【手続補正書】
【提出日】平成17年5月31日(2005.5.31)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【書類名】     明細書
【発明の名称】 発光素子内在型液晶表示素子
【特許請求の範囲】
【請求項１】  第１電極を有する第１基板と、第２電極を有する第２基板の間に液晶層を封入した液晶表示素子において、
前記第１基板の内側面にエレクトロルミネセンス（ＥＬ）素子を設け、該ＥＬ素子の発光面を第１基板の外側に向けたことを特徴とする発光素子内在型液晶表示素子。
【請求項２】  請求項１に記載の発光素子内在型液晶表示素子において、
前記ＥＬ素子が有機ＥＬ素子であることを特徴とする発光素子内在型液晶表示素子。
【請求項３】  請求項１に記載の発光素子内在型液晶表示素子において、
前記ＥＬ素子は第１基板上に形成された第４電極とＥＬ発光層と第３電極との積層構造を有し、前記ＥＬ素子の上に絶縁性の保護膜を介して前記第１電極が積層されていることを特徴とする発光素子内在型液晶表示素子。
【請求項４】  請求項３に記載の発光素子内在型液晶表示素子において、
前記第３電極は反射性を有する反射性電極であることを特徴とする発光素子内在型液晶表示素子。
【請求項５】  請求項１に記載の発光素子内在型液晶表示素子において、
前記液晶表示素子は、第１電極と第２電極の交差部に生じる複数個の画素を配列してあり、各画素のそれぞれに対応して、互いに独立する発光層を有するＥＬ素子を設けることを特徴とする発光素子内在型液晶表示素子。
【請求項６】  請求項５に記載の発光素子内在型液晶表示素子において、
前記ＥＬ素子はそれぞれ異なる色を発光する複数種類のＥＬ素子であることを特徴とする発光素子内在型液晶表示素子。
【請求項７】  請求項３に記載の発光素子内在型液晶表示素子において、
前記保護膜と前記第１電極の間には層間絶縁膜を設けることを特徴とする発光素子内在型液晶表示素子。
【請求項８】  請求項１に記載の発光素子内在型液晶表示素子において、
前記第１電極が反射性電極であることを特徴とする発光素子内在型液晶表示素子。
【請求項９】  請求項７に記載の発光素子内在型液晶表示素子において、
前記層間絶縁膜が入射光を散乱させるための凹凸面を有することを特徴とする発光素子内在型液晶表示素子。
【請求項１０】  請求項１に記載の発光素子内在型液晶表示素子において、
前記液晶表示素子はさらにカラー・フィルタを内蔵していることを特徴とする発光素子
内在型液晶表示素子。
【請求項１１】  請求項１０に記載の発光素子内在型液晶表示素子において、
前記カラー・フィルタは前記第２基板の内側面に形成されていることを特徴とする発光素子内在型液晶表示素子。
【請求項１２】  請求項１０に記載の発光素子内在型液晶表示素子において、
前記カラー・フィルタは前記第１基板の第１電極上に形成されていることを特徴とする発光素子内在型液晶表示素子。
【請求項１３】  請求項１０に記載の発光素子内在型液晶表示素子において、
前記カラー・フィルタは前記第１基板のＥＬ素子と第１電極との間に形成されていることを特徴とする発光素子内在型液晶表示素子。
【請求項１４】  請求項１に記載の発光素子内在型液晶表示素子において、
前記液晶表示素子はさらに光拡散層を内蔵していることを特徴とする発光素子内在型液晶表示素子。
【請求項１５】  請求項１４に記載の発光素子内在型液晶表示素子において、
前記光拡散層は前記第２基板の内側面に形成されていることを特徴とする発光素子内在型液晶表示素子。
【請求項１６】  請求項１に記載の発光素子内在型液晶表示素子において、
前記液晶表示素子はさらに前記ＥＬ素子を駆動するための半導体スイッチング素子を内蔵していることを特徴とする発光素子内在型液晶表示素子。
【請求項１７】  請求項１６に記載の発光素子内在型液晶表示素子において、
前記半導体スイッチング素子は前記第１基板上に形成され、該半導体スイッチング素子上にＥＬ素子が形成されていることを特徴とする発光素子内在型液晶表示素子。
【請求項１８】  請求項１６に記載の発光素子内在型液晶表示素子において、
前記第１基板は、シリコン基板からなり、前記半導体スイッチング素子は、該シリコン基板を半導体層として利用することを特徴とする発光素子内在型液晶表示素子。
【請求項１９】  請求項１に記載の発光素子内在型液晶表示素子において、
前記液晶層は、液晶分子と２色性色素からなるゲストホスト液晶であることを特徴とする発光素子内在型液晶表示素子。
【請求項２０】  請求項１に記載の発光素子内在型液晶表示素子において、
前記液晶層は、液晶分子と有機高分子材料との散乱型液晶であることを特徴とする発光素子内在型液晶表示素子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光源を有する液晶表示素子において、光源としてＥＬ素子を利用するものである。また、発光素子の非点灯の際には、反射型で使用可能な反射型液晶表示素子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
現在、小型情報機器に用いられる液晶表示素子としては、液晶自体には発光機能を持たず、液晶表示素子に光源を内蔵させた透過型液晶表示素子などが用いられている。透過型液晶表示素子の他には、液晶表示素子に内蔵した光源ではなく、外部からの光を用いて表示を可能とする反射型液晶表示装置、あるいはそれぞれの機能を併せ持つ半透過型液晶表示装置等が主流である。
【０００３】
一方、このような液晶表示素子とは異なるものとして、液晶表示パネルの一部に発光性を有する材料を使用し、液晶の電気光学変化を利用して表示を可能とする液晶表示装置が、例えば、特開昭６０−５０５７８号公報や特開昭６０−１２９７８０号公報に提案されている。あるいは、液晶表示パネルの視認者と反対側（裏側）に紫外線を発光する光源を配置し、さらに液晶表示パネルと光源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、ゲストである蛍光二色性色素の二色性比を改善し、視認性を改善する提案が、社団法人「映像情報メディア学会」主催の"Proceedings of The Fifth International Display Workshops"（1998年度）において、行われた（予稿集ＩＤＷ’98の第２５頁〜第２８頁参照）。しかし、蛍光二色性色素を含む液晶表示素子では、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。
【０００４】
また、発光素子としては、１９８７年のｋｏｄａｋ社の発表”Applied Physics Letter，５１の９１３頁（１９８７年）”に端を発したＥＬ素子の研究開発が急速な進歩を見せている。現在では、カーオーディオや携帯電話への製品実用化のステージに達している。さらに高性能化のために、半導体スイッチング素子を用いる例も報告されている。さらに、燐光材料ＥＬ素子による高輝度化の報告、プラスチック基板化による軽量で、薄型化も報告されている。
【０００５】
従来例におけるＥＬ素子を図１３に基づいて説明する。透明な第１基板１上には、透明導電膜からなるアノード電極２１と、アノード電極２１上と一部で重なり、それ以外の部分には開口部を有する発光領域を限定する位置決め絶縁膜２０を設ける。さらに、アノード電極２１上には、正孔（ホール）輸送層３５と発光層２３と電子輸送層２２を順次積層し、さらに、電子輸送層２２上にはカソード電極２４を設ける。位置決め絶縁膜２０は、アノード電極２１とカソード電極２４との交差部の電気的短絡を防止している。
【０００６】
以上に示すアノード電極２１と正孔輸送層３５と発光層２３と電子輸送層２２とカソード電極２４によりＥＬ素子１７を形成する。ＥＬ素子１７は水分により発光輝度の低下が発生するため、第１基板１と接着する金属ケース３０を設け、第１基板１と金属ケース３０との間には、水分を除去した空気層３８を有する。
【０００７】
ＥＬ素子１７からの透過出射光６１は、アノード電極２１と第１基板１を透過して観察者側に出射する。カソード電極２４は発光層２３からの発光を第１基板１側に効率良く出射するために、仕事関数が小さい反射性を有する金属膜を用いる。ＥＬ素子１７を構成する各材料としては、例えば、アノード電極２１は酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）膜、正孔輸送層３５は、トリフェニルアミン誘導体、発光層２３は、イリジウム錯体（Ｉｒ（ｐｐｙ）3 ）、電子輸送層２２は、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（ＩＩＩ）錯体、カソード電極２４は、酸化リチウム−アルミニウム（Ｌｉ2 Ｏ−Ａｌ）膜を用いている。
