JP2009283246A

JP2009283246A - エレクトロルミネッセント素子に用いられる光学部材およびそれを備えたエレクトロルミネッセント素子

Info

Publication number: JP2009283246A
Application number: JP2008133152A
Authority: JP
Inventors: Masaki Umetani; 谷雅規梅
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 2008-05-21
Filing date: 2008-05-21
Publication date: 2009-12-03

Abstract

【課題】円偏光板方式と円偏光分離層を組み合わせたＥＬ表示装置の欠点であった外光による黒表示の輝度上昇を抑制でき、かつ光利用効率を向上できるエレクトロルミネッセント素子を提供する。
【解決手段】複数の発光領域が画素状に配列されたエレクトロルミネッセント層と、前記エレクトロルミネッセント層の視認側に設けられた円偏光板と、前記エレクトロルミネッセント層の視認側の反対側に設けられた光反射層と、を有するエレクトロルミネッセント素子であって、前記円偏光板と前記エレクトロルミネッセント層との間に、円偏光分離層および遮光層が設けられていることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、円偏光板とエレクトロルミネッセント層との間に配置される、遮光層および偏光分離層を備えた、エレクトロルミネッセント素子に用いられる光学部材に関する。

近年、次世代型のディスプレイとして、エレクトロルミネッセンス（以下、ＥＬと略す場合がある。）素子を備えたＥＬ表示素子が期待されている。ＥＬ素子には無機ＥＬ素子と有機ＥＬ素子とがあり、いずれのＥＬ素子も自己発光性であるために視認性が高く、また完全固体素子であるために耐衝撃性に優れるとともに取り扱いが容易であるという利点がある。このため、グラフィックディスプレイの画素やテレビ画像表示装置の画素、あるいは面光源等としての研究開発および実用化が進められている。

有機ＥＬ素子は、アントラセン等の蛍光性の有機固体からなるＥＬ層とトリフェニルアミン誘導体等からなる正孔注入層、または、ＥＬ層とペリレン誘導体等からなる電子注入層、あるいは、正孔注入層とＥＬ層と電子注入層とのいずれかの積層形態を、一対の電極（発光面側の電極は透明電極になる。）の間に介在させた構造体である。こうした有機ＥＬ素子は、ＥＬ層に注入された電子と正孔とが再結合するときに生じる発光を利用するものである。このため、有機ＥＬ素子は、ＥＬ層の厚さを薄くすることにより、例えば４．５Ｖという低電圧での駆動が可能で、応答も速いといった利点や、輝度が注入電流に比例するために高輝度のＥＬ素子を得ることができる、といった利点等を有している。また、ＥＬ層とする蛍光性の有機固体の種類を変えることにより、青、緑、黄、赤の可視域すべての色で発光が得られている。有機ＥＬ素子は、このような利点、とりわけ低電圧での駆動が可能であるという利点を有していることから、現在、実用化のための研究が進められている。そして、携帯電話の表示部分等、製作上での難易度が比較的低い小型のディスプレイでは、一部実用化がなされている。

有機ＥＬ素子におけるカラー表示の方式としては、（１）青色、赤色、緑色等の各色の発光材料を成膜する三色塗り分け方式、（２）青色発光するＥＬ層と、青から緑に、および青から赤に、それぞれ色変換する色変換層（ＣＣＭ層）とを組合せて３色を発色させるＣＣＭ方式、（３）白色発光するＥＬ層と、青色、赤色、緑色等のカラーフィルタとを組み合わせる方式、等が挙げられる。このうち、発光効率の点からは、（１）の三色塗り分け方式が最も有力であり、携帯電話や携帯情報端末（ＰＤＡとも言う。）等に実用化されている。

これらの有機ＥＬ素子においては、電極が金属系材料からなることから、周囲が明るい環境での使用を想定した場合、外光反射により表示コントラストが著しく低下するといった問題があった。このような問題の改善策として、（１）有機ＥＬ素子のマンサイド側に円偏光板を貼付する、（２）カラーフィルタを適用する、（３）無彩色もしくは無彩色に近い色目で着色する（いわゆるティント処理を施す）、といった種々の対策がとられている。ここで、（１）の円偏光板を貼付する場合は、原理的に外光反射が完全に（外光の入射角度にもよるが）抑えられるものの、有機ＥＬ素子からの発光もその半分以上が円偏光板により吸収され、必ずしも効率が良いとは言えないものであった。一方、（２）のカラーフィルタを適用した場合は、高い光利用効率が得られ、また色調も改善されるが、円偏光板を用いた場合に比較して外光反射の抑止効果が劣る。

現在、有機ＥＬ素子においては、長寿命化が大きな課題となっている。有機ＥＬ素子では、有機物である発光体に電流を流して発光させ、さらにその電流値を高めることにより高輝度化が可能となる。そのため、高輝度で発光させようとした場合や輝度を一定に保つ必要が生じた場合のように、電流値を高くしなければならない事態が生じた場合には、発光体自身の劣化が避けられず、素子の寿命が縮まることになる。したがって、光が発光体から出射された後は、周辺部材による光吸収をなるべく低く抑えることが電流値を抑制し、ひいては長寿命化につながる。

円偏光板方式は明るい場所においても高いコントラストを実現できるため、ＥＬディスプレイとしては有用な方式である。しかしながら上記の理由から光利用効率に課題があり、この課題を解決するために、特開２００１−３５７９７９号（特許文献１）には、円偏光分離層を備えたＥＬ表示装置が提案されている。このＥＬ表示装置は、発光したＥＬ光が円偏光板に吸収されるのは防ぐため、円偏光板とＥＬ素子との間に円偏光分離層を配置している。円偏光分離層により、吸収されるはずのＥＬ光がＥＬ素子側に反射され、ＥＬ素子の背面にある反射層（反射電極）で、再度反射されることにより反射光の円偏光状態が反転し、この反射光は円偏光分離層および円偏光板で吸収されることなく通過できる。よって、理論上光利用効率を二倍程度に高めることが可能となる。
特開２００１−３５７９７９号公報

しかしながら、特開２００１−３５７９７９号公報のＥＬ表示装置は、光利用効率を改善することはできるが、それと同時に外光を吸収できるという円偏光板方式のメリットを得られなくなる。すなわち、円偏光分離層による光利用効率向上の仕組みは、外光にも適用されるため、本来、円偏光板によって完全に吸収されるはずである外光が、円偏光分離層によって、偏光板を通過できる偏光状態に変換されてしまうため、明所でのコントラストが著しく低下してしまうというという問題があった。

したがって、本発明の目的は、円偏光板方式と円偏光分離層を組み合わせたＥＬ表示装置の欠点であった外光による黒表示の輝度上昇を抑制することができ、かつ光利用効率を向上させることができる、エレクトロルミネッセント素子に用いられる光学部材を提供することにある。

本発明による光学部材は、複数の発光領域が画素状に配列されたエレクトロルミネッセント層と、前記エレクトロルミネッセント層の視認側に設けられた円偏光板と、前記エレクトロルミネッセント層の視認側の反対側に設けられた光反射層と、を備えたエレクトロルミネッセント素子に用いられる光学部材であって、
円偏光分離層および遮光層を含んでなり、
前記円偏光分離層および前記遮光層が、前記円偏光板と前記エレクトロルミネッセント層との間に配置されていることを特徴とするものである。

また、本発明の別の態様として、上記光学部材と、エレクトロルミネッセント層の発光領域からの光の波長を透過する着色層とを備えた、カラーフィルタも提供される。

さらに、本発明の別の態様として、複数の発光領域が画素状に配列されたエレクトロルミネッセント層と、前記エレクトロルミネッセント層の視認側に設けられた円偏光板と、前記エレクトロルミネッセント層の視認側の反対側に設けられた光反射層と、上記光学部材と、を備えたエレクトロルミネッセント素子も提供される。

本発明によれば、円偏光板方式と円偏光分離層を組み合わせたＥＬ表示装置の欠点であった外光による黒表示の輝度上昇を抑制することができる。さらに光利用効率の向上効果は維持できるので、明所であっても高いコントラストを得ることができる。

また、本発明においては、光の利用効率を向上できるため、従来通りの輝度でＥＬ表示装置を使用する場合、ＥＬ素子自体の発光強度を低減できるため、装置の長寿命化を図ることができる。

以下、本発明の光学部材の実施の形態について説明するが、本発明は以下の実施形態に限定解釈されるものではない。

＜基本構成およびその作用＞
まず、本発明の基本構成とその作用について説明する。図１は、本発明による光学部材を備えたＥＬ素子の基本の層構成を示したものである。

本発明の光学部材を備えたＥＬ素子は、ＥＬ層１と、そのＥＬ層１の背面(視認反対側)に設けられた反射層３と、ＥＬ層１の視認側に設けられた円偏光板２と、を備え、円偏光板２とＥＬ層１との間に、遮光層５および円偏光分離層４が設けられている。ここで、円偏光分離層４は、少なくとも有機ＥＬ層１の発光領域に重なるように配置され、一方、遮光層５は、発光領域以外の部分を覆い隠すように配置されている。

