JP2007026947A - 液晶ディスプレイ用のバックライト - Google Patents

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Abstract

【課題】 3つの有機EL層から発した3原色の光を容易に混合均一化し、色域の広い白色光を得る。
【解決手段】 液晶ディスプレイ用のバックライトを、透明基板の上面に複数のELユニット21を積層して構成する。各ELユニット21は、第1〜第3の有機EL層A、B、Cを有する。第1〜第3の有機EL層A、B、Cは、同心的に並ぶとともに、第2及び第3の有機EL層Bは、それぞれ第1及び第2の有機EL層を取り囲む。第1〜第3の有機EL層A、B、Cは、それぞれ赤、緑、青色有機EL層のいずれかである。
【選択図】 図3

Description

本発明は、光源として有機エレクトロルミネセンス素子(以下有機EL素子という)を用いたバックライト装置に関する。
液晶ディスプレイは、液晶パネルとバックライトから構成され、バックライトから発せられた光が、液晶パネルにおいて選択的に透過され、この透過された光により画像が形成されている。液晶ディスプレイのバックライト用の光源としては、近年薄型・軽量化を目的として、有機EL素子が用いられることが検討されつつあり、有機EL素子としては、例えば白色有機EL素子が使用されることが考えられている。
しかし、白色有機EL素子はその素子構造の制約等から、広い色域を有する白色光を発することは困難であるので、白色有機EL素子がバックライトに適用された液晶ディスプレイは、その色再現性が良好ではない。
一方、従来、有機EL素子はいわゆる3色塗り分け方式によっても製造されており、この方式により製造された有機EL素子がバックライトに使用されることが知られている(例えば特許文献1)。3色塗り分け方式の有機EL素子がバックライトに適用された場合、同一基板上に、青色、緑色、赤色の有機EL素子が複数形成され、これら有機EL素子で発せられた光が混合され、白色光が得られ、この白色光が光源として利用される。
この方式で製造された青色、緑色、赤色の有機EL素子は、白色有機EL素子に比べると、素子構造に制約を受けないので、3色混合により得られる白色光は、白色有機EL素子から発せられた白色光に比べて広い色域を有することが可能となる。
特許第3071251号公報
しかし、特許文献1に記載のバックライトにおいては、基板上において、青色、緑色、赤色の有機EL素子が、交互にライン状に並べられており、これら有機EL素子から発せられた青色、緑色、赤色の光は、均一に混合されにくい。
そこで、本発明においては、液晶ディスプレイ用のバックライトとして、3原色(青、緑、赤)の有機EL素子が用いられる場合に、これら有機EL素子の配置を改良することにより、単純な構成で均一に混色された白色光を発することができるバックライトを提供することを目的とする。
本願発明に係る液晶ディスプレイ用のバックライトは、一対の透明基板間に配置された液晶層を有する液晶パネルの一方の面に対向するように設けられ、液晶パネルに光を照射させる液晶ディスプレイ用のバックライトであって、3原色の光それぞれを発する3つの有機EL層によって構成されるELユニットを複数備え、各ELユニットそれぞれにおいて、3つの有機EL層のうち、第2及び第3の有機EL層は、それぞれが又はこれらの組み合わせが第1の有機EL層を取り囲み、第1の有機EL層と同心的に配置されることを特徴とする。
第2の有機EL層は、第1の有機EL層を取り囲み、第3の有機EL層が第2の有機EL層をさらに取り囲むように配置されることが好ましい。
第1乃至第3の有機EL層の組み合わされたELユニットが、方形又は矩形を呈することが好ましい。このような形状を呈することにより、ELユニットは、整列配置させることができるので、スペースのロスなく、ELユニットを配置させることができる。
単一電極と単一電極の間に前記第1乃至第3の有機EL層が、挟持されることが好ましく、さらに好ましくは単一電極と単一電極の間に複数のELユニットが挟持される。
