JP2011018554A - Display device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、発光素子を用いた表示装置に関する。 The present invention relates to a display device using a light emitting element.
有機EL素子は、電流駆動によって発光を生じさせる。この有機EL素子の駆動方法としては、画素を構成する有機EL素子の選択のためにスイッチング素子を使用するアクティブ駆動方式や、スイッチング素子を使用しないパッシブ駆動方式がある。フルカラー表示の有機ELディスプレイでは、画素レベルでRGBの異なる色を表示するために、有機層がRGBのいずれかの色で発光する3色の有機EL素子により1画素を形成するものが知られている。 The organic EL element emits light by current driving. As a driving method of this organic EL element, there are an active driving system using a switching element for selecting an organic EL element constituting a pixel and a passive driving system not using a switching element. In a full-color organic EL display, in order to display different colors of RGB at the pixel level, it is known that an organic layer forms one pixel by three colors of organic EL elements that emit light of any of RGB colors. Yes.
また、有機層がRGBのいずれかの色で発光する有機EL素子を用いてカラー表示を行う表示装置において、有機EL素子の発光面側にカラーフィルタを積層し、カラーフィルタにより色純度を調整することが提案されている(例えば、特許文献1参照)。 Also, in a display device that performs color display using an organic EL element that emits light in any one of RGB colors, a color filter is stacked on the light emitting surface side of the organic EL element, and the color purity is adjusted by the color filter. Has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
しかし、RGBのいずれかの色で発光する3色の有機EL素子毎に、異なるカラーフィルタを形成するには、3回に分けてカラーフィルタを形成せねばならず、手間がかかる。また、カラーフィルタを設けることで、視野角が狭くなるという問題もある。 However, in order to form a different color filter for each of the three colors of organic EL elements that emit light in any one of RGB colors, the color filter must be formed in three steps, which is troublesome. There is also a problem that the viewing angle is narrowed by providing the color filter.
本発明の課題は、簡易な構造で色純度を向上させることができる表示装置を提供することである。 An object of the present invention is to provide a display device that can improve color purity with a simple structure.
以上の課題を解決するため、本発明の第1の態様によれば、発光素子を有して、基板上に配列された複数の画素と、前記発光素子の発光面側に、前記複数の画素に跨って設けられ、前記各画素の前記発光素子から出射された光の一部を透過して外部に出射する単一のバンドパスフィルタと、を備え、前記各画素における前記発光素子は、カラー表示を行う複数の発光色の何れかの発光色を有し、前記バンドパスフィルタの光の波長に対する透過率は、前記複数の画素の前記発光素子の発光スペクトル分布における、前記複数の発光色の各々に対する発光スペクトルのピーク波長を含む特定の波長領域に極大値を有し、前記波長領域から前記特定の波長領域を除いた残余の波長領域に極小値を有することを特徴とする表示装置が提供される。 In order to solve the above problems, according to the first aspect of the present invention, a plurality of pixels having a light emitting element and arranged on a substrate, and the plurality of pixels on the light emitting surface side of the light emitting element. A single band-pass filter that transmits part of the light emitted from the light emitting element of each pixel and emits the light to the outside, and the light emitting element in each pixel is a color filter. The light emission color of any one of a plurality of emission colors for display, and the transmittance of the bandpass filter with respect to the wavelength of the light of the plurality of emission colors in the emission spectrum distribution of the light emitting element of the plurality of pixels. Provided is a display device having a maximum value in a specific wavelength region including a peak wavelength of an emission spectrum for each, and a minimum value in a remaining wavelength region excluding the specific wavelength region from the wavelength region Is done.
