(57)【要約】【課題】発光層から出射する光を効率良く表示に寄与させて明るい表示を実現すると共に、発光層裏面の反射性部材による外光の反射を低減して明るい環境下でも高いコントラスト比の表示を実現する。【解決手段】発光層１１０と、その裏面に配置した光反射性部材３００とを有し、発光層１１０の表面側に青色に相当する波長領域の光を反射と透過により２種類の偏光成分に分離する偏光分離手段５００、位相差板７００、偏光板６００とを配置した。【選択図】　　　　図１
2004030955.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マトリクス状に配置した複数の画素を構成する発光素子を有する表示装置であって、
前記発光素子は、発光層とこの発光層の裏面に配置した光反射面を有し、
前記発光層の表面側には、発光層から出射する光を反射と透過により２種類の偏光成分に分離する偏光分離手段と位相差板および偏光板とを備え、
前記発光層は、これを透過する光の偏光状態を略維持するものであり、
前記光反射面は、少なくとも垂直入射した円偏光の大部分が回転方向が逆の円偏光として反射する反射面であり、
前記偏光分離手段は、５２０ｎｍから６００ｎｍの波長領域の反射率が波長５００ｎｍ以下の領域の反射率よりも低いことを特徴とする表示装置。
【請求項２】
前記偏光分離手段は、青色に相当するの波長の反射が他の色の波長の反射よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前記偏光分離手段は、５００ｎｍ以下の波長領域に、その他の可視波長領域よりも反射率が高い波長領域を有することを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項４】
前記偏光分離手段はコレステリック液晶層からなり、前記位相差板は１／４波長板であって、前記発光層側から前記偏光分離手段、前記位相差板、前記偏光板をこの順に配置したことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の表示装置。
【請求項５】
前記偏光分離手段は実質的に１種類の螺旋ピッチからなるコレステリック液晶層であり、前記コレステリック液晶層の選択反射の中心波長が４００ｎｍから４９０ｎｍの間にあることを特徴とする請求項４に記載の表示装置。
【請求項６】
前記偏光分離手段は青色を発光する発光素子に対応する位置に選択的に形成されていることを特徴とする請求項５に記載の表示装置。
【請求項７】
前記偏光分離手段は実質的に１種類の螺旋ピッチからなるコレステリック液晶層であり、前記コレステリック液晶層の選択反射の中心波長が４００ｎｍから５００ｎｍの間にあり、主たる反射帯域と異なる反射のピーク波長が５１０ｎｍから６００ｎｍの間にあることを特徴とする請求項５に記載の表示装置。
【請求項８】
前記発光素子から構成される画素の非発光領域に、少なくとも前記偏光分離手段が反射する主たる波長領域の光の反射を減らす反射防止手段を備えることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の表示装置。
【請求項９】
前記偏光分離手段は螺旋ピッチが異なる複数のコレステリック液晶層からなり、前記コレステリック液晶層の最大の選択反射が得られる波長領域の中心波長が４００ｎｍから４９０ｎｍの間にあること特徴とする請求項４に記載の表示装置。
【請求項１０】
前記偏光分離手段は螺旋ピッチが異なる複数のコレステリック液晶層からなり、
前記複数のコレステリック液晶層のうち、選択反射の波長帯域の中心波長が４００ｎｍから５００ｎｍの間にあるコレステリック液晶層は最大反射率で反射する膜厚以上の膜厚であり、これ以外のコレステリック液晶層の膜厚は最大反射率で反射する膜厚よりも薄いこと特徴とする請求項４に記載の表示装置。
【請求項１１】
前記偏光分離手段を構成する前記複数のコレステリック液晶層は積層されていることを特徴とする請求項９または請求項１０に記載の表示装置。
【請求項１２】
前記偏光分離手段を構成する複数のコレステリック液晶層は、当該偏光分離手段の面内方向に塗り分けされており、
青色を発光する発光素子に対応する位置には青色に相当する波長領域に選択反射の波長領域を有するコレステリック液晶層を配置し、
緑色を発光する発光素子に対応する位置には緑色に相当する波長領域に選択反射の波長領域を有するコレステリック液晶層を配置し、
赤色を発光する発光素子に対応する位置には赤色に相当する波長領域に選択反射の波長領域を有するコレステリック液晶層を配置したことを特徴とする請求項９または請求項１０に記載の表示装置。
【請求項１３】
前記偏光分離手段は螺旋ピッチが連続的に異なるコレステリック液晶層からなり、前記コレステリック液晶層の最大の選択反射が得られる波長領域が５００ｎｍ以下にあること特徴とする請求項４に記載の表示装置。
【請求項１４】
前記偏光分離手段は、所定の波長領域の直線偏光成分は反射し、それ以外の光は透過する直線偏光分離手段であり、
前記位相差板は１／４波長板であって、前記発光層側から前記位相差板、前記偏光分離手段、前記偏光板がこの順に配置されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の表示装置。
【請求項１５】
前記発光素子は、光反射面としても機能する電極と、有機薄膜からなる発光層と透明電極とを積層した有機発光ダイオードであることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の表示装置。
【請求項１６】
前記発光層と前記偏光分離手段との間に気体が封入された空隙を有し、前記空隙と前記発光層との距離が発光層から出射する光の波長の４分の１以下であることを特徴とする請求項１５に記載の表示装置。
【請求項１７】
反射電極と有機発光層および対向電極をこの順で内面に有してマトリクス状に配置した複数の画素を構成する第１の基板と、前記第１の基板の内面に対向する内面に偏光分離手段を有すると共に外面に位相差板と偏光板とをこの順で有する光透過性の第２の基板とで構成した表示装置であって、
前記偏光分離手段はコレステリック液晶層からなり、前記位相差板は１／４波長板であることを特徴とする表示装置。
【請求項１８】
対向電極と有機発光層および反射電極をこの順で内面に有してマトリクス状に配置した複数の画素を構成し、外面に偏光分離手段と位相差板および偏光板とをこの順で有する光透過性の基板と、前記反射電極側を覆って設置された封止板とで構成した表示装置であって、
前記偏光分離手段はコレステリック液晶層からなり、前記位相差板は１／４波長板であることを特徴とする表示装置。
【請求項１９】
前記第１の基板の内面に前記画素を選択し駆動するためのアクティブ素子を有することを特徴とする請求項１７または１８に記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発光素子の発光動作を制御して表示を行う表示装置に係り、特に発光層の裏面等に光反射面を有する有機発光ダイオードなどの発光素子と、これを備える表示装置に利用して有効な技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
有機発光ダイオード（Ｏｒｇａｎｉｃ　Ｌｉｇｈｔ−Ｅｍｉｔｔｉｎｇ　Ｄｉｏｄｅ）は有機薄膜からなる発光層に正負の電荷を注入することにより電気エネルギーを光エネルギーに変換して発光する素子（有機発光素子）である。この種の有機発光ダイオードから構成される表示装置（以下、ＯＬＥＤ表示装置とも呼ぶ）は液晶表示装置に代表される非発光型の表示装置とは異なり、自発光型であるためバックライトなどの補助光源が不要なことから薄型、軽量であるという特徴を有する。さらに、ＯＬＥＤ表示装置は視野角が広く、表示の応答速度が早いといった特徴を有する。
【０００３】
図２２は従来のＯＬＥＤ表示装置の一例を示す一部概略断面図である。このＯＬＥＤ表示装置は、透明基板４００に陽極として機能する透明電極２００、ホール輸送層１０２、発光層１００、電子輸送層１０１、陰極として機能する光反射性の金属からなる反射電極３００を順次積層した構造となっている。透明電極２００と反射電極３００との間に直流電圧を印加すると、透明電極２００から注入されたホールがホール輸送層１０２を経由して、また、反射電極３００から注入された電子が電子輸送層１０１を経由して、それぞれが発光層１００に到達し、電子−ホールの再結合が生じてここから所定の波長の発光が生じる。
【０００４】
発光層１００から出射した光のうち、透明電極２００側に向かった光１０００は透明電極２００を通過して透明基板４００から出射する。また、反射電極３００に向かった光１００１は反射電極３００で反射して、発光層１００、透明電極２００等を通過して同じく透明基板４００から出射する。従って、このようなＯＬＥＤ表示装置では、反射電極を反射率の高い電極にして透明電極側から出射する光量を増やすようにすることが、明るい画像を得るために重要である。
【０００５】
ところで、このような構造では、発光していない状態では反射電極が反射率の高い鏡のような状態であるため、明るい環境下では周囲の景色が写り込んで画質が劣化したり、外光の反射によって黒表示が暗くならずコントラスト比が低下するという解決しなければならない課題を生ずる。この課題を解決する方法として、透明基板４００の光出射面側に円偏光板８００を配置した構造が実用化されている。円偏光板８００は偏光板６００と１／４波長板として機能する位相差板７００から構成される。円偏光板８００は以下の通り作用する。
【０００６】
周囲からＯＬＥＤ表示装置に入射する外光２０００は一般に無偏光であるが、偏光板６００を通過する際、特定の１方向に偏光面を持つ直線偏光は透過し、これと偏光面が直交する直線偏光は吸収される。偏光板６００を透過した直線偏光は位相差板７００の作用を受け、偏光面が回転する円偏光（ここでは例えば右回りの円偏光）となる。位相差板７００を通過した光は反射電極３００で反射する際、回転方向が逆の円偏光（左回りの円偏光）になる。反射電極３００で反射した光２０００Ｒは再び位相差板７００に入射し、これを通過するときその作用を受けて直線偏光に変換されて今度は偏光板６００で吸収されるため外部には戻らなくなる。つまり、外光の反射電極３００での反射は抑制されて黒表示が暗くなるためコントラスト比が著しく改善される。このような構造は特表平８−５０９８３４号公報、特開平９−１２７８８５号公報等に記載されている。しかし、円偏光板を備えたＯＬＥＤ表示装置では、発光層から出射する光の一部が円偏光板で吸収されるため表示が暗くなるという問題を有する。これは、一般に発光層から出射する光は非偏光であるため円偏光板を構成する偏光板で半分程度の光が吸収されるためである。
【０００７】
この偏光板で吸収される光を減らして明るい表示を実現する方法として、１／４波長板と発光層との間にコレステリック液晶層からなる円偏光選択反射手段を備えるＯＬＥＤ表示装置が提案されている。このような構造は特開２００１−３１１８２６号公報、特開２００１−３５７９７９号公報に記載されている。この場合、発光層から出射した光はコレステリック液晶層に入射し、特定の円偏光成分は反射し、これと回転方向が異なる円偏光成分は透過する。コレステリック液晶層を透過した光は１／４波長板を通過する際、その作用を受けて直線偏光に変換されて偏光板を透過する。
【０００８】
