JP2004296162A - 発光表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】使用環境に応じて、優れたコントラスト特性や表示輝度特性を有する発光表示装置を提供する。
【解決手段】本発明は、光を発する発光層と、発光層上に設けられた第１の透明電極と、第１の透明電極上に設けられたコレステリック液晶層と、コレステリック液晶層上に設けられた第２の透明電極と、第２の透明電極上に設けられた位相差板と、位相差板上に設けられた偏光板と、第１の透明電極と第２の透明電極とを介してコレステリック液晶層に電圧を印加する電圧印加手段とを具備することを特徴とする発光表示装置を提供する。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は発光表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
エレクトロルミネセンス（ＥＬ）素子は、低消費電力、広視野角、高速応答、薄型、軽量の表示素子として注目されている。特に、発光層に有機薄膜を用いた有機ＥＬ素子（有機ＬＥＤとも呼ばれる）は、赤色、緑色、青色の発光色が得られるため、フルカラー表示が可能である。
【０００３】
一般に、有機ＥＬ素子は、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ）からなる透明電極と、低仕事関数の金属からなる反射電極と、これらに挟まれた有機薄膜（発光材料層）とを有する。透明電極は可視光を透過する電極であり、反射電極は鏡のように可視光を反射率させる電極である。有機ＥＬ素子において、一方の電極に透明電極が用いられるのは、発光した光を取り出すためである。また、もう一方の電極に反射電極が用いられるのは、透明電極と反対側に発した光を反射電極で反射させて、透過電極側から取り出すためである、これにより、発光した光の取り出し効率を増加させることができる。なお、アルミなどの仕事関数の低い金属を製膜すると、金属がもつ光沢によって、容易に反射電極が得られる。
【０００４】
しかしながら、反射電極を用いると、太陽光や部屋の照明といった外光が反射電極で反射してしまう。その結果、明るい場所で使用すると、黒表示が十分暗くならず、コントラストが低下するという問題が生じてしまう。
【０００５】
この問題を解決するために、有機ＥＬ素子の透過電極側の表面に、１／４波長板と偏光板とを積層した構成がある（例えば、特許文献１参照）。このように、１／４波長板と偏光板とによって円偏光フィルタを構成した場合、入ってきた外光は、入射するときと出ていくときとで偏光板により吸収される。したがって、外光の反射が防止されて、黒表示をより暗くすることが出来る。ところが、この構成では、発光層で発光した光のうち一方の円偏光成分が偏光板に吸収されてしまい、円偏光フィルタを用いなかった場合に比べて、白表示時の輝度が約５０％に減少してしまうという問題があった。
【０００６】
この問題を解決するためには、上述の有機ＥＬ素子と円偏光フィルタとを有する構成において、有機ＥＬ素子と１／４波長板の間にコレステリック液晶をポリマー化した、コレステリック液晶フィルムを入れたものがある（例えば、特許文献２参照）。コレステリック液晶フィルムの選択反射波長は、発光層が発する光の波長や、外部から有機ＥＬ素子に入射する光（外光）の波長と概略一致するものとしている。この場合、発光層で発光した光は直接、あるいは反射電極で反射した後、コレステリック液晶フィルムに入射する。入射した光のうち、一方の円偏光成分はコレステリック液晶フィルムを透過する。そして、他方の円偏光成分はコレステリック液晶フィルムによって選択反射されるが、反射電極で反射される際に上述した一方の円偏光となり、コレステリック液晶フィルムを透過する。これらの光は１／４波長板を通り、偏光板の透過軸と平行の直線偏光となり、偏光板を透過する。これにより、特許文献１の構成では偏光板に吸収されていた光が透過できる。
【０００７】
しかしながら、コレステリック液晶フィルムを入れると、今度は一部の外光が反射電極やコレステリック液晶フィルムの反射により偏光板を透過して、外に出るようになってしまう。したがって、外光の反射を防止することができない。
【０００８】
【特許文献１】
特表平８−５０９８３４号公報（第４−９頁、第４図）
【特許文献２】
特開２００１−３５７９７９公報（第２−５頁、第１図）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上述したことをまとめると、有機ＥＬ素子のみでは白は明るいが、黒が暗くない。有機ＥＬ素子に偏光板及び１／４波長板を貼ると、黒は暗くなるが、白が犠牲になる。有機ＥＬ素子に偏光板及び１／４波長板及びコレステリック液晶フィルムを貼ると、白は明るいが、黒が暗くない。つまり、従来は明るい白と暗い黒を同時に得ることができなかった。
【００１０】
本発明は、以上の問題に鑑み、使用環境に応じて、優れたコントラスト特性や表示輝度特性を有する発光表示装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
そこで本発明は、光を発する発光層と、発光層上に設けられた第１の透明電極と、第１の透明電極上に設けられたコレステリック液晶層と、コレステリック液晶層上に設けられた第２の透明電極と、第２の透明電極上に設けられた位相差板と、位相差板上に設けられた偏光板と、第１の透明電極と第２の透明電極とを介してコレステリック液晶層に電圧を印加する電圧印加手段とを具備することを特徴とする発光表示装置を提供する。
【００１２】
