JP4913479B2

JP4913479B2 - 画像表示装置

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Publication number: JP4913479B2
Application number: JP2006150865A
Authority: JP
Inventors: 恭彦宗吉; 伸明林; 正市内野; 富雄矢口; 晶子岩田
Original assignee: Panasonic Liquid Crystal Display Co Ltd
Current assignee: Panasonic Liquid Crystal Display Co Ltd
Priority date: 2006-05-31
Filing date: 2006-05-31
Publication date: 2012-04-11
Anticipated expiration: 2026-05-31
Also published as: US20070279347A1; JP2007322574A; US8144382B2

Description

オイル層をシャッターとして用いた画像表示装置に関する。

現在、画素内の光の透過面積を変える画素シャッターを多数並べた画像表示装置は、液晶を用いた画像表示装置よりも光の利用効率が高い点や視野角依存性が小さいことで注目されている。

非特許文献１には、撥水性基板の上に染料を含むオイル層を水の層の上に配置し、基板の下に電極を設け、この電極と水との間に電圧を印加すると撥水性基板の濡れ性が変化する構成が記載されている。つまり、染料を含むオイル層の移動を１枚のシャッターの開閉動作とし、画素の透過光量を変化させるように制御することが記載されている。

Nature、vol 425、pp383-385

従来の非特許文献１に記載された技術は、上述の通り、画素の透過光量を染料を含むオイル層による１枚シャッターの開閉時間で制御しているが、そのシャッターの応答時間（開閉の一方の時間）は10ms程度と遅い。

本発明者らは、シャッターの開閉時間を短くして、低階調の表示を実現することを考え、シャッターの全開状態に到達する前に電圧を切ることにした。

しかし、シャッターはオイル層の移動によるものであり、微小な移動は再現性が乏しいため、低階調の表示が正確に行えなかった。

本発明の目的は、オイル層を用いた画像表示装置の低階調の正確な表示を実現することにある。

上記目的を達成するために、本発明では複数の画素を備えた画像表示装置の各画素を一対の電極と前記一対の電極に挟まれた複数のオイル層を備えた構造にした。つまり、各画素の輝度を２枚のシャッターで制御できるようにしたのである。

さらに、詳細な構成例としては、第１絶縁層と、第２絶縁層と、前記第１絶縁層と前記第２絶縁層との間に配置され、かつ、第１絶縁層側に存在する第１オイル層と、前記第１絶縁層と前記第２絶縁層との間に配置され、かつ、第２絶縁層側に存在する第２オイル層と、前記第１絶縁層の外側に配置された第１電極と、前記第２絶縁層の外側に配置された第２電極とを備えた画像表示装置がある。

この２つのオイル層を２枚のシャッターとして機能させる方法として、一方の電極にオン電圧を印加するタイミングと他方の電極にオフ電圧を印加するタイミングを異ならせるという方法がある。つまり、電圧の印加タイミングを制御するだけで、輝度を調整できるようにしたのである。

また、オイル層を有効に機能させる方法として、染料を含有する方法がある。つまり、上述した一対のオイル層のどちらか又は両方、第１又は第２オイル層又はその両方に、染料、特に遮光性の染料を含ませるようにすれば、よりシャッターとして機能を向上させることができる。

また、２つのオイル層の間に絶縁層を設けるようにすれば、オイル層同士が混ざりづらくなる。

また、上述した構造を全て備えれば、外側の一組の電極（第１電極と第２電極）に加える電圧を制御することによって、絶縁層（第１絶縁層と第２絶縁層）を介して、遮光性の顔料を含有させた２つのオイル層（第１、第２オイル層）それぞれを独立に駆動させることが出来る。具体的には、第１電極にオン電圧を印加することにより、第１絶縁層に水平な第１方向（面方向）に第１オイルを移動させることができる。第２電極にオフ電圧を印加することにより、第２絶縁層に水平な第２方向（面方向）に第２オイル層を移動させることができる。そして、この二層のオイルを相反する状態（開閉）にしておき、さらに開閉動作方向を合わせ、第１オイル層の開動作を第２オイル層の閉動作よりも所定時間先行して行わせることで、第１オイル層と第２オイル層との隙間を細くしたり、太くしたりすることができるようになる。つまり、隙間を細くすることで、低い輝度の階調が行えるようになる。また、この駆動方法を採用すると、この２つのオイル層は画素の途中で移動方向を変える必要がなく、全開と全閉との２つの状態を遷移させるだけであるので、低階調の表示も精度よく、再現性高く行うことができる。

