JP2012113934A - 表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】画像のずれや偽色といった画質劣化がなく、また、観察者に違和感を与えず、容易に視野角特性を制御可能な表示装置を提供する。
【解決手段】発光素子を備える画素を複数有し、前記画素３１、３２、３３は、同一の色相で、かつ異なる視野角特性を有する第１の発光領域３１１，３２１，３３１と第２の発光領域３１２，３２２，３３２とを有し、第１の発光領域３１１，３２１，３３１形状の中に、第２の発光領域３１２，３２２，３３２形状の重心が含まれる。
【選択図】図２

Description

本発明は、有機発光素子（有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）素子）を用いた表示装置に係り、詳しくは、視野角の制御手段を備えた表示装置に関する。

近年、多様な方式の表示装置が開発されているが、その中でも有機ＥＬ表示装置は発光素子が自発光であり、視野角が広く、かつ薄型化が容易である。これらの長所を活かして有機ＥＬ表示装置は、携帯電話やデジタルカメラ等の携帯機器のディスプレイとしての利用が進められている。

ところで、携帯電話やデジタルカメラを使用するユーザーからは、ディスプレイの表示内容をユーザーのみが表示内容を明瞭に視認可能で、第三者に覗き見られることを防止するために視野角を意図的に狭めて欲しいとの要望が高まっている。

これに関連する技術として、例えば、有機ＥＬ素子とマイクロレンズを組み合わせて、表示装置の視野角を狭める技術が提案されている（特許文献１参照）。

特開２００４−１２７６６２号公報

しかし、視野角を狭めて欲しいという要望がある一方で、ディスプレイの表示内容を複数人で同時に見たり、斜めからでも明瞭に視認したりできるように視野角を広げて欲しいという、相反する要望もある。特許文献１のように、有機ＥＬ素子の上にマイクロレンズを配置する構成の場合には、視野角をある一つの視野角に設定して狭めてしまうと、その後、ユーザーは視野角を変化させることができないという問題がある。

そこで本発明は、画像のずれや偽色といった画質劣化がなく、また、観察者に違和感を与えず、容易に視野角特性を制御可能な表示装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成すべく成された本発明の構成は以下の通りである。

即ち、本発明に係る表示装置は、発光素子を備える画素を複数有し、
前記画素は、同一の色相で、かつ異なる視野角特性を有する第１の発光領域と第２の発光領域とを有し、
前記第１の発光領域形状の中に、前記第２の発光領域形状の重心が含まれることを特徴とする。

本発明によれば、画像のずれや偽色といった画質劣化がなく、また、観察者に違和感を与えず、容易に視野角特性を制御可能な表示装置を提供できる。

本発明に係る表示装置の第１の実施形態の平面構成を示す概略図である。 第１の実施形態の表示装置における画素の発光領域配置を例示する概略図である。 図３のＩＩ−ＩＩ’線断面図である。 第１の実施形態の表示装置における有機ＥＬ素子の輝度視野角特性を示す説明図である。 第１の実施形態における有機ＥＬ素子を含む画素回路の構成例を示す回路図である。 第１の実施形態の表示装置の動作タイミングチャートである。 第２の実施形態の表示装置における画素の発光領域配置を例示する概略図である。 図７の１画素のＡ−Ａ線断面図である。 図８の有機ＥＬ素子から出射された光線の方向を示す概略図である。 第３の実施形態の表示装置における画素の発光領域配置を例示する概略図である。 図１０の１画素のＢ−Ｂ線断面図である。 第４の実施形態の表示装置における画素の発光領域配置を例示する概略図である。 図１２の１画素のＣ−Ｃ線断面図である。 第５の実施形態の表示装置における１画素における有機ＥＬ素子とマイクロレンズを示す断面図である。 第６の実施形態の表示装置における画素の発光領域配置を例示する概略図である。 図１５の１画素のＤ−Ｄ線断面図である。 第７の実施形態の表示装置における画素の発光領域配置を例示する概略図である。 図１７の１画素のＤ−Ｄ線断面図である。 図１８の画素の視野角特性を示す概略図である。 第７の実施形態における有機ＥＬ素子を含む画素回路の構成例を示す概略図である。 第８の実施形態の表示装置における画素の発光領域配置を例示する概略図である。 図２１に示す有機ＥＬ素子とマイクロレンズの断面図である。 従来の発光領域配置を例示する概略図である。 従来の発光領域とマイクレンズの配置の一例を示す概略図である。 従来の発光領域とマイクレンズの配置の他の例を示す概略図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明するが、本発明はこれらの実施形態に限定されない。なお、本明細書で特に図示または記載されない部分に関しては、当該技術分野の周知または公知技術を適用する。

＜第１の実施形態＞
まず、図１から図６、及び図２３を参照して、本発明に係る表示装置の第１の実施形態について説明する。図１は、本発明に係る表示装置の第１の実施形態の平面構成を示す概略図である。

図１に示すように、本実施形態の表示装置は、基板上に複数の発光領域を含む画素をマトリクス状に複数有する表示装置であって、ｍ行ｎ列画素の有機ＥＬパネル１１として構成されている。有機ＥＬパネル１１は、データ線１５にデータ信号を印加するデータ線駆動回路１２、ゲート線１６を駆動するゲート線駆動回路１３、及びデータ信号の値に従って画素に流す電流を制御する画素回路１４（ａ行目ｂ列目）を備えている。

画素回路（制御回路）１４は有機ＥＬ素子を含んでおり、それぞれの有機ＥＬ素子を独立して発光もしくは非発光を制御可能な制御回路として機能する。データ線駆動回路１２は外部からの画像データを入力し、有機ＥＬ素子を画像データに応じて駆動する電流量を制御する回路である。

ゲート線駆動回路１３は、該当行の書き込み動作時にパルス信号を発生させる。一般的には１行目から順に書き込み動作を行うため、シフトレジスタやその他の論理回路を搭載し、画素回路１４の書き込み動作を行えるようにロジックの信号発生を行う。ゲート線駆動回路１３によって書き込み該当行にある画素は、データ線駆動回路１２によって駆動されたデータ信号をデータ線１５より入力し、書き込み動作を行う。

