JP2013196854A - 蛍光体基板およびこれを備えた表示装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】表示色が薄くなる現象が生じることを防止した蛍光体基板およびこれを備えた表示装置を提供する。
【解決手段】基板11と、基板11上に設けられた画素12と、画素12を区画する隔壁13と、を備え、画素12は、赤色光による表示を行う赤色サブ画素12Rと、青色光による表示を行う青色サブ画素12Bと、これら2色とは異なる第三色光による表示を行う第三色サブ画素と、を少なくとも含み、赤色サブ画素12Rと青色サブ画素12Bの間隔は、他の画素間の間隔よりも大きいことを特徴とする蛍光体基板10。
【選択図】図1
【解決手段】基板11と、基板11上に設けられた画素12と、画素12を区画する隔壁13と、を備え、画素12は、赤色光による表示を行う赤色サブ画素12Rと、青色光による表示を行う青色サブ画素12Bと、これら2色とは異なる第三色光による表示を行う第三色サブ画素と、を少なくとも含み、赤色サブ画素12Rと青色サブ画素12Bの間隔は、他の画素間の間隔よりも大きいことを特徴とする蛍光体基板10。
【選択図】図1
Description
本発明は、蛍光体基板およびこれを備えた表示装置に関する。
近年、従来主流であったブラウン管を使用した表示装置から、薄型のフラットパネルディスプレイ(FPD)の表示装置へのニーズが高まりつつある。FPDには様々な種類のものがある。例えば、非自発光型の液晶ディスプレイ(LCD)、自発光型のプラズマディスプレイパネル(PDP)、無機エレクトロルミネッセンス(無機EL)ディスプレイ、または、有機エレクトロルミネッセンス(有機EL)ディスプレイ等が知られている。
有機ELディスプレイとしては、青色〜青緑色発光する有機発光層を有する有機EL素子と、有機EL素子からの青色〜青緑色発光を励起光として吸収し、緑色を発光する蛍光体層からなる緑色画素と、前記の青色〜青緑色発光を励起光として吸収し、赤色に発光する蛍光体層からなる赤色画素と、前記の青色〜青緑色発光を励起光として吸収し、青色に発光する蛍光体層、あるいは、前記の青色〜青緑色発光を散乱させる散乱体層からなる青色画素と、を備え、フルカラー発光可能なものが知られている。
上記のような蛍光体層を備えた蛍光体基板を用いた表示装置では、異なる色の画素の光が混ざり易く、その結果、表示色が薄くなる(色薄まり)現象が生じるという問題がった。特に、赤色サブ画素に入射すべき励起光が、青色サブ画素に入射して、赤色サブ画素からの赤色発光に、青色サブ画素からの青色発光が混ざった場合の赤色表示の色薄まりが顕著であった。
このような色薄まりは、例えば、偏光板を含む液晶層から構成される光量変調層と蛍光体基板の距離が大きいために生じると考えられる。すなわち、赤色サブ画素に対応する光量変調層を通過した励起光が、隣り合う他の色のサブ画素に入射し、散乱(蛍光体を励起)してしまうことが一因であると考えられる。
このような色薄まりは、例えば、偏光板を含む液晶層から構成される光量変調層と蛍光体基板の距離が大きいために生じると考えられる。すなわち、赤色サブ画素に対応する光量変調層を通過した励起光が、隣り合う他の色のサブ画素に入射し、散乱(蛍光体を励起)してしまうことが一因であると考えられる。
このような課題を解決した表示装置としては、各画素の開口部の幅を小さくするとともに、マイクロレンズを用いて赤色サブ画素に入射するべき励起光が、隣り合う他の色のサブ画素に入射することを防止したものが知られている(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、各画素の開口部の幅を小さくすると、各サブ画素から発光する光量が少なくなり、表示装置の発光効率が低下するという課題があった。また、マイクロレンズを用いることで、表示装置を構成するための部材が多くなり、コストが嵩むという課題があった。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、開口部が広くて効率が高く、構成する部材も少なくて簡便に表示装置が形成できるとともに、色薄まりの影響を最小限に防止することが可能な蛍光体基板およびこれを備えた表示装置を提供することを目的とする。
本発明の蛍光体基板は、基板と、該基板上に設けられた画素と、該画素を区画する隔壁と、を備え、前記画素は、赤色光による表示を行う赤色サブ画素と、青色光による表示を行う青色サブ画素と、これら2色とは異なる第三色光による表示を行う第三色サブ画素と、を少なくとも含み、前記赤色サブ画素と前記青色サブ画素の間隔は、他の画素間の間隔よりも大きいことを特徴とする。
本発明の蛍光体基板において、前記赤色サブ画素に、励起光源から入射した励起光により赤色光を発する赤色蛍光体層が設けられ、前記青色サブ画素に、前記励起光により青色光を発する青色蛍光体層が設けられ、前記第三色サブ画素に、前記励起光により第三色の光を発する第三色蛍光体層が設けられたことが好ましい。
本発明の蛍光体基板において、前記赤色サブ画素に、励起光源から入射した励起光により赤色光を発する赤色蛍光体層が設けられ、前記青色サブ画素に、前記励起光を散乱させる散乱体層が設けられ、前記第三色サブ画素に、前記励起光により第三色の光を発する第三色蛍光体層が設けられたことが好ましい。
本発明の蛍光体基板において、前記第三色は、緑色であることが好ましい。
本発明の蛍光体基板において、前記画素は、さらに、赤色光、青色光および緑色光と同じか、または異なる第四色光による表示を行う第四色サブ画素を含み、前記赤色サブ画素と前記青色サブ画素は、それぞれの長辺が離隔するように設けられたことが好ましい。
本発明の蛍光体基板において、前記第四色サブ画素に、前記励起光により第四色の光を発する第四色蛍光体層が設けられたことが好ましい。
本発明の蛍光体基板において、前記赤色サブ画素が表示する赤色光の主波長をλr、前記青色サブ画素が表示する青色光の主波長をλb、前記第四色サブ画素が表示する第四色光の主波長をλ4とすると、λb<λ4<λrの関係を満たすことが好ましい。
本発明の蛍光体基板において、前記赤色サブ画素が表示する赤色光の主波長をλr、前記緑色サブ画素が表示する緑色光の主波長をλg、前記第四色サブ画素が表示する第四色光の主波長をλ4とすると、λg<λ4<λrの関係を満たすことが好ましい。
本発明の蛍光体基板において、前記緑色サブ画素が表示する緑色光の主波長をλg、前記第四色サブ画素が表示する第四色光の主波長をλ4とすると、λ4=λgの関係を満たすことが好ましい。
本発明の表示装置は、本発明の蛍光体基板と、前記画素に照射する励起光を射出する指向性の光源と、前記蛍光体基板に重ねて設けられ、前記蛍光体基板の前記画素に入射する前記励起光の光量を調節する励起光量変調層と、を備えたことを特徴とする。
本発明の表示装置において、前記蛍光体基板の蛍光体の画素開口部と前記励起光量変調層の画素開口部とは、互いの位置がおよそ合うように形成されていることが好ましい。
本発明の表示装置において、前記励起光量変調層は、液晶層と、該液晶層を挟んで設けられた2枚の偏光板とから構成されていることが好ましい。
本発明によれば、表示色が薄くなる現象が生じることを防止した蛍光体基板を提供することができる。
本発明の蛍光体基板およびこれを備えた表示装置の実施の形態について説明する。
なお、本実施の形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。
なお、本実施の形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。
[蛍光体基板]
(1)第一実施形態
図1は、蛍光体基板の第一実施形態を示す概略断面図である。
本実施形態に係る蛍光体基板10は、基板11と、基板11の一方の面11a上に設けられた画素12と、画素12を区画する隔壁13とから概略構成されている。