ここで、円偏光板２が、視認側からの入射光のうち左円偏光のみを透過させる（逆に、背面側からの左円偏光を直線偏光に変換する）特性を有している場合、円偏光分離層４も、同様に、左円偏光のみを透過させる。円偏光板２が右円偏光のみを透過させるのであれば、円偏光分離層４も右円偏光のみを透過させる。円偏光分離層４の特性は、透過しない円偏光を、その偏光状態を変えずに反射することである。例えば、左円偏光を透過させる円偏光分離層は、右円偏光を右円偏光のまま反射する。その他の部材に偏光特性はなく、例えば、遮光層５は偏光状態関係なく可視光の光を遮断する。一例として、遮光層５の開口率、すなわち光を遮断するエリアと光を透過するエリアとの比率は５０％である。

映像光（ＥＬ光）の振る舞いについて説明する。ここでは円偏光板２が透過させる偏光が左円偏光である場合について説明する。

ＥＬ層１からの発光は実質的に無偏光（すなわち、右円偏光：左円偏光＝５０％：５０％の状態）である。ＥＬ層１はその表裏両方から発光するので、反射層側へ発光した光は反射層により視認側へ反射する。この反射光と視認側へ発光した光との和がＥＬ素子の発光１００％の状態とする。視認側へ発光した光は、円偏光分離層４を通過するとき、左円偏光成分はそのまま通過し円偏光板２に到達する。円偏光板は左円偏光成分を透過させるので、ＥＬ光の左円偏光成分は各部材により吸収されることなく視認側へ透過し、観察者に映像として光が伝達する。この場合、理想的には、視認側へのＥＬ層からの発光全体の５０％の光が取り出せることになる。一方、円偏光分離層で反射された右円偏光成分は、ＥＬ層１の裏側の反射層３において視認側へ反射される(このとき反射率は理想的に１００％とする)。この反射の際に円偏光状態が反転するため、反射したＥＬ光は左円偏光となる。この右円偏光の反射光が変換された左円偏光は、上記の左円偏光と同様に作用するので、理想的には５０％の光が取り出せることになる。よって、円偏光分離層により分離された左編偏光と右円偏光の両方が取り出せることになるため、理想的には１００％のＥＬ光を映像光として利用することができ、光利用効率は１００％となる。

これに対して、図１７に示されるような従来の円偏光板方式のＥＬ表示装置は、円偏光分離層を備えていないため、ＥＬ層１から発光した右円偏光も円偏光板２へ到達し、吸収されてしまう。その結果、左円偏光分しか映像光として取り出せず、光利用効率は原理上５０％となってしまう。一方、図１８に示されるような従来の円偏光分離層を備えた円偏光板方式のＥＬ表示素子では、映像光に関しては本発明と同等の光利用効率を有する。

次に、本発明による光学部材をＥＬ素子に適用した場合における外光（視認側からの入射光）の振る舞いについて説明する。外光は無偏光（右円偏光：左円偏光＝５０％：５０％）であるので、円偏光板を通過する際に、右円偏光は吸収され、左円偏光のみが透過する。さらに、遮光層を通過する際、開口率が５０％の場合では、左円偏光は外光全体の２５％となる。この左円偏光はＥＬ層１へ入射することになり、映像光で説明した右円偏光と同じ振る舞いをするので、左円偏光は視認側へ透過する。よって、外光の２５％の光が視認側へ出射することになる。

それに対して、従来の円偏光分離層を備えた円偏光板方式のＥＬディスプレイ（図１８）には遮光層が設けられていないため、外光は減光されず、原理上、外光全体の５０％の光が視認側へ透過することになってしまう。一方、従来の円偏光板方式ＥＬディスプレイ(図１７)では、外光のうち左円偏光は反射層３で右円偏光に変換されて、その後、円偏光板２で吸収されるため、原理上、外光は０％となる。

以上から、本発明によれば、映像光の光利用効率が向上するとともに、外光が視認側へ出射する光の量を半減することができるため、明所でのコントラスト向上と高い光利用効率の両立を実現できることとなる。

＜ＥＬ素子の積層構成＞
遮光層と円偏光分離層の積層順は特に制限はないが、積層順により以下のような利点がある。

図２に示すように、視認側から順に、円偏光分離層４および遮光層５を積層した場合、円偏光分離層４を基材７上に直接配置できるので、平坦性が得られ、偏光選択反射の反射方向の制御が向上し迷光を減少させることができ、その結果、光利用効率が向上する。

一方、図３に示すように、視認側から順に、遮光層５および円偏光分離層４を積層した場合、遮光層５を外光に対して視認側に近い位置に配置することで、余計な界面反射を排除でき遮光性を高めることができるので、外光抑制効果を向上させることができる。

また、図４に示すように、円偏光分離層４をパターニングし、遮光層５と重なる円偏光分離層を除去した構成とすることにより、ＥＬ層１側に遮光層５が露出するため、円偏光分離層４と反射層３との間で繰り返し反射される光成分のうち迷光となる斜め方向に進む光が、遮光層により吸収され、その結果、黒表示がより黒くなりコントラストが向上する。

＜着色層の作用＞
本発明においては、図５〜７に示すように、遮光層に加えて着色層１２を設けてもよい。着色層を設けた場合の作用を、まず、ＥＬ素子が画素ごとに異なる色を発光する場合について説明する。

着色層１２は、画素ごとにＥＬ層の発光に合わせて配置される。例えばＥＬ発光が青であれば、青の波長域の透過率が高い着色層を設ける。これによって、ＥＬ光の光量のロスを最小限に抑えることができる。着色層の作用は、第一に外光抑制であり、開口部に入射する外光もできるだけ吸収することにより、さらなる黒表示の輝度低下、すなわちコントラストを向上させることができる。具体的には青表示の画素であれば、青の透過率が高く、それ以外の緑や赤などの可視光を吸収する着色層を配置する。ＥＬ層は青発光なので透過率が高く、映像光に対する影響はほとんどないが、外光については、青以外の光は吸収されるため、外光の光のみを抑えることができる。第二に、ディスプレイの色再現性を向上させることができる。ＥＬ発光スペクトルはＲＧＢバランスが完全とはいえず、発光色そのままでは色再現範囲が狭い場合がある。ここで着色層を使い、映像光の色を補正することにより、高い色再現性を実現することが可能となる。

次に、ＥＬ層が白色発光である場合を説明する。ＥＬ光が白色である場合、色を表現することはできないので着色層を設けないとモノクロ表示となる。着色層を設けることで、カラー表示が可能となる。それ以外の効果としては上述したように外光抑制効果と色再現性向上効果が発現する。着色層の積層順には特に制限はないが、円偏光分離層との位置関係によってそれぞれ次の効果を有する。

図７に示すように、視認側から順に、着色層１２および円偏光分離層４を積層した場合、外光が円偏光分離層４により反射し黒表示の色が見る角度によって変化する現象を抑制することができる。円偏光分離層４は入射角によって反射波長が変化する場合があり、視認側から入射した外光の一部が円偏光分離層４で反射した場合、その光は観察者に見えることになるが、外光の入射角または、観察者の見る角度によって、円偏光分離層４の反射する波長域が変化し、黒表示の色が変化してしまう。黒の色変化とは、例えば赤みがかった黒が、青みがかった黒に変化するといった状態を指す。図７に示すように、着色層１２を視認側へ配置すれば、入射した外光は円偏光分離層４で反射される前に着色層１２で特定の波長域以外の光が吸収されるので、円偏光分離層４で反射する光自体が限定され、その結果、反射色の強度および反射色の色味の変化を軽減することができる。また円偏光分離層４で反射した光は、再び着色層を通過するので、その効果は単純に２倍となる。

図５および６に示すように、視認側から順に、円偏光分離層４および着色層１２を積層した場合において、着色層１２が円偏光分離層４と反射層３との間に配置されることにより、以下の二つの効果がある。１つは、ＥＬ光が円偏光分離層４と反射層３との間で繰り返し反射することで、その繰り返しの分だけＥＬ光が着色層１２を通過するため、色純度が向上し、ディスプレイの色再現性が向上する。他の利点としては、外光や映像光などの不要な光（斜めに進行する光がその画素に不要な波長の光）を効率的に吸収し黒表示の改善をすることができる。

＜円偏光分離層の作用＞
本発明による光学部材を構成する円偏光分離層は、直線偏光の光のうち、左円偏光成分（または右円偏光成分）のみを透過させ、右円偏光成分（または左円偏光成分）を反射する機能を有するものである。円偏光分離層の反射波長域は特に限定はないが、特定の波長域のみを選択的に反射することによって以下の効果がある。

図１０に示すように、円偏光分離層が、ＥＬ層の各発光波長域に対応した反射ピーク波長を有する挟帯域反射層である場合、ＥＬ光の波長のみに対して光利用効率が向上するため、波長が可視光全域にわたる外光に対しては作用が相対的に小さく、より外光によるコントラスト低下を抑制することができる。また、ＥＬ層からの各発光スペクトルと円偏光分離層の反射波長域を適宜組み合わせることにより、色純度を向上させることが可能となる。なお、選択反射波長域の選定は、図１２に示すように、着色層の透過スペクトルを基準にして適宜決定できる。

