(57)【要約】【課題】反射型液晶表示装置及び有機ＥＬ表示装置の利点を備え、かつ薄型軽量で構造が簡単な表示装置を提供する。【解決手段】表示装置１は両側に透明ガラス製の基板４，５を備えている。この基板４，５の間には光の取出方向Ｘの反対側に位置する基板５側から、反射電極６、有機ＥＬ層７、第１透明電極８、液晶９、第２透明電極１０及びカラーフィルタ１１が積層されている。第１透明電極８は透明材料（例えばＩＴＯ（インジウム錫酸化物））を材質とし、サブピクセル単位で形成されている。第１透明電極８は液晶表示部の一方の電極と有機ＥＬ表示部の一方の電極とを共用している。【選択図】　　　　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
２枚の基板の間に光の取出方向に積層された液晶表示部及び有機ＥＬ表示部と、前記有機ＥＬ表示部の有機ＥＬ層及び前記液晶表示部の両方を通過する光を反射可能な反射手段とを備え、前記液晶表示部のサブピクセル又はピクセルを構成する電極の一方と、前記有機ＥＬ表示部のサブピクセル又はピクセルを構成する電極の一方とが共用される表示装置。
【請求項２】
前記サブピクセル又はピクセル単位で前記液晶表示部及び前記有機ＥＬ表示部が共有する制御素子を備えた請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前記制御素子はＴＦＴであり、２枚の前記基板のうちの一方の基板上に形成されている請求項２に記載の表示装置。
【請求項４】
前記反射手段により反射された光と、前記有機ＥＬ表示部が発光する光とを透過するカラーフィルタを備えている請求項１〜３のうちいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項５】
前記有機ＥＬ表示部は白色光を発光する請求項１〜４のうちいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項６】
前記有機ＥＬ表示部は各々対応する前記カラーフィルタと同色で発光する請求項４に記載の表示装置。
【請求項７】
前記液晶表示部と前記有機ＥＬ表示部との駆動を選択する選択手段を備えた請求項１〜６のうちいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項８】
前記選択手段は前記液晶表示部及び有機ＥＬ表示部のいずれか一方を、１つの電源に対して接続可能にするスイッチ切り換えを行う請求項７に記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、透過型ＬＣＤや有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）を用いた表示装置がある。これら表示装置は室内等の低照度の環境下では良好な画質が得られるが、屋外等の高照度の環境下ではコントラストが低下して画質が低下する。このコントラスト低下を解消するには、透過型ＬＣＤではバックライトの輝度向上、有機ＥＬでは発光輝度の向上により対処できるが、これでは消費電力が大きくなる問題がある。
【０００３】
また、消費電力の低減を狙って、反射型ＬＣＤと透過型ＬＣＤを併用した半透明型（併用型）ＬＣＤが開発されている。しかし、この半透明型ＬＣＤでは、１つの画素を反射用と透過用に分配する構成となっているので、反射専用や透過専用の表示装置に比べ、それぞれの性能が劣る問題がある。
【０００４】
ところで、有機ＥＬをバックライトとして用いた表示装置が、例えば特開平１０−７８５８２号公報に開示されている。図６は、その表示装置５０の断面図である。表示装置５０は有機ＥＬ発光素子５１と液晶表示部５２とを備えている。有機ＥＬ発光素子５１は基板５３上に形成された光反射性を有する反射カソード電極５４と、有機ＥＬ層５５と、光透過性を有するアノード電極５６とからなる。
【０００５】
一方、液晶表示部５２は対をなす透明基板５７，５８と、その基板５７，５８の間に封止された液晶５９とを備えている。また、基板５７の前面（図６では上面）には偏光板６０が、基板５８の後面（図６では下面）には偏光板６１が配置されている。基板５８と液晶５９との間には光の取出方向に沿って画素電極６２、絶縁膜６３及び配向膜６４が介装されている。また、基板５７と液晶５９との間には光の取出方向に沿って配向膜６５、共通電極６６、保護膜６７及びカラーフィルタ６８が介装されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、表示装置５０のコンパクト化を目的として、表示装置５０の厚さを薄くしたいという要望がある。しかし、従来の液晶表示部５２は基板（ガラス）を２枚有し、また有機ＥＬ発光素子５１は少なくとも１枚の基板を有していた。このため、両者を単純に重ね合わせると基板が合計３枚となり、薄型軽量という要望に添うものではなかった。また、有機ＥＬ発光素子５１と液晶表示部５２ともにそれぞれが陰極と陽極の２種類の電極を有しているので、この両者を単純に組み合わせた表示装置５０の構造は複雑なものになっていた。