【０００８】
ＥＬ素子１７を構成するカソード電極２４は、反射性金属膜のため、外部光源からの光により反射をし、外部環境が明るい状況では、反射光が強いため、ＥＬ素子１７からの透過出射光６１との光強度差が小さくなる。第１基板１の観察者側には、位相差板５６と偏光板５５の順に積層し、１／４波長偏光フィルタとして機能させ、外部光源（図示せず）からの光がカソード電極２４の鏡面反射により観察者側に出射することを防止している。そのため、透過出射光６１と反射光とのコントラスト比は充分大きくできる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、外部光源の光強度が強い場合には、ＥＬ素子１７からの透過出射光６１の強度が、ＥＬ素子１７の外部光源による反射光強度に負けるため、透過出射光６１の光はほとんど認識されず、コントラスト比も低下してしまう。また、外部光源の光強度が強い場合には、ＥＬ素子１７の発光強度を増加する必要があり、ＥＬ素子１７の消費する電力も増加してしまい、小型携帯情報機器、携帯電話、パーソナル・デジタル・アシスタント（ＰＤＡ）、小型ゲーム機、時計では、電池の消耗が激しく、小型の電池では、充分な使用時間の確保ができなくなってしまう。また、電池の劣化も加速してしまう。
【００１０】
これに対し、外部光源の光強度が強い場合には、先に説明した液晶表示装置が受光型表示素子として有効であるが、外部光源の光強度が弱い、あるいはない使用環境では、表示を認識することができなくなってしまう。これを解決する手法として、半透過反射板を用いた、半透過反射型液晶表示素子、あるいは液晶表示パネルの観察者側に導光板を配置したフロント照明を有する反射型液晶表示素子もあるが、液晶表示パネルの外部に光源を設けるため、薄型化、軽量化に限界があった。さらに、光源の接続、光源と液晶表示素子とのモジュール化も複雑であった。また、発光素子による表示と液晶表示素子による表示の位置合わせも難しく、発光素子は、液晶表示素子の単なる光源としての役割しかしていなかった。
【００１１】
そこで本発明は、液晶表示素子と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、軽量化を行うことを目的とする。つまり、本発明の目的は、液晶表示素子と発光素子との一体化による発光素子内在型液晶表示素子を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成する本発明の発光素子内在型液晶表示素子は、第１電極を有する第１基板と、第２電極を有する第２基板の間に液晶層を封入した液晶表示素子であり、この第１基板の内側面にＥＬ素子を設けることを特徴とする。また、このＥＬ素子は、有機ＥＬ素子であることが好ましく、第１基板上に形成された第３電極とＥＬ発光層と第４電極との積層構造を有し、ＥＬ素子の上に第１電極が積層されている構成が好ましい。
【００１３】
また、本発明の発光素子内在型液晶表示素子は、第１電極と第２電極の交差部に設ける液晶表示画素を複数配列し、ＥＬ素子は、前記液晶表示画素を数個単位とする画素群毎に、独立する一個の発光層を有することを特徴とする。あるいは、液晶表示画素毎に、互いに独立する発光層を有することを特徴とする。
【００１４】
本発明の発光素子内在型液晶表示素子は、ＥＬ素子の上に絶縁性の保護膜が設けられ、該保護膜の上に第１電極が積層されている。さらに、この保護膜と第１電極の間に絶縁膜を設置してもよく、該絶縁膜は第１電極を形成する面を平坦化する機能を有する。
【００１５】
また、この第１電極が反射性電極であってもよく、その場合には発光面を第１基板側に向けて配置しているのが好ましい。第１電極が反射性電極である場合には、透過率が小さいため、ＥＬ素子からの発光を通過させるための開口部を設けるのが好ましい。さらに、上記保護膜が入射光を散乱させるための凹凸面を備えることが好ましい。
【００１６】
本発明の発光素子内在型液晶表示素子は、カラー・フィルタを内蔵していてもよい。このカラー・フィルタは、第２基板の内側面、あるいは第１基板の第１電極上、あるいは第１基板のＥＬ素子と第１電極との間に形成するのが好ましい。
【００１７】
本発明の発光素子内在型液晶表示素子は、さらに光拡散層を内蔵していてもよい。この光拡散層は、第２基板の内側面に形成するのが好ましい。
【００１８】
本発明の発光素子内在型液晶表示素子は、さらにＥＬ発光素子を駆動するための半導体スイッチング素子を内蔵していてもよい。この半導体スイッチング素子は、第１基板上に形成し、半導体スイッチング素子上にＥＬ素子を形成するのが好ましい。
【００１９】
本発明の発光素子内在型液晶表示素子に用いる第１基板としては、シリコン基板を使用することができる。このシリコン基板を半導体層として利用することも可能である。
【００２０】
本発明の発光素子内在型液晶表示素子に用いる液晶層としては、液晶分子と２色性色素
からなるゲストホスト液晶や、液晶分子と有機高分子材料からなる透明固形物の散乱型液晶を使用することができる。さらに、ＥＬ素子はそれぞれ異なる色を発光する複数種類のＥＬ素子であってもよい。
【００２１】
【発明の実施の形態】
＜第１の参考例＞
〔第１の参考例の液晶表示装置の構成：図１、図２、図３〕
以下に本発明の参考例である発光素子内在型液晶表示素子について、図面を参照しながら説明する。本参考例の特徴は、ＥＬ素子を第１基板のほぼ全面に形成する点である。図１は、本発明の第１の参考例における液晶表示素子を有する液晶表示装置の立体模式図である。図２は、図１に示すＡ−Ａ線における液晶表示装置の断面図である。図３は、図２の発光素子内在型液晶表示素子の一部を拡大する断面である。以下に、図１と図２と図３とを交互に用いて第１の参考例を説明する。
【００２２】
図１は、本発明の液晶表示素子を使用する携帯情報機器を示すものである。携帯情報機器８１のケース８２には、画像を表示するための表示部９６があり、この表示部９６の脇には、表示内容を変更するためのモード切り換えボタン８５、スクロールアップ（＋）ボタン８６、スクロールダウン（−）ボタン８７、および通信部８８、携帯情報機器８１のオン・オフを行うスイッチボタン８９がある。
【００２３】
つぎに、図２に示すように、携帯情報機器８１は、液晶表示素子Ｐと、液晶表示素子Ｐの表示部９６を見通すことができる風防ガラス９０が設けられている。ケース８２の裏蓋１０３側には回路基板１０５が設けられており、この回路基板１０５の上に液晶表示素子Ｐが実装されている。本参考例における液晶表示素子は、風防ガラス９０側（視認側）より、第２電極４２（図３）が設けられた第２基板４１、液晶５１、第１電極４３（図３）とＥＬ素子１７（図３）が設けられた第１基板１を基本構成としている。液晶表示素子Ｐの第１基板１と第２基板４１は所定の間隙を隔てて対向しており、第１基板１と第２基板４１の間のスペースに液晶５１が封入してある。液晶５１はシール材５２と図示しない封孔部により密閉されている。
【００２４】
また、第２基板４１の電極は、導電部材（図示せず）によって回路基板１０５上の信号端子に接続されている。ケース８２上に配置されている通信部８８は、通信用回路基板９１上に実装されている。この通信用回路基板９１は柔軟な印刷回路基板（フレキシブルプリント基板：ＦＰＣ）からなる第１のＦＰＣ９２により回路基板１０５と接続している。通信部８８は送受信あるいは受信用であり、位置情報用のＧＰＳセンサ、あるいはブルートゥース送受信センサ、あるいは赤外線送受信センサである。また、回路基板１０５にはエネルギー源として電池９４が設けられ、電池押さえバネ９３により回路基板１０５に取り付けられている。
【００２５】
図３は本発明の第１の参考例における液晶表示素子Ｐの一部を拡大する断面図である。先にも示したが、本参考例の特徴は、表示部９６全面に形成する一個のＥＬ素子を第１基板１上に有する点である。さらに、一個の独立するＥＬ素子上には、液晶層を駆動するための複数の第１電極４３と第２電極４２とを有し、その交点が液晶表示画素となり、液晶表示画素を数個単位とする画素群が備えられている。
【００２６】
