JP2014132522A - 有機ｅｌ表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】有機ＥＬ表示装置において輝度の確保と外光反射の低減によるコントラスト比の向上とを図る。
【解決手段】表示領域にて一様な所定の吸収スペクトル５２で光を吸収する波長選択吸収フィルタを備える。吸収スペクトル５２は、Ｒ画素、Ｇ画素及びＢ画素それぞれのスペクトルを合成した出射スペクトル４８との間に負の相関関係を有する。特に、吸収スペクトル５２は、Ｂ色とＧ色との間に生じるＯＬＥＤの発光スペクトルの谷部に対応して山部を設定される。
【選択図】図４

Description

本発明は有機ＥＬ表示装置に関し、特に外光反射を低減してコントラスト比の向上を図る技術に関する。

有機ＥＬ表示装置等の表示装置の表示面での外光反射は画像のコントラスト比を低下させる。この問題への対策の１つとして、表示面に円偏光板を配置する構造がある。対策の別の１つとして、表示面に可視光波長領域を均一に吸収する減光（Neutral Density：ＮＤ）フィルタを配置する構造がある。

特開平０３−２５４０４８号公報

表示装置の定格での白色輝度をＢｗ、表示面での反射輝度をＢｒと表す。反射輝度Ｂｒは画像での黒の浮き上がりの程度に相当し、外光照度を指定して定義される。また、円偏光板を配置しない場合の白色輝度をＢｗ０、反射輝度をＢｒ０と表す。

円偏光板を表示面に配置した場合は、外光は入射時に円偏光板にて半分を吸収され、残り半分は表示面にて反射して円偏光板を再び通過する際に吸収される。すなわち、散乱などの影響を無視すれば、反射輝度Ｂｒは０となる。しかし、円偏光板は表示装置からの発光もその半分を吸収する。すなわち、白色輝度Ｂｗは円偏光板を配置しない場合の半分である、（１／２）・Ｂｗ０となり、輝度低下が大きくなるという問題がある。ここで、有機ＥＬ表示装置では画素を構成する有機発光ダイオード（Organic Light-Emitting Diode：ＯＬＥＤ）に供給する電力を大きくすれば輝度を上げることは可能ではある。しかし、有機ＥＬ表示装置はバックライトを必要とする液晶表示装置に比べて低消費電力で高輝度の表示を実現できることが特長の１つであり、供給電力を上げて輝度を上げることは当該特長を減殺することになる。また、供給電力を上げると、発光層の劣化が早まるという問題もある。

一方、ＮＤフィルタを配置した場合は、白色輝度Ｂｗ、反射輝度ＢｒはＮＤフィルタの透過率ｔに応じて調節でき、Ｂｗ＝ｔ・Ｂｗ０、Ｂｒ＝ｔ２・Ｂｒ０となる。つまり、透過率ｔを５０〜１００％にすれば、円偏光板の場合より輝度Ｂｗを高くできる。しかし、透過率ｔが大きいほど、反射輝度Ｂｒも増加する。例えば、透過率ｔを５０％にして白色輝度Ｂｗを円偏光板の場合と同様の値（１／２）・Ｂｗ０にした場合、反射輝度Ｂｒは（１／４）・Ｂｒ０となり円偏光板の場合より大きくなる。すなわち、白色輝度Ｂｗを円偏光板の場合より上げることができる反面、反射輝度Ｂｒも増加してコントラストが低下するという問題がある。

本発明は上記問題点を解決するためになされたものであり、輝度低下を比較的小さく抑制しつつ、外光反射を低減してコントラスト比が向上した有機ＥＬ表示装置を提供することを目的とする。

（１）本発明に係る有機ＥＬ表示装置は、有機エレクトロルミネッセンスによる発光部を有し、当該発光部からの光を用いて、それぞれ強度が最大となる色別ピーク波長を有したスペクトルで互いに異なる波長帯域にて光を出射する複数色の画素が表示領域に配されたものであって、前記表示領域にて一様な所定の吸収スペクトルで光を吸収する吸収フィルタを備え、前記吸収スペクトルは、前記複数色の画素ごとのスペクトルを合成した出射スペクトルとの間に負の相関関係を有する。

