JP5201827B2

JP5201827B2 - 発光装置

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Publication number: JP5201827B2
Application number: JP2006340806A
Authority: JP
Inventors: 哲二石谷; 勇司恵木; 毅西
Original assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Current assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date: 2005-12-22
Filing date: 2006-12-19
Publication date: 2013-06-05
Anticipated expiration: 2026-12-19
Also published as: JP2007193314A

Description

本発明は、コントラスト比を高めるための表示装置の構成に関する。

従来のブラウン管と比べて、非常に薄型、軽量化を図った表示装置、所謂フラットパネルディスプレイにつき、開発が進められている。フラットパネルディスプレイには、表示素子として液晶素子を有する液晶表示装置、自発光素子を有する表示装置、電子源を利用したＦＥＤ（フィールドエミッションディスプレイ）等が競合しており、付加価値を高め、他製品と差別化するために低消費電力化、高コントラスト化が求められている。

一般的な液晶表示装置は、互いの基板にそれぞれ一枚の偏光板が設けられており、コントラスト比を高めている。黒表示をより暗くすることにより、コントラスト比を高くすることができ、ホームシアターのように暗室で映像を見る場合に、高い表示品質を提供することができる。

例えば、コントラスト比を高めるため、液晶セルの視認側にある基板の外側に第１の偏光板を設け、視認側と反対の基板の外側に第２の偏光板を設け、当該基板側に設けられた補助光源からの光を第２の偏光板を通して偏光させて液晶セルを通過する際、その偏光度を高めるために第３の偏光板を設ける構成が提案されている（特許文献１参照）。その結果、偏光板の偏光度不足および偏光度分布により発生する表示の不均一性とコントラスト比を改善することが実現される。

液晶表示装置と同様なフラットパネルディスプレイとして、エレクトロルミネッセンス素子を有する表示装置がある。エレクトロルミネッセンス素子は自発光型の素子であり、バックライト等の光照射手段を不要とすることができ、表示装置の薄型化を図ることができる。さらにエレクトロルミネッセンス素子を有する表示装置は、液晶表示装置と比較して、応答速度が速く、視野角依存も少ないといったメリットを有する。

このようなエレクトロルミネッセンス素子を有する表示装置に対しても、偏光板や円偏光板を設けた構成が提案されている（特許文献２、３参照）。

またエレクトロルミネッセンス素子を有する表示装置の構成として、透光性基板に挟持された発光素子から発光する光は、陽極基板側の光と、陰極基板側の光として観測することが可能なものが提案されている（特許文献４参照）。
国際公開第００／３４８２１号パンフレット特許第２７６１４５３号公報特許第３１７４３６７号公報特開平１０−２５５９７６号公報

しかしながら、コントラスト比を高める要求は、液晶表示装置に限らず、エレクトロルミネッセンス素子を有する表示装置に対しても求められる。特にディスプレイの両側から観測することのできるエレクトロルミネッセンス素子の場合は外光下のような明るい場所での高コントラストが求められる。

上記課題を鑑み本発明は、互いに対向するように配置された透光性基板に、それぞれ複数の偏光板を有することを特徴とする。複数の偏光板は、積層構造を有する偏光板とすることができる。

透光性基板を介して対向する偏光板は、クロスニコルとなるように配置する。また、透光性基板の一方に積層された複数の偏光板同士は、パラレルニコルとなるように配置する。ここで、クロスニコルとは、２枚の偏光板の透過軸同士が９０°ずれる配置である。パラレルニコルは、２枚の偏光板の透過軸同士のずれが０°となるような配置である。なお偏光板の透過軸と直交するように吸収軸が設けられおり、クロスニコルやパラレルニコルは吸収軸を用いても同様に規定される。

本発明の表示装置の一は、第１の透光性基板及び第２の透光性基板が対向するように配置され、該対向配置された基板間に設けられ、前記第１の透光性基板及び第２の透光性基板の両方向に光を射出する発光素子と、前記第１の透光性基板の外側に配置された、積層された第１の直線偏光板と、前記第２の透光性基板の外側に配置された、積層された第２の直線偏光板と、を有する構成とする。

また別の本発明の表示装置の一は、第１の透光性基板及び第２の透光性基板が対向するように配置され、該対向配置された基板間に設けられ、前記第１の透光性基板及び第２の透光性基板の両方向に光を射出する発光素子と、前記第１の透光性基板の外側に配置された、積層された第１の直線偏光板と、前記第２の透光性基板の外側に配置された、積層された第２の直線偏光板と、を有し、前記積層された第１の直線偏光板の透過軸同士はパラレルニコルとなるように配置され、前記積層された第２の直線偏光板の透過軸同士はパラレルニコルとなるように配置された構成とする。

また、別の本発明の表示装置の一は、第１の透光性基板及び第２の透光性基板が対向するように配置され、該対向配置された基板間に設けられ、前記第１の透光性基板及び第２の透光性基板の両方向に光を射出する発光素子と、前記第１の透光性基板の外側に配置された、積層された第１の直線偏光板と、前記第２の透光性基板の外側に配置された、積層された第２の直線偏光板と、を有し、前記積層された第１の直線偏光板の透過軸同士はパラレルニコルとなるように配置され、前記積層された第２の直線偏光板の透過軸同士はパラレルニコルとなるように配置され、前記積層された第１の直線偏光板の透過軸と、前記積層された第２の直線偏光板の透過軸とはクロスニコルとなるように配置された構成とする。

