面発光装置及び液晶表示装置
【課題】 フィールドシーケンシャル方式の液晶表示装置に適用可能で、消費電力が少なく薄型の面発光源を提供する。
【解決手段】 フィールドシーケンシャル方式の液晶表示装置１０に用いる面発光源２０の光源として、三原色を独立して発光することが可能な、ＬＥＤ光源５０と有機ＥＬ５４とを組み合わせた構成とした。これにより、消費電力が少ない色の発光ダイオードと消費電力が少ない色の有機ＥＬとを組み合わせたフィールドシーケンシャル用の面発光源２０を提供することができるので、開口率が高く高精細で、且つ、消費電力が少なく携帯型の電気機器に適した液晶表示装置１０を提供することができる。
【解決手段】 フィールドシーケンシャル方式の液晶表示装置１０に用いる面発光源２０の光源として、三原色を独立して発光することが可能な、ＬＥＤ光源５０と有機ＥＬ５４とを組み合わせた構成とした。これにより、消費電力が少ない色の発光ダイオードと消費電力が少ない色の有機ＥＬとを組み合わせたフィールドシーケンシャル用の面発光源２０を提供することができるので、開口率が高く高精細で、且つ、消費電力が少なく携帯型の電気機器に適した液晶表示装置１０を提供することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置に用いる面発光装置に係り、特に三原色を独立して発光することが可能な面発光装置及びその面発光装置を用いた表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置用バックライトの光源として、ＬＥＤ、有機ＥＬ、又は蛍光管を用いた面発光型バックライトが知られている。更に、液晶表示装置の消費電力を減少させて小型化し、携行容易な携帯機器を提供するために、これらの光源を単体で用いた面発光型バックライトや、これらの光源を組み合わせて用いた面発光型バックライトが知られている。
【０００３】
前記光源を組み合わせた光源装置として、青色ＬＥＤからなる光源と、該光源が対向して配置された棒状の導光体と、該棒状導光体が一端面側に配置された楔形導光板を備えた上部光源部と、前記上部光源部のさらに背面側に配置され、上部光源部方向の一面側にのみ黄色光を発光する有機ＥＬとからなる発光部を備えた下部光源部とを有する光源装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
特許文献１に記載の光源装置では、発光ダイオードを備えた光源部から発光される発色光と、有機ＥＬを備えた光源部から発光される発色光の混色によって、白色光が生成される。これにより、白色光を生成するために２次励起を利用することがなく、また、有機ＥＬにより補色である発光色を直接発光することができるので、エネルギー効率に優れた白色光源を得ることを目的としている。
【０００５】
また、フィールドシーケンシャル方式を採用する液晶表示装置用の面発光型バックライトとして、小型化と低消費電力を実現するために、赤、緑、青色光を発光するバックライトと、各スイッチング素子を各画素の赤、緑、青のデータに対応してスイッチングするためのデータドライバ及びスキャンドライバとを備えると共に、バックライトの赤、緑、青の時分割した光の発光時間を調節することにより、カラーバランスを調節して、表示色の特性を改善する発明が知られている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００２−１００２２９号公報（第３図）
【特許文献２】特開２０００−２８９８４号公報（第４図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載の有機ＥＬを用いた光源装置は、エネルギー効率が割合良好であるために、携帯型の電子機器に応用することができる。ところが、特許文献１に記載の光源装置では、青色発光ダイオードと黄色を発光する有機ＥＬとを組み合わせることによって白色のバックライト光源を形成している。したがって、三原色毎に時分割した光を発光することによりカラー表示を行うフィールドシーケンシャル方式のバックライトに応用することができないという不具合を生じていた。
【０００７】
なお、フィールドシーケンシャル方式を採用するカラー液晶ディスプレイは、三原色のカラーフィルタを使ってカラー表示を行うカラー液晶ディスプレイと比較すると、一つの画素で全ての色を表現することができるので３倍の解像度を得ることができ、開口率を高くすることができる。
【０００８】
更に、フィールドシーケンシャル方式を採用するカラー液晶ディスプレイは、カラーフィルタが不要であることにより透過率を２倍程度高くすることができる。また、フィールドシーケンシャル方式を採用するカラー液晶ディスプレイは高速動画表示可能であり、インパルス型駆動を行うことにより鮮明な動画表示を行うことができるという種々の利点を有しているので、今後用途の拡大が期待される液晶表示方式である。
【０００９】
また、特許文献１の図３に示されている光源装置では、独立した有機ＥＬと独立した導光板とを設けているために、有機ＥＬを追加したぶんバックライトの厚さが厚くなってしまい、薄型の液晶ディスプレイが要求される携帯機器に適用すると、携帯機器の薄型化や小型化が困難であるという不具合を生じていた。
【００１０】
特許文献２に記載の液晶表示装置の液晶表示制御方法では、フィールドシーケンシャル方式を採用した液晶表示装置において、バックライトに用いている赤色発光ダイオードの発光輝度が、他の青色発光ダイオード、及び緑色発光ダイオードの発光輝度と比較して低いことに鑑みて、他の緑色発光ダイオード及び青色発光ダイオードよりも赤色発光ダイオードの発光時間を長く設定することにより、赤色発光ダイオードの数量を増加させることなく表示色の色渡を調整している。
【００１１】
また、フィールドシーケンシャル方式の液晶表示装置に用いるバックライトでは、光量の比率が、赤：緑：青＝３：６：１の比率に設定することにより、人が見た場合のホワイトバランスを保つことができる。したがって、発光光量のバランスを取ろうとすると、輝度の低い緑色発光ダイオードに対して多くの電流を流す必要があるために、液晶表示装置の消費電力が増大してしまい、携帯機器に対する応用が不利になるという不具合を生じていた。
【００１２】
その一方、有機ＥＬの場合には、発光ダイオードと比較して青色及び赤色の発光効率が悪い傾向があるために、青色及び赤色の消費電力が多いという状況が見られる。
【００１３】
本発明は上記課題を解決するためになされたもので、フィールドシーケンシャル方式の液晶表示装置に適用可能であると共に、消費電力が少なく薄型の面発光源及びその面発光源を用いた液晶表示装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
そこで、本発明は、三原色を独立して発光することが可能な面発光源の光源として、発光ダイオードと有機ＥＬとを組み合わせて用いる構成とした。
【発明の効果】
【００１５】