さらに具体的な制御方法は、次の通りである。

（１）第１黒表示モード（第１シャッター閉状態、第２シャッター開状態）
遮光性の顔料を含有させた第１オイル層を画素全体に広げた状態（閉状態、オフ電圧印加状態）にし、第２オイル層を画素の少なくとも一部とは重畳しない状態（開状態：オン電圧印加状態）にする。

（２）第１白表示（第１シャッターのみ開動作、第２シャッター開状態）
第１電極にオン電圧を印加することにより、画素全体の第１絶縁層を覆っていた第１オイル層を移動させる。この移動により、第１オイル層が第１絶縁層の一部を覆わないようになる。つまり、非遮光領域を発生させる。このとき、第２電極にはオン電圧が印加された状態である。

（3）第２白表示（第１シャッター開動作、第２シャッター閉動作）
第１電極にオン電圧を印加することにより、画素全体の第１絶縁層を覆っていた第１オイル層を移動させて非遮光領域を発生させ、第２電極にオフ電圧を印加することにより、発生した非遮光領域の一部に遮光領域を発生させる。

（４）第３白表示（第１シャッター開状態、第２シャッターのみ閉動作）
第１電極にオン電圧を印加することにより、第１オイル層を移動させきって全開状態にし、第２電極にオフ電圧を印加することにより、発生した非遮光領域の遮光領域を広げる。

（５）第２黒表示モード（第１オイル層開状態、第２シャッター閉状態）
第１電極にオン電圧を印加することにより第１オイル層を移動しきった状態にし、第２電極にオフ電圧を印加することにより、遮光性の顔料を含有させた第２オイル層を画素全体に広げた状態（閉状態）にする。

（６）（５）の第１オイル層と第２オイル層の位置は、（１）の位置と逆の位置関係となっているので、第１電極へのデータ電圧印加タイミングと第２データ電圧印加タイミングを入れ替えるか、次のフレームにおける信号データに対応した電圧印加までの間であって、バックライトなどの光源がＯＦＦとなっている期間に、（１）の電圧印加を行って、第１オイル層と第２オイル層の位置を（１）の位置にしておく。後者はリフレッシュ動作である。なお、タイミングを逆にする場合、黒表示であっても、第１電極にオン電圧を印加するタイミングと第２電極にオフ電圧を印加するタイミングをほぼ同時にし、遮光状態を保ちながらオイル層を移動させておく。

また、画像表示装置を起動する際にも、上記リフレッシュ動作を行う。そうすると、画面は黒表示を保ちながらも、次の画像表示を直ぐにできる状態(スタンバイ状態)となる。

さらに、他の手段として、第１絶縁層と第２絶縁層の間には第１オイル層を配置し、第２絶縁層と第３絶縁層の間に第２オイル層を配置し、これらの絶縁層の外側に電極を配置し、独立に駆動する構成を採用してもよい。二つのオイル層を別々のセル内に収めることで衝撃などによるオイル層同士の混濁を防ぐことが出来る。

また、ある画素の第１オイル層と隣接する画素の第２オイル層が重なるように配置し、又は、移動を制御することにより、画素ピッチを狭めることができる。結果的に開口率が向上するので、明るい画像表示装置になる。

これまで説明した画素は光シャッターとして機能するので、表示面の裏面に位置する絶縁層外に反射板(または白色拡散板)やバックライトを設けたり、光変調素子の前面にカラーフィルタを配置することが好ましい。

また、光変調素子の背面側に近紫外から紫外光領域を持つバックライトを配置し、前面に有機発光体を含む色変換フィルターを配置することも好ましい。さらに、有機発光体はインクジェット法またはスクリーン印刷法を含む湿式法で塗布することが好ましい。有機発光体を湿式法で塗布すると、真空蒸着法で作製する場合に比べて大型化が容易で、かつ低コストで製作可能となるからである。また、色変換フィルターの前面には紫外線吸収フィルムを配置することが好ましい。人体に有害な紫外線を吸収させることが出来るからである。

