(57)【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とを有し、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，位相差板および偏光板を備え、前記偏光分離手段は前記発光層の発光波長領域よりも狭い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層を、発光層から出射する光の色数に合わせて積層した構造を有することを特徴とする表示装置。
【請求項２】
前記複数の画素を構成する発光層が白色発光の発光層であって、前記発光層の表面側に白色とは異なる所定の色を透過するカラーフィルタが塗り分けられていることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前記偏光分離手段がコレステリック液晶層から構成されており、前記位相差板が１／４波長板であって、前記発光層側から偏光分離手段，位相差板，偏光板の順に配置されてい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】
前記偏光分離手段が所定の波長領域の直線偏光成分は反射し、それ以外は透過する直線偏光反射手段であり、前記位相差板が１／４波長板であって前記発光層側から位相差板，偏光分離手段，偏光板の順に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項５】
前記発光素子が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に記載の表示装置。
【請求項６】
前記発光層と前記偏光分離手段との間に基板が介在しないように構成したことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項７】
前記画素の非発光部分に光吸収性の顔料を分散した隔壁を有することを特徴とする請求項１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わり、特に、発光層の裏面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、これを備えた表示装置に関する。
【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で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である。
【０００３】
有機発光ダイオードから構成される表示装置（以下、ＯＬＥＤディスプレイと呼ぶ）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。さらにＯＬＥＤディスプレイは視野角が広く、表示の応答速度が早いと云った特徴を有する。
【０００４】
図１９は、従来のＯＬＥＤディスプレイの一例を示す一部概略断面図である。このＯＬＥＤディスプレイは、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。
【０００５】
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、ここから所定の波長の発光が生じる。
【０００６】
発光層１００から出射した光のうち、透明電極２００側に向かった光は透明電極２００を通過し、透明基板４００から出射する。また、反射電極３００に向かった光は反射電極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。
【０００７】
従って、このようなＯＬＥＤディスプレイでは、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。
【０００８】
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云う問題が生ずる。これ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で構成される。
【０００９】
この円偏光板８００は以下の通り作用する。周囲からＯＬＥＤディスプレイに入射する外光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（例えば右回りの円偏光）となる。
【００１０】
位相差板７００を通過した光は反射電極３００で反射する際、位相がπずれて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、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。
【００１１】
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。
【００１２】
ＯＬＥＤディスプレイ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）、３原色（Ｒ，Ｇ，Ｂ）の発光素子からなる画素を直接塗り分ける方式（以下、ＲＧＢ並置型）などが提案されている。
【００１３】
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。この方式は色変換効率が低いと素子効率が低くなる。さらに明るい環境下では外光により色変換層が励起されて明るくなってしまい、黒表示が暗くならないためコントラスト比が低下する。
【００１４】
ＲＧＢ by white法は、作成する発光層が白色の１種だけなので、製造が最も容易と云う特長を有するが、カラーフィルタで光が吸収されるため光の利用効率が低くなってしまうと云う問題がある。
【００１５】
ＲＧＢ並置型は、同一基板上に３種類の素子をそれぞれ作成する必要があるため、製造プロセスがやゝ複雑になるが、光の損失が最も少なく、効率の面からは理想的な方式と云われている。また、ＲＧＢのパターニング（塗り分け）については、分子量の低い蛍光色素や金属錯体などのいわゆる低分子系材料を用いる場合は、シャドウマスクを用いた有機層の真空蒸着によりＲＧＢを微細に塗り分ける技術が提案されている。
【００１６】
この他にπ共役ポリマーや、色素を高分子化した色素含有ポリマーなどのポリマー系の材料を用いる方法が提案されている。この場合は、フォトエッチングによりポリイミドなどからなる土手を形成することで画素領域を分離し、インクジェットにより有機材料を印刷することでＲＧＢを微細に塗り分ける技術が提案されている（情報映像メディア学会誌 Ｖｏｌ．５４，Ｎｏ８，ｐｐ１１１５〜１１２０）。
【００１７】
自発光型の表示装置としては、ＯＬＥＤディスプレイの他にプラズマディスプレイがある。プラズマディスプレイは放電セル内でのプラズマ放電により生じる紫外線で蛍光体を励起して所定の色の可視光を得ている。つまり、放電セル内の蛍光体が発光層として機能する。
【００１８】
蛍光体は通常、可視光の下では白色を呈し、散乱反射をするため、放電セルに入射する外光は反射する。従って、明るい環境下では外光の反射により黒表示が暗くならずコントラスト比が低下する。これを解決する方法として、特開２００１−２１５８８６号公報に反射型偏光板（反射型偏光膜）と吸収型偏光板（吸収型偏光膜）を前面に備えたプラズマディスプレイパネルが開示されている。
【００１９】
この場合、周囲からプラズマディスプレイパネルに入射する外光は、吸収型偏光板でその半分が吸収されるため外光の反射は半分以下に抑制される。一方、蛍光体から出射した光は、始めにその半分が反射型偏光板および吸収型偏光板を透過して表示に寄与し、残りの半分は反射型偏光板で反射する。反射型偏光板で反射した光は放電セル内で反射した後、その半分が反射型偏光板および吸収型偏光板を透過して表示に寄与し、残りの半分は再び反射型偏光板で反射する。
【００２０】
これを何度も繰り返すうちに、蛍光体から出射した光のほとんどが吸収型偏光板で吸収されることなく透過して、表示に寄与するため吸収型偏光板を配置したことによる輝度低下の抑制と、外光下でのコントラスト比の向上が可能になると云うものである。
【００２１】
【発明が解決しようとする課題】
反射型偏光板と吸収型偏光板を前面に備えたプラズマディスプレイでは、周囲からプラズマディスプレイに入射する外光は吸収型偏光板でその半分が吸収されるが、吸収型偏光板を透過した光は放電セル内で反射した後、吸収型偏光板を透過して外部に出るため、外光の反射を完全に抑えることはできない。
【００２２】
一方、蛍光体から出射した光は、始めにその半分が反射型偏光板および吸収型偏光板を透過して表示に寄与し、残りの半分は反射型偏光板で反射する。反射型偏光板で反射した光は放電セル内で反射した後、再び反射型偏光板へ向かう。このとき一般に発光層である蛍光体はこれを透過、あるいは、反射する光の偏光状態を維持せずに解消する。このため、放電セル内で反射した光は非偏光となり、その半分は反射型偏光板および吸収型偏光板を透過して表示に寄与するが、残りの半分は再び反射型偏光板で反射する。
【００２３】
このように蛍光体から出射した光は、反射型偏光板と放電セルとの間で反射を繰り返すうちに、吸収型偏光板で吸収されることなく表示に寄与することになる。
【００２４】
しかし、放電セルの反射率は１００％ではないので、反射型偏光板と放電セルとの間で反射を繰り返す度に光の一部が吸収され損失となる。このため、実際には蛍光体から出射した光の全てが表示に寄与できる訳ではなく、４０％程度の光は損失となる。
【００２５】
一方、円偏光板を備えたＯＬＥＤディスプレイでは、反射電極での外光の反射が円偏光板の作用により低減できるため、明るい環境下でも高いコントラスト比を実現することができる。
【００２６】
しかし、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。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少なくとも１／２の光が吸収されるためである。
【００２７】