上記の面発光源によれば、三原色を独立して発光することが可能な面発光源の光源として、発光ダイオードと有機ＥＬとを組み合わせて用いるようにしたので、発光効率の良い光源同士を組み合わせて使用することが可能となり、消費電力の少ない面発光源を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
【００１７】
本発明に係る面発光装置は、例えば赤、緑、青の三原色を時間順次で切り替えて発光する。そして、面発光装置が三原色の各色を発光している間に、その発光している色の画像を液晶表示素子が形成するフィールドシーケンシャル方式の液晶表示装置に適用することを可能としている。フィールドシーケンシャル方式の液晶表示装置では、赤フィールド、緑フィールド、青フィールドの各色毎の画像形成を時間順次で繰り返すことにより、時間混色を生じさせてカラーの画面表示を行っている。
【００１８】
カラー液晶表示装置を備える携帯型の電子機器では、バックライトを含む液晶表示装置全体を小型にする要求があることに加え、電子機器の動作時間を確保するために、消費電力が少ないことが特に求められる。
【００１９】
そこで本発明では、フィールドシーケンシャル方式の液晶表示装置用に三原色を独立して発光することが可能な面発光源の光源として、発光ダイオードと有機ＥＬとを組み合わせて用いる構成とした。
【００２０】
これにより、消費電力が少ない色の発光ダイオードと消費電力が少ない色の有機ＥＬとを組み合わせたフィールドシーケンシャル用の面発光源を提供することができるので、開口率が高く高精細で、且つ、消費電力が少なく携帯型の電気機器に適した液晶表示装置を提供することができる。
【００２１】
また、本発明は、光源の発光スペクトラムを狭めて三原色の色特性に補償する補償板を備える構成とした。
【００２２】
これにより、有機ＥＬ等の光源が発する広い発光スペクトラムを狭めて、フィールドシーケンシャル方式の三原色のバックライト特性に適した光を発光する面発光源を提供することが可能となる。
【００２３】
また、本発明は、発光ダイオードとして青色発光ダイオード及び赤色発光ダイオードを用い、前記有機ＥＬとして緑色有機ＥＬを用いる構成とした。
【００２４】
青色及び赤色の有機ＥＬよりも発光効率が良くて消費電力の少ない青色及び赤色の発光ダイオードを光源として用いると共に、緑色の発光ダイオードよりも発光効率が良くて消費電力の少ない緑色の有機ＥＬを光源として用いる。これにより、消費電力が少なく携帯型の電気機器に適した、フィールドシーケンシャル方式の液晶表示装置用面発光源を提供することができる。
【００２５】
また、本発明は、発光ダイオードが発光する光を発光面に導く導光板を備え、前記導光板の下部に前記有機ＥＬを配置する構成とした。
【００２６】
これにより、発光ダイオード及び有機ＥＬの組み合わせのうち、発光効率の良い組み合わせを選択して面発光源を構成することができる。また、局部的に発光輝度の高い発光ダイオードについてエッジライト方式を採用した小型の面発光源を提供することができる。
【００２７】
また、本発明は、発光ダイオードが発光する光を発光面に導く導光板を備え、前記導光板の下面に前記有機ＥＬを形成した。
【００２８】
これにより、発光ダイオード及び有機ＥＬのうち、発光効率の良い組み合わせを選択して面発光源を構成することができる。また、局部的に発光輝度の高い発光ダイオードについてエッジライト方式を採用し、小型で薄型の面発光源を提供することができる。
【００２９】
また、本発明は、発光ダイオードが発光する光を発光面に導く導光板を備え、前記導光板に前記有機ＥＬを組み込んだ構成とした。
【００３０】
これにより、発光ダイオード及び有機ＥＬのうち、発光効率の良い組み合わせを選択して面発光源を構成することができる。また、局部的に発光輝度の高い発光ダイオードについてエッジライト方式を採用し、小型で薄型の面発光源を提供することができる。
【００３１】
また、本発明は、液晶表示装置に上記の各面発光源を用いる構成とした。
【００３２】
これにより、消費電力が少なく携帯型の電気機器に適した、フィールドシーケンシャル方式の液晶表示装置を提供することができる。
【００３３】
以下、本発明の実施例について図面を用いて詳細に説明する。
【００３４】
図１は、エッジライト方式の導光板５２に有機ＥＬ５４を組み込んだ構成の面発光装置２０、及び光学シート６０を、液晶表示素子７０の背面に設けた液晶表示装置１０を模式的に示す断面図である。また、図２は、エッジライト方式の導光板１５２の下部に有機ＥＬ１５４を有する面発光装置１２０、及び光学シート６０を設けた液晶表示装置１１０を模式的に示す断面図である。
【００３５】
図１に示すように、液晶表示装置１０は、透過する光の光量を画素毎に調節して表示画面を形成する液晶表示素子７０と、液晶表示素子７０に対して下面から三原色を独立して時分割で照射することが可能な面発光装置２０と、面発光装置から出射された光の照射方向や色調を整える光学シート６０とから構成されている。
【００３６】
面発光装置２０は、例えば赤、緑、青の三原色を独立して発光することが可能である。発光する三原色は、以下に示す赤、緑、青の三色を発光する代わりに、黄色、マゼンタ、シアンの三色を発光するものであってもよい。また、以下の記載では便宜上三原色と表記するが、発光する光は三原色に限定するものではなく、他の色を加えてもよい。
【００３７】
面発光源２０は、三原色を独立して発光することが可能な発光ユニットで、例えばフィールドシーケンシャル方式のカラー液晶表示装置に用いることができる。フィールドシーケンシャル方式を採用するカラー液晶ディスプレイは、三原色のカラーフィルタを使ってカラー表示を行うカラー液晶ディスプレイよりも高い解像度と高い開口率を得ることができる。したがって液晶の透過率が高くなり、低消費電力を実現することができる。
【００３８】
面発光装置２０は、例えば赤色を発光する赤色発光ダイオード及び青色を発光する青色発光ダイオードから構成されるＬＥＤ光源５０と、ＬＥＤ光源５０が発光した光を側面から入射して、その入射した光を液晶側の一面全面に、極力均一な光量となるように導いて出力する導光板５２と、導光板５２の下面に到達した光を反射する反射層５８とを備えている。
【００３９】
また、面発光装置２０は、その背面に有機ＥＬ５４に大気中の水分が接触することにより有機ＥＬ５４の寿命が短くなることを防止するキャップ５９を設けてある。キャップ５９の内部には、例えばＮ2 を充填するとともに乾燥剤を封入し、有機ＥＬ５４に対する防湿効果を高めることができる。
【００４０】
本発明の第１実施例では、有機ＥＬ５４を導光板５２に組み込んだ構成としている。有機ＥＬ５４を導光板５２に組み込むことによって、液晶表示装置１０を薄型にすることができ、携帯型の電子機器に応用した場合に電子機器を小型化することができる。
【００４１】
ＬＥＤ光源５０及び有機ＥＬ５４の発光色は、赤、緑、青の各色のいずれの組み合わせであってもよいし、黄、マゼンタ、シアンの各色のいずれの組み合わせであってもよい。ただし、ＬＥＤ光源と有機ＥＬ５４との間に以下のような関係がある場合には、使用する色の組み合わせを選択するとよい。
【００４２】
例えば、ＬＥＤ光源５０として赤色発光ダイオード及び青色発光ダイオードを用いた場合には、有機ＥＬ５４として緑色を発光する素子を用いる。