また、別の本発明の表示装置の一は、第１の透光性基板及び第２の透光性基板が対向するように配置され、該対向配置された基板間に設けられ、前記第１の透光性基板及び第２の透光性基板の両方向に光を射出する発光素子と、前記第１の透光性基板の外側に配置された、積層された第１の直線偏光板と、前記第２の透光性基板の外側に配置された、第２の直線偏光板と、を有し、前記積層された第１の直線偏光板の透過軸同士はパラレルニコルとなるように配置され、前記積層された第１の直線偏光板の透過軸と、前記第２の直線偏光板の透過軸とはクロスニコルとなるように配置された構成とする。

また本発明の構成においては、前記第１の直線偏光板または前記第２の直線偏光板は、前記第１の直線偏光板同士または前記第２の直線偏光板同士が接して設けられている構成であってもよい。

また本発明の構成においては、表示素子は発光素子である。発光素子としてエレクトロルミネッセンスを利用した素子（エレクトロルミネッセンス素子）、プラズマを利用した素子や電界放出を利用した素子がある。エレクトロルミネッセンス素子は適用する材料により、有機ＥＬ素子、又は無機ＥＬ素子と区別されうる。このような発光素子を有する表示装置を発光装置とも記す。

複数の偏光板を設けるといった簡便な構造により、発光素子を有する表示装置のコントラスト比を高めることができる。

以下に、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。但し、本発明は多くの異なる態様で実施することが可能であり、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一部分又は同様な機能を有する部分には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。

（実施の形態１）
本実施の形態では、本発明の表示装置の概念について説明する。本実施の形態では、発光素子としてエレクトロルミネッセンス素子を用いて説明する。

図１に示すように、互いに対向するように配置された第１の透光性基板１０１及び第２の透光性基板１０２に、エレクトロルミネッセンス素子を有する層１００が挟持されている。なお、図１において図１（Ａ）は、本発明の表示装置の断面図であり、図１（Ｂ）は本発明の表示装置の斜視図である。

図１（Ｂ）において、エレクトロルミネッセンス素子からの光は、第１の透光性基板１０１側及び第２の透光性基板１０２側（点線矢印方向）に発光した光を放射することが可能である。透光性基板には、例えばバリウムホウケイ酸ガラスや、アルミノホウケイ酸ガラスなどのガラス基板、石英基板等を用いることができる。また、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）に代表されるプラスチックや、アクリル等の可撓性を有する合成樹脂からなる基板を適用することができる。

第１の透光性基板１０１及び第２の透光性基板１０２の外側、つまりエレクトロルミネッセンス素子を有する層１００と接しない側には、積層された偏光板が設けられている。エレクトロルミネッセンス素子より射出される光は、偏光板により直線偏光にされる。すなわち、積層された偏光板は、積層された直線偏光板と記すことができる。積層された偏光板は、２つ以上の偏光板が積層された状態を指す。本実施の形態においては２枚の偏光板が積層された表示装置について例示し、積層される２枚の偏光板については図１（Ａ）に示すように接して積層されているものとする。

第１の透光性基板１０１の外側には、順に第１の偏光板（Ａ）１１１、第２の偏光板（Ａ）１１２が設けられている。第１の偏光板（Ａ）１１１の透過軸（Ａ）と、第２の偏光板（Ａ）１１２の透過軸（Ａ）とは平行になるように配置される。すなわち第１の偏光板（Ａ）１１１と、第２の偏光板（Ａ）１１２、つまり積層された偏光板は、偏光板の透過軸が、パラレルニコルとなるように配置される。

また第２の透光性基板１０２の外側には、順に第１の偏光板（Ｂ）１２１、第２の偏光板（Ｂ）１２２が設けられている。第１の偏光板（Ｂ）１２１の透過軸（Ｂ）と、第２の偏光板（Ｂ）１２２の透過軸（Ｂ）とは平行になるように配置される。すなわち第１の偏光板（Ｂ）１２１と、第２の偏光板（Ｂ）１２２、つまり積層された偏光板は、偏光板の透過軸が、パラレルニコルとなるように配置される。

そして、第１の透光性基板１０１に設けられた、積層された偏光板の透過軸（Ａ）と、第２の透光性基板１０２に設けられた、積層された偏光板の透過軸（Ｂ）とは直交することを特徴とする。すなわち、積層された偏光板（Ａ）と、積層された偏光板（Ｂ）、つまり対向する偏光板は、偏光板の透過軸が、クロスニコルをなすように配置する。

これら偏光板は、公知の材料から形成することができ、例えば基板側から接着面、ＴＡＣ（トリアセチルセルロース）、ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）とヨウ素の混合層、ＴＡＣが順に積層された構成を用いることができる。ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）とヨウ素の混合層により、偏光度を制御することができる。また偏光板とは、その形状から偏光フィルムと呼ぶこともある。

なお、偏光板の特性上、透過軸と直交方向には吸収軸がある。そのため、吸収軸同士が平行となる場合もパラレルニコルと呼ぶことができる。

このように積層された偏光板同士の透過軸がパラレルニコルとなるように積層し、対向する偏光板同士をクロスニコルとなるように配置する。このような積層された偏光板を有することにより、単に偏光板単層同士がクロスニコルとなるように配置された構成と比べて光漏れを低減できる。このため表示装置のコントラスト比を高めることができる。

なお、本実施の形態は、本明細書中の他の実施の形態及び実施例の記載とも自由に組み合わせて実施することが可能である。

（実施の形態２）
本実施の形態では、積層された偏光板と、１つの偏光板を用いた表示装置の概念について説明する。

図２に示すように、互いに対向するように配置された第１の透光性基板１０１及び第２の透光性基板１０２に、エレクトロルミネッセンス素子を有する層１００が挟持されている。なお、図２において図２（Ａ）は、本発明の表示装置の断面図であり、図２（Ｂ）は本発明の表示装置の斜視図である。

