(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に透明電極、ＥＬ材料からなる発光層、金属電極を備えた薄膜状のＥＬ素子をバックライトとして用いた透過型の液晶表示装置において、前記バックライトを複数の領域に分割し、各領域毎に点灯可能に構成し、前記透明電極及び前記金属電極のうち前記金属電極のみが、前記複数の領域に対応して分割されている液晶表示装置。
【請求項２】
前記複数の領域は、液晶を挟んで互いに直交するように配置される一対の電極のうちの走査電極と平行に、かつ１本の走査電極で表示駆動可能な画素列を照明するのに必要な幅のｎ倍（ｎは自然数）の幅に形成され、前記走査電極への電圧の印加と同期して点灯可能に構成されている請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記複数の領域は、液晶を挟んで互いに直交するように配置される一対の電極のうちの走査電極と平行に、同数、かつ１本の走査電極で表示駆動可能な画素列を照明するのに必要な幅に形成され、前記走査電極への電圧の印加と１列毎に同期して点灯可能に構成されている請求項２に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記ＥＬ素子は有機ＥＬ材料の薄膜からなる発光層を備えた有機ＥＬ素子である請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
【請求項５】
前記複数の領域は、液晶を挟んで互いに直交するように配置される一対の電極のうちの走査電極と平行に、同数、かつ１本の走査電極で表示駆動可能な画素列を照明するのに必要な幅に形成され、前記走査電極への電圧の印加と同期して、印加状態の前記走査電極と対応する領域を構成する電極を含む隣接する複数の電極を同時に印加可能に構成されている請求項２に記載の液晶表示装置。
【請求項６】
前記走査電極への電圧の印加と同期して同時に印加される前記電極の数が設定変更可能に構成されている請求項５に記載の液晶表示装置。
【請求項７】
前記複数の領域の１回当たりの点灯時間は、１本当たりの前記走査電極に対する印加時間のｎ倍（ｎは自然数）に設定されている請求項２に記載の液晶表示装置。
【請求項８】
前記発光層が前記透明電極のほぼ全面に対して形成されている請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
【請求項９】
幅の異なる前記金属電極が混在する請求項１〜請求項８のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置に係り、詳しくは薄膜状に形成された自発光体をバックライトとして用いた透過型の液晶表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示装置は、携帯機器等の表示装置として広く用いられている。これら携帯機器は、小型軽量化、低消費電力に対するニーズが高く、これに伴い液晶表示装置も更なる薄型化、低消費電力化が必要である。
【０００３】
低消費電力化のため反射型液晶表示装置が採用されているが、画質が十分ではない。十分な画質を確保するためには、バックライトを用いた透過型（半透過を含む）の液晶表示装置が優れる。従来、バックライトとして、光源（陰極管）と導光板とを備えるタイプの液晶表示装置が使用されている。また、近年、有機ＥＬ素子等の自発光体をバックライトとして使用することが提案され、また実施されている。エレクトロルミネッセンス（以下、単にＥＬという）を利用し、ＥＬ材料の薄膜からなる発光層を備えたＥＬ素子等の自発光体をバックライトとして用いた透過型の液晶表示装置もある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、光源（陰極管）と導光板とを備えるバックライトでは、十分な画質を確保できるが、液晶表示装置の厚みが厚くなったり装置全体が大型化したり、消費電力が大きくなるという問題がある。一方、有機ＥＬ素子を使用した場合は、厚みの問題は解消できるが、消費電力の問題は未解決である。
【０００５】
本発明は、前記従来の問題に鑑みてなされたものであって、その目的は装置の薄膜化と消費電力の低減とを両立させることができる液晶表示装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、基板上に透明電極、ＥＬ材料からなる発光層、金属電極を備えた薄膜状のＥＬ素子をバックライトとして用いた透過型の液晶表示装置において、前記バックライトを複数の領域に分割して、各領域毎に点灯可能に構成し、前記透明電極及び前記金属電極のうち前記金属電極のみが、前記複数の領域に対応して分割されている。ここで透過型とは、反射板を設けずにバックライトと対向する側の電極を透明電極とした透過型に限らず、バックライト側の透明電極と、バックライトとの間に半透過タイプの反射板を配置した構成の液晶表示装置等、反射光とバックライトの光の両者を光源とするものも含む。
