(57)【要約】【課題】  有機ＥＬ表示装置において、表示色の切り替えを効果的に行う。【解決手段】  液晶パネル１０４は、二色性色素が溶解された液晶層を備えるゲスト−ホスト型の液晶パネルである。液晶パネル１０４がＯＦＦ状態にある、つまり、液晶及び二色性色素からなる層に電界が印加されていない場合、有機ＥＬパネル１０１からの白色光は、赤色光として視認される。液晶パネル１０４がＯＮ状態にある、つまり、液晶層に電界が印加されている場合、有機ＥＬパネル１０１からの白色光は、白色光として視認される【選択図】  図２
2005283982.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
情報表示を行う表示領域を有する有機ＥＬパネルと、
前記表示領域の視認側に配置された位相差板と、
前記位相差板の視認側に配置された偏光板と、
前記位相差板の視認側に配置され、液晶と二色性色素を含む層に電界を印加することによって透過光の色を制御する液晶パネルと、
を備える、表示装置。
【請求項２】
前記液晶パネルにおいて、無電界時の前記液晶は基板間において実質的に９０°ねじれた状態にある、請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前記偏光板の透過軸と前記液晶パネルの前記偏光板に対向する側における液晶の配向軸との間の角度が、実質的に平行である、請求項１または２に記載の表示装置。
【請求項４】
前記位相差板はλ／４板である、請求項１〜３のいずれかに記載の表示装置。
【請求項５】
前記偏光板は前記液晶パネルの反視認側に配置され、
前記位相差板の延伸軸と前記偏光板の透過軸との間の角度は、実質的に４５°である、
請求項１〜４のいずれかに記載の有機ＥＬ表示装置。
【請求項６】
前記有機ＥＬパネルの表示領域は単色光を照射する、請求項１〜５のいずれかに記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は表示装置に関し、特に、有機ＥＬ（Electro Luminescence）パネルの表示色を液晶と二色性色素を含む液晶パネルを用いて変化させる表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の情報通信分野における急速な技術開発の進展に伴い、ＣＲＴに代わるフラットディスプレイに大きな期待が寄せられている。なかでも有機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレイは、高速応答性、視認性、輝度などの点において優れているため、盛んに研究がなされている。当初の有機ＥＬ素子構造は、有機薄膜の２層積層構造を有し、発光層にトリスアルミニウムを使用し、１０Ｖ以下の低電圧駆動によって緑色の発光を生じ、１０００ｃｄ／ｍ2の輝度が得られた。
【０００３】
最近の研究においては、正孔注入電極と電子注入電極に挟まれた有機層が１〜１０層程度の様々な積層型の有機ＥＬ素子が開発されている。有機ＥＬ材料に関しては、低分子を使用するもの、あるいは高分子を使用するものが研究されている。有機ＥＬ素子の製造方法としては、低分子化合物を真空蒸着法等による薄膜形成する方法のみならず、高分子系化合物をスピンコート法、インクジェット、ダイコート、フレキソ印刷といった方法で薄膜形成して有機ＥＬ素子を形成する方法が提案されている。
【０００４】
有機ＥＬ素子は、有機薄膜層を挟む正孔注入電極と電子注入電極の間に電圧を印加することによって、電流駆動によって有機ＥＬ素子を発光させる。駆動方法としては、画素を構成する有機ＥＬ素子の選択のためにスイッチ素子を使用するアクティブ駆動、あるいは、スイッチ素子を使用しないパッシブ駆動などが知られている。
【０００５】
