WO2011135638A1 - 表示素子と表示装置 - Google Patents

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WO2011135638A1
WO2011135638A1 PCT/JP2010/005627 JP2010005627W WO2011135638A1 WO 2011135638 A1 WO2011135638 A1 WO 2011135638A1 JP 2010005627 W JP2010005627 W JP 2010005627W WO 2011135638 A1 WO2011135638 A1 WO 2011135638A1
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polarizing plate
light
organic
hole
plate
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PCT/JP2010/005627
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English (en)
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修司 岩田
Original Assignee
Iwata Shuji
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Priority to PCT/JP2011/002263 priority patent/WO2011135799A1/ja
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    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K59/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic light-emitting element covered by group H10K50/00
    • H10K59/80—Constructional details
    • H10K59/8791—Arrangements for improving contrast, e.g. preventing reflection of ambient light
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/30—Polarising elements
    • G02B5/3025—Polarisers, i.e. arrangements capable of producing a definite output polarisation state from an unpolarised input state
    • G02B5/3033—Polarisers, i.e. arrangements capable of producing a definite output polarisation state from an unpolarised input state in the form of a thin sheet or foil, e.g. Polaroid

Definitions

  • the present invention relates to an electroluminescence element (EL element), in particular, an organic EL element capable of emitting light with high luminance, and a display device formed by arranging the organic EL elements.
  • EL element electroluminescence element
  • organic EL element capable of emitting light with high luminance
  • display device formed by arranging the organic EL elements.
  • An organic EL element which emits light by applying a voltage to the light emitting layer between the electrodes is excellent in terms of luminous efficiency, low voltage driving, light weight, and thin, and is a display element that has received much attention in recent years. .
  • the organic EL device injects electrons from the cathode and holes from the anode, and recombines them in the light emitting layer, thereby generating visible light emission corresponding to the light emission characteristics of the light emitting layer.
  • the anode uses ITO (Indium Tin Oxide) because it has the highest electrical conductivity among the transparent conductive materials that can be used at present, a relatively large work function, and high hole injection efficiency. Is done.
  • a metal electrode is usually used for the cathode, but materials such as Mg, MgAg, MgIn, Al, and LiAl are used from the viewpoint of work function in consideration of electron injection efficiency. These metal materials have a high visible light reflectance, and have a function of reflecting the light emitted from the light emitting layer and increasing the amount of emitted light (light emission luminance) in addition to the function as an electrode (cathode). That is, the light emitted in the cathode direction from the light emitting layer is specularly reflected on the metal surface which is the cathode, and is extracted as outgoing light from the transparent ITO electrode (anode).
  • materials such as Mg, MgAg, MgIn, Al, and LiAl are used from the viewpoint of work function in consideration of electron injection efficiency. These metal materials have a high visible light reflectance, and have a function of reflecting the light emitted from the light emitting layer and increasing the amount of emitted light (light emission luminance) in addition to the function
  • the cathode since the cathode has a mirror surface with a strong light reflectivity, the reflection of external light is noticeable in a state where no light is emitted. That is, since the reflection of the room lighting becomes intense, black cannot be expressed in a bright place, and when used as a display, there is a fatal problem that the contrast ratio is extremely low.
  • Patent Document 1 proposes a method in which a polarizing layer is provided outside an electrode located on the light extraction surface side of a pair of electrodes, and a retardation compensation plate or a retardation compensation film is combined as a polarizing layer. Yes.
  • Patent Document 2 includes a circularly polarizing plate in which an absorption linearly polarizing plate and a quarter-wave plate composed of one or a plurality of retardation plates are stacked, and between the light emitting layer and the circularly polarizing plate. A method of providing a formed light diffusion layer has been proposed.
  • Patent Document 4 proposes a method in which a circularly polarizing means composed of a quarter wave plate and a linearly polarizing plate formed by bonding together birefringent plates having different refractive index characteristics is proposed.
  • the circularly polarizing plate as described above is formed by bonding a linearly polarizing plate on the anode surface side and a retardation plate that functions as a quarter wavelength plate of the optical axis inclined by 45 degrees with respect to the optical axis of the polarizing plate. It works as follows. That is, when there is external light incident on the organic EL element, when the external light passes through the polarizing plate, linearly polarized light having a polarization plane in a specific direction passes, and linearly polarized light whose polarization plane is orthogonal to this is absorbed. The Further, the light passing through the polarizing plate is subjected to the action of the phase difference plate, and becomes circularly polarized light whose polarization plane rotates.
  • Patent Document 5 a method of improving the extraction efficiency by allowing the substrate itself constituting the EL element to have a light collecting property
  • Patent Document 6 a method of increasing the luminance by making the electrode forming the organic EL element into a concave shape
  • Patent Document 7 proposes a method for increasing the luminance by giving an inclined surface to an electrode constituting the organic EL element
  • Patent Document 8 proposes a method for enhancing the brightness by forming a diffraction grating or the like on the electrode constituting the organic EL element. Has been.
  • the conventional organic EL element is provided with the circularly polarizing plate in order to prevent external light reflection, about half of the light emitted from the light emitting layer is absorbed by the linearly polarizing plate constituting the circularly polarizing plate. . As a result, the utilization efficiency of light emitted from the organic EL element is greatly reduced, and it is difficult to achieve high brightness.
  • An object of the present invention is to provide a display element capable of achieving high luminance while maintaining the light use efficiency of a light emitting layer in a display element such as an organic EL element using a circularly polarizing plate.
  • a display element is a display element including a circularly polarizing plate composed of a linearly polarizing plate and a retardation plate, and a plurality of through holes are provided in the circularly polarizing plate.
  • at least one film is provided on the linear polarizing plate.
  • the light emitted from the organic EL element corresponding to the position of the through hole of the circularly polarizing plate does not hit the circularly polarizing plate. Since the light passes through, the emission luminance is not lowered correspondingly, and the luminance is improved as compared with the conventional organic EL element provided with the circularly polarizing plate having no through hole.
  • the linear polarizing plate by providing at least an antireflection film or an antiglare film on the linear polarizing plate, reflection and glare caused by external light can be prevented, and dust and dust can be prevented from entering the through hole of the circular polarizing plate. it can.
  • the display element according to the second aspect of the present invention is a display element comprising a circularly polarizing plate composed of a linearly polarizing plate and a retardation plate, wherein a plurality of through holes are provided only in the linearly polarizing plate, and the circularly polarizing plate It is set as the structure which provided the film of at least 1 layer or more on this linearly-polarizing plate.
  • the light emitted from the organic EL element corresponding to the position of the through hole of the linear polarizing plate does not hit the linear polarizing plate. Therefore, the luminance is improved as compared with the conventional organic EL element provided with a circularly polarizing plate having no through hole. Moreover, by providing at least an antireflection film or an antiglare film on the linear polarizing plate, reflection and glare caused by external light can be prevented, and dust and dust can be prevented from entering the through hole of the circular polarizing plate. it can.
  • the display device of the present invention is configured by arranging the display elements of the first aspect or the second aspect vertically and horizontally.
  • the display device is configured by arranging the above display elements vertically and horizontally, a display device having higher luminance than a display device in which organic EL elements provided with a circularly polarizing plate as in the past are arrayed. Is obtained.