本発明によれば、オイル層を用いた画像表示装置の低階調の正確な表示を実現できる。

以下、実施例を説明する。

図１３は、本発明による光変調素子を駆動させるための回路構成の一例である。

本発明は画素のアクティブ素子が一対の基板(第１、第２基板)の対向面にできている。図１３はそれを平面的に表現した等価回路による回路構成図である。

本発明の回路は、垂直方向に、データ線１３０１、１３０２が順に並んでいる。水平方向に、第１選択線１３０４、第２選択線１３０３が順番に並んでいる。この４種類の配線に接続され、光変調素子１０９を駆動する第１データラッチＴＦＴ１３０５、第２データラッチＴＦＴ１３０６が各画素に存在する。本発明の光変調素子１０９は、異なる基板に形成された一対の電極を備え、有効表示領域内でマトリクス状に配列されている。

上述した第１データ線１３０１、第１選択線１３０４、第１データラッチＴＦＴ１３０
５、光変調素子の一方の電極（第１画素電極）は第１基板に形成されている。上述した第
２データ線１３０２、第２選択線１３０３は、第２データラッチＴＦＴ１３０６、光変調
素子の他方の電極（第２画素電極）は第２基板に形成されている。

第１データラッチＴＦＴ１３０５のソースは第１データ線１３０１と接続され、同ゲー
トは第１選択線１３０４に接続され、同ドレインは第１電極に接続されている。

第２データラッチＴＦＴ１３０６のソースは第２データ線１３０２と接続され、同ゲー
トは第２選択線１３０３に接続され、同ドレインは第２電極に接続されている。

図１４は、本発明による画像表示装置の駆動の流れの一例を説明するためのブロック図である。

外部装置により入力された画像信号は、一時バッファメモリに蓄えられる。この際、入力信号がアナログ信号である場合には、画像信号はアナログ−ディジタル変換を行う。水平同期信号および垂直同期信号もとに求められる画素位置に対応するアドレスにディジタル値としてバッファメモリに蓄えられる。入力信号から得られたバッファメモリ内のディジタル値をもとに表示すべき各画素の輝度を示す階調データを階調データ生成部において算出する。

駆動データ生成部では、階調データをもとに階調に対応したタイミングをＶ系駆動データとして生成し、Ｈ系ドライバ（信号ドライバ）とＶ系ドライバ（走査ドライバ）に供給する。なお、このタイミングは、第１データラッチＴＦＴ１３０５を介してオン電圧を書き込むタイミングとオフ電圧を書き込むタイミングと第２データラッチＴＦＴ１３０６を介してオン電圧を書き込むタイミングとオフ電圧を書き込むタイミングである。

Ｖ系ドライバは、タイミング発生部からのタイミング信号とＶ系駆動データを参照し、当該Ｖ系駆動データが示すタイミングで、選択信号であるパルス波を選択線１３０３、１３０４に供給する。この際、第１データラッチＴＦＴ１３０５を介してオン電圧を書き込むタイミングと、第２データラッチＴＦＴ１３０６を介してオフ電圧を書き込むタイミングの時間差によって、低階調の表現がなされる。また、第１データラッチＴＦＴ１３０５を介してオン電圧を書き込み後、オフ電圧を書き込むまでの時間と、第２データラッチＴＦＴ１３０６を介してオフ電圧を書き込み後、オン電圧を書き込むまでの時間とを実質的に同じくする。この時間が大きければ大きいほど、輝度を高くでき、多階調表示が可能である。

Ｈ系ドライバは、タイミング発生部からのタイミング信号とＶ系駆動データの書き込みタイミングを参照し、選択信号に同期したタイミングでオン電圧、オフ電圧をデータ線１３０１、１３０２に供給する。

図１は、１画素を構成する光変調素子の断面構造と表示面側から見たオイル層の位置を示す図である。

光変調素子１０９はオイル層（第１、第２オイル層）１０２、１０３と水層１０１を含み、オイル層１０２、１０３はそれぞれ撥水壁（第１、第２絶縁層）１０４、１０５を介して透明電極（第１、第２画素電極）１０６、１０７に近接している。ただし、撥水壁１０４、１０５は絶縁性を備えているため、透明電極１０６と１０７との間は電気的に絶縁された状態となっている。オイル層１０２、１０３はそれぞれ染料を内含し、遮光性が付与されている。