本発明においては、コレステリック液晶層は、電圧無印加時には、発光層が発する光のうち、第１の円偏光成分を反射し、第１の円偏光成分とは逆の第２の円偏光成分を透過し、コレステリック液晶層は、電圧印加手段による電圧印加時には、第１の円偏光成分及び第２の円偏光成分を透過しても良い。さらに本発明においては、位相差板の作用により、偏光板が第１の円偏光成分を吸収しても良い。
【００１３】
また本発明においては、位相差板が、１／４波長板であっても良い。
【００１４】
また本発明においては、発光層が、反射電極と、反射電極上に設けられ有機または無機の薄膜からなる発光材料層と、発光材料層上に設けられた第３の透明電極とを含んでも良い。
【００１５】
また本発明においては、コレステリック液晶層に印加する電圧の値を変化させる印加電圧制御手段をさらに具備しても良い。
【００１６】
また本発明においては、発光層は発光色の異なる複数種類の画素がマトリクス状に配置されたものであり、コレステリック液晶層の選択反射波長は複数種類の発光色に対応するよう複数種類設けられても良い。
【００１７】
また本発明においては、発光層は発光色の異なる複数種類の画素がマトリクス状に配置されたものであり、コレステリック液晶層に印加される電圧の値は複数種類の発光色に対応するよう複数種類設けられても良い。
【００１８】
また本発明においては、コレステリック液晶層は、コレステリック液晶材料が有機または無機の媒体中に分散されたものであっても良い。
【００１９】
また本発明においては、発光層は発光色の異なる複数種類の画素がマトリクス状に配置されたものであり、コレステリック液晶層中のコレステリック液晶材料と媒体との体積比が複数種類の発光色に対応するよう複数種類設けられても良い。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態に係る発光表示装置について詳細に説明する。まず、本実施形態に係る発光表示装置の基本構成を図１及び図２を用いて説明する。
【００２１】
図１及び図２に示すように、本実施形態の発光表示装置は、封止用基板１０と、封止用基板１０上の下部電極９（反射電極、反射部材）と、下部電極９上の発光材料層８と、発光材料層８上の上部電極７（第３の透明電極）とにより、有機ＥＬ素子部が形成されている。有機ＥＬ素子部の上には、透明基板６と、透明基板６上の透明電極４ｂ（第１の透明電極）と、透明電極４ｂ上のコレステリック液晶層５と、コレステリック液晶層５上の透明電極４ａ（第２の透明電極）とにより、コレステリック液晶部が形成されている。さらにコレステリック液晶部の上には、透明電極４ａ上の透明基板３と、透明基板３上の位相差板２と、位相差板２上の偏光板１とを有する。本実施形態の発光表示装置は、有機ＥＬ素子部において画像情報に応じた表示を行い、コレステリック液晶部においてコントラスト特性や輝度特性を調整する。
【００２２】
図３に示すように、下部電極３１が透明電極であって、上部電極７、発光材料層８及び下部電極３１からなる発光層１１の下層に反射部材として反射板３２を備えた構造でもよい。図１のように下部電極９を反射電極とした場合には構造が簡単になるという効果がある。また、図３のように下部電極３１と反射板３２とを分離させた場合には、反射板３２として反射率の高い材料を用いることにより、発光材料層８からの発光を高効率に用いることが出来るという効果がある。
【００２３】
上部電極７と下部電極９、及びこれに挟まれる発光材料層８によって発光層１１が形成される。そして、上部電極７と下部電極９との間に電圧を印加して電荷を注入する、つまり電流を流すことによって、発光材料層８中で電子と正孔とが再結合して発光する。透明電極４ａ、４ｂを介してコレステリック液晶層５に電圧を印加することにより、この発光材料層８での発光と、太陽光や部屋の照明といった外光とは次のような挙動を示す。図１、図２では、有機ＥＬ素子部からの光を破線で示し、外光を実線で示す。
【００２４】
まず、図１に示すように、コレステリック液晶層５に電圧を印加せず無印加状態とすると、コレステリック液晶層５は、螺旋ピッチに応じた波長の光を選択反射する。この選択反射波長範囲を、発光材料層８が放出する光の波長範囲と概略等しくあるいは、波長範囲より広くすれば、図１に示す挙動が得られる。
【００２５】
つまり、発光材料層８で発光した光（２つの円偏光成分を含む）は、直接あるいは下部電極９で反射した後、コレステリック液晶層５に入射する。入射した光のうち、一方の円偏光成分はコレステリック液晶層５を透過する。ここでは、右回りの円偏光成分がコレステリック液晶層５を透過するものとする。このとき、左回りの円偏光成分はコレステリック液晶層５によって選択反射されるが、下部電極９で反射される際に、右回りの円偏光となることから、今度はコレステリック液晶層５を透過する。この光は位相差板２を通り、偏光板１の透過軸と平行の直線偏光となり、偏光板１を透過する。これにより、偏光板１に光を吸収させることなく透過させることができる。
【００２６】
このとき、外光は下部電極９で一部反射される。つまり、偏光板１を透過した一部の外光は、位相差板２を通ることで、右回りの円偏光となるよう配置する。この右回りの円偏光は、コレステリック液晶層５を透過し、下部電極９で反射する際、位相が１８０度ずれて左回りの円偏光となる。この光はコレステリック液晶層５で反射され、再び下部電極９で反射される。すると今度は右回りの円偏光となり、コレステリック液晶層５を透過する。この光は位相差板２を通り、偏光板１の透過軸と平行の直線偏光となり、偏光板１を透過する。
【００２７】
