JP2011060472A - Light-emitting element and display device as well as lighting system using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、有機EL発光素子などの発光素子、並びに、それを用いた表示装置及び照明装置に関する。 The present invention relates to a light emitting element such as an organic EL light emitting element, and a display device and an illumination device using the light emitting element.
近年、ディスプレイや平面光源の用途としての有機EL発光素子は、薄型化、高輝度化、省エネルギー化に優れるという期待から実用化が積極的に進められている。
一般に、有機EL発光素子は、第1電極層、発光層、第2電極層、封止層及びガラス板などを積層した積層構造を有しているが、発光層から出射した光のうち臨界角以上の光は各層間の界面やガラス板と空気との界面で全反射するため外部に取り出されず、このことが従来の有機EL発光素子に光取り出し効率が低いという課題を生じさせている。
2. Description of the Related Art In recent years, organic EL light-emitting elements for use as displays and flat light sources have been actively put into practical use with the expectation that they are excellent in thinning, high brightness, and energy saving.
In general, an organic EL light emitting device has a laminated structure in which a first electrode layer, a light emitting layer, a second electrode layer, a sealing layer, a glass plate, and the like are laminated. Since the above light is totally reflected at the interface between the layers and the interface between the glass plate and the air, it is not extracted to the outside, which causes a problem that the light extraction efficiency is low in the conventional organic EL light emitting device.
この課題を解決するために、例えば特許文献1に係る発光素子では発光層の光取り出し側にレンズを有する光学層を設けることによって、前記発光層から出射した光の発散角を制御し、各層間の界面での全反射を抑制して、光取り出し効率の向上を図っている。
In order to solve this problem, for example, in the light emitting device according to
しかしながら、単に光学層を設けただけでは光取り出し効率が予想したように向上しなかったため、光取り出し効率を実際に向上させるためには、前記光学層の光学特性の最適化などについて改善の余地が残されていると考えられる。ところが、特許文献1では、そのような光学特性の最適化などについて全く言及されていない。
本発明は、上記の課題に鑑み、光取り出し効率が高い発光素子、並びに、それを用いた光取り出し効率の高い表示装置及び照明装置を提供することを目的とする。
However, simply providing an optical layer did not improve the light extraction efficiency as expected, so there is room for improvement in optimizing the optical characteristics of the optical layer in order to actually improve the light extraction efficiency. It is thought that it is left. However,
In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a light-emitting element with high light extraction efficiency, and a display device and an illumination device with high light extraction efficiency using the light-emitting element.
上記目的を達成するため、本発明の一態様に係る発光素子は、第1電極層と、発光層と、第2電極層と、1又は複数のレンズからなる光学系が設けられた光学層とがこの順で積層されてなる積層構造を備え、前記積層構造における積層方向に垂直な一の方向の幅をw、前記光学系の物体側焦点距離をf、前記光学系の光軸と前記発光層とが交わる点から前記光学系の物体側主点までの距離をdとするとき、下記の式1〜式5を満足することを特徴とする。
In order to achieve the above object, a light-emitting element according to one embodiment of the present invention includes a first electrode layer, a light-emitting layer, a second electrode layer, and an optical layer provided with an optical system including one or more lenses. Are stacked in this order, the width in one direction perpendicular to the stacking direction in the stacked structure is w, the object-side focal length of the optical system is f, the optical axis of the optical system and the light emission When the distance from the point where the layer intersects to the object side principal point of the optical system is defined as d, the
本発明の一態様に係る発光素子は、積層構造における積層方向に垂直な一の方向の幅をw、光学系の物体側焦点距離をf、前記光学系の光軸と前記発光層とが交わる点から前記光学系の物体側主点までの距離をdとするとき、上記式1〜式5の関係を満足するため、光取り出し効率が高い。
In the light-emitting element according to one embodiment of the present invention, the width in one direction perpendicular to the stacking direction in the stacked structure is w, the object-side focal length of the optical system is f, and the optical axis of the optical system and the light-emitting layer intersect. When the distance from the point to the object side principal point of the optical system is d, the light extraction efficiency is high in order to satisfy the relationship of the
[本発明の一態様に係る発光素子、表示装置及び照明装置の概要]