図１に示す通り、透明電極１０６に電圧が加えられていない状態では撥水壁１０４上に非極性物質であるオイル層１０２が広がった状態となるが、透明電極１０７のように電圧が加えられると分極作用によって撥水壁（第２絶縁層）１０５の表面が非極性物質であるオイルよりも極性物質である水との親和性が高くなる。このため、オイル層１０３が画素の隅に追いやられて縮んだ状態となる。このとき、表示面側から素子を観察すると染料を含んだオイル１０２が広がった状態であるために、素子内を光が透過できず暗表示状態となる。つまり、第１シャッターが全閉状態で、第２シャッターが全開状態になっていると言える。

図２及び図４は、１画素を構成する光変調素子の断面構造と表示面側から見たオイル層の位置を示す図である。図３は、１画素を構成する光変調素子の断面構造を用いてオイル層の移動状態を示す図である。

図２に示す通り、透明電極１０６に電圧を加え続けると、オイル１０２が退避場所である画素の一辺に向かって縮み始める。つまり、第１シャッターが動作し、開口状態を作り出し、第２シャッターが全開状態になっていると言える。

所定の時間Δｔが経った後に透明電極１０７に加えていた電圧を切ると、光変調素子１０９の他辺（オイル１０２の対比場所の一辺に対向する辺）に退避していたオイル１０３が撥水壁１０５上に広がりだす。その際、染料を含んだオイル１０２とオイル１０３の隙間であるΔｗの部分に光が通る。このとき、オイル１０２とオイル１０３の挙動は図３の通りとなる。オイル１０２が退避場所に向かって縮む一方、オイル１０３が拡がっていくので、オイル１０２とオイル１０３の隙間であるΔｗが時間とともに素子内を横切る形で移動していく。つまり、第１シャッターが動作し、開口状態を作り出し、第２シャッターが動作し、遮蔽状態を作り出し、第１シャッターの開口部の一部を第２シャッターで遮蔽することで、開口面積を制御する。そして、その開口部を移動させる。

最終的には図４に示す通り、オイル１０２が縮み、オイル１０３が撥水壁１０５上に広がる。このとき、表示面側から画素を観察すると染料を含んだオイル１０３が広がった状態であるために、光変調素子１０９内を光が透過できず暗表示状態となる。つまり、第１シャッターが全開状態で、第２シャッターが全閉状態になっていると言える。

図２に示したオイル１０２とオイル１０３の隙間Δｗの大きさは、透明電極１０６に電圧を加えるタイミングと透明電極１０７に加えていた電圧を切るタイミングの時間差Δｔを調整することで変化する。これによって光変調素子内を透過する光の量も変えることができる。

図５は、表示周期Ｔと時間差Δｔとの関係の一例を示した図である。

表示周期は、例えばフレーム表示方式の場合は一つのフレームの表示時間に、ラインスキャン方式の場合は一つのラインスキャンの時間に相当する。図２の場合を例にとると、図５のデータ信号１はオイル１０２を駆動させるための電極１０６の信号を示し、データ信号２はオイル１０３を駆動させるための電極１０７に加える信号を示している。ここでデータ信号１および２ともにｏｎ状態の場合に電極１０６と電極１０７に電圧が加わっていることを示す。ただし、電圧はオイル１０２、１０３と撥水壁１０４と１０５の性質によってプラスとマイナスの場合がある。

図５においてデータ信号１がｏｎ状態となることでオイル１０２が縮み始め、データ信号２がｏｆｆ状態となることでオイル１０３が広がり始める。データ信号１のｏｎ状態となる時間とデータ信号２のｏｆｆ状態となる時間の時間差Δｔによってオイル１０２とオイル１０３の隙間Δｗを変えることができ、素子内を透過する光の量も変えることができる。

図６は、本発明による画像表示装置に用いる光変調素子の階調表示の方法を説明するための図である。横軸は時間を示し、Ｔは表示周期である。縦軸は移動するオイル先端位置を示し、Ｗは画素の幅である。