  • the display element according to the present invention by providing a plurality of through holes in the circularly polarizing plate, light emitted from the organic EL element corresponding to the position of the through hole passes through the circularly polarizing plate without hitting the circularly polarizing plate. Therefore, at a position where there is a through hole, the luminance is not lowered, and the luminance is improved as compared with the conventional organic EL element in which the circularly polarizing plate has no through hole.
  • a display device configured by arranging the display elements of the present invention vertically and horizontally can also achieve high luminance.
  • FIG. 1 is an overall perspective view of an organic EL element according to an embodiment.
  • the organic EL element which concerns on Example 1 it is the perspective view which made a part of surface of the linearly-polarizing plate 1 and the phase difference plate 2 visible.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of a portion crossing the linear polarizing plate through hole 12 and the retardation plate through hole 13 in FIG. 2. It is the figure which showed the mode of the light reflected from the light from the light emitting layer 7, and the external light 11 in FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the area ratio A of the linear polarizing plate through hole 12 and the retardation plate through hole 13 with respect to the display area of the organic EL element 10 and the light emission luminance of the organic EL element.
  • FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the area ratio A of the linear polarizing plate through hole 12 and the retardation plate through hole 13 with respect to the display area of the organic EL element 10 and the light emission luminance of the organic EL element.
  • FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the area ratio A of the linearly polarizing plate through hole 12 and the retardation plate through hole 13 with respect to the display area of the organic EL element 10 and the contrast ratio of the organic EL element.
  • FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the area ratio A of the linear polarizing plate through hole 12 and the retardation plate through hole 13 with respect to the display area of the organic EL element 10 and the minimum contrast ratio of the organic EL element.
  • the organic EL element which concerns on Example 2 it is the perspective view which made a part of surface of the linearly-polarizing plate 1 and the phase difference plate 2 visible.
  • 4 is a large screen display in which organic EL elements 10 according to Example 3 are arranged vertically and horizontally.
  • FIG. 1 is an overall perspective view showing the configuration of the organic EL element according to Embodiment 1 of the present invention.
  • the organic EL element 10 includes a transparent substrate 4 opposed to a circularly polarizing plate 3 formed by laminating a linearly polarizing plate 1 and a retardation plate 2, an anode 5 formed on the transparent substrate 4, and an anode 5. And a light emitting layer 7 disposed between the anode 5 and the cathode 6. The anode 5, the cathode 6 and the light emitting layer 7 are sandwiched between the transparent substrate 4 and the insulating substrate 9.
  • visible light corresponding to the light emission characteristics of the light emitting layer 7 is obtained by injecting electrons from the cathode 6 and holes from the anode 5 and recombining them in the light emitting layer 7. Light emission occurs.
  • the light generated in the light emitting layer 7 is directly or after being reflected by the cathode 6, and then extracted outside through the anode 5, the transparent substrate 4, the circularly polarizing plate 3, and the antireflection film 8.
  • phase difference plate 2 half of the external light 11 incident from the outside of the organic EL element 10 due to indoor lighting or the like is absorbed by the linearly polarizing plate 1 and the other half is transmitted as linearly polarized light and enters the phase difference plate 2.
  • the light incident on the phase difference plate 2 is circularly polarized by the phase difference plate 2 because the linearly polarizing plate 1 and the phase difference plate 2 are arranged so that their optical axes intersect at 45 degrees or 135 degrees. Will be converted to.
  • the optical axes of the linearly polarizing plate 1 and the phase difference plate 2 are arranged so as to intersect at 45 degrees or 135 degrees, they are converted into circularly polarized light by transmitting through the phase difference plate 2.
  • the circularly polarized light emitted from the phase difference plate 2 is specularly reflected by the cathode 6, the phase is inverted by 180 degrees and reflected as reverse circularly polarized light.
  • the reflected light is incident on the phase difference plate 2 again to be converted into linearly polarized light parallel to the absorption axis of the linearly polarizing plate 1, so that it is completely absorbed by the linearly polarizing plate 1 and is not emitted outside.
  • the linear polarizing plate 1 is not limited as long as it is an absorption type linear polarizing plate, and various forms can be applied. Generally, a film made of a hydrophilic polymer such as polyvinyl alcohol is treated with a dichroic dye such as iodine and stretched, or a plastic film such as polyvinyl chloride is treated to produce polyene. In addition to the oriented polarizing film, the polarizing film may be covered with a sealing film and protected, or may be a wire grid polarizer.
  • the phase difference plate 2 can be produced by stretching a plastic film in a specific direction.
  • the specific material is not particularly limited, and can be formed by subjecting the polymer film to a stretching process or the like by an appropriate method such as uniaxial or biaxial.
  • Various materials can be used as long as the material is excellent in transparency and can be stretched. Examples of such materials include polycarbonate polymer, polyester polymer, polysulfone polymer, polyethersulfone polymer, polystyrene polymer, polyolefin polymer, polyvinyl alcohol polymer, and cellulose acetate polymer. Examples thereof include a polymer, a polyvinyl chloride polymer, a polymethyl methacrylate polymer, a polyarylate polymer, and a polyamide polymer.
  • the phase difference plate 2 can be formed of a single birefringent film, but the wavelength dependency of the phase difference is reduced, and the phase difference plate 2 functions as a quarter wavelength plate over the entire visible light wavelength region.
  • a plurality of birefringent films may be laminated.
  • linear polarizing plate 1 and the retardation film 2 can be bonded together using an acrylic transparent adhesive or adhesive having no optical anisotropy.
  • an antireflection film 8 is provided on the surface of the circularly polarizing plate 3 in order to ensure the prevention of external light reflection.
  • the antireflection film 8 can be formed by, for example, directly forming a multilayer film on the surface of the circularly polarizing plate 3 or attaching an antireflection film. Further, a fine structure such as a moth-eye structure may be provided, or an appropriate anti-glare treatment may be performed.
  • FIG. 2 is a perspective view of the organic EL element 10 in which a part of the surfaces of the linearly polarizing plate 1 and the phase difference plate 2 can be seen in the organic EL element 10 according to Embodiment 1 shown in FIG.
  • FIG. 2 shows a state in which a plurality of linear polarizing plate through holes 12 are provided in the linear polarizing plate 1 and a plurality of retardation plate through holes 13 are also provided in the retardation plate 2 at the same position.
  • both the direct light from the light emitting layer 7 and the reflected light reflected by the cathode 6 of the light emitting layer 7 can be transmitted through the circular polarizing plate 3. Since it is not affected, all of these lights can be extracted in front of the organic EL element 10.
  • the light emitted to the front side of the organic EL element 10 is incident on the circularly polarizing plate 3 that has passed through the linearly polarizing plate through hole 12 and the retardation plate through hole 13 as well as the light acted on the circular polarizing plate 3. Mixed with light that is not affected.
  • the organic EL element 10 according to the present invention shown in FIG. 2 penetrates the linear polarizing plate as compared with the conventional organic EL element in which all the light emitted to the transparent substrate 4 side receives the action of the circular polarizing plate 3 and the luminance is reduced by half.
  • the luminance is increased by the amount of light that is not affected by the circularly polarizing plate 3 that passes through the hole 12 and the retardation plate through-hole 13.
  • the present invention is characterized in that the linear polarizing plate through hole 12 and the retardation plate through hole 13 are provided to increase the luminance.