このように、コレステリック液晶層５を電圧無印加状態とした場合は、外光は多少反射されるが、発光層からの光の偏光板による吸収は概略無くなり、良好な白表示を得ることができる（白優先モード）。これは、有機ＥＬ素子に、コレステリック液晶フィルム、１／４波長板及び偏光板を積層した場合と同じになる。
【００２８】
次に、図２に示すように、コレステリック液晶層５に十分大きな電圧を印加して電圧印加状態とすると、コレステリック液晶層５中の液晶分子は分子長軸が電場と平行に配向（ホメオトロピック配向）し、光学的に等方性になる。すなわち、コレステリック液晶層が存在しないのと光学的には同じ状態を得ることができ、図２に示す挙動が得られる。
【００２９】
つまり、発光材料層８で発光した光は、直接あるいは下部電極９で反射した後、コレステリック液晶層５を透過するが、一方の円偏光成分は偏光板１で吸収される。ここでは、偏光板１の透過軸と位相差板２の光軸を左回りの円偏光成分が偏光板１で吸収されるよう設定する。この場合、白表示時の輝度は約５０％に減少する。
【００３０】
このとき、外光の一部は偏光板１を透過し、位相差板２を通ることで右回りの円偏光となる。この右回りの円偏光は、下部電極９で反射する際、位相が１８０度ずれて左回りの円偏光となる。この光は再び位相差板２を通り、入射したときと直行する方向の直線偏光となる。そのため、この光は偏光板１に吸収される。すなわち、外光の反射は防止され、黒表示がより暗くなる。
【００３１】
このように、コレステリック液晶層５を電圧印加状態とした場合は、発光材料層８からの光は約１／２が偏光板１によって吸収されるが、外光はほぼ完全に吸収され、良好な黒表示を得ることができる（黒優先モード）。これは、有機ＥＬ素子に、１／４波長板と偏光板を積層した場合と同じになる。
【００３２】
本実施形態では、コレステリック液晶層５への電圧の印加／無印加を選択することで、黒優先／白優先の２つのモードを選択することができる。例えば、炎天下の屋外や明るい部屋など外光が強い状況で使用する場合は、黒優先モードにすればよい。暗い室内など外光が弱い状況で使用する場合は、白優先モードにすればよい。あるいは、表示する映像によって、コレステリック液晶層５への電圧の印加／無印加を決めてもよい。例えば、黒っぽい色調の映像や暗い映像の場合は黒優先モード、白っぽい色調の映像や明るい映像の場合は白優先モードとすればよい。
【００３３】
使用環境に応じて、白優先モードと黒優先モードとを切り替えるには、有機ＥＬ素子に、コレステリック液晶フィルム、１／４波長板及び偏光板を積層した構成とし、１／４波長板及び偏光板を張ったり剥がしたりすることにより行うことも可能である。つまり、屋外など明るい場所では偏光板及び１／４波長板を貼り、屋内など暗い場所では偏光板及び１／４波長板を剥がすのである。しかしながら、特に大画面を形成する場合などは貼ったり剥がしたりするのは煩雑であり、貼ったり剥がしたりを繰り返すと接着力が劣化し、コレステリック液晶フィルムと１／４波長板との間にゴミがはさまると、その部分が表示ムラになるという問題がある。また、貼ったり剥がしたりを繰り返す過程で偏光板と１／４波長板との積層膜に伸び縮みが生じ、光学的な劣化が生じる可能性もある。
【００３４】
本実施形態によれば、このような問題が生じることなく、電圧の印加の有無により、使用環境に応じて、優れたコントラスト特性や表示輝度特性を有する発光表示装置を提供することが出来るのである。
【００３５】
本実施形態では、コレステリック液晶層５は、電圧無印加時に水平配向（プレーナー配向）するように透明電極４ａ、４ｂの表面が処理されている。この処理として、洗浄した透明電極４ａ、４ｂ表面をラビング処理する、透明電極４ａ、４ｂ上に配向膜（図示せず）を形成する、透明電極４ａ、４ｂ上に配向膜（図示せず）を形成後ラビング処理する、といった方法を取ることができる。
【００３６】
有機ＥＬ素子等の発光表示素子では、発光にともなって発熱も生じる。この熱で配向膜が変質すると、コレステリック液晶層５の配向状態が変化してしまう。これを防ぐためには、配向膜として、ポリイミド、ベンゾシクロブテンポリマー、カルドエポキシ樹脂を使用することが好ましい。また、透明基板３、６においても、発光表示素子の発熱の影響を（基板の劣化やそり）を防ぐため、耐熱性の高い基板、例えばガラス、ポリカーボネート、ポリサルフォン、ポリスチレン、ポリアクリレート、ポリエチレンテレフタレートを使用することが好ましい。
【００３７】
透明基板３、６の厚さは、透明基板３、６としてガラス基板を用いた場合、０．２ｍｍ以上０．７ｍｍ以下とすることが好ましい。０．２ｍｍ未満であると発光材料層８で生じた熱によりクラック（亀裂）が入りやすく、０．７ｍｍを超えると視差が生じたり、基板の光吸収による発光表示素子の透過率低下が顕著になる可能性がある。透明基板３、６として有機系材料を用いた場合は、その厚みは０．０５ｍｍ以上０．５ｍｍ以下とすることが好ましい。０．０５ｍｍ未満であると発光層で生じた熱により変形しやすく、０．５ｍｍを超えると基板の光吸収による発光素子の透過率低下が顕著になる可能性がある。これらの透明基板３、６や封止用基板１０は、コレステリック液晶層５や発光層１１の形成方法が異なる場合には、これらの基板を一部設けない場合もあるし、他の層に基板を設ける場合もある。
【００３８】
コレステリック液晶層５の厚さ、つまり、透明電極４ａと透明電極４ｂとの間隔は、コレステリック液晶分子が螺旋を５回から１５回程度巻く長さに制御されるのが好ましい。螺旋を巻く回数が、これより少ないと選択反射の反射率が低くなり、本実施形態の効果が十分に得られない。また、螺旋を巻く回数が、これより多いとホメオトロピック配向にするための印加電圧が高くなる、あるいはホメオトロピック配向時の透過率が低くなり、本発明の効果が十分に得られない。
