JP2005332815A - 有機ｅｌディスプレイ - Google Patents

Abstract

【課題】偏光板を有する有機ＥＬディスプレイを提供する。
【解決手段】有機ＥＬディスプレイは、有機ＥＬディスプレイパネルと、パネル上に形成され、円偏光された光は直線偏光の光に、直線偏光された光は円偏光の光に変換する第１の偏光板12と、第１の偏光板12上に形成され、光効率の低い波長帯の光よりも光効率の高い波長帯の光をより多く吸収する偏光特性を有する第２の偏光板11とを備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、有機ＥＬディスプレイに関し、特に、偏光板を有する有機ＥＬディスプレイに関する。

ＬＣＤ(液晶ディスプレイ)を先頭にして次々と登場してきた電流駆動型の平面ディスプレイは、ここ数十年間ディスプレイ分野において最も多用されてきたＣＲＴ(陰極管)を追い越し、さらにはＰＤＰ(プラズマディスプレイパネル)、ＶＦＤ(蛍光表示ディスプレイ管)、ＦＥＤ(電界放出ディスプレイ)、ＬＥＤ(発光ダイオード)、ＥＬ(エレクトロルミネッセンス)等に発展してきている。

これら電流駆動型のディスプレイ素子は、視認性及び色感に優れている他、製造工程も簡易なために、様々な分野で応用が広がっている。なかでも、有機ＥＬディスプレイは、表示装置の大型化に伴う空間占有が少ない平板ディスプレイとして注目されているものであって、マトリックス形態にデータラインとスキャンラインが相互に交差しており、交差する各ピクセルに発光層が形成され、その発光状態はデータライン及びスキャンラインに印加される電圧によって決定される。

しかしながら、既存の有機ＥＬディスプレイは、室外の太陽光または室内の照明などの外光がディスプレイを透過し陰極に反射されることによって、明暗コントラスト比が低下するという問題があった。

そこで、既存の有機ＥＬディスプレイでは、様々な偏光板を使用して上記の明暗コントラスト比の低下を防止してきたが、これら偏光板に、ディスプレイから発した光が通過しながら一部が吸収されてしまい、光効率が低下するという問題があった。

本発明は上記の問題点を解決するためのもので、その目的は、光効率の低い波長帯の光の透過率を高め、偏光効率を低下させることによって、発光効率を向上させると同時に光反射による明暗コントラスト比の低下を防止しうる有機ＥＬディスプレイを提供することにある。

本発明の他の目的は、特定波長帯ごとに透過率や偏光効率を異ならせることによって、発光効率の増加及び消費電力の低減が図られる有機ＥＬディスプレイを提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明に係る有機ＥＬディスプレイは、有機ＥＬディスプレイパネルと、該パネル上に形成され、円偏光された光は直線偏光の光に、直線偏光された光は円偏光の光に変換する第１の偏光板と、該第１の偏光板上に形成され、光効率の低い波長帯の光よりも光効率の高い波長帯の光をより多く吸収する偏光特性を有する第２の偏光板と、から構成される。

ここで、第１の偏光板は、（λ／４）リターダーであり、第２の偏光板は、光の波長及び偏光方向によって異なる光吸収特性を有する二色性染料を、延伸により一方向に配向させて作製した二色性染料系偏光板でありうる。

そして、第２の偏光板の偏光効率の最大値は、視感度曲線の最大値に対応する波長、または外光の最大値に対応する波長に合わせることができる。

また、第２の偏光板の偏光効率及び透過率は、レッド、グリーン、ブルーの各波長ごとに異ならせて設定することが好ましい。
ここで、第２の偏光板は、レッド及びブルー波長の領域では、透過率を高めかつ偏光効率を低下させるか、あるいは、ブルー波長の領域では、透過率を高めかつ偏光効率を低下させることができる。

また、本発明に係る有機ＥＬティスプレイは、基板と、該基板の一面上に形成される陽極と、該陽極上に形成される有機ＥＬ層と、該有機ＥＬ層上に形成される陰極と、基板の他面上に形成され、円偏光された光は直線偏光の光に、直線偏光された光は円偏光の光に変換する（λ／４）リターダーと、該（λ／４）リターダー上に形成され、光効率の低い波長帯の光よりも光効率の高い波長帯の光をより多く吸収する偏光特性を有する二色性染料系偏光板と、を備えてなる。

