KR100778170B1 - 표시 장치 - Google Patents
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Abstract
4분의 1 파장판(WP)과 발광층(64) 사이에 배치되어, 소정의 나선 피치로 배열된 액정 분자를 포함하고, 제1 원편광을 투과할 뿐만 아니라 제1 원편광과는 반대 극성의 소정 파장의 제2 원편광을 선택 반사하는 선택 반사층(SR)을 구비하고, 발광층(64)은 적어도 1개의 피크 파장을 갖고, 피크 파장의 수를 m으로 했을 때, 선택 반사층(SR)의 선택 반사 파장 영역이 m개 있고, 발광층(64)으로부터 출사된 광의 피크 파장을 λp(k)(파장이 짧은 순으로 k=1, 2, …, m)로 했을 때, 각 피크 파장 λp(k)가 각 선택 반사 파장 영역을 형성하는 선택 반사층(SR)의 이상 광 굴절률 ne(k)와 나선 피치 P(k)를 곱한 값 ne(k)P(k)보다 작고, 상 광 굴절률 no(k)와 나선 피치 P(k)를 곱한 값 no(k)P(k)보다 큰 값이며, 또한, 각 선택 반사 파장 영역을 형성하는 선택 반사층(SR) 사이에서, ne(k-1)P(k-1)<no(k)P(k)인 것을 특징으로 한다.
4분의 1 파장판, 발광층, 나선 피치, 원편광, 선택 반사층, 피크 파장, 선택 반사 파장 영역, 광 굴절률
Description
본 발명은, 표시 장치에 관한 것으로, 특히, 원편광판을 구비하여 고 콘트라스트화가 가능한 자기 발광 소자를 탑재한 표시 장치에 관한 것이다.
최근, 표시 장치에 탑재 가능한 자기 발광 소자로서 대표적인 유기 EL(일렉트로루미네센스) 소자는, 그것에 적용되는 유기 발광 재료가 실용 영역에 도달하여, 저소비 전력, 광 시야각, 박형 경량 등의 특징을 갖는 표시 소자로서 주목받고 있다.
일반적인 유기 EL 소자는, 주로 광 반사성을 갖는 제1 전극과 주로 광 투과성을 갖는 제2 전극 사이에 발광층을 협지한 구조를 갖고 있다. 이러한 구조의 유기 EL 소자에서는, 발광층에서 발광한 광을 제2 전극측으로부터 취출한다. 즉, 발광층에서 발광한 광의 일부는 제2 전극으로부터 관찰자측을 향하여 출사되고, 발광층으로부터 제1 전극측을 향하여 출사된 광은 제1 전극에서 제2 전극을 향하여 반사된다. 즉, 제1 전극은, 발광한 광을 가급적 관찰자측에 출사시키는 기능을 갖고 있다.
그러나, 이러한 구조의 유기 EL 소자의 경우, 반사층으로서의 기능을 갖는 제1 전극의 반사율이 높을수록, 콘트라스트 특성을 저하시키게 된다. 즉, 발광층 을 발광시키지 않는 상태 즉 흑색 표시 상태에서 외광이 입사된 경우, 제1 전극이 외광을 반사하기 때문에, 흑색 표시의 흑색 레벨이 열화된다. 또한, 발광층을 발광시킨 상태에서 외광이 입사된 경우에도, 외광이 표시 화면에 투영되어 콘트라스트를 저하시키게 된다.
이러한 문제를 회피하기 위해서는, 반사층의 반사율을 내리는 방법(극단적으로 말하면 제로에 가깝게 하는 방법)이나, 외광의 반사 성분을 원편광판에서 흡수하는 방법이 생각되어 있다. 후자의 방법은, 다음과 같은 원리로 콘트라스트를 개선하려고 하는 것이다.
즉, 유기 EL 소자의 제2 전극측으로부터 입사된 외광은, 편광판 및 4분의 1 파장판을 투과함으로써 예를 들면 우회전의 원편광으로 된다. 이 우원편광은, 기판 계면이나 반사층에서 반사되면, 우원편광의 위상이 180도 어긋나기 때문에, 좌회전의 원편광으로 된다. 이 좌원편광은, 4분의 1 파장판을 투과하면 입사했을 때와는 직교하는 방위의 직선 편광으로 된다. 이 때문에, 이 직선 편광은, 편광판의 흡수축과 평행이어서, 편광판에서 흡수된다.
따라서, 반사층의 반사율에 관계없이 외광은 반사층에서 반사되지 않는 것과 마찬가지의 효과를 얻는다. 또한, 마찬가지의 효과는 반사층에 한하지 않고, 기판 계면에서의 유전 반사나 배선 전극에서의 반사에 대하여도 유효하기 때문에, 편광판 및 4분의 1 파장판을 형성하지 않는 경우와 비교하여, 콘트라스트 특성의 개선이 가능하다(예를 들면, 특개 평9-127885호 공보 참조.).
그러나, 발광층에서 발광한 광도 우원편광 및 좌원편광을 포함하고 있어, 우 원편광은 편광판을 투과하지만, 좌원편광은 편광판에서 흡수된다. 즉, 발광층을 출사한 광 중에서 적어도 50%는 편광판에서 흡수된다. 이 때문에, 표시 휘도 자체가 저하된다고 하는 문제가 생긴다. 현재 실용화되어 있는 편광판을 이용한 경우, 편광판 및 4분의 1 파장판을 형성하지 않는 경우와 비교하여, 약 56% 정도의 표시 휘도가 저하된다.
전술한 바와 같이, 유기 EL 소자 등의 자기 발광 소자에서는, 발광층에서 발광한 광을 효율적으로 취출하기 위해서 형성된 반사층은, 콘트라스트 특성의 저하를 초래한다. 이 문제는, 특히 밝은 환경, 즉 외광이 강한 조건하에서 현저해진다. 이에 대처하기 위해, 편광판 및 4분의 1 파장판을 형성함으로써, 콘트라스트 특성이 개선되지만, 표시 휘도의 저하를 초래한다.
본 발명은, 전술한 문제점을 감안하여 이루어진 것으로서, 그 목적은, 자기 발광 소자를 탑재한 표시 장치로서, 콘트라스트 특성을 개선하는 것이 가능할 뿐만 아니라, 표시 휘도를 향상하는 것도 가능한 표시 장치를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 제1 양태에 의한 표시 장치는, 반사층, 발광층, 4분의 1 파장판, 및, 편광판을 구비하며, 상기 편광판과 상기 발광층 사이에 상기 4분의 1 파장판이 위치함과 함께, 상기 4분의 1 파장판과 상기 반사층 사이에 상기 발광층이 위치하는 표시 장치로서, 상기 4분의 1 파장판과 상기 발광층 사이에 배치되어, 소정의 나선 피치로 배열된 액정 분자를 포함하고, 제1 원편광을 투과할 뿐만 아니라 제1 원편광과는 반대 극성의 소정 파장의 제2 원편광을 선택 반사하는 선택 반사층을 구비하며, 상기 발광층은 적어도 1개의 피크 파장을 갖고, 피크 파장의 수를 m으로 했을 때, 상기 선택 반사층은 m개의 선택 반사 파장 영역을 갖고, 상기 발광층으로부터 출사된 광의 피크 파장을 λp(k)(파장이 짧은 순으로 k=1, 2, …, m)로 했을 때, 각 피크 파장 λp(k)가 상기 각 선택 반사 파장 영역을 형성하는 상기 선택 반사층의 이상 광 굴절율 ne(k)와 나선 피치 P(k)를 곱한 값 ne(k)P(k)보다 작고, 상 광 굴절율 no(k)와 나선 피치 P(k)를 곱한 값 no(k)P(k)보다 큰 값이며, 또한, 상기 각 선택 반사 파장 영역을 형성하는 상기 선택 반사 층 사이에서, ne(k-1)P(k-1)<no(k)P(k)인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제2 양태에 의한 표시 장치는, 반사층, 발광층, 컬러 필터, 4분의 1 파장판, 및, 편광판을 구비하며, 상기 편광판과 상기 컬러 필터 사이에 상기 4분의 1 파장판이 위치함과 함께, 상기 4분의 1 파장판과 상기 발광층 사이에 상기 컬러 필터가 위치하는 표시 장치로서, 상기 4분의 1 파장판과 상기 컬러 필터 사이에 배치되어, 소정의 나선 피치로 배열된 액정 분자를 포함하고, 제1 원편광을 투과할 뿐만 아니라 제1 원편광과는 반대 극성의 소정 파장의 제2 원편광을 반사하는 선택 반사층을 구비하며, 상기 발광층으로부터 출사되어 상기 컬러 필터를 투과한 광은 적어도 1개 이상의 피크 파장을 갖고, 피크 파장의 수를 m으로 했을 때, 상기 선택 반사층은 m개의 선택 반사 파장 영역을 갖고, 상기 컬러 필터를 투과한 광의 피크 파장을 λp(k)(파장이 짧은 순으로 k=1, 2, …, m)로 했을 때, 각 피크 파장 λp(k)가 상기 각 선택 반사 파장 영역을 형성하는 상기 선택 반사층의 이상 광 굴절율 ne(k)와 나선 피치 P(k)를 곱한 값 ne(k)P(k)보다 작고, 상 광 굴절율 no(k)와 나선 피치 P(k)를 곱한 값 no(k)P(k)보다 큰 값이며, 또한, 상기 각 선택 반사 파장 영역을 형성하는 상기 선택 반사 층 사이에서, ne(k-1)P(k-1)<no(k)P(k)인 것을 특징으로 한다.