図１１に示すように、円偏光分離層が、ＥＬ層の全発光波長域に対応した反射帯域を有する広帯域反射層である場合、ＥＬ光の発光する波長域をカバーする可視光域に対して光利用効率を高めるため、輝度が向上し、明るい映像を得ることができる。また、円偏光分離層が反射域の入射角依存性を有する場合は、広帯域反射の方が映像光の色シフトを回避することができる。さらに、円偏光分離層を画素ごとで構成を変える必要がないので、同材料、同プロセスにより製造できるため、製造メリットが大きい。なお、選択反射波長域の選定は、図１３に示すように、着色層の透過スペクトルを基準にして適宜決定できる。

本発明において、ＥＬ層の発光波長域が青色（青色画素）の場合に、円偏光分離層は、ＥＬ層からの青色発光ピーク波長よりも短波長側の反射ピーク波長を有する挟帯域反射層とすることもできる（図１０）。このような円偏光分離層を用いることにより、ＥＬ素子の発光スペクトルのより深い青色の波長の光の強度が、円偏光分離層の光利用効率向上効果により増大されるため、映像光として観察者が視認する青色が、ＥＬ素子本来の青色よりも色純度が高い深い青色とすることができる。その結果、映像の色再現範囲が拡大し、より鮮明で色鮮やかなＥＬ素子を実現できる。また、着色層の透過波長域が青色の場合において、円偏光分離層を、着色層の青色透過ピーク波長よりも短波長側の反射ピーク波長を有する挟帯域反射層とすることにより、映像光として観察者が視認する青色が、着色層の青色よりも色純度が高い深い青色とすることができる（図１２）。

また、ＥＬ層の発光波長域が赤色（赤色画素）の場合においても同様に、円偏光分離層は、ＥＬ層からの赤色発光ピーク波長よりも長波長側の反射ピーク波長を有する挟帯域反射層とすることもできる（図１０）。このような円偏光分離層を用いることにより、ＥＬ素子の発光スペクトルのより深い赤色の波長の光の強度が、円偏光分離層の光利用効率向上効果により増大されるため、映像光として観察者が視認する赤色が、ＥＬ素子本来の赤色よりも色純度が高い深い赤色とすることができる。その結果、映像の色再現範囲が拡大し、より鮮明で色鮮やかなＥＬ素子を実現できる。また、着色層の透過波長域が赤色の場合において、円偏光分離層を、着色層の赤色透過ピーク波長よりも長波長側の反射ピーク波長を有する挟帯域反射層とすることにより、映像光として観察者が視認する赤色が、着色層の赤色よりも色純度が高い深い赤色とすることができる（図１２）。

また、本発明においては、円偏光分離層の反射波長帯域が、それぞれの画素において、着色層の透過波長帯域またはＥＬ光の発光波長域よりも狭帯域とすることができる。このような円偏光分離層を用いることにより、本来のＥＬ発光よりも波長域が狭い光を映像光として取り出せるため、映像の色再現性が拡大し、色鮮やかな映像とすることができる。

円偏光分離層の反射指向性については、鏡面反射あっても拡散反射であっても特に制限はないが、それぞれ以下の効果がある。

図１４に示すように、円偏光の選択反射が鏡面反射である場合、円偏光分離層と反射層の間に存在する光の指向性が保たれるので、斜めに進行する光などの迷光の発生を抑え、黒表示の輝度を小さくすることができる。

一方、図１５に示すように、円偏光の選択反射が拡散反射である場合、選択反射光の入射角依存性を軽減することができ、外光による黒表示の色シフトを軽減することができる。また、拡散反射の場合は、図１６に示すような、挟拡散反射性を有することが好ましい。

以上、本発明による光学部材を適用したＥＬ素子の作用について説明したが、本発明の光学部材は、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各色の画素を有するＥＬ素子に適用できるだけでなく、各画素ごとに適用できることは言うまでもなく、また、ＲＧＢ以外の色を含む、すなわち４色以上の画素を有するＥＬ素子にも適用できる。

以下、ＥＬ素子を構成する各部材について説明する。

＜基材（視認側）＞
視認側の基材７は、光出射側に配置されるので、光透過性のよい透明基材が用いられる。例えば、ガラス、石英、または各種の樹脂等からなる光透過性のよい材料からなる透明基材が用いられる。基材の大きさや厚さ等は特に限定されるものではない。ただし、本発明においては、円偏光制御を積層体中で行うため、基材に複屈折がないものを用いることが望ましい。特に樹脂からなる延伸フィルムは注意を要し、無延伸で成形される無延伸フィルムを用いることが好ましい。一般的には液晶ディスプレイで汎用的に用いられるＴＡＣフィルムなどが挙げられる。

＜円偏光板＞
円偏光板２は、直線偏光板に１／４波長位相差板を貼り合せたものが基本構成となり、通常は、直線円偏光板はヨウ素系材料の吸収型偏光板が用いられる。１／４波長位相差板は延伸フィルムによるものが一般的であり、直線偏光板側から入射した光を円偏光として透過する機能を有する。通常、可視光領域全域で１／４波長の位相をずらす働きのある広帯域位相差板が用いられる。円偏光板は特に限定されず、一般に市販されているものを使用することができ、例えばスリーエム社製の円偏光板などがある。

＜遮光層＞
遮光層５は、所定パターンで形成された開口部（光が透過するエリア）と遮光部（光が遮断するエリア）とから構成されるものであり、ブラックマトリクスと呼ばれる場合もある。開口部は画素エリアのことであり、ＥＬ素子においては、発光したＥＬ光が視認側へ抜ける窓となる。一方、遮光部は少なくとも可視光を完全に遮光するエリアであり、ＥＬ発光領域以外を覆い隠す役割を持つ。

遮光層のパターンは、ＥＬ層のパターンに対応しており、通常はマトリクス状またはストライプ状である。また、開口部の形状は、四角、丸、ハニカムなど種々の形状とすることができる。

遮光部と開口部との比率である開口率（開口部の面積割合）は、４０％以下が好ましく、より好ましくは２０％以下である。このように、開口部の割合を小さくすることにより、外光の影響が抑制され、コントラストの高い映像光を得ることができる。

遮光層は、通常、黒色顔料とバインダー樹脂と溶剤とを含有したフォトレジストや印刷用インキ、あるいはクロムなどの金属を用いて構成される。黒色顔料としては、カーボンブラック、チタンブラック等を挙げることができ、バインダー樹脂としては、ベンジルメタクリレート：スチレン：アクリル酸：２−ヒドロキシエチルメタクリレートの共重合体等を挙げることができる。溶剤としては、後述の着色層形成用塗工液と同様のものを用いることができる。遮光層５の形成方法としては、フォトリソグラフィ、各種のパターン印刷方法、各種めっき方法等で形成することができる。

＜着色層＞
本発明においては、図５〜７に示すように、着色層を設けることができる。着色層は、主に遮光層の開口部に、所定のパターンで設けられるものであり、カラーフィルタとも呼ばれる場合がる。着色層としては、一般的に設けられている赤色着色層（Ｒ）、緑色着色層（Ｇ）、青色着色層（Ｂ）の他、シアン着色層やマゼンダ着色層をさらに設けてもよい。

着色層の光透過ピークは１００％に近いことが望ましい。光利用効率を高めるには、ＥＬ光の波長に対する透過率が高いことが望ましく、好ましくは８０％以上、さらに好ましくは９０％以上である。また、ＥＬ光の波長域以外の波長域は透過率が０％に近いほど望ましい。外光など余分な光を吸収しコントラストを向上させることができるからであり、好ましくは５０％以下、より好ましくは３０％以下である。透過率は、後記する顔料種や染料種の濃度を適宜調整することにより、決定できる。

本発明においては、遮光層５の開口部に円偏光分離層４を設け、その円偏光分離層４上に着色層１２を積層した場合（図６）、および、遮光層５の開口部に着色層１２を設け、その着色層１２上に円偏光分離層４を設けた場合（図７）のいずれの場合であっても、遮光層の開口率を４０％以下とし、かつ着色層の透過率を８０〜１００％とすることが好ましい。遮光層の開口率と着色層の透過率とを、上記の範囲に置くことにより、映像光のコントラストがより優れるＥＬ素子とすることができる。より好ましくは、開口率が２０％以下であり、かつ着色層の透過率が６０〜１００％である。

着色層には顔料色素で構成された顔料分散型のものと、染料色素で構成された染料含有型のものがある。一般的には顔料系が普及しており、青色顔料としては、青色の銅フタロシアニン系顔料、または青色の銅フタロシアニン系顔料と紫色のジオキサジン系顔料との混合物等を挙げることができる。赤色着色層を構成する顔料色素は特に限定されず、各種のものを用いることができる。例えば、アントラキノン系顔料、ジケトピロロピロール系顔料などを挙げることができる。また、色調調整のため、黄色顔料としてイソインドリノン系顔料、ニッケルアゾ錯体系顔料を混合することもできる。緑色着色層を構成する顔料色素も特に限定されず、各種のものを用いることができる。例えば、フタロシアニン系顔料を挙げることができる。緑色着色層においても同様に色調調整のため、黄色顔料としてイソインドリノン系顔料、ニッケルアゾ錯体系顔料を混合することもできる。これら着色層は、顔料または染料、バインダー樹脂、分散剤、溶剤、界面活性剤、光重合開始剤等を含む組成物から成形することができ、従来公知のものを配合することができる。