（２）上記（１）に記載する有機ＥＬ表示装置において、前記吸収スペクトルは、隣り合う前記色別ピーク波長同士の間隔の少なくとも１つにおいて、前記発光部の発光スペクトルの谷部に対応して山部を有し、当該山部に起因する光の透過率の低下は前記谷部に相応している構成とすることができる。

（３）上記（２）に記載する有機ＥＬ表示装置において、前記発光部は、青色及び他の色の有機エレクトロルミネッセンスそれぞれによる光を混合して白色光を生成し、前記各画素は前記白色光のうち当該画素の色に対応した成分の光を透過するカラーフィルタを備え、前記画素の色は赤色、緑色及び青色の３種類であり、前記吸収スペクトルは、前記青色の画素と前記緑色の画素との前記色別ピーク波長の間に前記山部を有する構成とすることができる。

（４）上記（２）に記載する有機ＥＬ表示装置において、前記画素の色は赤色、緑色及び青色の３種類であり、前記発光部は、前記画素ごとに当該画素の色の有機エレクトロルミネッセンスを生じる発光層を形成され、前記吸収スペクトルは、前記青色の画素及び前記緑色の画素の前記色別ピーク波長の間に前記山部を有する構成とすることができる。

（５）上記（１）から（４）に記載する有機ＥＬ表示装置において、前記表示領域の表面に粘着剤層を介在して貼り付けられた反射防止フィルムを備え、前記吸収フィルタは、光を吸収する色素を含有させた前記粘着剤層からなる構成とすることができる。

（６）上記（１）から（５）に記載する有機ＥＬ表示装置において、前記発光部にて有機エレクトロルミネッセンスを生じる発光層の上に積層され当該発光層を封止する封止膜を備え、前記封止膜は、窒化シリコン膜からなり、前記青色の画素の前記色別ピーク波長よりも短波長の帯域に対する前記吸収フィルタを構成するものとすることができる。

本発明によれば、輝度低下を比較的小さく抑制しつつ、外光反射を低減してコントラスト比が向上した有機ＥＬ表示装置が得られる。

本発明の実施形態にかかる有機ＥＬ表示装置の概略の斜視図である。 有機ＥＬ表示装置の表示領域の水平方向に沿った模式的な部分断面図である。 有機ＥＬ表示装置のＯＬＥＤの発光スペクトルの一例を示すグラフである。 図３の発光スペクトルを有する白色光に対するＲ画素、Ｇ画素及びＢ画素それぞれの出射光のスペクトル、並びにそれらを合成した出射スペクトルを示すグラフである。

以下、本発明の実施形態に係る有機ＥＬ表示装置について、図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明の実施形態にかかる有機ＥＬ表示装置２の概略の斜視図である。本実施形態の有機ＥＬ表示装置２は、ガラス基板４上に複数の薄膜トランジスタがマトリクス状に配列されて形成されるＴＦＴ基板６と、ＴＦＴ基板６に貼り合わされる封止基板８とを含んで構成される。また、有機ＥＬ表示装置２の表示領域１０には、表示制御の対象となる複数の画素が配列され、表示領域１０は封止基板８側にカラー画像を表示する。有機ＥＬ表示装置２では赤（Ｒ）画素、緑（Ｇ）画素、青（Ｂ）画素が表示領域１０にストライプ配列される。すなわち、画像の垂直方向に同じ色の画素が並び、水平方向にＲＧＢが周期的に並ぶ。

また、ＴＦＴ基板６には多数の走査信号線１２が互いに等間隔に敷設されると共に、多数の映像信号線１４が互いに等間隔に、走査信号線が敷設される方向とは垂直となる方向に敷設される。これら走査信号線１２と映像信号線１４とによって区画される各画素領域には、スイッチングに用いる薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor：ＴＦＴ）、及びＯＬＥＤが形成される。ＯＬＥＤはアノード電極（陽極）とカソード電極（陰極）と、これらの間に挟持される有機層とを含んで構成される。アノード電極及びカソード電極間に挟持された有機層は発光層の他にホール注入層、ホール輸送層、電子輸送層、電子注入層等を含んで構成される。アノード電極には、ＴＦＴを介して映像信号線１４からの信号が供給され、アノード電極とカソード電極との間に生じた電位差により発光層の発光が制御される。

