表示装置
【課題】小型化及びコストダウンを図りながら、野外から屋内まで視認性に優れた表示装置を提供する。
【解決手段】表示画素内に、液晶表示素子２０が外光４を反射させて表示を行なう非発光表示素子からなる反射領域１１と、有機ＥＬ発光素子４０が直接変調し表示を行なう発光表示素子からなる透過領域１２とが併設されている。互いに対向してなる絶縁性基板２１と絶縁性基板２９とを備える。液晶表示素子２０及び有機ＥＬ発光素子４０はいずれも絶縁性基板２１と絶縁性基板２９との間に設けられる。透過領域１２には、絶縁性基板２１上に順に有機ＥＬ発光素子４０と液晶表示素子２０の液晶層２６とが積層されている。
【解決手段】表示画素内に、液晶表示素子２０が外光４を反射させて表示を行なう非発光表示素子からなる反射領域１１と、有機ＥＬ発光素子４０が直接変調し表示を行なう発光表示素子からなる透過領域１２とが併設されている。互いに対向してなる絶縁性基板２１と絶縁性基板２９とを備える。液晶表示素子２０及び有機ＥＬ発光素子４０はいずれも絶縁性基板２１と絶縁性基板２９との間に設けられる。透過領域１２には、絶縁性基板２１上に順に有機ＥＬ発光素子４０と液晶表示素子２０の液晶層２６とが積層されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置等の非発光表示装置、有機ＥＬ発光素子等を用いた発光表示装置等の表示装置に関するものである。詳細には、表示領域内に、非発光表示領域と発光表示領域とが併設されている表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話をはじめとして、携帯情報端末（ＰＤＡ:Personal Data Assistant) 等が広く普及している。これに伴い、これらの端末に搭載される情報表示用のディスプレイの開発が近年、非常に盛んになっている。
【０００３】
上記ディスプレイは、非発光表示装置と発光表示装置とに大別される。前者は、光変調素子により太陽光、室内光、バックライト又はフロントライト等の外部光源からの光を変調して表示を行なうものであり、この代表として液晶表示素子が知られている。一方、後者は、外部光源を必要とせず、発光素子が自ら発光することにより表示を行なうものであり、この代表としてＥＬ(Electro Luminescence) が非常に注目されている。以下、これらの表示装置について、さらに詳細に説明を行なう。
【０００４】
先ず、外部光源を利用する非発光表示装置である透過型液晶表示装置では、バックライトを光源としているので、消費電力の増加及び形状の拡大となり携帯用には課題を残していた。そこで、上記課題の一つである消費電力を抑えるために、液晶層の下部電極をアルミニウム等の光を反射する金属にて形成することにより光源として太陽光や室内灯等の外光を利用する反射型液晶表示装置が開発されている。しかし、この反射型液晶表示装置は、外光を利用するため暗い場所での使用には難があった。
【０００５】
こうした問題を解決するため、液晶層の下部電極をハーフミラーにて形成し、明るい環境下ではバックライトを使わないで反射型表示を行ない、暗い場所ではバックライトを点灯して透過型表示を行なう半透過型表示装置が開発された。しかしながら、上記半透過型表示装置では、光を反射する部分と光を透過する部分との相反する特性を用いるため、光利用効率が低く消費電力低減のための決定的な改善には至っていない。
【０００６】
こうした問題を解決するため、本発明者らは、明るい環境下ではバックライトを使用しない反射型として用いることができる一方、暗い場所ではバックライトを点灯して透過型として用いることのできる液晶表示装置を考案した（特許文献１参照）。この液晶表示装置は、膜厚を薄くして半透過性を持たせた反射板を用いる従来の液晶表示装置とは異なり、液晶表示装置における各表示画素を反射領域と透過領域との２つの領域に分割している。すなわち、上記液晶表示装置では、各表示画素の一つの領域として反射電極を形成して反射領域とする一方、各表示画素の他の領域には透過電極を形成して透過領域としている。また、反射領域の液晶層の厚みと透過領域の液晶層の厚みとを異ならせている。これにより、反射領域及び透過領域の各々の領域にて最適な明るさを実現することが可能となっている。
【０００７】
しかしながら、上記の画素分割型の液晶表示装置では、各画素の全領域に対してバックライト光を後方から照射する一方、このバックライト光が利用されるのは各画素の透過領域のみである。したがって、バックライト光の利用効率が低いという課題を有していた。特に、反射電極の領域比率が高い場合には必然的に透過領域が狭くなるので、バックライト光の利用効率が低くなる。
【０００８】
そこで、上記画素分割型の液晶表示装置に対してそのバックライト光の利用効率を高めるものとして、例えば、特許文献２に開示された画素分割型の液晶表示装置がある。この液晶表示装置１００では、図１５に示すように、先ず、液晶パネル１０１における各画素１０２…に配された反射電極１０３の一部に透過開口部１０４…を設けることにより、画素分割型の液晶表示装置としている。また、この液晶表示装置１００では、バックライトとして有機ＥＬ(Electro Luminescence) 素子１１０からなる発光素子を用いる一方、この有機ＥＬ素子１１０の発光部１１１…を、各画素１０２…の全領域に配置するのではなく、透過開口部１０４…に対応する領域にのみ配置している。これにより、パターン化した有機ＥＬ素子をバックライトとして組み合わせるので、光の利用効率を向上させ、消費電力の低減を図ることができるものとなっている。
【０００９】
一方、発光表示装置の代表である上記有機ＥＬ発光素子を使った表示装置は、薄型、軽量の特徴を持ち、発光素子であるため液晶表示装置のようにバックライトが不要で暗い環境でも使用が可能となり、しかも、出射した光の略全てを表示に用いるため光利用効率も高い。しかしながら、この有機ＥＬ発光素子を用いた表示装置は、常に発光する必要があり、特に明るい環境下で表示品位を上げるには発光量を増す必要があるため、低消費電力化には難があった。
【特許文献１】特開平１１−１０１９９２号公報
【特許文献２】特開２００１−６６５９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上記図１５に示した画素分割型の液晶表示装置では、液晶パネル１０１の外側に発光素子としての有機ＥＬ素子１１０を配置しているために、反射電極１０３の透過開口部１０４…と有機ＥＬ素子１１０との間に位相差板１０５と偏光板１０６とガラス基板２枚つまりガラス基板１０７及びガラス基板１１２とが存在する。現在、一般的な画素ピッチは８０ミクロン程度であるが、この場合、透過開口部１０４の幅はさらにその２分の１から６分の１、およそ１５ミクロンから４０ミクロンとなる。これに対し、偏光板１０６の厚みは約３００ミクロンであるとともに、５００から７００ミクロン厚のガラスが、液晶パネル１０１のガラス基板１０７と有機ＥＬ素子１１０のガラス基板１１２とで２枚存在する。したがって、反射電極１０３の透過開口部１０４と有機ＥＬ素子１１０との距離は１３００ミクロンから１７００ミクロンにもなる。そのため、有機ＥＬ素子１１０の発光部１１１…を透過開口部１０４…に対応する位置に設置したとしても、透過開口部１０４…へ有機ＥＬ素子１１０の発光部１１１から出射する全ての光を入射させることは不可能である。したがって、やはり、有機ＥＬ素子１１０の照射効率がよくないという問題点を有している。
【００１１】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、小型化及びコストダウンを図りながら、野外から屋内まで視認性に優れた表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の表示装置は、上記課題を解決するために、表示領域内に、光変調素子が外光を反射させて表示を行なう非発光表示素子からなる第１表示領域と、反射性の電極を含む発光素子が直接変調し表示を行なう発光表示素子からなる第２表示領域とが併設されているとともに、互いに対向してなる第１基板と第２基板とを備え、上記光変調素子及び発光素子はいずれも上記第１基板と第２基板との間に設けられ、かつ、上記第２表示領域には、上記第１基板上に順に上記発光素子と光変調素子の光変調層とが積層されており、同一画素中の第１表示領域もしくは第２表示領域の何れか一方が表示状態である場合に、他方は外光の有無によらず常に黒状態であることを特徴としている。
【００１３】
本発明の表示装置によれば、外光を反射させて表示を行う非発光表示素子と自発光の発光表示素子とを同一表示装置内に組み込んだ構成とすることにより、バックライト等の別体光源を付設することが不要となるため、低消費電力化と小型化とを同時に実現することができる。また、非発光表示素子と自発光の発光表示素子とを同一表示装置内に組み込むに際し、電極、配線、駆動素子、絶縁体等の部材の製造工程を共通化できるので、従来、バックライト等の光源製造及びアセンブリ等にかかっていた時間・コストを大幅に軽減できる。
【００１４】
以下、さらに本発明の作用・効果について詳細に説明を行う。
【００１５】
先ず、上述したように、一般に、ディスブレイは非発光表示装置と発光表示装置とに大別される。非発光表示装置は太陽光、室内光、バックライト、フロントライト等の外部光源からの光を非発光表示素子である光変調素子に透過させることにより変調するものであり、この非発光表示素子には、外部光源からの光を反射させる反射手段を持つ反射型と反射手段を持たない透過型とがある。一方、発光表示装置は発光素子を有する表示装置である。通常、発光素子又は発光層と称する部分が自発光する。なお、ここでは、上記光変調素子における透過光の制御を光変調と呼ぶのに対し、発光素子での発光のことを直接変調と呼ぶことにする。
【００１６】
ところで、透過型液晶表示装置に代表される透過型の非発光表示装置の場合、通常、暗表示から明表示までバックライト光の輝度は一定であり、常時点灯している。したがって、透過型の非発光表示装置は常時外部光源で電力を消費することになる。また、透過型の非発光表示装置では、光変調素子とバックライトとに対してそれぞれ電源供給及び制御が必要となるため部品点数が多く、小型化するのにも制限があり、コストダウンを図るのが難しかった。
【００１７】
一方、ＥＬ表示装置に代表される発光表示装置は、発光輝度を変調するため暗表示と明表示とでは消費電力が異なり、消費電力は暗表示では少なく明表示では多くなる。
【００１８】
ここで、これら透過型の非発光表示素子又は発光表示素子と反射型の非発光表示素子とを同一パネル内に組込んで双方を表示に用いる場合と、本発明とを比較する。つまり、透過型の非発光表示素子と反射型の非発光表示素子とを組込んだ従来の表示装置すなわち従来技術として説明した画素分割型の液晶表示装置等と本発明の表示装置とを比較する。
【００１９】
従来の液晶表示装置は、図２に破線Ｌ１で示すように、明環境下から暗環境下まで光源であるバックライトを常時点灯させる必要から、略一定の消費電力が必要である。これに対し、発光表示素子と反射型の非発光表示素子とを同一パネル内に組込んだ本発明の表示装置は、周りの環境に合わせて発光表示素子の輝度を調整して表示できる。このため、図２に実線Ｌ２で示すように、明環境下では発光輝度を絞り、反射型の非発光表示素子を最大限利用できる一方、暗環境下では発光表示素子の発光輝度を上げて表示することができる。したがって、明環境下では従来の透過型の非発光表示装置においてバックライト点灯にかかっていた電力を低く抑えることができる。
【００２０】
したがって、本発明の表示装置は、明環境下では、透過型の非発光表示素子と反射型の非発光表示素子とを組込んだ表示装置よりも低消費電力化が可能であり、輝度を絞って表示することによって、長寿命化及び信頼性向上を実現することができる。さらに、本発明の表示装置は、別体としてバックライトを設ける必要がないので、従来の液晶表示装置と比較して、薄型化及び小型化が可能であり、電源供給手段及び制御等も不要であるためコストダウンを図ることができる。
【００２１】
また、本発明による表示装置を発光表示素子のみの表示装置と比較すれば、図３の通りとなる。すなわち、図３において破線Ｌ１’で示すように、発光表示素子のみで構成された表示装置の場合、環境が明るくなるに伴って、発光輝度を上げていかなければ表示が見難くなる。
【００２２】
一方、本発明の表示装置では、明環境下では反射型の非発光表示素子が表示特性を向上させるので、発光表示素子は、同図において実線Ｌ２’で示すように、輝度を落として表示することが可能である。これは、従来の発光表示素子のみで使用される場合には無かった概念であり、本発明の構成によって独自になすことのできる輝度制御方法である。
【００２３】
このように、本発明の表示装置によれば、最大輝度を発光表示素子のみである場合よりも低く設定することが可能となり、長寿命化、信頼性向上を実現することができる。
【００２４】
具体的には、本発明の表示装置は、先ず、表示領域内に、光変調素子が外光を反射させて表示を行なう非発光表示素子からなる第１表示領域と、発光素子が直接変調し表示を行なう発光表示素子からなる第２表示領域とが併設されている。
【００２５】
したがって、発光素子は表示面側に向けて自ら発光して直接的に表示するので、従来のように、発光素子をバックライトやフロントライトとして使用するものではない。これによって、発光素子からの光の利用効率を高めることができるとともに、表示装置の厚みも薄くなる。すなわち、バックライトの厚みは、通常３〜６ミリメートル程度であるために、バックライトが不要になることによる厚み減少のメリットは非常に大きい。また、バックライトが不要になることは、従来、液晶パネルの背面パネルとバックライトとの間に設置されていた偏光板、位相差板及びガラス基板も不要となることを意味する。したがって、これら偏光板、位相差板及びガラス基板が不要になることによっても表示装置の厚みをより薄くすることができる。
【００２６】
また、パターン化した発光素子バックライトを位置決めして固定する必要もないので、これにかかる専用装置、固定機構が省略でき、部品点数の削減及び工程短縮等によるコストダウンを図ることが可能となる。
【００２７】
さらに、バックライトと背面側の偏光板及び位相差板が不要となるメリットは、単に表示装置全体の厚みが薄くなることだけではない。すなわち、部材点数が減ることは、材料費だけでなく組み立て工数や各々の部材の検査等に要するコストも削減できるため、表示装置全体の製造コストを下げることができる。
【００２８】