図２（Ｂ）において、エレクトロルミネッセンス素子からの光は、第１の透光性基板１０１側及び第２の透光性基板１０２側（点線矢印方向）に発光した光を放射することが可能である。透光性基板には、例えばバリウムホウケイ酸ガラスや、アルミノホウケイ酸ガラスなどのガラス基板、石英基板等を用いることができる。また、ポリエチレン−テレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）に代表されるプラスチックや、アクリル等の可撓性を有する合成樹脂からなる基板を適用することができる。

第１の透光性基板１０１及び第２の透光性基板１０２の外側、つまりエレクトロルミネッセンス素子を有する層１００と接しない側には、積層された偏光板、単層構造の偏光板が設けられている。エレクトロルミネッセンス素子より射出される光は、偏光板により直線偏光にされる。すなわち、積層された偏光板は、積層された直線偏光板と記すことができる。積層された偏光板は、２つ以上の偏光板が積層された状態を指す。単層構造の偏光板は、１枚の偏光板が設けられた状態を指す。本実施の形態においては光を放射する一方の側に２枚の偏光板が積層され、光を放射する他方の側に単層構造の偏光板が設けられた表示装置について例示し、積層される２枚の偏光板については図２（Ａ）に示すように接して積層されているものとする。

また第２の透光性基板１０２の外側には、第１の偏光板（Ｂ）１２１が設けられている。

そして、第１の透光性基板１０１に設けられた、積層された偏光板の透過軸（Ａ）と、第２の透光性基板１０２に設けられた、単層構造の偏光板の透過軸（Ｂ）とは直交することを特徴とする。すなわち、積層された偏光板（Ａ）と、単層構造の偏光板（Ｂ）、つまり対向する偏光板は、偏光板の透過軸が、クロスニコルをなすように配置する。

このように、互いに対向するように配置された偏光板のうち、一方の方向又は他方の方向に設けられる偏光板を積層された偏光板とし、対向する偏光板同士の透過軸がクロスニコルとなるように配置することによっても、透過軸方向の光漏れを低減することができる。その結果、表示装置のコントラスト比を高めることができる。

（実施の形態３）
本実施の形態では、対向する偏光板の枚数を増やして、３枚以上に積層された偏光板を有する表示装置の概念について説明する。

図３に示すように、互いに対向するように配置された第１の透光性基板１０１及び第２の透光性基板１０２に、エレクトロルミネッセンス素子を有する層１００が挟持されている。なお、図３において図３（Ａ）は、本発明の表示装置の断面図であり、図３（Ｂ）は本発明の表示装置の斜視図である。

図３（Ｂ）において、エレクトロルミネッセンス素子からの光は、第１の透光性基板１０１側及び第２の透光性基板１０２側（点線矢印方向）に発光した光を放射することが可能である。透光性基板には、例えばバリウムホウケイ酸ガラスや、アルミノホウケイ酸ガラスなどのガラス基板、石英基板等を用いることができる。また、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）に代表されるプラスチックや、アクリル等の可撓性を有する合成樹脂からなる基板を適用することができる。

第１の透光性基板１０１及び第２の透光性基板１０２の外側、つまりエレクトロルミネッセンス素子を有する層１００と接しない側には、積層された偏光板が設けられている。エレクトロルミネッセンス素子より射出される光は、偏光板により直線偏光にされる。すなわち、積層された偏光板は、積層された直線偏光板と記すことができる。積層された偏光板は、２つ以上の偏光板が積層された状態を指す。本実施の形態においては３枚の偏光板が積層された表示装置について例示し、積層される３枚の偏光板については図３（Ａ）に示すように接して積層されているものとする。勿論、４枚以上の偏光板が積層された構成であってもよい。

第１の透光性基板１０１の外側には、順に第１の偏光板（Ａ）１１１、第２の偏光板（Ａ）１１２、第３の偏光板（Ａ）１１３が設けられている。第１の偏光板（Ａ）１１１の透過軸（Ａ）と、第２の偏光板（Ａ）１１２の透過軸（Ａ）と、第３の偏光板（Ａ）１１３の透過軸（Ａ）とは平行になるように配置される。すなわち第１の偏光板（Ａ）１１１と、第２の偏光板（Ａ）１１２、及び第３の偏光板（Ａ）１１３つまり積層された偏光板は、偏光板の透過軸が、パラレルニコルとなるように配置される。

また第２の透光性基板１０２の外側には、順に第１の偏光板（Ｂ）１２１、第２の偏光板（Ｂ）１２２、第３の偏光板（Ｂ）１２３が設けられている。第１の偏光板（Ｂ）１２１の透過軸（Ｂ）と、第２の偏光板（Ｂ）１２２の透過軸（Ｂ）、第３の偏光板（Ｂ）１２３の透過軸（Ｂ）とは平行になるように配置される。すなわち第１の偏光板（Ｂ）１２１と、第２の偏光板（Ｂ）１２２、及び第３の偏光板（Ｂ）１２３つまり積層された偏光板は、偏光板の透過軸が、パラレルニコルとなるように配置される。

このように、互いに対向するように配置された偏光板を３枚以上に積層された偏光板とし、対向する偏光板同士の透過軸がクロスニコルとなるように配置することによっても、透過軸方向の光漏れを低減することができる。その結果、表示装置のコントラスト比を高めることができる。