本発明によれば、バックライトの各ELユニットにおいて3原色の光をそれぞれ発する3つの有機EL層が設けられるので、バックライトが広い色域を有する白色光を発することができる。また、各有機EL層から発せられた3原色の光が、容易に混合されるので、バックライトと、液晶パネルの離間距離が短くても、液晶パネルには、3原色の光が均一に混合された白色光を照射させることができる。
以下、図面を参照しつつ本発明の一実施形態について説明する。図1は、本実施形態に係る液晶ディスプレイを模式的に示した斜視図である。図1に示すように、液晶ディスプレイ10は、バックライト20と、液晶パネル100を備える。
液晶パネル100は、図中下方側に設けられた第1基板101、図中上方側に設けられた第2基板102の間に、下方側から順に、カラーフィルタ103、第1電極部104、液晶110、第2電極部105が配置されて構成される。第1基板101の図中下面側には、第1偏光フィルタ111が、第2基板102の上面側には第2偏光フィルタ112が設けられる。第1及び第2基板101、102は、透明基板であって、プラスチック、ガラス基板等から成る。
第1及び第2電極部104、105は、透明電極であって、それぞれ互いに平行な複数の第1電極線104a、第2電極線105bによって構成され、各第1電極線104aは、各第2電極線105bに直交するように設けられる。そして、第1電極線104aと第2電極線105bとが交叉する位置それぞれにおいて、第1電極線104aおよび第2電極線105bの間に積層される液晶層110の各部分は、1画素Pを構成する。液晶層110の各画素Pは、第1電極線104a及び第2電極線105bから印加される電圧により、分子の配列状態が変化させられる。
カラーフィルタ103は、赤色フィルタ103R、緑色フィルタ103G、及び青色フィルタ103Bがストライプ状に並べられて構成される。各フィルタ103R、103G、103Bは、その幅が1画素の幅に対応するように形成され、それぞれ第1電極線104aに沿うように延びる。
バックライト20は、透明基板30の図中上面に有機EL層(図2参照)が積層されて構成される。透明基板30は、液晶パネル100の第2基板102に対向するように設けられ、有機EL層から発せられた光は、透明基板30を介して液晶パネル100に向けて照射される。
図2は、バックライト20の断面図である。図2に示すように、バックライト20は、透明基板30と、透明基板30上に配置された第1及び第2電極31、32と、これら第1及び第2電極31、32の間に並列して挟持される複数のELユニット21を有する。各ELユニット21は、第1電極31上に各々隣接して積層される赤色有機EL層21R、緑色有機EL層21G、青色有機EL層21Bから構成される。
複数のELユニット21は、単一電極である第1電極31上に積層されるとともに、複数のELユニット21上には単一電極である第2電極32が被膜されている。すなわち、本実施形態では、一対の単一電極31、32間に複数のELユニット21が挟持される。
図3は、ELユニット21の配列状態を示すための図であって、ELユニット21を上方から見たときの平面図である。各ELユニット21を構成する赤色、緑色、青色有機EL層21R、21G、21Bは、上方から見ると、同心的に配置されている。これら有機EL層21R、21G、21Bのうちいずれかである第1の有機EL層Aは、各ELユニット21において、中央位置に設けられ、上方から見ると正方形を呈する。そして、第2の有機EL層Bは、この第1の有機EL層Aの外周を取り囲み、均一の大きさの幅を有する正方形の枠状に形成されるとともに、第3の有機EL層Cも同様に、第2の有機EL層Bを取り囲み、均一の大きさの幅を有する正方形の枠状に形成され、第1〜第3の有機EL層が組み合わされたELユニット21は、上方から見ると正方形に形成される。
なお、第1〜第3の有機EL層A、B、Cは、それぞれ矩形を呈してもいても良く、この場合ELユニット21は、上方から見ると矩形に形成される。さらに本実施形態においては、各第1乃至第3の有機EL層A、B、Cは、それぞれELユニット21内において、隣接する他の有機EL素子に接するように配置されているが、離間されていても良い。
