JP2012525685A - 充填された間隙を有するタイル状エレクトロルミネッセンスデバイス - Google Patents

Abstract

発光均一性を向上させると共に周囲光からの反射を低減するタイル状エレクトロルミネッセンスデバイスが、第１のデバイスタイルの縁と第２のデバイスタイルの縁との間に間隙を残して、該第１のデバイスタイルの該縁の一部は該第２のデバイスタイルの該縁の一部に隣接し、各デバイスタイルは、屈折率及び透明度を有する基板と、実質的にランバートである分布に従って光を放出するエレクトロルミネッセンスダイオードとを備え、それにより、光は、第１のタイルの基板の表面に対する傾斜角に沿ってかつ第１のデバイスタイルの縁を通して向けられる、第１のエレクトロルミネッセンスデバイスタイル及び第２のエレクトロルミネッセンスタイルと、隣接する第１のデバイスタイルの縁と第２のデバイスタイルの縁との間の間隙内に位置し、屈折率及び透明度が、基板に一致した、充填材とを備える。

Description

本発明は、複数のタイルを含む面発光（area-emissive）ＬＥＤフラットパネルデバイスに関する。特に、本発明は、ＥＬフラットパネルディスプレイシステムの発光均一性を向上させること、及び周囲光からの反射を低減することに関する。

電子ディスプレイシステムは、一般に、情報、特に動きを含むか又は双方向性を提供する情報を表示するために用いられる。通常のディスプレイシステムは、サイズが、移動デバイスで用いられる小型ディスプレイから、多数の人が見ることができる非常に大型のディスプレイまで及ぶ。一般に、大型のディスプレイほど小型のディスプレイより高価である。更に、非常に大型のフラットパネルディスプレイ（例えば、対角線がおよそ３メートルを上回る）フラットパネルディスプレイをモノリシック基板上に作製することはできない。こうした非常に大型のディスプレイは、通常、個々の点光源発光ダイオードを大型のバックプレーン内に配置するか、又はより小さいディスプレイを合わせてタイル状に並べることによって作製される。例えば、複数のビデオディスプレイを用いるビデオウォールは、電子媒体で頻繁に見られる。代替的に、大型のタイル状高解像度ディスプレイを作成するために用いられる複数のプロジェクターシステムもまた市販されている。複数の液晶ディスプレイを含むタイル状フラットパネルディスプレイもまた知られている。しかしながら、こうしたディスプレイには、通常、タイル間に目に見える継目があり、その結果、画質が満足のいかないものとなる。

本技術分野では、タイル継目の問題を解決するさまざまな手法について述べられている。「Tiled Display Device」と題する特許文献１には、大型基板と可撓性被覆層との間に複数の隣接するＬＣＤディスプレイを接着することが記載されている。ディスプレイと大型基板及び可撓性被覆層両方との間に接着剤が配置され、この接着剤は、理想的には、大型基板、可撓性被覆層及びＬＣＤパネルと一致する光学特性を有し、構造内の光の閉じ込めが防止される。更に、大型基板及び可撓性被覆層がＬＣＤに取り付けられる際、接着剤は、隣接するＬＣＤの間の間隙を充填し、この構造内の光の反射又は散乱を防止する。積層されたＬＣＤ構造の両側に、直交直線偏光を用いる偏光子シートが設けられている。構造全体の後方にモノリシックバックライトが設けられている。この構造では、ＬＣＤパネルの間に、大型基板と可撓性被覆層との間に挟装された接着剤が存在することにより、大型基板と可撓性被覆層との間の光を反射又は屈折させる可能性がある光学面が制限される。したがって、この接着剤は、バックライトからの光が２つの偏光シートの間を通過する際にその光の反射又は屈折を防止して偏光損失を防止する機能を提供する。しかしながら、この接着剤は、この機能を達成するように可撓性被覆層と大型基板との間に適切に挟装されなければならない。この構成では、光は第１の偏光子によって偏光され、この構造を通過する際に影響を受けないため、第２の偏光子は、ＬＣＤパネル間の領域に光が一切放出されないように、バックライトから隣接するＬＣＤパネル間の間隙を通過する光を有効に吸収する。この材料の目的が、タイルの間の領域の付近においてバックライトによって放出される光が一切デバイスを通過しないことを確実にすることであるため、この材料の透明性については論じられておらず、したがってこの材料は不透明である可能性がある。また、この方式の充填材はＵＶ硬化性であり、そのため、ＬＣＤタイルの両側及びそれらの間に配置される接着剤を硬化するために、光をデバイス内に通すことが可能でなければならない。

「Flat Panel Displays having Tiles and Visually Imperceptible Gaps There Between」と題する特許文献２もまた、ＬＣＤタイル状構造について記載している。ＬＣＤタイル及び他の光学部品と共に接着層が、背面基板と正面カバープレートとの間に配置されている。この特許において述べられているように、タイル間隙の上にマスキング要素が配置され、光がバックライトからＬＣＤパネル間の間隙内に入ることが防止される。この場合もまた、この構成により、バックライトから放出される光がＬＣＤパネルタイル間に現れることが防止される。

ＯＬＥＤディスプレイデバイスもまた、普及してきており、タイル状ディスプレイシステムで採用されている。発光素子を形成する発光材料の薄膜を組み込んだ発光ダイオード（ＬＥＤ）は、フラットパネルディスプレイデバイスにおいて多くの利点を有し、光学系において有用である。Tang他による特許文献３は、有機ＬＥＤ発光素子のアレイを含む有機ＬＥＤ（ＯＬＥＤ）カラーディスプレイを示している。代替的に、無機材料が採用され、多結晶半導体マトリックスに燐光体結晶又は量子ドットを含むことができる。発光薄膜材料に対する電荷の注入、輸送又は遮断を制御するために、有機材料又は無機材料の他の薄膜も採用することができ、それは本技術分野において既知である。それらの材料は、封入するカバー層又はカバープレートと共に、電極間の基板上に配置される。電流が発光材料を通過するときに、画素から光が放出される。放出される光の周波数は、使用される材料の性質によって決まる。こうしたディスプレイでは、光は、基板を通じて放出される（ボトムエミッター）か若しくは封止カバーを通じて放出される（トップエミッター）か又は両方を通るように放出される。

