(57)【要約】【課題】  デバイスの領域全体にわたって実質的に均一な偏光を有する発光デバイスを提供すること。【解決手段】  本発明の発行デバイスは、基板と、該基板上に配置された発光層と、該発光層をアライメントするグレーティングとを含む発光デバイスであって、該グレーティング構造による該発光層のアライメントの結果として、該デバイスは、用いられるとき、少なくとも部分的に直線偏光された光を放射する。前記発光層は、液晶相を有する材料を含む。前記グレーティングは、前記基板において規定され、前記基板の表面上に堆積される材料によって規定される。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、該基板上に配置された発光層と、該発光層をアライメントするグレーティングとを含む発光デバイスであって、該グレーティング構造による該発光層のアライメントの結果として、該デバイスは、用いられるとき、少なくとも部分的に直線偏光された光を放射する、発光デバイス。
【請求項２】
前記発光層は、液晶相を有する材料を含む、請求項１に記載のデバイス。
【請求項３】
前記グレーティングは、前記基板において規定される、請求項１に記載のデバイス。
【請求項４】
前記グレーティングは、前記基板の表面上に堆積される材料によって規定される、請求項１に記載のデバイス。
【請求項５】
前記基板の表面上に堆積された前記材料は、互いに対して実質的に平行に伸びる２つ以上のストライプを含む、請求項４に記載のデバイス。
【請求項６】
前記基板の表面上に堆積された前記材料は、フォトレジストを含む、請求項４に記載のデバイス。
【請求項７】
前記発光層にアドレスする電極を含み、前記グレーティングは該電極において規定される、請求項１に記載のデバイス。
【請求項８】
有機層をさらに含み、前記グレーティングは該有機層において規定される、請求項１に記載のデバイス。
【請求項９】
前記有機層は、伝達層である、請求項８に記載のデバイス。
【請求項１０】
前記グレーティングは、前記基板の平面に対して実質的に垂直な面を有さない、請求項１に記載のデバイス。
【請求項１１】
前記グレーティングは、実質的に正弦曲線である断面を有する、請求項９に記載のデバイス。
【請求項１２】
前記グレーティングのピッチは、少なくとも１００ｎｍである、請求項１に記載のデバイス。
【請求項１３】
前記グレーティングのピッチは、２０μｍ未満である、請求項１に記載のデバイス。
【請求項１４】
前記グレーティングの高さは、少なくとも２０ｎｍである、請求項１に記載のデバイス。
【請求項１５】
前記グレーティングの高さは、１μｍ未満である、請求項１に記載のデバイス。
【請求項１６】
前記グレーティングは、前記発光層の領域全体を、第１の方向に実質的にアライメントする、請求項１に記載のデバイス。
【請求項１７】
前記グレーティングは、前記発光層の第１の領域を第１の方向にアライメントし、該発光層の第２の領域を該第１の方向とは異なる第２の方向にアライメントする、請求項１に記載のデバイス。
【請求項１８】
前記第１の方向は、前記第２の方向に対して実質的に９０°である、請求項１７に記載のデバイス。
【請求項１９】
複数の個別にアドレス可能なピクセルを含む、請求項１に記載のデバイス。
【請求項２０】
請求項１６に記載の発光デバイスを含む、イメージディスプレイシステム。
【請求項２１】
請求項１７に記載の発光デバイスを含む、イメージディスプレイシステム。
【請求項２２】
前記発光デバイスは、用いられるとき、イメージディスプレイ素子を形成する、請求項２０に記載のイメージディスプレイシステム。
【請求項２３】
前記発光デバイスは、用いられるとき、イメージディスプレイ素子を形成する、請求項２１に記載のイメージディスプレイシステム。
【請求項２４】
イメージディスプレイ素子をさらに含み、前記発光デバイスは、用いられるとき、該イメージディスプレイ素子用のバックライトを形成する、請求項２１に記載のイメージディスプレイシステム。
【請求項２５】
光路において、前記発光デバイスと前記イメージディスプレイ素子との間に配置されたスイッチ可能なリターダをさらに含む、請求項２４に記載のイメージディスプレイシステム。
【請求項２６】
前記スイッチ可能なリターダのリターデーションは０とλ／２との間でスイッチ可能である、請求項２５に記載のイメージディスプレイシステム。
【請求項２７】
前記スイッチ可能なリターダのリターデーション状態の１つにおいて、前記放射層の前記第１および前記第２の領域からの光が互いに対して実質的に９０°で偏光された状態で前記スイッチ可能なリターダから出射するように、該スイッチ可能なリターダの光軸が配置された、請求項２６に記載のイメージディスプレイシステム。
【請求項２８】
リターダが光路において前記デバイスと前記イメージディスプレイ素子との間に配置される第１の位置と、第２の位置との間で可動であるリターダをさらに含む、請求項２４に記載のイメージディスプレイシステム。
【請求項２９】
前記リターダの前記リターデーションは、実質的にλ／２である、請求項２８に記載のイメージディスプレイシステム。
【請求項３０】
前記リターダが前記第１の位置にある場合、前記放射層の前記第１の領域および前記第２の領域からの光が互いに対して実質的に９０°で偏光された状態で該リターダから出射するように、該リターダの光軸が配置された、請求項２８に記載のイメージディスプレイシステム。
【請求項３１】
前記第１の方向は基準方向に対して実質的に＋４５°であり、前記第２の方向は該基準方向に対して実質的に−４５°であり、前記リターダの前記光軸は＋２２．５°である、請求項２７に記載のイメージディスプレイシステム。
【請求項３２】
前記第１の方向は基準方向に対して実質的に＋４５°であり、前記第２の方向は該基準方向に対して実質的に−４５°であり、前記リターダの前記光軸は＋２２．５°である、請求項３０に記載のイメージディスプレイシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、有機発光デバイスなどの発光デバイスに関する。本発明は、具体的には、ある角度の偏光を有する光を放射することができる有機発光デバイスに関する。本発明は、有機エレクトロルミネセントデバイス（ＯＬＥＤ）に適用され得る。
【背景技術】
【０００２】
多くのＯＬＥＤが公知であるが、現在利用可能なＯＬＥＤは、概して、実質的に偏光されていない光を放射する。偏光された光、例えば、平面偏光を放射するＯＬＥＤを製造することが所望される。（本明細書で用いられる用語「偏光された光」は、部分的に偏光された光を含み、完全に偏光された光に限定されない。）
例えば、ＯＬＥＤの用途の１つとして、液晶（ＬＣ）ディスプレイデバイスの光源としての利用がある。透過型液晶ディスプレイデバイスは、実質的に、前面偏光子と背面偏光子との間に配置されたアドレス可能な液晶材料の層からなる。ディスプレイデバイスは、背面偏光子の後に配置された光源（従って、「バックライト」として知られている）によって照射される。偏光された光を放射するＯＬＥＤは、従来の液晶ディスプレイデバイス用のバックライトとして特に有用である。なぜなら、背面偏光子が不必要になり、前面偏光子とそれに関連する費用、重量および電力を無駄にする吸収損失とを無くすからである。
【０００３】
ＯＬＥＤは、エレクトロルミネセンス現象によって光を放射する発光層を含む。偏光されたエレクトロルミネセンス（ＥＬ）は、デバイス内の放射層の分子のアライメントによって達成される。このアライメントを達成するために、いくつかのアプローチを用いる記載がある（非特許文献１）。放射された光の偏光の角度は、「二色比」（Ｄ）と表され得る。これは、放出体分子のアライメント方向に対して垂直に偏光された放射光の強度に対する、放射体分子のアライメント方向に対して平行に偏光された放射光の強度の比と定義される。ＯＬＥＤの意図された用途に依存して、二色比は、通常、Ｄ≒１２〜２００の範囲内である必要がある。
【０００４】
（従来技術）
偏光されたエレクトロルミネセンスを得るための従来のアプローチのうちの１つは、放射体層を伸長することによる放射体層の分子のアライメントである。Ｄ≒２．４で、偏光されたエレクトロルミネセンスは、伸長されたポリチオフェン膜について記載したものがある（非特許文献２）。しかし、この方法では、伸長された発光層の厚さを正確に設定することが不可能である。さらに、機械的な伸長プロセスの結果として、放射層において、不均質な部分およびクラックが発生し得る。
【０００５】
異なる従来のアプローチとして、ポリマー膜の分子の好ましいアライメント方向を規定するために共役ポリマー膜のラビングがある。アルコキシ置換ポリ（フェニレンビニレン）（ＮＯ−ＰＰＶ）について、二色比Ｄ≒５のフォトルミネセンス（ＰＬ）を報告しているものがある（非特許文献３）。しかし、ラビングプロセスは、ポリマー膜のスクラッチにつながり、これにより、デバイスの寿命が縮む。
【０００６】
放射体層の分子のアライメントの他の方法は、ラングミュア・ブロジェット（ＬＢ）堆積によるアライメントである。フタロシアニンまたはポリ（フェニレン）などの、可溶化アルキル側鎖を有する堅いチェーンポリマーを、ＬＢ膜を形成する物質の新たな分類として記載しているものがある（非特許文献４）。このようなポリマー膜において、ポリマー分子は基板と平行にアライメントされ、様々な物理的性質に関して、異方性の挙動を示す。このようなＬＢ膜の表面は、非常に均質であり、層の厚さは非常に正確に設定され得る。ＬＢ技術を用いて、共役の堅いチェーンポリマーを直接形成することによって製造されるデバイスについて、Ｄ≒４のＥＬを記載するものがある（特許文献１）。しかし、ＬＢ技術は、商業ベースでのデバイス製造に適していない。
【０００７】
多くの有機ＥＬ材料が、液晶（ＬＣ）相を有する。ＬＣ自己整合は、液晶材料の高次のパラメータのため、優れたアライメントを達成するために非常に効率的な方法である。ＥＬ材料は、置換ポリフェニレンビニレン（ＰＰＶ）のうちの１つなどの、例えば、正孔伝導または電子伝導群が、ＬＣバックボーンまたはＬＣポリマーに取りつけられた低分子量（ＬＭＷ）ＬＣ材料と、ポリフルオレンのうちの１つのいずれかである。
【０００８】
液晶材料ベースの偏光されたエレクトロルミネセントデバイスに特有の問題は、このようなデバイスが、液晶材料のアライメントのためにアライメント層を必要とすることであり、これは、ＬＭＷとポリマーＬＣ材料との両方に適用される。ポリイミドなどの従来のアライメント層は、電気的絶縁体であり、従って、非常にデバイス性能の妨げとなる。ラビングされたポリイミドアライメント層上の、フレキシブルなスペーサによって分離された、絶縁フェニレンビニレンユニットからなる、ＬＣポリマーのアライメントを記載しているものがある（非特許文献５）。記載された電流・電圧特性は、デバイスのオン電圧が約１５Ｖであることを示す。この電圧は、デバイスを実用するためには、高すぎる。さらに、観測された二色比Ｄ≒７は、通常必要とされる二色比よりも低い。
【０００９】
ＬＣ材料のアライメントを他のデバイス機能に結びつける層を記載しているものがある（特許文献２）。例えば、正孔注入材料ポリ（３，４−エチレンダイオキシチオフェン）（ＰＥＤＯＴ）またはポリアニレン（ＰＡＮＩ）は、二色比Ｄ≒２で、反応性メソゲン／ペリレンブレンドをアライメントすることが示されている。しかし、ＬＭＷ  ＬＣのアライメントは、ポリマーよりも容易であり、ラビングされたＰＥＤＯＴまたはＰＡＮＩが共役ＬＣポリマーをアライメントすることは全く確実ではない。
【００１０】
ＬＣポリマー（コポリマーまたはポリフルオレン）の適度なアライメントは、プリカーサＰＰＶが放射された光に対して透明に見えるように、スペクトルの赤の端に向かって十分遠い波長で放射するアクティブ材料とともに、ＰＰＶのプリカーサのラビングされた膜を用いて、達成されている（非特許文献６）。吸収における異方性が、最大二色比Ｄ≒１０で、観察されている。フォトルミネセンスまたはエレクトロルミネセンスは、記録されていない。全体的に、ラビングされた活性層を用いるアライメントは、特に良好ではなく、可能な異方性は、標準的な、ラビングされたポリイミドアラインメント層の場合よりも、ずっと少ない。
