JP6221170B2 - 表示装置及び表示素子の駆動方法 - Google Patents

Description

本発明は、発光材料を含む表示装置及び表示素子の駆動方法に関する。

電気化学的な酸化還元反応によって発光する電気化学発光 (electrochemicalluminescence ;ECL)材料を用い、交流電圧を印加してＥＣＬ材料による発光表示（エレクトロケミカル表示）を行う素子が知られている（たとえば特許文献１参照）。また、電圧が印加されると電気化学的な酸化または還元反応を起こし、発色または消色等の変色を生じるエレクトロクロミック(electrochromic; EC)材料を使用した非発光型表示素子も公知である。更に、ＥＣＬ材料とＥＣ材料の双方を含む表示素子の発明が開示されている（たとえば特許文献２参照）。

特許文献１記載の発明においては、特にマトリクス駆動を実現する方法について検討がなされていない。また、特許文献２記載の発明においては、画像形成のためにＴＦＴ(thin film transistor)が用いられる。両文献記載の発明においては、スタティック駆動またはＴＦＴ駆動が行われる。表示容量の比較的大きい表示を行う場合にはＴＦＴ素子（アクティブ素子）が必要であり、表示素子の構造が複雑になるとともに、コストが高くなるという問題がある。

ＥＣＬ表示素子においては、表示時に、引き回し線が観察される場合がある。また、表示面積の違いによる輝度ムラや、大きな画素（電極）において周辺部分が明るいというような輝度ムラが認められる場合がある。これらは表示上好ましいものではなく、特に、本来表示されるべきではない引き回し線部分の発光は大きな問題である。

特許第４３６６５０５号公報 特開２００６−３０１３０２号公報

本発明の目的は、高品位の表示を実現可能な表示装置及び表示素子の駆動方法を提供することである。

本発明の一観点によると、（ｉ）第１の電極を備える第１の基板と、（ｉｉ）第２の電極を備え、前記第１の基板に対向して配置される第２の基板と、（ｉｉｉ）発光材料を含み、前記第１の基板と前記第２の基板の電極間に配置される発光層と、を有する表示素子と、駆動周波数を５０Ｈｚ、デューティ比を１／３２より大きく１未満、バイアス比を１／５以上１未満とする条件で、前記表示素子を単純マトリクス駆動する駆動回路とを有し、前記発光層は、前記第１の基板と前記第２の基板の間の、シール材に囲まれた領域内に配置され、前記第１及び第２の電極は、前記シール材に囲まれた領域の内側に存在する引き回し線、及び、前記シール材に囲まれた領域の外側に存在する取り出し端子部を含み、前記第１の基板は、前記第１の電極上に形成された第１の絶縁膜を含み、前記第２の基板は、前記第２の電極上に形成された第２の絶縁膜を含み、前記シール材に囲まれた領域の内側に存在する前記第１の電極上には、表示部を除いて前記第１の絶縁膜が形成され、前記シール材に囲まれた領域の内側に存在する前記第２の電極上には、前記第２の絶縁膜は、少なくとも前記表示部には形成されていない表示装置が提供される。

また、本発明の他の観点によると、（ｉ）第１の電極を備える第１の基板と、（ｉｉ）第２の電極を備え、前記第１の基板に対向して配置される第２の基板と、（ｉｉｉ）発光材料を含み、前記第１の基板と前記第２の基板の電極間に配置される発光層と、を有し、前記発光層は、前記第１の基板と前記第２の基板の間の、シール材に囲まれた領域内に配置され、前記第１及び第２の電極は、前記シール材に囲まれた領域の内側に存在する引き回し線、及び、前記シール材に囲まれた領域の外側に存在する取り出し端子部を含み、前記第１の基板は、前記第１の電極上に形成された第１の絶縁膜を含み、前記第２の基板は、前記第２の電極上に形成された第２の絶縁膜を含み、前記シール材に囲まれた領域の内側に存在する前記第１の電極上には、表示部を除いて前記第１の絶縁膜が形成され、前記シール材に囲まれた領域の内側に存在する前記第２の電極上には、前記第２の絶縁膜は、少なくとも前記表示部には形成されていない表示素子の駆動方法であって、駆動周波数を５０Ｈｚ、デューティ比を１／３２より大きく１未満、バイアス比を１／５以上１未満とする条件で単純マトリクス駆動する表示素子の駆動方法が提供される。

本発明によれば、高品位の表示を実現可能な表示装置及び表示素子の駆動方法を提供することができる。

図１Ａ〜図１Ｃは、第１の実施例による表示装置の製造方法を示す概略的な断面図であり、図１Ｄは、電極１３ａ、１３ｂの電極パターンの一部を示す概略的な平面図である。 図２Ａは、駆動波形の一例を示す図であり、図２Ｂは、１／２デューティ、１／２バイアス駆動を行う場合の駆動電圧の例を示す図である。 図３は、第１の実施例による表示装置の表示エリアの外観写真である。 図４は、第１の実施例による表示装置の電圧に対する輝度特性を示すグラフである。 図５Ａ〜図５Ｃは、第１の実施例による表示装置をデューティ駆動した場合のコントラスト特性を示すグラフである。 図６は、駆動周波数と輝度の関係を示すグラフである。 図７Ａ〜図７Ｃは、第２の実施例による表示装置の製造方法を示す概略的な断面図である。 図８Ａは、電極２３ａの電極パターンの一部、及び、電極２３ａ上におけるＳｉＯ_２膜２４ａ形成パターンを示す概略的な平面図であり、図８Ｂは、電極２３ｂの電極パターンの一部を示す概略的な平面図であり、図８Ｃは、変形例による電極２３ｂの電極パターンの一部、及び、電極２３ｂ上におけるＳｉＯ_２膜形成パターンを示す概略的な平面図である。 図９は、第２の実施例による表示装置の電極２３ａ、２３ｂ間に交流電圧を印加したときの表示エリアの外観写真である。 図１０は、第３の実施例による表示装置の電極２３ａ、２３ｂ間に交流電圧を印加したときの表示エリアの外観写真である。 図１１は、第４の実施例による表示装置を示す概略的な断面図である。 図１２は、第５の実施例による表示装置を示す概略的な断面図である。 図１３は、第６の実施例による表示装置を示す概略的な断面図である。