図１に示した構造の場合を例にとると、図６(１)においてＡ点はオイル１０２が縮み始める時間であり、Ｂ点はオイル１０２が完全に縮んだ状態である。次にＣ点はオイル１０３が広がり始める時間であり、Ｄ点はオイル１０３が素子内に完全に広がった状態である。つまり、点ＡＢＤＣに囲まれた平行四辺形の面積が素子内を通る光の量を表すことになる。したがって、低輝度領域の階調表現を行うには図６(２)に示すようにＡ点とＣ点の時間差Δｔを小さくすれば良いことが分かる。

図７は、従来例における階調表示を説明するための図である。

従来は遮光を単体のオイルの層によって行っていたので、図７(１)に示すようにＡ点でオイルが縮み始め、Ｂ点でオイルが完全に縮んだ状態となる。次にＣ点で縮めたオイルを再び広げ始め、Ｄ点でオイルが画素に完全に広がる。よって、点ＡＢＣＤに囲まれた台形の面積が素子内を通る光の量を表す。この場合、低輝度領域の表示を行うにはＢ点とＣ点の間の時間を調整することになるが、図７(２)に示すようにＢ点とＣ点の間の時間をゼロにする、すなわち最小輝度の階調表示を行っても三角形ＡＢＤに囲まれた面積に相当する光が通ることになり、十分な低輝度表示を行うことができない。本発明は図６のようにすることで、図７に示す従来技術の問題点を解決している。

なお、図１において、オイル１０２、１０３を決まった位置に退避させるためには撥水壁１０４、１０５の大きさＬ１に対して透明電極１０６、１０７の大きさＬ２を小さくしておく必要がある。また、オイル１０２とオイル１０３の駆動開始時間差を用いた階調表示を行うためにはオイル１０２とオイル１０３の退避場所を光変調素子１０９内の反対側に設ける必要がある。

図８は、本発明による画像表示装置に用いる光変調素子の他の構成を示した図である。

実施例１と異なる点は、光変調素子８０９ではオイル１０２とオイル１０３をそれぞれ別のセルに収めた点である。それ以外の構造は全く相違しない。つまり、絶縁部材で区切ったことによって、外部からの強い衝撃などを原因とするオイル１０２とオイル１０３の混濁の危険性を無くすことが出来る。

図９は、本発明による画像表示装置に用いる光変調素子の他の構成を示した図である。

実施例２と異なる点は、光変調素子９０９ではオイル１０２、１０３の退避場所をそれぞれ隣接する画素のオイル９０３、９０２の退避場所と上下で重なるようにし、そこにブラックマトリクス９０１を配置した点だけである。これにより、画素の大きさＷに対してオイル１０２、１０３、９０２、９０３の退避場所の大きさｄを小さくすることができ、より明るい画面が得られる。

＜実施例１から３の光変調素子の作製方法＞
実施例１から３の光変調素子の作製方法について説明する。実施３のブラックマトリクスの作製プロセスは省略する。

図１６および図１７は、本発明による光変調素子の作製方法の一例を説明するための工程図であり、図１６の(a)→(b)→(c)→(d)→(e)→(f)→(g)→図１７(h)→(i)または(j)の順で工程が進む。

厚さ1.1ｍｍのガラス基板１６０１上に、スパッタリング法を用いて成層した厚さ0.12μｍのＩＴＯ層をフォトリソグラフィー法によって一部をエッチングして透明電極１６０２を形成した。

ポリイミドを主成分としたレジスト剤をスピン塗布法によって塗布したのち３００℃で焼成し、厚さ0.4μｍの絶縁層１６０３を形成した。

さらにレジスト剤をスピン塗布法によって塗布した後、フォトリソグラフィー法によって画素として区分けされる位置にレジスト層１６０４をパターン化した。この状態でSF₆(六フッ化硫黄)ガスのプラズマ処理１６０５に曝した後にレジスト層１６０４を取り除くと、パターン化された撥水壁１６０６が得られた。

導電性ポリマーの塗布によって上部表面に導電層を持つ厚さ100μｍのポリイミドフィルムに画素のパターンにあわせて機械的に穴をあけたのち、さらにO₂(酸素)ガスのプラズマに数秒間曝して親水性を高め、導電層１６０７を持つ隔壁１６０８を作製した。この隔壁１６０８を画素のパターンに合わせて基板上に光硬化性樹脂で固定した。導電層１６０７は隔壁１６０８内に満たされる水の電極となる。

