CN1153088C - 电致发光照明系统以及具有这种系统的平板图像显示装置 - Google Patents
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Abstract
一种照明系统(1)具有电致发光材料构成的活性层(3)。活性层(3)被设在一个透明电极层(5)和一个反射电极层(7)之间。在透明电极层(7)背离活性层(3)的一侧(9)设有一个反射偏振器(11)。本发明还涉及装有这种照明系统(1)的一种平板图像显示装置(17)。
Description
本发明涉及一种照明系统，它具有一个由电致发光材料构成的活性层，活性层设在透明电极层和反射电极层之间。
本发明还涉及到包括这种照明系统的平板图像显示装置。
在公开文献中记载的照明系统可以参见R.Friend，D.Bradley和A.Holmes在Physics World，November 1992，pp.42-46上发表的文章：＂Polymer LEDs＂。这篇文章中描述的照明系统包括一个作为活性层的半导体聚合物薄膜，该活性层被形成在第一电极层上，后者又被设在一个玻璃基片上。第二电极层被设在聚合物薄膜上。两个电极层中应该有一个是透明的，以便使光能在垂直于照明系统平面的方向上通过。如果在两个电极之间施加电压，活性层就会按照电致发光的原理发光。活性层和两个电极层共同构成一个平面发光二极管(LED)。这种照明系统特别适合为具有液晶图像显示板的图像显示装置提供背景照明。
在包括液晶图像显示板的许多平板图像显示装置中，为了产生需要显示的图像，需要按照图像信息对入射到图像显示板上的光的偏振状态进行调制。为此，入射到图像显示板上的光最好是预先受到偏振，这意味着照明系统必须要提供偏振光。为了达到这一目的，例如可以在照明系统面对图像显示板的表面上装设一个二向色性偏振器。然而，这样做的缺点在于照明系统提供的光大约有50％被偏振器吸收了，因此，这部分光不能用于照明系统的光输出。
用照明系统提供偏振光的另一种可能性是让平面LED的活性层本身发射偏振光。在国际专利申请WO92/16023号中例举了这样一种LED。它的缺点是偏振效率比较低，发射的光中有很大一部分不具备适合调制的偏振状态，因此，这部分光不能用于形成图像。
本发明的目的是提供一种电致发光照明系统，其中由活性层发射的绝大多数光在从照明系统向外耦合时都具有相同的偏振状态，这种偏振状态适合用来自液晶图像显示板的图像信息进行调制。按照这种方式，可用于形成图像的光的光输出被明显地增强了。这种照明系统可以具有很扁平的形状。
为实现上述目的，本发明照明系统的特征在于，在透明电极板背离活性层的一侧设有一个反射偏振器。
如果在电极层之间施加电压，其中的阴极电极层就会向活性层注入电子，而另一个阳极层则会向该层中注入空穴。这些空穴和电子在活性层中重新组合，形成能量释放，使得活性层的分子达到较高的能量级。当一个分子恢复到其基态时，就会使这种能量以光的形式释放。这种光可以通过透明电极层从平面LED向外耦合。
如果在透明电极层上提供反射偏振器，通过了电极层并且通常是非偏振的光将会被分离成具有互补偏振状态的两个光束分量。如果偏振器是一个圆偏振器，非偏振光束就会被分离成左旋圆偏振光束分量和右旋圆偏振光束分量。如果偏振器是线性偏振器，两个光束分量就会具有相互垂直的线性偏振方向。
一个光束分量将会通过反射偏振器并且从照明系统向外耦合，另一个光束分量则会被反射到照明系统内部，并且仍然有机会被转换成具有理想偏振状态的光，这是因为在活性层中受到去偏振并且在反射电极层上经过一或多次反射的结果。
在平板图像显示装置中使用的反射偏振器最好能适应以下的条件，即偏振器传输的偏振状态是一种适合液晶图像显示板的偏振状态。这种偏振状态也被称为理想偏振状态。
由偏振器反射的无用光束分量穿过透明电极层和活性层朝向反射电极层。在通过活性层时，这一光束分量至少有一部分会由于该层的双折射而受到去偏振作用。尽管活性层的厚度很薄，但是例如由聚合物LED构成的这一层对掠入射的光具有去偏振的效果，这是因为它的反射率保持在nx＝ny＞nz，其中的z是垂直于活性层平面(x，y平面)的方向。由于去偏振作用，无用光束分量被分解成具有理想偏振状态的子光束分量和具有无用偏振状态的子光束分量。具有理想偏振状态的子光束分量在下一次到达反射偏振器时将会指向照明系统的出射面。具有无用偏振状态的子光束分量仍被留在照明系统内部，有待于被转换成具有理想偏振状态的光。在反射电极层和反射偏振器上经过几次反射之后，因而也就几次通过活性层之后，原来的无用光束分量中的大部分光也能通过透明电极层和反射偏振器从照明系统的出射面上向外耦合，这部分光具有理想的偏振状态。
如果偏振器是一个圆偏振器，反射电极层就应该采用镜面反射器。在这种情况下，偏振状态在反射器上被翻转，并且能比仅仅采用双折射活性层执行去偏振的情况更快地转换成具有理想偏振状态的光。
反射偏振器的优点在于基本上不吸收光，但是可以回收那些原来具有无用偏振状态的光，从而使其大部分仍被转换成具有理想偏振状态的光。