【００１１】
発光素子の具体的な適用例の１つとして、立体視ディスプレイデバイスにおける適用がある。観察者が、３Ｄイメージ効果を得るために、例えば、偏光またはカラーフィルタ眼鏡をかける必要がある、立体視ディスプレイは周知であり、これについての記載がある（非特許文献７）。実質的に、立体視ディスプレイデバイスは、あるイメージを観察者の左眼に、他のイメージを観察者の右眼に対して表示する。２つのイメージは、時間的に連続して表示されてもよいし、ディスプレイの異なる部分に同時に表示されてもよい。２つのイメージは、異なる波長範囲内にあるか、異なる偏光を有し、観察者は、観察者の左眼が左眼イメージのみを観察し、観察者の右眼が右眼イメージのみを観察することを可能にする、偏光またはカラーフィルタ眼鏡をかける必要がある。異なる偏光を有するイメージの使用は、今日では、より一般的である。
【００１２】
立体視ディスプレイデバイスは、偏光子またはカラーフィルタがディスプレイデバイスに設けられ、観察者用眼鏡の中の偏光子またはカラーフィルタがパッシブデバイスである、すなわち、例えば、固定された透過軸を有する（偏光子の場合）か、固定された波長範囲で透過させる（カラーフィルタの場合）などの固定された透過性質を有する、パッシブデバイスであり得る。あるいは、立体視ディスプレイデバイスは、観察者用眼鏡に設けられる偏光子またはカラーフィルタの透過性質が制御可能であり、変更され得る、アクティブデバイスであってもよい。
【００１３】
立体視ディスプレイは、しばしば、従来の空間光変調器（ＳＬＭ）、例えば、立体視表示のための初期状態を生成するためにディスプレイに取りつけられた、さらなる内部または外部光学系を有する液晶ディスプレイデバイスなどを用いる。これらのさらなる光学系は、ディスプレイデバイスの嵩を増やし、複雑さを増し、コストを増加させ得、しばしば（ＳＬＭにおいて、隣り合うカラムがノーマリーブラックおよびノーマリーホワイトモードで動作する場合などに）、ディスプレイコントラスト低下の原因となり得る（特許文献３）。
【００１４】
イメージ形成素子が、表面板に取りつけられた、アクティブまたはパッシブ偏光光学系のいずれかを有する従来の陰極線管（ＣＲＴ）である場合、得られる３−Ｄイメージには、しばしば、高いクロストークという問題が起きる。クロストークは、一方の眼のためのイメージが、他方の眼によって知覚される割合であり、この場合、非特許文献７に記載されているように、蛍光物質の残光が原因である。この問題は、例えば、左眼のイメージと右眼のイメージが、時間的に連続した様態で表示される場合に起きる。さらに、しばしば、ＣＲＴスクリーンには、偏光光学系のスイッチング速度が遅いことおよびＣＲＴの蛍光物質の残光によって引き起こされる、認知できる程の輝度のばらつきがある。
【００１５】
一般的に、立体視ディスプレイデバイスが、従来の２−Ｄディスプレイデバイスとして機能できることが望ましい。これは、ＬＣＤ、またはＣＲＴのいずれがイメージ形成素子として用いられるかに関わらず、従来の２−Ｄイメージを表示し、ユーザに偏光またはカラーフィルタ眼鏡を外させることによって行われ得る。しかし、従来の立体視観察システムは、外部常設偏光光学系をディスプレイ上に設けることを必要とし、偏光光学系は、通常、ディスプレイ本来の輝度を低減させる。例えば、ＣＲＴディスプレイスクリーンを有するデバイスにおいて、ＣＲＴの蛍光物質は、名目上偏光されていない光を放射し、偏光光学系が表面板上に取りつけられて、ＣＲＴの蛍光物質によって放射される光を偏光させる。ＣＲＴディスプレイ本来の輝度は、偏光光学系における光の吸収に起因して、低減される。
【００１６】
パッシブ立体視ディスプレイシステムにおける、画面下の輝度のばらつきおよび高いディスプレイクロストークの問題に対する従来技術のアプローチの１つは、イメージ形成素子に取りつけられた液晶スイッチを区切ることである。しかし、このアプローチは、コストを増加させ、ＬＣスイッチドライブ回路の複雑さを増す。さらに、この解決策は、（非特許文献７）に記載されているように、アクティブ立体視システムに適用することができない。
【００１７】
上述したように、高いクロストークおよび画面下の輝度のばらつきは、ＣＲＴ蛍光物質の放射減衰時間が長いことに起因するイメージの残像を有する、ＣＲＴベース立体視システムで、しばしば認知される。この問題は、より短い放射減衰時間を有する放射ディスプレイを用いることによって、避けられ得る。このタイプのディスプレイの一例として、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）がある。
【００１８】
常設のパターニングされた偏光子と協働する、パッシブ立体視３Ｄディスプレイシステムにおいて、ディスプレイスクリーンとして、従来の偏光されていないＯＬＥＤを用いる記載がある（非特許文献８）。これは、イメージ残像の問題に対処するが、ＯＬＥＤのディスプレイ本来の輝度が、パターニングされた偏光子を分光する影響に起因して、大幅に低減されるという不都合がある。せいぜい、本来のディスプレイ輝度の５０％が、パターニングされた偏光子を通じて透過される。ＯＬＥＤ電流密度を増大させることは、ＯＬＥＤからの出力の強度を増大させ、偏光子によって引き起こされる強度損失を補償することにつながり得るが、これは、ＯＬＥＤの寿命を激しく低下させる。さらに、この従来技術は、パターニングされた偏光子とＯＬＥＤディスプレイのピクセルとの間に補正レジストレーションを必要とするという問題点がある。補正レジストレーションなしには、モアレ効果（２−Ｄイメージのディスプレイにおいてイメージの質を低下させる）が観察され得、デバイスが３Ｄイメージを表示するように用いられる場合、視差の問題が、高いクロストークにつながり得る。補正レジストレーションが必要であるということは、パターニングされた偏光子およびＯＬＥＤディスプレイが、厳しい許容誤差で製造される必要があり、製造コストが増加することを意味する。
【００１９】
本来のディスプレイ輝度の低減を避けるため、イメージ形成ディスプレイ素子からの光の放射が、（高い偏光純度で）固有に偏光される、放射緩和時間が短い放射ディスプレイが用いられ得ることが有用である。これは、輝度の低減、外部偏光光学系を追加することによる、コスト、複雑さおよび嵩高さを避ける。
【００２０】
アライメントされた共役ポリマー（ＯＬＥＤディスプレイに用いられ得る）からの偏光された放射を達成する方法は、従来の２−Ｄディスプレイにおいて、開示しているものがある（非特許文献９）。この従来技術は、マイクロキャビティにおいて、誘電性Ｂｒａｇｇ−ｓｔａｃｋミラーと、金属ミラーとの間に挟まれた、複屈折性が高い放射ポリマーを用いる。ポリマーの複屈折性は、キャビティの共鳴モードに影響を与え、他の偏光のモードが破壊的に干渉するが、ある偏光をキャビティ内で建設的に共鳴させることを可能にする。電気的に駆動される光の放射について示されていないが、光励起は、３００：１を超える偏光純度比が得られたことを示す。しかし、マイクロキャビティの使用は、複雑で、コストがかかり、ＯＬＥＤ本来の輝度を抑え（従って、補償するために駆動電圧を上げる必要があることに起因して、ＯＬＥＤの寿命に影響を与え）、垂直入射から離れた方向で観察される場合、大幅な色および輝度のばらつきを示すことが予測される。さらに、所望される偏光状態の放射の間、異なる色での誤った偏光状態の光の漏れが存在し得る。これは、３−Ｄモードにおいて動作する立体視ディスプレイデバイスにおいて用いられる場合、クロストークおよびカラーアーチファクトにつながり得、２Ｄモードで動作する場合、カラーアーチファクトはまた、存在し得る。
【００２１】
発光層の放射体分子が、所定の方向に沿ってアライメントされ、放射層が偏光された光を放射する、エレクトロルミネセントデバイスを開示しているものがある（特許文献４）。放射分子は、外部電場または磁場を印加し、外部の場が印加される間に放射分子の方向を固定することと、放射層の分子を特にアライメントするために、デバイスに設けられる別個のアライメント層とのいずれかによって、アライメントされる。
【００２２】
放射層の分子を特にアライメントするデバイスにおいて従来のラビングされたアライメント層が設けられて、偏光された光の放射を達成する、有機発光デバイスを開示しているものがある（特許文献５）。
【特許文献１】欧州特許出願第０  ０８１  ５８１号明細書
【特許文献２】米国特許第５７４８２７１号明細書
【特許文献３】米国特許第５２６４９６４号明細書
【特許文献４】英国特許出願公開第２  ３４４  ６９１号明細書
【特許文献５】欧州特許出願公開第１  ０８１  ７７４号明細書
【非特許文献１】Ｍ．Ｇｒｅｌｌ，「Ａｄｖ．Ｍａｔ．」，１９９９年，１１（１１）ｐ．８９５〜９０５
【非特許文献２】Ｐ．Ｄｙｒｅｋｌｅｖ，「Ａｄｖ．Ｍａｔ．」，１９９５年，７（１）ｐ．４３〜４５
【非特許文献３】Ｍ．Ｈａｍａｇｕｃｈｉ，Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，１９９５年，６７、ｐ３３８１
【非特許文献４】Ｇ．Ｗｅｇｎｅｒ，「Ｔｈｉｎ  Ｓｏｌｉｄ  Ｆｉｌｍ」，１９９２年，２１６、１０５
【非特許文献５】Ｇ．Ｌｕｓｓｅｍ，「Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌｓ」，１９９６年，２１（６）ｐ．９０３〜９０７
【非特許文献６】Ｍ．Ｇｒｅｌｌ，「Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌｓ」，１９９９年，２６（９）ｐ．１４０３〜１４０７
【非特許文献７】Ｄ．Ｆ．ＭｃＡｌｌｉｓｔｅｒ，「Ｓｔｅｒｅｏ  ｃｏｍｐｕｔｅｒ  ｇｒａｐｈｉｃｓ  ａｎｄ  ｏｔｈｅｒ  ｔｒｕｅ  ３Ｄ  ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ」，Ｐｒｉｎｃｅｔｏｎ  Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ  Ｐｒｅｓｓ，１９９３年，ｐ．９０〜１１５
【非特許文献８】Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，２００２年，Ｖｏｌ．１４（２０），ｐ．１４７７〜１４８０
【非特許文献９】Ｃｈｅｍ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，２００１年，３４１，ｐ．２１９〜２２４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２３】
立体視ディスプレイは、しばしば、さらなる内部または外部光学系を有する液晶ディスプレイデバイスなどを用いる。これらのさらなる光学系は、ディスプレイデバイスの嵩を増やし、複雑さを増し、コストを増加させ得、ディスプレイコントラスト低下の原因となり得る。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
（発明の要旨）
本発明は、基板と、該基板上に配置された発光層と、該発光層をアライメントするグレーティング構造とを含む発光デバイスであって、該グレーティング構造による該発光層のアライメントの結果として、該デバイスは、用いられるとき、少なくとも部分的に直線偏光された光を放射する、発光デバイスを提供する。前記発光層は、液晶相を有する材料を含み得る。
【００２５】
本発明の発光デバイスは、グレーティングによって生成される、放射層の分子のアライメントのため、偏光された光を放射する。本発明のデバイスが、例えば、透過ＬＣディスプレイを照射するバックライトとして用いられる場合、背面偏光子は不要となり、省かれ得る。
【００２６】
