专利名称：液晶显示器件和设有该液晶显示器件的电子设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及利用发光器件作为背光的液晶显示器件，该发光器件利用有机电致发光元件(下文称为有机EL元件)。
背景技术：
目前，冷阴极放电管或无机LED主要用在液晶显示器件的背光中。然而，由于近年来计算机、移动终端、和移动电话已经变得更加紧凑和省电，因此逐渐要求背光更薄并具有较低的功耗。
有机EL元件是一种光源，从该光源可以获得具有低功率的高强度光。有机EL元件常常用作安装在诸如计算机显示器、液晶电视机和移动电话之类的电子设备中的液晶显示器件的背光。有机EL元件是包括有机发射层、阳极和阴极的发光元件。有机发射层设置在阳极和阴极之间。从有机EL元件发射的光是通过施加超过发射阈值电压的电压以便阳极得到比阴极更高的电势(即施加正向电压)来产生的。
一旦施加了这种电压，电子空穴就从阳极被引到有机发射层，并且电子从阴极被引到有机发射层。这激发有机发射层中的发光体，由此有机EL元件发射光。
日本公开专利公开号No.10-170918中公开了利用发光器件作为背光的液晶显示器件的实例，该发光器件是有机EL元件。
利用有机EL元件的发光器件具有的一个问题在于，有机EL元件的长期使用会导致光强度降低。光强度降低被认为是由于电荷被捕获并积累在有机发光层的界面处引起的。对有机EL元件施加反向电压有效地防止了由电荷积累引起的发射光强度降低。例如，日本公开专利公开号No.3-110786公开了具有用于对有机EL元件施加反向电压的装置的发光器件。
液晶显示器件的背光必须长周期地保持发光强度的高电平。然而，由于长期使用，在利用有机EL元件的发光器件中，发光强度随着时间的过去而降低。发光强度随时间的降低可以通过使用日本公开专利公开号No.3-110786中教导的技术来减小。然而，在日本公开专利公开号No.3-110786中教导的技术中，必需独立地提供用于发光的功率源和用于施加反向电压的功率源。因此，发光器件(背光)变得更重且更大，这也使得液晶显示器件变得更重和更大。
发明内容
因此，本发明的目的是提供设有发光器件的液晶显示器件，该发光器件利用有机EL元件并用作背光，其中液晶显示器件能够防止有机EL元件的发光强度的降低而没有增加液晶显示器件的尺寸或重量。
在本发明的一个方面中，液晶显示器件可以包括液晶显示单元、背光、和负电压产生电路。背光具有有机EL元件并设置在液晶显示单元的后面。负电压产生电路向液晶显示单元提供负电压并向有机EL元件提供反向电压。
在该液晶显示器件中，液晶显示单元正常操作所需的负电压和用于将反向电压施加到有机EL元件的负电压两者通过一个负电压产生电路提供。因此，该液晶显示器件不需要只对有机EL元件施加反向电压的单独的功率源。采用本构造，能够防止液晶显示器件变得更重和更大。
在本说明书中，施加电压以便有机EL元件的阳极得到比其阴极更高的电势，这被称为‘正向电压的施加’。另外，施加电压以便阳极得到比阴极更低的电势，这被称为‘反向电压的施加’。
在该液晶显示器件中，液晶显示单元包括液晶面板和用于驱动该液晶面板的液晶驱动电路。在这种情况下，优选地，液晶驱动电路和负电压产生电路形成在液晶面板上面。
根据上述构造，液晶显示单元的电路和负电压产生电路可以同时设计并且同时制造。
该液晶显示器件可进一步包括用于驱动有机EL元件的有机EL驱动电路。该有机EL驱动电路可以驱动有机EL元件，使得该有机EL元件被重复地点亮和未点亮(这里使用的术语‘点亮’和‘未点亮’与‘接通’和‘关断’同义)。在这种情况下，优选地，当有机EL元件未点亮(关断)时负电压产生电路将反向电压施加到有机EL元件。
采用这种液晶显示器件，有机EL元件被重复地接通和关断。由负电压产生电路提供的反向电压可以在有机EL元件未点亮时施加到该有机EL元件。另外，在液晶显示器件(即液晶显示单元和背光)工作时，反向电压持续地施加到有机EL元件。通过施加反向电压可以防止有机EL元件的发光强度的降低。
另外，背光可以包括分别沿液晶显示单元的水平方向(次扫描方向)延伸的多个有机EL元件。在这种情况下，优选地，该多个有机EL元件沿液晶显示单元的垂直方向(主扫描方向)排成直线，并且在液晶显示单元的垂直扫描(主扫描)的同时使这些有机EL元件按次序点亮和未点亮。