本発明のその他の目的、特徴及び利点等は、添付した図面に基づく実施形態の詳細説明により明白になることは言うまでもない。

本発明の有機ＥＬディスプレイによれば、偏光方向によって異なる光吸収特性を有する二色性染料(Dichroic Dye)を、基材の延伸により一方向に配向させて二色性染料系偏光板を作製し、この二色性染料系偏光板及び（λ／４）リターダーを有機ＥＬディスプレイに採用するため、高い光効率及び明暗コントラスト比を同時に実現でき、かつ、ある種類のピクセルに電流が集中することを防止して有機ＥＬディスプレイの寿命を向上させることができる。

また、本発明によれば、階調表現が容易となり、染料設計によってレッド、グリーン、ブルーの色純度及び色座標を改善することが可能になる。

以下、本発明に係る有機ＥＬティスプレイの好適な実施形態について、添付の図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明の構成及び作用を説明するための実施形態及び図面は一例に過ぎず、これにより本発明の技術的思想及び核心構成並びに作用が制限されるわけではない。

図１は、本発明による有機ＥＬディスプレイの偏光原理を示す図であり、図２は、本発明による有機ＥＬディスプレイの構造を示す図である。図１及び図２に示すように、本発明による有機ＥＬディスプレイは、基板２１の一面上に陽極２２、有機ＥＬ層２３、陰極２４が順次に形成されてなる有機ＥＬディスプレイパネル２０、この有機ＥＬディスプレイパネル２０の基板２１の他面上に順次に形成される第１の偏光板１２及び第２の偏光板１１で構成される。

第１の偏光板１２は、円偏光された光は直線偏光された光に、直線偏光された光は円偏光された光に変換する（λ／４）リターダー(retarder)でありうる。また、第２の偏光板１１は、光効率の低い波長帯の光よりも光効率の高い波長帯の光をより多く吸収する偏光特性を有するものであって、光の波長及び偏光方向によって異なる光吸収特性を有する二色性染料(dichroic dye)を、延伸により一方向に配向させて作製した二色性染料系偏光板でありうる。

また、第２の偏光板１１の偏光効率の最大値は、視感度曲線の最大値に対応する波長に合わせるか、外光の最大値に対応する波長に合わせることが好ましい。ここで、第２の偏光板１１の偏光効率及び透過率は、レッド、グリーン、ブルーの各波長ごとに異ならせて設定する。

すなわち、本発明の第１の実施形態において、第２の偏光板１１は、レッド及びブルー波長の領域では、透過率を高めかつ偏光効率を低下させるように設定し、本発明の第２の実施形態において、第２の偏光板１１は、ブルー波長の領域では、透過率を高めかつ偏光効率を低下させるように設定する。

一般に、偏光板は、相互に垂直の２方向ｘ、ｙ軸に偏光された光に対するそれぞれの透過率Ｔｘ、Ｔｙでその特性を表すことができる。すなわち、偏光されない光に対する透過率(Ｔ₀)は、下記の式１で示される。

透過率（Ｔ₀)＝（Ｔx＋Ｔy）／２ （式1）

また、同じ偏光板を相互に垂直に配列した時の透過率(Ｔcr)は、下記の式２で示される。

そして、偏光効率(Ｐ)は、下記の式３で示される。

したがって、商用化したヨード(Iodine)系偏光板において、Ｔｘ＝０.８４、Ｔｙ＝０であり、これらデータを上記の式１ないし式３に適用すると、Ｔ₀＝０.４２、Ｔｃｒ＝０、Ｐ＝１となる。

また、上記の式から円偏光の外光遮断効果を見ると、全体外光Ｉ₀のうち５０％の、ｘ軸に直線偏光された光が、偏光板１１を通過してから(０．５Ｉ₀Ｔｘ)、第１の偏光板１２である（λ／４）リターダーを通過すると、円偏光(例えば、左回転円偏光)の光となる。この左回転円偏光の光が、反射率Ｒの金属陰極２４に反射されると右回転円偏光の光となり、この右回転円偏光の光が再び第１の偏光板１２である（λ／４）リターダーを通過すると、ｙ軸方向の直線偏光された光に変わり、したがって、第２の偏光板１１を通過する外光は、０．５Ｉ₀ＴｘＴｙＲとなる。さらに、残り５０％の、ｙ軸に直線偏光された光を考慮すると、全体外光反射はＩ₀ＴｘＴｙＲとなる。