また、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場合、ＲＧＢ並置型が素子効率の面から最も好ましい。しかし、現状の有機発光ダイオードは、色によっては発光波長の分布が広くなだらかであるため、色純度が十分とは云えない。
【００２８】
本発明の目的は、上記に鑑み、発光層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。
【００２９】
さらに、本発明の目的は、明るさを損なうことなく色純度の高い表示を行う表示装置を提供することにある。
【００３０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明の要旨は次ぎのとおりである。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において、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とを有し、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、位相差板と、偏光板とを備える。さらに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を回転方向が逆の円偏光として反射する反射面である。
【００３１】
また、前記偏光分離手段は前記発光層から出射する光に対応した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層を、発光層から出射する光の色数に合わせて積層したものから構成される。
【００３２】
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はその選択反射の波長領域が特定の発光層の発光波長領域と同じ、あるいはこれよりも狭いものを、発光層の色数に合わせて積層する。つまり、発光層の色数に対応した異な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発光層の色数に合わせて積層する。位相差板としては１／４波長板を用いる。
【００３３】
この構造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。コレステリック液晶層に入射した光は、発光波長領域に対応した選択反射波長を有するコレステリック液晶層で一方の回転方向の円偏光（例えば、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）成分は透過する。
【００３４】
コレステリック液晶層を透過した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う。
【００３５】
一方、コレステリック液晶層で反射した光は、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コレステリック液晶層に向うが、光反射面での反射の際、位相がπずれて回転方向が逆の円偏光（右回りの円偏光）となる。このため今度はコレステリック液晶層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。
【００３６】
つまり、従来、偏光板で吸収され、無駄となっていた光を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、再利用することで表示を明るくすることができる。
【００３７】
この際、発光層から出射し、偏光分離手段（コレステリック液晶層）で反射した光は、光反射面で一回反射した後、偏光分離手段および偏光板を透過して表示に寄与することになる。
【００３８】
つまり、偏光分離手段で反射した光の光反射面での反射の回数は、たったの１回であり、反射の際の損失が最小限に抑えられることになるため、光の再利用が非常に効率良く行われて、より明るい表示が得られる。
【００３９】
さらに偏光分離手段（コレステリック液晶層）で反射して再利用される光の波長領域を、発光層の発光波長領域よりも狭くすることで、実際に表示装置から出射する光の波長分布を発光層の発光波長の分布よりも急峻な分布とすることで、発光層から出射する光自体よりも色純度の高い光を得ることができる。
【００４０】
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、コレステリック液晶層を透過する。
【００４１】
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、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、再びコレステリック液晶層に入射する。コレステリック液晶層に入射した光のうち、選択反射波長以外の波長の光はそのまま透過し、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出ない。
【００４２】
一方、選択反射波長に相当する波長の光は、コレステリック液晶層で反射して、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出る。この光は僅かなため明るい環境下であっても黒（暗）表示が暗くなり、高いコントラスト比が実現できる。
【００４３】
なお、偏光分離手段を構成する複数のコレステリック液晶層の選択反射の主たる波長領域は、それぞれ互いに重複しないようにするとよい。これにより可視波長範囲における選択反射波長以外の波長範囲の光が増加して、以下の効果が得られる。
【００４４】
即ち、発光素子に入射した外光のうち偏光板を透過した光は位相差板，コレステリック液晶層等を透過し、光反射面で反射して再びコレステリック液晶層に入射するが、コレステリック液晶層に再入射した光のうち、選択反射波長以外の光は、そのまま透過して偏光板で吸収される。
【００４５】
この偏光板で吸収される光は、偏光分離手段（コレステリック液晶層）の可視波長範囲における選択反射波長以外の波長範囲の光が増加すると増えるため、結果として外光の反射が減り、明るい環境下であっても、より高いコントラスト比が実現できる。
【００４６】
また、本発明では、明るい環境下でさらに高コントラスト比を必要とする場合、発光層から出射する光の主たる波長領域の光を透過し、残りの可視波長領域の光は吸収するカラーフィルタを配置するとよい。
【００４７】
この場合、発光素子に入射する外光は偏光板，位相差板およびコレステリック液晶層等を透過し、光反射面で反射した後、コレステリック液晶層に入射する。コレステリック液晶層に入射した光のうち、選択反射波長に相当する波長の光はコレステリック液晶層で反射して、再び光反射面で反射した後、今度は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出ることになる。
【００４８】
この外部に出る光はカラーフィルタを複数回通過することになるため、カラーフィルタを通過する度に発光波長領域以外の可視波長領域の光は吸収されて、僅かな光となる。このため、明るい環境下であっても黒表示が暗くなり、より高いコントラスト比が実現できる。
【００４９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。図１，図２は本発明の表示装置の基本構成と動作原理を説明する一部概略断面図である。
【００５０】
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、陰極および鏡面状の光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１５０と、有機発光ダイオード１５０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。
【００５１】
有機発光ダイオード１５０の有機層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。
【００５２】
なお、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層としてもよい。また、有機発光ダイオード１５０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。陽極バッファ層としては、ＣｕＰｃを用いることができる。ＣｕＰｃは陽極とホール輸送層のコンタクトを向上する役割を果たすものと考えられる。
【００５３】
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、ＩｎＺｎＯを用いることもできる。
【００５４】
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。
【００５５】
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。なお、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、および、発光層から出射した光の利用効率向上と云う面から望ましい。
【００５６】
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。
【００５７】
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）、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。
【００５８】
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，Ｂｅｂｑ，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。
【００５９】
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や、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）や、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、あるい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、電子輸送層１０２としてはＡｌｑ３を用いることができる。
