JP2007324113A - バックライトユニット及びこれを備えた液晶表示装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】生産性を低下させずに光が導かれる効率を向上させて、高輝度及び低消費電力を達成できる有機発光素子を利用したバックライトユニット及びこれを備えた液晶表示装置を提供する。
【解決手段】
基板と、
前記基板上に備えられ、白色光を発光する有機発光素子と、
前記有機発光素子を密封するように前記基板に取り付けられる密封部材と、
前記有機発光素子から発光した光が導出される側に位置し、前記基板、前記有機発光素子、及び前記密封部材の面のうち一面に位置する光散乱膜と、
を備えるバックライトユニットを提供する。
【選択図】図１
【解決手段】
基板と、
前記基板上に備えられ、白色光を発光する有機発光素子と、
前記有機発光素子を密封するように前記基板に取り付けられる密封部材と、
前記有機発光素子から発光した光が導出される側に位置し、前記基板、前記有機発光素子、及び前記密封部材の面のうち一面に位置する光散乱膜と、
を備えるバックライトユニットを提供する。
【選択図】図１
Description
本発明は、バックライトユニット及びこれを備えた液晶表示装置に関する。さらに詳細には、輝度を大幅に向上させうる有機発光素子を利用したバックライトユニット及びこれを備えた液晶表示装置に関する。
最近、液晶表示装置のバックライトユニットとして有機発光素子を利用することが多く試みられている。
しかし、有機発光素子を液晶表示装置のバックライトユニットとして使用することは、既存の蛍光ランプを利用したバックライトユニットに比べて消費電力が大きく、輝度が低いため実際に適用するには限界があった。
したがって、有機発光素子を液晶表示装置のバックライトユニットとして使用するためには、消費電力を減少させ、輝度を向上させるとの課題の解決が強く望まれている。
有機発光素子において輝度を向上させるための方法として、光共振構造を採用することが一般的に知られている。このような光共振構造は、有機発光素子の内部距離、すなわち、有機発光素子をなす各層における共振を行なう反射層と半透過反射層との距離を細密に調節する必要がある。
しかし、前記のような光共振距離を調節することは、有機発光素子の各層がÅ〜μｍの単位の薄膜で蒸着されるため、実際には、非常に精密な工程を必要とする。これにより、光共振を得るためには、生産収率が低下し、製造コストが上昇するという問題がある。
本発明は、前記問題点を解決するためのものであって、生産性を低下させずに光の導出効率を向上させて、高輝度及び低消費電力を達成できる有機発光素子を利用したバックライトユニット及びこれを備えた液晶表示装置を提供するところに課題がある。
前記課題を解決するために、本発明は、
基板と、
前記基板上に備えられ、白色光を発光する有機発光素子と、
前記有機発光素子を密封するように前記基板に取り付けられる密封部材と、
前記有機発光素子から発光した光が導出される側に位置し、前記基板、前記有機発光素子、及び前記密封部材の面のうち一面に位置する光散乱膜と、
を備えるバックライトユニットを提供する。
基板と、
前記基板上に備えられ、白色光を発光する有機発光素子と、
前記有機発光素子を密封するように前記基板に取り付けられる密封部材と、
前記有機発光素子から発光した光が導出される側に位置し、前記基板、前記有機発光素子、及び前記密封部材の面のうち一面に位置する光散乱膜と、
を備えるバックライトユニットを提供する。
また、本発明は、
液晶表示パネルと、
基板と、
前記基板上に備えられ、白色光を発光する有機発光素子と、
前記有機発光素子を密封するように前記基板に結合される密封部材と、
前記有機発光素子から発光した光が導かれる側に位置し、前記基板、前記有機発光素子、及び前記密封部材の面のうち一面に位置する光散乱膜と、
を備える前記液晶表示パネルの一側に位置するバックライトユニットと、
を備える液晶表示装置を提供する。
液晶表示パネルと、
基板と、
前記基板上に備えられ、白色光を発光する有機発光素子と、