【０００７】
本発明は前記の問題点に鑑みてなされたものであって、その目的は、反射型液晶表示装置及び有機ＥＬ表示装置の利点を備え、かつ従来の有機ＥＬ発光素子と液晶表示部とを重ね合わせたものよりも薄型軽量で構造が簡単な表示装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明では、２枚の基板の間に光の取出方向に積層された液晶表示部及び有機ＥＬ表示部と、前記有機ＥＬ表示部の有機ＥＬ層及び前記液晶表示部の両方を通過する光を反射可能な反射手段とを備えている。前記液晶表示部のサブピクセル又はピクセルを構成する電極の一方と、前記有機ＥＬ表示部のサブピクセル又はピクセルを構成する電極の一方とが共用される。この発明によれば、２枚の基板の間に有機ＥＬ表示部と液晶表示部とが配設されるので、表示装置が薄くかつ軽くなる。また、液晶表示部の電極の一部と有機ＥＬ表示部の電極の一部とが共用されるので、表示装置の構造が簡単となり、この簡単化に伴い製造工数やコストの低減も図れる。
【０００９】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の発明において、前記サブピクセル又はピクセル単位で前記液晶表示部及び前記有機ＥＬ表示部が共有する制御素子を備えた。この発明によれば、請求項１に記載の発明の作用に加え、制御素子が液晶表示部と有機ＥＬ表示部との間で共有されるので、制御素子が少なく済む。
【００１０】
請求項３に記載の発明では、請求項２に記載の発明において、前記制御素子はＴＦＴであり、２枚の前記基板のうちの一方の基板上に形成されている。この発明によれば、請求項２に記載の発明の作用に加え、電極の駆動方式がアクティブ駆動型の表示装置として使用される。
【００１１】
請求項４に記載の発明では、請求項１〜３のうちいずれか一項に記載の発明において、前記反射手段により反射された光と、前記有機ＥＬ表示部が発光する光とを透過するカラーフィルタを備えている。この発明によれば、請求項１〜３のうちいずれか一項に記載の発明の作用に加え、カラーフィルタを備えているので、カラー表示が可能となる。
【００１２】
請求項５に記載の発明では、請求項１〜４のうちいずれか一項に記載の発明において、前記有機ＥＬ表示部は白色光を発光する。この発明によれば、請求項１〜４のうちいずれか一項に記載の発明の作用に加え、白色光を発光する有機ＥＬ表示部を用いるので、赤、青、緑の発光層を有する構成と比べて表示装置の製造方法が簡単なもので済む。
【００１３】
請求項６に記載の発明では、請求項４に記載の発明において、前記有機ＥＬ表示部は各々対応する前記カラーフィルタと同色で発光する。この発明によれば、請求項４に記載の発明の作用に加え、有機ＥＬ表示部がカラーフィルタと同色で発光するので、有機ＥＬ表示部により画像を表示したときに高画質の画像が得られる。
【００１４】
請求項７に記載の発明では、請求項１〜６のうちいずれか一項に記載の発明において、前記液晶表示部と前記有機ＥＬ表示部との駆動を選択する選択手段を備えた。この発明によれば、請求項１〜６のうちいずれか一項に記載の発明の作用に加え、液晶表示部と有機ＥＬ表示部のうちどちらで駆動するかが選択手段によって選択可能になる。従って、屋外では液晶表示部を、室内では有機ＥＬ表示部を駆動すれば、消費電力を低く抑えた状態で高画質の画像が得られる。
【００１５】
請求項８に記載の発明では、請求項７に記載の発明において、前記選択手段は前記液晶表示部及び有機ＥＬ表示部のいずれか一方を、１つの電源に対して接続可能にするスイッチ切り換えを行う。この発明によれば、請求項７に記載の発明の作用に加え、電源が１つであっても、選択手段を切り換えることで液晶表示部及び有機ＥＬ表示部のうち一方を駆動可能になる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
以下、本発明の表示装置をカラー表示装置に具体化した第１実施形態を図１〜図３に従って説明する。
【００１７】