本発明の発光デバイスは、例えば、発光デバイスが複数の独立してアドレス可能な画素（または「ピクセル」）を含み、１つ以上のイメージを表示するようにアドレスされ得るイメージディスプレイとしても用いられ得る。例えば、本発明の発光デバイスは、立体視ディスプレイデバイスにおけるイメージディスプレイ素子として用いられ得る。偏光された放射と短い放射寿命との組合せは、上記の従来の立体視ディスプレイデバイスの問題の多くを解消する。
【００２７】
活性層をアライメントするグレーティングの使用は、活性層が液晶相を有する材料を含む場合でさえ、従来のアライメント層を提供する必要がないことを意味する。従って、良好な電気的性質を有するデバイスを得ることができる。これは、デバイス構造内に絶縁層を含む必要がないからである。
【００２８】
本発明の発光デバイスは、ＯＬＥＤを含む従来の平面発光デバイス構造に影響を与える他の問題を解消する。この問題を図１に示す。図１は、代表的なＯＬＥＤの模式的断面図である。
【００２９】
図１のＯＬＥＤ１は、透明基板２、例えば、ガラス基板を有する。第１の電極３（この例においては透明アノード）、有機発光層４、および第２の電極５（この例においては、カソード）が基板上にこの順序で配置される。ＯＬＥＤ１は、基板の底面６を通じて光を放射することが意図される。従って、反射器が放射層４の上に設けられ、放射層によって上方向に放射される光は、基板２の底面６に向かって反射する。図１のＯＬＥＤにおいて、反射器は、第２の電極５を反射電極にするように簡便に設けられる。
【００３０】
有機放射層４は、概して、相対的に高い屈折率を有し、有機層４について、１．７〜２の範囲内の屈折率は珍しいものではない。従って、有機層４の屈折率は、透過電極３の屈折率または基板２の屈折率よりも高く、これらは周りの空気の屈折率よりも高い。従って、放射層４によって放射される光の一部が、図１におけるパス（ａ）で示すように、基板の底面６を通じてデバイスを通過し、一部の光は、臨界角よりも大きい、垂線に対する角度で、デバイス内で界面に入射し、全反射が起きて、ＯＬＥＤ１内に閉じ込められる。図１のＯＬＥＤ１において、全反射は、パス（ｂ）で示すように基板と空気との界面（すなわち、基板の底面６）で発生するか、パス（ｃ）で示すように透明第１電極３と基板２との間の界面で発生するか、または、パス（ｄ）で示すように放射層４と透明第１電極３との間の界面で発生し得る。従って、ＯＬＥＤ１は、導波路として機能する。Ｍ．−Ｈ．Ｌｕらは、「Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ」（９１（２）ｐ．５９５〜６０４（２００２））において、放射光のかなりの部分が、所望の方向に放射されるのではなく、導波モードにおいて閉じ込められることを示している。この光は、ＯＬＥＤの意図された観察方向には放射されず、従って、デバイスの全体的な効率における損失がある。
【００３１】
しかし、本発明のデバイスにおいて、グレーティングは、導波モードの伝搬を低減し、また、ブラッグ散乱によってデバイスから光を分散させる。これによって、デバイスの有用な光出力が増大する。
【００３２】
発光デバイス内に屈折グレーティングを設けることが公知であるが、このようなグレーティングは、偏光された出力光を得るために、発光領域をアライメントするように用いられたことはない。例えば、米国特許第６４７６５５０号は、屈折グレーティングが設けられた有機エレクトロルミネセントデバイスを開示する。屈折グレーティングは、デバイスから出射する光を屈折させて、デバイス内の全反射によって光が閉じ込められることを防ぐことによって、デバイスの光学的効率を増大させるために提供される。しかし、米国特許第６４７６５５０号において、ＯＬＥＤの放射層は、グレーティングによってアライメントされず、ＯＬＥＤからの光出力は偏光されない。
【００３３】
さらなる例として、ＧＢ−Ａ−２  ３１８  ４２２、ＧＢ−Ａ−２  ３１２  ５２３およびＧＢ−Ａ−２  ３０１  １９５は、１つのセルの壁にアライメントグレーティングが設けられる従来の液晶セルを開示する。グレーティングは、例えば、２つの液晶状態を表面において安定させるか（ＧＢ２  ３１８  ４２２）、または、局所的にばらつくプレチルトを提供する（ＧＢ２  ３１２  ５２３）ために設けられる。
【００３４】
前記グレーティングは、前記基板において規定され得る。この実施形態において、グレーティングは、基板上の選択された領域から材料を除去することによって規定され得る。
【００３５】
あるいは、前記グレーティングは、前記基板の表面上に堆積される材料によって規定され得る。前記基板の表面上に堆積された前記材料は、互いに対して実質的に平行に伸びる２つ以上のストライプを含み得る。前記基板の表面上に堆積された前記材料は、フォトレジストを含み得る。
【００３６】
本発明のデバイスは、前記発光層にアドレスする電極を含み得、前記グレーティングは該電極において規定され得る。
【００３７】
本発明のデバイスは、有機層をさらに含み得、前記グレーティングは該有機層において規定され得る。前記有機層は、伝達層であり得る。
【００３８】
前記グレーティングは、前記基板の平面に対して実質的に垂直な面を有さないこともある。これによって、非連続的な部分に電極が形成されるリスクをおかすことなく、電極を形成することが可能になる。前記グレーティングは、実質的に正弦曲線である断面を有し得る。
【００３９】
前記グレーティングのピッチは、少なくとも１００ｎｍであり得、２０μｍ未満であり得る。
【００４０】
前記グレーティングの高さは、少なくとも２０ｎｍであり得、１μｍ未満であり得る。
【００４１】
前記グレーティングは、前記発光層の領域全体を、第１の方向に実質的にアライメントし得る。この場合、実質的にデバイスの放射領域の全体が、１つの偏光した光を放射する。
【００４２】
あるいは、前記グレーティングは、前記発光層の第１の領域を第１の方向にアライメントし得、該発光層の第２の領域を該第１の方向とは異なる第２の方向にアライメントし得る。この場合、第１の領域は、第１の方向に対して平行に平面偏光された光を放射し、第２の領域は、第２の方向に対して平行に平面偏光された光を放射する。
【００４３】
前記第１の方向は、前記第２の方向に対して実質的に９０°であり得る。
【００４４】
複数の個別にアドレス可能なピクセルを含み得る。
【００４５】
本発明の第２の局面は、前記グレーティングが、前記発光層の領域全体を、第１の方向に実質的にアライメントする発光デバイスを含むイメージディスプレイシステムを提供する。発光デバイスは、ピクセル化され得る。このようなディスプレイデバイスは、パッシブ立体視ディスプレイデバイス、アクティブ立体視ディスプレイデバイス、または２−Ｄディスプレイデバイスであり得る。
【００４６】
本発明の第３の局面は、前記グレーティングが、前記発光層の第１の領域を第１の方向にアライメントし、該発光層の第２の領域を該第１の方向とは異なる第２の方向にアライメントする発光デバイスを含むイメージディスプレイシステムを提供する。発光デバイスは、ピクセル化され得る。このようなディスプレイデバイスは、パッシブ立体視ディスプレイデバイス、アクティブ立体視ディスプレイデバイス、または２−Ｄディスプレイデバイスであり得る。
【００４７】
前記発光デバイスは、用いられるとき、イメージディスプレイ素子を形成し得る。
【００４８】
あるいは、イメージディスプレイは、イメージディスプレイ素子をさらに含み得、前記発光デバイスは、用いられるとき、該イメージディスプレイ素子用のバックライトを形成し得る。
【００４９】
イメージディスプレイシステムは、光路において、前記発光デバイスと前記イメージディスプレイ素子との間に配置されたスイッチ可能なリターダをさらに含み得る。このイメージディスプレイシステムは、リターダを適切にスイッチングすることによって、２−Ｄディスプレイモードと３−Ｄディスプレイモードとの間スイッチングされ得る。前記スイッチ可能なリターダのリターデーションは０とλ／２との間でスイッチ可能であり得る。
【００５０】
前記スイッチ可能なリターダのリターデーション状態の１つにおいて、前記放射層の前記第１および前記第２の領域からの光が互いに対して実質的に９０°で偏光された状態で前記スイッチ可能なリターダから出射するように、該スイッチ可能なリターダの光軸が配置され得る。発光デバイスが直線偏光子を含むイメージディスプレイ素子用のバックライトを構成する場合、このことにより、イメージディスプレイ素子の入力偏光子の透過軸が、スイッチ可能なリターダをから出射するときの第１の領域および第２の領域の両方からの光の偏光の平面に対して約４５°に配置され、イメージディスプレイ素子３４が第１の領域および第２の領域からの光を実質的に等しい強度で通過させることが可能になる。
【００５１】
あるいは、本発明のイメージディスプレイシステムは、リターダが光路において前記デバイスと前記イメージディスプレイ素子との間に配置される第１の位置と、第２の位置との間で可動であるリターダを含み得る。このイメージディスプレイシステムは、リターダを適切にスイッチングすることによって、２−Ｄディスプレイモードと３−Ｄディスプレイモードとの間スイッチングされ得る。前記リターダの前記リターデーションは、実質的にλ／２であり得る。
【００５２】
前記リターダが前記第１の位置にある場合、前記放射層の前記第１の領域および前記第２の領域からの光が互いに対して実質的に９０°で偏光された状態で該リターダから出射するように、該リターダの光軸が配置され得る。
【００５３】
前記第１の方向は基準方向に対して実質的に＋４５°であり得、前記第２の方向は該基準方向に対して実質的に−４５°であり得、前記リターダの前記光軸は＋２２．５°であり得る。
【発明の効果】
【００５４】
本発明により、デバイスの領域全体にわたって実質的に均一な偏光を有する発光デバイスを提供することができる。従って、発光デバイスが立体視ディスプレイデバイスにおいてディスプレイ素子として用いられる場合、外部偏光子を提供する必要がない。これによって、パッシブ立体視デバイスの場合において、システムのコストおよび嵩が低減され、アクティブ立体視ディスプレイデバイスの場合において、観察者がかけるアクティブな眼鏡のコストおよび嵩が低減される。
【００５５】
外部偏光子が必要とされないので、偏光子が用いられる場合に発生する強度損失がなくなる。従って、輝度が増大し、かつ／または、発光デバイスに必要な駆動電流が低減し、これにより発光デバイスの寿命が延びた、ディスプレイを提供することができる。これは、デバイスが、２−Ｄモードまたは３−Ｄモードのいずれで動作する場合にも適用される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５６】
以下に、本発明の好適な実施形態を、添付の図面を参照しながら、一例として説明する。
【００５７】
図２は、典型的なグレーティング７を示す。グレーティング７は、互いに対して実質的に平行に配置され、均一な幅ｗを有する一連のライン８からなる。隣接するライン８の対は、それぞれ、スペース９によって分離され、スペース９は、実質的に均一な幅ｓを有する。グレーティング構造７は、基板１０上に規定される。ライン８が、基板１０の表面上で隆起していると考えられてもよいし、あるいは、隣接するラインの対の間のスペース９が、基板における溝として考えられてもよい。
【００５８】
グレーティング７は、スペース上のライン８の高さｈで、および、グレーティングのピッチλによって規定され得る。グレーティングのピッチは、１本のライン８の幅と１つのスペース９の幅との合計として規定される。すなわち、λ＝ｗ＋ｓである。
【００５９】