  • the reflection by the external light 11 is caused by the linear polarizing plate through hole 12 and the retardation plate. Since the circularly polarizing action is not received at the position of the through hole 13, there is a concern that the contrast ratio is lowered due to reflection from the cathode 6, leading to image quality deterioration.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of a portion crossing the linearly polarizing plate through hole 12 and the retardation plate through hole 13 in FIG.
  • a protective film 14 is provided on one surface of the linearly polarizing plate 1 is shown.
  • FIG. 4 is a view showing the state of the light from the light emitting layer 7 and the reflected light by the external light 11 in FIG.
  • Reflection brightness L due to external light The reflected light from the organic EL element 10 by the external light 11 is a mixture of the reflected light 22 due to the surface reflection of the protective film 14 and the reflected light 25 from the cathode 6.
  • the external light 11 reaching the cathode 6 includes the external light 23 passing through the linear polarizing plate through hole 12 and the retardation plate through hole 13 and the linear polarizing plate through hole in the external light 11 from which the reflected light 22 is subtracted. 12 and the portion where the retardation plate through-hole 13 does not exist, that is, the outside light 24 that has passed through the circularly polarizing plate 3.
  • External light 23 is reflected by the cathode 6, passes through the linear polarizing plate through hole 12 and the retardation plate through hole 13 as reflected light 25, and is emitted to the front surface of the organic EL element 10.
  • the external light 25 reflected by the cathode 6 and emitted to the outside hits the inner surface of the protective film 14, but the light hitting the inner surface is not subjected to multiple reflection. Accordingly, all of the reflected light 25 is emitted to the front surface of the organic EL element 10.
  • the external light 24 is the amount of light that has passed through the circularly polarizing plate 3 of the external light 11 minus the reflected light 22, but half of the light that passes through the linearly polarizing plate 1 constituting the circularly polarizing plate 3 is absorbed.
  • the light 24 is converted into circularly polarized light.
  • Such circularly polarized external light 24 becomes circularly reflected reflected light 26 that is reflected by the cathode 6 and rotated in the reverse direction.
  • the reflected light 26 is converted into linearly polarized light parallel to the absorption axis by the linearly polarizing plate 1 constituting the circularly polarizing plate 3, so that all of the reflected light is not absorbed by the linearly polarizing plate 1 and emitted outside.
  • the external light 24 that has passed through the circularly polarizing plate 3 is reflected by the cathode 6 to become reflected light 26, but is not emitted in the direction of the linearly polarizing plate through hole 12 and the retardation plate through hole 13, All are assumed to return to the position of the circularly polarizing plate 3.
  • the brightness of the outside light 11 is expressed by illuminance.
  • illuminance the relationship between illuminance and reflected luminance will be described.
  • the diffuse reflectance of the protective film 14 is ⁇ 1 and the protective film 14 is a uniform diffusing surface (a surface that uniformly reflects light of all wavelengths in a horizontal and vertical range of 180 degrees), it is illuminated with illuminance E.
  • the reflected luminance L1cd / m 2 corresponding to the reflected light 22 of the protective film 14 is given by the following formula 1.
  • the reflected luminance L1 from the protective film 14 in a space with an illuminance of 1,000 lux (lx) is 13 cd / m 2 when the diffuse reflectance ⁇ 1 of the protective film 14 is 0.04.
  • the reflected luminance L2cd / m 2 corresponding to the reflected light 25 is the ratio of the area of the linearly polarizing plate through hole 12 and the retardation plate through hole 13 to the light emitting area of the organic EL element 10.
  • A is given by Equation 2 below.
  • the reflection luminance L2 on the axis from the cathode 6 in a space with an illuminance of 1,000 lux (lx) has a reflectance ⁇ 2 of the cathode 6 of 0.90, and a linear polarizing plate through-hole with respect to the display area of the organic EL element 10 12 and the ratio of the area of the retardation plate through-hole 13 are 0.5, and the diffuse reflectance ⁇ 1 of the protective film 14 is 0.04, which results in 138 cd / m 2 .
  • the reflection luminance L of the organic EL element 10 is expressed by the following formula 3.
  • the spatial illuminance is 1,000 lux (lx)
  • the diffuse reflectance ⁇ 1 of the protective film 14 is 0.04
  • the reflectance ⁇ 2 of the cathode 6 is 0.90
  • the linear polarizing plate through-hole with respect to the display area of the organic EL element 10 with 12 and the ratio of the area of the phase plate through-hole 13 and 0.5 the reflection luminance L1 is 13 cd / m 2
  • the reflection luminance L2 is 138cd / m 2
  • the reflection luminance L by 11 is 151 cd / m 2 .
  • Luminance B The light from the light emitting layer 7 includes the emitted light 18 directed toward the inner surface of the circularly polarizing plate 3 and the emitted light 19 directed toward the linearly polarizing plate through hole 12 and the retardation plate through hole 13. A portion where the linearly polarizing plate through hole 12 and the retardation plate through hole 13 are not present, that is, the emitted light 18 toward the circularly polarizing plate 3 is transmitted by the linearly polarizing plate 1 constituting the circularly polarizing plate 3 when passing through the circularly polarizing plate 3. Since half of the light is absorbed, the emission luminance 20 is 1 ⁇ 2 of the emission luminance of the light emitting layer 7.
  • the emitted light 19 toward the linear polarizing plate through-hole 12 and the retardation plate through-hole 13 passes through the linear polarizing plate through-hole 12 and the retardation plate through-hole 13, so that there is no reduction in luminance due to the circular polarizing plate 3.
  • the light emission luminance 21 is equal to the luminance of the light emitting layer 7.
  • the emission luminance Bcd / m 2 of the organic EL element 10 is expressed by the following mathematical formula 4, where A is the ratio of the area of the linearly polarizing plate through hole 12 and the retardation plate through hole 13 to the emission area of the organic EL element 10. Given.
  • the light emission luminance of the light emitting layer 7 is 3,000 cd / m 2 and the ratio A of the area of the linearly polarizing plate through hole 12 and the retardation plate through hole 13 to the display area of the organic EL element 10 is 0.5, light is emitted.
  • the luminance 20 is 750 cd / m 2
  • the emission luminance 21 is 1,500 cd / m 2
  • the emission luminance B of the organic EL element 10 is 2,250 cd / m 2 because it is the sum of them.
  • FIG. 5 is created by calculation using Equation 4.
  • the horizontal axis represents the ratio A of the area of the linearly polarizing plate through hole 12 and the retardation plate through hole 13 to the display area of the organic EL element 10, and the vertical axis represents the light emission luminance B.
  • the ratio A of the area of the linear polarizing plate through hole 12 and the retardation plate through hole 13 to the light emitting area of the organic EL element 10 is 0.5
  • the light emission luminance of the light emitting layer 7 is 3,000 cd / m 2 , 2,000 cd. / m 2
  • 1,000 cd / m 2 the light emission luminances B of the organic EL element 10, respectively 2,250cd / m 2, shows that the 1,500cd / m 2, 750cd / m 2.
  • Contrast ratio C The contrast ratio C can be expressed by the following formula 5 from the above formula 3 and the above formula 4.
  • FIG. 6 is a diagram created using Equation 5 above.
  • the horizontal axis represents the ratio A of the area of the linearly polarizing plate through hole 12 and the retardation plate through hole 13 to the display area of the organic EL element 10, and the vertical axis represents the contrast ratio C.
