JP2005227688A

JP2005227688A - 透明ｅｌディスプレイ

Info

Publication number: JP2005227688A
Application number: JP2004038346A
Authority: JP
Inventors: Masashi Mori; 雅士森
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2004-02-16
Filing date: 2004-02-16
Publication date: 2005-08-25

Abstract

【課題】透明ＥＬディスプレイにおいて、安価な構成にて外光を遮りコントラストを確保する。
【解決手段】絶縁性基板１１上に第１電極１２、第１絶縁層１３、発光中心を含む発光層１４、第２絶縁層１５及び第２電極１６を順次積層してなるＥＬ素子１０を有し、ＥＬ素子１０における絶縁性基板１１側および第２電極１６側の両方から光の取り出しが可能な透明ＥＬディスプレイ１００において、ＥＬ素子１０における絶縁性基板１１の外側および第２電極１６の外側には、それぞれ偏光フィルム２１、２２が設けられており、これら両偏光フィルム２１、２２の偏光軸が直交している。
【選択図】図２

Description

本発明は、可視光を透過可能な透明ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）ディスプレイに関する。

この種の透明ＥＬディスプレイは、一般に、絶縁性基板上に第１電極、第１絶縁層、発光中心を含む発光層、第２絶縁層及び第２電極を順次積層してなるＥＬ素子を有し、絶縁性基板側および第２電極側の両方から光の取り出しが可能な構成となっている。

このような透明ＥＬディスプレイとしては、無機ＥＬディスプレイが知られている。この透明ＥＬディスプレイは、自動車のダッシュボード上に設置されるメータなどに使用される場合、また屋外に表示機として設置されて使用される場合、透明であるために背面から入る外光により表示コントラストが低下してしまうという問題がある。

このような問題に対して、透明ＥＬディスプレイにおいて、フォトクロミックガラスをＥＬ素子の背面に配置し、必要に応じて外光を遮りコントラストを確保するようにしたものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開平８−５４８３２号公報

しかしながら、ＥＬ素子にフォトクロミックガラスを設けた透明ＥＬディスプレイは、高価であるという問題がある。

そこで、本発明は上記問題に鑑み、透明ＥＬディスプレイにおいて、安価な構成にて外光を遮りコントラストを確保できるようにすることを目的とする。

本発明者は、フォトクロミックガラスのような高価な部材を使用せずに、上記目的を達成することを考えた。

すなわち、請求項１に記載の発明によれば、絶縁性基板（１１）上に第１電極（１２）、第１絶縁層（１３）、発光中心を含む発光層（１４）、第２絶縁層（１５）及び第２電極（１６）を順次積層してなるＥＬ素子（１０）を有し、ＥＬ素子（１０）における絶縁性基板（１１）側および第２電極（１６）側の両方から光の取り出しが可能な透明ＥＬディスプレイにおいて、ＥＬ素子（１０）における絶縁性基板（１１）の外側および第２電極（１６）の外側には、それぞれ偏光フィルム（２１、２２）が設けられており、これら両偏光フィルム（２１、２２）の偏光軸が直交していることを特徴としている。

本発明の透明ＥＬディスプレイのように、２枚の偏光フィルム（２１、２２）の偏光軸を直交させると透過率がほぼ０となるが、この２枚の偏光フィルムの間にＥＬ素子（１０）を入れることによって、ＥＬ素子（１０）のみの光を取り出すことができ、外光の影響を防ぐことが可能となる。

これにより外光をシャットアウトすることができ、高コントラストな表示を実現することができる。また、本発明の構成によれば、ＥＬ素子（１０）の絶縁性基板（１１）側および第２電極（１６）側の両方から外光を防いだ状態で表示することができるため、１台のディスプレイを両面から見ることができる。

このように、本発明によれば、安価な偏光フィルム（２１、２２）を用いる構成であるため、透明ＥＬディスプレイにおいて、安価な構成にて外光を遮りコントラストを確保することができる。

