JPS60165621A - 透過型表示素子 - Google Patents
透過型表示素子Info
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- JPS60165621A JPS60165621A JP59021119A JP2111984A JPS60165621A JP S60165621 A JPS60165621 A JP S60165621A JP 59021119 A JP59021119 A JP 59021119A JP 2111984 A JP2111984 A JP 2111984A JP S60165621 A JPS60165621 A JP S60165621A
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
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- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
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- G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
- G02F1/133526—Lenses, e.g. microlenses or Fresnel lenses
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（技術分野）
本発明は透過型で明るい画面の表示が可能な受光型の表
示素子に関する。
示素子に関する。
（従来技術）
現在、文字図形およびテレビ画像等を表示する表示装置
としてはＣＲＴ （Ｃａｔｈｏｄ Ｒａｙ Ｔｕｂｅ
、陰極線管）が主に用いられているが、ＣＲＴは体積が
大きいという欠点を有し、これにかわる薄型の表示素子
と−して種々のものが提案されて一部は実用化されてい
る。これらの表示素子は発光型と受光型とに分類するこ
とができ、発光型にはプラズマディスプレイ、蛍光表示
管、エレクトロルミネセンスディスプレイ、発光ダイオ
ードディスプレイ等が、また受光型には液晶表示、エレ
クトロクルミックディスプレイ、電気泳動ディスプレイ
、電気光学結晶ディスプレイ等がある。これらの薄型表
示素子はそれぞれ長所短所を有しているが、一般に発光
製表示素子伏明るい表示が得られるが駆動電圧が高い、
あるいは消費電力が太きいという欠点を有しており、一
方、受光型表示素子は一般に消費電力は小さいが、自ら
は発光しない受光型であるために暗い所では表示が見難
いという欠点を有している。このために、受光型表示素
子においては反射型構造として周囲光を多く取り込む工
夫等がなされているが、それでも微弱な周囲光の下では
ほとんど表示が見えない。従って、受光型表示素子にお
いては多くの場合、背後圧照明用光源が設けられる。し
かしながら、照明用光源を設けた場合にはその消費電力
が大きく、受光型表示素子の消費電力が小さいという長
所が損なわれてしまう。従って、消費電力をできる限り
小さくして発光型表示素子に劣らない表示の明るさを得
るためＫは、透過型の表示素子において照明用光源から
の入射光を出来る限り有効圧表示に利用することが肝要
である。その手段として、従来は例えば液晶表示素子の
透明基板の端面から蛍光燈を照射し、蛍光燈からの入射
光が透明基板の内部で反射を繰返しながら表示面の全面
に有効に照射するような構造がとられていた。（第３回
液晶討論会講演予稿集２４頁、１９７７年）しかしなが
ら、このような工夫をもってしても受光型の表示素子に
おいては未だに低消費電力で充分な明るさの表示が得ら
れないのが現状である。例えば、ＣＲＴに対抗し得る大
表示容量でカラー表示の可能性を有する薄型表示素子と
して注目されているアクテ子においては、４Ｗで４００
ニツトの輝度を有する照明用光源を用いても表示画面に
おいては２〇ニツトの輝度しか得られず、４Ｗの消費電
力で４０ニツトの輝度の得られる１、５インチカラーＣ