すなわち、第２の偏光板１１の偏光軸とフィルムの延伸により屈折率の異方性を有する第１の偏光板１２である（λ／４）リターダーの延伸軸とを、略４５゜に配置すると、第２の偏光板１１を通過したｘ軸方向の直線偏光された外光が、第１の偏光板１２である（λ／４）リターダーを通過しながら円偏光(例えば、左回転)されるが、この光が陰極２４から反射されると右回転円偏光される。この円偏光の光が再び第１の偏光板１２である（λ／４）リターダーを通過すると、最初の偏光とは反対であるｙ軸方向の直線偏光の光に変わるが、この光は、第２の偏光板１１により全部吸収される。

結果として、外光は円偏光により全部吸収され、よって、有機ＥＬディスプレイパネルは高い明暗コントラスト比を実現可能になる。

一方、円偏光と同じ透過率（Ｔ₀＝（Ｔx＋Ｔy）／２）を有する一般の光学フィルター(ND filter)において、外光反射はＩ₀Ｔ₀２Ｒとなる。したがって、商用化したヨード系偏光板のデータ(Ｔｘ＝０．８４、Ｔｙ＝０)を用いると、円偏光の外光反射は０となり、光学フィルターの場合は０．１７６Ｉ₀Ｒとなる。

この結果から、有機ＥＬディスプレイパネルにおいて円偏光の外光反射抑止効果が非常に大きいことが確認できるが、これは、有機ＥＬディスプレイパネルの金属電極が鏡面の如き清浄に形成されており、反射時に偏光情報が維持されるためである。

一方、偏光板の低い透過率に起因する輝度の減少を緩和するために、偏光板の偏光効率を低下させ、透過率を高めると良い。
すなわち、円偏光と、同じ透過率を有するＮＤフィルターとを比較すると、下記の式４のようになる。

上記の式４から、外光遮断効果は、円偏光においてさらに高いことが分かる。
例えば、Ｔｘ＝０．９、Ｔｙ＝０．１なら、ＴxＴy=０．０９、[(Ｔx＋Ｔy）／２]²＝０．２５となり、円偏光が２．８倍程度の外光遮断効果を有することが確認できる。

本発明は、第２の偏光板１１である二色性染料(Dichroic Dye)系偏光板と、第１の偏光板１２である（λ／４）リターダーを用いて高い光効率及び明暗コントラスト比を実現することにその特徴がある。

このため、本発明の第２の偏光板１１に使用する二色性染料の偏光効率の最大値は、視感度曲線または外光の最大値に対応する波長に合わせ、また、本発明の第２の偏光板１１は、レッド(Ｒ)、グリーン(Ｇ)、ブルー(Ｂ)の各波長ごとに透過率や偏光効率を異ならせることによって、ＲＧＢの各サブピクセル(sub pixel)に流れる電流の量が略同一になりながら、窮極的に入力電力に対する光効率が最大となるようにする。

第２の偏光板１１である二色性染料系偏光板は、分子構造によって偏光方向別に異なる光吸収特性を有する二色性染料(Dichroic Dye)を、基材の延伸によって一方向に配向させて作製する。ここで、全可視光領域にわたって偏光特性を実現するためには、図２のように吸収領域が相異なる２種以上の染料を適宜選択して設計すると良い。

図３（Ａ）及び図３（Ｂ）はそれぞれ、延伸により配向された二色性染料と、これら染料による吸収スペクトラムの例を示す図であり、図４は、本発明の第１の実施形態による有機ＥＬディスプレイの偏光板と、既存の有機ＥＬディスプレイの偏光板における透過率を比較したグラフであり、図５は、本発明の第１の実施形態による有機ＥＬディスプレイの偏光板と既存の有機ＥＬディスプレイの偏光板との偏光効率を示すグラフである。

本発明は、図４に示すように、人間の目が光に反応する視感度曲線を考慮して約５５０nm波長領域を基準として約５００〜６００nm波長領域で染料の吸収が最大となるように偏光板を設計し、また、図５に示すように、約５５０nm波長領域を基準として約５００〜６００nm波長領域で偏光板の偏光特性が最大となるように設計する。

しかしながら、本発明の偏光板は、約５００〜６００nm波長領域以外の領域、つまり、ブルーやレッド領域では透過率を高め、偏光特性は低下させるように設計する。すなわち、本発明は、ブルーやレッド領域で偏光板の偏光特性がやや落ちるようにしながら光透過率を増加させる。

このように設計された第２の偏光板１１である二色性染料系偏光板と第１の偏光板１２である（λ／４）リターダーを共に使用して円偏光板を形成すると、外光の影響及び光効率の改善を図ることができる。

すなわち、外光反射の側面から見るとき、明暗コントラスト比に影響を与える外光反射の輝度は、正確には、下記の式５に示すように、５５０nmで最大値を有する視感度曲線ｙ(λ)がかけられた形態となる。

