JP2005258178A - 表示素子及び電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】 互いに切替可能な液晶表示モードと発光表示モードとを具備するとともに、高輝度の発光表示が可能な表示素子を提供する。
【解決手段】 本発明に係る表示素子１００は、一対の電極１１，２１間に挟持された電気光学層５０を具備し、前記電気光学層５０が、液晶性、発光性、及び電荷輸送性を有しており、前記電極１１，２１に印加する電圧に応じて切替可能な液晶表示モードと発光表示モードとを備え、前記電気光学層５０に含まれる液晶性材料の配向状態が、前記発光表示モードにおいては電極面に平行である構成とされている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、表示素子及び電子機器に関するものである。

現在、薄型の表示デバイスとしては液晶ディスプレイが実用化されており、また次世代の表示デバイスとして有機ＥＬディスプレイが注目されている。有機ＥＬディスプレイは、その表示単位（画素）として有機電界発光素子（有機ＥＬ素子）を用いており、自発光素子であることから液晶ディスプレイに比して鮮明で広視角の表示が得られるという利点を有している。その一方で液晶ディスプレイは、外部光源の光を利用できるため、液晶パネル自体の消費電力を低減することができるという利点を有している。
そこで、下記特許文献１では、有機ＥＬ素子を構成するキャリア輸送層や発光層に液晶性を付与し、十分な外光が得られる環境で液晶表示素子として使用できるようにした有機ＥＬ素子を提案している。この特許文献１に記載の技術によれば、上記発光層の発光開始電圧以下の電圧範囲では、キャリア輸送層及び発光層に付与された液晶性を利用した表示を行い、発光開始電圧以上の電圧範囲では発光層から出力される光による表示を行うことができる有機ＥＬ素子が得られる。
特開２００２−２５７７９号公報

上記特許文献１に記載の有機ＥＬ素子によれば、外光が利用できる環境では低消費電力の液晶表示素子として動作させることができるため、消費電力の低減が可能である。しかしながら、本発明者が係る表示素子につき検討を重ねたところ、同文献に記載の構成においては、発光層等に電圧によって配向方向が変化する液晶性分子が含まれているため、電荷輸送層や発光層における電荷輸送性が低下しやすく、そのために十分な輝度が得られないという問題があり、十分な輝度を得るために印加電圧を上昇させると消費電力が大きくなるという問題があることが判明した。

本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み成されたものであって、互いに切替可能な液晶表示モードと発光表示モードとを具備し、高輝度の発光表示が可能な表示素子を提供することを目的としている。

本発明は、上記課題を解決するために、一対の電極間に挟持された電気光学層を具備した表示素子であって、前記電気光学層が、液晶性、発光性、及び電荷輸送性を有し、前記電極に印加する電圧に応じて切替可能な液晶表示モードと発光表示モードとを備えており、前記電気光学層に含まれる液晶性材料の配向状態が、前記発光表示モードにおいては電極面に略平行であることを特徴とする表示素子を提供する。
この構成によれば、前記電気光学層の材料の液晶性を利用して表示を行う液晶表示モードと、前記電気光学層の発光性及び電荷輸送性を利用して表示を行う発光表示モードとを切替自在に具備した表示素子とすることができる。そして、本発明では、発光表示モードにおける液晶性材料の配向状態が電極面に対し略平行とされているので、前記液晶性材料の分子に対して再配向する電荷輸送性材料の分子も電極面に略平行となる。これにより、電荷輸送性材料を構成する電荷輸送性分子の電荷移動サイトの距離が分子間で狭くなり、電荷輸送効率が向上し、その結果、電気光学層における発光効率が向上する。従って本発明に係る表示素子によれば、従来に比して明るい発光表示が可能である。

本発明の表示素子では、前記電極に印加する電圧範囲の低電圧側において液晶表示モードで動作し、前記電圧範囲の高電圧側において発光表示モードで動作する構成とすることができる。この構成によれば、電極への印加電圧により容易に表示モードを切替可能であり、簡素な駆動系によって制御可能な表示素子を提供することができる。

