JP2008527400A - 光源 - Google Patents

Abstract

本発明は、光源（１）であって、１つ以上の光放出素子（４）と、前記１つ以上の光放射素子からの光を検出する感光手段（Ｐ）と、第１の偏光方向を備えた第１の偏光手段（３０）とを有し、前記第１の偏光手段は、前記感光手段の上又は当該感光手段を覆うように設けられる、光源に関する。第１の偏光手段は、実質的に前記第１の光放射素子と前記感光手段との間に挿入されて良い。望ましくは、光源は、前記第１の偏光方向と垂直な第２の偏光方向を備えた第２の偏光手段（３２）を更に有する。当該配置では、光放射素子（４）は、実質的に第１の偏光手段（３０）と第２の偏光手段（３２）との間に挿入される。従って、周囲光は感光手段に当たらず、及び正確な光フィードバックが達成され得る。

Description

本発明は、１つ以上の光放射素子と当該光放射素子からの光を検出する感光手段とを有する光源に関する。特に、本発明は、ディスプレイパネル又は照射源に関する。

光放射素子を備えたディスプレイ画素を利用するディスプレイパネルは、益々普及してきている。当該光放出素子は、行及び列のマトリックスに配置されたディスプレイ画素に組み込まれ又は当該ディスプレイ画素を形成する発光ダイオード（ＬＥＤ）であって良い。このようなＬＥＤに利用される光放射又はエレクトロルミネセント材料は、高分子材料（ＰＬＥＤ）又は小分子有機（ＳＭＯＬＥＤ）材料のようなこれら材料を通じ電流が伝達されるとき、光を生成するのに適する。ＰＬＥＤ及びＳＭＯＬＥＤディスプレイパネルは、高品質ディスプレイを作る新たな途を開く。これらのディスプレイパネルの利点は、自己放射技術、高輝度、広い視角、及び速い応答時間である。ＬＥＤは、電流の流れがこれらエレクトロルミネセント材料を通じ駆動され得るよう配置される。標準的に受動的に及び能動的に駆動されるマトリックスディスプレイは、区別される。アクティブマトリックスディスプレイでは、ディスプレイ画素自体が、１つ以上のトランジスターのような能動回路を有する。

上述の種類のディスプレイパネルは、光放射素子内で利用される材料の劣化の結果生じるディスプレイの不均一性、及びアクティブマトリックスディスプレイでは駆動トランジスターの材料の不均一性に苦しんでいると認識されている。

このディスプレイの不均一性は、光フィードバックを用いることにより効果的に軽減されることが分かっている。この手法では、光放射素子の光出力は監視され、及び光出力が満足できるものでない場合に補正される。例として、特許文献１は、画素内で光学的に発光ダイオードと接続され当該発光ダイオードにより生成された光束の部分を検出するフォトダイオードを有するアクティブマトリックスディスプレイ内のアクティブマトリックス画素を開示している。フォトダイオードは、光束の検出された部分に応じ画素内の余分な電荷を放電する。余分な電荷が放電されると、発光ダイオードは発光を停止する。

光フィードバックを備えた従来の光源に関連する問題は、発光ダイオードと別に、フォトダイオードが周囲光を同様に検出し得ることである。従って、発光ダイオードの状態は正確に監視されず、及び結果として光出力の補正は不適切になり得る。
欧州特許第０９６４６６ Ａ１号明細書 米国特許第６１２２１０３号明細書

本発明の目的は、改良された光フィードバック機能を備えた光源を提供することである。

当該目的は、１つ以上の光放出素子と、当該光放射素子からの光を検出する感光手段と、当該感光手段の上又は当該感光手段全体に設けられた第１の偏光方向を備えた偏光手段とを有する光源により達成される。

第１の偏光手段を光放射素子と感光手段との間に位置付けることにより、感光手段は、第１の偏光手段の第１の偏光方向と平行な偏光方向の周囲光にのみ晒される。従って、光放射素子からの光の監視は、第１の偏光手段によりフィルターされた周囲光により邪魔されることが少ない。