また、本実施形態の有機ＥＬパネル１１は、Ｒ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の３つの異なる色相の画素ユニットを有している。Ｒ，Ｇ，Ｂの３色相の有機ＥＬ素子からなる構成でも、白色有機ＥＬ素子にＲ，Ｇ，Ｂの３色相のカラーフィルターを重ねた形の有機ＥＬパネルでもよい。また、Ｒ，Ｇ，Ｂの３色相に限らず、Ｒ，Ｇ，Ｂ，Ｗ等のＲ，Ｇ，Ｂに他の色を追加した４色相をもった有機ＥＬパネルであってもよい。

図２は、第１の実施形態の表示装置における画素の発光領域配置を例示する概略図である。図２に示すように、本実施形態の表示装置の画素には、Ｒ画素３１、Ｇ画素３２及びＢ画素３３が存在する。さらにＲ画素３１は、「色相が同一のＲ」で、「光学特性が異なる」２つの発光領域として、Ｒ−１領域（第１の発光領域）３１１とＲ−２領域（第２の発光領域）３１２により形成されている。また、Ｒ−２領域３１２は、円形のＲ−１領域３１１の周囲を囲むように配置されている。図２（Ａ）に示すＲ−２領域３１２は、Ｒ−１領域３１１の周囲を完全に囲んでリング形状を呈している。一方、図２（Ｂ）に示すＲ−２領域３１２は、Ｒ−１領域３１１の周囲の一部に隙間を空けて囲んで円弧状を呈している。この構成では、Ｒ−１領域３１１に電流を供給する回路部がＲ−２領域３１２の外側に配置されており、上記隙間を通じてＲ−１領域３１１に電流を供給する配線が配置されるからである。図２（Ｂ）に示すＲ−２領域３１２のように、Ｒ−１領域３１１の周囲に一部隙間が空いていても、本発明の効果は十分得られる。

図３は、図２のＩＩ−ＩＩ’断面図である。本実施形態の表示装置は、基板上に形成された有機ＥＬ素子の上面から（図３においては上方向に）光を取り出すトップエミッション型の表示装置である。

本実施形態の表示装置の画素は、基板２０と、基板２０上にマトリクス状に配置された表示領域を構成する複数の発光領域からなる。ここで発光領域とは、一つの発光素子に対応した領域を意味する。本実施形態の表示装置では、発光素子としての有機ＥＬ素子が上記複数の領域のそれぞれに形成されており、有機ＥＬ素子同士の間には領域間を分離する領域分離層２２が設けられている。

また、各有機ＥＬ素子は、アノード電極（陽極）２１とカソード電極（陰極）２４との一対の電極間に、発光層を含む有機化合物層２３が挟持されている。具体的には、基板２０の上に、画素毎にパターニングされたアノード電極２１が形成され、そのアノード電極２１上に有機化合物層２３が形成され、さらに有機化合物層２３上にカソード電極２４が形成されている。

アノード電極２１は、例えば、Ａｇ等の高い反射率をもつ導電性の金属材料から形成される。また、アノード電極は、そのような金属材料から成る層とホール注入特性に優れたインジウム錫酸化物（ＩＴＯ；Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）などの透明導電性材料から成る層との積層体から構成してもよい。

一方、カソード電極２４は、複数の有機ＥＬ素子に対して共通に形成されており、また発光層で発光した光を素子外部に取り出し可能な半反射性或いは光透過性の構成を有している。具体的には、素子内部での干渉効果を高めるためにカソード電極２４を半反射性の構成とする場合、カソード電極２４は、例えば、ＡｇやＡｇＭｇなどの電子注入性に優れた導電性の金属材料から成る層を２〜５０ｎｍの膜厚で形成することにより構成されている。なお、半反射性とは、素子内部で発光した光の一部を反射し、一部を透過する性質を意味し、可視光に対して２０〜８０％の反射率を有するものをいう。また、光透過性とは、可視光に対して８０％以上の透過率を有するものをいう。

また、有機化合物層２３は、少なくとも発光層を含む単層又は複数の層からなる。例えば、有機化合物層２３の構成例としては、正孔輸送層、発光層、電子輸送層及び電子注入層からなる４層構成や、正孔輸送層、発光層及び電子輸送層からなる３層構成等が挙げられる。有機化合物層２３を構成する材料は、公知の材料を使用することができる。

基板２０には、各有機ＥＬ素子を独立に駆動可能なように画素回路が形成されている。これらの画素回路は、不図示の複数の薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴ：ｔｈｉｎ ｆｉｌｍ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒと称する）から構成されている。このＴＦＴが形成された基板２０は、ＴＦＴとアノード電極２１とを電気的に接続するためのコンタクトホールが形成された不図示の層間絶縁膜によって覆われている。さらに層間絶縁膜上には、画素回路による表面凹凸を吸収し、表面を平坦にするための不図示の平坦化膜が形成されている。

また、カソード電極２４の上には、空気中の酸素や水分から有機化合物層２３を保護するために保護層２５が形成されている。保護層２５は、例えば、ＳｉＮ、ＳｉＯＮなどの無機材料、あるいは無機材料と有機材料との積層膜からなる。また、無機膜の膜厚は０．１μｍ以上１０μｍ以下が好ましく、例えば、ＣＶＤ法で形成することが好ましい。有機膜は工程中に表面に付着して除去できない異物を覆って保護性能を向上させるために使用するため、１ｕｍ以上が好ましい。

保護層２５は、図３では、画素分離層２２の形状に沿って形成させているが、表面が平坦であってもよい。保護層２５として有機材料を用いることで、表面を容易に平坦化することが可能である。

例えば、本実施形態では、Ｒ画素の場合、Ｒ−１領域３１１（発光領域Ｂ）は「正面輝度（発光効率）の高い特性」のＲ素子で形成し、Ｒ−２領域３１２（発光領域Ａ）は「広い視野角特性」のＲ素子で形成する。これらのＲ素子は、例えば発光層を含む有機化合物層の厚みを異ならせる等により、光学特性を異ならせることができる。Ｇ画素、Ｂ画素についても同様である。