まず、第１基板１上には、第３電極の反射性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ウム合金にて形成する。カソード電極２４上には、キノリノールアルミ錯体（Ａｌｑ）からなる電子輸送層２２と、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と、トリフェニルアミン誘導体からなる正孔（ホール）輸送層３５と、透明導電膜として酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）膜からなる第４電極のアノー
ド電極２１とを、前記の順に積層する。カソード電極２４からアノード電極２１までの構成によりＥＬ素子１７を構成する。
【００２７】
このＥＬ素子１７上には、ＥＬ素子１７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膜１１を設ける。保護膜１１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（ＩＴＯ）膜からなるストライプ状の第１電極４３を設ける。第１電極４３と所定の間隙を設けて対向する第２電極４２を第２基板４１上に設ける。第２電極４２もストライプ形状であり、第１電極４３とは、ほぼ直交する方向のストライプ電極である。第１電極４３と第２電極４２との交差部が液晶表示画素である。
【００２８】
第１電極４３と第２電極４２との間隙には、２色性色素をゲスト材料として液晶のホスト材料中に混合したゲストホスト液晶からなる液晶５１を封入する。ゲストホスト液晶には、偏光板あるいは位相差板を設けることなく表示を行うことができ、明るい表示が可能である。また、液晶５１とＥＬ素子１７の劣化防止、特に発光層２３に対する紫外線照射による劣化防止、および、第２基板４１の破損を防止するため、プラスチックフィルムからなる紫外線カットフィルム５７を第２基板４１上に設けている。
【００２９】
すなわち、外部環境が明るい場合には、外光からの反射入射光６５は、２色性色素の吸収を発生しない、いわゆる透過率の大きい液晶表示画素では、ＥＬ素子１７を構成する反射性電極のカソード電極２４による強い反射により、反射出射光６６が観察者側に観察される。また、２色性色素の吸収の大きい液晶表示画素では反射入射光は、２色性色素により吸収され観察者側に出射しないため、黒表示として認識される。以上により明暗表示が可能となる。
【００３０】
さらに、外部環境が暗い場合には、受光素子である液晶５１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。そこで、液晶５１の第１基板１側に設ける有機ＥＬ素子１７を点灯する。ＥＬ素子１７からの光は、２色性色素の吸収が弱い液晶表示画素では、透過出射光６１として観察者に明として認識される。２色性色素の吸収の強い液晶表示画素では、ＥＬ素子の出射光は吸収され暗として認識される。
【００３１】
以上の説明で明らかなように、本参考例では、反射表示の明表示部は、透過表示でも明表示部として機能する。さらに、本参考例の特徴は、液晶表示素子の反射表示にＥＬ素子１７の反射性電極を反射板として利用することである。さらに、ＥＬ素子を液晶表示素子の光源として利用することである。
【００３２】
本参考例では、保護膜１１に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ある別の保護膜を設けることにより、観察者が液晶表示素子の反射表示を観察する場合に、明表示を認識できる観察者の方向を広げることが可能となる。つまり、反射光が保護膜で散乱するため、色々な方向に光が拡散するためである。
【００３３】
また、ＥＬ素子１７からなる発光素子を第１基板１と第１電極４３との間に設けることにより、液晶５１に発光素子を接近でき、さらに、保護膜１１と液晶５１によりＥＬ素子１７への透水性を低減でき、発光素子の劣化を防止することが可能となる。
【００３４】
＜第２の参考例＞
〔第２の参考例の液晶表示装置の構成：図４〕
以下に本発明の第２の参考例における発光素子内在型液晶表示素子について図面を参照しながら説明する。本参考例の特徴は、液晶表示素子の第１電極と第２電極との交差部に設ける液晶表示画素毎に独立する発光層を有する点である。図４は、本参考例における発光素子内在型液晶表示素子の一部を拡大する断面である。以下に、図４を用いて本参考例
を説明する。
【００３５】
まず、第１基板１上には、第３電極の反射性金属電極からなるカソード電極２４を銀とマグネシウム合金にて形成する。カソード電極２４上には、キノリノールアルミ錯体（Ａｌｑ）からなる電子輸送層２２と、トリアゾール（ＴＡＺ）からなる発光層２３と、トリフェニルアミン誘導体（ＴＰＤ）からなる正孔（ホール）輸送層３５と、第４電極の透明導電膜として酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）膜からなるアノード電極２１とを、前記の順に積層する。また、カソード電極２４と電子輸送層２２との間には、発光領域の限定と、カソード電極２４とアノード電極２１との電気的短絡を防止するために、アクリル樹脂からなる位置決め絶縁膜２０を設ける。上記カソード電極２４からアノード電極２１までの構成により、ＥＬ素子１７を構成する。また、ＥＬ素子１７は第１基板１上に複数個設けられている。
【００３６】
上記ＥＬ素子１７上には、ＥＬ素子１７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膜１１を設ける。保護膜１１上には、透明導電膜として酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）膜からなるストライプ状の第１電極４３を設ける。第１電極４３と所定の間隙を設けて対向する第２電極４２を第２基板４１上に設ける。第２電極４２もストライプ状に形成し、第１電極４３とは、ほぼ直交する方向のストライプ電極である。第１電極４３と第２電極４２との交差部が液晶表示画素である。本参考例では、液晶表示画素とＥＬ素子１７が一対一に対応するように設けられている。
【００３７】
第１電極４３と第２電極４２との間隙には、スーパーツイストネマティック（ＳＴＮ）液晶からなる液晶５１を有する。第２基板４１上には、位相差板５６と偏光板５５の順に積層する。位相差板５６は一枚、あるいは複数枚積層して、液晶５１と位相差板５６との組み合わせで５００ｎｍから５５０ｎｍの波長のいずれかを選択し、その波長の１／４波長とする。本参考例では５３０ｎｍの１／４波長の１３２ｎｍを採用した。偏光板５５と位相差板５６により、スーパーツイストネマティック（ＳＴＮ）液晶の反射表示の明暗表示が可能となる。
【００３８】
また、ＥＬ素子１７の点灯画素では、スーパーツイストネマティック（ＳＴＮ）液晶と偏光板と位相差板とで透過率を最大とし、非点灯画素では、スーパーツイストネマティック（ＳＴＮ）液晶と偏光板と位相差板とで透過率を低下することにより、ＥＬ素子１７を使用する状況でも、外部光とＥＬ素子１７の発光の両方を利用することが可能となる。
【００３９】
＜第３の参考例＞
〔第３の参考例の液晶表示装置の構成：図５〕
以下に本発明の第３の参考例における発光素子内在型液晶表示素子について図面を参照しながら説明する。本参考例の特徴は、ＥＬ素子を液晶表示素子の第１電極と第２電極との交差部に設ける液晶表示画素毎に独立する発光層を有し、各液晶表示画素毎にカラー・フィルタを設ける点である。図５は、本参考例における発光素子内在型液晶表示素子の一部を拡大する断面である。以下に、図５を用いて本参考例を説明する。また、第１の参考例と同様な符号は、同様な構成要件を示している。
【００４０】
まず、第１基板１上には、先の参考例と同様に、第３電極の反射性金属電極からなるカソード電極２４を銀とマグネシウム合金にて形成する。本参考例では、カラー・フィルタによるカラー表示を行うため、白色発光のＥＬ発光素子を構成する。カソード電極２４上には、キノリノールアルミ錯体（Ａｌｑ）からなる電子輸送層２２と、ユーロビウム錯体／テルビウム錯体の２層からなる発光層２３と、トリフェニルアミン誘導体（ＴＰＤ）からなる正孔（ホール）輸送層３５と、透明導電膜として酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）膜からなるアノード電極２１とを、前記の順に積層する。また、カソード電極２４と電子輸