【００４３】
一般に、フィールドシーケンシャル方式のカラー液晶表示装置に用いるバックライトでは、各発光色の光量の比率を、赤：緑：青＝３：６：１とした場合にホワイトバランスを保つことができる。したがって、緑色の発光量を多くする必要があるが、このままでは緑色の発光ダイオードを発光させるための消費電力が増大してしまい、携帯型の電子機器に応用した場合に電子機器の動作時間が制限されるという不具合を生ずる。
【００４４】
一方、有機ＥＬは、赤、青の色を発光する素子の消費電力が多いという傾向がある。したがって、緑色の光源として有機ＥＬを用い、赤色、及び青色の光源としてＬＥＤ光源を用いて面発光装置２０を構成することによって、全ての色についてＬＥＤ光源を用いた場合や全ての色について有機ＥＬを用いた場合と比較して、面発光源２０の消費電力を減少させることができる。
【００４５】
そして、この面発光装置２０を携帯型の電子機器に組み込むことによって、動作時間の長い電子機器を提供することができる。また、赤、青の光源にＬＥＤ光源を用い、緑の光源に有機ＥＬを用いることによって、高ＮＴＳＣ比（Ｎａｔｉｏｎａｌ・Ｔｅｌｅｖｉｓｉｏｎ・Ｓｙｓｔｅｍ・Ｃｏｍｍｉｔｔｅｅ・Ｒａｔｉｏ：ＮＴＳＣ規格色渡座標の三角形の面積と比較した面積比（％）であり、色の鮮やかさを示す指標）で高コントラストを維持しつつ、消費電力を低減させることができる。
【００４６】
次に導光板５２の機能について説明する。導光板５２の側面に、ＬＥＤ光源５０から赤色及び青色の光を入射すると、その入射した光は導光板５２の内部を反射しながら進む。エッジライト方式の導光板５２の内部に放射された光は導光板５２の内部を進むうちに導光板５２の上面又は下面に到達する。導光板５２の上面に到達した光のうち、導光板５２の上面に対して臨界角以上の角度で入射した光は導光板５２の液晶表示素子７０側の面から出射される。このときに出射される光は、屈折により浅い角度で出射される。臨界角とは、導光板５２とその外部の物質の屈折率の割合に応じて定まる定数である。導光板５２の上面に対して臨界角以下の角度で入射した光は、導光板５２の上面内側で全反射して、再度導光板５２の内部を透過してゆく。
【００４７】
一方、導光板５２の下面に到達した光は、導光板５２の下面に設けた反射層５８により全反射して、再度導光板５２の内部を透過してゆく。このように内部反射を繰り返して、導光板５２の側面から入射した光の殆どが液晶表示素子７０側に出射される。
【００４８】
なお、導光板５２の下面に照射した光を液晶表示素子７０側に反射させるプリズム５６を適宜配置して、導光板５２の液晶表示素子７０から出力する光の光量をより均一にするように構成してもよい。また、プリズム５６は、ＬＥＤ光源５０からの距離に応じて同心円状に配置してもよいし、ＬＥＤ光源５０から距離が離れるほど密に配置してもよい。
【００４９】
また、導光板５２の液晶表示素子７０側の面から出射される光の光量をより均一にするために、導光板５２の下面を、ＬＥＤ光源５０側の側面から反対側の側面にかけて先細りの楔形形状にしてもよい。
【００５０】
次に、光学シート６０の構成について説明する。光学シート６０は、導光板５２の液晶側の一面から出力される角度の浅い光の向きを屈折により変更させるドット印刷６２と、導光板５２から出力された光を更に全方向に拡散させて光量斑を減少させる拡散部材６４と、拡散部材６４が全方向に拡散した光をＸ方向及びＹ方向に立たせて入射した光を垂直方向に集光させて利用者が垂直方向から液晶表示装置１０を見た際の明るさを増大させる働きをするプリズムシート６６Ｘ、６６Ｙと、有機ＥＬ５４等の光源が発する広い発光スペクトラムを狭めてフィールドシーケンシャル方式に適した三原色のバックライト特性に補償する補償板６８とを備えている。なお、補償板６８は、三原色の色補償を行うために複数枚設けてもよいし、液晶を透過する色の補償を併せて行うように選択してもよい。
【００５１】
次に、液晶表示素子７０の構成について説明する。液晶表示素子７０は、面発光装置２０が発光した光のうち、一方向の振動成分の光を透過させる偏光板７２、９２と、液晶層８４を保持するガラス基板７４、９０と、画素を構成する液晶に電圧を印加する画素電極７６及び共通電極８８とを有している。ガラス基板７４の表面にはＴＦＴや画素電極、配向膜（図示せず）が形成されている。また、対向ガラス基板９０の表面には、共通電極８８や配向膜（図示せず）が形成されている。
【００５２】
液晶表示素子７０が、ノーマリーホワイトモードの表示素子である場合には、偏光板７２の偏光特性と液晶層８４の下面に整列している液晶の偏光特性を一致させておく。ノーマリーホワイトモードの液晶表示素子とは、無電圧印加時に光の透過率が高く電圧印加時に光の透過率が低い液晶表示装置をいう。液晶分子は、それぞれの配向方向に従って、９０度ねじれた配列で並んでいるので、偏光板９２の偏光特性と液晶層８４の上面に整列している液晶の偏光特性を一致させておくことによって、液晶の分子に沿う形で９０度回転した光が偏光板９２を透過して、液晶表示素子７０から出力される。
【００５３】
液晶表示素子７０の各画素毎の明るさを設定して画像を表示する場合には、液晶表示素子７０の外部に設けられている走査電極駆動回路が液晶表示素子７０の走査電極（図示せず）を順次一本ずつ選択し、その選択した走査電極に画素の明るさに対応した電圧を印加する。電圧が印加されると、ＴＦＴを介して画素電極７６と共通電極８８との間に電圧が印加されて、液晶分子は電圧に応じた位置まで回転する。電圧を印加しない状態では偏光板７２を透過した光の全てが液晶の分子に沿って９０度回転していたが、液晶分子が回転したことにより偏光板７２を透過した光の一部は直接偏光板９２に到達する。偏光板９２の偏光方向は、偏光板７２の偏光方向と９０度異なるので、液晶層８４を直接透過した光は液晶表示素子７０の外部には出力されず、その画素電極７６の部分だけ光の透過率が低下して暗くなる。全ての画素電極７６について同様な状況を作り出すことによって、液晶表示装置１０に画像を表示することができる。
【００５４】
フィールドシーケンシャル方式の液晶表示装置では、面発光装置２０が三原色（例えば赤、緑、青）を順次切り替えて発光し、その三原色の各色を発光している間に液晶表示素子７０がその発光している色の画像を形成する。これを赤フィールド、緑フィールド、青フィールドの色毎に順次繰り返すことによって、時間混色によりカラーの画面表示を行うことができる。
【００５５】
次に、エッジライト方式の導光板５２の下部に有機ＥＬ１５４を設けた液晶表示装置１１０について、図２を用いて説明する。なお、図１において説明した構成部品と同一の部品については同一の符番を付して説明を省略する。図２に示すように、液晶表示装置１１０は、透過する光の光量を画素毎に調節して表示画面を形成する液晶表示素子７０と、液晶表示素子７０に対して下面から三原色を独立して時分割で照射することが可能な面発光源１２０と、面発光源１２０から出射された光の照射方向や色調を整える光学シート６０とから構成されている。
【００５６】