バインダー樹脂としては、ベンジルメタクリレート：スチレン：アクリル酸：２−ヒドロキシエチルメタクリレートの共重合体等を挙げることができる。

溶剤としては、ベンゼン、トルエン、キシレン、ｎ−ブチルベンゼン、ジエチルベンゼン、テトラリン等の炭化水素類、メトキシベンゼン、１，２−ジメトキシベンゼン、ジエチレングリコールジメチルエーテル等のエーテル類、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、２，４−ペンタンジオン等のケトン類、酢酸エチル、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、g−ブチロラクトン等のエステル類、２−ピロリドン、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド等のアミド系溶媒、クロロホルム、ジクロロメタン、四塩化炭素、ジクロロエタン、テトラクロロエタン、トリトリクロロエチレン、テトラクロロエチレン、クロロベンゼン、オルソジクロロベンゼン等のハロゲン系溶媒、ｔ−ブチルアルコール、ジアセトンアルコール、グリセリン、モノアセチン、エチレングリコール、トリエチレングリコール、ヘキシレングリコール、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチルセルソルブ、ブチルセルソルブ等のアルコール類、フェノール、パラクロロフェノール等のフェノール類等の一種または二種以上が使用可能である。単一種の溶媒を使用しただけでは、レジスト組成物の溶解性が不充分である場合や、レジストを塗布する際における塗布の相手方となる素材（基材を構成する素材）が侵される虞がある場合等には、２種以上の溶媒を混合使用することにより、これらの不都合を回避することができる。

また、必要に応じて配合される界面活性剤としては、フッソ系界面活性剤や、ノニオン系界面活性剤等を挙げることができる。

所定のパターンからなる色の着色層は、各着色層に対応する色素とバインダー樹脂と溶剤とを含有したフォトレジストや印刷用インキを着色層用材料として用いて形成される。着色層３の形成方法としては、フォトリソグラフィ、インクジェット法等の各種のパターン印刷方法等で形成することができる。

＜エレクトロルミネッセント層＞
ＥＬ層１は、図８に示すように、少なくとも赤色ＥＬ層（Ｒ）、緑色ＥＬ層（Ｇ）および青色ＥＬ層（Ｂ）が隔壁に仕切られた三色塗り分け方式の有機ＥＬ層であるか、または、図９に示すように、画素ごとに塗り分けされていない白色発光の有機ＥＬ層である。この有機ＥＬ層は、基材上に、反射電極、ＥＬ層、透明電極、保護膜の順で各層が積層される。

ＥＬ側の基材の種類、大きさ、厚さ等は特に限定されるものではなく、有機ＥＬ層の用途や基材上に積層する各層の材質等により適宜決めることができる。例えば、Ａｌ等の金属、ガラス、石英、または各種の樹脂等の材料からなるものを用いることができる。なお、ＥＬ層で発光した光は視認側へ出射するので、この基材は、必ずしも透明または半透明になる材料を用いる必要はなく、不透明材料を用いてもよい。

反射電極は、陽極又は陰極のいずれかであるが、一般的には陽極として基材上に設けられ、その電極上には正孔注入層や正孔輸送層が設けられる。形成材料としては、金、銀、クロム等の金属等を挙げることができる。また、ＩＴＯと銀とＩＴＯとの積層構造からなる反射型電極とすることもできる。反射電極は、反射率が３０％以上、好ましくは５０％である。円偏光分離層と反射電極との間で繰り返し光が反射された場合に、反射率を３０％以上とすることにより、より光の利用効率を向上させることができる。

ＥＬ層としては、赤色ＥＬ層（Ｒ）、緑色ＥＬ層（Ｇ）、青色ＥＬ層（Ｂ）がそれぞれ所定の位置に設けられ、各色のＥＬ層形成用の材料としては従来公知の材料をそれぞれ用いることができる。具体的には、ＥＬ層は、電極が陽極である場合には、電極側から、正孔注入層とＥＬ層とからなる積層体、正孔注入層とＥＬ層と電子注入層とからなる積層体、又は、ＥＬ層と電子注入層とからなる積層体、のいずれかの積層体で構成される。正孔注入層とＥＬ層との間には正孔輸送層が設けられていてもよいし、ＥＬ層と電子注入層との間には電子輸送層が設けられていてもよい。また、各注入層やＥＬ層が正孔輸送性材料や電子輸送性材料を含んでいてもよい。

正孔注入層の形成材料としては、例えば色素系材料、金属錯体系材料又は高分子系材料等、正孔注入層用材料として通常使用されるものを用いることができる。また、正孔輸送層の形成材料としては、フタロシアニン、ナフタロシアニン等、正孔輸送層用材料として通常使用されるものを用いることができる。

各色のＥＬ層は、ホスト材料とゲスト材料とを含有するＥＬ層形成材料で形成された層であり、そのホスト材料とゲスト材料は従来公知のものを使用することができ、また、それらの配合割合は使用する材料によっても任意に選択される。各色のＥＬ層形成材料の一例を挙げれば、赤色ＥＬ層用としては、ホスト材料として４，４−Ｎ，Ｎ’−ジカルバゾール−ビフェニル（ＣＢＰ）を用いると共にゲスト材料としてトリス（１−フェニルイソキノリン）イリジウム（III）錯体（Ｉｒ（ｐｉｑ）_３）を挙げることができ、緑色ＥＬ層用としては、ホスト材料として４，４−Ｎ，Ｎ’−ジカルバゾール−ビフェニル（ＣＢＰ）を用いると共にゲスト材料としてトリス（２−フェニルピリジン）イリジウム（III）錯体（Ｉｒ（ｐｐｙ）_３）を挙げることができ、青色ＥＬ層用としては、ホスト材料として９，１０−ジ−２−ナフチルアントラセン（ＤＮＡ）を用いると共にゲスト材料として１−ｔｅｒｔ−ブチル―ペリレン（ＴＢＰ）を挙げることができる。

なお、ＥＬ層形成材料は上記した以外のものを用いてもよく、例えば、ホスト材料としては、アントラセン誘導体、アリールアミン誘導体、ジスチリルアリーレン誘導体、カルバゾール誘導体、フルオレン誘導体、スピロ化合物等を例示でき、ゲスト材料としては、ペリレン誘導体、ピレン誘導体、ジスチリルアリーレン誘導体、アリールアミン誘導体、フルオレン誘導体、ＦＩｒＰｉｃ等のイリジウム錯体等を例示できる。

電子輸送層の形成材料としては、例えば金属錯体系材料、オキサジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、フェナントロリン誘導体等、電子輸送層として一般的に用いられている材料を挙げることができる。また、電子注入層の形成材料としては、ＥＬ層の発光材料に例示した材料の他、アルミニウム、フッ化リチウム等、電子注入層として一般的に用いられている材料を挙げることができる。

なお、本発明においては、ＥＬ層を着色層と組み合わせる場合は、ＥＬ層の発光はＲＧＢ等の画素ごとに色分けされている必要はなく、白色発光するＥＬ材料を適宜用いることもできる。

透明電極１１は、上記反射電極の対極をなすものであり、陰極又は陽極のいずれかであるが、一般的には陰極として設けられる。透明電極は光取り出し側にあるので、形成材料としては、ＩＴＯ（インジウム錫オキサイド）、酸化インジウム、ＩＺＯ（インジウム亜鉛オキサイド）、ＳｎＯ_２、ＺｎＯ等の透明導電材料や、ＭｇＡｇ等からなる半透明金属が好ましく用いられる。

隔壁９は、酸化ケイ素等の無機材料やレジスト等の有機材料で形成することができ、電極がパターン形成された後で各色のＥＬ層１を形成する前に所定のパターンで形成される。隔壁９よって各色のＥＬ層１の形成領域が区分けさた後は、例えば各色のＥＬ層形成用塗布液等を塗布することにより各色のＥＬ層１が形成される。その後、全体を覆うように電極１１が形成され、その後に例えば各ＥＬ層１に対してガスバリア性を有するＳｉＯＮ等の保護層８が形成される。なお、これら電極は、アクティブマトリクス方式で形成されてもよいし、単純マトリックス方式で形成されていてもよい。

＜接着層＞
本発明によるＥＬ素子は、上記したＥＬ層１と、視認側の基材７に積層される光学部材郡（円偏光分離層４、遮光層５等）とが接着層１０を介して貼り合わされている。接着層１０の形成材料としては、紫外線硬化型のアクリレートやエポキシ樹脂等の樹脂材料を挙げることができる。

＜円偏光分離層＞
円偏光分離層は、一方の円偏光を透過し、他方の円偏光を反射する材料で形成することができる。最適にはコレステリック液晶から形成されることが望ましい。本発明で用いる円偏光分離層材料としては、カイラルネマチック液晶やコレステリック液晶を用いることができる。このような材料としては、コレステリック規則性を有する液晶相を形成し得る重合性液晶材料であれば特に限定されるものではないが、分子中に重合性官能基があることが、硬化させて光学特性を安定させることができる点で好ましい。

重合性液晶材料の一例としては、例えば下記の一般式（１）で表わされる化合物や、下記に示す化合物群を挙げることができる。これら化合物群には、一般式（１）に包含される化合物の２種以上を混合して使用することも可能である。