隔壁１６０８に囲まれた画素内に、染料または紫外線吸収剤を溶解させたオイルをインクジェット法またはディスペンサ法で厚さ5μｍとなるように吐出させてオイル層１６０９を作製した。

以上のようにして作製した表示部材１６１０と同様に作製した表示部材１６１１を互いに向き合わせた状態で水の中に静かに沈め、光硬化性樹脂で封止した。これらの工程によって、実施例１（図１）に示す光変調素子１０９を作製した。

また、表示部材１６１０と表示部材１６１１の間に絶縁性の透明板１６１２を差し込んだ状態で封止することで、実施例２（図８）、または、実施例３（図９）に示すような光変調素子８０９、９０９を作製できた。この場合、隔壁１６０８の上部に導電層１６０７を設ける替わりに、透明板１６１２の両面にスパッタリング法でＩＴＯ層を成層し、透明板の両面に導電性を持たせても動作に問題が無かった。

＜実施例１から３の光変調素子に用いるオイルと染料＞
図１に示すオイル１０２、１０３の主成分としてはアルカン類Ｃ_ｎＨ_２ｎ＋２(鎖式飽和炭化水素)においてｎ＝１０〜１６が適当である。可視光域の遮蔽のためには、東京化成工業(株)のカタログに記載されている Rhodamine B、Malachite Green、Victoria Blue（またはInduline）などを混合した染料(色素)を用いることが出来る。近紫外〜紫外光の遮蔽(吸収)のための添加剤として2、4-ヒドロキシベンゾフェノン、2-(2'-ヒドロキシ-5'-t-ブチルフェニル)ベンゾトリアゾールなどを用いることが出来る。

図１０は、本発明による光変調素子１０９を用いた画像表示装置の基本構成を示した図である。

実施例１との相違点は、光変調素子１０９の下部に反射板１００１を、また、上部には例えば赤(Ｒ)、緑(Ｇ)、青(Ｂ)のカラーフィルタ１００２を配置した点である。これにより、外光１００３がカラーフィルタ１００２を通過して光変調素子１０９に入射した後、反射板１００１によって反射されて反射光１００４となる。反射光１００４の光量は光変調素子１０９によって変調される。以上の動作により、画像を表示させることができる。

なお、本実施例は、カラーフィルタ１００２及び反射板１００１を実施例１の光変調素子１０９に適用したものであるが、実施例１の光変調素子１０９の代わりに、上述した実施例１の変形例、実施例２の光変調素子８０９、実施例３の光変調素子９０９、又はこれらの変形例のいずれに変更した場合も本実施例の範疇である。

図１１は、本発明による光変調素子１０９を用いた画像表示装置の他の基本構成を示した図である。

実施例１との相違点は、光変調素子１０９の下部に光源１１０１と導光板１１０２を、また、上部にはカラーフィルタ１００２を配置した点である。これにより、光源１１０１からの入射光１１１１は導光板１１０２を通って光変調素子１０９に入射し、カラーフィルタ１００２を通過して出射光１１１２となる。出射光１１１２の光量は光変調素子１０９によって変調される。以上の動作により、画像を表示させることができる。

なお、本実施例は、光源１１０１、導光板１１０２及びカラーフィルタ１００２を実施例１の光変調素子１０９に適用したものであるが、実施例１の光変調素子１０９の代わりに、上述した実施例１の変形例、実施例２の光変調素子８０９、実施例３の光変調素子９０９、又はこれらの変形例のいずれに変更した場合も本実施例の範疇である。