有機ＥＬディスプレイは、単色発光によって表示を行うものや、部分的に異なる色で表示するエリアカラー表示、あるいは、フルカラーの表示を行うものが知られている。単色有機ＥＬディスプレイは、単色の有機ＥＬ素子を備えており、例えば、赤色、青色、緑色あるいは白色の発光を行う有機ＥＬ素子が知られている。
【０００６】
一方、カラー表示を行う有機ＥＬ素子は、表示領域を複数のエリアに区分し、各エリアで異なる色の表示を行うエリアカラー表示を行う有機ＥＬディスプレイや、各画素がＲＧＢの色を表示することによってカラー表示を行う有機ＥＬディスプレイが知られている。画素レベルでＲＧＢの異なる色を表示するために、有機ＥＬ素子の有機層がＲＧＢのいずれかの色で発光するもの、あるいは、白表示を行う有機ＥＬ素子の前にＲＧＢのカラーフィルタ層を形成することによってカラー表示を行うものなどが知られている。
【０００７】
尚、ゲスト−ホスト型の液晶を使用してカラー画像表示装置を構成することが知られている（特許文献１を参照）。特許文献１に開示された表示装置は、バックライト、バック偏光板、バック電極基板、液晶材料に染料分子を添加して構成したゲストホスト形液晶層、フロント電極基板、フロント偏光板６をこの順に配列接合された構成を有する。バックライトの放射する光波長領域とは異なる光波長領域を吸収光波長領域とする波長カットフィルタを液晶表示素子の前面に装着し、ゲストホスト形液晶層の駆動電圧波形をｎライン反転駆動電圧波形とする。
【０００８】
上記の構成を備えることによって、液晶表示素子の表示品位を低下させることなく耐光性を向上させると共に交流駆動電圧波形をｎライン反転駆動電圧波形として長寿命化されたゲストホスト形液晶層を有する液晶表示素子を提供することができる。
【０００９】
【特許文献１】特開２００１−０３３８２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
表示装置のアプリケーションとして、通常の表示動作において特定色による表示を行い、所定のケースにおいて表示色を切替えることが要求される場合がある。このような表示装置において、表示品質が優れていること、あるいは、シンプルな構造によって表示色の変換を実現することは極めて重要なファクタとなる。
【００１１】
従って、本発明の一つの目的は、表示色の切り替えを効果的に行うことができる、有機ＥＬパネルを有する表示装置を提供することである。本発明の他の目的は、有機ＥＬパネルを有する表示装置の表示品質を向上することである。本発明の他の目的は、有機ＥＬパネルを有する表示装置における表示色の切り替え及び表示品質の向上を、効率的な構成によって実現することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の第１の態様にかかる表示装置は、情報表示を行う表示領域を有する有機ＥＬパネルと、前記表示領域の視認側に配置された位相差板と、前記位相差板の視認側に配置された偏光板と、前記位相差板の視認側に配置され、液晶と二色性色素を含む層に電界を印加することによって透過光の色を制御する液晶パネルと、を備える。この構成を有することによって、有機ＥＬパネルからの光の表示色を効果的に切り替えることができる。好ましくは、前記液晶パネルにおいて、無電界時の前記液晶は基板間において実質的に９０°ねじれた状態にある。あるいは、前記偏光板の透過軸と前記液晶パネルの前記偏光板に対向する側における液晶の配向軸との間の角度が、実質的に平行であることが表示品質の点から好ましい。
【００１３】