本発明の原理は、発光デバイスに、図２のグレーティング７と類似するグレーティングを組み込むことである。このグレーティングは、デバイスの発光層の分子のアライメントに役立つ。これは、図３に示されている。図３は、液晶分子を含む層が、図２のグレーティング７の上に配置されることの効果を示す。図３から分かるように、液晶分子１１は、グレーティング７のライン８に対して実質的に平行になるように、アライメントされる。従って、グレーティングによってアライメントされ得る液晶分子または他の分子を発光層が含む発光デバイスにグレーティング７を設けることによって、アラインメント発光層を有する発光デバイスが得られる。グレーティング構造による発光層のアライメントに続いて、デバイスは、用いられるとき、少なくとも部分的に平面偏光された光を放射する。発光層の完全なアライメントの場合、出力される光は、放射層のアライメント方向に対して平行（すなわち、グレーティングラインが伸びる方向に対して平行）に、完全に直線偏光される。実際には、放射層が、完全にアライメントされる可能性は低く、出力される光は、放射層のアライメント方向に対して平行に、完全に平面偏光されるのではなく、部分的に直線偏光される。グレーティングによって誘発される発光層のアライメントの度合いが大きければ大きいほど、デバイスの二色比が大きくなる。
【００６０】
グレーティング７のピッチλおよび高さｈは、特定のデバイスの放射層の良好なアライメントを提供するように選択される。概して、必要なピッチは、少なくとも１００ｎｍであり、２０μｍを超えない可能性が高い。ラインの幅は、通常、１μｍを超えず、ラインの幅を約１μｍを超えないように保ち、ラインの間隔を適切に選択することによって、大きなピッチが得られることが好ましい。必要なグレーティングの高さは、通常、数十ナノメートル以上である。所望される最高の高さは、１μｍのオーダーである可能性が高い。この範囲内のグレーティングの高さによって、発光デバイスの動作に依然として適合し得る、液晶分子の効果的なアライメントがもたらされる。
【００６１】
Ｋａｗａｔａらは、「Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌｓ」（１６（６）、ｐ．１０２７〜１０３６（１９９４））において、２μｍのピッチを有し、１μｍのライン間隔を有するグレーティングを用いた、代表的な液晶材料（液晶材料５  ＣＢ）のほとんど完全に均一なアラインメントを報告している。グレーティングの硬化前の厚さは、３００ｎｍ〜１，０００ｎｍの範囲内である。
【００６２】
図３は、グレーティング７と直接接触する液晶材料をアライメントするグレーティング７を示している。１層以上の層がグレーティング７の上に配置されている場合、層がグレーティングを完全に埋めてしまう程厚くなければ、上に重なる層（単数または複数）はグレーティング７から得られる一部のグレーティング形状を表し、これらの残ったグレーティング形状は、液晶材料のアライメントに有効である。これによって、本発明の発光デバイスの設計においてかなりの自由度が達成される。図３に示すように、グレーティングが上に重なる層によって覆われる場合、上に重なる層は、グレーティングをある程度「平らにする」。数十ナノメートルから最高で１μｍのオーダーのグレーティングの高さの好ましい範囲は、上に重なる層の残りのグレーティング形状ではなく、下にあるグレーティング７に適用される。
【００６３】
図７は、本発明による、ある発光デバイスの模式図である。このデバイスは、図１の従来のＯＬＥＤと同様に、ＯＬＥＤであり、基板１３を含む。第１の電極１４、放射層１５、および第２の電極１６が、基板上に、この順序で配置される。図７のＯＬＥＤは、さらにグレーティング１７を含む。グレーティング１７は、基板１３と第１の電極１４との間に配置される。グレーティング１７の上に配置される第１の電極１４は比較的薄く、従って、電極１４はグレーティング１７のラインから得られる、隆起されたライン１４ａを示す。放射層１５は、グレーティングによってアライメントされ得る液晶分子、または他の分子を含み、第１の電極１４における残りのグレーティングライン１４ａは、放射層１５の分子のアライメントにおいて有効である。グレーティング構造による発光層のアライメントに続いて、デバイスは、用いられるとき、少なくとも部分的に直線偏光された光を放射する。
【００６４】
図２のグレーティング７のライン８は、基板の表面に対して実質的に垂直な側面１８を有し、従って、側面１８は、基板が通常に意図された方向にある場合、実質的に鉛直である。従って、図２のグレーティング７の上に電極層を配置することは非常に困難となり得る。ライン８の表面および間隔の上に電極材料を堆積することは容易であるが、ラインの鉛直側面１８上に電極材料を堆積することは非常に困難になり得る。電極層が図２のグレーティング７の上に堆積された場合、得られる層は、電極材料の分断された一連のストライプとなり得る。電極層が十分に堆積され得るか否かは、主に、放射層の厚さに対するグレーティングの高さに依存する。グレーティングの高さが、放射層の厚さに対して低い場合、上記の「平らにする」効果の結果として、電極層を十分に堆積することができる。
【００６５】
電極層が、例えば、図７のＯＬＥＤにおける場合と同様に、グレーティングの上に堆積される場合、グレーティングは、基板の平面に対して垂直な面を含まないことが好ましい。図７のＯＬＥＤにおいて、例えば、グレーティング１７は、実質的に正弦曲線の断面を有する。このグレーティングは、鉛直面を有さず、従って、第１の電極１４を均一な厚さでグレーティング１７の領域全体にわたって堆積することが必要である。あるいは、グレーティングラインは、実質的に平坦であるが、基板の表面に対して、垂直ではなく、傾いている側面を有し得る。
【００６６】
図７のＯＬＥＤのように、ＯＬＥＤの基板上に設けられるグレーティングは、図４に示すように基板において規定され得る。図４に示すタイプのグレーティングは均一な厚さｔを有する基板から、基板においてグレーティングを規定するために、基板の選択された領域を除去することによって製造され得る。これは、例えば、ガラスまたはプラスチック基板を、基板におけるグレーティングを規定するようにエッチングすることによって行われ得る。あるいは、プラスチック基板の場合、基板は適切な型を用いて成形され得る。さらなる代替例として、グレーティングは、グレーティングを基板に型押しすることによって形成され得、この方法はまた、プラスチック基板に適用され得る。
【００６７】
図５は、グレーティングを有する基板を製造する他の方法を示す。図５において、グレーティング７’は、均一な厚さを有する基板１０の表面の選択された領域上に堆積することによって形成される。この材料を、一連の平行なグレーティングライン８’を形成するように堆積することが好ましい。この方法において、グレーティングライン８’は、基板１０の上に堆積されるラインであり得る。このグレーティングは、基板１０の表面全体の上にフォトレジストを堆積し、適切なマスクを介してフォトレジストを照射し、露光されていないフォトレジストを除去する従来のプロセスによって製造され得る。
【００６８】
図４および５が両方とも、基板の平面に対して実質的に垂直な、従って、基板が意図された方向にある場合鉛直の側面をラインが有するグレーティングを示す。これらの図を参照しながら説明される技術は、垂直な面を有さないグレーティングを生成するために用いられてもよい。特に、これらの技術は、図７のグレーティング１７のような、実質的に正弦曲線の断面を有するグレーティングを生成するために適用され得る。
【００６９】
上述したように、グレーティングは、本発明の発光デバイスの基板内に、または、基板上に形成されることに限定されない。グレーティングは、他の層に形成されてもよいし、図６は、グレーティングが発光デバイスの下部電極に形成された、本発明の発光デバイスを示す。このデバイスは、ＯＬＥＤ１２’であり、図６に示すように、基板１３を含み、第１の電極１４、放射層１５、および第２の電極１６を含み、この順序で基板１３上に配置される。グレーティング１７は、第１の電極１４において規定される。グレーティングは、最初に、均一な厚さを有する電極層をその領域にわたって堆積し、電極層の選択された領域をエッチングして、その厚さを低減することによって製造され得る。電極層のエッチングされていない領域がグレーティングラインを規定し、厚さが低減された領域がグレーティングラインの間のグレーティングスペースを規定する。電極層１４の適切な材料の１つは、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）である。グレーティングは、用いられるとき、放射層１５の分子（放射層１５はまた、グレーティングによってアラインされ得る液晶分子、または他の分子を含む）をアライメントする。グレーティング構造による発光層のアライメントに続いて、図６のＯＬＥＤは、用いられるとき、少なくとも部分的に偏光された光を放射する。
【００７０】
（図６は、グレーティング１７の側面が鉛直であることを示す。放射層１５の側面はまた、説明を容易にするために鉛直であるように示さているが、実際には、グレーティングのある程度の平滑化が起きて、放射層１５の側面が厳密に鉛直でないことがあり得る。上述したように、グレーティングの垂直面にも関わらず、グレーティングの高さが放射層１５の厚さと比較して低い場合、上部電極層１６の堆積が可能であり得る。あるいは、鉛直の側面を有さないグレーティングが用いられてもよい。）
概して、ＯＬＥＤなどの有機発光素子は、図１に示す層に加えて、１層以上の有機層を含む。図８は、有機伝導層１８が下部電極１４と放射層１５との間に配置された本発明の発光デバイスのさらなる実施例を示す。この実施形態はまた、ＯＬＥＤを参照しながら説明される。この例において、有機層１８は、正孔伝導層である。図８のＯＬＥＤ１２’’において、グレーティングは、有機層１８の上面において規定される。有機層１８の上面におけるグレーティングはまた、発光層（発光層１５はまた、グレーティングによってアライメントされる液晶分子、または他の分子を含む）の分子のアライメントにおいて有効である。グレーティング構造による、発光層のアライメントの結果として、図８のＯＬＥＤ１２’’は、用いられるとき、少なくとも部分的に直線偏光される。
【００７１】
図８に示すＯＬＥＤ１２’’を製造するために、有機層１８は、まず、グレーティングを規定するために材料を除去することによってパターニングされることが可能である必要がある。さらに、有機層１８は、後に続く層の堆積に対して抵抗性がある必要がある。図８のＯＬＥＤにおける正孔伝導層として用いられ得る有機材料の一例として、オキセタン・二機能化Ｎ，Ｎ，Ｎ’Ｎ’テトラフェニル−ベンジジンがある。この材料の構造は、図９（ａ）に示されており、この材料は、最も一般的な有機正孔伝導体Ｎ，Ｎ’ビス（４メチルフェニル）Ｎ，Ｎ’ジフェニル−ベンジジン、またはＴＰＤのうちの１つの誘導体である。オキセタン群は、例えばスピンコーティングによって、堆積された層において光反応し得る、ポリマー化可能な部分である。フォトポリマー化反応を図９（ｂ）に示す。図９（ａ）に示すように、各分子が２つのポリマー化可能なオキセタン群を含むので、光ポリマー化プロセスは、架橋ネットワークを生成する。同時係属出願中の英国特許出願第０２２６２３１．９号に記載されているように、架橋は、材料の可溶性を低減させる。架橋された材料は、実質的に不溶性であり、従って、さらなる層が堆積され得る適切な基礎を形成する。
【００７２】
従って、図８のＯＬＥＤ１２’’を生成するため、最初に、透明電極１４が基板１３上に堆積され、これは、任意の簡便な様式で実行され得る。例えば、ＩＴＯ層は、第１の電極１４として機能するように基板１３上に堆積され得る。その後、オキセタン・二機能化Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’テトラフェニル−ベンジジンの層は、第１の電極１４の上に堆積される。この層は、負のフォトレジストのパターニングに類似する様式で、パターニングされ得る。簡単にいうと、この層は、適切なマスクを通して紫外線放射に曝される。ＵＶ露光領域は不溶性になり、パターニングされた伝導層１８においてグレーティングのラインを形成する。露光されていない領域は可溶性であり続け、グレーティングのラインの間の間隔を形成するように、洗い流され得る。その後、発光層１５および上部電極１６が、任意の適切なプロセスによって堆積され得る。
【００７３】