【００３９】
また、コレステリック液晶層５に使用するコレステリック液晶の平均屈折率は、１．４から１．７の範囲にあることが好ましい。このようなコレステリック液晶材料は容易に合成できる。コレステリック液晶層５の選択反射波長は、螺旋ピッチに平均屈折率を乗じた波長の光を中心として、選択反射を生じる。発光表示素子の発光色が画素によって異なる場合、各発光色に対応する画素に形成するコレステリック液晶層５は、選択反射波長が発光色の波長を含むように制御される。
【００４０】
選択反射波長の範囲（バンド幅）は、コレステリック液晶の屈折率異方性Δｎと螺旋ピッチを乗した値となる。色純度の高い表示を得るには、発光色の波長範囲より、コレステリック液晶層５の選択反射の波長範囲を狭くすることが好ましく、Δｎを０．０９以下とすることが好ましい。さらに、コレステリック液晶が螺旋を８回以上巻く場合は、Δｎは０．０７以下であることが好ましい。
【００４１】
このようなコレステリック液晶としては、ネマティック液晶（メルク社製Ｅシリーズ、ＺＬＩシリーズ等）にカイラル剤（メルク社製ＣＢ−１５、Ｓ８１１等）を混合するなどして作製することが出来る。
【００４２】
本実施形態では、コレステリック液晶層５には、これを挟む一対の透明電極４ａ、４ｂから、画像情報とは独立な電圧が印加できるようになっている。そして、この印加電圧は、電圧印加手段（図示せず）によって制御される。このコレステリック液晶層５に印加する電圧は、「無印加」及び「ホメオトロピック配向となるような十分大きな電圧の印加」という２種類だけでなく、その中間の電圧の印加でもよい。中間の電圧（中間調）を印加すると、コレステリック液晶層中の液晶分子は、螺旋がほどけるための前駆現象として、螺旋ピッチが長くなり、選択反射波長が長波長側にシフトする。
【００４３】
この特性を用い、印加電圧制御手段（図示せず）を設け、発光表示装置の使用環境あるいは表示しようとする画像情報あるいは使用者の好みなどによって、印加電圧を切り替えることができ、例えば、色味を変えることが出来る
また、この特性を用い、有機ＥＬ素子の発光色に応じて選択反射波長を変えることもできる。例えば、赤、緑、青の３種類の画素を有する有機ＥＬ素子の場合、電圧無印加状態で青の波長の光を選択反射するようにコレステリック液晶層の螺旋ピッチを調整する。青の画素に対応する位置のコレステリック液晶層には電圧を印加せずに、赤及び緑の画素に対応する位置のコレステリック液晶層には、それぞれ選択反射波長が赤及び緑となるように、適当な電圧を印加する。これにより、画素の発光色に合った螺旋ピッチを容易に得ることができる。
【００４４】
また、上述のように、コレステリック液晶層の選択反射波長を印加電圧の大きさで制御するのではなく、コレステリック液晶層の材料自体（例えばカイラル成分の添加量）を変えることで選択反射波長を制御してもよい。
【００４５】
さらに、コレステリック液晶層５として高分子分散型のコレステリック液晶を使用してもよく、その場合には以下の効果がある。有機ＥＬ素子では、電気エネルギーが光エネルギーと熱エネルギーに変換される。発光効率の低い有機ＥＬ素子の場合、発熱により有機ＥＬ素子の温度が上昇する。この温度上昇の影響でコレステリック液晶層の螺旋ピッチが変化して、選択反射波長がシフトすることがある。発光色の波長と選択反射波長がずれると、本実施形態の効果が減少する。ところが、高分子分散型のコレステリック液晶を使用すると、コレステリック液晶分子は高分子のマトリックス（網目構造）で固定させるため、温度変化による螺旋ピッチの変化が鈍くなる。よって、温度による選択反射波長のずれが抑制され、信頼性が向上する。
【００４６】
高分子分散型のコレステリック液晶層５とする場合は、コレステリック液晶を分散させるマトリックス（媒体）としては、ポリシロキサン、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂などが好ましい。特に、ポリシロキサンは耐熱性に優れ、発光材料層の発熱の影響で、高分子分散型コレステリック液晶が劣化することを防止でき好ましい。また、アクリル系樹脂は緻密なポリマーネットワークを形成するため、温度変化に伴う選択反射波長の変化を抑制することができ、好ましい。
【００４７】
なお、高分子分散型のコレステリック液晶ではなく、側鎖あるいは主鎖にコレステリック液晶基を付加したコレステリック高分子液晶（コレステリック相を呈する側鎖型あるいは主鎖型高分子液晶）では、電場を印加してもホメオトロピック配向にならず、あるいはホメオトロピック配向にするために必要な電圧が非常に高く、実用上問題となる。一方、高分子分散型のコレステリック液晶は、数ボルトから数十ボルトの印加でホメオトロピック配向とすることができるので、携帯電話やノート型パソコン等の携帯機器に使用する場合においても、電圧供給が問題にならない。
【００４８】
また、高分子分散型コレステリック液晶を作製する際、高分子分散型コレステリック液晶前駆体の重合条件を画素の発光色に合わせて変化させることで、コレステリック液晶の螺旋ピッチを変えることができる。例えば、コレステリック液晶とマトリックスの配合比や、重合時間を変化させることにより、画素の発光色に合った螺旋ピッチを容易に得ることができる。
【００４９】
また、本実施形態においては、偏光板１としては、偏光を吸収させる材料としてヨウ素を用いたヨウ素系の偏光板等（日東電工社製のＳＥＧシリーズ等）を用いることが出来る。また、位相差板２としては、黒優先モードでの外光反射が最も小さくなるため、１／４波長板が好ましく用いられる。また、位相差板２としては、ポリカーボネート等を用いることが出来る。