送層２２との間には、発光領域の限定と、カソード電極２４とアノード電極２１との電気的短絡を防止するために、アクリル樹脂からなる位置決め絶縁膜２０を設ける。カソード電極２４からアノード電極２１までの構成によりＥＬ素子１７を構成する。
【００４１】
このＥＬ素子１７上の構成は図４と同様であり、保護膜１１と、第１電極４３を設ける。第１基板１に対向して、第２基板４１を設けるが、第２基板４１には第１電極４３と対向する第２電極４２と赤（Ｒ）４４、緑（Ｇ）４５と青（Ｂ）４６のカラー・フィルタを設ける。第２電極４２は、第１電極４３とほぼ直交する方向のストライプ電極である。第１電極４３と第２電極４２との交差部が液晶表示画素であり、各カラー・フィルタは、液晶表示画素とほぼ同様な大きさであり、隣接するカラー・フィルタとはほとんど間隙を有していない。
【００４２】
第１電極４３と第２電極４２との間隙に封入する液晶層は、液晶分子と有機高分子材料のアクリル樹脂からなる透明固形物との散乱型液晶である。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５１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（ｎｏ）と異常光に対応する屈折率（ｎｅ）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（ｎｐ）と、液晶分子の屈折率（ｎｏとｎｅ）との差分と液晶分子の配向性により発生する。本参考例では液晶層の原材料として、大日本インキ製のＰＮＭ−１５７を利用し、液晶を封入後に３６０ナノメートル（ｎｍ）以上の波長の紫外線を３０ｍＷ／ｃｍ２の強度で、６０秒間照射して作成している。液晶の屈折率はｎｏは１．５、ｎｅは１．７であり、透明固形物の屈折率は１．５程度である。
【００４３】
外部環境が明るい場合には、外光からの反射入射光６５は、散乱型液晶が散乱を発生しない状態にあって透過率の大きい液晶表示画素では、ＥＬ素子１７を構成する反射性電極のカソード電極２４からの正反射による反射出射光６６が、観察者側に観察される。また、散乱の大きい液晶表示画素では反射入射光は、ほとんどの光は微小拡散反射を繰り返し拡散光としてカラー・フィルタを透過し、観察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行う。
【００４４】
反射表示の場合には、散乱の大きい表示画素部において、入射光が液晶内で微小拡散反射するのはもちろんであるが、液晶の第１基板１側に設ける反射性電極からの反射光も液晶内で微小拡散反射を繰り返す。そのため、ＥＬ素子を構成する反射性電極により拡散反射光の観察者側への出射強度は、液晶の拡散効果のみによるよりも強くできる。しかしベタ一面のＥＬ素子構成では、ＥＬ素子を点灯する透過表示の場合には、放射光は液晶５１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。
【００４５】
そこで、各表示画素部に対応してＥＬ素子１７を設けるのが有効となるわけである。ＥＬ素子１７の点灯画素では、液晶５１は、透過状態とする。非点灯画素では、散乱状態とすることにより、ＥＬ素子１７を構成する反射性電極からの鏡面反射を防止できる。また、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できるため、良好な表示が達成できた。
【００４６】
ＥＬ素子１７からの発光は、カラー・フィルタにて着色光となり観察者側に出射する。すなわち、カラー・フィルタは、液晶を使用する反射表示と、ＥＬ素子１７を使用する発光表示のカラー化に機能している。また、ＥＬ素子の発光層にカラー発光層を用いれば、カラー・フィルタと発光層の色調を同一とすることにより、カラー・フィルタ層に含まれる顔料等の色素の配合を低減することができ、透水性を低減することもできる。
【００４７】
第２基板４１の観察者側には、プラスチックフィルムからなる紫外線カットフィルムを設けてもよい。紫外線カットフィルムは、液晶５１とＥＬ素子１７の紫外線照射による劣化を防止すること、および、第２基板４１の破損を防止することができる。
【００４８】
以上の説明から明らかなように、発光素子内在型液晶表示素子の第２基板４１上には、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。さらに、ＥＬ素子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ＥＬ素子の反射性電極を利用し、液晶の反射表示を可能としている。また、カラー・フィルタ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。
【００４９】
＜第４の参考例＞
〔第４の参考例の液晶表示装置の構成：図６〕
以下に本発明の第４の参考例における発光素子内在型液晶表示素子について図面を参照しながら説明する。第４の参考例の特徴は、第１電極が反射性電極であり、さらに、ＥＬ素子上の第１電極に反射性電極開口部を設ける点である。図６は、本参考例における発光素子内在型液晶表示素子の一部を拡大する断面である。以下に、図６を用いて本参考例を説明する。また、第３の参考例と同様な符号は、同様な構成要件を示している。
【００５０】
まず第３の参考例と同様に、白色発光のＥＬ素子１７の構成を採用する。このＥＬ素子１７上には、先の参考例と同様に酸化シリコン膜からなる保護膜１１を設ける。保護膜１１上には、反射性電極であるストライプ状の第１電極４３を設ける。第１電極にはＥＬ素子からの発光を通過させるための開口部（以後、反射性電極開口部４９と称する。）を備えている。第１電極４３と所定の間隙を設けて対向する第２電極４２を第２基板４１上に設ける。第２電極４２は、第１電極４３とほぼ直交する方向のストライプ電極である。第１電極４３と第２電極４２との交差部が液晶表示画素である。
【００５１】
第１電極４３と第２電極４２との間隙には、スーパーツイストネマティック（ＳＴＮ）液晶からなる液晶５１を有する。第２基板４１上に設けた位相差板５６と偏光板５５とについては第２の参考例と同様に設置した。また、液晶の反射表示の視認性を改善するために、第２基板４１とカラー・フィルタ４４、４５、４６との間には、アクリル樹脂に屈折率の異なる分散材（スペーサー）を混入する拡散層３９を設ける。
【００５２】
反射表示の場合には、外部光源（図示せず）からの反射入射光６５は、偏光板５５と位相差板５６および第２基板４１と拡散層３９とカラー・フィルタ４４、４５、４６と第２電極４２とを透過し、液晶５１に入射し、光学変調され反射性電極開口部４９以外の領域、つまり反射性のある第１電極で反射し、反射出射光６６として出射する。前記拡散層３９を透過時に拡散され、液晶５１の光学変調により明暗表示を行う。
【００５３】
また、ＥＬ素子１７点灯時には、第１電極４３の反射性電極開口部４９を通過する発光が液晶５１を透過し、偏光板５５より透過出射光６１として観察者側に出射する。
【００５４】
本参考例に示すように、液晶表示素子の反射部材として、ＥＬ素子１７を構成する反射性電極を用いることなく、第１電極４３に反射性電極開口部４９を設けることにより、ＥＬ素子１７の発光層２３等での吸収による反射率の低下を回避できる。さらに、発光層２３による着色を回避できる。以上により、液晶表示素子の反射表示の品質向上が達成できる。
【００５５】
＜第１の実施形態＞
〔第１の実施形態の液晶表示装置の構成：図７〕
以下に本発明の最良の実施形態における発光素子内在型液晶表示素子について図面を参照しながら説明する。第１の実施形態の特徴は、第１電極が反射性電極であり、さらに、ＥＬ素子は、下基板である第１基板側に発光する点である。図７は、第１の実施形態における発光素子内在型液晶表示素子の一部を拡大する断面である。以下に、図７を用いて本実施形態を説明する。また、第３の参考例および第４の参考例と同様な符号は、同様な構成要件を示している。
【００５６】
まず、第１基板１上には、透明導電膜として酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）膜からなるアノード電極２１と、トリフェニルアミン誘導体（ＴＰＤ）からなる正孔（ホール）輸送層３５と、トリアゾール（ＴＡＺ）からなる発光層２３と、キノリノールアルミ錯体（Ａｌｑ）からなる電子輸送層２２と、反射性金属電極からなるカソード電極２４の順に積層する。カソード電極２４は、銀とマグネシウム合金にて形成する。
【００５７】