前記位相差板はλ／４板であることが好ましい。さらに、前記偏光板は前記液晶パネルの反視認側に配置され、前記位相差板の延伸軸と前記偏光板の透過軸との間の角度は、実質的に４５°であることが好ましい。これによって、有機ELパネルによる反射光が視認されることを効果的に抑制することができる。あるいは、前記有機ELパネルの表示領域は単色光によって情報表示を行うことが好ましい。これによって、二色性色素を含む液晶パネルによる表示色の切り替えの効果を高めることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、有機ＥＬパネルを有する表示装置において効果的に表示色の切り替えを行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下に、本発明を適用可能な実施の形態が説明される。以下の説明は、本発明の実施形態を説明するものであり、本発明が以下の実施形態に限定されるものではない。説明の明確化のため、以下の記載及び図面は、適宜、省略及び簡略化がなされている。又、当業者であれば、以下の実施形態の各要素を、本発明の範囲において容易に変更、追加、変換することが可能である。
【００１６】
図１は、本実施形態における表示装置１００の概略構成を示す断面図である。図１において、１０１は情報表示を行うことができる有機ＥＬ（Electro Luminescence））パネル（（ＯＬＥＤ（Organic Light Emitting Diode））、１０２は位相差板の一例であるλ／４板、１０３は所定方向に振動する直線偏光を選択的に透過する偏光板である。１０４は表示色切り替えのために透過光の色（波長）を制御する液晶パネルである。
【００１７】
液晶パネル１０４は、液晶材料に所定の二色性色素が混合された液晶層を備えるゲスト・ホスト型の液晶パネルである。また、本形態においては、好ましい例として、液晶材料はネマティック液晶であって、電界無印加時に９０°のねじれ状態にあるように配向されている。液晶パネル１０４については、後に説明される。表示装置１００において、視認側から、液晶パネル１０４、偏光板１０３、λ／４板１０２、有機ＥＬパネル１０１の順に積層配置されている。
【００１８】
有機ＥＬパネル１０１は、典型的には、単色光による表示を行う。好ましくは、白色光を発光する有機ＥＬ素子（有機発光層とそれを挟む陽極及び陰極を含む）を使用する有機ＥＬパネルが使用される。有機ＥＬパネル１０１は、ドット表示あるいはセグメント表示などによって、画像あるいは文字などの情報表示を行うことができる。尚、以下の記載においては、この白発光有機ＥＬパネルを例として説明される。また、有機ＥＬパネルはパッシブもしくはアックティブ駆動のものを使用することができる。
【００１９】
液晶パネル１０４は、表示領域全体の透過光の色（波長）を同様に制御する。具体的には、液晶パネル１０４の２つの透明基板の内側それぞれに、一つの透明電極層が表示領域全面に渡って形成され、液晶層がスタティックに駆動される。外部からの信号に応じて、透明電極対によって、表示領域全体の液晶層に同様の電界が印加される。
【００２０】
上記のように、本形態の液晶パネル１０４は、液晶材料 (ホスト)に分子方向で吸収の異なる二色性色素(ゲスト)を溶解させた液晶層を有するゲスト−ホスト(Ｇ−Ｈ)型液晶パネルである。ゲスト−ホスト型液晶パネルにおいて、液晶分子を電界によって配向方向を変化させると、その動きに従って色素の配向が変化する。これによって、電圧（電界）印加(無色)と電圧（電界）無印加(着色)で透過光の色制御を行うことができる。
【００２１】
本形態においては、二色性色素として赤色系の二色性色素が溶解されている液晶パネルを例として以下に説明される。また、液晶材料は、TNモードの液晶パネルと同様に、ネマティック液晶であり、無電界時に基板間において９０°ねじれた状態にあるように配向されている。基板間に電界が印加されていない場合、液晶パネルに入射した直線偏光は、液晶材料のねじれに従って偏光方向が９０°回転する。また、液晶パネルを通過する際、所定波長の光は二色性色素の分子に吸収され、所定波長の光のみが透過する。本例においては赤色の光が透過する例が説明される。
【００２２】
一方、基板間に電界が印加されている場合、液晶分子は電界方向に沿って配列され、それに応じて二色性色素分子も電界方向に配列される。液晶分子及び二色性色素分子と含む液晶層を透過する光は、偏光方向が変化することなく、また、二色性色素に実質的に吸収されることなく液晶パネル１０４を通過する。
