JP6495897B2 - 反射防止ｏｌｅｄ構成体 - Google Patents

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Description

有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）デバイスは、陰極と陽極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。電圧がデバイスにわたって印加されると、電子及び正孔は、それぞれ対応する電極から注入されて、発光性励起子の中間形成を経てエレクトロルミネセント有機材料中で再結合する。
ＯＬＥＤなどの発光型ディスプレイは、一般的には、円偏光子などの反射防止フィルムを使用して、ＯＬＥＤの金属層によって引き起こされる環境光からの反射を低減する。直線吸収性偏光子及び１／４波長フィルムからなる円偏光子は、大量のディスプレイ上の環境光入射を消滅させる。この円偏光子は、ＯＬＥＤから放出される光の５０％以上を吸収する弱点を有する。
ディスプレイコントラストは、比率（白色−黒色）／黒色として定義され、式中、白色は最も明るいオン状態であり、黒色は最も暗いオフ状態である。暗い部屋では、コントラストは、ディスプレイデバイスの内在黒白明度値によって制限される。通常の使用では、環境光レベル及びディスプレイ反射率が、内在明度レベルに加わる。理想的な円偏光子（ＣＰ）は白色状態明度を５０％削減し、かつ環境反射率を偏光子の第１の表面の環境反射率まで減少させる。実用的なＱＷ素子が１つの波長及び１つの視野角にのみ正確に存在するため、基準反射率が存在する。
昼光などの明るい周囲環境において、最良の市販のＣＰが求められるコントラストを維持するには不十分であり得る一方で、典型的な家庭又は職場環境では、求められるコントラストは高性能ＣＰなしで達成され得る。ＣＰフィルム積層体の費用は、意図される使用に要求される性能値に見合う必要がある。
ディスプレイ輝度は、電子ドライブキャパシティ及びその関連バルク、並びにエミッタ寿命を犠牲にして費用を生む主要な属性である。加えて、ディスプレイの電力効率は、ディスプレイの輝度に対する重要な消費者規制カウンタバランス（consumer regulatory counterbalance）である。ＣＰ反射防止積層体は、輝度及び電力効率を半分以上削減する。輝度をもまた強化する反射防止構成要素は、価値を付加する。
本開示は、発光型ディスプレイ、及び特に、拡散反射性発光表面に隣接する拡散反射性不活性表面を有する上面を含む発光型ディスプレイに関する。本発光型ディスプレイは、直線吸収性偏光子、反射性偏光子、及び１／４波長位相差板を含み、かつ上面から離れて位置付けられる、偏光子選択的反射防止フィルム構成要素を更に含む。
本開示は、発光型ディスプレイのための新規の構成体、及び特に、偏光子選択的反射防止フィルム構成要素を含む発光型ディスプレイを提供する。本開示はまた、これらの反射防止フィルムから生じる問題、例えば、輝度効率の損失、及びピクセルのぼやけなどの画質劣化に関する。一態様では、本開示は、拡散反射性発光領域及び隣接する拡散反射性不活性領域を有する上面を有する有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）と、上面に隣接する反射防止積層体と、を含むディスプレイ素子を提供する。反射防止積層体は、上面に隣接して配設される吸収性偏光子、上面と吸収性偏光子との間に配設され、各偏光子の速軸が整列している反射性偏光子、及び上面と反射性偏光子との間に配設され、位相差板の速軸が偏光子の速軸に対してある角度で整列している位相差板を含む。別の態様では、本開示は、ディスプレイ素子のうちの少なくとも１つを含むピクセル化されたディスプレイを提供する。
別の態様では、本開示は、拡散反射性発光領域及び隣接する拡散反射性不活性領域を有する上面を有する有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）と、上面に隣接する反射防止積層体と、を含むディスプレイ素子を提供する。反射防止積層体は、上面に隣接して配設される吸収性偏光子、上面と吸収性偏光子との間に配設され、各偏光子の速軸が整列し、かつ反射性偏光子が上面から１０マイクロメートルを上回る分離距離で離間される、反射性偏光子、及び上面と反射性偏光子との間に配設され、位相差板速軸が偏光子の速軸に対してある角度で整列している位相差板を含む。また別の態様では、本開示は、ディスプレイ素子のうちの少なくとも１つを含むピクセル化されたディスプレイを提供する。
上記の概要は、本開示の各々の開示される実施形態又は全ての実現形態を説明することを目的としたものではない。以下の図面及び詳細な説明により、実例となる実施形態をより具体的に例示する。
本明細書を通して、添付の図面を参照し、同じ参照番号は同じ要素を示す。
反射防止積層体を含むディスプレイ素子の概略図を示す。 反射防止積層体を含む概略図のディスプレイ素子を示す。 発光型ディスプレイの上面ピクセル基準セル（pixel basis cell）の概略図を示す。 発光型ディスプレイからのピクセルのぼやけの概略図を示す。 放出光ゲイン対不活性領域反射率のプロットを示す。 反射光ゲイン対不活性領域反射率のプロットを示す。 放出光ゲイン対積層体厚さのプロットを示す。 反射光ゲイン対積層体厚さのプロットを示す。 ピーク輝度メリット関数対不活性領域反射率のプロットを示す。 反射率モーメントメリット関数対不活性領域反射率のプロットを示す。 ピーク輝度メリット関数対不活性領域反射率のプロットを示す。 反射率モーメントメリット関数対不活性領域反射率のプロットを示す。 ピーク輝度メリット関数対不活性領域反射率のプロットを示す。 反射率モーメントメリット関数対不活性領域反射率のプロットを示す。 ピーク輝度メリット関数対不活性領域反射率のプロットを示す。 反射率モーメントメリット関数対不活性領域反射率のプロットを示す。 代表的な分離距離「Ｄ」及び「σ」値についての発光ゲインをプロットした等高線を示す。 代表的な分離距離「Ｄ」及び「σ」値についての「ぼやけピーク（Blur Peak）」をプロットした等高線を示す。 代表的な分離距離「Ｄ」及び「σ」値についての反射ゲインをプロットした等高線を示す。
図は必ずしも縮尺に従っていない。図中用いられる同様の数字は、同様の構成要素を示す。しかしながら、所与の図中の構成要素を指す数字の使用は、同一数字を付された別の図中の構成要素を限定するものではないことが理解されよう。
本開示は、１／４波長位相差板と吸収性偏光子との間に付加される反射性偏光子を含む反射防止積層体を提供する。発光型ディスプレイのための典型的な反射防止フィルム積層体は、吸収性偏光子（ＡＰ）の下に位置付けられる１／４波長位相差板（ＱＷ）を含み、ＱＷの速軸及びＡＰのパス軸（pass axis）は相互に対して約４５度で配向される。反射性偏光子（ＲＰ）はＡＰとＱＷとの間に位置付けられ、ＲＰパス軸はＡＰパス軸と整列している。反射防止フィルム積層体は、拡散反射性特徴を有するディスプレイ発光表面及び不活性表面、並びに所望の発光輝度ゲインが許容可能なレベルの環境光反射率及び像のぼやけに対して均衡であるように、反射防止積層体を発光表面から分離する基材厚さと最も良好に機能する。
本開示のいくつかの実施形態では、従来の円偏光子を持つディスプレイと比べての発光型ディスプレイの発光効率の増加は、最大１．３であってよく、他の実施形態では、従来の円偏光子を持つディスプレイと比べて発光型ディスプレイの発光効率の増加は、最大２．０であってよい。本開示の他の実施形態では、従来の円偏光子を持つディスプレイと比べて発光型ディスプレイの輝度効率の増加は、最大４．０であってよい。発光効率におけるこれらのゲインは、反射防止フィルムを持たない発光型ディスプレイと比較して環境光によって引き起こされる眩輝を依然として減少させながら、達成される。
この強化された反射防止積層体は、２０％以上の輝度ゲイン、３０％以上の環境光反射率ゲインを持って、視覚的に明らかな画質劣化なく、市販のＯＬＥＤディスプレイにおいて良好に機能することができる。意外にも、発明者らは、強化された反射防止積層体の使用時に、視覚的に明らかな画質劣化（即ち、ピクセルのぼやけ、又はゴースト像）がないことを発見した。これまでは、画質劣化が見込まれ、画質劣化を回避するための技法は、放出光ゲインが循環的反射像（cyclical reflected image）を伴うことが必要であるために、発光表面と反射防止積層体との間の分離を最小限にすることを含んだ。これらの循環的反射像は、反射性偏光子とエミッタ平面との間のソースピクセル反射に起因する（即ち、「鏡の間（hall of mirrors）効果）。したがって、これまでは、源であるソースピクセルからのこれらの反射像のいずれかの変位が見込まれ、ゴースト像及び線の広がりに寄与する場合があった。１つの特定の実施形態では、ディスプレイの解像度は、ディスプレイの厚さが少なくとも１つのディスプレイ面内方向にピクセル寸法を超過するときに、相当に劣化し得る。別の特定の実施形態では、ディスプレイの解像度の劣化は、ディスプレイの厚さをピクセル寸法の数倍に増加させながら回避され得る。