このように形成されたELユニット21は、図中の横及び縦方向にそれぞれ他のELユニット21に接するように複数並べられる。ただし、ELユニット21も隣接するELユニット21と離間されていても良い。
赤色、緑色、青色有機EL層21R、21G、21Bの第1電極31上における占有面積は、それぞれ液晶層110の1画素P分の面積よりも大きく、ELユニット21の第1電極31上における占有面積は少なくとも液晶層110の4画素分以上の面積を占める。
また、第1〜第3の有機EL層A、B、及びCのいずれかが、赤、緑、青色有機EL層21R、21G、21Bであるかは、特に限定されるわけではないが、赤、緑、青色有機EL層21R、21G、21Bは、本実施形態では図3に示すように配置されている。
すなわち、図中左上のELユニット21において、赤色有機EL層21Rは第1の有機EL層Aであるが、ELユニット21が図中右又は下に進むに従って、赤色有機EL層21Rは、第2、第3の有機EL層B、Cとなる。緑色有機EL層21Gについても同様に、図中左上のELユニット21において、第2の有機EL層Bであるが、図中右又は下に進むに従って、第3、第1の有機EL層C、Aとなる。さらに、青色有機EL層21Bも図中左上のELユニット21において、第3の有機EL層Cであるが、図中右又は下に進むに従って第1、第2の有機EL層A、Bとなる。
換言すると、それぞれの色の有機EL層は、第1の有機EL層Aである場合、ELユニット21が右または下方向に進むと第2の有機EL層Bに、第2の有機EL層Bである場合は第3の有機EL層Cに、第3の有機EL層Cである場合は第1の有機EL層Aに変更される。つまり、赤、緑、青色の有機EL層は、同一の配置パターンでELユニット21上に配置される。このように配置されることにより、赤色、緑色、青色有機EL層21R、21G、21Bは、同色のEL層が隣接されることはない。
なお、第1の有機EL層Aは、全てのELユニット21において、占有面積が同一であり、第2及び第3の有機EL層B、Cも同様に、全てのELユニット21において、占有面積が同一であることが好ましい。さらには、第1の有機EL層Aの占有面積は、第2及び第3の有機EL層B、Cと占有面積が同一であるほうが好ましい。ただし、各有機EL層の層構成等によって、各有機EL層に発光輝度の違いがある場合には、各有機EL層A、B、CのELユニット21における占有面積を変更しても良い。
また、図4に示すように、赤色、緑色、青色有機EL層21R、21G、21Bは、いずれのELユニット21においても、第1、第2、第3の有機EL層A、B、Cであっても良い。
透明基板30は、ガラス、プラスチック等により形成される。第1電極31は、透明電極であって、例えば金属酸化物であるITO(インジウムと錫の酸化物)、インジウムと亜鉛の酸化物(IZO)が材料として形成される。第2電極32は、アルミニウム、リチウム、またはこれらの合金等の金属により形成される。第1及び第2電極31及び32は、真空蒸着等により形成される。第1及び第2電極31及び32は、電源(不図示)に接続され、一方が陽極、他方が陰極となる。
赤色、緑色、青色有機EL層21R、21G、21Bは、それぞれ少なくとも赤色、緑色、青色発光層が積層されて構成される。また、赤色、緑色、青色有機EL層21R、21G、21Bは、必要に応じて、発光層の陽極側に正孔(ホール)注入層及び正孔輸送層が、陰極側に電子輸送層等が積層されても良い。
赤色発光層は、緑色発光材料に赤色ドーパント色素がドープされて形成される。緑色発光材料は、アルキレート化合物であるAlq3(トリキノリノレートアルミニウム)等が使用される。赤色ドーパント色素としては、PtOEP(2,3,7,8,12,13,17,18‐オクタエチル‐21H,23H−ポルフィンプラチナ)、DCM2(4−ジシアノメチレン−2−メチル−6−(2−(2,3,6,7−テトラ−ヒドロ−1H,5H−ベンゾ)[ij]キノリジン−8−イル)−4H−ピラン)、DCJTB(4−(ジシアノメチレン)−2−t−ブチル−6−(1,1,7,7−テトラメチルジュロリジル−9−エニル)−4H−ピラン)、ローダミン6G(rhodamine 6G)、DCM(4−(ジシアノメチレン)−2−メチル−6−(p−ジメチルアミノスチリル)−4H−ピラン)等が使用される。