【００２３】
図２は、表示装置１００の表示動作を説明する図である。図２に示されるように、有機ＥＬパネル１０１からの白色光は、液晶パネル１０４の状態に応じて、白色光もしくは赤色光として視認側に表示される。液晶パネル１０４がＯＦＦ状態にある、つまり、液晶及び二色性色素からなる層である液晶層に電界が印加されていない場合、有機ＥＬパネル１０１からの白色光は、赤色光として視認される（赤表示状態）。
【００２４】
一方、液晶パネル１０４がＯＮ状態にある、つまり、液晶層に電界が印加されている場合、有機ＥＬパネル１０１からの白色光は、白色光として視認される（白表示状態）。表示装置１００は、例えば、自動車のインストルメントパネルなどに適用することができる。表示装置１００は、例えば、通常においては白色によって速度などを表示し、緊急時などに表示色を赤色に変更することができる。
【００２５】
表示装置１００の光学的動作について説明する。図３は、表示装置１００の構成要素の光学軸方向を示している。図３に示すように、λ／４板１０２の延伸軸と偏光板１０３の透過軸とは、実質的に４５°の角度で配置されていることが好ましい。これによって、有機パネル１０１による反射光を効果的に抑制することができる。偏光板１０３の透過軸と、液晶パネル１０４の偏光板と近接する側の面における配向軸方向は、実質的平行であることが好ましい。
【００２６】
つまり、偏光板１０３の透過軸に対して、液晶パネル１０４の背面基板１０４ａにおける配向軸方向（ラビング方向）は、実質的平行である。これによって、鮮やかな色表示と色表示変換を効果的に行うことができる。また、上記のように、液晶パネル１０４の前面基板１０４ｂの配向軸方向（ラビング方向）は、背面基板１０４ａにおける配向軸方向とほぼ９０°ねじれている。なお、上記は、各構成要素の光学軸方向の好ましい関係の一つを示しており、各軸の角度はこれに限定されるものではない。
【００２７】
図４を参照して、表示装置１００による表示動作について説明する。尚、図４において、二色性色素及び液晶などの各構成要素は発明の説明のために模式的に示されたものであって、実際の構成を必ずしも正確に反映するものではない。図４（ａ）は液晶パネル１０４がＯＦＦの状態にある表示装置１００を示している。図４（ｂ）は液晶パネル１０４がＯＮの状態にある表示装置１００を示している。図４における各構成要素の光学軸方向は、図３に示された好ましい一例と同一である。
【００２８】
図４（ａ）に示すように、液晶パネル１０４がＯＦＦの状態にある場合、有機ＥＬパネル１０１からの白色光の内の所定波長の光が液晶パネル１０４を透過する。本例においては、赤色の光が液晶パネル１０４を透過し、ユーザに対して赤色の表示色による表示画面が示される。一方、液晶パネル１０４がＯＮの状態にある場合、図４（ｂ）に示すように、有機ＥＬパネルからの白色光は液晶パネル１０４を透過し、ユーザに対して白色の表示色による表示画面が示される。
【００２９】
まず、偏光板１０３とλ／４板１０２による反射防止機能について説明する。視認側から光が有機ＥＬパネル１０１に入射すると、有機ＥＬパネル１０１内の金属電極などによって入射光が反射される。この反射光は、表示画像の視認性の低下あるいはコントラストの低下をもたらす。このため、有機ＥＬパネル１０１による反射光を抑制することが好ましい。有機ＥＬパネル１０１の前面に配置されたλ／４板１０２、及びそのλ／４板１０２の前に配置された偏光板１０３によって、有機ＥＬパネル１０１による反射光を遮断することができる。
【００３０】
視認側から入射した光の内、偏光板１０３の透過軸方向に平行な直線偏光成分のみが、偏光板１０３を透過する。図４の例においては、紙面と平行な方向の直線偏光のみが、偏光板１０３を透過し、偏光板１０３は他の成分の光を透過しない。偏光板１０３を透過した直線偏光は、λ／４板１０２によって円偏光に変換され、有機ＥＬパネル１０１に入射する。