また、アノード電極２１と正孔輸送層３５との間には、発光領域の限定と、カソード電極２４とアノード電極２１との電気的短絡を防止するために、アクリル樹脂からなる位置決め絶縁膜２０を設ける。前記アノード電極２１からカソード電極２４までの構成によりＥＬ素子１７を構成する。また、ＥＬ素子１７は第１基板１上に複数設けており、本実施形態では、液晶表示画素とＥＬ素子１７とを一対一に設けている。
【００５８】
このＥＬ素子１７上には、ＥＬ素子１７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膜１１を設ける。保護膜１１上には、アルミニウム膜からなる反射性電極である第１電極４３をストライプ状に設ける。第１電極４３と所定の間隙を設けて対向する第２電極４２を第２基板４１上に設ける。第２電極４２は、第１電極４３とほぼ直交する方向のストライプ電極である。第１電極４３と第２電極４２との交差部が液晶表示画素である。
【００５９】
第１電極４３と第２電極４２との間隙には、スーパーツイストネマティック（ＳＴＮ）液晶からなる液晶５１を有する。第２基板４１上には、第２の参考例と同様に、位相差板５６と偏光板５５とを順に積層する。また、液晶の反射表示の視認性を改善するために、第２基板４１と位相差板５６との間には、アクリル樹脂に屈折率の異なる分散材（スペーサー）を混入する拡散層３９を設ける。
【００６０】
反射表示の場合には、外部光源（図示せず）からの反射入射光６５は、偏光板５５と位相差板５６および第２基板４１と拡散層３９とカラー・フィルタと第２電極４２とを透過し、液晶５１に入射し光学変調された光は、反射性電極である第１電極４３により反射し、反射出射光６６として、観察者側に入射とは逆の光路で出射する。前記拡散層３９の透過時に光は拡散され、液晶５１の光学変調により明暗表示を行う。
【００６１】
また、ＥＬ素子１７からの表示は第１基板１から透過出射光６１として認識される。外部環境が明るい場合に、ＥＬ素子１７の反射性電極からの反射を防止するため、第１基板１のＥＬ素子１７を設ける反対の面には、第２の位相差板５９と第２の偏光板５８の順に設ける。第２の位相差板５９は、５３０ｎｍの１／４波長となる位相差値を利用する。第２の偏光板５８の表面は、無反射コートを施している。
【００６２】
本実施形態を使用することにより、液晶表示部は、反射型で良好な表示が可能となり、ＥＬ素子１７の発光は、発光表示単独で利用する表示品質と同等にできるとともに、第１基板１に対して両面の表示が可能となる。反射表示と発光表示では、観察者が見る基板面が異なるため、反射表示を正表示とすると、発光表示は、左右あるいは上下が逆転する表示となる。そのため、駆動にて、発光表示の際には、左右あるいは上下を逆転し、反射表示と同等の表示を行う。
【００６３】
＜第５の参考例＞
〔第５の参考例の液晶表示装置の構成：図８〕
以下に本発明の第５の参考例における発光素子内在型液晶表示素子について図面を参照しながら説明する。第５の参考例の特徴は、ＥＬ素子への水分の影響をより防止するために、ＥＬ素子上に保護膜と層間絶縁膜の２層膜を使用する点である。さらに、層間絶縁膜は、第１電極を形成する面の有機ＥＬ素子における素子段差分を平滑化する機能も有している。図８は、第５の参考例における発光素子内在型液晶表示素子の一部を拡大する断面である。以下に、図８を用いて本参考例を説明する。また、第２の参考例と同様な符号は、同様な構成要件を示している。
【００６４】
ＥＬ素子１７は、第２の参考例と同様な構成を採用する。前記ＥＬ素子１７上には、ＥＬ素子１７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膜１１を設ける。さらに、保護膜１１上には、透明アクリル樹脂からなる層間絶縁膜２５を２μｍの厚さで設ける。ＥＬ素子１７の厚さは、２００ｎｍ程度であるため、２μｍの厚さの層間絶縁膜２５は、表面をほぼ平坦にする。
【００６５】
前記層間絶縁膜２５上には、透明導電膜として酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）膜からなるストライプ状の第１電極４３を設ける。第１電極４３と所定の間隙を設けて対向する第２電極４２を第２基板４１上に設ける。第２電極４２は、第１電極４３とほぼ直交する方向のストライプ電極である。第１電極４３と第２電極４２との交差部が液晶表示画素である。
【００６６】
第１電極４３と第２電極４２との間隙には、スーパーツイストネマティック（ＳＴＮ）液晶からなる液晶５１を有する。第２基板４１上には、第２の参考例と同様に位相差板５６と偏光板５５とを順に積層する。
【００６７】
反射表示の場合には、外部光源（図示せず）からの反射入射光６５は、偏光板５５と位相差板５６および第２基板４１と第２電極４２とを透過し、液晶５１に入射し、光学変調されＥＬ素子１７を構成する反射性電極２４により反射し、反射出射光６６として、観察者側に入射とは逆の光路で出射する。液晶５１の光学変調により明暗表示を行う。また、ＥＬ素子１７点灯時には、発光が液晶５１を透過し、偏光板５５より透過出射光６１として観察者側に出射する。
【００６８】
本参考例に示すように、厚膜の層間絶縁膜２５を設けることにより、ＥＬ素子１７と液晶５１とを分離できる。また、ＥＬ素子１７への透水性をより低減できる。さらに保護膜１１のピンホールによる劣化を防止できる。また、第１電極４３を形成する面を平坦化することができる。以上により発光素子内在型液晶表示素子の信頼性の向上が可能となる。また、本参考例では用いなかったが、保護膜１１を２回に分けて形成することにより、ピンホール発生確率を低減することが可能であった。
【００６９】
＜第６の参考例＞
〔第６の参考例の液晶表示装置の構成：図９〕
以下に本発明の第６の参考例における発光素子内在型液晶表示素子について図面を参照しながら説明する。第６の参考例の特徴は、ＥＬ素子上に、保護膜、カラー・フィルタと層間絶縁膜の順に設ける点である。図９は、第６の参考例における発光素子内在型液晶表示素子の一部を拡大する断面である。以下に、図９を用いて第６の参考例を説明する。また、第２の参考例と同様な符号は、同様な構成要件を示している。
【００７０】
ＥＬ素子１７は、第２の参考例と同様な構成を採用する。前記ＥＬ素子１７上には、Ｅ
Ｌ素子１７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膜１１を設ける。さらに、保護膜１１上には、各画素毎に赤（Ｒ）４４、緑（Ｇ）４５と青（Ｂ）４６のカラー・フィルタを設ける。カラー・フィルタはドライフィルムからの転写方式を真空中で行うことで有機ＥＬ素子１７への劣化を防止できた。さらに、カラー・フィルタ上には、透明エポキシ樹脂からなる層間絶縁膜２５を形成する。
【００７１】
この層間絶縁膜２５上には、透明導電膜として酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）膜からなるストライプ状の第１電極４３を設ける。第１電極４３と所定の間隙を設けて対向する第２電極４２を第２基板４１上に設ける。第２電極４２は、第１電極４３とほぼ直交する方向のストライプ電極である。第１電極４３と第２電極４２との交差部が液晶表示画素である。第１電極４３と第２電極４２との間隙には、スーパーツイストネマティック（ＳＴＮ）液晶からなる液晶５１を有する。第２基板４１上には、第２の参考例と同様に位相差板５６と偏光板５５とを順に積層する。
【００７２】
反射表示の場合には、外部光源（図示せず）からの反射入射光６５は、偏光板５５と位相差板５６および第２基板４１と第２電極４２とを透過し、液晶５１に入射し、光学変調されＥＬ素子１７を構成する反射性電極２４により反射し、反射出射光６６として、観察者側に入射とは逆の光路で出射する。液晶５１の光学変調により明暗表示を行う。また、ＥＬ素子１７点灯時には、発光が液晶５１を透過し、偏光板５５より透過出射光６１として観察者側に出射する。
【００７３】
本参考例に示すように、ＥＬ素子１７と第１電極との間に、カラー・フィルタと層間絶縁膜の２層の異なる厚膜絶縁膜を設けることにより、ＥＬ素子１７と液晶５１とを分離できる。また、ＥＬ素子１７への透水性を低減できる。さらに保護膜１１のピンホールによる劣化を防止できる。また、第１電極４３を形成する面を平坦化することができる。以上により発光素子内在型液晶表示素子の信頼性の向上が可能となる。
【００７４】