以下の記述において、本明細書の一部を構成し、例示の目的で示されている添付図面を参照する。他の実施形態が企図され、本開示の範囲又は趣旨から逸脱することなく作製され得ることを理解するべきである。以下の詳細な説明はしたがって、限定的な意味で解釈されるものではない。
本明細書で使用する全ての科学用語及び専門用語は、特に指示がない限り、当該技術分野において一般的に使用される意味を有する。本明細書にて与えられる定義は、本明細書で頻繁に使用される特定の用語の理解を促進しようとするものであり、本開示の範囲を限定するものではない。
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特徴の大きさ、量、及び物理的特性を表わす全ての数字は、いずれの場合においても「約」なる語によって修飾されているものとして理解されるべきである。したがって、そうでないことが示されない限り、前述の明細書及び添付の特許請求の範囲で示される数値パラメータは、本明細書で開示される教示内容を用いて、当業者により、目標対象とする所望の特性に応じて、変化し得る近似値である。
本明細書及び添付の特許請求の範囲において用いられているとき、「ａ」、「ａｎ」、及び「ｔｈｅ」などの単数形は、その内容によって別段の明確な指示がなされていない限りは、複数の指示対象を有する実施形態を包含する。本明細書及び添付の「特許請求の範囲」で使用されるとき、用語「又は」は、その内容によって別段の明確な指示がなされていない限りは、一般に「及び／又は」を含む意味で用いられる。
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上で説明を容易にする目的で用いられる。このような空間的に関連した語には、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、図中で示される対象物が反転又は裏返されている場合、他の要素の下方又は下として前に説明された部分は、これらの他の要素の上となるであろう。
本明細書で使用される場合、例えば要素、構成要素若しくは層が、別の要素、構成要素若しくは層との「一致する界面」を形成する、又は「上にある」、「接続されている」、「結合されている」、又は「接触する」として説明されている場合、それは、例えば、特定の要素、構成要素若しくは層の直接上にあるか、これらと直接接続されるか、直接結合されるか、直接接触している可能性があり、あるいは介在する要素、構成要素又は層が、特定の要素、構成要素若しくは層の上にあるか、これらと接続されているか、結合しているか、又は接触している可能性がある。例えばある要素、部材又は層が、別の要素の「直接上にある」、別の要素に「直接接続される」、「直接結合する」、又は「直接接触する」ものとして表される場合、介在する要素、部材又は層は存在しない。
本明細書で使用される場合、「有する（have）」、「有している（having）」、「含む（include）」、「含んでいる（including）」、「備える（comprise）」、「備えている（comprising）」などは、その無制限の意味で使用され、概して、「を含むが限定されない（including，but not limited to）」という意味である。「からなる（consisting of）」及び「本質的に〜からなる（consisting essentially of）」という用語は、「備えている（comprising）」などの用語に包含される。
「ＯＬＥＤ」という用語は、有機発光デバイスを指す。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。電圧がデバイスにわたって印加されると、電子及び正孔は、それぞれ対応する電極から注入されて、発光性励起子の中間形成を経てエレクトロルミネセント有機材料中で再結合する。
本明細書で定義される「偏光保存性拡散反射体」などの「偏光保存性素子」という語句は、光の入射偏光ビームを偏光解消させないが、代わりに、例えば、反射体から反射された円偏光の方向を変化させることなど、光の入射偏光ビームの一部分の偏光を変換又は改変することができる、バルク光（bulk optic）、コーティング、又はフィルムである。この部分は、空間的に、角度的に、又は波長によって選択されてよく、入射ビーム全体又は一部であってよい。偏光保存性素子としては、光学位相差板フィルム又はコーティング、表面散乱又は拡散フィルム又はコーティング、液晶、高分子液晶、又は他の偏光性高分子などの形態的複屈折性又は分子的複屈折性ドメインを含有する不均質コーティング、及び複屈折性媒体の混合配向ドメインを含有するメタマテリアルを挙げることができる。
図１Ａは、本開示の一態様に従う、反射防止積層体１２０を含むディスプレイ素子１００の概略図を示す。反射防止積層体１２０は、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）１１０に隣接して配設される。ＯＬＥＤ １１０は支持基材１１２を含み、反射防止積層体１２０に隣接し、かつ反射防止積層体１２０から分離距離「Ｄ」だけ分離される上面１１１を有する。ＯＬＥＤの上面１１１は、拡散反射性発光領域１１４及び隣接する拡散反射性不活性領域１１６を含む。いくつかの場合には、ディスプレイ素子１００は、１つの拡散反射性発光領域１１４及び１つの拡散反射性不活性領域１１６のみを含み得るが、典型的なディスプレイ素子は、拡散反射性不活性領域１１６によって分離される複数の拡散反射性発光領域１１４を含むことになる。いくつかの場合には、拡散反射性不活性領域１１６は、例えば、当該技術分野において既知であるように、拡散反射性発光領域１１４を作動させるか又はそれに対処するために使用される、回路及び他の駆動構成要素を覆うブラックマトリックスを含むことができる。
反射防止積層体１２０は、上面１１１に隣接して配設される吸収性偏光子１２６、及び上面１１１と吸収性偏光子１２６との間に配設される反射性偏光子１２４を含む。反射性偏光子１２４及び吸収性偏光子１２６は、各偏光子の「速軸」（又は代替的に「パス軸」）が整列しているように配設される。この様式で、第１の偏光状態を有する光は、吸収性偏光子１２６と反射性偏光子１２４との両方を通過することができるが、直交する第２の偏光状態を有する光は、吸収性偏光子１２６によって吸収され、反射性偏光子１２４によって反射される。反射防止積層体１２０は、上面１１１と反射性偏光子１２４との間に配設される１／４波長位相差板１２２などの位相差板を更に含む。１／４波長位相差板１２２の「速軸」（又は代替的に「パス軸」）は、反射性偏光子１２４と吸収性偏光子との両方の「速軸」（又は代替的に「パス軸」）に対してある角度で整列している。以下における簡潔性のため、反射性偏光子１２４と吸収性偏光子１２６との両方は、ｐ偏光が偏光子の各々を通過できるように整列しているが、偏光が通過するように偏光子が整列している場合、ディスプレイ素子１００は同様の様式で機能することが理解されるべきである。
分離距離「Ｄ」は、ＯＬＥＤ １１０を環境から保護する働きをし得るガラス又は高分子シートを概して含むことができる。典型的には、ガラスシートは、水分及び酸素感受性ＯＬＥＤを保護するために使用され、反射防止積層体１２０は、このガラスシート上に定置又は固着される。分離距離「Ｄ」は、典型的には、ＯＬＥＤの上面１１１からのガラスシートのいずれの分離距離をも加えたこのガラスシートの厚さとして定義される。１つの特定の実施形態では、分離距離「Ｄ」は、ＯＬＥＤの上面１１１から反射性偏光子１２４までで測定され得る。分離距離「Ｄ」は、例えば、１０マイクロメートル〜１００マイクロメートル以上の範囲の任意の距離であり得、関連像性能（例えば、像の輝度及び鮮鋭度）は、他箇所に記載されるように、上面１１１の反射率特徴を調整することによって最適化され得る。