도 1은, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 유기 EL 표시 장치의 구성을 개략적으로 도시하는 사시도.
도 2는, 도 1에 도시한 유기 EL 표시 장치의 구조를 개략적으로 도시하는 단면도.
도 3은, 유기 EL 표시 장치를 구성하는 각 화소의 발광 스펙트럼의 분포를 개략적으로 설명하기 위한 도면.
도 4는, 도 2에 도시한 유기 EL 표시 장치에서의 선택 반사층의 구조예를 개략적으로 도시하는 도면.
도 5는, 각 화소에서 발광한 좌원편광 성분의 반사율과, 선택 반사층에서의 선택 반사 기능과의 관계를 설명하기 위한 도면.
도 6은, 상면 발광 방식의 표시 장치에서의 광학적 기능을 설명하기 위한 도면.
도 7은, 본 발명의 실시예에 따른 표시 장치의 구성을 개략적으로 도시하는 도면.
도 8은, 선택 반사층을 형성하지 않은 표시 장치와, 선택 반사층을 형성한 표시 장치에서의 발광광의 투과율의 상대 비교 결과를 도시하는 도면.
도 9는, 선택 반사층을 형성한 표시 장치에서의 반사 방지 기능을 설명하기 위한 도면.
도 10은, 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치의 구성을 개략적으로 도시하는 도면.
도 11은, 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치의 구성을 개략적으로 도시하는 도면.
(발명을 실시하기 위한 최량의 형태)
이하, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 표시 장치에 대하여 도면을 참조하여 설명한다. 또한, 이 실시 형태에서는, 표시 장치로서, 자기 발광형 표시 장치, 예를 들면 유기 EL(일렉트로루미네센스) 표시 장치를 예로 하여 설명한다.
도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 유기 EL 표시 장치(1)는, 화상을 표시하는 표시 에리어(102)를 갖는 어레이 기판(100)과, 어레이 기판(100) 중 적어도 표시 에리어(102)를 밀봉하는 밀봉 부재(200)를 구비하여 구성되어 있다. 어레이 기판(100)의 표시 에리어(102)는, 매트릭스 형상으로 배치된 복수의 화소 PX(R, G, B)에 의해 구성되어 있다.
각 화소 PX(R, G, B)는, 온 상태의 화소와 오프 상태의 화소를 전기적으로 분리하고 또한 온 상태의 화소에의 영상 신호를 유지하는 기능을 갖는 화소 스위치(10)와, 화소 스위치(10)를 통하여 공급되는 영상 신호에 기초하여 표시 소자에 원하는 구동 전류를 공급하는 구동 트랜지스터(20)와, 구동 트랜지스터(20)의 게이트 -소스간 전위를 소정 기간 유지하는 축적 용량 소자(30)를 구비하여 구성되어 있다. 이들 화소 스위치(10) 및 구동 트랜지스터(20)는, 예를 들면 박막 트랜지스터에 의해 구성되고, 여기서는 이들 반도체 층에 폴리실리콘을 이용하고 있다.
또한, 각 화소 PX(R, G, B)는, 표시 소자로서의 유기 EL 소자(40)(R, G, B)를 각각 구비하고 있다. 즉, 적색 화소 PXR는, 적색으로 발광하는 유기 EL 소자(40R)를 구비하고 있다. 녹색 화소 PXG는, 녹색으로 발광하는 유기 EL 소자(40G)를 구비하고 있다. 청색 화소 PXB는, 청색으로 발광하는 유기 EL 소자(40B)를 구비하고 있다.
각종 유기 EL 소자(40)(R, G, B)의 구성은, 기본적으로 동일하고, 유기 EL 소자(40)는, 매트릭스 형상으로 배치되어 화소 PX마다 독립 섬 형상으로 형성된 제1 전극(60)과, 제1 전극(60)에 대향하여 배치되어 전 화소 PX에 공통으로 형성된 제2 전극(66)과, 이들 제1 전극(60)과 제2 전극(66) 사이에 유지된 유기 활성층(64)에 의해서 구성되어 있다.
어레이 기판(100)은, 화소 PX의 행 방향(즉 도 1의 Y 방향)을 따라 배치된 복수의 주사선 Ym(m=1, 2, …)과, 주사선 Ym과 대략 직교하는 방향(즉 도 1의 X 방향)을 따라 배치된 복수의 신호선 Xn(n=1, 2, …)과, 유기 EL 소자(40)의 제1 전극(60) 측에 전원을 공급하기 위한 전원 공급선 P를 구비하고 있다.
전원 공급선 P은, 표시 에리어(102)의 주위에 배치된 도시하지 않은 제1 전극 전원선에 접속되어 있다. 유기 EL 소자(40)의 제2 전극(66) 측은, 표시 에리어(102)의 주위에 배치되어 커먼 전위 여기서는 접지 전위를 공급하는 도시하지 않은 제2 전극 전원선에 접속되어 있다.
또한, 어레이 기판(100)은, 표시 에리어(102)의 외주에 따른 주변 에리어(104)에, 주사선 Ym에 주사 신호를 공급하는 주사선 구동 회로(107)와, 신호선 Xn에 영상 신호를 공급하는 신호선 구동 회로(108)를 구비하고 있다. 모든 주사선 Ym은, 주사선 구동 회로(107)에 접속되어 있다. 또한, 모든 신호선 Xn은, 신호선 구동 회로(108)에 접속되어 있다.
화소 스위치(10)는, 여기서는 주사선 Ym과 신호선 Xn의 교차부 근방에 배치되어 있다. 화소 스위치(10)의 게이트 전극은 주사선 Ym에 접속되고, 소스 전극은 신호선 Xn에 접속되며, 드레인 전극은 축적 용량 소자(30)를 구성하는 한쪽의 전극 및 구동 트랜지스터(20)의 게이트 전극에 접속되어 있다. 구동 트랜지스터(20)의 소스 전극은 축적 용량 소자(30)를 구성하는 다른 쪽의 전극 및 전원 공급선 P에 접속되고, 드레인 전극은 유기 EL 소자(40)의 제1 전극(60)에 접속되어 있다.
도 2에 도시한 바와 같이, 어레이 기판(100)은, 배선 기판(120) 위에 배치된 유기 EL 소자(40)를 구비하고 있다. 또한, 배선 기판(120)은, 글래스 기판이나 플라스틱 시트 등의 절연성 지지 기판 위에, 화소 스위치(10), 구동 트랜지스터(20), 축적 용량 소자(30), 주사선 구동 회로(107), 신호선 구동 회로(108), 각종 배선(주사선, 신호선, 전원 공급선 등) 등을 구비하여 구성된 것으로 한다.
유기 EL 소자(40)를 구성하는 제1 전극(60)은, 배선 기판(120)의 절연막 위에 배치되어 있다. 이 제1 전극(60)은, 주로 광 투과성을 갖는 투과막(60T)과, 주로 광 반사성을 갖는 반사막(60R)으로 구성되어, 양극으로서 기능한다. 여기서는, 투과막(60T)은, 구동 트랜지스터(20)에 전기적으로 접속되고, ITO(Indium Tin Oxide: 인듐 틴 옥사이드)나 IZO(인듐 아연 옥사이드) 등의 광 투과성 도전 부재에 의해서 형성되어 있다. 또한, 반사막(60R)은, 절연층(HRC)을 통하여 투과막(60T)의 하층 즉 배선 기판(120) 측에 배치되고, 예를 들면 몰리브덴(Mo)/알루미늄(Al)/몰리브덴(Mo)의 적층막에 의해서 형성되어 있다. 이 반사막(60R)은, 여기서는, 투과막(60T)과 마찬가지로 구동 트랜지스터(20)에 전기적으로 접속되어 있지만, 반드시 구동 트랜지스터(20)에 접속되어 있을 필요는 없다. 즉, 제1 전극(60)에서는, 양극으로서 기능하는 것은 투과막(60T)을 구성하는 도전 부재이고, 반사막(60R)은, 유기 활성층(64)에서 발생한 소정 파장의 광을 반사하도록 구성되어 있으면 된다. 또한, 제1 전극(60)은, 단층으로 형성하는 것도 가능하다. 즉 도 2에서의 투과막(60T) 대신에 양극으로 될 수 있는 성질과 광 반사성을 겸비하는 재료를 이용할 수 있으며, 이 경우에는 도 2에서의 반사막(60R)은 불필요해진다. 이러한 단층의 제1 전극에 적합한 재료는 예를 들면 Pt 등이 있다.