一般式（１）において、Ｒ¹およびＲ²はそれぞれ水素又はメチル基を示すが、液晶相を示す温度範囲の広さからＲ¹およびＲ²は共に水素であることが好ましい。Ｘは水素、塩素、臭素、ヨウ素、炭素数１〜４のアルキル基、メトキシ基、シアノ基、ニトロ基のいずれであってもよいが、塩素又はメチル基であることが好ましい。また、分子鎖両端の（メタ）アクリロイロキシ基と、芳香環とのスペーサーであるアルキレン基の鎖長を示すａおよびｂは、それぞれ独立して２〜１２の範囲で任意の整数を取り得るが、４〜１０の範囲であることが好ましく、６〜９の範囲であることがさらに好ましい。ａ＝ｂ＝０である一般式（１）の化合物は、安定性に乏しく、加水分解を受けやすい上に、化合物自体の結晶性が高い。また、ａおよびｂがそれぞれ１３以上である一般式（１）の化合物は、アイソトロピック転移温度（ＴＩ）が低い。この理由から、これらの化合物はどちらも液晶性を示す温度範囲が狭く好ましくない。

上記では重合性液晶モノマーの例を挙げたが、本発明においては、重合性液晶オリゴマーや重合性液晶高分子等を用いることも可能である。このような重合性液晶オリゴマーや重合性液晶高分子としては、従来提案されているものを適宜選択して用いることが可能である。

本発明においては、また、ネマチック液晶にカイラル剤を加えた、コレステリック規則性を有するカイラルネマチック液晶を好適に使用することもできる。カイラル剤としては、光学活性な部位を有する分子化合物であり、カイラル剤は主として上記した化合物が発現する正の一軸ネマチック規則性に螺旋ピッチを誘起させる目的で用いられる。この目的が達成される限り、上記化合物と、溶液状態あるいは溶融状態において相溶し、上記ネマチック規則性をとり得る重合性液晶材料の液晶性を損なうことなく、これに所望の螺旋ピッチを誘起できるものであれば、下記に示すカイラル剤としての低分子化合物の種類は特に限定されないが、分子の両末端に重合性官能基があることが耐熱性のよい光学素子を得る上で好ましい。液晶に螺旋ピッチを誘起させるために使用するカイラル剤は、少なくとも分子中に何らかのキラリティーを有していることが必須である。従って、本発明で使用可能なカイラル剤としては、例えば１つあるいは２つ以上の不斉炭素を有する化合物、キラルなアミン、キラルなスルフォキシド等のようにヘテロ原子上に不斉点がある化合物、あるいはクムレン、ビナフトール等の軸不斉を持つ化合物が例示できる。さらに具体的には、市販のカイラルネマチック液晶、例えば、Ｓ−８１１（Merck社製）等が挙げられる。

本発明の重合性液晶材料に配合されるカイラル剤の量は、螺旋ピッチ誘起能力や最終的に得られる偏光選択反射層のコレステリック性を考慮して最適値が決められる。具体的には、用いる重合性液晶材料により大きく異なるものではあるが、重合性液晶材料の合計量１００重量部当り、０．０１〜６０重量部、好ましくは０．１〜４０重量部、さらに好ましくは０．５〜３０重量部、最も好ましくは１〜２０重量部の範囲で選択される。

本発明においては、このようなカイラル剤としては、特に重合性を有することが必須ではない。しかしながら、得られる光学機能層の熱安定性等を考慮すると、上述した重合性液晶材料と重合し、コレステリック規則性を固定化することが可能な重合性のカイラル剤を用いることが好ましい。特に、分子の両末端に重合性官能基があることが、耐熱性のよい光学素子を得る上で好ましい。

次に、円偏光分離層の形成方法について説明する。円偏光分離層としてコレステリック液晶性を有する層を支持体などに固着させる必要があるが、固着させる、すなわち重合させる方法としては、塗布、配向処理、硬化の３つの工程がある。

まず、塗布工程について説明する。液晶材料はそのまま塗布することも可能であるが、粘性を塗布装置に合わせること、また、良好な液晶配向状態を得ることから、有機溶媒などの溶媒に溶かしインキ化することが望ましい。溶媒は液晶材料を溶解できれば特に制限はないが、基材を侵食しないものが好ましい。具体的には、アセトン、酢酸−３−メトキシブチル、ジグライム、シクロヘキサノン、テトラヒドロフラン、トルエン、キシレン、クロロベンゼン、塩化メチレン、メチルエチルケトンなどが挙げられる。液晶材料の希釈度合いは特に限定されないが、液晶自体が溶解性の低い材料であること、また粘性が高いことを考慮して、５〜５０％、さらに好ましくは１０〜３０％に希釈するのがよい。

塗布法としては、公知の技術を用いることができる。具体的には、ロールコート法、グラビアコート法、バーコート法、スライドコート法、ダイコート法、スリットコート法、浸漬法等により、基材上に液晶材料を塗布することができる。プラスチックフィルムを用いる場合、ロールツウロールでのフィルムコーティングなどが可能である。

次に、溶媒を含む材料を塗布した場合は、液晶材料をコレステリック液晶構造（以下、このような硬化前の液晶構造の状態を液晶相という。）が発現する所定の温度に保持し、偏光選択反射機能を付与することが必要である。その状態で、液晶相を固定化させる。配向処理は通常、溶媒除去の乾燥工程とともに行われる。溶媒を除去するには、４０〜１２０℃、好ましくは６０〜１００℃の乾燥温度が適しており、乾燥時間はコレステリック液晶配向が発現し、実質上溶媒が除去されればよく、たとえば、１５〜６００秒、さらには３０〜１８０秒の範囲が好ましい。乾燥後にまだ配向が不十分であれば適宜加熱時間を延長する。もし乾燥工程に減圧乾燥を用いる場合は、別途配向処理のための加熱時間を設けることが望ましい。

ここで、コレステリック液晶の配向状態について説明する。コレステリック液晶相は液晶分子が螺旋構造となることで発現するが、配向膜上に成膜して得られる鏡面状態と同じく、配向膜を必要としない螺旋軸が一定方向でない拡散状態でも螺旋構造構築のための配向処理が必要である（この配向とは、配向膜上でラビング方向に分子軸を揃える意味ではなく、コレステリック液晶自身の自己集積の意味である）。よって、ラビング処理が施されない成膜条件であって配向処理は必要となる。コレステリック層の反射指向性の制御は、コレステリック分子配列の状態で制御することができ、配向膜上に成膜すれば、プレーナー配向となり、螺旋軸が面方向に対して垂直に揃うことになる。その結果、選択反射は鏡面反射となる。一方、拡散性を付与する場合は、配向膜を用いなければよく、ガラス上や一般的なラビング処理などの配向処理を行っていない樹脂膜の表面に直接成膜することで得られる。別の方法としては、材料組成によっても螺旋軸の乱れを誘発することができ、界面活性剤などの添加剤を添加する方法があげられる。螺旋軸が乱れることにより、コレステリック反射、拡散反射とすることができる。

次に、液晶相を硬化させる方法を説明する。硬化方法には、溶剤乾燥による方法、加熱と放射線照射による方法、またはそれらの組み合わせの方法がある。まず、溶剤乾燥による方法を説明する。高分子液晶材料であれば、有機溶媒などに溶かして溶液状態とし、これを基材に塗布した後に、溶媒を乾燥除去することによって、液晶を固定化することが可能である。この場合、溶媒除去が完了すれば液晶材料はコレステリック配向をした固体化した薄膜を形成することができる。溶媒種、乾燥条件等は前述したとおりである。

次に、熱重合について説明する。加熱の場合、一般に加熱（焼成）温度によって、分子の結合状態が変化するため、加熱時に液晶層面内で温度ムラがあると膜硬度などの物性や光学的な特性にもムラが生じる。膜硬度分布を±１０％以内にするためには、加熱温度分布を±５％以内抑えるのが好ましい。さらには±２％以内であることが好ましい。加熱する方法としては、ホットプレート上に密着、またはわずかな空間を設けて、プレートに平行となるように保持してもよい。また、オーブンのようにある空間全体を加熱する中に静置または通過する方法でも良く、加熱温度の均一性が得られれば特に限定はない。フィルムコーターなどを用いる場合は、乾燥ゾーンは長く、加熱時間も十分にとれることが望ましい。加熱の場合、一般的に１００℃以上の高温保持が条件となるが、基材の耐熱性から１５０℃程度までが一般的である。特に耐熱性に優れたフィルム基材であれば１５０℃以上の高温加熱も可能である。

次に、放射線照射による重合について説明する。放射線照射により硬化させる場合、放射線の照射により光重合反応をして液晶を固定化する。放射線は、具体的には、電子線、紫外線（２５０〜４００ｎｍ）が用いられることが多く、紫外線硬化の場合は光重合開始剤が添加されていることが望ましい。光重合開始剤は、ベンジル（ビベンゾイルとも言う）、ベンゾインイソブチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンゾフェノン、ベンゾイル安息香酸、ベンゾイル安息香酸メチル、４−ベンゾイル−４’−メチルジフェニルサルファイド、ベンジルメチルケタール、ジメチルアミノメチルベンゾエート、２−ｎ−ブトキシエチル−４−ジメチルアミノベンゾエート、ｐ−ジメチルアミノ安息香酸イソアミル、３，３’−ジメチル−４−メトキシベンゾフェノン、メチロベンゾイルフォーメート、２−メチル−１−（４−（メチルチオ）フェニル）−２−モルフォリノプロパン−１−オン、２−ベンジル−２−ジメチルアミノ−１−（４−モルフォリノフェニル）−ブタン−１−オン、１−（４−ドデシルフェニル）−２ヒドロキシ−２−メチルプロパン−１−オン、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、２−ヒドロキシ−２−メチル−１フェニルプロパン−１−オン、１−（４−イソプロピルフェニル）−２−ヒドロキシ−２−メチルプロパン−１−オン、２−クロロチオキサントン、２，４−ジエチルチオキサントン、２，４−ジイソプロピルチオキサントン、２，４−ジメチルチオキサントン、イソプロピルチオキサントン、１−クロロ−４−プロポキシチオキサントン等が挙げることができる。なお、本発明の目的が損なわれない範囲で、光重合開始剤の他に増感剤を添加することもできる。