好適な実施例では、光放射素子、感光手段、及び第１の偏光手段は、請求項２に定められるように配置される。

本発明の特に有利な実施例は、請求項３に定められる。
当該実施例の感光手段は、交差する第１及び第２の偏光手段が効果的に周囲光を遮断するので、周囲光に殆ど晒されない。光放射素子により生成された光は、しかしながら、光束を正確に監視する感光手段へ到達し得る。上部発光では、感光手段が標準的に少なくとも部分的に光放射素子の下に配置されるので、この配置は上部発光ディスプレイパネルでは特に有利である。第２の偏光手段もまた、光源の白昼のコントラストを改善する。

請求項４に定められた本発明の実施例は、第１の偏光手段が画素を製造する際のその後の処理段階に耐え得るという利点を有する。特に有利な実施例では、第１の偏光手段は、例えばアルミニウム片のような小金属片を有するワイヤーグリッド偏光子である。このようなワイヤーグリッド偏光子は、その後の処理段階に対し強靱な性能を示し、及びワイヤーグリッド偏光子を覆うように設けられた層の平坦さのために有益である比較的薄い層として設けられて良い。

請求項６に定められた本発明の実施例は、反射型偏光子が画素の光出力を強めるという利点を有する。反射型偏光子はワイヤーグリッド偏光子であって良い。

請求項７に定められた本発明の実施例は、本発明に従い配置された感光手段の出力を、光放射素子の輝度を補正するために使用することを可能にする。このような補正は、例えば光放射素子の品質が劣化する場合、ディスプレイの均一性を達成するために、又はアクティブマトリックスディスプレイパネルの異なる画素間の駆動トランジスター間の差を補償するために有用であり得る。

請求項８に定められた本発明の実施例は、フォトダイオード又はフォトトランジスターが光源のための画素を形成する積層内に容易に実施され得るという利点を有する。

請求項９に定められた本発明の実施例は、上部発光配置の有効発光領域又は開口が大きいので、このような上部発光配置が光放射素子の寿命を延長し及び画素の輝度を強めるという利点を有する。

理解されるべき点は、上述の実施例又はそれらの態様は結合され得るということである。

請求項１１及び１２に定められた本発明の実施例は、本発明による光源の有利な適用である。ディスプレイパネルはＰＬＥＤディスプレイパネル、ＳＭＯＬＥＤディスプレイパネル又は無線と同様に有線用途の他の種類の放射型アクティブマトリックスディスプレイパネルであって良い。光放射素子は、必ずしも有機ＬＥＤである必要はなく、無機ＬＥＤであっても良い。例として、赤、緑及び青の無機ＬＥＤは、照射源に用いられて良い。このような照射源は、光強度及び色点の安定性を制御するため光フィードバックを必要として良い。

本発明は、本発明による好適な実施例を図示する添付の図面を参照して更に説明される。本発明はこの詳細な及び好適な実施例に如何様にも制限されないことが理解されるだろう。

図１は、本発明の実施例による光源１の図である。光源１は、複数の画素２を有する。画素２は共に、例えばディスプレイパネル又は照射源を表し得る照射される領域３を形成する。説明は、図２乃至６を参照してディスプレイパネルに焦点を当てる。図７では、照射源は本発明の実施例で簡単に記載される。

図２は、アクティブマトリックスディスプレイパネル３の一部の概略図を示す。ディスプレイパネル３は、規則的に配置された画素２の行及び列のマトリックスアレイを有する。画素２は、行（選択）及び列（データ）アドレス導線５及び６の交差するセットの間の交点に位置する、切り替え手段と関連付けられた光放射素子４を有する。光放射素子４は、有機発光ダイオード、及び有機エレクトロルミネセント材料の１つ以上のアクティブ層が間に挟まれる電極対を有する。図２では、簡単のため少数の画素のみが示される。実際には、画素２の数百個の行及び列があって良い。画素２は、行及び列アドレス導線のセットを介し、個々の導線のセットの端に接続された、行、走査、駆動回路７及び列、データ駆動回路８を有する周辺駆動回路によりアドレス指定される。

