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WO2010090008A1 - 表示装置 - Google Patents

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WO2010090008A1
WO2010090008A1 PCT/JP2010/000641 JP2010000641W WO2010090008A1 WO 2010090008 A1 WO2010090008 A1 WO 2010090008A1 JP 2010000641 W JP2010000641 W JP 2010000641W WO 2010090008 A1 WO2010090008 A1 WO 2010090008A1
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WO
WIPO (PCT)
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display device
liquid crystal
light
display
organic
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/JP2010/000641
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English (en)
French (fr)
Inventor
吉田秀史
岡崎晋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sharp Corp filed Critical Sharp Corp
Priority to CN2010800061005A priority Critical patent/CN102301409A/zh
Priority to US13/147,786 priority patent/US20110292095A1/en
Publication of WO2010090008A1 publication Critical patent/WO2010090008A1/ja
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Definitions

  • the present invention relates to a display device that performs liquid crystal display and light emission display.
  • organic EL Electro Luminescence
  • An organic EL display has a very high contrast ratio indoors or in a dark room, and displays a wide dynamic range.
  • organic EL displays have extremely poor visibility outdoors.
  • metal electrodes are used as electrodes in organic EL displays, and one of the reasons is that external light incident on the organic EL display is reflected by the metal electrodes and the display contrast is extremely reduced. is there.
  • a display device that combines an organic EL display and a liquid crystal display and uses the liquid crystal display exclusively under conditions of relatively strong outside light such as outdoors has been proposed (referred to as “conventional configuration 3”: see Patent Document 1). ). More specifically, in the conventional configuration 3, the display by the organic EL display and the display by the reflective liquid crystal display are arranged side by side using the same display surface. Here, the same TFT (Thin Film Transistor) drives the organic EL display and the reflective liquid crystal display.
  • TFT Thin Film Transistor
  • the first TFT that turns on / off the data signal from the source line “turns on / off the voltage applied to the liquid crystal layer” and “the first TFT turns on”
  • the “data voltage at the time” adopts a configuration of “controlling on / off of the second TFT for driving the organic EL layer”.
  • the problems related to the conventional configurations 1 and 2 do not occur. However, since it is necessary to satisfy the following 1) and 2), a simpler configuration may be required. 1) When the display device according to the conventional configuration 3 is used as an organic EL display, the data signal to the TFT is always positive. However, when the display device is used as a liquid crystal display, the data signal needs to be an alternating current centering on the common. is there. That is, the display device is required to satisfy necessary characteristics that conflict with each other between the liquid crystal display mode and the organic EL display mode. 2) In the display device according to the conventional configuration 3, the TFT needs to have two different threshold voltages. Here, the threshold voltage must be set so that only one of the organic EL display and the liquid crystal display is driven with each threshold voltage as a boundary, but the threshold voltage is extremely increased. This drive must be realized under the constraint that it cannot.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and a main object of the present invention is to provide a display device including a liquid crystal display element and a light-emitting display element whose drive is controlled independently.
  • a display device includes a first substrate and a second substrate facing each other, a light reflection layer provided between the first and second substrates, a first substrate, and a light reflection.
  • a liquid crystal display element including a liquid crystal layer provided between the light emitting layer, a light emitting display element including a light emitting layer provided between the second substrate and the light reflecting layer, and controlling driving of the liquid crystal display element And a second switching element for controlling driving of the light emitting display element.
  • the drive control of the liquid crystal display element and the drive control of the light emitting display element are performed independently by different switching elements. Therefore, since the driving of the liquid crystal display element and the light emitting display element can be controlled completely independently, for example, only one of the liquid crystal display element or the light emitting display element can be completely selectively driven, If necessary, the liquid crystal display element and the light emitting display element can be simultaneously driven.
  • a display device including a liquid crystal display element and a light emitting display element whose driving are controlled independently.
  • FIG. 6 is a circuit diagram showing another example of a schematic equivalent circuit of a display device according to the present invention.
  • FIG. 1 is a diagram showing a schematic cross section of a display device 1 according to the present embodiment.
  • the display device 1 includes a translucent glass substrate 11 (first substrate) and a translucent glass substrate 31 (second substrate) facing each other; a pixel electrode (light reflecting layer) provided between the glass substrates 11 and 31.
  • a pixel electrode light reflecting layer
  • Liquid crystal layer 20 sandwiched between glass substrate 11 and pixel electrode 40 Organic electroluminescent material layer (also referred to as “organic EL material layer”) provided between glass substrate 31 and pixel electrode 40 A light emitting layer) 52; a first thin film transistor TFT 36 (first switching element) and a second thin film transistor TFT 37 (second switching element) provided between the glass substrates 11 and 31.
  • the display device 1 includes (1) a liquid crystal layer 20 and includes a reflective liquid crystal display element 85 that uses the external light 21 reflected by the pixel electrode 40 for display, and (2) an organic EL material layer 52, and the organic EL
  • An organic EL display element (light-emitting display element) 86 that uses light emitted from the material layer 52 for display is provided as a display element.
  • the driving of the liquid crystal display element 85 is controlled by the TFT 36 dedicated to driving the liquid crystal
  • the organic EL display element 86 is controlled by the TFT 37 dedicated to driving the organic EL.
  • the TFT 36 is used only for driving control of the liquid crystal display element 85 and is not used for driving control of the organic EL display element 86.
  • the TFT 37 is used only for driving control of the organic EL display element 86.
  • the display device 1 has at least the following advantages. Even when the TFTs 36 and 37 are turned on / off with the same threshold voltage as a boundary, the drive of the liquid crystal display element 85 and the organic EL display element 86 can be controlled completely independently. More specifically, for example, only one of the liquid crystal display element 85 and the organic EL display element 86 can be selectively driven, and if necessary, the liquid crystal display element 85 and the organic EL display element 86 can be simultaneously driven. It can also be driven.
  • the display device 1 since the TFT for light emitting display element (TFT 37) and the TFT for liquid crystal display element (TFT 36) are independent, the organic EL display element 86 that requires different types of data signals supplied to the TFTs. And the liquid crystal display element 85 can be driven easily. Note that the data signal for the light emitting display element is always positive, and the data signal for the liquid crystal display element is an alternating current centering on the common.