本発明の表示素子では、前記電気光学層に含まれる液晶性材料の初期配向状態が、前記電極面に対して略垂直であることが好ましい。この構成によれば、初期配向状態が垂直配向を呈する液晶性分子を用いているので、高コントラスト、広視野角の高画質液晶表示が可能な表示素子とすることができる。

本発明の表示素子では、前記液晶性材料が常温でネマチック相を呈する材料であることが好ましい。この構成によれば、液晶性分子を低電圧で駆動できるので、液晶表示モードにおける消費電力を低減できる。

本発明の表示素子では、前記液晶性材料が、前記電極面に略平行に配向した状態でツイスト配向している構成とすることもできる。この構成によれば、ツイスト配向した液晶性材料による旋光性を利用した液晶表示モードの動作が可能になるので、明るい液晶表示を得ることができる。

本発明の表示素子では、前記電気光学層と接する電極面に、電荷輸送性を有する配向膜が設けられている構成とすることが好ましい。この構成によれば、発光表示モードで動作させる際に、電極から電気光学層への電荷輸送性を良好なものとすることができるので、発光効率を高めることができる。

本発明の表示素子では、前記電極と配向膜との間に電荷輸送層が設けられている構成とすることもできる。この構成によれば、発光表示モードで動作させる際に、電極から電気光学層への電荷輸送がより円滑に行われるようになるので、発光効率を高めて明るい発光表示が得られるようになる。

本発明の表示素子では、前記電気光学層に含まれる発光性材料が有機発光材料であることが好ましい。この構成において採用される有機発光材料は、同じく有機材料である液晶材料との親和性に優れており、また液晶性を付与する、電荷輸送性を付与する等の合成操作も容易に行えるという利点を有しているので、電気光学層の設計が容易になり、表示素子の低コスト化にも寄与する。

本発明の表示素子では、前記電気光学層が、液晶性材料と発光性材料と電荷輸送性材料とを混合してなるものである構成とすることができる。このような構成とすれば、公知の液晶性材料、発光性材料、並びに電荷輸送性材料を用いて本発明に係る電気光学層を形成でき、また発光色の制御等も容易に行うことができる。

本発明の表示素子では、前記一対の電極のいずれかが、光反射手段を備えている構成とすることもできる。この構成によれば、液晶表示モードにおいて外光の反射を利用した反射表示が可能となるので、特に外光が表示素子に入射する環境における消費電力を低減できる。また、電気光学層に近接して反射手段を設けることで、発光表示モードにおける光取り出し効率を高めることができ、明るい発光表示を得られるようになるという利点もある。

次に、本発明の電子機器は、先に記載の本発明の表示素子を備えたことを特徴とする。この構成によれば、本発明に係る表示素子に備えられた液晶表示モードと発光表示モードとを、例えば使用環境に応じて切替つつ表示を行うことができるので、低消費電力であり、かつ明るい発光表示の表示部を具備した電子機器とすることができる。

（表示素子の基本構成）
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
図１は、本発明の一実施の形態である表示素子の基本構成における断面構成図である。同図に示すように、表示素子１００は、互いに対向して配置された下基板１０と上基板２０との間に電気光学層５０を挟持するとともに、この電気光学層５０をシール材５２によって封止した構成を備えている。
ガラスや石英、プラスチック等からなる透光性の下基板１０の内面側（電気光学層５０側）に、下電極１１と、電荷輸送層１２と、配向膜１３とが順次積層されており、ガラスや石英、プラスチック等からなる下基板２０の内面側（電気光学層５０側）には、上電極２１と、電荷輸送層２２と、配向膜２３とが順次積層されている。また下基板１０の外面側に偏光板１６が配設され、上基板２０の外面側には偏光板２６が配設されている。上基板２０の外面側が表示素子１００の表示面を成している。