在本发明的另一方面中，电子设备可以包括液晶显示单元、背光、和负电压产生电路。背光具有有机EL元件并设置在液晶显示单元的后面。负电压产生电路向液晶显示单元提供负电压并向有机EL元件提供反向电压。
该液晶显示器件可以安装在不同种类的电子设备(例如移动终端和移动电话)中。设有该液晶显示器件的电子设备可以具有这样一种功能借助该功能在电子设备未使用的预定周期过去之后关断液晶显示器件。提供这种功能来降低电子设备的功耗。在该电子设备中，即使液晶显示器件未点亮，该电子设备的功率源仍保持接通。优选地，当对电子设备提供功率以及液晶显示器件未点亮(处于省电状态)时，负电压产生电路对有机EL元件施加反向电压。
例如，当没有使用的预定周期已经过去时，计算机显示器或移动电话显示器呈现等待模式，并且显示器关断(呈现休眠状态)。在这种休眠状态中，背光也关断。当背光未点亮时反向电压被施加到有机EL元件。由此能够有效地防止有机EL元件的发光强度的降低。
这些方面和特征可以单独地或者组合使用，以便制作改善的液晶显示器件。除此之外，在阅读了以下详细描述以及附图和权利要求之后将容易理解本发明的其它目的、特征和优点。当然，这里公开的另外的特征和方面也可以单独或者结合上述方面和特征使用。
图1是示出本发明的实施例的液晶显示器件的构造的示意图。
图2示意性地示出该实施例的液晶单元的构造。
图3示出该实施例的背光的有机EL元件的截面图。
图4是用于描述该实施例的液晶显示器件的操作的时序图。
图5是示出本发明的另一实施例的背光的构造的示意图。
具体实施例方式
下面描述用于实施本发明的优选特征。
(特征1)液晶显示器件包括具有液晶面板的液晶显示单元、具有有机EL元件(有机EL光源)的背光、和负电压产生电路。
(特征2)负电压产生电路形成在液晶面板上。负电压产生电路向液晶显示单元提供负电压。
(特征3)背光(有机EL元件)由背光驱动器(有机EL驱动电路)驱动。
(特征4)负电压产生电路通过背光驱动器向背光提供负电压。当背光点亮时，背光驱动器不将负电压从负电压产生电路施加到有机EL元件。当背光未点亮时，背光驱动器将负电压从负电压产生电路施加到有机EL元件。
(特征5)背光包括在液晶显示单元的垂直扫描(主扫描)的同时被驱动的多个有机EL元件。
(第一实施例)图1是示出本发明的实施例的液晶显示器件40的构造的示意图。液晶显示器件40安装在诸如移动电话等之类的电子设备50中。液晶显示器件40显示对应于由用户执行的电子设备50的操作的图像。液晶显示器件40包括利用液晶作为显示介质的液晶显示单元20、和利用有机EL元件13作为光源的背光10。
液晶显示单元20被设有液晶面板22、和形成在该液晶面板22上的TFT驱动器25。负电压产生电路30也形成在该液晶面板22上。
液晶面板22具有一对透明绝缘基板(未示出)、和通过在这些基板之间填充液晶形成的液晶层。玻璃基板等可用作透明绝缘基板。
图2示意性地示出液晶面板22的显示区域23的构造。多个电极4形成在液晶面板22的透明绝缘基板之一中。这些电极4形成在透明绝缘基板的表面(液晶层侧表面)上，并沿显示区域23的列方向(垂直方向)从水平驱动电路6延伸。多个电极2形成在另一透明绝缘基板中。这些电极2也形成在透明绝缘基板的表面(液晶层侧表面)上，并沿显示区域23的行方向(水平方向)从垂直驱动电路8延伸。沿垂直方向延伸的该多个电极4和沿水平方向延伸的该多个电极2将液晶层驱动到在液晶层上以矩阵形状设置的多个区域(即单元像素3)中。具有有源元件(例如晶体管等)的像素电路5形成在每个单元像素3中。
TFT驱动器25和负电压产生电路30形成在如图2所示的液晶面板22的显示区域23的外侧上的区域中。该TFT驱动器25被设有垂直驱动电路8和水平驱动电路6，其中垂直驱动电路8以行为单位选择形成在显示区域23中的单元像素3，而水平驱动电路6将信号提供给由垂直驱动电路8选择的各行中的每个单元像素3。施加到单元像素3的电压由水平驱动电路6决定。TFT驱动器25控制施加到单元像素3的电压。TFT驱动器25控制用以在液晶显示器件40的显示区域23中显示期望图像的电压。