  • the display device 1 does not have a possibility of lowering the display brightness of the light emitting display element as in the conventional configuration 1 described above.
  • the display apparatus 1 can select and use the optimal one among the liquid crystal display element 85 and the organic EL display element 86 according to the intensity of external light, for example.
  • the display device 1 can be used as a reflective liquid crystal display device in an environment such as outdoors where the external light is relatively strong, and the display device 1 can be used as a light emitting display device such as an organic EL display indoors.
  • the “liquid crystal display element” means a configuration comprising a liquid crystal layer and an electrode for driving the liquid crystal layer
  • the “light emitting display element” means a light emitting layer and an electrode for driving the light emitting layer.
  • the display device 1 has a configuration in which a liquid crystal layer 20 is sandwiched between a color filter substrate (CF side substrate) 10 and a TFT substrate 30.
  • the color filter substrate 10 includes a glass substrate 11; a polarizing plate 12 provided on the outside of the glass substrate 11; a color filter 15 sequentially laminated on the inside of the glass substrate 11, and a translucent electrode material (ITO: indium tin oxide).
  • a counter electrode 14 made of a material).
  • the inside of the glass substrate 11 refers to the surface side facing the glass substrate 31 of the two surfaces of the glass substrate 11, and the outside of the glass substrate 11 refers to the other surface side (back side).
  • the TFT substrate 30 includes a glass substrate 31; a plurality of TFTs 36 and 37, an interlayer insulating film 60, an organic EL display element 86, an interlayer insulating film 61, and a pixel electrode 40, which are sequentially stacked on the inner side of the glass substrate 31; Is provided.
  • the inside of the glass substrate 31 refers to the surface side facing the glass substrate 11 out of the two surfaces of the glass substrate 31, and the outside of the glass substrate 31 refers to the other surface side (back side).
  • Each of the TFT 36 and the TFT 37 includes a gate electrode 32, a gate insulating film 33, a drain electrode 34 and a source electrode 35, and an insulating film 81 that are sequentially stacked inside the glass substrate 31.
  • the organic EL display element 86 is provided (electrically insulated) from the TFTs 36 and 37 through the interlayer insulating film 60.
  • the organic EL display element 86 includes a first electrode 53, an organic EL material layer 52, and a second electrode 51 that are sequentially stacked on the interlayer insulating film 60.
  • the first electrode 53 is electrically connected to the drain electrode 34 of the TFT 37 via the connection electrode 38.
  • the second electrode 51 is electrically connected to a variable voltage source (not shown).
  • a predetermined voltage corresponding to the data signal is applied to the organic EL material layer 52 sandwiched between the first electrode 53 and the second electrode 51, and the organic EL material layer 52 emits light.
  • the first electrode 53 is composed of a translucent electrode material such as ITO
  • the second electrode 51 is a reflective electrode composed of a light reflective electrode material such as aluminum or copper. is there. Therefore, the light emission obtained in the organic EL material layer 52 sequentially passes through the light-transmitting first electrode 53, the light-transmitting interlayer insulating film 60, and the light-transmitting glass substrate 31, and the glass substrate 31. Take out outside.
  • the display device 1 displays an image or the like by the organic EL display element 86 on the glass substrate 31 side. That is, the display device 1 is configured to emit light from the lower glass substrate 31 as a so-called bottom emission type light emitting display device.
  • the interlayer insulating film 61 electrically insulates the organic EL display element 86 (more precisely, the second electrode 51) from the pixel electrode 40.
  • the surface of the interlayer insulating film 61 on which the pixel electrode 40 is stacked is provided with fine irregularities, the surface of the pixel electrode 40 also has similar irregularities.
  • the liquid crystal display element 85 included in the display device 1 includes the pixel electrode 40, the counter electrode 14, and the liquid crystal layer 20 sandwiched between the pixel electrode 40 and the counter electrode 14.
  • the pixel electrode 40 is electrically connected to the drain electrode 34 of the TFT 36 through connection electrodes 41 and 39.
  • the counter electrode is electrically connected to a variable voltage source (not shown).
  • an alternating data signal is applied to the pixel electrode 40 via the drain electrode 34 of the TFT 36.
  • a predetermined voltage corresponding to the data signal is applied to the liquid crystal layer 20 sandwiched between the counter electrode 14 and the liquid crystal layer 20 is driven.
  • An insulating layer 54 is interposed between the second electrode 51 and the connection electrode 41 to electrically insulate them.
  • the liquid crystal display element 85 is a reflective display element. Specifically, the external light 21 incident on the display device 1 from the outside of the glass substrate 11 (the side of the polarizing plate 12) is sequentially, the polarizing plate 12, the glass substrate 11, the color filter 15, the counter electrode 14, and the liquid crystal layer 20. And is irregularly reflected by the uneven surface of the pixel electrode 40. Then, the scattered external light 21 is sequentially transmitted through the liquid crystal layer 20, the counter electrode 14, the color filter 15, the glass substrate 11, and the polarizing plate 12 driven according to the data signal, and outside the glass substrate 11. Taken out.
  • the display device 1 displays an image or the like on the liquid crystal display element 85 on the glass substrate 11 side, that is, on the side opposite to the organic EL display element 86.
  • a reflective liquid crystal display as a sub display is formed on the back side of the organic EL display as a main display while sharing the TFT substrate 30.
  • Each component included in the display device 1 can be manufactured according to a general reflective liquid crystal display manufacturing process and a general organic EL display display manufacturing process.
  • the color filter 15 and the organic EL material layer 52 may be provided corresponding to each color of R, G, and B.
  • the configuration in which the TFTs 36 and 37 are formed on the same substrate (glass substrate 31) as in the display device 1 has an advantage that these TFTs 36 and 37 can be manufactured at the same time. Further, since the liquid crystal display element 85 and the organic EL display element 86 share the TFT substrate 30 and the display by the display elements 85 and 86 is performed on the surfaces facing each other, the device configuration is further simplified. Also have.