ＬＣＤタイル状ディスプレイシステムの光学構造は、通常、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）デバイス等の面発光エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）デバイスの光学構造に十分に適合されておらず、それは、限られた光路内における交差偏光子及び液晶変調器の使用が、ＥＬディスプレイからの光の直接変調及び放出とは基本的に異なるためである。タイル状ＬＣＤでは、光は、バックライトから放出され、タイル内のＬＣＤによって変調されずにパネル間に放出される。しかしながら、ＥＬデバイスでは、光は、各タイル内に放出され、タイル間の領域内には放出されない。更に、ＬＣＤでは、バックライトからの光は、ＬＣＤパネルを通過する際に基板に対して垂直に向けられる。しかしながら、ＥＬデバイスの基板に入る光の角度は、通常、ランバート分布を有し、すなわち、光は、基板表面に非常に近い面においてすべての方向に等しく放出される。したがって、ＥＬデバイスタイル内に放出される光は、全方向に伝わってＯＬＥＤの基板に入る。ＥＬデバイスは、近ランバート分布に従って基板内に光を放出する、高屈折率発光材料を採用するため、放出された光の大部分（例えば５０％を上回る）は、通常、全内部反射に起因してデバイス内に閉じ込められ、したがって、デバイス効率を低減させる。特に、デバイスから放出されるのとおよそ同じ量の光が、デバイス基板に閉じ込められる。この光は、基板を通って移動し、基板の縁から放出される。

ＥＬデバイスを採用するタイル状ディスプレイシステム、特にＯＬＥＤディスプレイもまた知られている。「Display Tile Structure Using Organic Light Emitting Materials」と題する特許文献４には、回路基板としての役割も果たす単一基板上に製作されたタイル状ディスプレイ構造について記載されている。しかしながら、この設計には、タイル内の画素間距離が、タイル間と同じである必要がある。Ricks他は、特許文献５において、広げ、折り畳み、折り曲げかつ丸めることができるディスプレイのためのオーバーラップしているタイル素子について記載している。しかしながら、こうしたオーバーラップ領域には、タイル構造が可撓性を有しかつ非平面であることが必要である。特許文献６には、タイル電子相互接続方法が記載されている。しかしながら、これらの開示のいずれも、タイル間の光漏れの問題に対処していない。

「Providing Optical Elements over Emissive Displays」と題する特許文献７には、各々が表示された画像全体の一部に寄与する、複数の隣接したタイルから形成されたＥＬディスプレイが記載されている。この特許では、光学素子は、画素間に選択的に配置されることによりディスプレイの光学性能を向上させ、ディスプレイにわたるカバーガラスが厚くなるのを促進する可能性がある。その開示は、タイル間の光を吸収するために黒いストリップを使用することを述べている。この黒いストリップがあることにより、各タイルの縁を通して放出される光が目に見えることが防止される。不都合なことには、ディスプレイにこうした遮蔽が備えられ、或る角度で見られる場合、その吸収体は、黒いストリップの両側の画素を不明瞭にする可能性があり、それらの角度で知覚できる継目が生じる。

米国特許第５，８３８，４０５号明細書 米国特許第６，０９７，４５５号明細書 米国特許第６，３８４，５２９号明細書 米国特許第６，４９８，５９２号明細書 国際公開第２００７／０００１９２７号明細書 国際公開第２００６／０２７７２７号明細書 米国特許第６，８７３，３８０号明細書

したがって、ＥＬデバイスの外観がタイル内とタイル間との両方において一貫するように、ＥＬフラットパネルディスプレイシステムの発光均一性を向上させるタイル状ＥＬシステムが必要とされている。理想的には、こうしたデバイスはまた、周囲光からの反射の低減ももたらす。

この必要性は、発光均一性を向上させると共に周囲光からの反射を低減するタイル状エレクトロルミネッセンスデバイスであって、
（ａ）第１のエレクトロルミネッセンスデバイスタイル及び第２のエレクトロルミネッセンスデバイスであって、該第１のデバイスタイルの縁と該第２のデバイスタイルの縁との間に間隙を残して、該第１のデバイスタイルの該縁の一部は該第２のデバイスタイルの該縁の一部に隣接し、各デバイスタイルは、屈折率及び透明度を有する基板と、実質的にランバートである分布に従って光を放出するエレクトロルミネッセンスダイオードとを備え、それにより、光は、前記第１のタイルの前記基板の表面に対する傾斜角に沿ってかつ前記第１のデバイスタイルの前記縁を通して向けられる、第１のエレクトロルミネッセンスデバイスタイル及び第２のエレクトロルミネッセンスタイルと、
（ｂ）隣接する前記第１のデバイスタイルの前記縁と前記第２のデバイスタイルの前記縁との間の前記間隙内に位置する充填材であって、屈折率及び透明度が、前記第１のデバイスタイルの前記基板及び前記第２のデバイスタイルの前記基板の前記屈折率及び前記透明度に一致し、それにより、第１の傾斜角度範囲内で前記第１のデバイスタイルの前記エレクトロルミネッセンスダイオードによって生成される前記光は、吸収されるか又は前記第２のデバイスタイルの前記基板の縁を通過する前に、前記第１のデバイスタイルの前記基板の前記縁を通り、該充填材を通り、前記第２のデバイスタイルの前記表面内に入り、第２の傾斜角度範囲内で前記第１のデバイスタイルの前記エレクトロルミネッセンスダイオードによって生成される光は、前記第２のデバイスタイルの前記基板の正面を通って放出される前に、前記第１のデバイスタイルの前記基板の前記縁を通り、該充填材を通り、前記第２のデバイスタイルの前記基板内に入る、充填材と、
を具備する、タイル状エレクトロルミネッセンスデバイスによって満たされる。

