円偏光板及び有機ＥＬ表示装置
【課題】ＥＬ発光の利用効率を損ねることなく外光反射の抑制ができる円偏光板及びそれを用いた有機ＥＬ表示装置を提供する。
【解決手段】第１の基板と、第１の基板上に形成された多数の周期的な直線状の金属ワイヤを有するワイヤグリッド偏光子と、ワイヤグリッド偏光子上に形成された光学異方性を有する液晶固定化層と、を備える円偏光板と、第２の基板と、第２の基板上に形成された反射電極と、反射電極上に形成された発光層を含む有機層と、有機層上に形成された光透過性の電極と、を備える有機ＥＬ表示基板と、円偏光板と有機ＥＬ表示基板とを接着層により固定化されることを特徴とする有機ＥＬ表示装置。
【解決手段】第１の基板と、第１の基板上に形成された多数の周期的な直線状の金属ワイヤを有するワイヤグリッド偏光子と、ワイヤグリッド偏光子上に形成された光学異方性を有する液晶固定化層と、を備える円偏光板と、第２の基板と、第２の基板上に形成された反射電極と、反射電極上に形成された発光層を含む有機層と、有機層上に形成された光透過性の電極と、を備える有機ＥＬ表示基板と、円偏光板と有機ＥＬ表示基板とを接着層により固定化されることを特徴とする有機ＥＬ表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、円偏光板及び有機ＥＬ表示装置に関し、特に、ＥＬ発光の利用効率を損ねることなく外光反射の抑制ができる円偏光板及びそれを用いた有機ＥＬ表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機ＥＬ表示装置は、薄型であることによる省スペース性及び軽量性、１０Ｖ程度の印加電圧であっても高輝度な発光が得られるなどの特徴から、近年ディスプレイへの応用が期待されている。
【０００３】
有機ＥＬ表示装置は、発光可能な有機層を電極で挟んだ構成を有する。有機層は基本的に正孔輸送層、発光層、及び電子輸送層を積層したものである。電極としては、光を取り出す側に例えばＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ−Ｔｉｎ−Ｏｘｉｄｅ）などの透明電極を用い、対向する位置に例えばアルミニウムなどの反射金属電極を用いる。このような構成において、両電極より各々電子と正孔を、電子輸送層及び正孔輸送層を介して発光層に注入し、発光層において電子と正孔を再結合させて発光させる。
【０００４】
しかし、視認者が有機ＥＬ表示装置を見た場合、外光が反射金属電極に反射することで、あたかも鏡面のように観察され、コントラスト低下が問題となった。
【０００５】
そこで、このような問題を解決するために、特許文献１には、円偏光板を光取り出し面に用いて外光反射をカットする技術が開示されている（特許文献１参照）。
【０００６】
従来、このような円偏光板は、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）系フィルムのような親水性高分子フィルムにヨウ素または二色性染料を吸着させて延伸した偏光フィルムに、高分子延伸フィルムからなる位相差フィルムを積層させた構造となっている。ここで、有機ＥＬ表示装置の光取り出し面側に円偏光板を用いた場合、外光は偏光フィルムによって直線偏光となり、次に位相差が光の波長の１／４に制御された位相差フィルムを通過することで、円偏光となる。これが金属電極にて反射された際に円偏光状態が反転し、再び位相差フィルムを通過した際に、入射時から９０°傾いた直線偏光となり、偏光フィルムに到達して吸収される。
【０００７】
しかし、ＥＬ発光に対しても円偏光板内の偏光フィルムによって吸収がおこるため、輝度がおおよそ半分になってしまう。輝度が半減してしまうと、所望の値に対して必要な輝度がおおよそ２倍となり、現在有機ＥＬデバイスの実現化のために大きな課題となっている素子寿命に大きな悪影響をおよぼしてしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００４−２２６８４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、ＥＬ発光の利用効率を損ねることなく外光反射の抑制ができる円偏光板及びそれを用いた有機ＥＬ表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の請求項１に係る発明は、基板と、基板の片面に形成された多数の周期的な直線状の金属ワイヤを有するワイヤグリッド偏光子と、ワイヤグリッド偏光子上に形成された光学異方性を有する液晶固定化層と、を備えることを特徴とする円偏光板である。
【００１１】
本発明の請求項２に係る発明は、金属ワイヤの周期が２４０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の円偏光板である。
【００１２】
本発明の請求項３に係る発明は、金属ワイヤの基板側に反射防止層を有することを特徴とする請求項１または２に記載の円偏光板である。
【００１３】
本発明の請求項４に係る発明は、液晶固定化層は、ワイヤグリッド偏光子を通過して直線偏光となった光が円偏光となるようなλ／４板であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の円偏光板である。
【００１４】
本発明の請求項５に係る発明は、基板が、カラーフィルタ基板であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の円偏光板である。
【００１５】
本発明の請求項６に係る発明は、第１の基板と、第１の基板上に形成された多数の周期的な直線状の金属ワイヤを有するワイヤグリッド偏光子と、ワイヤグリッド偏光子上に形成された光学異方性を有する液晶固定化層と、を備える円偏光板と、第２の基板と、第２の基板上に形成された反射電極と、反射電極上に形成された発光層を含む有機層と、有機層上に形成された光透過性の電極と、を備える有機ＥＬ表示基板と、円偏光板と有機ＥＬ表示基板とを接着層により固定化されることを特徴とする有機ＥＬ表示装置である。
【００１６】
本発明の請求項７に係る発明は、有機ＥＬ表示基板は、光透過性の電極から光を取り出すことを特徴とする請求項６に記載の有機ＥＬ表示装置である。
【００１７】
本発明の請求項８に係る発明は、有機ＥＬ表示装置において、有機ＥＬ表示基板の反射電極と円偏光板のワイヤグリッド偏光子の反射面の距離が１μｍ以上３０μｍ以下であることを特徴とする請求項６または８に記載の有機ＥＬ表示装置である。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、ＥＬ発光の利用効率を損ねることなく外光反射の抑制ができる円偏光板及びそれを用いた有機ＥＬ表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】（ａ）及び（ｂ）は、本発明の実施の形態に係る有機ＥＬ表示装置の一例を示す概略断面図である。
【図２】本発明の実施の形態に係るワイヤグリッド偏光子を示す概略断面図である。
【図３】（ａ）及び（ｂ）は、本発明の実施の形態に係る基板の接着方法を示す概略図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る有機ＥＬ表示装置に入射する外光を示す概略断面図である。
【図５】（ａ）〜（ｉ）は、本発明の実施の形態に係る外光反射を示す概略図である。
【図６】本発明の実施の形態に係るＥＬ発光の取り出しを示す概略断面図である。
【図７】（ａ）〜（ｆ）は、本発明の実施の形態に係るＥＬ発光の取り出しを示す概略図である。
【図８】（ａ）及び（ｂ）は、本発明の実施の形態に係る斜め方向からの観察の様子を示す説明する概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態を図を参照して詳細に説明する。
【００２１】