【００５０】
図４に本発明の他の実施形態に係る発光表示装置のＲＧＢ各１画素分の概略断面図を示す。
【００５１】
図４に示すように、本実施形態の発光表示装置の有機ＥＬ素子部分は、透明基板６上、ここでは図面下方向にＴＦＴ４２が形成され、ＴＦＴ４２に接続されたＩＴＯ（例えばアノード）７、正孔注入層４６、発光材料層８、バッファ層４４、対向電極（例えばカソード）４５、反射電極９が順次積層され、夫々の画素は隔壁４７によって分離形成されている。発光材料層８として、発光材料８ａは発光中心の色素分子として赤の発光を示す材料が、発光材料８ｂは発光中心の色素分子として緑の発光を示す材料が、発光材料８ｃは発光中心の色素分子として青の発光を示す材料が使用されており、夫々赤、緑、青の発光色を示す画素となっている。さらに、反射電極９と対向するようパージガス４８を介して封止用基板１０が形成されている。発光素子の周辺部には、酸素や水分の浸入を防ぐために封止用シール４３が形成されている。
【００５２】
透明基板６のもう一方の表面（ＴＦＴを形成した面の反対側）には透明電極４ｂが形成され、この上にコレステリック液晶層５が形成されている。コレステリック液晶層５ａ、５ｂ、５ｃはスペーサ壁４１により分離されている。コレステリック液晶層５を挟んで透明基板６と対向する面に、透明電極４ａを介して透明基板３が配置され、透明基板３には位相差板２と偏光板１が添付されている。なお、位相差板２は可視光の波長範囲において１／４波長となるような、１／４波長板が好ましい。コレステリック液晶層５を挟む一対の透明電極４ａ、４ｂは、電圧印加手段（図示せず）に電気的に接続されている。
【００５３】
本実施形態の発光表示装置において発光を行う際は、画像情報に応じて、ＴＦＴ４２によって適宜いずれかの発光材料層８ａ、８ｂ、８ｃの透明電極７−反射電極９間に電圧を印加することで、その発光材料層から所望の色を発光させる。すなわち、透明電極７から供給された正孔は正孔注入層４６を通して発光材料８へ、カソード４５から供給された電子はバッファ層４４を通して発光材料８へ達する。その結果、発光材料層中で正孔と電子が再結合することで発光が生じ、透明基板６側からこの所望の色が出射される。なお、正孔注入層４６やバッファ層４４は必須ではなく、発光材料へ正孔や電子が効率よく注入されれば、正孔注入層４６やバッファ層４４を省くことができる。
【００５４】
このような画素を２次元的に配列することで、本実施形態の発光表示装置を作製することができる。図４では、薄膜トランジスタ４２をコレステリック液晶層５側に形成したが、封止用基板１０側に形成してもよい。
【００５５】
本実施形態においては、発光材料層８ａ、８ｂ、８ｃが各画素で隔壁４７により分離されており、複数の発光色を有する複数種類の画素を有するが、コレステリック液晶層５ａ、５ｂ、５ｃもスペーサ壁４１によって区切られていることから、コレステリック液晶層５の材料を変えることにより、夫々の画素に合わせた選択反射波長を持たせることが出来る。したがって、より優れたコントラスト特性や表示輝度特性を有する発光表示装置を提供することが出来る。
【００５６】
次に、本発明のさらに他の実施形態に係る発光表示装置のＲＧＢ各１画素分の概略断面図を図５に示す。
【００５７】
図５の有機ＥＬ素子部分は図４と同じであるため説明を省略する。
【００５８】
本実施形態の発光表示装置は、透明基板６の有機ＥＬ素子部分を形成したのとは逆の面にもＴＦＴ５１とこれに接続する透明電極５２が形成されている。なお、このＴＦＴ５１は、有機ＥＬ素子側のＴＦＴ４２と同じ位置に設けられ、透明電極５２の位置も有機ＥＬ素子側の透明電極７に対応している。
【００５９】
そして、位相差板２と偏光板１とが添付された透明基板３の反対側の面には透明電極４ａが形成されており、この透明電極４ａ側の面と、上述の透明基板６のＴＦＴ５１と透明電極５２とを形成した側の面との間にコレステリック液晶層５が挟まれている。
【００６０】
本実施形態においては、発光材料層８ａ、８ｂ、８ｃに対応する位置のコレステリック液晶層５に夫々電圧を印加できる、ＴＦＴ５１に接続された透明電極５２が形成されていることから、コレステリック液晶層５に画素毎に電圧を印加できる。従って、これらには各発光色の選択反射波長にあった電圧を印加すればよい。よって、より優れたコントラスト特性や表示輝度特性を有する発光表示装置を提供することが出来る。また、隔壁を作る工程や、隔壁間に選択反射波長の異なる液晶材料を注入する工程を省くことが出来る。
【００６１】
以下、本発明の各実施例を説明する。
（実施例１）
図１や図２に示すように、単色の有機ＥＬ材料で発光層を形成し、固定パターンを表示する発光表示装置を作製した例について説明する。
【００６２】
まず、厚さ約０．５ｍｍの無アルカリガラス基板６の両面に、透明性導電材料であるＩＴＯを膜厚約７０ｎｍで製膜した。一方は透明電極７（アノード）、もう一方はコレステリック液晶層５に電圧を印加するための透明電極４ｂとなる。次に、正孔注入層（図示せず）として、ポリエチレンジオキシチオフェンとポリスチレンスルホン酸塩の会合体（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ、商品名：ＢＡＹＴＲＯＮ（登録商標）Ｐ ＶＰ ＣＨ８０００（バイエル社製））の水溶液をディップ方式によって透明電極７上に塗布し、ホットプレート上で加熱することで、膜厚約２０ｎｍの正孔注入層を製膜した。この上に、発光材料層８として赤色発光のポリ（３−アルキルチオフェン）（ｐｏｌｙ［３−ａｌｋｙｌｔｈｉｏｐｈｅｎｅ］：ＰＡＴ）を、スピンコート方式によって製膜した。