本発明には、隣接するＥＬデバイス間の境界が、広範囲の視角にわたって見た時にそれほど目に見えないという利点がある。本発明によるＥＬデバイスは、外観が主にデバイスから放出される光によって影響される、暗い視環境において、かつ外観が反射された周囲光によって更に影響を受け、本発明が反射を低減する、周囲照度が高い環境において有用である。本発明は、発光均一性を向上させて、単一の大型ＥＬデバイス内への複数のより小さいＥＬデバイスのタイル状配置を可能にすることができ、それによりタイル間のＥＬデバイスの外観をタイル内の外観と一貫させることができる。これにより、マーケティングでの情報伝達及び広い会場での情報伝達等の市場に対し高品質な大型ＥＬデバイスを可能にすることができる。

本発明の一実施形態によるタイル状ディスプレイの断面図である。 本発明の一実施形態による基板表面に対し低角度で放出された光線の経路の図である。 従来技術による基板表面に対し同じ低角度で放出された光線の経路の図である。 空気によって分離された２つの基板間の間隙の近くにおける放出された光の明るい線を示す、写真によるタイル状ＥＬデバイスの図である。 ２つの基板間の間隙の領域における均一な発光を示す、本発明の一実施形態のタイル状ＥＬデバイスの写真の図である。 本発明のタイル状ＥＬデバイスを形成する方法を示すフローチャートである。 本発明のデバイスタイルの一実施形態の図である。

図面におけるさまざまな層及び素子は、大幅にサイズが異なっているため、図面は比例尺にはなっていない。

図１を参照すると、本発明は、発光均一性を向上させかつ周囲光からの反射を低減するタイル状エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）デバイス２を提供する。タイル状エレクトロルミネッセンスデバイス２は、少なくとも第１のエレクトロルミネッセンスデバイスタイル４及び第２のエレクトロルミネッセンスデバイス６を有している。第１のデバイスタイル４の縁８の一部は、第１のデバイスタイルの縁８と第２のデバイスタイルの縁１０との間に１つ又は複数の間隙１２を残して、第２のデバイスタイル６の縁１０の一部と隣接している。各デバイスタイル４、６は、それぞれ基板１４、１６と、実質的にランバートである分布に従って光を放出する、基板１４、１６と光学的に接触して形成された少なくとも１つのエレクトロルミネッセンスダイオードとを有している。「光学的に接触して」とは、２つの材料が空隙によって分離されていないことを意味する。したがって、光は、エレクトロルミネッセンスダイオードから基板に入ることができ、基板のエレクトロルミネッセンスダイオードと反対側の面と、基板のエレクトロルミネッセンスダイオードが形成されている面とは反対側の面と接触している、空気等の低屈折率媒体との間の全内部反射により、この基板内に閉じ込められる。基板１４、１６は、各々、屈折率及び透明度を有する。図１に示すように、エレクトロルミネッセンスダイオードは、概して、第１の電極３０ａ、３０ｂ、例えば本技術分野において既知であるＩＴＯ電極と、被覆された発光層３２ａ、３２ｂと、第２の電極３４ａ、３４ｂとを有する。各基板上に単一のダイオードを形成することができるが、一般には、各基板上に複数のダイオードが形成される。ダイオードの各々から放出される光は、近ランバート分布を有し、かつ基板１４の表面３６の非常に近くで生成されるため、ベクトル１８、２０、２２を含む広範囲の角度に沿って向けられるように基板１４、１６に入る。

図２に示すように、第１の電極３０ａと第２の電極３４ａとの間の被覆された発光層３２ａ内で生成された光の少なくとも一部は、第１のデバイスタイル４の基板１４の前面４４に対して傾斜した第１の角度範囲４０及び第２の角度範囲４２に沿い、かつ第１のデバイスタイル４の縁８を通るように向けられる。この光の他の部分、例えば図１のベクトル１８、２０に沿って向けられた光は、基板の表面に対して垂直に、又は他の傾斜角度で放出され、第１のＥＬデバイスタイル４の基板１４の前面４４又は背面を通過する。基板１４、１６は、縁８、１０に沿って互いに隣接しており、単一のスーパー基板（super substrate）２６に取り付けられている。スーパー基板２６は、デバイスタイルの複数の基板（例えば基板１４及び１６）の上に配置され、複数の基板を固定する基板を提供する。

隣接する第１のデバイスタイル４の縁８と第２のデバイスタイル６の縁１０との間の間隙１２に、充填材２４が配置されている。充填材２４は、屈折率及び透明度が、第１のデバイスタイル４の基板１４及び第２のデバイスタイル６の基板１６の屈折率及び透明度に一致し、それにより、第１の傾斜角度範囲４０内の第１のデバイスタイル４のエレクトロルミネッセンスダイオードによって生成される光は、吸収されるか又は第２のデバイスタイルの基板１６の縁を通過する前に、第１のデバイスタイル４の基板１４の縁８を通過し、充填材２４を通過し、第２のデバイスタイル６の基板１６内に入り、第２の傾斜角度範囲４２内の第１のデバイスタイル４のエレクトロルミネッセンスダイオードによって生成される光は、第２のデバイスタイル６の基板１６の正面４４を通って放出される前に、第１のデバイスタイル４の基板１４の縁８を通過し、充填材２４を通過し、第２のデバイスタイル６の基板１６内に入る。