一方、コレステリック液晶層で反射した光は発光層側に戻り、反射電極で反射するが、その反射の際、回転方向が逆向きの円偏光となる。反射電極で反射した光は再びコレステリック液晶層に入射し、今度はこれを通過し、１／４波長板の作用を受けて直線偏光に変換され、偏光板を透過する。つまり、発光層から出射した光のうち、偏光板で吸収されることになる偏光成分の光を偏光板に吸収される前にコレステリック液晶層で反射し、再利用することで明るい表示を得るというものである。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記した従来技術では発光層から出射して偏光板を透過する光は増えるので、円偏光板だけを備えた場合に比べて明るい表示が得られる。しかし、周囲が明るい環境下で使用する場合には周囲からＯＬＥＤ表示装置に入射する外光に関して以下の課題を生じる。ＯＬＥＤ表示装置に入射する外光は一般に無偏光であり、偏光板を通過する際、少なくともその半分は偏光板に吸収される。偏光板を通過した光は１／４波長板を透過する際、その作用を受け、円偏光（例えば右回りの円偏光）となり前記コレステリック液晶層を透過する。コレステリック液晶層を透過した光は発光層を偏光状態を略維持したまま透過し、反射電極で反射する際、回転方向が逆の円偏光（左回りの円偏光）となり、再びコレステリック液晶層に入射した際に反射する。
【００１０】
コレステリック液晶層で反射した光は再び反射電極で反射し、回転方向が逆の円偏光（右回りの円偏光）となるため、今度はコレステリック液晶層を透過し、１／４波長板及び偏光板を通過して外部にでてしまう。これは、コレステリック液晶層を配置することで外光の不要反射が増加することを意味し、明るい環境下では黒表示が十分に暗くならずコントラスト比が著しく低下すること示す。
【００１１】
上記の公報における従来技術では、可視波長領域内で広い選択反射の波長領域を実現するために、螺旋ピッチの異なる複数のコレステリック液晶層を積層したり、螺旋ピッチが連続的に変化したコレステリック液晶層を用いることが記述されている。或いは、その実施例としてコレステリック液晶層の選択反射の中心波長を明所視の比視感度が高い５５０ｎｍとしている。これらの条件はコレステリック液晶層を配置することで生じる外光の不要反射が大きくなる条件であり、明るい環境下でのコントラスト比は著しく低下してしまう。つまり、従来技術ではコレステリック液晶層などの偏光分離手段を備えた場合に生じる外光の反射の増大といった問題に対しては何ら記述がなく、特に対処がなされていなかった。
【００１２】
ところで、有機発光ダイオードでフルカラーの表示装置を実現する方法のひとつとして３原色（赤（Ｒ），緑（Ｇ），青（Ｂ））に対応した発光層等からなる画素を直接塗りわける方式（以下、ＲＧＢ並置型）が提案されている。この方法は各色画素を最適条件で形成することで高い効率が期待できる。しかし、現状の有機発光ダイオードは発光が所望の波長になかったり、発光波長の分布が広くなだらかであるため、十分な色再現範囲が得られるとはいえない。
【００１３】
また、色毎に発光効率（ｌｍ／Ｗ）が異なるため、白色を表示する場合には色毎に電力が大きく異なってしまう。現状では緑色発光の有機発光ダイオードが最も発光効率が高いが、各発光色の色度のバランスが悪いため、発光効率の高い緑色発光の有機発光ダイオードの発光強度を相対的に小さくし、発光効率の低い赤色や青色を発光する有機発光ダイオードの発光強度を大きくする必要があるため、全体の効率が低くなってしまう。
【００１４】
本発明は上記実状に鑑みてなされたもので、その目的は有機発光ダイオードから出射した光を効率良く表示に寄与させることで明るい表示を実現すると同時に、外光の反射を低減することで明るい環境下でも高いコントラスト比の表示を実現する表示装置を提供することにある。また、発光色毎の電力の違いを縮小し、効率を高めたカラーの表示装置を提供することにある。この他の目的については以下の記述から明らかになるであろう。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の表示装置は、マトリクス状に配置した複数の画素を構成する発光素子を有し、該発光素子は、発光層と、この発光層の裏面に配置した光反射面とを有する。発光層の表面側には、該発光層から出射する光を反射と透過により２種類の偏光成分に分離する偏光分離手段と、位相差板、および偏光板とを備える。発光層は、これを透過する光の偏光状態を略維持するものであり、光反射面は少なくとも垂直入射した円偏光の大部分が回転方向が逆の円偏光として反射する反射面であり、上記偏光分離手段として青色に相当する波長の反射が他の色の波長の反射よりも大きいものを用いる。
【００１６】
上記の偏光分離手段としては、例えばコレステリック液晶層を用いることができる。この場合、コレステリック液晶層としては、その選択反射により最大の反射率が得られる主たる波長領域を明所視の比視感度が高い波長５２０〜６００ｎｍを避けて、青色に相当する波長領域とする。具体的には、コレステリック液晶層は選択反射の中心波長が４００ｎｍから４９０ｎｍの間にあり、主たる選択反射の波長領域が５１０ｎｍ以下の範囲とすることが望ましい。また、発光素子から構成される画素の非発光領域には、少なくとも偏光分離手段が反射する主たる波長領域の光の反射を減らす効果を有する反射防止手段を備える。
【００１７】
このような構造の表示装置では、発光層から出射した光は直接、あるいは発光層の裏面に配置した光反射面で反射した後、偏光分離手段を構成するコレステリック液晶層に入射する。このとき、発光層から出射して偏光分離手段に入射する光は非偏光であるため、偏光分離手段の反射の波長領域に相当する光うち、一方の回転方向の円偏光（例えば、ここでは左回りの円偏光）成分は反射し、これとは逆回りの円偏光（右回りの円偏光）成分と、偏光分離手段の反射の波長領域以外の光は偏光分離手段を透過する。
【００１８】
偏光分離手段を透過した光のうち、該偏光分離手段の反射の波長領域に対応する光は位相差板の作用により円偏光から直線偏光に変換され、偏光板で吸収されることなく透過して観察者へ向かい、偏光分離手段の反射の波長領域以外の光は偏光板で約半分が吸収されたのち観察者へ向かう。
【００１９】
一方、偏光分離手段で反射した光は、発光層を偏光状態を略維持したまま透過し、光反射面で反射して再び偏光分離手段に向かうが、光反射面での反射の際、回転方向が逆の円偏光（右回りの円偏光）となる。このため今度は偏光分離手段を透過して位相差板の作用により偏光板を透過する直線偏光に変換されて、偏光板を透過して観察者へ向かう。つまり、本発明の表示装置では、発光層から出射した光のうち青色に相当する波長の光は偏光板でほとんど吸収されることなく観察者へ向かうため、青色単色の輝度が向上する。これに対応して発光素子で消費される電力が低減される。
【００２０】
一方、明るい環境下において周囲から表示装置に入射する外光は一般に無偏光であるため偏光板を通過する際、少なくともその半分が吸収される。偏光板を通過した光は位相差板を透過する際、その作用を受け、円偏光（例えば右回りの円偏光）となり偏光分離手段を透過する。偏光分離手段を透過した光は発光層を偏光状態を略維持したまま透過し、光反射面で反射する際、回転方向が逆の円偏光（左回りの円偏光）となり、再び偏光分離手段に入射する。偏光分離手段では青色に相当する明所視の比視感度が低い波長領域の光は多く反射し、それ以外の波長の光は大部分が透過する。偏光分離手段を透過した光は位相差板の作用を受けて直線偏光となり偏光板で吸収されるため外部にはでない。一方、偏光分離手段で反射した光は、再び光反射面で反射した後、コレステリック液晶層、位相差板、偏光板を通過して外部にでる。この光は大部分が明所視の比視感度が低く暗いため、明るい環境下であっても外光の大部分がカットされるため黒表示が暗くなりコントラスト比の高い表示が実現できる。
【００２１】
尚、表示装置に入射した外光のうち、発光素子の発光領域に入射する光は上記した通り、偏光分離手段の反射の波長領域に対応した光が反射するが、画素の非発光領域に備えられた反射防止手段に入射する光は偏光分離手段の反射の波長領域に対応する光の反射が抑制されるため、この分外光の反射が減って明るい環境下でのコントラス比の向上に寄与する。
【００２２】
なお、本発明は、上記の構成および後述の実施の形態における実施例の構成に限定されるものではなく、本発明の技術思想を逸脱することなく種々の変更が可能であることは言うまでもない。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、実施例の図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明に係る表示装置の基本構成と動作原理を説明するための概略構成を示す一部断面図である。また、図２は本発明に係る表示装置をフルカラー表示とした場合の基本構成と動作原理を説明するための概略構成を示す一部断面図である。まず、図１を参照して本発明の表示装置の基本構成と動作原理を説明する。本発明の表示装置に係る発光素子部は図示しない基板上に形成された陽極として機能する透明電極２００と、陰極および鏡面反射面として機能する反射電極３００と、陽極と陰極の間に形成した有機層１１０とから構成される有機発光ダイオード２４と、有機発光ダイオード２４の表側（透明電極２００側）に順に配置した偏光分離手段５００と、位相差板７００と、偏光板６００とから構成される。
【００２４】
有機発光ダイオード２４を構成する有機層１１０は陽極（透明電極２００）と陰極（反射電極３００）との間に陰極（反射電極３００）側から順に電子輸送層１０１、発光層１００、ホール輸送層１０２を積層配置したものを用いることができる。尚、発光層１００と電子輸送層１０１は兼用できる材料を用いることで１層としても良い。また、有機発光ダイオード２４の構造としてはこの他に陽極（透明電極２００）とホール輸送層１０２の間に陽極バッファ層を配置したものを用いてもよい。陽極（透明電極２００）には仕事関数の高い透明な電極材料を用いれば良く、例えばＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ　ｔｉｎ　ｏｘｉｄｅ）が好適である。また、ＩＺＯ（：Ｉｎｄｉｕｍ　ｚｉｎｃ　ｏｘｉｄｅ　）を用いることもできる。
【００２５】
陰極である反射電極３００には仕事関数の低いＡｌ、Ｍｇ、Ｍｇ−Ａｇ合金やＡｌ−Ｌｉ合金などを用いることができる。Ａｌ単体では駆動電圧が高く、寿命が短いことから有機層との間に極薄いＬｉ化合物（酸化リチウムＬｉ２Ｏ，フッ化リチウムＬｉＦなど）を挿入してＡｌ−Ｌｉ合金に匹敵する特性を得るようにしたものを用いても良い。また、陰極に接する部分の有機層をリチウムやストリンチウムなどの反応性の高い金属でドーピングして駆動電圧を低くするようにしても良い。尚、反射電極３００は光の反射率が高い材料から構成されることが、発光層から出射した光の利用効率向上の面から望ましい。さらに、反射電極３００は後述する理由から少なくとも垂直入射した円偏光を回転方向が逆の円偏光として反射する鏡面であることが外光反射の低減、及び発光層から出射した光の利用効率向上という面から望ましい。
【００２６】
有機層１１０は陽極（透明電極２００）と陰極（反射電極３００）との間に所定の電圧が印加されたとき所望の色で発光する材料を用いる。赤色発光用の材料としては、例えばホール輸送層１０２はα−ＮＰＤ（Ｎ、Ｎ’−ジ（α−ナフチル）−Ｎ、Ｎ’−ジフェニル１、１’−ビフェニル−４、４’−ジアミン）や、トリフェニルジアミン誘導体ＴＰＤ（Ｎ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）１，１’−ビフェニル−４，４’−ジアミン）を用いることができる。電子輸送性発光層（電子輸送層１０１と発光層１００を兼用）はＡｌｑ３（トリス（８−キノリノレート）アルミニウム）にＤＣＭ−１（４−（ジシアノメチレン）−２−メチル−６−（ｐ−ジメチルアミノスチリル）−４Ｈ−ピランを分散したものを用いることができる。
【００２７】