  • the display device 1 includes a TFT (first switching element) 36 that drives the liquid crystal display element 85, a TFT (second switching element) 37 that drives the organic EL display element 86, and a light reflection layer (pixel electrode 40).
  • a TFT first switching element
  • second switching element second switching element
  • pixel electrode 40 light reflection layer
  • FIG. 2 is a circuit diagram showing a schematic equivalent circuit of the display device 1.
  • the organic EL display element 86 and the liquid crystal display element 85 share the gate driver 101 and the source driver 100.
  • the scanning line G2 for scanning the TFT 36 for the liquid crystal display element and the scanning line G1 for scanning the TFT 37 for the light emitting display element are provided independently. Therefore, in the display device 1, although the gate driver 101 and the source driver 100 are shared, the TFTs 36 and 37 are on / off controlled independently of each other.
  • the source electrodes 35 and 35 of the TFTs 36 and 37 are connected to a common data signal line S1.
  • the TFT 36 when a voltage equal to or higher than the threshold value is applied to the TFT 36 via the scanning line G2 and the gate electrode 32, the TFT 36 is turned on. As a result, a data signal is written to the drain electrode 34 via the data signal line S1 and the source electrode 35, and a voltage corresponding to the data signal is applied to the liquid crystal layer 20. At the same time, this voltage is held in the holding capacitor 372.
  • the organic EL display element 86 including the organic EL material layer 52 includes a drive circuit 102 and a TFT 370 for causing the organic EL material layer 52 to emit light in addition to the TFT 37.
  • a voltage equal to or higher than the threshold is applied to the TFT 37 via the scanning line G1 and the gate electrode 32, the TFT 37 is turned on.
  • a data signal is written to the drain electrode 34 via the data signal line S1 and the source electrode 35, and a voltage corresponding to the data signal is held in the holding capacitor 371.
  • the TFT 37 is a switching TFT (Sw-TFT) that is connected to the scanning line and controls on / off (drive) of the organic EL display element 86
  • the TFT 370 is an organic EL according to an input signal from the TFT 37.
  • This is a TFT (Dr-TFT) that applies a drive current or the like to the display element 86.
  • the voltage applied to the liquid crystal layer 20 and the voltage applied to the organic EL material layer 52 can be freely selected independently.
  • a gate driver and a source driver dedicated to the light emitting display element can be provided, and similarly, a gate driver and a source driver dedicated to the liquid crystal display element can be provided.
  • display with liquid crystal and display with an organic light emitting material organic EL material
  • FIG. 3 is a diagram showing a schematic cross section of the display device 71 according to the present embodiment.
  • the display device 71 in the configuration of the display device 1 (see FIG. 1) described in the first embodiment, 1) an interlayer insulating film 61 ′ is provided instead of the interlayer insulating film 61, and 2) the pixel electrode 40 is replaced. And 3) a diffusion plate (light scattering means) 72 that scatters light.
  • the interlayer insulating film 61 ′ is an insulating film made of a translucent resin. Unlike the interlayer insulating film 61, the surface on the side facing the glass substrate 11 is flat.
  • the pixel electrode 42 is an electrode made of a light-transmitting electrode material such as ITO, and is formed on the flat surface of the interlayer insulating film 61 '.
  • the diffusion plate 72 is further laminated on the polarizing plate 12.
  • the display device 71 and the display device 1 have no difference in display operation using a light emitting display element.
  • the display operation using the liquid crystal display element 85 differs between the display devices 1 and 71 as follows.
  • One of the particularly important features of the display device 71 is that a reflective electrode (second electrode 51) for taking out light emitted from the organic EL material layer 52 is used as a reflective plate for liquid crystal display.
  • the display device 71 can be manufactured more inexpensively and easily than the display device 1.
  • the counter electrode 14 for applying a voltage to the liquid crystal layer 20 and the pixel electrode 42 can be made of the same or the same transparent electrode material, the counter electrode and the pixel electrode can be made of different electrode materials (one of which is translucent). Compared to the case where the other is made of an electrode material and the other is a light-reflective electrode material or the like, the display device 71 can achieve better and more reliable liquid crystal display characteristics.
  • the external light 21 incident on the display device 1 from the outside of the glass substrate 11 is sequentially diffused plate 72, polarizing plate 12, glass substrate 11, and color filter 15. Then, the light passes through the counter electrode 14, the liquid crystal layer 20, the pixel electrode 42, and the interlayer insulating film 61 ′ and is reflected by the flat surface of the second electrode 51. And the reflected external light 21 is the interlayer insulation film 61 ', the pixel electrode 42, the liquid crystal layer 20 driven according to the data signal, the counter electrode 14, the color filter 15, the glass substrate 11, the polarizing plate 12, and the diffusion plate. 72 sequentially passes through and is taken out of the glass substrate 11.
  • the reflected outside light 21 becomes scattered light when passing through the diffusion plate 72 and is taken out of the glass substrate 11. Therefore, even when the user views the display device 71 from the glass substrate 11 side, there is no possibility that the second electrode 51 and the like are visually recognized, and good display characteristics are maintained.
  • the diffusion plate 72 should just be arrange
  • the diffusing plate 72 can be disposed at any location on the optical path of the external light reflected by the second electrode 51 that is a light reflecting layer.
  • a diffusion plate may be disposed between the polarizing plate 12 and the liquid crystal layer 20, for example, between the polarizing plate 12 and the glass substrate 11. From the viewpoint of not disturbing the state of polarization in the polarizing plate 12, a configuration in which the diffusion plate 72 is provided between the polarizing plate 12 and the user is more preferable as shown in FIG.
  • the polarizing plate 12 is the outermost surface and a diffusion plate is provided on the inner side (liquid crystal layer side) of the polarizing plate 12, there is a lower possibility that the surface treatment applied to the polarizing plate 12 is damaged. There is.
  • the diffusion plate 72 Can be omitted. That is, the configuration in which the diffusion plate 72 is provided is effective particularly when the reflection surface of the light reflection layer is flat (that is, when reflection close to regular reflection occurs).