図１は、表示装置１の要部を示す模式断面図である。表示装置１は光の取出方向Ｘに積層された液晶表示部２と有機ＥＬ表示部３とを備えたカラーディスプレイである。表示装置１は両側に透明ガラス製の基板４，５を備えている。この基板４，５の間には有機ＥＬ表示部３に対して光の取出方向Ｘの反対側に位置する基板５側から、反射電極６、有機ＥＬ層７、第１透明電極８、液晶９、第２透明電極１０及びカラーフィルタ１１が積層されている。
【００１８】
有機ＥＬ表示部３は有機ＥＬ層７が発光したときの光が基板５と反対側に出射されるトップエミッション型である。また、第１透明電極８、液晶９及び第２透明電極１０が液晶表示部２を構成し、反射電極６、有機ＥＬ層７及び第１透明電極８が有機ＥＬ表示部３を構成する。反射電極６は基板５の表面の略全域に亘って形成されたアルミニウム等の金属材料からなり、外部から液晶表示部２と有機ＥＬ表示部３とを経て入射した入射光を反射光として外部に反射する。
【００１９】
また、第１透明電極８は透明材料（例えばＩＴＯ（インジウム錫酸化物））を材質とし、サブピクセル単位で形成されている。第１透明電極８は液晶表示部２の一方の電極と有機ＥＬ表示部３の一方の電極として共用された状態となっている。有機ＥＬ層７は反射電極６と第１透明電極８との間に電圧が印加されたときに白色光を発光する。
【００２０】
第２透明電極１０は透明材料からなり、入射光及び反射光を透過するとともに、有機ＥＬ層７により発光された白色光をカラーフィルタ１１に向けて透過する。液晶９は第１及び第２透明電極８，１０の間に電圧が印加されると遮光モードとなり光の透過を阻止する。一方、第１及び第２透明電極８，１０の間に電圧が印加されないと、液晶９は投光モードとなって光の透過を許容し、カラーフィルタ１１に応じた色を表示させる。
【００２１】
カラーフィルタ１１には有機カラーフィルタが用いられ、光の取出方向Ｘと直行する方向に複数配置されている。カラーフィルタ１１は白色光をＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）に各々変える３色からなり、３つの色のサブピクセルが１組となってピクセル（１画素）を構成して所望の色を表示する。また、第１透明電極８と液晶９との間には、液晶９が有機ＥＬ層７に接触しないように透明な絶縁膜１２が形成されている。
【００２２】
図２は、１個のサブピクセルの構成を示す模式断面図である。基板５にはＴＦＴ（Ｔｈｉｎ　Ｆｉｌｍ　Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）１３が第１透明電極８と対応するようにサブピクセル単位で形成されている。ＴＦＴ１３は薄膜トランジスタからなるスイッチング素子である。また、表示装置１はサブピクセル毎に設けられたＴＦＴ１３をスイッチング制御することで画像が表示されるアクティブ型である。
【００２３】
また、第１透明電極８の端子１５と第２透明電極１０の端子１６との間には電源１４ａとスイッチ１７とが直列に接続されている。一方、第１透明電極８の端子１８と反射電極６の端子１９との間にも電源１４ｂとスイッチ２０とが直列に接続されている。ここで、端子１５，１８には電源１４ａ，１４ｂの＋側端子が接続され、端子１６，１９にはスイッチ１７，２０を介して電源１４ａ，１４ｂの−側端子が接続されている。このため、第１透明電極８が反射電極６及び第２透明電極１０と比較して高い電位となる。
【００２４】
図３は、表示装置１の全体構成を示す概略構成図である。表示装置１は制御回路２１、駆動回路２２及び操作部２３を備えている。制御回路２１は外部から取り込んだ表示データに基づき、駆動回路２２を介してＴＦＴ１３をスイッチング制御して表示画面２４に画像を表示させる。操作部２３は表示装置１の使用環境に応じて切り換えられ、屋外等の高照度のとき一方位置に、室内等の低照度のとき他方位置に操作される。
【００２５】
制御回路２１は操作部２３の操作位置に基づきスイッチ１７，２０のスイッチ状態を切り換える。即ち、制御回路２１は操作部２３の操作位置に応じて、高照度のときスイッチ１７をオン、スイッチ２０をオフにし、低照度のときスイッチ１７をオフ、スイッチ２０をオンにする。電源１４ａ，１４ｂは第１透明電極８と反射電極６との間、或いは第１透明電極８と第２透明電極１０との間に電圧を供給する。
【００２６】
次に、表示装置１の作用を説明する。
まず、例えば表示装置１を屋外等の高照度下で使用する場合、液晶表示部２によって画像が表示されるように操作部２３が操作される。このとき、スイッチ１７がオンにスイッチ２０がオフとなる。そして、この状態でＴＦＴ１３が駆動されると、液晶表示部２の対応する（サブ）ピクセルの第１透明電極８と第２透明電極１０との間に電圧が印加され、表示装置１が反射型液晶表示装置として機能する。