面発光装置１２０は、三原色を独立して発光することが可能な発光ユニットで、例えばフィールドシーケンシャル方式のカラー液晶表示装置に用いることができる。面発光装置１２０は、例えば赤色発光ダイオード及び青色発光ダイオードから構成されるＬＥＤ光源５０と、ＬＥＤ光源５０が発光した光を側面から入射して、その入射した光を液晶側の一面全面に、極力均一な光量となるように導いて出力する導光板１５２と、有機ＥＬ１５４を形成するガラス基板１５３と、導光板１５２の下面から透過した光及び有機ＥＬが発光した光を反射する反射層５８とを備えている。また、面発光装置１２０は、その背面に有機ＥＬ１５４に大気中の水分が接触することにより有機ＥＬ１５４の寿命が短くなることを防止するキャップ５９を備えている。
【００５７】
次に、光学シート６０の構成について説明する。光学シート６０は、導光板１５２の液晶側の一面から出力される角度の浅い光を屈折させるドット印刷６２と、導光板１５２から出力された光を更に全方向に拡散させて光量斑を減少させる拡散部材６４と、拡散部材６４が全方向に拡散した光をＸ方向及びＹ方向に立たせて入射した光を垂直方向に集光させ、利用者が垂直方向から液晶表示装置１１０を見た際の明るさを増大させる働きをするプリズムシート６６Ｘ、６６Ｙと、有機ＥＬ５４等の光源発する広い発光スペクトラムを狭めてフィールドシーケンシャル方式に適した三原色のバックライト特性に補償する補償板６８とを有している。なお、補償板６８は、三原色の色補償を行うために複数枚設けてもよいし、液晶を透過する色の補償を併せて行うように選択してもよい。
【００５８】
次に導光板１５２の機能について説明する。導光板１５２の側面に、ＬＥＤ光源５０から赤色及び青色の光を入射すると、その入射した光は導光板１５２の内部を反射しながら進む。エッジライト方式の導光板１５２の内部に放射された光は導光板１５２の内部を進むうちに導光板１５２の上面又は下面に到達する。導光板１５２の上面に到達した光のうち、導光板１５２の上面に対して臨界角以上の角度で入射した光は導光板１５２の液晶表示素子７０側の面から出射される。このときに出射される光は、屈折により浅い角度で出射される。導光板１５２の上面に対して臨界角以下の角度で入射した光は、導光板１５２の上面内側で全反射して、再度導光板１５２の内部を透過してゆく。
【００５９】
一方、導光板１５２の下面に到達した光のうち、導光板１５２の下面に対して臨界角以上の角度で入射した光は導光板１５２から有機ＥＬ１５４側の面から出射される。導光板１５２の下面に対して臨界角以下の角度で入射した光は、導光板１５２の下面内側で全反射して、再度導光板１５２の内部を透過してゆく。
【００６０】
導光板１５２の下面から出射した光は、有機ＥＬ１５４の下面に設けた反射層５８で全反射し、再度導光板１５２に入射して導光板１５２の内部を透過してゆく。このように反射を繰り返して、導光板１５２の側面から入射した光の殆どが液晶表示素子７０側に出射される。
【００６１】
また、図１に示した導光板５２と同様に、導光板１５２の下面に照射した光を液晶表示素子７０側の上面に反射させるプリズム５６を適宜配置して、導光板１５２の液晶表示素子７０側から出力する光の光量をより均一にするように構成してもよい。
【００６２】
また、導光板１５２の液晶表示素子７０側から出力する光の光量をより均一にするために、導光板１５２の下面をＬＥＤ光源５０側の側面から反対側の側面にかけて先細りの楔形形状にするようにしてもよい。
【００６３】
図２に示す例では、有機ＥＬ１５４を導光板１５２の下部の離れた位置に配置した例を示しているが、有機ＥＬ１５４を導光板１５２の下面に直接形成するように構成してもよい。有機ＥＬ１５４を導光板１５２の下面に形成することによって、液晶表示装置１１０を薄型にすることができ、携帯型の電子機器に応用した場合に電子機器を小型化することができる。
【００６４】
また、ＬＥＤ光源５０及び有機ＥＬ１５４の発光色は、赤、緑、青の各色のいずれの組み合わせであってもよいし、黄、マゼンタ、シアンの各色のいずれの組み合わせであってもよいが、緑色の光源として有機ＥＬを用い、赤色、及び青色の光源としてＬＥＤ光源を用いて面発光源１２０を構成することによって、全ての色についてＬＥＤ光源を用いた場合や全ての色について有機ＥＬを用いた場合と比較して、面発光源１２０の消費電力を減少させることができる。したがって、この面発光源１２０を携帯型の電子機器に組み込むことによって、動作時間の長い電子機器を提供することができる。また、赤、青の光源にＬＥＤ光源を用い、緑の光源に有機ＥＬを用いることによって、高ＮＴＳＣ比、高コントラストを維持しつつ、消費電力を低減させることが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明に係る面発光源は、三原色を独立して発光することが可能なので、開口率が高くて高精細なフィールドシーケンシャル方式の液晶表示装置に適用可能である。また、本発明によれば、消費電力が少なく薄型のフィールドシーケンシャル方式の液晶表示装置用バックライトを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】導光板に有機ＥＬを組み込んだ構成の面発光装置を用いた液晶表示装置を模式的に示す断面図。
【図２】導光板の下部に有機ＥＬを設けた液晶表示装置を模式的に示す断面図。
【符号の説明】
【００６７】
１０、１１０ 液晶表示装置
２０、１２０ 面発光源
５０ ＬＥＤ光源
５２、１５２ 導光板
５４ １５４ 有機ＥＬ
５６ プリズム
５８ 反射層
５９ キャップ
６０ 光学シート
６２ ドット印刷
６４ 拡散部材
６６Ｘ、６６Ｙ プリズムシート
６８ 補償板
７０ 液晶表示素子
７２、９２ 偏光板
７４、９０、１５３ ガラス基板
７６ 画素電極
８４ 液晶層
８８ 共通電極
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置に用いる面発光装置に係り、特に三原色を独立して発光することが可能な面発光装置及びその面発光装置を用いた表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置用バックライトの光源として、ＬＥＤ、有機ＥＬ、又は蛍光管を用いた面発光型バックライトが知られている。更に、液晶表示装置の消費電力を減少させて小型化し、携行容易な携帯機器を提供するために、これらの光源を単体で用いた面発光型バックライトや、これらの光源を組み合わせて用いた面発光型バックライトが知られている。
【０００３】
前記光源を組み合わせた光源装置として、青色ＬＥＤからなる光源と、該光源が対向して配置された棒状の導光体と、該棒状導光体が一端面側に配置された楔形導光板を備えた上部光源部と、前記上部光源部のさらに背面側に配置され、上部光源部方向の一面側にのみ黄色光を発光する有機ＥＬとからなる発光部を備えた下部光源部とを有する光源装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