また、本発明のような例えば画素分割方式等の表示領域分割方式の表示装置では、第１表示領域と第２表示領域との比率をある程度任意に設計することが可能である。このため、例えば、携帯電話や情報携帯端末（ＰＤＡ）等のモバイル機器への使用を前提とする場合は、反射領域である第１表示領域の比率を大きくすることが一般的である。例えば、表示画素の画素面積のうち８０％を反射領域とした場合には、発光領域である第２表示領域は２０％になるため、発光素子の発光面積は最大でも画素面積の５分の１で済む。このことは、消費電力の低減を図ることが可能となることを意味する。
【００２９】
したがって、小型化及びコストダウンを図りながら、野外から屋内まで視認性に優れた表示装置を提供することができる。
【００３０】
また、本発明では、互いに対向してなる第１基板と第２基板とを備え、上記光変調素子及び発光素子はいずれも上記第１基板と第２基板との間に設けられている。そして、第２表示領域には、上記第１基板上に順に上記発光素子と光変調素子の光変調層とが積層されている。このため、光変調素子及び発光素子はいずれも、第１基板と第２基板との間に収容されるので、表示装置の厚みを確実に薄くすることができる。さらに、発光素子の表面側に光変調層が積層されていても、発光素子は第１基板と第２基板との間に設けられているので、発光素子の表示光が全て第２表示領域に出射される。そのため、光の利用効率は非常に高くなる。
【００３１】
したがって、より高い照射効率を確保して、明るさ向上のみならず、表示装置の厚みの低減及び部材コストの低減を図り得る表示装置を提供することができる。
【００３２】
さらに、同一画素中の第１表示領域もしくは第２表示領域の何れか一方が表示状態である場合に、他方は外光の有無によらず常に黒状態となるように構成している。このため、発光素子を発光駆動することによるコントラストの低下を防止することができる。
【００３３】
また、本発明の表示装置は、上記記載の表示装置において、発光素子は、第２表示領域の面積と略同じか又はそれよりも小さい面積を有していることを特徴としている。
【００３４】
すなわち、発光素子は必ずしも第２表示領域の全てに形成する必要は無く、必要とされる画面輝度に応じて、必要な面積に形成すれば良い。この点、本発明では、発光素子は、第２表示領域の面積と略同じか又はそれよりも小さい面積を有している。したがって、発光表示素子について、さらに消費電力を少なくすることが可能となる。
【００３５】
また、本発明の表示装置は、上記記載の表示装置において、発光素子が有機エレクトロルミネッセンス素子からなっていることを特徴としている。
【００３６】
このため、容易に、光変調素子と有機エレクトロルミネッセンス素子とを第１基板と第２基板との間に内蔵することができる。
【００３７】
また、発光素子として電流駆動型の有機エレクトロルミネッセンス素子を使用することによって、発光素子の消費電力は発光面積に比例するため、本発明による表示装置の消費電力は、有機エレクトロルミネッセンス素子をバックライトとして用いる場合と比べて、消費電力は例えば５分の１となる。したがって、確実に消費電力の低減を図ることができる。
【００３８】
また、本発明の表示装置は、上記記載の表示装置において、光変調素子は、液晶表示素子であることを特徴としている。
【００３９】
上記の発明によれば、光変調素子及び発光素子を表示領域内に形成したときに、小型化及びコストダウンを図りながら、野外から屋内まで視認性に優れた表示装置を提供することができる。
【００４０】
また、本発明の表示装置は、上記記載の表示装置において、発光素子と光変調素子とは信号ラインを共有して駆動されることを特徴としている。
【００４１】
上記の発明によれば、発光素子と光変調素子とは信号ラインを共有して駆動される。このため、発光素子と光変調素子との駆動回路の構成が複雑になるのを防止し、確実に、小型化及びコストダウンを図りながら、野外から屋内まで視認性に優れた表示装置を提供することができる。
【００４２】
また、本発明の表示装置は、上記記載の表示装置において、液晶表示素子の光変調層である液晶層は、第１表示領域では水平配向モードであり、かつ第２表示領域では垂直配向モードであることを特徴としている。
【００４３】
この結果、光変調素子に電圧を印加しない状態においては、第１表示領域は白表示である一方、光変調素子に電圧を印加したときには、反射率がゼロとなって第１表示領域は黒表示となる。
【００４４】
したがって、本発明では、発光素子と光変調素子とを同時に駆動したときには、発光素子の表示領域である第２表示領域の周りは黒表示となるので、発光素子を発光駆動することによるコントラストの低下を防止することができる。
【００４５】
また、光変調素子の特性を水平配向モードとした場合、発光素子が表示を行なう第２表示領域では、液晶表示素子を駆動するための画素電極が形成されていないので、初期配向の水平配向を維持する。したがって、水平配向を維持した状態では、野外等の外光が多い場所では、発光素子へ入射する外光が多くなり、例えば、発光素子が反射板の機能を有している場合にはその外光による反射光が増加する。
【００４６】
この点、本発明では、発光素子に積層される液晶層の配向は垂直配向であり、かつ第１表示領域の液晶層の配向は水平配向となっている。したがって、光変調素子を駆動せずに発光素子のみを発光した場合に、第２表示領域において外光の反射光が重畳することよるコントラストの低下及び表示品質への悪影響を防止することができる。
【発明の効果】
【００４７】
本発明の表示装置は、以上のように、表示領域内に、光変調素子が外光を反射させて表示を行なう非発光表示素子からなる第１表示領域と、反射性の電極を含む発光素子が直接変調し表示を行なう発光表示素子からなる第２表示領域とが併設されているとともに、
互いに対向してなる第１基板と第２基板とを備え、上記光変調素子及び発光素子はいずれも上記第１基板と第２基板との間に設けられ、かつ、
上記第２表示領域には、上記第１基板上に順に上記発光素子と光変調素子の光変調層とが積層されており、同一画素中の第１表示領域もしくは第２表示領域の何れか一方が表示状態である場合に、他方は外光の有無によらず常に黒状態である。
【００４８】
それゆえ、発光素子は表示面側に向けて自ら発光して直接的に表示するので、従来のように、発光素子をバックライトやフロントライトとして使用するものではない。これによって、発光素子の光の利用効率を高めることができるとともに、表示装置の厚みも薄くなる。
【００４９】
また、バックライトと偏光板、位相差板が不要となることによって、部材点数が減る。このため、材料費だけでなく組み立て工数や各々の部材の検査等に要するコストも削減できるため、表示装置全体の製造コストを下げることができる。 また、本発明のような画素分割方式の表示装置では、第１表示領域と第２表示領域との比率をある程度任意に設計することが可能である。このため、例えば、表示画素の画素面積のうち８０％を反射領域とした場合には、発光領域である第２表示領域は２０％になるため、発光素子の発光面積は最大でも画素面積の５分の１で済む。
【００５０】
したがって、小型化及びコストダウンを図りながら、野外から屋内まで視認性に優れた表示装置を提供することができるという効果を奏する。
【００５１】
さらに、同一画素中の第１表示領域もしくは第２表示領域の何れか一方が表示状態である場合に、他方は外光の有無によらず常に黒状態となるように構成しているため、発光素子を発光駆動することによるコントラストの低下を防止することができる。
【００５２】
また、本発明の表示装置は、上記記載の表示装置において、発光素子は、第２表示領域の面積と略同じか又はそれよりも小さい面積を有しているものである。 それゆえ、発光素子について、さらに消費電力を少なくすることが可能となる。
【００５３】
また、本発明の表示装置は、上記記載の表示装置において、発光素子が有機エレクトロルミネッセンス素子からなっているものである。
【００５４】
それゆえ、容易に、光変調素子と有機エレクトロルミネッセンス素子とを第１基板と第２基板との間に内蔵することができる。
【００５５】
また、発光素子として電流駆動型の有機エレクトロルミネッセンス素子を使用することによって、発光素子の消費電力は発光面積に比例するため、本発明による表示装置の消費電力は、有機エレクトロルミネッセンス素子をバックライトとして用いる場合と比べて、消費電力は例えば５分の１となる。したがって、確実に消費電力の低減を図ることができるという効果を奏する。
【００５６】
また、本発明の表示装置は、上記記載の表示装置において、光変調素子は、液晶表示素子であるものである。
【００５７】
それゆえ、容易に、光変調素子及び発光素子を表示領域内に形成したときに、小型化及びコストダウンを図りながら、野外から屋内まで視認性に優れた表示装置を提供することができるという効果を奏する。
【００５８】
また、本発明の表示装置は、上記記載の表示装置において、発光素子と光変調素子とは信号ラインを共有して駆動されるものである。
【００５９】
それゆえ、発光素子と光変調素子との駆動回路の構成が複雑になるのを防止し、確実に、表示装置の厚みの低減及び部材コストの低減を図り得る表示装置を提供することができるという効果を奏する。
【００６０】
また、本発明の表示装置は、上記記載の表示装置において、液晶表示素子の光変調層である液晶層は、第１表示領域では水平配向モードであり、かつ第２表示領域では垂直配向モードであるものである。
【００６１】
それゆえ、光変調素子に電圧を印加しない状態においては、第１表示領域は白表示である一方、光変調素子に電圧を印加したときには、反射率がゼロとなって第１表示領域は黒表示となる。
【００６２】
したがって、本発明では、発光素子と光変調素子とを同時に駆動したときには、発光素子の表示領域である第２表示領域の周りは黒表示となるので、発光素子を発光駆動することによるコントラストの低下を防止することができる。
【００６３】
また、発光素子に積層される液晶層の配向は垂直配向であり、かつ第１表示領域の液晶層の配向は水平配向となっている。したがって、光変調素子を駆動せずに発光素子のみを発光した場合に、第２表示領域において外光の反射光が重畳することよるコントラストの低下及び表示品質への悪影響を防止することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６４】
〔実施の形態１〕
本発明の実施の一形態について図１、図４ないし図１０に基づいて説明すれば、以下の通りである。
【００６５】
本実施の形態の表示装置１は、図４に示すように、縦方向に複数設けられたデータ信号線としてのソースバスライン２ａ…と横方向に複数設けられた走査信号線としてのゲートバスライン３…とによって表示領域としての各表示画素１０…がマトリクス状に形成されている。
【００６６】
上記表示画素１０は、本実施の形態では、反射性を有する第１表示領域としての反射領域１１と透過性を有する第２表示領域としての透過領域１２とに分割されて形成されている。すなわち、図１に示すように、上記反射領域１１には、光変調素子としての反射型の液晶表示素子２０を構成するアルミニウム（Ａｌ）等の金属からなる画素電極２５が形成されており、これによって、外光４がこの画素電極２５に反射されるようになっている。
【００６７】
一方、同図に示すように、画素電極２５の中央部には矩形の開口部２５ａが形成されており、この開口部２５ａが上記透過領域１２となっている。画素電極２５の開口部２５ａの下方つまり画素電極２５の後方には、透明絶縁層２４を介して発光素子としての有機ＥＬ(Electro Luminescence) 発光素子４０が設けられており、この有機ＥＬ発光素子４０は、自ら表示光５を発光することにより、直接的に表示を行なう。すなわち、本実施の形態では、従来のように有機ＥＬ発光素子をバックライトやフロントライトとして使用するのではなく、有機ＥＬ発光素子４０が直接的な表示を行なうので、本実施の形態の表示装置１は、液晶表示素子２０にて構成される反射型液晶表示装置と有機ＥＬ発光素子４０にて構成される有機ＥＬ(Electro Luminescence) 表示装置とが一体化された表示装置であるといえる。
【００６８】
ここで、上記の有機ＥＬ発光素子４０は、透過領域１２の面積と略同じか又はそれよりも小さい面積とすることが可能である。すなわち、有機ＥＬ発光素子４０は必ずしも透過領域１２の全てに形成する必要は無く、必要とされる画面輝度に応じて、必要な面積に形成すれば良いためである。このため、有機ＥＬ発光素子４０の面積を透過領域１２よりも小さくすることによって、有機ＥＬ発光素子４０の消費電力を少なくすることが可能となる。また、有機ＥＬ発光素子４０が透過領域１２の面積と略同じというのは、有機ＥＬ発光素子４０が透過領域１２の面積よりも少し大きいものであっても良いことを意味する。すなわち、有機ＥＬ発光素子４０が透過領域１２の面積よりも少しだけ大きいものであれば、有機ＥＬ発光素子４０の照射効率は害されないと考えられるためである。また、有機ＥＬ発光素子４０が透過領域１２の面積よりも少し大きいものであっても、画素電極２５がブラックマトリリスクの役割を果たすので問題となることはない。
【００６９】
上記の表示装置１は、同図に示すように、ガラス基板等の第１基板としての絶縁性基板２１上に液晶用薄膜トランジスタ素子（以下、「液晶用ＴＦＴ素子：Thin Film Transistor）」という。）２２を有している。この液晶用ＴＦＴ素子２２は、図４に示すように、前記ゲートバスライン３…及びソースバスライン２ａ…に接続され、ドレイン電極２２ａを通して画素電極２５に電圧を印加するためのスイッチング素子として機能する。なお、本実施の形態では、このスイッチング素子として液晶用ＴＦＴ素子２２を使用しているが、必ずしもこれに限らず、例えば、液晶用ＭＩＭ（Metal Insulator Metal)素子であってもよい。
【００７０】
一方、上記液晶表示素子２０のドレイン電極２２ａは、同図に示すように、有機ＥＬ発光素子４０を駆動するためのＥＬ用薄膜トランジスタ素子（以下、「ＥＬ用ＴＦＴ素子」という。）４２のゲート電極４２ａに接続されている。また、このＥＬ用ＴＦＴ素子４２のソース側には、電流供給ライン２ｂが接続されており、ＥＬ用ＴＦＴ素子４２がＯＮすることによって、後述する供給電圧Ｖｄｄにより電流供給ライン２ｂ及びＥＬ用ＴＦＴ素子４２のドレイン電極４２ａを通して有機ＥＬ発光素子４０の有機ＥＬ層４１に駆動電流が流れて有機ＥＬ層４１が発光するようになっている。なお、液晶表示素子２０及び有機ＥＬ発光素子４０の駆動回路については後に詳述する。
【００７１】
ここで、上記表示装置１の構成についてより詳細に説明すべく製造方法の説明を兼ねて、図１及び図４に基づいて以下に説明する。
【００７２】