１つの特定の実施形態では、反射型偏光子１２４は、広範囲の入射角にわたり、異なる偏光の光を効率的に分割するように選択される。ポリマー多層光学フィルムは、広範囲の入射角にわたって光を分割するために、特によく適している。マクニール偏光子及びワイヤグリッド偏光子を含む他の反射型偏光子を使用することができるが、偏光の分割にそれ程効率的ではない。マクニール偏光子は、高入射角の光を効率的に透過しない。マクニール偏光子を使用する、偏光の効率的な分割は、大きな角度で、両方の偏光状態の大幅な反射が生じるため、垂直から約６又は７度未満の入射角に制限される可能性がある。ワイヤグリッド偏光子を使用して偏光を効率的に分割するには、典型的に、ワイヤの一方の側に隣接する空隙が必要であり、ワイヤグリッド偏光子が、より高い屈折率の媒体に埋没される際、効率が低下する。
反射性偏光子１２４は、第１の偏光方向に対して整列される、デカルト反射性偏光子フィルムである。１／４波長位相差板１２２は、第１の偏光方向に対して４５°に整列され得る１／４波長偏光方向を含む。いくつかの実施形態では、１／４波長偏光方向は、第１の偏光方向に対して、任意の度数の配向、例えば、反時計方向に９０°から時計方向に９０°に整列され得る。しかしながら、円偏光は、直線偏光が１／４波長位相差板を通過する際、偏光方向に対して非常によく整列されるという結果をもたらすため、記載されるように、位相差板を約＋／−４５°で配向することが有利であり得る。１／４波長位相差板の他の配向は、反射を受けて、ｐ偏光に完全に変換されていないｓ偏光、及びｓ偏光に完全に変換されていないｐ偏光をもたらす可能性があり、結果として、他箇所に記載されるように反射防止積層体の効率を低減する。いくつかの場合には、減少した効率は、反射防止積層体の反射防止効率における幾分かの減少をもたらし得る。
図１Ａを参照して以下に続く開示では、吸収性偏光子１２６及び反射性偏光子１２４はｐ偏光を通過するように整列し、吸収性偏光子１２６はｓ偏光を吸収し、反射性偏光子１２４はｓ偏光を反射する。拡散的反射性発光領域１１４は、概して、広範な角度で非偏光１３９を放出し、概して、反射防止積層体１２０に向けられる。例えば、拡散反射性発光領域１１４から生じる非偏光線１３０は、１／４波長位相差板１２２を通過し、反射性偏光子１２４と交差し、ｓ偏光線とｐ偏光線とに***する。ｐ偏光線は、反射性偏光子１２４及び吸収性偏光子１２６を通過し、第１のｐ偏光線１３２としてディスプレイ素子１００を出る。ｓ偏光線は、反射性偏光子１２４から反射し、１／４波長位相差板１２２を通過するときに第１の円偏光線１３１となる。
１つの特定の実施形態では、第１の円偏光線１３１は、拡散反射性不活性領域１１６から反射し、円偏光の方向を変化させて第２の円偏光線１３３となり、１／４波長位相差板１２２を通過して、ディスプレイ素子１００を出る第２のｐ偏光線１３５となる。
しかしながら、いくつかの場合には、拡散反射性不活性領域１１６（及び／又は拡散反射性発光領域１１４）は偏光保存性反射体でなくてもよいため、第２の円偏光線１３３は、代わりに、概して楕円偏光されてもよい。１／４波長位相差板１２２を通過する際に、楕円偏光線１３３はｓ偏光とｐ偏光との混合物となり、これは、ディスプレイ素子１００を出る第２のｐ偏光線１３５と、１／４波長位相差板１２２を通過するときに第３の円偏光線１３４となる反射されたｓ偏光線とに***される。この場合、第３の円偏光線１３４は、再び、拡散反射性不活性領域１１６から反射し、偏光の方向を変化させて、第４の楕円偏光線１３６となり、これは、１／４波長位相差板１２２を通過してｓ偏光とｐ偏光との混合物となる。ｐ偏光部分は、反射性偏光子１２４及び吸収性偏光子１２６を通過し、第３のｐ偏光線１３８としてディスプレイ素子を出る。同様の反射は、偏光保存の欠如の結果として継続し得るが、各反射の相対強度は、示されるように、ディスプレイ素子１００を出る光の一部分として減少する。
概して、第１のｐ偏光線１３２は、一次像と称され得、第２のｐ偏光線１３５は、第１の二次（又はゴースト）像と称され得、第３のｐ偏光線１３８は、第２の二次（又はゴースト）像と称され得るといった具合である。分離距離「Ｄ」の適当な選択、並びに拡散反射性発光領域１１４及び拡散反射性不活性領域１１６の拡散反射は、ゴースト像の減少をもたらすことができ、それらが人間の目に可視でなくなるようにする。いくつかの場合には、二次像からの発光は、一次像からの発光の約５０パーセント未満、又は一次像からの発光の約３０パーセント未満、又は更には一次像からの発光の約２０パーセント未満であり得る。
拡散反射は、数個の異なる方法で表面性状を変化させることによって改変することができ、これらの方法は、例えば、定置される材料の性質、定置方法、定置速度、又は更には、イオンエッチング、レーザーアブレーション、機械研磨、及び同類のものなどによって形成後に構造体を表面に授けることを含む。このように、任意の所望される比率の拡散的反射及び正反射特徴を表面に授けることができる。いくつかの場合には、拡散反射性発光表面及び拡散反射性不活性表面の各々の正反射成分は、全反射率の約２０パーセント〜約８０パーセントの範囲であり得る。いくつかの場合には、全反射率の拡散反射率成分は、全反射率の約２０パーセントを上回り得る。いくつかの場合には、反射率の角度分布は、約１０度を上回る、又は約５度を上回る、又は更には約３度を上回る半値幅を有することを特徴とし得る。
図１Ｂは、本開示の一態様に従う、反射防止積層体１２０を含むディスプレイ素子１００の概略図を示す。図１Ｂに示される素子１１０〜１２８の各々は、前述されている図１Ａに示される同様に付番された素子１１０〜１２８に対応する。図１Ｂでは、非偏光環境光線１４０は、反射防止積層体１２０を通ってディスプレイ素子１００に進入する。ｐ偏光環境光のみが、吸収性偏光子１２６及び反射性偏光子１２４を通過し、第１の円偏光環境光線１４１に変換される。拡散反射性発光表面１１５及び拡散反射性不活性表面１１７の偏光保存性特徴は、図１Ａを参照して記載されるように、上面１１１を遮断した後の第１の円偏光環境光線１４１のその後の進路に影響する。
上面１１１が偏光保存性反射体である１つの特定の実施形態では、第１の円偏光環境光線１４１は、上面１１１を遮断し、それが第２の円偏光環境光線１４２として拡散反射性発光領域１１４から反射するときに、円偏光の方向を変化させる。第２の円偏光環境光線１４２は、それが１／４波長位相差板１２２を通過するときにｓ偏光に変化し、反射性偏光子１２４から反射し、それが１／４波長位相差板１２２を通過するときに第２の円偏光環境光線１４４に変化し、第３の円偏光環境光線１４５として上面１１１から反射するときに円偏光の方向を変化させる。第３の円偏光環境光線１４５は、それが１／４波長位相差板１２２を通過するときにｓ偏光に変化し、反射性偏光子１２４から反射するといった具合である。
上面１１１が完全には偏光保存性でない１つの特定の実施形態では、光の楕円偏光は、反射光の一部を反射防止積層体１２０から漏出させ得る。いくつかの場合には、第１の円偏光環境光線１４１は、上面１１１を遮断し、それが第２の楕円偏光環境光線１４２として拡散反射性発光領域１１４から反射するときに、楕円偏光の方向を変化させる。第２の楕円偏光環境光線１４２は、それが１／４波長位相差板１２２を通過するときに、ｓ偏光及びｐ偏光の混合物に変化する。ｐ偏光部分は、反射性偏光子１２４及び吸収性偏光子１２６を通過し、第１のｐ偏光環境光１４３としてディスプレイ素子１００を出る。ｓ偏光部分は、反射性偏光子１２４から反射し、それが１／４波長位相差板１２２を通過するときに第２の円偏光環境光線１４４に変化し、それが第３の楕円偏光環境光線１４５として上面１１１から反射するときに楕円偏光の方向を変化させる。第３の楕円偏光環境光線１４５は、それが１／４波長位相差板１２２を通過するときに、ｐ偏光及びｓ偏光の混合物に変化する。ｐ偏光部分は、反射性偏光子１２４及び吸収性偏光子１２６を通過し、第２のｐ偏光環境光１４６としてディスプレイ素子１００を出る。ｓ偏光部分は、反射性偏光子１２４から反射し、それが１／４波長位相差板１２２を通過するときに第３の円偏光環境光線１４７に変化するといった具合である。同様の反射は、偏光保存の欠如の結果として継続し得るが、各反射の相対強度は、示されるように、ディスプレイ素子１００を出る光の一部分として減少する。
ＯＬＥＤは、任意の有用な発光デバイスであり得る。ミクロ活性を考慮すると、ＯＬＥＤは、２つの型、即ち、弱いミクロ活性のＯＬＥＤ及び強いミクロ活性のＯＬＥＤに大まかに分類することができる。従来の底面発光型ＯＬＥＤは弱いマイクロ活性のデバイスであり、一方で、分布型ブラッグレフレクター又は２つの金属電極を持つＯＬＥＤは、強いミクロ活性のデバイスと見なされる。内部量子効率（ηｉｎｔ）、外部量子効率、励起子寿命、及び角度依存を含む発光特性は、ファブリ−ペロー型共振空洞及びパーセル効果に起因してＯＬＥＤの２つの型で異なる。多くの実施形態では、ＯＬＥＤは強いミクロ活性のＯＬＥＤである。他の実施形態では、ＯＬＥＤは弱いミクロ活性のＯＬＥＤである。