次に図４は、第１の実施形態の表示装置における有機ＥＬ素子の輝度−視野角特性を示す説明図である。図４において、（ａ）は発光領域Ａの輝度−視野角特性であり、（ｂ）は発光領域Ｂの輝度−視野角特性である。ここでは、発光領域Ａ，Ｂともに同じ電流を注入し、また（ａ）（ｂ）のいずれも、発光領域Ａの正面輝度を１とした相対輝度値を示している。（ａ）に示す発光領域Ａは視野角特性の広い光学特性をもった領域であり、（ｂ）に示す発光領域Ｂは視野角特性は狭いけれども、正面の輝度は高い光学特性をもっており、相互に輝度−視野角特性が異なっている。

比較として、図２３に示すように、Ｒ画素３１は、「色相が同一のＲ」で、「光学特性が異なる」２つの発光領域として、Ｒ−１領域３１１とＲ−２領域３１２で形成されている画素配置を示す。Ｒ−１領域３１１とＲ−２領域３１２は共に四角い形状をしており、並列配置されている。また、Ｒ−１領域３１１は「正面輝度（発光効率）の高い特性」のＲ素子で形成し、Ｒ−２領域３１２は「広い視野角特性」のＲ素子で形成する。所望の光学特性を得るために、Ｒ−１領域３１１とＲ−２領域３１２の発光・非発光を制御する。

これらＲ−１領域３１１とＲ−２領域３１２とを同時に発光させて、斜め方向から表示装置を見てみる。すると、Ｒ−１領域３１１とＲ−２領域３１２の視野角特性の違いにより、Ｒ−１領域３１１の発光とＲ−２領域３１２の発光が合成されて見える位置と、Ｒ−２領域３１２の発光が単独で見える位置がある。Ｒ−１領域３１１の発光とＲ−２領域３１２との発光が合成されて見える場合と、Ｒ−２領域３１２の発光が単独で見える場合とでは、発光重心が大きく異なっている。

そのため、２種類の発光が合成されて見える角度と、一種類の発光が単独で見える角度の境界付近の角度で見た場合とでは、概ね半ピッチ分の画像ずれが生じるといった画質の劣化が引き起こされる。また、それぞれの発光を切り替えていずれか一方の発光光を見る場合にも、概ね半ピッチ分の画像ずれが生じる。

そこで本実施形態の様に、第１の発光領域（Ｒ−１領域３１１）形状の中に、第２の発光領域（Ｒ−２領域３１２）形状の重心が含める、好ましくは発光領域同士の発光領域形状の重心（図２（Ａ）の場合は中心）を一致させる。これにより、視野角特性の異なる複数の発光領域を斜めから見た場合にも画像ずれ、或いは色モアレといった画質の劣化を抑制することが可能となる。

次に、本実施形態の表示装置（有機ＥＬパネル）１１の動作について説明する。

Ｒ，Ｇ，Ｂ各画素の視野角特性の異なる２領域は、独立して点灯・消灯を選択可能な画素回路で駆動される。具体的には、例えば、Ｒ画素は、Ｒ−１領域とＲ−２領域を独立して点灯・消灯することが可能である。

図５は、第１の実施形態における有機ＥＬ素子を含む画素回路１４の構成例を示す回路図である。図５において、ゲート信号線Ｐ１が、ＴＦＴ（Ｍ１）のゲート端子に接続される。ゲート信号線Ｐ２が、有機ＥＬ素子Ａ（発光領域Ａ）の選択制御線としてＴＦＴ（Ｍ３）のゲート端子に接続される。ゲート信号線Ｐ３が、有機ＥＬ素子Ｂ（発光領域Ｂ）の選択制御線としてＴＦＴ（Ｍ４）のゲート端子に接続される。データ信号として電圧データＶｄａｔａがデータ信号線から入力され、ＴＦＴ（Ｍ１）のドレイン端子に接続される。有機ＥＬ素子Ａのアノード電極はＴＦＴ（Ｍ３）のソース端子に接続されており、カソード電極は接地電位ＣＧＮＤに接続されている。有機ＥＬ素子Ｂのアノード電極はＴＦＴ（Ｍ４）のソース端子に接続されており、カソード電極は接地電位ＣＧＮＤに接続されている。ＴＦＴ（Ｍ３）及びＴＦＴ（Ｍ４）のドレイン端子は共通化され、ＴＦＴ（Ｍ２）のドレイン端子に接続される。ＴＦＴ（Ｍ２）のソース端子は電源電位に接続される。ＴＦＴ（Ｍ１）のソース端子は、容量Ｃ１の一端に接続されると同時に、ＴＦＴ（Ｍ２）のゲート端子に接続される。容量Ｃ１の他端は電源電位である。

次に図５に示した画素回路１４による本実施形態の表示装置（有機ＥＬパネル）１１の動作について説明する。図６は、第１の実施形態の表示装置の動作タイミングチャート（Ｐ１信号，Ｐ２信号，Ｐ３信号）である。本実施形態では、有機ＥＬ素子Ａ、有機ＥＬ素子Ｂは、「狭視野角モード」か「広視野角モード」のいずれか選択することにより、点灯する素子が切り替えられる。

例えば、画素回路１４がＲ画素の場合、有機ＥＬ素子Ａは「広い視野角特性」のＲ−２領域に配置された有機ＥＬ素子、有機ＥＬ素子Ｂは「狭い視野角特性」のＲ−１領域に配置された有機ＥＬ素子である。Ｇ画素・Ｂ画素についても同様である。視野角特性の狭い光学特性をもった領域であるＲ−１領域３１１、Ｇ−１領域３２１、Ｂ−１領域３３１のみを点灯させる場合は、有機ＥＬパネル１１は視野角特性の狭い性能が得られる。

一方、視野角特性の広い光学特性をもつ領域であるＲ−２領域３１２、Ｇ−２領域３２２、Ｂ−２領域３３２のみを点灯させる場合は、有機ＥＬパネル１１は視野角特性の広い性能が得られる。なお、他の色の画素についても同様である。

このように、光学特性の異なる２領域をそれぞれ「狭視野角モード」か「広視野角モード」などのユーザーの使用環境に応じて、出力を任意に選択することができる。

図６の（ａ）、（ｂ）には、それぞれ「広視野角モード」「狭視野角モード」での駆動信号の具体例を示している。図６中で、横軸は時間、縦軸はＰ１信号，Ｐ２信号，Ｐ３信号のＯＮ（ＨＩ）・ＯＦＦ（ＬＯＷ）を示している。Ｐ２，Ｐ３は、有機ＥＬ素子Ａ，有機ＥＬ素子Ｂの発光を制御する信号である。正面輝度が有機ＥＬ素子Ａ：有機ＥＬ素子Ｂ＝１：４になっていることを考慮して、１フレームあたりの電流・時間積の比が等しくなるようにしている。（ａ）は（有機ＥＬ素子Ａの点灯時間）：（有機ＥＬ素子Ｂの点灯時間）＝１６：０、同様に（ｂ）は０：４となる。