【００６３】
この上に、反射電極９（カソード）として厚さ約１００ｎｍのカルシウムと厚さ約３００ｎｍの銀を順次蒸着した。その上にシリコン窒化膜（ＳｉＮｘ）をプラズマＣＶＤ法で約３μｍの厚さで形成することにより封止膜１０を設け、酸素や空気が反射電極９を通って発光材料層８に浸入するのを防止した。ここまでが発光層１１の作製方法である。
【００６４】
発光層１１を形成した側と反対側の透明電極４ｂ上に、ポリイミド溶液（商品名：オプトマーＡＬ−１０５１、ＪＳＲ製）を印刷し、ホットプレート上で加熱することで、ポリイミド配向膜（図示せず）を形成した。厚さ約０．３ｍｍのポリサルフォンからなる透明基板３上にも、透明電極４ａとしてＩＴＯを用いてスパッタリング法により形成し、同様にして配向膜（図示せず）も形成した。これらの配向膜の表面を、ラビング処理（レーヨンの布で擦る）した。ラビング処理した配向膜同士が対向するように、透明基板３と６を対向した。このとき、透明基板３側には直径約７μｍのスペーサ粒子（ミクロパール、積水ファインケミカル製）を散布し、透明基板６の周辺部（注入口部分を除く）にはシール剤（ストラクトボンド、三井化学製）を塗布した。荷重をかけながらシール剤をオーブン内で硬化し、セルを形成した。セル内部を真空に引き、コレステリック液晶材料を注入してコレステリック液晶層５を形成し、その後注入口部分をＵＶ接着剤で封止した。コレステリック液晶材料としては、コレステリルクロライドとコレステリルパラゴネートの１：２の混合物を使用した。なお、このコレステリック液晶材料の屈折率は１．５であった。
【００６５】
このセルの透明電極４ａを形成したのと反対側の透明基板３の表面に、１／４波長板２及び偏光板１からなる円偏光板（日東電工製）を添付した。発光層１１を構成する透明電極７及び反射電極９に、発光材料を発光させるための電流印加手段（図示せず）を接続した。また、コレステリック液晶層５を挟む一対の透明電極４ａ、４ｂには、コレステリック液晶層５を動作させるための電圧印加手段（図示せず）を接続した。
【００６６】
以上のようにして作製された発光表示装置は、使用環境に応じて優れたコントラスト特性及び表示輝度を与えることができた。例えば、３００ルクスで使用した場合、コレステリック液晶に２０Ｖを印加してホメオトロピック配向にしたところ、２００：１のコントラストが得られた。同じ条件下で、従来のコレステリック液晶フィルム、１／４波長板及び偏光板を使用した場合は、外光反射の影響でコントラストは１０：１であった。
【００６７】
また、５０ルクスで使用した場合、コレステリック液晶層５を電圧無印加としてプレーナー配向にしたところ、４００：１のコントラストが得られた。同じ条件下で、１／４波長板及び偏光板のみを貼り付けた場合は、コントラストは２５０：１であった。
（実施例２）
図４に示すように、３種の発光色（赤、緑、青）の有機ＥＬ材料で発光層を形成し、アクティブ・マトリックス駆動する発光表示装置を作製した例について説明する。
【００６８】
まず、厚さ約０．７ｍｍの無アルカリガラス基板６上に常法によりポリシリコンＴＦＴ４２を形成し、このＴＦＴ４２に電気的に接続される透明電極７（アノード）としてＩＴＯを膜厚約５０ｎｍとなるよう製膜した。また、フォトレジストプロセスにより感光性アクリル樹脂からなる隔壁４７を、透明電極７部分が開口するように格子状に形成した。この透明電極７上に、実施例１と同様な材料、方法により正孔注入層４６を形成した。
【００６９】
正孔注入層４６上に３種類の発光材料層８ａ、８ｂ、８ｃをインクジェット方式により塗布した。赤の発光材料８ａとしては、実施例１と同様の材料を用いた。緑の発光材料８ｂとしては、ｐ−ポリエチエンビニレンに緑の色素化合物を約０．５ｗｔ％ドーピングしたものを用いた。青の発光材料８ｃとしては、ポリ（９，９’−ジアルキルフルオレン）を用いた。
【００７０】
この上に、バッファ層４４として厚さ約３ｎｍのフッ化リチウムをスパッタリングにより形成した。その上に、対向電極（カソード）４５として厚さ約１００ｎｍのカルシウムを形成し、さらにその上に厚さ約３００ｎｍの銀の反射電極９を形成した。これと、周辺部に封止用シール４３を塗布した封止用基板１０を貼り合せ、封止用シール４３に紫外線を照射し硬化させた。封止用基板１０と反射電極９の間は、乾燥窒素ガスからなるパージガス４８で満たした。ここまでが発光層の作製方法である。
【００７１】
透明基板６の、発光層を形成した側と反対側の面にＩＴＯ製の透明電極４ｂをスパッタリングにより形成した。この上に、ポリイミド溶液（商品名：オプトマーＡＬ−１０５１、ＪＳＲ製）を印刷し、ホットプレート上で加熱することで、ポリイミド配向膜（図示せず）を形成した。
【００７２】
次に、厚さ約０．５ｍｍの無アルカリガラス製の透明基板３上に、透明電極４ａとしてＩＴＯを用いてスパッタリング法により形成し、その上に感光性アクリル樹脂を用いてフォトリソグラフィー工程によりスペーサ壁４１を形成した。この上にも、同様にして配向膜（図示せず）を形成した。
【００７３】
透明基板３、６上の透明電極４ａ、４ｂに形成した配向膜の表面を、ラビング処理（レーヨンの布で擦る）した。透明電極４ａ、スペーサ壁４１及び配向膜を形成した透明基板３の上に、真空下で３種類のコレステリック材料５ａ、５ｂ、５ｃを適量だけ滴下した。この上に、あらかじめ周辺部にシール剤（ストラクトボンド、三井化学製）を塗布した透明基板６を、配向膜同士が対向するようにのせ加圧し、シール剤を紫外線硬化してセルを形成した。これにより、スペーサ壁４１で分離される領域に、３種類のコレステリック材料５ａ、５ｂ、５ｃが保持される。３種類のコレステリック材料５ａ、５ｂ、５ｃは、各発光層８ａ、８ｂ、８ｃの発光色に対応した螺旋ピッチを有する。すなわち、赤の発光層８ａに対しては赤の波長の選択反射を有するコレステリック材料５ａを使用し、緑の発光層８ｂに対しては緑の波長の選択反射を有するコレステリック材料５ｂを使用し、青の発光層８ｃに対しては青の波長の選択反射を有するコレステリック材料５ｃを使用した。なお、各コレステリック材料５ａ、５ｂ、５ｃは、シアノ系ネマティック液晶（メルク社製のＥ７）に添加するシアノ系カイラル剤（メルク社製のＣＢ−１５）の量を変えることで調製した。