直線偏光子は、任意の有用な直線偏光素子であり得る。直線偏光子は、単一偏光状態を持つ光を透過する。直線偏光子は、ワイヤグリッド偏光子又は吸収性偏光子であり得る。吸収性偏光子の１つの有用な型は二色偏光子である。二色偏光子は、例えば、染料を高分子シート中に組み込み、それを次に１方向に延伸させることによって、作製される。二色偏光子はまた、ポリビニルアルコールなどの半結晶性高分子を一軸延伸させ、次に、ヨウ素複合体又は二色性染料を用いてか、又は高分子を配向二色性染料でコーティングすることで、高分子を染色することによって作製され得る。これらの偏光子は、染料のための高分子マトリックスとしてポリビニルアルコールを使用することが多い。二色偏光子は概して、大量の吸光を有する。
反射性偏光子は、任意の有用な反射性偏光素子であり得る。反射性偏光子は、単一偏光状態を持つ光を透過し、残りの光を反射する。多くの実施形態では、反射性偏光子は、複屈折性反射性偏光子である。複屈折性反射性偏光子は、第２の材料の第２の層上に定置された（例えば、共押出によって）第１の材料の第１の層を有する多層光学フィルムを含む。第１の材料及び第２の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及び第２の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、同第５，８０８，７９４号に記載され、これらは参照によって本明細書に組み込まれる。
任意の好適な型の反射性偏光子は、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を使用してもよい。
ＭＯＦと連続／分散相反射性偏光子との両方が、少なくとも２種類の材料、通常は高分子材料の間における屈折率の差異を利用して、１つの偏光状態の光を選択的に反射し、一方で直交する偏光状態にある光を透過させる。ＭＯＦ反射性偏光子のいくつかの例が、共有の米国特許第５，８８２，７７４号（Ｊｏｎｚａら）に記載されている。ＭＯＦ反射性偏光子の市販の例としては、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。
本開示と関連して有用なＤＲＰＦの例としては、例えば、共有の米国特許第５，８２５，５４３号（Ｏｕｄｅｒｋｉｒｋら）に記載されている連続／分散相反射性偏光子、及び例えば、共有の米国特許第５，８６７，３１６号（Ｃａｒｌｓｏｎら）に記載されている拡散反射性多層偏光子が挙げられる。他の好適な型のＤＲＰＦが、米国特許第５，７５１，３８８号（Ｌａｒｓｏｎ）に記載されている。
本開示と関連して有用なワイヤグリッド偏光子のいくつかの例としては、例えば、米国特許第６，１２２，１０３号（Ｐｅｒｋｉｎｓら）に記載されているものが挙げられる。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。本開示と関連して有用なコレステリック偏光子のいくつかの例としては、例えば、米国特許第５，７９３，４５６号（Ｂｒｏｅｒら）、及び米国特許公開第２００２／０１５９０１９号（Ｐｏｋｏｒｎｙら）に記載されているものが挙げられる。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４分の１波長遅延層と共に提供されることが多い。
複屈折性の反射性偏光子では、第１の層の屈折率（ｎ１ｘ、ｎ１ｙ、ｎ１ｚ）及び第２の層の屈折率（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。
多層光学フィルムは、通常、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。マイクロ層は、複数の境界面で反射された光が、強め合い干渉又は弱め合い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。紫外線、可視線、又は近赤外線の波長にある光を反射させるように設計された多層光学フィルムの場合、各ミクロ層は一般に、約１μｍ未満の光学的厚さ（物理的厚さに屈折率を掛けたもの）を有している。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。
いくつかの場合には、発光型ディスプレイデバイスの広角視野に対して良好に機能するために、複屈折性反射性偏光子は、入射の全角度に対する高い遮断状態コントラストを維持し、全入射角にわたる高域透過率も維持する。共有の米国特許第５，８８２，７７４号に示されているように、パス状態透過率は、交互の第１の層及び第２の層の屈折率が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されるときに、減少する。ｚ屈折率整合はまた、遮断状態透過率が高い入射角で低下しないことを確実にする。１つの特定の有用な複屈折性反射性偏光子は、商品名「３Ｍ Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｐｏｌａｒｉｚｉｎｇ Ｆｉｌｍ」又は「ＡＰＦ」として知られる複屈折性高分子多層偏光フィルムである。米国特許第６，４８６，９９７号は、ＰＢＳなどのフィルムの使用に言及している。
いくつかの場合には、発光型ディスプレイデバイスの広角視野に対して良好に機能するために、反射性偏光子は、入射角と共に概して増加する反射率、及び入射角と共に概して減少する透過率を有する。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、使用可能な偏光状態の斜光がｐ偏光される平面、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。この挙動は、ディスプレイ業界にとってより重要である、視野角でより多い光を放出するために、一部のディスプレイに対して望ましくあり得る。この効果は視準と呼ばれる。これらの型のフィルムの例は、例えば、米国特許出願第２０１００１６５６６０号に記載される。
開示される発光型ディスプレイの利点のいくつかは、以下の実施例によって更に説明される。本実施例で列挙される特定の材料、量、及び寸法、並びにその他の条件及び詳細は、過度に本開示を制限すると解釈されるべきではない。
発光型ディスプレイ及び反射防止積層体のシステムは、変更した光線追跡ソフトウェアパッケージを使用してモデリングし、Ｌｉｇｈｔｏｏｌｓ（Ｓｙｎｏｐｓｉｓ（Ｐａｓａｄｅｎａ ＣＡ）から入手可能）、ＡＳＡＰ（Ｂｒｅａｕｌｔ Ｒｅｓｅａｒｃｈ（Ｔｕｃｓｏｎ ＡＺ）から入手可能）、及びＴｒａｃｅＰｒｏ（Ｌａｍｂｄａ Ｒｅｓｅａｒｃｈ（Ｌｉｔｔｌｅｔｏｎ ＭＤ）から入手可能）などの市販の光線追跡エンジンに対する精度について試験した。モデリングの結果は、従来のＯＬＥＤデバイスにおける減少したピクセルのぼやけと共に、向上したゲインを示した。
モデル１：放出光ゲイン及び環境反射ゲイン
モデルは、ピクセル基準セルを囲繞する周期的境界条件を含んだ。図２Ａは、モデリングに使用した発光型ディスプレイの上面ピクセル基準セル２００を示す。エミッタ表面は、最小の反復パターンであるＲＧＢＧ（赤色−緑色−青色−緑色）カラーパッドの２つの行からなり、より暗い不活性領域２１６を、ピクセル基準セルの底部に配設されたカラーパッドの間に置いた。カラーパッド（即ち、発光領域）の第１の行は、第１の緑色ピクセル２１４ｇ１、隣接する第１の青色ピクセル２１４ｂ１、隣接する第２の緑色ピクセル２１４ｇ２、及び隣接する第１の赤色ピクセル２１４ｒ１を含んだ。第２の行は、第３の緑色ピクセル２１４ｇ３、隣接する第２の赤色ピクセル２１４ｒ２、隣接する第４の緑色ピクセル２１４ｇ４、及び隣接する第２の青色ピクセル２１４ｂ２を含んだ。ピクセル基準セル２００は、１７８マイクロメートルの長さ寸法「ｄ」を含んだ。反射性偏光子及び吸収性偏光子両方のパス軸２０２は各行に対して垂直であり、１／４波長パス軸２０４は４５度の角度θで配設した。不活性領域とカラーエミッタパッドとの両方に反射率値のグリッドを割り当て、市販のＯＬＥＤディスプレイのエミッタ平面（Ｓａｍｓｕｎｇ Ｇａｌａｘｙ Ｎｏｔｅ Ｓ２スマートフォン）に対応する測光スペクトルをモデルへの入力発光として追跡した。
強力な空洞発光プロファイルをシミュレーションするために透過対角度アポディゼーション層を含んで及び含まずに、シミュレーションを行った。「透過対角度アポディゼーション層」という語句は、シミュレーションにおいて、層からの出力が強力な空洞デバイスからの出力と同様であるように選択される角度依存を伴うシミュレーションに、角度依存性透過を有する層が付加されたことを意味する。いくつかの場合には、アポディゼーションを極角に対して及び色に対して含め、他の場合には、極角に対するアポディゼーションのみを含めた。０〜２０度の視野角についてアポディゼーション層によって引き起こされたぼやけ又は発光ゲインにおける顕著な差異はなかったことが見出された。以下で報告するデータは、アポディゼーション層を含まなかったシミュレーションからの結果である。