図６中のデータ書込み期間では、データ信号が書き込まれる（Ｖｄａｔａが入力される）。このとき、ゲート信号Ｐ１はＨＩレベルの信号が、ゲート信号Ｐ２，Ｐ３にはＬＯＷレベルの信号が入力され、ＴＦＴ（Ｍ１）がＯＮ、ＴＦＴ（Ｍ３），ＴＦＴ（Ｍ４）はＯＦＦである。このときＭ３，Ｍ４は導通状態でないため、有機ＥＬ素子Ａ，有機ＥＬ素子Ｂには電流が流れない。ＶｄａｔａによりＭ１の電流駆動能力に応じた電圧が、Ｍ２のゲート端子と電源電位Ｖ１の間に配置された容量Ｃ１に生じる。ここで、Ｍ１，Ｍ３，Ｍ４はｎＭＯＳの場合を述べている。ｐＭＯＳの場合には、ＨＩ、ＬＯＷレベルを逆にする必要ある。また、Ｍ２はｐＭＯＳの場合を述べている。

なお、図６では「狭視野角モード」と「広視野角モード」で同一のデータを書き込む場合を例に示したが、「狭視野角モード」と「広視野角モード」で異なるデータを書き込む方法も可能である。例えば、「狭視野角モード」では、常時Ｐ２をＬＯＷレベルにしてＭ３をＯＦＦにし、「広視野角モード」では、常時Ｐ３をＨＩレベルにしてＭ４をＯＮにすることで視野角を切り替えた駆動が可能となる。

このように、光学特性の異なる２領域をそれぞれ「狭視野角モード」か「広視野角モード」などのユーザーの使用環境に応じて、出力を任意に選択することができる。また、上記両モードの中間的な状態も適宜選択可能である。

以上説明したように、本実施形態の表示装置１１によれば、第１の発光領域形状の中に、第２の発光領域形状の重心が含まれる、好ましくは第１の発光領域形状の重心と第２の発光領域形状の重心が一致するので、視野角特性を制御しても、観察者に違和感を与えない。

具体的には、視野角の異なる発光領域を同時に発光させた場合、観察者が表示装置を見る角度を変えた場合には、主に見える発光領域が途中で変わることになるが、各色相ごとに、第１の発光領域形状中に第２の発光領域形状の重心が含まれるため表示画像がずれない。第１の発光領域形状中に第２の発光領域形状の重心が含まれない、特に視感度が高い緑色の画素で重心が含まれないと、視野角を変化させたときに表示画像がずれて見えることになる。

一方、視野角の異なる発光領域を同時でなく切り替えて発光させた場合、その切り替え時にも各色相ごとに、第１の発光領域形状中に第２の発光領域形状の重心が含まれるため表示画像がずれるということがない。第１の発光領域中に第２の発光領域形状の重心が含まれない、特に視感度が高い緑色の画素で重心が含まれないと発光領域を切り替えたときに表示画像がずれて見えることになる。

＜第２の実施形態＞
次に図７から図９及び図２４を参照して、第２の実施形態の表示装置について説明する。図７は、第２の実施形態の表示装置における画素の発光領域配置を例示する概略図である。なお、本実施形態において、第１の実施形態と同一の構成要素は説明を省略し、同一の構成要素には同一の符号を付している。

図７に示すように、本実施形態では発光領域に、例えば、マイクロレンズ１１１等の集光又は拡散作用を有する光学部材が積層され、視野角特性の制御が可能な表示装置を構成している。各画素上にマイクロレンズ１１１が配置され、Ｒ−１領域３１１はマイクロレンズ１１１の光軸のほぼ中心にくるように配置されている。また、マイクロレンズ１１１は、発光の制御効果が大きく、製造も容易になるため、なるべく大きなサイズの方が好ましい。同時に、隣接するマイクロレンズ同士が重ならないように配置するため、図７のような千鳥配置が好ましい。ただし、千鳥配置でなくとも、本発明の効果は得られる。

図８は、図７の１画素のＡ−Ａ線断面図である。この１画素の断面における基本的な構成は図３とほぼ同様であるが、Ｒ−１領域３１１とＲ−２領域３１２の上にはマイクロレンズ１１１が形成されている。マイクロレンズ１１１は樹脂材料を加工することにより形成されている。具体的には、マイクロレンズ１１１は、型押しなどの方法により形成可能である。また、本実施形態ではマイクロレンズ１１１を用いているが、凸型マイクロレンズ以外の光を曲げる特性のある光学部材を用いても、本発明の効果が得られる。例えば、凹型マイクロレンズ、マイクロフレネルレンズ、回折格子、屈折率分布型レンズ、プリズム等が良く知られている。

このような構成により、有機化合物層２３から出射された光は、透明なカソード電極２４を透過する。次いで保護層２５、マイクロレンズ１１１を透過して、有機ＥＬ素子の外部へ出射される。本実施形態のようにマイクロレンズ１１１が形成されている構成では、マイクロレンズが存在しない場合に比べて、出射角度が基板垂直方向に近づく。したがって、マイクロレンズ１１１が存在する場合の方が基板垂直方向への集光効果が向上する。

すなわち、表示装置としては、視野角を狭くすることができる。この基板垂直方向への集光効果はレンズ中央部からの出射光が最も高く、Ｒ−１領域３１１の方がＲ−２領域３１２よりも基板垂直方向への集光効果が得られる。Ｒ−２領域３１２でもマイクロレンズ１１１により集光効果はあるが、基板垂直方向でなく斜めの方向に集光する。Ｒ−２領域３１２はＲ−１領域３１１の周囲を囲んで配置されているので、Ｒ−２領域３１２はＲ−１領域３１１に比較して面内全方向で基板垂直方向から角度のついた方向で輝度が高くなる。その結果、Ｒ−１領域３１１とＲ−２領域３１２で視野角特性が異なり、Ｒ−１領域３１１のみを発光させると「狭視野角モード」になる。逆に、Ｒ−２領域３１２も発光させると「広視野角モード」になる。