画素12は、赤色光による表示を行う赤色サブ画素12Rと、青色光による表示を行う青色サブ画素12Bと、緑色光による表示を行う緑色サブ画素12Gとから構成されている。また、1つの画素12において、赤色サブ画素12Rと、青色サブ画素12Bと、緑色サブ画素12Gとが、並列に配置されている。
また、赤色サブ画素12Rに、励起光源(図示略)から入射した励起光により赤色光(蛍光)を発する赤色蛍光体層14が設けられ、青色サブ画素12Bに、励起光源(図示略)から入射した励起光を散乱させる青色蛍光体層15が設けられ、緑色サブ画素12Gに、励起光源(図示略)から入射した励起光により緑色光(蛍光)を発する緑色蛍光体層16が設けられている。
(1)第一実施形態
図1は、蛍光体基板の第一実施形態を示す概略断面図である。
本実施形態に係る蛍光体基板10は、基板11と、基板11の一方の面11a上に設けられた画素12と、画素12を区画する隔壁13とから概略構成されている。
画素12は、赤色光による表示を行う赤色サブ画素12Rと、青色光による表示を行う青色サブ画素12Bと、緑色光による表示を行う緑色サブ画素12Gとから構成されている。また、1つの画素12において、赤色サブ画素12Rと、青色サブ画素12Bと、緑色サブ画素12Gとが、並列に配置されている。
また、赤色サブ画素12Rに、励起光源(図示略)から入射した励起光により赤色光(蛍光)を発する赤色蛍光体層14が設けられ、青色サブ画素12Bに、励起光源(図示略)から入射した励起光を散乱させる青色蛍光体層15が設けられ、緑色サブ画素12Gに、励起光源(図示略)から入射した励起光により緑色光(蛍光)を発する緑色蛍光体層16が設けられている。
基板11と、赤色蛍光体層14、青色蛍光体層15および緑色蛍光体層16との間において、赤色サブ画素12Rに赤色カラーフィルター17が設けられている。また、基板11と、赤色蛍光体層14、青色蛍光体層15および緑色蛍光体層16との間において、青色サブ画素12Bに青色カラーフィルター18が設けられている。さらに、基板11と、赤色蛍光体層14、青色蛍光体層15および緑色蛍光体層16との間において、緑色サブ画素12Gに緑色カラーフィルター19が設けられている。
また、蛍光体基板10の厚さ方向において、基板11と隔壁13との間、かつ、蛍光体基板10の厚さ方向と垂直な方向において、赤色カラーフィルター17と青色カラーフィルター18との間、青色カラーフィルター18と緑色カラーフィルター19との間、および、緑色カラーフィルター19と赤色カラーフィルター17との間に、ブラックマトリックス20が設けられている。
また、蛍光体基板10の厚さ方向において、基板11と隔壁13との間、かつ、蛍光体基板10の厚さ方向と垂直な方向において、赤色カラーフィルター17と青色カラーフィルター18との間、青色カラーフィルター18と緑色カラーフィルター19との間、および、緑色カラーフィルター19と赤色カラーフィルター17との間に、ブラックマトリックス20が設けられている。
さらに、赤色蛍光体層14、青色蛍光体層15および緑色蛍光体層16と、カラーフィルター(赤色カラーフィルター17、青色カラーフィルター18、緑色カラーフィルター19)との間に、基板11の屈折率、あるいは、赤色蛍光体層14、青色蛍光体層15および緑色蛍光体層16の屈折率よりも屈折率が低い低屈折率層21が設けられている。
また、赤色サブ画素12Rと青色サブ画素12Bの間隔、すなわち、赤色蛍光体層14と青色蛍光体層15の間隔をd1、青色サブ画素12Bと緑色サブ画素12Gの間隔、すなわち、青色蛍光体層15と緑色蛍光体層16の間隔をd2、緑色サブ画素12Gと赤色サブ画素12Rの間隔、すなわち、緑色蛍光体層16と赤色蛍光体層14の間隔をd3とすると、これらの間隔d1、d2およびd3は、d1>d2>d3の関係を満たしている。
なお、間隔d1は、赤色サブ画素12Rと青色サブ画素12Bの間に設けられたブラックマトリックス20の幅に等しい。また、間隔d2は、青色サブ画素12Bと緑色サブ画素12Gの間に設けられたブラックマトリックス20の幅に等しい。また、間隔d3は、緑色サブ画素12Gと赤色サブ画素12Rの間に設けられたブラックマトリックス20の幅に等しい。
なお、間隔d1は、赤色サブ画素12Rと青色サブ画素12Bの間に設けられたブラックマトリックス20の幅に等しい。また、間隔d2は、青色サブ画素12Bと緑色サブ画素12Gの間に設けられたブラックマトリックス20の幅に等しい。また、間隔d3は、緑色サブ画素12Gと赤色サブ画素12Rの間に設けられたブラックマトリックス20の幅に等しい。
以下、蛍光体基板10の構成部材およびその形成方法について具体的に説明するが、蛍光体基板10の構成部材およびその形成方法は、これらに限定されるものではない。
「基板」
基板11としては、赤色蛍光体層14、青色蛍光体層15および緑色蛍光体層16からの発光を外部に取り出す必要があることから、赤色蛍光体層14、青色蛍光体層15および緑色蛍光体層16の発光領域で、光を透過する必要があり、例えば、ガラス、石英等からなる無機材料基板、ポリエチレンテレフタレート、ポリカルバゾール、ポリイミド等からなるプラスチック基板等が挙げられるが、本実施形態はこれらの基板に限定されるものではない。
これらの基板の中でも、ストレスなく湾曲部、折り曲げ部を形成することが可能となることから、プラスチック基板を用いることが好ましい。さらに、ガスバリア性を向上させる観点から、プラスチック基板に無機材料をコートした基板がより好ましい。
基板11としては、赤色蛍光体層14、青色蛍光体層15および緑色蛍光体層16からの発光を外部に取り出す必要があることから、赤色蛍光体層14、青色蛍光体層15および緑色蛍光体層16の発光領域で、光を透過する必要があり、例えば、ガラス、石英等からなる無機材料基板、ポリエチレンテレフタレート、ポリカルバゾール、ポリイミド等からなるプラスチック基板等が挙げられるが、本実施形態はこれらの基板に限定されるものではない。
これらの基板の中でも、ストレスなく湾曲部、折り曲げ部を形成することが可能となることから、プラスチック基板を用いることが好ましい。さらに、ガスバリア性を向上させる観点から、プラスチック基板に無機材料をコートした基板がより好ましい。
「蛍光体層」
赤色蛍光体層14、青色蛍光体層15および緑色蛍光体層16は、紫外発光有機EL素子、青色発光有機EL素子、紫外発光LED、青色LED等の励起光源からの励起光を吸収し、赤色、緑色、青色に発光する。ただし、励起光源として指向性を有する青色発光を適用する場合、青色蛍光体層15を設けずに、当該指向性を有する励起光を散乱し、等方発光にして外部へ取り出すことができるような散乱体層を適用してもよい。
赤色蛍光体層14、青色蛍光体層15および緑色蛍光体層16は、紫外発光有機EL素子、青色発光有機EL素子、紫外発光LED、青色LED等の励起光源からの励起光を吸収し、赤色、緑色、青色に発光する。ただし、励起光源として指向性を有する青色発光を適用する場合、青色蛍光体層15を設けずに、当該指向性を有する励起光を散乱し、等方発光にして外部へ取り出すことができるような散乱体層を適用してもよい。
また、必要に応じて、シアン光、イエロー光に発光する蛍光体層を画素に加えることが好ましい。ここで、シアン光、イエロー光に発光する画素のそれぞれの色純度を、色度図上での赤色、緑色、青色に発光する画素の色純度の点で結ばれる三角形より外側にすることで、赤色、緑色、青色の3原色を発光する画素を使用する表示装置より色再現範囲をさらに拡げることが可能となる。
赤色蛍光体層14、青色蛍光体層15および緑色蛍光体層16は、以下に例示する蛍光体材料のみから構成されていてもよく、任意に添加剤等を含んでいてもよく、これらの材料が高分子材料(結着用樹脂)または無機材料中に分散された構成であってもよい。