充填材２４の透明度が基板１４、１６の透明度に「一致する」と言うためには、充填材２４の透明度が基板１４、１６の透明度におよそ等しいことが必要である。基板は、一般に、通常透明度が９０パーセントを上回るガラスから形成されるが、基板を、より透明度が低いが、依然として光を通すことができる、着色ガラス又は他の材料から形成することができる。本発明に関して、充填材２４の透明度は、基板１４、１６の透明度におよそ等しくあるべきであり、好ましくは、基板の透明度との相違が１０パーセントを超えない透明度を有する。好ましくは、充填材２４は、透明度が、基板１４、１６の透明度の４パーセント以内である。充填材２４の透明度は、基板１４、１６の透明度に略等しいことが重要である。しかしながら、充填材２４の透明度がスーパー基板２６の透明度に一致することは必要ではない。充填材２４の透明度が基板１４、１６の透明度に一致するという要件は、光を放出するとき、１つのＥＬデバイスタイルにおいて第２の角度範囲４２内で生成され、かつ隣接するＥＬデバイスタイル内に入ることができるように放出される光と同程度の光が、固体基板を通過するのと同じ比率で充填材２４を通過することが必要である、という事実から生じている。このように充填材２４の透明度が基板１４、１６の透明度に一致することにより、１つのＥＬデバイスタイル内で放出された光が、隣接するデバイスタイルに入りこの隣接するデバイスタイルの前面４４から出る前に、第１のデバイスタイル４の縁８に遭遇することなく第１のデバイスタイル４から放出される、同じ角度で放出される光と、およそ同じ強度を有することができる。したがって、この要件により、タイル状デバイスのタイルの前面を横切って放出される光の均一性が向上する。

また、本発明で重要なのは、基板１４、１６及び充填材２４の屈折率が一致するため、充填材２４と接触している第１の基板１４の縁８に遭遇する傾斜光の角度が、基板１４の縁６、充填材２４、及び同様に充填材２４に接触している第２の基板１６の縁１０を通過する際に比較的変化しないままである、という事実である。第１の基板１４から漏れ出た光が第２の基板１６から漏れ出るのを可能にすることに加えて、他の理由でこの関係は重要である。ＥＬダイオードが形成される第１のデバイスタイル４の基板１４において光が生成される第１の角度範囲４０を示す、図２に追加の理由を示す。この第１の角度範囲４０内で生成される光線は、低角度で基板１４に入り、したがって第１のデバイスタイル４の縁８を通過する。充填材２４の屈折率が第１のデバイスタイル４の基板１４の屈折率に等しいため、光線は屈折せず、障害なしに充填材２４内に入り、充填材２４を通過する。同様に、充填材２４の屈折率が第２のデバイスタイル６の基板１６の屈折率に一致するため、光線は、第２のデバイスタイルの基板の縁１０に遭遇するときに屈折せず、遮られずに基板１６に入る。そして、この光線は、スーパー基板２６の屈折率が基板１６の屈折率に一致するとすれば、スーパー基板２６に入る。スーパー基板２６は、上面２６ａを有し、上面２６ａは、スーパー基板２６と、隣接する物質２６ｂ、例えば空気との間の境界面である。隣接する物質２６ｂの屈折率は、スーパー基板２６の屈折率より低い。したがって、スーパー基板２６は、スーパー基板２６の垂線に対して臨界角を有している。光線は、この臨界角を上回る（臨界角より垂線から遠い）角度でスーパー基板２６の上面２６ａに遭遇する場合、デバイス内に反射されて戻り、タイル状ＥＬデバイス６の縁を通って出る前にデバイスの長さを進み、それにより、ユーザーにはこの光線は見えない。したがって、スーパー基板２６の上面２６ａの臨界角を上回る入射角を有する光は、第２の基板１６内に閉じ込められ、間隙１２の位置の近くで第１のデバイスタイル４の基板１４又は第２のデバイスタイル６の基板１６のいずれからも放出されない。

タイル状ＥＬデバイス内でＥＬダイオードが形成されている第１のＥＬタイル４の基板１４の表面に対して低角度で放出される光の閉じ込めは、間隙が空気で充填されている従来技術のデバイスとは異なる。図３を参照すると、間隙１２が、屈折率が基板１４、１６の屈折率と一致しない空気等の物質で充填されている、従来技術によるデバイスが示されている。図３に示すように、光線４８が、第１の電極３０ａと第２の電極３４ａとの間のこのデバイスのエレクトロルミネッセンス層３２ａから、前の段落において説明したように第１の角度範囲４０内の光線と同様にかつ同じ角度で放出されるとき、傾斜光は、第１の基板１４の縁８を通過する際、その角度が変化する。この角度の変化は十分大きいので、光線は図示するように第２の基板の縁に遭遇しないが代りにスーパー基板２６に遭遇する。この例では、光線４８は、この場合もまた、スーパー基板２６に入る際に屈折し、スーパー基板２６から漏れ出ることができる角度で、スーパー基板２６の上面２６ａに遭遇する。したがって、ユーザーは、間隙１２の位置の近くでデバイス内に発生する光線を知覚する可能性がある。光線の角度は、光線が第２の基板１６に入るようなものであっても、依然として間隙１２に入りかつそこから出る際に変えられる。したがって、光線４８は、第２の基板１６から漏れ出て、ユーザーにより、間隙１２の領域においてデバイスから発生しているものとして知覚される可能性がある。

本発明のＥＬデバイスでは、ＥＬダイオードから放出される光のかなりの部分が、全内部反射のために基板内に閉じ込められる。したがって、基板の縁における屈折率の変化により、光の角度の変化に応じてタイル状ＥＬデバイスから漏れ出る光は、タイル状ＥＬデバイス内の他の位置で放出される光よりはるかに大きい。この屈折率の変化により、表示画像内に明るい線が現れる。間隙１２内に、屈折率が基板の屈折率に一致する充填材２４を配置することにより、デバイスの基板内に閉じ込められる光は、間隙が存在しないかのようにデバイスから漏れ出ることができる。