図１２は、本発明による光変調素子１０９を用いた画像表示装置の他の基本構成を示した図である。図１５は、高分子有機エレクトロルミネセンス材料の構造式を示す図である。

光変調素子１０９の下部に近紫外から紫外領域のある波長域を持つ光源１２０１と導光板１２０２を、また、上部には色変換フィルター１２０３と吸収フィルム１２０４を配置した。これにより、光源１２０１からの入射光１２１１は導光板１２０２を介して光変調素子１０９に入射する。光変調素子１０９を透過した透過光１２１２は色変換フィルター１２０３に到達し、色が変換された変換光１２１３と変換されなかった残存光１２１４となる。ここで色変換フィルター１２０３は、低分子または高分子有機エレクトロルミネッセンス(有機ＥＬ)材料を含み、近紫外から紫外領域の光を吸収して可視光域に変換することができる。例えば、図１５(ａ)に示すポリフルオレン系重合体を用いれば、近紫外から紫外領域の光を吸収して赤(Ｒ)の波長域の光を放出する。また、図１５(ｂ)に示すポリフルオレン系重合体ならば緑(Ｇ)の波長域の光を、図１５(ｃ)に示すポリフルオレン系重合体の場合は青(Ｂ)の波長域の光をそれぞれ放出する。吸収フィルム１２０４は残存光１２１４を吸収し、最終的に変換光１２１３が出射されて出射光１２１５となる。出射光１２１５の光量は透過光１２１２の光量に依存するので、間接的に光変調素子１０９によって変調される。以上の動作により、画像を表示させることができる。

また、図１５に示したような有機ＥＬ材料は、良く知られているように、電流注入によっても発光させることが出来る。しかし、この場合、(1)発光層のなどの薄層を極めて平坦性良く作製する必要がある、(2)真空蒸着法で作製の際に色ごとに高精度なマスクが必要である、(3)量子効率が低いために多くの電流を流さねばならず、ジュール熱による素子劣化が発生しやすい、などの問題があった。図１２に示すような、近紫外から紫外領域の光で励起させる方法ならば、ジュール熱による素子劣化の問題は回避できる。また、電流を流す必要が無いので発光層の平坦性も緩くても良く、作製方法もインクジェット法などが使える。それによりマスクサイズの制約が無くなり、画面サイズの大型化が容易となる。

なお、本実施例は、光源１１０１、導光板１１０２、色変換フィルター１２０３及び吸収フィルム１２０４を実施例１の光変調素子１０９に適用したものであるが、実施例１の光変調素子１０９の代わりに、上述した実施例１の変形例、実施例２の光変調素子８０９、実施例３の光変調素子９０９、又はこれらの変形例のいずれに変更した場合も本実施例の範疇である。

図１は、１画素を構成する光変調素子の断面構造と表示面側から見たオイル層の位置を示す図である。図２は、１画素を構成する光変調素子の断面構造と表示面側から見たオイル層の位置を示す図である。図３は、１画素を構成する光変調素子の断面構造を用いてオイル層の移動状態を示す図である。図４は、１画素を構成する光変調素子の断面構造と表示面側から見たオイル層の位置を示す図である。図５は、表示周期Ｔと時間差Δｔとの関係の一例を示した図である。図６は、本発明による画像表示装置に用いる光変調素子の階調表示の方法を説明するための図である。図７は、従来例における階調表示を説明するための図である。図８は、本発明による画像表示装置に用いる光変調素子の他の構成を示した図である。図９は、本発明による画像表示装置に用いる光変調素子の他の構成を示した図である。図１０は、本発明による光変調素子１０９を用いた画像表示装置の基本構成を示した図である。図１１は、本発明による光変調素子１０９を用いた画像表示装置の他の基本構成を示した図である。図１２は、本発明による光変調素子１０９を用いた画像表示装置の他の基本構成を示した図である。図１３は、本発明による光変調素子を駆動させるための回路構成の一例である。図１４は、本発明による画像表示装置の駆動の流れの一例を説明するためのブロック図である。図１５は、高分子有機エレクトロルミネセンス材料の構造式を示す図である。図１６は、本発明による光変調素子の作製方法の一例を説明するための工程図である。図１７は、本発明による光変調素子の作製方法の一例を説明するための工程図である。

符号の説明

１０１・・・水、１０２・・・オイル層、１０３・・・オイル、１０４・・・撥水壁、１０５・・・撥水壁、１０６・・・透明電極、１０７・・・透明電極、１０９・・・光変調素子。