特許文献１に記載の光源装置では、発光ダイオードを備えた光源部から発光される発色光と、有機ＥＬを備えた光源部から発光される発色光の混色によって、白色光が生成される。これにより、白色光を生成するために２次励起を利用することがなく、また、有機ＥＬにより補色である発光色を直接発光することができるので、エネルギー効率に優れた白色光源を得ることを目的としている。
【０００５】
また、フィールドシーケンシャル方式を採用する液晶表示装置用の面発光型バックライトとして、小型化と低消費電力を実現するために、赤、緑、青色光を発光するバックライトと、各スイッチング素子を各画素の赤、緑、青のデータに対応してスイッチングするためのデータドライバ及びスキャンドライバとを備えると共に、バックライトの赤、緑、青の時分割した光の発光時間を調節することにより、カラーバランスを調節して、表示色の特性を改善する発明が知られている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００２−１００２２９号公報（第３図）
【特許文献２】特開２０００−２８９８４号公報（第４図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載の有機ＥＬを用いた光源装置は、エネルギー効率が割合良好であるために、携帯型の電子機器に応用することができる。ところが、特許文献１に記載の光源装置では、青色発光ダイオードと黄色を発光する有機ＥＬとを組み合わせることによって白色のバックライト光源を形成している。したがって、三原色毎に時分割した光を発光することによりカラー表示を行うフィールドシーケンシャル方式のバックライトに応用することができないという不具合を生じていた。
【０００７】
なお、フィールドシーケンシャル方式を採用するカラー液晶ディスプレイは、三原色のカラーフィルタを使ってカラー表示を行うカラー液晶ディスプレイと比較すると、一つの画素で全ての色を表現することができるので３倍の解像度を得ることができ、開口率を高くすることができる。
【０００８】
更に、フィールドシーケンシャル方式を採用するカラー液晶ディスプレイは、カラーフィルタが不要であることにより透過率を２倍程度高くすることができる。また、フィールドシーケンシャル方式を採用するカラー液晶ディスプレイは高速動画表示可能であり、インパルス型駆動を行うことにより鮮明な動画表示を行うことができるという種々の利点を有しているので、今後用途の拡大が期待される液晶表示方式である。
【０００９】
また、特許文献１の図３に示されている光源装置では、独立した有機ＥＬと独立した導光板とを設けているために、有機ＥＬを追加したぶんバックライトの厚さが厚くなってしまい、薄型の液晶ディスプレイが要求される携帯機器に適用すると、携帯機器の薄型化や小型化が困難であるという不具合を生じていた。
【００１０】
特許文献２に記載の液晶表示装置の液晶表示制御方法では、フィールドシーケンシャル方式を採用した液晶表示装置において、バックライトに用いている赤色発光ダイオードの発光輝度が、他の青色発光ダイオード、及び緑色発光ダイオードの発光輝度と比較して低いことに鑑みて、他の緑色発光ダイオード及び青色発光ダイオードよりも赤色発光ダイオードの発光時間を長く設定することにより、赤色発光ダイオードの数量を増加させることなく表示色の色渡を調整している。
【００１１】
また、フィールドシーケンシャル方式の液晶表示装置に用いるバックライトでは、光量の比率が、赤：緑：青＝３：６：１の比率に設定することにより、人が見た場合のホワイトバランスを保つことができる。したがって、発光光量のバランスを取ろうとすると、輝度の低い緑色発光ダイオードに対して多くの電流を流す必要があるために、液晶表示装置の消費電力が増大してしまい、携帯機器に対する応用が不利になるという不具合を生じていた。
【００１２】
その一方、有機ＥＬの場合には、発光ダイオードと比較して青色及び赤色の発光効率が悪い傾向があるために、青色及び赤色の消費電力が多いという状況が見られる。
【００１３】
本発明は上記課題を解決するためになされたもので、フィールドシーケンシャル方式の液晶表示装置に適用可能であると共に、消費電力が少なく薄型の面発光源及びその面発光源を用いた液晶表示装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
そこで、本発明は、三原色を独立して発光することが可能な面発光源の光源として、発光ダイオードと有機ＥＬとを組み合わせて用いる構成とした。
【発明の効果】
【００１５】
上記の面発光源によれば、三原色を独立して発光することが可能な面発光源の光源として、発光ダイオードと有機ＥＬとを組み合わせて用いるようにしたので、発光効率の良い光源同士を組み合わせて使用することが可能となり、消費電力の少ない面発光源を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
【００１７】
本発明に係る面発光装置は、例えば赤、緑、青の三原色を時間順次で切り替えて発光する。そして、面発光装置が三原色の各色を発光している間に、その発光している色の画像を液晶表示素子が形成するフィールドシーケンシャル方式の液晶表示装置に適用することを可能としている。フィールドシーケンシャル方式の液晶表示装置では、赤フィールド、緑フィールド、青フィールドの各色毎の画像形成を時間順次で繰り返すことにより、時間混色を生じさせてカラーの画面表示を行っている。
【００１８】
カラー液晶表示装置を備える携帯型の電子機器では、バックライトを含む液晶表示装置全体を小型にする要求があることに加え、電子機器の動作時間を確保するために、消費電力が少ないことが特に求められる。
【００１９】
そこで本発明では、フィールドシーケンシャル方式の液晶表示装置用に三原色を独立して発光することが可能な面発光源の光源として、発光ダイオードと有機ＥＬとを組み合わせて用いる構成とした。
【００２０】
これにより、消費電力が少ない色の発光ダイオードと消費電力が少ない色の有機ＥＬとを組み合わせたフィールドシーケンシャル用の面発光源を提供することができるので、開口率が高く高精細で、且つ、消費電力が少なく携帯型の電気機器に適した液晶表示装置を提供することができる。
【００２１】
また、本発明は、光源の発光スペクトラムを狭めて三原色の色特性に補償する補償板を備える構成とした。
【００２２】
これにより、有機ＥＬ等の光源が発する広い発光スペクトラムを狭めて、フィールドシーケンシャル方式の三原色のバックライト特性に適した光を発光する面発光源を提供することが可能となる。
【００２３】
また、本発明は、発光ダイオードとして青色発光ダイオード及び赤色発光ダイオードを用い、前記有機ＥＬとして緑色有機ＥＬを用いる構成とした。
【００２４】
青色及び赤色の有機ＥＬよりも発光効率が良くて消費電力の少ない青色及び赤色の発光ダイオードを光源として用いると共に、緑色の発光ダイオードよりも発光効率が良くて消費電力の少ない緑色の有機ＥＬを光源として用いる。これにより、消費電力が少なく携帯型の電気機器に適した、フィールドシーケンシャル方式の液晶表示装置用面発光源を提供することができる。
【００２５】