図１Ａ〜図１Ｃは、第１の実施例による表示装置（ＥＣＬ表示装置）の製造方法を示す概略的な断面図である。

図１Ａを参照する。一対のＩＴＯ膜（透明導電材料膜）１２ａ、１２ｂ付ガラス基板（透明基板）１１ａ、１１ｂを準備する。

図１Ｂを参照する。ＩＴＯ膜１２ａ、１２ｂをフォトリソ工程にてパターニングし、ガラス基板１１ａ、１１ｂ上に、それぞれＩＴＯ電極（表示用電極）１３ａ、ＩＴＯ電極（対向電極）１３ｂを形成する。ガラス基板１１ａ上にＩＴＯ電極１３ａを備える上側基板（表示用基板）１０ａ、及び、ガラス基板１１ｂ上にＩＴＯ電極１３ｂを備える下側基板（対向基板）１０ｂが作製される。

第１の実施例においては、基板１０ａ、１０ｂを重ね合わせたとき、両基板１０ａ、１０ｂ間で引き回し線部分が重ならず、表示部のみ電極１３ａ、１３ｂが重なるように電極パターンを設計する。電極パターンは、たとえば１／１６デューティで単純マトリクス駆動を行う液晶表示装置のそれと等しくすることができる。引き回し線部分は太幅に形成することが望ましい。また、ＥＣＬ表示装置では基板１０ａ、１０ｂ間に電流を流す必要があるため、電極１３ａ、１３ｂを液晶表示装置の電極よりも低抵抗とすることが好ましい。

電極１３ａ、１３ｂのパターニングにおいては、王水系混酸の水溶液を用いたウェットエッチングを行った。エッチャントとして、たとえば酸化第二鉄を用いることもできる。レーザを使用し、ＩＴＯ膜１２ａ、１２ｂをアブレーションして除去することで、パターニングを行ってもよい。パターニングにおいては、電極１３ａ、１３ｂの各々におけるＩＴＯ間の距離を、おおむね数十μｍから数百μｍとした。

なお実施例においては、透明基板上に透明電極を形成するが、基板の一方は不透明基板でもよく、その上に形成される電極も不透明電極とすることができる。不透明電極を形成する材料として、銀合金、金、銅、アルミニウム、ニッケル、モリブデン等をあげることができる。また、これらの金属の極細線を透明電極の補助電極として用いてもよい。更に、透明電極はＩＴＯ以外の透明導電性材料を使用して形成することも可能である。

図１Ｃを参照する。たとえば２０μｍ〜数百μｍ径、実施例においては５０μｍ径のギャップコントロール剤を、基板１０ａ、１０ｂの一方上に、一例として、１個〜３個／ｍｍ^２となるように散布する。ギャップコントロール剤の径に応じ、表示に影響を与えにくい散布量とすることが望ましい。なおＥＣＬ表示装置の場合、多少ギャップムラがあっても表示への影響は少ないため、ギャップコントロール剤の散布量の重要性は高くない。また実施例においては、ギャップコントロール剤を用いたギャップコントロールを行うが、リブなどを用いてギャップコントロールを行うことも可能である。

基板１０ａ、１０ｂの他方上に、メインシールパターンを形成した。実施例では、紫外線＋熱硬化タイプのシール材１６を用いた。シール材１６として、光硬化タイプまたは熱硬化タイプを使用してもよい。ＥＣＬ表示装置に用いる電解液に耐えるシール材料（腐食されないシール材料）が好ましい。なお、ギャップコントロール剤の散布とメインシールパターンの形成は同一基板側に行ってもよい。

次に、ＥＣＬ材料（発光材料）を含む電解液を、両基板１０ａ、１０ｂ間に封入した。

実施例ではＯＤＦ工程を用いた。ＥＣＬ材料を含む電解液を、基板１０ａ、１０ｂの片方上に適量滴下する。滴下方法として、ディスペンサやインクジェットを含む各種印刷方式が適用できる。ここではディスペンサを用いて、電解液を適量滴下した。

ＥＣＬ材料を含む電解液は、ＥＣＬ材料、支持電解質、溶媒などにより構成される。

ＥＣＬ材料は、電圧の印加により、電極近傍で酸化されてカチオンラジカル（酸化種）、還元されてアニオンラジカル（還元種）となる。この両者が会合するとＥＣＬ材料の励起状態が生成し、その失活過程において発光が起きる。

使用するＥＣＬ材料は、電気化学的な酸化還元反応によって発光する材料であれば、特段の制限はない。たとえば「ビピリジン誘導体やフェナントロリン誘導体等の配位子を有するルテニウム錯体及び希土類錯体（対イオンとしてヘキサフルオロリン酸、ハロゲン等を有する）」やＰＶＢ（ポリビニルブチラール）、ＤＰＡ（９，１０−ジフェニルアントラセン）、過塩素酸テトラ−ｎ−ブチルアンモニウムのようなものを含むＴＢＡＰ（過塩素酸テトラブチルアンモニウム）等を好適に用いることができる。実施例においては、ルテニウム錯体を使用した。

支持電解質は、溶媒中でイオンを効率的に生成できるものであれば限定されない。たとえば、過塩素酸テトラ−ｎ−ブチルアンモニウムのようなものを含む過塩素酸テトラブチルアンモニウム、過塩素酸テトラ−ｎ−アルキルアンモニウム、過塩素酸リチウム（ＬｉＣｌＯ_４）、ヨウ化テトラ−ｎ−アルキルアンモニウムなどハロゲン化テトラ−ｎ−アルキルアンモニウム、及び、陽イオンがアルカリ金属イオン、アルキルアンモニウムイオンで、陰イオンがトリフルオロメタンスルホン酸イオン、テトラフルオロホウ酸イオンからなる塩を用いることができる。支持電解質の濃度は、たとえば１０ｍＭ以上１Ｍ以下であることが好ましいが、これも特に限定されるものではない。

溶媒は、発光材料等を安定的に保持することができるものであれば限定されない。水や炭酸プロピレン等の極性溶媒、極性のない有機溶媒、更には、イオン性液体、イオン導電性高分子、高分子電解質等を使用することが可能である。具体的には、炭酸プロピレン、ジメチルスルホキシド、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、テトラヒドロフラン、アセトニトリル、ポリビニル硫酸、ポリスチレンスルホン酸、ポリアクリル酸等を用いることができる。