図３及び４は、概略図で、基礎ディスプレイ画素２、及び電圧アドレス指定動作に光フィードバックを提供し光放射素子４の光出力の監視に基づき光出力補正を提供する駆動回路配置を示す。各画素２は、光放射素子４及び関連付けられた駆動回路を有する。駆動回路は、行駆動回路７からの行導線５の行アドレスパルスによりオンに切り替えられるアドレストランジスターＴ_{ａｄｄｒｅｓｓ}を有する。アドレストランジスターＴ_{ａｄｄｒｅｓｓ}がオンに切り替えられると、データ駆動装置８からの列導線６の電圧は、画素２の残りを通過し得る。特に、アドレストランジスターＴ_{ａｄｄｒｅｓｓ}は、列導線電圧を駆動トランジスターＴ_{ｄｒｉｖｅ}及びキャパシターＣ_ｄａｔａを有する電流源に供給する。列電圧は、駆動トランジスターＴ_{ｄｒｉｖｅ}のゲートに供給される。そしてゲートは、行アドレスパルスが終了した後もキャパシターＣ_ｄａｔａにより当該電圧に保たれる。

この回路の駆動トランジスターＴ_{ｄｒｉｖｅ}はｐ型ＴＦＴとして実施され、従ってキャパシターＣ_ｄａｔａはゲート−ソース電圧を固定に保つ。この結果、トランジスターＴ_{ｄｒｉｖｅ}を通じる固定ソース−ドレイン電流が生じ、従って画素２に所望の電流源動作を提供する。

光放射素子４自体及びトランジスターＴ_{ｄｒｉｖｅ}の両方は、ディスプレイパネル３の種々のディスプレイ画素２の輝度の不均一性を増大し得る。光放射素子４の経年劣化の効果は、電流を伝達することによる発光材料の効率の低下による。大抵の場合、ＬＥＤを通過した電流が多いほど、効率は低下する。トランジスターの効果は、可動性の変動及び種々の画素２に対するトランジスターＴ_{ｄｒｉｖｅ}間の閾電圧に関連する。これは特に、アモルファスシリコンの低温多結晶シリコン（ＬＴＰＳ）素子で真である。

これらの効果は、光放射素子４の光出力を監視すること、及びそれに応じ、つまり光フィードバックに応じ駆動信号を補正することにより補償され得る。

図３の画素回路では、フォトダイオードＰは、キャパシターＣ_ｄａｔａに蓄積されたゲート電圧を放電し、輝度を低下させる。光放射素子４は、駆動トランジスターＴ_{ｄｒｉｖｅ}のゲート電圧がＴ_{ｄｒｉｖｅ}の閾電圧より下に降下し、及び次にキャパシターＣ_ｄａｔａが放電を停止すると、もはや光を放出しない。キャパシターＣ_ｄａｔａから電荷が漏れるレートは、光放射素子４の光出力Ｌの関数である。従ってフォトダイオードＰは感光フィードバック装置として機能する。Ｔ_{ｄｒｉｖｅ}がオフに切り替えられると、光放射素子４のアノード電圧は減少し、放電トランジスターＴ_{ｄｉｓｃｈａｒｇｅ}をオンに切り替えさせる。従って蓄積キャパシターＣ_ｄａｔａの残存電荷は急速に失われ、そして光放射素子４の発光はオフに切り替えられる。

ゲート−ソース電圧を保っているキャパシターＣ_ｄａｔａは放電され、光放射素子４の駆動電流は徐々に降下する。従って輝度は低下する。これはより低い光強度を生じさせる。