负电压产生电路30将从电池32输入的电功率转换成负电压(例如-5V)。由负电压产生电路30产生的该负电压通过柔性基板24和连接器26输出到液晶显示单元20的外部。已经输出到液晶显示单元20的外部的负电压通过连接器26和柔性基板24提供给TFT驱动器25。已经被提供的负电压被TFT驱动器25使用以驱动液晶显示单元20。另外，已经输出到液晶显示单元20的外部的负电压通过背光驱动器18提供给背光10。
液晶显示单元20通过功率开关34与电池32连接。当功率开关34接通时，液晶显示单元20被提供来自电池32的功率。
液晶显示单元20可以利用已知的设有负电压产生电路的液晶显示单元。由于液晶显示单元20的详细构造在此之前是已知的，因此省略了其详细描述。例如日本公开专利公开号No.2002-175027中阐述了设有负电压产生电路的液晶显示单元的详细描述。
背光10设置在液晶显示单元20的背侧(即后侧)。背光10设有柔性基板14和有机EL元件13。柔性基板14连接有机EL元件13。
图3是有机EL元件13的截面图。如图3所示，有机EL元件13形成在例如基板12上，并包括阳极42、有机发光层44、和阴极46。底部发射型可以用作有机EL元件13。在底部发射型中，从有机发光层44发射的光从基板12侧被提取。
基板12是用于支撑有机EL元件13的板元件。具有被提取的光的高透射因子的透明基板用作基板12。透明基板的实例是玻璃基板、透明的丙烯酸树脂基板、和聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂基板。用于基板12的相同类型的透明基板可用于液晶面板22的透明基板。
阳极42由导电金属氧化物材料例如ITO(氧化铟锡)、IZO(氧化铟锌)、ZnO(氧化锌)、SnO2(氧化锡)等形成。
发光材料例如Alq3可用作有机发光层44来获得显示红色、绿色、蓝色、黄色、或另一种颜色的单色光的结构。有机发光层44可以包括单个发光材料或者多个发光材料。例如，发射白光的有机发光层可以包括两个或三个或更多个发光材料，其每一个产生不同颜色的光。在使用多个发光材料的情况下，有机发光层可以形成为其中层叠两个或三个发光层的层叠型、其中不同发光材料混合成一个发光层的混合型、其中一个发光层分成具有不同颜色的多个子像素的分开型。另外，正如需要的，有机发光层可以与诸如电荷(正空穴、电子)注入层、电荷(正空穴、电子)传输层、阻挡层等之类的功能层复合。
作为阴极46，例如，可以利用至少相对于可见光呈现出反射性的反射电极。反射电极由例如铝、金、银、铜或铬、或其合金制成。
保护部分48可以形成在阴极46的外侧上。保护部分48保护有机发光层44免受氧气和湿气影响。保护部分48可以由钝化层、密封壳、或其组合形成。
阳极42、有机发光层44、阴极46、和保护部分48可以使用诸如真空汽相沉积法、溅射法等之类的公知薄膜形成法形成。
形成在基板12上的阳极42和阴极46通过柔性基板14和连接器16与背光驱动器18相连。另外，背光驱动器18通过功率开关34与电池32相连。
当驱动液晶显示单元20时，背光驱动器18驱动有机EL元件13以重复地接通和关断。当比阴极46的电压高的正向电压(例如+5V)施加到阳极42时，有机EL元件13接通。当比阴极46的电压低的反向电压(例如-5V)施加到阳极42时，有机EL元件13关断。背光驱动器18将正向电压和反向电压交替地提供给有机EL元件13。这里，从负电压产生电路30提供的负电压用于施加到有机EL元件13的反向电压。
在该接合点处，可以施加正向电压和反向电压的周期是恒定的，并且重复频率可以是60Hz或更高。这是因为当重复频率被设置成60Hz或更高时，有机EL元件持续点亮地呈现给人眼。
接着，将描述液晶显示器件40的操作。图4示出用于描述功率开关34、负电压产生电路30、背光驱动器18、液晶显示单元20、背光10、和有机EL元件13的操作的时序图的实例。
如图4所示，当功率开关34断开时，负电压产生电路30和背光驱动器18都不工作，并且液晶显示单元20和背光10(有机EL元件13)未点亮。