緑色発光用の材料としては、例えばホール輸送層１０２はα−ＮＰＤや、トリフェニルジアミン誘導体ＴＰＤ、電子輸送性発光層（電子輸送層１０１と発光層１００を兼用）はＡｌｑ３やＢｅｂｑ、あるいはキナクリドンでドーピングしたＡｌｑ３を用いることができる。
【００２８】
青色発光用の材料としては、例えばホール輸送層１０２はα−ＮＰＤ、トリフェニルジアミン誘導体ＴＰＤ、発光層１００はＤＰＶＢｉ（４，４’−ビス（２，２−ジフェニルビニル）ビフェニル）、あるいはこれとＢＣｚＶＢｉ（４，４’−ビス（２−カルバゾールビニレン）ビフェニル）からなる材料、またはジスチリルアリレーン誘導体をホストとし、ジスチリルアミン誘導体をゲストとしてドーピングしたものを用いることができる。電子輸送層１０１としてはＡｌｑ３を用いることができる。また、電子輸送性発光層（電子輸送層１０１と発光層１００を兼用）としてＺｎ（ｏｘｚ）２（２−（ｏ−ヒドロキシフェニル）−ベンズオキサゾールの亜鉛錯体）を用いることができる。
【００２９】
一方、上記低分子系の材料の他にポリマー系の材料を用いることができる。ポリマー系の材料としてはＰＥＤＴ／ＰＳＳ（Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ　ｄｉｏｘｙｔｈｉｏｐｈｅｎｅとＰｏｌｙｓｔｙｌｅｎｅ　ｓｕｌｐｈｏｎａｔｅの混合層）とＰＰＶ（ｐｏｌｙ（ｐ−ｐｈｅｎｙｌｅｎｅ　ｖｉｎｙｌｅｎ））の積層膜をホール輸送層１０２、発光層１００として用いることができる。この場合は、電子輸送層を設けないが、必要に応じて設けるようにしてもよい。
【００３０】
また、緑色の発光はＰＰＶに緑インクを調合したもの、赤色の発光は緑インクに赤発光ドーパントとしてローダミン１０１を添加調合したもので実現でき、青色の発光層としてはＦ８（Ｐｏｌｙ（ｄｉｏｃｔｙｌｆｌｕｏｒｅｎｅ））を用いることができる。また、ポリマー系の材料としては、この他にＰＶＫ（ポリビニルカルバゾール）のような色素含有ポリマーを用いることができる。いずれにしても、有機層１１０を構成する各層は数十ｎｍ程度と薄く、これを透過する光の偏光状態はほぼ維持されるものである。
【００３１】
以上から構成される有機発光ダイオード２４では、陽極である透明電極２００と陰極である反射電極３００とに直流電源を接続し、透明電極２００と反射電極３００との間に直流電圧を印加すると、透明電極２００から注入されたホールがホール輸送層１０２を経由して、また、反射電極３００から注入された電子が電子輸送層１０１を経由して、それぞれが発光層に到達し、電子−ホールの再結合が生じてここから所定の波長の発光が生じるものである。
【００３２】
透明電極２００の有機層１１０とは反対の側には順に偏光分離手段５００、位相差板７００、偏光板６００が積層配置される。偏光分離手段５００は所定の波長領域の光を反射と透過により２種類の偏光成分に分離する機能を有するものである。偏光分離手段５００としてはコレステリック液晶層が好適である。
【００３３】
コレステリック液晶層はヘリカルな分子配列に基づく特異な光学特性を示すもので、ヘリカル軸に平行に入射した光はコレステリック螺旋のピッチに対応する波長において、螺旋の回転方向に応じて一方の回転方向の円偏光成分は反射し、他方は透過するという選択反射を示すものである。コレステリック液晶層による選択反射の中心波長λ０と、その波長帯域Δλはそれぞれ式（１）、式（２）で表される。
【００３４】
λ０＝ｎｍ・ｐ　　　　　　　　　　　　　　　　　　・・・・（１）
Δλ＝Δｎ・　ｐ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　・・・・（２）
ここで、ｐはコレステリック液晶層の螺旋ピッチ、ｎｍは液晶の平均屈折率、Δｎは液晶の複屈折であり、液晶分子の長軸に平行及び垂直な方向の屈折率をそれぞれｎｅ、ｎＯとするとｎｍとΔｎはそれぞれ式（３）、式（４）で表される。
ｎｍ　＝√（（ｎｅ２　＋ｎＯ２　）／２）・・・・（３）
Δｎ＝ｎｅ−ｎＯ　　　　　　　・・・・（４）
【００３５】
コレステリック液晶層としてはコレステリック液晶をポリマー化したフィルム状のものを用いると良い。例えばトリアセチルセルロースフィルム上にポリビニルアルコールなどの配向膜を形成し、配向処理したものにコレステリック液晶ポリマーを形成したものを用いれば良い。
【００３６】
ここで、フルカラー表示を行う表示装置を実現しようとする場合、有機発光ダイオードの発光波長を画素毎に赤色、緑色、青色の３原色に対応したものとするとよい。つまり、図２に簡易的に示す通り、各画素を構成する赤色発光部２５Ｒ、緑色発光部２５Ｇ、青色発光部２５Ｂに対応して有機層１１０はそれぞれ赤色発光有機層、緑色発光有機層、青色発光有機層の３原色に塗り分けたものとし、画素毎に有機発光ダイオード２４の発光ピーク波長は異なったものとする。これに対してコレステリック液晶層の選択反射の波長領域、あるいは選択反射の中心波長λＯは青色発光画素の有機発光ダイオード２４の発光波長領域や発光ピーク波長に対応させる。
【００３７】
尚、青色発光画素の有機発光ダイオードから出射する光が青色として十分な色度が得られない場合には、コレステリック液晶層の選択反射の波長領域、及び選択反射の中心波長を有機発光ダイオードの発光ピーク波長や発光波長領域よりも短波長側にすることが望ましい。具体的には選択反射の中心波長は４００ｎｍ〜４９０ｎｍ、より好ましくは４２０ｎｍ〜４８０ｎｍとし、主たる選択反射の波長領域を５１０ｎｍ以下の波長とすることが望ましい。これは後述する理由から、外光の反射を最小限に抑制することと、青色として有効な光を効率良く利用して、青色の色純度を向上し、表示装置全体の効率を向上するためである。
【００３８】
図３は本発明の表示装置における偏光分離手段を構成するコレステリック液晶層の分光透過率の一例の説明図であり、上記のような青色光に対応した選択反射を有するコレステリック液晶層の分光透過率の一例である。図３では、コレステリック液晶層に無偏光を入射した場合の透過率の波長依存性を示す。位相差板７００及び偏光板６００は従来技術において、いわゆる円偏光板を構成するものである。つまり、偏光板６００はこれを通過する光のうち特定の１方向に偏光面を持つ直線偏光は透過し、これと偏光面が直交する直線偏光は吸収するものである。また、位相差板７００は偏光板６００を通過した直線偏光を略円偏光に変換する１／４波長板として機能するものを用いる。
【００３９】
偏光板６００は延伸させたポリビニルアルコールにヨウ素を吸収させて偏光機能を付与した膜の両面にトリアセチルセルロースの保護層を施したものを用いることができる。位相差板７００は透明な一軸延伸した高分子フィルム、例えばポリビニルアルコール、ポリカーボネート、ポリサルフォン、ポリスチレン、ポリアリレート、ノルボルネン系樹脂等を用いることができる。尚、一般に位相差板を構成する高分子フィルムには屈折率の波長依存性があるため、太陽光や照明光などの外光のように波長領域が広い光に対しては一種類の位相差板では十分な性能が得られない。このため位相差値の異なる位相差フィルムをその光学軸をずらして張り合わせ、広い波長範囲で１／４波長板として機能する位相差板を構成するようにしてもよい。尚、偏光板６００及び位相差板７００を通過した光の円偏光の回転方向が、偏光分離手段５００を構成するコレステリック液晶層が選択反射を示す円偏光（例えば左回りの円偏光）とは逆回りの円偏光（右回りの円偏光）となるように位相差板７００の遅相軸の向きを決定する。
【００４０】
次に、本発明の表示装置の動作を図１及び図２を参照しながら説明する。透明電極２００と反射電極３００とに直流電源を接続し、電流を流すと発光層１００から所定の波長の発光が生じる。発光層１００から出射した光１０００（図２では１０００Ｒ、１０００Ｇ、１０００Ｂ）は直接、あるいは反射電極３００で反射した後、透明電極２００側に向かい、透明電極２００を透過して偏光分離手段５００に入射する。この際、発光層１００から出射した光は非偏光であるため、偏光分離手段５００に入射した光のうちコレステリック液晶層の選択反射の波長領域に対応する一方の回転方向の円偏光（例えば、ここでは左回りの円偏光）成分は反射し、これ以外の光は透過する。
【００４１】
すなわち、コレステリック液晶層５００の選択反射の波長帯域に相当する青色の光は一方の回転方向の円偏光（例えば、ここでは左回りの円偏光）成分は反射し、これと回転方向が逆の円偏光（右回りの円偏光）成分は透過する。また、赤色の光と緑色の光は大部分がコレステリック液晶層５００を透過する。偏光分離手段５００を透過した光１００２のうち、コレステリック液晶層の選択反射の波長領域に相当する光は位相差板７００の作用により偏光板６００を透過する直線偏光に変換され、偏光板６００を透過して観察者１００００の方向へ向かう。また、偏光選択手段５００を透過した光１００２のうち、コレステリック液晶層の選択反射の波長領域に相当しない光は偏光板６００で約半分が吸収され、残りの光が透過して観察者１００００の方向へ向かう。
【００４２】
一方、偏光分離手段５００で反射した光１００３は、発光層等を偏光状態を略維持したまま透過し、反射電極３００で反射して再び偏光分離手段５００に向かうが、反射電極３００での反射の際、回転方向が逆の円偏光（右回りの円偏光）となるため、今度は偏光分離手段５００を透過する。偏光分離手段５００を透過した光１００３は位相差板７００の作用により偏光板６００を透過する直線偏光に変換され、偏光板６００を透過して観察者１００００の方向へ向かう。
【００４３】
従って、発光層１００から出射した光のうち、コレステリック液晶層の選択反射の波長領域に対応する光の大部分は偏光板６００で吸収されることなく観察者１００００側に向かう。つまり、従来、偏光板で吸収され、無駄となっていた光のうち、コレステリック液晶層の選択反射の波長領域に対応する青色に相当する光は偏光板で吸収される前に偏光分離手段（コレステリック液晶層）で反射して、再利用されるため明るくなるという効果がある。
【００４４】
次に、明るい環境下で周囲から表示装置に入射する外光について説明する。周囲から表示装置に入射する外光３０００は一般に無偏光であるが、偏光板６００を通過する際に所定の１方向に偏光面を持つ直線偏光は吸収され、これと偏光面が直交する直線偏光は透過する。偏光板６００を透過した直線偏光は位相差板７００の作用を受け、円偏光（ここでは例えば右回りの円偏光）となる。位相差板７００を通過した光は偏光分離手段５００を透過して、反射電極３００で反射する際、結果として位相が回転方向が逆の円偏光（左回りの円偏光）になる。反射電極３００で反射した光は偏光分離手段５００に入射するが、偏光分離手段５００を構成するコレステリック液晶層の選択反射の波長領域以外の波長の光３００１はそのまま偏光分離手段５００を透過し、選択反射の波長領域に相当する波長の光は反射する。偏光分離手段５００を透過した光３００１は位相差板７００の作用を受けて偏光板６００で吸収される直線偏光となり、偏光板６００で吸収されるため外部には戻らない。
【００４５】
一方、偏光分離手段５００で反射した光３００２は反射電極３００で反射して再び偏光分離手段５００に向かうが、反射電極３００での反射の際、回転方向が逆の円偏光となるため、今度は偏光分離手段５００を透過する。偏光分離手段５００を透過した光３００２は位相差板７００の作用により偏光板６００を透過する直線偏光に変換され、偏光板６００を透過して観察者１００００の方向へ向かう。つまり、表示装置に入射した外光３０００のうち少なくとも半分はまず偏光板６００で吸収される。偏光板６００を透過した光は反射電極３００で反射して、偏光分離手段５００に入射するがこのうち偏光分離手段５００を透過する光３００１は偏光板６００で吸収される。このため、外部に戻る光は、偏光分離手段５００を構成するコレステリック液晶層の選択反射の波長領域に相当するわずかな光３００２のみとなる。