本発明の一態様に係る発光素子は、第1電極層と、発光層と、第2電極層と、1又は複数のレンズからなる光学系が設けられた光学層とがこの順で積層されてなる積層構造を備え、前記積層構造における積層方向に垂直な一の方向の幅をw、前記光学系の物体側焦点距離をf、前記光学系の光軸と前記発光層とが交わる点から前記光学系の物体側主点までの距離をdとするとき、上記の式1〜式5を満足するため、光取り出し効率が高い。
[Outline of Light-Emitting Element, Display Device, and Lighting Device according to One Embodiment of the Present Invention]
In a light-emitting element according to one embodiment of the present invention, a first electrode layer, a light-emitting layer, a second electrode layer, and an optical layer provided with an optical system including one or more lenses are stacked in this order. From the point where the width in one direction perpendicular to the stacking direction in the stacked structure is w, the object-side focal length of the optical system is f, and the optical axis of the optical system and the light emitting layer intersect each other. When the distance to the object side principal point of the optical system is d, the above-described
また、本発明の一態様に係る発光素子は、前記積層構造における積層方向に垂直な一の方向の幅をw、前記光学系の物体側焦点距離をf、前記光学系の光軸と前記発光層とが交わる点から前記光学系の物体側主点までの距離をdとするとき、下記の式6〜式10を満足する場合は、より光取り出し効率が高い。
In the light-emitting element according to one embodiment of the present invention, the width in one direction perpendicular to the stacking direction in the stacked structure is w, the object-side focal length of the optical system is f, the optical axis of the optical system, and the light emission. When the distance from the point where the layer intersects to the object side principal point of the optical system is d, the light extraction efficiency is higher when the following
本発明の一態様に係る表示装置は、前記発光素子を画素として複数備えるため、光取り出し効率が高い。
本発明の一態様に係る照明装置は、発光素子を光源として備えるため、光取り出し効率が高い。
以下、本発明の一態様に係る発光素子、並びに、それを用いた表示装置及び照明装置について、図面を参照しながら説明する。
Since the display device according to one embodiment of the present invention includes a plurality of the light-emitting elements as pixels, light extraction efficiency is high.
The lighting device according to one embodiment of the present invention includes a light-emitting element as a light source, and thus has high light extraction efficiency.
Hereinafter, a light-emitting element according to one embodiment of the present invention, and a display device and a lighting device using the light-emitting element will be described with reference to the drawings.
[表示装置の構成]
図1は、本発明の一態様に係る表示装置の画素構造を示す図であって、(a)は光取り出し側から見た平面図、(b)は(a)におけるA−A線断面図である。本発明の一態様に係る表示装置は、R、G、又はBの光を出射する各画素が行方向及び列方向にマトリックス状に規則的に配置されてなる有機ELディスプレイであって、各画素が本発明の一態様に係る発光素子で構成されている。図1(a)に示すように、表示装置100の各画素10(R),10(G),10(B)は、行方向の幅vと列方向の幅wとが略同じであって、光取り出し側から見たX−Y平面の形状がv×wの略正方形である。
[Configuration of display device]
1A and 1B are diagrams illustrating a pixel structure of a display device according to one embodiment of the present invention, in which FIG. 1A is a plan view viewed from a light extraction side, and FIG. 1B is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. It is. A display device according to one embodiment of the present invention is an organic EL display in which pixels that emit R, G, or B light are regularly arranged in a matrix in a row direction and a column direction, Is composed of the light-emitting element according to one embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1A, each of the pixels 10 (R), 10 (G), and 10 (B) of the
なお、図1において、X軸は行方向を示し、Y軸は列方向を示し、Z軸は奥行き方向(発光素子の積層方向)を示す。X軸及びY軸はそれぞれZ軸に対し垂直であって、X軸はY軸に対しても垂直である。図2及び図6〜図8に関しても同様である。
図1(b)に示すように、各画素10(R),10(G),10(B)は、R、G、又はBに発光する機能層14(R),14(G),14(B)と、光学系としてのレンズ16aを有する光学層16とをそれぞれ備えている。各レンズ16aの幅は、光取り出し効率を高めるために各画素10(R),10(G),10(B)の幅と略同じになっており、各レンズ16aのX−Y平面の形状は略正方形である。
In FIG. 1, the X-axis indicates the row direction, the Y-axis indicates the column direction, and the Z-axis indicates the depth direction (light emitting element stacking direction). The X axis and the Y axis are each perpendicular to the Z axis, and the X axis is also perpendicular to the Y axis. The same applies to FIG. 2 and FIGS.