さらに、ＥＬ素子１７の発光部とカラー・フィルタとを接近でき、さらに、反射性電極２４とカラー・フィルタとが接近しているので、反射入射光６５と反射出射光６６とが、同一色のカラー・フィルタを通ることができ、表示のにじみがなく、鮮明な表示が可能となる。
【００７５】
＜第７の参考例＞
〔第７の参考例の液晶表示装置の構成：図１０〕
以下に本発明の第７の参考例における発光素子内在型液晶表示素子について図面を参照しながら説明する。第７の参考例の特徴は、第１電極が反射性電極であり、さらに、ＥＬ素子上の第１電極に反射性電極開口部を設け、さらに、反射性電極表面は、凹凸を有する点である。図１０は、第７の参考例における発光素子内在型液晶表示素子の一部を拡大する断面である。以下に、図１０を用いて第７の参考例を説明する。また、第３の参考例と同様な符号は、同様な構成要件を示している。
【００７６】
まずＥＬ素子１７は、第３の参考例と同様な構成を採用する。前記ＥＬ素子１７上には、ＥＬ素子１７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膜１１を設ける。保護膜１１上には、表面形状に凹凸を有する透明アクリル樹脂からなる凹凸層間絶縁膜２７を有している。凹凸層間絶縁膜２７上には、銀合金膜からなる反射性電極として第１電極２８を設ける。第１電極２８のＥＬ素子１７と重なる領域には、反射性電極開口部４９を有する。第１電極２８は、ストライプ状である。反射性電極開口部４９は、ストライプ状、正方形、長方形、楕円、多角形でよく、第１電極２８の幅の範囲内側に設けている。
【００７７】
反射性電極である第１電極２８表面の凹凸により、外部光を反射する際に、拡散性を付与できる。第１基板１と所定の間隙を設けて対向する第２基板４１上には、液晶５１に面する側に、各画素毎に赤（Ｒ）４４、緑（Ｇ）４５と青（Ｂ）４６のカラー・フィルタを設ける。カラー・フィルタ上には、ストライプ状の第２電極４２を設ける。第２電極４２は、第１電極２８とほぼ直交する方向のストライプ電極であり、第１電極２８と第２電極４２との交差部が液晶表示画素である。
【００７８】
第１電極２８と第２電極４２との間隙には、スーパーツイストネマティック（ＳＴＮ）液晶からなる液晶５１を有する。第２基板４１上には、位相差板５６と偏光板５５の順に積層する。反射表示の場合には、外部光源（図示せず）からの反射入射光６５は、偏光板５５と位相差板５６および第２基板４１とカラー・フィルタ４４、４５、４６と第２電極４２とを透過し、液晶５１に入射し、光学変調され反射性電極である第１電極２８の開口部以外の領域から拡散反射され、反射出射光６６として観察者側に入射とは逆の経路で出射する。液晶５１の光学変調により明暗表示を行う。また、ＥＬ素子１７点灯時には、第１電極２８の反射性電極開口部４９を通過する発光が液晶５１を透過し、偏光板５５より透過出射光６１として観察者側に出射する。
【００７９】
本参考例に示すように、液晶表示素子の反射部材として、ＥＬ素子１７を構成する反射性電極を用いることなく、独自に第１電極２８を反射性電極としている。以上により、ＥＬ素子１７の発光層２３等での吸収による反射率の低下を回避できる。さらに、発光層２３等による着色を回避できる。また、第１電極２８に反射性電極開口部４９を設けることにより、ＥＬ素子からの発光を観察者側に有効に取り出すことが可能となる。さらに、凹凸層間絶縁膜２７を用いることにより反射性電極である第１電極２８表面が凹凸になり、拡散反射面を形成することができる。拡散部と反射部とが一体化できるため、液晶表示素子の表示品質向上が達成できる。
【００８０】
ＥＬ素子１７からの出射光は、透過出射光６１として偏光板５５から観察者側に出射される。透過出射光６１は、拡散層を設けていないため、不必要な拡散が発生せず、画素のにじみを発生することなく、鮮明な表示が可能となる。さらに、反射性電極開口部４９の周囲の第１電極２８が遮光効果を有するため、ブラックマトリクスとして機能し、発光のにじみを防止し、鮮明な表示が可能となる。
【００８１】
＜第８の参考例＞
〔第８の参考例の液晶表示装置の構成：図１１〕
以下に本発明の第８の参考例における発光素子内在型液晶表示素子について図面を参照しながら説明する。第８の参考例の特徴は、ＥＬ素子の発光層が着色しており、さらに、発光色も着色しており、ＥＬ素子はそれぞれ異なる色を発光する複数種類のＥＬ素子である点である。図１１は、第８の参考例における発光素子内在型液晶表示素子の一部を拡大する断面である。以下に、図１１を用いて第８の参考例を説明する。第２の参考例と同様な符号は、同様な構成要件を示している。
【００８２】
まず、第１基板１上には、反射性金属電極からなるカソード電極２４を銀とマグネシウム合金にて形成する。赤色発光のＥＬ素子では、カソード電極２４上には、キノリノールアルミ錯体（Ａｌｑ）からなる電子輸送層２２と、ユーロピウム（Ｅｕ）錯体からなる発光層２３と、トリフェニルアミン誘導体（ＴＰＤ）からなる正孔（ホール）輸送層３５と、透明導電膜として酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）膜からなるアノード電極２１とを、前記の順に積層する。また、カソード電極２４と電子輸送層２２との間には、発光領域の限定と、カソード電極２４とアノード電極２１との電気的短絡を防止するために、アクリル樹脂からなる位置決め絶縁膜２０を設ける。
【００８３】
つぎに、緑色発光のＥＬ素子では、カソード電極２４上には、赤色発光のＥＬ素子のユーロピウム（Ｅｕ）錯体からなる発光層に代えて、テルビウム（Ｔｂ）錯体からなる発光層３４を使用する。以上の２種類の発光層を図１１には、図示している。また、青色発光の場合には、発光層にトリフェニルアミン誘導体（ＴＰＤ）からなる発光層を使用する。以上のＥＬ素子１７を表示にマトリクス状に配置することでカラー表示が可能となる。
【００８４】
前記ＥＬ素子１７上には、ＥＬ素子１７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膜１１を設ける。保護膜１１上には、透明導電膜として酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）膜からなるストライプ状の第１電極４３を設ける。第１電極４３と所定の間隙を設けて対向する第２電極４２を第２基板４１上に設ける。第２電極４２は、第１電極４３とほぼ直交する方向のストライプ電極である。第１電極４３と第２電極４２との交差部が液晶表示画素である。第１電極４３と第２電極４２との間隙には、スーパーツイストネマティック（ＳＴＮ）液晶からなる液晶５１を有する。第２基板４１上には、第２の参考例と同様に、位相差板５６と偏光板５５とを順に積層した。
【００８５】
液晶表示素子の反射表示の際には、反射入射光６５は、偏光板、位相差板、拡散層３９を通過し、液晶５１により変調し、ＥＬ素子１７を構成する着色している発光層２３により僅かに着色し、反射性電極であるカソード電極２４で反射し、逆経路で偏光板５５から観察者側に出射する。異なる発光層を有するＥＬ素子１７では異なる反射色として観察者側に出射する。液晶表示素子が反射光を出射する状況では、反射色を呈示し、反射光を偏光板で吸収する状況では、暗表示となる。
【００８６】
また、ＥＬ素子１７の点灯画素では、スーパーツイストネマティック（ＳＴＮ）液晶と偏光板と位相差板とで透過率を最大とし、非点灯画素では、スーパーツイストネマティック（ＳＴＮ）液晶と偏光板と位相差板とで透過率を低下することにより、ＥＬ素子１７を使用する状況でも、外部光とＥＬ素子１７の発光の両方を利用することが可能となる。また、赤の透過出射光６１と緑の透過出射光６２となり、観察者側に出射する。
【００８７】
以上の説明から明らかなように、ＥＬ素子の発光層にカラー発光層を用い、さらに、液晶表示素子の反射部材に、ＥＬ素子を構成する反射性電極を利用することにより、カラー・フィルタを設けることなく、液晶表示素子の反射表示に着色表示が可能となる。さらに、ＥＬ素子のカラー発光表示も可能となる。
【００８８】
＜第９の参考例＞
〔第９の参考例の液晶表示装置の構成：図１２〕
以下に本発明の第９の参考例における発光素子内在型液晶表示素子について図面を参照しながら説明する。第９の参考例の特徴は、ＥＬ素子に半導体スイッチング素子を有する点である。本半導体スイッチング素子は、半導体層にポリシリコンを有する薄膜トランジスター（ＴＦＴ）である。図１２は、第９の参考例における発光素子内在型液晶表示素子の一部を拡大する断面である。以下に、図１２を用いて第９の参考例を説明する。第２の参考例と同様な符号は、同様な構成要件を示している。