  • the light emission brightness of the light emitting layer 7 is 3,000 cd / m 2 , 2,000 cd / m 2 , and 1,000 cd / m 2, and the contrast ratio C is obtained at illuminance (lx) of 10,000 lx, 1,000 lx, and 100 lx, respectively. ing. Illuminance of 10,000 lx is assumed to be outdoor, 1,000 lx is assumed to be bright indoors, and 100 lx is assumed to be dark indoors.
  • Non-Patent Documents 1 and 2 report that if the size of the contrast ratio C is 50 or more, an easy-to-view display image can be provided. According to Non-Patent Document 1, it is reported that the television display preferably has a maximum luminance of 250 cd / m 2 or more and a contrast ratio C of about 30 to 50. Further, according to Non-Patent Document 2, when the relationship between the number of CRT (Cathode Ray Tube) readable characters and contrast is investigated, the readability of the characters is only required to have a contrast ratio C of 10 or more.
  • CRT Cathode Ray Tube
  • the contrast ratio C is 50 or more, it is possible to provide an easy-to-view display image.
  • a value with a contrast ratio C of 50 is defined here as a minimum contrast ratio Cm.
  • the circularly polarizing plate 3 does not have the linear polarizing plate through hole 12 and the retardation plate through hole 13, that is, the linear polarizing plate through hole 12 and the retardation plate through hole 13 with respect to the display area of the organic EL element 10.
  • the light emission layer 7 has a light emission luminance of 3,000 cd / m 2 , and the ambient brightness is as bright as an illuminance of 1,000 lx. In this case, since the contrast ratio C reaches 100, an easy-to-view display image can be provided.
  • the light emission luminance B of the organic EL element is halved to 1,500 cd / m 2 , accompanied by a significant decrease in luminance.
  • the linearly polarizing plate through hole 12 and the retardation plate through hole 13 are provided in the circularly polarizing plate 3, the light passing through the linear polarizing plate through hole 12 and the retardation plate through hole 13 is circularly polarizing plate 3. Therefore, the luminance can be increased as compared with the conventional organic EL element.
  • the linear polarizing plate through-hole 12 and the position relative to the display area of the organic EL element 10 When the area ratio A of the phase difference plate through-hole 13 is 0.5, the light emission luminance B can be 2,250 cd / m 2 as shown in FIG.
  • the organic EL element provided with the conventional circularly polarizing plate without the linearly polarizing plate through-hole 12 and the retardation plate through-hole 13 has a light emission luminance B of 1.5 cd / m 2 compared to 1.5 cd / m 2. Double brightness is obtained.
  • the minimum contrast ratio Cm can be secured as shown in FIG. 7, it is possible to provide a display image that is easy to view.
  • the circularly polarizing plate 3 including the linearly polarizing plate through hole 12 and the retardation plate through hole 13 is provided, and the linearly polarizing plate through hole 12 and the retardation plate with respect to the display area of the organic EL element 10 are provided.
  • the minimum contrast ratio Cm that is, an easy-to-see display image is ensured while the linear polarizing plate through-hole 12 and the retardation plate through-hole 13 are not provided. High luminance that cannot be achieved by the organic EL element provided with a circularly polarizing plate can be realized.
  • the ratio A of the area of the linear polarizing plate through hole 12 and the retardation plate through hole 13 to the display area of the organic EL element 10 is 0.5. Even if the light emission luminance of the light emitting layer 7 is 2,000 cd / m 2 , the light emission luminance B of 1,500 cd / m 2 can be obtained, and the ambient brightness is illuminance of 1,000 lx as shown in FIG. Even in a bright indoor environment, since the contrast ratio C is in the vicinity of the minimum contrast ratio Cm, an easy-to-view display image can be provided.
  • the light emission luminance of the light emitting layer 7 needs to be 3,000 cd / m 2. Even if the light emission brightness of the light emitting layer 7 is 2,000 cd / m 2 while providing a display image, the light emission brightness B of 1,500 cd / m 2 can be obtained, so the burden on the light emitting layer is reduced and the life can be extended. It becomes.
  • FIG. 8 is a perspective view of the organic EL element 10 in which part of the surfaces of the linearly polarizing plate 1 and the phase difference plate 2 can be seen in the organic EL element 10.
  • the linearly polarizing plate 1 is provided with a linearly polarizing plate through-hole 12. It shows the state. Since neither the direct light from the light emitting layer 7 nor the reflected light reflected by the cathode 6 of the light emitting layer 7 is subjected to the action of the circularly polarizing plate 3 at the position of the linear polarizing plate through hole 12. Can be extracted in front of the organic EL element 10.
  • the difference between the second embodiment and the first embodiment is that the retardation plate 2 does not have the retardation plate through hole 13. If the total light transmittance of the retardation plate 2 is 1, the light emission of the light emitting layer 7 is achieved. If the luminance and the conditions of the external light 11 are the same, the same effect as described in the first embodiment can be obtained.
  • the present invention since the present invention has the same effect as that of the first embodiment, the ratio A of the area of the linearly polarizing plate through-hole 12 constituting the circularly polarizing plate 3 with respect to the display area of the organic EL element 10 is well set. As a result, while ensuring a minimum contrast ratio Cm, that is, an easy-to-see display image, high brightness that cannot be achieved with a conventional organic EL device without a circularly polarizing plate through-hole 12 is realized. can do.
  • FIG. 9 shows a large screen display 30 configured by arranging the organic EL elements 10 of the present invention vertically and horizontally. Since the large-screen display 30 is provided with the linearly polarizing plate through-hole 12 and the retardation plate through-hole 13 in the organic EL element 10 of the present invention, the large-screen display 30 with high luminance can be provided.