（実施の形態４）
本実施の形態では、図４を用いて、本発明の表示装置の断面図を例示する。

絶縁表面を有する基板（以下、絶縁基板と記す）２０１上に絶縁層を介して薄膜トランジスタが形成される。薄膜トランジスタ（ＴＦＴとも記す）は、所定の形状に加工された半導体層、半導体層を覆うゲート絶縁層、ゲート絶縁層を介して半導体層上に設けられたゲート電極、半導体層中の不純物層に接続されるソース電極、又はドレイン電極を有する。半導体層に用いられる材料は珪素を有する半導体材料であり、結晶状態は非晶質状態、微結晶状態、結晶状態のいずれであってもよい。ゲート絶縁膜を代表とする絶縁層は、好ましくは無機材料を用いるとよく、窒化珪素、又は酸化珪素を用いることができる。ゲート電極、ソース電極、又はドレイン電極は導電性材料から形成すればよく、タングステン、タンタル、アルミニウム、チタン、銀、金、モリブデン、銅等を有する。表示装置は、画素部２１５、駆動回路部２１８に大きく分けることができ、画素部２１５に設けられた薄膜トランジスタ２０３はスイッチング素子として、駆動回路部に設けられた薄膜トランジスタ２０４はＣＭＯＳ回路として用いられる。ＣＭＯＳ回路として用いるためには、Ｐチャネル型ＴＦＴとＮチャネル型ＴＦＴとから構成される。駆動回路部２１８に設けられたＣＭＯＳ回路により、薄膜トランジスタ２０３を制御することができる。

薄膜トランジスタを覆うように、積層構造、又は単層構造からなる絶縁層が形成される。絶縁層は、無機材料又は有機材料から形成することができる。無機材料として、窒化珪素、酸化珪素を用いることができる。有機材料として、ポリイミド、アクリル、ポリアミド、ポリイミドアミド、レジスト又はベンゾシクロブテン、シロキサン、ポリシラザンを用いることができる。シロキサンとは、シリコン（Ｓｉ）と酸素（Ｏ）との結合で骨格構造が構成され、置換基として、少なくとも水素を含む有機基（例えばアルキル基、芳香族炭化水素）が用いられる。置換基として、フルオロ基を用いてもよい。または置換基として、少なくとも水素を含む有機基と、フルオロ基とを用いてもよい。ポリシラザンとは、珪素（Ｓｉ）と窒素（Ｎ）の結合を有するポリマー材料を含む液体材料を出発原料として形成される。無機材料を用いて形成すると、下方の凹凸に沿うような表面状態となり、有機材料を用いて形成すると、表面は平坦化される。例えば、絶縁層２０５において平坦性が要求される場合、有機材料を用いて形成するとよい。なお、無機材料であっても厚膜化することによって、平坦性を備えることができる。

ソース電極又はドレイン電極は、絶縁層２０５等に設けられた開口部に導電層を形成して作製される。このとき、絶縁層２０５上の配線として機能するような導電層を形成することができる。またゲート電極の導電層と、絶縁層２０５と、ソース電極又はドレイン電極の導電層によって、容量素子２１４を形成することができる。

そして、ソース電極又はドレイン電極のいずれか一と接続される第１の電極２０６を形成する。第１の電極２０６は透光性を有する材料を用いて形成する。透光性を有する材料とは、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）、ガリウムを添加した酸化亜鉛（ＧＺＯ）等が挙げられる。またＬｉやＣｓ等のアルカリ金属、およびＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ等のアルカリ土類金属、これらを含む合金（Ｍｇ：Ａｇ、Ａｌ：Ｌｉ、Ｍｇ：Ｉｎなど）、およびこれらの化合物（弗化カルシウム、窒化カルシウム）の他、ＹｂやＥｒ等の希土類金属等の非透光性材料であっても、非常に薄い膜厚とすることにより、透光性を有することができるため、非透光性材料を第１の電極２０６に用いてもよい。

第１の電極２０６の端部を覆うように、絶縁層２１０を形成する。絶縁層２１０は絶縁層２０５と同様に形成することができる。第１の電極２０６の端部を覆うため、絶縁層２１０に対して開口部を設ける。開口部の端面は、テーパ形状を有するとよく、その後形成される層の段切れを防止することができる。例えば、絶縁層２１０に非感光性樹脂、又は感光性樹脂を用いる場合、露光条件により、開口部の側面にテーパを設けることができる。

その後、絶縁層２１０の開口部に電界発光層２０７を形成する。電界発光層は、各機能を有する層、具体的には正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層を有する。また各層の境界は必ずしも明確となっておらず、その一部が混在している場合もある。

具体的な発光層を形成する材料を例示すると、赤色系の発光を得たいときには、発光層に、４−ジシアノメチレン−２−イソプロピル−６−［２−（１，１，７，７−テトラメチルジュロリジン−９−イル）エテニル］−４Ｈ−ピラン（略称：ＤＣＪＴＩ）、４−ジシアノメチレン−２−メチル−６−［２−（１，１，７，７−テトラメチルジュロリジン−９−イル）エテニル］−４Ｈ−ピラン（略称：ＤＣＪＴ）、４−ジシアノメチレン−２−ｔｅｒｔ−ブチル−６−［２−（１，１，７，７−テトラメチルジュロリジン−９−イル）エテニル］−４Ｈ−ピラン（略称：ＤＣＪＴＢ）やペリフランテン、２，５−ジシアノ−１，４−ビス［２−（１０−メトキシ−１，１，７，７−テトラメチルジュロリジン−９−イル）エテニル］ベンゼン、ビス［２，３−ビス（４−フルオロフェニル）キノキサリナイト］イリジウム（アセチルアセトナート）（略称：Ｉｒ［Ｆｄｐｑ］_２ａｃａｃ）等を用いることができる。但しこれらの材料に限定されず、６００ｎｍから７００ｎｍに発光スペクトルのピークを有する発光を呈する物質を用いることができる。

緑色系の発光を得たいときは、発光層に、Ｎ，Ｎ’−ジメチルキナクリドン（略称：ＤＭＱｄ）、クマリン６やクマリン５４５Ｔ、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｑ_３）等を用いることができる。但しこれらの材料に限定されず、５００ｎｍから６００ｎｍに発光スペクトルのピークを有する発光を呈する物質を用いることができる。