ここで集光と表現しているのは、レンズが存在しない平坦な表面の場合と比較した表現である。また、光線が曲げられるという記載についても、対比の記載がない場合には、レンズが存在しない平坦な表面の場合と比較しての意味である。

さて、Ｒ−１領域３１１の方がＲ−２領域３１２よりも基板垂直方向への集光作用がある、すなわち、異なる視野角特性、が得られるメカニズムについて図９を用いて説明する。図９は、図８の有機ＥＬ素子から出射された光線の方向を示す概略図である。

図９に示すように、第１の発光領域（Ｒ−１領域３１１）形状の中に、第２の発光領域（Ｒ−２領域３１２）形状の重心が含まれる、好ましくは第１の発光領域形状の重心と第２の発光領域形状の重心が一致する。レンズ光軸中心付近に配置されたＲ−１領域３１１から出射された光の経路４１１は、マイクロレンズ１１１により基板垂直方向へ集光されて垂直方向に光線が曲げられる。すなわち、Ｒ−１領域３１１から出射された光で表示装置を表示すると、視野角の狭い表示装置が得られる。

一方、レンズ光軸中心付近から外側に離れた位置に配置されたＲ−２領域３１２から出射された光の経路４１２は、マイクロレンズ１１１により集光されて垂直方向よりやや外側に光線が曲げられる。Ｒ−２領域３１２は、平面視が環状に形成されているため、図９ではＲ−２領域３１２が２箇所あるように見える。この２箇所からの出射光の合成光が実際にＲ−２領域３１２からの発光の広がりである。すなわち、Ｒ−２領域３１２から出射された光で表示装置を表示すると、Ｒ−１領域３１１からの光に比べて視野角の広い表示装置が得られる。なお、他の色の画素についても同様である。このように、電気的に制御してＲ−１領域３１１とＲ−２領域３１２とを選択的に点灯させることにより、視野角を容易に制御可能である。

比較として、図２４に示すように、画素３１の２つの発光領域に、視野角特性が異なるマイクロレンズ１２１と１２２が配置されている例を示す。マイクロレンズ１２１，１２２はなるべく大きなサイズになるように、千鳥配置になっている。発光領域が各色で並列に配置されているため、図７に示した本実施形態におけるマイクロレンズ１１１に比べて、マイクロレンズ１２１と１２２は小さくなってしまい、光の集光効果が小さくなってしまう。また本実施形態では、マイクロレンズ１１１の下に配置された各発光領域２１１，２１２、特に視野角が広い特性の領域Ｒ−２領域３１２の面積は図７のように一つのマイクロレンズ１１１の中に同心円状に配置した方が、大幅に広くすることが可能である。面積が広いほど発光素子の劣化が抑制されることが知られているため、寿命の観点でも図７の配置の方が有利である。また、図７のように第１の発光領域形状中に、第２の発光領域形状の重心が含まれるので、表示装置を斜めから見た場合にも、画像ずれといった画質の劣化を抑制することが可能となる。

すなわち本実施形態によれば、発光領域形状の中心と集光作用のあるマイクロレンズの中心とを合わせて、該マイクロレンズ１１１を同心の複数の発光領域に重ねている。したがって、中央にある発光領域の発光光ほど正面付近に集まり狭視野角になり、また外にある発光領域の発光光ほど広視野角になって、それぞれ面内のどの方向から見ても同じ特性をもつ。

この場合、本実施形態のようにレンズの大きさを最大限にしてその中に複数の発光領域を配置可能である。複数の発光領域を並置した場合、中心発光領域をレンズに重ねると他の領域はレンズに重ねないようにしないと面内の見る方向により特性が変化してしまう。このような制約があり、最も中心の発光領域以外の発光領域の面積が小さくなってしまう。逆にレンズに重ならない発光領域の面積を大きくしようとするとレンズのサイズが小さくなってしまう。したがって、本実施形態のように同心円状に複数の発光領域を配置することにより、面内方向に均等な特性を得る場合、面積を有効に使うことが可能である。なお、後述する第７の実施形態についても同様である。

＜第３の実施形態＞
次に図１０及び図１１を参照して、第３の実施形態の表示装置について説明する。図１０は、第３の実施形態の表示装置における画素の発光領域配置を例示する概略図である。なお、本実施形態において、第１の実施形態と同一の構成要素は説明を省略し、同一の構成要素には同一の符号を付している。

図１０に示すように、本実施形態では、各画素上に集光作用を有する光学部材、例えば、マイクロレンズ１１１が配置され、Ｒ−１領域３１１はマイクロレンズ１１１で覆われ、その光軸のほぼ中心にくるように配置されている。Ｒ−２領域３１２はマイクロレンズ１１１で覆われていない領域に配置されている。

図１１は、図１０の１画素のＢ−Ｂ線断面図である。図１１に示すように、Ｒ−２領域３１２の上は平坦面であり、Ｒ−１領域３１１の上にはマイクロレンズ１１１が形成されている。本実施形態では、集光作用を有する光学部材としてマイクロレンズ１１１を用いているが、上述したように、凸型マイクロレンズ以外の光を曲げる特性のある光学素子を用いても、本発明の効果が得られる。

このような構成により、マイクロレンズ１１１があるＲ−１領域３１１では、有機化合物層２３から出射された光は、透明なカソード電極２４を透過する。次いで保護層２５、マイクロレンズ１１１を透過して、有機ＥＬ素子の外部へ出射される。マイクロレンズ１１１が形成されている構成では、マイクロレンズが存在しない場合に比べて、出射角度が基板垂直方向に近づく。したがって、マイクロレンズ１１１が存在する場合の方が基板垂直方向への集光効果が向上する。すなわち、表示装置としては、視野角を狭くすることができる。

一方、マイクロレンズが存在しないＲ−２領域３１２では、有機化合物層２３の発光層から斜めに出射された光は、保護層２５から出射する際に、さらに斜めになって出射する。

なお、保護層２５は、図１１では、画素分離層２２の形状に沿って形成させているが、表面が平坦であってもよい。保護層２５の材料として有機材料を用いることで、容易に表面を平坦化することが可能である。なお、他の色の画素についても同様である。