好ましくは、前記バンドパスフィルタを透過して外部に出射される出射光における、前記複数の発光色における少なくとも一つの特定の発光色に対するスペクトル分布の強度における半値幅は、当該特定の発光色に対応する前記発光素子から出射された光のスペクトル分布における半値幅より狭くなっている。
好ましくは、前記バンドパスフィルタの前記半値幅は、15nm〜50nmの値を有する。
好ましくは、前記バンドパスフィルタの前記透過率は、該バンドパスフィルタを介して外部に出射される光による、CIE表色系における3原色色度点の面積が、NTSC方式の3原色色度点の面積に対して100%以上となる値を有する。
好ましくは、前記発光素子の発光面側と前記バンドパスフィルタとの間に、外光の反射を防止する位相差板及び偏光板が設けられている。
好ましくは、前記バンドパスフィルタの平均透過率をT1[%]としたとき、前記偏光板の直交偏光透過率T2[%]は、式(1)を満たす値に設定される。
50×T2×(T1)2≦3[%] ・・・(1)
Preferably, a half value width in an intensity of a spectrum distribution with respect to at least one specific emission color in the plurality of emission colors in the outgoing light transmitted through the bandpass filter and emitted to the outside corresponds to the specific emission color. The half width in the spectral distribution of the light emitted from the light emitting element is narrower.
Preferably, the half width of the band pass filter has a value of 15 nm to 50 nm.
Preferably, the transmittance of the bandpass filter is such that the area of the three primary color chromaticity points in the CIE color system by light emitted to the outside through the bandpass filter is an NTSC three primary color chromaticity point. It has a value which becomes 100% or more with respect to the area.
Preferably, a retardation plate and a polarizing plate for preventing reflection of external light are provided between the light emitting surface side of the light emitting element and the band pass filter.
Preferably, when the average transmittance of the bandpass filter is T1 [%], the orthogonal polarization transmittance T2 [%] of the polarizing plate is set to a value satisfying the formula (1).
50 × T2 × (T1) 2 ≦ 3 [%] (1)
本発明によれば、簡易な構造で色純度を向上させることができる表示装置を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the display apparatus which can improve color purity with a simple structure can be provided.
〔第1実施形態〕
図1は本発明の第1の実施形態に係る表示装置1Aの一画素を示す模式図である。表示装置1Aは、多数の画素がマトリクス状に配置されてなる。各画素は、図1に示すように、カラー表示を行うRGB3色の発光色の有機EL素子(発光素子)10R,10G、10Bと、有機EL素子10R,10G、10Bの発光面側に、各有機EL素子10R,10G、10Bに跨って設けられた単一のバンドパスフィルタ20と、を備える。バンドパスフィルタ20は、有機EL素子10R,10G、10Bの発光面側から出射された光の一部を透過して外部(図面上方)に出射する。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a schematic diagram showing one pixel of the
有機EL素子10R,10G、10Bは、図示しないが、1対の電極間に有機EL層が介在されてなり、電極間に電圧を印加することにより有機EL層から光が放出される。一方の電極は透明電極であり、有機EL層から放出される光を透過させる。透明電極側が有機EL素子10R,10G、10Bの発光面となる。有機EL素子10R,10G、10Bは2枚の基板11、12の間に挟持されている。ここで、基板11、12は、例えばガラスや透明なフィルム等であり、電極を絶縁する。なお、有機EL素子としてはボトムエミッション型とトップエミッション型があり、本発明は何れにも適用可能である。有機EL素子がボトムエミッション型である場合は、基板12上に有機EL素子が形成されて、基板12側に透明電極が形成されて、有機EL層から放出された光が基板12側に出射され、基板11は封止基板となる。また、有機EL素子がトップエミッション型である場合は、基板11上に有機EL素子が形成されて、基板12は封止基板となり、基板12側に透明電極が形成されて、有機EL層から放出された光が基板12側に出射される。