また、本発明は、発光ダイオードが発光する光を発光面に導く導光板を備え、前記導光板の下部に前記有機ＥＬを配置する構成とした。
【００２６】
これにより、発光ダイオード及び有機ＥＬの組み合わせのうち、発光効率の良い組み合わせを選択して面発光源を構成することができる。また、局部的に発光輝度の高い発光ダイオードについてエッジライト方式を採用した小型の面発光源を提供することができる。
【００２７】
また、本発明は、発光ダイオードが発光する光を発光面に導く導光板を備え、前記導光板の下面に前記有機ＥＬを形成した。
【００２８】
これにより、発光ダイオード及び有機ＥＬのうち、発光効率の良い組み合わせを選択して面発光源を構成することができる。また、局部的に発光輝度の高い発光ダイオードについてエッジライト方式を採用し、小型で薄型の面発光源を提供することができる。
【００２９】
また、本発明は、発光ダイオードが発光する光を発光面に導く導光板を備え、前記導光板に前記有機ＥＬを組み込んだ構成とした。
【００３０】
これにより、発光ダイオード及び有機ＥＬのうち、発光効率の良い組み合わせを選択して面発光源を構成することができる。また、局部的に発光輝度の高い発光ダイオードについてエッジライト方式を採用し、小型で薄型の面発光源を提供することができる。
【００３１】
また、本発明は、液晶表示装置に上記の各面発光源を用いる構成とした。
【００３２】
これにより、消費電力が少なく携帯型の電気機器に適した、フィールドシーケンシャル方式の液晶表示装置を提供することができる。
【００３３】
以下、本発明の実施例について図面を用いて詳細に説明する。
【００３４】
図１は、エッジライト方式の導光板５２に有機ＥＬ５４を組み込んだ構成の面発光装置２０、及び光学シート６０を、液晶表示素子７０の背面に設けた液晶表示装置１０を模式的に示す断面図である。また、図２は、エッジライト方式の導光板１５２の下部に有機ＥＬ１５４を有する面発光装置１２０、及び光学シート６０を設けた液晶表示装置１１０を模式的に示す断面図である。
【００３５】
図１に示すように、液晶表示装置１０は、透過する光の光量を画素毎に調節して表示画面を形成する液晶表示素子７０と、液晶表示素子７０に対して下面から三原色を独立して時分割で照射することが可能な面発光装置２０と、面発光装置から出射された光の照射方向や色調を整える光学シート６０とから構成されている。
【００３６】
面発光装置２０は、例えば赤、緑、青の三原色を独立して発光することが可能である。発光する三原色は、以下に示す赤、緑、青の三色を発光する代わりに、黄色、マゼンタ、シアンの三色を発光するものであってもよい。また、以下の記載では便宜上三原色と表記するが、発光する光は三原色に限定するものではなく、他の色を加えてもよい。
【００３７】
面発光源２０は、三原色を独立して発光することが可能な発光ユニットで、例えばフィールドシーケンシャル方式のカラー液晶表示装置に用いることができる。フィールドシーケンシャル方式を採用するカラー液晶ディスプレイは、三原色のカラーフィルタを使ってカラー表示を行うカラー液晶ディスプレイよりも高い解像度と高い開口率を得ることができる。したがって液晶の透過率が高くなり、低消費電力を実現することができる。
【００３８】
面発光装置２０は、例えば赤色を発光する赤色発光ダイオード及び青色を発光する青色発光ダイオードから構成されるＬＥＤ光源５０と、ＬＥＤ光源５０が発光した光を側面から入射して、その入射した光を液晶側の一面全面に、極力均一な光量となるように導いて出力する導光板５２と、導光板５２の下面に到達した光を反射する反射層５８とを備えている。
【００３９】
また、面発光装置２０は、その背面に有機ＥＬ５４に大気中の水分が接触することにより有機ＥＬ５４の寿命が短くなることを防止するキャップ５９を設けてある。キャップ５９の内部には、例えばＮ2 を充填するとともに乾燥剤を封入し、有機ＥＬ５４に対する防湿効果を高めることができる。
【００４０】
本発明の第１実施例では、有機ＥＬ５４を導光板５２に組み込んだ構成としている。有機ＥＬ５４を導光板５２に組み込むことによって、液晶表示装置１０を薄型にすることができ、携帯型の電子機器に応用した場合に電子機器を小型化することができる。
【００４１】
ＬＥＤ光源５０及び有機ＥＬ５４の発光色は、赤、緑、青の各色のいずれの組み合わせであってもよいし、黄、マゼンタ、シアンの各色のいずれの組み合わせであってもよい。ただし、ＬＥＤ光源と有機ＥＬ５４との間に以下のような関係がある場合には、使用する色の組み合わせを選択するとよい。
【００４２】
例えば、ＬＥＤ光源５０として赤色発光ダイオード及び青色発光ダイオードを用いた場合には、有機ＥＬ５４として緑色を発光する素子を用いる。
【００４３】
一般に、フィールドシーケンシャル方式のカラー液晶表示装置に用いるバックライトでは、各発光色の光量の比率を、赤：緑：青＝３：６：１とした場合にホワイトバランスを保つことができる。したがって、緑色の発光量を多くする必要があるが、このままでは緑色の発光ダイオードを発光させるための消費電力が増大してしまい、携帯型の電子機器に応用した場合に電子機器の動作時間が制限されるという不具合を生ずる。
【００４４】
一方、有機ＥＬは、赤、青の色を発光する素子の消費電力が多いという傾向がある。したがって、緑色の光源として有機ＥＬを用い、赤色、及び青色の光源としてＬＥＤ光源を用いて面発光装置２０を構成することによって、全ての色についてＬＥＤ光源を用いた場合や全ての色について有機ＥＬを用いた場合と比較して、面発光源２０の消費電力を減少させることができる。
【００４５】
そして、この面発光装置２０を携帯型の電子機器に組み込むことによって、動作時間の長い電子機器を提供することができる。また、赤、青の光源にＬＥＤ光源を用い、緑の光源に有機ＥＬを用いることによって、高ＮＴＳＣ比（Ｎａｔｉｏｎａｌ・Ｔｅｌｅｖｉｓｉｏｎ・Ｓｙｓｔｅｍ・Ｃｏｍｍｉｔｔｅｅ・Ｒａｔｉｏ：ＮＴＳＣ規格色渡座標の三角形の面積と比較した面積比（％）であり、色の鮮やかさを示す指標）で高コントラストを維持しつつ、消費電力を低減させることができる。
【００４６】
次に導光板５２の機能について説明する。導光板５２の側面に、ＬＥＤ光源５０から赤色及び青色の光を入射すると、その入射した光は導光板５２の内部を反射しながら進む。エッジライト方式の導光板５２の内部に放射された光は導光板５２の内部を進むうちに導光板５２の上面又は下面に到達する。導光板５２の上面に到達した光のうち、導光板５２の上面に対して臨界角以上の角度で入射した光は導光板５２の液晶表示素子７０側の面から出射される。このときに出射される光は、屈折により浅い角度で出射される。臨界角とは、導光板５２とその外部の物質の屈折率の割合に応じて定まる定数である。導光板５２の上面に対して臨界角以下の角度で入射した光は、導光板５２の上面内側で全反射して、再度導光板５２の内部を透過してゆく。
【００４７】
一方、導光板５２の下面に到達した光は、導光板５２の下面に設けた反射層５８により全反射して、再度導光板５２の内部を透過してゆく。このように内部反射を繰り返して、導光板５２の側面から入射した光の殆どが液晶表示素子７０側に出射される。