先ず、図１に示すように、ガラス基板等の絶縁性基板２１上に液晶用ＴＦＴ素子２２を形成する。このとき、ＥＬ用ＴＦＴ素子４２も同時に形成される。次いで、感光性のアクリル樹脂により平坦化膜２３を例えば２μｍの厚みに形成した後、有機ＥＬ発光素子４０を構成する反射性の陽極４３をスパッタリング法によりクロム（Ｃｒ）にて２０００Åの厚みに形成する。さらに、スパッタリング法により二酸化珪素（ＳｉＯ2 ）を２０００Åの厚みに形成し、所定形状となるようにエッチングを行なうことにより絶縁層４４を形成する。
【００７３】
続いて、蒸着法により発光層である有機ＥＬ層４１を形成する。有機ＥＬ層４１は、マスク蒸着により赤・緑・青の発光材料を各々の表示画素１０…に対応させて形成する。次いで、電子を効率よく有機ＥＬ層４１へ注入するため蒸着法によりマグネシウムと銀との図示しない合金を１００Åの厚みに形成した後、透明性を有する陰極４５としてスパッタリング法によりインジウム−亜鉛の酸化物（ＩＺＯ）を２０００Åの厚みで形成する。次いで、スパッタリング法により透明絶縁層２４として五酸化タンタル（Ｔａ2 Ｏ5 ）を７０００Åの厚みで形成した後、液晶表示素子２０を構成する液晶層２６を駆動するための反射性を有する画素電極２５をアルミニウム（Ａｌ）により形成する。
【００７４】
一方、他方のガラス基板等の透明の第２基板としての絶縁性基板２９上には、カラーフィルタ層２８とインジウム−スズの酸化物（ＩＴＯ：Indium Tin Oxide）からなる対向電極２７とを順に形成する。
【００７５】
次に、液晶分子を絶縁性基板２９に対して垂直に配向させる性質を有する図示しない配向膜（商品名「ＪＡＬＳ２０４（日本合成ゴム社製）」）をスピンコート法により塗布した後焼成して形成する。
【００７６】
次いで、有機ＥＬ発光素子４０を形成した部分以外の領域にのみ露光するように開口部を形成した図示しないマスクを介して、絶縁性基板２１側の成形基板に紫外光を照射する。一方、絶縁性基板２９側の成形基板に対しても、絶縁性基板２１と貼り合せた場合に、有機ＥＬ発光素子４０と対向する部分以外の領域に紫外光を照射する。これら２枚の成形基板をラビングすることにより図示しない配向膜に一軸配向処理を施した後、シール樹脂を介して貼り合せた後、誘電異方性が正で△ｎが０．０６の液晶材料（メルク社製）を注入して液晶表示素子２０を作製する。さらに、絶縁性基板２９の表面に、位相差板３１と偏光板３２とを順に貼り付けることにより、表示装置１が完成する。なお、位相差板３１の位相差はλ＝５５０ｎｍの光に対して１／４となるものを用いた。
【００７７】
このようにして作製した表示装置１を、外光４の下で電圧無印加の状態で観察すると、後述する図８に示すように、有機ＥＬ発光素子４０の上部に位置する部分は黒表示、有機ＥＬ発光素子４０を形成していない部分は白表示となる。これは、紫外光を照射した部分は配向膜の垂直配向性を発現する官能基が切断されることにより、液晶分子が絶縁性基板２１及び絶縁性基板２９に対し平行に配向したためである。
【００７８】
この結果、液晶層２６の表示モードは、電圧無印加の状態で白を表示し、電圧印加により徐々に反射率が減少して黒表示するノーマリーホワイトモードとなる。
【００７９】
次に、上記構成の表示装置１を駆動するための駆動回路の一例について説明する。
【００８０】
図５に示すように、表示装置１には、データ線信号を順に送るためのソースドライバ６がソースバスライン２ａ…に接続されており、表示画素１０…を選択するゲートドライバ７はゲートバスライン３…に接続されている。また、１つの表示画素１０内の表示回路は、光変調素子である液晶表示素子２０と発光素子である有機ＥＬ発光素子４０とによって構成されている。
【００８１】
これら液晶表示素子２０及び有機ＥＬ発光素子４０は、それぞれ表示装置１の表示領域内に、マトリクス状に並べられ、液晶表示素子２０の対向電極２７、ＥＬ用ＴＦＴ素子４２の電流供給ライン２ｂ及び有機ＥＬ発光素子４０の陰極４５が、それぞれ液晶表示素子２０及び有機ＥＬ発光素子４０毎に共通に接続されている。すなわち、この駆動回路では、マトリクス状に形成された表示領域としての各表示画素１０…をアクティブ駆動すべく、液晶表示素子２０及び有機ＥＬ発光素子６０の駆動について信号ライン及び走査信号線であるゲートバスライン３…及び信号ライン及びデータ信号線であるソースバスライン２ａ…を共用するものとなっている。ただし、本発明においては、必ずしもこれに限らず、単純マトリクスに適用することも可能である。
【００８２】
上記構成の表示装置１における１画素分の回路構成は、図６にも示すように、液晶用ＴＦＴ素子２２のゲート電極がゲートバスライン３に接続され、ソースバスライン２ａが液晶用ＴＦＴ素子２２のソース電極に接続されている。また、液晶用ＴＦＴ素子２２のドレイン電極２２ａは、液晶表示素子２０と、液晶補助容量３５と、ＥＬ用ＴＦＴ素子４２のゲート電極とに接続している。また、ＥＬ用ＴＦＴ素子４２のソース電極は電流供給ライン２ｂに接続し、ＥＬ用ＴＦＴ素子４２のドレイン電極は有機ＥＬ発光素子４０の陽極４３に接続している。なお、上記の構成では、有機ＥＬ発光素子４０はＥＬ用ＴＦＴ素子４２のドレイン側に設けられているが、必ずしもこれに限らず、例えば、図７に示すように、ＥＬ用ＴＦＴ素子４２のソース側に設けることも可能である。
【００８３】
このように構成された表示装置１の駆動回路では、ゲートバスライン３…からの走査線信号により液晶用ＴＦＴ素子２２が駆動してソースバスライン２ａ…の信号を切替える。そして、図８に示すように、データ線信号ＶｓがＥＬ用ＴＦＴ素子４２のＥＬ用閾値電圧Ｖｔｈ（ＯＬＥＤ）よりも小さい場合、有機ＥＬ発光素子４０は発光せずに液晶表示素子２０が反応し、明表示から暗表示、つまり黒表示を行なう。また、データ線信号ＶｓがＥＬ用ＴＦＴ素子４２のＥＬ用閾値電圧Ｖｔｈ（ＯＬＥＤ）よりも大きい場合には、液晶表示素子２０は暗表示を行なっているが、データ線信号ＶｓによりＥＬ用ＴＦＴ素子４２のドレイン電流が変化し、有機ＥＬ発光素子４０の発光量を調整して発光型表示を行なう。なお、有機ＥＬ発光素子４０の発光量の調整は、供給電圧Ｖｄｄを調整することによっても行なうことができる。また、本実施の形態の表示装置１は、この駆動方法には限定されず他の駆動方法でもよいが、図８に示す駆動方法は駆動回路が共通であるので最適である。
【００８４】
上記の表示動作について、図９〜図１１に基づいて詳細に説明する。なお、図９〜図１１では反射率が最も高くなる条件である液晶層２６の電圧無印加時の複屈折がλ／４の場合の光の状態を記載した。
【００８５】
先ず、外光４の下で表示装置１を使用する場合において、データ線信号Ｖｓが電圧無印加のとき又は液晶用ＴＦＴ素子２２のドレイン電圧Ｖｄが液晶用閾値電圧Ｖｔｈ（ＬＣ）以下のときには、図９に示すように、外光４は偏光板３２及び位相差板３１を透過した後、円偏光となり液晶層２６へ入射する。次いで、液晶層２６はλ／４の位相差を有するために反射性の画素電極２５に到達した時点ではλ／２の位相差となり、直線偏光として反射する。反射した後、外光４は入射時とは逆の経路を経て直線偏光となるため、偏光板３２を透過し白表示となる。
【００８６】
このとき、液晶用ＴＦＴ素子２２のドレイン電圧ＶｄはＥＬ用ＴＦＴ素子４２が動作するＥＬ用閾値電圧Ｖｔｈ（ＯＬＥＤ）以下であるため、有機ＥＬ発光素子４０には電流は供給されず非発光状態となる。
【００８７】
次に、外光４の下で表示装置１を使用する場合において、液晶用閾値電圧Ｖｔｈ（ＬＣ）よりも大きく、液晶用ＴＦＴ素子２２のドレイン電圧Ｖｄを印加したときの液晶表示素子２０の黒表示について説明する。
【００８８】
図１０に示すように、液晶層２６の複屈折は略ゼロであるため、外光４は、反射性の画素電極２５に到達した時点では例えば右円偏光の円偏光の状態を保っているが、反射した時点で例えば左円偏光の逆周りの円偏光となる。このため、外光４の反射光は、位相差板３１を透過した後は、偏光板３２の透過軸とは９０度直交した角度の直線偏光となる。そのため、外光４の反射光は、偏光板３２を透過することができず表示は黒となる。
【００８９】
また、この時、液晶用ＴＦＴ素子２２のドレイン電圧ＶｄはＥＬ用ＴＦＴ素子４２が動作するＥＬ用閾値電圧Ｖｔｈ（ＯＬＥＤ）以下であるため、有機ＥＬ発光素子４０には電流は供給されず非発光状態を維持している。
【００９０】
次に、外光４の強度が弱い場合に、有機ＥＬ発光素子４０を発光する場合について説明する。
【００９１】
この場合には、図１１に示すように、液晶用ＴＦＴ素子２２のドレイン電圧ＶｄをＥＬ用ＴＦＴ素子４２が動作するＥＬ閾値電圧Ｖｔｈ（ＯＬＥＤ）以上とする。これにより、有機ＥＬ発光素子４０に電流が供給され発光する。この時、前記図５に示すように、ドレイン電圧Ｖｄは充分に高く液晶層２６は黒表示となっているので、有機ＥＬ発光素子４０の発光に影響しない。
【００９２】
ここで、本実施の形態では、有機ＥＬ発光素子４０を構成する陽極４３は反射性の金属からなり、表示信号に関わらず常に光を反射する。このため、携帯電話等戸外で使用する機会の多い製品に有機ＥＬディスプレイ搭載する場合には、観察者側に円偏光板を貼り付ける必要があるが、本実施の形態では、図１１に示すように、液晶層２６の表示に必要な偏光板３２とλ／４波長の位相差を有する位相差板３１とが、こうした外光４の反射を殆ど零とする機能を有している。また、有機ＥＬ発光素子４０と偏光板３２との間には液晶層２６が存在するが、この部分の液晶層２６は対向電極２７のような電極が絶縁性基板２９側にしか形成されていない。このため、液晶層２６は印加電圧に関わらず常にＯＦＦ状態であり、外光４の反射の抑制に悪影響を及ぼさない。
【００９３】
なお、本実施の形態においては、透明絶縁層２４が有機ＥＬ発光素子４０の全面を覆うように形成されているため、液晶層２６の液晶が有機ＥＬ発光素子４０に浸透することもなくかつ液晶表示素子２０との干渉作用もないので、有機ＥＬ発光素子４０の信頼性を向上させることが可能となる。
【００９４】
このように、本実施の形態の表示装置１では、各表示画素１０…内に、液晶表示素子２０が外光４を反射させて表示を行なう非発光表示素子からなる反射領域１１と、有機ＥＬ発光素子４０が直接変調し表示を行なう発光表示素子からなる透過領域１２とが併設されている。
【００９５】
したがって、有機ＥＬ発光素子４０は表示面側に向けて自ら発光して直接的に表示するので、従来のように、有機ＥＬ発光素子４０をバックライトやフロントライトとして使用するものではない。これによって、有機ＥＬ発光素子４０の光の利用効率を高めることができるとともに、表示装置の厚みも薄くなる。すなわち、バックライトの厚みは、通常３〜６ミリメートル程度であるために、バックライトが不要になることによる厚み減少のメリットは非常に大きい。また、バックライトが不要になることは、従来、液晶パネルの背面パネルとバックライトとの間に設置されていた偏光板、位相差板及びガラス基板も不要となることを意味する。したがって、これら偏光板、位相差板及びガラス基板が不要になることによっても表示装置の厚みをより薄くすることができる。
【００９６】
さらに、バックライトと背面側の偏光板及び位相差板が不要となるメリットは、単に表示装置全体の厚みが薄くなることだけではない。すなわち、部材点数が減ることは、材料費だけでなく組み立て工数や各々の部材の検査等に要するコストも削減できるため、表示装置全体の製造コストを下げることができる。
【００９７】
また、本実施の形態のような画素分割方式の表示装置１では、反射領域１１と透過領域１２との比率をある程度任意に設計することが可能である。このため、例えば、携帯電話や情報携帯端末（ＰＤＡ）等のモバイル機器への使用を前提とする場合は、反射領域１１の比率を大きくすることが一般的である。例えば、表示画素１０…の画素面積のうち８０％を反射領域１１とした場合には、透過領域１２は２０％になるため、有機ＥＬ発光素子４０の発光面積は最大でも表示画素１０の画素面積の５分の１で済む。このことは、消費電力の低減を図ることが可能となることを意味する。
【００９８】
また、本実施の形態では、互いに対向してなる絶縁性基板２１と絶縁性基板２９とを備え、有機ＥＬ発光素子４０及び液晶表示素子２０はいずれも絶縁性基板２１と絶縁性基板２９との間に設けられている。そして、透過領域１２には、絶縁性基板２１上に順に有機ＥＬ発光素子４０と液晶表示素子２０の液晶層２６とが積層されている。このため、液晶表示素子２０及び有機ＥＬ発光素子４０はいずれも、絶縁性基板２１と絶縁性基板２９との間に収容されるので、表示装置１の厚みを確実に薄くすることができる。さらに、有機ＥＬ発光素子４０の表面側に液晶層２６が積層されていても、有機ＥＬ発光素子４０は絶縁性基板２１と絶縁性基板２９との間に設けられているので、有機ＥＬ発光素子４０の表示光が全て透過領域１２に出射される。そのため、光の利用効率は非常に高くなる。
【００９９】
したがって、小型化及びコストダウンを図りながら、野外から屋内まで視認性に優れた表示装置１を提供することができる。
【０１００】
ところで、有機ＥＬ発光素子４０は必ずしも透過領域１２の全てに形成する必要は無く、必要とされる画面輝度に応じて、必要な面積に形成すれば良い。この点、本実施の形態の表示装置１では、有機ＥＬ発光素子４０は、透過領域１２の面積と略同じか又はそれよりも小さい面積を有している。したがって、有機ＥＬ発光素子４０について、さらに消費電力を少なくすることが可能となる。
【０１０１】
また、本実施の形態の表示装置１では、発光素子が有機ＥＬ発光素子４０からなっている。このため、容易に、液晶表示素子２０と有機ＥＬ発光素子４０とを一対の絶縁性基板２１と絶縁性基板２９との間に内蔵することができる。
【０１０２】
また、発光素子として電流駆動型の有機ＥＬ発光素子４０を使用することによって、発光素子の消費電力は発光面積に比例するため、本実施の形態の表示装置１の消費電力は、有機ＥＬ発光素子４０をバックライトとして用いる場合と比べて、消費電力は５分の１となる。したがって、確実に消費電力の低減を図ることができる。
【０１０３】
また、本実施の形態の表示装置１では、光変調素子は、液晶表示素子２０である。したがって、容易に、液晶表示素子２０及び有機ＥＬ発光素子４０を１画素内に形成したときに、より高い照射効率で光を開口部２５ａへ入射させることにより、小型化及びコストダウンを図りながら、野外から屋内まで視認性に優れた表示装置１を提供することができる。
【０１０４】
また、本実施の形態の表示装置１では、有機ＥＬ発光素子４０と液晶表示素子２０とは、ソースバスライン２ａ…及びゲートバスライン３…を共有して駆動される。このため、有機ＥＬ発光素子４０と液晶表示素子２０との駆動回路の構成が複雑になるのを防止し、確実に、表示装置１の厚みの低減及び部材コストの低減を図り得る表示装置１を提供することができる。
【０１０５】
ところで、本実施の形態では、有機ＥＬ発光素子４０が発光している場合、例えば、白表示を行なっている場合、液晶表示素子２０が白表示を行なうと、一つの表示画素１０のコントラストが低下する。