また青色系の発光を得たいときは、発光層に、９，１０−ビス（２−ナフチル）−ｔｅｒｔ−ブチルアントラセン（略称：ｔ−ＢｕＤＮＡ）、９，９’−ビアントリル、９，１０−ジフェニルアントラセン（略称：ＤＰＡ）、９，１０−ビス（２−ナフチル）アントラセン（略称：ＤＮＡ）、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）−４−フェニルフェノラト−ガリウム（略称：ＢＧａｑ）、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）−４−フェニルフェノラト−アルミニウム（略称：ＢＡｌｑ）等を用いることができる。但しこれらの材料に限定されず、４００ｎｍから５００ｎｍに発光スペクトルのピークを有する発光を呈する物質を用いることができる。

また白色系の発光を得たいときは、ＴＰＤ（芳香族ジアミン）、３−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−４−フェニル−５−（４−ビフェニリル）−１，２，４−トリアゾール（略称：ＴＡＺ）、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｑ_３）、赤色発光色素であるナイルレッドをドープしたＡｌｑ_３、Ａｌｑ_３を蒸着法等により積層した構成を用いることができる。

その後、第２の電極２０８を形成する。第２の電極２０８は、第１の電極２０６と同様に形成することができる。第１の電極２０６、電界発光層２０７、第２の電極２０８を有する発光素子２０９を形成することができる。

このとき、第１の電極２０６、及び第２の電極２０８が透光性を有するため、電界発光層２０７から光を両方向へ発光させることができる。このような両方向へ発光させることができる表示装置を両面発光型の表示装置と呼ぶことができる。

その後、封止材２２８により、絶縁基板２０１と、対向基板２２０とを貼り合わせる。本実施の形態では、封止材２２８は駆動回路部２１８の一部上に設けられているため、狭額縁化を図ることができる。勿論、封止材２２８の配置はこれに限定されるものではなく、駆動回路部２１８の外側に設けてもよい。

貼り合わせたことにより形成される空間には、窒素等の不活性気体を封入、または、透光性を有し、且つ吸湿性の高い樹脂材料を充填する。その結果、発光素子２０９の劣化の一要因となる水分や酸素の侵入を防止することができる。また、絶縁基板２０１と、対向基板２２０との間隔を保持するため、スペーサを設けてもよく、スペーサに吸湿性を持たせてもよい。スペーサは、球状又は柱状の形状を有する。

また対向基板２２０には、カラーフィルターやブラックマトリクスを設けることができる。カラーフィルターにより、単色発光層、例えば白色発光層を用いる場合であっても、フルカラー表示が可能となる。また各ＲＧＢの発光層を用いる場合であっても、カラーフィルターを設けることにより、射出される光の波長を制御することができ、綺麗な表示を提供することができる。またブラックマトリクスにより、配線等による外光の反射を低減することができる。

その後、絶縁基板２０１の外側に、第１の偏光板（Ａ）２１６、第２の偏光板（Ａ）２１７、対向基板２２０の外側に、第１の偏光板（Ｂ）２２６、第２の偏光板（Ｂ）２２７を設ける。すなわち、絶縁基板２０１、対向基板２２０のそれぞれ外側に、積層された偏光板を設ける。その結果、黒色を沈めることができ、コントラスト比を高めることができる。

本実施の形態では、駆動回路部も絶縁基板２０１上に一体形成する形態を示したが、駆動回路部はシリコンウェハから形成されたＩＣ回路を用いてもよい。その場合、ＩＣ回路からの映像信号等は、接続端子等を介して、スイッチング用の薄膜トランジスタ２０３に入力することができる。

なお本実施の形態では、アクティブ型の表示装置を用いて説明したが、パッシブ型の表示装置であっても、積層された偏光板を設けることができる。その結果、コントラスト比を高めることができる。

（実施の形態５）
本実施の形態では、本発明の画素部、駆動回路を有する表示装置の構成について説明する。

図５には、走査線駆動回路７２３及び信号線駆動回路７２２を、画素部７００の周辺に設けた状態のブロック図を示す。

画素部７００は、複数の画素を有し、画素には発光素子及びスイッチング素子が設けられている。

走査線駆動回路７２３は、シフトレジスタ７０１、レベルシフタ７０４、バッファ７０５を有する。シフトレジスタ７０１に入力されたスタートパルス（ＧＳＰ）、クロックパルス（ＧＣＫ）に基づき、信号が生成され、レベルシフタ７０４を介して、バッファ７０５へ入力される。バッファ７０５では、信号が増幅されて、画素部７００へ入力される。画素部７００には、発光素子と、発光素子を選択するスイッチング素子が設けられており、スイッチング素子が有するゲート線に、バッファ７０５からの信号が入力される。すると、所定の画素のスイッチング素子が選択される。

信号線駆動回路７２２は、シフトレジスタ７１１、第１のラッチ回路７１２、第２のラッチ回路７１３、レベルシフタ７１４、バッファ７１５を有する。シフトレジスタ７１１には、スタートパルス（ＳＳＰ）及びクロックパルス（ＳＣＫ）が入力され、第１のラッチ回路７１２にはデータ信号（ＤＡＴＡ）が入力され、第２のラッチ回路７１３にはラッチパルス（ＬＡＴ）が入力される。ＤＡＴＡは、ＳＳＰ及びＳＣＫに基づき、第２のラッチ回路７１３へ入力され、第２のラッチ回路７１３では一行分のＤＡＴＡが保持され、一斉に画素部７００へ入力される。

信号線駆動回路７２２、走査線駆動回路７２３、画素部７００は、同一基板上に設けられた半導体素子によって形成することができる。例えば、上記実施の形態で示した絶縁基板に設けられた薄膜トランジスタを用いて形成することができる。