当功率开关34接通时(在时刻t1)，第一负电压产生电路30开始输出-5V负电压。然后，背光驱动器18开始输出脉冲信号。同时，液晶显示单元20开始显示。具有+5V～-5V幅度的脉冲信号施加到有机EL元件13。因此，有机EL元件13(即背光10)被这些脉冲驱动并重复地接通和关断。当有机EL元件13处于关断(未点亮)状态时，反向电压施加到该有机EL元件13。
当液晶显示器件40在预定时刻(时刻t2)不使用时，液晶显示器件40呈现等待状态。在等待状态钟，液晶显示单元20关断以及背光驱动器18停止输出脉冲信号。因此，背光10在等待状态中未点亮。另外，在停止脉冲信号输出之后，背光驱动器18还输出负电压。因此，反向电压继续施加到有机EL元件13。
根据以上描述很清楚，在该实施例的液晶显示器件40中，从负电压产生电路30输出的负电压用于对背光10(即有机EL元件13)施加反向电压。液晶显示器件40设有用于驱动液晶显示单元20的负电压产生电路30。因此，在液晶显示器件40中，背光驱动器18不需要设有用于负电压的功率源电路，由此可以简化背光驱动器18的构造。
另外，液晶驱动电路和负电压产生电路可以同时制造。另外，背光10(即有机EL元件13)根据脉冲驱动操作重复并交替地接通和关断，以及当背光10关断时对其施加反向电压。另外，当液晶显示单元20和背光10处于等待状态以及未点亮时，反向电压也施加到有机EL元件13。当液晶显示器件(即液晶显示单元和背光)工作时，反向电压持续地施加到有机EL元件。因此，防止了有机EL元件13的发光强度的降低，并且液晶显示器件40可以长期保持高图像质量。
在本发明的另一液晶显示器件中，背光可以包括多个有机EL元件。这些有机EL元件的每一个可以沿液晶显示单元的水平方向延伸。这些有机EL元件可以沿液晶显示单元的垂直方向排成直线以形成背光。在这种情况下，有机EL元件可以在液晶显示单元的垂直扫描(主扫描)的同时重复点亮和未点亮。
例如，如图5所示，背光100可以包括在玻璃基板120上排成直线的多个(在图5中是四个)有机EL元件130。每个有机EL元件130具有条形或线形，并且沿液晶显示单元的水平方向延伸。这些有机EL元件130沿液晶显示单元的垂直方向排成直线。
在有源矩阵液晶面板用于液晶显示单元的液晶面板的情况下，对应于正被写入数据的这行的液晶显示单元(即沿水平方向延伸的像素行)的有机EL元件130关断，以及对应于在被写入数据之后液晶分子的方向正在改变的这行的液晶显示单元的有机EL元件130也关断。剩余的有机EL元件130的全部或一些点亮。照这样，如果在液晶显示单元的垂直扫描(主扫描)的同时控制包括背光100的有机EL元件130的点亮或未点亮，则能够改善液晶显示单元的动画的画面质量。
另外，在液晶显示单元利用无源矩阵液晶面板的情况下，只有对应于被写入数据的这行的液晶显示单元的有机EL元件130接通。在该无源矩阵液晶面板中，只有被写入数据的这行的液晶显示单元是可见的，并且在剩余行上不显示期望图像。因此，当在液晶显示单元的垂直扫描的同时控制包括背光100的有机EL元件130的点亮和未点亮时，可以关断对应于不显示预期图像的这行的液晶显示单元的有机EL元件130。这允许降低功耗。
可以对上述实施例进行各种修改、修正、变形和/或改善。在不脱离附属权利要求的内容和范围的情况下可以进行各种修改。由此，本发明的器件和方法包含公知或以后研制的所有修改、修正、变形和/或改善。
例如，在上述实施例中，反向电压(负电压)通常在正向电压不施加到背光10时施加到有机EL元件13。然而，可以对用于将反向电压施加到有机EL元件13的时间和方法进行各种修改。例如，当驱动液晶显示单元20和背光10时可以不施加反向电压，代替地，可以只有当液晶显示单元20和背光10处于等待状态时才施加反向电压。
另外，在当液晶显示单元20和背光10处于等待状态时施加反向电压的情况下，可以修改施加反向电压的时间。例如，可以从等待状态开始的时刻施加反向电压长达预定周期，或者可以在整个等待状态期间持续施加反向电压。而且，施加反向电压的时间可以修改成对应于刚好在等待状态之前的液晶显示单元20和背光10的驱动周期。例如，在刚好在等待状态之前的液晶显示单元20和背光10的驱动周期很长的情况下，在一个长周期内施加反向电压。在刚好在等待状态之前的液晶显示单元20和背光10的驱动周期很短的情况下，在一个短周期内施加反向电压。由此，反向电压可以施加到有机EL元件13长达防止有机EL元件13的发光强度降低所需要的时间。