真空中で両基板１０ａ、１０ｂの重ね合わせを行った。大気中、もしくは窒素雰囲気中で行ってもよい。

紫外線を、たとえば２１Ｊ／ｃｍ^２のエネルギ密度でシール材１６に照射し、シール材１６を硬化した。なお、紫外線がシール部のみに照射されるように、ＳＵＳマスクを使用した。

最後に、電源及び駆動回路を含む駆動装置４０を電極１３ａ、１３ｂ間に接続した。駆動回路は、所期の駆動条件、たとえば駆動周波数を５０Ｈｚ以上４００Ｈｚ以下、一例として５０Ｈｚ、デューティ比を１／３２未満、たとえば１／１６以下、バイアス比を１／５以下とする条件で第１の実施例による表示装置をデューティ駆動（単純マトリクス駆動）する。

図１Ｃは、第１の実施例による表示装置の概略的な断面図を示す。第１の実施例による表示装置は、表示素子及び駆動装置４０を含む。表示素子は、略平行に離間して対向配置された上側基板１０ａ、下側基板１０ｂ、及び、両基板１０ａ、１０ｂ間に配置された発光層１５を備える。

基板１０ａ、１０ｂは、それぞれガラス基板１１ａ、１１ｂ、及びガラス基板１１ａ、１１ｂ上に形成されたＩＴＯ電極１３ａ、１３ｂを含む。

発光層１５は、ＥＣＬ材料を含む電解液で構成され、基板１０ａ、１０ｂ間の、シール材１６に囲まれた領域内に画定される。

図１Ｄは、電極１３ａ、１３ｂの電極パターンの一部を示す概略的な平面図である。

本図に示す範囲においては、電極１３ａは電極Ｓ_ａ〜Ｓ_ｇで構成され、電極１３ｂは電極Ｃ_１、Ｃ_２で構成される。電極Ｓ_ｂとＳ_ｅ、電極Ｓ_ｃとＳ_ｄ、電極Ｓ_ｆとＳ_ｇは、それぞれ電気的に接続される。電極Ｓ_ａ、電極Ｓ_ｂ（Ｓ_ｅ）、電極Ｓ_ｃ（Ｓ_ｄ）、及び、電極Ｓ_ｆ（Ｓ_ｇ）は、互いに電気的に独立し、異なる取り出し端子部Ｔ_３、Ｔ_４、Ｔ_５、Ｔ_６に接続される。また電極Ｃ_１と電極Ｃ_２は、互いに電気的に独立し、異なる取り出し端子部Ｔ_１、Ｔ_２に接続される。電極Ｓ_ａ、Ｓ_ｂ、Ｓ_ｃ、及び、Ｓ_ｇは、電極Ｃ_１に対向し、電極Ｓ_ｄ、Ｓ_ｅ、及び、Ｓ_ｆは、電極Ｃ_２に対向する。なお本図においては、電極１３ａ、１３ｂの引き回し線部分を概念的な表示にとどめてある。

第１の実施例による表示装置においては、駆動装置４０により電極１３ａ、１３ｂ（基板１０ａ、１０ｂ）間に交流電圧を印加し、発光層１５で発光を生じさせて表示を行う。たとえば図１Ｄに示す電極１３ａ、１３ｂ部分においては、デューティ駆動により０〜９の数字のセグメント表示が可能である。表示はたとえば基板１０ａ側から観察される。発光層１５での発光は、たとえば電極１３ａ、１３ｂ近傍で生じ、電極１３ａ近傍で生じた発光が観察者に視認される。

図２Ａに、駆動波形（ＯＮ波形及びＯＦＦ波形）の一例を示す。また図２Ｂに、１／２デューティ、１／２バイアス駆動を行う場合の駆動電圧の例を示す。たとえば、取り出し端子部Ｔ_１、Ｔ_２に、図示する態様で電圧が印加されるとき、例１は、電極Ｃ_１に対向する電極Ｓ_ａ、Ｓ_ｂ、Ｓ_ｃ、及び、Ｓ_ｇに印加された場合であっても、電極Ｃ_２に対向する電極Ｓ_ｄ、Ｓ_ｅ、及び、Ｓ_ｆに印加された場合であっても、ＯＮ状態（電極間の発光層が発光する状態）を実現する電圧印加態様である。例２は、電極Ｃ_１に対向する電極に印加された場合はＯＮ状態を実現し、電極Ｃ_２に対向する電極に印加された場合はＯＦＦ状態（電極間の発光層が発光しない状態）を実現する電圧印加態様である。また、例３は、電極Ｃ_１に対向する電極に印加された場合はＯＦＦ状態を実現し、電極Ｃ_２に対向する電極に印加された場合はＯＮ状態を実現する電圧印加態様を表す。更に、例４は、電極Ｃ_１に対向する電極に印加された場合も、電極Ｃ_２に対向する電極に印加された場合もＯＦＦ状態を実現する電圧印加態様である。

図３は、第１の実施例による表示装置の表示エリアの外観写真である。白っぽく視認される領域は、基板１０ａ、１０ｂの法線方向から見たとき、電極１３ａ、１３ｂが重なり、両電極１３ａ、１３ｂ間に電圧が印加されている部分である。実際にはオレンジ色に発光している。

図４に、電圧に対する輝度特性を示す。グラフの横軸は、印加電圧を単位「Ｖ」で表し、縦軸は、輝度を任意単位（Ａ．Ｕ．）で表す。第１の実施例による表示装置においては、２.６Ｖ程度の電圧値から輝度の顕著な上昇が認められ、印加する電圧値の増加にしたがって輝度も増加する。

本願発明者らは、実施例による表示装置でデューティ駆動を行う際の駆動条件について鋭意研究した。

図５Ａ〜図５Ｃは、第１の実施例による表示装置をデューティ駆動した場合のコントラスト特性を示すグラフである。液晶ディスプレイ用のものと同様のドライバを使用し、駆動周波数を５０Ｈｚとして駆動した。グラフの横軸は、印加電圧を単位「Ｖ」で表し、縦軸は、コントラスト比を表す。図５Ａは、１／１６デューティ、１／４バイアス、図５Ｂは、１／１６デューティ、１／５バイアス、図５Ｃは、１／３２デューティ、１／５バイアスで駆動した場合のコントラスト比である。