比較として、図２５に示すように、画素３１には、マイクロレンズ１１１が配置されているＲ−１領域３１１と、マイクロレンズ１１１で覆われていないＲ−２領域３１２がある例を示す。マイクロレンズ１１１はなるべく大きなサイズになるように、千鳥配置になっている。Ｒ−１領域３１１とＲ−２領域３１２とは並列に配置されている。そのため、Ｒ−１領域３１１を単独で点灯した場合と、Ｒ−２領域３１２を単独で点灯した場合と、両方同時に点灯した場合とで発光領域形状の重心が異なる。図１０に示す本実施形態の構成では、第１の発光領域（Ｒ−１領域３１１）形状の中に、第２の発光領域（Ｒ−２領域３１２）形状の重心が含まれる、好ましくはＲ−１領域３１１とＲ−２領域３１２との発光領域形状の重心が一致する。そのため、表示装置を斜めから見た場合にも、画像ずれといった画質の劣化を抑制することが可能となる。

＜第４の実施形態＞
次に図１２及び図１３を参照して、第４の実施形態の表示装置について説明する。図１２は、第４の実施形態の表示装置における画素の発光領域配置を例示する概略図である。なお、本実施形態において、第１の実施形態と同一の構成要素は説明を省略し、同一の構成要素には同一の符号を付している。

図１２に示すように、本実施形態では、環状マイクロレンズ１３１が各画素上に配置され、Ｒ−１領域３１１は環状マイクロレンズ１３１の中央穴部の概ね中心部に配置される。Ｒ−２領域３１２はマイクロレンズ１３１で覆われており、Ｒ−１領域３１１の周囲に配置されている。

図１３は、図１２の１画素のＣ−Ｃ線断面図である。図１３に示すように、Ｒ−１領域３１１の上部は環状マイクロレンズ１３１で覆われていない。Ｒ−１領域３１１の上部が平坦な形状をしているため、Ｒ−１領域３１１から出射された光は、保護層２５の平坦部から出射する際に、さらに斜めになって出射する。そのため、視野角の広い光学特性となる。一方、Ｒ−２領域３１２では、環状マイクロレンズ１３１から光が出射されることにより、光線が曲げられ、Ｒ−１領域３１１に比較して基板に垂直方向へのレンズとしての集光効果が得られる。そのため、視野角の狭い光学特性となる。なお、Ｒ−２領域３１２は環状マイクロレンズ１３１の光軸中心に配置されている必要はなく、所望の光学特性を得るために、環状マイクロレンズ１３１の外周寄りに配置されていても、内周寄りに配置されていてもよい。

よって、Ｒ−２領域３１２から出射された光で表示装置を表示すると、Ｒ−１領域３１１からの光に比べて視野角の狭い表示装置が得られる。他の色の画素についても同様である。

＜第５の実施形態＞
次に図１４を参照して、第５の実施形態の表示装置について説明する。図１４は、第５の実施形態の表示装置における１画素における有機ＥＬ素子とマイクロレンズを示す断面図であり、図７のＡ−Ａ線断面図に相当する。なお、本実施形態において、第１の実施形態と同一の構成要素は説明を省略し、同一の構成要素には同一の符号を付している。

本実施形態における画素の発光領域とマイクロレンズの配置は、図７に示した第２の実施形態における配置と同様である。第２の実施形態と異なるのは、Ｒ−１領域３１１の上部はマイクロレンズ１１１と同材質の部材で覆われているが、Ｒ−１領域３１１の上部が平坦な形状をしており、レンズとしての集光効果が得られないようにしてある。すなわち、集光作用を有するマイクロレンズの１１１の上面中央部を平面に形成している。

そのため、Ｒ−１領域３１１から出射された光は、マイクロレンズ１１１の平面部から出射する際に、さらに斜めになって出射する。そのため、視野角の広い光学特性となる。一方、Ｒ−２領域３１２では、マイクロレンズ１１１の曲面部から光が出射されることにより、基板垂直方向でなく斜めの方向に集光するように光線が曲げられる。そのため、Ｒ−１領域３１１に比較して視野角の狭い光学特性となる。

よって、Ｒ−２領域３１２から出射された光で表示装置を表示すると、Ｒ−１領域３１１からの光に比べて視野角の狭い表示装置が得られる。他の色の画素についても同様である。

＜第６の実施形態＞
次に図１５及び図１６を参照して、第６の実施形態の表示装置について説明する。図１６は、第６の実施形態の表示装置における画素の発光領域配置を例示する概略図である。なお、本実施形態において、第１の実施形態と同一の構成要素は説明を省略し、同一の構成要素には同一の符号を付している。

図１５に示すように、本実施形態では、各画素上にマイクロレンズ１４１と環状マイクロレンズ１４２とが配置されている。Ｒ−１領域３１１はマイクロレンズ１４１の概略中心部に配置される。Ｒ−２領域３１２は環状マイクロレンズ１４２で覆われており、Ｒ−１領域３１１の周囲に配置されている。

図１６は、図１５の１画素のＤ−Ｄ線断面図である。図１６に示すように、Ｒ−１発光領域３１１の上部はマイクロレンズ１４１で覆われている。そのため、Ｒ−１発光領域３１１から出射された光は、マイクロレンズ１４１から光が出射されることにより、光線がレンズの存在しない平坦な発光領域に比較して基板垂直方向に曲げられ、レンズとしての集光効果が得られる。本実施形態のマイクロレンズ１４１は環状マイクロレンズ１４２によりも凸度合いが強く、その集光性能は環状マイクロレンズ１４２の集光性能より強く、そのため視野角の狭い光学特性となる。

一方、Ｒ−１領域３１２では、環状マイクロレンズ１３２から光が出射されることにより、光線がレンズの存在しない平坦な発光領域に比較して基板垂直方向に曲げられ、レンズとしての集光効果が得られる。本実施形態の環状マイクロレンズ１４２の集光性能はマイクロレンズ１４１の集光性能より弱く、そのため視野角の広い光学特性となる。

よって、本実施形態では、Ｒ−１領域３１１から出射された光で表示装置を表示すると、Ｒ−２領域３１２からの光に比べて視野角の狭い表示装置が得られる。他の色の画素についても同様である。