図2は有機EL素子10R,10G、10Bの発光面から出射される光の波長に対する輝度の分布(スペクトル分布)の一例を示すグラフである。なお、輝度はピーク波長を1とする相対値で示している。図2に示すように青色の有機EL素子10Bや緑色の有機EL素子10Gは長波長側まで分布している。
Although not shown, the
FIG. 2 is a graph showing an example of a luminance distribution (spectral distribution) with respect to the wavelength of light emitted from the light emitting surfaces of the
有機EL素子10R,10G、10Bの発光面側の基板12の外側には、バンドパスフィルタ20が設けられている。
A
図3にバンドパスフィルタ20の透過率の理想的な波長特性を示す。このバンドパスフィルタは、約440nm(青色光)、約530nm(緑色光)、約640nm(赤色光)に透過率のピーク(極大値)があり、透過率がピークの1/2になる波長範囲(半値幅)が50nmとなっている。
FIG. 3 shows an ideal wavelength characteristic of the transmittance of the band-
図4は有機EL素子10R,10G、10Bから放出され、図3に示す波長特性のバンドパスフィルタ20を透過して、外部に出射される光の波長に対する輝度の分布(スペクトル分布)を示すグラフである。なお、輝度は図2と同じ相対値で示している。この場合、図4に示すように、バンドパスフィルタ20の透過率の波長特性により、バンドパスフィルタ20を介して外部に出射される光のスペクトル分布における青色光、緑色光、赤色光それぞれにおいて、ピーク輝度に対して1/2の輝度となる波長範囲(半値幅)が、図2に示した有機EL素子10R,10G、10Bの発光面から出射される光のスペクトル分布における半値幅より狭くなっている。これにより、後述するように、CIE表色系における3原色色度点の面積のNTSC方式の3原色色度点の面積に対する比率(NTSC比)がバンドパスフィルタ20を設けない場合の値より大きくなり、色純度が向上する。
ここで、バンドパスフィルタ20の半値幅の値と表示装置1Aの輝度の関係について説明する。図1に示した表示装置1Aにおいて、バンドパスフィルタ20を設けないときの輝度が304cd/m2であるときに、図3に示した半値幅が50nmのバンドパスフィルタ20を発光面側に設けたときの輝度をシミュレーションにより計算した結果、輝度は148cd/m2になることが分かった。この半値幅の値が小さくなるほど発光色毎の波長分布が狭くなるために、色純度は向上する。しかし、半値幅の値が小さくなるほど透過する光の量が減少するために、輝度が低下することが予想された。そこで、バンドパスフィルタ20の半値幅が15nmであるときの輝度を計算した結果、輝度は60cd/m2になることが分かった。そして、この輝度の値は表示装置として使用可能な値であった。したがって、バンドパスフィルタ20の半値幅が50nm〜30nmのものは使用可能であることが分かった。
FIG. 4 is a graph showing the luminance distribution (spectral distribution) with respect to the wavelength of light emitted from the
Here, the relationship between the half-value width of the
図5に実際のバンドパスフィルタ20の透過率の波長特性の一例を示す。このバンドパスフィルタは、約430nm(青色光)、約520nm(緑色光)、約630nm(赤色光)に透過波長のピークがある。このようなバンドパスフィルタ20は、例えばアゾ色素等、透過領域以外の波長の光を吸収する色素を用いて形成することができる。また液晶用に用いられる顔料(或いは染料)を用いて、その吸収波長を調整し、基材に分散することにより形成することもできる。更に、薄膜干渉を用いてバンドパスフィルタ20を形成することもできる。この場合には、例えば特開2003−337337号公報に記載されているように、TiO2/SiO2の薄膜を複数層積層して形成することもできるし、フッ素系アクリレート樹脂と無機高屈折率微粒子含有アクリレート樹脂とを多層薄膜塗布工程によって複数層を積層して形成することもできる。
FIG. 5 shows an example of the wavelength characteristic of the transmittance of the
