JPH08166589A

JPH08166589A - 液晶表示素子

Info

Publication number: JPH08166589A
Application number: JP6332370A
Authority: JP
Inventors: Shingo Yamauchi; 愼吾山内
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 1994-12-14
Filing date: 1994-12-14
Publication date: 1996-06-25

Abstract

(57)【要約】【目的】ＥＬ素子をバックライトとして用いた輝度の
高い液晶表示素子を提供する。【構成】ガラス基板１１上に背面電極１２を形成し、
その上にＲＧＢの発光を行うＥＬ発光層１３ａ、１３
ｂ、１３ｃを一画素内に区画して形成する。その上に電
子輸送層１４、対向電極１５を形成する。そして、他方
のガラス基板１６の対向面側に薄膜トランジスタ１７
ａ、１７ｂ、１７ｃ、画素電極１８ａ、１８ｂ、１８ｃ
を形成して、両ガラス基板間に高分子分散液晶２０を封
入する。このように構成することにより、ＥＬ発光層か
らの光を高分子分散液晶でその透過を制御することによ
り、輝度の高く、しかも薄型の液晶表示素子を実現する
ことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、液晶表示素子に関
し、さらに詳しくは、自ら発光手段を備えた液晶表示素
子に係る。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の技術としては、図５に示
すように、ＴＮ型液晶を用いた液晶表示素子１の背面に
バックライト２を別途配置したものが知られている。こ
のバックライト２は、蛍光管３と、蛍光管３の背面に配
置される反射板４と、蛍光管３の前面に配置される光拡
散板５とからなっている。しかし、このようなバックラ
イトは、光拡散板５を用いて液晶表示素子１全面に比較
的均一な光を照射することができるものの、装置自体を
厚くしてしまうという問題があった。

【０００３】そこで、このような蛍光管３に光拡散板５
を用いたものより、薄型で容易に液晶表示素子全面に均
一な光を照射することができるバックライトとして、図
６に示すようなフィルム状の有機ＥＬ素子６が知られて
いる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、有機Ｅ
Ｌ素子は、発光効率が悪く、また、その光は図６に示す
ようなカラー液晶表示素子７の偏光板８、９やカラーフ
ィルタ１０を透過するため輝度が低くなり、表示が暗く
なってしまうという問題があった。このような液晶表示
素子では、ドットマトリクスの画素のような高精細な多
階調フルカラー表示、マルチカラー表示が困難であっ
た。この発明は、ＥＬ素子をバックライトとして用いた
輝度の高い液晶表示素子を提供することを目的としてい
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】そこで、請求項１記載の
発明は、透明な画素電極を備えた前面基板と、前記画素
電極に対向した対向電極を設けた背面基板との間に液晶
を封入してなる液晶表示素子であって、前記対向電極は
透明であり、前記背面基板に電界発光層と発光電極とが
設けられたことを特徴としている。請求項２記載の発明
では、前記液晶は高分子分散型液晶であることを特徴と
している。請求項３記載の発明において、前記電界発光
層は前記対向電極と前記発光電極とに挾持されているこ
とを特徴としている。請求項４記載の発明において、前
記発光電極は電界発光層を挾持する一対の電極であるこ
とを特徴としている。

【０００６】

【作用】この発明においては、背面基板に電界発光層を
形成したため、画素近傍で発光させることができる。ま
た、液晶を高分子分散型液晶となすことにより配向膜及
び配向膜への配向処理を不要とするとともに、電界発光
層に赤・緑・青の発光を行うように蛍光色素を分散させ
た領域を有することにより、偏光板およびカラーフィル
タが不要となるので、光透過率が向上すると共にカラー
表示が行える液晶表示素子をより薄型にすることができ
る。さらに、電界発光層を前記対向電極と前記発光電極
とに挟持させることにより、前記対向電極を、液晶を配
向するための電極と電界発光層を発光させるための電極
として兼用するので、電極を別々に設けられタ場合に比
して、電極を形成する必要がなく、さらに液晶を駆動す
る電極間に生じる電界と電界発光層を駆動する電極間に
生じる電界との反発を遮る絶縁工程がいらなくて済み、
構造がより簡単となり製造プロセスを簡略化することが
できる。