As shown in FIG. 1B, each pixel 10 (R), 10 (G), 10 (B) has a functional layer 14 (R), 14 (G), 14 that emits light to R, G, or B. (B) and an
[発光素子の概略構成]
図2は、本発明の一態様に係る発光素子の各層の積層状態を示す断面図である。図2に示すように、本発明の一態様に係る発光素子10は、例えばトップエミッション型の有機EL素子であり、TFT(不図示)が配置された基板11上には、前記TFTのドレイン電極に接続された第1電極(反射陽極)12が形成され、さらに当該第1電極層12を囲むようにバンク13が形成されている。バンク13で区画された領域内には、第1電極層12、発光層14aを含む機能層14、第2電極層15、及び光学層16がその順で積層された積層構造が形成されている。発光層14aは、例えば有機発光体を含む有機EL層である。
[Schematic configuration of light-emitting element]
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a stacked state of each layer of the light-emitting element according to one embodiment of the present invention. As shown in FIG. 2, a
積層構造における積層方向と垂直な方向の幅(幅v及び幅w)とは、基本的には、発光素子10の画素の幅であるが、図2に示すようにバンク13が形成されている場合は、当該バンク13の開口幅で規定する。具体例として、積層構造における列方向(Y軸方向)の幅wは、バンク13の光取り出し側端部間(図2ではバンク13の上端部間)の距離である。
The width (width v and width w) in the direction perpendicular to the stacking direction in the stacked structure is basically the width of the pixel of the
光学層16上には、バンク13で区画された領域を超えて隣接する画素のものと連続するようにして封止層17及びガラス板18が積層されている。封止層17は、ガラス板18と光学層16とを接着固定して、機能層14などに、外気中の水分や酸素などが浸入するのを防止している。ガラス板18の上面18aは発光素子10の光取り出し面となる。
[各層の構成]
<基板>
基板11の材料には、例えば、ソーダガラス、無蛍光ガラス、燐酸系ガラス、硼酸系ガラスなどのガラス板及び石英板、並びに、アクリル系樹脂、スチレン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリエチレン、ポリエステル、シリコーン系樹脂などのプラスチック板又はプラスチックフィルム、並びに、アルミナなどの金属板又は金属ホイル、などを使用することができる。
On the
[Configuration of each layer]
<Board>
Examples of the material of the
なお、発光素子10が基板11側から光を取り出すいわゆるボトムエミッション型の場合には、基板11はガラス基板などの透明基板であることが必要とされる。
<第1電極>
第1電極層12の材料には、例えばナトリウム、リチウムなどのアルカリ金属単体、又はその合金を用いることができる。また、カルシウム、マグネシウムなどのアルカリ土類金属、又はその合金を使用することができる。また、ガリウム、インジウムなど一部のIII族金属を使用することもできる。なお、前記合金は、アルミニウム、銀、インジウムなどとなされる。
When the
<First electrode>
As the material of the
<バンク>
バンク13は、絶縁性材料により形成されていれば良く、有機溶剤耐性を有することが好ましい。また、バンク13はエッチング処理、ベーク処理などされることがあるので、それらの処理に対する耐性の高い材料で形成されることが好ましい。バンク13の材料は、樹脂などの有機材料であっても、ガラスなどの無機材料であっても良い。有機材料として、アクリル系樹脂、ポリイミド系樹脂、ノボラック型フェノール樹脂などを使用することができ、無機材料として、シリコンオキサイド(SiO2)、シリコンナイトライド(Si3N4)などを使用することができる。
<Bank>