下電極１１及び上電極２１は、例えばＩＴＯ（インジウム錫酸化物）等の透光性導電材料からなるものとされる。
電荷輸送層１２，２２の構成材料には、例えばチオフェン系化合物（ポリチオフェン（ＰＥＤＯＴ）等）、ピロール系化合物（ポリピロール等）、アニリン系化合物（ポリアニリン等）、アセチレン系化合物（ポリアセチレン等）や、それらの誘導体など、または、それらのドーピング体、銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）、ポリテトラヒドロチオフェニルフェニレンであるポリフェニレンビニレン、１，１−ビス−（４−Ｎ，Ｎ−ジトリルアミノフェニル）シクロヘキサン、トリス（８−ヒドロキシキノリノール）アルミニウム等を採用することができる。

また負極（上電極２１）側の電荷輸送層２２としては、電子輸送性の材料であるオキサジアゾール誘導体、アントラキノジメタンおよびその誘導体、ベンゾキノンおよびその誘導体、ナフトキノンおよびその誘導体、アントラキノンおよびその誘導体、テトラシアノアンスラキノジメタンおよびその誘導体、フルオレノン誘導体、ジフェニルジシアノエチレンおよびその誘導体、ジフェノキノン誘導体、８−ヒドロキシキノリンおよびその誘導体の金属錯体等も用いることができる。具体的には、特開昭６３−７０２５７号、同６３−１７５８６０号公報、特開平２−１３５３５９号、同２−１３５３６１号、同２−２０９９８８号、同３−３７９９２号、同３−１５２１８４号公報に記載されているもの等を用いることができる。

配向膜１３，２３には、表面に配向処理を施すことにより液晶材料の配向制御機能を付与可能な材料により形成され、電荷輸送性を有するものであることが好ましい。このような配向膜形成材料としては、例えばポリフルオレン誘導体を好適なものとして挙げることができる。

電気光学層５０は、液晶性、発光性、及び電荷輸送性を具備して構成され、電極１１，２１間に電圧を印加することで、その液晶性に起因して構成分子が電極面とほぼ平行に配向し得るものとされる。このような配向性を具備した電気光学層５０を備えることで、本実施形態の表示素子１００は、電気光学層５０における電荷輸送性を向上させることができ、明るい発光を得ることが可能になるとともに、その発光開始電圧を低下させることができるため、消費電力の低減も実現できる。

係る電気光学層５０の構成としては、液晶性材料と、発光性材料と、電荷輸送性材料との混合材料からなるものとすることができる。この場合、上記電荷輸送性材料として液晶性材料に対して配向するものを用いることで、電気光学層５０に印加する電圧により液晶性材料の配向状態を変化させた際に、電荷輸送性材料を液晶性材料に対し再配向させることができる。すなわち、電圧印加により液晶分子を電極面に平行に配向させ、その液晶分子に対し電荷輸送性材料を再配向させることで、良好な電荷輸送性を得ることができる。

上記構成において前記液晶性材料には、公知の液晶表示装置に用いられる液晶材料を用いることができ、特に負の誘電率異方性を有する液晶材料が好適に用いられる。負の誘電率異方性を有する液晶材料であれば、電界による配向規制力によって、その液晶分子の長軸方向が電界と直交する方向となるように配向するので、初期配向状態（電極１１，２１に電圧を印加しない状態）では電極１１，２１と略垂直方向（電極面法線方向）に配向し、電極１１，２１への電圧印加によって電極面と平行な方向に配向する構成を容易に達成できる。

電荷輸送性材料としては、例えば、トリフェニルアミン誘導体（ＴＰＤ）、ピラゾリン誘導体、アリールアミン誘導体、スチルベン誘導体、トリフェニルジアミン誘導体等、さらには特開昭６３−７０２５７号、同６３−１７５８６０号公報、特開平２−１３５３５９号、同２−１３５３６１号、同２−２０９９８８号、同３−３７９９２号、同３−１５２１８４号公報に記載されているもの等を例示することができる。これらのうちでも、トリフェニルジアミン誘導体が好ましい。