タイル状ＥＬデバイス２はまた、スーパー基板２６も有することができ、スーパー基板２６は、第１のデバイスタイル４の基板１４及び第２のデバイスタイル６の基板１６の上に配置されかつそれらに取り付けられ、タイル状エレクトロルミネッセンスデバイス２が形成される。スーパー基板２６は、好ましくは、可撓性材料から形成され、屈折率がスーパー基板の屈折率及び基板の屈折率に一致するエポキシ又は接着剤を用いて、基板１４、１６の上部に接着される。このスーパー基板２６は、紫外線（ＵＶ）光がデバイスに入るのを遮断することができる。いくつかの実施形態では、このスーパー基板２６は、３８０ｎｍを下回る波長の光を吸収又は反射する可撓性基板から形成される。例えば、スーパー基板２６を、ポリエチレン２，６−ナフタレート（ＰＥＮ）等の材料から作製することができる。このＵＶ遮断層は、好ましくは、タイル状ＥＬデバイス２からの周囲光の反射を低減する役割を果たすことも可能である。

スーパー基板２６がＵＶ遮断性である必要性は、２つの別個の要件から生じている。第１に、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）材料を含む多くのＥＬ材料は、ＵＶ光に影響されやすい。この光は、材料のフォトルミネッセンスをもたらす可能性があり、それは、タイル状ＥＬデバイスがディスプレイである場合に特に望ましくなく、それは、デバイスにおける各ＥＬダイオードがフォトルミネッセンスをもたらす可能性があり、それによりダイオードの黒レベルが増大し、ディスプレイのコントラストが低下するためである。これらのＥＬ材料のＵＶ露光はまた、それによってこれらのデバイス内の材料が崩壊し、材料の有効耐用年数が低減する可能性があるため、望ましくない。第２に、本発明に対して最も重要なことには、充填材２４は、通常、ポリマー材料から形成され、これらのポリマー材料は、通常、ＵＶ光がある場合崩壊し、それにより、ＵＶ光によって材料は、可視スペクトルの緑色部分から赤色部分における光を反射し始めることになる。これらの材料は、この崩壊によって「黄変する」ため、透明度を喪失し、より不透明になる。したがって、この「黄変」により、本出願における充填材２４の有効性が低減し、第２の傾斜角度範囲４２内の光がこの充填材２４により基板によって濾過されるより多く濾過されるため、タイル状ＥＬデバイスを軸外で見るときに視覚的に暗い帯が導入される可能性があり、第２の傾斜角度範囲４２内で放出される光の強度が低減する。

１つの特定の例では、ＥＬダイオードは、基板からエレクトロルミネッセンスダイオードとは反対側に配置される反射要素を形成するように、反射性の第２の電極３４ａ、３４ｂを有することができる。この実施形態では、スーパー基板２６は円偏光子である。既知の円偏光子は、ＵＶ遮断機能を提供し、更に、周囲光からの反射を低減する。偏光子を備え反射要素を有する構成では、周囲環境からタイル状ＥＬデバイス２に入る光は、基板に入る際に円偏光される。そして、それは、基板１４、１６を通してＥＬダイオード内に透過し、ＥＬダイオードから出る前に第２の電極３４ａ、３４ｂから反射され、基板１４、１６を通り、２度目にスーパー基板２６に入り、そこで円偏光子によって吸収されることが可能である。本発明の実施形態では、周囲光は、交互に、円偏光子を通り（そこで偏光され）、第１のデバイタイル４の縁８を通り、充填材１２を通り、第２のデバイスタイル６に入った後にＥＬダイオードに入り、第２のデバイスタイル６の第２の電極３４ｂから反射され得るか、又は、それは、反射され、その後、第１のデバイスタイルの縁８を通り、充填材２４を通り、第２のデバイスタイル６内に入る。いずれの場合も、光は反射されるため、その偏光は、デバイスを通過する際に変更されず、円偏光子に遭遇すると吸収される。この種のデバイスでは、タイル状ＥＬデバイスのＥＬダイオードと同じ側において、充填材２４の上に充填材２４と光学的に接触して反射要素２８を形成することが望ましく、したがって、図１に示すように、反射要素２８は、充填材２４を通過する光を反射することができる。

本発明の実施形態において、スーパー基板２６と基板１４、１６及び充填材２４との間の境界面における光の閉じ込めを防止するために、スーパー基板２６の屈折率が、充填材２４と同様に基板１４、１６の屈折率に一致することが望ましい。スーパー基板２６の透明度が基板１４、１６又は充填材２４の透明度に一致することは必要ではない。

この開示において、「傾斜角度」という用語は、１つ又は複数のＥＬダイオードと接触している基板の表面に対して垂直でない任意の角度である。この表面は、通常、基板の最も面積の広い表面である。本発明において特に重要なのは、ＥＬダイオードが形成される基板の表面に対して低角度で放出される光であり、それによりその光は、基板のＥＬダイオードと反対側の表面を通って放出されず、代りに、別の基板の縁に隣接している基板の縁に遭遇する。この特性を有している傾斜角度の範囲は、特に、基板の厚さによって決まる。有用であるために、本発明の基板は、有限厚さを有するべきであり、概して最小厚さが０．１ｍｍであるが、より一般的には厚さは０．５ｍｍ〜１．０ｍｍとなり、本発明では、厚さが１．０ｍｍを上回る基板を有するデバイスの場合は値がより大きくなる。

本発明において、「隣接している」という用語は、２つの基板を、一方の基板の縁の一部が第２の基板の縁の一部に近接しているように物理的に配置することを指定するように定義される。各基板の少なくとも１つの表面は、共通面にあることが望ましい。これらの２つの基板を、近接して位置している縁部分に沿ったいくつかの位置において物理的に接触させることができるが、これは必須ではない。実際には、近接して配置されている縁部分の間に少なくとも幾分かの間隙が存在することが必要である。