（実施の形態６）
本実施の形態では、表示装置が有する画素の等価回路図について、図６を用いて説明する。

図６（Ａ）は、画素の等価回路図の一例を示したものであり、信号線６１１４、電源線６１１５、走査線６１１６、それらの交点領域に発光素子６１１３、トランジスタ６１１０、６１１１、容量素子６１１２を有する。信号線６１１４には信号線駆動回路によって映像信号（ビデオ信号とも記す）が入力される。トランジスタ６１１０は、走査線６１１６に入力される選択信号に従って、トランジスタ６１１１のゲートへの、該映像信号の電位の供給を制御することができる。トランジスタ６１１１は、該映像信号の電位に従って、発光素子６１１３への電流の供給を制御することができる。容量素子６１１２は、トランジスタ６１１１のゲートとソースとの間の電圧（ゲート・ソース間電圧と記す）を保持することができる。なお、図６（Ａ）では、容量素子６１１２を図示したが、トランジスタ６１１１のゲート容量や他の寄生容量で賄うことが可能な場合には、設けなくてもよい。

図６（Ｂ）は、図６（Ａ）に示した画素に、トランジスタ６１１８と走査線６１１９を新たに設けた画素の等価回路図である。トランジスタ６１１８により、トランジスタ６１１１のゲートとソースを同電位とし、強制的に発光素子６１１３に電流が流れない状態を作ることができるため、全ての画素に映像信号が入力される期間よりも、サブフレーム期間の長さを短くすることができる。

図６（Ｃ）は、図６（Ｂ）に示した画素に、新たにトランジスタ６１２５と、配線６１２６を設けた画素の等価回路図である。トランジスタ６１２５は、そのゲートの電位が、配線６１２６によって固定されている。そして、トランジスタ６１１１とトランジスタ６１２５は、電源線６１１５と発光素子６１１３との間に直列に接続されている。よって図６（Ｃ）では、トランジスタ６１２５により発光素子６１１３に供給される電流の値が制御され、トランジスタ６１１１により発光素子６１１３への該電流の供給の有無が制御できる。

なお、本発明の表示装置が有する画素回路は、本実施の形態で示した構成に限定されない。例えば、カレントミラーを有する画素回路であって、アナログ階調表示を行う構成であってもよい。

（実施の形態７）
本発明に係る電子機器として、テレビジョン装置（単にテレビ、又はテレビジョン受信機ともよぶ）、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、携帯電話装置（単に携帯電話機、携帯電話ともよぶ）、ＰＤＡ等の携帯情報端末、携帯型ゲーム機、コンピュータ用のモニター、コンピュータ、カーオーディオ等の音響再生装置、家庭用ゲーム機等の記録媒体を備えた画像再生装置等が挙げられる。その具体例について、図７を参照して説明する。

図７（Ａ）に示す携帯情報端末機器は、本体９２０１、表示部９２０２等を含んでいる。表示部９２０２は、本発明の表示装置を適用することができる。その結果、コントラスト比の高い携帯情報端末機器を提供することができる。

図７（Ｂ）に示すデジタルビデオカメラは、表示部９７０１、表示部９７０２等を含んでいる。表示部９７０１は本発明の表示装置を適用することができる。その結果、コントラスト比の高いデジタルビデオカメラを提供することができる。

図７（Ｃ）に示す携帯電話機は、本体９１０１、表示部９１０２等を含んでいる。表示部９１０２は、本発明の表示装置を適用することができる。その結果、コントラスト比の高い携帯電話機を提供することができる。

図７（Ｄ）に示す携帯型のテレビジョン装置は、本体９３０１、表示部９３０２等を含んでいる。表示部９３０２は、本発明の表示装置を適用することができる。その結果、コントラスト比の高い携帯型のテレビジョン装置を提供することができる。またテレビジョン装置としては、携帯電話機などの携帯端末に搭載する小型のものから、持ち運びをすることができる中型のもの、また、大型のもの（例えば４０インチ以上）まで、幅広いものに、本発明の表示装置を適用することができる。

図７（Ｅ）に示す携帯型のコンピュータは、本体９４０１、表示部９４０２等を含んでいる。表示部９４０２は、本発明の表示装置を適用することができる。その結果、コントラスト比の高い携帯型のコンピュータを提供することができる。

図７（Ｆ）に示すテレビジョン装置は、本体９５０１、表示部９５０２等を含んでいる。表示部９５０２は、本発明の表示装置を適用することができる。その結果、コントラスト比の高いテレビジョン装置を提供することができる。

このように、本発明の表示装置により、コントラスト比の高い電子機器を提供することができる。

本実施例では、積層された偏光板を用いた光学計算の結果について説明する。なお、コントラスト比を白透過率と黒透過率の比（白透過率／黒透過率）とし、黒透過率と白透過率をそれぞれ計算し、コントラスト比を算出した。

黒透過率の光学系を図８に示す。エレクトロルミネッセンス素子における黒表示は非発光状態であるため、偏光板クロスニコルの間にエレクトロルミネッセンス素子の発光層を含む第１の透光性基板及び第２の透光性基板は設けていない。また、非発光状態時に外光が入射される側において、外光の代わりにバックライトを配置している。偏光板の透過軸の配置は、図８に示す対向する偏光板の透過軸同士をクロスニコル配置にし、積層する偏光板はパラレルニコルとした。このように配置された光学系において、バックライトと反対側である視認側での、バックライトからの光の透過率を黒透過率として計算を行った。このとき、積層する偏光板の枚数を変えて計算を行った。

白透過率の光学系を図９に示す。エレクトロルミネッセンス素子からの発光の代わりにバックライトを用いた。そのため、図９に示すように偏光板をクロスニコルには配置せず、バックライト上に偏光板を配置した。積層する偏光板はパラレルニコルとした。このように配置された光学系において、バックライトと反対側である視認側でのバックライトに対する透過率を白透過率として計算を行った。このとき、偏光板枚数を変えて計算を行った。