発光性材料としては、低分子の有機発光色素や高分子発光体、即ち、各種の蛍光物質や燐光物質などの発光物質、Ａｌｑ３（アルミキレート錯体）などの有機エレクトロルミネッセンス材料が使用可能である。発光物質となる共役系高分子の中ではアリーレンビニレン又はポリフルオレン構造を含むものなどが特に好ましい。低分子発光体では、例えばナフタレン誘導体、アントラセン誘導体、ペリレン誘導体、ポリメチン系、キサテン系、クマリン系、シアニン系などの色素類、８−ヒドロキノリンおよびその誘導体の金属錯体、芳香族アミン、テトラフェニルシクロペンタジエン誘導体等、又は特開昭５７−５１７８１、同５９−１９４３９３号公報等に記載されている公知のものが使用可能である。

上記電気光学層５０を構成する材料としては、液晶性、発光性、及び電荷輸送性のうち複数の特性を兼ね備えた材料を用いることもできる。例えば、ポリ（Ｎ−ビニルカルバゾール）は、正孔輸送性と発光性とを具備しているので、係る材料を液晶材料と混合することで本発明に係る電気光学層５０を形成できる。またポリ（Ｎ−ビニルカルバゾール）に蛍光色素を添加すれば、異なる発光色を得ることも可能である。さらに、液晶性、発光性、及び電荷輸送性の全てを備える材料であってもよい。係る材料としては、例えば、下記参考文献に記載されているヘキサ−ｐ−フェレンのフルオレン類緑色発光化合物等が利用できる。
参考文献；「Synthetic Metals」２００１年 Vol.121 p.1659-1660

以上の構成を備えた本実施形態の表示素子１００によれば、電極１１，２１に印加する電圧に応じて、液晶表示モードと発光表示モードとを切替自在にして表示を行うことが可能である。すなわち、電極１１，２１に印加する電圧として、液晶性分子の配向制御が可能であり、かつ発光性材料の発光開始電圧未満である電圧を印加すれば、液晶性分子の配向方向により透過光の強度を異ならせる液晶表示モードでの動作が可能であり、上記発光開始電圧以上の電圧を印加すれば、電気光学層５０を流れる電流量に応じて発光性材料の発光強度を異ならせることができ、発光表示モードでの動作が可能である。そして、発光表示モードでは、液晶性分子が電極面に略平行に配向した状態で固定されるので、電荷輸送性材料を構成する分子の電荷移動を担うサイトの間隔が狭まる。これにより、良好な電荷輸送性を得られるので、発光効率を高めることができ、印加電圧が同じであれば、従来に比して高輝度の発光表示が得られる。

次に、上記構成を備えた表示素子１００による表示動作について説明する。
＜液晶表示モード＞
図２は、電気光学層５０に含まれる液晶性分子５１の配向状態を説明するための概略断面図であり、（ａ）は電圧無印加状態（初期配向状態）、（ｂ）は電圧印加状態を示す図である。本実施形態の場合、図２（ａ）に示すように、初期配向状態では液晶性分子５１…は、長軸方向を電極面に対して略垂直に向けて配向している。この状態において、例えば偏光板１６，２６の透過軸が互いに直交するように（クロスニコル）配置されていれば、表示素子１００の背面側から入射した光は、偏光板２６により吸収されて黒表示となる。

次に、図２（ｂ）に示す電圧印加状態では、電極１１，２１間に形成される電界の配向規制力によって、液晶性分子５１…がその長軸方向を電極面に対して略平行に向けて配向した状態となる。この状態では、液晶分子５１…の屈折率異方性によって透過光に対し所定の位相差が付与されるので、偏光板１６を透過して電気光学層５０に入射した直線偏光は、所定の位相差を付与されて楕円偏光ないし入射時と異なる向きの直線偏光となる。従って、例えば電気光学層５０により付与される位相差が透過光の１／２波長（λ／２）であり、偏光板１６，２６がクロスニコル配置されていれば、電気光学層５０を透過した光は、偏光板１６と直交する透過軸を有する偏光板２６を透過し、白表示が得られる。