유기 활성층(64)은, 적어도 발광 기능을 갖는 유기 화합물을 포함하고, 각 색 공통으로 형성되는 홀 버퍼층, 일렉트론 버퍼층, 및 각 색마다 형성되는 발광층의 3층 적층으로 구성되어도 되고, 기능적으로 복합된 2층 또는 단층으로 구성되어도 된다. 예를 들면, 홀 버퍼층은, 양극 및 발광층 사이에 배치되어, 방향족 아민 유도체나 폴리티오펜 유도체, 폴리아닐린 유도체 등의 박막에 의해서 형성된다. 발광층은, 적색, 녹색, 또는 청색으로 발광하는 발광 기능을 갖는 유기 화합물에 의해서 형성된다. 이 발광층은, 예를 들면 고분자계의 발광 재료를 채용하는 경우 에는, PPV(폴리파라페닐렌비닐렌)이나 폴리플루오렌 유도체 또는 그 전구체 등의 박막에 의해 구성된다.
제2 전극(66)은, 유기 활성층(64) 위에 각 유기 EL 소자(40)에 공통으로 배치된다. 이 제2 전극(66)은, 주로 광 투과성을 갖는 금속막에 의해서 형성되어, 음극으로서 기능한다. 여기서는, 제2 전극(66)은, 예를 들면 Ca(칼슘), Al(알루미늄), Ba(바륨), Ag(은), Yb(이테르븀) 등의 전자 주입 기능을 갖는 금속막에 의해서 형성되어 있다. 이 제2 전극(66)은, 음극으로서 기능하는 금속막의 표면을 커버 메탈로 피복한 2층 구조이어도 된다. 커버 메탈은, 예를 들면 알루미늄에 의해서 형성된다.
이 제2 전극(66)의 표면은, 건조제로서 흡습성을 갖는 재료로 피복되는 것이 바람직하다. 즉, 유기 EL 소자(40)는, 수분에 닿으면, 그 발광 특성이 급속히 열화된다. 이 때문에, 유기 EL 소자(40)를 수분으로부터 보호할 목적으로, 그 표면에 상당하는 제2 전극(66) 위에 건조제(68)가 배치된다. 이 건조제(68)는, 흡습성을 갖는 재료이면 되고, 예를 들면 리튬(Li), 나트륨(Na), 칼륨(K) 등의 알칼리 금속 단체 또는 그 산화물, 혹은, 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 바륨(Ba) 등의 알칼리 토류 금속 또는 그 산화물 등으로 형성된다.
또한, 어레이 기판(100)은, 표시 에리어(102)에서, 적어도 인접하는 색마다 화소 RX(R, G, B) 사이를 분리하는 격벽(70)을 구비하고 있다. 격벽(70)은, 각 화소를 분리하도록 형성하는 것이 바람직하고, 여기서는, 격벽(70)은, 각 제1 전극(60)의 주연을 따라 격자 형상으로 배치되고, 또한, 제1 전극(60)을 노출시키는 격 벽의 개구 형상이 원형 또는 다각형으로 되도록 형성되어 있다.
또한, 어레이 기판(100)은, 배선 기판(120)에서의 한쪽의 주면 중, 적어도 유효부(106)를 피복하도록 배치된 밀봉체(300)를 구비하고 있다. 여기서는, 유효부(106)는, 적어도 화상을 표시하기 위한 복수의 화소 PX(R, G, B)를 구비한 표시 에리어(102)를 포함하는 것으로 하지만, 주사선 구동 회로(107)나 신호선 구동 회로(108) 등을 구비한 주변 에리어(104)를 포함하여도 된다. 이 밀봉체(300)의 표면은, 거의 평탄화되어 있다.
밀봉 부재(200)는, 밀봉체(300)의 표면 전체에 도포된 접착제에 의해 밀봉체(300)에 접착되어 있다. 이 밀봉 부재(200)는, 플라스틱 시트 등의 광 투과성을 갖는 절연성 필름이나, 다이아몬드형 카본 등에 의해서 구성된다.
밀봉체(300)는, 적어도 1층의 버퍼층(311 …)과, 버퍼층보다 형성 면적이 큰 패턴이고 또한 버퍼층을 외기로부터 차폐하도록 피복하는 적어도 2층의 배리어층(320, 321 …)을 적층한 구조를 갖고 있다. 여기서는, 밀봉체(300)는, 제1 배리어층(320), 제1 배리어층(320) 위에서 유효부(106)에 대응하도록 배치된 버퍼층(311), 및, 버퍼층(311)의 측면을 포함하는 전체를 피복하는 제2 배리어층(321)에 의해서 구성되어 있다.
버퍼층(311 …)은, 예를 들면 아크릴계 수지 등의 유기 수지 재료에 의해, 예를 들면 0.1-2㎛ 정도의 막 두께로 형성된다. 특히, 여기서는, 이 버퍼층(311 …)을 형성하는 재료로서는, 비교적 점성이 낮은 액체의 상태에서 도포되어 하층의 요철을 흡수한 상태에서 경화되는 재료를 선택하는 것이 바람직하다. 이러한 재료 를 이용하여 형성된 버퍼층(311 …)은, 이들 표면을 평탄화하는 평탄화층으로서의 기능을 갖는다.
각 배리어층(320, 321 …)은, 예를 들면, 알루미늄이나 티탄 등의 금속 재료, ITO나 IZO 등의 금속 산화물 재료, 또는, 알루미나 등의 세라믹계 재료 등의 무기계 재료에 의해, 예를 들면 0.1㎛ 오더의 막 두께로 형성된다. EL 발광을 제1 전극(60) 측으로부터 취출하는 하면 발광 방식의 경우, 배리어층(320, 321 …) 중 적어도 1층으로서 적용되는 재료는, 차광성 및 광 반사성을 갖고 있는 것이 바람직하다. 또한, EL 발광을 제2 전극(66) 측으로부터 취출하는 상면 발광 방식의 경우, 배리어층(320, 321 …)으로서 적용되는 재료는 광 투과성을 갖고 있는 것이 바람직하다.
이와 같이 구성된 유기 EL 소자(40)에서는, 제1 전극(60)과 제2 전극(66) 사이에 협지된 유기 활성층(64)에 홀 및 전자를 주입하고, 이들을 재결합시킴으로써 여기자를 생성하고, 이 여기자가 비활성화될 때에 발생하는 소정 파장의 광방출에 의해 발광한다. 즉, 각 화소 PX(R, G, B)를 구성하는 유기 EL 소자(40)는, 유기 활성층(발광층)(64)으로부터 각각 상이한 단일 피크 파장의 EL 발광을 방출한다. 예를 들면, 3종의 화소를 1 픽셀 단위로 한 경우, 적색의 피크 파장(620nm 부근)을 갖는 적색 화소 PXR, 녹색의 피크 파장(550nm 부근)을 갖는 녹색 화소 PXG, 및, 청색의 피크 파장(440nm 부근)을 갖는 청색 화소 PXB에 의해서 컬러 표시 및 흑백 표시를 가능하도록 하고 있다.
전술한 구성의 상면 발광 방식에서는, 유기 활성층(64)의 발광층으로부터의 EL 발광은, 어레이 기판(100)의 상면측 즉 제2 전극(66) 측으로부터 출사되고, 또한, 제1 전극(60) 측을 향하여 출사된 EL 발광은 반사막(60R)에서 반사되어 제2 전극(66) 측으로부터 출사된다.