また、請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の透明ＥＬディスプレイにおいて、絶縁性基板（１１）とその外側に位置する偏光フィルム（２１）との間、および、第２電極（１６）とその外側に位置する偏光フィルム（２２）との間のいずれか一方には、偏光軸を回転させることの可能な回転偏光フィルム（３０）が介在していることを特徴としている。

それによれば、請求項１に記載の透明ＥＬディスプレイにおいて、さらに、偏光軸を回転させることの可能な回転偏光フィルム（３０）を設けているため、場合に応じて、最適な透過率およびコントラストを実現することができる。

なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、説明の簡略化を図るべく、図中、同一符号を付してある。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る透明なＥＬ素子としての無機ＥＬ素子１０の概略断面構成を示す図であり、図２は、この無機ＥＬ素子１０を有する透明ＥＬディスプレイ１００の概略構成を示す図である。

無機ＥＬ素子１０は、絶縁性基板であるガラス基板１１上に順次、以下の薄膜が積層形成され構成されている。この無機ＥＬ素子１０では、図１中の２つの矢印方向、すなわち無機ＥＬ素子１０における絶縁性基板１１側および第２電極１６側の両方から光の取り出しが可能となっている。

ガラス基板１１上には、光学的に透明な、たとえば酸化亜鉛（ＺｎＯ）からなる透明な第１電極（第１電極）１２が形成され、その上面には光学的に透明な、たとえば五酸化タンタル（Ｔａ₂Ｏ₅）からなる透明第１絶縁層（第１絶縁層）１３が形成されている。

その上には、発光中心を含む発光層１４が形成されている。ここで、発光層１４は、発光中心としての希土類元素を添加したII−VI族またはII−III−VI族化合物半導体であり、希土類元素の他に鉄族元素が含まれているものである。ここで、希土類元素は、テルビウム（Ｔｂ）やサマリウム（Ｓｍ）などの希土類元素が挙げられる。

なお、II−VI族化合物半導体は、旧周期律表におけるＣａ、Ｓｒ、Ｚｎ、ＣｄなどのIIＡ族（現２族）およびIIＢ族（現１２族）とＯ、ＳなどのVIＢ族（現１６族）との化合物半導体であり、また、II−III−VI族化合物半導体は、旧周期律表におけるＢｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、ＺｎなどのIIＡ族（現２族）およびIIＢ族（現１２族）とＡｌ、Ｇａ、ＩｎなどのIIIＢ族（現１３族）とＯ、ＳなどのVIＢ族（現１６族）との化合物半導体である。

発光層１４の上には、光学的に透明なたとえば五酸化タンタル（Ｔａ₂Ｏ₅）からなる透明第２絶縁層（第２絶縁層）１５、さらに、光学的に透明な、たとえば酸化亜鉛（ＺｎＯ）からなる透明第２透明（第２電極）１６が順次形成されている。

さらに、図１に示されるように、ガラス基板１１上の各膜を保護するために、透明な樹脂などからなる接着剤１７にて、透明なカバーガラス１８が貼り合せられている。こうして、本実施形態の無機ＥＬ素子１０が構成されている。

次に、上述の無機ＥＬ素子１０の製造方法を以下に述べる。

まず、ガラス基板１１上に透明第１透明電極１２を成膜する。蒸着材料としては、酸化亜鉛（ＺｎＯ）粉末に酸化ガリウム（Ｇａ₂Ｏ₃）を加えて混合し、ペレット状に成形したものを用い、成膜装置としてはイオンプレーティング装置を用いる。

次に、上記透明第１電極１２上に、五酸化タンタル（Ｔａ₂Ｏ₅）からなる透明第１絶縁層１３をスパッタ法により形成する。

そして、上記透明第１絶縁層１３上に、たとえば硫化亜鉛（ＺｎＳ）を母体材料とし、発光中心としてテルビウム（Ｔｂ）を添加した硫化亜鉛：テルビウム（ＺｎＳ：Ｔｂ）からなる発光層１４を、ＭＯＣＶＤ（ＭｅｔａｌＯｒｇａｎｉｃＣｈｅｍｉｃａｌＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：有機金属気相成長）法等により形成する。