【００６０】
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。
【００６１】
さらに、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 dioxy thiophene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。
【００６２】
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Ｆ８（Poly(dioctylfluorene)）を用いることができる。なお、Ｆ８は電子輸送層１０１としても機能する。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
以上から構成される有機発光ダイオード１５０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９１０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、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。
【００６６】
透明電極２００の有機層１１０とは、反対側に順に偏光分離手段５００，位相差板７００，偏光板６００が積層配置される。
【００６７】
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。
【００６８】
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、他方は透過すると云う選択反射を示すものである。
【００６９】
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。
〔数１〕
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および、垂直な方向の屈折率をそれぞれｎe、ｎ0とするとｎmと、Δｎはそれぞれ式（３）、式（４）で表される。
〔数２〕
ｎm＝√（（ｎe2＋ｎ02）／２）              …（３）
Δｎ＝ｎe−ｎ0                             …（４）
ここで、例えば、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には、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。
【００７０】
つまり、図２に簡易的に示すように、有機層１１０は赤色発光有機層１１０Ｒ，緑色発光有機層１１０Ｇ，青色発光有機層１１０Ｂ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１５０の発光ピーク波長は異なったものとする。
【００７１】
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λ0は、有機発光ダイオード１５０の発光波長領域や発光ピーク波長に対応させる。例えば、有機発光ダイオード１５０の発光色が赤色（Ｒ），緑色（Ｇ），青色（Ｂ）の３原色から構成される場合、偏光分離手段５００はコレステリック液晶層として選択反射の波長領域が赤色のコレステリック液晶層５００Ｒ，選択反射の波長領域が緑色のコレステリック液晶層５００Ｇ，選択反射の波長領域が青色のコレステリック液晶層５００Ｂの３つの層を積層した構成とする。
【００７２】
図３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グラフで、それぞれ赤色，緑色，青色の３原色に対応した選択反射を有するコレステリック液晶層の透過率の一例を示したものである。
【００７３】
有機発光ダイオード１５０の発光色が赤色，緑色，青色の３原色に塗り分けされている場合は、偏光分離手段５００としては図３に示すような赤色反射の特性を示すコレステリック液晶層５００Ｒ，緑色反射の特性を示すコレステリック液晶層５００Ｇ，青色反射の特性を示すコレステリック液晶層５００Ｂを積層配置すれば良い。
【００７４】
つまり、偏光分離手段５００としては、有機発光ダイオード１５０の発光色に対応した選択反射の波長領域を有するコレステリック液晶層を積層したものを用いると良い。
【００７５】
位相差板７００および偏光板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。
【００７６】
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。
【００７７】
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，ポリスルフォン，ポリスチレン，ポリアリレート等を用いることができる。なお、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。このため屈折率の波長依存性の異なる２種類の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。
【００７８】
なお、偏光板６００および位相差板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ことが重要である。
【００７９】
次に、本表示装置の動作を図１，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９１０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。
【００８０】
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はそのまま透明電極２００を透過して偏光分離手段５００に入射する。また、発光層１００から出射した光のうち反射電極３００側に向かった光１００１は反射電極３００で反射した後、同じく透明電極２００を透過して偏光分離手段５００に入射する。
【００８１】
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、発光波長領域に対応した選択反射の波長領域を有するコレステリック液晶層において、一方の回転方向の円偏光（例えば、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）成分は透過する。
【００８２】
即ち、赤色の光は赤色に選択反射の波長領域を有するコレステリック液晶層５００Ｒ，緑色の光は緑色に選択反射の波長領域を有するコレステリック液晶層５００Ｇ，青色の光は青色に選択反射の波長領域を有するコレステリック液晶層５００Ｂにおいて、それぞれ一方の回転方向の円偏光（例えば、左回りの円偏光）成分は反射し、これ以外は透過する。
【００８３】
偏光分離手段５００を透過した光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。
【００８４】
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に向うが、反射電極３００での反射の際、位相がπずれて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。従って、発光層１００から出射した光の大部分は、偏光板６００で吸収されることなく観察者１００００側に向かう。
【００８５】
つまり、従来、偏光板で吸収され、無駄となっていた光を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、再利用することで表示装置の輝度が向上すると云う効果がある。
【００８６】
この際、発光層から出射し、偏光分離手段（コレステリック液晶層）で反射した光は、光反射面（反射電極）で一回反射した後、偏光分離手段および偏光板を透過して表示に寄与することになる。つまり、偏光分離手段で反射した光の光反射面での反射の回数は、たったの１回であり、反射の際の損失が最小限に抑えられるため、光の再利用が効率良く行われるので、より明るい表示が得られる。
【００８７】
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、偏光面が回転する円偏光（例えば右回りの円偏光）となる。
【００８８】
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、位相がπずれて回転方向が逆の円偏光（左回りの円偏光）になる。
【００８９】
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を構成する各コレステリック液晶層の選択反射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、選択反射波長領域に相当する波長の光は反射する。
【００９０】
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で吸収されて外部には戻らない。
【００９１】
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に向うが、反射電極３００での反射の際、位相がπずれて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。
【００９２】
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僅かな光３００２のみとなる。
【００９３】
従って、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低減するため黒表示が暗くなり、コントラスト比が向上すると云う効果がある。