【０１０６】
そこで、本実施の形態では、液晶表示素子２０の液晶層２６は、反射領域１１では水平配向モードであり、かつ透過領域１２では垂直配向モードであるとしている。したがって、液晶表示素子２０に電圧を印加しない状態においては、反射領域１１は白表示である一方、液晶表示素子２０に電圧を印加したときには、反射率がゼロとなって反射領域１１は黒表示となる。
【０１０７】
したがって、本実施の形態では、有機ＥＬ発光素子４０の表示領域である透過領域１２の周りは黒表示となるので、有機ＥＬ発光素子４０を発光駆動することによるコントラストの低下を防止することができる。
【０１０８】
また、液晶表示素子２０の液晶層２６のうち、有機ＥＬ発光素子４０が表示を行なう透過領域１２を水平配向とした場合、液晶表示素子２０を駆動するための画素電極２５が形成されていないので、初期配向の平行配向を維持する。したがって、特に、野外等の外光４が多い場所でこの表示装置１を用いる場合、水平配向を維持した透過領域１２は、外光４による反射光が増加する。つまり、外光４が液晶表示素子２０を透過し、さらに有機ＥＬ発光素子４０にて反射するからである。
【０１０９】
この点、本実施の形態では、有機ＥＬ発光素子４０に積層される液晶層２６の配向は垂直配向であり、かつ反射領域１１の液晶層２６の配向は水平配向となっている。したがって、液晶表示素子２０を駆動せずに有機ＥＬ発光素子４０のみを発光した場合に、透過領域１２において外光４の反射光が重畳することよるコントラストの低下及び表示品質への悪影響を防止することができる。
【０１１０】
また、本実施の形態では、絶縁性基板２９上に形成するカラーフィルタ層２８を反射領域１１及び透過領域１２に対向する全ての部分に形成したが、必ずしもこれに限らず、例えば、透過領域１２に対向する部分つまり有機ＥＬ発光素子４０に対向する領域にはカラーフィルタ層２８を形成しなくてもよい。これにより、有機ＥＬ層４１から発光した光は、カラーフィルタ層２８に吸収されることがなくなるため、より明るい表示が可能となる。また、通常、有機ＥＬ層４１の色純度はカラーフィルタ層２８の色純度よりも優れているため、より色鮮やかな表示ができる。
【０１１１】
なお、本実施の形態では、光変調素子として反射型の液晶表示素子２０を使用したが、必ずしもこれに限らず、例えば、ミラー等を使って光の反射量を変化させて表示することができる表示素子を用いても良い。また、電気泳動型ディスプレイ、ツイストボール型ディスプレイ、微細なプリズムフィルムを用いた反射型ディスプレイ、デジタルミラーデバイス等の反射型の光変調素子を用いることが可能である。
【０１１２】
また、発光素子として、本実施の形態では、有機ＥＬ発光素子４０を用いたが、必ずしもこれに限らず、例えば、無機ＥＬ発光素子、ＬＥＤ（Light Emitting Diode) 等の発光輝度が可変の素子であれば適用が可能である。また、フィールドエミッションディスプレイ（ＦＥＤ）、プラズマディスプレイ等の発光素子を用いることも可能である。
【０１１３】
〔実施の形態２〕
本発明の他の実施の形態について図１２ないし図１４に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、説明の便宜上、前記の実施の形態１の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
【０１１４】
本実施の形態では、液晶表示素子２０と有機ＥＬ発光素子４０とを同時に駆動する場合について説明する。なお、ここでの駆動とは、液晶表示素子２０に単に電圧が印加されたり、有機ＥＬ発光素子４０に単に電流が流れている状態を示すのではなく、その電圧又は電流が表示する情報に応じて制御され、反射光強度や発光素子の発光強度が変化し、表示を行なう状態をいう。
【０１１５】
本実施の形態では、表示装置１の製造に際して、前記図１に示す液晶分子を絶縁性基板２９に対して垂直に配向させる性質を有する図示しない配向膜（商品名「ＪＡＬＳ２０４（日本合成ゴム社製）」）を形成後、ラビングにより配向処理を施した後、図示しないシール樹脂を介して、絶縁性基板２９側の成形基板と絶縁性基板２１側の成形基板との２枚の成形基板を貼り合わせ、液晶層２６として誘電異方性が負の液晶材料（商品名「ＭＬＣ６６０８（メルク社製）」）を注入し、液晶表示素子２０を作成する。さらに、絶縁性基板２９の表面に、位相差板３１と偏光板３２とを順に貼り付けることにより、表示装置１を完成させる。なお、本実施の形態においても、位相差板３１の位相差はλ＝５５０ｎｍの光に対して１／４となるものを用いた。
【０１１６】
なお、本実施の形態においては、駆動回路については、前記実施の形態１とは異なる駆動回路を用いている。すなわち、本実施の形態では、液晶表示素子２０と有機ＥＬ発光素子４０とは、互いに独立して駆動されるようになっている。
【０１１７】
上記構成の表示装置１の具体的な表示動作について、図１２ないし図１４に基づいて説明する。
【０１１８】
先ず、図１２に示すように、液晶層２６の表示モードは、上述したように、誘電異方性が負の液晶材料からなる液晶層２６と垂直配向性の図示しない配向膜とを用いているため、電圧無印加の状態にて黒を表示する一方、図１３に示すように、電圧印加により徐々に反射率が増加して白表示を行なうノーマリーブラックモードとなる。
【０１１９】
すなわち、外光４の下で表示装置１を使用する場合、電圧無印加又はドレイン電圧Ｖｄが共用閾値電圧Ｖｔｈ以下のときには、図１２に示すように、外光４は偏光板３２及び位相差板３１を透過した後、円偏光となり液晶層２６へ入射する。液晶用ＴＦＴ素子２２によって液晶層２６に共用閾値電圧Ｖｔｈ以下のドレイン電圧Ｖｄが印加されている場合、液晶層２６の複屈折は０であるため、反射性の画素電極２５に到達した時点では例えば右円偏光の円偏光の状態を保っているが、画素電極２５にて反射した時点で例えば左円偏光の逆周りの円偏光となる。このため、反射光は、位相差板３１を透過した後は偏光板３２の透過軸とは９０度直交した角度の直線偏光となる。これにより、外光４の反射光は偏光板３２を透過することができず表示は黒となる。したがって、図１４（ａ）に示すように、液晶表示素子２０の輝度は略０となる。また、このとき、図１４（ｂ）に示すように、有機ＥＬ発光素子４０も共用閾値電圧Ｖｔｈ以下であるのでＯＦＦ状態であり、前記有機ＥＬ層４１にも電流は供給されず非発光の状態となる。
【０１２０】
次に、電圧を印加して白表示を行なう場合について、図１３に基づいて説明する。なお、同図においては反射率が最も高くなる条件である液晶層２６の複屈折がλ／４の光の状態を記載した。
【０１２１】
図１３に示すように、液晶層２６に共用閾値電圧Ｖｔｈ以上のドレイン電圧Ｖｄが印加された場合、液晶層２６は複屈折性を有するために円偏光状態を保持することができない。そのため、反射性の画素電極２５からの外光４の反射光は偏光板３２を透過し、図１４（ａ）に示すように、液晶表示素子２０の輝度表示は白となる。
【０１２２】
このとき、図１３に示すように、ＥＬ用ＴＦＴ素子４２もＯＮ状態であるため、前記電流供給ライン２ｂから供給される電流により、図１４（ｂ）に示すように、有機ＥＬ発光素子４０は発光状態となる。
【０１２３】
ここで、前記図１に示すように、有機ＥＬ発光素子４０を構成する陽極４３は反射性の金属からなり、表示信号に関わらず常に光を反射する。したがって、携帯電話等の戸外で使用する機会の多い製品に有機ＥＬディスプレイ搭載する場合には、観察者側に円偏光板を貼り付ける必要があるが、本実施の形態では、液晶層２６の表示に必要な偏光板３２とλ／４波長の位相差を有する位相差板３１とが、こうした外光４の反射を殆ど零とする機能を有している。
【０１２４】
また、有機ＥＬ発光素子４０と偏光板３２との間には液晶層２６が存在するが、この透過領域１２の液晶層２６の部分には電極が対向電極２７のように絶縁性基板２９側にしか形成されていない。このため、図１２及び図１３に示すように、液晶層２６は印加電圧に関わらず常にＯＦＦ状態であり、垂直配向性を維持するので、外光４の反射の抑制に悪影響を及ぼさない。
【０１２５】
なお、本実施の形態では、液晶層２６と有機ＥＬ発光素子４０とを同時に駆動する例を示したが、外光４が強い場合には有機ＥＬ発光素子４０への電流の供給を絶つことにより、液晶層２６のみで表示を行い消費電力を低減することも可能である。
【０１２６】
また、本実施の形態においても、前記実施の形態１と同様に、透明絶縁層２４が有機ＥＬ発光素子４０の全面を覆うように形成されているため、液晶層２６の液晶が有機ＥＬ発光素子４０に浸透することもなくかつ液晶表示素子２０との干渉作用もないので、有機ＥＬ発光素子４０の信頼性を向上させることが可能となる。
【０１２７】
このように、本実施の形態の表示装置１では、有機ＥＬ発光素子４０と液晶表示素子２０とは、互いに独立して駆動される。このため、有機ＥＬ発光素子４０と液晶表示素子２０とを個別に駆動することが可能となる。なお、有機ＥＬ発光素子４０と液晶表示素子２０とを互いに独立して駆動するための構成としては、例えば、有機ＥＬ発光素子４０と液晶表示素子２０とのそれぞれがソースバスライン２ａ…及びゲートバスライン３…を有している場合、又は、ソースバスライン２ａ…をそれぞれに設けるがゲートバスライン３…を共有している場合がある。
【０１２８】
また、本実施の形態の表示装置１では、液晶表示素子２０は、ノーマリーブラックとなっている。したがって、液晶表示素子２０と有機ＥＬ発光素子４０とを独立して駆動する際に、液晶表示素子２０を駆動せず有機ＥＬ発光素子４０のみを駆動した場合には、有機ＥＬ発光素子４０の表示領域である透過領域１２の周りは光を反射しない黒表示となる。
【０１２９】
したがって、有機ＥＬ発光素子４０のみ発光駆動したときのコントラストの低下を防止することができる。
【０１３０】
なお、本実施の形態においては、液晶表示素子２０がノーマリーブラックとなっている構成以外については、実施の形態１と同様の構成及び機能を有している。
【図面の簡単な説明】
【０１３１】
【図１】本発明における表示装置の実施の一形態を示すものであり、表示装置における１画素分を示す図４のＡ−Ａ線断面図である。
【図２】本発明の概念を示すものであり、表示環境と消費電力との関係を示すグラフである。
【図３】本発明の概念を示すものであり、表示環境と輝度との関係を示すグラフである。
【図４】上記表示装置における１画素分を示す平面図である。
【図５】上記表示装置を示す全体構成図である。
【図６】上記表示装置の１画素分を示す駆動回路図である。
【図７】上記表示装置の１画素分を示す他の駆動回路図である。
【図８】上記表示装置の駆動時における信号波形図である。
【図９】上記表示装置がノーマリーホワイトモードである場合において、ドレイン電圧Ｖｄが液晶用閾値電圧Ｖｔｈ（ＬＣ）よりも小さいときの液晶表示素子及び有機ＥＬ発光素子の表示状態を示す説明図である。
【図１０】上記表示装置がノーマリーホワイトモードである場合において、ドレイン電圧Ｖｄが液晶用閾値電圧Ｖｔｈ（ＬＣ）よりも大きくかつＥＬ用閾値電圧Ｖｔｈ（ＯＬＥＤ）よりも小さいときの液晶表示素子及び有機ＥＬ発光素子の表示状態を示す説明図である。
【図１１】上記表示装置がノーマリーホワイトモードである場合において、ドレイン電圧Ｖｄが液晶用閾値電圧Ｖｔｈ（ＬＣ）よりも大きくかつＥＬ用閾値電圧Ｖｔｈ（ＯＬＥＤ）よりも大きいときの液晶表示素子及び有機ＥＬ発光素子の表示状態を示す説明図である。
【図１２】上記表示装置がノーマリーブラックモードである場合において、ドレイン電圧Ｖｄが共用閾値電圧Ｖｔｈよりも小さいときの液晶表示素子及び有機ＥＬ発光素子の表示状態を示す説明図である。
【図１３】上記表示装置がノーマリーブラックモードである場合において、ドレイン電圧Ｖｄが共用閾値電圧Ｖｔｈよりも大きいときの液晶表示素子及び有機ＥＬ発光素子の表示状態を示す説明図である。
【図１４】（ａ）は表示装置がノーマリーブラックモードである場合における液晶表示素子の輝度状態を示す説明図であり、（ｂ）は表示装置がノーマリーブラックモードである場合における有機ＥＬ発光素子の輝度状態を示す説明図である。
【図１５】従来の表示装置を示す断面図である。
【符号の説明】
【０１３２】
１ 表示装置
２ａ ソースバスライン
２ｂ 電流供給ライン
３ ゲートバスライン
４ 外光
５ 表示光
６ ソースドライバ
７ ゲートドライバ
１０ 表示画素（表示領域）
１１ 反射領域（第１表示領域）
１２ 透過領域（第２表示領域）
２０ 液晶表示素子（光変調素子）
２１ 絶縁性基板（第１基板）
２２ 液晶用ＴＦＴ素子
２２ａ ドレイン電極
２４ 透明絶縁層
２５ 画素電極
２５ａ 開口部
２６ 液晶層
２７ 対向電極
２９ 絶縁性基板（第２基板）
３１ 位相差板
３２ 偏光板
４０ 有機ＥＬ発光素子（発光素子、有機エレクトロルミネッセンス素子）
４２ ＥＬ用ＴＦＴ素子
Ｖｄｄ 供給電圧
Ｖｔｈ 共用閾値電圧
Ｖｔｈ（ＬＣ） 液晶用閾値電圧
Ｖｔｈ（ＯＬＥＤ） ＥＬ用閾値電圧
Ｖｓ データ線信号
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置等の非発光表示装置、有機ＥＬ発光素子等を用いた発光表示装置等の表示装置に関するものである。詳細には、表示領域内に、非発光表示領域と発光表示領域とが併設されている表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話をはじめとして、携帯情報端末（ＰＤＡ:Personal Data Assistant) 等が広く普及している。これに伴い、これらの端末に搭載される情報表示用のディスプレイの開発が近年、非常に盛んになっている。
【０００３】
上記ディスプレイは、非発光表示装置と発光表示装置とに大別される。前者は、光変調素子により太陽光、室内光、バックライト又はフロントライト等の外部光源からの光を変調して表示を行なうものであり、この代表として液晶表示素子が知られている。一方、後者は、外部光源を必要とせず、発光素子が自ら発光することにより表示を行なうものであり、この代表としてＥＬ(Electro Luminescence) が非常に注目されている。以下、これらの表示装置について、さらに詳細に説明を行なう。
【０００４】
先ず、外部光源を利用する非発光表示装置である透過型液晶表示装置では、バックライトを光源としているので、消費電力の増加及び形状の拡大となり携帯用には課題を残していた。そこで、上記課題の一つである消費電力を抑えるために、液晶層の下部電極をアルミニウム等の光を反射する金属にて形成することにより光源として太陽光や室内灯等の外光を利用する反射型液晶表示装置が開発されている。しかし、この反射型液晶表示装置は、外光を利用するため暗い場所での使用には難があった。
