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課題・解決手段

発光ディスプレイは、OLEDと、直線偏光子と、光学的にOLEDと直線偏光子との間にある反射性偏光子と、光学的にOLEDと反射性偏光子との間にある構造化光学フィルムとを含む。

概要

背景

有機発光ダイオード(OLED)装置は、カソードアノードとの間に挟まれたエレクトロルミネセント有機材料薄膜を含み、これらの電極の一方又は両方は透明な伝導体である。これらの装置に電圧印加されると、電子及び正孔は、それぞれ対応する電極から注入されて、放射性励起子中間生成物を介してエレクトロルミネセント有機材料内に再結合する。

OLEDなどの発光ディスプレイは一般に、例えば、OLEDの金属層により生じる周辺光反射を低減するための円偏光子などの反射防止フィルムを使用する。直線吸収偏光子と1/4波長フィルムからなる円偏光子は、ディスプレイ上の多量の周辺光入射を消す。この円偏光子は、OLEDからの発光の50%以上を吸収してしまう欠点を有し、また1/4波長フィルムを直線偏光子に適用するのが難しい(直線偏光子の通過軸と1/4波長(QW)フィルムの速軸又は遅軸とが互いに対して45°に配置されていなければならない)ことから、製造するのに高くつく。

ディスプレイコントラストは、(白−黒)/黒の比として定義され、白は最も明るいオン状態、黒は最も暗いオフ状態である。暗室内で、このコントラストは、ディスプレイ装置固有の黒及び白輝度によって制限される。通常の使用においては、周辺光レベルとディスプレイ反射率が、この固有輝度ベルに付加される。理想的な円偏光子(CP)は、白状態輝度を50%カットし、偏光子の第1表面の輝度に対する周辺反射率を低減する。実践的なQWエレメントは1つの波長と1つの視角でのみ精密に機能するため、ベースライン反射率が存在する。

昼光などの明るい周辺光環境においては、最良の市販CPであっても必要なコントラストを維持するには不十分な場合があるが、ただし、典型的な家庭又はオフィス環境においては、必要なコントラストは高性能CPなしで達成することが可能である。CPフィルム積層体コストは、目的用途に求められる性能値に合わせて調整する必要がある。

ディスプレイの明るさは、エレクトロニクスドライブ容量のコストと、それに伴う嵩高さ、並びに発光体寿命に関わる主要特性である。加えて、ディスプレイパワー効率は、ディスプレイの明るさに対して釣り合うよう消費者が調節する重要な要素である。CP反射防止積層体は、明るさとパワー効率の過半量をカットする。明るさも強化する反射防止コンポーネントは、付加価値をもたらす。

CP実装は、QW及び直線偏光フィルムを、指定の45度に整列させるため複雑であるが、多くの場合、ロール対ロールの積層ではなく、ピース対ピースの積層が必要となる。ロール対ロールアセンブリが可能な反射防止コンポーネントならば、コストが削減される。

概要

発光ディスプレイは、OLEDと、直線偏光子と、光学的にOLEDと直線偏光子との間にある反射性偏光子と、光学的にOLEDと反射性偏光子との間にある構造化光学フィルムとを含む。

目的

効果

実績

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請求項1

LEDと、直線偏光子と、光学的に該OLEDと該直線偏光子との間にある反射性偏光子と、光学的に該OLEDと該反射性偏光子との間にある構造化光学フィルムと、を含む、発光ディスプレイ

請求項2

前記反射性偏光子が複屈折反射性偏光子である、請求項1に記載の発光ディスプレイ。

請求項3

前記構造化光学フィルムが光抽出フィルムである、請求項1又は2のいずれか一項に記載の発光ディスプレイ。

請求項4

前記構造化光学フィルムが前記OLEDに光学的に結合していない、請求項1〜3のいずれか一項に記載の発光ディスプレイ。

請求項5

前記構造化光学フィルムが、光学的結合材料を介して前記OLEDに光学的に結合している、請求項1〜3のいずれか一項に記載の発光ディスプレイ。

請求項6

前記構造化光学フィルムがナノ構造を含む、請求項1〜5のいずれか一項に記載の発光ディスプレイ。

請求項7

前記構造化光学フィルムが一次元ナノ構造を含む、請求項1〜6のいずれか一項に記載の発光ディスプレイ。

請求項8

前記構造化光学フィルムが二次元ナノ構造を含む、請求項1〜6のいずれか一項に記載の発光ディスプレイ。

請求項9

光学的に前記構造化光学フィルムと前記反射性偏光子との間にある1/4波長エレメントを更に含む、請求項1〜8のいずれか一項に記載の発光ディスプレイ。

請求項10

前記直線偏光子、前記反射性偏光子及び前記構造化光学フィルムが複合フィルムを形成する、請求項1〜9のいずれか一項に記載の発光ディスプレイ。

請求項11

前記直線偏光子、前記反射性偏光子及び前記1/4波長エレメントが複合フィルムを形成する、請求項9に記載の発光ディスプレイ。

請求項12

前記直線偏光子、前記反射性偏光子、前記1/4波長エレメント及び前記構造化光学フィルムが複合フィルムを形成する、請求項9に記載の発光ディスプレイ。

請求項13

OLEDと、直線偏光子と、光学的に該OLEDと該直線偏光子との間にある反射性偏光子と、を含む発光ディスプレイであって、該発光ディスプレイが1/4波長エレメントを含まない、発光ディスプレイ。