前記有機発光素子を密封するように前記基板に結合される密封部材と、
前記有機発光素子から発光した光が導かれる側に位置し、前記基板、前記有機発光素子、及び前記密封部材の面のうち一面に位置する光散乱膜と、
を備える前記液晶表示パネルの一側に位置するバックライトユニットと、
を備える液晶表示装置を提供する。
本発明によれば、次のような効果を得ることができる。
第１に、光散乱膜により傾斜方向に出射する光の全反射を抑制し、光の散乱によって輝度をさらに向上させることができる。
第２に、高輝度のバックライトユニットを提供することができる。
第３に、低消費電力の有機発光表示装置をバックライトユニットとして好適に使用できる。
以下、添付した図面を参照して、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が実施することができるように詳細に説明する。しかし、本発明は多様に相異した形態で実現でき、下記に説明する実施形態に限定されない。
本発明の好ましい一実施形態は、
基板と、
前記基板上に備えられ、白色光を発光する有機発光素子と、
前記有機発光素子を密封するように前記基板に取り付けられる密封部材と、
前記有機発光素子から発光した光が導出される側に位置し、前記基板、前記有機発光素子、及び前記密封部材の面のうち一面に位置する光散乱膜と、
を備えるバックライトユニットである。
基板と、
前記基板上に備えられ、白色光を発光する有機発光素子と、
前記有機発光素子を密封するように前記基板に取り付けられる密封部材と、
前記有機発光素子から発光した光が導出される側に位置し、前記基板、前記有機発光素子、及び前記密封部材の面のうち一面に位置する光散乱膜と、
を備えるバックライトユニットである。
ここで図１について説明すると、図１は、本発明の好ましい一実施形態による液晶表示装置を概略的に示す断面図である。
図１を参照すれば、本発明の好ましい一実施形態による液晶表示装置は、液晶表示パネル１と、該液晶表示パネル１の一方の側に位置するバックライトユニット２とを備える。
前記液晶表示パネル１としては、薄膜トランジスタ液晶ディスプレイ（ＴＦＴ ＬＣＤ）、ＳＮＴ液晶ディスプレイ（ＳＴＮ ＬＣＤ）などの、多様なＬＣＤパネルがいずれも適用可能であるが、その他に、モノカラー液晶表示パネルも適用可能であり、カラーフィルタを備え、複数個の画素を含むフルカラー液晶表示パネルも適用可能である。そして、前記液晶表示パネル１は少なくとも一つの偏光子を含むことができる。
また、図面で示していないが、前記液晶表示パネル１とバックライトユニット２との間には、プリズムシートのような集光子を少なくとも一つ以上さらに備えてもよい。
本発明における前記バックライトユニット２は、白色光を発光する有機発光素子を含む。
すなわち、本発明の一実施形態によるバックライトユニット２は、基板２１上に有機発光素子を含む有機発光部２２が備えられ、該有機発光部２２を密封するように前記基板２１に密封部材２３が接合した、すなわち取り付けられた構造を有する。
図１による実施形態において、前記密封部材２３は、透光型のガラス材または透光型のプラスチック材が使用されうるが、これらに限定されるものではない。
この密封部材２３は、前記有機発光部２２のエッジに沿ってシーラントまたはフリットなどの密封用の接合剤２４によって前記基板１に接合できる。
前記基板２１は、ＳｉＯ２を主成分とするガラス材の基板が使用されうるが、必ずしもこれに限定されるものではなく、プラスチック材または金属材などが使用可能である。
図１に示された本発明の一実施形態において、前記バックライトユニット２は、有機発光部２２から、密封部材２３の方向に光が導かれる、いわゆる、前面発光型の有機発光表示装置となりうる。
このような図１による本発明の一実施形態のバックライトユニット２において、光が導かれる密封部材２３の前面に、光散乱膜２５を備える。すなわち、当該実施形態においては、光が前記密封部材を介して導出されうる。
このように前記光散乱膜２５を備えることによって、密封部材２３を透過して導出される光が密封部材２３の面で全反射されることを防止することができる。