The
<機能層>
機能層14は、発光層14aのみからなる一層構造であっても良く、電子輸送層及び正孔輸送層が発光層14aを挟むように積層された多層構造であっても良い。また、電子注入層や正孔注入層などを更に含む多層構造であっても良い。電子注入層及び正孔注入層は、蒸着法、スピンコート法、キャスト法などにより形成できる。
<Functional layer>
The
発光層14aとしての有機EL層の材料には、特開平5−163488号公報に記載のオキシノイド化合物、ペリレン化合物、クマリン化合物、アザクマリン化合物、オキサゾール化合物、オキサジアゾール化合物、ペリノン化合物、ピロロピロール化合物、ナフタレン化合物、アントラセン化合物、フルオレン化合物、フルオランテン化合物、テトラセン化合物、ピレン化合物、コロネン化合物、キノロン化合物及びアザキノロン化合物、ピラゾリン誘導体及びピラゾロン誘導体、ローダミン化合物、クリセン化合物、フェナントレン化合物、シクロペンタジエン化合物、スチルベン化合物、ジフェニルキノン化合物、スチリル化合物、ブタジエン化合物、ジシアノメチレンピラン化合物、ジシアノメチレンチオピラン化合物、フルオレセイン化合物、ピリリウム化合物、チアピリリウム化合物、セレナピリリウム化合物、テルロピリリウム化合物、芳香族アルダジエン化合物、オリゴフェニレン化合物、チオキサンテン化合物、アンスラセン化合物、シアニン化合物、アクリジン化合物、8−ヒドロキシキノリン化合物の金属鎖体、2、2’−ビピリジン化合物の金属鎖体、シッフ塩とIII族金属との鎖体、オキシン金属鎖体、希土類鎖体などの蛍光物質を使用することができる。有機EL層は蒸着法、スピンコート法、キャスト法などにより形成できる。
Examples of the material of the organic EL layer as the
正孔輸送層の材料には、特願平3−333517号に記載のトリアゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、ポリアリールアルカン誘導体、ピラゾリン誘導体及びピラゾロン誘導体、フェニレンジアミン誘導体、アリールアミン誘導体、アミノ置換カルコン誘導体、オキサゾール誘導体、スチリルアントラセン誘導体、フルオレノン誘導体、ヒドラゾン誘導体、スチルベン誘導体、ポリフィリン化合物、芳香族第3級アミン化合物及びスチリルアミン化合物、ブタジエン化合物、ポリスチレン誘導体、ヒドラゾン誘導体、トリフェニルメタン誘導体、テトラフェニルベンジン誘導体などを使用することができるが、特に、ポリフィリン化合物、芳香族第3級アミン化合物及びスチリルアミン化合物が好ましい。 Examples of the material for the hole transport layer include triazole derivatives, oxadiazole derivatives, imidazole derivatives, polyarylalkane derivatives, pyrazoline derivatives and pyrazolone derivatives, phenylenediamine derivatives, arylamine derivatives, amino acids described in Japanese Patent Application No. 3-333517. Substituted chalcone derivatives, oxazole derivatives, styrylanthracene derivatives, fluorenone derivatives, hydrazone derivatives, stilbene derivatives, porphyrin compounds, aromatic tertiary amine compounds and styrylamine compounds, butadiene compounds, polystyrene derivatives, hydrazone derivatives, triphenylmethane derivatives, tetraphenyl derivatives Phenyl benzine derivatives and the like can be used, and in particular, porphyrin compounds, aromatic tertiary amine compounds and styryl amine compounds are preferable.