請求項14

光学的に前記OLEDと前記反射性偏光子との間にある構造化光学フィルムを更に含む、請求項13に記載の発光ディスプレイ。

請求項15

前記反射性偏光子が複屈折反射性偏光子である、請求項13又は14に記載の発光ディスプレイ。

請求項16

前記構造化光学フィルムが前記OLEDに光学的に結合していない、請求項14又は15に記載の発光ディスプレイ。

請求項17

前記構造化光学フィルムが、光学的結合材料を介して前記OLEDに光学的に結合している、請求項14又は15に記載の発光ディスプレイ。

請求項18

前記構造化光学フィルムがナノ構造を含む、請求項14に記載の発光ディスプレイ。

請求項19

前記構造化光学フィルムが一次元ナノ構造を含む、請求項14〜18のいずれか一項に記載の発光ディスプレイ。

請求項20

前記構造化光学フィルムが二次元ナノ構造を含む、請求項14〜18のいずれか一項に記載の発光ディスプレイ。

請求項21

前記直線偏光子、前記反射性偏光子及び前記構造化光学フィルムが複合フィルムを形成する、請求項14に記載の発光ディスプレイ。

請求項22

OLEDと、直線偏光子と、光学的に該OLEDと該直線偏光子との間にある反射性偏光子と、該OLEDと該反射性偏光子との間にある非偏光保護エレメントと、を含む、発光ディスプレイ。

請求項23

前記非偏光保護エレメントが、光の1波長よりも大きいリタデーションを有する、請求項22に記載の発光ディスプレイ。

請求項24

前記非偏光保護エレメントが構造化光エレメントである、請求項22に記載の発光ディスプレイ。

技術分野

0001

本開示は発光ディスプレイに関するものであり、特に、偏光選択性反射防止フィルムコンポーネントを含む発光ディスプレイに関する。

背景技術

0002

有機発光ダイオード(OLED)装置は、カソードアノードとの間に挟まれたエレクトロルミネセント有機材料薄膜を含み、これらの電極の一方又は両方は透明な伝導体である。これらの装置に電圧印加されると、電子及び正孔は、それぞれ対応する電極から注入されて、放射性励起子中間生成物を介してエレクトロルミネセント有機材料内に再結合する。

0003

OLEDなどの発光ディスプレイは一般に、例えば、OLEDの金属層により生じる周辺光反射を低減するための円偏光子などの反射防止フィルムを使用する。直線吸収偏光子と1/4波長フィルムからなる円偏光子は、ディスプレイ上の多量の周辺光入射を消す。この円偏光子は、OLEDからの発光の50%以上を吸収してしまう欠点を有し、また1/4波長フィルムを直線偏光子に適用するのが難しい(直線偏光子の通過軸と1/4波長(QW)フィルムの速軸又は遅軸とが互いに対して45°に配置されていなければならない)ことから、製造するのに高くつく。

0004

ディスプレイコントラストは、(白−黒)/黒の比として定義され、白は最も明るいオン状態、黒は最も暗いオフ状態である。暗室内で、このコントラストは、ディスプレイ装置固有の黒及び白輝度によって制限される。通常の使用においては、周辺光レベルとディスプレイ反射率が、この固有輝度ベルに付加される。理想的な円偏光子(CP)は、白状態輝度を50%カットし、偏光子の第1表面の輝度に対する周辺反射率を低減する。実践的なQWエレメントは1つの波長と1つの視角でのみ精密に機能するため、ベースライン反射率が存在する。

0005

昼光などの明るい周辺光環境においては、最良の市販CPであっても必要なコントラストを維持するには不十分な場合があるが、ただし、典型的な家庭又はオフィス環境においては、必要なコントラストは高性能CPなしで達成することが可能である。CPフィルム積層体コストは、目的用途に求められる性能値に合わせて調整する必要がある。

0006

ディスプレイの明るさは、エレクトロニクスドライブ容量のコストと、それに伴う嵩高さ、並びに発光体寿命に関わる主要特性である。加えて、ディスプレイパワー効率は、ディスプレイの明るさに対して釣り合うよう消費者が調節する重要な要素である。CP反射防止積層体は、明るさとパワー効率の過半量をカットする。明るさも強化する反射防止コンポーネントは、付加価値をもたらす。

0007

CP実装は、QW及び直線偏光フィルムを、指定の45度に整列させるため複雑であるが、多くの場合、ロール対ロールの積層ではなく、ピース対ピースの積層が必要となる。ロール対ロールアセンブリが可能な反射防止コンポーネントならば、コストが削減される。

発明が解決しようとする課題

0008

本開示は発光ディスプレイに関するものであり、特に、偏光選択性反射防止フィルムコンポーネントを含む発光ディスプレイに関する。本開示は更に、例えば、明るさ効率の損失及び組み立てコストなど、これらの反射防止フィルムコンポーネントから生じる問題に関する。

課題を解決するための手段

0009

多くの実施形態において、発光ディスプレイは、OLEDと、直線偏光子と、光学的にOLEDと直線偏光子との間にある反射性偏光子と、光学的にOLEDと反射性偏光子との間にある構造化光学フィルムとを含む。1/4波長フィルムは、光学的に反射性偏光子と構造化光学フィルムとの間に配置することができる。