  • the circuit configuration for driving the display device 71 may be, for example, the same circuit configuration (see FIG. 2) as the display device 1 shown in the first embodiment, and detailed description thereof is omitted.
  • the organic EL material layer is exemplified as the light emitting layer.
  • the light emitting layer For example, an inorganic light emitting material layer, a light emitting layer made of carbon nanotubes, a field emission type light emitting layer, and a light emitting layer made of an OLED (Organic Light Emitting Diode) chip.
  • a material layer applicable to a self-luminous display element such as a light-emitting layer may be used as appropriate.
  • the configuration in which the diffusion plate 72 is separately used as the light scattering means is illustrated, but other means for scattering the external light reflected by the light reflection layer and providing it to the user may be used as appropriate.
  • FIG. 4 is a circuit diagram showing another example of a schematic equivalent circuit of the display device 1 or the display device 71 (see FIGS. 1 and 3).
  • a gate driver 101a for driving the organic EL display element 86 having the organic EL material layer 52 and a gate driver for driving the liquid crystal display element 85 having the liquid crystal layer 20 are used.
  • 101b is provided separately.
  • gate drivers 101a and 101b made of p-Si are provided separately on the left and right of the display device 1 or the display device 71. According to this configuration, when the gate is scanned, it is only necessary to sequentially output the voltage for opening the gate to the plurality of scanning lines, so that the configuration of the gate driver can be simplified.
  • the drive circuit 102 and the source driver 100 are provided separately on the top and bottom of the display device 1 or the display device 71 in the same way as the equivalent circuit shown in FIG. 2, but the data signal line S1 sends a data signal only to the TFT 37.
  • the data signal line S2 supplies a data signal only to the TFT 36.
  • different data signals can be simultaneously supplied to the organic EL display element 86 and the liquid crystal display element 85.
  • the glass substrate 11 side (liquid crystal display element side) and the glass substrate 31 side (light emission) Different images and the like can be displayed simultaneously on the display element side).
  • the display device includes the first and second substrates facing each other, the light reflection layer provided between the first and second substrates, and the space between the first substrate and the light reflection layer.
  • a reflective liquid crystal display element including a liquid crystal layer provided on the substrate, a light emitting display element including a light emitting layer provided between the second substrate and the light reflecting layer, and a first switching for controlling driving of the liquid crystal display element
  • An element and a second switching element that controls driving of the light emitting display element are provided.
  • the light reflecting layer is an electrode for applying a voltage to the light emitting layer.