図１（ａ）及び（ｂ）は、本発明の実施の形態に係る有機ＥＬ表示装置の一例を示す概略断面図である。図１（ａ）に示すように、本発明の実施の形態に係る有機ＥＬ表示装置は、例えば円偏光板４と有機ＥＬ表示基板９が接着層５を介して対向して固定されている。なお、円偏光板４には、基板１、金属ワイヤ（ワイヤグリッド偏光子）２及び液晶固定化層３を有し、有機ＥＬ表示基板９には、基板８、反射電極７、有機ＥＬ層６（赤色発光層６Ｒ、緑色発光層６Ｇ、青色発光層６Ｂ）を有している。
【００２２】
また、図１（ｂ）に示すように、円偏光板がカラーフィルタ１０の上に形成された、カラーフィルタ機能付円偏光板１３であってもよい。この場合は、有機ＥＬ表示基板９の有機ＥＬ層６の各色（赤色発光層６Ｒ、緑色発光層６Ｇ、青色発光層６Ｂ）とカラーフィルタ１０の各色（赤色カラーフィルタ層１１Ｒ、緑色カラーフィルタ層１１Ｇ、青色カラーフィルタ層１１Ｂ）がそれぞれ対応して、対向して固定されていることが好ましい。
【００２３】
次に、本発明の実施の形態に係る円偏光板４を構成する部材について説明する。円偏光板４は、ワイヤグリッド偏光子２の上に液晶固定化層３を積層することによって形成される。ワイヤグッド偏光子２に液晶固定化層３を積層することにより、円偏光板４としての機能と、反射層としての機能を備えた円偏光板４とすることができる。また、位相差層として液晶固定化層３を用いることで、従来のフィルムを延伸させて作製する位相差フィルムと比べて、膜厚を大幅に薄くできる。
【００２４】
本発明の実施の形態に係る円偏光板４に用いられるワイヤグリッド偏光子２は、一方の偏光方向の光は高い透過率を持ち、もう一方の偏光方向の光は高い反射率を持つ。
【００２５】
ここで、図２は、本発明の実施の形態に係るワイヤグリッド偏光子２を示す概略断面図である。図２に示すように、例えばワイヤグリッド偏光子２は、ガラス等の基板１の表面に、アルミニウム、銀、クロム等の金属からなり、定周期で平行に配置された直線状の金属ワイヤからなる。ランダム偏光（自然偏光）の光を入射させると、金属ワイヤに平行に振動する電界ベクトルを持つような偏光１４（偏光方向を電界ベクトルの振動方向として取り扱う）は反射し、金属ワイヤに直交に振動する偏光１５は透過する。
【００２６】
また、金属ワイヤの配置周期は、入射光の波長に対して十分小さい場合、例えば、２分の１以下であれば、偏光性を示す。その周期としては可視光の波長の場合は、例えば２４０ｎｍ以下であることが好ましい。ワイヤグリッド偏光子２の金属ワイヤの周期を２４０ｎｍ以下とすることで、可視光領域の広帯域で良好な光学特性が得られる。周期は小さくなるほど偏光特性が良くなるので、特に１５０ｎｍ以下となることがより好ましい。
【００２７】
金属ワイヤの高さ（金属厚み）は、ワイヤグリッド偏光子２の偏光分離性能から必要な値が決まり、具体的には光の透過率が１％以下であればよく、好ましくは３０ｎｍ以上の厚みであれば良好な性能を得ることができる。あまりに金属が薄いと、光の透過が無視できず、偏光分離性能が低下する。逆に金属が厚すぎると、光の利用効率が低下するため、厚みの上限は約２００ｎｍであることが好ましい。
【００２８】
金属ワイヤの基板側に反射防止層（図示せず）を有することで、基板側から入射した外光の金属ワイヤにおける反射を防止することができる。反射防止層としては、例えばクロム酸化物等の反射率が低い物質を用いることができる。また、金属ワイヤが形成される側と反対側の基板上に、ワイヤグリッド偏光子２と同様の直線偏光透過方向を持ち、それと９０°傾いた直線偏光は吸収するような偏光フィルムを貼り付けることで、反射防止層としてもよい。
【００２９】
このようなワイヤグリッド偏光子２を作製する方法としては、ガラス等の基板１の表面に、クロム酸化物等の反射防止膜と、その上にアルミニウム、銀、クロム等の金属材料を真空蒸着法、スパッタリング法等の手法により薄膜形成する。また、基板１としては、例えばカラーフィルタ機能を備えた基板１であってもよい。カラーフィルタ機能を備えた基板１を用いることで、外光反射をさらに抑制することができ、ＥＬ発光に対しても色度を調整することができる。カラーフィルタの表面は、数μｍ程度の凹凸があるので、好ましくはそのような形状を平坦化するような膜を形成してから、反射防止膜及び金属膜を形成することもできる。
【００３０】
金属材料上に光感光性樹脂（レジスト）を塗布して成膜し、レジストを所定のピッチのストライプパターンとなるように形成する。ストライプパターンの作製方法としては、レジストに光描画（マスク露光、縮小投影露光、干渉露光など）、電子線描画、Ｘ線描画などの手法で潜像を形成し、現像することで形成できる。特に大面積のストライプパターンを生産性よく作製する手法として、２光束干渉露光などの光描画手法が好ましく用いられる。
【００３１】
その後、レジストが剥離されて金属表面が露出した部分を除去するために、イオンビームや各種湿式のエッチングを施すことで金属、反射防止膜を除去し、最後に残留のレジストを除去することで、金属膜のパターンニングが完成する。
【００３２】
次に、本発明の実施の形態に係る円偏光板４に用いられる液晶固定化層３について説明する。固定化される液晶の配向の種類は、面内方向に位相差が発現するものであれば特に限定されない。例えば棒状液晶が面内に水平となるように揃うホモジニアス配向で得られる正のＡプレート、棒状液晶が面内に水平となるように揃うホモジニアス配向で得られる正のＣプレートなどが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００３３】
このような、液晶固定化層３の形成方法としては、種々の方法を利用することができるが、ワイヤグリッド偏光子２上に、液晶性を示し、かつ光重合性または光架橋性を示す液晶化合物を含むコーティング液を塗布し、露光と加熱を併用して硬化させる方法が簡便である。
【００３４】
このコーティング液は、液晶化合物及び溶剤に加え、キラル剤、光重合開始剤、熱重合開始剤、増感剤、連鎖移動剤、多官能モノマーまたはオリゴマー、樹脂、界面活性剤、貯蔵安定剤、密着向上剤などの成分を、液晶性を損なわない範囲で加えることができる。
【００３５】
液晶材料の例としては、アルキルシアノビフェニル、アルコキシビフェニル、アルキルターフェニル、フェニルシクロヘキサン、ビフェニルシクロヘキサン、フェニルビシクロヘキサン、ピリミジン、シクロヘキサンカルボン酸エステル、ハロゲン化シアノフェノールエステル、アルキル安息香酸エステル、アルキルシアノトラン、ジアルコキシトラン、アルキルアルコキシトラン、アルキルシクロヘキシルトラン、アルキルビシクロヘキサン、シクロヘキシルフェニルエチレン、アルキルシクロヘキシルシクロヘキセン、アルキルベンズアルデヒドアジン、アルケニルベンズアルデヒドアジン、フェニルナフタレン、フェニルテトラヒドロナフタレン、フェニルデカヒドロナフタレン、及びこれらの誘導体、並びにこれらの化合物のアクリレートが挙げられる。
【００３６】
次に、コーティング液をワイヤグリッド偏光子２上に塗布する。この際、必要に応じて、ワイヤグリッド偏光子２の表面に配向機能を有する膜を形成しておく。塗布には、スピンコート法、スリットコート法、凸版印刷法、並びにその他の既知の塗布法を適用できる。
【００３７】
続いて、成膜されたコーティング液を乾燥し、液晶化合物を含む薄膜を形成した後、露光及び加熱を行う。これによって、薄膜中の成分が重合または架橋することで、液晶化合物が配向状態を保ったまま固定化される。
【００３８】
上記のようにして形成された液晶固定化層３は、可視光領域（４００ｎｍ〜８００ｎｍ）の広い波長範囲でλ／４板となることが好ましい。このような広帯域のλ／４板を得る方法としては、例えば波長５５０ｎｍの光に対して１／４波長板として機能する液晶固定化層３と他の位相差特性を示す液晶固定化層３、例えば１／２波長板として機能する位相差層とを重畳する方法などにより得ることができる。従って、液晶固定化層３は１層または２層以上からなるものであってもよい。
【００３９】