由此能够有效地防止有机EL元件的发光强度的降低。
另外，负电压产生电路30不是必须形成在液晶面板22上。代替地，负电压产生电路30可以与液晶面板22分开形成，并且可以向液晶面板22提供负电压以及向有机EL元件13提供反向电压。
液晶显示器件40可以具有多种显示特征而与该显示是彩色还是黑白色无关。
有机EL元件13形成为底部发射型。然而，有机EL元件13可以形成为顶部发射型，其中从有机发光层发射的光从与基板侧相对的侧被提取。在这种情况下，基板12可以是诸如玻璃基板等之类的透明基板，或者可以是诸如金属基板之类的不透明基板。然而，在引出光的侧的保护部分和阴极必须是透明的。
当然本发明的液晶显示器件可以安装在小型电子设备中，例如移动电话、数字摄像机、数字照相机等。另外，液晶显示器件可以安装在介质和大的电子设备中，例如计算机显示器、液晶电视机等。
最后，尽管已经详细描述了优选实施例，但是这些实施例仅用于说明的目的而不是限制性的。应当理解，在不脱离附属权利要求的精神或范围的情况下可以进行各种改变和修改。此外，这里公开的另外的特征和方面也可以单独地或者结合上述方面和特征使用。
权利要求
1.一种液晶显示器件，包括液晶显示单元，设置在该液晶显示单元后面的背光，该背光具有有机电致发光元件，以及与该液晶显示单元和该背光相连的负电压产生电路，该负电压产生电路向液晶显示单元提供负电压并向有机电致发光元件提供反向电压。
2.根据权利要求1的液晶显示器件，其中液晶显示单元包括液晶面板和用于驱动该液晶面板的液晶驱动电路，以及其中负电压产生电路和液晶驱动电路形成在液晶面板上。
3.根据权利要求1或2的液晶显示器件，进一步包括与负电压产生电路和有机电致发光元件相连的有机电致发光驱动电路，该有机电致发光驱动电路具有以下两个功能(1)驱动有机电致发光元件重复接通和关断，以及(2)当有机电致发光元件未点亮时，使用从负电压产生电路提供的负电压将反向电压施加到该有机电致发光元件。
4.根据权利要求3的液晶显示器件，其中背光包括沿液晶显示单元的垂直方向排成直线的多个有机电致发光元件，以及其中在液晶显示单元的垂直扫描的同时，有机电致发光驱动电路驱动有机电致发光元件接通和关断。
5.一种电子设备，包括液晶显示单元，设置在该液晶显示单元后面的背光，该背光具有有机电致发光元件，以及与该液晶显示单元和该背光相连的负电压产生电路，该负电压产生电路向液晶显示单元提供负电压并向有机电致发光元件提供反向电压。
6.根据权利要求5的电子设备，其中液晶显示单元包括液晶面板和用于驱动该液晶面板的液晶驱动电路，以及其中负电压产生电路和液晶驱动电路形成在液晶面板上。
7.根据权利要求5或6的电子设备，进一步包括与负电压产生电路和有机电致发光元件相连的有机电致发光驱动电路，该有机电致发光驱动电路具有以下两个功能(1)驱动有机电致发光元件重复接通和关断，以及(2)当有机电致发光元件未点亮时，使用从负电压产生电路提供的负电压将反向电压施加到该有机电致发光元件。
8.根据权利要求7的电子设备，其中背光包括沿液晶显示单元的垂直方向排成直线的多个有机电致发光元件，以及其中在液晶显示单元的垂直扫描的同时，有机电致发光驱动电路驱动有机电致发光元件接通和关断。
9.根据权利要求5的电子设备，其中当液晶显示单元和背光处于等待状态时负电压产生电路将反向电压施加到有机电致发光元件。
全文摘要
一种液晶显示器件(40)可以包括液晶显示单元(20)、背光(10)、和负电压产生电路(30)。背光(10)可以设置在液晶显示单元(20)的后面。背光(10)可以包括有机EL元件(13)。负电压产生电路(30)优选向液晶显示单元(20)提供负电压，以及向有机EL元件(13)提供反向电压。
文档编号H05B33/00GK1881042SQ20061009369
公开日2006年12月20日 申请日期2006年6月13日 优先权日2005年6月13日
发明者岩田大武 申请人:株式会社丰田自动织机