本発明において、「遮られない」という用語は、光が基板の縁を通過することを述べるために使用する。本発明では、隣接しているタイル間に充填材を配置するときに間隙からすべての気泡を除去することは困難であり、充填材の屈折率を基板の屈折率に正確に一致させることは困難であることが認識される。したがって、わずかな屈折が発生する可能性があり得る。本発明において、「遮られない」という用語は、平均して、基板の縁に遭遇したときに光の角度の変化が１０度を超えないように定義される。本開示において、充填材の屈折率が基板の屈折率に「一致する」という言うとき、２つの材料間の境界面を通過する光線は、著しく屈折せず、２つの材料の間を遮られずに通過する。

本発明の有用性を説明するために、図４は、空気が充填された間隙に共に隣接する２つの基板を含むディスプレイの写真の図を示す。この画像に示すように、空隙の領域において目に見える垂直線５０がある。このタイル状ＥＬディスプレイを見るとき、この明るい垂直線は、種々の視角で単一の明るい線又は一対の明るい線として現れる可能性があり、それは、略あらゆる角度から見えるが、いくつかの角度において他の角度よりよく見えることが多い。図５は、基板の間の間隙を充填するために液体ベンジルアルコールが用いられる場合の同じディスプレイの画像を示す。ベンジルアルコールは、屈折率が１．５４であり、それはガラス基板の屈折率（例えば１．５）に近い。この例における基板の透明度は、ベンジルアルコールの透明度と同様に略１００％であることに留意されたい。この流体は間隙を完全には充填しないが、間隙の位置５２を示すことにより図示するように、この明るい線の可視性を制限する。この画像に示すように、線はこの時、図５の間隙の位置５２においてわずかに見えるのみである。いくつかの角度では、この明るい線は完全に除去されることが実験的に観察された。さらなる実験では、基板の上部と光学的に接触している円偏波子を配置することを含めた。この構成では、図４に示す線５０は、基板の間に空隙がある場合、明確に目に見えるままである。しかしながら、基板の上に円偏波子を配置すると共に、基板間にベンジルアルコールを分配することにより、明るい光が目に見えなくなり、すなわち、２つの基板がいかなるタイル欠陥もなしに単一のディスプレイとして現れた。本発明に従って間隙を充填することにより、充填材が基板間の間隙を十分には充填しないか、又は充填材の面が完全に平坦でない場合であっても、著しい利益を提供することができることに留意されたい。

上記の例における間隙はベンジルアルコールによって充填されたが、同様の結果を、屈折率及び透明度が基板の屈折率及び透明度に一致するさまざまな材料で間隙を充填することにより、同様の結果を得ることができる。当業者には、適切な材料が明らかとなろう。

ＥＬ発光層３２ａ、３２ｂ（図１）の後方に反射面を採用するＥＬデバイスタイルでは、円偏光子の使用は、光線がＥＬダイオードから充填材２４を通る際の光線の方向にはほとんど影響を与えない。しかしながら、円偏光子は、周囲環境からディスプレイに入り、基板１４、１６を通過してＥＬダイオード内に入る光が、屈折することなく基板１４、１６を通って戻るときに表面から反射するのを防止することにより、周囲環境からの反射光の可視性を低減する。この環境光は、ＥＬダイオード内又はその後方の反射面から反射するとき、基板１４、１６を通って戻り、２回目に円偏光子に遭遇することができ、そのときに吸収される。基板１４、１６間の間隙１２内に充填材２４がない場合、光は、基板１４、１６間の間隙１２を通過する際に屈折し、この周囲光の偏光は変化する。したがって、周囲光を除去する反射面と共に円偏光子の有効性が低減する。本発明の一実施形態によれば、ＥＬ発光層の後方の反射面、及び屈折率が基板の屈折率に一致する基板間の充填材との円偏光子の組合せにより、周囲光の大部分のタイル状ＥＬデバイスからの反射が防止される。

いくつかの実施形態、基板１４、１６間の間隙１２が相対的に大きい（すなわち、物理的な幅がＥＬダイオードのうちの１つの最小寸法より大きい）特定の実施形態では、充填材２４の上に反射要素２８を配置することが有用である場合があり、それは、これにより、光がディスプレイの後方から間隙１２を通ってディスプレイの正面まで進むのを防止し、この領域に遭遇する、ＥＬタイル内で生成された光をディスプレイの正面に向かって反射し、ＥＬダイオードの後方の反射領域と同様に周囲光を反射するためである。しかしながら、タイル状ＥＬデバイスのスーパー基板２６と反対側に配置された側において、いかなる層も充填材２４と接触して配置される必要はない。

基板１４、１６としてガラス又は透明アクリルを採用するデバイスでは、充填材２４を形成するために有用な材料は、概して、基板１４、１６間の間隙内に堆積された後に硬化する流体を含む。この流体は、隣接する第１のデバイスタイル４の縁の部分８と第２のデバイスタイル６の縁の部分１０との間の間隙１２を充填することができるように、概して、粘度がおよそ１センチポイズ〜１０００センチポイズであるべきである。この流体は、好ましくは、ＵＶ光露出又は可視光露出及び熱を含む、光学的露出によって硬化する接着剤である。この材料が、可視光又は熱を用いて硬化可能であることが有用であり、それは、この光又は熱を、ＥＬデバイスタイルによって直接提供することができるためであり、外部の熱及びＵＶ光への露出は、いくつかのＥＬ材料、特に有機発光材料における崩壊をもたらすことが知られているためである。硬化の後、材料の屈折率は、基板の屈折率に略等しく、好ましくは１．４〜１．６、より好ましくは１．４８〜１．５５であるべきである。この充填材２４を形成するために用いることができる既知の材料には、Ｄｙｍａｘ製のＭｕｌｔｉ−Ｃｕｒｅ ＯＰ−２４ ＲｅｖＢ光学接着剤、Ｕｌｔｒａ Ｌｉｇｈｔ−Ｗｅｌｄ ＯＰ−２９Ｖシリーズ光学接着剤及びＵｌｔｒａ Ｌｉｇｈｔ Ｗｅｌｄ ＯＰ−４−２０６３２シリーズＵＶ／可視光硬化性光学接着剤が挙げられる。他の有用な材料は、光学透明ＵＶ硬化性ポリマー、非黄変性接着剤であるＵＶ１７−７ＬＲＩを製造する、Ｍａｓｔｅｒ Ｂｏｎｄを含む他の製造業者から販売されている。これらの材料はすべて、屈折率が１．４８〜１．５５である。