【０００５】
こうした問題を解決するため、液晶層の下部電極をハーフミラーにて形成し、明るい環境下ではバックライトを使わないで反射型表示を行ない、暗い場所ではバックライトを点灯して透過型表示を行なう半透過型表示装置が開発された。しかしながら、上記半透過型表示装置では、光を反射する部分と光を透過する部分との相反する特性を用いるため、光利用効率が低く消費電力低減のための決定的な改善には至っていない。
【０００６】
こうした問題を解決するため、本発明者らは、明るい環境下ではバックライトを使用しない反射型として用いることができる一方、暗い場所ではバックライトを点灯して透過型として用いることのできる液晶表示装置を考案した（特許文献１参照）。この液晶表示装置は、膜厚を薄くして半透過性を持たせた反射板を用いる従来の液晶表示装置とは異なり、液晶表示装置における各表示画素を反射領域と透過領域との２つの領域に分割している。すなわち、上記液晶表示装置では、各表示画素の一つの領域として反射電極を形成して反射領域とする一方、各表示画素の他の領域には透過電極を形成して透過領域としている。また、反射領域の液晶層の厚みと透過領域の液晶層の厚みとを異ならせている。これにより、反射領域及び透過領域の各々の領域にて最適な明るさを実現することが可能となっている。
【０００７】
しかしながら、上記の画素分割型の液晶表示装置では、各画素の全領域に対してバックライト光を後方から照射する一方、このバックライト光が利用されるのは各画素の透過領域のみである。したがって、バックライト光の利用効率が低いという課題を有していた。特に、反射電極の領域比率が高い場合には必然的に透過領域が狭くなるので、バックライト光の利用効率が低くなる。
【０００８】
そこで、上記画素分割型の液晶表示装置に対してそのバックライト光の利用効率を高めるものとして、例えば、特許文献２に開示された画素分割型の液晶表示装置がある。この液晶表示装置１００では、図１５に示すように、先ず、液晶パネル１０１における各画素１０２…に配された反射電極１０３の一部に透過開口部１０４…を設けることにより、画素分割型の液晶表示装置としている。また、この液晶表示装置１００では、バックライトとして有機ＥＬ(Electro Luminescence) 素子１１０からなる発光素子を用いる一方、この有機ＥＬ素子１１０の発光部１１１…を、各画素１０２…の全領域に配置するのではなく、透過開口部１０４…に対応する領域にのみ配置している。これにより、パターン化した有機ＥＬ素子をバックライトとして組み合わせるので、光の利用効率を向上させ、消費電力の低減を図ることができるものとなっている。
【０００９】
一方、発光表示装置の代表である上記有機ＥＬ発光素子を使った表示装置は、薄型、軽量の特徴を持ち、発光素子であるため液晶表示装置のようにバックライトが不要で暗い環境でも使用が可能となり、しかも、出射した光の略全てを表示に用いるため光利用効率も高い。しかしながら、この有機ＥＬ発光素子を用いた表示装置は、常に発光する必要があり、特に明るい環境下で表示品位を上げるには発光量を増す必要があるため、低消費電力化には難があった。
【特許文献１】特開平１１−１０１９９２号公報
【特許文献２】特開２００１−６６５９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上記図１５に示した画素分割型の液晶表示装置では、液晶パネル１０１の外側に発光素子としての有機ＥＬ素子１１０を配置しているために、反射電極１０３の透過開口部１０４…と有機ＥＬ素子１１０との間に位相差板１０５と偏光板１０６とガラス基板２枚つまりガラス基板１０７及びガラス基板１１２とが存在する。現在、一般的な画素ピッチは８０ミクロン程度であるが、この場合、透過開口部１０４の幅はさらにその２分の１から６分の１、およそ１５ミクロンから４０ミクロンとなる。これに対し、偏光板１０６の厚みは約３００ミクロンであるとともに、５００から７００ミクロン厚のガラスが、液晶パネル１０１のガラス基板１０７と有機ＥＬ素子１１０のガラス基板１１２とで２枚存在する。したがって、反射電極１０３の透過開口部１０４と有機ＥＬ素子１１０との距離は１３００ミクロンから１７００ミクロンにもなる。そのため、有機ＥＬ素子１１０の発光部１１１…を透過開口部１０４…に対応する位置に設置したとしても、透過開口部１０４…へ有機ＥＬ素子１１０の発光部１１１から出射する全ての光を入射させることは不可能である。したがって、やはり、有機ＥＬ素子１１０の照射効率がよくないという問題点を有している。
【００１１】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、小型化及びコストダウンを図りながら、野外から屋内まで視認性に優れた表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の表示装置は、上記課題を解決するために、表示領域内に、光変調素子が外光を反射させて表示を行なう非発光表示素子からなる第１表示領域と、反射性の電極を含む発光素子が直接変調し表示を行なう発光表示素子からなる第２表示領域とが併設されているとともに、互いに対向してなる第１基板と第２基板とを備え、上記光変調素子及び発光素子はいずれも上記第１基板と第２基板との間に設けられ、かつ、上記第２表示領域には、上記第１基板上に順に上記発光素子と光変調素子の光変調層とが積層されており、同一画素中の第１表示領域もしくは第２表示領域の何れか一方が表示状態である場合に、他方は外光の有無によらず常に黒状態であることを特徴としている。
【００１３】
本発明の表示装置によれば、外光を反射させて表示を行う非発光表示素子と自発光の発光表示素子とを同一表示装置内に組み込んだ構成とすることにより、バックライト等の別体光源を付設することが不要となるため、低消費電力化と小型化とを同時に実現することができる。また、非発光表示素子と自発光の発光表示素子とを同一表示装置内に組み込むに際し、電極、配線、駆動素子、絶縁体等の部材の製造工程を共通化できるので、従来、バックライト等の光源製造及びアセンブリ等にかかっていた時間・コストを大幅に軽減できる。
【００１４】
以下、さらに本発明の作用・効果について詳細に説明を行う。
【００１５】
先ず、上述したように、一般に、ディスブレイは非発光表示装置と発光表示装置とに大別される。非発光表示装置は太陽光、室内光、バックライト、フロントライト等の外部光源からの光を非発光表示素子である光変調素子に透過させることにより変調するものであり、この非発光表示素子には、外部光源からの光を反射させる反射手段を持つ反射型と反射手段を持たない透過型とがある。一方、発光表示装置は発光素子を有する表示装置である。通常、発光素子又は発光層と称する部分が自発光する。なお、ここでは、上記光変調素子における透過光の制御を光変調と呼ぶのに対し、発光素子での発光のことを直接変調と呼ぶことにする。
【００１６】
ところで、透過型液晶表示装置に代表される透過型の非発光表示装置の場合、通常、暗表示から明表示までバックライト光の輝度は一定であり、常時点灯している。したがって、透過型の非発光表示装置は常時外部光源で電力を消費することになる。また、透過型の非発光表示装置では、光変調素子とバックライトとに対してそれぞれ電源供給及び制御が必要となるため部品点数が多く、小型化するのにも制限があり、コストダウンを図るのが難しかった。
【００１７】
一方、ＥＬ表示装置に代表される発光表示装置は、発光輝度を変調するため暗表示と明表示とでは消費電力が異なり、消費電力は暗表示では少なく明表示では多くなる。
【００１８】
ここで、これら透過型の非発光表示素子又は発光表示素子と反射型の非発光表示素子とを同一パネル内に組込んで双方を表示に用いる場合と、本発明とを比較する。つまり、透過型の非発光表示素子と反射型の非発光表示素子とを組込んだ従来の表示装置すなわち従来技術として説明した画素分割型の液晶表示装置等と本発明の表示装置とを比較する。
【００１９】
従来の液晶表示装置は、図２に破線Ｌ１で示すように、明環境下から暗環境下まで光源であるバックライトを常時点灯させる必要から、略一定の消費電力が必要である。これに対し、発光表示素子と反射型の非発光表示素子とを同一パネル内に組込んだ本発明の表示装置は、周りの環境に合わせて発光表示素子の輝度を調整して表示できる。このため、図２に実線Ｌ２で示すように、明環境下では発光輝度を絞り、反射型の非発光表示素子を最大限利用できる一方、暗環境下では発光表示素子の発光輝度を上げて表示することができる。したがって、明環境下では従来の透過型の非発光表示装置においてバックライト点灯にかかっていた電力を低く抑えることができる。
【００２０】
したがって、本発明の表示装置は、明環境下では、透過型の非発光表示素子と反射型の非発光表示素子とを組込んだ表示装置よりも低消費電力化が可能であり、輝度を絞って表示することによって、長寿命化及び信頼性向上を実現することができる。さらに、本発明の表示装置は、別体としてバックライトを設ける必要がないので、従来の液晶表示装置と比較して、薄型化及び小型化が可能であり、電源供給手段及び制御等も不要であるためコストダウンを図ることができる。
【００２１】
また、本発明による表示装置を発光表示素子のみの表示装置と比較すれば、図３の通りとなる。すなわち、図３において破線Ｌ１’で示すように、発光表示素子のみで構成された表示装置の場合、環境が明るくなるに伴って、発光輝度を上げていかなければ表示が見難くなる。
【００２２】
一方、本発明の表示装置では、明環境下では反射型の非発光表示素子が表示特性を向上させるので、発光表示素子は、同図において実線Ｌ２’で示すように、輝度を落として表示することが可能である。これは、従来の発光表示素子のみで使用される場合には無かった概念であり、本発明の構成によって独自になすことのできる輝度制御方法である。
【００２３】
このように、本発明の表示装置によれば、最大輝度を発光表示素子のみである場合よりも低く設定することが可能となり、長寿命化、信頼性向上を実現することができる。
【００２４】
具体的には、本発明の表示装置は、先ず、表示領域内に、光変調素子が外光を反射させて表示を行なう非発光表示素子からなる第１表示領域と、発光素子が直接変調し表示を行なう発光表示素子からなる第２表示領域とが併設されている。
【００２５】
したがって、発光素子は表示面側に向けて自ら発光して直接的に表示するので、従来のように、発光素子をバックライトやフロントライトとして使用するものではない。これによって、発光素子からの光の利用効率を高めることができるとともに、表示装置の厚みも薄くなる。すなわち、バックライトの厚みは、通常３〜６ミリメートル程度であるために、バックライトが不要になることによる厚み減少のメリットは非常に大きい。また、バックライトが不要になることは、従来、液晶パネルの背面パネルとバックライトとの間に設置されていた偏光板、位相差板及びガラス基板も不要となることを意味する。したがって、これら偏光板、位相差板及びガラス基板が不要になることによっても表示装置の厚みをより薄くすることができる。
【００２６】
また、パターン化した発光素子バックライトを位置決めして固定する必要もないので、これにかかる専用装置、固定機構が省略でき、部品点数の削減及び工程短縮等によるコストダウンを図ることが可能となる。
【００２７】
さらに、バックライトと背面側の偏光板及び位相差板が不要となるメリットは、単に表示装置全体の厚みが薄くなることだけではない。すなわち、部材点数が減ることは、材料費だけでなく組み立て工数や各々の部材の検査等に要するコストも削減できるため、表示装置全体の製造コストを下げることができる。
【００２８】
また、本発明のような例えば画素分割方式等の表示領域分割方式の表示装置では、第１表示領域と第２表示領域との比率をある程度任意に設計することが可能である。このため、例えば、携帯電話や情報携帯端末（ＰＤＡ）等のモバイル機器への使用を前提とする場合は、反射領域である第１表示領域の比率を大きくすることが一般的である。例えば、表示画素の画素面積のうち８０％を反射領域とした場合には、発光領域である第２表示領域は２０％になるため、発光素子の発光面積は最大でも画素面積の５分の１で済む。このことは、消費電力の低減を図ることが可能となることを意味する。
【００２９】
したがって、小型化及びコストダウンを図りながら、野外から屋内まで視認性に優れた表示装置を提供することができる。
【００３０】
また、本発明では、互いに対向してなる第１基板と第２基板とを備え、上記光変調素子及び発光素子はいずれも上記第１基板と第２基板との間に設けられている。そして、第２表示領域には、上記第１基板上に順に上記発光素子と光変調素子の光変調層とが積層されている。このため、光変調素子及び発光素子はいずれも、第１基板と第２基板との間に収容されるので、表示装置の厚みを確実に薄くすることができる。さらに、発光素子の表面側に光変調層が積層されていても、発光素子は第１基板と第２基板との間に設けられているので、発光素子の表示光が全て第２表示領域に出射される。そのため、光の利用効率は非常に高くなる。
【００３１】
したがって、より高い照射効率を確保して、明るさ向上のみならず、表示装置の厚みの低減及び部材コストの低減を図り得る表示装置を提供することができる。
【００３２】
さらに、同一画素中の第１表示領域もしくは第２表示領域の何れか一方が表示状態である場合に、他方は外光の有無によらず常に黒状態となるように構成している。このため、発光素子を発光駆動することによるコントラストの低下を防止することができる。
【００３３】
また、本発明の表示装置は、上記記載の表示装置において、発光素子は、第２表示領域の面積と略同じか又はそれよりも小さい面積を有していることを特徴としている。
【００３４】
すなわち、発光素子は必ずしも第２表示領域の全てに形成する必要は無く、必要とされる画面輝度に応じて、必要な面積に形成すれば良い。この点、本発明では、発光素子は、第２表示領域の面積と略同じか又はそれよりも小さい面積を有している。したがって、発光表示素子について、さらに消費電力を少なくすることが可能となる。
【００３５】
また、本発明の表示装置は、上記記載の表示装置において、発光素子が有機エレクトロルミネッセンス素子からなっていることを特徴としている。
【００３６】
このため、容易に、光変調素子と有機エレクトロルミネッセンス素子とを第１基板と第２基板との間に内蔵することができる。
【００３７】
また、発光素子として電流駆動型の有機エレクトロルミネッセンス素子を使用することによって、発光素子の消費電力は発光面積に比例するため、本発明による表示装置の消費電力は、有機エレクトロルミネッセンス素子をバックライトとして用いる場合と比べて、消費電力は例えば５分の１となる。したがって、確実に消費電力の低減を図ることができる。