次に、上記発光層１４上に、五酸化タンタル（Ｔａ₂Ｏ₅）からなる透明第２絶縁層１５を、上述の透明第１絶縁層１３と同様の方法で形成する。そして酸化亜鉛（ＺｎＯ）膜からなる透明第２電極１６を、上述の透明第１電極１２と同様の方法により、透明第２絶縁層１５上に形成する。

そして、ガラス基板１１上の各膜を保護するために、透明な樹脂などからなる接着剤１７を透明第２電極１６の上に配設し、その上にカバーガラス１８を載せ、接着剤１７を硬化する。こうして、上記無機ＥＬ素子１０ができあがる。

この無機ＥＬ素子１０は、透明第１電極１２と透明第２電極１６との間に電圧を印加することにより、発光層１４が発光する。そして、ガラス基板１１上の各膜の積層方向にて光学的に透明であるため、ガラス基板１１側および透明第２電極１６側（カバーガラス１８側）の両方から光の取り出しが可能となっている。

この無機ＥＬ素子１０は透明であるため、外光が無機ＥＬ素子１０を通して視認者の目に入り、無機ＥＬ素子１０の表示のコントラストが低下し、見えづらくなるという問題がある。

そこで、本実施形態では、図２に示されるように、外光が入らないようにするため、無機ＥＬ素子１０におけるガラス基板１１の外側に第１の偏光フィルム２１を貼り付け、一方、透明第２電極１６すなわちカバーガラス１８の外側には、第１の偏光フィルム２１と偏光軸が直交するように第２の偏光フィルム２２を貼り付けている。

ここで、これら第１の偏光フィルム２１および第２の偏光フィルム２２は、通常のディスプレイに用いられる樹脂などからなる偏光フィルムを採用することができる。

ところで、本実施形態によれば、絶縁性基板１１上に第１電極１２、第１絶縁層１３、発光中心を含む発光層１４、第２絶縁層１５及び第２電極１６を順次積層してなるＥＬ素子１０を有し、ＥＬ素子１０における絶縁性基板１１側および第２電極１６側の両方から光の取り出しが可能な透明ＥＬディスプレイにおいて、ＥＬ素子１０における絶縁性基板１１の外側および第２電極１６の外側には、それぞれ偏光フィルム２１、２２が設けられており、これら両偏光フィルム２１、２２の偏光軸が直交していることを特徴とする透明ＥＬディスプレイ１００が提供される。

本透明ＥＬディスプレイ１００のように、２枚の偏光フィルム２１、２２の偏光軸を直交させると透過率がほぼ０となるが、この２枚の偏光フィルムの間にＥＬ素子１０を入れることによって、ＥＬ素子１０のみの光を取り出すことができ、外光の影響を防ぐことが可能となる。

これにより外光をシャットアウトすることができ、図２に示されるように、視認者の目Ｋ１には無機ＥＬ素子１０からの光のみが視認されるため、高コントラストな表示を実現することができる。

また、本実施形態の構成によれば、ＥＬ素子１０の絶縁性基板１１側および第２電極１６側の両方から外光を防いだ状態で表示することができるため、１台のディスプレイを両面から見ることができる。

つまり、視認者は、図２に示される目Ｋ１の位置とは反対側の位置、すなわち図２において透明ＥＬディスプレイ１００の右側から見たときも、外光をシャットアウトして高コントラストな表示を視認することができる。

このように、本実施形態によれば、安価な偏光フィルム２１、２２を用いる構成であるため、透明ＥＬディスプレイにおいて、安価な構成にて外光を遮りコントラストを確保することができる。

（第２実施形態）
図３は、本発明の第２実施形態に係る無機ＥＬ素子１０を有する透明ＥＬディスプレイ２００の概略構成を示す図である。上記実施形態との相違点を中心に述べる。

本実施形態の透明ＥＬディスプレイ２００では、絶縁性基板としてのガラス基板１１とその外側に位置する第１の偏光フィルム２１との間、および、透明第２電極１６とその外側に位置する第２の偏光フィルム２２との間のいずれか一方に、偏光軸を回転させることの可能な回転偏光フィルム３０を介在させた構成を採用している。