그런데, 전술한 상면 발광 방식의 표시 장치는, EL 발광의 출사면측 즉 밀봉 부재(200) 위에, 순서대로 적층 배치된 선택 반사층(SR), 4분의 1 파장판(WP), 및, 편광판(PP)을 구비하고 있다. 즉, 도 2에 도시한 구성예에서는, 편광판(PP)과 유기 활성층(발광층)(64) 사이에 4분의 1 파장판(WP)이 위치함과 함께, 4분의 1 파장판(WP)과 반사막(60R) 사이에 유기 활성층(64)이 위치한다.
선택 반사층(SR)은, 소정의 나선 피치로 배열된 액정 분자를 포함함과 함께, 제1 원편광(예를 들면 우원편광)을 투과할 뿐만 아니라 제1 원편광과는 반대 극성의 소정 파장의 제2 원편광(예를 들면 좌원편광)을 반사하는 기능을 갖고 있다. 이 선택 반사층(SR)은, 유기 활성층(64)이 발생하는 EL 발광의 피크 파장의 수를 m으로 했을 때에, m개의 선택 반사 파장 영역을 갖도록 구성되어 있다.
즉, 이 실시 형태에서는, 적색 화소 PXR, 녹색 화소 PXG, 및, 청색 화소 PXB의 3종의 화소를 평면 형상으로 배열하여 1 픽셀 단위를 구성하는 경우, 각각의 화소 PX(R, G, B)에 형성된 유기 EL 소자(40)의 유기 활성층(64)은 단일의 피크 파장의 EL 발광을 출사한다. 이 때문에, 피크 파장 수 m은 3이다. 예를 들면, 도 3에 도시한 바와 같이, 청색 화소 PXB의 유기 활성층(64)으로부터 출사되는 EL 발광은, 440nm 부근에서 단일의 제1 피크 파장 λp(1)을 갖는다. 또한, 녹색 화소 PXG의 유기 활성층(64)으로부터 출사되는 EL 발광은, 550nm 부근에서 단일의 제2 피크 파 장 λp(2)를 갖는다. 적색 화소 PXR의 유기 활성층(64)으로부터 출사되는 EL 발광은, 620nm 부근에서 단일의 제3 피크 파장 λp(3)을 갖는다. 즉, 유기 활성층(64)으로부터 출사된 광의 피크 파장은, 짧은 순으로, λp(1), λp(2), λp(3)으로 된다.
따라서, 이 실시 형태에서는, 선택 반사층(SR)은, 3개의 선택 반사 파장 영역을 갖도록 구성되어 있다. 즉, 선택 반사층(SR)은, 도 4에 도시한 바와 같이, 제1 반사층(SR1), 제2 반사층(SR2), 및, 제3 반사층(SR3)을 구비하고 있다.
제1 반사층(SR1)은, 제1 피크 파장 λp(1)에 대응하는 제1 나선 피치 P(1)로 배열된 액정 분자를 포함하고 있다. 이 제1 반사층(SR1)은, 제1 원편광을 투과할 뿐만 아니라 제1 원편광과는 반대 극성의 제1 피크 파장 λp(1)을 포함하는 소정 파장의 제2 원편광을 반사한다.
제2 반사층(SR2)은, 제2 피크 파장 λp(2)에 대응하는 제2 나선 피치 P(2)로 배열된 액정 분자를 포함하고 있다. 이 제2 반사층(SR2)은, 제1 원편광을 투과할 뿐만 아니라 제1 원편광과는 반대 극성의 제2 피크 파장 λp(2)를 포함하는 소정 파장의 제2 원편광을 반사한다. 또한, 제2 나선 피치 P(2)는, 제1 나선 피치 P(1)보다 크게 설정되어 있다.
제3 반사층(SR3)은, 제3 피크 파장 λp(3)에 대응하는 제3 나선 피치 P(3)으로 배열된 액정 분자를 포함하고 있다. 이 제3 반사층(SR3)은, 제1 원편광을 투과할 뿐만 아니라 제1 원편광과는 반대 극성의 제3 피크 파장 λp(3)을 포함하는 소정 파장의 제2 원편광을 반사한다. 또한, 제3 나선 피치 P(3)는, 제2 나선 피치 P(2)보다 크게 설정되어 있다.
각 반사층(SR)(1, 2, 3)은, 나선 피치가 상이한 콜레스테릭 액정층을 구비하여 구성되어 있다. 각 반사층(SR)(1, 2, 3)과 함께, 도시한 바와 같이 액정 분자(일반적으로는 네마틱 액정 분자) LM이 수평면(각 반사층의 주평면) H와 거의 평행한 방향으로 배열되고, 또한 법선 방향(층 두께 방향; 각 반사층의 주평면에 대하여 수직인 방향) V로 비틀림을 갖고 배열되어 있다. 전술한 각 반사층(SR)(1, 2, 3)의 나선 피치는, 액정 분자 LM이 수평면 내에서 1 회전하는 각 반사층의 법선 방향 V의 길이에 상당한다. 여기서는, 나선 피치는, 짧은 순으로, P(1), P(2), P(3)으로 되어 있다.
이러한 반사층(SR)(1, 2, 3)은, 콜레스테릭 액정층, 콜레스테릭 액정층을 폴리머화시킨 것, 혹은, 콜레스테릭 액정층을 필름화시킨 것 중 어느 하나에 의해 구성되는 것이 바람직하다. 도 2에 도시한 바와 같은 구성예의 경우, 밀봉 부재(200) 또는 4분의 1 파장판(WP) 위에 순차적으로 복수의 반사층(SR)(1, 2, 3)을 직접 적층하여 선택 반사층(SR)을 형성해도 되고, 폴리이미드 수지막 등의 베이스 필름 위에 복수의 반사층(SR)(1, 2, 3)을 적층하여 선택 반사층(SR)을 형성한 후에 밀봉 부재(200) 또는 4분의 1 파장판(WP) 위에 접착되어도 된다. 또한, 선택 반사층(SR)이 충분히 높은 외기에 대한(즉 수분이나 산소에 대한) 차폐 성능을 갖고 있는 경우에는, 밀봉 부재(200)로서의 기능을 겸비하여 밀봉체(300) 위에 배치되어도 되고, 밀봉체(300)로서의 기능을 겸비하여 유기 EL 소자(40) 위에 직접 배치되어도 된다.
각 반사층(SR)(1, 2, 3)의 나선 피치는, 액정 재료나 액정 분자를 배향하기 위한 카이럴재의 종류를 적절하게 최적의 조합으로 선택함으로써 제어 가능하고, 동일 카이럴재를 이용한 경우에도 카이럴재의 농도를 조정함으로써도 제어 가능하다(농도가 높을수록 나선 피치가 짧다).
도 3에 도시한 바와 같이, 발광 피크 파장은 적색, 녹색, 청색의 3개이며, 각각 파장이 짧은 순으로 λp(1), λp(2), λp(3)으로 했을 때, λp(1)의 파장 근방에서의 선택 반사층(SR)(특히 제1 반사층(SR1))의 상 광 굴절율 no(1)과 선택 반사층(SR)의 나선 피치(특히 제1 반사층(SR1)의 나선 피치) P(1)을 곱한 값 no(1)P(1), 및, 이상 광 굴절율 ne(1)과 나선 피치 P(1)을 곱한 값 ne(1)P(1)은, 피크 파장 λp(1)에 대하여, no(1)P(1)<λp(1)<ne(1)P(1)로 되도록 설정되어 있다.
마찬가지로, λp(2)의 파장 근방에서의 선택 반사층(SR)(특히 제2 반사층(SR2))의 상 광 굴절율 no(2)와 선택 반사층(SR)의 나선 피치(특히 제2 반사층(SR2)의 나선 피치) P(2)를 곱한 값 no(2)P(2), 및, 이상 광 굴절율 ne(2)와 나선 피치 P(2)를 곱한 값 ne(2)P(2)는, 피크 파장 λp(2)에 대하여, no(2)P(2)<λp(2)<ne(2)P(2)로 되도록 설정되어 있다.
마찬가지로, λp(3)의 파장 근방에서의 선택 반사층(SR)(특히 제3 반사층(SR3))의 상 광 굴절율 no(3)과 선택 반사층(SR)의 나선 피치(특히 제3 반사층(SR3)의 나선 피치) P(3)을 곱한 값 no(3)P(3), 및, 이상 광 굴절율 ne(3)과 나선 피치 P(3)을 곱한 값 ne(3)P(3)은, 피크 파장 λp(3)에 대하여, no(3)P(3)<λp(3)<ne(3)P(3)으로 되도록 설정되어 있다.
동시에, 선택 반사층(SR)을 구성하는 각각 고유의 선택 반사 파장 영역을 갖는 각 반사층(SR)(1, 2, 3) 사이에서는, ne(1)P(1)<no(2)P(2), ne(2)P(2)<no(3)P(3)으로 되도록, 각 반사층의 나선 피치 P(1), P(2), P(3)이 설정되어 있다.