強化反射防止積層体は、１／４波長位相差板（ＱＷＲ）、反射性偏光子（ＲＰ）、及び直線吸収性偏光子（ＡＰ）を含んだ。ＱＷＲは、位相差板の速軸を偏光方向に対して４５度に配向したときに、直線状偏光線を完全な円偏光に変換するために、５５０ｎｍ及び垂直入射で求められる厚さの複屈折性層であった。比較反射防止積層体は、同一の配向でＱＷＲ及びＡＰのみを含んだ。光学成分を光学的に接着させ、反射防止積層体をエミッタ表面から分離させたガラスシートに強化積層体と比較積層体との両方を光学的に接着させた。生成したデータは、多種多様なエミッタ及び不活性表面反射率の両方についての、シミュレーションした放出光ゲイン、反射光ゲイン、及びピクセルぼやけ、並びにエミッタ表面の上面からの強化反射防止積層体の分離距離と対応した。一点データも市販のＯＬＥＤディスプレイの表面について生成されたが、これは、約０．２８の測定不活性領域反射率及び約０．６６の測定発光領域反射率を含んだ。
いくつかの分離距離についてのシミュレーションした放出光ゲイン及び反射光ゲイン対エミッタ表面反射率のデータからプロットを生成した。放出光ゲインは、強化反射防止積層体を持つ励起したディスプレイの、比較積層体を持つ励起したディスプレイの軸方向輝度に対する比率（環境光源はオフである）として定義される。反射光ゲインは、強化反射防止積層体を持つ電源を切ったディスプレイの、比較反射防止積層体を持つ電源を切ったディスプレイの軸方向輝度に対する比率（環境光源はオンである）として定義される。
ＲＰは、放出光のおよそ半分をＱＷＲを通して反射し返すが、これは、ＯＬＥＤ表面から反射し、ＲＰのパス状態でＱＷＲを通って戻る。ＱＷＲは全ての角度及び波長で完全ではないために、減少する強度の循環的反射が発生する。Ｓａｍｓｕｎｇ Ｇａｌａｘｙ Ｎｏｔｅ Ｓ２エミッタ平面についてのシミュレーションした放出光ゲインは、１５マイクロメートルの分離距離で約１．５から６００マイクロメートルの分離距離で約１．２のゲインの範囲であった。同様の様式で、Ｓａｍｓｕｎｇ Ｇａｌａｘｙ Ｎｏｔｅ Ｓ２エミッタ平面についてのシミュレーションした反射光ゲインは、約１５マイクロメートル〜約６００マイクロメートルの分離距離に対して約３で比較的一定のままであった。
図に示される不活性領域反射率と比較して、５〜４００マイクロメートルの範囲の積層体厚さ（即ち、図１Ａ〜１ＢにおけるＯＬＥＤ上面からの反射防止積層体の分離距離「Ｄ」）の場合、０．７の発光領域反射率、０．７の「σ」値の放出光ゲインが図３に示される。シミュレーションは、エミッタ表面と不活性表面との各々に割り当てた表面粗さを含み、これは、「σ」度の標準偏差を有する表面勾配のガウス分布を使用してシミュレーションしたものである。概して、「σ」のより大きい値は、より粗い（及びより拡散的反射性である）表面に対応する。全ての他のモデルパラメータは、市販のＯＬＥＤディスプレイをシミュレーションするように選択した。反射ゲインを同一の範囲のパラメータに対して決定し、それを図４に示す。図５及び６は、図に示される積層体厚さと比較して、０〜１０度の範囲の「σ」値に対して、それぞれ、０．７の発光領域反射率、０．３の不活性領域反射率の放出光ゲイン及び反射ゲインを示す。
モデル２：像性能シミュレーション
図２Ｂは、本開示の一態様に従う、図２Ａの発光型ディスプレイ上面ピクセル基準セル２００からのピクセルのぼやけ２０１の概略図を示す。図２Ａでは、第２の行の緑色ピクセルである第３の緑色ピクセル２１４ｇ３及び第４の緑色ピクセル２１４ｇ４を活性化し、代表的なピクセルのぼやけを例解する。第３の緑色ピクセル２１４ｇ３は、一次の第３の緑色ピクセル像２１４ｇ３’、第１の二次の第３の緑色ピクセル像２１４ｇ３’’、及び第２の二次の第３の緑色ピクセル像２１４ｇ３’’’を生み出し、各連続像の輝度は、他箇所に記載するように減少する（２１４ｇ３’＞２１４ｇ３’’＞２１４ｇ３’’’）。同様の様式で、第２の行の第４の緑色ピクセル２１４ｇ４は、一次の第４の緑色ピクセル像２１４ｇ４’、第１の二次の第４の緑色ピクセル像２１４ｇ４’’、及び第２の二次の第４の緑色ピクセル像２１４ｇ４’’’を生み出し、各連続像の輝度は、他箇所に記載するように減少する（２１４ｇ４’＞２１４ｇ４’’＞２１４ｇ４’’’）。
シミュレーションを、線幅３０マイクロメートル及び線間隔８９マイクロメートルでの反射性ストリップの一次元配列で行った。表面勾配変動「σ」を使用して拡散反射率をモデリングし、強化反射防止積層体をモデル１中のようにモデリングした。
眼モデルを使用して、ゴースト発生の程度を決定した。眼モデルでは、眼レンズから反射防止積層体の上面までの距離は３００ｍｍであり、レンズから網膜までの距離は２５ｍｍ（倍率＝１／１２）であり、虹彩の直径は５ｍｍであった。眼モデルの倍率は１／１２であったため、網膜で撮像した８９マイクロメートルのＯＬＥＤピクセルは幅７．４マイクロメートルであった。モデルは、網膜像スポットからＯＬＥＤオブジェクトスポットまでの逆行光線追跡を使用し、網膜像は、像スポットを短距離移動させて光線追跡を繰り返すことによって築いた。
ピーク輝度メリット関数を以下のように算出した。一次ピークのピーク明度及び反射ピークＲピークを、１０、１５、及び２０度の視野角について、０、１、３、及び１０度の「σ」について、１０、５０、２００、及び６００マイクロメートルのフィルム積層体の積層体厚さについて、かつ０．１の増分で包含的に０〜１の発光領域反射率と不活性領域反射率との各々について決定した。反射率ピークは、３つの視野角の各々にわたって合計した。これは、考慮した「σ」、厚さ、及び反射率の１９３６個の全組み合わせの各々についての視野角合計反射率ピークをもたらした。これら１９３６個の条件にわたる視野角合計反射率ピークの最大値Ｒ最大を決定した。１９３６個の条件の各々についての反射像ピークメリット関数を、最大値Ｒ最大で除した視野角合計反射率ピークとして決定した。
反射率ピークのプロットを、「σ」の標準偏差幅＝０度、０．３度、及び０．７度について、並びに１００マイクロメートル〜７００マイクロメートルの分離距離についてのデータから生成した。結果は、分離距離がゴースト像輝度にほとんど影響を有さず、表面粗さの少量の増加がピーク像輝度を顕著に減少させ、不活性領域がゴースト反射ピークを減衰させたことを示した。
広がったゴースト像は検知可能限界を下回って希薄化され得るため、ピーク輝度メトリックが重要であり得る。しかしながら、輝度は、それが最低線幅を広げる場合にのみ像性能に影響し、そうでない場合は、それは単に一次像を明るくする。故に、一次像からの反射像の空間的変位は、像性能における重要な因子であり得る。
反射率モーメントは、ピーク輝度と一次像からのその変位との両方を考慮に入れる。ピーク輝度及び反射率モーメントメトリックをまとめることによって、像性能の全体像をより把握できる。反射率モーメントメリット関数をピーク輝度メリット関数と同様の様式で算出した。１９３６個の条件の各々に対する視野角合計反射率モーメントを決定し、その結果を視野角合計反射率モーメントの最大値で除すことによって正規化した。所与の視野角及び所与の条件一式に対する反射率モーメントを以下のように決定した。眼モデルにおける網膜像スポットの座標を１／１２のレンズ拡大係数で除すことによって定義したｘ座標の関数として、反射明度を決定した。このように決定したｘ座標は、モデル中で考慮した視野角の余弦が１からさほど異ならなかったため、ＯＬＥＤ表面に沿った距離を概算した。ポイントｘ０を、一次像ピークがその最大値の半分であったｘ座標の値として決定した。距離ｘ〜ｘ０を乗じたゴースト像の反射明度のｘ上での積分として、所与の視野角及び所与の条件一式に対する反射像モーメントを算出した。
反射率モーメントのプロットを、「σ」の標準偏差幅＝０度、０．３度、及び０．７度について、並びに１００マイクロメートル〜７００マイクロメートルの分離距離についてのデータから生成した。結果は、強化反射防止積層体を持つＳａｍｓｕｎｇ Ｇａｌａｘｙ Ｎｏｔｅ Ｓ２エミッタ平面が良好な像性能の範囲内に入ることを示した。広がったゴースト像は、顕微鏡を通しても観察するのは困難であった。この場合、許容可能な範囲は、約０．３未満のＲピーク、及び約０．２未満の反射率モーメントであった。像質範囲は、ブラックマトリックス反射率、エミッタピクセル反射率、ブラックマトリックス対エミッタ領域比率、基材厚さ、及びエミッタ表面粗さに制約をかける。概して、より低い反射率、より薄い基材、及びより大きい表面粗さが、像性能に対しては優れている。