0010

更なる実施形態において、発光ディスプレイは、OLEDと、直線偏光子と、光学的にOLEDと直線偏光子との間にある反射性偏光子とを含む。この発光ディスプレイは、1/4波長エレメントを含まない。

0011

更なる実施形態において、発光ディスプレイは、OLEDと、直線偏光子と、光学的にOLEDと直線偏光子との間にある反射性偏光子と、光学的にOLEDと反射性偏光子との間にある非偏光保護エレメントとを含む。

0012

本開示の1つ以上の実施形態の詳細は、添付の図面及び以下の記述に説明される。本開示の他の特徴、目的、及び利点は、説明及び図面、並びに特許請求の範囲から明らかとなるであろう。

図面の簡単な説明

0013

本開示の様々な実施形態の以下の詳細な説明を、添付の図面と合せて考慮することで、本開示のより完全な理解が可能となるであろう。
発光ディスプレイの概略断面図である。
別の発光ディスプレイの概略断面図である。
別の発光ディスプレイの概略断面図である。
別の発光ディスプレイの概略断面図である。

0014

以下の詳細な説明では、添付図面を参照するが、図面は、本明細書の一部を形成しており、例として複数の特定の実施形態を示している。本開示の範囲又は趣旨から逸脱することなく、他の実施形態が想到され、実施され得る点は理解されるはずである。したがって、以下の詳細な説明は、限定的な意味で解釈されるべきではない。

0015

本明細書において使用されるすべての科学用語及び技術用語は、特に示されない限りは、当該技術分野において一般的に用いられている意味を有するものである。本明細書において与えられる用語の定義は、本明細書において頻繁に使用される特定の用語の理解を容易にするためのものであって、本開示の範囲を限定しようとするものではない。

0016

別途記載のない限り、本明細書及び特許請求の範囲で使用される形状寸法、量、物理的特性を表わす全ての数字は、すべての場合において用語「約」により修飾されていると理解されるべきである。したがって、特に記載のない限り、上記の明細書及び添付の特許請求の範囲に記載される数値パラメータは、当業者が本明細書に開示される教示を用いて得ようとする所望の特性に応じて異なり得る近似値である。

0017

本明細書及び添付の「特許請求の範囲」において使用される単数形「a」、「an」、及び「the」には、その内容によって明らかに示されない限りは複数の指示対象物を有する実施形態が含まれる。内容によってそうでないことが明らかに示されない限り、本明細書及び添付の「特許請求の範囲」において使用される用語「又は」は、「及び/又は」を含めた意味で広く用いられる。

0018

これらに限定されるものではないが、「下側」、「上側」、「下」、「下方」、「上方」、及び「〜の上」などの空間的に関連した語は、本明細書において用いられる場合、ある要素の別の要素に対する空間的関係を述べるうえで説明を容易にする目的で用いられる。このような空間に関連した語には、図に示され、本明細書に述べられる特定の向き以外に、使用中又は作動中の装置の異なる向きが含まれる。例えば、図に示される物体がひっくり返されるか又は裏返されると、最初に他の要素の下又は下方として述べられた部分は、これらの他の要素の上方となるであろう。

0019

本明細書で使用されるとき、ある要素、部材若しくは層が、例えば、別の要素、部材若しくは層と「一致する境界面」を形成する、又は「上にある」、「接続される」、「結合される」、若しくは「接触する」として記載される場合、その要素、部材若しくは層は、例えば、特定の要素、部材若しくは層の直接上にあるか、直接接続されるか、直接結合されるか、直接接触してもよく、又は介在する要素、部材若しくは層が特定の要素、部材若しくは層の上にあるか、接続されるか、結合されるか、若しくは接触してもよい。ある要素、部材又は層が、例えば、別の要素の「直接上にある」、「直接接続される」、「直接結合する」、又は「直接接触する」とされる場合、介在する要素、部材又は層は存在しない。

0020

本明細書で使用するとき、「有する(have)」、「有する(having)」、「含む(include)」、「含む(including)」、「備える(comprise)」、「備える(comprising)」等は、制限のない意味で使用されており、一般に、「含むがそれに限らない」ことを意味する。「からなる」及び「から本質的になる」という用語は、「含む(comprising)」等の用語に包含されることが理解されよう。

0021

用語「OLED」は、有機発光装置を指す。OLED装置は、カソードとアノードとの間に挟まれたエレクトロルミネセント有機材料の薄膜を含み、これらの電極の一方又は両方は透明な伝導体である。電圧がこれらの装置に印加されると、電子及び正孔は、それぞれ対応する電極から注入されて、放射性励起子の中間生成物を介してエレクトロルミネセント有機材料内に再結合する。

0022

本明細書で定義される「非偏光保護エレメント」とは、入射偏光ビームの一部分の偏光を、偏光解消、変換、又は変化させる、バルク光学素子コーティング、又はフィルムである。この入射偏光ビームの一部分は、空間的に、角度により、又は波長により選別することができ、また入射光ビームの一部又は全部であってよい。非偏光保護エレメントは、角状偏光解消子又はライオット偏光解消子、光学的リターダーフィルム又はコーティング、体積散乱フィルム又はコーティング、形状複屈折又は分子複屈折ドメインを含む異種性コーティング(例えば、液晶ポリマー液晶、若しくはその他の偏光可能ポリマー)、及び複屈折媒体の混合配向ドメインを含むメタマテリアルなどの、バルク光学素子を含み得る。