また電圧印加時の液晶性分子５１…の配向状態としては、図３の断面構成図に示すような形態も採用できる。すなわち、電圧印加状態で液晶性分子５１…が略９０°にツイスト配向する構成とすることもできる。この場合、偏光板１６を透過して電気光学層５０に入射した直線偏光は、液晶性分子５１…のツイスト方向に沿って旋光し、入射時の偏光方向から９０°回転された偏光方向の直線偏光となって偏光板２６に入射する。そして偏光板１６，２６がクロスニコル配置されていれば、前記電気光学層５０から射出された光は偏光板２６を透過するので、明るい白表示が得られる。
尚、電圧印加状態において図３に示す配向状態を得るには、配向膜１３，２３のラビング方向を互いに直交する方向としておけばよい。

＜発光表示モード＞
次に、表示素子１００を発光表示モードで動作させるには、上記図２（ｂ）に示した電圧印加状態よりさらに高い電圧を印加し、電気光学層５０に含まれる発光性材料を発光させ、その光を利用して表示を行う。各表示モードにおける印加電圧の一例を挙げると、上記液晶表示モードでは電極１１，２１間に印加する電圧範囲は０〜５Ｖ程度であり、発光表示モードでは１０Ｖを超える電圧を印加する。このように発光表示モードでは、液晶性分子が電圧に応じて異なる配向状態を取り得る範囲を超える電圧を印加するので、液晶性分子５１…は、図２（ｂ）に示した電極面に平行な状態にて固定され、上述した電荷輸送効率に優れた電気光学層を構成する。特に、電荷輸送性と液晶性とを兼ね備えた材料を用いているならば、より顕著に上記効果を得ることができる。

上記実施の形態では、電極１１，２１が透光性導電材料により形成された透過型の液晶表示モードを具備する表示素子について説明したが、下電極１１側に反射層等の光反射手段を設け、液晶表示モードにおいて反射表示を行う構成とすることもできる。また、下電極１１自体をアルミニウムや銀等の光反射性材料により形成してもよく、係る光反射性材料からなる薄膜と、透光性導電材料からなる薄膜との積層膜としてもよい。
また、下電極１１側に反射層を設けるとともに、その平面領域内を部分的に開口させ、背面側にバックライトを配設した構成とするならば、反射表示と透過表示の双方が可能な半透過反射型の液晶表示モードを具備した表示素子とすることができる。

以下、実施例により本発明を具体的に説明する。
本実施例では、図１に示した基本構成を備えた表示素子を作製するとともに、その性能の評価を行った。本実施例で作製した表示素子は、電気光学層５０を挟んで両側に、ストライプ状にパターニングされた下電極１１及び上電極２１を、それらの延在方向が互いに直交するように配置したパッシブマトリクス型の表示素子である。

＜サンプル１＞
まず、基板１０，２０間に封止して電気光学層５０を成す電気光学材料を調製した。具体的には、液晶性材料として、負の誘電率異方性を有する液晶材料（ＺＬＩ−３６４０（商品名；メルク社製））を用意し、電荷輸送性材料として、（化１）の構造式で示されるトリフェニルジアミン誘導体（ＴＰＤ−６）を用意し、発光性材料として、（化２）の構造式で示されるクマリン６を用意するとともに、上記液晶材料に対して、ＴＰＤ−６の含有量が２０重量％、クマリン６の含有量が０．５重量％となるように溶解させて電気光学材料を調製した。

次に、電気光学層５０を封止するセルを作製した。まず、下基板１０及び上基板２０としてそれぞれガラス基板を用意し、それらの一面側に平面視ストライプ状のＩＴＯ膜からなる下電極１１及び上電極２１をそれぞれパターン形成した。
次に、下基板１０の下電極１１を覆うように、（化３）の構造式で示されるＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ（３，４−ポリエチレンジオキシチオフェン／ポリスチレンスルフォン酸）の分散液をスピンコート法により塗布した後焼成することにより、電荷輸送層１２を形成した。また、同様の方法で、上電極２１を覆うＰＥＤＯＴ／ＰＳＳからなる電荷輸送層２２を上基板２０の上電極２１上に形成した。