이러한 구조로 이루어지는 선택 반사층(SR)에서는, 그 액정 분자 LM의 나선 방향과 동일한 회전 방향의 원편광에 대한 반사율의 파장 분산은 도 5와 같이 된다. 도 5에서는, 선택 반사층(SR)의 나선 방향이 좌회전의 경우의 좌원편광에 대한 반사율의 파장 분산을 도시하고 있다. 도 3 및 도 5에 도시한 바와 같이, 선택 반사층(SR)은, 선택 반사층(SR)에서의 액정 분자 LM의 나선 방향과 동일한 회전 방향의 원편광 중, 유기 활성층(64)으로부터 출사되는 EL 발광의 발광 스펙트럼만(피크 파장을 포함하는 소정 파장의 광)을 반사하는 기능을 갖는 것으로 되어 있다.
또한, 도 5에 도시한 바와 같이, 선택 반사층(SR)을 구성하는 각 반사층(SR)(1, 2, 3)의 평균 굴절율 n(k)(=({ne(k)2+no(k)2}/2)1/2; 단, 이상 광선 파장 λe>상 광선 파장 λo)와 나선 피치 P(k)를 곱한 값 n(k)P(k)가 피크 파장 λp(k)와 대략 같게 되는 것이 바람직하다. 이와 같이 설정함으로써, 발광광의 스펙트럼과 선택 반사층의 반사율 파장 분산이 더욱더 일치하기 때문에, 전술한 효과가 더욱 향상된다.
또한, 선택 반사층이 반사하는 제2 원편광에 대한 반사율은, 피크 파장 λp(k)에서 50% 이상으로 하는 것이 바람직하다. 이와 같이 설정함으로써, 각 유기 EL 소자(40)의 휘도는, 선택 반사층을 형성하지 않은 종래의 소자와 비교하여 5할 이상 높아져, 충분한 휘도 특성을 얻을 수 있다.
다음으로, 도 6을 참조하여, 전술한 상면 발광 방식의 표시 장치에서의 광학적 기능을 설명한다. 또한, 여기서는, 설명을 간략화하기 위해, 편광판(PP), 4분의 1 파장판(WP), 선택 반사층(SR), 유기 활성층(발광층)(64), 반사막(60R), 유기 활성층(발광층)(64)을 형성한 배선 기판(120)만을 도시하고, 이들 기재의 순으로 각 층을 배치한 구성을 예로 설명한다. 또한, 여기서는, 편의상, 외부로부터 표시 장치에 입사되는 외광과, 유기 활성층(64)에서 발광한 발광광을 별개의 광로로 도시하고 있다.
즉, 편광판(PP)은, 그 면 내에서, 서로 다른 방향으로 흡수축 및 투과축을 갖고 있다. 4분의 1 파장판(WP)은, 소정 파장의 광에 대하여 상 광선과 이상 광선 사이에 4분의 1 파장의 위상차를 부여한다. 이들 편광판(PP) 및 4분의 1 파장판(WP)은, 입사된 외광(비편광)을 거의 원편광 예를 들면 우원편광으로 되도록 각각의 광축이 설정되어 있다.
이에 의해, 표시 장치에 입사된 외광(비편광)은, 이들 편광판(PP) 및 4분의 1 파장판(WP)을 투과하여 우원편광으로 된다. 선택 반사층(SR)을 구성하는 액정 분자는, 좌측 비틀림의 배향으로 하고 있기 때문에, 4분의 1 파장판(WP)을 통과한 우원편광은 반사하지 않고서, 그 편광 상태를 유지하여 투과한다. 따라서, 입사한 외광은, 파장에 상관없이 우원편광으로 되어 유기 활성층(64)을 통과하여 반사막(60R)에서 반사된다.
반사막(60R)에서 반사된 반사광은, 위상이 180도 어긋나기 때문에, 좌원편광으로 된다. 선택 반사층(SR)은, 이 좌원편광 중, 나선 피치에 대응하는 소정 파장(유기 활성층(64)에서 발광하는 발광광의 피크 파장을 포함하는 소정 파장)의 좌원편광은 반사하지만, 그 이외의 파장의 좌원편광은 투과하기 때문에, 대부분의 반사광은 좌원편광 그대로 선택 반사층(SR)을 투과한다.
선택 반사층(SR)을 투과한 투과광은, 4분의 1 파장판(WP)에서, 편광판(PP)의 흡수축과 평행한 직선 편광으로 변환되기 때문에, 편광판(PP)에서 흡수된다. 따라서, 외광의 대부분은, 반사막(60R)에서 반사되어도 편광판(PP)에서 흡수되기 때문에, 충분한 반사 방지 기능을 얻을 수 있다.
이것에 대하여, 3종의 화소에서 각각의 유기 활성층(64)에서 발광한 발광광은, λp(1), λp(2), λp(3)의 피크 파장을 가진 비편광이며, 이것을 성분 분리하면 좌원편광 및 우원편광으로 분류할 수 있다. λp(1), λp(2), λp(3)의 피크 파장을 가진 발광광 중 우원편광 성분은, 선택 반사층(SR)을 투과한다. 한편, λp(1)의 피크 파장을 가진 발광광 중 좌원편광 성분은, 선택 반사층(SR)을 구성하는 제1 반사층(SR1)이 선택적으로 반사하는 기능을 갖고 있기 때문에, 제1 반사층(SR1)에서 좌원편광으로서 반사막(60R) 측을 향하여 반사된다. 마찬가지로, λp(2)의 피크 파장을 가진 발광광 중 좌원편광 성분은, 선택 반사층(SR)을 구성하는 제2 반사층(SR2)이 선택적으로 반사하는 기능을 갖고 있기 때문에, 제2 반사층(SR2)에서 좌원편광으로서 반사막(60R) 측을 향하여 반사된다. 마찬가지로, λp(3)의 피크 파장을 가진 발광광 중 좌원편광 성분은, 선택 반사층(SR)을 구성하는 제3 반사층(SR3)이 선택적으로 반사하는 기능을 갖고 있기 때문에, 제3 반사층(SR3)에서 좌원편광으로서 반사막(60R) 측을 향하여 반사된다.
선택 반사층(SR)에서 반사된 좌원편광은, 반사막(60R)에서 다시 선택 반사층(SR)을 향하여 반사된다. 반사막(60R)에서 반사된 반사광은, 위상이 180도 어긋나기 때문에, 우원편광으로 된다. 따라서, 이 반사광은, λp(1), λp(2), λp(3)의 피크 파장을 가진 발광광 중 우원편광 성분과 마찬가지로 선택 반사층(SR)을 투과한다. 따라서, 유기 활성층(64)에서 발광한 발광광 모두는, 우원편광으로 되어 선택 반사층(SR)을 투과한다.
선택 반사층(SR)을 투과한 우원편광은, 4분의 1 파장판(WP)에서, 편광판(PP)의 투과축과 평행한 직선 편광으로 되기 때문에, 편광판(PP)을 투과한다. 따라서, 유기 활성층(64)에서 발광한 발광광은, 모두 편광판(PP)을 투과하게 되어, 표시에 기여한다.
따라서, 전술한 표시 장치에 따르면, 입사한 외광의 대부분의 파장에 대하여, 반사 방지 기능을 갖고, 게다가 편광판을 이용하고 있음에도 불구하고, 유기 EL 소자에서 발광한 발광광의 대부분은 편광판을 투과하기 때문에, 우수한 콘트라스트 특성과 높은 표시 휘도를 양립할 수 있다. 즉, 이 실시 형태에 의하면, 콘트라스트 특성 및 표시 휘도가 모두 우수한 표시 장치를 얻을 수 있다.
(실시예)
도 7에 도시한 바와 같이, 배선 기판(120) 위에 반사막(60R) 및 유기 활성층(64)을 포함하는 유기 EL 소자(40)를 배치하여 밀봉한 후에, 유기 활성층(64) 측으 로부터 순서대로 선택 반사층(SR), 4분의 1 파장판(WP), 및, 편광판(PP)을 배치한 표시 장치를 작성하였다. 또한, 여기서는, 설명을 간략화하기 위해, 편광판(PP), 4분의 1 파장판(WP), 선택 반사층(SR), 유기 활성층(발광층)(64), 반사막(60R), 유기 활성층(발광층)(64)을 형성한 배선 기판(120)만을 도시하고, 다른 구성은 생략하였다.