これは、バックライトユニット２における有機発光部２２から照射された光が、密封部材２３を透過する際、密封部材２３の面で密封部材２３と空気との屈折率差による全反射が起こらないからである。
かような態様とすることにより、高輝度および低消費電力を達成できる液晶表示装置を提供することができる。
なお、基板、有機発光素子、及び密封部材の面のうち一面に位置する光散乱膜２５の厚さには特に制限はない。
本発明の一実施形態では、この密封部材２３の外側に光散乱膜２５を位置させることによって、光散乱膜２５を位置させない場合においては、密封部材２３と空気との界面で全反射されて取り出されない光が、密封部材２３を透過できるようにする。
換言すると、当該実施形態においては、光散乱膜が、前記密封部材の外側に位置されうる。
すなわち、本発明は、図２に示すように、全反射角度で密封部材２３に入射される光も、前記光散乱膜２５がその全反射を防止して外側に取り出すことができるのである。これにより、光が外側に導出される効率が非常に向上でき、高輝度及び低消費電力を達成できる。
前記のような光散乱膜２５は、光を散乱させて輝度を向上させることができるものであれば、いかなるものであっても良い。
図３は、光散乱膜２５の一例を示す図である。図３に示す光散乱膜２５は、透明接着層２５３によって密封部材２３に接合する。
図３に示すとおり、光散乱膜２５は、透明な樹脂層２５１と、該樹脂層２５１に内在される散乱粒子２５２とを備えうる。
樹脂層２５１は、スチレン系樹脂、アクリル系樹脂、ビニルエステル系樹脂、ビニルエーテル系樹脂、ハロゲン含有樹脂、オレフィン系樹脂、ポリフェニレンエーテル系樹脂、ポリフェニレンスルフィド系樹脂、セルロース誘導体、シリコン樹脂、ゴム、またはエラストマーなどから適宜組み合わせて選択できる。
散乱粒子２５２は、アルミニウム、銀、金などの光反射性金属微粒子が含まれうる。しかし、必ずしもこれに限定されるものではなく、前記樹脂層２５１と屈折率が異なる粒子であれば、いかなるものであっても良い。
図３に示す、このような実施形態による光散乱膜２５は、光散乱膜２５の表面に直交する方向に入射する入射光の直進透過率に比べて、表面に傾斜方向に入射する入射光の直進透過率がさらに高い。したがって、全体的に液晶表示パネル１方向への光をさらに増加させうる。
図４は、光散乱膜２５の他の一例を示す図である。図４に示す光散乱膜２５も、透明接着層２５３によって密封部材２３の全面に接合する。
図４に示す光散乱膜２５は、透明なベースフィルム２５４上に光散乱パターン２５５がプリンティングまたはコーティングされた形態で備えられうる。
前記ベースフィルム２５４は、透明な樹脂材から形成されうるが、スチレン系樹脂、アクリル系樹脂、ビニルエステル系樹脂、ビニルエーテル系樹脂、ハロゲン含有樹脂、オレフィン系樹脂、ポリフェニレンエーテル系樹脂、ポリフェニレンスルフィド系樹脂、セルロース誘導体、シリコン樹脂、ゴム、またはエラストマーなどから適宜組合せて選択できる。
前記光散乱パターン２５５は、前記ベースフィルム２５４の前面に白色塗料でプリンティングするか、またはアルミニウム、銀、金のような光散乱性金属によって所定のパターンにコーティングする。
図５は、このような光散乱膜２５のさらに他の一例であって、前記のような光散乱パターン２５５を、密封部材２３の全面に直接プリンティングまたはコーティングして光散乱膜２５を形成する。
図４及び図５に示すような態様とすることで、光散乱パターン２５５を有する光散乱膜２５によって密封部材２３の面に、傾斜方向に入射される光の全反射を抑制し、光の散乱により、輝度がさらに向上させうる。
一方、図１に示す有機発光部２２は、白色光を発光する有機発光素子（ＯＬＥＤ）を備える。
この有機発光素子（ＯＬＥＤ）は、図６に示すように、基板２１上に形成された第１電極２２１と、これに対向した第２電極２２２と、これら第１電極２２１および第２電極２２２の間に介在する有機層２２３、２２４、２２５を備えうる。
第１電極２２１及び第２電極２２２は、それぞれアノード及びカソードとして作用できるが、その極性は逆であってもよい。