【００７４】
このセルの透明基板３の表面（ただし透明電極４ａと反対側）に、１／４波長板２及び偏光板１からなる円偏光板（日東電工製）を添付した。また、薄膜トランジスタ４２のソース及びゲート配線、並びに反射電極９に、発光層を駆動するための駆動手段（図示せず）を接続した。また、コレステリック液晶層５ａ、５ｂ、５ｃを挟む一対の透明電極４ａ、４ｂには、コレステリック液晶を動作させるための電圧印加手段（図示せず）を接続した。
【００７５】
以上のようにして作製された発光表示装置は、使用環境に応じて優れたコントラスト特性及び表示輝度を与えることができた。また、コレステリック液晶層をもたない場合と比較して、発光表示装置の色純度が向上した。
（実施例３）
図５に示すように、３種の発光色（赤、緑、青）の有機ＥＬ材料で発光層を形成し、コレステリック液晶層にも薄膜トランジスタを形成した例について説明する。
【００７６】
まず、実施例２と同様に発光層を作製した。
【００７７】
透明基板６の、発光層を形成した側と反対側の面に、常法によりアモルファス・シリコンの薄膜トランジスタ５１及びこれに電気的に接続されるＩＴＯ製の透明電極５２を形成した。この上に、ポリイミド溶液（商品名：オプトマーＡＬ−１０５１、ＪＳＲ製）を印刷し、ホットプレート上で加熱することで、ポリイミド配向膜（図示せず）を形成した。なお、この薄膜トランジスタ５１は、発光層の薄膜トランジスタ４２と同じ位置に設けられ、この透明電極５２の位置も発光層の透明電極７に対応している。
【００７８】
次に、厚さ約０．３ｍｍの無アルカリガラス製の透明基板３上に、透明電極４ａをスパッタリングにより形成した。この上にも、同様にして配向膜（図示せず）を形成した。
【００７９】
透明基板３、６上の透明電極４ａ、４ｂに形成した配向膜の表面を、ラビング処理（レーヨンの布で擦る）した。ラビング処理した配向膜同士が対向するように、透明基板３と６を対向した。このとき、透明基板３側には直径約５μｍのスペーサ粒子（ミクロパール、積水ファインケミカル製）を散布し、透明基板６の周辺部（注入口部分を除く）にはシール剤（ストラクトボンド、三井化学製）を塗布した。荷重をかけながらシール剤をオーブン内で硬化し、セルを形成した。セル内部を真空に引き、コレステリック液晶材料を注入してコレステリック液晶層５を形成し、その後注入口部分をＵＶ接着剤で封止した。コレステリック液晶材料としては、フッ素系ネマティック液晶とカイラル剤（メルク社製のＳ８１１）の１：２の混合物を使用した。
【００８０】
このセルの透明電極４ａを形成したのと反対側の透明基板３の表面に、１／４波長板２及び偏光板１からなる円偏光板（日東電工製）を添付した。また、薄膜トランジスタ４２のソース及びゲート配線、並びに反射電極９に、発光層を駆動するための駆動手段（図示せず）を接続した。また、コレステリック液晶層用の薄膜トランジスタ５１のソース及びゲート配線、並びに対向する透明電極４ａには、コレステリック液晶を駆動するための駆動手段（図示せず）を接続した。
【００８１】
本発光表示装置を白優先モードで使用する場合、薄膜トランジスタ５１に接続された透明電極５２には、各々異なる電圧を印加した。すなわち、透明電極５２には７Ｖ、４Ｖ、０Ｖと夫々異なる電圧を印加して、コレステリック液晶の選択反射波長が、対応するそれぞれの発光色の波長を含むようにした。
【００８２】
以上のようにして作製された発光表示装置は、使用環境に応じて優れたコントラスト特性及び表示輝度を与えることができた。
（実施例４）
３種の発光色（赤、緑、青）の有機ＥＬ材料で発光層を形成し、高分子分散型コレステリック液晶を用いた例について説明する。
【００８３】
まず、実施例２と同様に発光層を作製した。
【００８４】
透明基板６の、発光層を形成した側と反対側にＩＴＯ製の透明電極４ｂをスパッタリングにより形成した。この上に、ポリイミド溶液（商品名：オプトマーＡＬ−１０５１、ＪＳＲ製）を印刷し、ホットプレート上で加熱することで、ポリイミド配向膜（図示せず）を形成した。
【００８５】
次に、厚さ約０．５ｍｍの無アルカリガラス製の透明基板３上に、透明電極４ａをスパッタリングにより形成した。この上にも、同様にして配向膜（図示せず）を形成した。
【００８６】
透明基板３、６上の透明電極４ａ、４ｂに形成した配向膜の表面を、ラビング処理（レーヨンの布で擦る）した。ラビング処理した配向膜同士が対向するように、透明基板３と６を対向した。このとき、透明基板３側には直径約７μｍのスペーサ粒子（ミクロパール、積水ファインケミカル製）を散布し、透明基板６の周辺部（注入口部分を除く）にはシール剤（ストラクトボンド、三井化学製）を塗布した。荷重をかけながらシール剤をオーブン内で硬化し、セルを形成した。セル内部を真空に引き、高分子分散型コレステリック液晶前駆体を注入し、その後注入口部分をＵＶ接着剤で封止した。高分子分散型コレステリック液晶前駆体として、コレステリルクロライド、コレステリルパラゴネート、アクリルモノマー、アクリルオリゴマー、光重合開始剤の２０：４０：１０：１０：１の混合物を使用した。
【００８７】