図５Ａ及び図５Ｂを参照すると、１／１６デューティ、１／４バイアス駆動、及び、１／１６デューティ、１／５バイアス駆動においては、比較的高いコントラスト比、印加電圧によっては６〜７以上のコントラスト比が得られており、ディスプレイとして使用可能であることがわかる。たとえば１／１６デューティ、１／４バイアス駆動（図５Ａ参照）の場合は、駆動電圧を１０Ｖ〜１２Ｖとすることで、ディスプレイに適用可能である。また、１／１６デューティ、１／５バイアス駆動（図５Ｂ参照）の場合は、駆動電圧を１１．６Ｖ程度以上に設定することでディスプレイとして使用可能である。

なお、視角特性については測定していないが、ＥＣＬ表示装置は、液晶表示装置とは異なり、視角依存性がないため、視認方向を問わず、比較的高いコントラスト比で表示を行うことが可能である。

図５Ｃを参照すると、１／３２デューティで駆動する場合は、ＯＮ状態とＯＦＦ状態の電圧差が小さく、コントラスト比は最大で１．８程度であり、ディスプレイとして用いるにはやや不適当であることがわかる。

１／１６デューティ駆動でディスプレイとして使用可能であることから、たとえば１／８デューティ、１／４デューティといった、デューティ比が１／１６以下の条件で駆動することにより、ディスプレイとして使用可能である。また、デューティ比が１／１６のときに比較的高いコントラスト比が得られたことから、１／３２デューティと１／１６デューティの間にも、ディスプレイとして使用可能なコントラストが得られるデューティ比が存在すると考えられる。

したがって、第１の実施例による表示装置は、デューティ比が１／３２未満、たとえば１／１６以下の条件で駆動することにより、ディスプレイとして使用可能であるといえる。

また、バイアス比が１／４及び１／５で比較的高いコントラスト比が得られたことから、第１の実施例による表示装置は、バイアス比を１／５以下とする条件で駆動することにより、ディスプレイとして使用可能である。

図６に、駆動周波数と輝度の関係を示す。本図のグラフの横軸は、駆動周波数を単位「Ｈｚ」で表し、縦軸は、輝度を単位「ｃｄ／ｍ^２」で表す。なお、本図に示す関係の測定においては、発光層にＥＣＬ材料として、ルテニウムビピリジル錯体であるトリス（２，２’−ビピラジル）ルテニウム（ＩＩ）［Ｒｕ（ｂｐｙ）_３］^２＋を１０ｍＭ、及び、ＴＢＡＰを１００ｍＭ加えたＰＣ溶液を使用した。素子面積１．５×１．５ｃｍ^２、電極間距離７５μｍとしたＥＣＬ表示素子に、室温１０℃、湿度５０％の環境下で４Ｖの交流電圧を印加して測定を行った。

グラフから、駆動周波数が低いほど輝度が高くなることがわかる。しかし５０Ｈｚ未満の駆動周波数においてはフリッカーの発生が認められ、駆動周波数を低くするにつれ目立つことが確認された。このため、駆動周波数は５０Ｈｚ程度であることが望ましい。また、たとえば５０Ｈｚ以上４００Ｈｚ以下であれば、フリッカーの発生のない、高輝度での表示が可能である。

第１の実施例による表示装置は、たとえば駆動周波数を５０Ｈｚ以上４００Ｈｚ以下、一例として５０Ｈｚ、デューティ比を１／３２未満、たとえば１／１６以下、バイアス比を１／５以下とする条件でデューティ駆動することにより、高輝度、高コントラスト比で、フリッカーの発生のない、高品位の表示を行うことができる。ＴＦＴ素子を必要としない単純な構造を備え、低コストで製造可能である。

図７Ａ〜図７Ｃは、第２の実施例による表示装置の製造方法を示す概略的な断面図である。

図７Ａに示すように、一対のＩＴＯ膜２２ａ、２２ｂ付ガラス基板（透明基板）２１ａ、２１ｂを準備する。

図７Ｂを参照する。ＩＴＯ膜２２ａ、２２ｂをフォトリソ工程にてパターニングし、ガラス基板２１ａ、２１ｂ上に、それぞれＩＴＯ電極（表示用電極）２３ａ、ＩＴＯ電極（対向電極）２３ｂを形成する。

パターニングは、ＩＴＯ膜２２ａ、２２ｂを多く残存させるようなパターンを形成して行う（引き回し線部分を太幅に形成する）。また、基板間における引き回し線部分の重なり状態を考慮する必要はない。エッチングは、王水系混酸の水溶液を用いたウェットエッチにて実施した。エッチャントとして、たとえば酸化第二鉄を用いることもできる。レーザアブレーションにより、パターニングを行ってもよい。パターニングにおいては、電極２３ａ、２３ｂの各々におけるＩＴＯ間の距離を、おおむね数十μｍから数百μｍとする。第２の実施例においては、最も狭い部分のＩＴＯ間距離を１００μｍとした。

第２の実施例においては、後述の絶縁膜パターンも考慮して、電極パターンを設計する。表示部のパターンは、たとえば１／１６デューティで単純マトリクス駆動を行う液晶表示装置の表示部パターンと等しくすることができる。基板間における引き回し線部分の重なり状態を考慮する必要がないため、電極２３ａ、２３ｂパターン設計における自由度は大きい。電極２３ａ、２３ｂは太幅に形成することが望ましく、電極２３ａ、２３ｂを液晶表示装置の電極よりも低抵抗とすることが好ましい。

続いて、電極２３ａ上の一部を含む領域に、絶縁膜（透明絶縁膜）として、厚さ３０００Å〜４０００ÅのＳｉＯ_２膜２４ａを形成する。ＳｉＯ_２膜２４ａの成膜はマグネトロンスパッタで行い、リフトオフ法でパターン形成をした。膜厚はこれに限られない。また、成膜方法もスパッタに限定されない。パターン形成は、簡易的には、所定形状の開口部を有するＳＵＳマスクを用いて行ってもよい。フォトリソ工程にてパターニングを行うことも可能である。この場合は、電極２３ａにダメージを与えないウェットエッチング条件、もしくはドライエッチング条件を用いる。