0023

「構造化光学フィルム」とは、OLED装置からアウトカップリングする光を改善し、並びに/又はOLEDの角輝度若しくは/及び色均一性を改善する、フィルム又は層を指す。光抽出機能及び角輝度/色改善機能は、1つの構造化フィルムに合わせて組み込まれ得る。構造化光学フィルムは、規則的、準規則的、又は不規則に組み込まれたナノ構造体(例えば、後述の光抽出フィルムなど)を含み得、及び/又は1μm以上の大きさの構造化機能を備えた、規則的、準規則的、又は不規則に組み込まれたマイクロ構造体を含み得る。

0024

「光抽出フィルム」とは、実質的に透明な基材低屈折率のナノ構造体、及びこのナノ構造体上に実質的に平坦な表面を形成する高屈折率バックフィル層を指す。用語「実質的に平坦な表面」は、バックフィル層が下にある層を平面にすることを意味するが、わずかな表面のばらつきが実質的に平坦な表面に存在してもよい。バックフィル層の平坦な表面がOLED装置の光出力表面に対して配置されると、ナノ構造体は、OLED装置からの光出力を少なくとも部分的に高める。バックフィルの平坦な表面は、OLED光出力表面に直接当てて、又は平坦な表面と光出力表面との間の別の層を介して、配置されてもよい。

0025

用語「ナノ構造体」又は「ナノ構造体(複数)」は2マイクロメートル未満、より好ましくは1マイクロメートル未満の、少なくとも1つの寸法(例えば、高さ、長さ、幅、又は直径)を有する構造体を指す。ナノ構造体は、粒子及び設計された形状を含むが、これらに必ずしも限定されない。粒子及び設計された形状は、例えば、規則的又は不規則的な形状を有することができる。かかる粒子は、ナノ粒子とも呼ばれる。用語「ナノ構造化」は、ナノ構造体を有する材料又は層を指す。

0026

本開示は、発光ディスプレイに関するものであり、具体的には、さまざまな態様の中でも特に、偏光選択性反射防止フィルムコンポーネントを含む発光ディスプレイに関する。この発光ディスプレイは、反射性偏光子を含み得る。この発光ディスプレイは、直線及び反射性偏光子と、非偏光保護エレメントとを含み得る。この発光ディスプレイは、直線及び反射性偏光子と、構造化光学フィルムとを含み得る。この反射性偏光子を、構造化光学フィルムと組み合わせることによって、1/4波長エレメント又はリターダーを発光ディスプレイから除去することが可能になり、これによって、発光ディスプレイの光学特性を維持しながら、装置の製造が容易になる。本開示はそのように制限されないが、以下に提供される実施例の考察を通して、本開示の様々な態様の応用が得られるであろう。

0027

図1〜4は、発光ディスプレイ10の概略断面図である。図1に示す発光ディスプレイ10は、有機発光ダイオード20(すなわち、OLED)、直線偏光子30、光学的にOLED 20と直線偏光子30との間にある反射性偏光子40、及び光学的にOLED 20と反射性偏光子40との間にある構造化光学フィルム50又は非偏光保護エレメント50を含む。

0028

図2に示す発光ディスプレイ10は、有機発光ダイオード20(すなわち、OLED)、直線偏光子30、及び光学的にOLED 20と直線偏光子30との間にある反射性偏光子40を含む。図2は、1/4波長エレメント(図3のエレメント60を参照)を含まず、これは後述の実施例3に例示されている。

0029

図3に示す発光ディスプレイ10は、有機発光ダイオード20(すなわち、OLED)、直線偏光子30、光学的にOLED 20と直線偏光子30との間にある反射性偏光子40、及び光学的にOLED 20と反射性偏光子40との間にある構造化光学フィルム50又は非偏光保護エレメント50、並びに光学的に反射性偏光子40と構造化光学フィルム50又は非偏光保護エレメント50との間にある1/4波長エレメント60を含む。

0030

図4に示す発光ディスプレイ10は、有機発光ダイオード20(すなわち、OLED)、直線偏光子30、光学的にOLED 20と直線偏光子30との間にある反射性偏光子40、及び光学的にOLED 20と反射性偏光子40との間にある構造化光学フィルム50又は非偏光保護エレメント50を含み、直線偏光子30、反射性偏光子40及び構造化光学フィルム50又は非偏光保護エレメント50は、単一の複合フィルムを形成している。

0031

OLED 20は、任意の有用な発光装置であり得る。OLEDは、微小共振器効果を考慮し、弱い微小共振器効果のOLEDと強い微小共振器効果のOLEDの2種類に大きく分けることができる。従来の底部発光OLEDは弱い微小共振器効果装置であり、分散ブラッグ反射器又は2つの金属電極を備えたOLEDは強い微小共振器効果装置であると見なされる。内部量子効率(ηint)、外部量子効率、励起子寿命、及び角依存性を含む発光特性は、ファブリペロー空洞共振器効果とパーセル効果のため、2種類のOLEDで異なっている。多くの実施形態において、OLED 20は強い微小共振器効果OLEDである。別の実施形態において、OLED 20は弱い微小共振器効果OLEDである。