高分子分散型コレステリック液晶前駆体を注入したセルに赤画素となる部分のみに開口部を有するマスクを置き、３６５ｎｍの紫外光を１分間照射した。その後、このセルに緑画素となる部分のみに開口部を有するマスクを置き、３６５ｎｍの紫外光を１分間照射した。その後、このセル全面に、３６５ｎｍの紫外光をさらに３分間照射した。これにより、赤、緑、青の各画素で、アクリル高分子のマトリックス（媒体）と液晶の割合を変化した。赤画素と緑画素とは、紫外光の照射時間が同じであるが、赤画素に先に照射することにより、緑画素と比べて赤画素のアクリル高分子の体積比を大きくしている。その結果、赤、緑、青の各画素で高分子分散型コレステリック液晶の螺旋ピッチが変わり、コレステリック液晶の選択反射波長が、対応するそれぞれの発光色の波長を含むようになった。
【００８８】
このセルの透明電極４ａを形成したのと反対側の透明基板３の表面に、１／４波長板２及び偏光板１からなる円偏光板（日東電工製）を添付した。また、薄膜トランジスタ４２のソース及びゲート配線、並びに反射電極９に、発光層を駆動するための駆動手段（図示せず）を接続した。また、コレステリック液晶層５を挟む一対の透明電極４ａ、４ｂには、コレステリック液晶を動作させるための電圧印加手段（図示せず）を接続した。
【００８９】
以上のようにして作製された発光表示装置は、使用環境に応じて優れたコントラスト特性及び表示輝度を与えることができた。
【００９０】
以上に示した各実施形態は限定されるものではなく、種々組み合わせて用いることも可能である。
【００９１】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、使用環境に応じて、優れたコントラスト特性や表示輝度特性を有する発光表示装置を提供することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る発光表示装置の構造及びコレステリック液晶に電圧を印加しなかった場合の光の状態を示す断面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る発光表示装置の構造及びコレステリック液晶に電圧を印加した場合の光の状態を示す断面図である。
【図３】本発明の一実施形態の変形例に係る発光表示装置の構造を示す断面図である。
【図４】本発明の他の実施形態に係る発光表示装置の構造の一部を示す断面図である。
【図５】本発明のさらに他の実施形態に係る発光表示装置の構造の一部を示す断面図である。
【符号の説明】
１…偏光板
２…位相差板
３、６…透明基板
４ａ、４ｂ、５２…透明電極
５、５ａ、５ｂ、５ｃ…コレステリック液晶層
７…上部電極
８、８ａ、８ｂ、８ｃ…発光材料層
９、３１…下部電極、反射電極
１０…封止用基板、封止膜
１１…発光層
３２…反射部材
４１…スペーサ壁
４２、５１…ＴＦＴ
４３…封止用シール
４４…バッファ層
４５…対向電極
４６…正孔注入層
４７…隔壁
４８…パージガス

Claims (10)

1. 光を発する発光層と、
   前記発光層上に設けられた第１の透明電極と、
   前記第１の透明電極上に設けられたコレステリック液晶層と、
   前記コレステリック液晶層上に設けられた第２の透明電極と、
   前記第２の透明電極上に設けられた位相差板と、
   前記位相差板上に設けられた偏光板と、
   前記第１の透明電極と前記第２の透明電極とを介して前記コレステリック液晶層に電圧を印加する電圧印加手段と
   を具備する
   ことを特徴とする発光表示装置。
2. 前記コレステリック液晶層は、電圧無印加時には、前記発光層が発する光のうち、第１の円偏光成分を反射し、前記第１の円偏光成分とは逆の第２の円偏光成分を透過し、
   前記コレステリック液晶層は、前記電圧印加手段による電圧印加時には、前記第１の円偏光成分及び前記第２の円偏光成分を透過する
   ことを特徴とする請求項１記載の発光表示装置。
3. 前記位相差板の作用により、前記偏光板が前記第１の円偏光成分を吸収することを特徴とする請求項２記載の発光表示装置。
4. 前記位相差板が、１／４波長板であることを特徴とする請求項１記載の発光表示装置。
5. 前記発光層が、反射電極と、前記反射電極上に設けられ有機または無機の薄膜からなる発光材料層と、前記発光材料層上に設けられた第３の透明電極とを含むことを特徴とする請求項１記載の発光表示装置。
6. 前記コレステリック液晶層に印加する電圧の値を変化させる印加電圧制御手段をさらに具備することを特徴とする請求項１記載の発光表示装置。
7. 前記発光層は発光色の異なる複数種類の画素がマトリクス状に配置されたものであり、前記コレステリック液晶層の選択反射波長は複数種類の前記発光色に対応するよう複数種類設けられることを特徴とする請求項１記載の発光表示装置。
8. 前記発光層は発光色の異なる複数種類の画素がマトリクス状に配置されたものであり、前記コレステリック液晶層に印加される電圧の値は複数種類の前記発光色に対応するよう複数種類設けられることを特徴とする請求項１記載の発光表示装置。
9. 前記コレステリック液晶層は、コレステリック液晶材料が有機または無機の媒体中に分散されたものであることを特徴とする請求項１記載の発光表示装置。
10. 前記発光層は発光色の異なる複数種類の画素がマトリクス状に配置されたものであり、前記コレステリック液晶層中の前記コレステリック液晶材料と前記媒体との体積比が複数種類の前記発光色に対応するよう複数種類設けられることを特徴とする請求項９記載の発光表示装置。

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