図6は有機EL素子10R,10G、10Bから放出され、図5に示す波長特性のバンドパスフィルタ20を透過して、外部に出射される光の波長に対する輝度の分布を示すグラフである。なお、輝度は図2と同じ相対値で示している。この場合においても、図6に示すように、バンドパスフィルタ20の透過率の波長特性により、バンドパスフィルタ20を介して外部に出射される光のスペクトル分布における緑色光、赤色光での半値幅が、図2に示した有機EL素子10R,10Gから出射される光のスペクトル分布における半値幅より狭くなっており、外部に出射される光のスペクトル分布における青色光での半値幅は、図2の有機EL素子10Bから出射される光のスペクトル分布における半値幅と同等の値となっている。これにより、後述するように、NTSC比は前述の図4での値よりは小さいが、バンドパスフィルタ20を設けない場合の値より大きくなり、この場合も色純度が向上する。
FIG. 6 is a graph showing the distribution of luminance with respect to the wavelength of light emitted from the
このような特性を有するバンドパスフィルタ20を用いることで、RGBの各色毎に異なるカラーフィルタを設けることなく、色純度を向上させることができる。また、全てのサブピクセルに跨って単一のバンドパスフィルタ20を設けているので、斜め方向から表示を見た場合でも、バンドパスフィルタ20を介して外部に出射される光のスペクトル分布が殆ど変わらないようにすることができて、RGBの各色毎に異なるカラーフィルタを設ける場合に比べて、視野角特性を向上させることができる。
By using the
<変形例>
図7は本発明の変形例に係る表示装置1Bを示す模式図である。本変形例においては、有機EL素子10R,10G、10Bとバンドパスフィルタ20と間に、偏光板31及び位相差板32が設けられている。偏光板31及び位相差板32を設けることで、外光の反射を防止することができる。
<Modification>
FIG. 7 is a schematic view showing a
なお、バンドパスフィルタ20を設けた場合に、外光反射率がバンドパスフィルタ20が設けられていない従来構造の場合と同等でよいとした場合には、以下に述べるように、偏光板31として、その直交偏光の直交透過率が従来一般的に用いられている値よりある程度高いものを用いることができるため、偏光板31に従来より低コストのものを用いることができる。
すなわち、バンドパスフィルタ20の透過率をT2、偏光板31の直交偏光の30°入射30°出射での直交透過率をT1とすると、バンドパスフィルタ20側から30°の角度で入射し有機EL素子10R,10G、10Bの電極により反射され30°の角度で外部に放出される外光の外光反射率Toutは次式(10)で表される。
Tout=50[%]×T1×(T2)2・・・(10)
従来の一般的に用いられている偏光板31の直交透過率T1は0.05%であるので、バンドパスフィルタが設けられていない従来の構造の場合の外光反射率Toutは、上記式(10)でT1=100%としたときに相当して、2.5%(約3%)となる。これに対して、本実施形態におけるバンドパスフィルタ20を設けた構造においては、バンドパスフィルタ20の平均透過率T1が49%であれば、偏光板31の直交透過率T2が0.05%であるときの外光反射率は約0.6%となり、偏光板31の直交透過率T2が0.21%であるときの外光反射率Toutは約2.5%となり、従来のバンドパスフィルタが設けられていない構造の場合の外光反射率Toutと同等の値となる。したがって、偏光板31として、直交透過率が0.21%のものを用いても、外光反射率Toutを従来の構造の場合と同等の値にすることができる。
In the case where the
That is, assuming that the transmittance of the
Tout = 50 [%] × T1 × (T2) 2 (10)
Since the orthogonal transmittance T1 of the conventional generally used
以下、実施例により本発明を更に説明する。図2に示す輝度特性の有機EL素子に対し、バンドパスフィルタ、位相差板及び偏光板の有無を変えて、CIE表色系における3原色色度点の面積のNTSC方式の3原色色度点の面積に対する比率(NTSC比)、輝度(cd/m2)、外光反射率Toutを計算した。なお、外光反射率は入射角及び反射角を30°として計算した。 The following examples further illustrate the present invention. With respect to the organic EL element having the luminance characteristics shown in FIG. 2, the NTSC three primary color chromaticity points of the area of the three primary color chromaticity points in the CIE color system are changed by changing the presence or absence of a band pass filter, a phase difference plate and a polarizing plate. The ratio to the area (NTSC ratio), luminance (cd / m 2 ), and external light reflectance Tout were calculated. The external light reflectance was calculated with an incident angle and a reflection angle of 30 °.