前記第１電極２２１は、アノードとして作用する場合には、仕事関数の高い導電体を含め、カソードとして作用する場合には、仕事関数の低い導電体を含める。第２電極２２２もカソードとして作用する場合には、仕事関数の低い導電体を含め、アノードとして作用する場合には、仕事関数の高い導電体を含めるとよい。
仕事関数の高い導電体としては、ＩＴＯ、Ｉｎ２Ｏ３、ＺｎＯ、ＩＺＯなどの透明導電性酸化物や、Ａｕなどの貴金属が使用されうる。
仕事関数の低い導電体としては、Ａｇ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｌｉ、Ｃａ、ＬｉＦ／Ｃａ、ＬｉＦ／Ａｌなどが使用されうる。
図１及び図６に示すように、前面発光型の構造では、前記第１電極２２１は光反射体を含め、前記第２電極２２２は透光型とするとよい。
このために、前記第１電極２２１がアノードとして作用する場合には、Ａｇ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｎｄ、Ｉｒ、Ｃｒ、及びそれらの混合物からなる群から選択される少なくとも一種で光反射体を形成する。また、該反射体上に仕事関数の高いＩＴＯ、ＩＺＯ、ＺｎＯ、またはＩｎ２Ｏ３などを成膜して形成するとよい。
そして、第１電極２２１がカソードとして作用する場合には、仕事関数の低く、光反射の可能なＡｇ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｌｉ、Ｃａ、ＬｉＦ／Ｃａ、ＬｉＦ／Ａｌなどで形成するとよい。
前記第２電極２２２がカソードとして作用する場合には、仕事関数の低いＬｉ、Ｃａ、ＬｉＦ／Ｃａ、ＬｉＦ／Ａｌ、Ａｌ、Ｍｇ、Ａｇなどの金属で半透過膜となるように薄く形成してもよい。
もちろん、このような金属半透過膜上にＩＴＯ、ＩＺＯ、ＺｎＯ、またはＩｎ２Ｏ３などの透明導電体を形成することで薄さによる高抵抗問題を補完できる。
第２電極２２２がアノードとして作用する場合には、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＺｎＯ、またはＩｎ２Ｏ３などで成膜して形成することができる。
第１有機層２２３及び第２有機層２２５は、アノード及びカソードからの正孔及び電子の流れを促進させるためのものであって、第１電極２２１がアノードである場合、第１有機層２２３は、正孔注入／輸送層となり、第２有機層２２５は、電子注入／輸送層となる。そして、第１電極２２１がカソードである場合、第１有機層２２３は、電子注入／輸送層となり、第２有機層２２５は、正孔注入／輸送層となる。
発光層２２４は、白色発光の可能な単一の有機化合物を使用するか、または互いに異なる色相の二層以上の有機発光層を積層して形成できる。
二層以上の有機発光層を積層して形成する場合には、赤色発光層、緑色発光層、及び青色発光層の順に積層して形成でき、赤色と緑色の混合層上に空色層を積層して形成してもよい。
白色発光をなす方法は、この他にも多様に適用可能である。
前記のような有機発光素子（ＯＬＥＤ）は、受動駆動型（Ｐａｓｓｉｖｅ Ｍａｔｒｉｘ ｔｙｐｅ：ＰＭ）及び能動駆動型（Ａｃｔｉｖｅ Ｍａｔｒｉｘ ｔｙｐｅ：ＡＭ）の素子でありうる。
受動駆動型及び能動駆動型の構造は、既存のいかなる構造にも適用可能である。
以上、説明したような有機発光表示装置の有機発光素子は、複数個の画素を有するように備えられうるが、必ずしもこれに限定されるものではなく、前記有機発光素子が、面発光型発光素子であってもよい。また、平面発光型有機発光素子であってもよい。
また、バックライトユニットとしては、有機発光素子が、白色光を発光する単一層の発光層を有してもよい。
また、有機発光部が複数個の画素を含む場合には、この有機発光部の各画素は、液晶表示パネル１の各画素に対応するように位置してもよい。
一方、前記有機発光素子（ＯＬＥＤ）を有する有機発光部２は、図７に示すように、保護膜２６によって覆われうる。
この保護膜２６は、有機発光部２上に製膜工程によって形成されるものであって、有機発光素子を酸素や湿気から保護する。
この保護膜２６は、透明な無機物及び／または有機物から形成されうる。