0032

直線偏光子30は、任意の有用な直線偏光子エレメントであり得る。直線偏光子は、単一の偏光状態で光を伝達する。直線偏光子30は、ワイヤグリッド偏光子又は吸収性偏光子であり得る。有用な吸収性偏光子のタイプの1つは、二色偏光子である。二色偏光子は、例えば、染料ポリマーシート組み入れ、これを一方向に延伸することにより作製される。二色偏光子は更に、半結晶ポリマー(例えば、ポリビニルアルコール)を単軸方向に延伸し、次にこのポリマーをヨウ素錯体又は二色性染料で染色するか、又は廃された二色性染料でこのポリマーをコーティングすることによって、作製することができる。これらの偏光子は、多くの場合、染料のポリマーマトリックスとしてポリビニルアルコールを使用する。二色性偏光子は一般に、大きな光吸収率を有する。

0033

反射性偏光子40は、任意の有用な反射性偏光子エレメントであり得る。反射性偏光子は単一の偏光状態の光を伝達し、残りの光を反射する。多くの実施形態において、反射性偏光子40は複屈折反射性偏光子である。複屈折反射性偏光子には、第1材料の第1層が第2材料の第2層の上に配置されている(例えば、共押出により)多層光学フィルムを含む。第1材料及び第2材料の一方又は両方が複屈折性のものであってよい。全体の層の数は、数百若しくは数千、又はそれ以上であり得る。いくつかの例示的実施形態では、隣接する第1層及び第2層を光学的繰り返し単位と呼ぶ場合がある。本開示の例示的な実施形態における使用に好適な反射性偏光子は、例えば、米国特許第5,882,774号、同第6,498,683号、及び同第5,808,794号に記述されており、これらは参照により本明細書に組み込まれる。

0034

任意の好適な種類の反射性偏光子、例えば、多層光学フィルム(MOF)反射性偏光子、連続/分散相偏光子のような拡散反射性偏光フィルム(DRPF)、ワイヤグリッド反射性偏光子、又はコレステリック反射性偏光子が、反射性偏光子に使用されてもよい。

0035

MOF及び連続/分散相反射性偏光子の双方は、直交に偏光した状態で光を透過しながら、選択的に1つの偏光状態の光を反射するために、少なくとも2つの材料、通常、高分子材料間の屈折率の差に依存する。MOFの反射性偏光子のいくつかの例は、同一出願人に所有された米国特許第5,882,774号(Jonzaら)に示されている。MOF反射性偏光子の市販の例として、3M Companyから入手可能な拡散面を含むVikuiti(商標)DBEF−D2−400及びDBEF−D4−400多層反射性偏光子が挙げられる。

0036

本開示と関連した有用なDRPFの例には、例えば、同一出願人に所有された米国特許第5,825,543号(Ouderkirkら)に記載された連続/分散相反射性偏光子と、例えば、同一出願人に所有された米国特許第5,867,316号(Carlsonら)に記載された拡散反射性多層偏光子がある。他の適切なタイプのDRPFが、米国特許第5,751,388号(Larson)に記載されている。

0037

本開示と関連して使用できるワイヤグリッド偏光子のいくつかの例には、例えば、米国特許第6,122,103号(Perkinsら)に記載されたものがある。ワイヤグリッド偏光子は、とりわけMoxtek Inc.(Orem,Utah)から市販されている。本開示と関連して役立つコレステリック偏光子のいくつかの例には、例えば、米国特許第5,793,456号(Broerら)と米国特許公開第2002/0159019号(Pokornyら)に記載されたものがある。コレステリック偏光子は、コレステリック偏光子を透過した光が直線偏光に変換されるように、出力側に1/4波長リタデーション層と共に提供されることが多い。

0038

複屈折性の反射偏光板では、第1層の屈折率(n1x、n1y、n1z)及び第2層の屈折率(n2x、n2y、n2z)は面内の軸(Y軸)に沿って実質的に一致しており、面内の別の軸(X軸)に沿っては実質的に一致していない。一致している方向(Y)は、偏光板の透過(通過)軸又は状態を形成するためにその方向に沿って偏光された光は選択的に透過され、一致していない方向(X)は偏光板の反射(遮断)軸を形成するためにその方向に沿って偏光された光は選択的に反射される。一般的に、反射方向に沿った屈折率のずれが大きく、透過方向において屈折率がよく一致しているほど、偏光板の性能は高くなる。

0039

多層光学フィルムは、典型的には、異なる屈折率特性を有する個別のミクロ層を含み、その結果一部の光が隣接ミクロ層間の境界面で反射される。ミクロ層は、複数の境界面で反射された光が、建設的又は破壊干渉を受けて多層光学フィルムに所望の反射又は透過特性を提供できるほど薄い。紫外可視、又は近赤外の波長で光を反射するように設計される多層光学フィルムに対しては、各ミクロ層は、一般的に約1μm未満の光学的厚さ(物理的な厚さ×屈折率)を有する。しかしながら、多層光学フィルムの外側表面の表皮層、又は多層光学フィルム間に配置され干渉性なミクロ層群を分離する保護境界層(PBL)などのもっと厚い層を含むこともできる。そのような多層光学フィルム本体は、積層体内の2つ以上の多層光学フィルムを接合するために1つ以上の厚い接着層を含むこともできる。