再び図４を参照すると、目に見える垂直線５０の幅は、基板１４、１６の厚さによって決まる。したがって、充填材２４の使用は、特に、厚い基板に対して、かつ小型ＥＬダイオードを有するタイル状ＥＬデバイスに対して有用である。図７は、本発明の２つの基板１４、１６を示す。これらの基板１４、１６は厚さ７６を有している。概して、これらの基板１４、１６の厚さ７６は０．５ｍｍ〜１．０ｍｍであるが、これらの基板１４、１６は、いくつかの実施形態でははるかに厚い。これらの基板１４、１６の厚さ７６が増大すると、目に見える垂直線５０は厚さが増大する可能性があり、したがって、近距離から見るとより目に見える可能性がある。タイル状ＥＬデバイスは、デバイス内に形成されるＥＬダイオードが小さいときは特に欠陥がないことも重要である。例えば、図６に記載するプロセスでは、各基板の上にＥＬダイオード７２のアレイが形成されることにより、ＥＬディスプレイデバイスが形成される。これらのＥＬダイオードは、寸法、例えば７４が、電極（すなわち図１の３０ａ、３０ｂ、３４ａ及び３４ｂ）の分割によって画成される。図７は、ＥＬダイオード７２の最小寸法を通るＥＬデバイスタイルの断面を示し、それにより、寸法７４は、ＥＬデバイスタイルの各々及び結果として得られるタイル状ＥＬデバイスにおけるＥＬダイオード７２の最小寸法となっている。本発明の実施形態は、ＥＬダイオード２７の最小寸法に対する基板厚さ７６の比が比較的大きい場合に特に有用である。特に、充填材２４は、エレクトロルミネッセンスダイオードの最小寸法が基板の厚さの５倍未満であるときはいつでも基板１４、１６の間に配置されることが特に望ましい。

本発明のタイル状エレクトロルミネッセンスデバイスを形成する方法は、図６に示すステップを含むことができる。図示するように、本方法は、複数のＥＬデバイスタイルを提供すること（６０）を含むことができ、各デバイスタイルは、屈折率を有する基板と、実質的にランバートである分布に従って光を放出するエレクトロルミネッセンスダイオードとを有しており、それにより、光は、第１のＥＬタイルの基板の表面に対して傾斜角度に沿ってかつ第１のデバイスタイルの縁を通るように向けられる。ＥＬデバイスタイルのうちの任意の１つより大きいスーパー基板を提供する（６２）。第１のデバイスタイルの縁の一部が第２のデバイスタイルの縁の一部に隣接し、それにより、第１のデバイスタイルの縁と第２のデバイスタイルの縁との間に間隙が形成されるように、ＥＬデバイスタイルをスーパー基板に接着する（６４）。屈折率が各デバイスタイル内の基板の屈折率に一致する充填材を、ＥＬデバイスタイルの隣接する縁の間に配置し（６６）、充填材を硬化させる(６８)。任意に接続を提供する（７０）。

この方法では、スーパー基板はいくつかの実施形態において円形偏光子である。いくつかの実施形態では、ＥＬデバイスタイルは搬送シートに取り付けられ、硬化性流体がＥＬデバイスタイルの隣接する縁の間に配置され、スーパー基板をデバイスタイルに積層させることによって該スーパー基板を貼り付ける前に、硬化されて充填材を形成する。代替の実施形態では、ＥＬデバイスタイルを円形偏光子に積層した後、デバイスタイルの隣接する縁の間に硬化性流体を配置し、硬化性流体を硬化させて充填材を提供する。

本発明の一方法によりタイル状ＥＬデバイスを形成する方法には、デバイスタイルの各々と適切な駆動電極との間に電気的接続を提供すること（７０）が含まれる。ＥＬダイオードは、必ずしも保護シートで被覆されないため、各ＥＬデバイスタイル上の電気的接続は、ＥＬデバイスタイルがスーパー基板に取り付けられ基板間に充填材が形成された後にアクセス可能であるべきである。したがって、これらの接続は、本発明のタイルＥＬデバイスの組立て後に形成されることが多い。いくつかの実施形態では、特にＯＬＥＤデバイスの場合、電気的接続を保護するために追加の保護障壁を提供するか、又はＥＬデバイスに追加の物理的保護を提供する必要がある。したがって、スーパー基板の反対側に配置されたタイル状ＥＬデバイスの上にカバーが設けられる。このカバーは、タイル状ＥＬデバイスの縁に取り付けられるか、又はＥＬデバイスタイルの角に若しくはデバイスタイル間の継目全体にわたる等、多数の箇所でタイル状ＥＬデバイスと接触させ、追加の物理的保護を提供するように接続されることが多い。これらのデバイスでは、反射要素２８は、２つの基板の間の密封封止を提供し、この追加の保護障壁は、好ましくは、タイル状ＥＬデバイス全体にわたって略密封封止を提供する。この略密封封止を、タイル状ＥＬデバイスのＥＬダイオードの上に例えばステンレス鋼カバーを配置し、タイル状ＥＬデバイスの縁において基板の縁に封止を提供し、電気的接続用の外部接続を提供することによって提供することができる。ＥＬダイオード内のＥＬ材料を湿気から更に隔離するために、カバーとタイル状ＥＬデバイスとの間に乾燥剤を含む材料が配置されることが多い。