ＲＴと比べても画面の明るさで劣っている。しかるに本
発明者は、周囲光あるいは照明用光源からの入射光を有
効に利用し得る新規な構造の受光型の表示素子を創案し
、本発明に至ったものである。
としてはＣＲＴ （Ｃａｔｈｏｄ Ｒａｙ Ｔｕｂｅ
、陰極線管）が主に用いられているが、ＣＲＴは体積が
大きいという欠点を有し、これにかわる薄型の表示素子
と−して種々のものが提案されて一部は実用化されてい
る。これらの表示素子は発光型と受光型とに分類するこ
とができ、発光型にはプラズマディスプレイ、蛍光表示
管、エレクトロルミネセンスディスプレイ、発光ダイオ
ードディスプレイ等が、また受光型には液晶表示、エレ
クトロクルミックディスプレイ、電気泳動ディスプレイ
、電気光学結晶ディスプレイ等がある。これらの薄型表
示素子はそれぞれ長所短所を有しているが、一般に発光
製表示素子伏明るい表示が得られるが駆動電圧が高い、
あるいは消費電力が太きいという欠点を有しており、一
方、受光型表示素子は一般に消費電力は小さいが、自ら
は発光しない受光型であるために暗い所では表示が見難
いという欠点を有している。このために、受光型表示素
子においては反射型構造として周囲光を多く取り込む工
夫等がなされているが、それでも微弱な周囲光の下では
ほとんど表示が見えない。従って、受光型表示素子にお
いては多くの場合、背後圧照明用光源が設けられる。し
かしながら、照明用光源を設けた場合にはその消費電力
が大きく、受光型表示素子の消費電力が小さいという長
所が損なわれてしまう。従って、消費電力をできる限り
小さくして発光型表示素子に劣らない表示の明るさを得
るためＫは、透過型の表示素子において照明用光源から
の入射光を出来る限り有効圧表示に利用することが肝要
である。その手段として、従来は例えば液晶表示素子の
透明基板の端面から蛍光燈を照射し、蛍光燈からの入射
光が透明基板の内部で反射を繰返しながら表示面の全面
に有効に照射するような構造がとられていた。（第３回
液晶討論会講演予稿集２４頁、１９７７年）しかしなが
ら、このような工夫をもってしても受光型の表示素子に
おいては未だに低消費電力で充分な明るさの表示が得ら
れないのが現状である。例えば、ＣＲＴに対抗し得る大
表示容量でカラー表示の可能性を有する薄型表示素子と
して注目されているアクテ子においては、４Ｗで４００
ニツトの輝度を有する照明用光源を用いても表示画面に
おいては２〇ニツトの輝度しか得られず、４Ｗの消費電
力で４０ニツトの輝度の得られる１、５インチカラーＣ
ＲＴと比べても画面の明るさで劣っている。しかるに本
発明者は、周囲光あるいは照明用光源からの入射光を有
効に利用し得る新規な構造の受光型の表示素子を創案し
、本発明に至ったものである。
（発明の目的）
本発明の目的は明るい画面の表示が可能な受光型の表示
素子を提供することにある。
素子を提供することにある。
（発明の構成）
本発明の透過型表示素子は、少なくとも１枚の透明体を
表示物質の支持基板として用い、該支持基板の背後から
の入射光を各画素において前記の表示物質によって制御
して表示を行なう方式の透過型表示素子であり、前記支
持基板の背面部に部分的に屈折率分布領域を形成して前
記入射光を前記画素領域に集中させる構造とした点に特
徴がある。
表示物質の支持基板として用い、該支持基板の背後から
の入射光を各画素において前記の表示物質によって制御
して表示を行なう方式の透過型表示素子であり、前記支
持基板の背面部に部分的に屈折率分布領域を形成して前
記入射光を前記画素領域に集中させる構造とした点に特
徴がある。
（実施例１）
以下に図面を参照して本発明の詳細な説明する。
第１図は本発明の透過型表示素子の一実施例に用いられ
る１枚の支持基板の構造を示す模式図である。第１図に
おいて、１は厚さ１．３ｍｍのガラス基板、２はアモル
ファスシリコンで形成したＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｘ
ｎＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ、薄膜トランジスタ）、３はＭ