蛍光体材料としては、公知の蛍光体材料を用いることができる。このような蛍光体材料は、有機系蛍光体材料と無機系蛍光体材料に分類される。以下に、有機系蛍光体材料と無機系蛍光体材料の具体的な化合物を例示するが、蛍光体材料はこれらの材料に限定されるものではない。
有機系蛍光体材料としては、青色蛍光色素として、スチルベンゼン系色素:1,4−ビス(2−メチルスチリル)ベンゼン、トランス−4,4’−ジフェニルスチルベンゼン、クマリン系色素:7−ヒドロキシ−4−メチルクマリン等が挙げられる。
また、緑色蛍光色素としては、クマリン系色素:2,3,5,6−1H、4H−テトラヒドロ−8−トリフロメチルキノリジン(9,9a、1−gh)クマリン(クマリン153)、3−(2’−ベンゾチアゾリル)−7−ジエチルアミノクマリン(クマリン6)、3−(2’−ベンゾイミダゾリル)−7−N,N−ジエチルアミノクマリン(クマリン7)、ナフタルイミド系色素:ベーシックイエロー51、ソルベントイエロー11、ソルベントイエロー116等が挙げられる。
また、赤色蛍光色素としては、シアニン系色素:4−ジシアノメチレン−2−メチル−6−(p−ジメチルアミノスチルリル)−4H−ピラン、ピリジン系色素:1−エチル−2−[4−(p−ジメチルアミノフェニル)−1,3−ブタジエニル]−ピリジニウム−パークロレート、および、ローダミン系色素:ローダミンB、ローダミン6G、ローダミン3B、ローダミン101、ローダミン110、ベーシックバイオレット11、スルホローダミン101等が挙げられる。
また、緑色蛍光色素としては、クマリン系色素:2,3,5,6−1H、4H−テトラヒドロ−8−トリフロメチルキノリジン(9,9a、1−gh)クマリン(クマリン153)、3−(2’−ベンゾチアゾリル)−7−ジエチルアミノクマリン(クマリン6)、3−(2’−ベンゾイミダゾリル)−7−N,N−ジエチルアミノクマリン(クマリン7)、ナフタルイミド系色素:ベーシックイエロー51、ソルベントイエロー11、ソルベントイエロー116等が挙げられる。
また、赤色蛍光色素としては、シアニン系色素:4−ジシアノメチレン−2−メチル−6−(p−ジメチルアミノスチルリル)−4H−ピラン、ピリジン系色素:1−エチル−2−[4−(p−ジメチルアミノフェニル)−1,3−ブタジエニル]−ピリジニウム−パークロレート、および、ローダミン系色素:ローダミンB、ローダミン6G、ローダミン3B、ローダミン101、ローダミン110、ベーシックバイオレット11、スルホローダミン101等が挙げられる。
無機系蛍光体材料としては、青色蛍光体として、Sr2P2O7:Sn4+、Sr4Al14O25:Eu2+、BaMgAl10O17:Eu2+、SrGa2S4:Ce3+、CaGa2S4:Ce3+、(Ba、Sr)(Mg、Mn)Al10O17:Eu2+、(Sr、Ca、Ba2、Mg)10(PO4)6Cl2:Eu2+、BaAl2SiO8:Eu2+、Sr2P2O7:Eu2+、Sr5(PO4)3Cl:Eu2+、(Sr,Ca,Ba)5(PO4)3Cl:Eu2+、BaMg2Al16O27:Eu2+、(Ba,Ca)5(PO4)3Cl:Eu2+、Ba3MgSi2O8:Eu2+、Sr3MgSi2O8:Eu2+等が挙げられる。
また、緑色蛍光体としては、(BaMg)Al16O27:Eu2+、Mn2+、Sr4Al14O25:Eu2+、(SrBa)Al12Si2O8:Eu2+、(BaMg)2SiO4:Eu2+、Y2SiO5:Ce3+、Tb3+、Sr2P2O7−Sr2B2O5:Eu2+、(BaCaMg)5(PO4)3Cl:Eu2+、Sr2Si3O8−2SrCl2:Eu2+、Zr2SiO4、MgAl11O19:Ce3+、Tb3+、Ba2SiO4:Eu2+、Sr2SiO4:Eu2+、(BaSr)SiO4:Eu2+等が挙げられる。
また、赤色蛍光体としては、Y2O2S:Eu3+、YAlO3:Eu3+、Ca2Y2(SiO4)6:Eu3+、LiY9(SiO4)6O2:Eu3+、YVO4:Eu3+、CaS:Eu3+、Gd2O3:Eu3+、Gd2O2S:Eu3+、Y(P,V)O4:Eu3+、Mg4GeO5.5F:Mn4+、Mg4GeO6:Mn4+、K5Eu2.5(WO4)6.25、Na5Eu2.5(WO4)6.25、K5Eu2.5(MoO4)6.25、Na5Eu2.5(MoO4)6.25等が挙げられる。
また、緑色蛍光体としては、(BaMg)Al16O27:Eu2+、Mn2+、Sr4Al14O25:Eu2+、(SrBa)Al12Si2O8:Eu2+、(BaMg)2SiO4:Eu2+、Y2SiO5:Ce3+、Tb3+、Sr2P2O7−Sr2B2O5:Eu2+、(BaCaMg)5(PO4)3Cl:Eu2+、Sr2Si3O8−2SrCl2:Eu2+、Zr2SiO4、MgAl11O19:Ce3+、Tb3+、Ba2SiO4:Eu2+、Sr2SiO4:Eu2+、(BaSr)SiO4:Eu2+等が挙げられる。
また、赤色蛍光体としては、Y2O2S:Eu3+、YAlO3:Eu3+、Ca2Y2(SiO4)6:Eu3+、LiY9(SiO4)6O2:Eu3+、YVO4:Eu3+、CaS:Eu3+、Gd2O3:Eu3+、Gd2O2S:Eu3+、Y(P,V)O4:Eu3+、Mg4GeO5.5F:Mn4+、Mg4GeO6:Mn4+、K5Eu2.5(WO4)6.25、Na5Eu2.5(WO4)6.25、K5Eu2.5(MoO4)6.25、Na5Eu2.5(MoO4)6.25等が挙げられる。
また、上記無機系蛍光体材料は、必要に応じて表面改質処理を施してもよく、その方法としては、シランカップリング剤等の化学的処理によるものや、サブミクロンオーダーの微粒子等の添加による物理的処理によるもの、あるいは、それらの併用によるもの等が挙げられる。
また、励起光による劣化、発光による劣化等の安定性を考慮すると、蛍光体材料としては、無機系蛍光体材料を用いることが好ましい。さらに、無機系蛍光体材料を用いる場合には、平均粒径(d50)が、0.5〜50μmであることが好ましい。無機系蛍光体材料の平均粒径が0.5μm未満であると、無機系蛍光体材料の発光効率が急激に低下する。一方、無機系蛍光体材料の平均粒径が50μmを超えると、高解像度にパターニングすることが困難になる。
また、励起光による劣化、発光による劣化等の安定性を考慮すると、蛍光体材料としては、無機系蛍光体材料を用いることが好ましい。さらに、無機系蛍光体材料を用いる場合には、平均粒径(d50)が、0.5〜50μmであることが好ましい。無機系蛍光体材料の平均粒径が0.5μm未満であると、無機系蛍光体材料の発光効率が急激に低下する。一方、無機系蛍光体材料の平均粒径が50μmを超えると、高解像度にパターニングすることが困難になる。
また、赤色蛍光体層14、青色蛍光体層15および緑色蛍光体層16は、上記の蛍光体材料と樹脂材料を溶剤に溶解、分散させた蛍光体層形成用塗液を用いて、スピンコーティング法、ディッピング法、ドクターブレード法、吐出コート法、スプレーコート法等の塗布法、インクジェット法、凸版印刷法、凹版印刷法、スクリーン印刷法、マイクログラビアコート法等の印刷法等による公知のウエットプロセス、上記の材料を抵抗加熱蒸着法、電子線(EB)蒸着法、分子線エピタキシー(MBE)法、スパッタリング法、有機気相蒸着(OVPD)法等の公知のドライプロセス、または、レーザー転写法等により形成することができる。
また、赤色蛍光体層14、青色蛍光体層15および緑色蛍光体層16は、前記の高分子材料(結着用樹脂)として、感光性の樹脂(感光性樹脂)を用いることによって、フォトリソグラフィー法により、パターニングすることが可能となる。
ここで、感光性樹脂としては、アクリル酸系樹脂、メタクリル酸系樹脂、ポリ桂皮酸ビニル系樹脂、および、硬質ゴム系樹脂等の反応性ビニル基を有する感光性樹脂(光硬化型レジスト材料)からなる群より選択される1種類、または、2種類以上の混合物を用いることが可能である。