本发明第一实施例的照明系统的特征在于，其中的反射偏振器是一个胆甾型偏振器。
胆甾型偏振器是一种由具有胆甾型排列的液晶材料层构成的偏振器。这种偏振器特别适合做反射偏振器。在这种液晶材料中，手性分子具有这样的结构，它在溶解状态下的自然顺序是一种螺旋或螺线状结构。这种螺线状结构的方向是这样的，其螺旋的轴线与层面是相切的。
如果非偏振的光入射到这种层面上，与螺旋方向相符(右旋或左旋)并且波长与螺线螺距相符的圆偏振光束分量就会受到反射，而其他偏振光束分量则可以通过。
胆甾型层的反射带宽λ。是：
λo＝1/2(no+ne)P
其中的p是分子螺线的螺距，而no和ne分别是胆甾层材料的正常和非常折射率。胆甾型偏振器可以由一个窄带胆甾层构成。这意味着它在有限波长范围内具有偏振作用，因此，偏振光的颜色与这一波长范围相符。
本发明另一实施例的照明系统的特征在于，其中的胆甾型偏振器是用一层液晶聚合物材料构成的，层中的分子螺线螺距在两个值之间基本上是连续变化的，这两个值分别对应着为覆盖全部可见光波长范围所需要的反射频带的下限和上限。
由于层中的螺线螺距是变化的，可以获得较大的反射带宽，甚至有可能用单层胆甾偏振器覆盖全部可见光波长范围。在反射带宽相同的条件下，单层胆甾型偏振器比各层具有给定带宽的复合叠层要薄。
横跨偏振器层的可变螺距具有的另一个优点在于反射的带宽可以选择得很宽，使得在相对于偏振器的法线大角度入射光时所出现的频移对胆甾型层的偏振效果没有多大影响。
关于制作单层胆甾型偏振器的详细信息可以参见欧洲专利申请EP0606940号。
本发明另一实施例的照明系统的特征是，在胆甾型偏振器背离透明电极的一侧设有一个n.λ/4波片。
由于胆甾型偏振器是一种圆偏振器，如果需要用照明系统提供线性偏振的光，就需要设置一个偏振转换器。一个n.λ/4波片，特别是一种宽带n.λ/4波片特别适合这种用途。这种波片是已知的，例如Nitto Denko公司在SID′92Exhibit Guide，Society for Information Display，May 17-22，1992，Boston，Massachusetts，USA.中发表的文章＂Retardation Film for STN-LCDs′NRF中所述。
本发明另一实施例的照明系统的特征在于，其中的反射偏振器是一种由叠层构成的线性偏振器，其中至少有若干层是由双折射材料构成的。
这一实施例中的光束分量是线性偏振光，因此可以省去n.λ/4波片。
这种偏振器可以用一步挤压的工序制成。在美国专利US-A5127794号中专门描述了这样一种偏振器。
本发明另一实施例的照明系统的特征在于，反射偏振器和透明电极层具有共同的基片。
一般来说，由两个电极层和夹在中间的活性层构成的组件是装在一个单独的透明基片上。如果反射偏振器不是一种自身支撑的薄膜，并且必须被装在一个独立的基片上，就可以省去一个基片。这样就能减少不同的层数。
实际上，胆甾型偏振器就可以作为透明电极层的基片，并且用于由两个电极层和夹在中间的活性层构成的组件的基片。
本发明另一实施例的照明系统的特征在于，电致发光材料是一种定向的有机化合物，如果使电极层受激励，这种化合物就会产生偏振光。
设置偏振器不仅在活性层提供非偏振光的条件下有利，在采用定向的有机化合物活性层本身提供偏振光的情况下也是有益的，这种化合物例如是一种在一个方向上延展的聚合物。实际上，这种材料并不具备很高的偏振效率，因此需要在这一照明系统中再设置一个偏振器，以便获得更高的光输出。
本发明照明系统另一实施例的特征是，在反射偏振器和透明电极层之间设有一个λ/4波片。
由于定向有机化合物所产生的光至少有一部分是线性偏振光，如果偏振器是圆偏振器，就要在透明电极和反射偏振器之间设置一个额外的λ/4波片，以便把线性偏振光转换成圆偏振光。
根据以下参照实施例的说明可以了解到本发明的上述和其他内容。
在附图中：
图1表示本发明照明系统的一个实施例，以及
图2表示装有本发明的照明系统的一个平板图像显示装置的实施例。
在图1中所示的电致发光照明系统1具有电致发光材料构成的光学活性层3。该层3的外围是两个电极层5，7。有一个电极层是透明的，例如电极层5。这个电极层5向活性材料层3中注入空穴，因此被称为阳极。适合做这一电极层5的材料例如有氧化铟-锡(ITO)或是透明的导电聚合物层，例如聚苯胺(PANI)。被称为阴极的另一个电极层7是反射层，并且能向活性层3中注入电子。阴极例如是由钙，铟，铝，钡，或是镁构成的。
如果用一个电源6在两个电极层5，7之间施加电压，空穴和电子就被注入活性层3，它们在该层中重新组合，使层中的分子达到较高的能级。如果分子恢复到低能级，这种能量就会以光的形式释放。这种过程就是公知的电致发光原理。
活性层3有可能采用不同的材料。电致发光材料可以是有机和无机材料。采用例如III-V或是II-VI半导体或是荧光物质等无机材料的活性层在现有技术中是公知的。诸如8-羧基喹啉-铝的金属合成螯合物以及诸如polyphenylenevinylene(PPV)0的半导体有机聚合物都是公知的有机材料。这些材料可以在单层或是多层中形成活性区域。聚合物LED的优点在于能够制成很薄即薄膜形式的照明系统。另外，除了透明和反射电极层5，7之外，还可以设置额外的层，增加电子和空穴的注入量，以便提高照明系统的效率。