このような光重合開始剤の添加量としては、一般的には０．０１〜２０質量％、好ましくは０．１〜１０質量％、より好ましくは、０．５〜５質量％の範囲で重合性液晶材に添加することができる。

上記した成膜方法またはそれらの組み合わせにより、コレステリック層を積層する。下層のコレステリック層が固定化されていれば、次層を塗布する場合も上記成膜方法と同様に行うことができる。拡散状態のコレステリック液晶層の表面にコレステリック液晶を塗布した場合、下層の配向状態が継続されるので、特にコレステリック層の間に配向制御をする層を設ける必要はないが、コレステリック層の層間に易接着層を設けることも可能である。

コレステリック層の膜厚は、円偏光分離層が所望する反射率になるように、適宜選択することができる。反射率は７０％以上が好ましく、より好ましくは９０％以上である。円偏光分離層と反射電極との間で繰り返し光が反射された場合に、円偏光分離層の選択反射率を７０％以上とすることにより、より光の利用効率を向上させることができる。反射率は螺旋ピッチ数に依存する、すなわち円偏光分離層の膜厚に依存する。具体的には、１００％の反射率を得るためには、４〜８ピッチ程度必要と言われているため、材料の種類、選択反射波長にもよるが、一色の層で１〜１０μｍの膜厚が必要である。一方、厚くすればするほど良いというわけではなく、厚すぎると配向制御ができなくなったり、または、ムラが生じたり、材料自体の光吸収が大きくなるので上記の範囲が適切である。

なお、コレステリック液晶以外に円偏光分離層を得る手段としては、直線偏光分離層と１／４波長位相差層とを組み合わせることでも可能である。２枚の１／４波長位相差層で直線偏光分離層を挟み込む構成とすることによりで、光学的振る舞いはコレステリック液晶と同等となる。直線偏光分離層は、一方の直線偏光を透過しそれに直交する他方の直線偏光を反射する特性を有していれば特に制限はなく、例えば、スリーエム製のＤＢＥＦなどが挙げられる。１／４波長位相差層は、一般的に、液晶表示装置で使用されているものでよく、特に制限されるものではなく、直線偏光を円偏光に変換できれば良い。なお、可視光全域に対して直線偏光を円偏光に変換する、広帯域１／４波長位相差層が好ましい。

以下に、実施例と比較例を挙げて本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定して解釈されるものではない。

実施例１
円偏光分離層の作製
紫外線硬化型ネマチック液晶からなる主剤に、カイラル剤を添加したモノマー混合液晶をシクロヘキサノンに溶解し、光重合開始剤Irg907（チバガイギー製）を５％添加したコレステリック液晶溶液１を調整した。この液晶溶液１は、４４５ｎｍに選択反射の中心波長を持つものであった。また、選択反射中心波長が５１０ｎｍとなるようにカイラル剤の添加量を変更した以外は上記と同様にして、液晶溶液２を調製した。また、選択反射中心波長が６２５ｎｍとなるようにカイラル剤の添加量を変更した以外は上記と同様にして、液晶溶液３を調製した。

ガラス基板（コーニング社製、１７３７材）に配向膜（AL1254、JSR製）を成膜した基材１上に、上記で得られた液晶溶液１をスピンコートにより塗布した。その後８０℃のオーブンで９０秒間乾燥および配向処理を行い、溶剤が除去されたコレステリック液晶膜を得た。次いで、この液晶膜に、紫外線（５００ｍＪ／ｃｍ^２）を窒素雰囲気下で照射して硬化させることにより一層目の青色の選択反射を有する偏光選択反射層を得た。

次に、上記のようにして形成した偏光選択反射層の上に、直接、液晶溶液２を、一層目と同様な方法で塗布し、乾燥、配向、硬化処理を行うことにより、二層目の緑色の選択反射を有する偏光選択反射層を積層した。次いで、上記と同様にして、液晶溶液３を用いて、三層目の赤色の選択反射を有する偏光選択反射層を積層した。

その後、三層の偏光選択反射層を積層した基板を、２３０℃で６０分間ポストべーク（焼成）を行った。このようにして、４４５ｎｍ、５１０ｎｍ、および６２５ｎｍの選択反射波長に含む偏光選択反射機能を有する円偏光分離層を形成した。なお、各層の膜厚は一層目が３μｍ、二層目が４μｍ、三層目が５μｍであった。

この円偏光分離層は、４４５ｎｍ、５１０ｎｍ、および６２５ｎｍの選択反射波長の光において、左円偏光成分を透過させ、右円偏光成分を反射するものである。各選択反射ピーク波長での反射率（右円偏光成分のみを１００入射した場合の反射率）は、９０％であった。

ＥＬ素子の形成
次に、上記のようにして得られた円偏光分離層の膜上に、遮光層および着色層を形成した。円偏光分離層基板上に、先ず、平面視で縦横が格子状のパターンとなるように、遮光層を形成した。この遮光層は、下記の遮光層用フォトレジストをスピンコート法で、円偏光分離層の膜上に塗布し、９０℃で３分間の条件でプリベーク（予備焼成）し、所定のパターンに形成されたマスクを用いて露光（１００ｍＪ／ｃｍ^２）し、続いて０．０５％ＫＯＨ水溶液を用いたスプレー現像を６０秒行った後、２００℃で６０分間のポストベーク（焼成）を行うことによって形成した。遮光層の厚さは１．２μｍであった。このとき遮光層の開口率は３０％とした。

＜遮光層用フォトレジスト＞
・黒顔料（大日精化工業（株）製、ＴＭブラック＃９５５０）１４．０重量部
・分散剤（ビックケミー（株）製、Disperbyk111）１．２重量部
・ポリマー（昭和高分子（株）製、ＶＲ６０）２．８重量部
・モノマー（サートマー（株）製、ＳＲ３９９）３．５重量部
・添加剤（綜研化学（株）製、Ｌ−２０）０．７重量部
・開始剤（２−ベンジル−２−ジメチルアミノ−１−（４−モルフォリノフェニル）−ブタノン−１）１．６重量部
・開始剤１（４，４’−ジエチルアミノベンゾフェノン）０．３重量部
・開始剤２（２，４−ジエチルチオキサントン）０．１重量部
・溶剤（エチレングリコールモノブチルエーテル）７５．８重量部
上記の黒顔料、分散剤および溶剤からなる分散液組成物にビーズを加え、分散機で３時間分散させ、その後ビーズを取り除いた分散液と、上記のポリマー、モノマー、添加剤、開始剤１〜３および溶剤からなるクリアレジスト組成物とを混合し、顔料分散型の遮光層用フォトレジストを調製した。なお、分散機としては、ペイントシェーカー（浅田鉄工社製）を用いた（以下の各色パターン形成用フォトレジストにおいて同じ。）。

次に、遮光層上に着色層を形成した。この着色層は、下記の赤色、緑色および青色の各色パターン形成用のフォトレジストを調整した後、先ず、赤色パターン形成用の顔料分散型フォトレジストを遮光層が形成された透明基材１上にスピンコート法で塗布し、８０℃で５分間の条件でプリベーク（予備焼成）し、赤色の色パターンに応じた所定の着色パターン用フォトマスクを用いて、紫外線露光（３００ｍＪ／ｃｍ^２）した。次いで、０．１％ＫＯＨ水溶液を用いたスプレー現像を６０秒行った後、２００℃で６０分間ポストベーク（焼成）を行い、遮光層の形成パターンに対して所定の位置に、膜厚１．１μｍの赤色着色層を短冊状パターンで形成した。

続いて、緑色パターン形成用の顔料分散型フォトレジストを用いて、上記と同様の手法を繰り返し、所定のパターンで形成された遮光層および赤色着色層の形成パターンに対して所定の位置に、膜厚１．１μｍの緑色着色層を短冊状パターンで形成した。さらに、青色パターン形成用の顔料フォトレジストを用い、かつポストベーク条件を１７０℃×３０分に変更した以外は、上記と同様な手法により、膜厚１．７μｍの青色着色層を短冊状パターンで形成した。このとき、各色のピーク透過率は９０％となるように調整した。