우선, 선택 반사층(SR)은, 제1 반사층으로서의 콜레스테릭 액정 폴리머(BASF제), 제2 반사층으로서의 콜레스테릭 액정 폴리머(BASF제), 및, 제3 반사층으로서의 콜레스테릭 액정 폴리머(BASF제)를 각각 플레이너 배향으로 되도록 적층하였다. 제1 반사층의 콜레스테릭 액정 폴리머는, 나선 피치가 275nm이며 파장 440nm에서의 상 광 굴절율이 1.53, 이상 광 굴절율이 1.65이다. 제2 반사층의 콜레스테릭 액정 폴리머는, 나선 피치가 350nm이며, 550nm에서의 상 광 굴절율이 1.52, 이상 광 굴절율이 1.62이다. 제3 반사층의 콜레스테릭 액정 폴리머는, 나선 피치가 400nm이며, 620nm에서의 상 광 굴절율이 1.51, 이상 광 굴절율이 1.61이다.
각 반사층의 막 두께는, 각각의 액정 분자의 나선 피치의 대략 10배(1 피치를 액정 분자 1 회전분으로 하면 액정 분자가 10 회전한 상태의 막 두께)로 하였다. 각 반사층에서의 나선 피치와 평균 굴절율을 곱한 값은, 유기 활성층의 3개의 피크 파장 λp(1), λp(2), λp(3)과 실효적으로 일치하도록 설정되어 있다. 이에 의해, 각 반사층은, 나선 피치에 평균 굴절율을 곱한 값의 파장의 광 중, 비틀림 방향과 동일한 방향의 원편광, 예를 들면 좌원편광을 반사한다. 각 반사층의 반사율은, 막 두께에 의존하여, 나선 피치의 10배 정도의 막 두께에서는 거의 100%로 된다.
따라서, 각 반사층은, 좌원편광 중 각각의 나선 피치에 평균 굴절율을 곱한 값의 파장의 광을 중심으로 하여 이상 광 굴절율과 상 광 굴절율과의 차 △n에 나선 피치를 곱한 밴드 폭의 광을 반사한다. 전술한 바와 같이, 나선 피치가 상이한 3종의 반사층을 각 층에서 좌원편광의 반사율이 100%로 되는 막 두께로 작성하여, 각 층에서 △n과 나선 피치를 곱한 밴드 폭의 광의 반사를 가능하게 하고 있기 때문에, 발광광의 밴드 폭과 거의 동일한 파장 영역의 좌원편광을 선택적으로 반사하는 기능을 얻는다.
여기서 적용한 액정 폴리머층은, 필름 형상의 것이나 막 형상의 것으로서 취급할 수 있는 것이 바람직하고, 예를 들면 자외선 경화형 수지를 함유하여, 자외선 조사에 의해서 생기는 광 가교 반응에 의해 경화하는 것이어도 되고, 열 경화형 수지를 함유하여, 가열에 의해서 열중합에 의해 경화하는 것이어도 된다. 이러한 선택 반사층(SR)은, 전술한 피치가 상이한 3종의 반사층을 적층하여 얻는 것 외에, 나선 피치가 연속적으로 변화한 층을 이용하여도 마찬가지의 작용, 효과가 얻어진다. 또한, 2매 이상의 기판을 이용하여 액정 폴리머를 이용하지 않고, 액정층으로서 형성해도 광학적 효과에 변함은 없다.
계속해서, 전술한 바와 같이하여 얻어진 선택 반사층(SR) 위에 소자의 길이 방향과 125°의 각도(반시계 회전으로 각도를 정의한다. 이하도 마찬가지임)로 되도록 아톤 수지로 이루어지는 리터데이션 값 140nm의 제1 위상차판(니토전공(주)제)을 접합한다. 이에 계속해서, 이 제1 위상차판의 위에 소자의 길이 방향과 62.5°의 각도로 되도록 아톤 수지로 이루어지는 리터데이션 값 270nm의 제2 위상차판(니토전공(주)제)을 접합하였다.
그 후, 제2 위상차판의 위에 소자의 길이 방향과 45°의 각도로 되도록 편광판 SEG1224DUAGAR(니토전공(주)제)을 접합하였다. 제1 위상차판, 제2 위상차판, 및, 편광판을 전술한 각도 구성으로 접합함으로써, 가시광 전역의 파장에 대하여 2매의 위상차판이 4분의 1 파장판(WP)으로서 작용하여, 편광판(PP)을 포함해서 좌원편광판으로서 기능한다. 이와 같이 하여, 전술한 바와 같은 외광의 반사를 방지한다고 한 기능, 및, 발광광의 대부분의 광을 출사시킨다고 한 기능을 양립하는 것이 가능한 표시 장치가 얻어졌다.
종래의 표시 장치와 같이 선택 반사층을 형성하지 않는 구성과, 본 실시예의 구성에서, 편광판을 투과한 발광광의 투과율의 상대 비교 결과를 도 8에 도시한다. 도 8에 도시한 바와 같이, 본 실시예에 따른 표시 장치는, 종래의 표시 장치의 거의 배의 투과율을 얻을 수 있는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 본 실시예의 반사 방지 효과로서, 외광 스펙트럼에 대한 본 실시예에 따른 표시 장치의 반사율의 파장 분산을 도 9에 도시한다. 도 9에 도시한 바와 같이, 반사광은 미미하여, 충분한 반사 방지 효과를 얻을 수 있는 것을 확인할 수 있었다. 이상의 점으로부터, 본 실시예의 구성은, 높은 콘트라스트 특성 및 높은 표시 휘도 양쪽이 얻어지고 있는 것을 알 수 있다.
또한, 본 발명은, 상기 실시 형태 그대로에 한정되는 것이 아니라, 그 실시의 단계에서는 그 요지를 일탈하지 않은 범위에서 구성 요소를 변형하여 구체화할 수 있다. 또한, 상기 실시 형태에 개시되어 있는 복수의 구성 요소의 적절한 조합에 의해 다양한 발명을 형성할 수 있다. 예를 들면, 실시 형태에 도시되는 전 구성 요소로부터 몇개인가의 구성 요소를 삭제하여도 된다. 또한, 다른 실시 형태에 포함되는 구성 요소를 적절하게 조합하여도 된다.
전술한 실시 형태에서는, 상면 발광 방식의 표시 장치로서, 적색 화소 PXR이 적색으로 발광하는 유기 EL 소자(40R)를 구비하고, 녹색 화소 PXG가 녹색으로 발광하는 유기 EL 소자(40G)를 구비하며, 또한, 청색 화소 PXB가 청색으로 발광하는 유기 EL 소자(40B)를 구비하여 구성된 경우에 대해 설명했지만, 본 발명은 이 예에 한정되는 것은 아니다.
예를 들면, 각 화소 PX(R, G, B)가 전부 동일 종류의 유기 EL 소자(40)를 구비하며, 유기 EL 소자(40)가 백색광을 발광하는 유기 활성층을 구비하여 구성되어도 된다. 이러한 구성의 경우, 각 화소 PX(R, G, B)는, EL 발광의 출사면측에 각각 적색 컬러 필터, 녹색 컬러 필터, 및, 청색 컬러 필터를 구비하여 컬러 표시를 실현한다. 즉, 발광층으로서의 기능을 갖는 유기 활성층 자체는, 명확한 피크 파장을 갖지 않는 발광광을 출사하고, 발광광이 컬러 필터를 투과함으로써 소정의 피크 파장을 가진 광으로 된다.
즉, 도 10에 도시한 바와 같이, 배선 기판(120) 위에 반사막(60R) 및 유기 활성층(64)을 포함하는 유기 EL 소자(40)를 배치하여 밀봉한 후에, 유기 활성층(64) 측으로부터 순서대로 컬러 필터(CF), 선택 반사층(SR), 4분의 1 파장판(WP), 및, 편광판(PP)을 배치한 표시 장치를 작성하였다. 즉, 편광판(PP)과 컬러 필터 (CF) 사이에 4분의 1 파장판(WP)이 위치함과 함께, 4분의 1 파장판(WP)과 유기 활성층(발광층)(64) 사이에 컬러 필터(CF)가 위치한다. 또한, 여기서는, 설명을 간략화하기 위해, 편광판(PP), 4분의 1 파장판(WP), 선택 반사층(SR), 컬러 필터(CF), 유기 활성층(발광층)(64), 반사막(60R), 유기 활성층(발광층)(64)을 형성한 배선 기판(120)만을 도시하고, 다른 구성은 생략하였다.