図４は、一定光出力Ｌを有し、光出力Ｌに依存する時間間隔の後にオフに切り替える回路を示す。

駆動トランジスターＴ_{ｄｒｉｖｅ}のゲート−ソース電圧は、蓄積キャパシターＣ_{ｓｔｏｒｅ}に保たれる。キャパシターＣ_{ｓｔｏｒｅ}は、充電トランジスターＴ_{ｃｈａｒｇｅ}を用い、充電線１０から固定電圧に充電される。従って、駆動トランジスターＴ_{ｄｒｉｖｅ}は、光放射素子４が発光するべき時に画素２へ入力されるデータと独立である一定レベルに駆動される。輝度は、デューティーサイクルを変化することにより、特に駆動トランジスターＴ_{ｄｒｉｖｅ}がオフに切り替えられる時を変化することにより制御される。

駆動トランジスターＴ_{ｄｒｉｖｅ}は、キャパシターＣ_{ｓｔｏｒｅ}を放電する放電トランジスターＴ_{ｄｉｓｃｈａｒｇｅ}を用いオフに切り替えられる。放電トランジスターＴ_{ｄｉｓｃｈａｒｇｅ}がオンに切り替えられると、キャパシターＣ_{ｓｔｏｒｅ}は急速に放電され、そして駆動トランジスターＴ_{ｄｒｉｖｅ}はオフに切り替えられる。

ゲート電圧が十分な電圧に達すると、放電トランジスターＴ_{ｄｉｓｃｈａｒｇｅ}はオンに切り替えられる。フォトダイオードＰは、光放射素子４により照射され、及び光放射素子４の光出力Ｌに依存して光電流を生成する。光電流は放電キャパシターＣ_ｄａｔａを充電し、そして特定の時間点において、キャパシターＣ_ｄａｔａにかかる電圧は、放電トランジスターＴ_{ｄｉｓｃｈａｒｇｅ}の閾電圧に達し、そして従って放電トランジスターＴ_{ｄｉｓｃｈａｒｇｅ}をオンに切り替える。当該時間は、キャパシターＣ_ｄａｔａに最初に蓄積された電荷、及び光放射素子４の光出力Ｌに依存するフォトダイオードＰからの光電流に依存する。放電キャパシターＣ_ｄａｔａは、最初にデータ電圧を蓄積し、従って初期データ及び光フィードバックの両方は回路のデューティーサイクルに影響する。

理解されるべき点は、光フィードバックを備えた画素回路の多くの代案の実施例が存在することである。

本発明は、図５乃至６を参照して一般的に説明される。

図５及び６は、基盤２０に配置された、ディスプレイパネル３の画素２を図示する。基盤２０は、図３及び４を参照してより詳細に議論されたように、画素回路２１及び感光手段Ｐを有する。画素回路２１は、光放射素子４に接続される。感光手段Ｐは、例えばＳｉ：Ｈ ＮＩＰフォトダイオードである。しかしながら、他の種類のフォトダイオード又はフォトトランジスターのような他の種類の感光手段Ｐが適用されても良い。更に、基盤２０は電力線２２を有する。

平坦化層２３は、画素回路２１及び感光手段Ｐの上に置かれる。光放射素子４のスタックは、標準的にアノードであり及び高い仕事関数の材料、例えばインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）、白金又は金を有し、画素回路２１と接する第１の電極層２４と、任意のバッファー層である、例えばポリエチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＯＴ）層及び例えばポリフェニレンビニレン（ＰＰＶ）を有する発光層のような有機層２５と、第２の電極層２６と、を有する。第２の電極層２６は、一般的にカソード層として参照され、金属製であって良い。しかしながら、上部発光画素では、カソード層は、光放射素子４により放出される光Ｌに対し透過であるべきである。カソード層２６は、例えばＩＴＯ、酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）又はアルミニウム亜鉛酸化物製であって良い。代案として又は更に、望ましくは低い仕事関数を有する薄膜金属層（標準的に数１０ナノメートル）が適用されて良い。標準的な構成は、薄膜金属、例えば銀又はアルミニウムを有するバリウム、マグネシウム、フッ化リチウム又はカルシウムのような低い仕事関数の金属を有する。