図２は有機ＥＬ表示装置２の表示領域１０の水平方向に沿った模式的な部分断面図である。有機ＥＬ表示装置２はトップエミッション型であり、ＯＬＥＤで生じた光をＴＦＴやＯＬＥＤが形成されたガラス基板４とは逆の方向に取り出す。すなわち、図２においてＯＬＥＤの光は上向きに出射する。また、図２に示す有機ＥＬ表示装置２におけるカラー化方式はカラーフィルタ方式であり、ＯＬＥＤにて白色光を生成し、当該白色光をカラーフィルタを通すことでＲＧＢ各色を得る。

ガラス基板４の上にはＴＦＴ、走査信号線、映像信号線が形成された層２０の上に上述したＯＬＥＤを構成する積層構造からなるＯＬＥＤ層２２が形成される。そしてＯＬＥＤ層２２の上に封止膜２４が積層される。ＯＬＥＤは水分によって特性が劣化することに対応して、封止膜２４は充填用樹脂層２６に含まれる水分からＯＬＥＤを保護する防湿機能を有する。本実施形態では封止膜２４は窒化シリコン（ＳｉＮ）からなり、ＣＶＤ等によって形成される。

封止基板８はガラス基板３０と、その一方面に積層されたカラーフィルタ３２及び他方面に粘着剤（粘着剤層３４）で貼り付けられた反射防止（Anti-Reflective：ＡＲ）フィルム３６とを有する。ＡＲフィルム３６は、例えば、反射防止層とベースフィルムとを積層した構造を有する。ＡＲフィルム３６は、反射防止層側から入射し反射防止層とベースフィルムとの界面で反射する光が、反射防止層の表面で反射する光と同振幅、かつ逆位相になるように反射防止層の厚み等を設計され、これら２つの光が干渉により打ち消し合うことで反射を抑制する。

ＴＦＴ基板６と封止基板８とは、間に充填用樹脂層２４を挟んで封止膜２４とカラーフィルタ３２とを対向させて貼り合わされる。充填用樹脂層２４はＴＦＴ基板６と封止基板８との間を充填して固体封止する。充填用樹脂２４は流動性を有し、かつ硬化可能な材料からなり、流動性を有する状態で例えば、封止基板８に印刷、或いはディスペンサ等によって積層される。そして、ＴＦＴ基板６と封止基板８とを貼り合わせた後、熱等により充填用樹脂層２４を硬化させる。

さて、有機ＥＬ表示装置２の発光部であるＯＬＥＤは、青色及び他の色の有機エレクトロルミネッセンスそれぞれによる光を混合して白色光を生成する。具体的には、発光層をＲ，Ｇ，Ｂ各色の発光層の積層体とする。図３は有機ＥＬ表示装置２のＯＬＥＤの発光スペクトルの一例を示すグラフである。図３において、横軸が波長、縦軸が相対的な強度であり、発光スペクトル４０を実線の曲線で表している。発光スペクトル４０は波長４５０ナノメータ（ｎｍ）近傍に青色に対応するピークを有し、波長５３０〜５６０ｎｍ辺りに緑色に対応するピークを有し、それらの間にて強度が比較的大きく落ち込んで、波長５００ｎｍ近傍にて極小となる谷部を形成する。青色とその他の色との混合で白色発光を得るＯＬＥＤでは概してこのスペクトルの特徴が見られる。ちなみに、図３には後述する波長選択吸収フィルタの透過スペクトル４２及び吸収スペクトル４４も示している。なお、青色とその他の色との混合で白色発光を得るＯＬＥＤを、青色の発光層と橙色の発光層との積層体で構成することも可能である。

カラーフィルタ３２はＯＬＥＤが生成する白色光のうち画素の色に対応した成分の光を透過する。具体的には、カラーフィルタ３２として、Ｒ画素に対応して赤色の波長帯域を透過するカラーフィルタ３２Ｒが配置され、Ｇ画素に対応して緑色の波長帯域を透過するカラーフィルタ３２Ｇが配置され、Ｂ画素に対応して青色の波長帯域を透過するカラーフィルタ３２Ｂが配置される。