次に、下基板１０上の電荷輸送層１２を覆うように、垂直配向剤（ＦＣ−８０５（商品名；スリーエム社製））をスピンコート法により塗布した後、焼成することによって、膜厚５ｎｍの配向膜１３を形成した。また同様の方法により、上基板２０の電荷輸送層２２上に膜厚５ｎｍの配向膜２３を形成した。そして、配向膜１３，２３の表面にそれぞれナイロンの不織布を用いたラビング処理を施した。

以上の工程により得られた下基板１０と上基板２０とを、上電極１１と下電極２１とが直交するようにして配置し、両基板間に平均粒径１μｍのガラスファイバー粒子を挟持した状態で、基板周縁部に設けたシール材５２によって貼り合わせた。またこのとき、配向膜１３のラビング方向と配向膜２３のラビング方向とが反平行となるように配置した。

続いて、調製した電気光学材料を先のセルに封入し、その後セルを挟んで両側に、クロスニコルに配置した偏光板１６，２６を配設して実施例に係る表示素子１００を得た。このとき、偏光板１６，２６の透過軸は、それぞれ配向膜１３，２３のラビング方向と４５°の角度を成すように配置した。
上記表示素子１００を偏光顕微鏡で観察したところ、封入された電気光学材料に含まれる液晶分子は基板に対してほぼ垂直に配向したネマチック相を呈しており、配向膜１３，２３のラビング方向に向かって約１°傾いて配向していることが確認された。

次に、上記表示素子１００の背面側にバックライトを配置した状態で電極１１，２１に電圧を印加して動作させた。電圧無印加状態では、表示素子１００は黒表示であり、徐々に印加電圧を上昇させていくと、それに伴って表示状態が黒から灰色に変化し、印加電圧１．５Ｖで白表示が得られた。その後、さらに印加電圧を上昇させていくと、表示色は次第に黄色から桃色へ変化し、さらに印加電圧を上昇させると、紫色（４Ｖ）から青色（４．５Ｖ）、緑色（７Ｖ）に変化した。そして、印加電圧を１０Ｖとしたとき電気光学層５０が発光を開始し、印加電圧１３Ｖでは明確に視認できる緑色の発光が得られた。そして、印加電圧４０Ｖでの発光輝度は、１２０ｃｄ／ｍ^２であった。

＜サンプル２＞
次に、比較サンプルとして、正の誘電率異方性を有する液晶材料を主体とする電気光学層を基板間に封止した表示素子を作製した。この表示素子は、上記で作製したサンプル１の表示素子と電気光学層及び配向膜の構成のみが異なっている。図１を参照して構成を説明すると、本表示素子は、電気光学層５０を構成する液晶材料として、正の誘電率異方性を有する液晶材料である４−シアノー４'−ｎ−ペンチルビフェニルが用いられており、配向膜１３，２３として、液晶分子を表面に平行に配向させることができる、ポリイミドからなる配向膜が用いられている。
上記構成を備えたサンプル２の表示素子は、電圧無印加状態では電気光学層の液晶分子が基板１０，２０の面方向に配向しており、電気光学層に電圧を印加すると基板面に垂直な方向に前記液晶分子が配向するものである。

次に、サンプル２の表示素子を動作させたところ、電圧無印加状態では白表示であったが、印加電圧を上昇させると、それに伴って黒表示に移行した。さらに電圧を上昇させると、印加電圧２５Ｖで電気光学層が発光を開始した。そして、印加電圧４０Ｖでの発光輝度は１５ｃｄ／ｍ^２であった。