したがって、この部分の偏光特性を高めた本発明の偏光板は、外光遮断機能において、透過率を全体的に高めた偏光板や同一透過率の光フィルターよりも優れるようになる。

そして、光効率の側面から見ると、グリーン(Ｇ)の透過率は、既存偏光板の透過率と等しいが、ブルー(Ｂ)やレッド(Ｒ)の透過率は、既存偏光板の透過率よりも高くなるので、同一の明るさを得る場合に消費電力が著しく低減することがわかる。

すなわち、有機ＥＬディスプレイパネルのレッド、グリーン、ブルーに流れる電流比を比較すると、下記の表１に示すように、既存円偏光を用いる場合、発光効率の良いグリーンでは消耗電流量が小さいのに比べて、発光効率の悪いレッドでは、グリーンに流れる電流の３倍の電流が流れることになる。このように発光ピクセル間に流れる電流に大きな差が出ると、素子寿命の側面において特定色の劣化を加速化し、かつ、階調表現のための駆動において制約を与えることにつながる。

これに対し、本発明の偏光板を用いると、上記の表１に示すように、場合に応じてグリーンの透過率は既存円偏光に比べて低いために電流供給が増加することがあるが、レッドの場合は、透過率の向上により電流量を減らすことができ、全体としては同一輝度に対する電力消費を画期的に減らすことが可能になる。

このように、本発明における５００〜６００nm帯域の透過率の相対的減少は、レッド及びブルースペクトラムのテール部分の発光を減少させ、色座標をＮＴＳＣ(National Television System Committee)座標に近づくように移動させる効果があり、この効果を用いて染料設計時に色座標の変化を共に考慮することができる。

図６は、本発明の第２の実施形態による有機ＥＬディスプレイの偏光板と既存の有機ＥＬディスプレイの偏光板における透過率を比較したグラフであり、図７は、本発明の第２の実施形態による有機ＥＬディスプレイの偏光板と既存の有機ＥＬディスプレイの偏光板との偏光効率を示すグラフである。

本発明による第２の実施形態は、有機ＥＬディスプレイの発光特性の向上と燐光素子の開発により、発光効率が画期的に改善されている現実を考慮したものである。

現在、レッド及びグリーンの燐光素子は量産可能になった反面、ブルーの燐光素子は未だ開発中にある。したがって、本発明の第２の実施形態は、図６に示すように、一つ以上の二色性染料を使って作製された偏光板を用いて、約５００nm以上のグリーン及びレッドの波長領域で偏光特性を最大化させ、ブルー波長領域では偏光特性を低下させてブルー波長帯の光の透過率を増加させるように設計する。

こうすると、光効率的な側面から見ると、グリーン(Ｇ)、レッド(Ｒ)の透過率は、既存偏光板の透過率と等しいが、相対的に光効率の低いブルー(Ｂ)の透過率は、既存偏光板の透過率よりも高くなり、同一の明るさを得る場合に消費電力が低減する効果が得られる。

すなわち、レッド(Ｒ)、グリーン(Ｇ)に高効率の燐光(または、蛍光)物質が適用された有機ＥＬディスプレイのレッド(Ｒ)、グリーン(Ｇ)、ブルー(Ｂ)に流れる電流比を比較すると、下記の表２に示すように、発光効率の良いグリーン(Ｇ)では消耗電流量が小さいのに比べて、発光効率の悪いブルー(Ｂ)ではグリーン(Ｇ)に流れる電流の約１．５倍が流れることになる。このように発光ピクセル間に流れる電流に大きな差が出ると、素子寿命の側面で特定色の劣化を加速化し、かつ、階調表現のための駆動において制約を与えることにつながる。

このように本発明の第２の実施形態は、約５００nm帯域の光透過率が増加するので、ブルースペクトラムの長波長側のテール部分の相対的発光を減少させ、色座標をＮＴＳＣ座標に近づくように移動させる効果がある。この効果を用いて偏光板設計時に色座標変化を共に考慮することができる。

また、二色性染料系偏光板は、カラー有機ＥＬディスプレイだけでなく、ブルーのみを発光するモノディスプレイにも適用可能であり、この場合にも同様に、輝度の増加または電力消費の低減を実現することができる。

一方、本発明で使用される用語は、本発明での機能に基づいて定義されたものであって、当分野に従事する技術者の意図または慣例によって変更可能である。したがって、その定義は、本発明の全般的な内容に基づいて下されるべきである。