ｏドレイン電極、４はＭＯアゲート極、５は酸化インジ
ウム画素電極（透明電極）である。図では明示していな
いが、３０ドレイン電極と４のゲート電極の交差点はチ
ッ化シリコン絶縁膜で隔離されている。第２図は第１図
の支持基板を用いて形成した本発明の透過型表示素子の
一実施例の構造を示す模式図であり、第１図の支持基板
の晶′の位置に対応する場所での断面図である。第２図
において１は第１図のガラス基板、２，３．５はそれぞ
れガラス基板１の上に形成されたＴＰＴ 、ドレイン電
極、画素電極である。
る１枚の支持基板の構造を示す模式図である。第１図に
おいて、１は厚さ１．３ｍｍのガラス基板、２はアモル
ファスシリコンで形成したＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｘ
ｎＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ、薄膜トランジスタ）、３はＭ
ｏドレイン電極、４はＭＯアゲート極、５は酸化インジ
ウム画素電極（透明電極）である。図では明示していな
いが、３０ドレイン電極と４のゲート電極の交差点はチ
ッ化シリコン絶縁膜で隔離されている。第２図は第１図
の支持基板を用いて形成した本発明の透過型表示素子の
一実施例の構造を示す模式図であり、第１図の支持基板
の晶′の位置に対応する場所での断面図である。第２図
において１は第１図のガラス基板、２，３．５はそれぞ
れガラス基板１の上に形成されたＴＰＴ 、ドレイン電
極、画素電極である。
ガラス基板１の背面部には部分的な屈折率分布領域１１
が形成されている。この屈折率分布領域は電界移入法と
して公知の手法によって形成した。
が形成されている。この屈折率分布領域は電界移入法と
して公知の手法によって形成した。
電界移入法については、例えばエレクトロニクスレター
ズ（Ｅｔｅｃｔｒｏｎｉｅｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ）第１７
巻の４５２頁から始まる論文に記述がある。６は厚さ１
．１ｍｍのガラス基板であり、その上忙は全面に形成さ
れた酸化インジウム共通電極７および画素電極５と対応
する位置に形成されたドツト状のカラーフィルタ８が設
けられている。なお、カラーフィルタ８は赤、青、緑の
３種類が交互に配置されている。２枚のガラス基板１お
よび６はヱボキシ接着剤９で周囲を接着固定されており
、その間隙には黒色の二色性色素を含む液晶物質１０が
充填されており、いわゆるゲストホスト型のアクティブ
マトリクス方式カラーフィルタ内蔵液晶表示素子を構成
している。
ズ（Ｅｔｅｃｔｒｏｎｉｅｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ）第１７
巻の４５２頁から始まる論文に記述がある。６は厚さ１
．１ｍｍのガラス基板であり、その上忙は全面に形成さ
れた酸化インジウム共通電極７および画素電極５と対応
する位置に形成されたドツト状のカラーフィルタ８が設
けられている。なお、カラーフィルタ８は赤、青、緑の
３種類が交互に配置されている。２枚のガラス基板１お
よび６はヱボキシ接着剤９で周囲を接着固定されており
、その間隙には黒色の二色性色素を含む液晶物質１０が
充填されており、いわゆるゲストホスト型のアクティブ
マトリクス方式カラーフィルタ内蔵液晶表示素子を構成
している。
本実施例においては液晶物質が表示物質であり、この表
示物質の支持基板としての透明体が２枚のガラス基板で
ある。液晶物質はゲート電極４．ドレイン電極３．共通
電極７に選択的に印加される電圧波形に応じて、よ（知
られているゲストホスト型の電気光学効果を示す。すな
わち、「オン画素」上ではガラス基板ｌの背後からの入
射光をはとんと透過し、「オフ画素」上ではガラス基板
１の背後からの入射光をほとんど吸収して透過させない
！透過光は各画素電極に対応して形成されたカラーフィ
ルタによって着色して見えるので、結局、黒色背景に赤
、青、緑およびそれらの混色によるカラー表示が実現さ
れる。
示物質の支持基板としての透明体が２枚のガラス基板で
ある。液晶物質はゲート電極４．ドレイン電極３．共通