Ｒ画素、Ｇ画素及びＢ画素はそれぞれの画素の色に対応して互いに異なる波長帯域にて光を出射する。ＲＧＢ各画素の出射光は、後述する波長選択吸収フィルタの影響を考慮しなければ、ＯＬＥＤの発光スペクトルにカラーフィルタ３２Ｒ，３２Ｇ，３２Ｂのうち当該画素に対応するものの透過特性を乗じたスペクトルを有する。ここでは各画素の出射光のスペクトルにて強度が最大となる波長を色別ピーク波長と称する。

図４は図３の発光スペクトルを有する白色光に対するＲ画素、Ｇ画素及びＢ画素それぞれの出射光のスペクトル４６Ｒ，４６Ｇ，４６Ｂ、並びにそれらを合成した出射スペクトル４８を示すグラフである。図４において、横軸が波長、縦軸が相対的な強度であり、横軸上に示すＰｒ，Ｐｇ，ＰｂはＲ画素、Ｇ画素及びＢ画素それぞれの色別ピーク波長を示している。ちなみに、図４には波長選択吸収フィルタの透過スペクトル５０及び吸収スペクトル５２も示している。

有機ＥＬ表示装置２はＯＬＥＤ層２２より上層に波長選択吸収フィルタを備える。この波長選択吸収フィルタは、表示領域にて一様な所定の吸収スペクトルで光を吸収する吸収フィルタである。当該吸収スペクトルは出射スペクトルとの間に負の相関関係を有するように設定される。ここで、波長選択吸収フィルタの波長λでの吸収率Ａ(λ)と透過率Ｔ(λ)とはＡ(λ)＋Ｔ(λ)＝１という関係にあるので、波長選択吸収フィルタは、これを透過する光のスペクトル（透過スペクトル）が出射スペクトルとの間に正の相関関係を有するように設定される。なお、透過スペクトル５０は図４に示すように、出射スペクトル４８に沿った形状のときに正の相関関係を有し、また吸収スペクトル５２は、その強度の変化が出射スペクトル４８とは逆の傾向であるときに負の相関関係を有する。

波長選択吸収フィルタは、画素からの出射光、又はＯＬＥＤからの発光の強度が強い波長領域の光よりも当該強度が弱い波長領域の光を強く吸収するので、ＮＤフィルタのように可視光波長領域を均一に吸収するフィルタに比べて有機ＥＬ表示装置２の輝度低下が小さい。一方、基本的に、有機ＥＬ表示装置２の画素からの出射光、又はＯＬＥＤからの発光の強度が弱い波長領域でも外光は比較的強い強度を有するので、外光のうち有機ＥＬ表示装置２にて反射される際に波長選択吸収フィルタを往復して吸収される成分の割合は、有機ＥＬ表示装置２の発光輝度の波長選択吸収フィルタによる低下割合より大きくなる。つまり、波長選択吸収フィルタを設けることで、輝度低下に比べて外光反射を大きく低減でき、コントラストを向上できる。

具体的には、ＡＲフィルム３６をガラス基板３０に貼り付ける粘着剤層３４に光を吸収する色素（顔料、染料など）を含有させ、その粘着剤層３４を波長選択吸収フィルタとして機能させる。波長選択吸収材料となる色素は既知のものを用いることができ、所望の吸収スペクトルに応じて当該色素の種類を選択し含有量を調整する。例えば、当該色素として、アントラキノン系レッド、ジスアゾ系イエロー、ハロゲン化シアニン系グリーン、フタロシアニン系グリーン、フタロシアニン系ブルー、ジオキサジンバイオレットなどが知られている。また、ＳｉＮで形成された封止膜２４は、青色の色別ピーク波長よりも短波長の帯域に対する吸収フィルタとして機能する。

ここで、カラーフィルタ３２も一種の波長選択性を有した吸収フィルタであるが、本願発明にてカラーフィルタ３２とは別途に設ける波長選択吸収フィルタは表示領域に一様に形成するので製造が容易であり、カラーフィルタ３２による効果を補って外光反射を一層低減できる。