上述的照明系统可以提供非偏振光。如果在具有液晶图像显示板的平板图像显示装置中使用这种系统，由于图像显示板需要对入射光的偏振状态进行调制，图像显示板就需要为入射光提供图像信息，因此，在大多数情况下总是希望这种光是事先已经受到偏振的光。这意味着照明系统最好能提供偏振光。为此，本发明建议在透明电极层5背离活性层3的一侧9设置一个反射偏振器11。当非偏振光束入射到这一偏振器上时，由于一个光束分量可以通过偏振器而另一个光束分量会受到反射，光束就会被分离成具有互补偏振状态的两个光束分量。在实践中可以获得这样一种偏振器，使具有图像显示板所需要的偏振状态的光束分量能够通过，并使具有无用偏振状态的光束分量在照明系统中被反射，这部分具有无用偏振状态的光束分量在系统中仍有机会被转换成具有理想偏振状态的光。
如果通过在电极层5，7之间施加电压而在活性层3两侧形成一个电场，由于电致发光的作用，活性层3就会发光。这种光大部分通过透明电极5入射到反射偏振器11上，一个光束分量被反射到平面LED内，而另一个光束分量则通向照明系统1的出射面13。偏振器11通过光学活性层3将具有无用偏振状态的光束分量发送给反射电极层7。由于活性层3的双折射作用，这一光束分量在活性层3中至少有一部分受到偏振。因此，无用光束分量被分离成具有理想偏振状态的子光束分量和具有无用偏振状态的子光束分量。具有理想偏振状态的子光束分量在到达反射偏振器时可以通过，并且从照明系统向外耦合。具有无用偏振状态的子光束分量会受到反射偏振器的反射，其中至少有一部分在活性层中受到偏振，依次类推。因此，具有无用偏振状态的光总是在反射偏振器11和反射电极层7之间反射，直至被转换成具有理想偏振状态的光。
如果采用聚合物的活性层，这种材料对掠入射的光具有足够的双折射作用，从而在单程通过时造成偏振。它的实际反射率保持在nx＝ny＞nz，其中的z是垂直于活性层3平面(x，y平面)的方向。如果双折射材料较少，需要通过多次才能实现偏振。
这样，具有无用偏振状态的光不是被吸收，而是得到回收，使其仍有机会被转换成具有理想偏振状态的光。
反射偏振器11可以用不同的方式实现。在第一实施例中，偏振器11是由具有胆甾型排列的一个液晶材料层构成的。这种液晶材料中的手性分子具有这样一种结构，其在溶解状态下的自然排列具有螺距为p的螺旋或螺线状结构。这种螺线状结构的方向是这样的，其螺旋的轴线与层面是相切的。
如果非偏振的光入射到这种层面上，与螺线的旋转方向相符(右旋或左旋)并且波长与螺线螺距p相符的光束分量就会受到反射，而其他圆偏振光束分量则可以通过。胆甾型层的反射带宽
λo是：
λo＝1/2(no+ne)p
其中的p是分子螺线的螺距，而no和ne分别是液晶材料的正常和非常折射率。
胆甾型偏振器还可以由在其内部具有不变的螺距的多个层构成，但是每个层在不同的波长范围内有效。不同的波长范围可以这样来选择，使得所有层的组合能够覆盖全部可见光波长范围。这样，只要照明系统的活性层能在全部可见光波长范围内发光，就能在彩色图像显示装置中使用这种照明系统。
胆甾型偏振器最好是由单层液晶材料构成，其中的分子螺线螺距在两个值之间基本上是连续变化的，这两个值分别对应着为覆盖全部可见光波长范围所需的反射频带的下限和上限值。这样，使用很薄的偏振器就足够了，它比层叠的方式要薄得多。单层偏振器的另一个优点是具有较好的光学性能。由于胆甾体的固有误差，胆甾型偏振器的性能会随着层数的增加而下降。另外，在偏振器的有效范围内，将受到偏振的光的入射角范围会随着厚度的增加而缩小。用单个胆甾型层构成偏振器的优点在于可以把带宽选择得很宽，使得相对于偏振器的法线大角度入射的光所形成的带移对偏振效果没有不利的影响。事实上，如果胆甾型层上的入射不是垂直的，就会出现随着入射角的增大而增加的额外的双折射现象。
制作胆甾型偏振器的另一种可能性是层叠多个胆甾型层，其中至少有若干层在横跨该层厚度的方向上具有基本上连续变化的螺距。这样就能采用比上述情况较少的层数。
已知胆甾层适于做成偏振器。采用胆甾层作为偏振器的例子可以参见有关的文献，例如R.Maurer等人在SID international Symposium，Digest ofTechnical Papers，May 1990，pp.110-113上发表的文章＂Polarizing ColorFilters made from Cholesteric LC Silicones＂中所述的胆甾型偏振器。
如果偏振器11是圆偏振器，反射电极层7就应该采用镜面反射器。圆偏振状态在反射器上被翻转，从而比单靠活性层材料的双折射作用去偏振的情况更快地转换成具有理想偏振状态的光。