ＳｉＯ_２膜２４ａは、電極２３ａが形成されていないガラス基板２１ａ上の領域、少なくとも製造後の表示装置のシールに囲まれた表示エリア内について、ガラス基板２１ａ上の電極２３ａ非形成領域全域にも形成されることが望ましい。なお、電極２３ａの取り出し端子部にはＳｉＯ_２膜２４ａが形成されないように、パターン形成を行った。

このようにして、ガラス基板２１ａ上に電極２３ａを備え、少なくとも電極２３ａ上の一部を含む領域に、ＳｉＯ_２膜２４ａが形成されている上側基板（表示用基板）２０ａ、及び、ガラス基板２１ｂ上に電極２３ｂを備える下側基板（対向基板）２０ｂが作製される。

図７Ｃを参照する。第１の実施例と同様にセル化を行い、基板２０ａ、２０ｂ間のシール材２６の内側に、ＥＣＬ材料を含む発光層２５を配置した。発光層２５を構成する電解液は、たとえば第１の実施例と等しい。

最後に、電源及び駆動回路を含む駆動装置４１を電極２３ａ、２３ｂ間に接続した。駆動回路は、たとえば駆動周波数を５０Ｈｚ以上４００Ｈｚ以下、一例として５０Ｈｚ、デューティ比を１／３２未満、たとえば１／１６以下、バイアス比を１／５以下とする条件で第２の実施例による表示装置をデューティ駆動する。

図７Ｃは、第２の実施例による表示装置の概略的な断面図である。第２の実施例による表示装置は、略平行に離間して対向配置された上側基板２０ａ、下側基板２０ｂ、及び、両基板２０ａ、２０ｂ間に配置された発光層２５を含む。

上側基板２０ａは、ガラス基板２１ａ、ガラス基板２１ａ上に形成されたＩＴＯ電極２３ａ、及び、少なくともＩＴＯ電極２３ａ上の一部を含む領域に形成されたＳｉＯ_２膜２４ａを含む。第２の実施例においては、ＳｉＯ_２膜２４ａは、シール材２６に囲まれた領域内の、ＩＴＯ電極２３ａが形成されていないガラス基板２１ａ上の全領域にも形成されている。

下側基板２０ｂは、ガラス基板２１ｂ、及びガラス基板２１ｂ上に形成されたＩＴＯ電極２３ｂを含む。

発光層２５は、ＥＣＬ材料を含む電解液で構成され、基板２０ａ、２０ｂ間の、シール材２６に囲まれた領域内に画定される。

図８Ａは、電極２３ａの電極パターンの一部、及び、電極２３ａ上におけるＳｉＯ_２膜２４ａ形成パターンを示す概略的な平面図である。本図においては、電極２３ａ上のＳｉＯ_２膜２４ａ形成範囲に斜線を付して示した。また、シール材２６の形成位置を一点鎖線で表した。

電極２３ａは、互いに電気的に独立し、異なる取り出し端子部を備える複数のＩＴＯ電極（表示用電極）２３ａ_３〜２３ａ_６で構成される。電極２３ａ_３上には表示部２３Ｓ_ａ、電極２３ａ_４上には表示部２３Ｓ_ｂ及び２３Ｓ_ｅ、電極２３ａ_５上には表示部２３Ｓ_ｃ及び２３Ｓ_ｄ、電極２３ａ_６上には表示部２３Ｓ_ｆ及び２３Ｓ_ｇが画定される。表示部２３Ｓ_ａ〜２３Ｓ_ｇは、実際に行いたい表示の形状に対応する形状、実施例においては同形状、具体的には図１Ｄに示す電極Ｓ_ａ〜Ｓ_ｇ部分の形状と同形状に形成される。

各電極２３ａ_３〜２３ａ_６は、シール材２６に囲まれた領域の外側に存在する取り出し端子部Ｔ_３〜Ｔ_６と、シール材２６に囲まれた領域の内側に存在する電極部分とを有し、シール材２６に囲まれた領域の内側に存在する電極部分は、表示部２３Ｓ_ａ〜２３Ｓ_ｇに対応する電極領域とそれ以外の引き回し線部分とからなる。

ＳｉＯ_２膜２４ａは、取り出し端子部を除く、表示部２３Ｓ_ａ〜２３Ｓ_ｇ以外の電極２３ａ_３〜２３ａ_６上に形成されている。すなわち、シール材２６に囲まれた領域の内側に存在する電極２３ａ_３〜２３ａ_６上には、表示部２３Ｓ_ａ〜２３Ｓ_ｇを除いてＳｉＯ_２膜２４ａが形成されている。換言すれば、表示部２３Ｓ_ａ〜２３Ｓ_ｇは、シール材２６に囲まれた領域の内部において、ＳｉＯ_２膜２４ａの非形成領域として、電極２３ａ_３〜２３ａ_６上に規定されている。ＳｉＯ_２膜２４ａが形成された電極２３ａ_３〜２３ａ_６上の領域が引き回し線部分である。

図８Ｂは、電極２３ｂの電極パターンの一部を示す概略的な平面図である。電極２３ｂは、互いに電気的に独立し、異なる取り出し端子部を備えるＩＴＯ電極（対向電極）２３ｂ_１、２３ｂ_２で構成される。平面視上（基板２０ａ、２０ｂの法線方向から見たとき）、電極２３ａ_３〜２３ａ_６の表示部２３Ｓ_ａ〜２３Ｓ_ｇと対向する位置には、電極２３ｂ_１、２３ｂ_２が存在する。電極２３ｂ_１、２３ｂ_２上には、絶縁膜は形成されていない。

なお、シール材２６に囲まれた領域の内部において、電極２３ｂ上にもＳｉＯ_２膜等の絶縁膜を形成することができる。その場合、表示部２３Ｓ_ａ〜２３Ｓ_ｇと対向する位置には、絶縁膜を形成しない。したがって一例として、図８Ｃに斜線で示すように、図１Ｄに示す電極Ｃ_１、Ｃ_２部分の形状と同形状の対向部２３Ｃ_１、２３Ｃ_２以外の電極２３ｂ上のすべての位置に絶縁膜を形成することが可能である。更に、絶縁膜は対向電極２３ｂが形成されていないガラス基板２１ｂ上の領域に形成されてもよい。

