WO2000015009A1

WO2000015009A1 - Source lumineuse et dispositif d'affichage

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Publication number: WO2000015009A1
Application number: PCT/JP1999/004752
Authority: WO
Inventors: Osamu Yokoyama; Satoru Miyashita; Tatsuya Shimoda; Yasunori Taga; Shizuo Tokito; Koji Noda
Original assignee: Seiko Epson Corporation
Priority date: 1998-09-02
Filing date: 1999-09-01
Publication date: 2000-03-16
Also published as: KR20010031677A; DE69930646D1; DE69930646T2; EP1039784B1; CN100340136C; ATE322143T1; EP1039784A1; CN1287768A; KR100533451B1; US7205964B1; TW548483B; JP2008276258A; EP1039784A4

Description

明細書光源及び表示装置技術分野

本発明は、表示素子を照明する光源とその駆動方法、およびこの光源によって表示素子を照明して表示を行なう表示装置に関する。冃

液晶表示素子の画像を拡大投写して表示を行う投写型液晶表示装置を小型化する技術として特開昭 5 1 - 1 1 9 2 4 3号公報を挙げることができる。この刊行物では、たとえば電界発光素子（以下 E L素子とする）などの平板状の光源で液晶表示素子を照明し、液晶表示素子に表示されている画像をレンズで拡大してスクリーンに投写する表示装置の構成が開示されている。

また、近年、有機薄膜を発光層とする有機 E L素子の開発が進み、発光輝度の増加が顕著である。この有機 E L素子は、小型で明るい投写型液晶表示装置を構成するために有効な光源となりうる。

しかしながら、有機 E L素子を高輝度で連続的に発光させると、輝度の低下が著しい。この原因の一つとして、有機 E L素子を駆動するために供給される電流によって熱が発生し、その熱が蓄積されて素子の温度が上昇し、有機薄膜の構造や特性が変化することが考えられる。

これに対し、有機 E L素子の輝度の低下を抑える従来技術として、特開平 7— 2 3 0 8 8 0には有機 E L素子をパルス駆動する技術が開示されている。

また、 3原色に対応する赤色、緑色および青色で発光する 3つの有機 E L素子によつて液晶表示素子を照明し、その液晶表示素子に表示されている画像を拡大して表示する表示装置においては、それそれの有機 E L素子を 1 0， 0 0 0 cd/m2 程度の高輝度で発光させる必要があるとともに、各色の輝度の変化による色バランスを補正するために各色の有機 E L素子の輝度を独立に制御する必要がある。発明の開示

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、その第一の課題は、光源における熱の蓄積を抑制して、輝度の低下を抑制し、当該光源を用いて表示画像の明るさの低下が少ない表示装置を提供することである。

また、本発明の第二の課題は、表示画像の輝度の低下が少なく、かつ、色バランスの補正が可能な特に拡大表示型の表示装置を提供することである。

上記第一の課題は、特に下記（1)乃至（7) の光源又は表示装置によって解決される。

(1) 同一基板上に 1次元的あるいは 2次元的に配列された複数の有機電界発光素子が形成され、前記複数の有機電界発光素子が同時に点灯することを特徴とする光源。

上記（1)の光源によれば、空間的に広がりを持った領域を照明する光源において発光時に生じる熱の蓄積を抑えることができ、光源の明るさの低下を抑制することができる。

(2)上記（1)の光源であって、前記複数の有機電界発光素子が 3原色のうちの一つの原色で発光することを特徴とする光源。

上記（2)の光源は、単色で発光する光源となる。

(3)上記（1)又は（2)の光源であって、前記有機電界発光素子が、光学的な微小共振器を備えていることを特徴とする光源。

上記（3)の光源は、特定波長に強度のピークを持ち、正面方向への指向性が強い光を TOすることができるという効果を奏する。

(4)上記（1)乃至（3)のいずれかの光源であって、前記基板上に、第 1の方向にストライプ状に形成された陽極と、前記第 1の方向と直交する第 2の方向に形成されたストライプ状の陰極との交点に前記有機電界発光素子が形成されていることを特徴とする光源。

上記（4)の光源によれば、発光素子が 2次元的に離散的に配置された簡易な構造の光源を容易に実現される。

(5)上記（1)乃至（3)のいずれかの光源であって、前記基板上に、発光部が 1次元状に配されることを特徴とする光源。

上記（ 5 )の光源では、より発光領域の面積が大きく且つ発光時の熱の蓄積が抑制され、高輝度を持続させることが可能となる。

( 6 ) 上記（1 ) 乃至（5 ) のいずれかの光源によって表示素子を照明することを特徴とする表示装置。

上記表示装置によれば、光源の特徴に起因して輝度の低下の少ない高性能の表示装置が実現される。

( 7 ) 上記（6 ) の表示装置であって、光源における隣接する前記有機電界発光素子の間隔を P、前記有機電界発光素子から前記表示素子の表示面までの距離を Dとしたときに、 Dが Pの 1 0倍以上であることを特徴とする表示装置。