なお本実施例においての計算は、液晶用光学計算シミュレータＬＣＤＭＡＳＴＥＲ（シンテック株式会社製）を用いている。波長に対する透過率の計算をＬＣＤＭＡＳＴＥＲで光学計算を行う際、要素間の多重干渉を考慮していない２×２マトリックスの光学計算アルゴリズムで行い、光源波長は３８０ｎｍから７８０ｎｍの１０ｎｍ間隔で設定して求めた。偏光板は、屈折率ｎをｎ＝ｎ´＋ｉｎ´´とすると、波長５５０ｎｍにおいて透過軸のｎ´、ｎ´´がそれぞれｎ´＝１．５、ｎ´´＝３．２２ｅ−５であり、吸収軸のｎ´、ｎ´´がそれぞれｎ´＝１．５、ｎ´´＝２．２１ｅ−３である偏光板を使用し、偏光板の厚さは１８０μｍとした。また、バックライトにはＤ６５光源を使用し、偏光状態はＭｉｘｅｄｃｉｒｃｕｌａｒｌｙｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎとした。

偏光板枚数を変えたときのコントラスト比の計算結果を図１０に示す。図中ＢＬ＼２×１と表しているのは、図８においてバックライト（ＢＬ）側の偏光板枚数が２枚で、視認側の偏光板枚数が１枚のときの、黒透過率の計算結果を使用していることを意味している。同様に、ＢＬ＼１×１、ＢＬ＼２×２、ＢＬ＼１×２、ＢＬ＼３×１等も、バックライト、バックライト側の偏光板枚数、視認側の偏光板の枚数を意味する。

また、図中ＢＬ＼２×１と表しているときの白透過率は、図９における偏光板枚数が１枚の計算結果を使用していることを意味しており、最後尾の数字が白透過率の偏光板枚数を示す。同様に、ＢＬ＼１×１、ＢＬ＼２×２、ＢＬ＼１×２、ＢＬ＼３×１等も、最後尾の数字が白透過率の偏光板の枚数を示す。

図９のように配置された試料の透過率である白透過率と、図８のように配置された試料の透過率である黒透過率との比（白透過率／黒透過率）をコントラスト比と見なして計算を行った。

図１０（Ａ）より、両側それぞれ、１枚ずつ偏光板が増えるごとにコントラスト比が増大することが分かる。また、図１０（Ｂ）より、片側１枚だけ偏光板を増やしてもコントラスト比は増大することが分かる。ＢＬ＼１×２、ＢＬ＼２×１のように全偏光板枚数が同じでバックライト側及び視認側のいずれの側の偏光板枚数が異なる場合について比較すると、黒透過率は同じだが、白透過率は視認側偏光板枚数が少ないほうが高い。そのため、視認側偏光板枚数が少ないほうがコントラスト比は大きくなる。そして図１０（Ｃ）より、ＢＬ＼２×２、ＢＬ＼３×１のように全偏光板枚数が同じときは両側それぞれの偏光板枚数が２枚以上のほうがコントラスト比は大きくなる。

以上の結果より、積層する偏光板同士の透過軸がパラレルニコルとなるように配置することにより、光漏れを低減することができるためコントラスト比を向上することができる。そして偏光板枚数が奇数枚のとき、視認側の偏光板枚数が少ない方が、コントラスト比は大きくなることがわかる。また偏光板枚数が等しい場合、両側それぞれの偏光板枚数が２枚以上のほうがコントラスト比は大きくなる。

本実施例では、実施例１の光学計算の内容において両側それぞれの偏光板枚数を増やした場合について実験を行った結果を説明する。

図１１に実際に測定した際の測定系を示す。図１１に示すように、バックライト１１０１上に偏光板１１０２を配置して、色彩輝度計１１０３（トプコンテクノハウス社製ＢＭ−５Ａ）により透過光を測定した。

黒輝度測定の光学系は図８に示すようにバックライト上に対向する偏光板２組をクロスニコルの配置とし、積層する偏光板の透過軸をパラレルニコル配置とした。そして、偏光板枚数を変えたときの視認側の透過光強度を色彩輝度計で測定した際の輝度を黒輝度とする。

白輝度測定の光学系を図９に示す。バックライト上に積層する偏光板透過軸をパラレルニコル配置とし、偏光板枚数を変えたときの視認側の透過光強度を色彩輝度計で測定した際の輝度を白輝度とする。そして、白輝度と黒輝度の比（白輝度／黒輝度）をコントラスト比と見なして算出した。

なお、使用した偏光板は、ＮＰＦ−ＥＧ１４２５ＤＵ（日東電工社）を使用した。このとき偏光板は、ガラス基板に貼り付けられた状態で積層させていった。なおガラス基板の透過率は高く、本実験の結果に影響を与えるものではないと考える。

図１２（Ａ）に白輝度の測定結果を、図１２（Ｂ）に黒輝度の測定結果を、そして図１２（Ｃ）にコントラスト比の結果を示す。図１２（Ａ）においてＢＬ＼２はバックライト（ＢＬ）上に偏光板透過軸がパラレルで２枚配置されていることを意味する。図１２（Ｂ）、（Ｃ）においてＢＬ＼２×２はバックライト（ＢＬ）上に偏光板２枚（手前の数字）がパラレルニコル配置しており、対向する偏光板２枚（最後尾の数字）も積層する偏光板同士はパラレルニコル配置しており、バックライト側の偏光板と対向する偏光板はクロスニコル配置していることを意味する。したがって、図１２（Ｃ）で計算を行った白輝度は、最後尾の数字の偏光板枚数のときの結果を用いている。