上記動作試験により得られたサンプル１及びサンプル２の特性評価結果を表１に示す。表１に示すように、液晶表示モードでは、電気光学層５０に含まれる液晶材料の種類を変えても閾値電圧は変化していないが、発光表示モードにおいては、発光開始電圧及び同一電圧における発光輝度に大きな差異が観察されており、初期配向が垂直配向を呈し、電圧印加時に基板に平行に配向する液晶材料を用いたサンプル１の表示素子の方が発光開始電圧が低く、また同一電圧における発光輝度が著しく優れている。これは、サンプル１の表示素子では、発光表示モードにおける液晶分子の配向方向が基板面に平行な方向となっているため、電気光学層５０に含まれる電荷輸送性材料（ＴＰＤ−６）の配向状態もその長軸が基板面に平行な方向となり、その結果、電荷輸送性材料の分子間における電荷移動サイトの距離が小さくなって電荷輸送性が向上したからであると考えられる。
また、サンプル１とサンプル２の液晶表示モードでのコントラストを比較したところ、初期配向が垂直配向を呈する液晶材料を用いたサンプル１の表示素子では、黒表示における漏れ光が少なく、高コントラストの液晶表示を得られることが確認された。

（表示パネル）
次に、図１に基本構成を示した表示素子の具体的構成例を図４を参照して説明する。
図４（ａ）は、本発明に係る表示素子をアクティブマトリクス形式の表示パネルとして構成したものの平面構成図であり、図４（ｂ）は、（ａ）図のＨ−Ｈ’線に沿う断面構成図である。なお、以下の説明に用いた各図において、図１と同一の符号が付された構成要素は、特に指摘しない限り図１と同様の構成であるものとする。また各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部材毎に縮尺を異ならせてある。

図４（ａ）、（ｂ）において、本実施の形態の表示パネル（表示素子）２００は、対をなすＴＦＴアレイ基板（下基板）１０と対向基板（上基板）２０とが光硬化性の封止材であるシール材５２によって貼り合わされ、このシール材５２によって区画された領域内に封入材としての電気光学層５０が封入、保持されている。シール材５２は、基板面内の領域において閉ざされた枠状に形成されてなり、液晶注入口を備えないものとなっている。

シール材５２の形成領域の内側の領域には、遮光性材料からなる平面視矩形枠状の周辺見切り５３が形成されている。上記周辺見切り５３に囲まれる領域には、平面視マトリクス状に画素電極（下電極）１１が配列形成されている。但し、図４（ａ）では一部の画素電極１１のみを図示している。
図４（ｂ）に示すように、ＴＦＴアレイ基板１０の内面側（電気光学層５０側）には、（ａ）図に示した画素Ｐのそれぞれに対応して設けられたＴＦＴ（薄膜トランジスタ）３０が配列されており、各ＴＦＴ３０は先の画素電極１１と電気的に接続され、画素電極１１に供給する電圧を制御するスイッチング素子として機能する。また対向基板２０上のＴＦＴ３０と対向する領域には遮光膜２３が設けられており、この遮光膜２３を覆って平面ベタ状の共通電極（上電極２１）が設けられている。

シール材５２の外側の領域には、データ線駆動回路２０１及び実装端子２０２がＴＦＴアレイ基板１０の一辺に沿って形成されており、この一辺に隣接する他の２辺に沿って走査線駆動回路２０４が形成されている。ＴＦＴアレイ基板１０の残る一辺には、画像表示領域の両側に設けられた走査線駆動回路２０４の間を接続するための複数の配線２０５が設けられている。また、対向基板２０のコーナー部の少なくとも１箇所においては、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０との間で電気的導通をとるための基板間導通材２０６が配設されている。

なお、データ線駆動回路２０１及び走査線駆動回路２０４をＴＦＴアレイ基板１０の上に形成する代わりに、例えば、駆動用ＬＳＩが実装されたＴＡＢ（Tape Automated Bonding）基板とＴＦＴアレイ基板１０の周辺部に形成された端子群とを異方性導電膜を介して電気的及び機械的に接続するようにしてもよい。なお、表示パネル２００においては、実際には位相差板、偏光板等が所定の向きに配置されるが、ここでは図示を省略する。

図４（ａ）及び図４（ｂ）を用いて詳細に説明したように、本発明に係る表示素子によれば、液晶表示モードと発光表示モードとを具備したアクティブマトリクス方式の表示パネルを得ることができ、係る表示パネルによれば、高速応答の高画質表示が可能である。