上記表示装置は、表示素子の表示面を照明する照明光の空間的な均一性を向上させることができるという効果を奏する。

( 8 ) 上記（6 ) 又は（7 ) のいずれかの表示装置であって、前記表示素子が液晶表示素子であることを特徴とする表示装置。

上記表示装置は簡便な構造で高輝度な装置となる。

また、本発明の上記第二の課題は、下記（9 ) 乃至（1 6 ) の表示装置により解決される。

( 9 ) 有機電界発光素子を光源とし、該光源によって照明される表示素子および該表示素子に表示される画像を拡大して表示する光学系とを備えた表示装置において、前記有機電界発光素子は前記表示素子の表示領域と同程度の大きさの発光領域を備え、前記有機電界発光素子を発光させるために前記有機電界発光素子にノレス電流が供給されることを特徴とする表示装置。

上記（9 ) の表示装置によれば、有機電界発光素子における熱の蓄積による素子温度の上昇を抑えることができ、発光輝度の低下、すなわち表示画像の明るさの低下を抑えることができるという効果がもたらされる。

( 1 0 ) 赤領域の色で発光する第 1の有機電界発光素子、緑領域の色で発光する第 2の有機電界発光素子および青領域の色で発光する第 3の有機電界発光素子を光源とし、それそれの有機電界発光素子によって照明される第 1、第 2および第 3の表示素子と、該第 1、第 2および第 3の表示素子に表示される画像を合成する合成光学系と、該合成光学系によって合成された画像を拡大して表示する光学系とを備えた表示装置において、前記第 1、第 2および第 3の有機電界発光素子は前記第 1、第 2および第 3の表示素子の表示領域と同程度の大きさの発光領域を備え、前記第 1、第 2および第 3の有機電界発光素子を発光させるためにそれそれの有機電界発光素子にパルス電流が供給されることを特徴とする表示装置。上記（1 0 ) の表示装置では、特に表示画像の解像度が高い表示装置に最適であり、光源である有機電界発光素子における熱の蓄積による素子温度の上昇が抑えられ、発光輝度の低下、すなわち表示画像の明るさの低下が抑えられるといつた効果がもたらされる。

( 1 1 ) 赤領域の色で発光する第 1の有機電界発光素子、緑領域の色で発光する第 2の有機電界発光素子および青領域の色で発光する第 3の有機電界発光素子を光源とし、それそれの有機電界発光素子からの ¾M光を合成する合成光学系と、該合成光学系によって合成された光によって照明される表示素子と、該表示素子に表示される画像を拡大して表示する光学系とを備えた表示装置において、前記第 1、第 2および第 3の有機電界発光素子は前記表示素子の表示領域と同程度の大きさの発光領域を備え、前記第 1、第 2および第 3の有機電界発光素子を発光させるためにそれそれの有機電界発光素子にパルス電流が供給されることを特徴とする表示装置。

上記（1 1 ) の表示装置では、単一の表示素子を用いてカラー画像を投写する表示装置であり、光源である有機電界発光素子における熱の蓄積による素子温度の上昇が抑えさられ、発光輝度の低下、すなわち表示画像の明るさの低下が抑えられるといつた効果がもたらされる。

( 1 2 ) 上記（9 ) 乃至（1 1 ) のいずれかの表示装置であって、前記表示素子が液晶表示素子であることを特徴とする表示装置。

上記表示装置では、簡便な構造の高精細な表示が可能である。

( 1 3 ) 上記（9 ) 乃至（ 1 1 ) のいずれかの表示装置であって、前記有機電界発光素子の輝度を調整するために、前記パルス電流のピーク電流、周波数およびパルス幅のうち少なくとも一つを制御することを特徴とする表示装置。

上記表示装置は、光源の輝度の低下を補償して輝度をある程度の期間一定に保つことが可能になるという効果を奏する。

( 1 4 ) 上記（ 1 0 ) 又は（ 1 1 ) の表示装置であって、表示画像の色を調整するために、前記第 1、第 2および第 3の有機電界発光素子に供給される前記パルス電流のピーク電流、周波数およびパルス幅のうち少なくとも一つをそれそれの有機電界発光素子について独立に制御することを特徴とする表示装置。

上記表示装置は、各色の光源の輝度を独立に調整することが可能になり、色のバランスを調整することが可能になるという効果を奏する。

( 1 5 ) 上記（ 9 )乃至（ 1 4 ) の表示装置であって、前記有機電界発光素子が光学的微小共振^^造を備えていることを特徴とする表示装置。

上記表示装置は、表示画像の色の純度を高くすることができ、かつ、光の利用効率が向上するといつた効果を奏する。

( 1 6 ) 上言己（1 0 ) 又は（1 1 ) の表示装置であって、前記第 1、第 2および第 3の有機電界発光素子の夫々に対してパルスが供給される夕ィミングが同じである表示装置。

上記表示装置では、表示色のバランスが向上する。

更に、本発明によれば、下記（1 7 ) 乃至（1 9 ) の表示装置が提供される。

( 1 7 ) 同一基板上に 1次元的あるいは 2次元的に配列された複数の有機電界発光素子が形成され、該複数の有機電界発光素子が同時に点灯する光源と、該光源によって照明される表示素子および該表示素子に表示される画像を拡大して表示する光学系とを備えた表示装置において、前記光源における有機電界発光素子を発光させるために前記有機電界発光素子にパルス電流が供給されることを特徴とする表示装置。