【０００７】
この発明では、バックライトが薄膜状に形成された自発光体で構成されるため、薄型化が容易で、液晶表示装置の薄型化が可能になる。また、バックライトが複数の領域に分割されて各領域毎に点灯（発光）可能なため、液晶表示装置の表示部のうちバックライトの点灯が必要な部分のみを選択して点灯することにより、液晶表示装置の使用時にバックライト全体を点灯させる構成に比較して消費電力を低減できる。また、薄膜化が可能な自発光体を容易に入手できる。
【０００８】
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、前記複数の領域は、液晶を挟んで互いに直交するように配置される一対の電極のうちの走査電極と平行に、かつ１本の走査電極で表示駆動可能な画素列を照明するのに必要な幅のｎ倍（ｎは自然数）の幅に形成される。そして、各領域が前記走査電極への電圧の印加と同期して点灯可能に構成されている。
【０００９】
この発明では、バックライトは、液晶表示の際に走査される走査電極と対応した線状の複数の領域に分割されて点灯可能に形成され、各点灯領域は少なくとも１本の走査電極で表示駆動可能な画素列の光源となる。そして、走査電極への電圧の印加と同期して点灯される。バックライトは前記領域の幅に対応して、電圧の印加状態にある走査電極で表示駆動可能な画素列と対向する幅以上の領域が点灯（発光）する。例えば、複数の領域が１本の走査電極で表示駆動可能な画素列を照明するのに必要な幅の２倍であれば、各領域の点灯時間は走査電極１本当たりの印加時間の２倍の時間ずつ印加される。従って、分割領域の数を多くすると、消費電力の低減効果が向上する。
【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、前記複数の領域は、液晶を挟んで互いに直交するように配置される一対の電極のうちの走査電極と平行に、同数、かつ１本の走査電極で表示駆動可能な画素列を照明するのに必要な幅に形成される。そして、各領域が前記走査電極への電圧の印加と１列毎に同期して点灯可能に構成されている。この発明では、バックライトによる光源が必要な最低限の領域のみが、走査電極の走査と同期して点灯されるため、消費電力をより低減できる。
【００１１】
請求項４に記載の発明では、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の発明において、前記ＥＬ素子は有機ＥＬ材料の薄膜からなる発光層を備えた有機ＥＬ素子である。この発明では、ＥＬ素子として有機ＥＬ素子を使用しているため、無機ＥＬ素子を使用する場合に比較して同じ発光量での消費電力を少なくできる。
【００１２】
請求項５に記載の発明では、請求項２に記載の発明において、前記複数の領域は、液晶を挟んで互いに直交するように配置される一対の電極のうちの走査電極と平行に、同数、かつ１本の走査電極で表示駆動可能な画素列を照明するのに必要な幅に形成され、前記走査電極への電圧の印加と同期して、印加状態の前記走査電極と対応する領域を構成する電極を含む隣接する複数の電極を同時に印加可能に構成されている。
請求項６に記載の発明では、請求項５に記載の発明において、前記走査電極への電圧の印加と同期して同時に印加される前記電極の数が設定変更可能に構成されている。
請求項７に記載の発明では、請求項２に記載の発明において、前記複数の領域の１回当たりの点灯時間は、１本当たりの前記走査電極に対する印加時間のｎ倍（ｎは自然数）に設定されている。
請求項８に記載の発明では、請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載の発明において、前記発光層が前記透明電極のほぼ全面に対して形成された。
請求項９に記載の発明では、請求項１〜請求項８のいずれか一項に記載の発明において、幅の異なる前記金属電極が混在する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化した一実施の形態を図１及び図２に従って説明する。図１は液晶表示装置の要部概略分解斜視図であり、図２は駆動回路の概略構成図である。
【００１４】
図１に示すように、液晶表示装置１１は、パッシブ・マトリックス方式の透過型の液晶パネル１２と、バックライト１３とを備えている。
液晶パネル１２は、一対の透明な基板１４，１５を備え、両基板１４，１５は所定の間隔を保った状態で、図示しないシール材により貼り合わされて、その間に液晶１６が配置される。基板１４，１５は例えばガラス製である。バックライト１３側に配置された一方の基板１４には、液晶１６と対応する面に透明な走査電極１７が、複数、平行なストライプ状に形成されている。液晶１６と反対側の面に偏光板１８が形成されている。