原則的に、伝導層１８は、グレーティングのラインの間で完全に洗い流される。しかし、図８において、伝導層１８は、グレーティングのラインの間で完全に洗い流されておらず、図８に示すように、低減されるがゼロでない厚さの領域が形成される。低減されていないがゼロでない厚さの領域を達成する方法の１つは、材料の完全な層がスピンダウンされ、架橋することによって不溶性にすることである。その後、第２の層がスピンダウンされ、上述したようにパターニングされる。第２の層はＵＶ放射に曝されていない領域が完全に洗い流されるが、第１の層は影響されない。他の方法は、まず、膜の全てをＵＶ光で部分的に架橋し、その後、グレーティングのラインを形成することが意図される領域を完全に架橋することである。洗浄工程において、膜の部分的に架橋された領域は、洗い流される必要があるが、完全に架橋されていない膜が洗い流される速度よりも遅い速度で洗い流される。部分的に架橋された領域が洗い流される度合いは、洗浄工程の持続時間を制御することによって制御され得る。
【００７４】
本発明を説明するため、グレーティングが基板上に堆積される。フォトレジストの層（ＭｉｃｒｏＣｈｅｍ製のＳＵ８−２００２）が、スピンコーティングによって、クリーンな透明基板上に堆積される。ガラスのシートが基板として用いられるが、その代わりに、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）またはポリスルフォン（ＰＳ）が基板として用いられ得る。レジストは、６５℃で１分間、９５℃で３分間、穏やかにベーキングされる。
【００７５】
その後、フォトレジスト層にグレーティングを規定するために、フォトレジスト層が振幅マスクを介して紫外線に対して曝される。通常のマスク露光装置には、ライン幅が１〜３μｍ、スペース幅が１〜３μｍで変動する、いくつかのグレーティングパターンがエッチングされている。特定のデバイスのために、適切なグレーティングパターンが選択され得る。典型的な露光時間は、６０秒間である。
【００７６】
フォトレジストの露光された層は、６５℃で１分間、９５℃で３分間、露光前にベーキングされる。その後、溶剤（Ｓｈｉｐｌｅｙ製のＥＣ溶剤）内で１分間現像され、最終的に、乾燥前にイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）内で洗浄処理される。この現像プロセスにおいて、マスクの振幅パターンは、フォトレジスト層の表面プロフィールに移され、従って、フォトレジスト層において、回折グレーティングが規定される。フォトレジスト層は、約１５０℃の温度で、３０分間、オーブンでベーキングすることによって硬化され得る。
【００７７】
ある実施形態において生成されるグレーティングは、約２００ｎｍのグレーティング高さを有する。グレーティングのプロフィールは、実質的に方形である。しかし、フォトレジストの堆積中のスピン速度、ＵＶ露光時間または現像時間などのフォトレジストの処理条件を変化させることによって、グレーティングの高さおよび形を変更することが可能である。用いられる特定のフォトレジストを変化させることはまた、グレーティングの高さおよび形を変更することである。
【００７８】
このように生成された基板および回折グレーティングは、図７に示す一般的な構造を有するＯＬＥＤに組み込まれる。ＯＬＥＤの放射層は、液晶相を有するＯＬＥＤの放射層である。ポリマーポリ（９，９−ビス（２−エチルヘキシル））フッ素が用いられる。ポリマーポリ（９，９−ビス（２−エチルヘキシル））フッ素は、一般的に「ＰＦ２／６」として公知であり、Ｈ  Ｗ  Ｓａｎｄｓ（Ｆｌｏｒｉｄａ  ＵＳＡ）から市販されている。ＰＦ２／６の構造を図１０に示す。このポリマーは、Ｄ  Ｎｅｈｅｒの「Ｍａｃｒｏｍｏｌ．Ｒａｐｉｄ．Ｃｏｍｍｕｎ．」（２２（１７）ｐ．１３６５〜１３８５（２００１））から、他の技術を用いる良好なアライメントを示すことが公知であるので選択される。ポリマーは、１０ｍｇ／ｍｌでトルエンに溶解され、０．２μｍフィルタを通過し、グレーティング基板にスピンコーティングされる。約１００ｎｍの厚さの膜が用いられる。その後、基板およびポリマー層は、３０分間、１６０℃（ＰＦ２／６が（ネマチック）液晶相を有する温度）まで加熱されて、液晶分子のアラインメントが誘発される。その後、このデバイスは、アライメントを維持するように、室温までゆっくりと冷却される。
【００７９】
グレーティングによって誘発される液晶アライメントの程度は、デバイスの放射および吸収特性の両方を調べることによって、二方向で評価される。アライメントの度合いは、電極層がデバイス内で設けられていないので、フォトルミネセンスおよび光学吸収によって決定される。
【００８０】
このデバイスの放射性質を調べるために、このデバイスは、グレーティングのラインが実質的に鉛直な状態で、スペクトル蛍光計に配置される。このデバイスは、３７５ｎｍの波長の偏光されていない光で励起される。この光は、ＰＦ２／６の吸収ピークの中心にあり、放射スペクトル（すなわち、フォトルミネセンススペクトル）が記録される。平面偏光子が、サンプルと検出器との間に配置される。偏光子の透過軸が鉛直である場合、検出器は、鉛直方向（すなわち、グレーティングの方向に対して平行、従ってアライメント方向に対して平行）に偏光された放射光を記録する。偏光子が、透過軸が水平である状態で配置される場合、検出器は、グレーティングの方向に対して垂直な偏光で放射される光を記録する。
【００８１】
このデバイス放射スペクトルを図１１に示す。図１１のトレース（１）は、グレーティングの方向と平行に偏光された光の記録されたスペクトルを示し、図１１のトレース（２）は、グレーティング方向に対して垂直に偏光された光のスペクトルを示す。図１１から、放射層の著しいアライメントをグレーティングが生成することが明らかである。これは、グレーティング方向に対して平行に偏光された放射光の強度が、グレーティング方向に対して垂直に偏光された放射光の強度よりもずっと高いからである。励起ビームと相互作用し、スプリアス反射を引き起こすグレーティングに起因する、二色比の正確な値を決定することは困難であるが、二色比Ｄは約７である。
【００８２】
図１２は、このデバイスについて測定される代表的な吸収スペクトルを示す。図１２のトレース（１）は、光源とデバイスとの間に挟まれる偏光子がない場合にデバイスを通過する光の吸収を示し、トレース（２）は、透過軸がグレーティングに対して平行にアライメントされた偏光子が光源とデバイスとの間に挟まれている場合の吸収スペクトルを示し、図１２のトレース（３）は、透過軸がグレーティングに対して垂直にアライメントされた偏光子が光源とデバイスとの間に挟まれている状態で得られる吸収スペクトルを示す。グレーティングに対して平行に偏光された光の吸収が、グレーティングに対して垂直に偏光された光の吸収よりも大幅に多いことが分かる。これらの測定から、ほぼ１０の二色比の値が得られる。
【００８３】
図１１および１２の結果は、明らかに、基板上のグレーティングが、ＰＦ２／６放射層の液晶分子のアライメントに有効であることを示す。
【００８４】
図１３は、グレーティングが発光デバイスに組み込まれることができるある様式を示す。この実施形態は、ＯＬＥＤを参照しながら説明され、図１３のＯＬＥＤ１９は、基板２０上に配置されたフォトレジストグレーティング２１を組み込む。グレーティングは、上記の図５を参照しながら説明した方法を用いて形成され得、基板２０上に配置されたフォトレジストの平行ライン２１ａを含む。
【００８５】
薄い半透明の金の層２２がグレーティング上に配置される。この層は、ある電極（この場合はアノード）として機能する。グレーティングのライン２１ａは、金が均一な厚さで堆積することを可能にするように、鉛直側面を有さないことが好ましい。グレーティング２１がほぼ正弦曲線の断面を有することが好ましい。
【００８６】
ＰＦ２／６の層は、金のアノード２２上に配置され、これは、放射層を形成する。金の層が薄いので、グレーティングライン２１ａから得られるラインは、放射層に面する金の層の表面上に存在し、これらは放射層の分子のアライメントを行う。
【００８７】
最終的に、アルミニウム２４で覆われたカルシウムの層が、放射層の上に配置される。この層は、他の電極（この場合はカソード）として機能する。
【００８８】
図１３のＯＬＥＤ１９において、ＰＦ２／６放射層における分子は、グレーティングによってアライメントされる。結果として、デバイスは、偏光された光を放射する。さらに、グレーティング２１は、導波路効果を低減し、また、光をデバイスからブラッグ散乱させることによって、デバイス内に閉じ込められた放射光の量を低減させる。
【００８９】
放射層の分子をアライメントするグレーティングの使用は、従来のアライメント層の使用と比較してさらなる利点を有する。周知であるように、液晶材料がアライメント層、例えばラビングされたポリイミド層によってアライメントされる場合、液晶層は、アライメント層の近傍の液晶に「プレチルト」角度を与える。従って、液晶分子の平面は、アライメント層の表面に対して平行ではなく、アライメント層に対して傾けられている。しかし、本発明によると、グレーティングが放射層の液晶分子をアライメントするために用いられる場合、分子は、グレーティングの表面に対してほぼ平行にアライメントされる。すなわち、図７または１３の発光デバイスにおいて、例えば、液晶分子が基板１３、２０に対して実質的に平行にアライメントされる。これは、放射層によって生成される光が、基板の底面に向かって優先的に伝搬されることを意味する。これは、光の伝搬方向が放射分子の面に対して直交するからである。従って、本発明の発光デバイスにおいて、より多くの光が所望の放射方向に沿って伝播され、デバイスの有用な光出力は、従来のデバイスの有用な出力よりも大きい。
【００９０】
上記の図６、７、８および１３を参照しながら説明されるデバイスは、所望される場合、デバイスの活性領域が複数の個別にアドレス可能なピクセルに形成される、ピクセル化デバイスとして具現化され得る。周知であるように、これは、電極１４、１６のうちの１つを、複数の、分離しており、個別に制御可能なピクセル電極にすることによって行われ得る。
【００９１】
図１４（ａ）および１４（ｂ）は、本発明の発光デバイスのさらなる実施形態を示す。この実施形態は、ＯＬＥＤを参照しながら説明される。図１４（ａ）は、ＯＬＥＤ２５の断面図であり、ＯＬＥＤ２５が、基板１３上に配置されたグレーティング構造１７を含むことが明らかである。第１の電極１４、放射層１５、および第２の電極１６が、グレーティング構造１７上に配置される。図１４（ａ）は、基板１３上に配置されたグレーティング構造１７を示すが、グレーティング構造は、上記の方法のいずれかでＯＬＥＤ２５上に形成されてもよい。グレーティング構造は、放射層の分子を、上述したように方向付ける。このように、図１４（ａ）のＯＬＥＤ２５は偏光された光を放射する。
【００９２】
ＯＬＥＤ２５の平面図である図１４（ｂ）に示すように、ＯＬＥＤ２５は、ピクセル化されたデバイスである。すなわち、デバイスの活性領域は、複数の個別にアドレス可能なピクセル２６に形成される。図１４（ｂ）は、８ｘ８マトリクスに配置されているピクセル２６を示すが、本発明はこの特定の配置に限定されない。ピクセルは、電極１４、１６のうちの１つを、連続的な電極ではなく、複数の、分離しており、個別に制御可能なピクセル電極とすることによって、規定され得る。複数の別個の個別のピクセル電極は、それぞれ、スイッチング素子が設けられ、これは、一連の個別のピクセル電極として第２の電極１６を示す図１４（ａ）において示されている。スイッチング素子は、図１４（ｂ）には示されていない。
【００９３】
図１４（ｂ）のライン２７は、ＯＬＥＤのグレーティングの隆起部分を示す。ライン２７は、ＯＬＥＤ２５の各ピクセル２６が（製造ミスを無視すると）同じグレーティングリリーフ方向を有し、同じ液晶配向を有するように形成される。結果として、ＯＬＥＤ２５の各ピクセル２６は、名目上、同一の偏光状態を有する光を放射する。ＯＬＥＤ２５の各ピクセルが、同じリリーフ方向を有することを確実にする簡便な方法の１つとして、図１４（ｂ）に示すように、ＯＬＥＤ２５の領域にわたってライン２７を連続的にすることである。しかし、ライン２７は、ＯＬＥＤ２５の領域にわたって連続的である必要はない。