( 1 8 ) 同一基板上に 1次元的あるいは 2次元的に配列された複数の赤領域の色で発光する第 1の有機電界発光素子が形成され、該複数の有機電界発光素子が同時に点灯する第 1の光源と、同一基板上に 1次元的あるいは 2次元的に配列された複数の緑領域の色で発光する第 2の有機電界発光素子が形成され、該複数の有機電界発光素子が同時に点灯する第 2の光源と、同一基板上に 1次元的あるいは 2次元的に配列された複数の青領域の色で発光する第 3の有機電界発光素子が形成され、該複数の有機電界発光素子が同時に点灯する第 3の光源と、これら有機電界発光素子からなる光源によって照明される少なくとも 1つの表示素子と、該表示素子により形成される画像を拡大して表示する光学系とを備えた表示装置において、前記第 1の光源における有機電界発光素子、前記第 2の光源における有機電界発光素子、および前記第 3の光源における第 3の有機電界発光素子を発光させるためにそれそれの有機電界発光素子にノ、'ルス電流が供給されることを特徴とする表示装置。

( 1 9 ) 前記第 1、第 2および第 3の有機電界発光素子の夫々に対してパルスが供給されるタイミングが同じである上記 ( 1 8 ) の表示装置。

かかる（ 1 7 )乃至（ 1 9 )の表示装置では、有機電界発光素子における熱の蓄積による素子温度の上昇を抑えることができ、発光輝度の低下、すなわち表示画像の明るさの低下を抑えることができるという効果がより顕著にもたらされる。図面の簡単な説明

図 1は、本発明の第 1の実施形態に係る光源および表示装置の主要な光学系を示す断面図である。

図 2は、本発明の第 1の実施形態に係る光源の構造を示す平面図である。

図 3は、本発明の第 1の実施形態に係る光源の構造の変形例を示す平面図である。

図 4は、本発明の表示装置の第 2の実施形態に係る主要な光学系を示す断面図である。

図 5 A〜Dは、本発明の第 2の実施形態の表示装置において光源である有機 E L素子を駆動する電流波形を示す図である。

図 6は、本発明の第 2の実施形態の表示装置において、光源である有機 E L素子を駆動する電流波形のタイミングの変形例を示す図である。

図 Ίは、本発明の第 3の実施形態に係る表示装置の主要な光学系を示す断面図である。

図 8は、本発明の第 4の実施形態に係る表示装置の主要な光学系を示す断面図である。

図 9は、本発明の第 5の実施形態に係る表示装置の主要な光学系を示す断面図である。発明を実施するための最良の形態

以下、本発明の光源及び表示装置の実施形態について、図面を参照して説明する。

まず、第 1の実施形態について、図 1及び図 2に沿って説明する。図 1は本実施形態に係る表示装置としての投写型液晶表示装置を構成する主要な光学系の断面図であり、図 2は有機 E L素子から構成される光源の構造を示す平面図である。図 2では図を見易くするために有機 E L素子からなる発光部 2 0は横 7個、縦 5 個しか描かれていないが、実際にはより多数の配列となる。

図 1に示す構造では、赤成分の画像を表示する液晶表示素子 1 1 R、緑成分の画像を表示する液晶表示素子 1 1 Gおよび青成分の画像を表示する液晶表示素子 1 1 Bが、ダイクロイヅクプリズム 1 6の対応する面に対向して配置されている。赤成分の画像を表示する液晶表示素子 1 1 Rの背面には赤領域の波長で発光する赤有機 E L素子の 2次元配列から構成される赤 E L光源 1 0 Rが、緑成分の画像を表示する液晶表示素子 1 1 Gの背面には緑領域の波長で発光する緑有機 E L 素子の 2次元配列から構成される緑 E L光源 1 0 Gが、青成分の画像を表示する液晶表示素子 1 1 Bの背面には青領域の波長で発光する青有機 E L素子の 2次元配列から構成される青 E L光源 1 0 Bが、それそれ配置されている。

それそれの液晶表示素子に表示される画像は対応する発光色の E L光源で照明され、ダイクロイツクプリズム 1 6でカラ一画像として合成され、投写レンズ 1 7で拡大されてスクリーン 1 8に拡大された画像として表示される。

各光源は、図 2に示すように、ガラス基板 1 2上に形成された I T O (酸化ィンジゥム錫）の薄莫から成る I T O®S 1 3と、正孔輸送層、発光層および電子輸送層などの有機薄膜の積層構造から成る有機発光層 1 4と、 M g (マグネシゥム）と A g (銀）の合金などから成る金属 5との積層構造で構成されている。なお、これらの膜構造は、湿気ゃゴミとの接触を防く'ために他の基板を用いて封止される。

ェ丁^電極丄 3および金属電極 1 5はストライプ状のパターンを有し、それそれのパターンはお互いに直交している。各光源において、 I T〇S@ 1 3と金属電極 1 5のパターンが交差する部分が発光部 1 9となり、 I T〇電極 1 3が陽極、金属電極 1 5が陰極となりその間に印加される電圧によって有機発光層 1 4に電流が供給され、当該光源が発光する。

I τ 0 m,有機発光層および金属 m@のパ夕一ンはこのような开に限らず、発光部 1 9が独立して 2次元的に配列されるようないずれのパターンも好適に用いられる。