【００１５】
他方の基板１５には液晶１６と対応する面にカラーフィルタ１９が形成され、カラーフィルタ１９上には透明電極２０が走査電極１７と直交する状態に形成されている。基板１５の透明電極２０が形成された面と反対側の面には偏向板２１が形成されている。走査電極１７及び透明電極２０はＩＴＯ（インジウム錫酸化物）で形成されている。走査電極１７及び透明電極２０の各交差部が液晶パネル１２の各画素となり、走査電極１７の走査により、画素が１列ずつ表示駆動可能となる。
【００１６】
バックライト１３は、一対の透明な基板２２，２３を備え、液晶パネル１２側に配置された一方の基板２２には、液晶パネル１２と反対側の面に透明電極２４が形成されている。透明電極２４は基板２２とほぼ同じ大きさに形成されている。他方の基板２３の透明電極２４と対向する面には、液晶パネル１２の走査電極１７と同数の反射電極２５が各走査電極１７と対応して平行に延びるように形成されている。基板２２，２３は例えばガラス製である。透明電極２４はＩＴＯ（インジウム錫酸化物）で形成されている。反射電極２５には金属電極が使用され、金属として、例えばクロムが使用されている。
【００１７】
両電極２４，２５に挟まれるようにＥＬ材料の薄膜からなる発光層としての有機ＥＬ層２６が配置されている。有機ＥＬ層２６には例えば公知の構成のものが使用され、反射電極（陽極）２５側から順に、正孔注入層、発光層及び電子注入層の３層で構成されている。有機ＥＬ層２６は白色発光層で構成されている。有機ＥＬ層２６は透明電極２４とほぼ同じ大きさに形成され、有機ＥＬ層２６が両電極２４，２５により挟まれた部分が、自発光体としての有機ＥＬ素子２７を構成する。有機ＥＬ素子２７は反射電極２５と同じ本数設けられ、バックライト１３は、複数の領域に分割されて、各領域毎に点灯（発光）可能に構成されている。即ち、各有機ＥＬ素子２７がバックライト１３の点灯領域を構成する。この実施の形態では、複数の領域は、走査電極１７と平行に、同数、かつ１本の走査電極１７で表示駆動可能な画素列を照明するのに必要な幅に形成され、１列毎に独立して点灯可能に構成されている。
【００１８】
両基板２２，２３は有機ＥＬ層２６への外部からの水分や酸素等の侵入を防止するため、周囲を図示しないシール材（例えば、エポキシ樹脂）で封止されるとともに、シール材で封止された空間内に吸着剤が設けられている。
【００１９】
図２に示すように、液晶パネル１２及びバックライト１３で構成される表示部２８の外側には、走査電極１７を駆動する走査電極ドライバ２９と、透明電極２０に電圧を印加するデータドライバ３０と、反射電極２５に電圧を印加するドライバ３１とが設けられている。反射電極２５はドライバ３１により走査電極１７と同期して制御される。各ドライバ２９〜３１は制御装置３２からの制御信号により駆動制御される。ドライバ３１は走査電極１７への電圧の印加と１列毎に同期して、反射電極２５を印加可能になっている。即ち、バックライト１３の点灯領域を構成する有機ＥＬ素子２７は、走査電極１７への電圧の印加と１列毎に同期して点灯可能に構成されている。
【００２０】
次に前記のように構成された液晶表示装置１１の作用を説明する。
液晶表示装置１１の電源が投入され、表示部２８の表示画面に画像を表示させる際、走査電極１７は走査電極ドライバ２９により所定周期で所定の電位となるように走査される。また、表示すべき画像に対応する画素の液晶１６に電圧を掛けるため、対応する透明電極２０が０Ｖかマイナスの電位となるようにデータドライバ３０により制御され、所定の画素に電圧が印加された状態となる。そして、所定の画素が表示状態となり、バックライト１３の光により表示部２８の画像が良好に視認可能となる。
【００２１】
一方、バックライト１３の有機ＥＬ素子２７の陽極を構成する反射電極２５には、走査電極１７への電圧の印加と１列毎に同期して電圧が印加され、有機ＥＬ素子２７は１列毎に順次発光される。そして、有機ＥＬ素子２７の発光によりバックライト１３が液晶パネル１２の光源となる。走査電極１７の走査時間は人間の目が点滅を感じない程度の短時間（３０ミリ秒以下）で１走査が完了するように設定され、反射電極２５もそれと同じ周期で順次印加される。従って、バックライト１３全体が常に点灯する従来の構成に比較して、電流消費量を大幅に低減できる。
【００２２】
有機ＥＬ層２６からの白色光がカラーフィルタ１９の図示しないＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の画素を透過した後、対応する色の光となる。そして、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の画素の組合せにより所望の色が再現される。
【００２３】
この実施の形態では以下の効果を有する。
