JP2007171932A - 有機発光表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】透明薄膜トランジスタを用いる有機発光表示装置の両面発光効果を極大化することができる有機発光表示装置を提供する。
【解決手段】本発明の有機発光表示装置は、第１透明基板３００上の所定の領域に形成された有機発光ダイオードと、有機発光ダイオードを駆動する少なくとも１つの透明薄膜トランジスタを有する表示部３３０と、表示部３３０の少なくとも一側面に配設され、光の透過を調節する調節部３２０とを備える。調節部３２０は、第１透明基板３００の、表示部３３０と反対の面側に形成される光遮断膜である液晶層３１５と、液晶層３１５の上部および下部にそれぞれ形成された第１透明電極３１４および第２透明電極３１６と、第２透明電極３１６の、液晶層３１５と反対の面側に形成される第２透明基板３１７とを備える。かかる構成により、通常は透明な状態を維持するが、使用者が望む時点で画像を自由に表示することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、有機発光表示装置に関し、より詳細には、透明薄膜トランジスタを用いる有機発光表示装置の両面発光効果を極大化することができる有機発光表示装置に関する。

近年、高度情報化社会に対応して、パーソナルコンピューター、カーナビゲーションシステム（ＣａｒＮａｖｉｇａｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍ）、携帯情報端末機、情報通信機器、あるいはこれらを複合した製品の需要が増大している。このような製品には、視認性が良く、視野角特性が良好であり、高速に応答して動画表示ができるなどの特性が要求される。このような要求を満たす次世代ディスプレイとして平板表示装置が注目されている。

有機発光表示装置（ＯＬＥＤ：Ｏｒｇａｎｉｃｌｉｇｈｔｅｍｉｔｔｉｎｇｄｉｓｐｌａｙｄｅｖｉｃｅ）または液晶表示装置（ＬＣＤ：ＬｉｑｕｉｄＤｉｓｐｌａｙＤｅｖｉｃｅ）などの表示装置において、一般に、薄膜トランジスタ（ＴｈｉｎＦｉｌｍＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ）は、それぞれの画素（ｐｉｘｅｌ）を動作させるスイッチング素子として広く使用されている。これに伴い薄膜トランジスタ製造に対する関心が高まり、より良好な薄膜トランジスタを用いた有機発光表示装置およびその駆動方法が考案されている。

以下、図１に基づいて、従来の有機発光表示装置について詳細に説明する。なお、図１は、従来の有機発光表示装置の概略を示す概略断面図である。

図１に示すように、従来の有機発光表示装置１２０は、基板１００と、基板１００上に形成されたバッファー層１０１と、バッファー層１０１の一領域上に形成されたアクティブ層１０２ａおよびオーミックコンタクト層１０２ｂからなる半導体層１０２と、半導体層１０２上に形成されたゲート絶縁層１０３とを備える。そして、ゲート絶縁層１０３の一領域上にゲート電極１０４が形成され、ゲート電極１０４上には層間絶縁層１０５が形成される。

また、層間絶縁層１０５の一領域上に形成されたソース電極１０６ａおよびドレイン電極１０６ｂはオーミックコンタクト層１０２ｂが露出した一領域に繋がるように形成されており、ソース電極１０６ａおよびドレイン電極１０６ｂの上には、平坦化層１０７が形成される。平坦化層１０７の一領域上に形成された第１電極層１０８は、ソース電極１０６ａおよびドレイン電極１０６ｂが露出した一領域に繋がるように形成されており、第１電極層１０８および平坦化層１０７上には、第１電極層１０８の少なくとも一領域を露出させる開口部（図示せず）が備えられた画素定義膜１０９が形成されている。開口部上には発光層１１０が形成されており、発光層１１０および画素定義膜１０９上には第２電極層１１１が形成されている。

特許第２８１６２８５号公報 大韓民国特許第０３６７９７７号明細書

ここで、半導体層１０２を有するゲート電極１０４とソース電極１０６ａおよびドレイン電極１０６ｂとは不透明な物質からなり、特に、半導体層１０２は、アモルファスシリコン（ａｍｏｒｐｈｏｕｓｓｉｌｉｃｏｎ）や多結晶シリコン（ｐｏｌｙｓｉｌｉｃｏｎ）などからなる。ところが、これらの材料は不透明であるので、有機発光表示装置のスイッチング素子として不透明な薄膜トランジスタ１１３が用いられる場合、不透明な半導体層１０２の特性のため、チャネルの幅を広くすることに限界がある。このため、チャネルに大電流を流すことができず、薄膜トランジスタ１１３に高い電圧を印加しなければならない。この結果、従来の有機発光表示装置の発光素子が劣化してしまい、消費電力が増大するという問題点がある。