【００９４】
なお、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小さくすることが可能である。
【００９５】
ここで、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。
【００９６】
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、色純度を高くすることができる。
【００９７】
つまり、本発明の表示装置では、有機発光ダイオード１５０自体の発光の色純度に対して、偏光分離手段５００で反射して再利用される光の分だけ色純度を高くすることができる。従って、赤色，緑色，青色の３原色に対応した画素から出射する光の色純度を、それぞれ高めることで色再現範囲が広い表示装置が実現できると云う効果もある。
【００９８】
さらに、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云う効果がある。
【００９９】
具体的には図３に例示する通り、少なくとも偏光分離手段を構成するコレステリック液晶層の、主たる反射の波長領域が重複しないように各コレステリック液晶層の選択反射の波長領域を狭くすることが、外光の反射を抑え、明るい環境下で高いコントラスト比を実現するために重要である。
【０１００】
図４は図３と同じく、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の一例を示すグラフである。それぞれ赤色，緑色，青色の３原色に対応した選択反射領域を示すコレステリック液晶層の透過率の一例を示しており、各コレステリック液晶層の主たる反射波長領域が、重複する場合を示すものである。
【０１０１】
また、図５は、偏光分離手段５００としてそれぞれ図３と図４に例示したコレステリック液晶層を、３層積層したものを用いた場合の外光の反射率を示す図である。図中、狭帯域と示した線が図３に示す各コレステリック液晶層の主たる反射の波長領域が重複しない場合、広帯域と示した線が図４に示す各コレステリック液晶層の主たる反射の波長領域が重複する場合である。
【０１０２】
図示の通り、各コレステリック液晶層の主たる反射波長領域が重複する場合（以下、広帯域と呼ぶ）には、反射率が低くなる波長領域がほとんど存在しない。これに対し、主たる反射波長領域が重複しないようにした場合（以下、狭帯域と呼ぶ）には、各コレステリック液晶層の反射波長領域の間に、反射率の低い波長領域が存在し、その分だけ外光の反射率が広帯域の場合よりも低くなる。
【０１０３】
具体的には、この例の場合、狭帯域の場合の反射率は広帯域の場合の７０％程度となり、明るい環境下でのコントラスト比が約１.４倍向上することになる。
【０１０４】
なお、狭帯域の場合は、コレステリック液晶層の選択反射の波長領域が狭くなるため、輝度向上効果が減ることが懸念されるが、選択反射の波長領域が狭くなった部分は、所望の色の輝度の向上に対しては殆ど寄与しない波長領域であるために、輝度向上効果に対する影響は小さい。
【０１０５】
従って、偏光分離手段５００を構成する各コレステリック液晶層の主たる反射波長領域が重複しないようにすることが、輝度の向上と外光反射の抑制を両立する上で重要である。
【０１０６】
なお、一般に、コレステリック液晶層は図３に例示するように、主たる反射波長領域と異なる波長に、小さな反射波長のピークを有するが、これは主たる反射波長領域の反射と比べると小さいので影響は小さいと考えられる。
【０１０７】
図６は偏光分離手段５００として、図３に示す狭帯域のコレステリック液晶層を用いた場合の、緑色光の相対強度の波長依存性を示すグラフである。図には比較のため、同じ有機発光ダイオードを用い、円偏光板を配置する従来方式の結果も併記した。
【０１０８】
図６に示す通り、本発明では従来偏光板で吸収されていた光を再利用することで光の強度が増加する。特に、緑色の光として有効な波長領域の光強度が増加しており、この場合は輝度が従来方式の１.６４倍に向上する。
【０１０９】
ＣＩＥ１９３１色度図におけるｘｙ色度座標としては、従来方式（ｘ，ｙ）＝（０.２５４３，０.６７９１）に対して、本発明では（ｘ，ｙ）＝（０.２５５４，０.６８４２）となり、色純度（ここでは刺激純度）が９３.１％から９３.８％に向上する。
【０１１０】
青色、赤色に関しても緑色と同様、輝度の向上、色度の改善と云った効果が得られる。
【０１１１】
なお、上記の通り、有機発光ダイオード１５０の発光波長領域と、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との関係が、本発明の表示装置では重要である。つまり、重視する特性によりその関係を変えても良い。
【０１１２】
例えば、色純度と明るい環境下でのコントラスト比を重視する場合は、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は、できるだけ狭くすることが望ましい。この場合、選択反射波長領域が狭ければ狭いほど、外光の反射が減りコントラスト比は向上するが、その分、表示装置の輝度の向上効果は減るので、使用環境（想定される周囲の明るさ）を考慮した上で、選択反射の波長領域を決定するようにすると良い。
【０１１３】
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。このため、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が狭い場合は、観察する角度により色が変化する場合がある。
【０１１４】
この色変化を抑制するには偏光分離手段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を広くして、各コレステリック液晶層の主たる反射波長領域が重複するようにすることで、可視波長領域で、ほぼ均一な選択反射が得られるようにすると良い。
【０１１５】
しかし、この場合は外光の反射が増えることになるので、明るい環境下での高いコントラスト比を実現するために、更にカラーフィルタを設けると良い。つまり、赤色の光を発する発光層の上には赤色の光を透過するカラーフィルタを、緑色の光を発する発光層の上には緑色の光を透過するカラーフィルタを、そして、青色の光を発する発光の層の上には青色の光を透過するカラーフィルタを配置すると良い。この場合、表示装置に入射する外光は、カラーフィルタを通過する際に約２／３の光が吸収されるため、外光の反射が低くなり、明るい環境下でのコントラスト比が向上する。
【０１１６】
ところで、偏光分離手段５００であるコレステリック液晶層に赤色，緑色，青色で同じ液晶材料を使用する場合、選択反射の波長領域は原理的に選択反射の中心波長が長くなるほど広くなる。つまり、赤色光に対応したコレステリック液晶層は青色や緑色に対応したコレステリック液晶層に比べて選択反射の波長領域が広くなり、コントラスト比の向上効果や、色純度の向上効果が小さくなる。
【０１１７】
従って、この場合には、赤色光に対応したコレステリック液晶層の選択反射の中心波長は、有機発光ダイオードの発光ピーク波長より長波長側に設定して、可視波長領域における選択反射の波長領域が有機発光ダイオードの発光波長領域と一致するようにすると良い。
【０１１８】
上記の通り、本発明は、発光層の裏面に光反射面を有する発光素子を備えた表示装置において、前面に偏光分離手段と、位相差板と、偏光板とを配置したものであり、上記条件を満たすものであれば、前記に記載のない構成であっても同様な効果を得ることが可能である。
【０１１９】
例えば、プラズマディスプレイの前面に偏光分離手段と、位相差板と、偏光板を配置した表示装置であって、偏光分離手段を発光層（蛍光体）から出射する光の色数に合わせて偏光分離層を積層したものから構成する場合には、以下の効果が得られる。
【０１２０】
この場合、発光層は、これを透過する光の偏光状態を維持せず、光反射面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反射面でないため、本発明の全ての効果を実現するものではないが、偏光分離手段を構成する複数の偏光分離層の主たる反射の波長領域を、互いに重複しないものとすることで、前記と同様に色純度の向上、表示色範囲の拡大と云った効果が得られる。
【０１２１】
〔実施例１〕
図７は、本実施例の表示装置１の全体のレイアウトを模試的に示すブロック図であり、図８は、その表示部２に構成されたアクティブマトリクスの等価回路図である。
【０１２２】
図７に示すように、表示装置１は、基板６のほぼ中央部に表示部２が設けられる。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。
【０１２３】
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８に示すようにそれらのゲート線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。
【０１２４】
各画素は発光素子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、ドレイン電極が発光素子２４を構成する有機発光ダイオードの一方の電極（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。
【０１２５】
また、発光素子２４を構成する有機発光ダイオードの他方の電極（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。
【０１２６】
発光素子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。
【０１２７】
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。従って、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により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発光素子２４を構成する有機発光ダイオードを流れるので、発光状態に維持される。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。