また、表示パネル１００をカラー表示用として構成する場合には、対向基板２０において、ＴＦＴアレイ基板１０の画素電極に対応する領域に、例えば、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のカラーフィルタをその保護膜とともに形成する。さらにこのようなカラー表示装置とする場合、電気光学層５０の発光色は白色とすることが好ましい。単一の電気光学層５０を設けるのみでよいからである。但し、各発光色毎に電気光学層５０を区画形成するならば、上記カラーフィルタの色に対応する発光色の電気光学層５０を設けるのがよい。

（電子機器）
本発明の表示素子は、表示部を備えた様々な電子機器に適用される。以下、本発明の電気光学装置を備えた電子機器の適用例について説明する。図１０は、本発明の表示素子を携帯電話に適用した例を示す斜視図であり、携帯電話１３００は、本発明の電気光学装置を小サイズの表示部１３０１として備える。携帯電話１３００は、複数の操作ボタン１３０２、受話口１３０３、及び送話口１３０４を備えて構成されている。係る携帯電話１３００は、十分な外光が得られる明るい場所では、液晶表示モードによる低消費電力の表示が可能であり、暗所では発光表示モードによる高輝度の表示が可能である。従って、消費電力を抑えつつ高画質の表示が得られる高性能の携帯電話機となっている。
また、上述した例に加えて、他の例として、腕時計、モバイル型コンピュータ、液晶テレビ、ビューファインダ型やモニタ直視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、ＰＯＳ端末、タッチパネルを備えた機器等が挙げられる。本発明の電気光学装置は、こうした電子機器の表示部としても適用できる。

図１は、実施形態に係る表示素子の基本構成を示す断面構成図。 図２は、同、液晶分子の動作を説明するための断面構成図。 図３は、同、液晶分子の他の配向形態を説明するための断面構成図。 図４は、表示素子の平面構成図（ａ）及び断面構成図（ｂ）。 図５は、電子機器の一例を示す斜視構成図。

符号の説明

１００ 表示素子、１０ 下基板、２０ 上基板、１１ 下電極、１２ 電荷輸送層、１３ 配向膜、２１ 上電極、２２ 電荷輸送層、２３ 配向膜、５０ 電気光学層、５１ 液晶性分子、５２ シール材

Claims (11)

1. 一対の電極間に挟持された電気光学層を具備した表示素子であって、
   前記電気光学層が、液晶性、発光性、及び電荷輸送性を有し、
   前記電極に印加する電圧に応じて切替可能な液晶表示モードと発光表示モードとを備えており、
   前記電気光学層に含まれる液晶性材料の配向状態が、前記発光表示モードにおいては電極面に略平行であることを特徴とする表示素子。
2. 前記電極に印加する電圧範囲の低電圧側において液晶表示モードで動作し、前記電圧範囲の高電圧側において発光表示モードで動作することを特徴とする請求項１に記載の表示素子。
3. 前記電気光学層に含まれる液晶性材料の初期配向状態が、前記電極面に対して略垂直であることを特徴とする請求項１又は２に記載の表示素子。
4. 前記液晶性材料が常温でネマチック相を呈する材料であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の表示素子。
5. 前記液晶性材料が、前記電極面に略平行に配向した状態でツイスト配向していることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の表示素子。
6. 前記電気光学層と接する電極面に、電荷輸送性を有する配向膜が設けられていることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の表示素子。
7. 前記電極と配向膜との間に電荷輸送層が設けられていることを特徴とする請求項６に記載の表示素子。
8. 前記電気光学層に含まれる発光性材料が有機発光材料であることを特徴とする請求項１から７に記載の表示素子。
9. 前記電気光学層が、液晶性材料と発光性材料と電荷輸送性材料とを混合してなるものであることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の表示素子。
10. 前記一対の電極のいずれかが、光反射手段を備えていることを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の表示素子。
11. 請求項１から１０のいずれか１項に記載の表示素子を備えたことを特徴とする電子機器。

Images