如果偏振器11是一个圆偏振器，并且需要线性的偏振光，在照明系统1中就可以设置一个n.λ/4波片15，用于把来自偏振器11的圆偏振光转换成线性偏振光。n.λ/4波片15最好设在照明系统1的出射面13上。n.λ/4波片可以是对波长敏感的，但是最好具有较宽的频带。在这种情况下，只要偏振器11也能在全部可见光波长范围内有效，并且由活性层在这一波长范围内发光，就可以显示彩色图像。这种n.λ/4板是已知的，例如Nitto Denko公司在SID′92Exhibit Guide，Society for Information Display，May 17-22，1992，Boston，Massachusetts，USA.中发表的文献＂Retardation Film for STN-LCD′s′NRF中所述。
胆甾型层可以是一种自身支撑的薄膜。除此情况之外也可以将其设在一个基片上。如果活性层3是一种聚合物薄膜，则LED通常也是装在一个基片上，例如玻璃或合成材料的板。如果在同一基片的两侧设置LED3，5，7和偏振器11，就可以省去第二基片，从而限制了不同层的数量。
反射偏振器也可以由线性偏振器来实现，它是由层叠的双折射层构成的，或是由交替层叠的双折射层和非双折射层构成。这种偏振器可以用一步挤压的工序制成，例如在美国专利US-A5127794号中所述。在这种情况下可以省去n.λ/4波片。
根据例如国际专利申请WO92/16023等文献中的记载，如果平面LED的活性层是一种聚合物薄膜，这种聚合物可以在一个方向上伸展，因此就会发射已经受到偏振的光。由于其偏振效率较低，在采用这种聚合物活性层的照明系统中最好设置一个反射偏振器。
由这种LED提供的偏振光是线性偏振光。如果偏振器11是圆偏振器，就要在透明电极层5和偏振器11之间布置一个额外的n.λ/4波片14，以便使光能够到达照明系统1的出射面13。LED发射的光穿过电极层5通向n.λ/4波片14。利用板14将线性偏振光转换成圆偏振光。如果需要线性的偏振光，理想的光束分量可以通过反射偏振器11，并且被λ/4波片15再次转换成线性偏振光。
如果反射偏振器11是圆偏振器，并且需要照明系统1提供线性偏振光，无论活性层3能至少提供一部分线性偏振光或是非线性偏振光，都需要采用这一n.λ/4波片15。如果活性层3本身已经提供了一部分线性偏振光，并且反射偏振器11是圆偏振器，就需要n.λ/4波片14。由于λ/4波片14和15都是仅在特定情况下才需要，在图中用虚线表示。
图2表示装有本发明照明系统1的一个平板图像显示装置17的实施例。照明系统1提供的偏振光入射到图像显示板19上，显示板19用图像信息对入射光的偏振状态进行调制。图像显示板19可以包括一种液晶材料，并且具有按照扭曲向列效应(TN)、超扭曲向列效应(STN)或是铁电效应工作的象素矩阵，以便调制偏振的方向。
被调制的光在到达观察者23之前被入射到检偏振器21上。检偏振器21可以遮住来自图像显示板的在最终图像中应该形成黑暗象素的那些象素的光。
如果使用了本发明的照明系统，由于活性层发射的几乎所有的光都可以被用于形成图像，可以获得具有较高亮度的很薄的平板图像显示装置。
Claims (16)
1.一种照明系统，具有由适合于对投射到其上的偏振光实现去偏振的有机电致发光材料构成并且设在一个透明电极层和一个反射电极层之间的活性层，其特征是在透明电极层背离活性层的一侧设有一个反射偏振器。
2.按照权利要求1的照明系统，其特征是上述反射偏振器是一种胆甾型偏振器。
3.按照权利要求2的照明系统，其特征是其中的胆甾型偏振器是用一层液晶聚合物材料构成的，层中的分子螺线螺距在两个值之间是连续变化的，这两个值分别对应着为覆盖全部可见光波长范围所需要的反射频带的下限和上限。
4.按照权利要求2或3的照明系统，其特征是在胆甾型偏振器背离透明电极的一侧设有一个n.λ/4波片。
5.按照权利要求1的照明系统，其特征是反射偏振器是一种由叠层构成的线性偏振器，其中至少有若干层是由双折射材料构成的。
6.按照权利要求1的照明系统，其特征是反射偏振器和透明电极层具有一个共同的基片。
7.按照权利要求1的照明系统，其特征是电致发光材料是一种定向的有机化合物，这种化合物在电极层受激励时产生偏振光。
8.按照权利要求7的照明系统，其中的反射偏振器是一种圆偏振器，其特征是在反射偏振器和透明电极层之间设有一个λ/4波片。
9.一种平板图像显示装置，包括用于提供偏振光束的照明系统和一个图像显示板，该图像显示板按照需要显示的图像信息来调制由所述照明系统提供的光束的偏振状态，其特征是其中的照明系统具有由适合于对投射到其上的偏振光实现去偏振的有机电致发光材料构成并且设在一个透明电极层和一个反射电极层之间的活性层，在透明电极层背离活性层的一侧设有一个反射偏振器。
10.按照权利要求9的平板图像显示装置，其特征是上述反射偏振器是一种胆甾型偏振器。
11.按照权利要求10的平板图像显示装置，其特征是其中的胆甾型偏振器是用一层液晶聚合物材料构成的，层中的分子螺线螺距在两个值之间是连续变化的，这两个值分别对应着为覆盖全部可见光波长范围所需要的反射频带的下限和上限。
12.按照权利要求10或11的平板图像显示装置，其特征是在胆甾型偏振器背离透明电极的一侧设有一个n.λ/4波片。