0040

場合によっては、発光ディスプレイ装置を広観察角で良好に機能させるために、複屈折反射性偏光子はすべての入射角で高いブロック状態コントラストを維持し、かつすべての入射角で高い通過透過率を維持する。共同出願の米国特許第5,882,774号に示されているように、第1層と第2層の交互の屈折率が、Z軸に沿って偏光した光、及びY軸に沿って偏光した光に整合する場合に、通過状態透過率が増加する。Z軸屈折率の整合により、ブロック状態透過率は高入射角劣化することがない。有用な複屈折反射性偏光子の具体的な一例は、商品名「3M Advanced Polarizing Film」又は「APF」として知られる複屈折ポリマー多層偏光フィルムである。米国特許第6,486,997号は、そのようなフィルムのPBSとしての使用について言及している。

0041

場合によっては、発光ディスプレイ装置を広観察角で良好に機能させるために、反射性偏光子は、入射角の増加に従って概ね増加する反射率と、入射角の増加に従って概ね減少する透過率とを有する。このような反射率及び透過率は、任意の入射面における非偏光可視光に対するものであってもよく、あるいは、使用可能な偏光状態の斜光がp偏光される平面に入射する、又は使用可能な偏光状態の斜光がs偏光される直交面に入射する、使用可能な偏光状態の光に対するものであってもよい。一部のディスプレイでは、ディスプレイ業界にとってより重要である観察角で、より多く発光できるようにするために、この現象が望ましい場合がある。この効果はコリメーションと呼ばれる。この種のフィルムの例は、米国特許第8,469,575号に記述されている。

0042

本明細書に記述される構造化光学フィルム50又は非偏光保護エレメント50は、OLED装置に適用される別個のフィルムであり得る。例えば、光学的結合層を使用して、構造化光学フィルム又は非偏光保護エレメントを、OLED装置の光出力表面に光学的に結合させることができる。光学的結合層は、構造化光学フィルム若しくは非偏光保護エレメント、OLED装置、又は両方に適用することができ、これは、構造化光学フィルム若しくは非偏光保護エレメントのOLED装置への適用を促進するために、接着剤で実装することができる。別個の光学的結合層の代替としては、バックフィルの光学機能及び平坦化機能、並びに粘着性の光学的結合層の接着機能が同じ層で行なわれるように、高屈折率のバックフィル層自体が高屈折率の接着剤からなってもよい。光抽出フィルムをOLED装置に積層するための光学的結合層の例、及びその使用のプロセスは、米国特許公開第2012/0234460号に記述されており、参照によりこの全体が記述されているものとして本明細書に組み込まれる。他の実施形態において、本明細書に記述される構造化光学フィルム50又は非偏光保護エレメント50は、OLED装置に適用される別個のフィルムであってよく、OLEDに光学的に結合していない。

0043

構造化光学フィルム又は非偏光保護エレメント(例えば、光抽出フィルム)のナノ構造は、基材に一体形成されていてよく、又は基材に適用される層内であってよい。例えば、ナノ構造は、低屈折率の材料を基板に適用し、続いて材料をパターン化することで基板上に形成することができる。ナノ構造は、少なくとも1つの寸法、例えば、幅が1マイクロメートル未満である構造である。

0044

ナノ構造体は、粒子及び設計された形状を含むが、これらに必ずしも限定されない。粒子及び設計された形状は、例えば、規則的又は不規則的な形状を有することができる。かかる粒子は、ナノ粒子とも呼ばれる。人工ナノ構造は、個々の粒子ではないが、人工ナノ構造を形成するナノ粒子から構成されてもよく、ナノ粒子は、人工構造の外形寸法よりも著しく小さい。

0045

構造化光学フィルム又は非偏光保護エレメント(例えば、光抽出フィルム)のナノ構造は、一次元(1D)であってよく、すなわち、一次元のみにおいて周期的であり、すなわち、直近の隣接した特徴が、表面に沿って一方向において等間隔であるが、それに直交する方向に沿ってはそうではない。1Dのナノ周期構造の場合には、隣接した周期的特徴間の間隔は1マイクロメートル未満である。一次元の構造としては、例えば、連続的若しくは細長プリズム若しくはリッジ、又は線形格子が挙げられる。

0046

構造化光学フィルム又は非偏光保護エレメント(例えば、光抽出フィルム)のナノ構造はまた、二次元(2D)であってよく、すなわち、二次元のみにおいて周期的であり、すなわち、直近の隣接した特徴が、表面に沿って2つの異なる方向で等間隔である。2Dのナノ構造の場合には、両方の方向の間隔が1マイクロメートル未満である。2つの異なる方向の間隔は異なってもよいことに留意されたい。二次元の構造としては、例えば、レンズレットピラミッド台形丸形若しくは角形の柱、又はフォトニック結晶構造が挙げられる。二次元の構造の他の例としては、米国特許出願公開第2010/0128351号で説明される湾曲側面を有する円錐構造が挙げられ、参照によりこの全体が記述されているものとして本明細書に組み込まれる。

0047

光抽出フィルム用の基板、低屈折率の多周期構造、及び高屈折率のバックフィル層の材料は、上述の公開された特許出願で提供される。例えば、基板は、ガラス、PET、ポリイミド、TAC、PC、ポリウレタンPVC、又は可撓性ガラスで実行することができる。光抽出フィルムを作製する工程もまた、上述の公表された特許出願で提供される。必要に応じて、光抽出フィルムを組み入れるデバイス湿気又は酸素から守るために、基板はバリアフィルムを備えて実行することができる。バリアフィルムの例は、米国特許出願公開第2007/0020451号及び米国特許第7,468,211号に開示され、これら両方は、参照によりこれらの全体が記述されているものとして本明細書に組み込まれる。