Claims

第１の基板と、前記第１の基板と対向する第２の基板とを有し、複数の画素を備えた表示装置において、
前記第１の基板は、第１の絶縁層と前記第１の絶縁層の下層に形成された第１の電極を有し、
前記第２の基板は、第２の絶縁層と前記第２の絶縁層の下層に形成された第２の電極を有し、
前記複数の画素の各々は、前記第１の絶縁層と、第２の絶縁層と、導電層を有する隔壁とで囲まれた領域を有し、
前記第１の基板と前記第２の基板とは、前記隔壁で貼り合され、
前記画素の前記囲まれた領域には、前記第１の絶縁層側に存在する第１のオイル層と前記第２の絶縁層側に存在する第２のオイル層とが形成され、
前記第１のオイル層と前記第２のオイル層とは、非極性物質のオイルを含み、
前記第１の電極及び前記第２の電極にはオン電圧或いはオフ電圧が印加され、
前記第１の絶縁層は、平面的に見て前記第１の電極と重畳する第１の領域と重畳しない第２の領域とを有し、
前記第２の絶縁層は、平面的に見て前記第２の電極と重畳する第３の領域と重畳しない第４の領域とを有し、
前記複数の画素の各々が有する前記第２の領域と前記第４の領域とは、平面的に見て互いに重畳しない領域に形成されていることを特徴とする画像表示装置。
前記第１の基板には、複数の第１のデータ線と、複数の第１の選択線と、ゲート電極に前記複数の第１の選択線の１つが接続される複数の第１の薄膜トランジスタとが形成され、
前記第２の基板には、複数の第２のデータ線と、複数の第２の選択線と、ゲート電極に前記複数の第２の選択線の１つが接続される複数の第２の薄膜トランジスタとが形成され、
前記第１のデータ線は、前記第１の薄膜トランジスタを介して前記第１の電極と接続され、
前記第２のデータ線は、前記第２の薄膜トランジスタを介して前記第２の電極と接続され、
前記第１の選択線と前記第２の選択線の各々には、前記画素を選択する選択信号が入力され、
前記第１のデータ線は前記第１の電極に前記オン電圧或いは前記オフ電圧を印加するデータ信号が入力され、
前記第２のデータ線は前記第２の電極に前記オン電圧或いは前記オフ電圧を印加するデータ信号が入力されることを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
前記第１のオイル層は、前記第１の電極に前記オン電圧が印加されたときに、前記第２の領域上に位置し、
前記第２のオイル層は、前記第２の電極に前記オン電圧が印加されたときに、前記第４の領域上に位置することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の画像表示装置。
前記第１の電極と前記第２の電極のうち、一方の電極にオン電圧が印加され他方の電極にオフ電圧が印加されている状態から、
前記一方の電極に印加される電圧をオフ電圧に切り替える第１のタイミングと、前記他方の電極に印加される電圧をオン電圧に切り替える第２のタイミングとが異なることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の画像表示装置。
前記第１のタイミングと前記第２のタイミングとの時間差によって、前記画素の階調表示が制御されることを特徴とする請求項４に記載の画像表示装置。
前記画像表示装置の起動時には、前記第１の電極と前記第２の電極のうち、一方の電極にオン電圧が印加され他方の電極にオフ電圧が印加されることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の画像表示装置。
前記オイルは、遮光性の染料を含むことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の画像表示装置。
前記画素の前記囲まれた領域は、水層を有することを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の画像表示装置。
前記隔壁はレジスト剤を用いて形成されることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の画像表示装置。
前記画素の前記囲まれた領域は、前記第１のオイル層を有する領域と前記第２のオイル層を有する領域とに、絶縁部材によって分離されていることを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の画像表示装置。
前記第２の領域は、隣接する画素の第４の領域と平面的に見て重畳することを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の画像表示装置。
前記第２の領域と前記隣接する画素の前記第４の領域とが重畳する領域には、ブラックマトリクスが形成されていることを特徴とする請求項１１に記載の画像表示装置。
前記第２の基板の前記第２のオイル層と反対側の面に、反射板が形成されていることを特徴とする請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載の画像表示装置。
前記第２の基板の前記第２のオイル層と反対側に、光源が配置されていることを特徴とする請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載の画像表示装置。
前記第１の基板と前記第２の基板のうち少なくとも一方の基板側に、カラーフィルタが形成されていることを特徴とする請求項１から請求項１４のいずれか１項に記載の画像表示装置。
前記第１の基板の前記第１のオイル層と反対側に、近紫外光から紫外光領域の光を吸収する色変換フィルタが配置されていることを特徴とする請求項１４に記載の画像表示装置。
前記色変換フィルタは、有機ＥＬ材料を含むことを特徴とする請求項１６に記載の画像表示装置。