  • the electrode for applying a voltage to the light emitting layer is also used as a light reflecting layer used for liquid crystal display, it is cheaper and simpler than a configuration in which a dedicated light reflecting layer is provided.
  • a display device that can be manufactured can be provided.
  • light scattering means for scattering the light is further provided on the optical path of the light reflected by the light reflecting layer.
  • the first switching element and the second switching element are both provided on the second substrate.
  • the first and second switching elements can be simultaneously formed on the second substrate, it is possible to provide a display device that is simpler in configuration and easier to manufacture.
  • the present invention can be used as a display device that performs liquid crystal display and light emission display.
  • Display device 11 Glass substrate (first substrate) 20 Liquid crystal layer 21 Outside light (light) 31 Glass substrate (second substrate) 36 TFT (first switching element) 37 TFT (second switching element) 40 Pixel electrode (light reflection layer) 51 2nd electrode (light reflection layer: electrode) 52 Organic EL material layer (light emitting layer) 71 Display device 72 Diffuser (light scattering means) 85 Liquid crystal display element 86 Organic EL display element (light emitting display element)

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Abstract

 独立して駆動が制御される液晶表示素子と発光表示素子とを備えた表示装置を提供するために、本発明に係る表示装置(1)は、対向するガラス基板(11)及びガラス基板(31)と、ガラス基板(11)・(31)間に設けられた光反射層を兼ねる画素電極(40)と、液晶層(20)を含む反射型の液晶表示素子(85)と、ガラス基板(31)と画素電極(40)との間に設けられた有機EL材料層(52)を含み、有機EL材料層(52)での発光を表示に用いる有機EL表示素子(86)と、ガラス基板(11)・(31)間に設けられ、液晶表示素子(85)の駆動を制御するTFT(36)と、ガラス基板(11)・(31)間に設けられ、有機EL表示素子(86)の駆動を制御するTFT(37)とを備える。

Description

表示装置
 本発明は液晶表示と発光表示とを行なう表示装置に関する。
 表示装置の技術分野において、表示品位の高さから、有機EL(Electro Luminescence)ディスプレイが注目されている。有機ELディスプレイは、屋内あるいは暗室ではコントラスト比が非常に高く、ダイナミックレンジの広い表示が実現される。
 しかし、有機ELディスプレイは、屋外での視認性が極端に悪い。通常、有機ELディスプレイでは電極としてメタル電極が使われているため、当該有機ELディスプレイに入射した外光がメタル電極で反射して、表示のコントラストが極端に低下することがその理由の一つである。
 そこで、上記メタル電極での外光の反射を抑制するため、1)有機ELディスプレイの表示面側に円偏光板を貼りつけた構成(「従来構成1」と称する)、又は、2)有機ELディスプレイ内に干渉膜(マイクロキャビティ)を設ける構成(「従来構成2」と称する)、等が提案されている。
 さらに、有機ELディスプレイと液晶ディスプレイとを兼ね備え、屋外等の外光が比較的強い条件下では専ら液晶ディスプレイを利用する表示装置も提案されている(「従来構成3」と称する:特許文献1参照)。より具体的には、従来構成3では、有機ELディスプレイによる表示と反射型液晶ディスプレイによる表示とを同一の表示面を用いて並立させている。ここで、同一のTFT(Thin Film Transistor)が、有機ELディスプレイと反射型液晶ディスプレイとを駆動する。より具体的には、従来構成3では、ソースラインからのデータ信号をオン/オフする第1のTFTが「液晶層への印加電圧のオン/オフを行なう」とともに、「第1のTFTがオンの時のデータ電圧」が「有機EL層を駆動する第2のTFTのオン、オフを制御する」構成を採っている。
日本国公開特許公報「特開2003-76302号公報(2003年3月14日公開)」
 しかし、上述の従来構成1では、円偏光板の存在により取り出せる光量が減少するので、有機ELディスプレイの表示輝度が低下する課題が生じる。また、上述の従来構成2では、メタル電極での外光の反射を抑制する効果が十分とは言えず、屋外での使用のし難さは解決されないという課題を有する。
 一方、上記従来構成3では、従来構成1及び2に係る課題は生じない。しかし、以下の1)及び2)を満たす必要があるので、より簡素な構成がもとめられる場合もありえる。
1)従来構成3にかかる表示装置を、有機ELディスプレイとして使用する場合はTFTに対するデータ信号は常に正であるが、液晶ディスプレイとして使用する場合は当該データ信号をコモンを中心に交流とする必要がある。すなわち、当該表示装置は、液晶表示モードと有機EL表示モードとで相反する必要特性を満たすことがもとめられる。
2)従来構成3にかかる表示装置では、TFTが二つの異なるしきい値電圧を持つ必要がある。ここで、しきい値電圧は、各しきい値電圧を境界として、有機ELディスプレイ又は液晶ディスプレイの一方のみが駆動されるように設定されなければないが、当該しきい値電圧を極端に高くすることはできないという制約のもとでこの駆動を実現しなければならない。
 本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、独立して駆動が制御される液晶表示素子と発光表示素子とを備えた表示装置を提供することを主たる目的とする。
 上記の課題を解決するために、本発明に係る表示装置は、対向する第1基板及び第2基板と、第1・第2基板間に設けられた光反射層と、第1基板と光反射層との間に設けられた液晶層を含む反射型の液晶表示素子と、第2基板と光反射層との間に設けられた発光層を含む発光表示素子と、液晶表示素子の駆動を制御する第1スイッチング素子と、発光表示素子の駆動を制御する第2スイッチング素子とを備えたことを特徴としている。