（１）  薄膜状に形成された自発光体（有機ＥＬ素子２７）をバックライト１３として用いた透過型の液晶表示装置１１において、バックライト１３を複数の領域に分割して、各領域毎に点灯（発光）可能に構成した。従って、液晶表示装置１１の表示部２８のうちバックライト１３の点灯が必要な部分のみを選択して点灯することにより、液晶表示装置１１の使用時にバックライト１３全体を点灯させる構成に比較して消費電力を低減できる。
【００２４】
（２）  バックライト１３は、点灯（発光）可能な複数の領域が、液晶１６を挟んで互いに直交するように配置される一対の電極１７，２０のうちの走査電極１７と対応するように線状に分割され、走査電極１７への電圧の印加と１列毎に同期して点灯可能に構成されている。従って、バックライト１３による光源が必要な最低限の領域のみが点灯されるため、消費電力をより低減できる。また、表示画素に対応する列以外の部分が光らずに黒くなるため、コントラストが良くなる。
【００２５】
（３）  反射電極２５の印加タイミングを走査電極１７の印加タイミングと同じにできるため、反射電極２５の印加タイミングの調整が簡単になる。
（４）  バックライト１３を構成する自発光体はＥＬ材料の薄膜からなる発光層を備えたＥＬ素子であるため、薄膜化が可能な自発光体を容易に入手できる。
【００２６】
（５）  ＥＬ素子は有機ＥＬ材料の薄膜からなる発光層（有機ＥＬ層２６）を備えた有機ＥＬ素子２７であるため、無機ＥＬ素子を使用する場合に比較して同じ発光量での消費電力を少なくできる。また、無機ＥＬ層を使用する場合に比較して、カラー表示装置に使用できるＥＬ材料の多様性から、ＥＬ材料の選択の自由度が高く、きれいな色を再現するのが容易になる。
【００２７】
（６）  有機ＥＬ素子２７を構成する両電極２４，２５のうち、有機ＥＬ層２６に対して液晶パネル１２と反対側に反射電極２５が配置されている。従って、当該電極を透明電極で形成する場合に比較して、有機ＥＬ層２６から基板２３側に向かう光が反射電極２５で効率よく反射され、液晶パネル１２側から出射する光量を多くすることができる。
【００２８】
（７）  発光層として白色発光層が使用されているため、カラーフィルタ１９として赤、緑、青のフィルタを形成すれば、光の三原色が得られる。従って、白色光以外の発光（例えば、青色発光）と色変換層との組合せで、必要な三原色を得る構成に比較してカラーフィルタ１９の構成が簡単になる。
【００２９】
なお、実施の形態は前記に限らず、例えば次のように構成してもよい。
〇  バックライト１３の反射電極２５への電圧の印加を、走査電極１７への電圧の印加と１列毎に同期して行う代わりに、印加状態の走査電極１７と対応する反射電極２５を含む隣接する所定の複数の反射電極２５を同時に印加するように構成してもよい。例えば、反射電極２５をｎ本ずつ同時に印加するようにドライバ３１を制御し、各印加時間を走査電極１７の１本当たりの印加時間のｎ倍にする。この場合もバックライト１３を構成する全部の有機ＥＬ素子２７を同時に発光させる構成に比較して、消費電力を低減できる。
【００３０】
〇  走査電極１７と対応して形成された反射電極２５への電圧の印加を、走査電極１７への電圧の印加と同期して行う場合、同時に印加される反射電極２５の数を常に一定とする代わりに、その数を使用者が設定変更可能に構成してもよい。この場合、使用環境に合わせて同時に印加される反射電極２５の数を使用者が変更することにより、表示部２８の輝度を変更することができる。
【００３１】
〇  反射電極２５を１本の走査電極１７に対応する所定幅に形成する代わりにその複数倍の幅に形成し、複数本の走査電極１７に対して１本の反射電極２５を対応させる。例えば、図３に示すように、各反射電極２５を２本の走査電極１７と対応する幅とした場合、１本当たりの走査電極１７に対する印加時間の２倍の印加時間で、反射電極２５への印加が同期して行われる。ｎ本の走査電極１７に対応する幅とすれば、１本当たりの走査電極１７に対する印加時間のｎ倍の印加時間で、反射電極２５への印加が同期して行われる。そして、バックライト１３は、液晶パネル１２の表示画素と対応する有機ＥＬ素子２７を含む複数の有機ＥＬ素子２７が発光（点灯）する。この場合も、バックライト１３を構成する全部の有機ＥＬ素子２７を同時に発光させる構成に比較して、消費電力を低減できる。
【００３２】
○  反射電極２５を１本の走査電極１７に対応する所定幅の複数倍（ｎ倍）の幅に形成し、複数本の走査電極１７に対して１本の反射電極２５を対応させる構成において、各反射電極２５の印加時間は必ずしも１本当たりの走査電極１７に対する印加時間のｎ倍でなくてもよい。例えば、ｎ倍より多少長く、２本の反射電極２５の印加期間が一部重なっていてもよい。
【００３３】