緑色発光層は、緑色発光材料であって、アルキレート化合物であるAlq3(トリキノリノレートアルミニウム)等を材料として形成される。青色発光層は、青色発光材料を材料として形成され、例えばアルキレート化合物の誘導体、スチリル誘導体、アントラセン誘導体等が使用され、例えばAlq2'Oph(ビス‐(8‐ヒドロキシ)キナルジンアルミニウムフェノキシド)、DPVBi(1,4−ビス(2,2−ジフェニルビニル)ビフェニル)、ADS082(4,4−ビス(ジフェニルビニレン)−ビフェニル)、β-ADN(9,10−ジ(2−ナフチル)アントラセン)、TBADN(2−t−ブチル−9,10−ジ(2−ナフチル)アントラセン)等が使用される。
正孔注入層は、陽極から注入された正孔を取り込み、各発光層に注入する働きをする。正孔注入層は、MTDATA(4,4’,4”−トリス(3−メチル−フェニル−フェニル−アミノ)トリフェニルアミン)、CuPc(copper phthalocyanine)等が材料として形成される。電子輸送層は、電子を陰極側から発光層に注入しやすくするための層であって、例えばアルキレート化合物であるAlq3(トリキノリノレートアルミニウム)等を材料として形成される。
正孔輸送層は、例えばビフェニル骨格を有するジアミン系の正孔輸送材料を材料として形成され、例えばα-NPD(4,4’−ビス[N−(1−ナフチル)−N−フェニル−アミノ]ビフェニル)、NPB(N,N’−ジ(ナフタレン−1−イル)―N,N’−ジフェニル−ベンジジン)、TPD(N,N0−ジフェニル−N,N0−ビス(3−メチルフェニル)−1,10−ジフェニル−4,40−ジアミン)等が使用される。電子輸送層は、電子を陰極側から発光層に注入しやすくするための層であって、例えばアルキレート化合物であるAlq3(トリキノリノレートアルミニウム)等を材料として形成される。
各赤色、緑色、青色有機EL層21R、21G、21Bは、それぞれ、マスク法により、真空蒸着等により形成される。なお、各有機EL層が図4の例のように配置される場合、赤色、緑色、青色の有機EL層の配置パターンが同一であるので、各赤色、緑色、青色有機EL層について、同一形状のパターンが加工されたシャドーマスクを用いて積層することが可能である。
なお、赤色、緑色、青色有機EL層21R、21G、21Bは、高分子系の材料によって形成されても良く、この場合、例えばスピンコーティング、インクジェットまたはスクリーン印刷などの方式で各層は形成される。
以下、本実施形態に係る液晶ディスプレイ10の動作について、図1及び図2を参照しつつ説明する。第1及び第2電極31及び32間に電流が流され、各赤色、緑色、青色有機EL層21R、21G、21Bに正孔と電子が注入されると、各赤色、緑色、青色発光層で電子と正孔が再結合され、各赤色、緑色、青色有機EL層21R、21G、21Bからは赤色、緑色、青色の光が出射される。出射された光は、第1電極31及び透明基板30を介して、液晶パネル100に向けて照射される。
各赤色、緑色、青色有機EL層21R、21G、21Bから発せられる光は、拡散光であり、赤色、緑色、青色の光は、混合されつつ、液晶パネル100に向けて照射される。ここで、各赤色、緑色、及び青色有機EL層21R、21G、21Bは、同心的に配設された1つのELユニット21として形成されており、各有機EL層21R、21G、21Bから発せられる光は、照射されてからの距離が比較的短い位置で均一に混合させられ、白色光となる。したがって、バックライト20と液晶パネル100の距離が短い場合であっても、液晶パネル100には、赤色、緑色、青色の光が均一に混合された白色光が入射される。
液晶パネル100に入射された白色光は、第2偏光フィルタ112及び第2基板102を透過して、偏光として液晶層110に導入される。導入された偏光は、画素P毎に分子の配列状態の異なる液晶層110で変調させられ所定の偏光となった後、カラーフィルタ103によって赤、緑、青色のいずれかの光となる。これら赤、緑、青色の光は、第1基板101を通過した後、第1偏光フィルタ111で透過または吸収される。第1偏光フィルタ111を透過した光は、外部に出射され、画像を形成する。