また、使用者の希望するときや周辺の明るさに応じて両面発光または前面発光を選択することができないという問題点がある。

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、透明薄膜トランジスタを用いる有機発光表示装置の両面発光効果を極大化することの可能な、新規かつ改良された有機発光表示装置およびその駆動方法を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、第１透明基板上の所定の領域に形成された有機発光ダイオードと、有機発光ダイオードを駆動する少なくとも１つの透明薄膜トランジスタとを含む表示部と、第１透明基板の表示部と反対の面側に形成される光遮断膜と、光遮断膜の上部および下部にそれぞれ形成された第１透明電極および第２透明電極と、第２透明電極の光遮断膜と反対の面側に形成される第２透明基板と、を備える有機発光表示装置が提供される。

ここで、光遮断膜は、第１透明電極と第２透明電極によってスイッチ駆動が可能な物質から形成することができる。光遮断膜は、例えばＰＤＬＣ、ＥＰＤ、およびＥＣＤのうちいずれか１つから形成することができる。

また、第１透明電極層および第２透明電極階に所定の電圧を印加する制御部をさらに備えることもできる。この制御部は、手動または感光によって自動的に制御することができる。

透明薄膜トランジスタは、透明半導体層、透明ゲート電極、および透明ソースドレイン電極を含んで構成される。このとき、透明ゲート電極および透明ソースドレイン電極は、例えばＩＴＯ、ＩＺＯ、ＩＴＺＯの中でいずれか１つを用いて形成することができる。

また、透明薄膜トランジスタに含まれる透明半導体層は、バンドギャップが少なくとも３．０２ｅＶである広帯域半導体物質から形成することができる。ここで、広帯域半導体物質は、Ｚｎｏ、ＺｎＳｎＯ、ＣｄＳｎＯ、ＧａＳｎＯ、ＴｌＳｎＯ、ＩｎＧａＺｎＯ、ＣｕＡｌＯ、ＳｒＣｕＯ、ＬａＣｕＯＳの酸化物系、ＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＡｌＮの窒化物系、または、炭化物系のＳｉＣおよびダイヤモンドなどから選択された少なくとも１つの物質とすることができる。

本発明によれば、透明な薄膜トランジスタを利用した有機発光表示装置の下面に調節部を設けることによって、普段は透明な状態を維持するが、使用者が望む時点において画像を自由に表示することができ、かつ画像照度を向上させることができる。また、透明な薄膜トランジスタを有機発光表示装置のスイッチング素子として用いる場合、透明半導体層によりチャネルの幅が向上し、大電流で有機発光表示装置を駆動することができる。これにより、カレントの向上によって消費電力を減少させることができる。

以上説明したように本発明によれば、明薄膜トランジスタを用いる有機発光表示装置の両面発光効果を極大化することの可能な有機発光表示装置およびその駆動方法を提供することができる。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

なお、以下では、説明上「透明」という概念には「透明または透光性を有する」という概念を含むものとする。また、本実施形態では、有機発光表示装置（ＯＬＥＤ）を用いた発光パネルに繋がる調節部を説明するが、例えばＬＣＤ（ＬｉｑｕｉｄＣｒｙｓｔａｌＤｉｓｐｌａｙ；高分子分散型液晶）、ＦＥＤ（ＦｉｅｌｄＥｍｉｓｓｉｏｎＤｉｓｐｌａｙ）、ＰＤＰ（ＰｌａｓｍａＤｉｓｐｌａｙＰａｎｅｌ）、ＥＬＤ（ＥｌｅｃｔｏｒＬｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔＤｉｓｐｌａｙ）およびＶＦＤ（ＶａｃｕｕｍＦｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔＤｉｓｐｌａｙ）にも応用できる。

（第１の実施形態）
まず、図２に基づいて、本発明の第１の実施形態にかかる有機発光表示装置およびその駆動方法の実施形態について説明する。なお、図２は、本実施形態にかかる有機発光表示装置を示す概略的な断面図である。

図２に示すように、第１透明基板３００の一面に形成される少なくとも一つの有機発光ダイオードと透明な薄膜トランジスタとを有する表示部３３０と、表示部３３０の下面に形成され、表示部３３０に対する光の強さを調節できるように構成された調節部３２０とを備える。

まず、調節部３２０について詳細に説明する。調節部３２０の第１基板３１３および第２基板３１７は、互いに対向するように配置されており、第１基板３１３と第２基板３１７の内部面、すなわち第１基板３１３の下面および第２基板３１７の上面には、それぞれ第１透明電極３１４と第２透明電極３１６とが形成されている。第１透明電極３１４と第２透明電極３１６との間には光遮断層である液晶層３１５が形成されている。また、第１基板３１３と第２基板３１７の外面、すなわち第１基板３１３の上面および第２基板３１７の下面には、第１偏光板３１２および第２偏光板３１８がそれぞれ設けられている。

なお、調節部３２０は、第１透明電極３１４と第２透明電極３１６に電圧を印加する制御部（図示せず）をさらに備える。制御部（図示せず）は手動で駆動されたり、感光によって自動的に機能させたりすることができる。