また、感光性樹脂を用いた場合、赤色蛍光体層14、青色蛍光体層15および緑色蛍光体層16は、インクジェット法、凸版印刷法、凹版印刷法、スクリーン印刷法等のウエットプロセス、シャドーマスクを用いた抵抗加熱蒸着法、電子線(EB)蒸着法、分子線エピタキシー(MBE)法、スパッタリング法、有機気相蒸着(OVPD)法等の公知のドライプロセス、または、レーザー転写法等により蛍光体材料を直にパターニングすることにより形成することも可能である。
ここで、感光性樹脂としては、アクリル酸系樹脂、メタクリル酸系樹脂、ポリ桂皮酸ビニル系樹脂、および、硬質ゴム系樹脂等の反応性ビニル基を有する感光性樹脂(光硬化型レジスト材料)からなる群より選択される1種類、または、2種類以上の混合物を用いることが可能である。
また、感光性樹脂を用いた場合、赤色蛍光体層14、青色蛍光体層15および緑色蛍光体層16は、インクジェット法、凸版印刷法、凹版印刷法、スクリーン印刷法等のウエットプロセス、シャドーマスクを用いた抵抗加熱蒸着法、電子線(EB)蒸着法、分子線エピタキシー(MBE)法、スパッタリング法、有機気相蒸着(OVPD)法等の公知のドライプロセス、または、レーザー転写法等により蛍光体材料を直にパターニングすることにより形成することも可能である。
赤色蛍光体層14、青色蛍光体層15および緑色蛍光体層16の膜厚は、通常100nm〜100μm程度であるが、1μm〜100μmであることが好ましい。また、励起光源からの励起光の吸収を高め、色純度に悪影響を及ぼさない程度に励起光の透過光を低減するためには、赤色蛍光体層14、青色蛍光体層15および緑色蛍光体層16の膜厚が1μm以上であることが好ましい。
赤色蛍光体層14、青色蛍光体層15および緑色蛍光体層16の膜厚が100nm未満であると、励起光源からの励起光を十分に吸収することが不可能であるため、発光効率の低下や、必要とされる色に励起光の透過光が混じることによる色純度の悪化といった問題が生じる。一方、赤色蛍光体層14、青色蛍光体層15および緑色蛍光体層16の膜厚が100μmを超えると、励起光源からの励起光を既に十分に吸収することから、発光効率の上昇には繋がらず、材料を消費するだけに留まり、材料コストのアップに繋がる。
赤色蛍光体層14、青色蛍光体層15および緑色蛍光体層16の膜厚が100nm未満であると、励起光源からの励起光を十分に吸収することが不可能であるため、発光効率の低下や、必要とされる色に励起光の透過光が混じることによる色純度の悪化といった問題が生じる。一方、赤色蛍光体層14、青色蛍光体層15および緑色蛍光体層16の膜厚が100μmを超えると、励起光源からの励起光を既に十分に吸収することから、発光効率の上昇には繋がらず、材料を消費するだけに留まり、材料コストのアップに繋がる。
一方、青色蛍光体層15の代わりとして、散乱体層を適用する場合、光散乱性粒子は、有機材料から構成されていてもよいし、無機材料から構成されていてもよいが、無機材料から構成されていることが好ましい。これにより、外部(例えば、励起光源)からの指向性を有する励起光を、より等方的かつ効果的に、拡散または散乱させることが可能となる。また、無機材料を用いることにより、光および熱に安定な光散乱体層を形成することが可能となる。
また、光散乱性粒子としては、透明度が高いものを用いることが好ましい。また、光散乱性粒子としては、低屈折率の母材中に、母材よりも高屈折率の微粒子を分散するものであることが好ましい。また、青色光が散乱体層によって効果的に散乱するためには、光散乱性粒子の粒径がミー散乱の領域にあることが必要であるので、光散乱性粒子の粒径は100nm〜500nm程度であることが好ましい。
また、光散乱性粒子としては、透明度が高いものを用いることが好ましい。また、光散乱性粒子としては、低屈折率の母材中に、母材よりも高屈折率の微粒子を分散するものであることが好ましい。また、青色光が散乱体層によって効果的に散乱するためには、光散乱性粒子の粒径がミー散乱の領域にあることが必要であるので、光散乱性粒子の粒径は100nm〜500nm程度であることが好ましい。
光散乱性粒子として、無機材料を用いる場合には、無機材料としては、例えば、ケイ素、チタン、ジルコニウム、アルミニウム、インジウム、亜鉛、錫、およびアンチモンからなる群より選択される少なくとも1種の金属の酸化物を主成分とした粒子(微粒子)等が挙げられる。
また、光散乱性粒子として、無機材料から構成された粒子(無機微粒子)を用いる場合には、無機微粒子としては、例えば、シリカビーズ(屈折率:1.44)、アルミナビーズ(屈折率:1.63)、酸化チタンビーズ(アナタース型の屈折率:2.50、ルチル型の屈折率:2.70)、酸化ジルコニアビーズ(屈折率:2.05)、酸化亜鉛ビーズ(屈折率:2.00)等が挙げられる。
光散乱性粒子として、有機材料から構成された粒子(有機微粒子)を用いる場合には、有機微粒子としては、例えば、ポリメチルメタクリレートビーズ(屈折率:1.49)、アクリルビーズ(屈折率:1.50)、アクリル−スチレン共重合体ビーズ(屈折率:1.54)、メラミンビーズ(屈折率:1.57)、高屈折率メラミンビーズ(屈折率:1.65)、ポリカーボネートビーズ(屈折率:1.57)、スチレンビーズ(屈折率:1.60)、架橋ポリスチレンビーズ(屈折率:1.61)、ポリ塩化ビニルビーズ(屈折率:1.60)、ベンゾグアナミン−メラミンホルムアルデヒドビーズ(屈折率:1.68)、シリコーンビーズ(屈折率:1.50)等が挙げられる。
上述した光散乱性粒子と混合して用いる樹脂材料としては、透光性の樹脂であることが好ましい。樹脂材料としては、例えば、メラミン樹脂(屈折率:1.57)、ナイロン(屈折率:1.53)、ポリスチレン(屈折率:1.60)、メラミンビーズ(屈折率:1.57)、ポリカーボネート(屈折率:1.57)、ポリ塩化ビニル(屈折率:1.60)、ポリ塩化ビニリデン(屈折率:1.61)、ポリ酢酸ビニル(屈折率:1.46)、ポリエチレン(屈折率:1.53)、ポリメタクリル酸メチル(屈折率:1.49)、ポリMBS(屈折率:1.54)、中密度ポリエチレン(屈折率:1.53)、高密度ポリエチレン(屈折率:1.54)、テトラフルオロエチレン(屈折率:1.35)、ポリ三フッ化塩化エチレン(屈折率:1.42)、ポリテトラフルオロエチレン(屈折率:1.35)等が挙げられる。
「隔壁」
隔壁13は、基板11側から離れるに従って次第に幅が狭くなっていくテーパー形状をなしている。
また、隔壁13の平面形状としては、格子状、ストライプ状など、赤色蛍光体層14、青色蛍光体層15および緑色蛍光体層16の周囲を囲む各種の形状が挙げられる。
障壁13は、例えば、感光性ポリイミド樹脂、アクリル樹脂、メタクリル系樹脂、ノボラック系樹脂またはエポキシ樹脂などの樹脂材料を、フォトリソグラフィー法等の手法によりパターニングして形成することができる。
なお、隔壁13の断面形状は、基板11側から離れるに従って次第に幅が狭くなっていくテーパー形状(順テーパー形状)に限定されるものではなく、基板11側から離れるに従って次第に幅が広くなっていくテーパー形状(逆テーパー形状)であってもよい。このような逆テーパー形状は、露光部が現像剥離されるネガレジストを用いて形成することができる。
隔壁13は、基板11側から離れるに従って次第に幅が狭くなっていくテーパー形状をなしている。
また、隔壁13の平面形状としては、格子状、ストライプ状など、赤色蛍光体層14、青色蛍光体層15および緑色蛍光体層16の周囲を囲む各種の形状が挙げられる。
障壁13は、例えば、感光性ポリイミド樹脂、アクリル樹脂、メタクリル系樹脂、ノボラック系樹脂またはエポキシ樹脂などの樹脂材料を、フォトリソグラフィー法等の手法によりパターニングして形成することができる。