基板１がカラーフィルタである場合は、各表示色の波長の１／４となるように液晶固定化層３の位相差を領域ごとに制御することもできる。具体的には、緑の波長領域（中心波長５５０ｎｍ前後）では１３８ｎｍ程度であることが好ましく、青の波長領域（中心波長４５０ｎｍ前後）では１１３ｎｍ程度であることが好ましく、赤の波長領域（中心波長６３０ｎｍ前後）では１５８ｎｍ程度であることが好ましい。また、領域ごとの位相差の制御は、例えば上記液晶化合物を含む薄膜への露光量を領域ごとにかえ、その後の加熱工程を経ることによって、露光量の大きな領域では液晶化合物が露光時に配向性を保ったまま固まるために大きな位相差を、露光量の小さな領域では液晶化合物の配向が加熱時に熱によって乱れるために小さな位相差を発現することで可能となる。
【００４０】
また、上記のような位相差を得るために必要な液晶固定化層３の膜厚は数μｍであり、従来のフィルムを延伸させて作製する位相差フィルム（膜厚は１００μｍ程度）と比べて、膜厚を大幅に薄くできる。
【００４１】
また、ワイヤグリッド偏光子２の透過軸と液晶固定化層３の遅相軸または進相軸とのなす角度が４５°であることが好ましい。このような構成により、円偏光状態が得られる。また、ワイヤグリッド偏光子２を通過した直線偏光がλ／４板を通過することで円偏光状態が得られる。
【００４２】
次に、本発明の実施の形態に係る円偏光板４と対向して固定化される有機ＥＬ表示基板９について説明する。有機ＥＬ表示基板９は、例えば上面光取り出し型の素子であり、基板８の上に反射電極７を形成しその上に例えばＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ−Ｔｉｎ−Ｏｘｉｄｅ）等の透明導電膜からなる陽極を形成する。陽極の上に有機層を重ねた後、金属の陰極を形成する。ここで、陽極と陰極との間に有機層を有する構造を有機ＥＬ層６とする。有機層は多層構造とすることもでき、陽極から供給される正孔と陰極から供給される電子との再結合によって発光する発光層を含んでいる。陰極の厚みは、光を透過可能にするために例えば１０ｎｍ程度が好ましい。発光した光の取り出しは上部から行われるため、陰極は透過率が高く、且つ電子が効率的に注入できるように、仕事関数の低い金属薄膜が好ましい。例えば、仕事関数の低いアルミニウムとリチウムの合金或いはマグネシウムと銀の合金を１０ｎｍ程度に薄く成膜する。また、陰極は異なる材料を用いて多層構造とすることもできる。その上にＩＴＯ等からなる透明導電膜を形成する。透明導電膜の膜厚としては、十分な面内導電性となるように、例えば１００ｎｍ程度であることが好ましい。透明導電膜の材料としては酸化インジウム、酸化スズ、及び酸化亜鉛を１種類または２種類以上含有する酸化物透明導電膜であることが好ましい。また、透明導電膜の上にはＳｉＮＸ、ＳｉＯＸ、等の無機膜からなる膜を形成し、酸素、水分等から素子を保護するようなパッシベーション膜とすることもできる。また、ＩＴＯ等の透明導電膜にもバリア性があるため、パッシベーション膜として兼用することもできる。
【００４３】
次に、上記のようにして得られた円偏光板４と有機ＥＬ表示基板９を対向して固定化する方法を説明する。図３（ａ）及び（ｂ）は、本発明の実施の形態に係る基板の接着方法を示す概略図である。図３（ａ）に示すように、本発明の実施の形態に係る固定化方法の一例としては、封止層１６を基板外周部に設け、円偏光板４と有機ＥＬ表示基板９を接着するとともに、内部の各構成要素を外部環境の酸素、水分などから保護することができる。封止層１６は、熱硬化性型、紫外線効果型等の接着剤から形成され、ガラスビーズ、シリカビーズ等を含む。これらのビーズ類は、円偏光板４と有機ＥＬ表示基板９との貼り合わせにおいて、基板間距離を規定する。
【００４４】
封止層１６内部の基板間距離を均一にたもつために、基板間にガラスビーズ、シリカビーズ等の球状スペーサを分散させてもよい。また、円偏光板４上にフォトリソグラフィ法等によって設けたアクリル樹脂等の柱状スペーサを用いることもできる。
【００４５】
また、円偏光板４と有機ＥＬ表示基板９の内部空間を充填剤によって充填することもできる。内部空間を充填層とすることで、内部空間界面における反射を抑制し、ＥＬ発光を効率よく透過させることができ、有機ＥＬ表示装置の強度も向上する。充填層の材料としては、可視光に対して十分な透過性があるものが好ましく、例えばＳｉＮＸ、ＳｉＯＸＮＹ、のような無機材料、アクリル樹脂、シリコンゲルのような有機材料を含む。
【００４６】
充填剤は、円偏光板４と有機ＥＬ表示基板９を貼り合わせる前に、円偏光板４あるいは有機ＥＬ表示基板９上に塗布または分散させてもよいし、それらが貼り合わされた後に、封止層１６に設けた注入口を通して、基板間の間隙に充填されてもよい。
【００４７】
また、円偏光板４と有機ＥＬ表示基板９を対向して固定化する別の方法としては、図３（ｂ）に示すようにシート状に加工された熱硬化性型、紫外線効果型等の接着剤１７を基板上に設け、円偏光板４と有機ＥＬ表示基板９を接着することもできる。円偏光板４と有機ＥＬ表示基板９を対向して固定化することによって、外光に対しては円偏光板４にて反射光が半減され、ＥＬ発光に対してはワイヤグリッド偏光子２に到達したときに半分の光は透過し、もう半分の光は反射され再利用されることにより、発光の利用効率の低下を抑制できる。
【００４８】
図４は、本発明の実施の形態に係る有機ＥＬ表示装置に入射する外光を示す概略断面図であり、図５（ａ）〜（ｉ）は、本発明の実施の形態に係る有機ＥＬ表示装置に入射した外光反射を示す概略図である。上記のように円偏光板４と有機ＥＬ表示基板９を対向して固定化することで作製した有機ＥＬ表示装置において、図４に示すように、円偏光板４側から有機ＥＬ表示装置に入射する外光１８は、図５（ａ）に示すように非偏光状態となっているが、円偏光板４のワイヤグリッド偏光子２を通過する際に図５（ｂ）に示すように直線偏光に変換されることで、光強度がおおよそ半分になる。次に、位相差が光の波長の１／４に制御された液晶固定化層３を透過すると、図５（ｃ）に示すような円偏光状態が得られ、これが反射電極７にて反射される際に図５（ｄ）に示すように円偏光状態が反転され、再び液晶固定化層３を通過した際に、図５（ｅ）に示すように入射時から９０°傾いた直線偏光となる。この直線偏光はワイヤグリッド偏光子２によって反射され、図５（ｆ）〜（ｉ）に示すように、先ほどと同様の経路をたどることで入射時と同じ向きの直線偏光となり、ワイヤグリッド偏光子２を通過して外部に放出される。このときの反射光の強度は、入射光のおおよそ半分となる。
【００４９】
また、図６は、本発明の実施の形態に係るＥＬ発光の取り出しを示す概略断面図であり、図７（ａ）〜（ｆ）は、本発明の実施の形態に係るＥＬ発光の取り出しを説明する概略図である。有機ＥＬ層６からのＥＬ発光１９は、図７（ａ）に示すように非偏光状態となっているが、円偏光板４のワイヤグリッド偏光子２に到達した際に、図７（ｃ）に示すように金属ワイヤ（ワイヤグリッド偏光子２）に平行に振動する電界ベクトルを持つような偏光成分は反射し、図７（ｂ）に示すように金属ワイヤ（ワイヤグリッド偏光子２）に直交に振動する偏光成分は透過する（図６の１９ａ）。ワイヤグリッド偏光子２にて反射されたＥＬ発光１９は、位相差が光の波長の１／４に制御された液晶固定化層３を透過すると、図７（ｄ）に示すような円偏光状態が得られ、これが反射電極７にて反射される際に、図７（ｅ）に示すように円偏光状態が反転され、再び液晶固定化層３を通過した際に、図７（ｆ）に示すように反射時から９０°傾いた直線偏光となり、ワイヤグリッド偏光子２を通過して外部に放出される（図６の１９ｂ）。
【００５０】
上記のように、本発明の実施の形態に係る円偏光板４を用いることで、外光反射率をおおよそ５０％に抑制しつつ、ＥＬ発光１９は減衰することなく取り出すことができる有機ＥＬ表示装置となる。
【００５１】
また、有機ＥＬ表示基板９の反射電極７と円偏光板４のワイヤグリッド偏光子２の反射面の距離を３０μｍ以下とすることで、ワイヤグリッド偏光子２で反射されたＥＬ発光１９が再度反射電極７で反射して外部に取り出される第２出射光２０ｂが、隣接画素に入射することで起こりうる、有機ＥＬ表示装置を斜め方向から観察したときの視差が抑制できる。ここで、各々の基板の反射面の距離が大きい場合、斜め方向から本発明の実施の形態に係る有機ＥＬ表示装置を観察したときの様子を図８（ａ）に示す。このような場合、ワイヤグリッド偏光子２で反射され再度反射電極７で反射されて外部に取り出されるＥＬ発光１９の第２出射光２０ｂの出射位置が、本来の画素から大幅にずれることで、隣接画素との混色等の問題が発生する。ここで、各々の基板の反射面の距離を３０μｍ以下とすることで、図８（ｂ）に示すように第２出射光２０ｂの出射位置のずれが減少し、有機ＥＬ表示装置を斜め方向から観察したときの視差が抑制できる。