液晶層３１５は、制御部（図示せず）より印加される電圧が第１透明電極３１４および第２透明電極３１６上に印加されることによって、光を遮断・透過する。例えば、調節部３２０がＴＮ（ＴｗｉｓｔｅｄＮｅｍａｔｉｃ）である場合、調節部３２０は、第１透明電極と第２透明電極に印加される電圧によって液晶の配列が変化する。すなわち、電圧がオフ状態であれば液晶層３１５は９０゜ツイスト（ｔｗｉｓｔ）配列し、電圧がオン状態であれば液晶層３１５は基板に対して垂直に配列する特性を有する。

これにより、電圧がオフ状態では、第１偏光板３１２は、光源から出射された光のうち第１偏光軸と一致する第１線偏光だけを透過する。第１線偏光は９０゜ツイスト配列になった液晶層３１５を通過することによって、偏光状態が第２透過軸と一致する第２線偏光に変化する。第２線偏光は第２偏光板３１８の透過軸と一致しており、そのまま基板を通過してホワイト画面として表わされる。

一方、電圧がオン状態では、第１偏光板３１２は、光源から出射された光のうち第１偏光軸と一致する第１線偏光だけを透過する。第１線偏光は、基板と垂直に配列された液晶層３１５をそのまま通過するが、この第１線偏光は第２偏光板３１８によって遮断されるため、ブラック画面として表わされる。

このように、調節部３２０の第１偏光板３１２および第２偏光板３１８は、液晶層を通過する間、偏光軸の回転角度によって透過光の強さが調節され、黒色と白色との間の階調（Ｇｒａｙ）を表すことができるようになる。

次に、表示部３３０について詳細に説明する。表示部３３０は、調節部３２０上に形成されており、基板３００と、基板３００上に形成されるバッファー層３０１と、バッファー層３０１上に所定のパターンに形成される透明半導体層３０２と、透明半導体層３０２上に形成されたゲート絶縁層３０３と、ゲート絶縁層３０３上に形成され、透明半導体層３０２と対応するようにパターニングされて形成されるゲート電極３０４と、ゲート電極３０４上に形成された層間絶縁層３０５と、ゲート絶縁層３０３および層間絶縁層３０５に形成されたコンタクトホールを介して透明半導体層３０２と電気的に接続されたソース電極３０６ａおよびドレイン電極３０６ｂ上に形成される平坦化層３０７と、平坦化層３０７の一領域上に形成され、ソース電極３０６ａおよびドレイン電極３０６ｂのいずれか１つと接続するように形成された第３電極層３０８と、第３電極層３０８上に形成され、第３電極層３０８を少なくとも部分的に露出させるように開口部が形成された画素定義膜３０９と、画素定義膜３０９の一領域である開口部上に形成された発光層３１０と、発光層３１０上部に形成される第４電極層３１１とを備える。

透明基板３００は、例えば、ガラス、プラスチック、サファイア、シリコンまたは合成樹脂などの絶縁性を有する材質からなることができ、フレキシブル（ｆｌｅｘｉｂｌｅ）な薄膜形態に形成することが最も望ましい。

バッファー層３０１は、基板３００上に形成され、例えば窒化膜、酸化膜または透明絶縁性材料などからなる。なお、バッファー層３１０を形成する材料はこれに限定されない。

透明半導体層３０２は、バンドギャップが約３．０ｅＶ以上である広帯域半導体物質からなり、透明性を有する物質で形成される。例えば、Ｚｎｏ、ＺｎＳｎＯ、ＣｄＳｎＯ、ＧａＳｎＯ、ＴｌＳｎＯ、ＩｎＧａＺｎＯ、ＣｕＡｌＯ、ＳｒＣｕＯ、ＬａＣｕＯＳの酸化物系、ＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＡｌＮの窒化物系、または、炭化物系のＳｉＣおよびダイヤモンドなどから選択された少なくとも一つの物質で形成される。透明な薄膜トランジスタを有機発光表示装置のスイッチング素子として用いる場合、透明半導体層３０２によりチャネルの幅が向上し、大電流で有機発光表示装置を駆動することができる。これにより、カレントの向上によって消費電力を減少させることができる。

ゲート絶縁層３０３は、透明半導体層３０２上に形成され、透明半導体層３０２およびゲート電極３０４を絶縁する。ゲート絶縁層３０３は、例えば酸化膜、窒化膜または透明絶縁性材料などからなる。なお、ゲート絶縁層３０３を形成する材料はこれに限定されない。

ゲート電極３０４は、ゲート絶縁層３０３上に形成され、透明半導体層３０２のチャネル領域（図示せず）の上部に所定のパターンに形成される。そして、ゲート電極３０４とソース電極３０６ａおよびドレイン電極３０６ｂは、電導性および透明性が良好な金属である例えばＩＴＯ（ｉｎｄｉｕｍｔｉｎｏｘｉｄｅ）、ＩＺＯ（ｉｎｄｉｕｍｚｉｎｃｏｘｉｄｅ）、ＩＴＺＯ（ｉｎｄｉｕｍｔｉｎｚｉｎｃｏｘｉｄｅ）および半透明金属などからなる。また、ゲート絶縁層３０３および層間絶縁層３０５は、例えば酸化膜、窒化膜または透明絶縁性材料などからなる。なお、ゲート電極３０４、ソース電極３０６ａおよびドレイン電極３０６ｂ、ゲート絶縁層３０３、層間絶縁層３０５を形成する材料はこれに限定されない。