また、本発明は、具体的にな実施形態に上げて説明してきたが、本発明の技術的思想を逸脱しない限度内で、当分野で通常の知識を持つ者なら各種の変形及び変更を加えることができ、したがって、これらの変形及び変更も、添付される特許請求の範囲により限定される本発明の範囲に属するものと解釈することは当然である。

本発明による有機ＥＬディスプレイの偏光原理を示す図である。 本発明による有機ＥＬディスプレイの構造を示す図である。 図３（Ａ）、（Ｂ）は、延伸により配向した二色性染料と染料による吸収スペクトラムの例を示す図である。 本発明の第１の実施形態による有機ＥＬディスプレイの偏光板と既存の有機ＥＬディスプレイの偏光板との透過率を比較したグラフである。 本発明の第１の実施形態による有機ＥＬディスプレイの偏光板と既存の有機ＥＬディスプレイの偏光板との偏光効率を示すグラフである。 本発明の第２の実施形態による有機ＥＬディスプレイの偏光板と既存の有機ＥＬディスプレイの偏光板との透過率を比較したグラフである。 本発明の第２の実施形態による有機ＥＬディスプレイの偏光板と既存の有機ＥＬディスプレイの偏光板の偏光効率を示すグラフである。

符号の説明

１１ 第２の偏光板
１２ 第１の偏光板
２０ 有機ＥＬディスプレイパネル
２１ 基板
２２ 陽極
２３ 有機ＥＬ層
２４ 陰極

Claims (14)

1. 有機ＥＬディスプレイパネルと、
   前記パネル上に形成され、円偏光された光は直線偏光の光に、直線偏光された光は円偏光の光に変換する第１の偏光板と、
   前記第１の偏光板上に形成され、光効率の低い波長帯の光よりも光効率の高い波長帯の光をより多く吸収する偏光特性を有する第２の偏光板と、
   を備えてなることを特徴とする有機ＥＬディスプレイ。
2. 前記第１の偏光板が（λ／４）リターダーであることを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬディスプレイ。
3. 前記第２の偏光板は、光の波長及び偏光方向によって異なる光吸収特性を有する二色性染料を、延伸により一方向に配向させて作製した二色性染料系偏光板であることを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬディスプレイ。
4. 前記第２の偏光板の偏光効率の最大値は、視感度曲線の最大値に対応する波長に合わせることを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬディスプレイ。
5. 前記第２の偏光板の偏光効率の最大値は、外光の最大値に対応する波長に合わせることを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬディスプレイ。
6. 前記第２の偏光板の偏光効率及び透過率は、レッド、グリーン、ブルーの各波長ごとに異ならせて設定することを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬディスプレイ。
7. 前記第２の偏光板は、レッド及びブルー波長の領域では、透過率を高めかつ偏光効率を低下させることを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬディスプレイ。
8. 前記第２の偏光板は、ブルー波長の領域では、透過率を高めかつ偏光効率を低下させることを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬディスプレイ。
9. 基板と、
   前記基板の一面上に形成される陽極と、
   前記陽極上に形成される有機ＥＬ層と、
   前記有機ＥＬ層上に形成される陰極と、
   前記基板の他面上に形成され、円偏光された光は直線偏光の光に、直線偏光された光は円偏光の光に変換する（λ／４）リターダーと、
   前記（λ／４）リターダー上に形成され、光効率の低い波長帯の光よりも光効率の高い波長帯の光をより多く吸収する偏光特性を有する二色性染料系偏光板と、
   を備えてなることを特徴とする有機ＥＬディスプレイ。
10. 前記二色性染料系偏光板は、光の波長及び偏光方向によって異なる光吸収特性を有する二色性染料を、延伸により一方向に配向させて作製されることを特徴とする請求項９に記載の有機ＥＬディスプレイ。
11. 前記二色性染料の偏光効率の最大値は、視感度曲線の最大値に対応する波長または外光の最大値に対応する波長に合わせることを特徴とする請求項９に記載の有機ＥＬディスプレイ。
12. 前記二色性染料の偏光効率または透過率は、レッド、グリーン、ブルーの各波長ごとに異ならせて設定することを特徴とする請求項９に記載の有機ＥＬディスプレイ。
13. 前記二色性染料は、前記レッド及びブルー波長の領域では、透過率を高めかつ偏光効率を低下させることを特徴とする請求項１２に記載の有機ＥＬディスプレイ。
14. 前記二色性染料は、前記ブルー波長の領域では、透過率を高めかつ偏光効率を低下させることを特徴とする請求項１２に記載の有機ＥＬディスプレイ。
    

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