電極７に選択的に印加される電圧波形に応じて、よ（知
られているゲストホスト型の電気光学効果を示す。すな
わち、「オン画素」上ではガラス基板ｌの背後からの入
射光をはとんと透過し、「オフ画素」上ではガラス基板
１の背後からの入射光をほとんど吸収して透過させない
！透過光は各画素電極に対応して形成されたカラーフィ
ルタによって着色して見えるので、結局、黒色背景に赤
、青、緑およびそれらの混色によるカラー表示が実現さ
れる。
（発明の作用効果）
ここでガラス基板１の背面部に形成された部分的な屈折
率分布領域１１の効果を第３図および第４図を用いて説
明する。第３図は屈折率分布領域１１の一つＫおける屈
折率分布と入射光の光路を示す図であり、第３図におい
て１３は等屈折本線屈折率は同心円弧状の等屈折率線に
おいて同心円弧の中心部に向かう程大きくなっている。
率分布領域１１の効果を第３図および第４図を用いて説
明する。第３図は屈折率分布領域１１の一つＫおける屈
折率分布と入射光の光路を示す図であり、第３図におい
て１３は等屈折本線屈折率は同心円弧状の等屈折率線に
おいて同心円弧の中心部に向かう程大きくなっている。
従って第３図に示したように、屈折率分布領域に入射し
た入射光は光路１４のように彎曲して進む。この結果、
第４図に示したように１ガラス基板１の背後から入射し
た光は画素領域に集中する。第４図は第２図のガラス基
板１の断面図であり、１１は部分的に形成した屈折率分
布領域、１２は「オン画素」上で液晶物質が入射光を透
過する状態にある、いわゆる開口部の領域を示すもので
ある。すなわち、第１図かられかるようにゲストホスト
型の液晶物質の電気光学効果によって入射光が制御され
る、いわゆる画素領域は第１図の画素電極５の領域だけ
であり、それ以外の領域は常に入射光を遮断する状態に
ある。本実施例においては、第１図における画素電極が
占める面積は全体の約６０チであり、第３図において開
口部１２の長さは １８０μｍ、開口部の間隔は７０μ
ｍである。第４図において、ガラス基板１の背後からの
入射光のうち２０の光路をとるものは直進して開口部１
２を通り、表示に有効に寄与する。また、２１または２
２の光路をとる入射光はいずれも屈折率分布領域１１に
より彎曲されて、やはり開口部１２を通り表示に有効に
寄与する。すなわち、本実施例の透過型表示素子におい
ては第４図の面内においてはほとんどすべての入射光が
開口部１２を通り、表示に有効に寄与する。しかしなが
ら、屈折率分布領域１１のない従来構造においては、第
４図に破線で示した如く、入射光２１．２２も３１．３
２のように直進し、非開口部に到達して表示Ｗは寄与し
なくなる。本実施例においては、ガラス基板１の背後に
４００ ニットの輝度を有する照明光源を設置した場合
３０ニツトの表示輝度が得られ、屈折率分布領域を有し
ない場合の表示輝度２０ニツ）ＩＣ比べて顕著な改善が
見られ、明るい画面の表示が実現された。もちろん格別
の照明光源を設置しない場合にも、本実施例の透過型表
示素子は従来構造のものに比べて明るい画面の表示が得
られた。なお、以上の実施例傾おいては、いわゆるアク
ティブマトリクス方式カラーフィルタ内蔵の液晶表示素
子の場合について述べたが本発明の効果はカラーフィル
タ内蔵方式あるいはアクティブマトリクス方式Ｋ［定さ
れるものではなく、また液晶物質の動作モードもゲスト
ホスト型に限定されるものではない。但し、各画素にス
イッチング素子を接続して液晶物質等の表示物質を動作
させるアクティブマトリクス方式においては、スイッチ
ング素子が表示画面の開口率を著しく低下させるので本
発明の効果が極めてＳ著に発揮される。また、各画素に
対応する位置にカラーフィルタ配列を設置した構造の液
晶表示素子においてもカラーフィルタによって入射光が
波長的に選択されて透過光量すなわち輝度を著しく低下
させるので本発明の効果が極めて顕著に発揮される。
た入射光は光路１４のように彎曲して進む。この結果、
第４図に示したように１ガラス基板１の背後から入射し
た光は画素領域に集中する。第４図は第２図のガラス基
板１の断面図であり、１１は部分的に形成した屈折率分