【０００７】

【実施例】以下、この発明に係る液晶表示素子の詳細を
図面に示す実施例に基づいて説明する。図１は本実施例
の液晶表示素子の要部を示す断面図である。図中１１
は、背面基板としてのガラス基板であり、その一側面の
全面に渡って、例えばＡｌなどの光を反射させる材料膜
で背面電極１２が形成されている。この背面電極１２の
上には、一画素内にＲ（赤）・Ｇ（緑）・Ｂ（青）の３
種類のＥＬ発光層１３ａ、１３ｂ、１３ｃが区画、配設
され、液晶表示素子の全表示領域に渡ってこれらのＥＬ
発光層１３ａ、１３ｂ、１３ｃがマトリクス状に網羅さ
れている。なお、本実施例においては、ＥＬ発光層のＲ
には、ペリレン系、Ｇにはクマリン系、Ｂにはオキサゾ
ール系の蛍光色素が、ポリＮビニルカルバゾール中に分
散されている。また、これらＥＬ発光層は、正孔輸送層
としての機能を果す。そして、これらＥＬ発光層１３
ａ、１３ｂ、１３ｃの上には、アルミオキシ錯体でなる
電子輸送層１４が全面に形成されている。さらに、電子
輸送層１４の上には、対向電極（コモン電極）１５が全
面に形成されている。

【０００８】また、前面基板としてのガラス基板１６
の、上記ガラス基板１１と対向する面には、上記ＥＬ発
光層１３ａ、１３ｂ、１３ｃと対応する位置に、薄膜ト
ランジスタ（ＴＦＴ）１７ａ、１７ｂ、１７ｃと、例え
ばＩＴＯ（ＩｎｄｉｕｍＴｉｎＯｘｉｄｅ）でなる
画素電極１８ａ、１８ｂ、１８ｃとがマトリクス状に形
成されている。具体的には、画素電極１８ａがＥＬ発光
層１３ａに対向するように形成され、この画素電極１８
ａは薄膜トランジスタ１７ａのソースに接続されてい
る。また、画素電極１８ｂはＥＬ発光層１３ｂに対向す
るように形成され、薄膜トランジスタ１７ｂのソースに
接続されている。さらに、画素電極１８ｃはＥＬ発光層
１３ｃに対向するように形成され、薄膜トランジスタ１
７ｃのソースに接続されている。そして、薄膜トランジ
スタ１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、画素電極１８ａ、１８
ｂ、１８ｃが形成されたガラス基板１６の対向内側面に
は絶縁膜１９が形成されている。

【０００９】ガラス基板１１とガラス基板１６とは、図
示しないシール材を介して所定の画素電極と所定のＥＬ
発光層とが対向するように支持されている。そして、シ
ール材の液晶封入口から高分子分散型液晶２０が封入さ
れて液晶表示素子が形成されている。この高分子分散型
液晶２０は、高分子樹脂２１の中に液晶分子２３が集ま
った液晶溜り２２が多数形成されたものであり、各画素
電極と対向電極１５との間の電位差が０Ｖ（無電界）時
には、液晶溜り２２中の液晶分子２３がその長軸をほぼ
ランダムな方向に向けることによりＥＬ発光層から照射
された光が散乱されるような作用を奏する。図１は、各
画素電極と対向電極１５との間の電位差が０Ｖの時を示
している。このときでも、対向電極１５と背面電極１２
には適宜電圧がかけられており、ＥＬ発光層１３ａ、１
３ｂ、１３ｃは常に発光しているが、液晶分子２３によ
る散乱で着色光がガラス基板１６を抜けて液晶表示素子
の表面側に見えることはない。

【００１０】次に、本実施例の液晶表示素子の駆動方法
を図２を用いて説明する。例えば、緑がかったシアン色
（強い緑と青の混色）を表示する場合、Ｇ（緑）のＥＬ
発光層１３ｂに対応する液晶溜り２２の画素電圧１８ｂ
−対向電圧１５間に電界を形成し、図２に示すように液
晶分子２３を起き上がらせる。なお、画素電極１８ｂの
駆動は当然ながら薄膜トランジスタ１７ｂで行う。この
とき、液晶分子２３は、ガラス基板１６に対してほぼ垂
直になり、光透過率が最大になる。これにより、緑色の
発光色が透過される。また、Ｂ（青）のＥＬ発光層１３
ｃに対向する液晶溜り２２の画素電極１８ｃ−対向電極
１５間に電界を形成し、液晶分子２３を起き上がらせ
る。このとき、画素電極１８ｃ−対向電極１５間に形成
された電界が強くならないように調整する。このため、
液晶分子２３の起き上がりもガラス基板１６に対して、
平均してある程度垂直に近くなり、青色の発光色もある
程度透過する。したがって、強い緑と青の混色により、
緑がかったシアン色が表示される。このとき、Ｒ（赤）
のＥＬ発光層１３ａも発光しているが、対応する画素電
極１８ａ−対向電極１５間に電位差が生じていないの
で、液晶分子はランダムな方向を向いており、発光色は
透過されない。

【００１１】また、例えば白色を表示したい場合は、Ｅ
Ｌ発光層１３ａ、１３ｂ、１３ｃに対応する画素電極１
８ａ、１８ｂ、１８ｃと対向電極１５との間に電界を形
成し、液晶分子２３を立たせＥＬ発光層１３ａ、１３
ｂ、１３ｃの発光を全て透過させることにより得られ
る。なお、液晶表示素子の表示色に拘わらずＥＬ発光層
１３ａ、１３ｂ、１３ｃは常に発光させておく。そし
て、色調整は、液晶分子２３の起き上がり具合によって
決まるため、画素電極−対向電極間の電界の強さで調整
することができる。さらに、液晶溜り２２の液晶に黒色
染料（液晶分子とほぼ同じ方向に配列をする）を混在さ
せることにより、無電界時に黒色を表示させることがで
きる。