【００４６】
図４は本発明の表示装置の分光反射率の一例を従来技術と比較して示す説明図であり、偏光分離手段５００として図３に例示した特性をもつコレステリック液晶層を用いた場合のＯＬＥＤ表示装置の分光反射率の一例を示す。図４には比較のため、従来技術の偏光分離手段として可視波長領域に広い選択反射の波長領域を実現するために、螺旋ピッチの異なる複数のコレステリック液晶層を積層した場合を併記した。
【００４７】
図４に示した通り、螺旋ピッチの異なる複数のコレステリック液晶層を積層する従来技術の場合、広い波長領域において分光反射率が高くなり、視感反射率が２０％と高くなる。これに対し、主たる選択反射の波長領域を青色に相当する波長領域とした場合には、分光反射率の高い波長領域はコレステリック液晶層の選択反射の波長領域に相当する光のみとなり、視感反射率は５％と従来技術の４分の１と低くなる。これは表示の明るさが同じであれば、外光下（明るい環境下）でのコントラスト比が４倍向上することを示す。
【００４８】
尚、この反射率の値は偏光板の表面反射４％を含む値であり、偏光板の表面に多層膜による反射防止膜を形成することを考慮すると本発明では反射率が従来技術の１０分の１と極めて小さくなり、外光下（明るい環境下）でのコントラスト比が１０倍向上することを示す。つまり、本発明の表示装置では明るい環境下であっても外光の反射が小さくなるため暗い黒表示が実現し、コントラスト比が向上するという効果がある。
【００４９】
ここで、外光の反射を抑制するためには明所視の比視感度が高い緑色の光、すなわち波長５２０〜６００ｎｍぐらいの光の反射をできるだけ小さくすることが、人に不要な反射が小さいと感じるさせるために重要である。そこで、本発明ではコレステリック液晶層の主たる選択反射の波長領域を可視波長領域の一部となるように狭くし、さらに明所視の比視感度が低い青色に相当する波長とすることで外光の反射を抑制してる。つまり、選択反射の波長領域を可視波長領域より狭くしても、選択反射の中心波長が明所視の比視感度が高い５５５ｎｍ近傍にあると反射率としては大きくなって外光下でのコントラスト比は著しく低下するが、選択反射の中心波長を青色（波長４５０ｎｍ〜４８０ｎｍ）もしくは赤色（波長６４０ｎｍ〜６８０ｎｍ）にして、波長５２０ｎｍ〜６００ｎｍの明所視の比視感度が高い波長の光の反射を小さくすれば視感反射率は小さくなり、人には不要な反射が小さいと感じられる。
【００５０】
次に、色純度及び効率の向上について説明する。図２に例示した通り、発光層から出射した光のうち、赤色光１０００Ｒと緑色光１０００Ｇの大部分は偏光分離手段５００であるコレステリック液晶層を透過して、偏光板で約半分の光が吸収され、残りの光が観察者１００００側へ出射する。一方、発光層から出射した光のうち、青色光１０００Ｂはその波長領域の大部分が偏光分離手段５００であるコレステリック液晶層の選択反射の波長領域と重なる。このため、青色光１０００Ｂのうち、コレステリック液晶層の選択反射の波長領域に相当し、コレステリック液晶層を透過する光１００２は位相差板７００の作用により偏光板６００を透過する直線偏光に変換され、偏光板６００を透過して観察者１００００の方向へ向かう。
【００５１】
また、青色光１０００Ｂのうち、偏光分離手段５００で反射した光１００３は、発光層等を偏光状態を略維持したまま透過し、反射電極３００で反射して再び偏光分離手段５００に向かうが、反射電極３００での反射の際、回転方向が逆の円偏光（右回りの円偏光）となるため、今度は偏光分離手段５００を透過する。偏光分離手段５００を透過した光１００３は位相差板７００の作用により偏光板６００を透過する直線偏光に変換され、偏光板６００を透過して観察者１００００の方向へ向かう。
【００５２】
従って、発光層１００から出射した光のうち、コレステリック液晶層の選択反射の波長領域に対応する光の大部分は偏光板６００で吸収されることなく観察者１００００側に向かう。つまり、従来、偏光板で吸収され、無駄となっていた光のうち、コレステリック液晶層の選択反射の波長領域に対応する青色に相当する光は偏光板で吸収される前に偏光分離手段（コレステリック液晶層）で反射して、再利用されるため明るくなるという効果がある。
【００５３】
ここで、図３に例示した通り、偏光分離手段５００を構成するコレステリック液晶層の選択反射の波長分布は一般に急峻な分布をしている。また、選択反射の波長領域は上記の通り、採用する液晶のΔｎと螺旋ピッチｐにより有機発光ダイオードの発光波長領域よりも狭くすることが可能である。また、一般に同じ発光ピーク波長であっても、発光波長の波長領域が広く、なだらかな分布の場合には色純度（ここでは刺激純度、色度図上での白色光源からの距離の比）が低い淡い色になる。
【００５４】
従って、偏光分離手段５００で反射して再利用される光の波長領域を、発光層の発光波長領域よりも狭く、急峻にすれば、実際に表示装置から出射する光の波長分布は、発光層から出射する光の波長分布よりも急峻な分布になり、刺激純度を高くすることができる。つまり、本発明の表示装置では有機発光ダイオード２４自体の発光の刺激純度に対して、偏光分離手段５００で反射して再利用される光の分だけ刺激純度を高くすることができる。さらに、上記した通り、外光の反射は偏光分離手段５００であるコレステリック液晶層の選択反射の波長領域が狭ければ小さくなるため、明るい環境下でより高いコントラスト比が得られるという効果がある。
【００５５】
図５は従来の表示装置の発光スペクトルの一例の説明図であり、円偏光板のみを備えるＯＬＥＤ表示装置を正面から観察した際の赤色発光画素の発光スペクトル、緑色発光画素の発光スペクトル、青色発光画素の発光スペクトルの一例を示し、各色有機発光ダイオードの発光の強度（Ｗ／ｍ２／ｓｒ）の相対値の波長依存性を示すグラフである。図５のグラフはＣＩＥ１９３１色度図におけるｘｙ色度座標が（ｘ、ｙ）＝（０．３１００、０．３３００）である白色を表示する場合を示しており、図中、青、緑、赤、白で示す線がそれぞれＯＬＥＤ表示装置を正面から観察した際の、各色の光の強度を緑色の光の最大強度で規格化した値（相対値）で示す。
【００５６】
図６は本発明の表示装置の発光スペクトルの一例の説明図であり、図５に示す発光スペクトルと同じ発光スペクトルを有する有機発光ダイオードから構成されるＯＬＥＤ表示装置に偏光分離手段５００として図３に示すコレステリック液晶層を用いた場合の各発光色の相対強度の波長依存性を示すグラフである。図６は図５と同じく、色度座標が（ｘ、ｙ）＝（０．３１００、０．３３００）である白色表示を行う場合を示しており、図中、青、緑、赤、白で示す線がそれぞれ表示装置を正面から観察した際の、各色光の強度を緑色光の最大強度で規格化した相対値で示す。さらに参考のため同じ発光強度で偏光分離手段を用いない場合、すなわち円偏光板のみを配置する場合を（青）、（緑）で示し併記した。尚、赤色に関しては偏光分離手段の有無による違いが小さいので併記していない。
【００５７】
図７は本発明の表示装置の色度座標の一例の説明図であり、図６に例示した発光スペクトルを有するＯＬＥＤ表示装置において赤色、緑色、青色の各色を単色で表示した場合のＣＩＥ１９３１色度図におけるｘｙ色度座標を示す。図７には比較のため図５で示す従来の円偏光板のみを備えるＯＬＥＤ表示装置のｘｙ色度座標も併記した。
【００５８】
尚、螺旋ピッチの異なる複数のコレステリック液晶層を積層したり、螺旋ピッチが連続的に変化したコレステリック液晶層を用いることで可視波長領域の全域に渡り広い選択反射の波長領域を実現した従来のＯＬＥＤ表示装置については強度の絶対値こそ大きくなるものの、図５に示す相対強度や、図７に示す色度座標については従来の円偏光板のみを備えるＯＬＥＤ表示装置と同様と考えられる。図５に例示する通り、現状の有機発光ダイオードは発光の中心波長が所望の波長と異なっていたり、発光波長の分布が広くなだらかであるため、図７に示すように十分な色再現範囲が得られていない。
【００５９】
また、例えば色度座標が（ｘ、ｙ）＝（０．３１００、０．３３００）である白色を表示する場合、各発光色の色度座標のバランスが悪いため、緑色発光の有機発光ダイオードの発光強度は小さくし、赤色や青色を発光する有機発光ダイオードの発光強度を大きくする必要がある。ここで、現状では一般には緑色発光の有機発光ダイオードの発光効率は、赤色、或いは青色を発光する有機発光ダイオードの発光効率よりも高い。このため、白色を表示する場合に効率の高い緑色発光の有機発光ダイオードの発光強度を小さくし、効率の低い赤色や青色を発光する有機発光ダイオードの発光強度を相対的に大きくすることで、表示装置全体の効率は低下してしまう。
【００６０】
さらに、効率の低い青色や赤色の発光強度を大きくする必要があるということは白色を表示する場合の電力が緑色発光の有機発光ダイオードに対して、青色、或いは赤色発光の有機発光ダイオードではより大きくなって、色毎に必要な消費電力が大きく異なることなる。例えば輝度１００ｃｄ／ｍ２　の白色を表示する場合、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）を発光する有機発光ダイオードの消費電力の比は各色の効率を考慮するとそれぞれＲ：Ｇ：Ｂ＝５．０４：１．００：２．８１となり、色により最大５倍の電力差を生じる。
【００６１】
これに対し、本発明では図６に示す通り、従来偏光板で吸収されていた青色光として有効な波長領域の光を再利用することで青色に相当する光の強度が増加する。つまり、図中青と示されている発光スペクトルが、従来の円偏光板のみを備えるＯＬＥＤ表示装置の場合に（青）と示されている発光スペクトルで実現することになる。このため、青色単色では従来の円偏光板のみを備えるＯＬＥＤ表示装置に対し、本実施例では最大強度が１．７７倍、輝度が１．２７倍に向上する。さらにｘｙ色度座標が従来方式（ｘ、ｙ）＝（０．１４１３、０．１８９９）に対して、本実施例では（ｘ、ｙ）＝（０．１３７０、０．１４８６）となり、刺激純度が７５．４％から８２．３％に向上して表色範囲が広がる。
【００６２】
また、例えば色度座標が（ｘ、ｙ）＝（０．３１００、０．３３００）、輝度１００ｃｄ／ｍ２の白色を表示する場合、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）を発光する有機発光ダイオードの消費電力の比は各色の効率を考慮するとそれぞれＲ：Ｇ：Ｂ＝３．９５：１．００：１．１０となり、色毎の電力差は縮小して緑色と青色の消費電力はほぼ同等となる。さらに発光効率の高い緑色発光の有機発光ダイオードの発光強度が相対的に大きくなることで白色を表示する場合の有機発光ダイオードの消費電力が従来の円偏光板のみを備えるＯＬＥＤ表示装置の約８４％に低減する。
【００６３】
尚、一般にコレステリック液晶層の選択反射は図３に例示する通り、選択反射の主たる反射波長領域の他に複数の小さな反射波長領域を有する。この波長領域も輝度の向上に貢献するため、例えば明所視の比視感度が高い緑色発光の有機発光ダイオードのピーク波長と一致させれば少なからず輝度の向上に貢献し、表示装置全体の効率向上に貢献する。従って、本実施例では図６中、緑と示されている発光スペクトルが、従来の円偏光板のみを備えるＯＬＥＤ表示装置の場合では（緑）と示されている発光スペクトルで実現し、輝度が約６％向上する。尚、主たる選択反射の波長領域と異なる波長領域の反射は小さいため外光反射の増加は小さくなり、大きな問題とはならないだろう。
【００６４】