図７及び８は、１０、２０、５０、１００、２００、４００、及び６００マイクロメートルの積層体厚さに対して、０．７の活性領域反射率、０．３度の「σ」値、並びに図面に示すような積層体厚さ及び不活性領域反射率で、それぞれ、ピーク輝度メリット関数及び反射率モーメントメリット関数を示す。全ての他のモデルパラメータは、市販のＯＬＥＤディスプレイをシミュレーションするように選択された。同様に、図９〜１０、図１１〜１２、及び図１３〜１４は、それぞれ、「σ」値がそれぞれ１、３、及び１０度であることを除いて同一のパラメータに対するピーク輝度メリット関数及び反射率モーメントメリット関数を示す。
図７、９、１１、及び１３中の挿入プロットは、０．３の固定不活性領域反射率、０．７の活性領域反射率、及びそれぞれ０．３、１．０、３．０、及び１０度の「σ」値に対する積層体厚さの関数としてのピーク輝度メリット関数を示す。図７、９、１１、及び１３は、１０、２０、５０、１００、２００、４００、及び６００マイクロメートルの積層体厚さについて、ピーク輝度メリット関数が、概して、増加する不活性領域反射率と共に増加することを示す。これらの図の各々は、およそ５０マイクロメートル未満の積層体厚さについて、ピーク輝度メリット関数が、増加する積層体厚さと共に増加することを示す。しかしながら、より大きい積層体厚さについては、図７は、ピーク輝度メリット関数が、０．３度の「σ」値について、増加する積層体厚さと共に緩やかに下降することを示す。図９、１１、及び１３は、この下降が、増加する「σ」値と共に増加することを示す。図７、９、１１、及び１３中の挿入プロットを比較すると、約５０マイクロメートルを上回る固定積層体厚さに対するピーク輝度メリット関数は、増加する「σ」値と共に減少することが分かる。
図８、１０、１２、及び１４は、それぞれ、０．３、１．０、３．０、及び１０度の「σ」値に対する反射率モーメントメリット関数を示す。これらの図は、１０、２０、５０、１００、２００、４００、及び６００マイクロメートルの積層体厚さについて、反射率モーメントメリット関数が、概して、増加する不活性領域反射率と共に増加することと、この増加が、大きい積層体厚さに対して最大であることを示す。図８、１０、１２、及び１４に示すプロットの比較は、「σ」が大きくない限り、反射率モーメントメリット関数が「σ」に弱く依存することを示す。図１４は、「σ」が１０度であるときに、反射率モーメントメリット関数が、大きい積層体厚さについて顕著に減少することを示す。
ディスプレイの最適化に対する他の態様は、発光輝度ゲイン及び環境光反射率ゲインである。両方とも、発光表面反射率が増加するにつれて増加する。発光輝度の増加は、ディスプレイ品質と電力効率との両方に価値を付加する。環境光反射率はコントラストを減少させる。結果として、ディスプレイ最適化は、発光ゲインと反射率ゲインとの間の幾分かの均衡を含む。約１．１を上回る発光ゲインが好ましく、約１．２を上回ることがより好ましく、約１．３を上回ることが最も好ましい。輝度ゲインは、エミッタ表面からの強化反射防止積層体の分離距離に強く依存する。典型的には、強化ＡＲ積層体はエミッタ表面を保護する封入ガラス上に配設されるため、分離距離は、ＯＬＥＤ表面と反射性偏光子との間の空間の大部分を占めるこのガラスの厚さに関係し得る。概して、不活性領域拡散反射率は、間隔が厚いときにゲインを制限し、これに対してエミッタ領域拡散反射率は、間隔が薄いときにゲインを制限する。例えば、様々な分離距離を持つＳａｍｓｕｎｇ Ｇａｌａｘｙ Ｎｏｔｅ Ｓ２エミッタ平面は、厚い場合の制限における１．３の輝度ゲインから、薄い場合の制限における１．５を上回る輝度ゲインまで変化する。
ガラス封入厚さは、概して、反射率ゲインに対してほとんど影響を有しない。Ｓａｍｓｕｎｇ Ｇａｌａｘｙ Ｎｏｔｅ Ｓ２エミッタ平面において表面領域の約７５％を成す不活性領域は、反射率ゲインを支配する。例えば、エミッタ表面拡散反射率を０．８に増加させ、不活性領域拡散反射率を０．１に減少させることは、反射率ゲインを約３．０に保持しながら、発光ゲインを約１．７に増加させる。
反射率ゲインはまた、例えば、保護カバープレート及びタッチパネルによって導入される任意の追加的な空気／誘電体界面にも依存し得る。上記のモデル１は、反射防止積層体上の追加的な界面は考慮しなかった。このような追加的な界面は反射率ゲインを更に減少させる傾向にあってよく、これは、それらが、反射性偏光子を強化した事例に対してよりも比較事例に対して比較的多くの光を付加するためである。
モデル３：拡散体を持つ反射防止積層体
拡散素子を１／４波長位相差板と反射性偏光子との間に配置したことを除き、モデル１及び２に記載したシミュレーションと同様のシミュレーションを行った。拡散素子を、１／４波長位相差板に隣接する低屈折率層（ｎ＝１．５）、及び反射性偏光子に隣接する高屈折率層（ｎ＝１．６４）としてモデリングした。高屈折率層と低屈折率層との間の界面を、１、２、４、１０、２０、又は４０度の標準偏差を持つ面法線のガウス分布を有するとしてモデリングした。
拡散埋め込みコーティング（diffuse embedded coating）がゴースト像視感度を顕著に減少させたことが見出された。一次ピーク幅は増加したが、依然として最低線幅よりも広くはなかった。ゲインは、４０度の「σ」、０．７の発光領域反射率、及び０．３の不活性領域反射率で、約１．３であった。
発光ゲイン、ぼやけピーク、及び反射ゲインの代表的なシミュレーション
不活性及び活性反射率の両方を０．１の増分で０から１に変化させながら、０、０．３、１．０、３．０、及び１０度の「σ」値について、ＯＬＥＤの上面と位相差板との間の１０〜６００マイクロメートルの分離距離の範囲を含むように、シミュレーションを実行した。図１５〜１７において、代表的な例示的分離距離及び「σ」値から得られた関連パラメータについてのプロットを示す。一点データ（図１５〜１７中で黒点として示す）を、他箇所に記載の市販のＯＬＥＤディスプレイの表面について生成するが、これは、約０．２８の測定不活性領域反射率及び約０．６６の測定発光領域反射率を含んだ。節「モデル１」は、図１５及び１７で報告するシミュレーションに対する構造及び手順を含む。節「モデル２」は、図１６中のシミュレーションしたデータに対する構造及び手順を説明する。プロットの各々において、「ｘ」軸は不活性領域反射率の変動を表し、「ｙ」軸は活性領域反射率の変動を表す。
図１５は、１０、１００、及び６００マイクロメートルの代表的な分離距離「Ｄ」、並びに０、１、及び１０度の「σ」値についての発光ゲインをプロットした等高線を示す。１．１を上回る発光ゲインの値（即ち、ＣＰ積層体中に反射性偏光子を持たないデバイスと比べての１０％の増加）が本業界にとって特に望ましく、これを等高線プロットの斜線部分として示す。
図１６は、１０、１００、及び６００マイクロメートルの代表的な分離距離「Ｄ」、並びに０、１、及び１０度の「σ」値についての「ぼやけピーク」をプロットした等高線を示す。「ぼやけピーク」を、いくつかの視野角でのゴースト像のピーク（又は反射ピーク）の振幅の平均を取ることによって決定した。ゴースト像は一次ピーク発光から空間的に離れている。数値的に、等高線の各々は、ぼやけピークの、いくつかの角度にわたる一次ピークの平均に対する比率を表す。０．１未満の「ぼやけピーク」の値が本業界にとって特に望ましく、これらの値を有する等高線を等高線プロットの斜線部分として示す。
図１７は、１０、１００、及び６００マイクロメートルの代表的な分離距離「Ｄ」、並びに０、１、及び１０度の「σ」値についての反射ゲインをプロットした等高線を示す。反射ゲインを、強化ＣＰ積層体（反射性偏光子あり）を持つＯＬＥＤデバイスの軸方向輝度の、標準ＣＰ積層体（反射性偏光子なし）での輝度に対する比率として算出した。３．０未満の反射ゲインの値が本業界にとって特に望ましく、これを等高線プロットの斜線部分として示す。
以下は、本開示の実施形態の一覧である。
項目１は、拡散反射性発光領域及び隣接する拡散反射性不活性領域を含む上面を有する有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）を含むディスプレイ素子、並びに上面に隣接して配設される吸収性偏光子、上面と吸収性偏光子との間に配設され、各偏光子の速軸が整列している反射性偏光子、及び上面と反射性偏光子との間に配設され、位相差板の速軸が偏光子の速軸に対してある角度で整列している、位相差板を備える、上面に隣接する反射防止積層体である。