0048

1/4波長エレメント30は、任意の有用な直線偏光子エレメントであり得る。1/4波長エレメント30又はリターダーは、直線偏光の偏光方向を円偏光に変換し、又はその逆の変換を行うことができる。いくつかの実施形態において、1/4波長エレメント30は、直線偏光子30、及び反射性偏光子40を備えた単一の複合フィルムを形成し得る。いくつかの実施形態において、1/4波長エレメント30は、直線偏光子30、反射性偏光子40、及び構造化光学フィルム50又は非偏光保護エレメント50を備えた単一の複合フィルムを形成し得る。

0049

いくつかの実施形態において、発光ディスプレイ10は、1/4波長エレメント30を含まない。驚くべきことに、後述の実施例に示すように、構造化光学フィルム50を利用した場合、発光ディスプレイ10の光学特性を損なうことなしに、1/4波長エレメント30は除去することができる。1/4波長エレメント30を除去することで製造を単純化することができ、発光ディスプレイ10のコストを低減することができる。

0050

従来の円偏光子は、周辺光によるグレアを低減するために、発光ディスプレイに使用される。この円偏光子の欠点のひとつは、発光が50%以上低下することである。発光ディスプレイの寿命を長くするため、又は表示される画像品質を向上させるために、より高い発光輝度効率が強く求められるようなディスプレイ用途が存在する。ディスプレイ用途によっては、周辺光が暗く(例えば、住宅内のテレビなど)、周辺光グレアを低減する必要性は少なくなる。本開示のいくつかの実施形態において、発光ディスプレイの輝度効率の、従来の円偏光子を備えたものに対する増加は、最高1.3であり得、他の実施形態において、発光ディスプレイの輝度効率の、従来の円偏光子を備えたものに対する増加は、最高2.0であり得る。本開示の他の実施形態において、発光ディスプレイの輝度効率の、従来の円偏光子を備えたものに対する増加は、最高4.0であり得る。これらの輝度効率の向上は、反射防止フィルムを備えていない発光ディスプレイに比べて、周辺光によるグレアを依然として低減しながら、達成される。

0051

従来の円偏光子と特定の発光ディスプレイ(例えば、強い微小共振器効果のOLED)の組み合わせはしばしば、観察角の機能による大きな色シフトをもたらす。場合によっては、これは、軸方向輝度効率を改善するための妥協である。この色シフトは更に、従来の円偏光子の複屈折散乱による、1/4波長エレメントの無色性欠如によって生じることがある。本開示のいくつかの実施形態は、輝度効率の増加をもたらし、これによって、角度による色シフトの妥協がない、発光ディスプレイを実現することができる。

0052

開示される発光ディスプレイの利点の一部を、以下の実施例によって更に説明する。この実施例で列挙される特定の材料、量及び寸法、並びに他の条件及び詳細は、本発明を不当に制限するものと解釈されるべきではない。

0053

実施例における全ての部、百分率、比等は、特に明記しない限り、重量基準である。使用した溶媒及びその他の試薬は、特に記載のない限り、Sigma−Aldrich Chemical Company(Milwaukee,WI)より入手した。

0054

0055

調製例
D510安定させた50nm TiO2ナノ粒子分散液の調製
およそ52重量パーセントのTiO2で分散したTiO2ナノ粒子をSOLPLUS D510と1−メトキシ2−プロパノールとの存在下で、粉砕工程を用いて調製した。SOLPLUS D510をTiO2の重量に基づいて25重量パーセントの量で加えた。混合物を10分間、DISPERMATミキサー(Paul N.Gardner Company,Inc.(Pompano Beach,FL))を用いてあらかじめ混合し、次に、NETZSCH MiniCer Mill(NETZSCH Premier Technologies,LLC.(Exton,PA))を4300rpm、0.2mmYTZ粉砕媒体、及び250mL/分の流量の条件で用いた。1時間の粉砕後、1−メトキシ−2−プロパノール中に分散した白いペースト状のTiO2を得た。粒径は、Malvern Instruments ZETASIZER Nano ZS(Malvern Instruments Inc(Westborough,MA))を用いて50nm(Z−平均粒子径)であると判定された。

0056

高屈折率バックフィル溶液(HI−BF)の調製
20gのD510安定50nm TiO2溶液と、2.6gのSR833Sと、0.06gのIRGACURE 184と、25.6gの1−メトキシ−2−プロパノールと、38.4gの2−ブタノンと、を混合して、均一の高屈折率バックフィル溶液を調整した。

0057

400nmのピッチを有するナノ構造化フィルムの製造
最初に(合成単結晶ダイヤモンド(Sumitomo Diamond(Japan))を使用して)米国特許第7,140,812号に記載されるような多重先端ダイヤモンド工具を作製することにより、400nm「鋸歯状」格子フィルムを製造した。

0058

次いで、このダイヤモンド工具を使用して、銅製ミクロ複製ロールを作製し、次いで、それを使用して、0.5%(2,4,6トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィン酸化物を75:25のPHOTOMER6210及びSR238のブレンド内に混合することによって作製されたポリマー性樹脂を用いる連続鋳造及び硬化プロセスにおいて、PETフィルム上に400nmの1D構造を作製した。