컬러 필터(CF)로서는, 예를 들면, 적색 화소는 적색 컬러 필터(예를 들면 620nm에서 피크 투과율을 가짐)(CFR)를 구비하며, 녹색 화소는 녹색 컬러 필터(예를 들면 550nm에서 피크 투과율을 가짐)(CFG)를 구비하며, 청색 화소는 청색 컬러 필터(예를 들면 440nm에서 피크 투과율을 가짐)(CFB)를 구비하고 있다.
이러한 구성예에서도, 유기 활성층(64)으로부터 출사되어 컬러 필터(CF)를 투과한 광에 대하여, 전술한 실시 형태와 마찬가지로 설정함으로써, 전술한 외광의 반사 방지 기능, 및, 편광판에서의 컬러 필터를 투과한 발광광의 흡수의 방지 효과는 마찬가지의 원리로서 얻을 수 있다.
즉, 선택 반사층(SR)은, 소정의 나선 피치로 배열된 액정 분자를 포함함과 함께, 제1 원편광(예를 들면 우원편광)을 투과할 뿐만 아니라 제1 원편광과는 반대 극성의 소정 파장의 제2 원편광(예를 들면 좌원편광)을 선택 반사한다. 이 선택 반사층(SR)은, 유기 활성층(64)으로부터 출사되어 컬러 필터(CF)를 투과한 광의 피크 파장의 수를 m으로 했을 때에, m개의 선택 반사 파장 영역을 갖도록 구성되어 있다.
즉, 이러한 구성예에서는, 각각의 화소 PX(R, G, B)에 형성된 유기 EL 소자 (40)의 유기 활성층(64)으로부터 출사된 백색의 EL 발광광은, 각 컬러 필터를 투과함으로써 단일의 피크 파장을 갖기 때문에, 피크 파장 수 m은 3이다. 예를 들면, 청색 화소 PXB의 컬러 필터(CFB)를 투과한 광은, 440nm 부근에서 단일의 제1 피크 파장 λp(1)을 갖는다. 또한, 녹색 화소 PXG의 컬러 필터(CFG)를 투과한 광은, 550nm 부근에서 단일의 제2 피크 파장 λp(2)를 갖는다. 적색 화소 PXR의 컬러 필터(CFR)를 투과한 광은, 620nm 부근에서 단일의 제3 피크 파장 λp(3)을 갖는다. 즉, 유기 활성층(64)으로부터 출사되어 컬러 필터(CF)를 투과한 광의 피크 파장은, 짧은 순으로, λp(1), λp(2), λp(3)으로 된다.
따라서, 선택 반사층(SR)은, 3개의 선택 반사 파장 영역을 갖도록 구성되어, 제1 피크 파장 λp(1)의 광의 좌원편광을 반사하는 제1 반사층(SR1), 제2 피크 파장 λp(2)의 광의 좌원편광을 반사하는 제2 반사층(SR2), 및, 제3 피크 파장 λp(3)의 광의 좌원편광을 반사하는 제3 반사층(SR3)을 구비하고 있다.
그리고, 컬러 필터를 투과한 광의 피크 파장은 적색, 녹색, 청색의 3개이며, 각각 파장이 짧은 순으로 λp(1), λp(2), λp(3)으로 했을 때, λp(1)의 파장 근방에서의 선택 반사층(SR)(특히 제1 반사층(SR1))의 상 광 굴절율 no(1)과 선택 반사층(SR)의 나선 피치(특히 제1 반사층(SR1)의 나선 피치) P(1)을 곱한 값 no(1)P(1), 및, 이상 광 굴절율 ne(1)과 나선 피치 P(1)을 곱한 값 ne(1)P(1)은, 피크 파장 λp(1)에 대하여, no(1)P(1)<λp(1)<ne(1)P(1)로 되도록 설정되어 있다.
마찬가지로, λp(2)의 파장 근방에서의 선택 반사층(SR)(특히 제2 반사층(SR2))의 상 광 굴절율 no(2)와 선택 반사층(SR)의 나선 피치(특히 제2 반사층 (SR2)의 나선 피치) P(2)를 곱한 값 no(2)P(2), 및, 이상 광 굴절율 ne(2)와 나선 피치 P(2)를 곱한 값 ne(2)P(2)는, 피크 파장 λp(2)에 대하여, no(2)P(2)<λp(2)<ne(2)P(2)로 되도록 설정되어 있다.
마찬가지로, λp(3)의 파장 근방에서의 선택 반사층(SR)(특히 제3 반사층(SR3))의 상 광 굴절율 no(3)과 선택 반사층(SR)의 나선 피치(특히 제3 반사층(SR3)의 나선 피치) P(3)을 곱한 값 no(3)P(3), 및, 이상 광 굴절율 ne(3)과 나선 피치 P(3)을 곱한 값 ne(3)P(3)은, 피크 파장 λp(3)에 대하여, no(3)P(3)<λp(3)<ne(3)P(3)으로 되도록 설정되어 있다.
동시에, 선택 반사층(SR)을 구성하는 각각 고유의 선택 반사 파장 영역을 갖는 각 반사층(SR)(1, 2, 3) 사이에서는, ne(1)P(1)<no(2)P(2), ne(2)P(2)<no(3)P(3)으로 되도록, 각 반사층의 나선 피치 P(1), P(2), P(3)이 설정되어 있다.
이러한 구성이어도, 콘트라스트 특성 및 표시 휘도가 모두 우수한 표시 장치를 얻을 수 있다.
또한, 전술한 상면 발광 방식의 표시 장치에서는, 편광판(PP), 4분의 1 파장판(WP), 선택 반사층(SR), 유기 활성층(발광층)(64), 반사막(60R), 유기 활성층(64)을 형성한 배선 기판(120)의 순으로 각 층을 배치하면, 유기 활성층과 반사막(60R)이 인접하기 때문에, 선택 반사층(SR)에서 반사된 거의 모든 원편광을 반사막(60R)에서 반사시킬 수 있기 때문에 전술한 효과를 충분히 얻을 수 있는데, 배선 기판(120)(제1 전극측) 측으로부터 EL 발광을 취출하는 하면 발광 방식의 표시 장 치에도 본 발명을 적용할 수 있는 것은 물론이다.
하면 발광 방식의 경우, 제1 전극(60)은 주로 광 투과성을 갖는 도전 부재에 의해서 형성되고, 제2 전극(66)은 주로 광 반사성을 갖는 도전 부재에 의해서 형성되고, 이들 제1 전극(60)과 제2 전극(66) 사이에 발광층으로서의 기능을 갖는 유기 활성층(64)을 유지하여 유기 EL 소자(40)가 구성되어 있다. 이러한 구성예에서는, 제1 전극(60)은 반사막을 포함하지 않고, 제2 전극(66)이 반사막으로서 기능한다.
즉, 도 11에 도시한 바와 같이 하면 발광 방식의 표시 장치는, 배선 기판(120) 위에 반사막(60R) 및 유기 활성층(64)을 포함하는 유기 EL 소자(40)를 배치하여 밀봉한 후에, 배선 기판(120) 측으로부터 순서대로, 선택 반사층(SR), 4분의 1 파장판(WP), 및, 편광판(PP)을 배치함으로써 구성 가능하다. 즉, 편광판(PP), 4분의 1 파장판(WP), 선택 반사층(SR), 유기 활성층(발광층)(64)을 형성한 배선 기판(120), 유기 활성층(64), 반사막(제2 전극)(66)의 순으로 각 층을 배치하여 구성된다. 또한, 여기서는, 설명을 간략화하기 위해, 편광판(PP), 4분의 1 파장판(WP), 선택 반사층(SR), 유기 활성층(발광층)(64), 반사막(60R), 유기 활성층(발광층)(64)을 형성한 배선 기판(120)만을 도시하고, 다른 구성은 생략하였다.
이러한 구성의 경우, 배선 기판(120) 및 유기 활성층(64)의 두께만큼, 선택 반사층(SR)과 반사막(66)과의 거리가 멀어진다. 즉, 시차가 발생한다. 이 경우, 화소 사이즈에 대하여 선택 반사층(SR)과 반사막(66)과의 거리를 최적화하지 않으면, 유기 활성층(64)으로부터 직접 선택 반사층(SR)을 투과하는 원편광과, 일단 선택 반사층(SR)에서 반사된 후에 반사막(66)에서 반사되어 위상이 180도 어긋난 후 에 재차 선택 반사층(SR)을 투과한 광이 어긋난다. 이러한 시차의 문제를 해소하기 위해서는, 배선 기판(120)의 두께를 화소 피치의 10배 이하로 하면, 실용적인 시야각(일반적인 종횡비 4:3이나 16:9의 디스플레이에서 화상의 왜곡이 우려되지 않는 시야이며 각도로 말하면 ±60°)의 범주이며 시차는 우려되지 않게 된다.