【０１２８】
次に図９、図１０および図１１に基づき表示装置１の構造を説明する。図９は表示装置１の画素部の平面構造の一部該略図を示し、図１０は図９上のＡ−Ａ’に沿った断面構造を示す。また、図１１は表示装置１の一部断面を示す概略構成図であり、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。
【０１２９】
ガラスなどの平坦な第１の基板６上に、スイッチトランジスタ２１，ドライバトランジスタ２２を形成するための島状のシリコン膜が形成され、その表面にゲート絶縁膜が形成される。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。
【０１３０】
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。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、その上に発光素子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および平坦化膜５２のコンタクトホールを介してドライバトランジスタ２２のドレイン電極と接続されている。
【０１３１】
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光吸収性の黒色顔料を分散した感光性樹脂材料からなる隔壁６０が形成される。隔壁６０はフォトリソグラフィ法により形成する。
【０１３２】
反射電極３００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は上述の構成およ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。
【０１３３】
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する。
【０１３４】
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。
【０１３５】
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平坦化膜７０が形成される。平坦化膜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。
【０１３６】
平坦化膜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。
【０１３７】
平坦化膜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。
【０１３８】
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、あるいは、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：日立化成工業製）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。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して、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たもの等を用いることができる。
【０１３９】
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の基板を省略して偏光分離手段５００，位相差板７００および偏光板６００の積層体だけにしてもよい。
【０１４０】
偏光分離手段５００は、有機層１１０を構成する発光層の発光色に対応した選択反射の波長領域を有するコレステリック液晶層を、発光層の発光色に対応した数だけ積層したものを用いる。本実施例では赤色，緑色，青色の発光色に対応させて、赤色の光を反射するコレステリック液晶層５００Ｒ，緑色の光を反射するコレステリック液晶層５００Ｇ，青色の光を反射するコレステリック液晶層５００Ｂを積層する。なお、コレステリック液晶層の選択反射の波長領域と、有機層１１０の発光波長領域の関係は前記の通り、各コレステリック液晶層の選択反射の主たる反射の波長領域が重複しないようにする。
【０１４１】
次に、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を形成する方法を説明する。赤色，緑色，青色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積層形成する方法としては以下の方法を用いることができる。
【０１４２】
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のち、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。さらに、その上に新たな液晶ポリマーを塗工し、温度を別の所定値に調整し、架橋により構造を固定して別の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。この工程を必要回数繰り返すことで、複数の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の積層体が形成できる。
【０１４３】
あるいは、選択反射波長を光照射により制御する方法を用いることができる。この方法は、シッフ塩基を介して光学活性基を結合したモノマーユニットを一成分とする側鎖型液晶ポリマーに光酸発生剤を添加した系において、紫外線照射により光学活性基を切断することで、選択反射波長を制御する方法である。つまり、液晶ポリマー（共重合体）は光学活性基を含有するモノマー単位の含有率に基づいて、コレステリック液晶の螺旋ピッチが変化するが、選択反射波長は当該ピッチで決定されるため、前記含有率の制御により選択反射波長を制御する方法である。
【０１４４】
光学活性基を含有するモノマー単位の含有率が高いほどピッチが小さくなり、選択反射波長は短波長側にシフトする。このため、青色以下の選択反射波長を示す液晶ポリマーをベースに用いるとよい。
【０１４５】
この場合、配向処理した第２の基板９０上に液晶ポリマーを塗工し、所望の選択反射波長となる量の紫外線を照射した後、加熱処理により構造を固定して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形成する。これを冷却後、さらに、その上に新たな液晶ポリマーを塗工し、別の所望の選択反射波長となる量の紫外線を照射し、加熱処理により構造を固定した後、冷却して別の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。この工程を必要回数繰り返すことで、複数の所望の選択反射波長を有するコレステリック液晶層の積層体が形成できる。
【０１４６】
あるいは、異なる選択反射波長を有するフィルム状のコレステリック液晶層を前もって作成し、透明な接着剤を介して積層することで、複数の所望の選択反射波長を有するコレステリック液晶層の積層体を形成することができる。
【０１４７】
複数の所望の選択反射波長を有するコレステリック液晶層を積層形成する方法は、これらの方法に限定されるものではなく、この他の方法を用いても良いが、偏光分離手段の全体の厚さはできるだけ薄いことが、表示装置の薄型化のために望ましい。
【０１４８】
なお、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。
【０１４９】
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および偏光板６００が積層配置される。位相差板７００および偏光板６００は上記説明の通りで、それぞれアクリル系の透明接着剤により接着される。
【０１５０】
なお、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。
【０１５１】
第１の基板６と第２の基板９０は透明粘着材により全面を密着するか、表示部の周囲を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で枠状にシールし、窒素を封入して密閉接着すればよい。
【０１５２】
次に、表示装置１の表示動作を図８，図１２，図１３を用いて説明する。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。
【０１５３】
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、および、蓄積容量２３の電圧状態を例示する図である。
【０１５４】
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。
【０１５５】
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。
【０１５６】
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。
【０１５７】
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、および蓄積容量２３の電圧状態を図１３を参照しながら説明する。
【０１５８】
ｔ＝ｔ0において、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発光素子を流れ、所定の発光を生じる。
【０１５９】
つまり、発光量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、画素の発光量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量を、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。なお、発光素子の陰極およ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。