ガラス基板 1 2と亟 1 3との間には、好ましくは S i O ₂と T i O ₂ が順番に積層されて誘電体多層膜が形成されており、この誘電体多層膜と金属電極 1 5とで光学的な微小共振器を形成するようにすることで、発光部 1 9から放射される光を、特定波長（例えば赤有機 E L素子では 6 2 0 nm、緑有機 E L素子では 5 3 5 nm、青有機 E L素子では 4 7 0 nm)に鋭いピークを持ち、かつ、正面方向に指向性が強い光とすることができる。このような有機 E L素子を用いることにより、表示装置で表示される色の純度を高くすることができ、かつ、光学系を通過する際の光の損失が少ない明るい表示装置を実現することができる。光源の発光に伴い、発光部 1 9での発熱、および I T 0電極 1 3と金属電極 1 5を流れる電流による発熱が生じる。液晶表示素子における表示領域と同程度の面積を有する領域全体にわたって I T OSM、有機発光層および金属 m@が形成されている場合には熱の逃げ場がなく、ガラス基板などへの熱の蓄積が顕著となる。一方、本実施形態のように発光部を離散的に配置することにより、熱の蓄積を緩和して有機 E L素子の温度上昇を緩和することが可能となる。これによつて光源としての有機 E L素子の劣化を抑制することが可能となる。

さらには、不図示であるが、例えば金属電極 1 5の上に絶縁膜を介して熱伝導性の良いアルミニウム、銅、金、銀などの厚膜を形成して、熱の放散路とすることも有効である。特に、発光部 19の間隙に上記熱伝導性の良い材料により伝熱ラインを設け、熱の放散路とすることが好ましい。

液晶表示素子において 2次元的な広がりを持った表示領域を照明するためには、空間的に離散的に配置された発光部から放射される光の明るさを空間的に均一ィ匕することが好ましい。このためには、光源における隣接する発光部 19の間隔 (P) に対して、発光部 19と液晶表示素子 11の表示面との間隔（D) を大きくすることによって実現できる。例えば、 Dを Pの 10倍以上とすることがより好ましい。

次に具体的な数値例を挙げる。液晶表示素子 11R、 11G、 1 IBのそれそれの表示領域の大きさを対角 0. 9インチ（横 18. 3 mm、縦 13. 7 mm) とする。 EL光源 10 R、 10G、 10Bのそれぞれにおいて隣接する発光部 1 9の間隔（発光部の中心間の距離）（P) を 0. 3mm、ストライプ状のパターンを有する I TO電極 13および金属電極 15の幅を 0. 1mmとする。この場合、発光部 19の大きさは 0. ImmxO. 1 mmとなる。表示領域の周辺部まで均一に照明するためには、発光部 19が存在する領域を表示領域より大きくする必要がある。例えば横 20mm、縦 15mmとする。この領域には発光部 19 が約 66 X 50個含まれることになる。各 EL光源のガラス基板 12の厚さを 1 mmとする。発光部 19と液晶表示素子 11 R、 11 G、 11 Bのそれそれの表示面との間隔（D)は、隣接する発光部 19の間隔（P) に対して 10倍以上になるように設定するが、例えば 3. 5mmとすることができる。

尚、本発明の表示装置は、上記第 1の実施形態で説明した投写型の液晶表示装置以外にもへヅドマウントディスプレイやへッドアップディスプレイにも応用が可能である。さらに、表示素子としては、液晶表示素子以外の表示素子を適用することも可能である。また、光源として赤、緑、青で発光する光源を用いたが、表示される色によっては、赤、緑、青のうち 1つ、あるいは 2つの EL光源を光源とした表示装置を構成することも可能である。

また、本発明の光源は有機 EL素子の配列を光源としたものであり、上記第 1 の実施形態では有機 E L素子を 2次元的に配列した構成の光源を説明したが、用途によっては有機 E L素子を 1次元的に配列する等により、図 3に示すような発光部（領域） 1 9'がー次元的に配された構造とすることも可能である。この場合、発光部が 2次元的に配列された場合に比較して、光源全体の輝度が高くなり、また有機 E L素子からの熱の放散性が確保できる。また、この場合でも、発光領域の間隙に前述した熱伝導性の良い材料により伝熱領域を設け、熱の放散路することがより好ましい。

以上述べたように、本発明の第 1の実施形態に係る光源は、表示素子の照明光の空間的な均一性を損なわない程度に離散的に配置された有機 E L素子の配列から構成されることにより、発光時に発生する熱の蓄積を抑えることができ、光源の劣化を抑えることができるという効果を有する。また、このような光源を用いることにより、明るさの低下が少ないコンパクトな表示装置を構成することができる。