당연히, 이러한 하면 발광 방식이어도, 선택 반사층(SR)을 전술한 실시 형태와 마찬가지의 구성으로 함으로써, 콘트라스트 특성 및 표시 휘도가 모두 우수한 표시 장치를 얻을 수 있다.
또한 본 발명은, 발광층을 갖고, 외광의 반사 방지를 방지하는 수단으로서 편광판 및 4분의 1 파장판으로 이루어지는 원편광판을 이용한 표시 장치이면, 전술한 바와 같은 선택 반사층(SR)을 형성함으로써 모두 유효한 효과를 얻을 수 있다. 즉, 발광층의 종류에 구애 받지 않고, 예를 들면, 전술한 유기 EL 소자 외에도, 무기 EL 소자, FED 소자, PDP 소자 등을 구비한 표시 장치라도 마찬가지의 효과를 얻을 수 있는데, 특히 유기 EL 소자나 무기 EL 소자의 경우, 발광 휘도를 높이기 위해서, 발광층의 밑에 반사 전극(또는 반사막)이 형성되어 있기 때문에 전술한 선택 반사층에서 반사된 발광광을 관찰자측으로 출사하는 기능이 뛰어나, 보다 유효한 효과를 얻을 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 자기 발광 소자를 탑재한 표시 장치로서, 콘트라스트 특성을 개선하는 것이 가능할 뿐만 아니라, 표시 휘도를 향상하는 것도 가능한 표시 장치를 제공할 수 있다.
Claims (18)
- 반사층, 발광층, 4분의 1 파장판, 및, 편광판을 구비하며, 상기 편광판과 상기 발광층 사이에 상기 4분의 1 파장판이 위치함과 함께, 상기 4분의 1 파장판과 상기 반사층 사이에 상기 발광층이 위치하는 표시 장치로서,상기 4분의 1 파장판과 상기 발광층 사이에 배치되어, 나선 피치로 배열된 액정 분자를 포함하고, 제1 원편광을 투과할 뿐만 아니라 제1 원편광과는 반대 극성인 제2 원편광을 반사하는 선택 반사층을 구비하며,상기 발광층은 적어도 1개의 피크 파장을 갖고, 피크 파장의 수를 m으로 했을 때, 상기 선택 반사층은 m개의 선택 반사 파장 영역을 갖고,상기 발광층으로부터 출사된 광의 피크 파장을 λp(k)(파장이 짧은 순으로 k=1, 2, …, m)로 했을 때, 각 피크 파장 λp(k)가 상기 각 선택 반사 파장 영역을 형성하는 상기 선택 반사층의 이상 광 굴절율 ne(k)와 나선 피치 P(k)를 곱한 값 ne(k)P(k)보다 작고, 상 광 굴절율 no(k)와 나선 피치 P(k)를 곱한 값 no(k)P(k)보다 큰 값이며,또한, 상기 각 선택 반사 파장 영역을 형성하는 상기 선택 반사층 사이에서, ne(k-1)P(k-1)<no(k)P(k)인 것을 특징으로 하는 표시 장치.
- 반사층, 발광층, 컬러 필터, 4분의 1 파장판, 및, 편광판을 구비하며, 상기 편광판과 상기 컬러 필터 사이에 상기 4분의 1 파장판이 위치함과 함께, 상기 4분의 1 파장판과 상기 발광층 사이에 상기 컬러 필터가 위치하는 표시 장치로서,상기 4분의 1 파장판과 상기 컬러 필터 사이에 배치되어, 나선 피치로 배열된 액정 분자를 포함하고, 제1 원편광을 투과할 뿐만 아니라 제1 원편광과는 반대 극성인 제2 원편광을 반사하는 선택 반사층을 구비하며,상기 발광층으로부터 출사되어 상기 컬러 필터를 투과한 광은 적어도 1개 이상의 피크 파장을 갖고, 피크 파장의 수를 m으로 했을 때, 상기 선택 반사층은 m개의 선택 반사 파장 영역을 갖고,상기 컬러 필터를 투과한 광의 피크 파장을 λp(k)(파장이 짧은 순으로 k=1, 2, …, m)로 했을 때, 각 피크 파장 λp(k)가 상기 각 선택 반사 파장 영역을 형성하는 상기 선택 반사층의 이상 광 굴절율 ne(k)와 나선 피치 P(k)를 곱한 값 ne(k)P(k)보다 작고, 상 광 굴절율 no(k)와 나선 피치 P(k)를 곱한 값 no(k)P(k)보다 큰 값이며,또한, 상기 각 선택 반사 파장 영역을 형성하는 상기 선택 반사층 사이에서, ne(k-1)P(k-1)<no(k)P(k)인 것을 특징으로 하는 표시 장치.
- 제1항에 있어서,상기 선택 반사층의 평균 굴절율 n(k)와 나선 피치 P(k)를 곱한 값 n(k)P(k)가 상기 발광층의 피크 파장 λp(k)와 대략 동일한 것을 특징으로 하는 표시 장치.
- 제2항에 있어서,상기 선택 반사층의 평균 굴절율 n(k)와 나선 피치 P(k)를 곱한 값 n(k)P(k)가 상기 발광층의 피크 파장 λp(k)와 대략 동일한 것을 특징으로 하는 표시 장치.
- 제1항에 있어서,상기 선택 반사층이 반사하는 제2 원편광에 대한 반사율은, 상기 발광층의 피크 파장 λp(k)에서 50% 이상인 것을 특징으로 하는 표시 장치.
- 제2항에 있어서,상기 선택 반사층이 반사하는 제2 원편광에 대한 반사율은, 상기 발광층의 피크 파장 λp(k)에서 50% 이상인 것을 특징으로 하는 표시 장치.
- 제1항에 있어서,적어도 적색의 피크 파장을 갖는 적색 화소, 녹색의 피크 파장을 갖는 녹색 화소, 및, 청색의 피크 파장을 갖는 청색 화소를 평면 형상으로 배열하고, 이들 각 화소를 개별적으로 구동하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
- 제2항에 있어서,적어도 적색의 피크 파장을 갖는 적색 화소, 녹색의 피크 파장을 갖는 녹색 화소, 및, 청색의 피크 파장을 갖는 청색 화소를 평면 형상으로 배열하고, 이들 각 화소를 개별적으로 구동하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
- 제1항에 있어서,기판 위에, 상기 반사층, 상기 발광층, 상기 선택 반사층, 상기 4분의 1 파장판, 및, 상기 편광판을 이들의 순으로 배치한 것을 특징으로 하는 표시 장치.
- 제2항에 있어서,기판 위에, 상기 반사층, 상기 발광층, 상기 선택 반사층, 상기 4분의 1 파장판, 및, 상기 편광판을 이들의 순으로 배치한 것을 특징으로 하는 표시 장치.
- 제7항에 있어서,기판의 한쪽의 주면 위에, 상기 선택 반사층, 상기 4분의 1 파장판, 및, 상기 편광판을 이들의 순으로 배치함과 함께, 상기 기판의 다른 쪽의 주면 위에, 상기 발광층, 및, 상기 반사층을 이들의 순으로 배치하며,또한, 상기 기판의 두께는, 상기 화소를 배열하는 피치의 10배 이하인 것을 특징으로 하는 표시 장치.
- 제8항에 있어서,기판의 한쪽의 주면 위에, 상기 선택 반사층, 상기 4분의 1 파장판, 및, 상기 편광판을 이들의 순으로 배치함과 함께, 상기 기판의 다른 쪽의 주면 위에, 상기 발광층, 및, 상기 반사층을 이들의 순으로 배치하며,또한, 상기 기판의 두께는, 상기 화소를 배열하는 피치의 10배 이하인 것을 특징으로 하는 표시 장치.
- 제1항에 있어서,상기 발광층은 한쌍의 전극 사이에 유지되어, EL 소자를 구성하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
- 제2항에 있어서,상기 발광층은 한쌍의 전극 사이에 유지되어, EL 소자를 구성하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
- 제1항에 있어서,상기 선택 반사층은, 콜레스테릭 액정층, 콜레스테릭 액정층을 폴리머화시킨 것, 혹은, 콜레스테릭 액정층을 필름화시킨 것 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 표시 장치.
- 제2항에 있어서,상기 선택 반사층은, 콜레스테릭 액정층, 콜레스테릭 액정층을 폴리머화시킨 것, 혹은, 콜레스테릭 액정층을 필름화시킨 것 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 표시 장치.
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