、１２６、１２７が形成されていない領域も少なくない。たとえ陰極１１４（図４では不図示）が全面に形成されていても、反射率は約５０％である。そこで、ダミー配線層１２８を反射率が約９５％の金属層で形成することによって、有機ＥＬ素子層１０の全体として、例えば、約９０％の反射率を実現し得る。ダミー配線層１２８は、例えば、陽極１１２と同じ金属材料を用いて形成され得る。

次に、液晶素子層２０Ａの構成と駆動方法を説明する。

図５、図６および図７を参照して、セグメント駆動される液晶素子層の構成を説明する。セグメント駆動とは、１画素単位（各セグメント）に電圧を個別に印加する駆動で、ソースドライバが同時並行で各画素に電圧を印加する駆動をいう。

図５に、セグメント駆動される液晶素子層２０ＡＳ１の模式的な平面図を示す。液晶素子層２０ＡＳ１のアクティブ領域２０ＡＡに、画素電極２１０が例えばマトリクス状に配列されている。図５では、１列の画素電極２１０の内、額縁領域２０ＦＡに最も近い３つの画素電極２１０だけを示している。

画素電極２１０のそれぞれには、ソースドライバ２１４から信号配線２１２を介して表示電圧が供給される。画素電極２１０と、画素電極２１０上に配置される液晶層（不図示）と、液晶層を介して画素電極２１０と対向するように配置された共通電極（不図示）とによって、画素容量２１０Ｃが形成されている。共通電極は、典型的には、複数の画素電極２１０のすべてと対向する１つの導電層として形成される。画素電極２１０、共通電極および信号配線２１２は、いずれも透明導電材料（例えば、ＩＴＯ、ＩＺＯ）で形成されている。信号配線２１２の内で、額縁領域２０ＦＡに存在する部分は、金属（例えばアルミニウム）で形成してもよい。複数の信号配線２１２の中には、２以上の画素電極２１０と重なる信号配線２１２が存在する。また、信号配線２１２と画素電極２１０とが接続された点よりもソースドライバ２１４から遠い部分は、電気的に不要なので、例えば、点ＰＯで切断してもよい。ただし、信号配線２１２は、表示の均一性の観点から残しておくことが好ましい。液晶素子層２０ＡＳ１には、ブラックマトリクスおよびカラーフィルタは形成されていない。

ここでは、ソースドライバ２１４は、液晶素子層２０ＡＳ１のアクティブ領域２０ＡＡの一方の端（下端）に近い額縁領域２０ＦＡに配置した例を示しているが、アクティブ領域２０ＡＡを介して対向する２辺に沿って、ソースドライバ２１４を配置してもよい。また、ソースドライバ２１４は、各辺に沿って、複数のドライバＩＣを配置してもよい。

図５に示した構成では、画素数が１０００個になると、１０００本のソース信号線２１２が必要となり、例えば、アクティブ領域２０ＡＡの上下にソースドライバを配置しても、それぞれ５００の出力が必要となり、入手可能なソースドライバＩＣの制約や、ソースドライバＩＣの出力から信号配線２１２の引き回しのスペースを十分に確保できないことがある。例えば、ウォッチ用途では、アクティブ領域は、例えば１．７型で、液晶素子層に、例えば３０個×３０個の画素が形成される。

そこで、図６に示す液晶素子層２０ＡＳ２のように、それぞれが、画素電極２１０のいずれかに電気的に接続された複数の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）２１０Ｔを設け、ＴＦＴ２１０をアクティブ領域２０ＡＡの外側、すなわち、額縁領域２０ＦＡに配置することが好ましい。

液晶素子層２０ＡＳ２は、ＴＦＴ２１０Ｔのオン／オフを制御するための走査信号をＴＦＴ２１０のゲート電極に走査配線２２２を介して供給するゲートドライバ２２４を額縁領域２０ＦＡに有している。すなわち、ＴＦＴ２１０Ｔは、一般的なアクティブマトリクス型液晶表示装置が画素ごとに有するＴＦＴ（画素ＴＦＴ）を額縁領域２０ＦＡに配置したものに相当する。アクティブ領域２０ＡＡ内の信号配線２１２は、透明導電材料で形成されているので、線幅が比較的広く、信号配線２１２と画素電極２１０との間に形成されるカップリング容量２１２Ｃが大きく、クロストークおよび／またはフリッカを引き起こすことがある。

カップリング容量２１２Ｃを小さくするために、信号配線２１２の線幅を小さく（厚さを大きく）する、および／または、画素電極２１０と信号配線２１２との間に配置された有機絶縁層の厚さを大きくすることが考えられる。また、フレームごとに液晶層に印加される電圧の符号を反転させるフレーム反転駆動を採用することが好ましい。