図１２（Ａ）より、白輝度は偏光板が１枚増えるごとに、徐々に輝度が低下する。一方、図１２（Ｂ）に示す黒輝度は、ＢＬ＼１×１からＢＬ＼２×２に偏光板数が増えると輝度が急激に減少し、ＢＬ＼３×３、ＢＬ＼４×４はＢＬ＼２×２と比べ、若干輝度は減少するが、ほとんど同じ結果となった。したがって、コントラスト比は、図１２（Ｃ）に示すようにＢＬ＼１×１より、ＢＬ＼２×２、ＢＬ＼３×３、ＢＬ＼４×４と偏光板枚数を増やしたほうが高くなることが分かった。ただし、ＢＬ＼４×４のときはＢＬ＼３×３と比べ黒輝度の減少率が白輝度の減少率よりも小さくなったため、コントラスト比は低くなった。

つまり、図１２（Ａ）、図１２（Ｂ）を比較して見た場合、複数の偏光板を積層していったことによる白輝度の低下に比べて、黒輝度の低下の方が格段に大きい。そのため、図１２（Ｃ）のように、コントラスト比は複数の偏光板を設ける構成の方が高くなった。この結果は、偏光板を複数用いることで白輝度及び黒輝度を共に低下させコントラスト比の増減に大差はないとの考えとの予想とは異なったものであった。本発明においては、複数の偏光板を設けたことによる白輝度と黒輝度の低下の隔たりが極端に大きいことにより、結果としてコントラスト比を高めることができた。

以上より、両側それぞれ偏光板が１枚ずつ増えるごとにとコントラスト比が増大することが分かる。ただし、ＢＬ＼３×３とＢＬ＼４×４ではＢＬ＼３×３のほうがコントラスト比が高いことから、両側それぞれ３枚の偏光板を設けたとき、コントラスト比は飽和していると言える。

このように対向する偏光板がクロスニコルのとき、積層する偏光板同士の透過軸がパラレルニコルとなるように配置することにより、単層構造の偏光板同士がクロスニコルとなるように配置された偏光板と比べて光漏れを低減できる。その結果、発光装置のコントラスト比を高めることができる。また積層される偏光板の枚数は、３枚が好ましい。

本発明の表示装置を示した図である本発明の表示装置を示した図である本発明の表示装置を示した図である本発明の表示装置を示した図である本発明の表示装置を示したブロック図である本発明の表示装置が有する画素回路を示した図である本発明の電子機器を示した図である実施例の黒透過率の測定系を示した図である実施例の白透過率の測定系を示した図である実施例１の測定結果を示した図である実施例２の測定系を示した図である実施例２の測定結果を示した図である

符号の説明

１００エレクトロルミネッセンス素子を有する層
１０１第１の透光性基板
１０２第２の透光性基板
１１１第１の偏光板（Ａ）
１１２第２の偏光板（Ａ）
１１３第３の偏光板（Ａ）
１２１第１の偏光板（Ｂ）
１２２第２の偏光板（Ｂ）
１２３第３の偏光板（Ｂ）
２０１絶縁基板
２０３薄膜トランジスタ
２０４薄膜トランジスタ
２０５絶縁層
２０６電極
２０７電界発光層
２０８電極
２０９発光素子
２１０絶縁層
２１４容量素子
２１５画素部
２１６第１の偏光板（Ａ）
２１７第２の偏光板（Ａ）
２１８駆動回路部
２２０対向基板
２２６第１の偏光板（Ｂ）
２２７第２の偏光板（Ｂ）
２２８封止材
７００画素部
７０１シフトレジスタ
７０４レベルシフタ
７０５バッファ
７１１シフトレジスタ
７１２ラッチ回路
７１３ラッチ回路
７１４レベルシフタ
７１５バッファ
７２２信号線駆動回路
７２３走査線駆動回路
１１０１バックライト
１１０２偏光板
１１０３色彩輝度計
６１１０トランジスタ
６１１１トランジスタ
６１１２容量素子
６１１３発光素子
６１１４信号線
６１１５電源線
６１１６走査線
６１１８トランジスタ
６１１９走査線
６１２５トランジスタ
６１２６配線
９１０１本体
９１０２表示部
９２０１本体
９２０２表示部
９３０１本体
９３０２表示部
９４０１本体
９４０２表示部
９５０１本体
９５０２表示部
９７０１表示部
９７０２表示部

Claims

第１の直線偏光板と、
前記第１の直線偏光板上の第２の直線偏光板と、
前記第２の直線偏光板上の第３の直線偏光板と、
前記第３の直線偏光板上の第１の透光性基板と、
前記第１の透光性基板上の発光素子と、
前記発光素子上の第２の透光性基板と、
前記第２の透光性基板上の第４の直線偏光板と、
前記第４の直線偏光板上の第５の直線偏光板と、
前記第５の直線偏光板上の第６の直線偏光板と、を有し、
前記第１の直線偏光板の透過軸と前記第２の直線偏光板の透過軸とはパラレルニコルとなるように配置されており、
前記第２の直線偏光板の透過軸と前記第３の直線偏光板の透過軸とはパラレルニコルとなるように配置されており、
前記第３の直線偏光板の透過軸と前記第４の直線偏光板の透過軸とはクロスニコルとなるように配置されており、
前記第４の直線偏光板の透過軸と前記第５の直線偏光板の透過軸とはパラレルニコルとなるように配置されており、
前記第５の直線偏光板の透過軸と前記第６の直線偏光板の透過軸とはパラレルニコルとなるように配置されていることを特徴とする発光装置。
請求項１において、
前記第１の透光性基板と前記第２の透光性基板との間に吸湿性を有するスペーサを有することを特徴とする発光装置。