電子輸送層の材料には、特開平5−163488号公報のニトロ置換フルオレノン誘導体、チオピランジオキサイド誘導体、ジフェキノン誘導体、ペリレンテトラカルボキシル誘導体、アントラキノジメタン誘導体、フレオレニリデンメタン誘導体、アントロン誘導体、オキサジアゾール誘導体、ペリノン誘導体、キノリン錯体誘導体などを使用することができる。 The material for the electron transport layer includes a nitro-substituted fluorenone derivative, a thiopyrandioxide derivative, a diphequinone derivative, a perylenetetracarboxyl derivative, an anthraquinodimethane derivative, a fluorenylidenemethane derivative, an anthrone derivative of JP-A-5-163488. Oxadiazole derivatives, perinone derivatives, quinoline complex derivatives, and the like can be used.
<第2電極>
第2電極層15は、発光層14aで発生した光に対して十分な透光性を有する導電性材料により構成されている。材料としては、酸化インジウムスズ(Indium Tin Oxide:ITO)や酸化インジウム亜鉛(Indium Zinc Oxide:IZO)などが好ましい。室温で成膜しても良好な導電性を得ることができるからである。
<Second electrode>
The
<光学層>
光学層16は、レンズ16aを構成する高屈折率部と低屈折率部16bとからなる。レンズ16aの材料には例えばエピスルフィド系樹脂やチオオウレタン系樹脂等の高屈折率系樹脂、フリントガラス、TiO2等の高屈折率セラミクスなどを使用することができ、低屈折率部16bの材料には、例えばPMMA(Polymethylmethacrylate)、ウレタン系樹脂等の低屈折率樹脂、クラウンガラス、石英ガラスなどを使用することができる。
<Optical layer>
The
<封止層>
封止層17は、機能層14などが水分に晒されたり、空気に晒されたりすることを抑制する機能を有し、例えば、窒化シリコン(SiN)、酸窒化シリコン(SiON)等の材料で形成されることが好ましい。特に、発光素子がトップエミッション型の場合、封止層17が発光層14aから発生した光線の出射路上にあるので、光透過性が良いことも要求される。
<Sealing layer>
The
[光学層の詳細な構成]
<光学層の光学特性>
光学層16は、レンズ16aと低屈折率部16bとの界面16cが球面であり、具体的には、光学層16に正のパワーを持たせるために、例えば、レンズ16a側が凸面、低屈折率部16b側が凹面である。また、例えば、レンズ16aはTiO2からなり、低屈折率部16bはSiO2からなる。なお、TiO2の屈折率は2.53、SiO2の屈折率は1.46である。
[Detailed configuration of optical layer]
<Optical characteristics of optical layer>
In the
界面16cの曲率半径をr、レンズ16aの屈折率をnh、低屈折率部16bの屈折率をnlとすると、光学層16の物体側焦点距離fは下記の式21で与えられる。なお、曲率半径rの符号はレンズ16a側が凸面の場合正である。
When the radius of curvature of the
また、同じように、積層構造の幅v、レンズ16aの物体側焦点距離f、前記レンズ16aの光軸Jと発光層14aとが交わる点Oから前記レンズ16aの物体側主点Hまでの距離dは、式11〜式15を満足するように設計されている。
図2に示すように、物体側主点Hは、レンズ16aに像側(図2における上側)から平行光L1を入射させた場合にその入射光の延長線と前記レンズ16aからの出射光の延長線とが交差する交点をGとして、その交点Gから光軸Jに向けて垂線を引き、その垂線と光軸Jとが交わる位置にある。物体側焦点距離fは物体側主点Hから物体側焦点Fまでの距離であるため、物体側焦点距離fと物体側焦点Fとから物体側主点Hを逆算することが可能である。
Similarly, the width v of the laminated structure, the object-side focal length f of the