例えば、１．７型の正方形のアクティブ領域２０ＡＡに６０個×６０個の画素を配列する場合には、信号配線をシート抵抗が５０オーム／□のＩＺＯ膜で、線幅を３μｍとし、有機絶縁層の厚さを３μｍとすると、ソースドライバを片側に配置した場合でも、画素容量２１０Ｃの容量値Ｃｐが約１１ｐｆ、カップリング容量２１２Ｃの容量値Ｃｃが約０．９ｐｆで、Ｃｃ／Ｃｐが約０．０８で、時定数が約７μｓとなる。ソースドライバを両側に配置すると、画素容量２１０Ｃの容量値Ｃｐが約１１ｐｆ、カップリング容量２１２Ｃの容量値Ｃｃが約０．５ｐｆで、Ｃｃ／Ｃｐが約０．０５で、時定数が約４μｓとなる。

このように、時定数を１０μｓ以下に確保しながら、Ｃｃ／Ｃｐを０．１以下に抑えることができる。

図７に、上述の６０個×６０個の画素が配列された表示装置の駆動のタイミングチャートの例を示す。

ここでは、図６におけるゲートドライバ２２４の出力が６０個（Ｇ１～Ｇ６０）を有し、ソースドライバ２１４が１０個の入力を有し、その入力が時分割でそれぞれ６個分のデータを出力する場合（すなわち合計６０個のデータを出力する）のタイミングチャートを示している。

例えば、一垂直走査期間が１６．７ｍｓ（すなわち垂直走査周波数（リフレッシュレート）が６０Ｈｚ）のとき、ゲートドライバ２２４からの出力Ｇ１～Ｇ６０のそれぞれは、約１６．７ｍｓ／６０＝約２７８μｓの間だけオン電圧（ここではハイ）をＴＦＴ２１０Ｔに順次供給する。ソースドライバ２１４は、１０個の入力が同時に入力されるが、ＳＳＤ信号１～６により時分割で出力先を切り替えることで、合計６０個の出力を各ＴＦＴ２１０Ｔがオン状態にある期間に、信号電圧を信号配線２１２に順次供給する。したがって、各画素電極に信号電圧が供給される時間は、約２７８μｓ／６＝約４６．３μｓということになる。この例では、各ソースドライバＩＣの出力はＴＦＴ２１０Ｔに接続されているが、これらＴＦＴの中でゲートドライバ２２４の出力によりオン状態になっている６０個に対して、ＳＳＤ信号１～６が順に時分割で信号を伝送することになるため、１０個の画素からなる領域単位でリフレッシュされることになる。

上述したように、アクティブ領域２０ＡＡ内に配置される信号配線２１２は、透明導電材料で形成されているので、時定数が大きくなりやすい。したがって、信号電圧を供給する時間を長くし、時定数の影響を受けにくくすることが好ましい。たとえば、１０個の出力を有するゲートドライバ２２４と、それぞれが６０個の出力を有する６個のソースドライバＩＣとを用いれば、各画素電極に信号電圧を供給する時間を約６倍にすることができる。

本発明の実施形態による表示装置は、通常のアクティブマトリクス型の液晶表示装置と同様の構成を有する、図８に示す液晶素子層２０ＡＳ３を有してもよい。すなわち、行および列を有するマトリクス状に配列された画素ごとにＴＦＴ２１０Ｃが配置され、各行に属する画素のＴＦＴ２１０Ｃのゲート電極は同じ走査線（ゲートバスライン）２２２に接続されており、各列に属する画素のＴＦＴ２１０のソース電極は同じ信号配線（ソースバスライン）２１１に接続されている。

図９に、画素ごとに配置されるＴＦＴ２１０Ｃの構成例の模式的な平面図を示す。図９には、ゲートメタル層ＧＭ、半導体層ＳＣ、ソースメタル層ＳＭ、ビアホールＶＨを模式的に示しており、破線で囲んだ領域がＴＦＴ２１０の形成領域である。この例は、ゲートメタル層（ゲートバスラインおよびゲート電極）ＧＭの幅が約３μｍ、半導体層ＳＣの幅が約４μｍ、ソースメタル層（ソースバスライン、ソース電極）ＳＭの幅が約４μｍ、略正方形のコンタクトホールＣＨ１、ＣＨ２の一辺の長さが約５μｍ、ビアホールＶＨが形成されているソースメタル層の領域の横幅約８μｍ、縦の長さが約１０μｍである。破線で囲んだ領域がＴＦＴ２１０の形成領域は、一辺の長さが約２５μｍの正方形である。