〇  反射電極２５の数は少なくとも２本あればよく、即ち反射電極２５の数は複数であればよい。そして、印加状態にある走査電極１７と対応する反射電極２５を印加する構成とすれば、それに相当する消費電力の低減効果が得られる。
【００３４】
〇  反射電極の２５の幅は全て同じに限らず、異なる幅の反射電極２５が混在する構成としてもよい。
〇  バックライト１３は、複数の領域に分割して、各領域毎に点灯可能に構成されていればよく、必ずしも各領域が走査電極１７に対応した形状に分割されていなくてもよい。例えば、液晶表示装置によっては、電源がオンの状態で常に表示状態に保持される表示部と、走査電極の走査により表示が行われる表示部とを備えたものがある。この場合、バックライト１３を電源がオンの状態で常に表示状態に保持される表示部に対応する領域と、走査電極の走査により表示が行われる表示部に対応する領域とに分割する。そして、前者の領域を液晶表示装置の電源のオン状態で点灯（発光）するように構成し、後者の領域を走査電極の走査に同期して点灯可能に構成してもよい。走査電極と対応する側の領域を複数の領域に分割せずに点灯する構成としてもよい。
【００３５】
○  有機ＥＬ素子２７を構成する一対の電極のうち、液晶パネル１２と対向する側と反対側の電極を反射電極２５に代えて透明電極で構成してもよい。
〇  基板１４，１５，２２，２３はガラスに限らず、透明な樹脂基板やフィルムであってもよい。
【００３６】
〇  基板２３は透明でなくてもよく、金属、セラミックス等の硬質材に代えたり、樹脂等のフレキシブル基板を使用してもよい。
○  有機ＥＬ層２６は白色発光層に限らず、青色発光層を使用してもよい。この場合、カラーフィルタ１９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１９を透過後の光がＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の画素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することができる。
【００３７】
○  有機ＥＬ層２６に代えて無機ＥＬ層を使用したＥＬ素子を備えたバックライト１３としてもよい。この場合、有機ＥＬ素子２７を使用する場合と異なり、有機ＥＬ素子２７を水分や酸素から保護するための保護手段が不要になる。
【００３８】
〇  液晶パネル１２はカラーフィルタ１９を備えない、白黒表示パネルであってもよい。
〇  基板２２側に走査電極１７に対応してライン状の透明電極（陽極）を形成し、基板２３側に基板２３とほぼ同じ形状の電極（陰極）を形成してもよい。
【００３９】
〇  液晶表示装置１１は透過型に限らず、半透過型としてもよい。例えば、液晶パネル１２のバックライト１３側の透明電極である走査電極１７と、バックライト１３との間に半透過タイプの反射板を配置する。この場合、反射板の反射光と、バックライトの光との両者が液晶表示装置の光源となり、バックライトの光量を少なくしても必要な光量を得ることができ、消費電力量をより低減することができる。
【００４０】
前記実施の形態から把握される発明（技術的思想）について、以下に記載する。
【００４１】
○  前記複数の領域は、液晶を挟んで互いに直交するように配置される一対の電極のうちの走査電極と平行に、同数、かつ１本の走査電極で表示駆動可能な画素列を照明するのに必要な幅に形成される。そして、前記走査電極への電圧の印加と同期して、印加状態の前記走査電極と対応する領域を構成する電極を含む隣接する所定の複数の電極を同時に印加可能に構成されている。
【００４２】
○  前記走査電極への電圧の印加と同期して同時に印加される前記電極の数が設定変更可能に構成されている。
【００４３】
○  前記液晶表示装置は半透過型である。
○  前記液晶表示装置はカラーフィルタを有する液晶パネルを備えている。
【００４４】
○  前記複数の領域の１回当たりの点灯時間は、１本当たりの前記走査電極に対する印加時間のｎ倍に設定されている。
【００４５】
【発明の効果】
以上詳述したように請求項１〜請求項９に記載の発明によれば、液晶表示装置の薄膜化と消費電力の低減とを両立させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  液晶表示装置の要部概略分解斜視図。
【図２】  液晶表示装置の表示部の駆動回路の概略構成図。
【図３】  別の実施の形態の走査電極と反射電極との関係を示す模式図。
【符号の説明】
１１…液晶表示装置、１３…バックライト、１６…液晶、１７…一対の電極を構成する走査電極、２０…同じく透明電極、２５…自発光体を構成する反射電極、２６…発光層としての有機ＥＬ層、２７…自発光体としての有機ＥＬ素子。
【図１】
0003780952.tif 000002
【図２】
0003780952.tif 000003
【図３】
0003780952.tif 000004