図３では、透明第２電極１６（カバーガラス１８）とその外側に位置する第２の偏光フィルム２２との間に、回転偏光フィルム３０を介在させている。もちろん、図示しないが、図３とは反対に、ガラス基板１１とその外側に位置する第１の偏光フィルム２１との間に、回転偏光フィルム３０を介在させてもよい。

本実施形態の透明ＥＬディスプレイ２００によれば、上記第１実施形態の透明ＥＬディスプレイ１００の効果に加えて、さらに、偏光軸を回転させることの可能な回転偏光フィルム３０を設けているため、透過率、コントラストを回転偏光フィルム３０を回転させることにより任意に変化させることができる。つまり、場合に応じて、最適な透過率およびコントラストを実現することができる。

このような回転偏光フィルム３０は、たとえば、回転偏光フィルム３０が機械的に回転して偏光軸の向きが偏光するようになっているものでもよいし、それ以外には、一対のガラス板に液晶を挟んでなる液晶素子を採用することもできる。

液晶素子の場合、液晶に電界を印加することにより、液晶によって構成される光軸の向きが変化するため、偏光軸の回転が可能となる。このような液晶素子としては、ＴＮ（ツイストネマチック）液晶や強誘電性液晶などを用いた素子を採用することができる。

（他の実施形態）
なお、上記実施形態に述べられた絶縁性基板１１、第１電極１２、第１絶縁層１３、発光層１４、第２絶縁層１５及び第２電極１６は、一具体例を示したものであり、これらに限定されるものではない。

また、上記図１に示されるＥＬ素子では、ガラス基板１１上の各膜を保護するために接着剤１７を介してカバーガラス１８を貼り合せた構成としているが、このような保護構成はカバーガラスに限定されるものではなく、種々の封止構造を採用することで保護が可能である。

要するに、本発明は、絶縁性基板上に第１電極、第１絶縁層、発光中心を含む発光層、第２絶縁層及び第２電極を順次積層してなる透明なＥＬ素子の両側を偏光フィルムで挟むとともに、２つの偏光フィルムの偏光軸を直交するように配置したことを要部とするものであり、その他の部分については適宜設計変更が可能である。

本発明の第１実施形態に係る透明なＥＬ素子としての無機ＥＬ素子の概略断面構成を示す図である。上記第１実施形態に係る無機ＥＬ素子を有する透明ＥＬディスプレイの概略構成を示す図である。本発明の第２実施形態に係る無機ＥＬ素子を有する透明ＥＬディスプレイの概略構成を示す図である。

符号の説明

１０…ＥＬ素子としての無機ＥＬ素子、１１…絶縁性基板としてのガラス基板、
１２…第１電極としての透明第１電極、１３…第１絶縁層としての透明第１絶縁層、
１４…発光層、１５…第２絶縁層としての透明第２絶縁層、
１６…第２電極としての透明第２電極、２１…第１の偏光フィルム、
２２…第２の偏光フィルム、３０…回転偏光フィルム。

Claims

絶縁性基板（１１）上に第１電極（１２）、第１絶縁層（１３）、発光中心を含む発光層（１４）、第２絶縁層（１５）及び第２電極（１６）を順次積層してなるＥＬ素子（１０）を有し、前記ＥＬ素子（１０）における前記絶縁性基板（１１）側および前記第２電極（１６）側の両方から光の取り出しが可能な透明ＥＬディスプレイにおいて、
前記ＥＬ素子（１０）における前記絶縁性基板（１１）の外側および前記第２電極（１６）の外側には、それぞれ偏光フィルム（２１、２２）が設けられており、
これら両偏光フィルム（２１、２２）の偏光軸が直交していることを特徴とする透明ＥＬディスプレイ。
前記絶縁性基板（１１）とその外側に位置する前記偏光フィルム（２１）との間、および、前記第２電極（１６）とその外側に位置する前記偏光フィルム（２２）との間のいずれか一方には、偏光軸を回転させることの可能な回転偏光フィルム（３０）が介在していることを特徴とする請求項１に記載の透明ＥＬディスプレイ。