布領域、１２は「オン画素」上で液晶物質が入射光を透
過する状態にある、いわゆる開口部の領域を示すもので
ある。すなわち、第１図かられかるようにゲストホスト
型の液晶物質の電気光学効果によって入射光が制御され
る、いわゆる画素領域は第１図の画素電極５の領域だけ
であり、それ以外の領域は常に入射光を遮断する状態に
ある。本実施例においては、第１図における画素電極が
占める面積は全体の約６０チであり、第３図において開
口部１２の長さは １８０μｍ、開口部の間隔は７０μ
ｍである。第４図において、ガラス基板１の背後からの
入射光のうち２０の光路をとるものは直進して開口部１
２を通り、表示に有効に寄与する。また、２１または２
２の光路をとる入射光はいずれも屈折率分布領域１１に
より彎曲されて、やはり開口部１２を通り表示に有効に
寄与する。すなわち、本実施例の透過型表示素子におい
ては第４図の面内においてはほとんどすべての入射光が
開口部１２を通り、表示に有効に寄与する。しかしなが
ら、屈折率分布領域１１のない従来構造においては、第
４図に破線で示した如く、入射光２１．２２も３１．３
２のように直進し、非開口部に到達して表示Ｗは寄与し
なくなる。本実施例においては、ガラス基板１の背後に
４００ ニットの輝度を有する照明光源を設置した場合
３０ニツトの表示輝度が得られ、屈折率分布領域を有し
ない場合の表示輝度２０ニツ）ＩＣ比べて顕著な改善が
見られ、明るい画面の表示が実現された。もちろん格別
の照明光源を設置しない場合にも、本実施例の透過型表
示素子は従来構造のものに比べて明るい画面の表示が得
られた。なお、以上の実施例傾おいては、いわゆるアク
ティブマトリクス方式カラーフィルタ内蔵の液晶表示素
子の場合について述べたが本発明の効果はカラーフィル
タ内蔵方式あるいはアクティブマトリクス方式Ｋ［定さ
れるものではなく、また液晶物質の動作モードもゲスト
ホスト型に限定されるものではない。但し、各画素にス
イッチング素子を接続して液晶物質等の表示物質を動作
させるアクティブマトリクス方式においては、スイッチ
ング素子が表示画面の開口率を著しく低下させるので本
発明の効果が極めてＳ著に発揮される。また、各画素に
対応する位置にカラーフィルタ配列を設置した構造の液
晶表示素子においてもカラーフィルタによって入射光が
波長的に選択されて透過光量すなわち輝度を著しく低下
させるので本発明の効果が極めて顕著に発揮される。
尚、前述の実施例では屈折率分布領域を形成するのに、
電界移入法を用いたが、これはほんの−例であって、他
の方法、例えば、イオン注入法。
電界移入法を用いたが、これはほんの−例であって、他
の方法、例えば、イオン注入法。
熱拡散法、イオン交換法咎どのような手法で作製しても
よい。
よい。
（実施例２）
表示物質としてエレクトロクーミック材を用いた例を第
５図に示す。この場合は、支持基板は１枚でもよい。図
は一例であり、４１はガラス基板、４２はポリシリコン
で形成したＴＰＴ 、４３はＷドレイン電極、４５は酸
化スズ画素電極、５０は表示物質の酸化タングステン層
、５２はイオン伝導層としてのフッ化マグネシウム層、
４７は酸化スズ共通電極、５１はガラス基板４１に設け
られた屈折率分布領域である。
５図に示す。この場合は、支持基板は１枚でもよい。図
は一例であり、４１はガラス基板、４２はポリシリコン
で形成したＴＰＴ 、４３はＷドレイン電極、４５は酸
化スズ画素電極、５０は表示物質の酸化タングステン層
、５２はイオン伝導層としてのフッ化マグネシウム層、
４７は酸化スズ共通電極、５１はガラス基板４１に設け
られた屈折率分布領域である。
この実施例でも第１の実施例と同様な効果が得られた。
尚、表示物質については、以上の実施例で用いたもの以
外例えばエレクトロミック物質やＰＬＺＴの名称で知ら
れる物質で代表される電気光学結晶、あるいはガーネッ
ト等の磁気光学結晶等を用いた場合にも本発明が有効で
あることは言うまでもない。
外例えばエレクトロミック物質やＰＬＺＴの名称で知ら
れる物質で代表される電気光学結晶、あるいはガーネッ
ト等の磁気光学結晶等を用いた場合にも本発明が有効で
あることは言うまでもない。