波長選択吸収フィルタの吸収スペクトルは上述したように出射スペクトルとの間に負の相関関係を有するように設定される。ここで、出射光はＯＬＥＤからの光に基づいており、基本的に発光強度が弱い波長では出射光の強度も低下するので、発光スペクトルの強度が弱い個所にて吸収スペクトルが強くなるように設定することは、上記負の相関関係を有するように設定することと整合性を有する。図３に示す吸収スペクトル４４（又は透過スペクトル４２）はこの観点から発光スペクトル４０に対応して設定したものである。

上述したように発光スペクトル４０は青と緑との間にて比較的深い谷部５４を形成するので、この谷部５４に対応して吸収スペクトル４４の山部５６を設定することができる。吸収スペクトルの山部は、当該山部に起因する光の透過率の低下が谷部での低下に相応するように設定すること、つまり山部の位置・形状は発光スペクトルの谷部の位置・形状に合わせて設定することが好適である。例えば、深い谷部の位置（谷波長）は青と緑の色別ピーク波長同士の間隔内にて発光スペクトルが最小となる波長と定義し、吸収の山部の位置は吸収スペクトルが最大となる波長と定義することができる。また、形状は例えば、山部の高さ、谷部の深さ、山部・谷部の半値幅といった特徴量で定義することができる。なお、山部の高さは、その裾野から最大値までの高低差で定義し、谷部の深さはその上縁から最小値まで高低差で定義することができる。また、山部や谷部が複数のピークを有するなど複雑な形状である場合においては、平滑化や山型や谷型の所定関数での近似などにより単独の山・谷の形状として吸収スペクトルにおける山部の設定を行ってもよい。

なお、吸収スペクトルは、隣り合う色別ピーク波長同士の間隔の少なくとも１つにおいて上述した吸収ピークを有するように設定できる。例えば、発光スペクトル４０が青と緑との間と、緑と赤との間との両方に谷を形成する場合には、両方の谷に対応して吸収ピークを設けることが好適であり、またいずれか一方の谷だけに吸収ピークを設けてもよい。ここで、ＯＬＥＤでは概して緑と赤との間の谷よりも青と緑との間の谷の方が大きいので、一方の谷だけに設けるとするならば、基本的には、青と緑の間の谷に対応した吸収ピークを設ける方が外光反射を大きく低減できる。

ここで、発光スペクトルは基本的には出射スペクトルと正の相関関係を有するので、発光スペクトルに対応して設定される吸収スペクトルは当該発光スペクトルとの間に負の相関関係（又は透過スペクトルと発光スペクトルとの間の正の相関関係）を有するように設定するのが好適である。そして当該相関関係は強いほど好適であるので、例えば、図３にて発光スペクトル４０に対応した吸収スペクトル４４又は透過スペクトル４２の例で示すように、波長選択吸収フィルタは色別ピーク波長の間の谷だけでなく、青色の色別ピーク波長より短波長側の成分や赤色の色別ピーク波長より長波長側の成分も吸収するように構成するのがよい。

ここで輝度及びコントラストを評価する指標として次式で定義されるＢＣＰ（Brightness Contrast Performance）を用いることができる。

コントラストＣはＣ＝Ｂｗ／Ｂｒで与えられるので、ＢＣＰは白色輝度ＢｗとコントラストＣとの相乗平均であり、ＢＣＰは高いほど好適である。本発明の有機ＥＬ表示装置２では波長選択吸収フィルタにより例えば、輝度低下を３０％に抑えつつ、外光反射を２５％にまで低減することが原理的に可能である。この場合のＢＣＰは１．４になる。一方、従来技術である、ＮＤフィルタを配置する構造ではＢＣＰは１になる。従って、上記実施形態で述べた波長選択吸収フィルタを用いる構成によれば、輝度低下を比較的小さく抑制しつつ、外光反射を低減してコントラスト比が向上した有機ＥＬ表示装置が得られる。

上述の実施形態では、ＡＲフィルム３６の粘着剤層を波長選択吸収フィルタとして形成する構成を説明したが、波長選択吸収フィルタの機能は有機ＥＬ表示装置２の他の層に持たせることもできる。例えば、封止膜２４や充填用樹脂層２６に色素を含有させたり、ガラス基板３０とカラーフィルタ３２との間に別途、波長選択吸収フィルタをとなる層を積層したり、ガラス３０に色素を混ぜて着色したりする構成が可能である。