なお、隔壁13の断面形状は、基板11側から離れるに従って次第に幅が狭くなっていくテーパー形状(順テーパー形状)に限定されるものではなく、基板11側から離れるに従って次第に幅が広くなっていくテーパー形状(逆テーパー形状)であってもよい。このような逆テーパー形状は、露光部が現像剥離されるネガレジストを用いて形成することができる。
隔壁13は、赤色蛍光体層14、青色蛍光体層15および緑色蛍光体層16で生じた蛍光を反射または散乱するために、光反射性または光散乱性を有していてもよい。これにより、赤色蛍光体層14、青色蛍光体層15および緑色蛍光体層16から側方に逃げる蛍光成分を、赤色蛍光体層14、青色蛍光体層15および緑色蛍光体層16側に反射させることができる。
隔壁13が光反射性を有する場合、隔壁13の表面が反射材料で覆われていてもよい。このような反射材料としては、例えば、アルミニウム、銀、金、アルミニウム−リチウム合金、アルミニウム−ネオジウム合金、アルミニウム−シリコン合金等の反射性金属等が挙げられる。
隔壁13が光散乱性を有する場合、隔壁13は、上記の樹脂材料に、上記の散乱体層に用いられる光散乱性粒子を分散したものによって形成されていてもよい。
隔壁13が光散乱性を有する場合、隔壁13は、上記の樹脂材料に、上記の散乱体層に用いられる光散乱性粒子を分散したものによって形成されていてもよい。
「カラーフィルター」
赤色カラーフィルター17、青色カラーフィルター18、緑色カラーフィルター19としては、従来のカラーフィルターが用いられる。ここで、カラーフィルターを設けることによって、赤色蛍光体層14、青色蛍光体層15および緑色蛍光体層16によって吸収されず、これらの蛍光体層を透過してしまう励起光が外部に漏れ出すことを防止できるので、蛍光体層からの発光と励起光の混色による発光の色純度の低下を防止することができる。さらに、赤色サブ画素12R、青色サブ画素12Bおよび緑色サブ画素12Gの色純度を高めることができ、ひいては、蛍光体基板10による色再現範囲を拡大することができる。
赤色カラーフィルター17、青色カラーフィルター18、緑色カラーフィルター19としては、従来のカラーフィルターが用いられる。ここで、カラーフィルターを設けることによって、赤色蛍光体層14、青色蛍光体層15および緑色蛍光体層16によって吸収されず、これらの蛍光体層を透過してしまう励起光が外部に漏れ出すことを防止できるので、蛍光体層からの発光と励起光の混色による発光の色純度の低下を防止することができる。さらに、赤色サブ画素12R、青色サブ画素12Bおよび緑色サブ画素12Gの色純度を高めることができ、ひいては、蛍光体基板10による色再現範囲を拡大することができる。
また、赤色サブ画素12Rに設けられた赤色カラーフィルター17、青色サブ画素12Bに設けられた青色カラーフィルター18および緑色サブ画素12Gに設けられた緑色カラーフィルター19は、外光のうち、各蛍光体材料を励起する励起光を吸収するため、外光による赤色蛍光体層14、青色蛍光体層15および緑色蛍光体層16の発光を低減・防止することができ、蛍光体基板10による表示のコントラストの低下を低減・防止することができる。一方、赤色カラーフィルター17、青色カラーフィルター18および緑色カラーフィルター19によって、蛍光体層(赤色蛍光体層14、青色蛍光体層15および緑色蛍光体層16)に吸収されず蛍光体層(赤色蛍光体層14、青色蛍光体層15および緑色蛍光体層16)を透過した励起光が外部に漏れ出すことを防止できるので、蛍光体層(赤色蛍光体層14、青色蛍光体層15および緑色蛍光体層16)からの発光と励起光の混色による発光の色純度の低下を防止することができる。
「低屈折率層」
低屈折率層21は、基板11の屈折率、あるいは、赤色蛍光体層14、青色蛍光体層15および緑色蛍光体層16の屈折率よりも屈折率が低くなっている。
これにより、赤色蛍光体層14、青色蛍光体層15および緑色蛍光体層16からの発光(蛍光)が、光取出し側となる基板11を導波して、基板11の側面に導波することによって生じる発光の損失を低減することができる。すなわち、低屈折率層21と基板11との屈折率差を利用し、基板11から空気層(外部)へ取り出すことができない臨界角以上の光を、赤色蛍光体層14、青色蛍光体層15および緑色蛍光体層16と低屈層21との屈折率差で反射させ、赤色蛍光体層14、青色蛍光体層15および緑色蛍光体層16を介して、基板11と反対側に形成されている反射部材(赤色蛍光体層14、青色蛍光体層15および緑色蛍光体層16と、光源との間で生じた励起光は透過し、赤色蛍光体層14、青色蛍光体層15および緑色蛍光体層16からの発光を反射させる反射層(誘電体多層膜、バンドパスフィルター、金属の超薄膜等)、無機EL部や有機EL部に設けられた半透明電極または反射電極)で反射させて、その反射光を、再度、基板11方向に出射させることにより、基板11を導波する発光の損失を低減することができ、蛍光体基板10を適用した表示装置の消費電力を低減することや、輝度を向上させることができる。
低屈折率層21は、基板11の屈折率、あるいは、赤色蛍光体層14、青色蛍光体層15および緑色蛍光体層16の屈折率よりも屈折率が低くなっている。
これにより、赤色蛍光体層14、青色蛍光体層15および緑色蛍光体層16からの発光(蛍光)が、光取出し側となる基板11を導波して、基板11の側面に導波することによって生じる発光の損失を低減することができる。すなわち、低屈折率層21と基板11との屈折率差を利用し、基板11から空気層(外部)へ取り出すことができない臨界角以上の光を、赤色蛍光体層14、青色蛍光体層15および緑色蛍光体層16と低屈層21との屈折率差で反射させ、赤色蛍光体層14、青色蛍光体層15および緑色蛍光体層16を介して、基板11と反対側に形成されている反射部材(赤色蛍光体層14、青色蛍光体層15および緑色蛍光体層16と、光源との間で生じた励起光は透過し、赤色蛍光体層14、青色蛍光体層15および緑色蛍光体層16からの発光を反射させる反射層(誘電体多層膜、バンドパスフィルター、金属の超薄膜等)、無機EL部や有機EL部に設けられた半透明電極または反射電極)で反射させて、その反射光を、再度、基板11方向に出射させることにより、基板11を導波する発光の損失を低減することができ、蛍光体基板10を適用した表示装置の消費電力を低減することや、輝度を向上させることができる。
低屈折率層21に用いることができる材料としては、特に限定されるものではなく、例えば、フッ素系樹脂(Poly(1,1,1,3,3,3−hexafluoroisopropyl acrylate):n=1.375、Poly(2,2,3,3,4,4,4−heptafluorobutyl methacrylate):n=1.383、Poly(2,2,3,3,3−pentafluoroproyl methacrylate):n=1.395、Poly(2,2,2−trifluoroethyl methacrylate):n=1.418、メソポーラスシリカ(n=1.2)、エアロゲル(n=1.05)等の膜で形成されていてもよく、赤色カラーフィルター16、緑色カラーフィルター17および青色カラーフィルター18と、赤色蛍光体層14、青色蛍光体層15および緑色蛍光体層16との間の空間に導入されたドライエアー、窒素等の気体で形成されていてもよく、前記の空間を減圧状態にして形成されていてもよい。
「封止膜」
また、赤色蛍光体層14、青色蛍光体層15および緑色蛍光体層16における基板11とは反対側の面(以下、「一方の面」と言うこともある。)14a、15a、16aを覆うように、封止膜が設けられていてもよい。