13.按照权利要求9的平板图像显示装置，其特征是反射偏振器是一种由叠层构成的线性偏振器，其中至少有若干层是由双折射材料构成的。
14.按照权利要求9的平板图像显示装置，其特征是反射偏振器和透明电极层具有一个共同的基片。
15.按照权利要求1的平板图像显示装置，其特征是电致发光材料是一种定向的有机化合物，这种化合物在电极层受激励时产生偏振光。
16.按照权利要求15的平板图像显示装置，其中的反射偏振器是一种圆偏振器，其特征是在反射偏振器和透明电极层之间设有一个λ/4波片。
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|---|---|---|---|---|
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| JPH10319235A (ja) * | 1997-05-16 | 1998-12-04 | Nitto Denko Corp | 偏光素子、照明装置及び液晶表示装置 |
| JPH11167122A (ja) * | 1997-12-03 | 1999-06-22 | Nec Saitama Ltd | 発光体内蔵型の液晶表示装置および液晶表示装置の製造方法 |
| US6882379B1 (en) | 1998-06-05 | 2005-04-19 | Seiko Epson Corporation | Light source device including a planar light source having a single, substantially continuous light emission area and display device incorporating the light source device |
| JP2001035653A (ja) * | 1999-07-21 | 2001-02-09 | Nec Corp | 有機ｅｌパネルとそのフィルタ |
| DE19962824A1 (de) * | 1999-12-23 | 2001-06-28 | Mannesmann Vdo Ag | Flüssigkristallzelle |
| JP4651791B2 (ja) * | 2000-08-29 | 2011-03-16 | Ｎｅｃ液晶テクノロジー株式会社 | 反射型液晶表示装置、その製造方法、及びその駆動方法 |
| US6710541B2 (en) * | 2000-12-22 | 2004-03-23 | Reveo, Inc. | Polarized light sources and methods for making the same |
| JP4011292B2 (ja) | 2001-01-15 | 2007-11-21 | 株式会社日立製作所 | 発光素子、及び表示装置 |
| JP2003140561A (ja) * | 2001-10-30 | 2003-05-16 | Seiko Epson Corp | 電気光学装置及びその製造方法並びに電子機器 |
| KR100781594B1 (ko) * | 2001-12-28 | 2007-12-03 | 엘지.필립스 엘시디 주식회사 | 능동행렬 유기전기발광소자 및 그의 제조 방법 |
| WO2003075369A1 (en) * | 2002-03-06 | 2003-09-12 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Electronic display device |
| WO2003091766A1 (en) | 2002-04-23 | 2003-11-06 | Nitto Denko Corporation | Polarizer, polarization light source and image displayunit using them |
| CN100380197C (zh) | 2002-04-24 | 2008-04-09 | 日东电工株式会社 | 视场角扩大的液晶显示装置 |
| US20050180017A1 (en) * | 2002-04-24 | 2005-08-18 | Kazutaka Hara | Light converging system and transmission liquid crystal display |
| EP1514316A2 (en) | 2002-05-31 | 2005-03-16 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Electroluminescent device |
| JP4027164B2 (ja) | 2002-06-21 | 2007-12-26 | 株式会社日立製作所 | 表示装置 |