尚、上記ではコレステリック液晶層の選択反射の波長領域を青色とする場合を説明したが、外光反射の抑制を目的として明所視の比視感度の高い波長領域を避けるという観点から、コレステリック液晶層の選択反射の波長領域を赤色に相当する波長領域とすることを本発明は除外するものではない。この場合は、赤色の色度が改善し、輝度が向上して、表示装置全体の消費電力が低減できる。ただし、視野角依存性を考慮する場合には、コレステリック液晶層の選択反射の波長領域は青色に相当する波長領域とすることが望ましい。
【００６５】
ここで、一般にコレステリック液晶層の選択反射の波長領域は光の入射角度により変化する。つまり、光の入射角度が大きくなると選択反射の波長領域が短波長側に移動する。このため、選択反射の波長領域が赤色に相当する場合は光の入射角度が大きくなると明所視の比視感度が高い緑色側に移動して視感反射率が増大してしまう。一方、選択反射の波長領域が青色に相当する場合、光の入射角度が大きくなると選択反射の波長領域は明所視の比視感度が低い紫外領域に向かって移動するため、視認し難くなるため大きな問題とはならい。
【００６６】
ところで、三重項発光材料とよばれ、燐光を利用していると言われる発光層材料では高い発光効率が期待されており、現状、緑色発光と赤色発光には高い発光効率が得られる材料がある。しかし、青色に対しては緑色や赤色と同様に高発光効率が得られる発光材料がない状態である。従って、緑色と赤色については三重項発光材料、あるいは燐光発光材料と呼ばれる高発光効率の材料を用い、青色に関しては、青色に反射波長領域を有する偏光分離手段により青色光を増強するという構成にすることで、３原色の効率のバランスがよく、さらに発光効率が高い表示装置が実現できる。
【００６７】
次に、アクティブマトリクス駆動によるＯＬＥＤ表示装置の一実施例について図面を参照しながら説明する。図８は本発明の実施例に係るＯＬＥＤ表示装置の全体のレイアウトを模式的に示すブロック図であり、図９はその表示部に構成されるアクティブマトリクスの等価回路図である。図８および図９において、参照符号１はＯＬＥＤ表示装置、２はその表示部を示す。図８に示すように，ＯＬＥＤ表示装置１の基板６のほぼ中央部に表示部２が設けられる。同図中、表示部２の上側には，データ線７に対して画像信号を出力するデータ駆動回路３、左側にはゲート線８に対して走査信号を出力する走査駆動回路４が設置されている。これらの駆動回路３、４はＮチャネル型とＰチャネル型のＴＦＴ（　Ｔｈｉｎ　Ｆｉｌｍ　Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ　）による相補型回路から構成されるシフトレジスタ回路、レベルシフタ回路、アナログスイッチ回路などから構成される。
【００６８】
表示装置１では，アクティブマトリクス型の液晶表示装置と同様、第１の基板６上に複数のゲート線と、該ゲート線の延在方向に対して交差する方向に延在させた複数のデータ線が設けられており、図９に示すごとくそれらのゲート線Ｇ１，Ｇ２，・・・，Ｇｍとデータ線Ｄ１，Ｄ２，・・・，Ｄｎとの交差するところにマトリクス状に画素２０が配置される。各画素は有機発光ダイオード２４と、蓄積容量２３と、ゲート電極がゲート線に接続し、ソース・ドレイン電極の一方がデータ線に接続され、他方が蓄積容量２３に接続されているＮチャネル型のＴＦＴからなるスイッチトランジスタ２１と、ゲート電極が該蓄積容量２３に接続し、ソース電極が上記データ線と同じ方向に延在する共通電位配線９に接続され、ドレイン電極が有機発光ダイオード２４の一方の電極（陰極）に接続されているＮチャネル型のＴＦＴからなるドライバトランジスタ２２とから構成されている。また、有機発光ダイオード２４の他方の電極（陽極）は，全画素共通の電流供給線に接続されて一定の電位Ｖａに保たれる。有機発光ダイオード２４は赤色、緑色、青色のいずれかの光を発するものが所定の順序でマトリクス状に配置される。
【００６９】
上記構成によれば、走査信号によってスイッチトランジスタ２１がオン状態になると、データ線から画像信号がスイッチトランジスタ２１を介して蓄積容量２３に書き込まれる。したがって、ドライバトランジスタ２２のゲート電極は、スイッチトランジスタ２１がオフ状態になっても、蓄積容量２３によって画像信号に相当する電位に保持される。ドライバトランジスタ２２は定電流性に優れるソース接地モードでの駆動状態に保たれ続けて、電流供給線からの電流が有機発光ダイオード２４を流れ続けて発光状態が維持される。このときの発光輝度は蓄積容量２３に書き込まれるデータに依存する。発光の停止はドライバトランジスタ２２をオフ状態とすることで実現する。
【００７０】
次に、図１０及び図１１を参照しながら本発明に係るＯＬＥＤ表示装置の実施例の構造を説明する。図１０は本発明によるＯＬＥＤ表示装置の一実施例の基本構成の概略を示す一部断面図である。また、図１１はフルカラー表示を行う本発明のＯＬＥＤ表示装置の一実施例の基本構成の概略を示す一部断面図である。図１１では、図１０における有機層１１０が赤色の光を出射する有機層１１０Ｒ、緑色の光を出射する有機層１１０Ｇ、青色の光を出射する有機層１１０Ｂに塗り分けられている場合を示す。この表示装置は有機発光ダイオードが形成される基板とは逆の方向から光を取出す、いわゆる上部光取出し（トップエミッション）構造のＯＬＥＤ表示装置である。尚、以下ではＯＬＥＤ表示装置を単に表示装置と表記する場合もある。
【００７１】
図１０において、本実施例のＯＬＥＤ表示装置はガラスなどの平坦な第１の基板６上に、図９に示したスイッチトランジスタ２１（図示せず）やドライバトランジスタ２２を形成する島状のシリコン膜があり、その表面にはゲート絶縁膜が形成されている。ゲート絶縁膜上には、ゲート電極、ゲート線、蓄積容量用電極が形成され、その後ゲート電極に自己整合的にソース・ドレイン領域が形成されている。さらに、第１の層間絶縁膜５０が設けられ、コンタクトホールを介してデータ線、共通電位配線、蓄積容量用電極が形成されている。そしてさらに、第２の層間絶縁膜５１と絶縁材料からなる平坦化膜５２が積層形成され、その上に有機発光ダイオード２４の陰極として機能する反射電極３００が島状に形成されている。反射電極３００は第２の層間絶縁膜５１及び平坦化膜５２のコンタクトホール５３を介してドライバトランジスタ２２のドレインと接続されている。
【００７２】
平坦化膜５２の上には反射電極３００が形成された領域を取り囲むように隔壁６０が形成される。この際、隔壁６０は反射電極３００のコンタクトホール５３などの一部領域を覆っても良い。隔壁としては少なくとも偏光分離手段が反射する波長領域に相当する波長の光の反射がない、あるいは反射が小さい材料を選択することが望ましい。つまり、隔壁は少なくとも偏光分離手段が反射する波長領域に相当する波長の光に対して反射防止手段として機能するようにするとよい。例えば、紫外光や近紫外光などの波長の短い光を照射するフォトリソグラフィ法によりパターンを形成できる感光性樹脂材料は、一般に青色に相当する短波長領域の光を吸収する材料が多くあるので、これらを隔壁の材料として用いれば良い。また、感光性樹脂材料に光吸収性の顔料や染料を分散したものを隔壁の材料として用いても良い。隔壁６０はフォトリソグラフィ法により形成すればよい。
【００７３】
反射電極３００上には赤色、緑色、青色のいずれかの色に発光する発光層を有する有機層１１０が所定の配置で塗り分けられる。有機層１１０は上述の構成及び材料から選択すれば良い。有機層１１０の塗り分けは、有機層１１０が低分子系の場合は公知のシャドーマスクによる真空蒸着有機膜のパターニング成膜技術（例えば、Ｓ．Ｍｉｙａｇｕｃｈｉ，ｅｔ　ａｌ．：”Ｏｒｇａｎｉｃ　ＬＥＤ　Ｆｕｌｌｃｏｌｏｒ　Ｐａｓｓｉｖｅ−ｍａｔｒｉｘ　Ｄｉｓｐｌａｙ”，Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　ｔｈｅ　ＳＩＤ，７，３，ｐｐ２２１−２２６（１９９９）に記載）を用いることができる。この工程の際、隔壁６０はシャドウマスクの突き当て部材として使用することができる。
【００７４】
また、有機層１１０をポリマー系の材料で構成する場合は公知のインクジェットパターニング技術（例えば、Ｔ．Ｓｈｉｍａｄａ，ｅｔ　ａｌ．：”Ｍｕｌｔｉｃｏｌｏｒ　Ｐｉｘｅｌ　Ｐａｔｔｅｒｎｉｎｇ　ｏｆ　Ｌｉｇｈｔ−Ｅｍｉｔｔｉｎｇ　Ｐｏｌｙｍｅｒｓ　ｂｙ　Ｉｎｋ−Ｊｅｔ　Ｐｒｉｎｔｉｎｇ”，ＳＩＤ　９９　ＤＩＧＥＳＴ，３７６（１９９９）に記載）を用いることができる。この工程の際、隔壁６０は画素領域を分離する土手として機能させることができる。
【００７５】
有機層１１０の上には対向電極として陽極として機能する透明電極２００が全面的に形成されている。透明電極２００は図示しない電流供給線と接続される。この透明電極２００の上には必要に応じて透明な絶縁材料からなる保護膜７０が形成される。保護膜７０は透明電極２００を保護すると同時にこの上に配置する部材の積層を容易にするためのものである。保護膜７０としては、透明なアクリル系樹脂、ベンゾシクロブテン樹脂、ポリイミド系樹脂等の有機材料を用いれば良い。これらの有機材料はスピンコート法などで成膜することでその表面が比較的容易に平坦化できる。
【００７６】
保護膜７０の上方には光学的に等方で透明かつ平坦な基板からなる第２の基板９０が配置される。第２の基板９０には一方の面に偏光分離手段５００が形成され、他方の面に位相差板７００と偏光板６００が積層配置されている。第２の基板９０は偏光分離手段５００が形成された面が第１の基板６の有機層１１０形成面と対向するように積層する。第２の基板９０としては透明なガラスの他、キャスティング法により成膜したポリカーボネートフィルムや、トリアセチルセルロースフィルム等のポリマーフィルム、或いは射出成形により形成した脂環式アクリル樹脂（商品名オプトレッツ：日立化成製）等の光学的に等方なプラスチックシートやプラスチックフィルムなどを用いることができる。
【００７７】
尚、高分子フィルムや樹脂板を用いる場合は、ガスバリヤー層を形成するなどのガスバリアー処理を施すか、厚さ数十μｍ程度のガラスを貼り合わせてガスバリアー性を持たせることが有機層の寿命を長くするために重要である。また、十分なガスバリヤー性能が得られるような処理を施すのであれば、第２の基板はなくして偏光分離手段５００、位相差板７００及び偏光板６００の積層体だけにしてもよい。偏光分離手段５００は上記の通り、青色に相当する波長領域に主たる選択反射の波長領域を有するコレステリック液晶層を用いる。
【００７８】
第２の基板９０にコレステリック液晶層からなる偏光分離手段５００を形成する方法としては、配向処理した第２の基板９０上に液晶ポリマーを塗工してから、選択反射波長の温度依存性を利用し、温度を所定の値に調整した後、架橋により構造を固定して所望の選択反射波長のコレステリック液晶層を形成する方法があるが、所望の選択反射波長を有するコレステリック液晶層を形成できるのであれば本発明はこの方法に限定されるものではない。
【００７９】
また、所望の選択反射の波長領域を有するコレステリック液晶層を前もってトリアセチルセルロースフィルム上に作成したものを、透明な接着剤を介して第２の基板９０に貼り付けるようにしても良い。尚、コレステリック液晶層の表面には必要に応じて透明な保護層を設けても良い。
【００８０】
第２の基板９０の偏光分離手段５００が形成された面とは逆の面には位相差板７００及び偏光板６００が積層配置される。位相差板７００及び偏光板６００は上記説明の通りであり、それぞれアクリル系の透明接着剤により接着される。尚、第２の基板を用いず位相差板に直接、偏光分離手段を形成しても良い。この場合はコレステリック液晶層を形成する工程で位相差板の位相差などの特性が変化しない材質を用いると良い。
【００８１】
第１の基板６と第２の基板９０は透明粘着材により気体が入らないように全面を密着しても良いが、後述する理由から、表示部の周囲にビーズやロッドなどのスペーサー材料を混入したシール材を枠状に塗り、このシール材により空隙８０に窒素を封入した状態で密閉接着することが望ましい。