次に、図 4及び図 5 (A〜D ) を参照して、本発明の第 2の実施形態に係る表示装置（投写型液晶表示装置）について説明する。図 4は、投写型液晶表示装置を構成する主要な光学系の断面図であり、図 5 A、 B、 C及び Dは光源である有機 E L素子を発光させるために供給されるパルス電流の波形を示す図である。図 4に示す光学系の構造は大よそ第一の実施形態の表示装置のものと同様である。赤成分の画像を表示する液晶表示素子 2 1 R、緑成分の画像を表示する液晶表示素子 2 1 Gおよび青成分の画像を表示する液晶表示素子 2 1 Bが、ダイク口イツクプリズム 2 2の対応する面に対向して配置されている。そして、赤成分の画像を表示する液晶表示素子 2 1 Rの背面には赤領域の波長で発光する赤有機 E L素子 2 O Rが、緑成分の画像を表示する液晶表示素子 2 1 Gの背面には緑領域の波長で発光する緑有機 E L素子 2 0 Gが、青成分の画像を表示する液晶表示素子 2 1 Bの背面には青領域の波長で発光する青有機 E L素子 2 0 Bがそれそれ配置されている。それそれの液晶表示素子に表示される画像は対応する有機 E L素子で照明され、ダイクロイツクプリズム 2 2でカラー画像として合成され、投写レンズ 2 3で拡大されてスクリーン 2 4に投写される。本実施形態での各有機 E L素子により形成される発光領域は各素子全面で均一であり、発光層構造に光学的な微小共振器構造を備えることが好ましい。微小共振器構造によって、特定の波長（例えば赤は 620 nm、緑は 535 nm、青は 47 Onm) にピークを持つ狭帯域のスぺクトルを有する光を放射することができ、かつ、放射光の指向性を素子の正面方向に鋭くすることができる。狭帯域の発光スぺクトルによって純度が高いカラー画像を表示することが可能となり、かつ、強い指向性によって投写レンズを通過できる光量が増えて明るい画像を表示することが可能となる。

特に本実施形態では、各有機 E L素子 20 R、 20 G、 2 OBにはパルス電流供給源 25 R、 25 G、 25 Bが接続され、各有機 E L素子はパルス的に発光する。

各液晶表示素子 21R、 21G、 2 IBにおける表示領域の大きさは、例えば対角で 0. 9インチとして、この領域を照明するために、各有機 EL素子 20R、 20 G、 20 Bにおける発光領域の大きさを、例えば対角で 1ィンチとする。このように大きな発光領域で発光する有機 E L素子を直流電流で駆動する場合、特に高輝度で発光させるために電流を多く流すと素子に熱が蓄積され、素子が高温となって発光材料の構造が変化し、素子の寿命が短くなる原因となる。そのため、素子をノレス駆動することによって熱の蓄積を防ぐことが寿命を長くするために有効となる。

パルス,駆動される有機 E L素子の時間的に平均された輝度は、 1パルスのピーク電流によって決まる輝度と、パルスのデューティ（パルスの一周期に対する電流印加時間の割合）の積となる。

パルス電流の周波数は、ちらつきを感じない程度に高くする必要があり、例えば 100Hz程度とする。図 5 Aにパルス電流の波形の例を示すが、ピーク電流 I 0を 0. 5 A、周波数を 100Hz (周期 10ms e c)、パルスのデュ一ティを 50% (パルス幅 5msec) とすることができる。

表示装置は赤、緑、青の有機 EL素子を備えているので、各色のバランスを取るために各色の有機 EL素子の発光輝度を調整する必要がある。また、表示装置を使用している間に有機 E L素子の輝度が低下してくる t この輝度低下の程度が各色の有機 EL素子で異なるため、図示はしていないが、各色の有機 EL素子の輝度を独立して調整できる手段が必要になる。

各有機 EL素子はパルス駆動されているので、パルス電流のピーク電流、あるいはパルスのデューティを調整することによって輝度を調整することができる。図 5にこの例を示している。図 5 Aに示すパルス電流が基準だとする。図 5B は、パルスの周期とデュ一ティは基準と同じで、ピーク電流を I !=0. 6 Aに増加させることによって輝度を上昇させる例である。図 5Cは、パルスの周期とピーク電流は基準と同じで、パルスのデューティを 50%から70%に増加させることによって輝度を上昇させる例である。図 5Dは、ピーク電流は基準と同じで、パルスの周波数を 100Hzから 70 Hzに低下させるとともにデュ一ティを 80%として輝度を上昇させる例である。

また、各有機 EL素子 20R、 20G、 20 Bに対して供給されるパルスについて、周波数を同様にし、供給されるタイミング（位相）を同じとすることがことが好ましい。かかるパルス印加のタイミングの例について図 6に示す。この場合、輝度については赤 EL素子（2 OR)、緑 EL素子（20G)、青 EL素子 (20B)の夫々に印加するパルスの波高値（ピーク電流 I_R、 I_G、 I_B)の調整により制御する。かかるパルス印加の方法を採用した表示装置では、パルスにずれがある場合に比較して色の分解の程度は抑制され、表示色のバランスが向上する。また、パルスの周波数自体は同様にし、目視で観察可能な程度にパルス幅を R， G, Bのそれそれの色で変化させてもよい。

本発明の第 3の実施形態にかかる表示装置を図 7に基づき説明する。図 7は投写型液晶表示装置を構成する主要な光学系の断面図である。第 2の実施形態の構成とは、液晶表示素子 30が 1枚だけである点が異なる。

ダイクロイツクプリズム 22の対応する面に対向して、赤領域の波長で発光する赤有機 EL素子 2 OR、緑領域の波長で発光する緑有機 EL素子 20G、および青領域の波長で発光する青有機 E L素子 20 Bが配置されている。

各有機 EL素子から放射された光はダイクロイックプリズム 22で合成され、

訂正された用紙（規則 91) 白色光となる。この白色光によって、ダイクロイツクプリズム 2 2の光射出面に対向して配置されている液晶表示素子 3 0を背後から照明する。液晶表示素子 3 0はその画素にカラ一フィル夕を備え、白色光の照明によってカラー画像を表示できる。液晶表示素子 3 0に表示された画像は、投写レンズ 2 3で拡大され、スクリーン 2 4に投写される。