 上記の構成によれば、液晶表示素子の駆動の制御と、発光表示素子の駆動の制御とが、異なるスイッチング素子により互いに独立して行なわれる。よって、液晶表示素子と発光表示素子とを完全に独立して駆動を制御することができるので、例えば、液晶表示素子又は発光表示素子の一方のみを完全に選択的に駆動可能であり、また、必要に応じて、液晶表示素子と発光表示素子とを同時に駆動することも可能となる。
 本発明によれば、独立して駆動が制御される液晶表示素子と発光表示素子とを備え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。
本発明の一実施形態に係る表示装置の概略構成を示す断面図である。 本発明に係る表示装置の概略の等価回路の一例を示す回路図である。 本発明の他の実施形態に係る表示装置の概略構成を示す断面図である。 本発明に係る表示装置の概略の等価回路の他の例を示す回路図である。
 〔実施の形態1〕
 以下、本発明に係る表示装置の一実施形態について、図1及び図2に基づいて説明すれば以下の通りである。
 (表示装置の概要)
 図1は、本実施の形態に係る表示装置1の概略断面を示す図である。表示装置1は、互いに対向する透光性のガラス基板11(第1基板)及び透光性のガラス基板31(第2基板);ガラス基板11・31間に設けられた画素電極(光反射層)40;ガラス基板11と画素電極40との間に挟持された液晶層20;ガラス基板31と画素電極40との間に設けられた有機エレクトロルミネセンス材料層(「有機EL材料層」とも称する:発光層)52;ガラス基板11・31間に設けられた、第1の薄膜トランジスタTFT36(第1スイッチング素子)及び第2の薄膜トランジスタTFT37(第2スイッチング素子);を備える。
 表示装置1は、(1)液晶層20を含み、画素電極40で反射した外光21を表示に用いる反射型の液晶表示素子85と、(2)有機EL材料層52を含み、当該有機EL材料層52での発光を表示に用いる有機EL表示素子(発光表示素子)86と、を表示用の素子として備える。そして、表示装置1では、液晶表示素子85が液晶駆動専用のTFT36により、有機EL表示素子86が有機EL駆動専用のTFT37により、駆動が制御される。換言すれば、TFT36は液晶表示素子85の駆動制御のためのみに用いられ、有機EL表示素子86の駆動制御のためには用いられない。また、TFT37は有機EL表示素子86の駆動制御のためのみに用いられる。
 すなわち、表示装置1では、液晶表示素子85の駆動の制御と、有機EL表示素子86の駆動の制御とが、異なるTFT36・37により互いに独立して行なわれる。その結果、表示装置1は、少なくとも以下の利点を有する。
TFT36・37が仮に同一のしきい値電圧を境界としてオン/オフされる場合でも、液晶表示素子85と有機EL表示素子86とを完全に独立して駆動を制御することができる。より具体的には、例えば、液晶表示素子85又は有機EL表示素子86の一方のみを選択的に駆動可能であり、また、必要に応じて、液晶表示素子85と有機EL表示素子86とを同時に駆動することも可能となる。
さらに、共通のTFTで、液晶表示素子と発光表示素子とを駆動する構成と比較して、しきい値電圧などに係るTFTの設計がより容易となる。
表示装置1では、発光表示素子用のTFT(TFT37)と、液晶表示素子用のTFT(TFT36)とが独立なため、TFTに供給されるデータ信号が互いに異なる型を要求する有機EL表示素子86と液晶表示素子85とを容易に駆動することが出来る。なお、発光表示素子用のデータ信号は常に正であり、液晶表示素子用のデータ信号はコモンを中心に交流である。
 さらに、表示装置1は、上述の従来構成1のように発光表示素子の表示輝度が低下する虞がない。また、表示装置1は、例えば、外光の強度に応じて、液晶表示素子85と有機EL表示素子86とのうち最適なものを選択使用できる。例えば、屋外等の外光が比較的強い環境下では、表示装置1を反射型の液晶表示装置として使用し、屋内等では表示装置1を有機ELディスプレイ等の発光表示装置として使用できる。
 なお、後述するが、本願発明において「液晶表示素子」とは液晶層と当該液晶層を駆動する電極とからなる構成を、「発光表示素子」とは発光層と当該発光層を駆動する電極とからなる構成を指す。
 (表示装置の詳細構成)
 以下、図1及び図2に基づいて、表示装置1の詳細構成を説明する。表示装置1は、端的には、カラーフィルタ基板(CF側基板)10とTFT基板30との間に、液晶層20が挟持された構成である。
 カラーフィルタ基板10は、ガラス基板11;ガラス基板11の外側に設けた偏光板12;ガラス基板11の内側に順次積層されたカラーフィルタ15、及び透光性の電極材料(ITO:インジウム・スズ酸化物)からなる対向電極14;を含み構成される。ここで、ガラス基板11の内側とは、当該ガラス基板11の二面のうちガラス基板31と対向する面側を指し、ガラス基板11の外側とは他の面側(背面側)を指す。
 TFT基板30は、ガラス基板31;ガラス基板31の内側に、順次、積層形成された、複数のTFT36及びTFT37、層間絶縁膜60、有機EL表示素子86、層間絶縁膜61、及び画素電極40;を備える。ここで、ガラス基板31の内側とは、当該ガラス基板31の二面のうちガラス基板11と対向する面側を指し、ガラス基板31の外側とは他の面側(背面側)を指す。
 TFT36及びTFT37は何れも、ガラス基板31の内側に、順次、積層形成された、ゲート電極32、ゲート絶縁膜33、ドレイン電極34及びソース電極35、並びに絶縁膜81を備える。
 上記の有機EL表示素子86は、層間絶縁膜60を介して、TFT36及びTFT37と隔てて(電気的に絶縁されて)設けられる。当該有機EL表示素子86は、層間絶縁膜60上に、順次、積層形成された、第1電極53、有機EL材料層52、及び第2電極51を備える構成である。第1電極53は、接続電極38を介して、TFT37のドレイン電極34に電気的に接続されている。第2電極51は、図示しない可変電圧源に電気的に接続されている。そして、表示装置1が、有機EL表示素子86を用いた画像等の表示を行なう場合は、TFT37のドレイン電極34を介して、常に正のデータ信号が第1電極53に印加され、これにより第1電極53と第2電極51との間に挟持された有機EL材料層52に、データ信号に応じた所定の電圧が印加され、当該有機EL材料層52が発光する。ここで、第1電極53は、ITO等の透光性の電極材料で構成される一方、第2電極51は、例えば、アルミニウム、銅等の光反射性の電極材料で構成される反射電極である。従って、有機EL材料層52で得られた発光は、透光性の第1電極53、透光性の層間絶縁膜60、及び透光性のガラス基板31を順次通過して、当該ガラス基板31の外側に取出される。以上のように、表示装置1は、ガラス基板31側において有機EL表示素子86による画像等の表示を行なう。すなわち、表示装置1は、いわゆるボトムエミッション方式の発光表示装置として、下側のガラス基板31から発光する構成である。
 層間絶縁膜61は、上記有機EL表示素子86(正確には第2電極51)と画素電極40とを電気的に絶縁する。また、画素電極40が積層される層間絶縁膜61の表面は、微細な凹凸が設けられているので、画素電極40の表面も同様の凹凸を有する。