図９は、第２の実施例による表示装置の電極２３ａ、２３ｂ間に交流電圧を印加したときの表示エリアの外観写真である。白っぽく視認されるのは、ＳｉＯ_２膜２４ａが形成されていない、すなわち発光層２５と直接接している、電極２３ａ上の領域（たとえば表示部２３Ｓ_ａ〜２３Ｓ_ｇを含む。）である。実際にはオレンジ色に発光している。黒っぽく視認されるのは、ＳｉＯ_２膜２４ａが形成されている領域である。第２の実施例による表示装置は、ＳｉＯ_２膜２４ａの形成領域と非形成領域とに対応して、非表示部と表示部とが規定される表示装置である。

第１の実施例においては、たとえば図３の写真に見られるように、引き回し線（たとえば「：」のドット間に見られる引き回し線）が観察される場合がある。また、「：」部分が他の発光部分に比べて明るいといった、表示面積の違いによる輝度ムラや、大きな画素（電極）において周辺部分が明るいといった輝度ムラが認められる場合がある。しかし第２の実施例においては、引き回し線部分はまったく観察されない。また発光部分の輝度は均一で、輝度ムラも認められない。

第２の実施例による表示装置の特性を調べたところ、図４に示す電気光学特性、及び、図５Ａ〜図５Ｃに示す、駆動周波数５０Ｈｚにおけるデューティ駆動特性とほぼ同一の特性を有していた。

第２の実施例による表示装置も、たとえば駆動周波数を５０Ｈｚ以上４００Ｈｚ以下、一例として５０Ｈｚ、デューティ比を１／３２未満、たとえば１／１６以下、バイアス比を１／５以下とする条件でデューティ駆動することにより、高輝度、高コントラスト比で、フリッカーの発生のない、高品位の表示を行うことができる。ＴＦＴ素子を必要としない単純な構造を備え、低コストで製造可能である。

また、第２の実施例による表示装置によると、たとえば引き回し線部分の発光が抑制され、また発光部分の輝度ムラが低減された、第１の実施例よりも一層高品位の発光表示を実現することができる。更に、たとえば表示用電極上に絶縁膜を形成して引き回し線部分とするので、引き回し線部分の幅に制限がなく、引き回し線部分を太幅に形成することができる。対向基板上の電極パターンに対する干渉（重なり合い）を考慮して大きく引き回したり、線幅を補足する必要がない。このため、たとえば取り出し端子部から離れた位置の画素（表示部）に対する場合であっても、十分な電流値を与えることができ、画素やラインごとの駆動電圧のムラ、発光輝度のムラを低減することができる。

次に、第３の実施例による表示装置について説明する。第２の実施例においては絶縁膜としてＳｉＯ_２膜（無機系の絶縁膜）を使用したが、第３の実施例では有機系の絶縁膜（透明絶縁膜）を用いる。ここではアクリル系絶縁材料を使用して、絶縁膜を形成した。

２０００ｒｐｍ、３０秒の条件でスピンコートを行うことにより、厚さ１．８μｍの有機絶縁膜を形成し、その後ホットプレートでのプリベーク（１００℃、１２０秒）、露光（照度５．７９ｍＷ／ｃｍ^２で５秒。５．７９×５＝２８．９５ｍＪ／ｃｍ^２）、現像（ＴＭＡＨ１％溶液にて６０秒のシャワー現像）を行い、最後にポストベーク（２２０℃、３０分）して絶縁膜パターンを得た。

絶縁膜材料、絶縁膜形成工程以外は、第２の実施例と同様の方法で、第３の実施例による表示装置を作製した。電極２３ａ上における有機絶縁膜形成範囲は、第２の実施例におけるＳｉＯ_２膜２４ａ形成範囲と等しい。

図１０は、第３の実施例による表示装置の電極２３ａ、２３ｂ間に交流電圧を印加したときの表示エリアの外観写真である。第２の実施例と同様に、表示部で発光し、有機絶縁膜が形成されている領域は発光していない。引き回し線や輝度ムラは認められない。

第３の実施例による表示装置の特性を調べたところ、図４に示す電気光学特性、及び、図５Ａ〜図５Ｃに示す、駆動周波数５０Ｈｚにおけるデューティ駆動特性とほぼ同一の特性を有していた。

第３の実施例による表示装置は、有機絶縁膜の形成領域と非形成領域とに対応して、非表示部と表示部とが規定される表示装置である。第３の実施例による表示装置は、第２の実施例と同様に駆動し、同様の効果を奏することができる。

なお、第２の実施例のＳｉＯ_２膜も第３の実施例の有機絶縁膜も、メインシール２６が形成される位置のガラス基板２１ａ、２１ｂ上に存在していてもよい。密着性などに問題はみられなかった。

図１１は、第４の実施例による表示装置を示す概略的な断面図である。第１の実施例においては、基板１０ａ、１０ｂ間の、シール材１６に囲まれた領域内にＥＣＬ材料を含む発光層１５を配置したが、第４の実施例においては、ＥＣＬ材料とＥＣ材料をともに含む電解液で構成される発光・発色層１７を配置する。

ＥＣＬ材料とＥＣ材料をともに含む電解液は、ＥＣＬ材料、ＥＣ材料、支持電解質、溶媒などにより構成される。

ＥＣＬ材料は、第１の実施例と等しい材料を用いることができる。

ＥＣ材料は、電気化学的な酸化還元反応によって可逆的な色変化を示す化合物であれば、特に制限されない。たとえば、ジメチルテレフタレート、４，４’−ビフェニルヂカルボン酸ヂエチルエステル、ジアセチルベンゼン（１，４−ジアセチルベンゼン等）、ビオロゲン（Ｎ，Ｎ’−ジメチルビオロゲン、１，４−ジヘプチルビオロゲン等）、導電性高分子（ポリチオフェン、ポリピロール、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）、ポリアニリン等）、金属錯体（フェナントロリン錯体、ビピリジン錯体等）、トリフェニルアミン誘導体等、電気化学活性有機化合物の少なくとも一つを含むものを好適に用いることができる。また、無機系のＥＣ材料としては、たとえば水酸化イリジウム酸化チタン等の遷移金属酸化物、水酸化イリジウム等の金属水酸化物、プルシアンブルー等の混合原子価化合物を使用することができる。