【００３８】
また、本発明の表示装置は、上記記載の表示装置において、光変調素子は、液晶表示素子であることを特徴としている。
【００３９】
上記の発明によれば、光変調素子及び発光素子を表示領域内に形成したときに、小型化及びコストダウンを図りながら、野外から屋内まで視認性に優れた表示装置を提供することができる。
【００４０】
また、本発明の表示装置は、上記記載の表示装置において、発光素子と光変調素子とは信号ラインを共有して駆動されることを特徴としている。
【００４１】
上記の発明によれば、発光素子と光変調素子とは信号ラインを共有して駆動される。このため、発光素子と光変調素子との駆動回路の構成が複雑になるのを防止し、確実に、小型化及びコストダウンを図りながら、野外から屋内まで視認性に優れた表示装置を提供することができる。
【００４２】
また、本発明の表示装置は、上記記載の表示装置において、液晶表示素子の光変調層である液晶層は、第１表示領域では水平配向モードであり、かつ第２表示領域では垂直配向モードであることを特徴としている。
【００４３】
この結果、光変調素子に電圧を印加しない状態においては、第１表示領域は白表示である一方、光変調素子に電圧を印加したときには、反射率がゼロとなって第１表示領域は黒表示となる。
【００４４】
したがって、本発明では、発光素子と光変調素子とを同時に駆動したときには、発光素子の表示領域である第２表示領域の周りは黒表示となるので、発光素子を発光駆動することによるコントラストの低下を防止することができる。
【００４５】
また、光変調素子の特性を水平配向モードとした場合、発光素子が表示を行なう第２表示領域では、液晶表示素子を駆動するための画素電極が形成されていないので、初期配向の水平配向を維持する。したがって、水平配向を維持した状態では、野外等の外光が多い場所では、発光素子へ入射する外光が多くなり、例えば、発光素子が反射板の機能を有している場合にはその外光による反射光が増加する。
【００４６】
この点、本発明では、発光素子に積層される液晶層の配向は垂直配向であり、かつ第１表示領域の液晶層の配向は水平配向となっている。したがって、光変調素子を駆動せずに発光素子のみを発光した場合に、第２表示領域において外光の反射光が重畳することよるコントラストの低下及び表示品質への悪影響を防止することができる。
【発明の効果】
【００４７】
本発明の表示装置は、以上のように、表示領域内に、光変調素子が外光を反射させて表示を行なう非発光表示素子からなる第１表示領域と、反射性の電極を含む発光素子が直接変調し表示を行なう発光表示素子からなる第２表示領域とが併設されているとともに、
互いに対向してなる第１基板と第２基板とを備え、上記光変調素子及び発光素子はいずれも上記第１基板と第２基板との間に設けられ、かつ、
上記第２表示領域には、上記第１基板上に順に上記発光素子と光変調素子の光変調層とが積層されており、同一画素中の第１表示領域もしくは第２表示領域の何れか一方が表示状態である場合に、他方は外光の有無によらず常に黒状態である。
【００４８】
それゆえ、発光素子は表示面側に向けて自ら発光して直接的に表示するので、従来のように、発光素子をバックライトやフロントライトとして使用するものではない。これによって、発光素子の光の利用効率を高めることができるとともに、表示装置の厚みも薄くなる。
【００４９】
また、バックライトと偏光板、位相差板が不要となることによって、部材点数が減る。このため、材料費だけでなく組み立て工数や各々の部材の検査等に要するコストも削減できるため、表示装置全体の製造コストを下げることができる。 また、本発明のような画素分割方式の表示装置では、第１表示領域と第２表示領域との比率をある程度任意に設計することが可能である。このため、例えば、表示画素の画素面積のうち８０％を反射領域とした場合には、発光領域である第２表示領域は２０％になるため、発光素子の発光面積は最大でも画素面積の５分の１で済む。
【００５０】
したがって、小型化及びコストダウンを図りながら、野外から屋内まで視認性に優れた表示装置を提供することができるという効果を奏する。
【００５１】
さらに、同一画素中の第１表示領域もしくは第２表示領域の何れか一方が表示状態である場合に、他方は外光の有無によらず常に黒状態となるように構成しているため、発光素子を発光駆動することによるコントラストの低下を防止することができる。
【００５２】
また、本発明の表示装置は、上記記載の表示装置において、発光素子は、第２表示領域の面積と略同じか又はそれよりも小さい面積を有しているものである。 それゆえ、発光素子について、さらに消費電力を少なくすることが可能となる。
【００５３】
また、本発明の表示装置は、上記記載の表示装置において、発光素子が有機エレクトロルミネッセンス素子からなっているものである。
【００５４】
それゆえ、容易に、光変調素子と有機エレクトロルミネッセンス素子とを第１基板と第２基板との間に内蔵することができる。
【００５５】
また、発光素子として電流駆動型の有機エレクトロルミネッセンス素子を使用することによって、発光素子の消費電力は発光面積に比例するため、本発明による表示装置の消費電力は、有機エレクトロルミネッセンス素子をバックライトとして用いる場合と比べて、消費電力は例えば５分の１となる。したがって、確実に消費電力の低減を図ることができるという効果を奏する。
【００５６】
また、本発明の表示装置は、上記記載の表示装置において、光変調素子は、液晶表示素子であるものである。
【００５７】
それゆえ、容易に、光変調素子及び発光素子を表示領域内に形成したときに、小型化及びコストダウンを図りながら、野外から屋内まで視認性に優れた表示装置を提供することができるという効果を奏する。
【００５８】
また、本発明の表示装置は、上記記載の表示装置において、発光素子と光変調素子とは信号ラインを共有して駆動されるものである。
【００５９】
それゆえ、発光素子と光変調素子との駆動回路の構成が複雑になるのを防止し、確実に、表示装置の厚みの低減及び部材コストの低減を図り得る表示装置を提供することができるという効果を奏する。
【００６０】
また、本発明の表示装置は、上記記載の表示装置において、液晶表示素子の光変調層である液晶層は、第１表示領域では水平配向モードであり、かつ第２表示領域では垂直配向モードであるものである。
【００６１】
それゆえ、光変調素子に電圧を印加しない状態においては、第１表示領域は白表示である一方、光変調素子に電圧を印加したときには、反射率がゼロとなって第１表示領域は黒表示となる。
【００６２】
したがって、本発明では、発光素子と光変調素子とを同時に駆動したときには、発光素子の表示領域である第２表示領域の周りは黒表示となるので、発光素子を発光駆動することによるコントラストの低下を防止することができる。
【００６３】
また、発光素子に積層される液晶層の配向は垂直配向であり、かつ第１表示領域の液晶層の配向は水平配向となっている。したがって、光変調素子を駆動せずに発光素子のみを発光した場合に、第２表示領域において外光の反射光が重畳することよるコントラストの低下及び表示品質への悪影響を防止することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６４】
〔実施の形態１〕
本発明の実施の一形態について図１、図４ないし図１０に基づいて説明すれば、以下の通りである。
【００６５】
本実施の形態の表示装置１は、図４に示すように、縦方向に複数設けられたデータ信号線としてのソースバスライン２ａ…と横方向に複数設けられた走査信号線としてのゲートバスライン３…とによって表示領域としての各表示画素１０…がマトリクス状に形成されている。
【００６６】
上記表示画素１０は、本実施の形態では、反射性を有する第１表示領域としての反射領域１１と透過性を有する第２表示領域としての透過領域１２とに分割されて形成されている。すなわち、図１に示すように、上記反射領域１１には、光変調素子としての反射型の液晶表示素子２０を構成するアルミニウム（Ａｌ）等の金属からなる画素電極２５が形成されており、これによって、外光４がこの画素電極２５に反射されるようになっている。
【００６７】
一方、同図に示すように、画素電極２５の中央部には矩形の開口部２５ａが形成されており、この開口部２５ａが上記透過領域１２となっている。画素電極２５の開口部２５ａの下方つまり画素電極２５の後方には、透明絶縁層２４を介して発光素子としての有機ＥＬ(Electro Luminescence) 発光素子４０が設けられており、この有機ＥＬ発光素子４０は、自ら表示光５を発光することにより、直接的に表示を行なう。すなわち、本実施の形態では、従来のように有機ＥＬ発光素子をバックライトやフロントライトとして使用するのではなく、有機ＥＬ発光素子４０が直接的な表示を行なうので、本実施の形態の表示装置１は、液晶表示素子２０にて構成される反射型液晶表示装置と有機ＥＬ発光素子４０にて構成される有機ＥＬ(Electro Luminescence) 表示装置とが一体化された表示装置であるといえる。
【００６８】
ここで、上記の有機ＥＬ発光素子４０は、透過領域１２の面積と略同じか又はそれよりも小さい面積とすることが可能である。すなわち、有機ＥＬ発光素子４０は必ずしも透過領域１２の全てに形成する必要は無く、必要とされる画面輝度に応じて、必要な面積に形成すれば良いためである。このため、有機ＥＬ発光素子４０の面積を透過領域１２よりも小さくすることによって、有機ＥＬ発光素子４０の消費電力を少なくすることが可能となる。また、有機ＥＬ発光素子４０が透過領域１２の面積と略同じというのは、有機ＥＬ発光素子４０が透過領域１２の面積よりも少し大きいものであっても良いことを意味する。すなわち、有機ＥＬ発光素子４０が透過領域１２の面積よりも少しだけ大きいものであれば、有機ＥＬ発光素子４０の照射効率は害されないと考えられるためである。また、有機ＥＬ発光素子４０が透過領域１２の面積よりも少し大きいものであっても、画素電極２５がブラックマトリリスクの役割を果たすので問題となることはない。
【００６９】
上記の表示装置１は、同図に示すように、ガラス基板等の第１基板としての絶縁性基板２１上に液晶用薄膜トランジスタ素子（以下、「液晶用ＴＦＴ素子：Thin Film Transistor）」という。）２２を有している。この液晶用ＴＦＴ素子２２は、図４に示すように、前記ゲートバスライン３…及びソースバスライン２ａ…に接続され、ドレイン電極２２ａを通して画素電極２５に電圧を印加するためのスイッチング素子として機能する。なお、本実施の形態では、このスイッチング素子として液晶用ＴＦＴ素子２２を使用しているが、必ずしもこれに限らず、例えば、液晶用ＭＩＭ（Metal Insulator Metal)素子であってもよい。
【００７０】
一方、上記液晶表示素子２０のドレイン電極２２ａは、同図に示すように、有機ＥＬ発光素子４０を駆動するためのＥＬ用薄膜トランジスタ素子（以下、「ＥＬ用ＴＦＴ素子」という。）４２のゲート電極４２ａに接続されている。また、このＥＬ用ＴＦＴ素子４２のソース側には、電流供給ライン２ｂが接続されており、ＥＬ用ＴＦＴ素子４２がＯＮすることによって、後述する供給電圧Ｖｄｄにより電流供給ライン２ｂ及びＥＬ用ＴＦＴ素子４２のドレイン電極４２ａを通して有機ＥＬ発光素子４０の有機ＥＬ層４１に駆動電流が流れて有機ＥＬ層４１が発光するようになっている。なお、液晶表示素子２０及び有機ＥＬ発光素子４０の駆動回路については後に詳述する。
【００７１】
ここで、上記表示装置１の構成についてより詳細に説明すべく製造方法の説明を兼ねて、図１及び図４に基づいて以下に説明する。
【００７２】
先ず、図１に示すように、ガラス基板等の絶縁性基板２１上に液晶用ＴＦＴ素子２２を形成する。このとき、ＥＬ用ＴＦＴ素子４２も同時に形成される。次いで、感光性のアクリル樹脂により平坦化膜２３を例えば２μｍの厚みに形成した後、有機ＥＬ発光素子４０を構成する反射性の陽極４３をスパッタリング法によりクロム（Ｃｒ）にて２０００Åの厚みに形成する。さらに、スパッタリング法により二酸化珪素（ＳｉＯ2 ）を２０００Åの厚みに形成し、所定形状となるようにエッチングを行なうことにより絶縁層４４を形成する。
【００７３】
続いて、蒸着法により発光層である有機ＥＬ層４１を形成する。有機ＥＬ層４１は、マスク蒸着により赤・緑・青の発光材料を各々の表示画素１０…に対応させて形成する。次いで、電子を効率よく有機ＥＬ層４１へ注入するため蒸着法によりマグネシウムと銀との図示しない合金を１００Åの厚みに形成した後、透明性を有する陰極４５としてスパッタリング法によりインジウム−亜鉛の酸化物（ＩＺＯ）を２０００Åの厚みで形成する。次いで、スパッタリング法により透明絶縁層２４として五酸化タンタル（Ｔａ2 Ｏ5 ）を７０００Åの厚みで形成した後、液晶表示素子２０を構成する液晶層２６を駆動するための反射性を有する画素電極２５をアルミニウム（Ａｌ）により形成する。
【００７４】
一方、他方のガラス基板等の透明の第２基板としての絶縁性基板２９上には、カラーフィルタ層２８とインジウム−スズの酸化物（ＩＴＯ：Indium Tin Oxide）からなる対向電極２７とを順に形成する。
【００７５】
次に、液晶分子を絶縁性基板２９に対して垂直に配向させる性質を有する図示しない配向膜（商品名「ＪＡＬＳ２０４（日本合成ゴム社製）」）をスピンコート法により塗布した後焼成して形成する。
【００７６】
次いで、有機ＥＬ発光素子４０を形成した部分以外の領域にのみ露光するように開口部を形成した図示しないマスクを介して、絶縁性基板２１側の成形基板に紫外光を照射する。一方、絶縁性基板２９側の成形基板に対しても、絶縁性基板２１と貼り合せた場合に、有機ＥＬ発光素子４０と対向する部分以外の領域に紫外光を照射する。これら２枚の成形基板をラビングすることにより図示しない配向膜に一軸配向処理を施した後、シール樹脂を介して貼り合せた後、誘電異方性が正で△ｎが０．０６の液晶材料（メルク社製）を注入して液晶表示素子２０を作製する。さらに、絶縁性基板２９の表面に、位相差板３１と偏光板３２とを順に貼り付けることにより、表示装置１が完成する。なお、位相差板３１の位相差はλ＝５５０ｎｍの光に対して１／４となるものを用いた。
【００７７】
このようにして作製した表示装置１を、外光４の下で電圧無印加の状態で観察すると、後述する図８に示すように、有機ＥＬ発光素子４０の上部に位置する部分は黒表示、有機ＥＬ発光素子４０を形成していない部分は白表示となる。これは、紫外光を照射した部分は配向膜の垂直配向性を発現する官能基が切断されることにより、液晶分子が絶縁性基板２１及び絶縁性基板２９に対し平行に配向したためである。
【００７８】