【００５２】
さらに、有機ＥＬ表示基板９の反射電極７と円偏光板４のワイヤグリッド偏光子２の反射面の距離を１μｍ以上とすることが好ましい。各々の基板の反射面の距離を１μｍ以上とすることで、第１出射光２０ａと第２出射光２０ｂが干渉することなく、ＥＬ発光１９の特性である色度及び輝度変化が抑制される。ここで、各々の基板の反射面の距離が可視光の波長オーダである場合、第２出射光２０ｂとワイヤグリッド偏光子２で反射せずに透過した第１出射光２０ａとが干渉し、ＥＬ発光１９の色度及び輝度が変化する。
【００５３】
上記のような範囲に、有機ＥＬ表示基板９の反射電極７と円偏光板４のワイヤグリッド偏光子２の反射面の距離を実現するためには、間に入る位相差層を従来のフィルムを延伸させて作製する位相差フィルム（膜厚は１００μｍ程度）を用いてでは不可能であるが、本発明の実施の形態に係る液晶固定化層（数μｍ）３を用いることで可能となる。
【実施例】
【００５４】
以下に、本発明の実施例を説明する。
【００５５】
まず、図１（ａ）に示すように、円偏光板４を製造した。本実施例の円偏光板４に用いられるワイヤグリッド偏光子２は、まず、洗浄したガラス基板１上に、クロム酸化物と厚さ０．１５μｍのアルミニウム膜を成膜する。続いて、ポジ型のフォトレジストをアルミニウム膜上にスピン成膜する。次いで、２光束干渉露光にて露光を行い、現像を行うことでポジ型のフォトレジストのパターン露光部は除去され、アルミニウム膜が露出する。続いて、エッチング液より露出部を除去し、最後に残余のレジストも除去することで、ガラス基板１上に金属ワイヤを形成することができた。このとき、作製したワイヤグリッド偏光子２の金属ワイヤのピッチは約２００μｍであり、厚みは約０．１５μｍであった。
【００５６】
次に、配向膜材料である日産化学工業株式会社製「ＳＥ−１４１０」を、乾燥膜厚が０．１μｍになるようにワイヤグリッド偏光子２上にスピン成膜した。次いで、ホットプレートを用いた９０℃での１分間の加熱により塗膜を乾燥させた。続いて、クリーンオーブンを用いて、塗膜を２３０℃で４０分間焼成した。更に、この塗膜に対し、その主面に平行な一方向にラビング処理を施して、配向膜を得た。
【００５７】
次に、水平配向重合性液晶としてＢＡＳＦジャパン株式会社製「Ｐａｌｉｏｃｏｌｏｒ ＬＣ ２４２」、光重合開始剤としてチバ・スペシャリティー・ケミカルズ株式会社製「イルガキュアー９０７」、界面活性剤としてビックケミー社製「ＢＹＫ１１１」２％シクロヘキサノン溶液、シクロヘキサノンを撹拌してコーティング液を得た。このコーティング液を、スピンコート法を用いて、乾燥膜厚が１．６μｍになるように配向膜上に塗布した。次いで、ホットプレートを用いた９０℃での２分間の加熱により塗膜を乾燥させた。以上のようにして、配向膜上に液晶材料層を形成した。
【００５８】
次に、液晶材料層に紫外線を照射し、クリーンオーブンを用いて液晶材料層を２３０℃で４０分間焼成して、液晶固定化層３を得た。以上のようにして、図１（ａ）に示す円偏光板４を製造した。
【００５９】
次に、図１（ａ）に示すように、有機ＥＬ表示基板９を製造した。本実施例の有機ＥＬ表示基板９は、ガラス基板８上にクロムからなる反射電極７、反射電極７上に陽極としてＩＴＯを成膜し、陽極上に正孔輸送層としてＰＥＤＯＴ：ＰＳＳを、正孔輸送層上に発光層としてＭＥＨＰＰＶ（メトキシエチルヘキシロキシポリフェニルビニレン）を積層した。ここで、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳの膜厚が５０ｎｍ、ＭＥＨＰＰＶの膜厚が８０ｎｍとなるようにそれぞれスピン成膜した。さらに、発光層上に電子が効率的に注入できるような仕事関数の低い第１の陰極としてカルシウムを真空蒸着法により４ｎｍの厚さで成膜し、第１の陰極上に第２の陰極としてアルミニウムを２ｎｍの厚さで成膜した。ここで、第２の陰極として用いたアルミニウムはその上に形成される透明電極をスパッタリング法により成膜する際に、第１の陰極であるカルシウムが化学的変質をすることを防ぐ役割がある。以上のようにして、有機ＥＬ層６を得た。次に、陰極上にスパッタリング法によって透明導電膜を成膜した。ここで透明導電膜としてはＩＴＯを用いた。さらに、透明導電膜上にＣＶＤ法によって窒化珪素を２００ｎｍ成膜することで、パッシベーション膜とした。
【００６０】
上記のように製作した円偏光板４と有機ＥＬ表示基板９を対向して接着層５を用いて固定化することで、本実施例の有機ＥＬ表示装置を製造した。このとき、有機ＥＬ表示基板９の反射電極と円偏光板４のワイヤグリッド偏光子２の反射面の距離は約６．０μｍであった。
【００６１】
本実施例の有機ＥＬ表示装置における外光反射率とＥＬ発光透過率を、分光光度計を用いて測定したところ、円偏光板４を用いていない場合の外光反射率とＥＬ発光透過率をそれぞれ１００とした場合、外光反射率が２６％、ＥＬ発光透過率が８１％となり、ＥＬ発光の損失を極力抑えつつ、外光反射の抑制ができることを確認した。また、斜め方向から観察した場合でも、ＥＬ発光領域のぼけ、及び輝度または色度の変化は見られないことから、ＥＬ発光の第２出射光のずれや、ＥＬ発光の第１出射光と第２出射光の干渉効果が抑制されていることを確認した。
【符号の説明】
【００６２】
１…透明基板、２…金属ワイヤ（ワイヤグリッド偏光子）、３…液晶固定化層、４…円偏光板、５…接着層、６Ｒ…赤色発光層、６Ｇ…緑色発光層、６Ｂ…青色発光層、７…反射電極、８…基板、９…有機ＥＬ表示基板、１０…カラーフィルタ、１１Ｒ…赤色カラーフィルタ層、１１Ｇ…緑色カラーフィルタ層、１１Ｂ…青色カラーフィルタ層、１２…ブラックマトリクス、１３…カラーフィルタ機能付円偏光板、１４…金属ワイヤに平行に振動する偏光、１５…金属ワイヤに直交に振動する偏光、１６…封止層、１７…シート状接着剤、１８…外光、１９…ＥＬ発光、２０ａ…ＥＬ発光の第１出射光、２０ｂ…ＥＬ発光の第２出射光
【技術分野】
【０００１】
本発明は、円偏光板及び有機ＥＬ表示装置に関し、特に、ＥＬ発光の利用効率を損ねることなく外光反射の抑制ができる円偏光板及びそれを用いた有機ＥＬ表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機ＥＬ表示装置は、薄型であることによる省スペース性及び軽量性、１０Ｖ程度の印加電圧であっても高輝度な発光が得られるなどの特徴から、近年ディスプレイへの応用が期待されている。
【０００３】
有機ＥＬ表示装置は、発光可能な有機層を電極で挟んだ構成を有する。有機層は基本的に正孔輸送層、発光層、及び電子輸送層を積層したものである。電極としては、光を取り出す側に例えばＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ−Ｔｉｎ−Ｏｘｉｄｅ）などの透明電極を用い、対向する位置に例えばアルミニウムなどの反射金属電極を用いる。このような構成において、両電極より各々電子と正孔を、電子輸送層及び正孔輸送層を介して発光層に注入し、発光層において電子と正孔を再結合させて発光させる。
【０００４】
しかし、視認者が有機ＥＬ表示装置を見た場合、外光が反射金属電極に反射することで、あたかも鏡面のように観察され、コントラスト低下が問題となった。
【０００５】
そこで、このような問題を解決するために、特許文献１には、円偏光板を光取り出し面に用いて外光反射をカットする技術が開示されている（特許文献１参照）。
【０００６】
従来、このような円偏光板は、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）系フィルムのような親水性高分子フィルムにヨウ素または二色性染料を吸着させて延伸した偏光フィルムに、高分子延伸フィルムからなる位相差フィルムを積層させた構造となっている。ここで、有機ＥＬ表示装置の光取り出し面側に円偏光板を用いた場合、外光は偏光フィルムによって直線偏光となり、次に位相差が光の波長の１／４に制御された位相差フィルムを通過することで、円偏光となる。これが金属電極にて反射された際に円偏光状態が反転し、再び位相差フィルムを通過した際に、入射時から９０°傾いた直線偏光となり、偏光フィルムに到達して吸収される。