＜赤色パターン形成用の顔料分散型フォトレジスト＞
・赤顔料（Ｃ．Ｉ．ＰＲ２５４（チバスペシャリティケミカルズ社製、クロモフタールＤＰＰＲｅｄＢＰ））４．８重量部
・黄顔料（Ｃ．Ｉ．ＰＹ１３９（ＢＡＳＦ社製、パリオトールイエローＤ１８１９））
１．２重量部
・分散剤（ゼネカ（株）製、ソルスパース２４０００）３．０重量部
・モノマー（サートマー（株）製、ＳＲ３９９）４．０重量部
・ポリマー１５．０重量部
・開始剤１（チバガイギー社製、イルガキュア９０７）１．４重量部
・開始剤２（２，２’−ビス（ｏ−クロロフェニル）−４，５，４’，５’−テトラフェニル−１，２’−ビイミダゾール）０．６重量部
・溶剤（プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート）８０．０重量部
なお、上記ポリマー１は、ベンジルメタクリレート：スチレン：アクリル酸：２−ヒドロキシエチルメタクリレート＝１５．６：３７．０：３０．５：１６．９（モル比）の共重合体１００モル％に対して、２−メタクリロイルオキシエチルイソシアネートを１６．９モル％付加したものであり、重量平均分子量は４２５００である。

上記の赤顔料、黄顔料、分散剤および溶剤からなる分散液組成物にビーズを加え、分散機で３時間分散させ、その後ビーズを取り除いた分散液と、上記のポリマー、モノマー、添加剤、開始剤１，２および溶剤からなるクリアレジスト組成物とを混合し、顔料分散型の赤色パターン形成用のフォトレジストを調製した。

＜緑色パターン形成用の顔料分散型フォトレジスト＞
・緑顔料（Ｃ．Ｉ．ＰＧ７（大日精化製、セイカファストグリーン５３１６Ｐ））
３．７重量部
・黄顔料（Ｃ．Ｉ．ＰＹ１３９（ＢＡＳＦ社製、パリオトールイエローＤ１８１９））
２．３重量部
・分散剤（ゼネカ（株）製、ソルスパース２４０００）３．０重量部
・モノマー（サートマー（株）製、ＳＲ３９９）４．０重量部
・ポリマー１５．０重量部
・開始剤１（チバガイギー社製、イルガキュア９０７）１．４重量部
・開始剤２（２，２’−ビス（ｏ−クロロフェニル）−４，５，４’，５’−テトラフェニル−１，２’−ビイミダゾール）０．６重量部
・溶剤（プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート）８０．０重量部
上記ポリマー１は、ベンジルメタクリレート：スチレン：アクリル酸：２−ヒドロキシエチルメタクリレート＝１５．６：３７．０：３０．５：１６．９（モル比）の共重合体１００モル％に対して、２−メタクリロイルオキシエチルイソシアネートを１６．９モル％付加したものであり、重量平均分子量は４２５００である。

上記の緑顔料、黄顔料、分散剤および溶剤からなる分散液組成物にビーズを加え、分散機で３時間分散させ、その後ビーズを取り除いた分散液と、上記のポリマー、モノマー、添加剤、開始剤１，２および溶剤からなるクリアレジスト組成物とを混合し、顔料分散型の緑色パターン形成用のフォトレジストを調製した。

＜青色パターン形成用の顔料分散型フォトレジスト＞
・青顔料（Ｃ．Ｉ．ＰＢ１５：６（ＢＡＳＦ社製のフタロシアニン系色素、ヘリオゲンブルーＬ６７００Ｆ））４．６重量部
・紫顔料（Ｃ．Ｉ．ＰＶ２３（クラリアント社製のジオキサジン系色素、フォスタパームＲＬ−ＮＦ））１．４重量部
・顔料誘導体（ゼネカ（株）製、ソルスパース１２０００）０．６重量部
・分散剤（ゼネカ（株）製、ソルスパース２４０００）２．４重量部
・モノマー（サートマー（株）製、ＳＲ３９９）４．０重量部
・ポリマー１５．０重量部
・開始剤１（チバガイギー社製、イルガキュア９０７）１．４重量部
・開始剤２（２，２’−ビス（ｏ−クロロフェニル）−４，５，４’，５’−テトラフェニル−１，２’−ビイミダゾール）０．６重量部
・溶剤（プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート）８０．０重量部
上記ポリマー１は、ベンジルメタクリレート：スチレン：アクリル酸：２−ヒドロキシエチルメタクリレート＝１５．６：３７．０：３０．５：１６．９（モル比）の共重合体１００モル％に対して、２−メタクリロイルオキシエチルイソシアネートを１６．９モル％付加したものであり、重量平均分子量は４２５００である。

上記の各材料を混合し溶解して青色層用の顔料分散型フォトレジストを調製した。

次に、円偏光分離層、遮光層、および赤、緑、青の各着色層が順次積層された基材１の、各着色層上に、透明保護層を設けた。この透明保護層としては、紫外線硬化型樹脂であるフォトレジスト（ＪＳＲ社製、商品名：ＪＮＰＣ８０）を用い、各着色層上に塗布した後に紫外線を照射して厚さ１．５μｍとなるように成膜した。

有機ＥＬ発光体の形成
次に、基材２として、スイッチング素子としてのＴＦＴを有する厚さ１．７ｍｍの無アルカリガラス基板を準備した。その無アルカリガラス基板の上に、ＩＴＯ（２０ｎｍ）／Ａｇ（１００ｎｍ）／ＩＴＯ（２０ｎｍ）の積層構造からなる厚さ１４０ｎｍの反射型陽極を所定のパターンとなるように形成した。この反射電極の反射率は５３％であった。

次いで、ポジレジストからなる隔壁を各ＥＬ層の区分けのために形成し、引き続き、所定パターンからなる各色のＥＬ層（Ｒ，Ｇ，Ｂ）を順に形成した後、さらに、ＭｇＡｇからなる厚さ１０ｎｍの半透明な陰極と、ＳｉＯＮからなる厚さ１００ｎｍの保護膜とを順次、ベタ製膜して積層し、三色塗り分けタイプのＥＬ層を備えた有機ＥＬ発光体を作製した。このとき、発光体の発光エリアと非発光エリアの平面視での割合を、発光エリア：非発光エリア＝３：７とした。

各色のＥＬ層は以下のように作製した。先ず、各色共通層として、ビス（Ｎ−（１−ナフチル−Ｎ−フェニル）ベンジジン）（α−ＮＰＤ）とＭｏＯ_３の共蒸着薄膜（ＭｏＯ_３の体積濃度：２０％）からなる厚さ４０ｎｍの正孔注入層と、α−ＮＰＤからなる厚さ２０ｎｍの正孔輸送層とを隔壁間に製膜した。その後、赤色ＥＬ層用のホスト材料として４，４−Ｎ，Ｎ’−ジカルバゾール−ビフェニル（ＣＢＰ）を用いると共にゲスト材料としてトリス（１−フェニルイソキノリン）イリジウム（III）錯体（Ｉｒ（ｐｉｑ）_３）を用い、厚さ４０ｎｍの赤色ＥＬ層Ｒを所定パターンで形成し、次いで、緑色ＥＬ層用のホスト材料として４，４−Ｎ，Ｎ’−ジカルバゾール−ビフェニル（ＣＢＰ）を用いると共にゲスト材料としてトリス（２−フェニルピリジン）イリジウム（III）錯体（Ｉｒ（ｐｐｙ）_３）を用い、厚さ４０ｎｍの緑色ＥＬ層Ｇを所定のパターンで形成し、次いで、青色ＥＬ層用のホスト材料として９，１０−ジ−２−ナフチルアントラセン（ＤＮＡ）を用いると共にゲスト材料として１−ｔｅｒｔ−ブチル―ペリレン（ＴＢＰ）を用い、厚さ４０ｎｍの青色ＥＬ層Ｂを所定のパターンで形成して各ＥＬ層を形成した。

次いで、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム錯体（Ａｌｑ３）からなる厚さ２０ｎｍの電子輸送層、およびＬｉＦからなる厚さ０．５ｎｍの電子注入層、を順次パターン形成して各色のＥＬ層（Ｒ，Ｇ，Ｂ）を形成した。上記の各ＥＬ層において、ホスト材料とゲスト材料との配合割合は、赤色ＥＬ層、緑色ＥＬ層、青色ＥＬ層のいずれも２０：１になるように調整した。

各ＥＬ層から発光した発光輝度を、トプコン社製の分光放射計（型名：ＳＲ−２）を用いて測定した。各色のピークトップは、青色ＥＬ層が４４５ｎｍで、緑色ＥＬ層が５１０ｎｍで、赤色ＥＬ層が６２５ｎｍであった。

得られた円偏光分離層と遮光層と着色層を備えた基材１と、上記で得られた有機ＥＬ発光体を備えた基材２とを、接着剤（商品名：ＮＴ−０１ＵＶ、日東電工社製）を介して貼り合わせ、さらに、基材１の視認側（基材２の貼り合せ面と逆側）に円偏光板を貼り合せて、有機ＥＬ素子を作製した。このとき、遮光層の格子パターンと有機ＥＬ発光体の非発光エリアのパターンとはほぼ同じであり、パターンの位置を合わせて貼り合せ、遮光層の開口から有機ＥＬ発光体の光が大部分通過できるようにした。

実施例２
着色層を形成しなかった以外は、実施例１と同様にして、遮光層と円偏光分離層を備える有機ＥＬ素子を作製した。

実施例３
また、実施例１において、基材１上に遮光層および着色層を先に形成した後に、着色層上に円偏光分離層を形成した以外は、実施例１と同様にして、有機ＥＬ素子を作製した。