以上述べたように、本発明によれば明るい画面の表示が
可能な受光型の表示素子が得られる。
可能な受光型の表示素子が得られる。
第１図は本発明の一実施例における１枚の支持基板の構
造を示す図で、１はガラス基板、２は薄膜トランジスタ
、３はドレイン電極、４はゲート電極、５は画素電極で
ある。 第２図は、第１図の支持基板を用いた本発明の一実施例
の構造を示す断面図であり、１．２．３．５は第１図と
同じ、６はガラス基板、７は対向電極、８はカラーフィ
ルタ、９は接着剤、１０は表示物質、１１は部分的に形
成した屈折率分布領域である。第３図および第４図は第
２図の実施例の効果を説明するための図である。第３図
において、１はガラス基板、１３は屈折率分布領域の一
つＫおける等屈折率線、１４は入射光の光路である。 第４図において、１はガラス基板、１１は屈折率分布領
域、１２は表示の開口部、２０．２１．２２は入射光の
光路、３１．３２は比較のために示した屈折率分布領域
１１がない従来構造における入射光の光路である。第５
図は本発明の第２の実施例を示す図である。 ”）＝ｒ 図 千 ３ 図 川′４ 図 千５図 ７
造を示す図で、１はガラス基板、２は薄膜トランジスタ
、３はドレイン電極、４はゲート電極、５は画素電極で
ある。 第２図は、第１図の支持基板を用いた本発明の一実施例
の構造を示す断面図であり、１．２．３．５は第１図と
同じ、６はガラス基板、７は対向電極、８はカラーフィ
ルタ、９は接着剤、１０は表示物質、１１は部分的に形
成した屈折率分布領域である。第３図および第４図は第
２図の実施例の効果を説明するための図である。第３図
において、１はガラス基板、１３は屈折率分布領域の一
つＫおける等屈折率線、１４は入射光の光路である。 第４図において、１はガラス基板、１１は屈折率分布領
域、１２は表示の開口部、２０．２１．２２は入射光の
光路、３１．３２は比較のために示した屈折率分布領域
１１がない従来構造における入射光の光路である。第５
図は本発明の第２の実施例を示す図である。 ”）＝ｒ 図 千 ３ 図 川′４ 図 千５図 ７
Claims (1)
- 少なくとも１枚又は複数の透明体から成る支持基板とこ
の支持基板に支持される表示物質とを備え、該支持基板
の背後からの入射光を各画素において前記の表示物質に
よって制御して表示を行う方式の透過型表示素子におい
て、前記支持基板の背面部に部分的に屈折率分布領域を
形成して前記入射光を前記画素領域に集中させる構造と
したことを特徴とする透過型表示素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59021119A JPS60165621A (ja) | 1984-02-08 | 1984-02-08 | 透過型表示素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59021119A JPS60165621A (ja) | 1984-02-08 | 1984-02-08 | 透過型表示素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60165621A true JPS60165621A (ja) | 1985-08-28 |
Family
ID=12045987
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59021119A Pending JPS60165621A (ja) | 1984-02-08 | 1984-02-08 | 透過型表示素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60165621A (ja) |
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1984
- 1984-02-08 JP JP59021119A patent/JPS60165621A/ja active Pending
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