支持電解質は、発色材料の酸化還元反応等を促進するものであれば限定されず、たとえばリチウム塩（ＬｉＣｌ、ＬｉＢｒ、ＬｉＩ、ＬｉＢＦ_４、ＬｉＣｌＯ_４等）、カリウム塩（ＫＣｌ、ＫＢｒ、ＫＩ等）、ナトリウム塩（ＮａＣｌ、ＮａＢｒ、ＮａＩ等）を好適に用いることができる。支持電解質の濃度は、たとえば１０ｍＭ以上１Ｍ以下であることが好ましいが、これも特に限定されるものではない。

溶媒は、ＥＣＬ材料及びＥＣ材料を安定的に保持することができるものであれば限定されず、たとえば第１の実施例と等しい溶媒を使用することができる。

第４の実施例による表示装置の素子部分は、電解液の構成を異ならせ、他の工程は第１の実施例と同様にして作製することができる。

第４の実施例による表示装置は、交流駆動でＥＣＬ材料の発光・消光を制御し、直流駆動でＥＣ材料の発色・消色を制御する、デュアルモードの表示装置である。電極１３ａ、１３ｂ間への直流電圧の印加により、発光・発色層１７は基板１０ａ（電極１３ａ）側で発色する。

駆動装置４２は、電極１３ａ、１３ｂ間に、交流電圧を印加してＥＣＬ材料による発光表示を行い、直流電圧を印加してＥＣ材料による発色表示（反射表示）を行う。

第４の実施例による表示装置の特性を調べたところ、交流電圧の印加に対し、図４に示す電気光学特性、及び、図５Ａ〜図５Ｃに示す、駆動周波数５０Ｈｚにおけるデューティ駆動特性とほぼ同一の特性を有していた。また、ＥＣ材料による発色表示はメモリ性を有しているため、ラインごとに直流電圧を印加していくことで、マトリクス表示を行うことができた。表示可能なライン数はメモリ時間に依存するが、１／３２デューティ以下であれば特に問題なく表示を行うことができた。

第４の実施例による表示装置は、たとえば駆動周波数を５０Ｈｚ以上４００Ｈｚ以下、一例として５０Ｈｚ、デューティ比を１／３２未満、たとえば１／１６以下、バイアス比を１／５以下とする条件でデューティ駆動することにより、高輝度、高コントラスト比で、フリッカーの発生のない、高品位の発光表示を行うことができる。ＴＦＴ素子を必要としない単純な構造を備え、低コストで製造可能である。更に、直流電圧の印加により発色表示を行うことができ、メモリ性を利用してマトリクス表示を行うことができる。第４の実施例による表示装置によれば、たとえば明るい環境下、暗い環境下など様々な環境下において、見やすい表示が可能である。

図１２は、第５の実施例による表示装置を示す概略的な断面図である。第４の実施例は、バルク型の表示装置であったが、第５の実施例は界面型の表示装置である。ＥＣＬ材料とＥＣ材料とを含む電解液層（発光・発色層１７）とするのではなく、ＥＣＬ材料を含む電解液層（発光層１８）及びＥＣ材料膜（発色層１９）で発光・発色層を構成する。ＥＣ材料膜は、たとえば電極１３ａ上に形成される。

実施例においては、パターニングされた電極１３ａ上に、真空蒸着法によりＥＣ材料膜として三酸化タングステン（ＷＯ_３）膜を形成した。酸化モリブデン膜、酸化タングステン−モリブデン複合膜、酸化バナジウム膜、酸化イリジウム膜、二酸化マンガン膜、酸化ニッケル膜等とすることも可能である。ビオロゲン系、スチリル系化合物等の有機系材料を用いて膜を形成することもできる。消色（透明）−発色（着色）状態を切り替え可能なＥＣ材料膜であればよい。膜形成はスパッタ法（ＲＦマグネトロンスパッタ法）、メッキ法、ＬＢ法、各種印刷法（スクリーン印刷、スピンコート、ダイコート等）により行ってもよい。更に、電解重合によっても形成可能である。

なお緻密な膜構造より、アモルファスで、内部に多くの隙間をもつ構造が望ましい。積極的に隙間を設けるため、微小な径の粒子を分散させてもよい。

第５の実施例においては、ＷＯ_３膜の成膜後、３５０℃で３０分の熱処理を行った。

発光層１８を構成する電解液は、ＥＣＬ材料、支持電解質、溶媒などを含む。

ＥＣＬ材料及び支持電解質は、第１の実施例と等しい材料を用いることができる。ＥＣＬ材料の濃度は特に限定されないが、５Ｍ以下であることが望ましく、１ｍＭ〜１Ｍであることがより望ましく、１０ｍＭ〜１００ｍＭであることが一層望ましい。

溶媒は、ＥＣＬ材料等を安定的に保持することができるものであれば限定されず、たとえばＮＭＰ溶液等を好適に使用することができる。

第５の実施例による表示装置も、第４の実施例と同様に、交流駆動でＥＣＬ材料の発光・消光を制御し、直流駆動でＥＣ材料の発色・消色を制御する、デュアルモードの表示装置である。電極１３ａ、１３ｂ間への直流電圧の印加により、発色層１９で発色が行われる。

第５の実施例による表示装置の特性を調べたところ、交流電圧の印加に対し、図４に示す電気光学特性、及び、図５Ａ〜図５Ｃに示す、駆動周波数５０Ｈｚにおけるデューティ駆動特性とほぼ同一の特性を有していた。また第４の実施例と同様に、直流電圧の印加でＥＣ材料によるマトリクス表示を行うことができ、１／３２デューティ以下であれば、特に問題なく表示が可能であった。

第５の実施例による表示装置によれば、駆動装置４３で第４の実施例と同様の駆動を行い、同様の効果を奏することができる。

図１３は、第６の実施例による表示装置を示す概略的な断面図である。第６の実施例は、発光層１５内の基板１０ａ側（表示が観察される側）に光散乱層３０を含む点で、第１の実施例と異なる。