各有機 E L素子 2 0 R、 2 0 G、 2 0 Bにはパルス電流供給源 2 5 R、 2 5 G、 2 5 Bが接続され、各有機 E L素子はパルス駆動され、パルス印加に沿って発光する。

表示装置は赤、緑、青の有機 E L素子を備えているので、各色のバランスを取るために各色の有機 E L素子の発光輝度を調整する必要がある。また、表示装置を使用している間に有機 E L素子の輝度が低下してくるが、この輝度低下の程度が各色の有機 E L素子で異なるため、図示はしていないが、各色の有機 E L素子の輝度を独立して調整できる手段が必要になる。

各有機 E L素子はパルス駆動されているので、第 2の実施形態で説明したように、パルス電流のピーク電流、あるいはパルスのデュ一ティを調整することによつて輝度を調整することができる。また、各有機 E L素子 2 0 R、 2 0 G、 2 0 B素子に対してパルスを印加するタイミング（位相）を同じにして表示色のバランスを向上させることもできる。

本発明の第 4の実施形態に係る表示装置を図 8に基づき説明する。本実施形態の表示装置は、自動車のフロントガラスに配置されたコンパイナによって液晶表示素子の画像を前方視界に重ねて表示するへッドアップディスプレイであり、図 8はその主要な光学系の断面図である。本実施形態の表示装置は緑色の画像だけを表示するものとする。

パルス電流供給源 2 5 Gによってパルス駆動され、緑色の光を放射する有機 E L素子 2 0 Gによって液晶表示素子 2 1 Gが照明される。液晶表示素子 2 1 Gに表示される画像は、リレーレンズ 4 0、ミラ一 4 1および凹面状のホログラフィックコンパイナ 4 2から構成される光学系によって、ホログラフィヅクコンバイナの前方の遠方に、前方視界 4 5に重ねて表示される。 P T

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有機 E L素子 2 0 Gはその発光層構造に微小共振器を備えており、特定の波長 (例えば 5 3 5 nm) にピークを持つ狭帯域のスぺクトルを有する光を放射することができる。ホログラフィックコンパイナ 4 2はホログラフィック素子であるためにその光学特性は波長変化に敏感であり、光源の発光スぺクトルが狭いほど収差の発生を抑えることができる。この点から、ヘッドアップディスプレイにおいてホログラフィックコンバイナと微小共振器構造を有する有機 E L素子との組み合わせは好適である。

本発明の第 5の実施形態にかかる表示装置を図 9に基づき説明する。本実施形態の表示装置は、第 5の実施形態と同様にコンバイナによって液晶表示素子の画像を前方視界に重ねて表示するへッドアップディスプレイであり、図 9はその主要な光学系の断面図である。本実施形態のへッドアップディスプレイではカラ一画像が表示できる。

表示画像を生成する部分は、第 2の形態で説明した構造と同様であるが、ダイクロイツクプリズム 2 2の周囲に配置された 3原色に対応する 3枚の液晶表示素子 2 1 R、 2 1 Gおよび 2 I Bと、それらの背面に配置された赤有機 E L素子 2 0 R、緑有機 E L素子 2 0 Gおよび青有機 E L素子 2 0 Bとから構成され、それそれの有機 E L素子はパルス電流供給源 2 5 R、 2 5 G、 2 5 Bによってパルス駆動される。

ダイクロイツクプリズム 2 2で合成されたカラー画像は、リレーレンズ 5 0、ミラ一 5 1および凹面状のホログラフィックコンパイナ 5 2から構成される光学系によって、ホログラフィックコンパイナの前方の遠方に、前方視界 4 5に重ねて表示される。

3つの有機 E L素子 2 0 R、 2 0 Gおよび 2 0 Bはそれそれその発光層構造に微小共振器を備えるおり、特定の波長（例えば 6 2 0 nm、 5 3 5 nm, 4 7 0 nm) にピークを持つ狭帯域のスぺクトルを有する光をお谢することができる。ホログラフィックコンパイナ 5 2を、それそれの波長に対して反射特性が最適化されたホログラフィック素子の重ね合せで構成することにより、各有機 E L素子からの 3つの波長は反射し、その他の領域の波長の光は透過させることができる JP

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コンパイナを構成できる。このように設計されたコンパイナは、表示画像光 5 3 に対する反射率も高く、かつ、前方視界 4 5の光の透過率も高くすることができるので、明るい前方視界に明るい表示画像を重ねて表示することが可能になる。第 4および第 5の実施形態では、液晶表示素子の画像を前方の遠方に表示する光学系としてホログラフィックコンパイナとリレーレンズの組み合わせを示したが、特定波長に対して反射率が高くなる誘電体多層膜から成るコンパイナと適切なレンズ系を組み合わせた光学系も適用することが可能である。

次に、本発明の第 6の実施形態に係る表示装置を説明する。本実施形態の表示装置の基本的な構造は第 2の実施形態に係る図 4に示す構造と同様であるが、有機 E L素子（2 0 R， 2 0 G, 2 0 B )から構成される光源内部の構造が異なる。即ち、本実施形態では、光源を構成する有機 E L素子は、第 1の実施形態で採用され得る図 3に示すような 1次元のストライプ状の発光領域ノターンからなる平面構造を形成し、且つ図 4に示す各 E L素子に接続されたパルス電流供給源（2 5 R、 2 5 G、 2 5 B ) によりパルス駆動がなされる。