As shown in FIG. 2, when the parallel light L1 is incident on the
光軸Jと発光層14aとが交わる点Oとは、より厳密には、光軸J上であって、且つ、発光層14aの積層方向(Z方向)の中間位置である。
<光学層の機能>
次に、光学層16の機能について説明する。図2に示すように、光軸Jに沿って出射された光線L2は、ガラス板18の上面18aから出射する。一方、光軸Jに対して角度を有する斜め方向に出射された光線L3は、光学層16で屈折しガラス板18の上面18aから出射する。仮に、光学層16を設けない場合を考えると、前記光学層16で屈折しなかった光線L4はガラス板18と外界との界面となる上面18aに斜めに入射するため、この入射角が臨界角以上であれば全反射されて外界に取り出されない。このように、光学層16によって発光層14aから出射される光の方向が制御され、光取り出し効率が向上している。
Strictly speaking, the point O where the optical axis J and the
<Function of optical layer>
Next, the function of the
<光取り出し効率の計算>
図3は、光取り出し効率の計算方法の概念を説明するための図である。図4及び図5は、光取り出し効率の計算結果を示す図である。
本発明の一態様に係る効果を見積もるために以下のような数値計算を行った。計算には幾何光学による光線追跡を用いた。図3に示すように、発光層14aを点光源(i=1,2,3・・・)の集まりと考え、各点光源から0〜360度の範囲をn等分した等角度でn本の光線(j=1,2,3・・・)を放射させる。点光源の数をmとし、点光源から出射した直後の光線一本あたりのエネルギーを1とおいたときにi番目の光源のj番目の角度から出射された光線が上面18aから出射した後のエネルギーをEijとすると、光取り出し効率ηは、下記の式22で与えられる。
<Calculation of light extraction efficiency>
FIG. 3 is a diagram for explaining the concept of the light extraction efficiency calculation method. 4 and 5 are diagrams showing calculation results of light extraction efficiency.
In order to estimate the effect according to one embodiment of the present invention, the following numerical calculation was performed. The ray tracing by geometric optics was used for the calculation. As shown in FIG. 3, the
なお、発光層16における点光源の集まりと考える部分は、トップエミッション型を想定して、行方向及び列方向の幅をそれぞれ0.75v、0.75wとした。トップエミッション型のELディスプレイでは、発光層14aの発光に寄与する部分の幅は、画素の幅に対して3/4倍程度だからである。なお、それ故、発光層14aの発光に寄与する部分のX−Y平面の形状は3/4v×3/4wの略正方形となる。
In addition, the part considered to be a collection of point light sources in the
図4では、物体側焦点距離fを0.2w(0.2v)〜1.4w(1.4v)、距離dを0.05w(0.05v)〜0.7w(0.7v)の範囲で変化させて、そのときの改善の比率を等高線図で示している。等高線は、改善率1.1倍、1.2倍、1.3倍の線を示した。また、式1〜式5及び式11〜式15を満たす境界線を点線で示した。物体側焦点距離f及び距離dを、式1〜式5及び式11〜式15の条件を満足するように決定すれば、改善率が図4における点線部で囲まれる領域内に収まり、光学層16を設けない場合に比べ光取り出し効率が1.2倍以上に改善され、結果として高い光取り出し効率が得られる。