比較例１
遮光層および着色層を形成しなかった以外は、実施例１と同様にして、有機ＥＬ素子を作製した。

比較例２
円偏光分離層、遮光層および着色層を形成しなかった以外は、実施例１と同様にして、有機ＥＬ素子を作製した。

評価試験
実施例１〜３および比較例１、２の有機ＥＬ素子において、明室でのコントラストおよび映像の外観評価を行った。測定環境は、蛍光灯下通常オフィス並みの600lx程度の明室とし、各ＥＬディスプレイは床に対して垂直に配置した。蛍光灯照明は天井に配置した。コントラストは、輝度計（CS-100A、ミノルタ製）を用いて、明室下での白表示時の有機ＥＬ素子の輝度と明室下での黒表示時の有機ＥＬ素子の輝度とを測定し、白表示緯度／黒表示輝度によって算出した。輝度はディスプレイ正面、垂直方向より測定した。結果は表１に示される通りであった。

表１の結果からも明らかなように、白表示の輝度は、実施例１は比較例２に対して１．２倍であり、また実施例２は比較例２に対して１．５倍であり、実施例３は比較例２に対して１．３倍であり、輝度の向上が確認され、光利用効率の向上がみられた。

コントラストは、比較例２に対して、実施例１〜実施例３は１．２倍であり、また比較例１に対しては１．８倍であり、コントラストの飛躍的向上がみられた。

映像の外観は、実施例１〜３は、比較例１および２に対して、明るい環境下でも鮮明で色鮮やかに視認することができた。さらに、実施例１では外光による斜視色変化も改善されていた。

さらに、実施例１の有機ＥＬ素子において、遮光層の開口率を２０％、４０％および６０％とし、着色層の各色のピーク透過率が８０％、６０％および４０％となるように調整したものをそれぞれ作製した。

また、実施例３の有機ＥＬ素子についても、上記と同様にして、遮光層の開口率および着色層のピーク透過率を可変させたものをそれぞれ作製した。

得られた各有機ＥＬ素子について、明室での映像の鮮明性について官能評価を行った。なお、評価環境は、蛍光灯下通常オフィス並みの600lx程度の明室とし、各ＥＬディスプレイは床に対して垂直に配置した。蛍光灯照明は天井に配置した。

評価基準は以下の通りとした。
◎：比較例１の有機ＥＬ素子に比べ、格段に鮮明である
○：比較例１の有機ＥＬ素子に比べ、明らかに鮮明である
△：比較例１の有機ＥＬ素子に比べ、若干ではあるが鮮明である
×：比較例１の有機ＥＬ素子の方が鮮明である。

評価結果は、下記の表２に示される通りであった。

また、実施例３の有機ＥＬ素子についても、上記と同様に遮光層の開口率を２０％、４０％および６０％とし、着色層の各色のピーク透過率が８０％、６０％および４０％となるように調整したものをそれぞれ作製し、同様の評価を行った。

その結果、実施例１の有機ＥＬ素子と同様の結果が得られた。

本発明によるＥＬ素子の概略断面図を示す。本発明の好ましい態様によるＥＬ素子の概略断面図を示す。本発明の好ましい態様によるＥＬ素子の概略断面図を示す。本発明の好ましい態様によるＥＬ素子の概略断面図を示す。本発明の好ましい態様によるＥＬ素子の概略断面図を示す。本発明の好ましい態様によるＥＬ素子の概略断面図を示す。本発明の好ましい態様によるＥＬ素子の概略断面図を示す。本発明の好ましい態様によるＥＬ素子の概略断面図を示す。本発明の好ましい態様によるＥＬ素子の概略断面図を示す。本発明において用いられる、挟帯域反射性の円偏光分離層の反射プロファイルを示したものである。本発明において用いられる、広帯域反射性の円偏光分離層の反射プロファイルを示したものである。本発明において用いられる、挟帯域反射性の円偏光分離層の反射プロファイルを示したものである。本発明において用いられる、広帯域反射性の円偏光分離層の反射プロファイルを示したものである。本発明において用いられる、鏡面反射性を有する円偏光分離層の反射特性を示したものである。本発明において用いられる、拡散反射性を有する円偏光分離層の反射特性を示したものである。本発明において用いられる、挟拡散反射性を有する円偏光分離層の反射特性を示したものである。従来の、円偏光分離層を有さないＥＬ素子の概略断面図を示す。従来の、遮光層を有さないＥＬ素子の概略断面図を示す。

符号の説明

１．ＥＬ層
２．円偏光板
３．反射電極層（反射層）
４．円偏光分離層
５．遮光層
６，７．基材
８．保護層
９．隔壁
１０．接着層
１１．透明電極
１２．着色層

Claims

複数の発光領域が画素状に配列されたエレクトロルミネッセント層と、前記エレクトロルミネッセント層の視認側に設けられた円偏光板と、前記エレクトロルミネッセント層の視認側の反対側に設けられた光反射層と、を備えたエレクトロルミネッセント素子に用いられる光学部材であって、
円偏光分離層および遮光層を含んでなり、
前記円偏光分離層および前記遮光層が、前記円偏光板と前記エレクトロルミネッセント層との間に配置されていることを特徴とする、光学部材。
前記円偏光分離層および前記遮光層が、視認側から、円偏光分離層、遮光層の順で積層されている、請求項１に記載の光学部材。
前記円偏光分離層および前記遮光層が、視認側から、遮光層、円偏光分離層の順で積層されている、請求項１に記載の光学部材。
前記遮光層が、前記エレクトロルミネッセント層の非発光領域に対応するようにパターニングされてなる、請求項１〜３のいずれか一項に記載の光学部材。
前記円偏光分離層が、前記エレクトロルミネッセント層の発光領域に対応するようにパターニングされてなる、請求項１〜４のいずれか一項に記載の光学部材。
前記円偏光分離層が、前記エレクトロルミネッセント層の各発光波長域に対応した反射ピーク波長を有する挟帯域反射層である、請求項１〜５のいずれか一項にエレクトロルミネッセント素子。
前記円偏光分離層が、前記エレクトロルミネッセント層の発光波長域が青色の場合において、エレクトロルミネッセント層からの青色発光ピーク波長よりも短波長側の反射ピーク波長を有する挟帯域反射層である、請求項６のいずれか一項に記載の光学部材。
前記円偏光分離層が、前記エレクトロルミネッセント層の発光波長域が赤色の場合において、エレクトロルミネッセント層からの赤色発光ピーク波長よりも長波長側の反射ピーク波長を有する挟帯域反射層である、請求項６のいずれか一項に記載の光学部材。
前記円偏光分離層が、前記エレクトロルミネッセント層の全発光波長域に対応した反射帯域を有する広帯域反射層である、請求項１〜５のいずれか一項に記載の光学部材。
前記円偏光分離層が鏡面反射性を有する、請求項１〜９のいずれか一項に記載の光学部材。
前記円偏光分離層が、反射光の偏光状態を実質的に維持できる拡散反射性を有する、請求項１〜９のいずれか一項に記載の光学部材。
前記円偏光分離層が、狭拡散反射性を有する、請求項１１に記載の光学部材。
前記円偏光分離層が、コレステリック液晶から形成されたものである、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の光学部材。
請求項１〜１３のいずれか一項に記載の光学部材と、エレクトロルミネッセント層の発光領域からの光の波長を透過する着色層とを備えた、カラーフィルタ。
前記着色層が、パターニングされた遮光層の非遮光領域に設けられている、請求項１４に記載のカラーフィルタ。
前記遮光層の開口率が４０％以下である、請求項１４または１５に記載のカラーフィルタ。
前記着色層の、前記エレクトロルミネッセント層の発光領域からの光の波長の透過率が、８０〜１００％である、請求項１６に記載のカラーフィルタ。
前記遮光層の開口率が２０％以下である場合、前記着色層の、前記エレクトロルミネッセント層の発光領域からの光の波長の透過率が、６０〜１００％である、請求項１６に記載のカラーフィルタ。
前記円偏光分離層が、前記着色層の各透過波長域に対応した反射ピーク波長を有する挟帯域反射層である、請求項１４に記載のカラーフィルタ。
前記円偏光分離層が、前記着色層の透過波長域が青色の場合において、前記着色層の青色透過ピーク波長よりも短波長側の反射ピーク波長を有する挟帯域反射層である、請求項１９に記載のカラーフィルタ。
前記円偏光分離層が、前記着色層の透過波長域が赤色の場合において、前記着色層の赤色透過ピーク波長よりも長波長側の反射ピーク波長を有する挟帯域反射層である、請求項１９に記載のカラーフィルタ。
前記円偏光分離層が、前記着色層の各透過波長域を全て含む波長域に対応した反射帯域を有する広帯域反射層である、請求項１４に記載のカラーフィルタ。
複数の発光領域が画素状に配列されたエレクトロルミネッセント層と、前記エレクトロルミネッセント層の視認側に設けられた円偏光板と、前記エレクトロルミネッセント層の視認側の反対側に設けられた光反射層と、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の光学部材と、を備えたエレクトロルミネッセント素子。
前記エレクトロルミネッセント層が、異なる発光波長を有する複数の発光領域を備えてなる、請求項２３に記載のエレクトロルミネッセント素子。
前記エレクトロルミネッセント層が、白色光を発光する発光領域を含む、請求項２４に記載のエレクトロルミネッセント素子。