【００９４】
図１４（ｂ）において、グレーティングリリーフ方向（ライン２７によって表される）は、ピクセルカラムおよびピクセルロウの方向に対して約４５°であるが、グレーティングリリーフは、任意の所望の方向に沿って延び得る。
【００９５】
図１４（ａ）および１４（ｂ）のＯＬＥＤ２５の放射層１５は、例えば、液晶分子（または、グレーティングによってアライメントされ得る他の分子）を含む材料の層であり得る。
【００９６】
図１４（ａ）および１４（ｂ）のピクセル化ＯＬＥＤは、例えば、従来の２−Ｄディスプレイのディスプレイ素子、またはディスプレイ素子のバックライトとして用いられ得る。しかし、図１４（ａ）および１４（ｂ）のピクセル化ＯＬＥＤはまた、パッシブ立体視ディスプレイデバイスにおけるディスプレイ素子、またはアクティブ立体視ディスプレイデバイスにおけるディスプレイ素子として用いられ得る。ＯＬＥＤ２５を立体視ディスプレイデバイスにおいてディスプレイ素子として用いることは、従来の立体視ディスプレイデバイスと比較して、複数の利点を有する。
【００９７】
上述したように、図１４（ａ）および（ｂ）の発光デバイスは、デバイスの領域全体にわたって実質的に均一な偏光を有する。従って、発光デバイスが立体視ディスプレイデバイスにおいてディスプレイ素子として用いられる場合、外部偏光子を提供する必要がない（これは、パッシブおよびアクティブ立体視ディスプレイデバイスの両方に適用される）。これによって、パッシブ立体視デバイスの場合において、システムのコストおよび嵩が低減され、アクティブ立体視ディスプレイデバイスの場合において、観察者がかけるアクティブな眼鏡のコストおよび嵩が低減される。
【００９８】
外部偏光子が必要とされないので、偏光子が用いられる場合に発生する強度損失がなくなる。従って、輝度が増大し、かつ／または、発光デバイスに必要な駆動電流が低減し、これにより発光デバイスの寿命が延びた、ディスプレイを提供することができる。これは、デバイスが、２−Ｄモードまたは３−Ｄモードのいずれで動作する場合にも適用される。
【００９９】
液晶ＯＬＥＤの放射緩和時間は、概して、ＣＲＴ蛍光物質の放射減衰時間よりもずっと短い。従って、ＯＬＥＤの使用は、２つの眼のイメージの間のクロストークを低減し、また、ピクセルのカラムに沿った輝度のばらつきを低減する。
【０１００】
最終的に、図１４（ａ）および１４（ｂ）の発光デバイス２５を組み込んだ立体視ディスプレイデバイスは、２−Ｄディスプレイとして用いられる場合、良好なイメージを提供する。従来技術によるマイクロキャビティディスプレイにおいて発生する、輝度のばらつき、またはカラーアーチファクトは、本発明の発光デバイスを組み込んだディスプレイが用いられる場合には発生しない。
【０１０１】
図１４（ａ）および１４（ｂ）のＯＬＥＤ２５は、直線偏光された光を放射する。直線偏光ではなく、円偏光された光を用いる立体視ディスプレイデバイスにおいてＯＬＥＤ２５を用いることが所望される場合、均一なλ／４リターダが、ＯＬＥＤディスプレイと、観察者の観察眼鏡との間に挿入され得るか、観察者の観察眼鏡に組み込まれ得る。
【０１０２】
図１５（ａ）および１５（ｂ）は、本発明の発光デバイスのさらなる実施形態を示す。この実施形態は、ＯＬＥＤを参照しながら説明される。図１５（ａ）は、ＯＬＥＤの断面を示す。図１５（ａ）は、図１４（ａ）と同一であり、さらに説明されない。図１５（ａ）および１５（ｂ）のＯＬＥＤ２５’も、独立してアドレス可能な複数のピクセル２６を含む。図１５（ｂ）は、ＯＬＥＤ２５’の平面図であり、８ｘ８マトリクスに配置された６４個のピクセルを有するデバイスを示すが、本発明のピクセルは、この特定の数および／または配置に限定されない。
【０１０３】
図１５（ｂ）のライン２７はまた、ピクセル内のグレーティングリリーフ構造の方向を示す。図１４（ｂ）の発光デバイスとは異なり、グレーティングリリーフ方向は、図１５（ｂ）の発光デバイスにわたって均一ではなく、ピクセル間で異なることが分かる。この実施形態において、グレーティングリリーフ方向は、カラム内の全てのピクセルについて一定であるが、カラムごとに異なる。図１５（ｂ）の好ましい実施形態において、グレーティングリリーフ方向は、カラム間で交互になっている。図１５（ｂ）の奇数番目のカラムにおいて、グレーティングリリーフ方向は、左上から右下に（すなわち、図１５（ｂ）の鉛直方向に対して＋１３５°または−４５°で）伸び、偶数番号のカラムにおいて、グレーティングリリーフ方向は、左下から右上に（すなわち、鉛直方向に対して＋４５°で）伸びる。グレーティングリリーフ方向のアライメントは、全ての奇数番目のカラムについて（製造許容誤差内で）同一であり、全ての偶数番目のカラムについて（これも製造許容誤差内で）同一である。しかし、グレーティングリリーフ方向は、奇数番目のカラムと偶数番目のカラムとの間で異なり、奇数番目のカラムにおけるピクセルによって放射される光の偏光は、偶数番目のカラムにおけるピクセルによって放射される光の偏光の方向とは異なる。
【０１０４】
特に好ましい実施形態において、奇数番目のカラムにおけるピクセルのグレーティングリリーフ方向は、偶数番目のカラムにおけるピクセルのグレーティングリリーフ方向に対して実質的に９０°である。従って、この実施形態において、奇数番目のカラムにおけるピクセルによって放射される光の偏光は、偶数番目のカラムにおけるピクセルによって放射される光の偏光方向に実質的に直交する。
【０１０５】
ここでのロウおよびカラムについての言及は、本発明を水平のロウおよび鉛直のカラムに限定することを意味しないことに留意されたい。むしろ、これらの用語は、イメージデータがロウごとに入力される、標準的な周知の方法を意味する。ディスプレイにおいて、通常、ピクセルロウは水平に配置され、ピクセルカラムは鉛直に配置されるが、これは必須ではなく、例えば、ロウは鉛直に配置され、それに従って、カラムが水平に配置されても問題はない。
【０１０６】
図１５（ａ）および１５（ｂ）の発光デバイス２５’は、イメージディスプレイシステム、例えば、従来の２−Ｄディスプレイ、パッシブ立体視ディスプレイ、またはアクティブ立体視ディスプレイなどにおける発光素子として用いられ得る。発光デバイスは、イメージディスプレイ素子として機能し、観察者によるディスプレイのための１つ以上のイメージを表示する。
【０１０７】
図１５（ａ）および１５（ｂ）の発光デバイス２５’を組み込んだ立体視ディスプレイデバイスが２−Ｄディスプレイモードにおいて用いられる場合、奇数番目および偶数番目のカラムの両方におけるピクセルを用いて、従来の様態でイメージが表示される。図１４（ａ）および１４（ｂ）の実施形態に関して説明されたように、立体視ディスプレイデバイスは、従来の立体視ディスプレイの外部偏光子を必要としない。なぜなら、発光デバイス２５’は偏光された光を放射し、従来の外部偏光子によって引き起こされる強度損失がなくなるからである。さらに、従来技術によるマイクロキャビティディスプレイデバイスに関連するカラーアーチファクトの輝度は存在しない。
【０１０８】
パッシブ立体視ディスプレイシステムにおける図１５（ａ）および１５（ｂ）の発光デバイス２５’を用いるため、観察者用眼鏡は、一方の眼のために、発光デバイスの奇数番目のカラムまたは偶数番目のカラムのいずれかによって放射される光の偏光方向に対して透過方向が平行である偏光子を有し得る。観察者用眼鏡の他方の眼のための偏光子は、第１の眼用の偏光子の透過軸に対して透過軸が直交する状態で配置され得る。立体視イメージは、奇数番目のカラムを用いて第１のイメージを表示し、偶数番目のカラムを用いて第２のイメージを表示することによって得ることができる。
【０１０９】
例えば、左眼イメージは、奇数番目のカラムのピクセル上に表示され得る。この場合、観察者用眼鏡は、奇数番目のカラムのピクセルによって放射される光の偏光方向に対して透過軸が平行になるように配置された左眼用の偏光子を有し得る。従って、奇数番目のカラムによって表示された左眼イメージは、観察者の左眼に伝送される。奇数番目のカラムにおけるピクセルのグレーティングリリーフ方向が、偶数番目のカラムにおけるピクセルのグレーティングリリーフ方向に対して実質的に９０°であるとすると、右眼用偏光子の透過軸は、左眼用偏光子の透過軸に対して直交し、左眼イメージは、右眼用偏光子によってブロックされ得る。反対に、偶数番目のピクセルは、右眼イメージを表示し得、右眼イメージは右眼用偏光子によって伝送されるが、左眼用偏光子によってブロックされる。従って、観察者の左眼は左眼イメージのみを見、観察者の右眼は右眼イメージのみを見、これにより立体視イメージを得ることができる。
【０１１０】
従って、図１５（ａ）および１５（ｂ）の発光デバイス２５’は、ディスプレイ素子に接続される、あらゆる種類の外部光学系を必要としない立体視ディスプレイシステムを提供し得る。必要とされる唯一の光学素子は、観察者のパッシブ偏光眼鏡のみである。
【０１１１】
さらに、図１５（ａ）および１５（ｂ）の発光デバイス２５’を組み込んだ立体視ディスプレイにおいて、左眼イメージおよび右眼イメージは、両方とも、連続的、かつ同時表示される。これは、それぞれの眼に対するイメージが時間的に連続した様態で表示される従来のパッシブ立体視ディスプレイシステムとは対照的である。従って、本発明は、以前のパッシブ立体視ディスプレイシステムと比較して、改善された画質を提供する。何故なら、左眼イメージおよび右眼イメージの時間連続的なディスプレイによって引き起こされる、「ちらつき」がなくなるからである。
【０１１２】
さらなる光学素子、例えば、いくつかの従来技術によるパッシブ立体視ディスプレイシステムにおいて必要とされている、パターニングされた偏光子などを提供する必要がなくなったことは、本発明の立体視ディスプレイシステムのコストおよび複雑さを低減させる。さらに、さらなる光学素子がいくつかの従来技術による立体視ディスプレイシステムにおいて設けられる場合、左眼イメージと右眼イメージとの間の視差またはクロストークを防ぐために、ディスプレイ素子のピクセルと正確に位置合わせされていることを確実にする必要がある。図１４（ｂ）および１５（ｂ）のＯＬＥＤを組み込んだ立体視表示システムにおいてさらなる光学素子が必要とされないので、さらなる光学素子の正確な位置合わせという要件は完全になくなる。位置合わせが正確でない場合に発生する視差またはイメージクロストークもなくなる。
【０１１３】
図１５（ｂ）の発光デバイス２５’はまた、アクティブ立体視ディスプレイシステムにおいて用いられ得、これは、図１６（ａ）〜１６（ｃ）に示される。
【０１１４】
本発明の発光ディスプレイデバイスは、ＯＬＥＤを参照しながら説明される。しかし、本発明は、これらのデバイスに限定されず、他の発光デバイスにおける放射層をアライメントするために用いられてもよい。
【０１１５】
図１６（ａ）は、観察者によって観察されるアクティブ立体視ディスプレイシステム３９を示す。この図において、観察者は、左眼３０Ｌおよび右眼３０Ｒによって表される。ディスプレイシステムは、上記の図１５（ａ）および１５（ｂ）を参照しながら説明されるタイプの発光デバイス２５’を含む。発光デバイス２５’上に表示されるイメージは、観察者によって、アクティブ眼鏡３８を通して観察される。図１６（ａ）の立体視ディスプレイシステム３９におけるアクティブな観察者用眼鏡３８は、それぞれの眼について、スイッチ可能なλ／２リターダ２８Ｌ、２８Ｒ、および、固定された透過軸を有する直線偏光子２９Ｌ、２９Ｒを含む。左眼用偏光子２９Ｌの透過軸２９Ｌ’は、右眼用偏光子２９Ｒの透過軸２９Ｒ’と実質的に直交する。さらに、左眼用偏光子２９Ｌの透過軸は、発光デバイス２５’の奇数番目のカラムのグレーティングリリーフ方向に対して実質的に平行であり、右眼用偏光子２９Ｒの透過軸は、発光デバイス２５’の偶数番目のカラムのグレーティングリリーフ方向に対して実質的に平行である。左眼および右眼用スイッチ可能なリターダ２８Ｌ、２８Ｒは、１つのスイッチ可能なリターダとして実現されてもよい。