【００８９】
まず、第１基板１上には、ポリシリコン膜からなる半導体層４を設ける。前記半導体層４のソース領域とドレイン領域には、不純物イオンをドーピングした不純物ドープ半導体層５を設ける。半導体層４上には、ポリシリコン膜を酸化した酸化シリコン膜からなるゲート絶縁膜３を設ける。ゲート絶縁膜３上には、ゲート電極２を形成し、ソース領域には、ソース電極６を、ドレイン領域には、ドレイン電極７を形成する。以上により、薄膜トランジスター（ＴＦＴ）を構成する。
【００９０】
薄膜トランジスター上には、第２の層間絶縁膜２６を形成する。第２の層間絶縁膜２６
により、薄膜トランジスターによる段差は平坦化処理され、第２の層間絶縁膜２６の表面は、平坦化する。さらに、薄膜トランジスターの不必要な部分とカソード電極２４との電気的短絡も防止している。第２の層間絶縁膜２６には、ＥＬ接続用開口部１３を有し、ドレイン電極７に接続するドレイン接続電極８とカソード電極２４との接続を行っている。カソード電極２４は、画素毎に分割し、各画素には、薄膜トランジスターを有する。いわゆるアクティブマトリクス型ＥＬ素子を構成している。
【００９１】
まず、カソード電極２４上には、トリアゾール（ＴＡＺ）からなる発光層２３と、トリフェニルアミン誘導体（ＴＰＤ）からなる正孔（ホール）輸送層３５と、透明導電膜として酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）膜からなるアノード電極２１とを、前記の順に積層する。本第９の参考例では、アクティブマトリクス型のため、アノード電極２１は、表示部全面を覆う形状である。前記カソード電極２４からアノード電極２１までの構成によりＥＬ素子１７を構成する。
【００９２】
前記ＥＬ素子１７上には、ＥＬ素子１７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膜１１を設ける。保護膜１１上には、透明導電膜として酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）膜からなるストライプ状の第１電極４３を設ける。第１電極４３と所定の間隙を設けて対向する第２電極４２を第２基板４１上に設ける。第２電極４２もストライプ状に形成し、第１電極４３とは、ほぼ直交する方向のストライプ電極である。第１電極４３と第２電極４２との交差部が液晶表示画素である。第１電極４３と第２電極４２との間隙には、スーパーツイストネマティック（ＳＴＮ）液晶からなる液晶５１を有する。第２基板４１上には、第２の参考例と同様に、位相差板５６と偏光板５５とを順に積層した。
【００９３】
また、ＥＬ素子１７の点灯画素では、スーパーツイストネマティック（ＳＴＮ）液晶と偏光板と位相差板とで透過率を最大とし、非点灯画素では、スーパーツイストネマティック（ＳＴＮ）液晶と偏光板と位相差板とで透過率を低下することにより、ＥＬ素子１７を使用する状況でも、外部光とＥＬ素子１７の発光の両方を利用することが可能となる。
【００９４】
ＥＬ素子１７に半導体スイッチング素子を接続することにより、発光強度が低下しても、多くのマトリクス表示が可能となるため、ＥＬ素子１７の劣化防止も可能となる。さらに、ＥＬ素子１７の光による液晶５１の劣化も防止できる。また、カソード電極２４からＥＬ発光層の光が、半導体スイッチング素子へ漏れる場合には、第２の層間絶縁膜２６に光吸収材を入れることで薄膜トランジスターへの光誤動作を防止することが可能となる。また、ＥＬ素子１７からの短波長の光による液晶５１の劣化を防止するためには、保護膜１１上に紫外線吸収剤として酸化チタン膜を形成することで液晶５１の劣化を防止することが可能となる。
【００９５】
本参考例では、第１基板１上に設けるポリシリコンからなる薄膜トランジスターをＥＬ素子駆動用に用いているが、小面積、高密度表示、さらには、ＥＬ素子駆動用の半導体スイッチング素子をシリコン基板に半導体層として形成し、さらに、ＥＬ素子駆動用半導体スイッチング素子を駆動するための電源、あるいはロジック回路もシリコン基板を利用することにより、形成でき、回路をシリコン基板上に集積することが可能となる。そのため、非常にコンパクトは発光素子内在型液晶表示素子を形成することが可能となる。ＥＬ発光素子駆動用半導体スイッチング素子としては、ＳＲＡＭ回路が良好である。
【００９６】
【発明の効果】
本発明の発光素子内在型液晶表示素子は、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、薄型化が可能である。さらに、液晶表示素子と外部回路、また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、発光素子を液晶表示素子の画素であるドットサイズに分割し、液
晶表示素子のドットと発光素子のドットを一致させる。これにより、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内容を同一とすることが可能となる。
【００９７】
また、発光素子をＥＬ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、ＥＬ素子の発光層が薄膜のため薄型化が可能となる。さらに、ＥＬ素子のカソード電極が仕事関数の小さい金属電極で構成するため、液晶表示素子の反射板を兼用することが可能となる。
【００９８】
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、ＥＬ素子の水分による劣化を防止することができるが、さらに、ＥＬ素子上に、例えば窒化シリコン膜からなる保護膜を設けることでＥＬ素子の水分による劣化をさらに低減できる。
【００９９】
さらに、保護膜上に液晶表示素子を構成する第１電極を形成することにより、ＥＬ素子を構成する第３の電極あるいは第４の電極と、液晶表示素子を構成する第１電極との電気的短絡を防止することが可能となる。
【０１００】
また、液晶表示素子を構成する第１基板上に複数のＥＬ素子を構成し、ＥＬ素子を相互に離れて設ける場合に、保護膜を設けることでＥＬ素子の断面部の被覆ができ、ＥＬ素子の水分による劣化をさらに防止することができる。また、ＥＬ素子を構成する第３の電極あるいは第４の電極と液晶表示素子を構成する第１電極との電気的短絡をより防止することが可能となる。
【０１０１】
また、保護膜上に、保護膜より厚膜の層間絶縁膜として、例えばアクリル樹脂を設けることにより、表面の平坦化、さらには、保護膜のピンホールによる電気的短絡の防止が可能となる。また、液晶表示素子を構成する第１電極からＥＬ素子に対する電圧の印加を防止することが可能となり、ＥＬ素子の消費電力の低減が可能となる。
【０１０２】
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、液晶表示素子は明るい表示を達成するとともに、ＥＬ素子の発光は第１基板側に出射する構造とする。すなわち、液晶表示素子は反射表示を行い、第２基板を通して認識し、ＥＬ素子は発光表示を可能とし、第１基板を通して認識する。このように構成することで両面表示が可能となる。
【０１０３】
また、第１電極を反射性電極とし、ＥＬ素子上に設ける場合に、反射性電極にＥＬ素子の発光を通過するための反射性電極開口部を設けることにより、液晶表示素子の表示とＥＬ素子の表示とも第１基板を通して認識することが可能となる。さらに、ＥＬ素子の第１基板側に設けるカソード電極も反射性電極のカソード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カ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、反射と発光表示を同１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。
【０１０４】
また、ＥＬ素子と第１電極の間に設ける保護膜には、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、ＥＬ素子の表示を鮮明にすることが可能となる。また、第１基板の観察者側に第１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。あるいは位相差板と液晶で１／４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、ＥＬ素子の発光時のコントラストを向上することが可能となる。