封止膜は、スピンコート法、ODF、ラミレート法を用いて、赤色蛍光体層14、青色蛍光体層15および緑色蛍光体層16の一方の面14a、15a、16aに樹脂を塗布することによって形成される。あるいは、赤色蛍光体層14、青色蛍光体層15および緑色蛍光体層16の一方の面14a、15a、16aを覆うように、プラズマCVD法、イオンプレーティング法、イオンビーム法、スパッタリング法等により、SiO、SiON、SiN等からなる無機膜を形成した後、さらに、その無機膜を覆うように、スピンコート法、ODF、ラミレート法等を用いて樹脂を塗布するか、または、無機膜を覆うように樹脂膜を貼り合わせることによって、封止膜を形成することもできる。
また、赤色蛍光体層14、青色蛍光体層15および緑色蛍光体層16における基板11とは反対側の面(以下、「一方の面」と言うこともある。)14a、15a、16aを覆うように、封止膜が設けられていてもよい。
封止膜は、スピンコート法、ODF、ラミレート法を用いて、赤色蛍光体層14、青色蛍光体層15および緑色蛍光体層16の一方の面14a、15a、16aに樹脂を塗布することによって形成される。あるいは、赤色蛍光体層14、青色蛍光体層15および緑色蛍光体層16の一方の面14a、15a、16aを覆うように、プラズマCVD法、イオンプレーティング法、イオンビーム法、スパッタリング法等により、SiO、SiON、SiN等からなる無機膜を形成した後、さらに、その無機膜を覆うように、スピンコート法、ODF、ラミレート法等を用いて樹脂を塗布するか、または、無機膜を覆うように樹脂膜を貼り合わせることによって、封止膜を形成することもできる。
この封止膜により、赤色蛍光体層14、青色蛍光体層15および緑色蛍光体層16に、外部からの酸素や水分が混入するのを防止することができ、ひいては、赤色蛍光体層14、青色蛍光体層15および緑色蛍光体層16の劣化を低減することができる。さらに、蛍光体基板10を表示装置に適用したとき、赤色蛍光体層14、青色蛍光体層15および緑色蛍光体層16に含まれる酸素や水分が液晶層、無機EL素子、有機EL素子等に到達し、液晶層、無機EL素子、有機EL素子等を劣化させることを防止することができる。
「平坦化膜」
さらに、封止膜における赤色蛍光体層14、青色蛍光体層15および緑色蛍光体層16と接する面とは反対側の面を覆うように、平坦化膜が設けられていてもよい。
平坦化膜は、公知の材料を用いて形成することができる。平坦化膜の材料としては、例えば、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化タンタル等の無機材料、ポリイミド、アクリル樹脂、レジスト材料等の有機材料等が挙げられる。平坦化膜の形成方法としては、例えば、CVD法、真空蒸着法等のドライプロセス、スピンコート法等のウエットプロセス等が挙げられるが、本実施形態はこれらの材料および形成方法に限定されるものではない。また、平坦化膜は、単層構造または多層構造のいずれであってもよい。
これにより、蛍光体基板10を、有機光源または液晶層と組み合わせた場合に、蛍光体基板10と、有機光源または液晶層との間に空隙が生じることを防止でき、かつ、蛍光体基板10と、有機光源または液晶層との密着性を向上することができる。
さらに、封止膜における赤色蛍光体層14、青色蛍光体層15および緑色蛍光体層16と接する面とは反対側の面を覆うように、平坦化膜が設けられていてもよい。
平坦化膜は、公知の材料を用いて形成することができる。平坦化膜の材料としては、例えば、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化タンタル等の無機材料、ポリイミド、アクリル樹脂、レジスト材料等の有機材料等が挙げられる。平坦化膜の形成方法としては、例えば、CVD法、真空蒸着法等のドライプロセス、スピンコート法等のウエットプロセス等が挙げられるが、本実施形態はこれらの材料および形成方法に限定されるものではない。また、平坦化膜は、単層構造または多層構造のいずれであってもよい。
これにより、蛍光体基板10を、有機光源または液晶層と組み合わせた場合に、蛍光体基板10と、有機光源または液晶層との間に空隙が生じることを防止でき、かつ、蛍光体基板10と、有機光源または液晶層との密着性を向上することができる。
蛍光体基板10では、赤色サブ画素12Rと青色サブ画素12Bの間隔d1と、青色サブ画素12Bと緑色サブ画素12Gの間隔d2と、緑色サブ画素12Gと赤色サブ画素12Rの間隔d3とが、d1>d2>d3の関係を満たしている。すなわち、蛍光体基板10によれば、赤色サブ画素12Rと青色サブ画素12Bの間隔d1が、その他の青色サブ画素12Bと緑色サブ画素12Gの間隔d2、および、緑色サブ画素12Gと赤色サブ画素12Rの間隔d3よりも大きいので、励起光源から発せられた、赤色サブ画素12Rに入射すべき励起光が、青色サブ画素12Bに入射することを防止できる。ひいては、赤色サブ画素12Rからの赤色発光に、青色サブ画素12Bからの青色発光が混ざって、赤色表示の色薄まりが生じるのを防止できる。したがって、赤色サブ画素12Rから発光する光量が少なくなることを防止でき、蛍光体基板10を用いた表示装置の発光効率が低下することを防止できる。
(2)第二実施形態
図2は、蛍光体基板の第二実施形態を示す概略断面図である。
図2において、図1に示した蛍光体基板10と同一の構成要素には同一符号を付して、その説明を省略する。
本実施形態の蛍光体基板30が、上述の第一実施形態の蛍光体基板10と異なる点は、赤色サブ画素12Rと青色サブ画素12Bの間隔、すなわち、赤色蛍光体層14と青色蛍光体層15の間隔をd1、青色サブ画素12Bと緑色サブ画素12Gの間隔、すなわち、青色蛍光体層15と緑色蛍光体層16の間隔をd2、緑色サブ画素12Gと赤色サブ画素12Rの間隔、すなわち、緑色蛍光体層16と赤色蛍光体層14の間隔をd3とすると、これらの間隔d1、d2およびd3は、d1>d2=d3の関係を満たしている点である。
図2では、青色サブ画素12Bが、緑色サブ画素12G側(赤色サブ画素12Rではないもう一方の画素側)に寄るように蛍光体基板が形成されている。したがって、青色サブ画素12Bともう一方で隣接する赤色サブ画素12Rとの間隔d1が他より広くなっている。
図2は、蛍光体基板の第二実施形態を示す概略断面図である。
図2において、図1に示した蛍光体基板10と同一の構成要素には同一符号を付して、その説明を省略する。
本実施形態の蛍光体基板30が、上述の第一実施形態の蛍光体基板10と異なる点は、赤色サブ画素12Rと青色サブ画素12Bの間隔、すなわち、赤色蛍光体層14と青色蛍光体層15の間隔をd1、青色サブ画素12Bと緑色サブ画素12Gの間隔、すなわち、青色蛍光体層15と緑色蛍光体層16の間隔をd2、緑色サブ画素12Gと赤色サブ画素12Rの間隔、すなわち、緑色蛍光体層16と赤色蛍光体層14の間隔をd3とすると、これらの間隔d1、d2およびd3は、d1>d2=d3の関係を満たしている点である。
図2では、青色サブ画素12Bが、緑色サブ画素12G側(赤色サブ画素12Rではないもう一方の画素側)に寄るように蛍光体基板が形成されている。したがって、青色サブ画素12Bともう一方で隣接する赤色サブ画素12Rとの間隔d1が他より広くなっている。
蛍光体基板30によれば、赤色サブ画素12Rと青色サブ画素12Bの間隔d1が、その他の青色サブ画素12Bと緑色サブ画素12Gの間隔d2、および、緑色サブ画素12Gと赤色サブ画素12Rの間隔d3よりも大きいので、励起光源から発せられた、赤色サブ画素12Rに入射すべき励起光が、青色サブ画素12Bに入射することを防止できる。ひいては、赤色サブ画素12Rからの赤色発光に、青色サブ画素12Bからの青色発光が混ざって、赤色表示の色薄まりが生じるのを防止できる。したがって、赤色サブ画素12Rから発光する光量が少なくなることを防止でき、蛍光体基板30を用いた表示装置の発光効率が低下することを防止できる。
(3)第三実施形態
図3は、蛍光体基板の第三実施形態を示す概略断面図である。
図3において、図1に示した蛍光体基板10と同一の構成要素には同一符号を付して、その説明を省略する。