【００３１】
有機ＥＬパネル１０１によって反射された光は再びλ／４板１０２に入射し、円偏光状態から直線偏光状態に変換される。この直線偏光の偏光方向は、偏光板１０３からλ／４板１０２に入射した直線偏光と９０°ずれており、これらは紙面に垂直となっている。λ／４板１０２によって直線偏光に変換された光の偏光方向は、偏光板１０３の透過軸と垂直であるので、有機ＥＬパネル１０１による反射光は偏光板１０３を透過することなく、偏光板１０３に吸収される。これによって、有機ELパネルによる光の反射を効果的の防止することができる。
【００３２】
次に、有機ＥＬパネル１０１からの白色光の状態変化について説明する。まず、図４（ａ）を参照して、液晶パネル１０４がＯＦＦの状態について説明する。有機ＥＬパネル１０１から照射された白色光はλ／４板１０２を透過し、偏光板１０３に入射する。偏光板１０３によって、偏光板１０３の透過軸方向に振動する直線偏光成分の光が、選択的に透過される。本例においては、紙面と平行な偏光方向の直線偏光が偏光板１０３を透過する。
【００３３】
直線偏光は、液晶パネル１０４の背面透明基板１０４ａを透過し、入射した光の所定波長域の光は液晶層に含まれる二色性色素分子によって吸収され、所定波長域の光が選択的に透過する。本例においては、赤色光が透過する。赤色光が前面透明基板１０４ｂを透過し表示面において表示される。
【００３４】
次に、液晶パネル１０４がＯＮ状態である場合について、図４（ｂ）を参照して説明する。液晶パネル１０４がＯＮ状態にセットされ、液晶層に電界が印加されると、液晶分子の長軸が電界と平行（基板平面と垂直）方向に配列する。それに伴って、二色性色素分子も同様に配列される。従って、入射光の偏光状態及び色が変化することなく、液晶パネル１０４を通過する。尚、有機ＥＬパネル１０１による反射光の遮断については、液晶パネル１０４がＯＦＦ状態である場合と同様である。
【００３５】
具体的には、有機ＥＬパネル１０１から照射された白色光はλ／４板１０２を透過し、偏光板１０３に入射する。偏光板１０３によって、偏光板１０３の透過軸方向に振動する直線偏光成分の光が、選択的に透過される。本例においては、紙面と平行な偏光方向の直線偏光が偏光板１０３を透過する。
【００３６】
直線偏光は、液晶パネル１０４の背面透明基板１０４ａを透過し、さらに、印加電界によって、基板面と垂直方向（電界と平行方向）に液晶分子と二色性色素分子が配列された液晶層を透過する。直線偏光の光は二色性色素分子に吸収されることなく液晶層を透過する。白色光は前面透明基板１０４ｂを透過し、表示面において白表示が視認される。
【００３７】
上記のように、有機ＥＬパネル１０１と液晶パネル１０４の間に配置された偏光板１０３は、有機ＥＬパネル１０１の反射防止機能、さらに、有機ＥＬパネルからの光の表示色の変更機能に寄与する。液晶材料に二色性色素が溶解された液晶パネル、偏光板及びλ／４板を使用することによって、少ない光学要素によって、有機ELパネルからの光による表示色の切り替えと表示品質の向上を効果的に達成することができる。
【００３８】
尚、液晶パネル１０４は、分離された透明電極を有することによって、複数の表示セグメントを備えることができる。各セグメントに対して異なる制御を行うことによって、表示色の変化による表示をより効果的に行うことができる。
【００３９】
表示装置１００の構成において、λ／４板１０２と偏光板１０３は、有機ＥＬパネル１０１もしくは液晶パネル１０４のいずれに付着することも可能である。例えば、λ／４板１０２と偏光板１０３の双方を、有機ＥＬパネル１０１に付着し、この有機ＥＬパネル１０１と液晶パネル１０４を積層配置することによって表示装置１００を構成することができる。上に示された光学軸の関係は、好ましい例であって、本発明がこれに限定されるものではない。
【００４０】