【０１１６】
図１６（ｂ）および１６（ｃ）は、２つのタイムフレームにおけるディスプレイシステム３９の動作を示す。発光デバイス２５’は、明瞭化のため、図１６（ｂ）および１６（ｃ）から省かれ得る。
【０１１７】
図１６（ｂ）に示す第１のタイムフレームにおいて、スイッチ可能なλ／２リターダ２８Ｌおよび２８Ｒは、λ／２リターダを通過する光においてあらゆる移相が起こらないように、スイッチングされる。上述したように、図１６（ａ）のアクティブ立体視ディスプレイシステムにおいて、左眼用偏光子２９Ｌの透過軸は、奇数番目のカラムにおけるピクセルによって放射される光の偏光方向に対して実質的に平行に配置され、右眼用偏光子２９Ｒの透過軸は、偶数番目のカラムにおけるピクセルによって放射される光の偏光方向に対して実質的に平行に配置される。奇数番目のカラムにおけるピクセルによって放射される光の偏光方向は、偶数番目のカラムにおけるピクセルによって放射される光の偏光方向に対して実質的に直交する。従って、第１のタイムフレームにおいて、λ／２リターダ２８Ｌ、２８Ｒは、リターダを通じて透過される光において移相を誘発せず、左眼用偏光子２９Ｌは、奇数番目のカラムにおけるピクセルからの光を透過させ、偶数番目のカラムにおけるピクセルからの光をブロックする。反対に、右眼用偏光子２９Ｒは、偶数番目のカラムにおけるピクセルからの光を透過させ、奇数番目のカラムにおけるピクセルからの光をブロックする。従って、観察者の左眼３０Ｌは、奇数番目のカラムにおけるピクセルからの光のみを見、観察者の右眼３０Ｒは、偶数番目のカラムにおけるピクセルからの光のみを見る。立体視イメージは、奇数番目のカラムのピクセル上に左眼イメージを表示し、偶数番目のカラム上のピクセル上に右眼イメージを表示することによって、得ることができる。２つのイメージは、互いに対して同時に表示されるが、交互のカラムに表示されているそれぞれのイメージでインターレースされている。
【０１１８】
図１６ｃに示すタイムフレーム２において、λ／２リターダ２８Ｌ、２８Ｒは、リターダを通過する光においてλ／２移相を誘発して、各リターダがリターダを通過する光の偏光の平面を９０°回転させるように、配置される。この結果、奇数番目のカラムにおけるピクセルから放射される光は、左眼用偏光子によってブロックされるようになる。これは、その偏光の平面が、左眼用λ／２リターダによって９０°回転され、左眼用偏光子に到達するときには左眼用偏光子の透過軸に対して直交するからである。しかし、偶数番目のカラムからの光は、左眼用偏光子によって透過されるようになる。反対に、右眼用偏光子２９Ｒは、奇数番目のカラムにおけるピクセルによって放射される光を透過させ、偶数番目のカラムにおけるピクセルからの光をブロックするようになる。
【０１１９】
３−Ｄイメージを表示するために、スイッチ可能なリターダ２８Ｌ、２８Ｒは、タイムフレーム２の開始時にスイッチングされる。奇数番目のカラムにおけるピクセルは、左眼イメージではなく右眼イメージを表示するようにスイッチングされ、偶数番目のカラムにおけるピクセルは右眼イメージでなく左眼イメージを表示するようにスイッチングされる。従って、タイムフレーム２の開始時には、ＯＬＥＤ２５’上に表示される左眼イメージは、奇数番目のカラムから偶数番目のカラムに移動し、右眼イメージは、偶数番目のカラムから奇数番目のカラムに移動する。従って、観察者の左眼３０Ｌは、左眼イメージを見続け、観察者の右眼３０Ｒは、右眼イメージを見続ける。しかし、左眼イメージおよび右眼イメージが、２つのタイムフレームの過程にわたって全てのカラム上に表示されるので、左眼イメージおよび右眼イメージは、ディスプレイ２５’の完全解像度で表示され得る。本発明のアクティブ立体視ディスプレイは、空間および時間の両方においてマルチプレクスされ、両方の眼によって認知される全画面解像度を可能にするが、従来のインターレースされたディスプレイシステムは、各イメージが、ディスプレイ素子の完全解像度の半分のみで表示されるようにする。
【０１２０】
図１６（ａ）のアクティブ立体視ディスプレイも、従来の２−Ｄイメージを表示するために用いられ得る。観察者が眼鏡を外し、従来の２−Ｄイメージが発光デバイス上に表示されることのみが必要である。
【０１２１】
図１７は、本発明のさらなる立体視ディスプレイシステム４０を示す。立体視ディスプレイシステム４０も、上記の図１５（ａ）および１５（ｂ）を参照しながら説明されたタイプのピクセル化された発光デバイス２５’を含む。簡略化のため、発光デバイス２５’の完全なピクセル構造を図１７には示さないが、ピクセルのカラムのみが示される。
【０１２２】
λ／４波長板３１は、発光デバイス２５’と観察者（図示せず）との間に配置される。λ／４波長板３１は、発光デバイスによって放射される光の偏光を直線偏光から円偏光に変換する。奇数番目のカラムからの光は、一方向に円偏光された光に変換され、偶数番目のカラムからの光は、反対方向に円偏光された光に変換される。λ／４波長板３１によって生成される出力偏光は、模式的に３２で示される。図１７の立体視ディスプレイシステムは、さらに、観察者用眼鏡（図示せず）を含む。この観察者用眼鏡は、図１６（ａ）の観察者用眼鏡３８に類似するが、図１６（ａ）の直線偏光子２９Ｌ、２９Ｒではなく円偏光子を含む。
【０１２３】
図１７の実施形態は、上記の図１５および１６を参照しながら説明したように、パッシブ立体視ディスプレイシステム、または、アクティブ立体視ディスプレイシステムのいずれかに適用され得る。さらに、図１７のディスプレイシステムは、発光デバイス２５’上に１つのイメージを表示し、観察者が観察眼鏡を外すことによって、従来の２−Ｄディスプレイシステムとして用いられ得る。
【０１２４】
上記の立体視ディスプレイデバイスにおいて、発光デバイスがイメージディスプレイ素子として用いられる。立体視ディスプレイデバイスの多くは、この種類のイメージディスプレイ素子を含むが、イメージディスプレイ素子自体が光を放射するのではなく、イメージディスプレイ素子の後に配置されたバックライトによって照射される、他の立体視ディスプレイデバイスも公知である。
【０１２５】
非放射性ディスプレイ素子がバックライトによって照射される立体視ディスプレイデバイスは、例えば、ＥＰ−Ａ−０  ８３３  １８３、ＥＰ−Ａ−０  ７６４  ８６９およびＵＳ−Ａ−５  ９１７  ５６２に記載されている。従来のこのタイプの立体視ディスプレイは全て、偏光されていない光を放射するバックライトと、バックライトによって放射される偏光されていない光を偏向する手段とを有する。従って、従来のデバイスは、多くの問題があった。バックライトとイメージディスプレイ素子との間に偏光子を設ける必要があるので、システムが嵩高になり、より高価になるからである。さらに、パターニングされた偏光子を用いるディスプレイシステムにおいて、偏光子が、システムの他の要素と正確に位置合わせされることを確実にする必要がある。
【０１２６】
上述された本発明の発光デバイスは、直線偏光された光を放射する。従って、従来のバックライト付き立体視ディスプレイシステムにおける偏光されていないバックライトと偏光子との組合せの代わりに、立体視ディスプレイシステムのバックライトとして用いられ得る。別個の偏光子が必要とされないので、ディスプレイシステムのサイズおよびコストが低減される。
【０１２７】
図１８（ａ）および１８（ｂ）は、本発明の発光デバイスを組み込んだディスプレイデバイス３５を示す。図１５〜１７の実施形態と対照的に、発光デバイスは、図１８（ａ）および１８（ｂ）の実施形態におけるバックライトとして機能する。
【０１２８】
図１８（ａ）のディスプレイデバイス３５は、概して、３８と示される。これは、従来の液晶ディスプレイデバイス、例えば、アクティブマトリクス（薄膜トランジスタ）液晶ディスプレイデバイスなどであり得る。図１８（ａ）および１８（ｂ）は、イメージディスプレイ素子３８が２つの直線偏光子の間に挟まれた液晶層を有する液晶ディスプレイデバイスである、実施形態を示す。イメージディスプレイ素子３８の構成は、この実施形態において、完全に従来のものであり、イメージディスプレイ素子３８の入力偏光子３５のみが図１８（ａ）および１８（ｂ）に示されている。イメージディスプレイ素子３８自体は光を放射しないが、バックライト３３によって照射される。バックライト３３は、本発明の発光デバイスによって形成される。
【０１２９】
図１８（ａ）のディスプレイデバイス３５の発光デバイス３３は、説明を容易にするために、コンポーネントが分離された状態で示される。ライン２７はまた、発光デバイスのグレーティングリリーフ構造の方向を示し、従って、発光デバイスの放射層のアライメント方向を示す。バックライト３３が、ストライプＡにおける放射層のアライメント方向が、隣接するストライプＢの放射分子のアライメント方向に対して直交した状態で、交互のストライプＡ、Ｂを含むことが分かる。図１８（ａ）において、ストライプＡは広く、ストライプＢは狭い。
【０１３０】
イメージディスプレイ素子の入力偏光子３４の透過軸は、３６で示される。この透過軸３６は、発光デバイス３３の狭いストライプＢによって放射される光の方向に対して実質的に平行であるが、バックライト３３の広いカラムＡによって放射される光の偏光の方向に対して実質的に直交する。結果として、イメージディスプレイ素子３８は、バックライト３３の狭いストライプＢからの光のみを透過させ、バックライトの広いストライプＡからの光をブロックする。これは、視差バリアを提供し、ディスプレイデバイス３５は、自動立体視ディスプレイデバイスとして機能し得る。すなわち、ユーザが、３−Ｄイメージを知覚するために、偏光またはカラーフィルタ眼鏡をかける必要はない。
【０１３１】
ディスプレイデバイス３５はまた、従来の２−Ｄデバイスとして用いられてもよく、これは、図１８（ｂ）に示される。２−Ｄモードにおいて、半波長板３７が、イメージディスプレイ素子３８のバックライト３３と、入力偏光子３４との間の光路に挿入される。半波長板は、バックライト３３の広いカラムおよび狭いカラムＡ、Ｂの両方によって放射される光の偏光の平面を回転させ、イメージディスプレイ素子が、バックライトの広いカラムＡによって放射される光および狭いカラムＢによって放射される光を通過させるように、配置される。バックライトの領域全体は、イメージディスプレイ素子を照射し、従って、デバイス３５は、従来の２−Ｄディスプレイとして機能し得る。
【０１３２】
この実施形態において、バックライトは、２つの空間的にインターレースされた、異なる偏光の領域を有する。ストライプＡは共に一方の領域を構成し、ストライプＢは共に他の領域を構成する。各領域を駆動して光を放射する２つのオプションがある。
【０１３３】
（ａ）バックライトは、両方の領域を同時に駆動する１つの均一な電極を有し得る。両方の領域は、同時にオンにされる（すなわち、光を放射する）か、同時にオフにされる（すなわち、光を放射しない）。
【０１３４】
（ｂ）バックライトは、パターニングされた電極構造を有し得、２つの領域は互いから独立して駆動され得る（例えば、広いストライプＡによって形成される領域がオフにされ、狭いストライプＢによって形成される領域がオンにされ得る）。
【０１３５】
図１８（ａ）および１８（ｂ）のディスプレイデバイスにおいて、バックライトには、１つの均一な電極が設けられることが好ましい。これは、上述したように、広いストライプＡによって形成される領域と、狭いストライプＢによって形成される領域との両方が同時にオンにされる場合に３−Ｄディスプレイモードを得ることができるからである。従って、バックライトにパターニングされた電極および関連付けられた駆動回路を設ける必要はなくなり、製造コストが低減される。
【０１３６】