一辺の長さが約２５μｍの正方形のＴＦＴ形成領域の内、一辺の長さが約５μｍのコンタクトホールＣＨ１、２および約８μｍ×約１０μｍのビアホールＶＨが形成されている領域が、反射型表示において視認されにくい。

ここで例示した構成について、画素数と、透過率との関係を見積もった。画素数が９００００（３００×３００）のとき、ＴＦＴ形成領域の一辺の長さは約４μｍで、透過率は０．９３であり、画素数が３６００（６０×６０）のとき、ＴＦＴ形成領域の一辺の長さは約１０μｍで、透過率は０．９９であり、画素数が９００（３０×３０）のとき、ＴＦＴ形成領域の一辺の長さは約５０μｍで、透過率は０．９９となった。なお、反射型表示では、光はアクティブ領域２０ＡＡを２回通過するので、２倍で寄与する。

画素数が多くなると透過率が低下する一方、画素数が少ないと、ＴＦＴ形成領域が大きくなる。ＴＦＴ形成領域の一辺の長さが約１０μｍ以上となると、ＴＦＴ形成領域が視認されやすくなる。通常のアクティブマトリクス型液晶表示装置の構成を採用する場合には、これらを考慮して、用途に応じてＴＦＴの構成を最適化することが好ましい。

本発明の実施形態による表示装置は、例えばウォッチ用途に好適に用いられる。

１０ 有機ＥＬ素子層
２０A 液晶素子層
２４ａ、２４ｂ 透明な基板
２２A 液晶層
３０ 偏光板
４０ 位相差板
１００ 表示装置

Claims (14)

1. 有機ＥＬ素子層と、
   前記有機ＥＬ素子層上に配置された液晶素子層であって、２枚の透明な基板と、前記２枚の透明な基板の間に配置された液晶層とを有し、前記液晶層に電圧を印加することによって、前記液晶層を通過する光に概ね４分の１波長のリタデーションを生じさせることができるように構成された液晶素子層と、
   前記液晶素子層の観察者側に配置された偏光板と
   を有する表示装置。
2. 前記液晶素子層と前記偏光板との間に配置された位相差板をさらに有する、請求項１に記載の表示装置。
3. 前記有機ＥＬ素子層と前記液晶素子層との間に配置された第１の散乱層をさらに有し、前記第１の散乱層は、偏光依存性を有し、散乱が強い方位は、前記偏光板の透過軸と±５度以内の角をなす、請求項１または２に記載の表示装置。
4. 前記偏光板の観察者側に配置された反射型偏光板をさらに有する、請求項１から３のいずれか１項に記載の表示装置。
5. 前記偏光板の観察者側に配置された第２の散乱層をさらに有する、請求項１から４のいずれか１項に記載の表示装置。
6. 前記有機ＥＬ素子層および前記液晶素子層はいずれもカラーフィルタ層を有しない、請求項１から５のいずれか１項に記載の表示装置。
7. 前記液晶素子層はブラックマトリクスを有しない、請求項１から６のいずれか１項に記載の表示装置。
8. 前記液晶素子層と前記有機ＥＬ素子層との間に偏光板を有しない、請求項１から７のいずれかに１項に記載の表示装置。
9. 前記有機ＥＬ素子層は複数の第１画素を有し、前記複数の第１画素は複数の原色画素を含み、
   前記液晶素子層は複数の第２画素を有し、
   前記複数の第２画素のそれぞれは、２以上の第１画素から発せられた光が通過するように配置されている、請求項１から８のいずれか１項に記載の表示装置。
10. 複数の第２画素のそれぞれは画素電極を有し、
    それぞれが、前記複数の第２画素のいずれかの前記画素電極に電気的に接続された複数の薄膜トランジスタをさらに有し、
    前記複数の薄膜トランジスタは、前記複数の第２画素が配列されたアクティブ領域外に配置されている、請求項９に記載の表示装置。
11. 前記複数の薄膜トランジスタと前記複数の第２画素の前記画素電極とを接続する複数の信号配線は、２以上の前記画素電極と重なる信号配線を含む、請求項１０に記載の表示装置。
12. 前記複数の信号配線は透明導電材料で形成されている、請求項１１に記載の表示装置。
13. 前記複数の薄膜トランジスタは、前記アクティブ領域を介して対向する２辺に沿って配列されている、請求項９から１２のいずれか１項に記載の表示装置。
14. 前記複数の信号配線と前記複数の第２画素の前記画素電極との間に配置された有機絶縁層を有し、前記有機絶縁層の厚さは約３μｍよりも大きい、請求項９から１３のいずれかに記載の表示装置。

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