(1)実施例1
位相差板及び偏光板を用いず、図5の特性のバンドパスフィルタを有機EL素子に積層した。外光のバンドパスフィルタ透過率は49%とした。
(2)実施例2
位相差板及び偏光板を用いるとともに、図5の特性のバンドパスフィルタを有機EL素子に積層した。偏光板の直交偏光透過率は0.05%とした。外光のバンドパスフィルタ透過率は49%とした。
(3)実施例3
位相差板及び偏光板を用いるとともに、図5の特性のバンドパスフィルタを有機EL素子に積層した。偏光板の直交偏光透過率は0.21%とした。外光のバンドパスフィルタ透過率は49%とした。
(4)実施例4
位相差板及び偏光板を用いず、図3の特性のバンドパスフィルタを有機EL素子に積層した。外光のバンドパスフィルタ透過率は49%とした。
(5)実施例5
位相差板及び偏光板を用いるとともに、図3の特性のバンドパスフィルタを有機EL素子に積層した。偏光板の直交偏光透過率は0.05%とした。外光のバンドパスフィルタ透過率は49%とした。
(1) Example 1
A band pass filter having the characteristics shown in FIG. 5 was laminated on the organic EL element without using the retardation plate and the polarizing plate. The bandpass filter transmittance of external light was 49%.
(2) Example 2
While using a phase difference plate and a polarizing plate, a bandpass filter having the characteristics shown in FIG. 5 was laminated on the organic EL element. The orthogonal polarization transmittance of the polarizing plate was 0.05%. The bandpass filter transmittance of external light was 49%.
(3) Example 3
While using a phase difference plate and a polarizing plate, a bandpass filter having the characteristics shown in FIG. 5 was laminated on the organic EL element. The orthogonal polarization transmittance of the polarizing plate was 0.21%. The bandpass filter transmittance of external light was 49%.
(4) Example 4
The bandpass filter having the characteristics shown in FIG. 3 was laminated on the organic EL element without using the retardation plate and the polarizing plate. The bandpass filter transmittance of external light was 49%.
(5) Example 5
While using a retardation plate and a polarizing plate, a bandpass filter having the characteristics shown in FIG. 3 was laminated on the organic EL element. The orthogonal polarization transmittance of the polarizing plate was 0.05%. The bandpass filter transmittance of external light was 49%.
(6)比較例1
バンドパスフィルタ、位相差板及び偏光板を用いず、有機EL素子のみとした(外光のバンドパスフィルタ透過率100%、直交偏光透過率100%)。
(7)比較例2
バンドパスフィルタを用いず、位相差板及び偏光板を有機EL素子に積層した。偏光板の直交偏光透過率は0.05%とした(外光のバンドパスフィルタ透過率100%)。
NTSC比、輝度、外光反射率を計算した結果を表1に示す。
(6) Comparative Example 1
Only an organic EL element was used without using a bandpass filter, a retardation plate and a polarizing plate (external light bandpass filter transmittance 100%, orthogonal polarization transmittance 100%).
(7) Comparative Example 2
A retardation plate and a polarizing plate were laminated on the organic EL element without using a bandpass filter. The polarizing plate had an orthogonal polarization transmittance of 0.05% (external light bandpass filter transmittance of 100%).
Table 1 shows the results of calculating the NTSC ratio, luminance, and external light reflectance.
実施例1では、NTSC比が83%、輝度148cd/m2、外光反射率24.01%であった。
実施例2では、NTSC比が83%、輝度67cd/m2、外光反射率0.60%であった。
実施例3では、NTSC比が83%、輝度67cd/m2、外光反射率2.52%であった。
実施例4では、NTSC比が100%、輝度148cd/m2、外光反射率24.01%であった。
実施例5では、NTSC比が100%、輝度67cd/m2、外光反射率0.60%であった。
In Example 1, the NTSC ratio was 83%, the luminance was 148 cd / m 2 , and the external light reflectance was 24.01%.
In Example 2, the NTSC ratio was 83%, the luminance was 67 cd / m 2 , and the external light reflectance was 0.60%.
In Example 3, the NTSC ratio was 83%, the luminance was 67 cd / m 2 , and the external light reflectance was 2.52%.
In Example 4, the NTSC ratio was 100%, the luminance was 148 cd / m 2 , and the external light reflectance was 24.01%.