本実施形態の蛍光体基板40が、上述の第一実施形態の蛍光体基板10と異なる点は、赤色サブ画素12Rと青色サブ画素12Bの間隔、すなわち、赤色蛍光体層14と青色蛍光体層15の間隔をd1、青色サブ画素12Bと緑色サブ画素12Gの間隔、すなわち、青色蛍光体層15と緑色蛍光体層16の間隔をd2、緑色サブ画素12Gと赤色サブ画素12Rの間隔、すなわち、緑色蛍光体層16と赤色蛍光体層14の間隔をd3とすると、これらの間隔d1、d2およびd3は、d1>d2=d3の関係を満たしている点である。
図3では、青色サブ画素12Bが、緑色サブ画素12G側に寄るとともに、赤色サブ画素12Rも緑色サブ画素12G側(青色サブ画素12Bではないもう一方の画素側)に寄るように蛍光体基板が形成されている。したがって、青色サブ画素12Bと赤色サブ画素12Rとの間隔d1が他より広くなっている。
図3は、蛍光体基板の第三実施形態を示す概略断面図である。
図3において、図1に示した蛍光体基板10と同一の構成要素には同一符号を付して、その説明を省略する。
本実施形態の蛍光体基板40が、上述の第一実施形態の蛍光体基板10と異なる点は、赤色サブ画素12Rと青色サブ画素12Bの間隔、すなわち、赤色蛍光体層14と青色蛍光体層15の間隔をd1、青色サブ画素12Bと緑色サブ画素12Gの間隔、すなわち、青色蛍光体層15と緑色蛍光体層16の間隔をd2、緑色サブ画素12Gと赤色サブ画素12Rの間隔、すなわち、緑色蛍光体層16と赤色蛍光体層14の間隔をd3とすると、これらの間隔d1、d2およびd3は、d1>d2=d3の関係を満たしている点である。
図3では、青色サブ画素12Bが、緑色サブ画素12G側に寄るとともに、赤色サブ画素12Rも緑色サブ画素12G側(青色サブ画素12Bではないもう一方の画素側)に寄るように蛍光体基板が形成されている。したがって、青色サブ画素12Bと赤色サブ画素12Rとの間隔d1が他より広くなっている。
蛍光体基板40によれば、赤色サブ画素12Rと青色サブ画素12Bの間隔d1が、その他の青色サブ画素12Bと緑色サブ画素12Gの間隔d2、および、緑色サブ画素12Gと赤色サブ画素12Rの間隔d3よりも大きいので、励起光源から発せられた、赤色サブ画素12Rに入射すべき励起光が、青色サブ画素12Bに入射することを防止できる。ひいては、赤色サブ画素12Rからの赤色発光に、青色サブ画素12Bからの青色発光が混ざって、赤色表示の色薄まりが生じるのを防止できる。したがって、赤色サブ画素12Rから発光する光量が少なくなることを防止でき、蛍光体基板40を用いた表示装置の発光効率が低下することを防止できる。
(4)第四実施形態
図4は、蛍光体基板の第四実施形態を示す概略断面図である。
図4において、図1に示した蛍光体基板10と同一の構成要素には同一符号を付して、その説明を省略する。
本実施形態の蛍光体基板50が、上述の第一実施形態の蛍光体基板10と異なる点は、赤色サブ画素12Rと青色サブ画素12Bの間隔、すなわち、赤色蛍光体層14と青色蛍光体層15の間隔をd1、青色サブ画素12Bと緑色サブ画素12Gの間隔、すなわち、青色蛍光体層15と緑色蛍光体層16の間隔をd2、緑色サブ画素12Gと赤色サブ画素12Rの間隔、すなわち、緑色蛍光体層16と赤色蛍光体層14の間隔をd3とすると、これらの間隔d1、d2およびd3は、d1=d2>d3の関係を満たしている点である。
図4は、蛍光体基板の第四実施形態を示す概略断面図である。
図4において、図1に示した蛍光体基板10と同一の構成要素には同一符号を付して、その説明を省略する。
本実施形態の蛍光体基板50が、上述の第一実施形態の蛍光体基板10と異なる点は、赤色サブ画素12Rと青色サブ画素12Bの間隔、すなわち、赤色蛍光体層14と青色蛍光体層15の間隔をd1、青色サブ画素12Bと緑色サブ画素12Gの間隔、すなわち、青色蛍光体層15と緑色蛍光体層16の間隔をd2、緑色サブ画素12Gと赤色サブ画素12Rの間隔、すなわち、緑色蛍光体層16と赤色蛍光体層14の間隔をd3とすると、これらの間隔d1、d2およびd3は、d1=d2>d3の関係を満たしている点である。
蛍光体基板50によれば、赤色サブ画素12Rと青色サブ画素12Bの間隔d1が、青色サブ画素12Bと緑色サブ画素12Gの間隔d2と等しいものの、緑色サブ画素12Gと赤色サブ画素12Rの間隔d3よりも大きいので、励起光源から発せられた、赤色サブ画素12Rに入射すべき励起光が、青色サブ画素12Bに入射することを防止できる。ひいては、赤色サブ画素12Rからの赤色発光に、青色サブ画素12Bからの青色発光が混ざって、赤色表示の色薄まりが生じるのを防止できる。したがって、赤色サブ画素12Rから発光する光量が少なくなることを防止でき、蛍光体基板50を用いた表示装置の発光効率が低下することを防止できる。
(5)第五実施形態
図5は、蛍光体基板の第五実施形態を示す概略断面図である。
図5において、図1に示した蛍光体基板10と同一の構成要素には同一符号を付して、その説明を省略する。
本実施形態の蛍光体基板60が、上述の第一実施形態の蛍光体基板10と異なる点は、緑色光による表示を行う緑色サブ画素が、緑色サブ画素12G1と緑色サブ画素12G2に分割されて設けられている点、緑色サブ画素12G1と緑色サブ画素12G2がそれぞれ、赤色サブ画素12Rと青色サブ画素12Bの間に介在している点である。
また、本実施形態の蛍光体基板60が、上述の第一実施形態の蛍光体基板10と異なる点は、赤色サブ画素12Rと青色サブ画素12Bの間隔、すなわち、赤色蛍光体層14と青色蛍光体層15の間隔をd1、青色サブ画素12Bと緑色サブ画素12G1の間隔、すなわち、青色蛍光体層15と緑色蛍光体層16Aの間隔をd21、青色サブ画素12Bと緑色サブ画素12G2の間隔、すなわち、青色蛍光体層15と緑色蛍光体層16Bの間隔をd22、緑色サブ画素12G1と赤色サブ画素12Rの間隔、すなわち、緑色蛍光体層16Aと赤色蛍光体層14の間隔をd31、緑色サブ画素12G2と赤色サブ画素12Rの間隔、すなわち、緑色蛍光体層16Bと赤色蛍光体層14の間隔をd32とすると、これらの間隔d1、d21、d22、d31およびd32は、d1>d21=d22=d31=d32の関係を満たしている点である。
図5は、蛍光体基板の第五実施形態を示す概略断面図である。
図5において、図1に示した蛍光体基板10と同一の構成要素には同一符号を付して、その説明を省略する。
本実施形態の蛍光体基板60が、上述の第一実施形態の蛍光体基板10と異なる点は、緑色光による表示を行う緑色サブ画素が、緑色サブ画素12G1と緑色サブ画素12G2に分割されて設けられている点、緑色サブ画素12G1と緑色サブ画素12G2がそれぞれ、赤色サブ画素12Rと青色サブ画素12Bの間に介在している点である。
また、本実施形態の蛍光体基板60が、上述の第一実施形態の蛍光体基板10と異なる点は、赤色サブ画素12Rと青色サブ画素12Bの間隔、すなわち、赤色蛍光体層14と青色蛍光体層15の間隔をd1、青色サブ画素12Bと緑色サブ画素12G1の間隔、すなわち、青色蛍光体層15と緑色蛍光体層16Aの間隔をd21、青色サブ画素12Bと緑色サブ画素12G2の間隔、すなわち、青色蛍光体層15と緑色蛍光体層16Bの間隔をd22、緑色サブ画素12G1と赤色サブ画素12Rの間隔、すなわち、緑色蛍光体層16Aと赤色蛍光体層14の間隔をd31、緑色サブ画素12G2と赤色サブ画素12Rの間隔、すなわち、緑色蛍光体層16Bと赤色蛍光体層14の間隔をd32とすると、これらの間隔d1、d21、d22、d31およびd32は、d1>d21=d22=d31=d32の関係を満たしている点である。