Abstract

　円偏光板を用いる有機ＥＬ素子などの表示素子において、発光層の光の利用効率を維持しつつ、高輝度化を図ることができる表示素子を提供する。従来の有機ＥＬ素子は外光反射を防止するために円偏光板を設けているので、発光層から出射した光の約半分が円偏光板を構成する直線偏光板によって吸収される。これによって有機ＥＬ素子から射出される光の利用効率が大きく低下し、高輝度化の達成が困難であった。本発明によって、円偏光板に複数の貫通孔を設けることによって、円偏光板の貫通孔の位置に対応する有機ＥＬ素子から射出される光が、円偏光板に当たることなく円偏光板を通過するので、その分発光輝度の低下がなく従来のような貫通孔のない円偏光板を設けた有機ＥＬ素子より輝度の向上が図られる。

Description

表示素子と表示装置
　本発明は、エレクトロルミネッセンス素子（ＥＬ素子）について、特に高輝度発光が可能な有機ＥＬ素子、ならびに該有機ＥＬ素子を配列して成る表示装置に関するものである。
　電極間に発光層を設け、これに電圧を印加して発光する有機ＥＬ素子は、発光効率、低電圧駆動、軽量、薄型という点で優れており、近年極めて注目を浴びている表示素子である。
　有機ＥＬ素子は、陰極から電子を、陽極から正孔を注入し、両者が発光層で再結合することによって、発光層の発光特性に対応した可視光線の発光を生じさせるものである。
　陽極には、現状使用することのできる透明導電性材料の中では最も電気伝導度が高く、比較的仕事関数が大きく、高い正孔注入効率が得られるという点からＩＴＯ(Ｉｎｄｉｕｍ　Ｔｉｎ　Ｏｘｉｄｅ)が使用される。
　陰極には、通常、金属電極が使用されるが、電子注入効率を考慮し、仕事関数の観点から、Ｍｇ、ＭｇＡｇ、ＭｇＩｎ、Ａｌ、ＬｉＡｌ等の材料が使用される。これらの金属材料は、可視光の反射率が高く、電極（陰極）としての機能の他に、発光層で発光した光を反射し、出射光量（発光輝度）を高める機能も担っている。すなわち、発光層から陰極方向に発光した光は、陰極である金属表面で鏡面反射し、透明なＩＴＯ電極（陽極）から出射光として取り出されることになる。
　このような構造を有する有機ＥＬ素子は、陰極が光反射性の強い鏡面となっているため、発光していない状態では外光反射が著しく目立つことになる。すなわち室内照明の映り込みなどが激しくなるため、明所では黒色が表現できなくなり、ディスプレイとして用いる場合にはコントラスト比が極端に低いという致命的な問題点を有する。
　しかし、有機ＥＬ素子の陰極表面が平滑な鏡面反射面であることを逆に利用すれば、陰極での外光反射を著しく抑制することができる。
　このような観点における陰極表面からの外光反射を削減する方法として、例えば、特許文献１～４に開示された方法が知られている。
　特許文献１では、１対の電極のうちで光取出し面側に位置する電極の外側に偏光層を設けて、偏光層として位相差補償板または位相差補償フィルムとを組み合わせた方法が提案されている。
　特許文献２では、吸収型直線偏光板と１つ又は複数の位相差板から構成された１／４波長板とを積層した円偏光板を備えており、発光層と円偏光板との間に形成された光拡散層を設けた方法が提案されている。
　特許文献３では、反射電極を有する有機ＥＬ素子の光取り出し側に、１／４波長板と偏光板とを有する円偏光板を設けており、この１／４波長板の直交するそれぞれの方向の屈折率が異なる方法のものが提案されている。
　特許文献４では、屈折率特性が異なる複屈折板を貼り合わせて構成する１／４波長板と直線偏光板により構成した円偏光手段を設けた方法が提案されている。
　上記のような円偏光板は、陽極面側に直線偏光板と、偏光板の光軸に対して４５度傾いた光軸の１／４波長板として機能する位相差板を貼り合して構成するもので、次のように作用する。すなわち、有機ＥＬ素子に入射する外光があると、外光が偏光板を通過する際、特定の方向に偏光面を持つ直線偏光が通過し、これと偏光面が直交する直線偏光は吸収される。さらに偏光板を通過した光は位相差板の作用を受け、偏光面が回転する円偏光となる。位相差板を通過した光は陰極表面で反射する際、回転方向が逆向きの円偏光となる。陰極表面で反射した光は再び位相差板に入射し、位相差板を通過する時にその作用を受けて、入射時とは直交する直線偏光に変換される。このように偏光された直線偏光は、偏光板に吸収されるので陰極表面での外光反射を防止することができる。これによってコントラスト比が大きく改善されディスプレイの表示品質が向上する。
　ところが、陰極表面の外光反射を防止するために前述のような円偏光板を設置すると、発光層から出射した光の約半分は、円偏光板を構成する直線偏光板によって吸収されるので、有機ＥＬ素子から射出される光の利用効率が大きく低下し、高輝度化の達成が困難となる。また、このような有機ＥＬ素子を縦横に配列して構成する表示装置も同様に、高輝度化が難しくなる。
　そこで、有機ＥＬ素子の高輝度化を実現する方法として、例えば、特許文献５～８に開示された方法が提案されている。
　特許文献５では、ＥＬ素子を構成する基板自体が集光性を有するようにして取り出し効率を向上させる方法、特許文献６では、有機ＥＬ素子を構成する電極を凹面形状にして輝度を高める方法、特許文献７では、有機ＥＬ素子を構成する電極に傾斜面を持たせて輝度を高める方法、特許文献８では、有機ＥＬ素子を構成する電極に回折格子等を形成して輝度を高める方法が提案されている。
　しかしながら、これらの方法は有機ＥＬ素子が複雑な構成になり、また発光層自体の発光効率が悪くなってしまう等の問題がある。
特許第２７６１４５３号公報 特開２００３－３３２０６８号公報 特開２００９－２１４０８号公報 特開平９－１２７８８５号公報 特開昭６３－３１４７９５号公報 特開平１１－２１４１６２号公報 特開平１１－２１４１６３号公報 特開平１１－２８３７５１号公報
森北出版（株）２００８年２月２９日発行，ディスプレイデバイス，ｐ１２ テレビジョン学会誌Ｖｏｌ４１，Ｎｏ５（１９８７），ｐ４７３
　このように、従来の有機ＥＬ素子は外光反射を防止するために円偏光板を設けているので、発光層から出射した光の約半分が円偏光板を構成する直線偏光板によって吸収される。これによって有機ＥＬ素子から射出される光の利用効率が大きく低下し、高輝度化の達成が困難であった。
　また、種々提案されている高輝度化方法では、有機ＥＬ素子の構成が複雑になり、発光層自体の発光効率も悪くなるなどの欠点があった。
　本発明は、円偏光板を用いる有機ＥＬ素子などの表示素子において、発光層の光の利用効率を維持しつつ、高輝度化を図ることができる表示素子を提供することを目的とする。
　上記課題を解決すべく、本発明の第１の観点の表示素子は、直線偏光板と位相差板により構成された円偏光板を具備する表示素子において、円偏光板に複数の貫通孔を設け、直線偏光板上に少なくとも一層以上のフィルムを設けた構成とされる。
　かかる構成によれば、円偏光板に複数の貫通孔を設けることによって、円偏光板の貫通孔の位置に対応する有機ＥＬ素子から射出される光が、円偏光板に当たることなく円偏光板を通過するので、その分発光輝度の低下がなく従来のような貫通孔のない円偏光板を設けた有機ＥＬ素子より輝度の向上が図られる。
　また、直線偏光板上に少なくとも反射防止フィルムや防眩フィルムを設けることによって外光による反射や眩しさを防止することができると共に、円偏光板の貫通孔にゴミや埃の入り込みを防ぐことができる。