層間絶縁層３０５は、ゲート電極３０４上に形成される。ここで、層間絶縁層３０５の絶縁物質は、例えばゲート絶縁層３０３と同一物質で形成される。

ソース電極３０６ａおよびドレイン電極３０６ｂは、層間絶縁層３０５上に形成され、ゲート絶縁層３０３および層間絶縁層３０５に形成されたコンタクトホールを介して透明半導体層３０２の両側にそれぞれ電気的に接続するように形成される。ここで、ソース電極３０６ａおよびドレイン電極３０６ｂは、例えばゲート電極３０４と同一物質で形成される。

平坦化層３０７は、透明な薄膜トランジスタ上に形成され、例えば窒化膜、酸化膜または透明な絶縁性材料などからなる。なお、平坦化層３０７を形成する材料はこれに限定されない。平坦化層３０７上には、平坦化層３０７の一領域にエッチング工程を行うことによりビアホールが形成される。第３電極層３０８は、平坦化層３０７上に形成されたビアホールを通じて、ソース電極３０６ａおよびドレイン電極３０６ｂのいずれか１つと電気的に接続する。

画素定義膜３０９は、第３電極層３０８上に形成され、第３電極層３０８を少なくとも部分的に露出させる開口部が形成される。そして、発光層３１０は、画素定義膜３０９の一領域である開口部上に形成される。また、発光層３１０は、正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層および電子注入層のうちの一部をさらに有することができる。このような発光層３１０は、第１電極３０８および第４電極層３１１から注入された正孔と電子が結合することにより発光する。

第４電極層３１１は、発光層３１０および画素定義膜３０９上に形成される。第３電極層および第４電極層３１０は、例えばゲート電極３０４と同一物質で形成することができる。

以上、第１の実施形態にかかる有機発光表示装置について説明した。第１の実施形態にかかる有機発光表示装置によれば、表示部と、表示部に対する光の強さを調節する調節部とを備える。調節部に設けられた第１透明電極および第２透明電極に印加する電圧を制御することにより、第１透明電極と第２透明電極との間に設けられた液晶層により光を透過させたり遮断したりすることができる。また、透明な薄膜トランジスタを有機発光表示装置のスイッチング素子として用いる場合、透明半導体層３０２によりチャネルの幅が向上し、大電流で有機発光表示装置を駆動することができる。

（第２の実施形態）
次に、図３に基づいて、本発明の第２の実施形態にかかる有機発光表示装置について説明する。なお、図３は、本実施形態にかかる有機発光表示装置を示す概略断面図である。本実施形態にかかる有機発光表示装置は、第１の実施形態にかかる有機発光表示装置と比較して、光遮断膜である液晶層３１５の代替として、帯電粒子を含む溶媒を用いることを特徴とする。

本実施形態にかかる有機発光表示装置７２０は、図３に示すように、基板７００上に少なくとも一つの透明な薄膜トランジスタ７１３および発光部７１０が形成されている。

基板７００下部には調節部である電気泳動装置を備える。電気泳動装置は、非発光型表示デバイスであって、例えば電気泳動現象を利用した電気泳動表示装置が知られている。ここで、電気泳動現像とは、溶媒中に帯電粒子を分散させた溶液に電界を印加したとき、分散により自然に帯電粒子がクーロン力で泳動する現象をいう。または、カプセル型の粒子中に溶液を入れて電気衝撃を加えると粒子が移動し、電気的表示を現わす形態いう。

本実施形態にかかる基板７００下部の電気泳動装置は、透明な両面発光パネルの一面に接触する第１透明基板７１４と、第１透明基板７１４と所定の間隔だけ離隔して互いに対向するように第２透明基板７１５が形成される。そして、第１透明基板７１４および第２透明基板７１５のそれぞれ対向する側の面、すなわち第１透明基板７１４の下面および第２透明基板７１５の上面には、一対の第１透明電極７１６がそれぞれ配設される。また、第１透明基板７１４および第２透明基板７１５の両端には、一対の第２透明電極７１７が配設される。この一対の第２透明電極７１７、第１透明基板７１４、そして第２透明基板７１５により囲まれた空間には、光遮断層である帯電粒子７１９が分散した溶媒７１８が設けられている。

ここで、第１透明電極７１６は、第１透明基板７１４の下面または第２透明基板７１５の上面に全体的に形成されてもよく、分割した形態で複数個形成されてもよい。

また、一対の第２透明電極７１７は、第１透明基板７１４の下面および第２透明基板７１５の上面を連結するように両端に設けられているが、例えば、第１透明基板７１４と第２透明基板７１５が所定の間隔を維持するように、第２透明電極７１７の外部側にスペーサをさらに設けることもできる。