【０００７】
しかし、ＥＬ発光に対しても円偏光板内の偏光フィルムによって吸収がおこるため、輝度がおおよそ半分になってしまう。輝度が半減してしまうと、所望の値に対して必要な輝度がおおよそ２倍となり、現在有機ＥＬデバイスの実現化のために大きな課題となっている素子寿命に大きな悪影響をおよぼしてしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００４−２２６８４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、ＥＬ発光の利用効率を損ねることなく外光反射の抑制ができる円偏光板及びそれを用いた有機ＥＬ表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の請求項１に係る発明は、基板と、基板の片面に形成された多数の周期的な直線状の金属ワイヤを有するワイヤグリッド偏光子と、ワイヤグリッド偏光子上に形成された光学異方性を有する液晶固定化層と、を備えることを特徴とする円偏光板である。
【００１１】
本発明の請求項２に係る発明は、金属ワイヤの周期が２４０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の円偏光板である。
【００１２】
本発明の請求項３に係る発明は、金属ワイヤの基板側に反射防止層を有することを特徴とする請求項１または２に記載の円偏光板である。
【００１３】
本発明の請求項４に係る発明は、液晶固定化層は、ワイヤグリッド偏光子を通過して直線偏光となった光が円偏光となるようなλ／４板であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の円偏光板である。
【００１４】
本発明の請求項５に係る発明は、基板が、カラーフィルタ基板であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の円偏光板である。
【００１５】
本発明の請求項６に係る発明は、第１の基板と、第１の基板上に形成された多数の周期的な直線状の金属ワイヤを有するワイヤグリッド偏光子と、ワイヤグリッド偏光子上に形成された光学異方性を有する液晶固定化層と、を備える円偏光板と、第２の基板と、第２の基板上に形成された反射電極と、反射電極上に形成された発光層を含む有機層と、有機層上に形成された光透過性の電極と、を備える有機ＥＬ表示基板と、円偏光板と有機ＥＬ表示基板とを接着層により固定化されることを特徴とする有機ＥＬ表示装置である。
【００１６】
本発明の請求項７に係る発明は、有機ＥＬ表示基板は、光透過性の電極から光を取り出すことを特徴とする請求項６に記載の有機ＥＬ表示装置である。
【００１７】
本発明の請求項８に係る発明は、有機ＥＬ表示装置において、有機ＥＬ表示基板の反射電極と円偏光板のワイヤグリッド偏光子の反射面の距離が１μｍ以上３０μｍ以下であることを特徴とする請求項６または８に記載の有機ＥＬ表示装置である。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、ＥＬ発光の利用効率を損ねることなく外光反射の抑制ができる円偏光板及びそれを用いた有機ＥＬ表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】（ａ）及び（ｂ）は、本発明の実施の形態に係る有機ＥＬ表示装置の一例を示す概略断面図である。
【図２】本発明の実施の形態に係るワイヤグリッド偏光子を示す概略断面図である。
【図３】（ａ）及び（ｂ）は、本発明の実施の形態に係る基板の接着方法を示す概略図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る有機ＥＬ表示装置に入射する外光を示す概略断面図である。
【図５】（ａ）〜（ｉ）は、本発明の実施の形態に係る外光反射を示す概略図である。
【図６】本発明の実施の形態に係るＥＬ発光の取り出しを示す概略断面図である。
【図７】（ａ）〜（ｆ）は、本発明の実施の形態に係るＥＬ発光の取り出しを示す概略図である。
【図８】（ａ）及び（ｂ）は、本発明の実施の形態に係る斜め方向からの観察の様子を示す説明する概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態を図を参照して詳細に説明する。
【００２１】
図１（ａ）及び（ｂ）は、本発明の実施の形態に係る有機ＥＬ表示装置の一例を示す概略断面図である。図１（ａ）に示すように、本発明の実施の形態に係る有機ＥＬ表示装置は、例えば円偏光板４と有機ＥＬ表示基板９が接着層５を介して対向して固定されている。なお、円偏光板４には、基板１、金属ワイヤ（ワイヤグリッド偏光子）２及び液晶固定化層３を有し、有機ＥＬ表示基板９には、基板８、反射電極７、有機ＥＬ層６（赤色発光層６Ｒ、緑色発光層６Ｇ、青色発光層６Ｂ）を有している。
【００２２】
また、図１（ｂ）に示すように、円偏光板がカラーフィルタ１０の上に形成された、カラーフィルタ機能付円偏光板１３であってもよい。この場合は、有機ＥＬ表示基板９の有機ＥＬ層６の各色（赤色発光層６Ｒ、緑色発光層６Ｇ、青色発光層６Ｂ）とカラーフィルタ１０の各色（赤色カラーフィルタ層１１Ｒ、緑色カラーフィルタ層１１Ｇ、青色カラーフィルタ層１１Ｂ）がそれぞれ対応して、対向して固定されていることが好ましい。
【００２３】
次に、本発明の実施の形態に係る円偏光板４を構成する部材について説明する。円偏光板４は、ワイヤグリッド偏光子２の上に液晶固定化層３を積層することによって形成される。ワイヤグッド偏光子２に液晶固定化層３を積層することにより、円偏光板４としての機能と、反射層としての機能を備えた円偏光板４とすることができる。また、位相差層として液晶固定化層３を用いることで、従来のフィルムを延伸させて作製する位相差フィルムと比べて、膜厚を大幅に薄くできる。
【００２４】
本発明の実施の形態に係る円偏光板４に用いられるワイヤグリッド偏光子２は、一方の偏光方向の光は高い透過率を持ち、もう一方の偏光方向の光は高い反射率を持つ。
【００２５】
ここで、図２は、本発明の実施の形態に係るワイヤグリッド偏光子２を示す概略断面図である。図２に示すように、例えばワイヤグリッド偏光子２は、ガラス等の基板１の表面に、アルミニウム、銀、クロム等の金属からなり、定周期で平行に配置された直線状の金属ワイヤからなる。ランダム偏光（自然偏光）の光を入射させると、金属ワイヤに平行に振動する電界ベクトルを持つような偏光１４（偏光方向を電界ベクトルの振動方向として取り扱う）は反射し、金属ワイヤに直交に振動する偏光１５は透過する。
【００２６】
また、金属ワイヤの配置周期は、入射光の波長に対して十分小さい場合、例えば、２分の１以下であれば、偏光性を示す。その周期としては可視光の波長の場合は、例えば２４０ｎｍ以下であることが好ましい。ワイヤグリッド偏光子２の金属ワイヤの周期を２４０ｎｍ以下とすることで、可視光領域の広帯域で良好な光学特性が得られる。周期は小さくなるほど偏光特性が良くなるので、特に１５０ｎｍ以下となることがより好ましい。
【００２７】
金属ワイヤの高さ（金属厚み）は、ワイヤグリッド偏光子２の偏光分離性能から必要な値が決まり、具体的には光の透過率が１％以下であればよく、好ましくは３０ｎｍ以上の厚みであれば良好な性能を得ることができる。あまりに金属が薄いと、光の透過が無視できず、偏光分離性能が低下する。逆に金属が厚すぎると、光の利用効率が低下するため、厚みの上限は約２００ｎｍであることが好ましい。
【００２８】
金属ワイヤの基板側に反射防止層（図示せず）を有することで、基板側から入射した外光の金属ワイヤにおける反射を防止することができる。反射防止層としては、例えばクロム酸化物等の反射率が低い物質を用いることができる。また、金属ワイヤが形成される側と反対側の基板上に、ワイヤグリッド偏光子２と同様の直線偏光透過方向を持ち、それと９０°傾いた直線偏光は吸収するような偏光フィルムを貼り付けることで、反射防止層としてもよい。