　また、本発明の第２の観点の表示素子は、直線偏光板と位相差板により構成された円偏光板を具備する表示素子において、直線偏光板のみに複数の貫通孔を設け、円偏光板の直線偏光板上に少なくとも一層以上のフィルムを設けた構成とされる。
　かかる構成によれば、直線偏光板のみに複数の貫通孔を設けることによって、直線偏光板の貫通孔の位置に対応する有機ＥＬ素子から射出される光が、直線偏光板に当たることなく円偏光板を通過するので、その分発光輝度の低下がなく従来のような貫通孔のない円偏光板を設けた有機ＥＬ素子より輝度の向上が図られる。
　また、直線偏光板上に少なくとも反射防止フィルムや防眩フィルムを設けることによって外光による反射や眩しさを防止することができると共に、円偏光板の貫通孔にゴミや埃の入り込みを防ぐことができる。
　また、本発明の表示装置は、上記の第１の観点又は第２の観点の表示素子を、縦横に配列して構成して成る構成とされる。
　かかる構成によれば、上記の表示素子を縦横に配列して構成する表示装置であるので、従来のような円偏光板を設けた有機ＥＬ素子を配列して成る表示装置より輝度の高い表示装置が得られる。
　本発明に係る表示素子によれば、円偏光板に複数の貫通孔を設けることによって、貫通孔の位置に対応する有機ＥＬ素子から射出される光が円偏光板に当たることなく円偏光板を通過するので、貫通孔のある位置では発光輝度の低下がなく円偏光板に貫通孔がない従来の有機ＥＬ素子より輝度の向上が図られる。また、本発明の表示素子を縦横に配列して構成して成る表示装置も、同様に高輝度化を実現することができる。
図１は、実施例に係る有機ＥＬ素子の全体斜視図である。 実施例１に係る有機ＥＬ素子において、直線偏光板１と位相差板２の表面の一部分が見えるようにした斜視図である。 図２における直線偏光板貫通孔１２および位相差板貫通孔１３を横切る部分の断面図である。 図３において発光層７からの光と、外光１１による反射光の様子を示した図である。 有機ＥＬ素子１０の表示面積に対する直線偏光板貫通孔１２および位相差板貫通孔１３の面積の割合Ａと、有機ＥＬ素子の発光輝度の関係を示した図である。 有機ＥＬ素子１０の表示面積に対する直線偏光板貫通孔１２および位相差板貫通孔１３の面積の割合Ａと、有機ＥＬ素子のコントラスト比の関係を示した図である。 有機ＥＬ素子１０の表示面積に対する直線偏光板貫通孔１２および位相差板貫通孔１３の面積の割合Ａと、有機ＥＬ素子の最小コントラスト比の関係を示した図である。 実施例２に係る有機ＥＬ素子において、直線偏光板１と位相差板２の表面の一部分が見えるようにした斜視図である。 実施例３に係る有機ＥＬ素子１０を縦、横に並べて構成した大画面ディスプレイである。
　以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明していく。なお、本発明の範囲は、以下の実施例や図示例に限定されるものではなく、幾多の変更及び変形が可能である。
　以下、図１～図７を用いて本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明の実施の形態１に係る有機ＥＬ素子の構成を示す全体斜視図である。
　有機ＥＬ素子１０は、直線偏光板１と位相差板２を積層して構成される円偏光板３に対向配置された透明基板４と、透明基板４上に形成された陽極５と、陽極５に対向配置された陰極６と、陽極５及び陰極６の間に配置された発光層７とを備えている。陽極５、陰極６、発光層７は、透明基板４と絶縁基板９に挟まれた構成となる。
　このような構成を有する有機ＥＬ素子１０において、陰極６から電子を、陽極５から正孔を注入し、両者が発光層７で再結合することにより、発光層７の発光特性に対応した可視光線の発光が生じる。発光層７で生じた光は、直接又は陰極６で反射した後、陽極５、透明基板４、円偏光板３、反射防止フィルム８を介して外部に取り出されることになる。
　一方、室内照明等により有機ＥＬ素子１０の外部から入射した外光１１は、直線偏光板１によって半分は吸収され残りの半分は直線偏光として透過し、位相差板２に入射する。位相差板２に入射した光は、直線偏光板１と位相差板２とは、それらの光軸が４５度又は１３５度で交差するように配置されているので、位相差板２によって円偏光に変換されることになる。
　このように、直線偏光板１と位相差板２との光軸が４５度又は１３５度で交差するように配置されているため、位相差板２を透過することにより円偏光に変換されるので、位相差板２からでる円偏光は陰極６で鏡面反射する際に、位相が１８０度反転し逆廻りの円偏光として反射される。この反射光は再度位相差板２に入射することにより、直線偏光板１の吸収軸に平行な直線偏光に変換されるため、直線偏光板１で全て吸収され外部に出射されない。
　直線偏光板１としては、吸収型の直線偏光板である限りにおいて限定されるものではなく、種々の形態のものを適用可能である。一般的には、ポリビニルアルコールのような親水性高分子からなるフィルムを、ヨウ素のような二色性染料で処理して延伸したものや、ポリ塩化ビニルのようなプラスチックフィルムを処理してポリエンを配向させたもの等からなる偏光フィルムの他、当該偏光フィルムを封止フィルムでカバーして保護したもの、さらにワイヤーグリッド偏光子のようなものでもよい。
　位相差板２はプラスチックフィルムを特定方向に延伸処理することによって作製することが可能である。具体的な材料は、特に限定されるものではなく、高分子フィルムを１軸又は２軸等の適宜な方式で延伸処理等することにより形成することができる。透明性に優れ、延伸処理が可能な材料である限り、種々のものを適用することができる。このような材料としては、例えば、ポリカーボネート系高分子、ポリエステル系高分子、ポリスルホン系高分子、ポリエーテルスルホン系高分子、ポリスチレン系高分子、ポリオレフィン系高分子、ポリビニルアルコール系高分子、酢酸セルロース系高分子、ポリ塩化ビニル系高分子、ポリメチルメタクリレート系高分子、ポリアリレート系高分子、ポリアミド系高分子などを挙げることができる。なお、位相差板２は、一層の複屈折フィルムで形成することも可能であるが、位相差の波長依存性を小さくし、全可視光波長領域に亘って１／４波長板として機能するように複数の複屈折フィルムを積層して形成してもよい。
　また、直線偏光板１と位相差板２の貼り合わせは、光学的異方性の無いアクリル系透明粘着剤や接着剤を用いて行うことができる。
　なお、外光反射防止に万全を期すべく、円偏光板３の表面に反射防止フィルム８を設けている。反射防止フィルム８は、例えば、円偏光板３の表面に多層膜を直接形成することの他、反射防止フィルムを貼着することも可能である。また、モスアイ構造のような微細構造のものを設けても良いし、さらに適切なアンチグレア処理を施しても良い。
　図２は、図１に示す実施の形態１に係る有機ＥＬ素子１０において、直線偏光板１と位相差板２の表面の一部分が見えるようにした有機ＥＬ素子１０の斜視図である。図２は、直線偏光板１に複数個の直線偏光板貫通孔１２を、位相差板２にも複数個の位相差板貫通孔１３をそれぞれ同じ位置に設けた様子を示している。直線偏光板貫通孔１２と位相差板貫通孔１３が在る位置では、発光層７からの直接光と発光層７の陰極６にて反射された反射光のいずれの光も円偏光板３の作用を受けることがないので、これらの光の全てが有機ＥＬ素子１０の前方に取り出すことができる。