項目２は、拡散反射性発光領域が、拡散反射性不活性領域の第２の拡散反射率を上回る第１の拡散反射率を有する、項目１のディスプレイ素子である。
項目３は、拡散反射性発光領域及び隣接する拡散反射性不活性領域が各々、実質的に偏光保存性拡散反射体である、項目１又は項目２のディスプレイ素子である。
項目４は、位相差板が、吸収性偏光子速軸に対して４５度の角度で整列している位相差板速軸を有する１／４波長位相差板である、項目１〜項目３のディスプレイ素子である。
項目５は、拡散反射性発光領域及び隣接する拡散反射性不活性領域が各々、約１０度を上回る半値幅を有する反射率の角度分布を特徴とする、項目１〜項目４のディスプレイ素子である。
項目６は、拡散反射性発光領域及び隣接する拡散反射性不活性領域が各々、約５度を上回る半値幅を有する反射率の角度分布を特徴とする、項目１〜項目５のディスプレイ素子である。
項目７は、拡散反射性発光領域及び隣接する拡散反射性不活性領域が各々、約３度を上回る半値幅を有する反射率の角度分布を特徴とする、項目１〜項目６のディスプレイ素子である。
項目８は、第１及び第２の拡散反射率が各々、全反射率の約２０パーセント〜約８０パーセントの正反射率成分を特徴とする、項目１〜項目７のディスプレイ素子である。
項目９は、第１及び第２の拡散反射率が各々、全反射率の約２０パーセントを上回る拡散反射率成分を特徴とする、項目１〜項目８のディスプレイ素子である。
項目１０は、第１及び第２の拡散反射率が各々、全反射率の約３０パーセントを上回る拡散反射率成分を特徴とする、項目１〜項目９のディスプレイ素子である。
項目１１は、発光ゲインが、反射防止積層体を有しないＯＬＥＤと比較して、約１．１を上回る、項目１〜項目１０のディスプレイ素子である。
項目１２は、ＯＬＥＤの上面と位相差板との間の分離距離が、約１０マイクロメートルを上回る、項目１〜項目１１のディスプレイ素子である。
項目１３は、ＯＬＥＤの上面と位相差板との間の分離距離が、約５０マイクロメートルを上回る、項目１〜項目１２のディスプレイ素子である。
項目１４は、ＯＬＥＤの上面と位相差板との間の分離距離が、約１００マイクロメートルを上回る、項目１〜項目１３のディスプレイ素子である。
項目１５は、拡散反射性発光領域からの発光について、二次像光度が、一次像光度の約５０パーセント未満を成す、項目１〜項目１４のディスプレイ素子である。
項目１６は、拡散反射性発光領域からの発光について、二次像光度が、一次像光度の約３０パーセント未満を成す、項目１〜項目１５のディスプレイ素子である。
項目１７は、拡散反射性発光領域からの発光について、二次像光度が、一次像光度の約２０パーセント未満を成す、項目１〜項目１６のディスプレイ素子である。
項目１８は、１．１を上回る発光ゲイン、約０．１未満のぼやけピーク、及び約３．０未満の反射ゲインを有する、項目１〜項目１７のディスプレイ素子。
項目１９は、拡散反射性発光領域及び隣接する拡散反射性不活性領域を含む上面を有する有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）を含むディスプレイ素子、並びに上面に隣接して配設される吸収性偏光子、上面と吸収性偏光子との間に配設され、各偏光子の速軸が整列し、かつ反射性偏光子が上面から１０マイクロメートルを上回る分離距離で離間される、反射性偏光子、及び上面と反射性偏光子との間に配設され、位相差板速軸が偏光子の速軸に対してある角度で整列している、位相差板を含む、反射防止積層体である。
項目２０は、拡散反射性発光領域が、拡散反射性不活性領域の第２の拡散反射率を上回る第１の拡散反射率を有する、項目１９のディスプレイ素子である。
項目２１は、拡散反射性発光領域及び隣接する拡散反射性不活性領域が各々、実質的に偏光保存性拡散反射体である、項目１９又は項目２０のディスプレイ素子である。
項目２２は、位相差板が、吸収性偏光子速軸に対して４５度の角度で整列している位相差板速軸を有する１／４波長位相差板である、項目１９〜項目２１のディスプレイ素子である。
項目２３は、拡散反射性発光領域及び隣接する拡散反射性不活性領域が各々、約１０度を上回る半値幅を有する反射率の角度分布を特徴とする、項目１９〜項目２２のディスプレイ素子である。
項目２４は、拡散反射性発光領域及び隣接する拡散反射性不活性領域が各々、約５度を上回る半値幅を有する反射率の角度分布を特徴とする、項目１９〜項目２３のディスプレイ素子である。
項目２５は、拡散反射性発光領域及び隣接する拡散反射性不活性領域が各々、約３度を上回る半値幅を有する反射率の角度分布を特徴とする、項目１９〜項目２４のディスプレイ素子である。
項目２６は、第１及び第２の拡散反射率が各々、全反射率の約２０パーセント〜約８０パーセントの正反射率成分を特徴とする、項目１９〜項目２５のディスプレイ素子である。
項目２７は、第１及び第２の拡散反射率が各々、全反射率の約２０パーセントを上回る拡散反射率成分を特徴とする、項目１９〜項目２６のディスプレイ素子である。
項目２８は、第１及び第２の拡散反射率が各々、全反射率の約３０パーセントを上回る拡散反射率成分を特徴とする、項目１９〜項目２７のディスプレイ素子である。
項目２９は、発光ゲインが、反射防止積層体を有しないＯＬＥＤと比較して、約１．１を上回る、項目１９〜項目２８のディスプレイ素子である。
項目３０は、ＯＬＥＤの上面と反射性偏光子との間の分離距離が、約５０マイクロメートルを上回る、項目１９〜項目２９のディスプレイ素子である。
項目３１は、ＯＬＥＤの上面と反射性偏光子との間の分離距離が、約１００マイクロメートルを上回る、項目１９〜項目３０のディスプレイ素子である。
項目３２は、拡散反射性発光領域からの発光について、二次像光度が、一次像光度の約５０パーセント未満を成す、項目１９〜項目３１のディスプレイ素子である。
項目３３は、拡散反射性発光領域からの発光について、二次像光度が、一次像光度の約３０パーセント未満を成す、項目１９〜項目３２のディスプレイ素子である。
項目３４は、拡散反射性発光領域からの発光について、二次像光度が、一次像光度の約２０パーセント未満を成す、項目１９〜項目３３のディスプレイ素子である。
項目３５は、１．１を上回る発光ゲイン、約０．１未満のぼやけピーク、及び約３．０未満の反射ゲインを有する、項目１９〜項目３４のディスプレイ素子。
項目３６は、項目１〜項目３５のディスプレイ素子のうちの少なくとも１つを備える、ピクセル化されたディスプレイである。
別途記載のない限り、本明細書及び特許請求の範囲において使用される特徴の大きさ、量、及び物理特性を表す数値は全て、「約」なる語によって修飾されているものとして理解すべきである。したがって、そうでないことが示されない限り、前述の明細書及び添付の特許請求の範囲で示される数値パラメータは、本明細書で開示される教示内容を用いて当業者により、目標対象とする所望の特性に応じて、変化し得る近似値である。
本明細書に引用される全ての参考文献及び刊行物は、それらが本開示と直接矛盾し得る場合を除き、それらの全容を参照によって本開示に明確に援用するものである。以上、本明細書において具体的な実施形態を図示、説明したが、様々な代替的かつ／又は等価的な実現形態を、図示及び説明された具体的な実施形態に本開示の範囲を逸脱することなく置き換えることができる点は、当業者であれば認識されるところであろう。本出願は、本明細書において検討される具体的な実施形態のいかなる適合例又は変形例をも網羅しようとするものである。したがって、本開示は、特許請求の範囲及びその等価物によってのみ限定されるものとする。本発明の実施態様の一部を以下の態様［１］−［３６］に記載する。
［態様１］
ディスプレイ素子であって、
拡散反射性発光領域及び隣接する拡散反射性不活性領域を含む上面を有する有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）と、
前記上面に隣接する反射防止積層体であって、
前記上面に隣接して配設される吸収性偏光子、
前記上面と前記吸収性偏光子との間に配設された反射性偏光子であって、各偏光子の速軸が整列している、反射性偏光子、及び
前記上面と前記反射性偏光子との間に配設された位相差板であって、前記位相差板の前記速軸が前記偏光子の前記速軸に対してある角度で整列している、位相差板を備える、反射防止積層体と、を備える、ディスプレイ素子。
［態様２］
前記拡散反射性発光領域が、前記拡散反射性不活性領域の第２の拡散反射率を上回る第１の拡散反射率を有する、態様１に記載のディスプレイ素子。
［態様３］
前記拡散反射性発光領域及び前記隣接する拡散反射性不活性領域が各々、実質的に偏光保存性拡散反射体である、態様１に記載のディスプレイ素子。
［態様４］