【００２９】
このようなワイヤグリッド偏光子２を作製する方法としては、ガラス等の基板１の表面に、クロム酸化物等の反射防止膜と、その上にアルミニウム、銀、クロム等の金属材料を真空蒸着法、スパッタリング法等の手法により薄膜形成する。また、基板１としては、例えばカラーフィルタ機能を備えた基板１であってもよい。カラーフィルタ機能を備えた基板１を用いることで、外光反射をさらに抑制することができ、ＥＬ発光に対しても色度を調整することができる。カラーフィルタの表面は、数μｍ程度の凹凸があるので、好ましくはそのような形状を平坦化するような膜を形成してから、反射防止膜及び金属膜を形成することもできる。
【００３０】
金属材料上に光感光性樹脂（レジスト）を塗布して成膜し、レジストを所定のピッチのストライプパターンとなるように形成する。ストライプパターンの作製方法としては、レジストに光描画（マスク露光、縮小投影露光、干渉露光など）、電子線描画、Ｘ線描画などの手法で潜像を形成し、現像することで形成できる。特に大面積のストライプパターンを生産性よく作製する手法として、２光束干渉露光などの光描画手法が好ましく用いられる。
【００３１】
その後、レジストが剥離されて金属表面が露出した部分を除去するために、イオンビームや各種湿式のエッチングを施すことで金属、反射防止膜を除去し、最後に残留のレジストを除去することで、金属膜のパターンニングが完成する。
【００３２】
次に、本発明の実施の形態に係る円偏光板４に用いられる液晶固定化層３について説明する。固定化される液晶の配向の種類は、面内方向に位相差が発現するものであれば特に限定されない。例えば棒状液晶が面内に水平となるように揃うホモジニアス配向で得られる正のＡプレート、棒状液晶が面内に水平となるように揃うホモジニアス配向で得られる正のＣプレートなどが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００３３】
このような、液晶固定化層３の形成方法としては、種々の方法を利用することができるが、ワイヤグリッド偏光子２上に、液晶性を示し、かつ光重合性または光架橋性を示す液晶化合物を含むコーティング液を塗布し、露光と加熱を併用して硬化させる方法が簡便である。
【００３４】
このコーティング液は、液晶化合物及び溶剤に加え、キラル剤、光重合開始剤、熱重合開始剤、増感剤、連鎖移動剤、多官能モノマーまたはオリゴマー、樹脂、界面活性剤、貯蔵安定剤、密着向上剤などの成分を、液晶性を損なわない範囲で加えることができる。
【００３５】
液晶材料の例としては、アルキルシアノビフェニル、アルコキシビフェニル、アルキルターフェニル、フェニルシクロヘキサン、ビフェニルシクロヘキサン、フェニルビシクロヘキサン、ピリミジン、シクロヘキサンカルボン酸エステル、ハロゲン化シアノフェノールエステル、アルキル安息香酸エステル、アルキルシアノトラン、ジアルコキシトラン、アルキルアルコキシトラン、アルキルシクロヘキシルトラン、アルキルビシクロヘキサン、シクロヘキシルフェニルエチレン、アルキルシクロヘキシルシクロヘキセン、アルキルベンズアルデヒドアジン、アルケニルベンズアルデヒドアジン、フェニルナフタレン、フェニルテトラヒドロナフタレン、フェニルデカヒドロナフタレン、及びこれらの誘導体、並びにこれらの化合物のアクリレートが挙げられる。
【００３６】
次に、コーティング液をワイヤグリッド偏光子２上に塗布する。この際、必要に応じて、ワイヤグリッド偏光子２の表面に配向機能を有する膜を形成しておく。塗布には、スピンコート法、スリットコート法、凸版印刷法、並びにその他の既知の塗布法を適用できる。
【００３７】
続いて、成膜されたコーティング液を乾燥し、液晶化合物を含む薄膜を形成した後、露光及び加熱を行う。これによって、薄膜中の成分が重合または架橋することで、液晶化合物が配向状態を保ったまま固定化される。
【００３８】
上記のようにして形成された液晶固定化層３は、可視光領域（４００ｎｍ〜８００ｎｍ）の広い波長範囲でλ／４板となることが好ましい。このような広帯域のλ／４板を得る方法としては、例えば波長５５０ｎｍの光に対して１／４波長板として機能する液晶固定化層３と他の位相差特性を示す液晶固定化層３、例えば１／２波長板として機能する位相差層とを重畳する方法などにより得ることができる。従って、液晶固定化層３は１層または２層以上からなるものであってもよい。
【００３９】
基板１がカラーフィルタである場合は、各表示色の波長の１／４となるように液晶固定化層３の位相差を領域ごとに制御することもできる。具体的には、緑の波長領域（中心波長５５０ｎｍ前後）では１３８ｎｍ程度であることが好ましく、青の波長領域（中心波長４５０ｎｍ前後）では１１３ｎｍ程度であることが好ましく、赤の波長領域（中心波長６３０ｎｍ前後）では１５８ｎｍ程度であることが好ましい。また、領域ごとの位相差の制御は、例えば上記液晶化合物を含む薄膜への露光量を領域ごとにかえ、その後の加熱工程を経ることによって、露光量の大きな領域では液晶化合物が露光時に配向性を保ったまま固まるために大きな位相差を、露光量の小さな領域では液晶化合物の配向が加熱時に熱によって乱れるために小さな位相差を発現することで可能となる。
【００４０】
また、上記のような位相差を得るために必要な液晶固定化層３の膜厚は数μｍであり、従来のフィルムを延伸させて作製する位相差フィルム（膜厚は１００μｍ程度）と比べて、膜厚を大幅に薄くできる。
【００４１】
また、ワイヤグリッド偏光子２の透過軸と液晶固定化層３の遅相軸または進相軸とのなす角度が４５°であることが好ましい。このような構成により、円偏光状態が得られる。また、ワイヤグリッド偏光子２を通過した直線偏光がλ／４板を通過することで円偏光状態が得られる。
【００４２】
次に、本発明の実施の形態に係る円偏光板４と対向して固定化される有機ＥＬ表示基板９について説明する。有機ＥＬ表示基板９は、例えば上面光取り出し型の素子であり、基板８の上に反射電極７を形成しその上に例えばＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ−Ｔｉｎ−Ｏｘｉｄｅ）等の透明導電膜からなる陽極を形成する。陽極の上に有機層を重ねた後、金属の陰極を形成する。ここで、陽極と陰極との間に有機層を有する構造を有機ＥＬ層６とする。有機層は多層構造とすることもでき、陽極から供給される正孔と陰極から供給される電子との再結合によって発光する発光層を含んでいる。陰極の厚みは、光を透過可能にするために例えば１０ｎｍ程度が好ましい。発光した光の取り出しは上部から行われるため、陰極は透過率が高く、且つ電子が効率的に注入できるように、仕事関数の低い金属薄膜が好ましい。例えば、仕事関数の低いアルミニウムとリチウムの合金或いはマグネシウムと銀の合金を１０ｎｍ程度に薄く成膜する。また、陰極は異なる材料を用いて多層構造とすることもできる。その上にＩＴＯ等からなる透明導電膜を形成する。透明導電膜の膜厚としては、十分な面内導電性となるように、例えば１００ｎｍ程度であることが好ましい。透明導電膜の材料としては酸化インジウム、酸化スズ、及び酸化亜鉛を１種類または２種類以上含有する酸化物透明導電膜であることが好ましい。また、透明導電膜の上にはＳｉＮＸ、ＳｉＯＸ、等の無機膜からなる膜を形成し、酸素、水分等から素子を保護するようなパッシベーション膜とすることもできる。また、ＩＴＯ等の透明導電膜にもバリア性があるため、パッシベーション膜として兼用することもできる。
【００４３】
次に、上記のようにして得られた円偏光板４と有機ＥＬ表示基板９を対向して固定化する方法を説明する。図３（ａ）及び（ｂ）は、本発明の実施の形態に係る基板の接着方法を示す概略図である。図３（ａ）に示すように、本発明の実施の形態に係る固定化方法の一例としては、封止層１６を基板外周部に設け、円偏光板４と有機ＥＬ表示基板９を接着するとともに、内部の各構成要素を外部環境の酸素、水分などから保護することができる。封止層１６は、熱硬化性型、紫外線効果型等の接着剤から形成され、ガラスビーズ、シリカビーズ等を含む。これらのビーズ類は、円偏光板４と有機ＥＬ表示基板９との貼り合わせにおいて、基板間距離を規定する。