前記無機物としては、酸化金属、窒化金属、炭化金属、酸窒化金属、及びそれらの混合物が使用されうる。酸化金属としては、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化インジウム、酸化スズ、酸化インジウムスズ、及びそれらの混合物が使用されうる。窒化金属としては、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、及びそれらの混合物が使用されうる。炭化金属としては、炭化ケイ素が使用され、酸窒化金属としては、酸窒化ケイ素が使用されうる。それ以外に、無機物としてシリコンが使用され、シリコン及びメタルそれぞれのセラミック誘導体が使用されうる。
さらに、ＤＬＣ（ｄｉａｍｏｎｄ−ｌｉｋｅ ｃａｒｂｏｎ）なども使用可能である。
有機物としては、有機ポリマー、無機ポリマー、有機金属ポリマー、及びハイブリッド有機／無機ポリマーなどが使用され、アクリル樹脂が使用されうる。
図７のような態様とすることによって、保護膜２６が有機膜を保護することとなり、寿命をさらに延ばすことができうる。
また、図８に示すように、無機物層２６１、２６３と有機物層２６２とが交互に積層された構造で形成されてもよい。もちろん、無機物層と有機物層との積層順序は、図８に限定されず、有機物／無機物／有機物の順に形成されてもよく、図８のように３層構造に限定されず、複数層がさらに形成されてもよい。
このような保護膜２６の構造は、以下のあらゆる実施形態に適用されうるが、好ましくは有機発光素子上に位置する。そして、光散乱膜は、前記保護膜上に位置してもよいし、前記保護膜と前記有機発光素子との間に介在してもよい。
図１及び図７の実施形態では、有機発光部２２と密封部材２３との間に空間が形成されている構造となっているが、本発明が必ずしもこれに限定されるものではなく、この空間がアクリルなどの樹脂材や、不活性ガスなどで充填されるか、この空間に水分を吸収できる吸湿材が配置されることもある。これは、以下のあらゆる実施形態に同一に適用される。
図９は、本発明の好ましい他の一実施形態を示す図であって、前述したような前面発光型の有機発光表示装置からなるバックライトユニット２において光散乱膜２５が密封部材２３と有機発光部２２との間に位置しうる。
さらに詳細には、この光散乱膜２５は、前記有機発光素子に対向する前記密封部材の面に位置しうる。
図９のような態様とすることによって、光散乱膜２５が、密封部材２３の内面に位置するので、バックライトユニットを更に薄型で形成することができ、密封部材２３の表面にプリズムシート、偏光フィルムなど、光学素子をさらに形成する場合、取り付けが容易となる。
もちろん、前記光散乱膜２５は、図１０に示すように、有機発光部２２を覆うように形成されてもよい。
図１０のような態様とすることによって、光散乱膜２５が、保護膜の機能を兼ねられるので、構造がさらに容易となる。
図１１及び図１２は、本発明のさらに他の一実施形態を示す図であって、基板２１の方向に光が導かれる背面発光型の有機発光表示装置をバックライトユニット２として使用した例である。すなわち、光が前記基板を介して導出されるバックライトユニットの形態である。
この場合、光散乱膜２５は、図１１に示すように、基板２１の外側、すなわち、基板２１の液晶表示装置１に向かう面に形成されることもある。
要するに、この実施形態においては、光が、前記基板を介して導出されうる。
また、光散乱膜２５が、前記有機発光素子が設けられている前記基板の面の反対面に位置していてもよい。
また、図１２に示すように、光散乱膜２５が、基板２１の内側に位置しても、すなわち、光散乱膜が、前記基板と前記有機発光素子との間に介在してもよい。
図１１のような態様とすることによって、単純な背面発光構造に採用でき、生産性を一層高めることができる。
図１２のような態様とすることによって、光散乱膜２５を基板の内面に形成することにより、さらにシンプルな構造の実現が可能である。
上述の通り本発明は、
液晶表示パネルと、
前記液晶表示パネルの一側に位置する、上記に詳説したバックライトユニットと、