光散乱層３０は、たとえば酸化金属粒子、一例としてチタニアで構成された、厚さ３０００Å〜４０００Åの白色層であり、光を散乱させる性質を有する。光散乱層３０は、たとえば発光層１５から基板１０ａ側に進行する光を散乱させるとともに、基板１０ａから発光層１５側に進行する光を散乱させる。

たとえば発光層１５がＥＣＬ材料としてルテニウム錯体を含む場合、発光層１５は黄みを帯びる。第６の実施例による表示装置においては、光散乱層３０により、発光層１５から基板１０ａ側に進行する光が散乱されるため、バルクの電解液が直接的には観察されず、発光層１５に含まれるルテニウム錯体の黄色が目立ちにくくなる。このため第６の実施例による表示装置によれば、第１の実施例の奏する効果に加え、一層高品位の表示を実現することができる。

なお、図１３においては、発光層１５と光散乱層３０の形成領域が相互に排斥しあう関係にあるように示しているが、発光層１５を構成する電解液は、光散乱層３０に浸透しているため、光散乱層３０の形成領域は、発光層１５の配置領域でもある。

また、光散乱層は第１の実施例に限らず、他の実施例による表示装置においても形成可能である。

以上、実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。

たとえば第４及び第５の実施例における表示部と非表示部を、絶縁膜の非形成領域と形成領域で規定してもよい。

その他、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者には自明であろう。

たとえばデューティ駆動を行うディスプレイ製品全般、一例としてキャラクター表示を行うデューティ駆動ディスプレイ製品や、低デューティでドット表示を行うディスプレイ製品に利用することができる。また、広い視角特性、低価格等が求められるディスプレイ製品全般に利用可能である。具体的には、家電用表示機器、車載用表示機器等に利用することができる。

１０ａ 上側基板（表示用基板）
１０ｂ 下側基板（対向基板）
１１ａ、１１ｂ ガラス基板
１２ａ、１２ｂ ＩＴＯ膜
１３ａ ＩＴＯ電極（表示用電極）
１３ｂ ＩＴＯ電極（対向電極）
１５ 発光層
１６ シール材
１７ 発光・発色層
１８ 発光層
１９ 発色層
２０ａ 上側基板（表示用基板）
２０ｂ 下側基板（対向基板）
２１ａ、２１ｂ ガラス基板
２２ａ、２２ｂ ＩＴＯ膜
２３ａ、２３ａ_３〜２３ａ_６ ＩＴＯ電極（表示用電極）
２３ｂ、２３ｂ_１、２３ｂ_２ ＩＴＯ電極（対向電極）
２３Ｓ_ａ〜２３Ｓ_ｇ 表示部
２３Ｃ_１、２３Ｃ_２ 対向部
２４ａ ＳｉＯ_２膜
２５ 発光層
２６ シール材
３０ 光散乱層
４０〜４３ 駆動装置
Ｓ_ａ〜Ｓ_ｇ 電極
Ｃ_１、Ｃ_２ 電極
Ｔ_１〜Ｔ_６ 取り出し端子部

Claims (6)

1. （ｉ）第１の電極を備える第１の基板と、（ｉｉ）第２の電極を備え、前記第１の基板に対向して配置される第２の基板と、（ｉｉｉ）発光材料を含み、前記第１の基板と前記第２の基板の電極間に配置される発光層と、を有する表示素子と、
   駆動周波数を５０Ｈｚ、デューティ比を１／３２より大きく１未満、バイアス比を１／５以上１未満とする条件で、前記表示素子を単純マトリクス駆動する駆動回路と
   を有し、
   前記発光層は、前記第１の基板と前記第２の基板の間の、シール材に囲まれた領域内に配置され、
   前記第１及び第２の電極は、前記シール材に囲まれた領域の内側に存在する引き回し線、及び、前記シール材に囲まれた領域の外側に存在する取り出し端子部を含み、
   前記第１の基板は、前記第１の電極上に形成された第１の絶縁膜を含み、
   前記第２の基板は、前記第２の電極上に形成された第２の絶縁膜を含み、
   前記シール材に囲まれた領域の内側に存在する前記第１の電極上には、表示部を除いて前記第１の絶縁膜が形成され、
   前記シール材に囲まれた領域の内側に存在する前記第２の電極上には、前記第２の絶縁膜は、少なくとも前記表示部には形成されていない
   表示装置。
2. 前記絶縁膜は、前記シール材に囲まれた領域内の、前記第１の電極が形成されていない前記第１の基板上の全領域にも形成されている請求項１に記載の表示装置。
3. 前記発光層が、更に発色材料を含む請求項１または２に記載の表示装置。
4. 前記発光層が、発光材料としてルテニウム錯体を含む請求項１〜３のいずれか１項に記載の表示装置。
5. 更に、前記発光層の前記第１の基板側に光散乱層を含む請求項１〜４のいずれか１項に記載の表示装置。
6. （ｉ）第１の電極を備える第１の基板と、（ｉｉ）第２の電極を備え、前記第１の基板に対向して配置される第２の基板と、（ｉｉｉ）発光材料を含み、前記第１の基板と前記第２の基板の電極間に配置される発光層と、を有し、前記発光層は、前記第１の基板と前記第２の基板の間の、シール材に囲まれた領域内に配置され、前記第１及び第２の電極は、前記シール材に囲まれた領域の内側に存在する引き回し線、及び、前記シール材に囲まれた領域の外側に存在する取り出し端子部を含み、前記第１の基板は、前記第１の電極上に形成された第１の絶縁膜を含み、前記第２の基板は、前記第２の電極上に形成された第２の絶縁膜を含み、前記シール材に囲まれた領域の内側に存在する前記第１の電極上には、表示部を除いて前記第１の絶縁膜が形成され、前記シール材に囲まれた領域の内側に存在する前記第２の電極上には、前記第２の絶縁膜は、少なくとも前記表示部には形成されていない表示素子の駆動方法であって、
   駆動周波数を５０Ｈｚ、デューティ比を１／３２より大きく１未満、バイアス比を１／５以上１未満とする条件で単純マトリクス駆動する表示素子の駆動方法。