理解されるべき点は、画素２が更なる層を有して良く、当該層のいくつかは図６に示されることである。例として、画素２は、電気的絶縁及びエレクトロウェッティングのために絶縁層２７を有する。特に関連する層は、基盤２０、つまり上部放射画素２から離れている光放射素子４からの光Ｌを反射する反射層（図６に示されない）であって良い。反射層は、標準的に第１の電極層２５に又は第１の電極層２５の近くに設けられる。しかしながら、理解されるべき点は、反射層が感光手段Ｐへ達する光Ｌの経路を遮断するように配置されるべきでないことである。反射層が一般に従来知られており、本願明細書で更なる説明を必要としないと考えられる。

図５及び６に示されるように、各画素２は、第１の偏光手段３０の下に置かれた感光手段Ｐを有する。第１の偏光手段３０は、感光手段Ｐの上部に直接設けられて良い。第１の偏光手段３０は、実質的に光放射素子４と感光手段Ｐとの間に挿入され、従って感光手段Ｐは画素２に入る周囲光Ｅの経路内に位置付けられる。第１の偏光手段３０は、ｘ方向に平行な第１の偏光方向を有する。第１の偏光手段３０は、ワイヤーグリッド偏光子を有して良い。ワイヤーグリッド偏光子３０は、一連の小型アルミニウム片３１を有する。このようなワイヤーグリッド偏光子は、例えばＭｏｘｔｅｋ社の特許文献２に記載される。当該ワイヤーグリッド偏光子の構造、製造方法及び機能は参照することにより本願に組み込まれる。ワイヤーグリッド偏光子３０は、ＩＴＯ層２４の蒸着、及び標準的に約３００℃で実行される酸化シリコン絶縁層２７の形成のような画素２を製造する際に必要な処理段階に、容易に耐え得る。理解されるべき点は、しかしながら、第１の偏光手段が液晶と高分子材料との混合のような有機偏光子を有することである。

第１の偏光手段３０は、反射型偏光子であって良い。このような反射型偏光子は光Ｌを反射する。光ＬはフォトダイオードＰへ透過されず、つまり基盤２０から離される。

画素２は、第１の偏光手段３０の第１の偏光方向と実質的に垂直な第２の偏光方向（ｙ方向）を備えた第２の偏光手段３２を更に有する。光放射素子４は、実質的に第１の偏光手段３０と第２の偏光手段３２との間に挿入される。

理解されるべき点は、偏光手段が、波長板と組み合わされた円形偏光子又は線形偏光子又はそれらの組み合わせのような複数の部分を有して良いことである。

動作中、駆動回路２１からの信号は、光放射素子４からの光放出Ｌをトリガーする。光の約５０％は画素２から直接出力され、残りの部分は基盤２０へ向けられる。ワイヤーグリッド偏光子３０の第１の偏光方向と平行な偏光方向を備えた残りの部分の部分は、フォトダイオードＰに当たる。この光は従って確実に監視され、及び例えば図３及び４を参照して記載されたように光出力の補正のために用いられて良い。

画素２の外側からの周囲光Ｅは、第２の偏光手段３２の第２の偏光方向と平行な偏光方向を備えた光の場合のみ、第２の偏光手段３２を通過する。しかしながら、第１及び第２の偏光手段３０、３２の交差した偏光方向（つまり第１の偏光方向と第２の偏光方向の垂直方位）の結果として、第２の偏光手段３２を通過した周囲光Ｅは、第１の偏光手段３０により効果的に遮断され、及びフォトダイオードＰに当たらない。結果として、光放射素子４から放出された光がフォトダイオードＰに当たることが可能であり、同時に周囲光Ｅは効果的に遮断され及び光放射素子４の監視を邪魔しない。

第２の偏光手段３２を通過する周囲光Ｅは画素２における反射後、第２の偏光手段３２により遮断されるので、第２の偏光手段３２は画素２の白昼のコントラストを改善する。

既に記載されたように、フォトダイオードＰに当たらない残りの部分を反射し基盤から離すことは有利であり得る。これは、画素スタック２内の反射ワイヤーグリッド偏光子３０及び反射層を利用することにより達成され得る。光Ｌの非透過又は反射部分は、第２の偏光手段３２を通じ透過されるために適切な偏光を有し、及び従って画素２の光出力に貢献する。

