特許 7161413 反射性偏光子を備えた発光ディスプレイ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-10-18

(45)【発行日】2022-10-26

(54)【発明の名称】反射性偏光子を備えた発光ディスプレイ

(51)【国際特許分類】

   G02B 5/30 20060101AFI20221019BHJP

   B32B 7/023 20190101ALI20221019BHJP

   G02B 1/11 20150101ALI20221019BHJP

   G09F 9/00 20060101ALI20221019BHJP

   H01L 27/32 20060101ALI20221019BHJP

   H05B 33/02 20060101ALI20221019BHJP

   H01L 51/50 20060101ALI20221019BHJP

   G02B 1/118 20150101ALN20221019BHJP

【ＦＩ】

G02B5/30

B32B7/02 103

G02B1/11

G09F9/00 313

H01L27/32

H05B33/02

H05B33/14 A

G02B1/118

【請求項の数】 3

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2019006702

(22)【出願日】2019-01-18

(62)【分割の表示】P 2015545108の分割

【原出願日】2013-11-21

(65)【公開番号】P2019105844

(43)【公開日】2019-06-27

【審査請求日】2019-02-15

【審判番号】

【審判請求日】2021-12-16

(31)【優先権主張番号】61/731,659

(32)【優先日】2012-11-30

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】505005049

【氏名又は名称】スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー

(74)【代理人】

【識別番号】100130339

【弁理士】

【氏名又は名称】藤井 憲

(74)【代理人】

【識別番号】100110803

【弁理士】

【氏名又は名称】赤澤 太朗

(74)【代理人】

【識別番号】100135909

【弁理士】

【氏名又は名称】野村 和歌子

(74)【代理人】

【識別番号】100133042

【弁理士】

【氏名又は名称】佃 誠玄

(74)【代理人】

【識別番号】100171701

【弁理士】

【氏名又は名称】浅村 敬一

(72)【発明者】

【氏名】アダム ディー．ハーグ

(72)【発明者】

【氏名】ギデオン アレフ

(72)【発明者】

【氏名】ケネス エー．エプスタイン

(72)【発明者】

【氏名】ナサニエル ケー．ナイスミス

(72)【発明者】

【氏名】ソン テク リ

(72)【発明者】

【氏名】セルゲイ ラマンスキー

(72)【発明者】

【氏名】ウィリアム エー．トルバート

【合議体】

【審判長】松波 由美子

【審判官】井口 猶二

【審判官】関根 洋之

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２０１１／０２２９９９２（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特表２０１２－５１２５１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１１－４５０５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－６７０２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－２０７４３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－３４９０６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－１４１８２４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

G02B 5/30

H01L 27/32

H01L 51/50

H05B 33/02

G02B 1/10-1/18

B32B 1/00-43/00

G09F 9/00

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

直線偏光子と、
透明な基材、該基材上に設けられた低屈折率のナノ構造体、及びこのナノ構造体上に平坦な表面を形成するように該ナノ構造体上に設けられた高屈折率のバックフィル層を含む光抽出フィルムと、
光学的に該光抽出フィルムと該直線偏光子との間にある反射性偏光子と、を含み、
該基材が前記バックフィル層よりも該反射性偏光子に近く位置する、
発光ディスプレイ。

【請求項2】

さらに、ＯＬＥＤを含み、
該光抽出フィルムが光学的に該ＯＬＥＤと該反射性偏光子との間にあり、該バックフィル層が該基材よりも該ＯＬＥＤに近く位置する、請求項１に記載の発光ディスプレイ。

【請求項3】

１／４波長エレメントを含まない、請求項１または２に記載の発光ディスプレイ。

【発明の詳細な説明】

【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。これらの装置に電圧が印加されると、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。

【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の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、この固有輝度レベルに付加される。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フィルム積層体のコストは、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。

【発明の概要】

【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。

【図1】発光ディスプレイの概略断面図である。

【図2】別の発光ディスプレイの概略断面図である。

【図3】別の発光ディスプレイの概略断面図である。

【図4】別の発光ディスプレイの概略断面図である。

【発明を実施するための形態】

【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句「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の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、染料をポリマーシートに組み入れ、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、又は廃港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（ｎ_１ｘ、ｎ_１ｙ、ｎ_１ｚ）及び第２層の屈折率（ｎ_２ｘ、ｎ_２ｙ、ｎ_２ｚ）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、建設的又は破壊的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で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い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を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の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。

【実施例】

【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】

【表1】

【0055】

調製例
Ｄ５１０安定させた５０ｎｍ ＴｉＯ_２ナノ粒子分散液の調製
およそ５２重量パーセントのＴｉＯ_２で分散したＴｉＯ_２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ＴｉＯ_２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ＴｉＯ_２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 ＴｉＯ_２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ＰＨＯＴＯＭＥＲ ６２１０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）／２０ｎｍ ＥＩＬ／２５ｎｍ ＥＴＬ／３０ｎｍ ＥＭＬ／１０ｎｍ ＨＴＬ２／１６５ｎｍ 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（Ｎ_２）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／ｃｍ^２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－ＭＥＬＣＨＥＲＳ 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】

【表2】

【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／１０ｎｍ ＨＴＬ／４０ｎｍ Ｇｒｅｅｎ ＥＭＬ／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】

【表3】

【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。
本発明の実施態様の一部を以下の態様［１］－［２４］に記載する。
［項目１］
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、
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。
［項目２］
前記反射性偏光子が複屈折反射性偏光子である、項目１に記載の発光ディスプレイ。
［項目３］
前記構造化光学フィルムが光抽出フィルムである、項目１又は２のいずれか一項に記載の発光ディスプレイ。
［項目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、項目１～３のいずれか一項に記載の発光ディスプレイ。
［項目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、項目１～３のいずれか一項に記載の発光ディスプレイ。
［項目６］
前記構造化光学フィルムがナノ構造を含む、項目１～５のいずれか一項に記載の発光ディスプレイ。
［項目７］
前記構造化光学フィルムが一次元ナノ構造を含む、項目１～６のいずれか一項に記載の発光ディスプレイ。
［項目８］
前記構造化光学フィルムが二次元ナノ構造を含む、項目１～６のいずれか一項に記載の発光ディスプレイ。
［項目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、項目１～８のいずれか一項に記載の発光ディスプレイ。
［項目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、項目１～９のいずれか一項に記載の発光ディスプレイ。
［項目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、項目９に記載の発光ディスプレイ。
［項目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、項目９に記載の発光ディスプレイ。
［項目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。
［項目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、項目１３に記載の発光ディスプレイ。
［項目１５］
前記反射性偏光子が複屈折反射性偏光子である、項目１３又は１４に記載の発光ディスプレイ。
［項目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、項目１４又は１５に記載の発光ディスプレイ。
［項目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、項目１４又は１５に記載の発光ディスプレイ。
［項目１８］
前記構造化光学フィルムがナノ構造を含む、項目１４に記載の発光ディスプレイ。
［項目１９］
前記構造化光学フィルムが一次元ナノ構造を含む、項目１４～１８のいずれか一項に記載の発光ディスプレイ。
［項目２０］
前記構造化光学フィルムが二次元ナノ構造を含む、項目１４～１８のいずれか一項に記載の発光ディスプレイ。
［項目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、項目１４に記載の発光ディスプレイ。
［項目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。
［項目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、項目２２に記載の発光ディスプレイ。
［項目２４］
前記非偏光保護エレメントが構造化光学エレメントである、項目２２に記載の発光ディスプレイ。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】