In FIG. 4, the object-side focal length f is in the range of 0.2 w (0.2 v) to 1.4 w (1.4 v), and the distance d is in the range of 0.05 w (0.05 v) to 0.7 w (0.7 v). The ratio of improvement at that time is shown by a contour map. Contour lines showed improvement rates of 1.1 times, 1.2 times, and 1.3 times. Moreover, the boundary line which satisfy | fills Formula 1-
また、図5に示すように、式6〜式10及び式16〜式20を満足することで、光学層16を設けない場合に比べ光取り出し効率が1.3倍以上に改善され、結果としてより高い光取り出し効率が得られる。
<光学層の形成方法>
光学層16は、通常のフォトリソグラフィ工程及びエッチング工程を適用して形成可能である。以下に、光学層16の形成方法の一例を簡単に説明する。
Further, as shown in FIG. 5,
<Method for forming optical layer>
The
まず、後にレンズ16aとなるTiO2層を第2電極層15上に形成し、当該TiO2層の上面にフォトレジストを塗布し、所定のマスクを使用してレンズ16aを形成する予定の位置に略正方形のレジスト層が残されるように、露光及び現像を行う。次に、そのレジスト層をマスクとして、等方性のエッチング液でTiO2層をエッチングする。等方性のエッチング液としては、例えばフッ化水素(HF)溶液及び硝酸(HNO3 )の混合液を用いる。レジスト層とTiO2層との界面にエッチング液が滲み込むため、エッチング後のTiO2層は平凸レンズ形状のレンズ16aに成形される。フッ化水素溶液及び硝酸の組成比によって、エッチング液の滲み込む程度が異なるため、この組成比を調整すればレンズ16aの形状を制御できる。また、エッチング条件を変えずにレジスト層の大きさを制御してもレンズ16aの形状を制御できる。
First, a TiO 2 layer to be a
その後、レジスト層を除去すればレンズ16aが完成するので、レンズ16aを埋めるように低屈折率部16bを形成し、光学層16が完成する。
[照明装置]
図6は、本発明の一態様に係る照明装置を示す図であって、(a)は縦断面図、(b)は縦断面図である。
Thereafter, if the resist layer is removed, the
[Lighting device]
6A and 6B are diagrams illustrating a lighting device according to one embodiment of the present invention, in which FIG. 6A is a longitudinal sectional view, and FIG. 6B is a longitudinal sectional view.
図6に示すように、照明装置200は、ベース201と、当該ベース201の上に配列された本発明の一態様に係る複数の発光素子10と、反射部材202と、から構成されている。各発光素子10は、ベース201上に形成された導電パターンに電気的に接続されており、前記導電パターンにより供給された駆動電力によって発光する。各発光素子10から出射された光の一部は、反射部材202によって配光が制御される。
As illustrated in FIG. 6, the
以上の構成からなる照明装置200は、本発明の一態様に係る発光素子10を備えているため、光取り出し効率が高い。
[変形例]
以上、本発明の一態様に係る発光素子並びにそれを用いた表示装置及び照明装置を具体的に説明してきたが、本発明の内容は上記に限定されず、例えば以下のような変形例が考えられる。
Since the
[Modification]
As described above, the light-emitting element according to one embodiment of the present invention and the display device and the lighting device using the light-emitting element have been specifically described. However, the content of the present invention is not limited to the above, and for example, the following modifications may be considered. It is done.