第１透明基板７１４と第２透明基板７１５との間には溶媒７１８が充填されており、溶媒７１８に少なくとも一つの帯電粒子７１９が分散している。帯電粒子７１９は黒色を有し、溶媒７１８の正極性または負極性の良好な帯電特性を示す材料で形成される。例えば、無機物顔料、有機顔料、カーボンブラック、またはこれらの材料を含有した樹脂を用いることができる。また、溶媒は、帯電粒子と反応しないように絶縁性を有する材料から形成され、例えばイソパラフィン、シリコンオイルおよびキシレン、トルエンなどの透明な非極性溶媒から形成される。

上述した溶媒７１８および帯電粒子７１９には、帯電粒子７１９の帯電を制御し安定化させるための荷電制御剤を添加することもできる。荷電制御剤としては、例えばコハク酸イミド、モノアゾ染料の金属錯塩、サリチル酸、有機４級アンモニウム塩やニグロシン系化合物などがある。また、溶媒７１８には、帯電粒子７１９などの凝集を防止し、分散状態を維持するための分散剤をさらに添加することもできる。このような分散剤としては、例えばリン酸カルシウム、リン酸マグネシウムなどのリン酸多価金属塩、炭酸カルシウムなどの炭酸塩、さらに無機塩、無機酸化物、あるいは有機高分子材料などがある。

なお、溶媒と帯電粒子との組み合わせに特に制限はないが、帯電粒子の重力による沈降を避けるため、ほぼ同一割合に設定することが望ましい。

また、第１透明電極７１６または第２透明電極７１７に電圧を印加する制御部（図示せず）が備えられており、制御部に設けられたスイッチにより、第１透明電極７１６および第２透明電極７１７に選択的に電圧を印加することができる。

基板７００下部に備えられた電気泳動装置の厚さは、約５０〜５００μｍの範囲に形成される。

一方、上述した溶媒７１８や帯電粒子７１９は、第１透明電極７１６と第２透明電極７１７に印加される電圧によって光を遮断したり透過させたりする光遮断層の役目をする。したがって、第１透明電極７１６と第２透明電極７１７に介在される物質は、溶媒７１８や帯電粒子７１９のみに限定されず、ブラックを具現することができ、第１透明電極７１６と第２透明電極７１７によってスイッチ駆動が可能な物質であれば多様に使用することができる。上述した条件を満足する物質としては、例えばＰＤＬＣ（Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｄｉｓｐｅｒｓｅｄ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ）等がある。

ＰＤＬＣは、電圧が印加されなければ不規則な方向に配列されて、媒体との屈折率が他の界面で散乱を引き起こす。一方、液晶分子に電圧を印加すれば規則的な方向に一様に配列される。これにより、第１透明電極７１６と第２透明電極７１７に電圧を選択的に印加することで、光を遮断したり透過させたりすることができる。

以上、本実施形態にかかる有機発光表示装置の構成について説明した。次に、図４および図５に基づいて、本実施形態にかかる有機発光表示装置の駆動方法について説明する。なお、図４および図５は、図３の有機発光表示装置の駆動方法を示した概略断面図であり、図４は、第１電極に電圧を印加した状態を示した概略断面図である。図５は、第２電極に電圧を印加した状態を示す概略断面図である。また、説明の便宜上、図３と同一構成部分は詳細な説明を省略する。特に、基板上に形成された透明な薄膜トランジスタおよび透明な薄膜トランジスタの材料などに関する詳細な説明を省略する。

まず、第１電極に電圧を印加した状態について説明する。この状態は、図４に示すように、帯電粒子８１９が例えば正（＋）電荷を有する場合、第１透明電極８１６に負（−）電圧を印加する。第１透明電極８１６に負（−）電圧を印加することにより、正（＋）電荷を有する帯電粒子８１９が第１透明電極８１６に吸着される。ここで、帯電粒子８１９は黒色を有するので、背面発光する側が帯電粒子によってブラックマトリクスの役割を果たすようになる。したがって、本実施形態にかかる有機発光表示装置８２０は前面発光することになる。

または、帯電粒子８１９が例えば負（−）電荷を有する場合、第１透明電極８１６に正（＋）の電圧を印加する。第１透明電極８１６に正（＋）の電圧を印加することにより負（−）電荷を有する帯電粒子８１９が第１透明電極８１６に吸着される。黒色を有する帯電粒子８１９によって背面発光する側がブラックマトリクスの役割を果たすようになり、有機発光表示装置８２０は前面発光を行なうことになる。

まず、第２電極に電圧を印加した状態について説明する。この状態は、図５に示すように、帯電粒子９１９が例えば正（＋）電荷を有する場合、隔壁形状に第１透明基板９１４および第２透明基板９１５と接するように形成された第２透明電極９１６に負（−）の電圧を印加する。第２透明電極９１６に負（−）の電圧を印加することによって、正（＋）電荷を有する帯電粒子９１９が隔壁形状に形成された第２透明電極９１６に吸着される。これにより、有機発光表示装置９２０の背面発光する側が透明になり、両面発光することになる。