【００８２】
次に、本実施例のＯＬＥＤ表示装置１の表示動作を図９、図１２及び図１３を用いて説明する。図１２および図１３は本実施例の表示装置の表示動作の一例の説明図であり、図１２はゲート線Ｇ１，Ｇ２，・・・，Ｇｍに順次印加される電圧ＶＧ１，ＶＧ２，・・・，ＶＧｍのタイムチャートである。また、図１３は１行１列に位置するゲート電圧ＶＧ１とデータ電圧ＶＤ１、及び蓄積容量２３の電圧状態を例示するタイムチャートである。
【００８３】
図１２に示すとおり、ゲート線Ｇ１，Ｇ２，・・・Ｇｍには順次スイッチングトランジスタ２１をターンオンする電圧ＶＧ１、ＶＧ２，・・・ＶＧｍが印加される。時刻ｔ＝ｔ０にゲート線Ｇ１にスイッチングトランジスタ２１をターンオンする電圧ＶＧ１が印加されると、１フレーム期間Ｔｆ内に垂直方向の走査を１回終えて、再びゲート線Ｇ１にターンオン電圧が印加されるのは時刻ｔ＝ｔ０＋Ｔｆである。この駆動スキームでは、１本のゲート線にターンオン電圧が印加される時間は、Ｔｆ／ｍ以下となる。一般的に、Ｔｆの値としては、１／６０秒程度が用いられる。
【００８４】
あるゲート線にターンオン電圧が印加されているときは、そのゲート線に接続されたスイッチングトランジスタは全てオン状態となり、それに同期してデータ線Ｄ１，Ｄ２，・・・，Ｄｎには画像信号に応じたデータ電圧が印加される。これはいわゆる線順次走査方式と呼ばれ、アクティブマトリクス液晶では一般的に用いられている方式である。
【００８５】
次に、１行１列に位置する画素に着目し、ゲート電圧ＶＧ１とデータ電圧ＶＤ１、及び蓄積容量２３の電圧状態を図１３を参照しながら説明する。ｔ＝ｔ０において、電圧ＶＧ１に同期したデータ電圧ＶＤ１の値をｄ１とし、次フレームｔ＝ｔ０＋Ｔｆにおいてのデータ電圧をｄ２とする。この場合、ゲート線Ｇ１にターンオン電圧が印加されている間に、これらのデータ電圧は蓄積容量２３に蓄えられ、１フレーム期間はほぼそれらの値に保たれる。これらの電圧値は、ドライバトランジスタ２２のゲート電圧を規定し、これによりトランジスタを流れる電流値が制御されるので、これらと共通電位配線によって印加される電圧（一定）と透明電極に印加されている電圧Ｖａ（一定）とで決まる一定の電流が有機発光ダイオードを流れ、所定の発光を生じる。
【００８６】
つまり、発光を制御すべき画素に対応したゲート線にターンオン電圧が印加されるのに同期して、画像情報に対応した電圧をデータ線を介して印加することで画素の発光を制御することができる。従って、表示部２を構成する複数の画素の発光を画像情報に応じて制御することで所望の画像を表示することができる。尚、有機発光ダイオードの陰極及び陽極の両端に電圧が印加されてから発光が始まるまでの応答時間は通常１μｓ以下であるため、動きの速い画像にも追随できる画像表示を実現できる。
【００８７】
ここで、一般に有機発光ダイオードはこれに流れる電流を大きくすると、その発光量が大きくなり明るい表示が得られるが、その分消費電力が大きくなり、素子の寿命（例えば、輝度が初期の半分になるまでの時間）が短くなる。
【００８８】
本実施例のＯＬＥＤ表示装置１は上述の通り、偏光分離手段の作用により、従来は偏光板で吸収され損失となっていた青色に相当する光を効率よく利用できるため青色単色の輝度が向上し、白色を表示した際の有機発光ダイオードで消費される電力が低減される。このため、同じ消費電力であれば、輝度が高く、明るい表示の表示装置を実現できる。或いは、同じ輝度（明るさ）であれば有機発光ダイオードに流れる電流を小さくできるので消費電力が小さくなり、さらに寿命が長い表示装置を実現できるという効果がある。
【００８９】
さらに、本実施例のＯＬＥＤ表示装置１は上述の偏光分離手段の作用により、青色に関しては発光層から出射される発光色自体より、実際に観察者側へ出射する光の刺激純度が向上するという効果がある。このため、表示装置の表示色範囲が広がるという効果がある。
【００９０】
また、本実施例のＯＬＥＤ表示装置１では、各画素を構成する有機発光ダイオードの発光領域の周囲に図１０に示したような隔壁６０を設けた。この隔壁６０は少なくとも偏光分離手段５００の反射の波長領域の光は反射しないものとしている。この場合、明るい環境下で外部からＯＬＥＤ表示装置に入射する外光のうち、有機発光ダイオードの発光領域に入射する光は偏光分離手段５００の反射の波長領域に対応する波長の光が反射するが、隔壁に入射する光は偏光分離手段５００の反射の波長領域に対応する波長の光は反射せず、偏光分離手段５００の反射の波長領域以外の光は隔壁で反射しても偏光板に吸収されるため外部にはでない。従って、隔壁の領域の分だけ外光の反射が減るため、明るい環境下でのコントラス比が向上する。
【００９１】
さらに、隔壁６０は発光層から出射して偏光分離手段で反射した光が、別の画素へ漏れることを防ぐため、混色やぼやけを防止する効果がある。つまり、各画素は隔壁により光学的に分離されるため混色やぼやけのない高品位な表示が得られる。
【００９２】
また、この隔壁６０は有機発光ダイオードが形成された第１の基板と偏光分離手段が形成された第２の基板とを重ね合わせる際のスペーサーとして機能させることができる。この場合は有機発光ダイオードと偏光分離手段との接触による欠陥の発生を防止する効果がある。
【００９３】
また、偏光分離手段と位相差板および偏光板は面状に形成されており、有機層が塗り分けられた画素との位置合せの必要がないので生産性が向上するといった効果が得られる。尚、ここでは偏光分離手段と有機発光ダイオードを異なる基板上に形成し、最後に重ね合わせる場合を例として説明した。これは、同一の基板に両者を形成する場合、例えば有機層等が既に形成された基板に偏光分離手段を形成する場合には偏光分離手段であるコレステリック液晶層を積層形成する際に有機層が劣化するなどの不具合が生じる可能性があるからである。つまり、偏光分離手段と有機発光ダイオードを異なる基板に形成するようにすればそれぞれの工程の自由度は広がり、互いに劣化させることがないのでより高性能な素子を構成できる。ただし、例えば将来、耐性の高い有機材料が開発されれば偏光分離手段と有機発光ダイオードを同一の基板に形成してもよい。
【００９４】
尚、本実施例のＯＬＥＤ表示装置では偏光分離手段と反射電極との距離が長いと偏光分離手段で反射した光が対応する画素とは別の画素の反射電極へ漏れて解像度が低下したり、発光層から出射した光や、偏光分離手段で反射した光が隔壁などで吸収されて観察者へ向かう光が減ってしまうなどの弊害を生じる。このため、偏光分離手段と反射電極との距離はできるだけ短いことが、画質及び発光光の利用効率の面から望ましい。
【００９５】
ここで、有機発光ダイオードと偏光分離手段の間に基板が介在する場合、基板がガラスであれば基板の厚さだけで数百μｍ、プラスチックフィルムであっても数十μｍ以上となり偏光分離手段と反射電極の距離が長くなってしまう。これに対し、本実施例の表示装置では有機発光ダイオードからの光の取り出しを有機発光ダイオードが形成された第１の基板とは逆の方向からとし、さらに透明で薄い平坦化膜や絶縁膜を介して偏光分離手段を重ね合わせる構成とした。この構成により偏光分離手段と反射電極との距離は１０μｍ以下と短くなるため、隔壁などで吸収され、損失となる光が減り、発光層から出射した光の利用効率が向上してより明るい表示が得られる。さらにこの場合は、偏光分離手段で反射した光が異なる画素の反射電極へ漏れて、解像度の低下や、混色などを起すことがないので高品位な表示が得られるという効果がある。
【００９６】
尚、本実施例のＯＬＥＤ表示装置では、偏光分離手段５００と透明電極２００上に形成した保護層７０との間に気体を封入した空隙８０を設ける場合には透明電極２００と保護層７０を足した厚さが発光層から出射する光の波長の４分の１以下にすることが望ましい。ここで、有機発光ダイオードの透明電極の上部に発光層から出射する光の波長よりも厚く、屈折率が空気や窒素よりも高い材質の層がある場合には発光層から出射した光の一部は屈折率の高い層と空気などの屈折率が低い層との界面で全反射を繰り返しながら第１、及び第２の基板面に対して平行な方向に伝播するため観察者側に出射する光が少なくなる。
【００９７】
これに対し、透明電極２００と保護層７０を足した厚さが発光層から出射する光の波長の４分の１以下とし、偏光分離手段５００と保護層７０との間に気体を封入した空隙８０を設ける場合には、発光層から出射した光は有機層、透明電極、及び保護層内を基板に平行な方向にはあまり伝播せず、空隙８０に出射する。空隙８０に入射した光は偏光分離手段５００に入射し、偏光分離手段５００や第２の基板９０内を基板に平行な方向に全反射を繰り返して伝播することなく通過して観察者側に出射するため、より明るい表示が得られることになる。
【００９８】
ところで、本実施例の表示装置の表示部を構成する画素の配置はストライプ配置、モザイク配置、デルタ配置などいずれの配置でもよく、表示装置の仕様に合せて適切な配置を選択すれば良い。また、上記実施例ではアクティブマトリクス駆動の表示装置について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、ＴＦＴなどのスイッチング素子を設けずに本発明の発光素子の電極をそれぞれ垂直走査線，水平走査線に直結して駆動する単純マトリクス駆動の表示装置に適用しても良い。
【００９９】
次に、本発明の他の実施例について説明する。図１４は本発明に係るＯＬＥＤ表示装置の他の実施例の一部断面を示す概略構成図である。この表示装置は有機発光ダイオードが形成される基板側から光を取り出す、いわゆる下部光取出し（ボトムエミッション）構造の表示装置である。この表示装置は図１０などを参照して説明した前記実施例の上部光取出し（トップエミッション）構造の表示装置において、透明電極２００、有機層１１０、反射電極３００から構成される有機発光ダイオード２４を上下逆さまに形成するものである。本実施例では、前記実施例のトップエミッション構造とは異なり、ドライバトランジスタ２２に接続される有機発光ダイオード２４の電極は透明電極２００となる。しかし、各画素は上部光取出し構造と同じく有機発光ダイオード２４と、図示しない蓄積容量、スイッチトランジスタ、ドライバトランジスタ２２とから構成されるので、前記実施例（上部光取出し構造）と同様な機能の部分には同じ符号を付け詳細な説明は省略する。
【０１００】
本実施例では光の取出しを有機発光ダイオード２４が形成されるガラスなどの透明部材からなる第１の基板６側から行う。このため、偏光分離手段５００、位相差板７００、偏光板６００は第１の基板６の有機発光ダイオード２４が形成される面とは反対側の面に基板６側からこの順に積層配置する。第１の基板６の有機発光ダイオード２４が形成された面は、ガラスやステンレスあるいはガスバリアー処理がなされた樹脂などからなる封止板８００により外気と触れないように密閉される。第１の基板６と封止板８００は表示部の周囲にビーズやロッドなどのスペーサー材料を混入したシール材を枠状に塗り、このシール材により空隙８０に窒素を封入し、必要に応じて吸湿材を入れた状態で密閉接着する。
【０１０１】
図１５は本発明に係るＯＬＥＤ表示装置の他の実施例における画素部２０を第１の基板６側から観察した際の概略構成を示す一部平面図である。本実施例のようなボトムエミッション構造のＯＬＥＤディスプレイの場合、有機発光ダイオード２４の発光領域２４Ｅは蓄積容量２３や薄膜トランジスタＴＦＴなどのスイッチング素子や配線などと領域を分け合うことになり、トップエミッション構造のように広い発光領域を確保できない。
【０１０２】