In Example 5, the NTSC ratio was 100%, the luminance was 67 cd / m 2 , and the external light reflectance was 0.60%.
比較例1では、NTSC比が68%、輝度304cd/m2、外光反射率100%であった。
比較例2では、NTSC比が68%、輝度137cd/m2、外光反射率2.50%であった。
In Comparative Example 1, the NTSC ratio was 68%, the luminance was 304 cd / m 2 , and the external light reflectance was 100%.
In Comparative Example 2, the NTSC ratio was 68%, the luminance was 137 cd / m 2 , and the external light reflectance was 2.50%.
このように、バンドパスフィルタを設けることで、NTSC比を向上することができる。また、透過波長の半値幅を50nm以下とすることで、さらにNTSC比を向上させて、色純度を向上させることができる。
また、位相差板及び偏光板を用いる場合に、外光反射率を従来のバンドパスフィルタを有しない構造での値と同等の値とする場合には、バンドパスフィルタの平均透過率をT1[%]としたとき、偏光板の直交偏光の透過率T2[%]の値を、次式(11)を満たす値とすればよい。
外光反射率Tout=50×T2×(T1)2≦3%・・・(11)
なお、上記実施形態では、発光素子を有機EL素子として説明した。しかし、発光素子は、有機EL素子に限られるものではなく、例えば、無機EL素子又はLED等の自発光素子であってもよい。
Thus, the NTSC ratio can be improved by providing the band pass filter. In addition, by setting the half-value width of the transmission wavelength to 50 nm or less, the NTSC ratio can be further improved and the color purity can be improved.
In addition, when the retardation plate and the polarizing plate are used, when the external light reflectance is set to a value equivalent to the value in the structure without the conventional bandpass filter, the average transmittance of the bandpass filter is T1 [ %], The value of the transmittance T2 [%] of the orthogonal polarization of the polarizing plate may be a value satisfying the following formula (11).
External light reflectance Tout = 50 × T2 × (T1) 2 ≦ 3% (11)
In the above embodiment, the light emitting element is described as an organic EL element. However, the light emitting element is not limited to the organic EL element, and may be, for example, an inorganic EL element or a self light emitting element such as an LED.
1A、1B 表示装置
10R,10G、10B 有機EL素子
20 バンドパスフィルタ
31 偏光板
32 位相差板
1A,
Claims (6)
前記発光素子の発光面側に、前記複数の画素に跨って設けられ、前記各画素の前記発光素子から出射された光の一部を透過して外部に出射する単一のバンドパスフィルタと、
を備え、
前記各画素における前記発光素子は、カラー表示を行う複数の発光色の何れかの発光色を有し、
前記バンドパスフィルタの光の波長に対する透過率は、前記複数の画素の前記発光素子の発光スペクトル分布における、前記複数の発光色の各々に対する発光スペクトルのピーク波長を含む特定の波長領域に極大値を有し、前記波長領域から前記特定の波長領域を除いた残余の波長領域に極小値を有することを特徴とする表示装置。 A plurality of pixels having a light emitting element and arranged on a substrate;
A single band-pass filter that is provided across the plurality of pixels on the light emitting surface side of the light emitting element, transmits a part of the light emitted from the light emitting element of each pixel, and emits to the outside;
With
The light emitting element in each pixel has a light emitting color of any of a plurality of light emitting colors for performing color display,
The transmittance of the bandpass filter with respect to the wavelength of the light has a maximum value in a specific wavelength region including a peak wavelength of an emission spectrum for each of the plurality of emission colors in an emission spectrum distribution of the light emitting element of the plurality of pixels. And having a minimum value in the remaining wavelength region excluding the specific wavelength region from the wavelength region.
に記載の表示装置。
50×T2×(T1)2≦3[%] ・・・(1) The orthogonal polarization transmittance T2 [%] of the polarizing plate is set to a value satisfying the expression (1), where the average transmittance of the bandpass filter is T1 [%].
The display device described in 1.
50 × T2 × (T1) 2 ≦ 3 [%] (1)
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