【００２７】
一方、例えば表示装置１を室内等の低照度下で使用する場合、有機ＥＬ表示部３が発光するように操作部２３が操作される。このとき、スイッチ１７がオフにスイッチ２０がオンとなる。そして、この状態でＴＦＴ１３が駆動されると、有機ＥＬ表示部３の対応する（サブ）ピクセルの反射電極６と第１透明電極８との間に電圧が印加され、表示装置１が有機ＥＬ表示装置として機能する。
【００２８】
この実施形態では以下のような効果を得ることができる。
（１）２枚の基板４，５の間に液晶表示部２と有機ＥＬ表示部３とを設けることで表示装置１を構成したので、従来技術に述べた構成よりも基板を少なくとも１枚減らすことができ、表示装置１を薄くかつ軽くすることができる。また、液晶表示部２と有機ＥＬ表示部３とで第１透明電極８を共用しているので、光の取出方向Ｘに並ぶ電極が従来技術で述べた構成よりも１つ少なく済み、表示装置１の製造工数の低減化、軽量化、部品点数低減による低コスト化も図ることができる。
【００２９】
（２）ＴＦＴ１３が液晶表示部２と有機ＥＬ表示部３との間で共有されるので、ＴＦＴ１３の個数が少なく済み、液晶パネル及び有機ＥＬ素子毎にＴＦＴを設ける場合に比較して構成が簡単になる。
【００３０】
（３）サブピクセル単位で存在する第１透明電極８の１つ１つにＴＦＴ１３が設けられるので、表示装置１をアクティブ駆動型として使用することができる。よって、アクティブ駆動型は消費電力が低く長寿命であるので、表示装置１はこれら特性を持った装置となる。
【００３１】
（４）表示装置１をカラー対応とするためにカラーフィルタ１１を備えると、有機ＥＬ層７の全ての（サブ）ピクセルを白色発光材料で製造することができ、（サブ）ピクセル毎に発光色が異なる複数の材料で製造する場合に比べて表示装置１の製造が簡単になる。
【００３２】
（５）スイッチ１７，２０を切り換えることで、屋外では液晶表示部２を、室内では有機ＥＬ表示部３を駆動させるので、消費電力を低く抑えた状態で高画質の画像を表示画面２４に表示することができる。
【００３３】
（第２実施形態）
次に、第２実施形態を図４に従って説明する。この実施形態は有機ＥＬ表示部３がボトムエミッション型である点が第１実施形態と異なっている。よって、同一部分については同一符号を付して詳しい説明は省略し、異なる部分についてのみ説明する。
【００３４】
図４は、１個のサブピクセルの構成を示す模式断面図である。表示装置１は基板３１、反射電極６、液晶９、第１透明電極８、有機ＥＬ層７、第２透明電極１０、カラーフィルタ１１、基板５及び偏光板３２が光の取出方向Ｘに沿って積層されている。また、ＴＦＴ１３は有機ＥＬ表示部３に対して光の取出方向Ｘ側に位置する基板５に形成され、液晶表示部２と有機ＥＬ表示部３との間で共有されている。
【００３５】
ここで、例えば屋外等の高照度の環境下の場合、スイッチ１７をオンにスイッチ２０をオフにした状態でＴＦＴ１３を駆動することによって、表示装置１が反射型液晶表示装置として機能する。一方、例えば室内等の低照度の環境下の場合、スイッチ１７をオフにスイッチ２０をオンにした状態でＴＦＴ１３を駆動することによって、表示装置１が有機ＥＬ表示装置として機能する。なお、反射電極６、液晶９及び第１透明電極８が液晶表示部２を構成し、第１透明電極８、有機ＥＬ層７及び第２透明電極１０が有機ＥＬ表示部３を構成する。
【００３６】
従って、この構成においても前記実施形態の（１）〜（５）と同様な効果が得られる他に、次の効果が得られる。
（６）表示装置１がボトムエミッション型であっても、表示装置１の薄型化及び軽量化が図れ、構造が簡単なものになる。
【００３７】
なお、実施形態は前記に限定されず、例えば、次の態様に変更してもよい。
○　第１及び第２実施形態において、液晶表示部２と有機ＥＬ表示部３との駆動を切り換える選択手段は図５に示すスイッチ３５を用いてもよい。即ち、第１透明電極８に接続されたスイッチ部３６が、反射電極６に接続された端子３７と第２透明電極１０接続された端子３８との間で接続状態が切り換えられ、スイッチ３５と第１透明電極８との間に電源３９を接続してもよい。この場合、表示装置１に用いる電源が電源３９の１つで済む。
【００３８】
○　第１及び第２実施形態において、第１透明電極８の材質はＩＴＯ（インジウム錫酸化物）等に限らず、透明材料であれば特にその材質は限定されない。
○　第１及び第２実施形態において、電極の駆動方法はアクティブ型に限定されず、電極を光の取出方向Ｘにおいてストライプ状に交差させるパッシプ型でもよい。この場合、サブピクセル毎に制御素子（ＴＦＴ等）を組み込む必要がないので、アクティブ型に比べて表示装置１の構造が簡単になる。この場合、外光が反射電極６で反射することが抑制され、有機ＥＬ層７により発光する光のコントラストが高くなって高画質の画像の表示が行える。