【００４８】
なお、導光板５２の下面に照射した光を液晶表示素子７０側に反射させるプリズム５６を適宜配置して、導光板５２の液晶表示素子７０から出力する光の光量をより均一にするように構成してもよい。また、プリズム５６は、ＬＥＤ光源５０からの距離に応じて同心円状に配置してもよいし、ＬＥＤ光源５０から距離が離れるほど密に配置してもよい。
【００４９】
また、導光板５２の液晶表示素子７０側の面から出射される光の光量をより均一にするために、導光板５２の下面を、ＬＥＤ光源５０側の側面から反対側の側面にかけて先細りの楔形形状にしてもよい。
【００５０】
次に、光学シート６０の構成について説明する。光学シート６０は、導光板５２の液晶側の一面から出力される角度の浅い光の向きを屈折により変更させるドット印刷６２と、導光板５２から出力された光を更に全方向に拡散させて光量斑を減少させる拡散部材６４と、拡散部材６４が全方向に拡散した光をＸ方向及びＹ方向に立たせて入射した光を垂直方向に集光させて利用者が垂直方向から液晶表示装置１０を見た際の明るさを増大させる働きをするプリズムシート６６Ｘ、６６Ｙと、有機ＥＬ５４等の光源が発する広い発光スペクトラムを狭めてフィールドシーケンシャル方式に適した三原色のバックライト特性に補償する補償板６８とを備えている。なお、補償板６８は、三原色の色補償を行うために複数枚設けてもよいし、液晶を透過する色の補償を併せて行うように選択してもよい。
【００５１】
次に、液晶表示素子７０の構成について説明する。液晶表示素子７０は、面発光装置２０が発光した光のうち、一方向の振動成分の光を透過させる偏光板７２、９２と、液晶層８４を保持するガラス基板７４、９０と、画素を構成する液晶に電圧を印加する画素電極７６及び共通電極８８とを有している。ガラス基板７４の表面にはＴＦＴや画素電極、配向膜（図示せず）が形成されている。また、対向ガラス基板９０の表面には、共通電極８８や配向膜（図示せず）が形成されている。
【００５２】
液晶表示素子７０が、ノーマリーホワイトモードの表示素子である場合には、偏光板７２の偏光特性と液晶層８４の下面に整列している液晶の偏光特性を一致させておく。ノーマリーホワイトモードの液晶表示素子とは、無電圧印加時に光の透過率が高く電圧印加時に光の透過率が低い液晶表示装置をいう。液晶分子は、それぞれの配向方向に従って、９０度ねじれた配列で並んでいるので、偏光板９２の偏光特性と液晶層８４の上面に整列している液晶の偏光特性を一致させておくことによって、液晶の分子に沿う形で９０度回転した光が偏光板９２を透過して、液晶表示素子７０から出力される。
【００５３】
液晶表示素子７０の各画素毎の明るさを設定して画像を表示する場合には、液晶表示素子７０の外部に設けられている走査電極駆動回路が液晶表示素子７０の走査電極（図示せず）を順次一本ずつ選択し、その選択した走査電極に画素の明るさに対応した電圧を印加する。電圧が印加されると、ＴＦＴを介して画素電極７６と共通電極８８との間に電圧が印加されて、液晶分子は電圧に応じた位置まで回転する。電圧を印加しない状態では偏光板７２を透過した光の全てが液晶の分子に沿って９０度回転していたが、液晶分子が回転したことにより偏光板７２を透過した光の一部は直接偏光板９２に到達する。偏光板９２の偏光方向は、偏光板７２の偏光方向と９０度異なるので、液晶層８４を直接透過した光は液晶表示素子７０の外部には出力されず、その画素電極７６の部分だけ光の透過率が低下して暗くなる。全ての画素電極７６について同様な状況を作り出すことによって、液晶表示装置１０に画像を表示することができる。
【００５４】
フィールドシーケンシャル方式の液晶表示装置では、面発光装置２０が三原色（例えば赤、緑、青）を順次切り替えて発光し、その三原色の各色を発光している間に液晶表示素子７０がその発光している色の画像を形成する。これを赤フィールド、緑フィールド、青フィールドの色毎に順次繰り返すことによって、時間混色によりカラーの画面表示を行うことができる。
【００５５】
次に、エッジライト方式の導光板５２の下部に有機ＥＬ１５４を設けた液晶表示装置１１０について、図２を用いて説明する。なお、図１において説明した構成部品と同一の部品については同一の符番を付して説明を省略する。図２に示すように、液晶表示装置１１０は、透過する光の光量を画素毎に調節して表示画面を形成する液晶表示素子７０と、液晶表示素子７０に対して下面から三原色を独立して時分割で照射することが可能な面発光源１２０と、面発光源１２０から出射された光の照射方向や色調を整える光学シート６０とから構成されている。
【００５６】
面発光装置１２０は、三原色を独立して発光することが可能な発光ユニットで、例えばフィールドシーケンシャル方式のカラー液晶表示装置に用いることができる。面発光装置１２０は、例えば赤色発光ダイオード及び青色発光ダイオードから構成されるＬＥＤ光源５０と、ＬＥＤ光源５０が発光した光を側面から入射して、その入射した光を液晶側の一面全面に、極力均一な光量となるように導いて出力する導光板１５２と、有機ＥＬ１５４を形成するガラス基板１５３と、導光板１５２の下面から透過した光及び有機ＥＬが発光した光を反射する反射層５８とを備えている。また、面発光装置１２０は、その背面に有機ＥＬ１５４に大気中の水分が接触することにより有機ＥＬ１５４の寿命が短くなることを防止するキャップ５９を備えている。
【００５７】
次に、光学シート６０の構成について説明する。光学シート６０は、導光板１５２の液晶側の一面から出力される角度の浅い光を屈折させるドット印刷６２と、導光板１５２から出力された光を更に全方向に拡散させて光量斑を減少させる拡散部材６４と、拡散部材６４が全方向に拡散した光をＸ方向及びＹ方向に立たせて入射した光を垂直方向に集光させ、利用者が垂直方向から液晶表示装置１１０を見た際の明るさを増大させる働きをするプリズムシート６６Ｘ、６６Ｙと、有機ＥＬ５４等の光源発する広い発光スペクトラムを狭めてフィールドシーケンシャル方式に適した三原色のバックライト特性に補償する補償板６８とを有している。なお、補償板６８は、三原色の色補償を行うために複数枚設けてもよいし、液晶を透過する色の補償を併せて行うように選択してもよい。
【００５８】
次に導光板１５２の機能について説明する。導光板１５２の側面に、ＬＥＤ光源５０から赤色及び青色の光を入射すると、その入射した光は導光板１５２の内部を反射しながら進む。エッジライト方式の導光板１５２の内部に放射された光は導光板１５２の内部を進むうちに導光板１５２の上面又は下面に到達する。導光板１５２の上面に到達した光のうち、導光板１５２の上面に対して臨界角以上の角度で入射した光は導光板１５２の液晶表示素子７０側の面から出射される。このときに出射される光は、屈折により浅い角度で出射される。導光板１５２の上面に対して臨界角以下の角度で入射した光は、導光板１５２の上面内側で全反射して、再度導光板１５２の内部を透過してゆく。
【００５９】
一方、導光板１５２の下面に到達した光のうち、導光板１５２の下面に対して臨界角以上の角度で入射した光は導光板１５２から有機ＥＬ１５４側の面から出射される。導光板１５２の下面に対して臨界角以下の角度で入射した光は、導光板１５２の下面内側で全反射して、再度導光板１５２の内部を透過してゆく。