【０１６０】
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、発光量が初期の半分になるまでの時間）が短くなる。
【０１６１】
本発明の表示装置１は前記の通り、偏光分離手段の作用により、従来、偏光板で吸収され損失となっていた光を表示光として効率よく利用できるため、輝度が１.６倍以上に向上する。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。あるいは、同じ輝度（明るさ）であれば発光素子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云う効果がある。
【０１６２】
さらに表示装置１は、上記の偏光分離手段の作用により、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色純度が向上すると云う効果がある。このため、表示装置の表示色範囲が広がると云う効果がある。
【０１６３】
また、表示装置１では、各画素の発光素子の周囲に光吸収性の顔料を分散した隔壁を設けた。この隔壁により発光層から基板面に平行な方向へ出射する光は遮断されるため、画素のぼやけが無い表示が得られる。さらにこの隔壁は、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。
【０１６４】
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。
【０１６５】
また、この隔壁は、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、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。
【０１６６】
また、偏光分離手段，位相差板，偏光板は面状に形成されており、塗り分けられた有機層、即ち、画素と位置合せする必要がないので生産性が向上すると云った効果が得られる。
【０１６７】
なお、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述べた。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。
【０１６８】
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。
【０１６９】
但し、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。
【０１７０】
なお、本発明の表示装置では、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、画質および発光光の利用効率の面から望ましい。
【０１７１】
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。
【０１７２】
これに対し、本表示装置では、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云う効果がある。
【０１７３】
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。
【０１７４】
なお、本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。即ち、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。
【０１７５】
また、アクティブマトリクス駆動の表示装置の場合には、アクティブマトリクスの回路構成は上記構成に限定されるものではない。例えば一つの画素に4つのスイッチング素子を設けて、スイッチング素子の閾値特性のばらつきを補正する回路構成としても良い。
【０１７６】
〔実施例２〕
次に、本実施例の表示装置について説明する。図１４は表示装置の概略を示す一部断面図である。この表示装置は、カラーフィルタを有すること以外は、基本的な構成は実施例１と同じであるため、同じ部分には同じ符号を付け説明は省略する。
【０１７７】
図１４に示すとおり、本表示装置は図１１を参照して説明した実施例１において、第２の基板９０と偏光分離手段５００との間に、所定の波長領域の光は透過し、残りの可視波長領域の光は吸収するカラーフィルタ９００を配置したものである。
【０１７８】
カラーフィルタ９００は、第２の基板９０上に染色法，顔料分散法，または、印刷法などの公知の技術によって塗り分ければよい。つまり、赤色の光を出射する有機層１１０Ｒを覆う位置に赤色の光を透過するカラーフィルタ９００Ｒ，緑色の光を出射する有機層１１０Ｇを覆う位置に緑色の光を透過するカラーフィルタ９００Ｇ，青色の光を出射する有機層１１０Ｂを覆う位置に青色の光を透過するカラーフィルタ９００Ｂをそれぞれ塗り分ける。
【０１７９】
偏光分離手段５００は、必要に応じてカラーフィルタ９００上に図示しない透明な樹脂材料からなる保護層などを形成した後、前記と同様な方法で形成すれば良い。
【０１８０】
カラーフィルタ９００および偏光分離手段５００が形成された第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を形成した面と対向するよう積層する。この際、第１の基板６と第２の基板９０は塗り分けられた有機層１１０の位置と、塗り分けられたカラーフィルタ９００の位置が略一致するように位置合せをした上で、透明粘着材により全面を密着するか、ビーズなどのスペーサー材料を混入した表示部を囲む枠状のシール材により、窒素を封入した後、密閉接着する。
【０１８１】
また、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および偏光板６００を透明接着剤により接着する。
【０１８２】
次に、この表示装置の動作を説明する。この表示装置の発光動作は実施例１と同じであり、発光量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量を制御するものであり、表示部を構成する複数の画素の発光量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ものである。
【０１８３】
有機層１１０から出射した光は直接、または、反射電極３００で反射した後、偏光分離手段５００に入射する。偏光分離手段５００は、各画素が表示すべき色の光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積層形成したものである。
【０１８４】
このため、赤色の光を出射する有機層１１０Ｒから出射して偏光分離手段５００に入射した光は、偏光分離手段５００を構成するコレステリック液晶層５００Ｒの選択反射により、一方の回転方向の円偏光（例えば、左回りの円偏光）成分は反射し、これ以外の光は透過する。
【０１８５】
偏光分離手段５００を透過した光は、赤色の光を透過するカラーフィルタ９００Ｒを透過し、位相差板７００の作用により円偏光から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。
【０１８６】
一方、偏光分離手段５００で反射した光は、反射電極３００で反射して再び偏光分離手段５００に向うが、反射電極３００での反射の際、位相がπずれて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を透過した光は赤色カラーフィルタ９００Ｒも透過して、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。
【０１８７】
緑色、（あるいは青色）を表示する画素に対応する有機層１１０Ｇ（あるいは１１０Ｂ）から出射した光に関しても同様に、カラーフィルタ５００Ｇ（あるいはカラーフィルタ５００Ｂ）や、偏光板６００を透過して観察者１００００に向かうため明るい緑色（あるいは青色）の光が得られる。
【０１８８】
本実施例においても実施例１と同様、従来、偏光板で吸収され、無駄となっていた光を有効に利用することで発光素子の輝度が向上し、明るい表示ができると云う効果がある。
【０１８９】
なお、表示装置に入射する外光は、偏光板６００を通過する際、少なくともその半分が吸収される。偏光板６００を透過した光は、偏光分離手段５００やカラーフィルタ９００等を透過して反射電極３００で反射して、偏光分離手段５００に入射する。偏光分離手段５００に入射した光のうち、偏光分離手段５００の反射波長領域以外の光は偏光分離手段５００を透過して、偏光板６００で吸収される。一方、偏光分離手段５００の反射波長領域の光は偏光分離手段５００で反射した後、再び反射電極３００で反射して、偏光分離手段５００，カラーフィルタ９００，位相差板７００，偏光板６００を通過して観察者１００００の方向へ向かう。
【０１９０】
このとき、カラーフィルタ９００に入射した光は、所定の光、例えば、赤色透過のカラーフィルタ９００Ｒであれば、赤色の光は透過するが、残りの可視波長領域の光は吸収される。このため、表示装置に入射する外光は、偏光板だけでなくカラーフィルタでも吸収されるため、外光の反射は小さくなり、黒表示がより暗くなるので、明るい環境下であってもコントラスト比の高い画像表示が実現できる。
【０１９１】
なお、表示装置の実施例１では、外光の反射を低減するために、偏光分離手段５００を構成する各コレステリック液晶層の主たる反射波長領域が重複しないようにしたが、本実施例では、カラーフィルタを配置することによる外光反射低減効果があるため、偏光分離手段５００を構成する各コレステリック液晶層の選択反射波長領域を広くし、各コレステリック液晶層の主たる反射波長領域が重複するようにしてもよい。
【０１９２】
この場合、特に各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、可視波長全域で、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、抑制できると云う効果が得られる。