 表示装置1が有する液晶表示素子85は、画素電極40、対向電極14、及び画素電極40と対向電極14との間に挟持された液晶層20を備える。画素電極40は、接続電極41・39を介して、TFT36のドレイン電極34に電気的に接続されている。対向電極は、図示しない可変電圧源に電気的に接続されている。そして、表示装置1が、液晶表示素子85を用いた画像等の表示を行なう場合は、TFT36のドレイン電極34を介して、交流のデータ信号が画素電極40に印加され、これにより画素電極40と対向電極14との間に挟持された液晶層20に、データ信号に応じた所定の電圧が印加され、当該液晶層20が駆動する。なお、第2電極51と接続電極41との間には、絶縁層54が介在して両者を電気的に絶縁する。
 上記液晶表示素子85は、反射型の表示素子である。具体的には、ガラス基板11の外側(偏光板12側)から表示装置1に入射した外光21は、順次、偏光板12、ガラス基板11、カラーフィルタ15、対向電極14、及び液晶層20を通過して、画素電極40の凹凸状の表面にて乱反射する。そして、散乱した外光21は、データ信号に応じて駆動された液晶層20、対向電極14、カラーフィルタ15、ガラス基板11、及び偏光板12を順次透過して、当該ガラス基板11の外側に取出される。
 以上のように、表示装置1は、ガラス基板11側、すなわち有機EL表示素子86とは反対面側において、液晶表示素子85による画像等の表示を行なう。これにより、表示装置1では、TFT基板30を共有しつつ、メインディスプレイとしての有機EL表示ディスプレイの裏側に、サブディスプレイとしての反射型の液晶表示ディスプレイが形成される。
 表示装置1に含まれる各構成はいずれも、一般的な反射型の液晶ディスプレイの製造工程、及び一般的な有機EL表示ディスプレイの製造工程に準じて製造できる。なお、カラーフィルタ15、及び有機EL材料層52は、R・G・Bの各色に対応したものを設ければよい。
 また、表示装置1のように、TFT36・37を同一の基板(ガラス基板31)上に形成する構成では、これらTFT36・37を同時に製造できるという利点を有する。さらに、液晶表示素子85と有機EL表示素子86とでTFT基板30を共有するうえ、これら表示素子85・86による表示が互いに背向する面で行なわれるため、装置構成がより簡素となるという利点も有する。
 さらに、表示装置1は、液晶表示素子85を駆動するTFT(第1スイッチング素子)36、有機EL表示素子86を駆動するTFT(第2スイッチング素子)37、及び、光反射層(画素電極40)が、いずれも同一のガラス基板(第2基板)31上に設けられてもよい。
 次に、図2に基づき、表示装置1の概略回路構成を説明する。図2は、表示装置1の概略の等価回路を示す回路図である。
 図2に示すように、表示装置1では、有機EL表示素子86と液晶表示素子85とで、ゲートドライバ101及びソースドライバ100を共有する。しかし、液晶表示素子用のTFT36を走査する走査線G2と、発光表示素子用のTFT37を走査する走査線G1とが独立して設けられている。よって、表示装置1では、ゲートドライバ101及びソースドライバ100を共有するものの、TFT36・37は互いに独立にオン/オフ制御される。また、TFT36・37のソース電極35・35は、共通のデータ信号線S1に接続される。
 液晶層20を含む液晶表示素子85では、走査線G2及びゲート電極32を介して、しきい値以上の電圧がTFT36に印加されると、TFT36がオンする。その結果、ドレイン電極34側に、データ信号線S1及びソース電極35を介してデータ信号が書き込まれ、当該データ信号に応じた電圧が液晶層20に印加される。同時に、この電圧は保持容量372に保持される。
 一方、有機EL材料層52を含む有機EL表示素子86では、TFT37以外に、有機EL材料層52を発光させるための駆動回路102及びTFT370を備える。そして、走査線G1及びゲート電極32を介して、しきい値以上の電圧がTFT37に印加されると、TFT37がオンする。その結果、ドレイン電極34側に、データ信号線S1及びソース電極35を介してデータ信号が書き込まれ、当該データ信号に応じた電圧が保持容量371に保持される。次いで、保持容量371が保持する電圧が、TFT370のしきい値電圧以上であれば、駆動回路102から有機EL材料層52に対して信号線D1を介して駆動電圧(又は駆動電流)が印加される。すなわち、TFT37は、走査線に接続されて有機EL表示素子86のオン又はオフ(駆動)を制御するスイッチング用のTFT(Sw-TFT)であり、TFT370はTFT37からの入力信号に応じて有機EL表示素子86に駆動電流等を印加するTFT(Dr-TFT)である。
 以上のように、表示装置1では、液晶層20に印加される電圧と、有機EL材料層52に印加される電圧とを、独立して自由に選択することができる。
 なお、発光表示素子専用のゲートドライバ及びソースドライバを設け、同様に、液晶表示素子専用のゲートドライバ及びソースドライバを設けることもできる。ただし、図2に示す構成であれば、より簡素な構成(ドライバ数を増やすことなく)で、液晶による表示と、有機発光材料(有機EL材料)による表示とを実現することが出来る。
 〔実施の形態2〕
 以下、本発明に係る表示装置に関する他の実施形態について、図3に基づいて説明すれば、以下のとおりである。
 なお、説明の便宜上、前記実施の形態1にて説明した図面と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
 図3は、本実施の形態に係る表示装置71の概略断面を示す図である。表示装置71では、前記実施の形態1にて説明した表示装置1(図1参照)の構成において、1)層間絶縁膜61に代えて層間絶縁膜61’を設け、2)画素電極40に代えて画素電極42を設け、さらに、3)光を散乱させる拡散板(光散乱手段)72を設けている。
 層間絶縁膜61’は、透光性の樹脂からなる絶縁膜であり、層間絶縁膜61とは異なり、ガラス基板11に対向する側の表面が平坦である。また、画素電極42は、ITO等の透光性の電極材料からなる電極であり、層間絶縁膜61’の平坦な表面上に積層形成される。拡散板72は、例えば、偏光板12の上にさらに積層形成される。
 表示装置71と表示装置1とは、発光表示素子を用いた表示動作に差異はない。一方で、両表示装置1・71の間では、液晶表示素子85を用いた表示動作が、以下のように異なる。表示装置71のとりわけ重要な特徴点の一つは、有機EL材料層52の発光を外に取出すための反射電極(第2電極51)を、液晶表示用の反射板として用いる点である。そして、この構成を採用することで、表示装置71では、表示装置1と比較してより安価かつ簡便に製造可能となる。また、液晶層20に電圧を印加するための対向電極14と画素電極42とを同質或いは同一の透明電極材料で製造できるため、対向電極と画素電極とを異なる電極材料(一方が透光性の電極材料で、他方が光反射性の電極材料等)で構成する場合と比較して、表示装置71では、より良好かつ信頼性の高い液晶表示特性を実現することが出来る。
 具体的には、表示装置71では、ガラス基板11の外側(偏光板12側)から表示装置1に入射した外光21は、順次、拡散板72、偏光板12、ガラス基板11、カラーフィルタ15、対向電極14、液晶層20、画素電極42、及び層間絶縁膜61’を通過して、第2電極51の平坦な表面にて反射する。そして、反射した外光21は、層間絶縁膜61’、画素電極42、データ信号に応じて駆動された液晶層20、対向電極14、カラーフィルタ15、ガラス基板11、偏光板12、及び拡散板72を順次透過して、当該ガラス基板11の外側に取出される。
 反射された外光21は、拡散板72を通過する際に散乱光となって、ガラス基板11の外側に取出される。そのため、ユーザが、ガラス基板11側から表示装置71を見た場合でも、第2電極51などが視認される虞がなく、良好な表示特性が維持される。