この結果、液晶層２６の表示モードは、電圧無印加の状態で白を表示し、電圧印加により徐々に反射率が減少して黒表示するノーマリーホワイトモードとなる。
【００７９】
次に、上記構成の表示装置１を駆動するための駆動回路の一例について説明する。
【００８０】
図５に示すように、表示装置１には、データ線信号を順に送るためのソースドライバ６がソースバスライン２ａ…に接続されており、表示画素１０…を選択するゲートドライバ７はゲートバスライン３…に接続されている。また、１つの表示画素１０内の表示回路は、光変調素子である液晶表示素子２０と発光素子である有機ＥＬ発光素子４０とによって構成されている。
【００８１】
これら液晶表示素子２０及び有機ＥＬ発光素子４０は、それぞれ表示装置１の表示領域内に、マトリクス状に並べられ、液晶表示素子２０の対向電極２７、ＥＬ用ＴＦＴ素子４２の電流供給ライン２ｂ及び有機ＥＬ発光素子４０の陰極４５が、それぞれ液晶表示素子２０及び有機ＥＬ発光素子４０毎に共通に接続されている。すなわち、この駆動回路では、マトリクス状に形成された表示領域としての各表示画素１０…をアクティブ駆動すべく、液晶表示素子２０及び有機ＥＬ発光素子６０の駆動について信号ライン及び走査信号線であるゲートバスライン３…及び信号ライン及びデータ信号線であるソースバスライン２ａ…を共用するものとなっている。ただし、本発明においては、必ずしもこれに限らず、単純マトリクスに適用することも可能である。
【００８２】
上記構成の表示装置１における１画素分の回路構成は、図６にも示すように、液晶用ＴＦＴ素子２２のゲート電極がゲートバスライン３に接続され、ソースバスライン２ａが液晶用ＴＦＴ素子２２のソース電極に接続されている。また、液晶用ＴＦＴ素子２２のドレイン電極２２ａは、液晶表示素子２０と、液晶補助容量３５と、ＥＬ用ＴＦＴ素子４２のゲート電極とに接続している。また、ＥＬ用ＴＦＴ素子４２のソース電極は電流供給ライン２ｂに接続し、ＥＬ用ＴＦＴ素子４２のドレイン電極は有機ＥＬ発光素子４０の陽極４３に接続している。なお、上記の構成では、有機ＥＬ発光素子４０はＥＬ用ＴＦＴ素子４２のドレイン側に設けられているが、必ずしもこれに限らず、例えば、図７に示すように、ＥＬ用ＴＦＴ素子４２のソース側に設けることも可能である。
【００８３】
このように構成された表示装置１の駆動回路では、ゲートバスライン３…からの走査線信号により液晶用ＴＦＴ素子２２が駆動してソースバスライン２ａ…の信号を切替える。そして、図８に示すように、データ線信号ＶｓがＥＬ用ＴＦＴ素子４２のＥＬ用閾値電圧Ｖｔｈ（ＯＬＥＤ）よりも小さい場合、有機ＥＬ発光素子４０は発光せずに液晶表示素子２０が反応し、明表示から暗表示、つまり黒表示を行なう。また、データ線信号ＶｓがＥＬ用ＴＦＴ素子４２のＥＬ用閾値電圧Ｖｔｈ（ＯＬＥＤ）よりも大きい場合には、液晶表示素子２０は暗表示を行なっているが、データ線信号ＶｓによりＥＬ用ＴＦＴ素子４２のドレイン電流が変化し、有機ＥＬ発光素子４０の発光量を調整して発光型表示を行なう。なお、有機ＥＬ発光素子４０の発光量の調整は、供給電圧Ｖｄｄを調整することによっても行なうことができる。また、本実施の形態の表示装置１は、この駆動方法には限定されず他の駆動方法でもよいが、図８に示す駆動方法は駆動回路が共通であるので最適である。
【００８４】
上記の表示動作について、図９〜図１１に基づいて詳細に説明する。なお、図９〜図１１では反射率が最も高くなる条件である液晶層２６の電圧無印加時の複屈折がλ／４の場合の光の状態を記載した。
【００８５】
先ず、外光４の下で表示装置１を使用する場合において、データ線信号Ｖｓが電圧無印加のとき又は液晶用ＴＦＴ素子２２のドレイン電圧Ｖｄが液晶用閾値電圧Ｖｔｈ（ＬＣ）以下のときには、図９に示すように、外光４は偏光板３２及び位相差板３１を透過した後、円偏光となり液晶層２６へ入射する。次いで、液晶層２６はλ／４の位相差を有するために反射性の画素電極２５に到達した時点ではλ／２の位相差となり、直線偏光として反射する。反射した後、外光４は入射時とは逆の経路を経て直線偏光となるため、偏光板３２を透過し白表示となる。
【００８６】
このとき、液晶用ＴＦＴ素子２２のドレイン電圧ＶｄはＥＬ用ＴＦＴ素子４２が動作するＥＬ用閾値電圧Ｖｔｈ（ＯＬＥＤ）以下であるため、有機ＥＬ発光素子４０には電流は供給されず非発光状態となる。
【００８７】
次に、外光４の下で表示装置１を使用する場合において、液晶用閾値電圧Ｖｔｈ（ＬＣ）よりも大きく、液晶用ＴＦＴ素子２２のドレイン電圧Ｖｄを印加したときの液晶表示素子２０の黒表示について説明する。
【００８８】
図１０に示すように、液晶層２６の複屈折は略ゼロであるため、外光４は、反射性の画素電極２５に到達した時点では例えば右円偏光の円偏光の状態を保っているが、反射した時点で例えば左円偏光の逆周りの円偏光となる。このため、外光４の反射光は、位相差板３１を透過した後は、偏光板３２の透過軸とは９０度直交した角度の直線偏光となる。そのため、外光４の反射光は、偏光板３２を透過することができず表示は黒となる。
【００８９】
また、この時、液晶用ＴＦＴ素子２２のドレイン電圧ＶｄはＥＬ用ＴＦＴ素子４２が動作するＥＬ用閾値電圧Ｖｔｈ（ＯＬＥＤ）以下であるため、有機ＥＬ発光素子４０には電流は供給されず非発光状態を維持している。
【００９０】
次に、外光４の強度が弱い場合に、有機ＥＬ発光素子４０を発光する場合について説明する。
【００９１】
この場合には、図１１に示すように、液晶用ＴＦＴ素子２２のドレイン電圧ＶｄをＥＬ用ＴＦＴ素子４２が動作するＥＬ閾値電圧Ｖｔｈ（ＯＬＥＤ）以上とする。これにより、有機ＥＬ発光素子４０に電流が供給され発光する。この時、前記図５に示すように、ドレイン電圧Ｖｄは充分に高く液晶層２６は黒表示となっているので、有機ＥＬ発光素子４０の発光に影響しない。
【００９２】
ここで、本実施の形態では、有機ＥＬ発光素子４０を構成する陽極４３は反射性の金属からなり、表示信号に関わらず常に光を反射する。このため、携帯電話等戸外で使用する機会の多い製品に有機ＥＬディスプレイ搭載する場合には、観察者側に円偏光板を貼り付ける必要があるが、本実施の形態では、図１１に示すように、液晶層２６の表示に必要な偏光板３２とλ／４波長の位相差を有する位相差板３１とが、こうした外光４の反射を殆ど零とする機能を有している。また、有機ＥＬ発光素子４０と偏光板３２との間には液晶層２６が存在するが、この部分の液晶層２６は対向電極２７のような電極が絶縁性基板２９側にしか形成されていない。このため、液晶層２６は印加電圧に関わらず常にＯＦＦ状態であり、外光４の反射の抑制に悪影響を及ぼさない。
【００９３】
なお、本実施の形態においては、透明絶縁層２４が有機ＥＬ発光素子４０の全面を覆うように形成されているため、液晶層２６の液晶が有機ＥＬ発光素子４０に浸透することもなくかつ液晶表示素子２０との干渉作用もないので、有機ＥＬ発光素子４０の信頼性を向上させることが可能となる。
【００９４】
このように、本実施の形態の表示装置１では、各表示画素１０…内に、液晶表示素子２０が外光４を反射させて表示を行なう非発光表示素子からなる反射領域１１と、有機ＥＬ発光素子４０が直接変調し表示を行なう発光表示素子からなる透過領域１２とが併設されている。
【００９５】
したがって、有機ＥＬ発光素子４０は表示面側に向けて自ら発光して直接的に表示するので、従来のように、有機ＥＬ発光素子４０をバックライトやフロントライトとして使用するものではない。これによって、有機ＥＬ発光素子４０の光の利用効率を高めることができるとともに、表示装置の厚みも薄くなる。すなわち、バックライトの厚みは、通常３〜６ミリメートル程度であるために、バックライトが不要になることによる厚み減少のメリットは非常に大きい。また、バックライトが不要になることは、従来、液晶パネルの背面パネルとバックライトとの間に設置されていた偏光板、位相差板及びガラス基板も不要となることを意味する。したがって、これら偏光板、位相差板及びガラス基板が不要になることによっても表示装置の厚みをより薄くすることができる。
【００９６】
さらに、バックライトと背面側の偏光板及び位相差板が不要となるメリットは、単に表示装置全体の厚みが薄くなることだけではない。すなわち、部材点数が減ることは、材料費だけでなく組み立て工数や各々の部材の検査等に要するコストも削減できるため、表示装置全体の製造コストを下げることができる。
【００９７】
また、本実施の形態のような画素分割方式の表示装置１では、反射領域１１と透過領域１２との比率をある程度任意に設計することが可能である。このため、例えば、携帯電話や情報携帯端末（ＰＤＡ）等のモバイル機器への使用を前提とする場合は、反射領域１１の比率を大きくすることが一般的である。例えば、表示画素１０…の画素面積のうち８０％を反射領域１１とした場合には、透過領域１２は２０％になるため、有機ＥＬ発光素子４０の発光面積は最大でも表示画素１０の画素面積の５分の１で済む。このことは、消費電力の低減を図ることが可能となることを意味する。
【００９８】
また、本実施の形態では、互いに対向してなる絶縁性基板２１と絶縁性基板２９とを備え、有機ＥＬ発光素子４０及び液晶表示素子２０はいずれも絶縁性基板２１と絶縁性基板２９との間に設けられている。そして、透過領域１２には、絶縁性基板２１上に順に有機ＥＬ発光素子４０と液晶表示素子２０の液晶層２６とが積層されている。このため、液晶表示素子２０及び有機ＥＬ発光素子４０はいずれも、絶縁性基板２１と絶縁性基板２９との間に収容されるので、表示装置１の厚みを確実に薄くすることができる。さらに、有機ＥＬ発光素子４０の表面側に液晶層２６が積層されていても、有機ＥＬ発光素子４０は絶縁性基板２１と絶縁性基板２９との間に設けられているので、有機ＥＬ発光素子４０の表示光が全て透過領域１２に出射される。そのため、光の利用効率は非常に高くなる。
【００９９】
したがって、小型化及びコストダウンを図りながら、野外から屋内まで視認性に優れた表示装置１を提供することができる。
【０１００】
ところで、有機ＥＬ発光素子４０は必ずしも透過領域１２の全てに形成する必要は無く、必要とされる画面輝度に応じて、必要な面積に形成すれば良い。この点、本実施の形態の表示装置１では、有機ＥＬ発光素子４０は、透過領域１２の面積と略同じか又はそれよりも小さい面積を有している。したがって、有機ＥＬ発光素子４０について、さらに消費電力を少なくすることが可能となる。
【０１０１】
また、本実施の形態の表示装置１では、発光素子が有機ＥＬ発光素子４０からなっている。このため、容易に、液晶表示素子２０と有機ＥＬ発光素子４０とを一対の絶縁性基板２１と絶縁性基板２９との間に内蔵することができる。
【０１０２】
また、発光素子として電流駆動型の有機ＥＬ発光素子４０を使用することによって、発光素子の消費電力は発光面積に比例するため、本実施の形態の表示装置１の消費電力は、有機ＥＬ発光素子４０をバックライトとして用いる場合と比べて、消費電力は５分の１となる。したがって、確実に消費電力の低減を図ることができる。
【０１０３】
また、本実施の形態の表示装置１では、光変調素子は、液晶表示素子２０である。したがって、容易に、液晶表示素子２０及び有機ＥＬ発光素子４０を１画素内に形成したときに、より高い照射効率で光を開口部２５ａへ入射させることにより、小型化及びコストダウンを図りながら、野外から屋内まで視認性に優れた表示装置１を提供することができる。
【０１０４】
また、本実施の形態の表示装置１では、有機ＥＬ発光素子４０と液晶表示素子２０とは、ソースバスライン２ａ…及びゲートバスライン３…を共有して駆動される。このため、有機ＥＬ発光素子４０と液晶表示素子２０との駆動回路の構成が複雑になるのを防止し、確実に、表示装置１の厚みの低減及び部材コストの低減を図り得る表示装置１を提供することができる。
【０１０５】
ところで、本実施の形態では、有機ＥＬ発光素子４０が発光している場合、例えば、白表示を行なっている場合、液晶表示素子２０が白表示を行なうと、一つの表示画素１０のコントラストが低下する。
【０１０６】
そこで、本実施の形態では、液晶表示素子２０の液晶層２６は、反射領域１１では水平配向モードであり、かつ透過領域１２では垂直配向モードであるとしている。したがって、液晶表示素子２０に電圧を印加しない状態においては、反射領域１１は白表示である一方、液晶表示素子２０に電圧を印加したときには、反射率がゼロとなって反射領域１１は黒表示となる。
【０１０７】
したがって、本実施の形態では、有機ＥＬ発光素子４０の表示領域である透過領域１２の周りは黒表示となるので、有機ＥＬ発光素子４０を発光駆動することによるコントラストの低下を防止することができる。
【０１０８】
また、液晶表示素子２０の液晶層２６のうち、有機ＥＬ発光素子４０が表示を行なう透過領域１２を水平配向とした場合、液晶表示素子２０を駆動するための画素電極２５が形成されていないので、初期配向の平行配向を維持する。したがって、特に、野外等の外光４が多い場所でこの表示装置１を用いる場合、水平配向を維持した透過領域１２は、外光４による反射光が増加する。つまり、外光４が液晶表示素子２０を透過し、さらに有機ＥＬ発光素子４０にて反射するからである。
【０１０９】
この点、本実施の形態では、有機ＥＬ発光素子４０に積層される液晶層２６の配向は垂直配向であり、かつ反射領域１１の液晶層２６の配向は水平配向となっている。したがって、液晶表示素子２０を駆動せずに有機ＥＬ発光素子４０のみを発光した場合に、透過領域１２において外光４の反射光が重畳することよるコントラストの低下及び表示品質への悪影響を防止することができる。
【０１１０】
また、本実施の形態では、絶縁性基板２９上に形成するカラーフィルタ層２８を反射領域１１及び透過領域１２に対向する全ての部分に形成したが、必ずしもこれに限らず、例えば、透過領域１２に対向する部分つまり有機ＥＬ発光素子４０に対向する領域にはカラーフィルタ層２８を形成しなくてもよい。これにより、有機ＥＬ層４１から発光した光は、カラーフィルタ層２８に吸収されることがなくなるため、より明るい表示が可能となる。また、通常、有機ＥＬ層４１の色純度はカラーフィルタ層２８の色純度よりも優れているため、より色鮮やかな表示ができる。
【０１１１】
なお、本実施の形態では、光変調素子として反射型の液晶表示素子２０を使用したが、必ずしもこれに限らず、例えば、ミラー等を使って光の反射量を変化させて表示することができる表示素子を用いても良い。また、電気泳動型ディスプレイ、ツイストボール型ディスプレイ、微細なプリズムフィルムを用いた反射型ディスプレイ、デジタルミラーデバイス等の反射型の光変調素子を用いることが可能である。
【０１１２】