【００４４】
封止層１６内部の基板間距離を均一にたもつために、基板間にガラスビーズ、シリカビーズ等の球状スペーサを分散させてもよい。また、円偏光板４上にフォトリソグラフィ法等によって設けたアクリル樹脂等の柱状スペーサを用いることもできる。
【００４５】
また、円偏光板４と有機ＥＬ表示基板９の内部空間を充填剤によって充填することもできる。内部空間を充填層とすることで、内部空間界面における反射を抑制し、ＥＬ発光を効率よく透過させることができ、有機ＥＬ表示装置の強度も向上する。充填層の材料としては、可視光に対して十分な透過性があるものが好ましく、例えばＳｉＮＸ、ＳｉＯＸＮＹ、のような無機材料、アクリル樹脂、シリコンゲルのような有機材料を含む。
【００４６】
充填剤は、円偏光板４と有機ＥＬ表示基板９を貼り合わせる前に、円偏光板４あるいは有機ＥＬ表示基板９上に塗布または分散させてもよいし、それらが貼り合わされた後に、封止層１６に設けた注入口を通して、基板間の間隙に充填されてもよい。
【００４７】
また、円偏光板４と有機ＥＬ表示基板９を対向して固定化する別の方法としては、図３（ｂ）に示すようにシート状に加工された熱硬化性型、紫外線効果型等の接着剤１７を基板上に設け、円偏光板４と有機ＥＬ表示基板９を接着することもできる。円偏光板４と有機ＥＬ表示基板９を対向して固定化することによって、外光に対しては円偏光板４にて反射光が半減され、ＥＬ発光に対してはワイヤグリッド偏光子２に到達したときに半分の光は透過し、もう半分の光は反射され再利用されることにより、発光の利用効率の低下を抑制できる。
【００４８】
図４は、本発明の実施の形態に係る有機ＥＬ表示装置に入射する外光を示す概略断面図であり、図５（ａ）〜（ｉ）は、本発明の実施の形態に係る有機ＥＬ表示装置に入射した外光反射を示す概略図である。上記のように円偏光板４と有機ＥＬ表示基板９を対向して固定化することで作製した有機ＥＬ表示装置において、図４に示すように、円偏光板４側から有機ＥＬ表示装置に入射する外光１８は、図５（ａ）に示すように非偏光状態となっているが、円偏光板４のワイヤグリッド偏光子２を通過する際に図５（ｂ）に示すように直線偏光に変換されることで、光強度がおおよそ半分になる。次に、位相差が光の波長の１／４に制御された液晶固定化層３を透過すると、図５（ｃ）に示すような円偏光状態が得られ、これが反射電極７にて反射される際に図５（ｄ）に示すように円偏光状態が反転され、再び液晶固定化層３を通過した際に、図５（ｅ）に示すように入射時から９０°傾いた直線偏光となる。この直線偏光はワイヤグリッド偏光子２によって反射され、図５（ｆ）〜（ｉ）に示すように、先ほどと同様の経路をたどることで入射時と同じ向きの直線偏光となり、ワイヤグリッド偏光子２を通過して外部に放出される。このときの反射光の強度は、入射光のおおよそ半分となる。
【００４９】
また、図６は、本発明の実施の形態に係るＥＬ発光の取り出しを示す概略断面図であり、図７（ａ）〜（ｆ）は、本発明の実施の形態に係るＥＬ発光の取り出しを説明する概略図である。有機ＥＬ層６からのＥＬ発光１９は、図７（ａ）に示すように非偏光状態となっているが、円偏光板４のワイヤグリッド偏光子２に到達した際に、図７（ｃ）に示すように金属ワイヤ（ワイヤグリッド偏光子２）に平行に振動する電界ベクトルを持つような偏光成分は反射し、図７（ｂ）に示すように金属ワイヤ（ワイヤグリッド偏光子２）に直交に振動する偏光成分は透過する（図６の１９ａ）。ワイヤグリッド偏光子２にて反射されたＥＬ発光１９は、位相差が光の波長の１／４に制御された液晶固定化層３を透過すると、図７（ｄ）に示すような円偏光状態が得られ、これが反射電極７にて反射される際に、図７（ｅ）に示すように円偏光状態が反転され、再び液晶固定化層３を通過した際に、図７（ｆ）に示すように反射時から９０°傾いた直線偏光となり、ワイヤグリッド偏光子２を通過して外部に放出される（図６の１９ｂ）。
【００５０】
上記のように、本発明の実施の形態に係る円偏光板４を用いることで、外光反射率をおおよそ５０％に抑制しつつ、ＥＬ発光１９は減衰することなく取り出すことができる有機ＥＬ表示装置となる。
【００５１】
また、有機ＥＬ表示基板９の反射電極７と円偏光板４のワイヤグリッド偏光子２の反射面の距離を３０μｍ以下とすることで、ワイヤグリッド偏光子２で反射されたＥＬ発光１９が再度反射電極７で反射して外部に取り出される第２出射光２０ｂが、隣接画素に入射することで起こりうる、有機ＥＬ表示装置を斜め方向から観察したときの視差が抑制できる。ここで、各々の基板の反射面の距離が大きい場合、斜め方向から本発明の実施の形態に係る有機ＥＬ表示装置を観察したときの様子を図８（ａ）に示す。このような場合、ワイヤグリッド偏光子２で反射され再度反射電極７で反射されて外部に取り出されるＥＬ発光１９の第２出射光２０ｂの出射位置が、本来の画素から大幅にずれることで、隣接画素との混色等の問題が発生する。ここで、各々の基板の反射面の距離を３０μｍ以下とすることで、図８（ｂ）に示すように第２出射光２０ｂの出射位置のずれが減少し、有機ＥＬ表示装置を斜め方向から観察したときの視差が抑制できる。
【００５２】
さらに、有機ＥＬ表示基板９の反射電極７と円偏光板４のワイヤグリッド偏光子２の反射面の距離を１μｍ以上とすることが好ましい。各々の基板の反射面の距離を１μｍ以上とすることで、第１出射光２０ａと第２出射光２０ｂが干渉することなく、ＥＬ発光１９の特性である色度及び輝度変化が抑制される。ここで、各々の基板の反射面の距離が可視光の波長オーダである場合、第２出射光２０ｂとワイヤグリッド偏光子２で反射せずに透過した第１出射光２０ａとが干渉し、ＥＬ発光１９の色度及び輝度が変化する。
【００５３】
上記のような範囲に、有機ＥＬ表示基板９の反射電極７と円偏光板４のワイヤグリッド偏光子２の反射面の距離を実現するためには、間に入る位相差層を従来のフィルムを延伸させて作製する位相差フィルム（膜厚は１００μｍ程度）を用いてでは不可能であるが、本発明の実施の形態に係る液晶固定化層（数μｍ）３を用いることで可能となる。
【実施例】
【００５４】
以下に、本発明の実施例を説明する。
【００５５】
まず、図１（ａ）に示すように、円偏光板４を製造した。本実施例の円偏光板４に用いられるワイヤグリッド偏光子２は、まず、洗浄したガラス基板１上に、クロム酸化物と厚さ０．１５μｍのアルミニウム膜を成膜する。続いて、ポジ型のフォトレジストをアルミニウム膜上にスピン成膜する。次いで、２光束干渉露光にて露光を行い、現像を行うことでポジ型のフォトレジストのパターン露光部は除去され、アルミニウム膜が露出する。続いて、エッチング液より露出部を除去し、最後に残余のレジストも除去することで、ガラス基板１上に金属ワイヤを形成することができた。このとき、作製したワイヤグリッド偏光子２の金属ワイヤのピッチは約２００μｍであり、厚みは約０．１５μｍであった。
【００５６】
次に、配向膜材料である日産化学工業株式会社製「ＳＥ−１４１０」を、乾燥膜厚が０．１μｍになるようにワイヤグリッド偏光子２上にスピン成膜した。次いで、ホットプレートを用いた９０℃での１分間の加熱により塗膜を乾燥させた。続いて、クリーンオーブンを用いて、塗膜を２３０℃で４０分間焼成した。更に、この塗膜に対し、その主面に平行な一方向にラビング処理を施して、配向膜を得た。
【００５７】
次に、水平配向重合性液晶としてＢＡＳＦジャパン株式会社製「Ｐａｌｉｏｃｏｌｏｒ ＬＣ ２４２」、光重合開始剤としてチバ・スペシャリティー・ケミカルズ株式会社製「イルガキュアー９０７」、界面活性剤としてビックケミー社製「ＢＹＫ１１１」２％シクロヘキサノン溶液、シクロヘキサノンを撹拌してコーティング液を得た。このコーティング液を、スピンコート法を用いて、乾燥膜厚が１．６μｍになるように配向膜上に塗布した。次いで、ホットプレートを用いた９０℃での２分間の加熱により塗膜を乾燥させた。以上のようにして、配向膜上に液晶材料層を形成した。
【００５８】