　すなわち、有機ＥＬ素子１０の前方側に射出される光は、円偏光板３で作用を受けた光と、直線偏光板貫通孔１２および位相差板貫通孔１３を通過してきた円偏光板３にて作用を受けない光とが混在する。
　図２の本発明による有機ＥＬ素子１０は、透明基板４側に射出される光のすべてが円偏光板３の作用を受けて輝度が半減する従来の有機ＥＬ素子に比べて、直線偏光板貫通孔１２および位相差板貫通孔１３を通過する円偏光板３の作用を受けない光の分だけ輝度が高くなる。
　このように本発明の特徴は、直線偏光板貫通孔１２および位相差板貫通孔１３を設けて輝度を高めるところにあるが、外光１１による反射については直線偏光板貫通孔１２および位相差板貫通孔１３の位置では円偏光作用を受けないので、陰極６からの反射によりコントラスト比の低下が生じ、画質劣化につながることが懸念される。
　そこで、コントラスト比の大きさについて簡単なモデル式を立て、直線偏光板貫通孔１２および位相差板貫通孔１３を設けることによる画質劣化への影響について調べてみることにする。
　図３は、図２における直線偏光板貫通孔１２および位相差板貫通孔１３を横切る部分の断面図である。ここでは、直線偏光板１の一方側の面には保護膜１４を設けた例を示している。図４は、図３において発光層７からの光と、外光１１による反射光の様子を示した図である。
　１．外光による反射輝度Ｌ
　外光１１による有機ＥＬ素子１０からの反射光は、保護膜１４の表面反射による反射光２２と、陰極６からの反射光２５が混在したものである。また、陰極６に到達する外光１１は、反射光２２を差し引いた外光１１のうち、直線偏光板貫通孔１２および位相差板貫通孔１３を通過する外光２３と、直線偏光板貫通孔１２および位相差板貫通孔１３が存在しない部分、すなわち円偏光板３を通過してきた外光２４に分かれる。
　外光２３は、陰極６により反射し反射光２５として直線偏光板貫通孔１２および位相差板貫通孔１３を通過し、有機ＥＬ素子１０の前面に射出される。ここで、陰極６により反射して外部に射出される外光２５は、保護膜１４の内面に当たるが内面にあたった光は多重反射しないものとしている。したがって、反射光２５のすべてが有機ＥＬ素子１０の前面に射出される。
　外光２４は、反射光２２を差し引いた外光１１の円偏光板３を通過した分の光であるが、円偏光板３を構成する直線偏光板１によって通過する光の半分が吸収されていると共に、位相差板２に入射することによって直線偏光板１と位相差板２の光軸が４５度又は１３５度で交差するように配置されているので、位相差板２から射出される外光２４は円偏光に変換された光となっている。このような円偏光された外光２４は、陰極６により反射され逆回転した円偏光の反射光２６となる。反射光２６は円偏光板３を構成する直線偏光板１により、吸収軸に平行な直線偏光に変換されるので、直線偏光板１により全てが吸収され外部に出射されることはない。ここで、円偏光板３を通過してきた外光２４は、陰極６により反射して反射光２６となるが直線偏光板貫通孔１２および位相差板貫通孔１３の方向には射出されずに、すべてが円偏光板３の位置に戻るものとしている。
　さて通常、外光１１の明るさは照度で表現されている。ここでは、照度と反射輝度の関係について説明する。
　保護膜１４の拡散反射率がρ１であって、保護膜１４が均等拡散面（すべての波長の光が水平、垂直１８０度の範囲で均等に反射する面）であるとすると、照度Ｅで照らされた時の保護膜１４の反射光２２に対応する反射輝度Ｌ１ｃｄ／ｍ２は、下記数式１で与えられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　例えば、照度が１，０００ルクス（ｌｘ）の空間における保護膜１４からの反射輝度Ｌ１は、保護膜１４の拡散反射率ρ１を０．０４とすると１３ｃｄ／ｍ２になる。
　また、陰極６の反射率をρ２とすると反射光２５に対応する反射輝度Ｌ２ｃｄ／ｍ２は、有機ＥＬ素子１０の発光面積に対する直線偏光板貫通孔１２および位相差板貫通孔１３の面積の割合をＡとすると、下記数式２で与えられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　例えば、照度が１，０００ルクス（ｌｘ）の空間における陰極６からの軸上の反射輝度Ｌ２は、陰極６の反射率ρ２を０．９０、有機ＥＬ素子１０の表示面積に対する直線偏光板貫通孔１２および位相差板貫通孔１３の面積の割合を０．５、保護膜１４の拡散反射率ρ１を０．０４とすると１３８ｃｄ／ｍ２になる。
　上記式１と上記式２から有機ＥＬ素子１０の反射輝度Ｌは、下記数式３のようになる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
　したがって、空間照度が１，０００ルクス（ｌｘ）、保護膜１４の拡散反射率ρ１を０．０４、陰極６の反射率ρ２を０．９０、有機ＥＬ素子１０の表示面積に対する直線偏光板貫通孔１２および位相差板貫通孔１３の面積の割合を０．５とすると、反射輝度Ｌ１が１３ｃｄ／ｍ２、反射輝度Ｌ２が１３８ｃｄ／ｍ２となるので、有機ＥＬ素子１０の表示面の外光１１による反射輝度Ｌは１５１ｃｄ／ｍ２となる。
　２．発光輝度Ｂ
　発光層７からの光は、円偏光板３の内面に向かう発光光１８と、直線偏光板貫通孔１２および位相差板貫通孔１３に向かう発光光１９がある。直線偏光板貫通孔１２および位相差板貫通孔１３が無い部分、すなわち円偏光板３に向かう発光光１８は、円偏光板３を通過する際に円偏光板３を構成する直線偏光板１によって光の半分が吸収されるので、その発光輝度２０は発光層７の発光輝度の１／２となる。
　直線偏光板貫通孔１２および位相差板貫通孔１３に向かう発光光１９は、直線偏光板貫通孔１２および位相差板貫通孔１３を通過することになるので円偏光板３による輝度の低下がなく、発光輝度２１は発光層７の輝度と等しい。
　ここで、有機ＥＬ素子１０の発光輝度Ｂｃｄ／ｍ２は、有機ＥＬ素子１０の発光面積に対する直線偏光板貫通孔１２および位相差板貫通孔１３の面積の割合をＡとすると、下記数式４で与えられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
　例えば、発光層７の発光輝度が３，０００ｃｄ／ｍ２、有機ＥＬ素子１０の表示面積に対する直線偏光板貫通孔１２および位相差板貫通孔１３の面積の割合Ａを０．５とすると、発光輝度２０は７５０ｃｄ／ｍ２、発光輝度２１は１，５００ｃｄ／ｍ２となり、有機ＥＬ素子１０の発光輝度Ｂは、それらの合計となるので２，２５０ｃｄ／ｍ２となる。
　図５は、式４を用いて計算して作成したものである。横軸が有機ＥＬ素子１０の表示面積に対する直線偏光板貫通孔１２および位相差板貫通孔１３の面積の割合Ａであり、縦軸が発光輝度Ｂを示している。有機ＥＬ素子１０の発光面積に対する直線偏光板貫通孔１２および位相差板貫通孔１３の面積の割合Ａが０．５の場合、発光層７の発光輝度が３，０００ｃｄ／ｍ２、２，０００ｃｄ／ｍ２、１，０００ｃｄ／ｍ２とすると、有機ＥＬ素子１０の発光輝度Ｂは、それぞれ２，２５０ｃｄ／ｍ２、１，５００ｃｄ／ｍ２、７５０ｃｄ／ｍ２となることを示している。
　３．コントラスト比Ｃ
　コントラスト比Ｃは上記数式３と上記数式４より下記数式５のように表すことができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