上述の実施形態の有機ＥＬ表示装置２のカラー化方式は図２に示すようにカラーフィルタ方式である。ここで、本発明は他のカラー化方式の有機ＥＬ表示装置２にも適用することができる。例えば、カラーフィルタ３２を設ける代わりに、ＯＬＥＤ層２２にＲ画素、Ｇ画素及びＢ画素それぞれに対応した発光層を形成し、ＯＬＥＤ自体でＲＧＢ各色の画素の発光を行う有機ＥＬ表示装置２においても上述の実施形態と同様に波長選択吸収フィルタを設けて、輝度低下を比較的小さく抑制しつつ、外光反射を低減してコントラスト比を向上させることができる。

また、本発明は有機ＥＬ表示装置以外の自発光表示装置、例えばプラズマ表示装置や電界放出表示装置（Field Emission Display：ＦＥＤ）にも適用することができる。

２ 有機ＥＬ表示装置、４，３０ ガラス基板、６ ＴＦＴ基板、８ 封止基板、１０ 表示領域、１２ 走査信号線、１４ 映像信号線、２２ ＯＬＥＤ層、２４ 封止膜、２６ 充填用樹脂層、３２，３２Ｒ，３２Ｇ，３２Ｂ カラーフィルタ、３４ 粘着剤層、３６ 反射防止フィルム。

Claims (6)

1. 有機エレクトロルミネッセンスによる発光部を有し、当該発光部からの光を用いて、それぞれ強度が最大となる色別ピーク波長を有したスペクトルで互いに異なる波長帯域にて光を出射する複数色の画素が表示領域に配された有機ＥＬ表示装置において、
   前記表示領域にて一様な所定の吸収スペクトルで光を吸収する吸収フィルタを備え、
   前記吸収スペクトルは、前記複数色の画素ごとのスペクトルを合成した出射スペクトルとの間に負の相関関係を有すること、
   を特長とする有機ＥＬ表示装置。
2. 請求項１に記載の有機ＥＬ表示装置において、
   前記吸収スペクトルは、隣り合う前記色別ピーク波長同士の間隔の少なくとも１つにおいて、前記発光部の発光スペクトルの谷部に対応して山部を有し、当該山部に起因する光の透過率の低下は前記谷部に相応していること、を特長とする有機ＥＬ表示装置。
3. 請求項２に記載の有機ＥＬ表示装置において、
   前記発光部は、青色及び他の色の有機エレクトロルミネッセンスそれぞれによる光を混合して白色光を生成し、
   前記各画素は前記白色光のうち当該画素の色に対応した成分の光を透過するカラーフィルタを備え、
   前記画素の色は赤色、緑色及び青色の３種類であり、
   前記吸収スペクトルは、前記青色の画素と前記緑色の画素との前記色別ピーク波長の間に前記山部を有すること、
   を特長とする有機ＥＬ表示装置。
4. 請求項２に記載の有機ＥＬ表示装置において、
   前記画素の色は赤色、緑色及び青色の３種類であり、
   前記発光部は、前記画素ごとに当該画素の色の有機エレクトロルミネッセンスを生じる発光層を形成され、
   前記吸収スペクトルは、前記青色の画素及び前記緑色の画素の前記色別ピーク波長の間に前記山部を有すること、
   を特長とする有機ＥＬ表示装置。
5. 請求項１から請求項４のいずれか１つに記載の有機ＥＬ表示装置において、
   前記表示領域の表面に粘着剤層を介在して貼り付けられた反射防止フィルムを備え、
   前記吸収フィルタは、光を吸収する色素を含有させた前記粘着剤層からなること、
   を特長とする有機ＥＬ表示装置。
6. 請求項１から請求項５のいずれかに記載の有機ＥＬ表示装置において、
   前記発光部にて有機エレクトロルミネッセンスを生じる発光層の上に積層され当該発光層を封止する封止膜を備え、
   前記封止膜は、窒化シリコン膜からなり、前記青色の画素の前記色別ピーク波長よりも短波長の帯域に対する前記吸収フィルタを構成すること、
   を特長とする有機ＥＬ表示装置。
   

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