0059

HI−BF溶液を、ロール・ツー・ロール被覆プロセスを用いて、4.5m/分(15フィート/分)のウェブ速度及び5.1cc/分の分散吐出速度で、400nmピッチの1D構造のフィルム上に被覆した。被覆を室温で空気乾燥させ、その後82℃(180°F)で更に乾燥させてから、Fusion UV−Systems Inc.(Gaithersburg,Maryland)製のH−電球装備のLight−Hammer 6 UVプロセッサを、生産ライン速度4.5m/分(15フィート/分)、75%ランプ電力窒素雰囲気下で作動させて硬化させた。

0060

実施例1及び2並びに比較例C−1及びC−2
上部発光(TE)OLED試験クーポンは、約10−6Torr(1.3×10−7kPa)の基礎圧力において、真空系において標準的な熱堆積を使用して、形成された。基材は、正方形の構成で4つの5×5mm画素を生成するようにパターン化された、0.5μm厚さのフォトレジストコーティング、及び80nm ITOコーティングを備える、研磨したフロートガラス上に作製された。正方形の寸法を4×4mmに縮小し、はっきりと画定された画素縁部をもたらすように、画素画定層(PDL)が適用された。以下の構造が形成された:
PDL基材/1nm Cr/100nm Ag/10nm ITO底部電極(カソード)/20nmEIL/25nm ETL/30nmEML/10nmHTL2/165nm HTL1/100nm HIL/80nm ITO上部電極(アノード)/200nm MoO3キャップ層(CPL):HILは正孔注入層、HTLは正孔輸送層、EMLは発光層、及びETLは電子輸送層を表わす。上部電極は、基材層と位置合わせさせるように、シャドーマスクによりパターン化された80nm ITOを有した。

0061

装置作製の後、かつ封入の前に、「400nmのピッチを有するナノ構造化フィルムの製造」に記載される高屈折率を有する裏込めした400nmピッチの1D対称抽出器が、米国仮特許出願第61/604169号の実施例7に記載されるように調整された光学的結合層を使用して、各試験クーポンの4つの画素のうち2つに適用されたが、ただし、ポリマー−IIの合成において、3.7gではなく、2.0gの3−メルカプトプロピルトリメトキシシランが使用された。光学的結合層は、約1.7の屈折率を有した。抽出器積層は、不活性(N2)雰囲気下において行われ、その後Nagase XNR5516Z−B1紫外線硬化性樹脂を蓋の周囲に適用することにより取り付けられたガラスの蓋の下で保護して、UV−A光源で16ジュール/cm2で400秒にわたり硬化させた。

0062

下記の表に示された構造が作製され、試験が行われた。偏光子積層体は、指定された層を、光学的に透明な接着剤で合わせて積層することにより作製され、これにはSanritz 5618偏光子が含まれていた。直線偏光子及び反射性偏光子を有するサンプルは、直線偏光子と反射性偏光子の通過軸が整合された。従来の円偏光子は、直線吸収偏光子及び1/4波長リターダーであり、この1/4波長リターダーと直線吸収偏光子の光学軸が互いに対して45度の角度にされた。

0063

PR650カメラ(Photo Research,Inc.(Chatsworth,CA))を用いて、輝度−電流−電圧(LIV)測定の一部として輝度が測定された。反射率は、AUTRONICコノスコープ(AUTRONIC−MELHERS GmbH(Karlsruhe,Germany))の拡散光反射率モードを用いて測定された。下記の表に報告されている反射率と輝度は、比較例C−2の単位値に対して標準化されている。

0064

0065

実施例3〜6並びに比較例C−3及びC−4
上部発光(TE)で強い微小共振器効果OLEDの試験クーポンは、約10−6Torr(13−6kPa)の基礎圧力において、真空系において標準的な熱堆積を使用して、形成された。10nm ITOを備えるAg基材は、正方形の構成で4つの5×5mm画素を生成するようにパターン化された、0.5μm厚さのフォトレジストコーティング、及び100nm Ag/10nm ITOコーティングを備える、研磨したフロートガラス上に作製された。正方形の寸法を4×4mmに縮小し、はっきりと画定された画素縁部をもたらすように、画素画定層(PDL)が適用された。以下の層化構造が構成された:
10nm ITOとPDLを備えたAg基材/155nm HIL/10nmHTL/40nm GreenEML/35nm ETL/カソード/CPL:HILは正孔注入層、HTLは正孔輸送層、EMLは発光層、及びETLは電子輸送層を表わす。カソードは、基材層に整合させるためにシャドーマスクによりパターン化された1nm LiF/2nm Al/20nm Ag積層体であった。厚さ60nmのZnSeがキャップ層として使用された。

0066

OLED装置は、実施例1〜2に記述されているように、4ピクセルのうち2つがナノ構造化フィルムで被覆された。

0067

下記の表に示されている構造が作製され、反射率と輝度が実施例1〜2と同様に測定された。偏光子積層体は、Sanritz−5618直線偏光子から、指定された層を接着剤で合わせて、積層することにより作製された。

0068

実施例

0069

このように、反射性偏光子を備えた発光ディスプレイの実施形態が開示されている。当業者であれば分かるように、本明細書で記載した組成物は、開示されたもの以外の実施形態を用いて実施することができる。開示された実施形態は、例証するために提示されるもので、制限するためのものではない。

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