なお、マイクロレンズ１４１と環状マイクロレンズ１４２とは形状や集光特性が異なっており、Ｒ−１領域３１１とＲ−２領域３１２からの発光は視野角等の光学特性が異なっている。それぞれのマイクロレンズ形状や大きさ、発光領域との相対位置を調整することにより、Ｒ−１領域３１１とＲ−２領域３１２の視野角特性は任意に設定できる。

＜第７の実施形態＞
次に図１７から図２０を参照して、第７の実施形態の表示装置について説明する。図１７は、第７の実施形態の表示装置における画素の発光領域配置を例示する概略図である。なお、本実施形態において、第１の実施形態と同一の構成要素は説明を省略し、同一の構成要素には同一の符号を付している。

本実施形態では発光領域をｎ個（ｎは２以上の自然数）に分割し、視野角特性をｎ段階に変更可能な表示装置を構成している。本実施形態では説明の簡略化のため、ｎ＝３の場合を例示して説明する。

図１７に示すように、本実施形態では、Ｒ画素３１、Ｇ画素３２及びＢ画素３３が存在する。そして、Ｒ画素３１は、「色相が同一のＲ」である３つの発光領域として、Ｒ−１領域３１１、Ｒ−２領域３１２、Ｒ−３領域３１３で形成されている。第１の発光領域（Ｒ−１領域３１１）形状の中に、第２の発光領域（Ｒ−２領域３１２、Ｒ−３領域３１３）形状の重心が含まれる、好ましくは第１の発光領域形状の重心と第２の発光領域形状の重心が一致する。また、Ｒ−２領域３１２はＲ−１領域３１１の周囲を囲むように配置されている。さらにＲ−３領域３１３はＲ−２領域３１２の周囲を囲むように配置されている。

本実施形態においても、図２（Ｂ）で説明したように、Ｒ−２領域３１２やＲ−３領域３１３に一部隙間が空いていても、本発明の効果が十分得られる。また、Ｒ−１領域３１１はマイクロレンズ１１１の光軸のほぼ中心部にくるように配置されている。

同様にして、Ｇ画素３２にも３つの発光領域として、Ｇ−１領域３２１、Ｇ−２領域３２２、Ｇ−３領域３２３が形成されている。同様にして、Ｂ画素３３にも３つの発光領域として、Ｂ−１領域３３１、Ｂ−２領域３３２、Ｂ−３領域３３３が形成されている。

図１８は、図１７の１画素のＤ−Ｄ線断面図である。図１８に示すように、本実施形態が第２実施形態と異なるのは、マイクロレンズ１１１が同一画素内の３つ以上の複数の発光領域を覆っている点である。レンズの光軸中心は同心円状に配置されている複数の発光領域の中心とほぼ等しくなるように配置されている。本実施形態はマイクロレンズ１１１が３個の発光領域全体を覆っている場合である。

図１９は、図１８の画素の視野角特性を示す概略図である。図１９に示すように、レンズ光軸中心付近に配置されたＲ−１領域３１１と、同心円状に配置されたＲ−２領域３１２、Ｒ−３領域３１３がある。レンズ光軸中心付近に配置されたＲ−１領域３１１から出射された光の経路４１１は、マイクロレンズ１１１により集光されて垂直方向に光線が曲げられる。すなわち、Ｒ−１領域３１１から出射された光で表示装置を表示すると、視野角の狭い表示装置が得られる。

次に、レンズ光軸中心付近から少し外側に離れた位置に配置されたＲ−２領域３１２から出射された光の経路４１２は、マイクロレンズ１１１により集光されて垂直方向よりやや外側に光線が曲げられる。Ｒ−２領域３１２は環状に形成されているため、図１９ではＲ−２領域３１２が２箇所あるように見える。この２箇所からの出射光の和が実際にＲ−２領域３１２からの発光の広がりである。すなわち、Ｒ−２領域３１２から出射された光で表示装置を表示すると、Ｒ−１領域３１１からの光に比べてやや視野角の広い表示装置が得られる。

同様に、レンズ光軸中心付近から最も離れた位置に配置されたＲ−３領域３１３から出射された光の経路４１３は、マイクロレンズ１１１により集光されて、Ｒ−２領域３１２からの出射光よりやや外側に光線が曲げられる。すなわち、Ｒ−３領域３１３から出射された光で表示装置を表示すると、Ｒ−２領域３１２からの光に比べてやや視野角の広い表示装置が得られる。

次に、本実施形態の表示装置（有機ＥＬパネル）１１の動作について説明する。Ｒ，Ｇ，Ｂ各画素の視野角特性の異なる領域は、独立して点灯・消灯を選択可能な画素回路（制御回路）で駆動する。具体的には、例えば、Ｒ画素は、Ｒ−１領域とＲ−２領域とＲ−３領域を独立して点灯消灯することが可能である。

図２０は、本実施形態における有機ＥＬ素子を含む画素回路１４の構成例を示す概略図である。図２０に示すように、ゲート信号線Ｐ１がＴＦＴ（Ｍ１）のゲート端子に接続される。またゲート信号線Ｐ２が、有機ＥＬ素子Ａの選択制御線としてＴＦＴ（Ｍ３）のゲート端子に接続される。さらにゲート信号線Ｐ３が、有機ＥＬ素子Ｂの選択制御線としてＴＦＴ（Ｍ４）のゲート端子に接続される。そしてゲート信号線Ｐ４が、有機ＥＬ素子Ｃの選択制御線としてＴＦＴ（Ｍ５）のゲート端子に接続される。データ信号として電圧データＶｄａｔａがデータ信号線から入力され、ＴＦＴ（Ｍ１）のドレイン端子に接続される。有機ＥＬ素子Ａのアノード電極はＴＦＴ（Ｍ３）のソース端子に接続されており、カソード電極は接地電位ＣＧＮＤに接続されている。有機ＥＬ素子Ｂのアノード電極はＴＦＴ（Ｍ４）のソース端子に接続されており、カソード電極は接地電位ＣＧＮＤに接続されている。有機ＥＬ素子Ｃのアノード電極はＴＦＴ（Ｍ５）のソース端子に接続されており、カソード電極は接地電位ＣＧＮＤに接続されている。