次に、液晶材料層に紫外線を照射し、クリーンオーブンを用いて液晶材料層を２３０℃で４０分間焼成して、液晶固定化層３を得た。以上のようにして、図１（ａ）に示す円偏光板４を製造した。
【００５９】
次に、図１（ａ）に示すように、有機ＥＬ表示基板９を製造した。本実施例の有機ＥＬ表示基板９は、ガラス基板８上にクロムからなる反射電極７、反射電極７上に陽極としてＩＴＯを成膜し、陽極上に正孔輸送層としてＰＥＤＯＴ：ＰＳＳを、正孔輸送層上に発光層としてＭＥＨＰＰＶ（メトキシエチルヘキシロキシポリフェニルビニレン）を積層した。ここで、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳの膜厚が５０ｎｍ、ＭＥＨＰＰＶの膜厚が８０ｎｍとなるようにそれぞれスピン成膜した。さらに、発光層上に電子が効率的に注入できるような仕事関数の低い第１の陰極としてカルシウムを真空蒸着法により４ｎｍの厚さで成膜し、第１の陰極上に第２の陰極としてアルミニウムを２ｎｍの厚さで成膜した。ここで、第２の陰極として用いたアルミニウムはその上に形成される透明電極をスパッタリング法により成膜する際に、第１の陰極であるカルシウムが化学的変質をすることを防ぐ役割がある。以上のようにして、有機ＥＬ層６を得た。次に、陰極上にスパッタリング法によって透明導電膜を成膜した。ここで透明導電膜としてはＩＴＯを用いた。さらに、透明導電膜上にＣＶＤ法によって窒化珪素を２００ｎｍ成膜することで、パッシベーション膜とした。
【００６０】
上記のように製作した円偏光板４と有機ＥＬ表示基板９を対向して接着層５を用いて固定化することで、本実施例の有機ＥＬ表示装置を製造した。このとき、有機ＥＬ表示基板９の反射電極と円偏光板４のワイヤグリッド偏光子２の反射面の距離は約６．０μｍであった。
【００６１】
本実施例の有機ＥＬ表示装置における外光反射率とＥＬ発光透過率を、分光光度計を用いて測定したところ、円偏光板４を用いていない場合の外光反射率とＥＬ発光透過率をそれぞれ１００とした場合、外光反射率が２６％、ＥＬ発光透過率が８１％となり、ＥＬ発光の損失を極力抑えつつ、外光反射の抑制ができることを確認した。また、斜め方向から観察した場合でも、ＥＬ発光領域のぼけ、及び輝度または色度の変化は見られないことから、ＥＬ発光の第２出射光のずれや、ＥＬ発光の第１出射光と第２出射光の干渉効果が抑制されていることを確認した。
【符号の説明】
【００６２】
１…透明基板、２…金属ワイヤ（ワイヤグリッド偏光子）、３…液晶固定化層、４…円偏光板、５…接着層、６Ｒ…赤色発光層、６Ｇ…緑色発光層、６Ｂ…青色発光層、７…反射電極、８…基板、９…有機ＥＬ表示基板、１０…カラーフィルタ、１１Ｒ…赤色カラーフィルタ層、１１Ｇ…緑色カラーフィルタ層、１１Ｂ…青色カラーフィルタ層、１２…ブラックマトリクス、１３…カラーフィルタ機能付円偏光板、１４…金属ワイヤに平行に振動する偏光、１５…金属ワイヤに直交に振動する偏光、１６…封止層、１７…シート状接着剤、１８…外光、１９…ＥＬ発光、２０ａ…ＥＬ発光の第１出射光、２０ｂ…ＥＬ発光の第２出射光
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板の片面に形成された多数の周期的な直線状の金属ワイヤを有するワイヤグリッド偏光子と、
前記ワイヤグリッド偏光子上に形成された光学異方性を有する液晶固定化層と、
を備えることを特徴とする円偏光板。
【請求項２】
前記金属ワイヤの周期が２４０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の円偏光板。
【請求項３】
前記金属ワイヤの前記基板側に反射防止層を有することを特徴とする請求項１または２に記載の円偏光板。
【請求項４】
前記液晶固定化層は、前記ワイヤグリッド偏光子を通過して直線偏光となった光が円偏光となるようなλ／４板であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の円偏光板。
【請求項５】
前記基板が、カラーフィルタ基板であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の円偏光板。
【請求項６】
第１の基板と、前記第１の基板上に形成された多数の周期的な直線状の金属ワイヤを有するワイヤグリッド偏光子と、前記ワイヤグリッド偏光子上に形成された光学異方性を有する液晶固定化層と、を備える円偏光板と、
第２の基板と、前記第２の基板上に形成された反射電極と、前記反射電極上に形成された発光層を含む有機層と、前記有機層上に形成された光透過性の電極と、を備える有機ＥＬ表示基板と、
前記円偏光板と前記有機ＥＬ表示基板とを接着層により固定化されることを特徴とする有機ＥＬ表示装置。
【請求項７】
前記有機ＥＬ表示基板は、前記光透過性の電極から光を取り出すことを特徴とする請求項６に記載の有機ＥＬ表示装置。
【請求項８】
前記有機ＥＬ表示装置において、前記有機ＥＬ表示基板の前記反射電極と前記円偏光板の前記ワイヤグリッド偏光子の反射面の距離が１μｍ以上３０μｍ以下であることを特徴とする請求項６または８に記載の有機ＥＬ表示装置。
【請求項１】
基板と、
前記基板の片面に形成された多数の周期的な直線状の金属ワイヤを有するワイヤグリッド偏光子と、
前記ワイヤグリッド偏光子上に形成された光学異方性を有する液晶固定化層と、
を備えることを特徴とする円偏光板。
【請求項２】
前記金属ワイヤの周期が２４０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の円偏光板。
【請求項３】
前記金属ワイヤの前記基板側に反射防止層を有することを特徴とする請求項１または２に記載の円偏光板。
【請求項４】
前記液晶固定化層は、前記ワイヤグリッド偏光子を通過して直線偏光となった光が円偏光となるようなλ／４板であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の円偏光板。
【請求項５】
前記基板が、カラーフィルタ基板であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の円偏光板。
【請求項６】
第１の基板と、前記第１の基板上に形成された多数の周期的な直線状の金属ワイヤを有するワイヤグリッド偏光子と、前記ワイヤグリッド偏光子上に形成された光学異方性を有する液晶固定化層と、を備える円偏光板と、
第２の基板と、前記第２の基板上に形成された反射電極と、前記反射電極上に形成された発光層を含む有機層と、前記有機層上に形成された光透過性の電極と、を備える有機ＥＬ表示基板と、
前記円偏光板と前記有機ＥＬ表示基板とを接着層により固定化されることを特徴とする有機ＥＬ表示装置。
【請求項７】
前記有機ＥＬ表示基板は、前記光透過性の電極から光を取り出すことを特徴とする請求項６に記載の有機ＥＬ表示装置。
【請求項８】
前記有機ＥＬ表示装置において、前記有機ＥＬ表示基板の前記反射電極と前記円偏光板の前記ワイヤグリッド偏光子の反射面の距離が１μｍ以上３０μｍ以下であることを特徴とする請求項６または８に記載の有機ＥＬ表示装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１０−２４３７６９（Ｐ２０１０−２４３７６９Ａ）
【公開日】平成２２年１０月２８日（２０１０．１０．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−９２１２４（Ｐ２００９−９２１２４）
【出願日】平成２１年４月６日（２００９．４．６）
【出願人】（０００００３１９３）凸版印刷株式会社 (10,630)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１０月２８日（２０１０．１０．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年４月６日（２００９．４．６）
【出願人】（０００００３１９３）凸版印刷株式会社 (10,630)
【Ｆターム（参考）】
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