 なお、拡散板72は、光反射層として機能する第2電極51とユーザとの間に位置するように配置されていればよい。換言すれば、光反射層である第2電極51で反射した外光の光路上の任意の箇所に、拡散板72を配置することが出来る。拡散板を、偏光板12と液晶層20との間に、例えば、偏光板12とガラス基板11との間に配置してもよい。なお、偏光板12にて偏光された状態を乱さないという観点では、図3に示すように、拡散板72が、偏光板12とユーザとの間に設けられる構成がより好ましい。一方、偏光板12を最外面とし、当該偏光板12よりも内側(液晶層側)に拡散板を設けた場合には、偏光板12に施された表面処理が損傷する虞がより低いという利点がある。
 あるいは、表示装置71の構成であっても、例えば、第2電極51の表面に凹凸を設けて、当該表示装置71内に入射した外光を散乱(乱反射)させるようにすれば、拡散板72を省略することも出来る。すなわち、拡散板72を設ける構成は、特に光反射層の反射面が平坦な場合(すなわち、正反射に近い反射が生じる場合)に有効である。
 なお、表示装置71を駆動する回路構成は、例えば、実施の形態1に示した表示装置1と同様の回路構成(図2参照)であってもよく、詳細な説明は省略する。
 また、表示装置71において、発光層として有機EL材料層を例示したが、例えば、無機発光材料層、カーボンナノチューブによる発光層、フィールドエミッション型の発光層、OLED(Organic Light Emitting Diode)チップによる発光層等、自己発光型の表示素子に適用可能な材料層を発光層として適宜用いてもよい。
 また、表示装置71において、光散乱手段として拡散板72を別途用いる構成を例示したが、光反射層で反射した外光を散乱してユーザに供する他の手段を適宜利用してもよい。
 〔実施の形態3〕
 以下、本発明に係る表示装置に関するさらに他の実施形態について、図4に基づいて説明すれば、以下のとおりである。
 なお、説明の便宜上、前記実施の形態1及び2にて説明した図面と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
 図4は、表示装置1又は表示装置71(図1及び図3を参照)の概略の等価回路の他の例を示す回路図である。
 図2に示す等価回路との主要な相違点は、有機EL材料層52を備えた有機EL表示素子86を駆動するゲートドライバ101aと、液晶層20を備えた液晶表示素子85を駆動するゲートドライバ101bとを別個に設けた点である。具体的には、p-Siで構成されるゲートドライバ101aと101bとを、表示装置1又は表示装置71の左右に振り分けて設けている。本構成によれば、ゲートの走査を行なう際に、ゲートを開く電圧を、複数の走査線に対して順番に出力するだけで良いので、ゲートドライバの構成を簡素化することができる。
 なお、駆動回路102とソースドライバ100とを、表示装置1又は表示装置71の上下に振り分けて設けた点は、図2に示す等価回路と同様だが、データ信号線S1がTFT37のみにデータ信号を供給し、データ信号線S2がTFT36のみにデータ信号を供給するようになっている。この構成によれば、有機EL表示素子86と液晶表示素子85とに異なるデータ信号を同時に供給することが出来るので、例えば、ガラス基板11側(液晶表示素子側)と、ガラス基板31側(発光表示素子側)とで、同時に異なる画像等を表示することもできる。
 以上のように、本発明に係る表示装置は、対向する第1基板及び第2基板と、第1・第2基板間に設けられた光反射層と、第1基板と光反射層との間に設けられた液晶層を含む反射型の液晶表示素子と、第2基板と光反射層との間に設けられた発光層を含む発光表示素子と、液晶表示素子の駆動を制御する第1スイッチング素子と、発光表示素子の駆動を制御する第2スイッチング素子とを備えてなる。
 また、本発明に係る表示装置では、さらに、上記光反射層が、上記発光層に電圧を印加するための電極である構成であることが好ましい。
 上記の構成によれば、発光層に電圧を印加するための上記電極を、液晶表示に用いる光反射層としても利用するから、専用の光反射層を設ける構成と比較して、より安価かつ簡便に製造可能な表示装置を提供することができる。
 本発明に係る表示装置では、さらに、上記光反射層にて反射された光の光路上に、当該光を散乱させる光散乱手段が設けられることが好ましい。
 上記の構成によれば、光反射層にて反射された光が光散乱手段によって散乱されたのちにユーザに到達するので、良好な液晶表示を実現することができる。
 本発明に係る表示装置では、さらに、上記第1スイッチング素子と第2スイッチング素子とが、いずれも第2基板上に設けられる構成であることが好ましい。
 上記の構成によれば、第1・第2スイッチング素子を同時に第2基板上に形成可能であるから、構成がより簡素でかつ製造がより容易な表示装置を提供することができる。
 本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
 本発明は、液晶表示と発光表示とを行なう表示装置として利用することができる。
1   表示装置
11  ガラス基板(第1基板)
20  液晶層
21  外光(光)
31  ガラス基板(第2基板)
36  TFT(第1スイッチング素子)
37  TFT(第2スイッチング素子)
40  画素電極(光反射層)
51  第2電極(光反射層:電極)
52  有機EL材料層(発光層)
71  表示装置
72  拡散板(光散乱手段)
85  液晶表示素子
86  有機EL表示素子(発光表示素子)

Claims (7)

  1.  互いに対向する第1基板及び第2基板と、
     上記第1基板及び上記第2基板の間に設けられた光反射層と、
     上記第1基板と上記光反射層との間に設けられた液晶層を含み、当該光反射層で反射した光を表示に用いる反射型の液晶表示素子と、
     上記第2基板と上記光反射層との間に設けられた発光層を含み、当該発光層での発光を表示に用いる発光表示素子と、
     上記第1基板及び第2基板の間に設けられ、上記液晶表示素子の駆動を制御する第1スイッチング素子と、
     上記第1基板及び第2基板の間に設けられ、上記発光表示素子の駆動を制御する第2スイッチング素子とを備えたことを特徴とする表示装置。
  2.  上記発光層は電圧を印加することで発光するものであり、
     上記光反射層が、上記発光層に電圧を印加するための電極であることを特徴とする請求項1に記載の表示装置。
  3.  上記光反射層にて反射された光の光路上に、当該光を散乱させる光散乱手段が設けられることを特徴とする請求項1又は2に記載の表示装置。
  4.  上記第1スイッチング素子と第2スイッチング素子とが、いずれも上記第2基板上に設けられることを特徴とする請求項1から3の何れか一項に記載の表示装置。
  5.  上記光反射層における光を反射する表面が、凹凸形状であることを特徴とする請求項1又は4に記載の表示装置。
  6.  上記第1スイッチング素子を走査する走査線と、第2スイッチング素子を走査する走査線とが、別々に設けられていることを特徴とする請求項1から5の何れか一項に記載の表示装置。
  7.  上記第1スイッチング素子を走査する上記走査線用のゲートドライバと、上記第2スイッチング素子を走査する上記走査線用のゲートドライバとが、別々に設けられていることを特徴とする請求項6に記載の表示装置。
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