または、帯電粒子９１９が例えば負（−）電荷を有する場合、隔壁形状に第１透明基板９１４および第２透明基板９１５と接するように形成された第２透明電極９１６に正（＋）の電圧を印加する。第２透明電極９１６に正（＋）の電圧を印加することにより、負（−）電荷を有する帯電粒子９１９が隔壁形状に形成された第２透明電極９１６に吸着される。これにより、有機発光表示装置９２０の背面発光する側が透明になり、両面発光することになる。

以上、第２の実施形態にかかる有機発光表示装置について説明した。本実施形態にかかる有機発光表示装置は、透明な薄膜トランジスタを利用した有機発光表示装置の下面に調節部を設け、調節部の第１透明電極または第２透明電極に印加する電圧を制御することによって、使用者が望む時点で前面発光および両面発光を行ない、画像を自由に表示することができる。また、透明な薄膜トランジスタを有機発光表示装置のスイッチング素子として用いる場合、透明半導体層によりチャネルの幅が向上し、大電流で有機発光表示装置を駆動することができる。これにより、カレントの向上によって消費電力を減少させることができる。

（第３の実施形態）
次に、図６〜図８に基づいて、本発明の第３の実施形態にかかる有機発光表示装置について説明する。なお、図６は、本実施形態にかかる有機発光表示装置に電圧を印加しない状態を示す概略断面図である。図７および図８は、本実施形態にかかる有機発光表示装置の駆動方法を示す概略断面図であり、図７は、本実施形態にかかる有機発光表示装置５３０に所定の電圧を印加した状態を示す概略断面図である。図８は、本実施形態にかかる有機発光表示装置６３０に所定の電圧を印加した別の状態を示す概略断面図である。また、説明の便宜上、図３と同一構成部分に対する詳細な説明は省略する。特に、基板上に形成された透明な薄膜トランジスタおよび透明な薄膜トランジスタの材料などに関する詳細な説明は省略する。

本実施形態にかかる有機発光表示装置４２０は、図６に示すように、基板４００上に少なくとも一つの透明な薄膜トランジスタ４１３および発光部４１０が形成されている。

そして、基板４００下部には、調節部としてエレクトロクロミック装置が設けられている。一般に、電圧を印加すると可逆的に電解酸化または還元反応が起こり、可逆的に着色・脱色する現象をエレクトロクロミズムという。このような現象を利用したエレクトロクロミック装置は、光量制御素子（例えば、防眩ミラー（ａｎｔｉｇｌａｒｅｍｉｒｒｏｒ）や調光ガラス、ミラー類または有機発光ダイオードなどの輝度調整素子など）、またはセグメントを利用した数字表示やエレクトロクロミックディスプレイなどの表示素子として使用されている。エレクトロクロミック装置は、エレクトロクロミック装置を構成するエレクトロクロミック層の材料形態によって溶液型、完全固体型などに大きく分類することができる。

本実施形態にかかる基板４００下部に設けられたエレクトロクロミック装置は、基板４００の下面に第１透明基板４１４が設けられ、第１透明基板４１４と対向するように所定の間隔だけ離隔して第２透明基板４１５が設けられる。なお、第１透明基板４１４および第２透明基板４１５が所定の間隔を有するように、第１透明基板４１４と第２透明基板４１５との間にスペーサを設けることもできる。第１透明基板４１４および第２透明基板４１５は、例えば石英ガラス板、白板ガラス板などの透明ガラス基板を使用できるが、これに限定されず、例えばポリエチレンナフタレート、ポリエチレンテレフタレートなどのエステル、ポリアミド、ポリカーボネート、硝酸セルロースなどのセルロースエステル、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン−ｃｏ−ヘキサフルオロプロピレンなどのフッ素ポリマー、ポリオキシメチレンなどのポリエーテル、ポリアセタール、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、メチルペンテンポリマーなどのポリオレフィン、およびポリイミドアミドやポリエーテルイミドなどのポリイミドを用いることもできる。

第１透明基板４１４および第２透明基板４１５の内面、すなわち第１透明基板４１４の下面および第２透明基板４１５の上面には、それぞれ第１透明電極４１６および第２透明電極４１７が形成される。第１透明電極４１６および第２透明電極４１７には、例えばＩＴＯ（インジウム錫酸化物）、ＳｎＯ、ＩｎＯ、ＺｎＯなどの膜を使用することができる。第１透明基板４１４および第２透明基板４１５に付着されるこれらの電極は、例えば蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタリングなどの公知の薄膜形成法により形成することができる。