【００１２】さらに、対向電極１５は、液晶駆動のた
め、印加電圧を正、負にふることはあるが、これに応じ
て背面電極１２に電圧を印加（対向電圧１５−背面電圧
１２間の電位差を一定にする）するようにすればＥＬ発
光層１３ａの発光を常に一定の輝度に保つことができ
る。また、本実施例では、ＥＬ発光層を正孔輸送層と
し、ＥＬ発光層の上に電子輸送層１４を設けたが、ＥＬ
発光層を電子輸送層とし、この上に正孔輸送層を設ける
構成としてもよい。それに伴って、対向電極１５−背面
電極１２間もそれに応じた電界を形成すればよい。本実
施例では、カラーフィルタや偏光板を用いないため、液
晶表示素子の画面全体で均一で明るい表示を行うことが
できる。このため、本実施例では、従来のように暗い場
合にはっきりと視認できなかったカラー階調を明確に表
示することができる。

【００１３】以上、実施例について説明したが、本発明
はこれに限定されるものではなく、構成の要旨に付随す
る各種の設計変更が可能である。例えば、上記実施例で
は、ＥＬ発光層として、有機系の発光物質を用いたが、
無機系の発光物質を用いてもよい。なお、その場合、印
加電圧は、比較的電圧の高い交流信号（数十〜数百Ｖ程
度）を用いる。ちなみに、有機系の発光物質を用いた場
合は、低い電圧での直流信号（数Ｖ〜数十Ｖ程度）で発
光させることができる。また、上記実施例では、液晶と
して、高分子分散型液晶を用いたが、本発明はＴＮ液晶
を用いる液晶表示素子にも適用することが可能である。
また、上記実施例では対向電極を液晶駆動用電極とＥＬ
発光層発光用電極との両者に兼用したがこれに限らず別
々に設けても良い。さらに、Ｒ・Ｇ・Ｂの各ＥＬ発光層
の配置は、一画素領域内に図３に示すような１列ごとの
ストライプ配列としてもよく、また、図４に示すように
モザイク配列としてもよい。また、上記実施例では前面
基板の画素電極に薄膜トランジスタを接続させたが、こ
れに限らず単純マトリクスとして駆動しても良い。

【００１４】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、この発
明によれば、バックライトを別途必要としない構造であ
るため、液晶表示素子の小型化、薄型化および軽量化を
達成させる効果を奏する。加えて、部品点数が減少し、
コスト低減、故障率を低下させるなどの効果がある。ま
た、カラーフィルタを用いない構成とすることにより、
明るく、発色性のよい液晶表示素子を提供することが可
能となる。さらに、バックライトを従来のように機械的
加工で製造する必要がなくなり、ＥＬ発光層の成膜工
程、リソグラフィー工程等を行うだけでよいため、半導
体プロセスの設備を有効に利用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す要部断面図。

【図２】本発明の実施例において液晶を駆動させた状態
を示す要部断面図。

【図３】ＥＬ発光層の配置を示す説明図。

【図４】ＥＬ発光層の他の配置例を示す説明図。

【図５】従来例の要部断面説明図。

【図６】他の従来例の要部断面説明図。

【符号の説明】

１１ガラス基板（背面基板）１２背面電極１３ａ、１３ｂ、１３ｃＥＬ発光層１４電子輸送層１５対向電極１６ガラス基板（前面基板）１７ａ、１７ｂ、１７ｃ薄膜トランジスタ１８ａ、１８ｂ、１８ｃ画素電極２０高分子分散型液晶２１高分子樹脂２２液晶溜り２３液晶

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】透明な画素電極を備えた前面基板と、前
記画素電極に対向した対向電極を設けた背面基板との間
に液晶を封入してなる液晶表示素子であって、前記対
向電極は透明であり、前記背面基板に電界発光層と発光
電極とが設けられたことを特徴する液晶表示素子。
【請求項２】前記液晶は高分子分散型液晶であること
を特徴とする請求項１記載の液晶表示素子。
【請求項３】前記電界発光層は前記対向電極と前記発
光電極とに挾持されていることを特徴とする請求項１記
載の液晶表示素子。
【請求項４】前記発光電極は電界発光層を挾持する一
対の電極であることを特徴とする請求項１記載の液晶表
示素子。
【請求項５】前記電界発光層には、赤、緑、青の発光
色を呈する蛍光色素をそれぞれ分散させた領域を有する
ことを特徴とする液晶表示素子。