ＴＦＴ（Ｍ３）及びＴＦＴ（Ｍ４）及びＴＦＴ（Ｍ５）のドレイン端子は共通化され、ＴＦＴ（Ｍ２）のドレイン端子に接続される。ＴＦＴ（Ｍ２）のソース端子は電源電位に接続される。ＴＦＴ（Ｍ１）のソース端子は、容量Ｃ１の一端に接続されると同時に、ＴＦＴ（Ｍ２）のゲート端子に接続される。容量Ｃ１の他端は電源電位である。

次に、図２０の画素回路１４による本実施形態の表示装置の動作について説明する。例えば、画素回路１４がＲ画素の場合、有機ＥＬ素子Ａは「最も広い視野角特性」のＲ−３領域に配置された有機ＥＬ素子である。また有機ＥＬ素子Ｂは「次に広い視野角特性」のＲ−２領域に配置された有機ＥＬ素子である。さらに有機ＥＬ素子Ｃは「視野角の狭い視野角特性」のＲ−１領域に配置された有機ＥＬ素子である。Ｇ画素・Ｂ画素についても同様である。

データ書き込みは第１の実施形態と同様である。視野角を狭くしたい場合には、画素の発光期間において、Ｐ４信号をＨＩレベル、Ｐ２信号，Ｐ３信号をＬＯＷレベルにする。視野角特性の狭い光学特性をもった領域であるＲ−１領域３１１、Ｇ−１領域３２１、Ｂ−１領域３３１のみを点灯するため、有機ＥＬパネル１１は視野角特性の狭い性能が得られる。

やや視野角を広げたい場合には、画素の発光期間において、Ｐ３信号をＨＩレベル、Ｐ２，Ｐ４信号をＬＯＷレベルにする。視野角特性のやや広い光学特性をもった領域であるＲ−２領域３１２、Ｇ−２領域３２２、Ｂ−２領域３３２のみを点灯するため、有機ＥＬパネル１１は視野角特性のやや広い性能が得られる。ただい、このときＰ４信号をＨＩレベルにしてもよい。そうすることで正面方向の明るさを高めることが可能となる。また、このときＰ４信号をＰ３信号より短い時間ＨＩレベルにしてもよい。そうすることで正面方向は視野角が狭く効率の高い発光を利用して明るくしつつ、正面以外の方向との明るさの差を抑えることが可能となる。

最も視野角を広げたい場合には、画素の発光期間において、Ｐ２信号をＨＩレベル、Ｐ３，Ｐ４信号をＬＯＷレベルにする。視野角特性の最も広い光学特性をもった領域であるＲ−３領域３１３、Ｇ−３領域３２３、Ｂ−３領域３３３のみを点灯するため、有機ＥＬパネル１１は視野角特性の最も広い性能が得られる。ただし、このときＰ３、Ｐ４信号をＨＩレベルにしてもよい。そうすることで正面方向の明るさを高めることが可能となる。また、このときＰ３信号，Ｐ４信号をＰ２信号よりも短い時間ＨＩレベルにしてもよい。そうすることで正面方向は視野角が狭く効率の高い発光を利用して明るくしつつ、正面以外の方向との明るさの差を抑えることが可能となる。

＜第８の実施形態＞
次に図２１及び図２２を参照して、第８の実施形態の表示装置について説明する。図２１は、第８の実施形態の表示装置における画素の発光領域配置を例示する概略図である。図２２は、図２１に示す有機ＥＬ素子とマイクロレンズの断面図である。なお、本実施形態において、第１の実施形態と同一の構成要素は説明を省略し、同一の構成要素には同一の符号を付している。

本実施形態では、第７の実施形態と同様に、発光領域をｎ個（ｎは２以上の自然数）に分割し、視野角特性をｎ段階に変更可能な表示装置を構成している。本実施形態では説明の簡略化のため、ｎ＝３の場合を例示して説明する。

図２１及び図２２に示すように、本実施形態が第７の実施形態と異なるのは、マイクロレンズ１１１の直径がやや小さく、最外周の発光領域はマイクロレンズ１１１に覆われていない点である。ここで色相がＲ画素の場合について説明すると、最外周に配置されたＲ−３領域３１３がマイクロレンズの外側に配置されている。Ｒ−３領域３１３から出射された光はマイクロレンズで曲げられないため、Ｒ−２領域３１２からの出射光より外側に光線が進む。その結果、Ｒ−３領域３１３から出射された光で表示装置を表示すると、Ｒ−２領域３１２からの光に比べて視野角の広い表示装置が得られる。このときの視野角の広さは、図１８の形状のＲ−３領域３１３から出射された光よりも更に広い視野角を有している。Ｇ画素及びＢ画素の色相についても同様の効果が得られる。動作についても第７の実施形態と同様である。

以上、本発明の好適な実施形態を説明したが、これは本発明の説明のための例示であり、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、上記実施形態とは異なる種々の態様で実施することができる。

２０ 基板、２１ アノード電極、２３ 有機化合物層、２４ カソード電極、３１ Ｒ画素、３２ Ｇ画素、３３ Ｂ画素、３１１ Ｒ画素のＲ−１領域、３１２ Ｒ画素のＲ−２領域、３２１ Ｇ画素のＧ−１領域、３２２ Ｇ画素のＧ−２領域、３３１ Ｂ画素のＢ−１領域、３３２ Ｂ画素のＢ−２領域

Claims (6)

1. 発光素子を備える画素を複数有し、
   前記画素は、同一の色相で、かつ異なる視野角特性を有する第１の発光領域と第２の発光領域とを有し、
   前記第１の発光領域形状の中に、前記第２の発光領域形状の重心が含まれることを特徴とする表示装置。
2. 前記第２の発光領域は、前記第１の発光領域の周囲を囲むように配置されていることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
3. 前記第１の発光領域形状の重心と前記第２の発光領域形状の重心が一致することを特徴とする請求項１または２に記載の表示装置。
4. 前記第１の発光領域と第２の発光領域のうちの少なくとも一つの発光領域は、集光又は拡散作用を有する光学部材で覆われていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の表示装置。
5. 前記第１の発光領域と第２の発光領域は、それぞれ独立して発光もしくは非発光を制御可能な制御回路を備えていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の表示装置。
6. 前記発光素子は、陽極と陰極からなる一対の電極間に発光層を含む有機化合物層を挟持してなる有機ＥＬ素子であることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の表示装置。

Images