また、第１透明電極４１６と第２透明電極４１７との間には、光遮断層である着色剤４１９を含有した電解質４１８が充填されたエレクトロクロミック層が形成される。エレクトロクロミック層は、例えば、ビオロゲン誘導体などのカソード化合物と、メタロセン（Ｍ（Ｃ５Ｇ５）２）またはその誘導体からなるアノード化合物を非水溶媒で溶解した電解液から形成することができる。

第１透明電極４１６と第２透明電極４１７との間には、電圧を印加する制御部４２０が形成される。制御部４２０には、通電方向を変更するスイッチ（図示せず）が形成されている。これにより、スイッチを操作して第１透明電極４１６が負（−）、第２透明電極４１７が正（＋）になる電流を通電することによってエレクトロクロミック層で化学反応が起こる。化学反応については後に図７および図８を参照して説明する。

また、第１透明基板４１４および第２透明基板４１５の周囲方向に沿って電解質４１８が外部に漏れないようにするとともに、第１透明基板４１４および第２透明基板４１５を合着させる封止部材（図示せず）が形成されている。第１透明基板４１４と第２透明基板４１５との間の厚さは、約１０〜１００μｍの範囲に形成される。すなわち、第１透明電極４１６と第２透明電極４１７との間に電圧を印加しない場合、着色剤４１９が含有された電解質４１８が透明な状態を維持する。これにより、有機発光表示装置４３０は両面発光することができる。

次に、エレクトロクロミック層で生じる化学反応について説明する。例えば、図７に示すように、制御部５２０に設けられたスイッチ（図示せず）によって通電方向を変更し、第１透明電極５１６と第２透明電極５１７との間に所定の電圧を印加する。着色剤５１９が含有された電解質５１８は酸化・還元反応によって変色する。着色層であるエレクトロクロミック層内部で電気的な化学反応が起き、素子が着色する。

例えば、ビオロゲン化合物の反応式において、下記反応式１は典型的なビオロゲン誘導体のカソード化合物の反応式である。ビオロゲンは、本来Ｂｉｐｍ２＋の透明な状態であるが、電圧を印加すると、エレクトロクロミック層で還元反応が起きてＢｉｐｍ＋の状態に変形され、濃い黒色を表示することになる。逆に、酸化反応が起きると、濃い黒色から透明に変化する。

反応式１に示すように、ビオロゲンは、所定の電圧を加えると反応式２のように反応し、透明な状態から濃い黒色に変化する。反応式２において、Ｒ１、Ｒ２はそれぞれ１〜１０個の炭素原子を有するアルキル基またはフェニル基を示す。逆に、酸化反応が起きると、濃い黒色から透明に変化する。

すなわち、第１透明電極５１６と第２透明電極５１７との間に所定の電圧を印加すると、エレクトロクロミック層で還元反応が起きてエレクトロクロミック層が透明から濃い黒色に変色し、ブラックマトリクスの役割を果たすようになる。これにより、有機発光表示装置５３０は前面発光することができる。また、エレクトロクロミック層で酸化反応が起きる場合には濃い黒色から透明に変色し、両面発光することになる。

また、図８に示すように、制御部６２０に設けられたスイッチ（図示せず）によって通電方向を変更し、第１透明電極６１６と第２透明電極６１７との間に、図５の場合より大きな電圧を印加する。

反応式３は、ビオロゲン誘導体のカソード化合物の反応式である。所定の電圧が印加されたビオロゲンはＢｉｐｍ＋の状態で、濃い黒色を表示するが、より大きな電圧を印加すると、薄い黒色に変色する。逆に、酸化反応が起きと、濃い黒色から薄い黒色に変色する。

反応式３に示すように、所定の電圧が印加された状態のビオロゲンは、より大きな電圧を印加すると、反応式４のように反応し、濃い黒色から薄い黒色に変色する。反応式４において、Ｒ１、Ｒ２はそれぞれ１〜１０個の炭素原子を有するアルキル基またはフェニル基を示す。逆に、酸化反応が起きると、薄い黒色から濃い黒色に変色する。

すなわち、所定の電圧が印加された透明な第１電極６１６と透明な第２電極６１７との間により大きな電圧を印加する場合、エレクトロクロミック層で還元反応が起きてエレクトロクロミック層が濃い黒色から薄い黒色に変色し、グレイ（ｇｒａｙ）トーンを示す。また、エレクトロクロミック層で酸化反応が起きる場合には、薄い黒色から濃い黒色に変色し、前面発光することになる。

また、別の例として、反応式５にメタロセンのアノード化合物の反応式を示す。反応式５において、Ｍは金属を示す。

上述したように、エレクトロクロミック層の着色剤６１９としては、ビオロゲン以外にも例えば芳香族アミン、酸化還元錯体、フタロシアニン、ヘテロ環形成化合物、フルオラン、スチリル、アントラキノン、フタル酸ジエステルなどが挙げられる。電解質４１８としては、例えば水系または非水系液体（電解液）や、半固体（高分子電解質）などが挙げられる。