本実施形態における光源では、有機 E L素子の発光領域が離散的に配置されており、 E L素子の発光時に発生した熱を逃がす経路が形成され、また有機 E L素子をパルス駆動するため素子の発熱時間を間欠とすることができ、 E L素子の配列からなる光源全体の熱の蓄積を顕著に防ぐことができる。ひいては、表示装置において、光源の寿命の長期化を図ることができ、安定した輝度を有する表示が実現される。

尚、本形態では、光源における有機 E L素子からなる発光領域として 1次元ストライプ状のパターンを示したが、例えば第 1の実施形態で採用され得る図 2に示す 2次元的に発光部が配される光源を用いることもできる。更に、パルス駆動において、また、各有機 E L素子（2 0 R、 2 0 G、 2 0 B ) からなる光源に対して印加されるパルスについて、周波数を同様にし、各色についてこれらが供給されるタイミング（位相）を前述の図 6に示すように同じ（同位相）とすることがことが好ましい。この場合、輝度についてはパルスの波高値（ピーク電流 I _R、 Ι _π、 Ι _Β) の調整により制御することができる。かかるパルス印加の方法を採用した表示装置では、パルスにずれがある場合に比較して色の分解の程度は抑制され、表示色のバランスがより向上する。また、パルスの周波数自体は同様にし、目視で観察可能な程度にパルス幅を R , G , Bのそれそれの色で変化させてもよい。

また、本実施形態における光源での有機 E L素子の配置とパルス駆動の組み合わせは、図 4に示す構造の各色の光源ごとに液晶表示素子が備えられた構造に適用されているが、図 7に示すような各色の光源からの光を合成し、一の液晶表示素子に照射する形態にも適用することも可能である。

以上、第 2〜第 6の実施形態では、カラー画像を表示するために赤、緑、青のそれそれの成分を表示する 3組の液晶表示素子と有機 E L素子を用いることを説明したが、用途によっては、赤と緑など、 2色だけの組み合わせによる表示装置を構成することも可能である。

本発明は、第 2〜第 6の実施形態に限定されず、有機 E L素子を光源とする表示装置に応用が可能であり、レンズを通して液晶表示素子の拡大された虚像を見るビデオカメラのビューファインダ一のような表示装置にも応用が可能である。また、表示素子としては、液晶表示素子以外にも特に透過光を変調できる空間光変調器を用レ、ることが可能である。

本発明の第 2〜第 6の実施形態にかかる表示装置によれば、高輝度の赤、緑および青で発光する有機 E L素子を用いて表示素子を照明する表示装置において、熱の蓄積による有機 E L素子の劣化を抑制できるとともに、各有機 E L素子の色のバランスを特にノレス電流のピーク電流とデュ一ティの両者の制御によって調整することができる。

Claims

請求の範囲

( 1 ) 同一基板上に 1次元的あるいは 2次元的に配列された複数の有機電界発光素子が形成され、前記複数の有機電界発光素子が同時に点灯することを特徴とする光源。

( 2 ) 前記複数の有機電界発光素子が 3原色のうちの一つの原色で発光することを特徴とする請求の範囲第 1項記載の光源。

( 3 ) 前記有機電界発光素子が、光学的な微小共振器を備えていることを特徴とする請求の範囲第 1項又は第 2項記載の光源。

( 4 ) 前記基板上に、第 1の方向にストライプ状に形成された陽極と、前記第 1 の方向と直交する第 2の方向に形成されたストライプ状の陰極との交点に前記有機電界発光素子が形成されていることを特徴とする請求の範囲第 1項乃至第 3項のいずれかに記載の光源。

( 5 ) 前記基板上に、発光部が 1次元状に配されることを特徴とする請求の範囲第 1項乃至第 3項のいずれかに記載の光源。

( 6 ) 請求の範囲第 1項乃至第 5項のいずれかに記載の光源によって表示素子を照明することを特徴とする表示装置。

( 7 ) 光源における隣接する前記有機電界発光素子の間隔を P、前記有機電界発光素子から前記表示素子の表示面までの距離を Dとしたときに、 Dが Pの 1 0倍以上であることを特徴とする請求の範囲第 6項記載の表示装置。

( 8 ) 前記表示素子が液晶表示素子であることを特徴とする請求の範囲第 6項又は第 7項記載の表示装置。

( 1 0 ) 赤領域の色で発光する第 1の有機電界発光素子、緑領域の色で発光する第 2の有機電界発光素子および青領域の色で発光する第 3の有機電界発光素子を光源とし、それそれの有機電界発光素子によって照明される第 1、第 2および第 3の表示素子と、該第 1、第 2および第 3の表示素子に表示される画像を合成する合成光学系と、該合成光学系によって合成された画像を拡大して表示する光学系とを備えた表示装置において、前記第 1、第 2および第 3の有機電界発光素子は前記第 1、第 2および第 3の表示素子の表示領域と同程度の大きさの発光領域を備え、前記第 1、第 2および第 3の有機電界発光素子を発光させるためにそれそれの有機電界発光素子にパルス電流が供給されることを特徴とする表示装置。