以上説明したように、3原色の有機EL層をバックライトとして用いる場合に、3原色の有機EL層を同心的に配置すれば、3原色の光を容易に混合することができる。また、本実施形態のように、3色塗り分け方式の有機EL素子をバックライトに用いると、画素毎に有機EL層を塗り分ける必要はなく、1つのELユニット21を複数の画素の光源として利用することができる。したがって、本実施形態に係る有機EL素子は、例えば自発光型の有機ELディスプレイに比べると、その製造が簡易になる。また、本実施形態では、各有機EL層について、発光を独立に制御する必要がないので、第1及び第2電極31、32は分割する必要が無く、複数のELユニット21を一体の単一電極上に配置することができる。
なお、本実施形態においては、バックライト20と液晶用パネル100との間に、バックライト20から発した光を拡散するための拡散板等を設けても良い。
次に、図5を用いて、第2の実施形態について説明する。図5は、第2の実施形態に係るELユニット21の配列状態を示すための図であって、ELユニット21を上方から見たときの平面図である。第1の実施形態においては、第1の有機EL層Aに対して、第2及び第3の有機EL層B、Cが同心的に配置されていたが、本実施形態においては、第1の有機EL層Aに対して、第2及び第3の有機EL層B、Cの組み合わせが第1の有機EL層Aに対して、同心的に設けられる。
すなわち、第2及び第3の有機EL層B、Cは、それぞれ上方から見ると、コの字形状を呈し、この2つのコの字形状の有機EL層B、Cが組み合わされ、この組み合わせが均一の大きさの幅を有する正方形の枠状に形成され、第1の有機EL層Aを取り囲んでいる。なお、その他の構成については、第1の実施形態と同様であるのでその記載は省略する。
以上説明したように、第2の実施形態においても、第1の実施形態同様に、有機EL層が同心的に配置されるので、赤色、緑色、青色有機EL層21R、21G、21Bから発せられた赤、緑、青の光は、容易に混合され、白色光となる。
本発明の第1の実施形態に係る液晶ディスプレイを模式的に示した斜視図である。 バックライトの模式的な断面図である。 バックライトの模式的な平面図である。 バックライトの変形例を示す模式的な平面図である。 本発明の第2の実施形態に係るバックライトの模式的な平面図である。
符号の説明
20 バックライト
21 ELユニット
21R 赤色有機EL層
21G 緑色有機EL層
21B 青色有機EL層
100 液晶パネル
A 第1の有機EL層
B 第2の有機EL層
C 第3の有機EL層

Claims (5)

  1. 一対の透明基板間に配置された液晶層を有する液晶パネルの一方の面に対向するように設けられ、前記液晶パネルに光を照射させる液晶ディスプレイ用のバックライトであって、
    3原色の光それぞれを発する3つの有機EL層によって構成されるELユニットを複数備え、
    前記各ELユニットそれぞれにおいて、前記3つの有機EL層のうち、第2及び第3の有機EL層は、それぞれが又はこれらの組み合わせが前記第1の有機EL層を取り囲み、前記第1の有機EL層と同心的に配置されることを特徴とする液晶ディスプレイ用のバックライト。
  2. 前記第2の有機EL層は、前記第1の有機EL層を取り囲み、前記第3の有機EL層が前記第2の有機EL層をさらに取り囲むように配置されることを特徴とする請求項1に記載の液晶ディスプレイ用のバックライト。
  3. 前記第1乃至第3の有機EL層が組み合わされた前記ELユニットが、方形又は矩形を呈することを特徴とする請求項1に記載の液晶ディスプレイ用のバックライト。
  4. 単一電極と単一電極の間に前記第1乃至第3の有機EL層が、挟持されることを特徴とする請求項1に記載の液晶ディスプレイ用のバックライト。
  5. 単一電極と単一電極の間に複数のELユニットが挟持されることを特徴とする請求項1に記載の液晶ディスプレイ用のバックライト。
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