また、発光素子として、本実施の形態では、有機ＥＬ発光素子４０を用いたが、必ずしもこれに限らず、例えば、無機ＥＬ発光素子、ＬＥＤ（Light Emitting Diode) 等の発光輝度が可変の素子であれば適用が可能である。また、フィールドエミッションディスプレイ（ＦＥＤ）、プラズマディスプレイ等の発光素子を用いることも可能である。
【０１１３】
〔実施の形態２〕
本発明の他の実施の形態について図１２ないし図１４に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、説明の便宜上、前記の実施の形態１の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
【０１１４】
本実施の形態では、液晶表示素子２０と有機ＥＬ発光素子４０とを同時に駆動する場合について説明する。なお、ここでの駆動とは、液晶表示素子２０に単に電圧が印加されたり、有機ＥＬ発光素子４０に単に電流が流れている状態を示すのではなく、その電圧又は電流が表示する情報に応じて制御され、反射光強度や発光素子の発光強度が変化し、表示を行なう状態をいう。
【０１１５】
本実施の形態では、表示装置１の製造に際して、前記図１に示す液晶分子を絶縁性基板２９に対して垂直に配向させる性質を有する図示しない配向膜（商品名「ＪＡＬＳ２０４（日本合成ゴム社製）」）を形成後、ラビングにより配向処理を施した後、図示しないシール樹脂を介して、絶縁性基板２９側の成形基板と絶縁性基板２１側の成形基板との２枚の成形基板を貼り合わせ、液晶層２６として誘電異方性が負の液晶材料（商品名「ＭＬＣ６６０８（メルク社製）」）を注入し、液晶表示素子２０を作成する。さらに、絶縁性基板２９の表面に、位相差板３１と偏光板３２とを順に貼り付けることにより、表示装置１を完成させる。なお、本実施の形態においても、位相差板３１の位相差はλ＝５５０ｎｍの光に対して１／４となるものを用いた。
【０１１６】
なお、本実施の形態においては、駆動回路については、前記実施の形態１とは異なる駆動回路を用いている。すなわち、本実施の形態では、液晶表示素子２０と有機ＥＬ発光素子４０とは、互いに独立して駆動されるようになっている。
【０１１７】
上記構成の表示装置１の具体的な表示動作について、図１２ないし図１４に基づいて説明する。
【０１１８】
先ず、図１２に示すように、液晶層２６の表示モードは、上述したように、誘電異方性が負の液晶材料からなる液晶層２６と垂直配向性の図示しない配向膜とを用いているため、電圧無印加の状態にて黒を表示する一方、図１３に示すように、電圧印加により徐々に反射率が増加して白表示を行なうノーマリーブラックモードとなる。
【０１１９】
すなわち、外光４の下で表示装置１を使用する場合、電圧無印加又はドレイン電圧Ｖｄが共用閾値電圧Ｖｔｈ以下のときには、図１２に示すように、外光４は偏光板３２及び位相差板３１を透過した後、円偏光となり液晶層２６へ入射する。液晶用ＴＦＴ素子２２によって液晶層２６に共用閾値電圧Ｖｔｈ以下のドレイン電圧Ｖｄが印加されている場合、液晶層２６の複屈折は０であるため、反射性の画素電極２５に到達した時点では例えば右円偏光の円偏光の状態を保っているが、画素電極２５にて反射した時点で例えば左円偏光の逆周りの円偏光となる。このため、反射光は、位相差板３１を透過した後は偏光板３２の透過軸とは９０度直交した角度の直線偏光となる。これにより、外光４の反射光は偏光板３２を透過することができず表示は黒となる。したがって、図１４（ａ）に示すように、液晶表示素子２０の輝度は略０となる。また、このとき、図１４（ｂ）に示すように、有機ＥＬ発光素子４０も共用閾値電圧Ｖｔｈ以下であるのでＯＦＦ状態であり、前記有機ＥＬ層４１にも電流は供給されず非発光の状態となる。
【０１２０】
次に、電圧を印加して白表示を行なう場合について、図１３に基づいて説明する。なお、同図においては反射率が最も高くなる条件である液晶層２６の複屈折がλ／４の光の状態を記載した。
【０１２１】
図１３に示すように、液晶層２６に共用閾値電圧Ｖｔｈ以上のドレイン電圧Ｖｄが印加された場合、液晶層２６は複屈折性を有するために円偏光状態を保持することができない。そのため、反射性の画素電極２５からの外光４の反射光は偏光板３２を透過し、図１４（ａ）に示すように、液晶表示素子２０の輝度表示は白となる。
【０１２２】
このとき、図１３に示すように、ＥＬ用ＴＦＴ素子４２もＯＮ状態であるため、前記電流供給ライン２ｂから供給される電流により、図１４（ｂ）に示すように、有機ＥＬ発光素子４０は発光状態となる。
【０１２３】
ここで、前記図１に示すように、有機ＥＬ発光素子４０を構成する陽極４３は反射性の金属からなり、表示信号に関わらず常に光を反射する。したがって、携帯電話等の戸外で使用する機会の多い製品に有機ＥＬディスプレイ搭載する場合には、観察者側に円偏光板を貼り付ける必要があるが、本実施の形態では、液晶層２６の表示に必要な偏光板３２とλ／４波長の位相差を有する位相差板３１とが、こうした外光４の反射を殆ど零とする機能を有している。
【０１２４】
また、有機ＥＬ発光素子４０と偏光板３２との間には液晶層２６が存在するが、この透過領域１２の液晶層２６の部分には電極が対向電極２７のように絶縁性基板２９側にしか形成されていない。このため、図１２及び図１３に示すように、液晶層２６は印加電圧に関わらず常にＯＦＦ状態であり、垂直配向性を維持するので、外光４の反射の抑制に悪影響を及ぼさない。
【０１２５】
なお、本実施の形態では、液晶層２６と有機ＥＬ発光素子４０とを同時に駆動する例を示したが、外光４が強い場合には有機ＥＬ発光素子４０への電流の供給を絶つことにより、液晶層２６のみで表示を行い消費電力を低減することも可能である。
【０１２６】
また、本実施の形態においても、前記実施の形態１と同様に、透明絶縁層２４が有機ＥＬ発光素子４０の全面を覆うように形成されているため、液晶層２６の液晶が有機ＥＬ発光素子４０に浸透することもなくかつ液晶表示素子２０との干渉作用もないので、有機ＥＬ発光素子４０の信頼性を向上させることが可能となる。
【０１２７】
このように、本実施の形態の表示装置１では、有機ＥＬ発光素子４０と液晶表示素子２０とは、互いに独立して駆動される。このため、有機ＥＬ発光素子４０と液晶表示素子２０とを個別に駆動することが可能となる。なお、有機ＥＬ発光素子４０と液晶表示素子２０とを互いに独立して駆動するための構成としては、例えば、有機ＥＬ発光素子４０と液晶表示素子２０とのそれぞれがソースバスライン２ａ…及びゲートバスライン３…を有している場合、又は、ソースバスライン２ａ…をそれぞれに設けるがゲートバスライン３…を共有している場合がある。
【０１２８】
また、本実施の形態の表示装置１では、液晶表示素子２０は、ノーマリーブラックとなっている。したがって、液晶表示素子２０と有機ＥＬ発光素子４０とを独立して駆動する際に、液晶表示素子２０を駆動せず有機ＥＬ発光素子４０のみを駆動した場合には、有機ＥＬ発光素子４０の表示領域である透過領域１２の周りは光を反射しない黒表示となる。
【０１２９】
したがって、有機ＥＬ発光素子４０のみ発光駆動したときのコントラストの低下を防止することができる。
【０１３０】
なお、本実施の形態においては、液晶表示素子２０がノーマリーブラックとなっている構成以外については、実施の形態１と同様の構成及び機能を有している。
【図面の簡単な説明】
【０１３１】
【図１】本発明における表示装置の実施の一形態を示すものであり、表示装置における１画素分を示す図４のＡ−Ａ線断面図である。
【図２】本発明の概念を示すものであり、表示環境と消費電力との関係を示すグラフである。
【図３】本発明の概念を示すものであり、表示環境と輝度との関係を示すグラフである。
【図４】上記表示装置における１画素分を示す平面図である。
【図５】上記表示装置を示す全体構成図である。
【図６】上記表示装置の１画素分を示す駆動回路図である。
【図７】上記表示装置の１画素分を示す他の駆動回路図である。
【図８】上記表示装置の駆動時における信号波形図である。
【図９】上記表示装置がノーマリーホワイトモードである場合において、ドレイン電圧Ｖｄが液晶用閾値電圧Ｖｔｈ（ＬＣ）よりも小さいときの液晶表示素子及び有機ＥＬ発光素子の表示状態を示す説明図である。
【図１０】上記表示装置がノーマリーホワイトモードである場合において、ドレイン電圧Ｖｄが液晶用閾値電圧Ｖｔｈ（ＬＣ）よりも大きくかつＥＬ用閾値電圧Ｖｔｈ（ＯＬＥＤ）よりも小さいときの液晶表示素子及び有機ＥＬ発光素子の表示状態を示す説明図である。
【図１１】上記表示装置がノーマリーホワイトモードである場合において、ドレイン電圧Ｖｄが液晶用閾値電圧Ｖｔｈ（ＬＣ）よりも大きくかつＥＬ用閾値電圧Ｖｔｈ（ＯＬＥＤ）よりも大きいときの液晶表示素子及び有機ＥＬ発光素子の表示状態を示す説明図である。
【図１２】上記表示装置がノーマリーブラックモードである場合において、ドレイン電圧Ｖｄが共用閾値電圧Ｖｔｈよりも小さいときの液晶表示素子及び有機ＥＬ発光素子の表示状態を示す説明図である。
【図１３】上記表示装置がノーマリーブラックモードである場合において、ドレイン電圧Ｖｄが共用閾値電圧Ｖｔｈよりも大きいときの液晶表示素子及び有機ＥＬ発光素子の表示状態を示す説明図である。
【図１４】（ａ）は表示装置がノーマリーブラックモードである場合における液晶表示素子の輝度状態を示す説明図であり、（ｂ）は表示装置がノーマリーブラックモードである場合における有機ＥＬ発光素子の輝度状態を示す説明図である。
【図１５】従来の表示装置を示す断面図である。
【符号の説明】
【０１３２】
１ 表示装置
２ａ ソースバスライン
２ｂ 電流供給ライン
３ ゲートバスライン
４ 外光
５ 表示光
６ ソースドライバ
７ ゲートドライバ
１０ 表示画素（表示領域）
１１ 反射領域（第１表示領域）
１２ 透過領域（第２表示領域）
２０ 液晶表示素子（光変調素子）
２１ 絶縁性基板（第１基板）
２２ 液晶用ＴＦＴ素子
２２ａ ドレイン電極
２４ 透明絶縁層
２５ 画素電極
２５ａ 開口部
２６ 液晶層
２７ 対向電極
２９ 絶縁性基板（第２基板）
３１ 位相差板
３２ 偏光板
４０ 有機ＥＬ発光素子（発光素子、有機エレクトロルミネッセンス素子）
４２ ＥＬ用ＴＦＴ素子
Ｖｄｄ 供給電圧
Ｖｔｈ 共用閾値電圧
Ｖｔｈ（ＬＣ） 液晶用閾値電圧
Ｖｔｈ（ＯＬＥＤ） ＥＬ用閾値電圧
Ｖｓ データ線信号
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表示領域内に、光変調素子が外光を反射させて表示を行なう非発光表示素子からなる第１表示領域と、反射性の電極を含む発光素子が直接変調し表示を行なう発光表示素子からなる第２表示領域とが併設されているとともに、
互いに対向してなる第１基板と第２基板とを備え、上記光変調素子及び発光素子はいずれも上記第１基板と第２基板との間に設けられ、かつ、
上記第２表示領域には、上記第１基板上に順に上記発光素子と光変調素子の光変調層とが積層されており、
同一画素中の第１表示領域もしくは第２表示領域の何れか一方が表示状態である場合に、他方は外光の有無によらず常に黒状態であることを特徴とする表示装置。
【請求項２】
第２表示領域の光変調素子は、発光素子上に透明な絶縁層を介して形成されていることを特徴とする請求項１記載の表示装置。
【請求項３】
発光素子は、第２表示領域の面積と略同じか又はそれよりも小さい面積を有していることを特徴とする請求項１記載の表示装置。
【請求項４】
発光素子が有機エレクトロルミネッセンス素子からなっていることを特徴とする請求項１記載の表示装置。
【請求項５】
光変調素子は、液晶表示素子であることを特徴とする請求項１記載の表示装置。
【請求項６】
発光素子と光変調素子とは信号ラインを共有して駆動されることを特徴とする請求項１記載の表示装置。
【請求項７】
光変調素子は、液晶表示素子であり、液晶表示素子の光変調層である液晶層は、第１表示領域では水平配向モードであり、かつ第２表示領域では垂直配向モードであることを特徴とする請求項１記載の表示装置。
【請求項１】
表示領域内に、光変調素子が外光を反射させて表示を行なう非発光表示素子からなる第１表示領域と、反射性の電極を含む発光素子が直接変調し表示を行なう発光表示素子からなる第２表示領域とが併設されているとともに、
互いに対向してなる第１基板と第２基板とを備え、上記光変調素子及び発光素子はいずれも上記第１基板と第２基板との間に設けられ、かつ、
上記第２表示領域には、上記第１基板上に順に上記発光素子と光変調素子の光変調層とが積層されており、
同一画素中の第１表示領域もしくは第２表示領域の何れか一方が表示状態である場合に、他方は外光の有無によらず常に黒状態であることを特徴とする表示装置。
【請求項２】
第２表示領域の光変調素子は、発光素子上に透明な絶縁層を介して形成されていることを特徴とする請求項１記載の表示装置。
【請求項３】
発光素子は、第２表示領域の面積と略同じか又はそれよりも小さい面積を有していることを特徴とする請求項１記載の表示装置。
【請求項４】
発光素子が有機エレクトロルミネッセンス素子からなっていることを特徴とする請求項１記載の表示装置。
【請求項５】
光変調素子は、液晶表示素子であることを特徴とする請求項１記載の表示装置。
【請求項６】
発光素子と光変調素子とは信号ラインを共有して駆動されることを特徴とする請求項１記載の表示装置。
【請求項７】
光変調素子は、液晶表示素子であり、液晶表示素子の光変調層である液晶層は、第１表示領域では水平配向モードであり、かつ第２表示領域では垂直配向モードであることを特徴とする請求項１記載の表示装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２００７−１０８７７１（Ｐ２００７−１０８７７１Ａ）
【公開日】平成１９年４月２６日（２００７．４．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３１３６０６（Ｐ２００６−３１３６０６）
【出願日】平成１８年１１月２０日（２００６．１１．２０）
【分割の表示】特願２００１−２７１０５８（Ｐ２００１−２７１０５８）の分割
【原出願日】平成１３年９月６日（２００１．９．６）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年４月２６日（２００７．４．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１１月２０日（２００６．１１．２０）
【分割の表示】特願２００１−２７１０５８（Ｐ２００１−２７１０５８）の分割
【原出願日】平成１３年９月６日（２００１．９．６）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
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