<変形例1に係る発光素子>
上記本発明の一態様に係る発光素子10はX−Y平面の形状が略正方形であったが、発光素子のX−Y平面の形状は略正方形に限定されず、例えば略長方形であっても良い。
図7は、変形例1に係る発光素子を示す図であって、(a)は光取り出し側から見た平面図、(b)は(a)におけるA−A線断面図、(c)は(a)におけるB−B線断面図である。図7に示すように、変形例1に係る発光素子20は、基板21、第1電極22、バンク23、発光層24aを含む機能層24、第2電極25、光学層26、封止層27、及びガラス板28を備え、前記光学層26は、レンズ26aとして機能する高屈折率層と低屈折率層26bとからなる。
<Light Emitting Element According to
Although the shape of the XY plane of the light-emitting
7A and 7B are diagrams illustrating a light-emitting element according to Modification Example 1. FIG. 7A is a plan view viewed from the light extraction side, FIG. 7B is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. It is a BB line sectional view in (a). As shown in FIG. 7, the light-emitting
発光素子20は、X−Y平面の形状が略長方形である点、及び、光学層26の態様が異なる点以外は、基本的に上記本発明の一態様に係る発光素子10と共通の構成を有する。したがって、共通の構成については説明を省略し、異なる点のみを説明する。
発光素子20は、X−Y平面の形状が略長方形であるため、画素の幅がX方向とY方向とで異なる。すなわち、行方向の幅vと列方向の幅wとが異なるため、物体側焦点距離f及び距離dの最適値も、X方向(行方向)とY方向(列方向)とで異なる。そこで、光学層16には、光学系として、X方向とY方向とでパワーが異なるレンズ26aが形成されている。X方向とY方向とでパワーが異なるレンズ26aとしては、例えばトーリックレンズ、ゾーンプレートなどが考えられる。
The light-emitting
Since the
<変形例2に係る発光素子>
図8は、変形例2に係る発光素子を示す図であって、(a)は光取り出し側から見た平面図、(b)は(a)におけるA−A線断面図、(c)は(a)におけるB−B線断面図である。図8に示すように、変形例2に係る発光素子30は、基板31、第1電極32、バンク33、発光層34aを含む機能層34、第2電極35、光学層36、封止層37、及びガラス板38を備え、前記光学層36は、第1のレンズ36aとして機能する第1の高屈折率層、第1の低屈折率層36b、第2のレンズ36cとして機能する第2の光屈折率層、及び、第2の低屈折率層36dがこの順で積層されてなる。
<Light-emitting device according to
8A and 8B are diagrams showing a light-emitting element according to Modification Example 2. FIG. 8A is a plan view seen from the light extraction side, FIG. 8B is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. It is a BB line sectional view in (a). As shown in FIG. 8, the
発光素子30は、X−Y平面の形状が略長方形である点、及び、光学層36の態様が異なる点以外は、基本的に上記本発明の一態様に係る発光素子10と共通の構成を有する。したがって、共通の構成については説明を省略し、異なる点のみを説明する。
発光素子30は、X−Y平面の形状が略長方形であるため、画素の幅がX方向とY方向とで異なる。すなわち、行方向の幅vと列方向の幅wとが異なるため、物体側焦点距離f及び距離dの最適値も、X方向(行方向)とY方向(列方向)とで異なる。そこで、光学層16には、光学系として、X方向にパワーを有する第1のレンズ36aと、Y方向にパワーを有する第2のレンズ36cとが形成されている。
The
Since the
第1のレンズ36a及び第2のレンズ36cは、それぞれシリンドリカルレンズであって、円柱を軸方向に2分割した形状を有し、円筒形の屈折面を有する。それら第1のレンズ36a及び第2のレンズ36cは、それぞれ発光層14aから異なる距離に、前記円柱の軸が直交する向きで配置されている。なお、第1レンズ36a及び第2レンズ36cとしては、シリンドリカルレンズ以外に例えば、ゾーンプレートなどを採用することが考えられる。
Each of the
<その他の変形例>
上記本発明の一態様に係る発光素子10では、光学層16のレンズ16aとして曲面レンズを用いたが、光学層のレンズは、回折レンズ、屈折率分布レンズ、フレネルレンズ、セルフォックレンズ(登録商標)など曲面レンズ以外のタイプのレンズであっても良く、上記のような条件を満足すれば同様の高い光取り出し効率を得ることができる。
<Other variations>
In the light-emitting
本発明に係る発光素子は、例えばパッシブマトリクス型或いはアクティブマトリクス型の表示装置に利用できる他、表示装置及び照明装置の分野全般などで広く利用できる。 The light-emitting element according to the present invention can be used in, for example, a passive matrix type or active matrix type display device, and can be widely used in the fields of display devices and lighting devices.
12 第1電極層
14a 発光層
17 第2電極層
16a レンズ
16 光学層
100 表示装置
200 照明装置
12
Claims (8)
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JP2009206607A JP2011060472A (en) | 2009-09-08 | 2009-09-08 | Light-emitting element and display device as well as lighting system using the same |
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