【００６０】
導光板１５２の下面から出射した光は、有機ＥＬ１５４の下面に設けた反射層５８で全反射し、再度導光板１５２に入射して導光板１５２の内部を透過してゆく。このように反射を繰り返して、導光板１５２の側面から入射した光の殆どが液晶表示素子７０側に出射される。
【００６１】
また、図１に示した導光板５２と同様に、導光板１５２の下面に照射した光を液晶表示素子７０側の上面に反射させるプリズム５６を適宜配置して、導光板１５２の液晶表示素子７０側から出力する光の光量をより均一にするように構成してもよい。
【００６２】
また、導光板１５２の液晶表示素子７０側から出力する光の光量をより均一にするために、導光板１５２の下面をＬＥＤ光源５０側の側面から反対側の側面にかけて先細りの楔形形状にするようにしてもよい。
【００６３】
図２に示す例では、有機ＥＬ１５４を導光板１５２の下部の離れた位置に配置した例を示しているが、有機ＥＬ１５４を導光板１５２の下面に直接形成するように構成してもよい。有機ＥＬ１５４を導光板１５２の下面に形成することによって、液晶表示装置１１０を薄型にすることができ、携帯型の電子機器に応用した場合に電子機器を小型化することができる。
【００６４】
また、ＬＥＤ光源５０及び有機ＥＬ１５４の発光色は、赤、緑、青の各色のいずれの組み合わせであってもよいし、黄、マゼンタ、シアンの各色のいずれの組み合わせであってもよいが、緑色の光源として有機ＥＬを用い、赤色、及び青色の光源としてＬＥＤ光源を用いて面発光源１２０を構成することによって、全ての色についてＬＥＤ光源を用いた場合や全ての色について有機ＥＬを用いた場合と比較して、面発光源１２０の消費電力を減少させることができる。したがって、この面発光源１２０を携帯型の電子機器に組み込むことによって、動作時間の長い電子機器を提供することができる。また、赤、青の光源にＬＥＤ光源を用い、緑の光源に有機ＥＬを用いることによって、高ＮＴＳＣ比、高コントラストを維持しつつ、消費電力を低減させることが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明に係る面発光源は、三原色を独立して発光することが可能なので、開口率が高くて高精細なフィールドシーケンシャル方式の液晶表示装置に適用可能である。また、本発明によれば、消費電力が少なく薄型のフィールドシーケンシャル方式の液晶表示装置用バックライトを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】導光板に有機ＥＬを組み込んだ構成の面発光装置を用いた液晶表示装置を模式的に示す断面図。
【図２】導光板の下部に有機ＥＬを設けた液晶表示装置を模式的に示す断面図。
【符号の説明】
【００６７】
１０、１１０ 液晶表示装置
２０、１２０ 面発光源
５０ ＬＥＤ光源
５２、１５２ 導光板
５４ １５４ 有機ＥＬ
５６ プリズム
５８ 反射層
５９ キャップ
６０ 光学シート
６２ ドット印刷
６４ 拡散部材
６６Ｘ、６６Ｙ プリズムシート
６８ 補償板
７０ 液晶表示素子
７２、９２ 偏光板
７４、９０、１５３ ガラス基板
７６ 画素電極
８４ 液晶層
８８ 共通電極
【特許請求の範囲】
【請求項１】
三原色を独立して発光することが可能な面発光源の光源として、発光ダイオードと有機ＥＬとを組み合わせて用いたことを特徴とする面発光装置。
【請求項２】
前記光源の発光スペクトラムを狭めて三原色の色特性に補償する補償板を備えたことを特徴とする請求項１に記載の面発光装置。
【請求項３】
前記発光ダイオードとして青色発光ダイオードと赤色発光ダイオードを用い、前記有機ＥＬとして緑色有機ＥＬを用いたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の面発光装置。
【請求項４】
前記発光ダイオードが発光する光を発光面に導く導光板を備え、前記導光板の下部に前記有機ＥＬが設けられたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の面発光装置。
【請求項５】
前記発光ダイオードが発光する光を発光面に導く導光板を備え、前記導光板に前記有機ＥＬを組み込んだことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の面発光装置。
【請求項６】
前記請求項１〜５のいずれか１項に記載された構成の面発光装置と、前記面発光装置の発光面に設けられた液晶表示素子を備えることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１】
三原色を独立して発光することが可能な面発光源の光源として、発光ダイオードと有機ＥＬとを組み合わせて用いたことを特徴とする面発光装置。
【請求項２】
前記光源の発光スペクトラムを狭めて三原色の色特性に補償する補償板を備えたことを特徴とする請求項１に記載の面発光装置。
【請求項３】
前記発光ダイオードとして青色発光ダイオードと赤色発光ダイオードを用い、前記有機ＥＬとして緑色有機ＥＬを用いたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の面発光装置。
【請求項４】
前記発光ダイオードが発光する光を発光面に導く導光板を備え、前記導光板の下部に前記有機ＥＬが設けられたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の面発光装置。
【請求項５】
前記発光ダイオードが発光する光を発光面に導く導光板を備え、前記導光板に前記有機ＥＬを組み込んだことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の面発光装置。
【請求項６】
前記請求項１〜５のいずれか１項に記載された構成の面発光装置と、前記面発光装置の発光面に設けられた液晶表示素子を備えることを特徴とする液晶表示装置。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２００７−２２６９７３（Ｐ２００７−２２６９７３Ａ）
【公開日】平成１９年９月６日（２００７．９．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−４３２５８（Ｐ２００６−４３２５８）
【出願日】平成１８年２月２１日（２００６．２．２１）
【出願人】（０００００２３２５）セイコーインスツル株式会社 (3,629)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年９月６日（２００７．９．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年２月２１日（２００６．２．２１）
【出願人】（０００００２３２５）セイコーインスツル株式会社 (3,629)
【Ｆターム（参考）】
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