前記位相差板が、前記吸収性偏光子速軸に対して４５度の角度で整列している位相差板速軸を有する１／４波長位相差板である、態様１に記載のディスプレイ素子。
［態様５］
前記拡散反射性発光領域及び前記隣接する拡散反射性不活性領域が各々、約１０度を上回る半値幅を有する反射率の角度分布を特徴とする、態様１に記載のディスプレイ素子。
［態様６］
前記拡散反射性発光領域及び前記隣接する拡散反射性不活性領域が各々、約５度を上回る半値幅を有する反射率の角度分布を特徴とする、態様１に記載のディスプレイ素子。
［態様７］
前記拡散反射性発光領域及び前記隣接する拡散反射性不活性領域が各々、約３度を上回る半値幅を有する反射率の角度分布を特徴とする、態様１に記載のディスプレイ素子。
［態様８］
前記第１及び第２の拡散反射率が各々、全反射率の約２０パーセント〜約８０パーセントの正反射率成分を特徴とする、態様１に記載のディスプレイ素子。
［態様９］
前記第１及び第２の拡散反射率が各々、全反射率の約２０パーセントを上回る拡散反射率成分を特徴とする、態様１に記載のディスプレイ素子。
［態様１０］
前記第１及び第２の拡散反射率が各々、全反射率の約３０パーセントを上回る拡散反射率成分を特徴とする、態様１に記載のディスプレイ素子。
［態様１１］
発光ゲインが、前記反射防止積層体を有しない前記ＯＬＥＤと比較して、約１．１を上回る、態様１に記載のディスプレイ素子。
［態様１２］
前記ＯＬＥＤの前記上面と前記位相差板との間の分離距離が、約１０マイクロメートルを上回る、態様１に記載のディスプレイ素子。
［態様１３］
前記ＯＬＥＤの前記上面と前記位相差板との間の分離距離が、約５０マイクロメートルを上回る、態様１に記載のディスプレイ素子。
［態様１４］
前記ＯＬＥＤの前記上面と前記位相差板との間の分離距離が、約１００マイクロメートルを上回る、態様１に記載のディスプレイ素子。
［態様１５］
前記拡散反射性発光領域からの発光について、二次像光度が、一次像光度の約５０パーセント未満を成す、態様１に記載のディスプレイ素子。
［態様１６］
前記拡散反射性発光領域からの発光について、二次像光度が、一次像光度の約３０パーセント未満を成す、態様１に記載のディスプレイ素子。
［態様１７］
前記拡散反射性発光領域からの発光について、二次像光度が、一次像光度の約２０パーセント未満を成す、態様１に記載のディスプレイ素子。
［態様１８］
１．１を上回る発光ゲイン、約０．１未満のぼやけピーク、及び約３．０未満の反射ゲインを有する、態様１に記載のディスプレイ素子。
［態様１９］
ディスプレイ素子であって、
拡散反射性発光領域及び隣接する拡散反射性不活性領域を含む上面を有する有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）と、
前記上面に隣接する反射防止積層体であって、
前記上面に隣接して配設される吸収性偏光子、
前記上面と前記吸収性偏光子との間に配設された反射性偏光子であって、前記各偏光子の速軸が整列し、かつ前記反射性偏光子が前記上面から１０マイクロメートルを上回る分離距離で離間される、反射性偏光子、及び
前記上面と前記反射性偏光子との間に配設された位相差板であって、前記位相差板速軸が前記偏光子の前記速軸に対してある角度で整列している、位相差板を備える、反射防止積層体と、を備える、ディスプレイ素子。
［態様２０］
前記拡散反射性発光領域が、前記拡散反射性不活性領域の第２の拡散反射率を上回る第１の拡散反射率を有する、態様１９に記載のディスプレイ素子。
［態様２１］
前記拡散反射性発光領域及び前記隣接する拡散反射性不活性領域が各々、実質的に偏光保存性拡散反射体である、態様１９に記載のディスプレイ素子。
［態様２２］
前記位相差板が、前記吸収性偏光子速軸に対して４５度の角度で整列している位相差板速軸を有する１／４波長位相差板である、態様１９に記載のディスプレイ素子。
［態様２３］
前記拡散反射性発光領域及び前記隣接する拡散反射性不活性領域が各々、約１０度を上回る半値幅を有する反射率の角度分布を特徴とする、態様１９に記載のディスプレイ素子。
［態様２４］
前記拡散反射性発光領域及び前記隣接する拡散反射性不活性領域が各々、約５度を上回る半値幅を有する反射率の角度分布を特徴とする、態様１９に記載のディスプレイ素子。
［態様２５］
前記拡散反射性発光領域及び前記隣接する拡散反射性不活性領域が各々、約３度を上回る半値幅を有する反射率の角度分布を特徴とする、態様１９に記載のディスプレイ素子。
［態様２６］
前記第１及び第２の拡散反射率が各々、全反射率の約２０パーセント〜約８０パーセントの正反射率成分を特徴とする、態様１９に記載のディスプレイ素子。
［態様２７］
前記第１及び第２の拡散反射率が各々、全反射率の約２０パーセントを上回る拡散反射率成分を特徴とする、態様１９に記載のディスプレイ素子。
［態様２８］
前記第１及び第２の拡散反射率が各々、全反射率の約３０パーセントを上回る拡散反射率成分を特徴とする、態様１９に記載のディスプレイ素子。
［態様２９］
発光ゲインが、前記反射防止積層体を有しない前記ＯＬＥＤと比較して、約１．１を上回る、態様１９に記載のディスプレイ素子。
［態様３０］
前記ＯＬＥＤの前記上面と前記反射性偏光子との間の分離距離が、約５０マイクロメートルを上回る、態様１９に記載のディスプレイ素子。
［態様３１］
前記ＯＬＥＤの前記上面と前記反射性偏光子との間の分離距離が、約１００マイクロメートルを上回る、態様１９に記載のディスプレイ素子。
［態様３２］
前記拡散反射性発光領域からの発光について、二次像光度が、一次像光度の約５０パーセント未満を成す、態様１９に記載のディスプレイ素子。
［態様３３］
前記拡散反射性発光領域からの発光について、二次像光度が、一次像光度の約３０パーセント未満を成す、態様１９に記載のディスプレイ素子。
［態様３４］
前記拡散反射性発光領域からの発光について、二次像光度が、一次像光度の約２０パーセント未満を成す、態様１９に記載のディスプレイ素子。
［態様３５］
１．１を上回る発光ゲイン、約０．１未満のぼやけピーク、及び約３．０未満の反射ゲインを有する、態様１９に記載のディスプレイ素子。
［態様３６］
態様１又は態様１９に記載のディスプレイ素子のうちの少なくとも１つを備える、ピクセル化されたディスプレイ。

Claims (3)

  1. ディスプレイ素子であって、
    拡散反射性発光領域及び隣接する拡散反射性不活性領域を含む上面を有する有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）であって、前記拡散反射性発光領域及び前記拡散反射性不活性領域が各々、全反射率の２０パーセントを上回る拡散反射率成分を有する、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）と、
    前記上面に隣接する反射防止積層体であって、
    前記上面に隣接して配設される吸収性偏光子、
    前記上面と前記吸収性偏光子との間に配設された反射性偏光子であって、各偏光子の速軸が整列している、反射性偏光子、及び
    前記上面と前記反射性偏光子との間に配設された位相差板であって、前記位相差板の速軸が前記偏光子の前記速軸に対してある角度で整列している、位相差板を備える、反射防止積層体と、を備える、ディスプレイ素子。
  2. ディスプレイ素子であって、
    拡散反射性発光領域及び隣接する拡散反射性不活性領域を含む上面を有する有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）であって、前記拡散反射性発光領域及び前記拡散反射性不活性領域が各々、全反射率の２０パーセントを上回る拡散反射率成分を有する、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）と、
    前記上面に隣接する反射防止積層体であって、
    前記上面に隣接して配設される吸収性偏光子、
    前記上面と前記吸収性偏光子との間に配設された反射性偏光子であって、前記各偏光子の速軸が整列し、かつ前記反射性偏光子が前記上面から１０マイクロメートルを上回る分離距離で離間される、反射性偏光子、及び
    前記上面と前記反射性偏光子との間に配設された位相差板であって、位相差板速軸が前記偏光子の前記速軸に対してある角度で整列している、位相差板を備える、反射防止積層体と、を備える、ディスプレイ素子。
  3. 請求項１又は請求項２に記載のディスプレイ素子のうちの少なくとも１つを備える、ピクセル化されたディスプレイ。
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