このため、発光領域２４以外の領域を偏光分離手段５００が反射する波長領域に相当する光の反射がない、あるいは反射が小さくなるようにすることで外光の反射が大幅に低減できる。従って、第１の基板６の有機発光ダイオードの発光領域以外となる部分に図示しない反射防止膜を形成するとよい。この反射防止膜は、少なくとも偏光分離手段が反射する波長領域に相当する光の反射がない、あるいは反射が小さい膜であればよく、材料自体、あるいは材料に含まれる染料や顔料が光を吸収するものであってもよいし、或いは屈折率の異なる透明、もしくは半透明な膜による光の干渉効果によって偏光分離手段が反射する波長領域に相当する光の反射がない、あるいは小さい反射を実現する膜であってもよい。また、或いは新たな膜は追加せず、画素部２０において比較的大きな領域を占める蓄積容量２３を反射防止膜として機能させても良い。
【０１０３】
図１６は本発明に係るＯＬＥＤ表示装置の他の実施例における蓄積容量２３の構成の一例を示す一部断面図である。蓄積容量２３は第１の基板６側からポリシリコン（ｐｏｌｙ−Ｓｉ）２３Ｃ、酸化シリコン（ＳｉＯ２）２３Ｂ、チタン−タングステン（Ｔｉ−Ｗ）２３Ａをこの順に積層したもので、ポリシリコンの膜厚を５０ｎｍ、酸化シリコンの膜厚を１００ｎｍ、チタン−タングステンの膜厚を１５０ｎｍとする。なお、蓄積容量２３はさらに図示しないが、ＳｉＯ２とＡｌを積層形成することで構成されるが、ここでは省略している。
【０１０４】
この場合、明るい環境下で外部からＯＬＥＤ表示装置に入射する外光のうち、有機発光ダイオードの発光領域２４に入射する光は偏光分離手段５００の反射の波長領域に対応した青色に相当する波長の光は反射するが、蓄積容量２３に入射する光は偏光分離手段５００の反射の波長領域に対応した青色に相当する波長の光の反射が小さくなり、偏光分離手段５００の反射の波長領域以外の光は発光領域２４以外で反射しても偏光板に吸収されて外部にはでない。従って、蓄積容量２３の領域の分、外光の反射が減るため、明るい環境下でのコントラス比が向上する。
【０１０５】
尚、配線やスイッチング素子の間を通過する光の反射を小さくするために、ボトムエミッションであっても隔壁６０を偏光分離手段が反射する波長領域に相当する光の反射がない、あるいは反射が小さくなるようにすることで外光の反射が大幅に低減できる。
【０１０６】
次に、本発明の他の実施例について説明する。図１７はフルカラー表示を行う本発明のＯＬＥＤ表示装置の他の実施例の基本構成の概略を示す一部断面図である。この表示装置は、偏光分離手段５００を構成するコレステリック液晶層５００を青色発光の有機層１１０Ｂの上に選択的に配置したこと以外、基本的な構成は図１０や図１１を参照して説明したトップエミッション構造の上記実施例と同じであるため、同じ部分には同じ符号を付け詳細な説明は省略する。
【０１０７】
図１７に示すとおり、本実施例の表示装置は偏光分離手段５００を構成するコレステリック液晶層５００を青色発光の有機層１１０Ｂの上に選択的に配置したものである。第２の基板９０のコレステリック液晶層５００が形成された面には選択的に形成されたコレステリック液晶層による段差をなくすため平坦化膜５１０を設けることもできる。平坦化膜５１０としては透明なアクリル系樹脂、ベンゾシクロブテン樹脂、ポリイミド系樹脂等の有機材料を用いることができる。これらの有機材料はスピンコート法などで成膜することでその表面が比較的容易に平坦化できる。
【０１０８】
本実施例では、上記実施例と同様に偏光分離手段の作用により、従来は偏光板で吸収され損失となっていた青色に相当する光が効率よく利用できるため青色単色の輝度が向上し、白色を表示した際の有機発光ダイオードで消費される電力も低減する。さらに、ＯＬＥＤ表示装置１は上述の偏光分離手段の作用により、青色に関しては発光層から出射される発光色自体より、実際に観察者側へ出射する光の刺激純度が向上するという効果がある。このため、表示装置の表示色範囲が広がるという効果がある。さらに本実施例では、特に青色の有機発光ダイオードの発光領域以外の部分に偏光分離手段がないため、外光の反射は３分の１に以下に減少し、明るい環境下でのコントラス比が向上する。
【０１０９】
次に、本発明のさらに他の実施例について説明する。図１８は本発明に係るＯＥＬＤ表示装置のさらに他の実施例の概略を示す一部断面図である。本実施例の表示装置は、偏光分離手段５００として複数のコレステリック液晶層を積層したものを用いること以外、基本的な構成は図１０や図１１を参照して説明したトップエミッション構造の実施例と同じであるため、同じ部分には同じ符号を付け詳細な説明は省略する。
【０１１０】
本実施例の表示装置における偏光分離手段５００は青色に相当する波長に主たる選択反射の波長領域を有し、なおかつ最大の反射率が得られる条件のコレステリック液晶層５００Ｂと、緑色に相当する波長に主たる選択反射の波長領域を有し、なおかつ最大の反射率が得られない条件のコレステリック液晶層５００Ｇと、赤色に相当する波長に主たる選択反射の波長領域を有し、なおかつ最大の反射率が得られない条件のコレステリック液晶層５００Ｒを積層したものである。つまり、本実施例の表示装置の偏光分離手段５００は青色に相当する光の反射率は高く、他の色、特に明所視の比視感度が高い緑色の反射率は低くする。
【０１１１】
上記コレステリック液晶層の選択反射は螺旋ピッチの数に依存する。従って、緑色に相当する波長に主たる選択反射の波長領域を有するコレステリック液晶層５００Ｇ、及び赤色に相当する波長に主たる選択反射の波長領域を有するコレステリック液晶層５００Ｒの螺旋ピッチを２０ピッチ未満、好ましくは１０ピッチ以下として選択反射の反射率を低くする。ピッチ数はコレステリック液晶層の膜厚を薄くすることで小さくできる。
【０１１２】
図１９は本発明のさらに他の実施例における偏光分離手段を構成するコレステリック液晶層の分光透過率の一例の説明図であり、コレステリック液晶層に無偏光を入射した場合の透過率の波長依存性を示すグラフである。図１９中、透過率の低い波長領域が選択反射の波長領域に相当する。本実施例の場合、比視感度の高い波長においても偏光板で吸収される光が減るため、明るい表示が得られるという効果がある。一方、外光の反射に関しては緑色に相当する波長に主たる選択反射の波長領域を有するコレステリック液晶層５００Ｇ、及び赤色に相当する波長に主たる選択反射の波長領域を有するコレステリック液晶層５００Ｒにおける反射により増えるが、これらコレステリック液晶での選択反射の反射率は低く抑えられているため、外光の反射もその分は抑制される。
【０１１３】
ここで重要なのは、少なくとも明所視の比視感度が高い緑色の反射は、青色の反射よりも小さくすることである。これにより外光反射は低減し、明るい環境下でのコントラスト比が向上する。尚、本実施例の場合は、赤色、あるいは緑色に相当する波長に主たる選択反射の波長領域を有するコレステリック液晶層の選択反射の波長領域を広くして、青色に相当する波長領域を除く可視波長域でほぼ同等な選択反射が得られるようにすることで、コレステリック液晶層の選択反射の角度依存性に起因する斜めから観察した際の色変化が抑制するようにしても良い。また、本実施例における表示装置では、コレステリック液晶層の積層の順番を図面の順番に限定するものではない。
【０１１４】
また、偏光分離手段として複数の螺旋ピッチが異なるコレステリック液晶層を積層する代わりに、螺旋ピッチが連続的に変化したコレステリック液晶層を用いても良い。この場合、コレステリック液晶層の最大の反射率が得られる波長領域を明所視の比視感度が低い青色に相当する波長領域、具体的には５１０ｎｍ以下、より望ましくは４９０ｎｍ以下とすると外光の反射が低減し、明るい環境下でもコントラスト比が高くなるという効果が得られる。
【０１１５】
次に、本発明のさらにまた他の実施例について説明する。図２０は本発明に係るＯＬＥＤの表示装置のさらにまた他の実施例の概略を示す一部断面図である。この表示装置は、偏光分離手段５００として複数の領域に塗り分けられたコレステリック液晶層を用いること以外、基本的な構成は図１０や図１１を参照して説明したトップエミッション構造の実施例と同じであるため、同じ部分には同じ符号を付け詳細な説明は省略する。
【０１１６】
本実施例の表示装置の偏光分離手段５００は青色に相当する波長に主たる選択反射の波長領域を有し、なおかつ最大の反射率が得られる条件のコレステリック液晶層５００Ｂを青色発光の有機層１１０Ｂの上に配置し、緑色に相当する波長に主たる選択反射の波長領域を有し、なおかつ最大の反射率が得られない条件のコレステリック液晶層５００Ｇを緑色発光の有機層１１０Ｇの上に配置し、赤色に相当する波長に主たる選択反射の波長領域を有し、なおかつ最大の反射率が得られない条件のコレステリック液晶層５００Ｒを赤色発光の有機層１１０Ｒの上に配置したものである。
【０１１７】
つまり、本実施例の表示装置の偏光分離手段５００は、画素部を構成する発光層に対応して塗り分けられたコレステリック液晶層から構成され、塗り分けられたコレステリック液晶層のうち、青色に相当する波長に主たる選択反射の波長領域を有するコレステリック液晶層の反射率は高くし、明所視の比視感度が高い緑色に相当する波長に主たる選択反射の波長領域を有するコレステリック液晶層の反射率を低くしたものである。塗り分けられたコレステリック液晶層の間にはブラックマトリクス５２０を形成するとよい。ブラックマトリクス５２０としては金属クロム、酸化クロム、あるいは光吸収性の顔料を分散した感光性樹脂からなるブラックマトリクスを用いることができる。この場合、塗り分けられたコレステリック液晶層と画素との位置合わせマージンが大きく取れるようにブラックマトリクスの開口部は画素の発光領域よりも大きくすることが望ましい。
【０１１８】
上記の通り、コレステリック液晶層の選択反射は螺旋ピッチの数に依存するため、緑色に相当する波長に主たる選択反射の波長領域を有するコレステリック液晶層５００Ｇ、及び赤色に相当する波長に主たる選択反射の波長領域を有するコレステリック液晶層５００Ｒの螺旋ピッチを２０ピッチ未満、好ましくは１０ピッチ以下として選択反射の反射率を低くするとよい。
【０１１９】
本実施例の場合、比視感度の高い波長においても偏光板で吸収される光が減るため、明るい表示が得られるという効果がある。一方、外光の反射に関しては緑色に相当する波長に主たる選択反射の波長領域を有するコレステリック液晶層５００Ｇ、及び赤色に相当する波長に主たる選択反射の波長領域を有するコレステリック液晶層５００Ｒに起因した反射が増えるが、これらコレステリック液晶での選択反射の反射率は低く抑えられているため、外光の反射もその分は抑制される。さらに、本実施例の場合はコレステリック液晶層が塗り分けられていいるため、各色のコレステリック液晶層に起因して増える反射はそれぞれ塗り分けられた領域に限定されて面積としては３分の１以下となるため外光の反射がさらに抑制される。
【０１２０】
ここでも、重要なのは少なくとも明所視の比視感度が高い緑色の反射は、青色の反射よりも小さくすることである。これにより外光反射はより低減し、明るい環境下でのコントラスト比が向上する。
【０１２１】
次に、本発明のまたさらに他の実施例を図面を参照しながら説明する。図２１は本発明に係るＯＬＥＤ表示装置のまたさらに他の実施例の概略構成を示す一部断面図である。この表示装置は偏光分離手段として所定の波長領域の直線偏光成分は反射し、他の成分は透過する偏光分離手段（以下、直線偏光分離手段と呼ぶ）５５０を用い、位相差板７００の位置を変えたこと以外、基本的な構成は図１０や図１１を参照して説明したトップエミッション構造の上記実施例と同じであるため、同じ部分には同じ符号を付け詳細な説明は省略する。
【０１２２】