を備える液晶表示装置をも提供する。かようなバックライトを備えた液晶表示装置は、高輝度及び低消費電力などの点から、非常に好ましい。
液晶表示パネルと、
前記液晶表示パネルの一側に位置する、上記に詳説したバックライトユニットと、
を備える液晶表示装置をも提供する。かようなバックライトを備えた液晶表示装置は、高輝度及び低消費電力などの点から、非常に好ましい。
本発明は、図面に示した実施形態を参考として説明したが、これは、例示的なものに過ぎず、当業者であれば、これから多様な変形及び均等な他の実施形態が可能であることが理解されるであろう。したがって、本発明の技術的範囲は、特許請求の範囲に記載の技術的思想によって決定されねばならない。
本発明は、液晶表示装置関連の技術分野に好適に用いられる。
１ 液晶表示パネル
２ バックライトユニット
２１ 基板
２２ 有機発光部
２３ 密封部材
２４ 接合剤
２５ 光散乱膜
２６ 保護膜
２２１ 第１電極
２２２ 第２電極
２２３ 第１有機層
２２４ 発光層
２２５ 第２有機層
２５１ 樹脂層
２５２ 散乱粒子
２５３ 透明接着層
２５４ ベースフィルム
２５５ 光散乱パターン
２６１、２６３ 無機物層
２６２ 有機物層
２ バックライトユニット
２１ 基板
２２ 有機発光部
２３ 密封部材
２４ 接合剤
２５ 光散乱膜
２６ 保護膜
２２１ 第１電極
２２２ 第２電極
２２３ 第１有機層
２２４ 発光層
２２５ 第２有機層
２５１ 樹脂層
２５２ 散乱粒子
２５３ 透明接着層
２５４ ベースフィルム
２５５ 光散乱パターン
２６１、２６３ 無機物層
２６２ 有機物層
Claims (15)
- 基板と、
前記基板上に備えられ、白色光を発光する有機発光素子と、
前記有機発光素子を密封するように前記基板に取り付けられる密封部材と、
前記有機発光素子から発光した光が導出される側に位置し、前記基板、前記有機発光素子、及び前記密封部材の面のうち一面に位置する光散乱膜と、
を備えるバックライトユニット。 - 光が、前記基板を介して導出される請求項１に記載のバックライトユニット。
- 前記光散乱膜が、前記有機発光素子が設けられている前記基板の面の反対面に位置する請求項１または２に記載のバックライトユニット。
- 前記光散乱膜が、前記基板と前記有機発光素子との間に介在する請求項１または２に記載のバックライトユニット。
- 光が、前記密封部材を介して導出される請求項１に記載のバックライトユニット。
- 前記光散乱膜が、前記有機発光素子と密封部材との間に位置する請求項１または５に記載のバックライトユニット。
- 前記光散乱膜が、前記有機発光素子に対向する前記密封部材の面に位置する請求項１または６に記載のバックライトユニット。
- 前記有機発光素子上に位置する保護膜をさらに備え、
前記光散乱膜は、前記保護膜上に位置する請求項１〜７のいずれか１項に記載のバックライトユニット。 - 前記有機発光素子上に位置する保護膜をさらに備え、
前記光散乱膜が、前記保護膜と前記有機発光素子との間に介在する請求項１〜８のいずれか１項に記載のバックライトユニット。 - 前記光散乱膜が、前記密封部材の外側に位置する請求項１〜９のいずれか１項に記載のバックライトユニット。
- 前記有機発光素子が、複数個の画素を含む請求項１〜１０のいずれか１項に記載のバックライトユニット。
- 前記有機発光素子が、面発光型発光素子である請求項１〜１１のいずれか１項に記載のバックライトユニット。
- 前記有機発光素子が、白色光を発光する単一層の発光層を有する請求項１〜１２のいずれか１項に記載のバックライトユニット。
- 前記有機発光素子が、白色光を発光する少なくとも２層の発光層を有する請求項１〜１３のいずれか１項に記載のバックライトユニット。
- 液晶表示パネルと、
前記液晶表示パネルの一側に位置する、請求項１〜１４のいずれか１項に記載のバックライトユニットと、
を備える液晶表示装置。
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Legal Events
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