以上、第３の実施形態にかかる有機発光表示装置について説明した。第３の実施形態にかかる有機発光表示装置は、透明な薄膜トランジスタを利用した有機発光表示装置の下面にエレクトロクロミック装置を設け、エレクトロクロミック装置に印加する電圧を制御することによって、使用者が望む時点で前面発光および両面発光により画像を自由に表示することができる。また、透明な薄膜トランジスタを有機発光表示装置のスイッチング素子として用いる場合、透明半導体層によりチャネルの幅が向上し、大電流で有機発光表示装置を駆動することができる。これにより、カレントの向上によって消費電力を減少させることができる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば、上記実施形態にかかる有機発光表示装置にさらに光センサまたは音声センサをさらに設けて、光や音声によって自由に画像を表現することができる。

また、上記実施形態では、薄膜トランジスタと開口部が重なるように形成したが、本発明はかかる例に限定されず、薄膜トランジスタと開口部が重ならないように形成することもできる。

さらに、上記実施形態では、コプレナ構造を有する薄膜トランジスタについて説明したが、本発明はかかる例に限定されず、例えば逆コプレナ構造、スタガー構造および逆スタガー構造にも適用できる。

従来の有機発光表示装置の概略面図である。 本発明の第１の実施形態にかかる有機発光表示装置を示す概略断面図である。 本発明の第２の実施形態にかかる有機発光表示装置を示す概略断面図である。 本発明の第２の実施形態で第１電極に電圧を印加した状態を示す概略断面図である。 本発明の第２の実施形態で第２電極に電圧を印加した状態を示す概略断面図である。 本発明の第３の実施形態にかかる有機発光表示装置であって、電圧を印加しない状態を示す概略断面図である。 本発明の第３の実施形態にかかる有機発光表示装置であって、所定の電圧を印加した状態を示す概略断面図である。 本発明の第３の実施形態にかかる有機発光表示装置であって、所定の電圧を印加した別の状態を示す概略的な断面図である。

符号の説明

２００ 表示部
３１２ 第１偏光板
３１８ 第２偏光板
２１３、３１４、４１６、５１６、６１６、７１６、８１６、９１６ 第１透明電極
２１５、３１６、４１７、５１７、６１７、７１７、８１７、９１７ 第２透明電極
３１５ 液晶層
３２０ 調節部
３１３ 第１基板
３１７ 第２基板
３３０ 有機発光ダイオード
４１９、５１９、６１９ 着色剤
４００、５００、６００、７００、８００、９００ 基板
４１３、５１３、６１３、７１３、８１３、９１３ 透明薄膜トランジスタ
４１８、５１８、６１８ 電解質
４２０、５２０、６２０ 制御部
７１８、８１８、９１８ 溶媒
７１９、８１９、９１９ 帯電粒子

Claims (9)

1. 第１透明基板上の所定の領域に形成された有機発光ダイオードと、前記有機発光ダイオードを駆動する少なくとも１つの透明薄膜トランジスタとを含む表示部と、
   前記第１透明基板の、前記表示部と反対の面側に形成される光遮断膜と、
   前記光遮断膜の上部および下部にそれぞれ形成された第１透明電極および第２透明電極と、
   前記第２透明電極の、前記光遮断膜と反対の面側に形成される第２透明基板と、
   を備えることを特徴とする、有機発光表示装置。
2. 前記光遮断膜は、前記第１透明電極と前記第２透明電極によってスイッチ駆動が可能な物質からなることを特徴とする、請求項１に記載の有機発光表示装置。
3. 前記光遮断膜は、ＰＤＬＣ、ＥＰＤ、およびＥＣＤのうちいずれか１つからなることを特徴とする、請求項２に記載の有機発光表示装置。
4. 前記第１透明電極層および前記第２透明電極階に所定の電圧を印加する制御部をさらに備えることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の有機発光表示装置。
5. 前記制御部は、感光によって自動的に制御されることを特徴とする、請求項４に記載の有機発光表示装置。
6. 前記透明薄膜トランジスタは、透明半導体層、透明ゲート電極、および透明ソースドレイン電極を含むことを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載の有機発光表示装置。
7. 前記透明ゲート電極および前記透明ソースドレイン電極は、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＩＴＺＯの中でいずれか１つを用いて形成されることを特徴とする、請求項６に記載の有機発光表示装置。
8. 前記透明薄膜トランジスタに含まれる透明半導体層は、バンドギャップが少なくとも３．０２ｅＶである広帯域半導体物質から形成されることを特徴とする、請求項１に記載の有機発光表示装置。
9. 前記広帯域半導体物質は、Ｚｎｏ、ＺｎＳｎＯ、ＣｄＳｎＯ、ＧａＳｎＯ、ＴｌＳｎＯ、ＩｎＧａＺｎＯ、ＣｕＡｌＯ、ＳｒＣｕＯ、ＬａＣｕＯＳの酸化物系、ＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＡｌＮの窒化物系、または、炭化物系のＳｉＣおよびダイヤモンドなどから選択された少なくとも１つの物質であることを特徴とする、請求項８に記載の有機発光表示装置。

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