図２１に示す通り、本実施例の表示装置は透明電極２００側から順に位相差板７００、直線偏光分離手段５５０、偏光板６００を配置したものである。直線偏光分離手段５５０はシート状で、これに入射する光のうち所定の波長領域の直線偏光成分は反射し、これと偏光面が直交する直線偏光成分は透過する機能を有するものである。直線偏光分離手段５５０の構成は種々考えられる。例えば、国際出願の国際公開番号：ＷＯ９５／２７９１９に記載の異なる複屈折性高分子フィルムを交互に複数層積層した複屈折反射型偏光フィルムや、ＳＩＤ９２　Ｄｉｇｅｓｔ　ｐ４２７に記載の頂角が略９０度のプリズムアレイを２枚重ね、その重ね合わせ部に多層膜による偏光分離面を形成したものを使用することができる。
【０１２３】
直線偏光分離手段５５０の反射の中心波長は４００ｎｍ〜４９０ｎｍ、より好ましくは４２０ｎｍ〜４８０ｎｍとし、反射の波長領域は５１０ｎｍ以下の範囲にすることが望ましい。これは上記実施例と同様、外光の反射を最小限に抑制することと、青色として有効な光を効率良く利用して、青色の色純度を向上し、表示装置全体の効率を向上するためである。
【０１２４】
位相差板７００及び偏光板６００は従来技術における、いわゆる円偏光板を構成するものを用いれば良い。つまり、偏光板６００はこれを通過する光のうち特定の１方向に偏光面を持つ直線偏光は透過し、これと偏光面が直交する直線偏光は吸収するものである。また、位相差板７００は直線偏光をその偏波面が回転する円偏光に変換する１／４波長板として機能するものを用いる。直線偏光分離手段５５０はこの円偏光板を構成する偏光板６００と位相差板７００の間に配置するが、この際、直線偏光分離手段５５０の直線偏光の透過軸は偏光板６００の直線偏光の透過軸と一致するように配置する。
【０１２５】
次に、本表示装置の動作を説明する。透明電極２００と反射電極３００との間に直流電圧が印加されると有機層を構成する発光層から所定の波長の発光が生じる。発光層から出射した光のうち透明電極２００側に向かった光はそのまま透明電極２００、及び位相差板７００を透過して直線偏光分離手段５５０に入射する。また、発光層から出射した光のうち反射電極３００側に向かった光は反射電極３００で反射して、同じく透明電極２００及び位相差板７００を透過して直線偏光分離手段５５０に入射する。この際、発光層から出射し、直線偏光分離手段５５０に入射する光は非偏光であるため、青色に相当する波長の光であって偏光板６００で吸収されるべき直線偏光成分は反射し、それ以外の光は透過する。偏光分離手段５５０を透過した光のうち、直線偏光分離手段５５０の反射の波長領域に相当する光は偏光板６００を透過して観察者１００００の方向へ向かうが、それ以外の波長の光は偏光板６００で約半分が吸収されたのち観察者１００００の方向へ向かう。
【０１２６】
一方、直線偏光分離手段５５０で反射した光は位相差板７００を通過して反射電極３００へ向かうが、位相差板７００を通過する際、その作用を受けて円偏光となる。反射電極３００へ向かった光は反射電極３００での反射の際、回転方向が逆の円偏光となり、再び位相差板７００を通過する際に、その作用を受けて今度は直線偏光分離手段５５０を透過する直線偏光に変換される。このため直線偏光分離手段６００及び偏光板６００を透過して観察者１００００の方向へ向かう。
【０１２７】
つまり、本実施例の表示装置においても上記実施例と同様に発光層から出射した光のうち青色に相当する波長の光は、偏光板でほとんど吸収されることなく観察者１００００へ向かうため、青色単色の輝度が向上し、白色を表示した際の有機発光ダイオードで消費される電力が低減する。このため、同じ消費電力であれば、輝度が高く、明るい表示の表示装置を実現できる。或いは、同じ輝度（明るさ）であれば有機発光ダイオードに流れる電流を小さくできるので消費電力が小さくなり、さらに寿命が長い表示装置を実現できるという効果がある。
【０１２８】
次に、周囲が明るい環境下で外部から表示装置に入射する外光について説明する。周囲から表示装置に入射する外光は一般に無偏光であるが、偏光板６００を通過する際に所定の１方向に偏光面を持つ直線偏光は吸収され、これと偏光面が直交する直線偏光のみが透過する。偏光板６００を透過した直線偏光は直線偏光分離手段５５０も透過し、位相差板７００の作用を受けて円偏光となる。位相差板７００を通過した光は反射電極３００で反射する際、回転方向が逆の円偏光になる。反射電極３００で反射した光は再び位相差板７００を通過する際、今度は偏光板６００で吸収される直線偏光に変換された後、直線偏光分離手段５５０に入射する。直線偏光分離手段５５０では青色に相当する波長領域の光は反射し、それ以外の波長の光は透過する。直線偏光分離手段５５０を透過した光は偏光板で６００で吸収されるため外部には戻らない。
【０１２９】
一方、直線偏光分離手段５５０で反射した光は位相差板７００を通過する際、その作用を受けて円偏光に変換され、反射電極３００で再度反射する際、回転方向が逆の円偏光となる。反射電極３００で再度反射した光は位相差板７００を通過する際、今度は偏光板６００を透過する直線偏光に変換されるため、直線偏光分離手段５５０及び偏光板６００を透過して観察者１００００の方向へ向かう。
【０１３０】
つまり、表示装置に入射した外光のうち少なくとも半分がまず偏光板６００で吸収される。偏光板６００を透過した光は、直線偏光分離手段５５０及び位相差板７００等を透過して、反射電極３００で反射して、再び直線偏光分離手段５５０に入射するがこのうち直線偏光分離手段５５０を透過する光は偏光板６００で吸収される。従って、外部へ出射する光は直線偏光分離手段５５０で反射される波長領域のわずかな光のみである。この反射光は青色に相当する明所視の比視感度が低い波長領域の光であるため、視感反射率は小さくなる。つまり、本実施例の表示装置においても上記実施例と同様、明るい環境下であっても外光の大部分がカットされるため黒表示が暗くなりコントラスト比の高い表示が実現できるという効果がある。
【０１３１】
尚、ＯＬＥＤ表示装置のフルカラー化に関してはいくつかの方式が提案・実証されている。例えば、青色発光素子と蛍光性の色変換層（ＣＣＭ：ｃｏｌｏｒ　ｃｈａｎｇｉｎｇ　ｍｅｄｉｕｍｓ）を組み合わせた方式（以下、ＣＣＭ法）、白色発光と赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の３原色のカラーフィルタを組み合わせた方式（以下、ＲＧＢ　ｂｙ　ｗｈｉｔｅ法）などが提案されている。
【０１３２】
ＣＣＭ法は青色発光層で発生した光で蛍光性の色変換用蛍光色素層を励起し、青色から緑色、赤色へ変換し３原色発光を得るものである。ＲＧＢ　ｂｙ　ｗｈｉｔｅ法は作成する発光層が白色の１種類だけなので、製造が最も容易という特長を有する。本発明によるＯＬＥＤ表示装置は、これらのフルカラー化方式を採用した場合において、発光層と観察者の間の適切な位置に偏光板と、位相差板と、偏光分離手段を配置することでコントラスト比の高い表示を実現可能である。
【０１３３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係るＯＬＥＤ表示装置によれば、コレステリック液晶層などから構成される偏光分離手段の作用により、発光層から出射した光のうち青色に相当する波長の光は、偏光板でほとんど吸収されることなく観察者へ向かうため、青色単色の輝度、及び刺激純度が向上する。このため、白色を表示する際の有機発光ダイオードで消費される電力の発光色によるばらつきが減少すると共に、消費電力が低減するという効果がある。
【０１３４】
したがって、消費電力が同じであれば、輝度がより高く、明るい表示の表示装置を実現できる。或いは、同じ輝度（明るさ）であれば有機発光ダイオードに流れる電流を小さくできるので消費電力が小さくなり、さらに寿命が長い表示装置を実現できるという効果がある。
【０１３５】
また、青色の刺激純度が向上することで表色範囲が広い表示装置が実現できる。さらに、周囲環境から表示装置に入射する外光はその大部分が偏光板で吸収され、反射する光は青色に相当する明所視の比視感度が低い波長領域の光であるため視感反射率が低くなる。このため、明るい環境下であっても黒表示が暗くコントラスト比の高い表示装置が実現できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るＯＬＥＤ表示装置の基本構成と動作原理を説明するための概略構成を示す一部断面図である。
【図２】本発明に係るＯＬＥＤ表示装置をフルカラー表示とした場合の基本構成と動作原理を説明するための概略構成を示す一部断面図である。
【図３】本発明に係るＯＬＥＤ表示装置における偏光分離手段を構成するコレステリック液晶層の分光透過率の一例の説明図である。
【図４】本発明に係るＯＬＥＤ表示装置の分光反射率の一例を従来技術と比較して示す説明図である。
【図５】従来技術に係るＯＬＥＤ表示装置の発光スペクトルの一例の説明図である。
【図６】本発明のＯＬＥＤ表示装置の発光スペクトルの一例の説明図である。
【図７】本発明に係るＯＬＥＤ表示装置の色度座標の一例の説明図である。
【図８】本発明の実施例に係るＯＬＥＤ表示装置の全体のレイアウトを模式的に示すブロック図である。
【図９】本発明の実施例に係るＯＬＥＤ表示装置の表示部に構成されるアクティブマトリクスの等価回路図である。
【図１０】本発明に係るＯＬＥＤ表示装置の一実施例の基本構成の概略を示す一部断面図である。
【図１１】フルカラー表示を行う本発明のＯＬＥＤ表示装置の一実施例の基本構成の概略を示す一部断面図である。
【図１２】本発明に係るＯＬＥＤ表示装置の一実施例の表示動作の一例の説明図である。
【図１３】本発明に係るＯＬＥＤ表示装置の一実施例の表示動作の一例の説明図である。
【図１４】本発明に係るＯＬＥＤ表示装置の他の実施例の一部断面を示す概略構成図である。
【図１５】本発明に係るＯＬＥＤ表示装置の他の実施例における画素部を第１の基板側から観察した際の概略構成を示す一部平面図である。
【図１６】本発明に係るＯＬＥＤ表示装置の他の実施例における蓄積容量の構成の一例を示す一部断面図である。
【図１７】フルカラー表示を行う本発明のＯＬＥＤ表示装置の他の実施例の基本構成の概略を示す一部断面図である。
【図１８】本発明に係るＯＥＬＤ表示装置のさらに他の実施例の概略を示す一部断面図である。
【図１９】本発明に係るＯＬＥＤ表示装置のさらに他の実施例における偏光分離手段を構成するコレステリック液晶層の分光透過率の一例の説明図である。
【図２０】本発明に係るＯＬＥＤ表示装置のさらにまた他の実施例の概略を示す一部断面図である。
【図２１】本発明に係るＯＬＥＤ表示装置のまたさらに他の実施例の概略構成を示す一部断面図である。
【図２２】従来技術のＯＬＥＤ表示装置の一例を示す一部概略断面図である。
【符号の説明】
１・・・・表示装置、２・・・・表示部、３・・・・データ駆動回路、４・・・・走査駆動回路、６・・・・第１の基板、２０・・・・画素、２１・・・・スイッチトランジスタ、２２・・・・ドライバトランジスタ、２３・・・・蓄積容量、２４・・・・有機発光ダイオード、６０・・・・隔壁、７０・・・・保護膜、８０・・・・空隙、９０・・・・第２の基板、１００・・・・発光層、１０１・・・・電荷輸送層、１０２・・・・ホール輸送層、１１０（１１０Ｒ，１１０Ｇ，１１０Ｂ，１１０Ｗ）・・・・有機層、２００・・・・透明電極、３００・・・・反射電極、４００・・・・透明基板、５００（５００Ｒ，５００Ｇ，５００Ｂ）・・・・偏光分離手段（コレステリック液晶層）、５５０・・・・直線偏光分離手段、６００・・・・偏光板、７００・・・・位相差板（１／４波長板）、８００・・・・円偏光板。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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