図７は、光放射素子４を有する照射源１を示す。照射源１は、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）及び青（Ｂ）の光放射素子４と前記光放射素子４からの光Ｌを検出する感光手段Ｐとを有する白色光照明器具である。第１の偏光手段３０は、フォトダイオードＰを覆うように設けられる。また第１の偏光手段３０の偏光方向と実質的に垂直な偏光方向を備えた第２の偏光手段は、光放射素子４を覆うように設けられる。第１の偏光手段３０は、フォトダイオードＰを周囲光Ｅから実質的に遮蔽する。

留意すべき点は、以上に説明された実施例は本発明を説明するものであり、本発明を制限するものではないことである。当業者は、請求の範囲から逸脱することなく、多くの代替の実施例を考案できるだろう。本発明の主旨は、光放射素子と感光手段との間に偏光手段を設け、従って周囲光の遮断が効果的に実行され得ることに関する。感光手段の周囲光からの遮断は、幾何学的遮蔽に依存するだけでなく、偏光減少を利用する。請求項では、括弧内の如何なる参照符号も、請求項を制限すると見なされるべきではない。「有する」の表現は、請求項に記載された以外の構成要素又は段階の存在を排除するものではない。要素に付される単数表記の語は、当該要素の複数の存在を排除するものではない。特定の手段が相互に異なる従属請求項で引用されることは、これら手段の組み合わせが効果的に利用できないことを示すものではない。

本発明の実施例による光源を図示する。 アクティブマトリックスディスプレイパネルの実施例の概略図を示す。 第１の知られている光フィードバック画素設計を示す。 第２の知られている光フィードバック画素設計を示す。 本発明の実施例による、概略の画素の図を示す。 本発明の実施例によるディスプレイ画素層スタックの一部の断面図を示す。 本発明の実施例による照射源の断面図を示す。

Claims (12)

1. 光源であって、１つ以上の光放出素子と、前記１つ以上の光放射素子からの光を検出する感光手段と、第１の偏光方向を備えた第１の偏光手段とを有し、前記第１の偏光手段は、前記感光手段の上又は当該感光手段を覆うように設けられる、光源。
2. 画素の配列を有し、前記画素のそれぞれは：
   −光放出素子；
   −前記光放射素子からの光を検出する感光手段；
   −前記第１の偏光方向を備えた第１の偏光手段、を有し、前記第１の偏光手段は、実質的に前記光放射素子と前記感光手段との間に挿入される、請求項１記載の光源。
3. 前記光源は、前記第１の偏光方向と実質的に垂直な第２の偏光方向を備えた第２の偏光手段を更に有し、前記光放射素子は、実質的に前記第１の偏光手段と前記第２の偏光手段との間に挿入される、請求項２記載の光源。
4. 前記第１の偏光手段は、無機偏光子を有する、請求項１記載の光源。
5. 前記無機偏光子は、ワイヤーグリッド偏光子を有する、請求項４記載の光源。
6. 前記第１の偏光手段は、反射型偏光子を有する、請求項１記載の光源。
7. 前記感光手段は、前記光の輝度を表す出力を生成するために適応され、及び前記画素のそれぞれは前記光放射素子を通じる電流を駆動する駆動回路を有し、前記駆動回路は、前記感光手段の前記出力に応じ制御される、請求項１記載の光源。
8. 前記感光手段は、フォトダイオード又はフォトトランジスターを有する、請求項１記載の光源。
9. 電極は配置された前記光放射素子を覆うように設けられ、前記光放射素子を通じる電流を駆動し、前記電極は、前記光放射素子の前記光に対し実質的に透過である、請求項１記載の光源。
10. 前記光放射素子は、有機発光ダイオードである、請求項１記載の光源。
11. 前記光源は、ディスプレイパネル、望ましくは上部発光ディスプレイパネルである、請求項１記載の光源。
12. 前記光源は、赤、緑及び青の光放射素子を有する照射源である、請求項１記載の光源。
    

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