原則として、図１８（ａ）のバックライトには、パターニングされた電極が設けられ得、単にバックライトを適切に駆動することによって、２−Ｄディスプレイモードと３−Ｄディスプレイモードとの間でスイッチングすることが可能になる。３−Ｄディスプレイモードにおいて、狭いストライプＢがオンになり得、広いストライプＡがオフになり得、視差バリアが生成される。２−Ｄディスプレイモードにおいて、広いストライプＡおよび狭いストライプＢは、バックライトとイメージャディスプレイ素子との間に半波長板を設ける必要なしに、同時にオンになり得る。
【０１３７】
図１８（ａ）および１８（ｂ）の実施形態は、可動な、例えば、（図１８（ｂ）に示すように）デバイスとイメージディスプレイ素子との間にリターダが配置される第１の位置と、リターダがデバイスとイメージディスプレイ素子との間の光路にない第２の位置との間で機械的に可動なリターダ３７を用いて実現され得る。これによって、デバイス３５が２−Ｄディスプレイモードと３−Ｄディスプレイモードとの間で容易にスイッチングされることが可能になる。
【０１３８】
しかし、図１８（ｂ）に示す半波長板３７は、機械的に取り外される必要はない。半波長板３７は、デバイスとイメージディスプレイ素子との間に配置され、ゼロリターデーションとλ／２リターデーションとの間でスイッチングされ得る、スイッチ可能な半波長板を含む。半波長板３７がスイッチ可能な半波長板である場合、スイッチ可能な液晶半波長板として、簡便に具現化され得る。この実施形態において、リターダが、図１８（ａ）の３−Ｄディスプレイモードに存在し得るが、実質的にゼロリターデーションを提供するようにスイッチングされ得る。
【０１３９】
デバイス３５が２−Ｄモードで動作する場合、イメージディスプレイ素子３８は、狭いカラムＢおよび広いカラムＡからの光を、実質的に等しい強度で通過させる。これは、半波長板３７が存在するとき（機械的に取り外し可能なリターダの場合）、または、リターダがλ／２リターデーションを提供するようにスイッチングされるとき（スイッチ可能なリターダの場合）、リターダの光軸は、放射層の第１の領域Ａおよび第２の領域Ｂからの光が、互いに対して実質的に９０°で偏光された状態でリターダを出る。イメージディスプレイ素子の入力偏光子の透過軸は、第１の領域Ａおよび第２の領域Ｂの両方からの光の偏光の平面に対して４５°に配置され得る。
【０１４０】
図１８（ｂ）は、このことが達成される方法の１つを示す。この好適な実施形態において、バックライト３３は、基準方向（図１８（ｂ）において、基準方向は鉛直軸であるが、基準方向は、光の偏光平面において任意の方向であってよい）に対して±４５°で直線偏光された光を放射する。広いストライプＡは、基準方向に対して−４５°で偏光された光を放射し、狭いストライプＢは、基準方向に対して＋４５°で偏光される。
【０１４１】
半波長板３７の光軸は、基準方向に対して＋２２．５°で配置される。従って、狭いストライプＢによって放射される光は、偏光の平面が基準方向に対して０°になるように回転され、広いストライプＡからの光は、偏光の平面が基準方向に対して＋９０°になるように回転される。
【０１４２】
イメージディスプレイ素子３８の入力偏光子３４の透過軸３６は、基準方向に対して＋４５°に配置される。従って、半波長板を通過した後、狭いストライプＢからの光は、その偏光の平面が入力偏光子３４の透過軸３６に対して４５°であり、バックライト３３の広いストライプＡからの光も、その偏光の方向が入力偏光子３４の透過軸３６に対して４５°である。従って、入力偏光子３４は、実質的に等しい強度で、狭いカラムＢおよび広いカラムＡからの光を通過させる。
【０１４３】
同時係属出願中の英国特許出願第０２１５０５８．９号は、２−Ｄモードと３−Ｄモードとの間で切り替え可能なディスプレイシステムを開示する。この特許出願は、偏光されていない光を放射するバックライトによってイメージディスプレイ素子が照射されるディスプレイシステムを開示する。バックライトからの光は、イメージディスプレイ素子に入射する前に、偏光子およびパターニングされた位相リターダを通過する。この従来のデバイスと比較すると、図１８（ａ）および１８（ｂ）のディスプレイシステムバックライト３３は、バックライトの役割と、偏光子の役割と、パターニングされた位相リターダ素子の役割とを組み合わせる。従って、本発明は、ディスプレイシステムのサイズ、およびディスプレイシステムのコストの実質的な低減を提供する。さらに、ディスプレイの強度は、偏光子およびパターニングされた位相リターダ素子を省くことによって向上する。
【０１４４】
本発明のパターニングされたバックライトはまた、米国特許第５９１７５６２号に記載されているタイプの自動立体視デバイスにおけるバックライトとして用いられてもよい。この従来技術による自動立体視ディスプレイは、名目上、２本の線束の方向的放射を用いる。各線束は、空間内の異なる位置にイメージングされ、２本の線束は、相互に直交する偏光を有する。ある実施形態において、束を形成する偏光された光は、偏光されていない拡張されたバックライト、均一の偏光子、およびスイッチ可能な液晶セルによって生成される。あるいは、偏光された光は、パターニングされた偏光子を有する偏光されていないバックライトによって生成される。これらの従来技術による偏光されていないバックライトとパターニングされた偏光子との組合せ、またはバックライトと、均一な偏光子とパターニングされた液晶セルとの組合せは、本発明のパターニングされたバックライトによって置き換えられ得る。これはまた、ディスプレイシステムの容量、複雑さ、およびコストを低減させる。
【０１４５】
発光デバイスは、基板（１３）と、基板上に配置された発光層（１５）と、発光層（１５）をアライメントするグレーティング（１７）とを含む。グレーティング（１７）は、発光層（１５）の分子をアライメントし、デバイスが偏光された光を放射する。グレーティングはまた、デバイスにおける導波路効果を低減し、デバイスからの有用な光出力を増大させる。本発明は、有機発光デバイス（ＯＬＥＤ）に適用され得る。グレーティング（１７）は、発光層（１５）の領域の実質的に全体をアライメントする。この場合、デバイスの放射領域の痔疾的に全体は、１つの偏光の光を放射する。あるいは、グレーティング（１７）は、発光層の第１の領域を第１の方向にアライメントし得、発光層の第２の領域を第１の方向とは異なる第２の方向にアライメントし得る。
【０１４６】
以上のように、本発明の好ましい実施形態を用いて本発明を例示してきたが、本発明は、この実施形態に限定して解釈されるべきものではない。本発明は、特許請求の範囲によってのみその範囲が解釈されるべきであることが理解される。当業者は、本発明の具体的な好ましい実施形態の記載から、本発明の記載および技術常識に基づいて等価な範囲を実施することができることが理解される。本明細書において引用した特許、特許出願および文献は、その内容自体が具体的に本明細書に記載されているのと同様にその内容が本明細書に対する参考として援用されるべきであることが理解される。
【図面の簡単な説明】
【０１４７】
【図１】図１は、放射光のかなりの部分が導波路モードにおいて閉じ込められた、光のアウトカップリングを示すＯＬＥＤの模式図である。
【図２】図２は、グレーティングの模式図である。
【図３】図３は、図２のグレーティングのラインとアライメントされる液晶材料の模式図である。
【図４】図４は、本発明の発光デバイス用の基板を示す図である。
【図５】図５は、本発明の発光デバイス用の他の基板を示す図である。
【図６】図６は、本発明による発光デバイスの模式的な断面図である。
【図７】図７は、本発明による他の発光デバイスの模式的な断面図である。
【図８】図８は、本発明による他の発光デバイスの模式的な断面図である。
【図９】図９（ａ）は、オキセタン・二機能Ｎ，Ｎ，Ｎ’Ｎ’テトラフェニル−ベンジジンの化学構造を示す図である。図９（ｂ）は、オキセタン群のポリマー化を示す図である。
【図１０】図１０は、ポリ（９，９−ビス（２−エチルヘキシル））フッ素（ＰＦ２／６）の化学構造を示す図である。
【図１１】図１１は、グレーティング方向に対して平行および垂直に配置された偏光子がある状態で測定された、本発明による発光デバイスの代表的なＰＬスペクトルを示す図である。
【図１２】図１２は、偏光子がない状態、平行にアライメントされた偏光子がある状態、および垂直にアライメントされた偏光子がある状態で測定された、本発明による発光デバイスの代表的な吸収スペクトルを示す図である。
【図１３】図１３は、本発明による他の発光デバイスの模式図である。
【図１４（ａ）】図１４（ａ）は、本発明の他の発光デバイスを示す図である。
【図１４（ｂ）】図１４（ｂ）は、図１４（ａ）の発光デバイスのグレーティング構造の平面図である。
【図１５（ａ）】図１５（ａ）は、本発明の他の発光デバイスを示す図である。
【図１５（ｂ）】図１５（ｂ）は、図１５（ａ）の発光デバイスのグレーティング構造の平面図である。
【図１６（ａ）】図１６（ａ）は、図１５（ａ）の発光デバイスを組み込んだ立体視ディスプレイデバイスを示す図である。
【図１６（ｂ）】図１６（ｂ）は、図１６（ａ）の立体視ディスプレイデバイスの動作を示す図である。
【図１６（ｃ）】図１６（ｃ）は、図１６（ａ）の立体視ディスプレイデバイスの動作を示す図である。
【図１７】図１７は、図１５（ａ）の発光デバイスを組み込んだ他の立体視ディスプレイデバイスの動作を示す図である。
【図１８（ａ）】図１８（ａ）は、本発明の発光デバイスを組み込んだ他の立体視ディスプレイデバイスの動作の３−Ｄモードおよび２−Ｄモードを示す図である。
【図１８（ｂ）】図１８（ｂ）は、本発明の発光デバイスを組み込んだ他の立体視ディスプレイデバイスの動作の３−Ｄモードおよび２−Ｄモードを示す図である。
【符号の説明】
【０１４８】
１  ＯＬＥＤ
７  グレーティング
１２'  ＯＬＥＤ
１７  グレーティング
２５'  発光デバイス
３１  λ／４波長板
３３  バックライト
３４  入力偏光子
３５  ディスプレイデバイス
３８  アクティブ眼鏡
３９  立体視ディスプレイシステム
４０  立体視ディスプレイシステム
【図１】
2005011811.tif 000003
【図２】
2005011811.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2005011811.tif 000007
【図６】
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【図７】
2005011811.tif 000009
【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（ａ）】
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【図１４（ｂ）】
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【図１５（ａ）】
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【図１５（ｂ）】
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【図１６（ａ）】
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【図１６（ｂ）】
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【図１６（ｃ）】
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【図１７】
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【図１８（ａ）】
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【図１８（ｂ）】
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