【０１０５】
また、液晶表示素子はカラー・フィルタを内蔵している。さらにカラー・フィルタは第２基板の内側面に形成している。第２基板の内面側に形成することにより、液晶と近接できるためカラー・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。あるいは、カラー・フィルタは、第１基板の第１電極上に形成する。特に第１電極が反射性電極である場合には、カラー・フィルタと反射性電極とが近接するため、カラー・フィルタを透過した外部光が反射性電極で反射し、再び同一のカラー・フィルタを透過する、すなわち隣の色の異なるカラー・フィルタを透過することがなくなるため、混色による彩度の低下を防止することができる。さらに、カラー・フィルタを第１電極とＥＬ素子との間に設ければ、ＥＬ素子による段差を低減するとともに、液晶あるいは外気からＥＬ素子への水分の浸透を防止することが可能となる。特に、ＥＬ素子の発光層にカラー発光層を用いる場合には、カラー・フィルタと発光層の色調を同一とすることにより、カラー・フィルタ層に含む顔料等の色素の配合を低減することができ、透水性を低減することが可能となる。
【０１０６】
さらに、発光素子内在型液晶表示素子は、光拡散層を内蔵する。光拡散層を設けることにより、液晶の反射表示の視野角依存性を低減できる。また、ＥＬ素子の発光も散乱できるため、発光の視認性も向上する。特に、光拡散層を第２基板の内側面に設けることにより、光拡散層は、発光素子内在型液晶表示素子の反射性電極に近接して設けられるため、光拡散層を透過し、反射性電極から反射し、再度光拡散層を透過する際に生じる光路差を低減し、鮮明な表示が可能となる。
【０１０７】
また、液晶表示素子はＥＬ素子を駆動するために半導体スイッチング素子を設けている。マトリクス状に配置する表示画素数が多くなることにより、各ＥＬ素子を点灯できる選択時間が短時間化するため所定の明るさを維持するためには、選択時間が短縮する分、高輝度にする必要がある。高輝度にするためには、ＥＬ素子に大きなストレスを掛けるため、寿命が短くなってしまう。そのため、半導体スイッチング素子を用い、選択時間の短縮防止を行う。また、液晶表示素子を駆動する第１電極は、半導体スイッチング素子上に設ける保護膜上に形成する。
【０１０８】
さらに、半導体スイッチング素子は、第１基板上に形成し、半導体スイッチング素子上にＥＬ素子を形成する。半導体スイッチング素子を形成する工程で、ＥＬ素子の特性劣化を防止するためである。また、半導体スイッチング素子とＥＬ素子との接続を容易にするために、同一基板上に、半導体スイッチング素子とＥＬ素子の順に形成している。さらに、ＥＬ素子上に液晶表示素子を構成する第１電極を設けている。以上により、半導体スイッチング素子に接続するＥＬ素子を内蔵する液晶表示素子を形成することが可能となる。
【０１０９】
また、第１基板にシリコン基板を利用し、シリコン基板を半導体スイッチング素子の半導体層として利用することにより、各画素に設けるＥＬ素子のスイッチング素子と、発光素子内在型液晶表示素子を駆動するための駆動回路も第１基板でほぼ完結することが可能となる。そのため、外部部品数の低減、外部回路との接続数の低減、高集積化が可能となる。
【０１１０】
また、液晶として、偏光板、あるいは偏光板と位相差板を用いることなく、明暗表示を可能とする液晶を用いる。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は、反射表示の場合に、外部光源からの光は、液晶を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できるが、バックライトを点灯し、透過型として利用する場合には、液晶を１度透過するだけなため、充分な暗表示を期待できない。そこで、本発明では、ＥＬ素子の点灯画素の液晶は透過状態とし、非点灯画素の液晶は、吸収状態とすることにより、外部光源の光とＥＬ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、液晶とＥＬ素子とが第１基
板と第２基板との間に、近接して設けてあり、液晶とＥＬ素子との画素が同一視できるため達成できる。
【０１１１】
また、液晶として、偏光板、あるい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。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。散乱型液晶は、反射表示の場合に、外部光源からの光は、液晶を２度通過するため、液晶により２回の散乱が発生し、充分な散乱表示を達成できるが、バックライトを点灯し、透過型として利用する場合には、液晶を１度透過するだけなため、充分な散乱表示を期待できない。そこで、本発明では、ＥＬ素子の点灯画素の液晶は透過状態とし、非点灯画素の液晶は、散乱状態とすることにより、外部光源の光とＥＬ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、ＥＬ素子の点灯画素も散乱性を制御することにより、ＥＬ素子からの発光を拡散して何処からでも表示を認識すること可能となる。
【０１１２】
以上の実施形態および参考例においては、低分子系ＥＬ素子の構成に関して説明したが、本発明は、低分子系ＥＬ素子に限定するものではなく、高分子系ＥＬ素子も当然、利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明の第１の参考例の液晶表示装置の立体模式図である。
【図２】
本発明の第１の参考例の液晶表示装置の断面図である。
【図３】
本発明の第１の参考例における発光素子内在型液晶表示素子の一部を示す拡大断面図である。
【図４】
本発明の第２の参考例における発光素子内在型液晶表示素子の一部を示す拡大断面図である。
【図５】
本発明の第３の参考例における発光素子内在型液晶表示素子の一部を示す拡大断面図である。
【図６】
本発明の第４の参考例における発光素子内在型液晶表示素子の一部を示す拡大断面図である。
【図７】
本発明の実施形態における発光素子内在型液晶表示素子の一部を示す拡大断面図である。
【図８】
本発明の第５の参考例における発光素子内在型液晶表示素子の一部を示す拡大断面図である。
【図９】
本発明の第６の参考例における発光素子内在型液晶表示素子の一部を示す拡大断面図である。
【図１０】
本発明の第７の参考例における発光素子内在型液晶表示素子の一部を示す拡大断面図である。
【図１１】
本発明の第８の参考例における発光素子内在型液晶表示素子の一部を示す拡大断面図である。
【図１２】
本発明の第９の参考例における発光素子内在型液晶表示素子の一部を示す拡大断面図で
ある。
【図１３】
従来例の発光素子内在型液晶表示素子におけるＥＬ素子の一部を示す拡大断面図である。
【符号の説明】
１  第１基板
２  ゲート電極
３  ゲート絶縁膜
４  半導体層
６  ソース電極
７  ドレイン電極
８  ドレイン接続電極
１１  保護膜
１７  ＥＬ素子
２０  位置決め絶縁膜
２１  アノード電極
２２  電子輸送層
２３  発光層
２４  カソード電極
２５  層間絶縁膜
２６  第２の層間絶縁膜
２７  凹凸層間絶縁膜
２８  第１電極
３０  金属ケース
３４  発光層
３５  正孔輸送層
３９  拡散層
４１  第２基板
４２  第２電極
４３  第１電極
４４、４５、４６  カラー・フィルター
４９  反射性電極開口部
５１  液晶
５２  シール材
５５  偏光板
５６  位相差板
６１  透過出射光
６５  反射入射光
６６  反射出射光
８１  携帯情報機器
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2003279983.tif 000001
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２】
2003279983.tif 000002
【手続補正４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図５】
2003279983.tif 000003
【手続補正５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１１】
2003279983.tif 000004