【０１９３】
なお、カラーフィルタの特性としては、所望の色の光の透過率が９５％以上と高いカラーフィルタを用いることが、表示輝度の向上と云う面から望ましい。図１５はこのようなカラーフィルタの透過特性の一例を示すグラフである。
【０１９４】
この場合、通常は吸収すべき波長の透過率が上昇してしまうため、淡い色のカラーフィルタになってしまうが、本表示装置では、発光層から出射する光自体が所定の波長領域からなる光であるため色度など画質への影響は小さい。また、表示装置に入射する外光は、反射電極までの往路と反射電極で反射した後の復路の２回、カラーフィルタを通過するために、十分に吸収されて外光の反射が抑制される。
【０１９５】
なお、本実施例では、カラーフィルタを偏光分離手段と偏光板の間に配置した。これは、有機層から出射し、偏光分離手段で反射して再利用される光がカラーフィルタに吸収されて、輝度向上効果が小さくなることを避けるためである。つまり、もしカラーフィルタを偏光分離手段と反射電極の間に配置したとすると、有機層から出射した光のうち、偏光分離手段で反射し反射電極で反射して、再び偏光分離手段に入射する光は、カラーフィルタを２回通過することになるため、カラーフィルタでの吸収により輝度が低下してしまうからである。
【０１９６】
しかし、カラーフィルタを偏光分離手段と反射電極の間に配置した場合には、表示装置に入射する外光の反射が、カラーフィルタを偏光分離手段と偏光板の間に配置した場合よりも小さくなり、明るい環境下でのコントラスト比を向上できると云う効果がある。
【０１９７】
これは、カラーフィルタを偏光分離手段と反射電極の間に配置した場合、表示装置に入射した外光は、まず偏光板で少なくとも１／２が吸収される。偏光板を透過した光は位相差板，偏光分離手段，カラーフィルタを通過して、反射電極で反射する。反射電極で反射した光はカラーフィルタを通過して、偏光分離手段に入射する。偏光分離手段に入射した光のうち、偏光分離手段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光は偏光分離手段を透過し、位相差板を通過する際、位相差板の作用を受けて偏光板で吸収されるため外部には出ない。
【０１９８】
一方、偏光分離手段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の光は偏光分離手段で反射して、カラーフィルタを通過した後、再び反射電極で反射して、再度カラーフィルタを通過し、偏光分離手段，位相差板，偏光板を通過して外部に出る。この外部に出る光が外光の反射に相当するが、合計４回もカラーフィルタを通過するため、カラーフィルタでの吸収により僅かな光となるので、明るい環境下でのコントラスト比が向上する。
【０１９９】
なお、塗り分けられたカラーフィルタの間には金属クロム，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形成しても良い。この場合、カラーフィルタと画素との位置合わせマージンが大きく取れるよう、ブラックマトリクスの開口部は画素の大きさよりも大きくすることが望ましい。
【０２００】
〔実施例３〕
図１６は、本実施例の表示装置の概略を示す一部断面図である。この表示装置は有機層の発光色が白色であること以外、基本的な構成は実施例２と同じであるため、同じ部分には同じ符号を付け説明は省略する。
【０２０１】
図１６に示すとおり、本表示装置は図１４を参照して説明した上記実施例において、赤色発光，緑色発光，青色発光に塗り分けられていた有機層を全て白色発光の有機層１１０Ｗとしたものである。
【０２０２】
白色発光を実現する有機層としては、発光色の異なる複数の発光層を積層する構成と、一つの発光層中に発光色が異なる色素をドーピングする構成がある。
【０２０３】
前者の構成としては、例えば、ＴＰＤ、Ａｌｑ３のＡｌｑ３を部分的にナイルレッドでドープし、さらに１,２,４−トリアゾール誘導体（ＴＡＺ）を組合せたものがある。また、後者としてはＰＶＫに３種類の色素、例えば１,１,４,４−テトラフェニル−１,３−ブタジエン（ＴＰＢ）、クマリン６、ＤＣＭ１をドープしたものがある。いずれにせよ、白色発光の有機層としては発光効率が高く、寿命の長い白色発光が得られるものを用いることが望ましい。
【０２０４】
図１７は本実施例で用いるカラーフィルタの透過特性の一例を示すグラフである。本実施例ではカラーフィルタにより白色の光を赤色，緑色，青色の３原色に変換する必要がある。このため、図１７に例示したような所望の波長の光は透過するが、それ以外の可視波長領域の光の透過をできるだけ小さくするカラーフィルタを用いることが、広い色再現範囲を実現する上で重要である。
【０２０５】
カラーフィルタは、赤色を表示する画素の有機層１１０Ｗを覆う位置に赤色の光を透過するカラーフィルタ９００Ｒを配置し、緑色を表示する画素の有機層１１０Ｗを覆う位置に緑色の光を透過するカラーフィルタ９００Ｇを配置し、青色を表示する画素の有機層１１０Ｗを覆う位置に青色の光を透過するカラーフィルタ９００Ｂを配置する。
【０２０６】
次に、この表示装置の動作を説明する。この表示装置の発光動作は前記実施例と同じであり、発光量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量を制御するもので、表示部を構成する複数の画素の発光量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ものである。
【０２０７】
有機層１１０Ｗから出射した光は直接、または、反射電極３００で反射後、偏光分離手段５００に入射する。偏光分離手段は、各画素が表示すべき色の光に選択反射波長を有するコレステリック液晶層を積層したものである。このため、赤色を表示すべき画素の有機層１１０Ｗから出射して偏光分離手段５００に入射した光は、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により、一方の回転方向の円偏光（例えば、左回りの円偏光）成分は反射し、これ以外の光は透過する。
【０２０８】
偏光分離手段５００を透過した光は、赤色光を透過する赤色カラーフィルタ９００Ｒに入射するが、赤色に対応する所定の波長領域以外の光は赤色カラーフィルタ９００Ｒで殆ど吸収される。一方、赤色に対応する所定の波長領域の光は赤色カラーフィルタ９００Ｒを透過し、位相差板７００の作用により円偏光から直線偏光に変換され、偏光板６００で吸収されることなく透過して観察者１００００の方向へ向かう。
【０２０９】
一方、偏光分離手段５００で反射した光は、反射電極３００で反射して再び偏光分離手段５００に向うが、反射電極３００での反射の際、位置がπずれて回転方向が逆の円偏光（右回りの円偏光）となるために、今度は偏光分離手段５００を透過する。偏光分離手段５００を透過した光は赤色カラーフィルタ９００Ｒも透過して、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。
【０２１０】
つまり、赤色を表示する画素に対応する有機層１１０Ｗから出射した白色光のうち、赤色に対応する所定の波長領域の光のみが、カラーフィルタ９００Ｒや偏光板６００で吸収されることなく、観察者１００００に向かうため明るい赤色光が得られる。
【０２１１】
緑色、（あるいは青色）を表示する画素に対応する有機層１１０Ｗから出射した白色光に関しても同様に、緑色（あるいは青色）に対応する所定の波長領域の光のみが、カラーフィルタ９００Ｇ（あるいはカラーフィルタ９００Ｂ）や、偏光板６００で吸収されることなく観察者１００００に向かうため明るい緑色光（あるいは青色光）が得られる。
【０２１２】
本実施例においても前記実施例と同様、従来、偏光板で吸収され、無駄となっていた光を有効に利用することで輝度が向上し、明るい表示が得られると云う効果がある。
【０２１３】
一方、表示装置に入射する外光は偏光板６００を通過する際、少なくともその半分が吸収される。偏光板６００を透過した光はカラーフィルタ９００，偏光分離手段５００等を透過し、反射電極３００で反射して偏光分離手段５００に入射する。偏光分離手段５００に入射した光のうち、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光は、偏光分離手段を透過して、位相差板７００を通過する際、位相差板７００の作用を受けて偏光板６００に吸収されるため外部に出ない。
【０２１４】
一方、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の光は、偏光選択手段５００で反射した後、再び反射電極３００で反射し、今度は偏光選択手段５００を透過し、カラーフィルタ９００，位相差板７００，偏光板６００を通過して観察者１００００の方向へ向かう。
【０２１５】
この光が外光の反射となるが、この光はカラーフィルタを２回通過する際、大部分の光が吸収されるため僅かな光となる。つまり、明るい環境下で表示装置に入射する外光の反射は、カラーフィルタでの吸収によって小さくなり、黒表示がより暗くなるので、明るい環境下であってもコントラスト比の高い画像表示が実現できる。
【０２１６】
なお、本実施例においても偏光分離手段５００を構成する各コレステリック液晶層の選択反射波長領域を広くして、可視波長領域全域でほぼ均一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の抑制を図ってもよい。
【０２１７】
また、偏光分離手段を構成する各コレステリック液晶層の選択反射の波長領域を狭くして、表示装置から出射される光の波長分布を、より急峻な分布とすることで色純度を向上することができる。この場合、本表示装置は、従来の白色発光有機発光ダイオードにカラーフィルタを組み合わせたカラー表示装置に比べて、高コントラスト比で、色純度が高く、表示色範囲が広い表示装置を実現することができる。
【０２１８】
〔実施例４〕