【００３９】
○　第１及び第２実施形態において、制御素子はＴＦＴ１３に限定されず、例えばＭＩＭ（Ｍｅｔａｌ−Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ−Ｍｅｔａｌ　）やＴＦＤ（Ｔｈｉｎ　Ｆｉｌｍ　Ｄｉｏｄｅ　）等の他の素子を用いてもよい。
【００４０】
○　第１及び第２実施形態において、有機ＥＬ層７は使用環境下が屋外、室内に拘らず常時点灯してもよい。この場合、屋外の照度が低くても操作部２３を操作せずに高画質の画像を表示できる。
【００４１】
○　第１及び第２実施形態において、第１透明電極８が反射電極６及び第２透明電極１０に比べて電位が高い状態であることに限らず、この関係が逆であってもよい。即ち、反射電極６及び第２透明電極１０に比べ第１透明電極８の電位を低くしてもよい。
【００４２】
○　第１及び第２実施形態において、有機ＥＬ層７は白色発光に限定されず、例えば対応するカラーフィルタ１１と同色発光するものでもよい。即ち、赤色、青色、緑色のカラーフィルタ１１と各々対応する位置に、赤色発光、青色発光、緑色発光する有機ＥＬ層７をそれぞれ配置してもよい。この場合、有機ＥＬ表示部３で画像を表示する場合に、白色発光に比べて高画質の画像を表示することができる。
【００４３】
○　第１及び第２実施形態において、表示装置１はカラー表示に限らず、カラーフィルタ１１を省略してモノクロ表示（白黒表示）としてもよい。
○　第１及び第２実施形態において、色の表示構造は略長細いカラーフィルタを一方向に沿って並べる通常の配列構造に限らず、略六角形状のカラーフィルタをサブピクセル単位で並べるデルタ構造でもよい。
【００４４】
○　第１及び第２実施形態において、有機ＥＬ層７は白色発光層に限らず、青色発光層を用いてもよい。この場合、カラーフィルタ１１として色変換層を備えたカラーフィルタを使用することにより、カラーフィルタ１１を透過後の光がＲ，Ｇ，Ｂの層に対応する色の光となる。従って、白色発光層の場合と同様に、同一色の発光層で所望の色を再現できる。
【００４５】
前記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について、以下にその効果とともに記載する。
（１）請求項１〜９のうちいずれか一項に記載の表示装置は、２枚の前記基板の間に反射電極、有機ＥＬ層、共用電極、液晶及び透明電極が順に積層され、前記有機ＥＬ層の光の取出方向が前記液晶側となっているトップエミッション型である。
【００４６】
（２）請求項１〜９のうちいずれか一項に記載の表示装置は、２枚の前記基板の間に反射電極、液晶、共用電極、有機ＥＬ層及び透明電極が順に積層され、前記有機ＥＬ層の光の取出方向が反液晶側となっているボトムエミッション型である。
【００４７】
（３）請求項１において、前記電極はパッシブ型駆動方法により駆動されるように構成されている。
【００４８】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、表示装置において２枚の基板の間に液晶表示部と有機ＥＬ表示部とを設けたので、反射型液晶表示装置及び有機ＥＬ表示装置の利点を備えた表示装置を薄くかつ軽いものにすることができる。また、液晶表示部の電極の一方と有機ＥＬ表示部の電極の一方とを共用しているので、表示装置の構造を簡単にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態における表示装置の要部を示す模式断面図。
【図２】１個のサブピクセルの構成を示す模式断面図。
【図３】表示装置の全体構成を示す概略構成図。
【図４】第２実施形態の１個のサブピクセルの構成を示す模式断面図。
【図５】別例における表示装置の要部を拡大した模式断面図。
【図６】従来における表示装置の断面図。
【符号の説明】
１…表示装置、２…液晶表示部、３…有機ＥＬ表示部、４，５…基板、６…反射手段としての反射電極、７…有機ＥＬ層、８…共用電極としての第１透明電極、１０…第２透明電極、１１…カラーフィルタ、１３…制御素子としてのＴＦＴ、１４，１７…選択手段を構成するスイッチ、１４ａ，１４ｂ，３９…電源、３１…基板、３５…選択手段としてのスイッチ、Ｘ…光の取出方向。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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