| JP4233431B2 (ja) * | 2003-04-01 | 2009-03-04 | 日東電工株式会社 | 光学素子、偏光素子、照明装置および液晶表示装置 |
| JP3823972B2 (ja) * | 2003-05-09 | 2006-09-20 | セイコーエプソン株式会社 | 視角制御素子、表示装置、及び電子機器 |
| JP4184189B2 (ja) * | 2003-08-13 | 2008-11-19 | 株式会社 日立ディスプレイズ | 発光型表示装置 |
| JP4732084B2 (ja) | 2004-09-21 | 2011-07-27 | 三星モバイルディスプレイ株式會社 | 発光素子用の基板、その製造方法、発光素子用の電極、及びこれを備えた発光素子 |
| US7352124B2 (en) * | 2004-09-28 | 2008-04-01 | Goldeneye, Inc. | Light recycling illumination systems utilizing light emitting diodes |
| US8569948B2 (en) * | 2004-12-28 | 2013-10-29 | Samsung Display Co., Ltd. | Electroluminescent devices and methods of making electroluminescent devices including an optical spacer |
| JP2007064999A (ja) * | 2005-08-29 | 2007-03-15 | Mitsubishi Electric Corp | 液晶表示装置 |
| US8247264B2 (en) * | 2005-08-31 | 2012-08-21 | Sumitomo Chemical Company, Limited | Transistor, method for manufacturing same, and semiconductor device comprising such transistor |
| US8217572B2 (en) * | 2005-10-18 | 2012-07-10 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Display device with prism layer |
| JP2007173084A (ja) * | 2005-12-22 | 2007-07-05 | Canon Inc | 発光素子 |
| US20080006833A1 (en) | 2006-06-02 | 2008-01-10 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Lighting device and liquid crystal display device |
| JP2008010416A (ja) * | 2006-06-02 | 2008-01-17 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 照明装置および液晶表示装置 |
| KR20070118765A (ko) * | 2006-06-13 | 2007-12-18 | 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니 | 원형 편광기 복합체 및 이를 포함하는 광학 시스템 |
| US7751663B2 (en) * | 2006-09-21 | 2010-07-06 | Uni-Pixel Displays, Inc. | Backside reflection optical display |
| US7616272B2 (en) * | 2007-08-17 | 2009-11-10 | Group Iv Semiconductor Inc. | Electroluminescent films for backlighting liquid crystal displays |
| WO2009079004A1 (en) | 2007-12-18 | 2009-06-25 | Lumimove, Inc., Dba Crosslink | Flexible electroluminescent devices and systems |
| JP5136844B2 (ja) * | 2008-01-10 | 2013-02-06 | ソニー株式会社 | バックライト及び液晶表示装置 |
| KR20100082557A (ko) * | 2009-01-09 | 2010-07-19 | 삼성모바일디스플레이주식회사 | 유기 발광 표시 장치 |