( 1 1 ) 赤領域の色で発光する第 1の有機電界発光素子、緑領域の色で発光する第 2の有機電界発光素子および青領域の色で発光する第 3の有機電界発光素子を光源とし、それそれの有機電界発光素子からの放射光を合成する合成光学系と、該合成光学系によって合成された光によって照明される表示素子と、該表示素子に表示される画像を大して表示する光学系とを備えた表示装置において、前記第 1、第 2および第 3の有機電界発光素子は前記表示素子の表示領域と同程度の大きさの発光領域を備え、前記第 1、第 2および第 3の有機電界発光素子を発光させるためにそれそれの有機電界発光素子にパルス電流が供給されることを特徴とする表示装置。

( 1 2 ) 前記表示素子が液晶表示素子であることを特徴とする表示装置請求の範囲第 9項乃至第 1 1項のいずれかに記載の表示装置。

( 1 3 ) 前記有機電界発光素子の輝度を調整するために、前記パルス電流のピーク電流、周波数およびパルス幅のうち少なくとも一つを制御することを特徴とする請求の範囲第 9項乃至第 1 1項のいずれかに記載の表示装置。

( 1 4 ) 表示画像の色を調整するために、前記第 1、第 2および第 3の有機電界発光素子に供給される前記パルス電流のピーク電流、周波数およびパルス幅のうち少なくとも一つをそれそれの有機電界発光素子について独立に制御することを特徴とする請求の範囲第 1 0項又は第 1 1項記載の表示装置。

( 1 5 ) 前記有機電界発光素子が光学的微小共振器構造を備えていることを特徴とする請求の範囲第 9項乃至第 1 4項のいずれかに記載の表示装置。 ( 1 6 ) 前記第 1、第 2および第 3の有機電界発光素子の夫々に対してパルスが供給されるタイミングが同じである請求の範囲第 1 0項又は第 1 1項記載の表示

( 1 8 ) 同一基板上に 1次元的あるいは 2次元的に配列された複数の赤領域の色で発光する第 1の有機電界発光素子が形成され、該複数の有機電界発光素子が同時に点灯する第 1の光源と、同一基板上に 1次元的あるいは 2次元的に配列された複数の緑領域の色で発光する第 2の有機電界発光素子が形成され、該複数の有機電界発光素子が同時に点灯する第 2の光源と、同一基板上に 1次元的あるいは 2次元的に配列された複数の青領域の色で発光する第 3の有機電界発光素子が形成され、該複数の有機電界発光素子が同時に点灯する第 3の光源と、これら有機電界発光素子からなる光源によって照明される少なくとも 1つの表示素子と、該表示素子により形成される画像を拡大して表示する光学系とを備えた表示装置において、前記第 1の光源における有機電界発光素子、前記第 2の光源における有機電界発光素子、および前記第 3の光源における第 3の有機電界発光素子を発光させるためにそれそれの有機電界発光素子にパルス電流が供給されることを特徴とする表示装置。

( 1 9 ) 前記第 1、第 2および第 3の有機電界発光素子の夫々に対してパルスが供給されるタイミングが同じである請求の範囲第 1 8項記載の表示装置。補正書の請求の範囲

[ 2 0 0 0年 2月 7日（0 7 . 0 2 . 0 0 ) 国際事務局受理：新しい請求の範囲 2 0が加えられた；他の請求の範囲は変更なし。（1頁）]

( 1 6 ) 前記第 1、第 2および第 3の有機電界発光素子の夫々に対してパルスが供給されるタイミングが同じである請求の範囲第 1 0項又は第 1 1項記載の表示

( 1 7 ) 同一基板上に 1次元的あるいは 2次元的に配列された複数の有機電界発光素子が形成され、該複数の有機電界発光素子が同時に点灯する光源と、該光源によつて照明される表示素子および該表示素子に表示される画像を拡大して表示する光学系とを備えた表示装置において、前記光源における有機電界発光素子を発光させるために前記有機電界発光素子にパルス電流が供給されることを特徴とする表示装置。

( 1 8 ) 同一基板上に 1次元的あるいは 2次元的に配列された複数の赤領域の色で発光する第 1の有機電界発光素子が形成され、該複数の有機電界発光素子が同時に点灯する第 1の光源と、同一基板上に 1次元的あるいは 2次元的に配列された複数の緑領域の色で発光す.る第 2の有機電界発光素子が形成され、該複数の有機電界発光素子が同時に点灯する第 2の光源と、同一 at反上に 1次元的あるいは 2次元的に配列された複数の青領域の色で発光する第 3の有機電界発光素子が形成され、該複数の有機電界発光素子が同時に点灯する第 3の光源と、これら有機電界発光素子からなる光源によって照明される少なくとも 1つの表示素子と、該表示素子により形成される画像を拡大して表示する光学系とを備えた表示装置において、前記第 1の光源における有機電界発光素子、前記第 2の光源における有機電界発光素子、および前記第 3の光源における第 3の有機電界発光素子を発光させるためにそれそれの有機電界発光素子にパルス電流が供給されることを特徴とする表示装置。

( 1 9 ) 前記第 1、第 2および第 3の有機電界発光素子の夫々に対してパルスが供給されるタイミングが同じである請求の範囲第 1 8項記載の表示装置。

(ϋίΠ) ( 2 0 ) 前記基板上の全ての有機電界発光素子が同時に点灯することを特徴とする請求の範囲第 1項記載の光源。

捕正された用紙（条約第 19条）