あるいは、λ／４板１０２と偏光板１０３の双方を、液晶パネル１０４に付着し、この液晶パネル１０４と有機ＥＬパネル１０１を積層配置することによって表示装置１００を構成することができる。偏光板１０３は、好ましくは、液晶パネル１０４に付着される。これによって、製造段階における液晶パネル１０４の検査を効果的に行うことができる。
【００４１】
いくつかの表示装置について評価を行った。図５は、評価を行った表示装置における各構成部品の軸配置を示している。図５を参照して、各実施例について、以下に説明する。
【００４２】
実施例１．
Δｎ＝０．１３の液晶材料に、二色性色素として三井化学（株）製ＳＩ−４２６（最大吸収波長５２５ｎｍ）を２％、（株）林原生物化学研究所感光色素研究所製G−２０７（最大吸収波長３９５ｎｍ）を０．５％添加し、良好な赤色が表示されるように調整し、９０°の左ツイストで、GAP＝９μｍの液晶パネルに注入した。偏光板１０３として住友化学工業（株）製ＳＲ−Ｗ０６２ＡＰを使用した。λ／４板１０２としては、ΔｎＦ・ｄＦ＝１３８ｎｍのλ／４板を使用した。液晶パネルの反視認側（背面側）の配向軸と偏光板の透過軸の角度を実質的に平行とし、偏光板の透過軸とλ／４板の延伸軸の角度が実質的に４５°となるように各要素を配置した。各構成要素の積層順序及び光学軸の配置は、図３に示したものと同様である。
【００４３】
有機ＥＬパネルの白色発光色に対して、表示色切り替え用の液晶パネルを１０ＶでのStatic駆動によって駆動したところ、下記表のように、ＯN時には白色の発光色で、ＯFF時には良好な赤色で画像表示が行われ、良好な表示色切り替えを行うことができた。
【００４４】
尚、表１において、「ＬＣＤなし」とは液晶パネルが存在しない場合、「ＬＣＤ−ＯＦＦ」は、液晶パネルが存在し、液晶パネルがＯＦＦ状態にある場合、「ＬＣＤ−ＯＮ」は、液晶パネルが存在し、液晶パネルがＯＮ状態にある場合を示している。ｘ、ｙは、それぞれｘ−ｙ色度座標における、ｘ及びｙ座標値を示している。これらの点は、以下の他の表において同様である。
【００４５】
【表１】
2005283982.tif 000003
【００４６】
実施例２．
Δｎ＝０．１３の液晶材料に、二色性染料として三井化学（株）製M−８６（最大吸収波長５５０ｎｍ）を２％、（株）林原生物化学研究所感光色素研究所製G−２０７（最大吸収波長３９５ｎｍ）を０．５％添加し、良好な赤色が表示されるように調整し、９０°の左ツイストで、GAP＝９μｍの液晶パネルに注入した。λ／４板１０２としては、ΔｎＦ・ｄＦ＝１３８ｎｍのλ／４板を使用した。その他の条件は、実施例１と同様である。下記表のように、ＯN時には白色の発光色で、ＯFF時には良好な青色で画像表示が行われ、良好な表示色切り替えを行うことができた。
【００４７】
【表２】
2005283982.tif 000004
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本実施形態における、表示装置の概略構成を示す分解斜視図である。
【図２】本実施形態における、表示装置の表示動作を示す図である。
【図３】本実施形態における、表示装置の構成要素の光学軸配置を示す図である。
【図４】本実施形態における、表示装置の表示動作における有機ELパネルからの白色光の状態変化示す図である。
【図５】実施例における構成要素の光学軸配置を示す図である。
【符号の説明】
【００４９】
１００  表示装置、１０１  有機ＥＬパネル、１０２  １／４λ板、
１０３  偏光板、１０４  液晶パネル、１０４ａ  背面透明基板、
１０４ｂ  前面透明基板
【図１】
2005283982.tif 000005
【図２】
2005283982.tif 000006
【図３】
2005283982.tif 000007
【図４】
2005283982.tif 000008
【図５】
2005283982.tif 000009