本発明は、或る特定の好ましい実施形態を特に参照しながら詳細に説明されてきたが、本発明の精神及び範囲内で変形及び変更を実施できることは理解されよう。

２ タイル状ＥＬデバイス
４ 第１のＥＬデバイスタイル
６ 第２のＥＬデバイスタイル
８ 第１のデバイスタイルの縁
１０ 第２のデバイスタイルの縁
１２ 隣接するデバイスタイル間の間隙
１４ 第１のデバイスタイルの基板
１６ 第２のデバイスタイルの基板
１８ ベクトル
２０ 傾斜ベクトル
２２ 傾斜ベクトル
２４ 充填材
２６ スーパー基板
２６ａ 上面
２６ｂ 隣接する物質
２８ 反射要素
３０ａ、３０ｂ 第１の電極
３２ａ、３２ｂ 被覆された発光層
３４ａ、３２ｂ 第２の電極
３６ 基板の表面
４０ 第１の傾斜角度範囲
４２ 第２の傾斜角度範囲
４４ 基板の前面
４８ 光線
５０ 目に見える垂直線
５２ 間隙の位置
６０ ＥＬデバイスタイルを提供するステップ
６２ スーパー基板を提供するステップ
６４ ＥＬデバイスタイルを接着するステップ
６６ 充填材を配置するステップ
６８ 充填材を硬化させるステップ
７０ 電気的接続を提供するステップ
７２ ＥＬダイオード
７４ 寸法
７６ 基板厚さ

Claims (11)

1. 発光均一性を向上させると共に周囲光からの反射を低減するタイル状エレクトロルミネッセンスデバイスであって、
   （ａ）第１のエレクトロルミネッセンスデバイスタイル及び第２のエレクトロルミネッセンスデバイスであって、該第１のデバイスタイルの縁と該第２のデバイスタイルの縁との間に間隙を残して、該第１のデバイスタイルの該縁の一部は該第２のデバイスタイルの該縁の一部に隣接し、各デバイスタイルは、屈折率及び透明度を有する基板と、実質的にランバートである分布に従って光を放出するエレクトロルミネッセンスダイオードとを備え、それにより、光は、前記第１のタイルの前記基板の表面に対する傾斜角に沿ってかつ前記第１のデバイスタイルの前記縁を通して向けられる、第１のエレクトロルミネッセンスデバイスタイル及び第２のエレクトロルミネッセンスタイルと、
   （ｂ）隣接する前記第１のデバイスタイルの前記縁と前記第２のデバイスタイルの前記縁との間の前記間隙内に位置する充填材であって、屈折率及び透明度が、前記第１のデバイスタイルの前記基板及び前記第２のデバイスタイルの前記基板の前記屈折率及び前記透明度に一致し、それにより、第１の傾斜角度範囲内で前記第１のデバイスタイルの前記エレクトロルミネッセンスダイオードによって生成される前記光は、吸収されるか又は前記第２のデバイスタイルの前記基板の縁を通過する前に、前記第１のデバイスタイルの前記基板の前記縁を通り、該充填材を通り、前記第２のデバイスタイルの前記表面内に入り、第２の傾斜角度範囲内で前記第１のデバイスタイルの前記エレクトロルミネッセンスダイオードによって生成される光は、前記第２のデバイスタイルの前記基板の正面を通って放出される前に、前記第１のデバイスタイルの前記基板の前記縁を通り、該充填材を通り、前記第２のデバイスタイルの前記基板内に入る、充填材と、
   を具備する、タイル状エレクトロルミネッセンスデバイス。
2. 前記第１のデバイスタイル及び前記第２のデバイスタイルの上に配置されたスーパー基板であって、紫外光が前記タイル状エレクトロルミネッセンスデバイスに入るのを遮断する、スーパー基板を更に具備する、請求項１に記載のタイル状エレクトロルミネッセンスデバイス。
3. 前記第１のデバイスタイル及び前記第２のデバイスタイルの上に配置されるスーパー基板であって、周囲光からの反射を低減するように選択される円偏光子であるスーパー基板を更に具備する、請求項１に記載のタイル状エレクトロルミネッセンスデバイス。
4. 各エレクトロルミネッセンスデバイスタイルの前記基板は厚さを有し、各面発光エレクトロルミネッセンスダイオードデバイスタイルはエレクトロルミネッセンスダイオードを含み、各エレクトロルミネッセンスダイオードは、最小寸法が前記基板の厚さの５倍未満である、請求項１に記載のタイル状エレクトロルミネッセンスデバイス。
5. 各エレクトロルミネッセンスデバイスタイルは、前記基板から前記エレクトロルミネッセンスダイオードとは反対側に配置された反射要素を更に含む、請求項１に記載のタイル状エレクトロルミネッセンスデバイス。
6. 前記タイル状ＥＬデバイスの、前記充填材を通過する光を反射する前記エレクトロルミネッセンスダイオードと同じ側に位置する反射要素を更に含む、請求項５に記載のエレクトロルミネッセンスデバイス。
7. 前記充填材の前記屈折率は前記基板の前記屈折率の１０％以内である、請求項１に記載のタイル状エレクトロルミネッセンスデバイス。
8. 前記基板は透明であり、前記充填材は硬化すると透明である、請求項１に記載のタイル状エレクトロルミネッセンスデバイス。
9. 前記充填材は、熱硬化流体接着剤又は放射線硬化流体接着剤から形成される、請求項１に記載のタイル状エレクトロルミネッセンスデバイス。
10. 前記エレクトロルミネッセンスダイオードは各々、有機材料から形成される、請求項１に記載のタイル状エレクトロルミネッセンスデバイス。
11. 前記デバイスタイルは同一である、請求項１に記載のタイル状エレクトロルミネッセンスデバイス。

Images