図１８は本実施例の表示装置の基本構成と動作原理を説明するための一部概略断面図である。この表示装置は前記実施例において、偏光分離手段として用いたコレステリック液晶層の代わりに、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を用いたものである。このため前記実施例と共通な部分には同じ符号を付け説明は省略する。
【０２１９】
図１８に示す通り、本表示装置は図示しない基板上に形成された透明電極２００と、鏡面状で光反射機能を有する反射電極３００と、透明電極と反射電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１５０と、有機発光ダイオード１５０の透明電極２００側から順に積層配置した位相差板７００と、直線偏光分離手段５５０と、偏光板６００から構成される。
【０２２０】
直線偏光分離手段５５０は、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。直線偏光分離手段５５０の構成は種々考えられ、例えば、国際出願の国際公開番号：ＷＯ９５／２７９１９に記載される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。
【０２２１】
直線偏光分離手段５５０は、有機層１１０の発光波長領域と略一致した反射波長領域を有する直線偏光反射層を、有機層１１０の発光色に対応した数だけ積層したものである。つまり、有機層１１０が赤色発光の有機層１１０Ｒ，緑色発光の有機層１１０Ｇ，青色発光の有機層１１０Ｂの３色である場合、直線偏光分離手段５５０は赤色反射の直線偏光反射層５５０Ｒ，緑色反射の直線偏光反射層５５０Ｇ，青色反射の直線偏光反射層５５０Ｂの３層を積層したものとする。
【０２２２】
位相差板７００および偏光板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。
【０２２３】
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、その際、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。
【０２２４】
次に、表示装置の動作を図１８に基づき説明する。透明電極２００と反射電極３００とに直流電源９１０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から出射した光のうち、透明電極２００側に向かった光１１００は、そのまま透明電極２００および位相差板７００を透過して直線偏光分離手段５５０に入射する。
【０２２５】
また、発光層１００から出射した光のうち反射電極３００側に向かった光１１０１は反射電極３００で反射して、同じく透明電極２００および位相差板７００を透過し、直線偏光分離手段５５０に入射する。この際、発光層１００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、偏光板６００で吸収されるベき直線偏光成分は反射し、偏光板６００を透過する直線偏光成分は透過する。直線偏光分離手段５５０を透過した光１１０２は、偏光板６００を透過して観察者１００００の方向へ向かう。
【０２２６】
一方、直線偏光分離手段５５０で反射した光１１０３は、位相差板７００を通過して反射電極３００へ向うが、位相差板７００を通過する際、その作用を受けて偏波面が回転する円偏光となる。反射電極３００へ向かった光１１０３は反射電極３００での反射の際、位相がπずれて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、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および偏光板６００を透過して観察者１００００の方向へ向かう。
【０２２７】
つまり、本表示装置においても発光層１００から出射した光のうち、従来、偏光板で吸収され、損失となっていた光を効率よく再利用することで観察者１００００へ向かう光量が増加し、輝度が向上する。
【０２２８】
次に、周囲が明るい環境下で外部から発光素子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３１００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反射手段５５０も透過し、位相差板７００の作用を受け、偏光面が回転する円偏光となる。位相差板７００を通過した光は反射電極３００で反射する際、位相がπずれて回転方向が逆の円偏光になる。
【０２２９】
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では発光層の発光波長領域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３１０１は偏光板で６００で吸収されるため外部には戻らない。
【０２３０】
一方、直線偏光分離手段５５０で反射した光３１０２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、位相がπずれて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および偏光板６００を透過して観察者１００００の方向へ向かう。
【０２３１】
つまり、発光素子に入射した外光３１００のうち、少なくとも半分がまず偏光板７００で吸収さる。偏光板７００を透過した光は、直線偏光分離手段５５０および位相差板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３１０１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僅かな光３１０２のみである。
【０２３２】
即ち、本表示装置においても前記実施例と同様、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に、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。
【０２３３】
また、直線偏光分離手段５５０の直線偏光の反射波長領域を発光層の発光波長領域よりも小さくすることで観察者１００００へ向かう光の色純度を向上したり、明るい環境下でのコントラスト比をさらに向上することができると云う効果がある。
【０２３４】
【発明の効果】
本発明の表示装置は、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、従来、偏光板で吸収されて損失となっていた光を効率よく再利用できるので観察者へ向かう光量が増加する。従って、同じ消費電力であれば、より輝度が高く、明るい表示装置を実現できる。
【０２３５】
また、同じ輝度（明るさ）であれば、発光素子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、長寿命の表示装置を実現できる。
【０２３６】
さらに、偏光分離手段で反射して再利用される光の波長領域の制御により、発光層から出射する光自体よりも高い色純度の光が得られ、色再現範囲の広い表示装置が実現できる。
【０２３７】
また、外光の反射の大部分がカットされて黒表示が暗くなるので、明るい環境下であっても高コントラスト比の表示装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の表示装置の一実施例を示す一部概略断面図である。
【図２】本発明の表示装置の一実施例を示す一部概略断面図である。
【図３】本発明の表示装置に係るコレステリック液晶層の透過率の波長依存性の一例を示すグラフである。
【図４】本発明の表示装置に係るコレステリック液晶層の透過率の波長依存性の一例を示すグラフである。
【図５】本発明の表示装置の外光の相対反射率の一例を示すグラフである。
【図６】本発明の表示装置の光の相対強度の波長依存性の一例を示すグラフである。
【図７】本発明の表示装置の全体のレイアウトを模試的に示すブロック図である。
【図８】本発明の表示装置の表示部に構成されたアクティブマトリクスの一例を示す等価回路図である。
【図９】本発明の表示装置の画素部の構造の一例を示す一部平面図である。
【図１０】本発明の表示装置の画素部の構造の一例を示す一部断面図である。
【図１１】本発明の表示装置の一例を示す一部概略断面図である。
【図１２】本発明の表示装置の表示動作の説明図である。
【図１３】本発明の表示装置の表示動作の説明図である。
【図１４】本発明の表示装置の一例を示す一部概略断面図である。
【図１５】本発明の表示装置に係るカラーフィルタの光学特性の一例を示すグラフである。
【図１６】本発明の表示装置の一例を示す一部概略断面図である。
【図１７】本発明の表示装置に係るカラーフィルタの光学特性の一例を示すグラフである。
【図１８】本発明の表示装置の一例を示す一部概略断面図である。
【図１９】従来の表示装置の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、７…データ線、８…ゲート線、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…発光素子、２５…共通電位線、５０，５１…層間絶縁膜、５２…平坦化膜、６０…隔壁、６１…隔壁６０の境界線、７０…平坦化膜、９０…第２の基板、１００…発光層、１０１…電子輸送層、１０２…ホール輸送層、１１０，１１０Ｒ，１１０Ｇ，１１０Ｂ，１１０Ｗ…有機層、１５０…有機発光ダイオード、２００…透明電極、３００…反射電極、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波長版）、８００…円偏光板、９００，９００Ｒ，９００Ｇ，９００Ｂ…カラーフィルタ、９１０…直流電源、１０００…透明電極２００側に向かった光、１００１…反射電極３００側に向かった光、１００００…観察者。
【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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