| FR2971345A1 (fr) * | 2011-02-07 | 2012-08-10 | Commissariat Energie Atomique | Afficheur sequentiel couleur a eclairage par diodes electroluminescentes organiques |
| WO2013082326A1 (en) * | 2011-11-30 | 2013-06-06 | Reald Inc. | Laser beam scanned display apparatus and method thereof |
| US20150179971A1 (en) * | 2011-12-13 | 2015-06-25 | Panasonic Corporation | Organic electroluminescent element |
| WO2015072070A1 (ja) * | 2013-11-13 | 2015-05-21 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 有機エレクトロルミネッセンス素子、照明装置及び表示装置 |
| CN105226203B (zh) * | 2015-11-17 | 2017-10-13 | 上海天马有机发光显示技术有限公司 | 有机发光二极管器件、包含其的显示器及其制作方法 |
| EP3591443B1 (en) * | 2017-03-03 | 2024-07-17 | Nippon Kayaku Kabushiki Kaisha | Image display device |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4772885A (en) * | 1984-11-22 | 1988-09-20 | Ricoh Company, Ltd. | Liquid crystal color display device |
| JP2784205B2 (ja) * | 1989-04-14 | 1998-08-06 | コニカ株式会社 | 透過型液晶表示装置 |
| JPH0375686A (ja) * | 1989-08-17 | 1991-03-29 | Alps Electric Co Ltd | エレクトロルミネッセンス素子 |
| US5121234A (en) * | 1990-10-29 | 1992-06-09 | Honeywell Incorporated | Dichroic liquid crystal display with integral electroluminescent backlighting |
| US5217794A (en) * | 1991-01-22 | 1993-06-08 | The Dow Chemical Company | Lamellar polymeric body |
| US5408109A (en) * | 1991-02-27 | 1995-04-18 | The Regents Of The University Of California | Visible light emitting diodes fabricated from soluble semiconducting polymers |
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| DE69409977T2 (de) * | 1993-01-11 | 1998-10-22 | Koninkl Philips Electronics Nv | Beleuchtungssystem und ein solches System umfassendes Anzeigegerät |
| BE1007993A3 (nl) * | 1993-12-17 | 1995-12-05 | Philips Electronics Nv | Belichtingsstelsel voor een kleurenbeeldprojectie-inrichting en circulaire polarisator geschikt voor toepassing in een dergelijk belichtingsstelsel en kleurenbeeldprojectie-inrichting bevattende een dergelijk belichtingsstelsel met circulaire polarisator. |
| DE69430997T2 (de) * | 1993-12-21 | 2003-02-27 | Minnesota Mining And Mfg. Co., Saint Paul | Anzeige mit reflektivem polarisator |
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