　図６は、上記式５を用いて作成した図である。横軸が有機ＥＬ素子１０の表示面積に対する直線偏光板貫通孔１２および位相差板貫通孔１３の面積の割合Ａであり、縦軸がコントラスト比Ｃを表している。
　発光層７の発光輝度が３，０００ｃｄ／ｍ２、２，０００ｃｄ／ｍ２、１，０００ｃｄ／ｍ２とし、照度（ｌｘ）をそれぞれ１０，０００ｌｘ、１，０００ｌｘ、１００ｌｘにおけるコントラスト比Ｃを求めている。照度１０，０００ｌｘは屋外、１，０００ｌｘは明るい屋内、１００ｌｘは暗い屋内を想定した明るさとしている。
　まず、図５より、有機ＥＬ素子１０の表示面積に対する直線偏光板貫通孔１２および位相差板貫通孔１３の面積の割合Ａを大きくすると発光輝度Ｂは高くなるが、図６に示すようにコントラスト比Ｃは低下する。コントラスト比Ｃと表示画像の見やすさについては、非特許文献１と２ではコントラスト比Ｃの大きさが５０以上であれば、見やすい表示画像が提供できると報告されている。非特許文献１によれば、テレビ用ディスプレイの見やすさは、最高輝度が２５０ｃｄ／ｍ２以上、コントラスト比Ｃが３０～５０程度が好ましいと報告されている。また非特許文献２によれば、ＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ　Ｒａｙ　Ｔｕｂｅ）の可読文字数とコントラストの関係を調査したところ、文字の読みやすさはコントラスト比Ｃが１０以上あれば良いとしている。
　このような観点から、コントラスト比Ｃが５０以上あれば見やすいディスプレイ画像の提供が可能となる。尚、コントラスト比Ｃが５０の値を、ここでは最小コントラスト比Ｃｍと定義する。
　従来の有機ＥＬ素子は、円偏光板３に直線偏光板貫通孔１２および位相差板貫通孔１３がない、すなわち有機ＥＬ素子１０の表示面積に対する直線偏光板貫通孔１２および位相差板貫通孔１３の面積の割合Ａが０の時に対応するが、このような有機ＥＬ素子では、例えば発光層７の発光輝度が３，０００ｃｄ／ｍ２、周囲の明るさが照度１，０００ｌｘのように明るい屋内の場合においては、コントラスト比Ｃが１００に達するので見やすいディスプレイ画像が提供できる。ところが円偏光板を構成する直線偏光板により、発光層７からの光を半分吸収されるので有機ＥＬ素子の発光輝度Ｂは１，５００ｃｄ／ｍ２と半減し大幅な輝度の低下が伴う。
　本発明では、円偏光板３に直線偏光板貫通孔１２および位相差板貫通孔１３を設けているので、直線偏光板貫通孔１２および位相差板貫通孔１３を通過する光は円偏光板３の作用を受けないので、その分従来の有機ＥＬ素子より輝度を高めることができる。例えば発光層７の発光輝度を３，０００ｃｄ／ｍ２、周囲の明るさが照度１，０００ｌｘのように明るい屋内の場合においては、有機ＥＬ素子１０の表示面積に対する直線偏光板貫通孔１２および位相差板貫通孔１３の面積の割合Ａが０．５の場合、図６に示すように発光輝度Ｂは、２，２５０ｃｄ／ｍ２を得ることができる。すなわち直線偏光板貫通孔１２および位相差板貫通孔１３の無い従来のような円偏光板を設けた有機ＥＬ素子の発光輝度Ｂが１，５００ｃｄ／ｍ２となるものに比べて、１．５倍の輝度のものが得られる。併せて、図７に示すように最小コントラスト比Ｃｍも確保できるので、見やすいディスプレイ画像の提供も可能となる。
　以上のように本発明では、直線偏光板貫通孔１２および位相差板貫通孔１３を備えた円偏光板３を設けると共に、有機ＥＬ素子１０の表示面積に対する直線偏光板貫通孔１２および位相差板貫通孔１３の面積の割合Ａをうまく設定することによって、最小コントラスト比Ｃｍの確保、すなわち見やすいディスプレイ画像を確保しながら、直線偏光板貫通孔１２および位相差板貫通孔１３の無い従来のような円偏光板を設けた有機ＥＬ素子では達成できなかった高輝度化を実現することができる。
　また、本発明では図５に示すように、有機ＥＬ素子１０の表示面積に対する直線偏光板貫通孔１２および位相差板貫通孔１３の面積の割合Ａが０．５の場合の例で示すように、発光層７の発光輝度が２，０００ｃｄ／ｍ２であっても発光輝度Ｂが１，５００ｃｄ／ｍ２得られることができると共に、図７に示すように周囲の明るさが照度１，０００ｌｘのように明るい屋内の場合においても、コントラスト比Ｃが最小コントラスト比Ｃｍの近辺にあるので、見やすいディスプレイ画像を提供することができる。すなわち、従来の有機ＥＬ素子では発光輝度Ｂを１，５００ｃｄ／ｍ２を得るためには発光層７の発光輝度を３，０００ｃｄ／ｍ２にする必要があったが、本発明によれば見やすいディスプレイ画像を提供しつつ発光層７の発光輝度が２，０００ｃｄ／ｍ２であっても１，５００ｃｄ／ｍ２の発光輝度Ｂが得られるので、発光層の負担が軽減され長寿命化も可能となる。
　図８は有機ＥＬ素子１０において、直線偏光板１と位相差板２の表面の一部分が見えるようにした有機ＥＬ素子１０の斜視図であり、直線偏光板１に直線偏光板貫通孔１２を設けた様子を示している。直線偏光板貫通孔１２の位置では、発光層７からの直接光と発光層７の陰極６にて反射された反射光のいずれの光も円偏光板３の作用を受けることがないので、これらの光の全てが有機ＥＬ素子１０の前方に取り出すことができる。実施の形態２が実施の形態１と異なる点は、位相差板２に位相差板貫通孔１３が無いことであり、位相差板２の全光線透過率を１とすれば発光層７の発光輝度や外光１１の条件が同じであれば、実施の形態１にて示した同様の効果が得られる。
　以上のように本発明では、実施の形態１と同様な効果を持つので、有機ＥＬ素子１０の表示面積に対する円偏光板３を構成する直線偏光板貫通孔１２の面積の割合Ａをうまく設定することによって、最小コントラスト比Ｃｍの確保、すなわち見やすいディスプレイ画像を確保しながら、直線偏光板貫通孔１２の無い従来のような円偏光板を設けた有機ＥＬ素子では達成できなかった高輝度化を実現することができる。
　図９は、本発明の有機ＥＬ素子１０を縦、横に並べて構成した大画面ディスプレイ３０を示す。大画面ディスプレイ３０は、本発明の有機ＥＬ素子１０に直線偏光板貫通孔１２および位相差板貫通孔１３を設けているので、輝度の高い大画面ディスプレイ３０を提供することができる。
　１　直線偏光板
　２　位相差板
　３　円偏光板
　４　透明基板
　５　陽極
　６　陰極
　７　発光層
　８　反射防止フィルム
　９　絶縁基板
　１０　有機ＥＬ素子
　１１　外光
　１２　直線偏光板貫通孔
　１３　位相差板貫通孔
　１４　保護膜
　１８、１９　発光光
　２０、２１　発光輝度
　２２、２５、２６　反射光
　３０　大画面ディスプレイ
 

Claims (3)

  1. 　直線偏光板と位相差板により構成された円偏光板を具備する表示素子において、前記円偏光板に複数の貫通孔を設け、前記直線偏光板上に少なくとも一層以上のフィルムを設けたことを特徴とする表示素子。
  2. 　直線偏光板と位相差板により構成された円偏光板を具備する表示素子において、前記直線偏光板のみに複数の貫通孔を設け、前記直線偏光板上に少なくとも一層以上のフィルムを設けたことを特徴とする表示素子。
  3. 　請求項１又は請求項２に記載の表示素子を、縦横に配列して構成して成ることを特徴とする表示装置。
     
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