蛍光体基板60によれば、赤色サブ画素12Rと青色サブ画素12Bの間隔d1が、その他の青色サブ画素12Bと緑色サブ画素12G1の間隔d21、青色サブ画素12Bと緑色サブ画素12G2の間隔d22、緑色サブ画素12G1と赤色サブ画素12Rの間隔d31、および、緑色サブ画素12G2と赤色サブ画素12Rの間隔d32よりも大きいので、励起光源から発せられた、赤色サブ画素12Rに入射すべき励起光が、青色サブ画素12Bに入射することを防止できる。ひいては、赤色サブ画素12Rからの赤色発光に、青色サブ画素12Bからの青色発光が混ざって、赤色表示の色薄まりが生じるのを防止できる。したがって、赤色サブ画素12Rから発光する光量が少なくなることを防止でき、蛍光体基板60を用いた表示装置の発光効率が低下することを防止できる。
(6)第六実施形態
図6は、蛍光体基板の第六実施形態を示す概略断面図である。
図6において、図1に示した蛍光体基板10と同一の構成要素には同一符号を付して、その説明を省略する。
本実施形態の蛍光体基板70が、上述の第一実施形態の蛍光体基板10と異なる点は、画素12は、赤色光による表示を行う赤色サブ画素12Rと、青色光による表示を行う青色サブ画素12Bと、緑色光による表示を行う緑色サブ画素12Gと、黄色光による表示を行う黄色サブ画素12Yeとから構成されている点、励起光源(図示略)から入射した励起光により黄色光(蛍光)を発する黄色蛍光体層71が設けられている点、基板11と、赤色蛍光体層14、青色蛍光体層15、緑色蛍光体層16および黄色蛍光体層71との間において、黄色サブ画素12Yeに黄色カラーフィルター72が設けられている点、緑色サブ画素12Gと黄色サブ画素12Yeがそれぞれ、赤色サブ画素12Rと青色サブ画素12Bの間に介在している点である。
また、本実施形態の蛍光体基板70が、上述の第一実施形態の蛍光体基板10と異なる点は、赤色サブ画素12Rと青色サブ画素12Bの間隔、すなわち、赤色蛍光体層14と青色蛍光体層15の間隔をd1、青色サブ画素12Bと緑色サブ画素12Gの間隔、すなわち、青色蛍光体層15と緑色蛍光体層16の間隔をd2、緑色サブ画素12Gと赤色サブ画素12Rの間隔、すなわち、緑色蛍光体層16と赤色蛍光体層14の間隔をd3、赤色サブ画素12Rと黄色サブ画素12Yeの間隔、すなわち、赤色蛍光体層14と黄色蛍光体層71の間隔をd4、黄色サブ画素12Yeと青色サブ画素12Bの間隔、すなわち、黄色蛍光体層71と青色蛍光体層15の間隔をd5とすると、これらの間隔d1、d2、d3、d4およびd5は、d1>d2=d3=d4=d5の関係を満たしている点である。
図6は、蛍光体基板の第六実施形態を示す概略断面図である。
図6において、図1に示した蛍光体基板10と同一の構成要素には同一符号を付して、その説明を省略する。
本実施形態の蛍光体基板70が、上述の第一実施形態の蛍光体基板10と異なる点は、画素12は、赤色光による表示を行う赤色サブ画素12Rと、青色光による表示を行う青色サブ画素12Bと、緑色光による表示を行う緑色サブ画素12Gと、黄色光による表示を行う黄色サブ画素12Yeとから構成されている点、励起光源(図示略)から入射した励起光により黄色光(蛍光)を発する黄色蛍光体層71が設けられている点、基板11と、赤色蛍光体層14、青色蛍光体層15、緑色蛍光体層16および黄色蛍光体層71との間において、黄色サブ画素12Yeに黄色カラーフィルター72が設けられている点、緑色サブ画素12Gと黄色サブ画素12Yeがそれぞれ、赤色サブ画素12Rと青色サブ画素12Bの間に介在している点である。
また、本実施形態の蛍光体基板70が、上述の第一実施形態の蛍光体基板10と異なる点は、赤色サブ画素12Rと青色サブ画素12Bの間隔、すなわち、赤色蛍光体層14と青色蛍光体層15の間隔をd1、青色サブ画素12Bと緑色サブ画素12Gの間隔、すなわち、青色蛍光体層15と緑色蛍光体層16の間隔をd2、緑色サブ画素12Gと赤色サブ画素12Rの間隔、すなわち、緑色蛍光体層16と赤色蛍光体層14の間隔をd3、赤色サブ画素12Rと黄色サブ画素12Yeの間隔、すなわち、赤色蛍光体層14と黄色蛍光体層71の間隔をd4、黄色サブ画素12Yeと青色サブ画素12Bの間隔、すなわち、黄色蛍光体層71と青色蛍光体層15の間隔をd5とすると、これらの間隔d1、d2、d3、d4およびd5は、d1>d2=d3=d4=d5の関係を満たしている点である。
蛍光体基板70によれば、赤色サブ画素12Rと青色サブ画素12Bの間隔d1が、その他の青色サブ画素12Bと緑色サブ画素12Gの間隔d2、緑色サブ画素12Gと赤色サブ画素12Rの間隔d3、赤色サブ画素12Rと黄色サブ画素12Yeの間隔d4、黄色サブ画素12Yeと青色サブ画素12Bの間隔d5よりも大きいので、励起光源から発せられた、赤色サブ画素12Rに入射すべき励起光が、青色サブ画素12Bに入射することを防止できる。ひいては、赤色サブ画素12Rからの赤色発光に、青色サブ画素12Bからの青色発光が混ざって、赤色表示の色薄まりが生じるのを防止できる。したがって、赤色サブ画素12Rから発光する光量が少なくなることを防止でき、蛍光体基板70を用いた表示装置の発光効率が低下することを防止できる。
(7)第七実施形態
図7は、蛍光体基板の第七実施形態を示す概略図であり、(a)は平面図、(b)は(a)のA−A線に沿う断面図である。
図7において、図1に示した蛍光体基板10と同一の構成要素には同一符号を付して、その説明を省略する。
本実施形態の蛍光体基板80が、上述の第一実施形態の蛍光体基板10と異なる点は、画素12は、赤色光による表示を行う赤色サブ画素12Rと、青色光による表示を行う青色サブ画素12Bと、緑色光による表示を行う緑色サブ画素12Gと、黄色光による表示を行う黄色サブ画素12Yeとから構成されている点、励起光源(図示略)から入射した励起光により黄色光(蛍光)を発する黄色蛍光体層71が設けられている点、1つの画素12において、蛍光体基板80を平面視した場合、赤色サブ画素12Rと、青色サブ画素12Bと、緑色サブ画素12Gと、黄色サブ画素12Yeと、が格子状に配置されている点である。
また、本実施形態の蛍光体基板80が、上述の第一実施形態の蛍光体基板10と異なる点は、赤色サブ画素12Rと青色サブ画素12Bの間隔、すなわち、赤色蛍光体層14と青色蛍光体層15の間隔をd1、緑色サブ画素12Gと赤色サブ画素12Rの間隔、すなわち、緑色蛍光体層16と赤色蛍光体層14の間隔をd3、赤色サブ画素12Rと黄色サブ画素12Yeの間隔、すなわち、赤色蛍光体層14と黄色蛍光体層71の間隔をd4、黄色サブ画素12Yeと青色サブ画素12Bの間隔、すなわち、黄色蛍光体層71と青色蛍光体層15の間隔をd5、黄色サブ画素12Yeと緑色蛍光体層16の間隔、すなわち、黄色蛍光体層71と緑色蛍光体層16の間隔をd6とすると、これらの間隔d1、d3、d4、d5およびd6は、d1>d4>d3=d5=d6の関係を満たしている点である。
図7は、蛍光体基板の第七実施形態を示す概略図であり、(a)は平面図、(b)は(a)のA−A線に沿う断面図である。
図7において、図1に示した蛍光体基板10と同一の構成要素には同一符号を付して、その説明を省略する。
本実施形態の蛍光体基板80が、上述の第一実施形態の蛍光体基板10と異なる点は、画素12は、赤色光による表示を行う赤色サブ画素12Rと、青色光による表示を行う青色サブ画素12Bと、緑色光による表示を行う緑色サブ画素12Gと、黄色光による表示を行う黄色サブ画素12Yeとから構成されている点、励起光源(図示略)から入射した励起光により黄色光(蛍光)を発する黄色蛍光体層71が設けられている点、1つの画素12において、蛍光体基板80を平面視した場合、赤色サブ画素12Rと、青色サブ画素12Bと、緑色サブ画素12Gと、黄色サブ画素12Yeと、が格子状に配置されている点である。
また、本実施形態の蛍光体基板80が、上述の第一実施形態の蛍光体基板10と異なる点は、赤色サブ画素12Rと青色サブ画素12Bの間隔、すなわち、赤色蛍光体層14と青色蛍光体層15の間隔をd1、緑色サブ画素12Gと赤色サブ画素12Rの間隔、すなわち、緑色蛍光体層16と赤色蛍光体層14の間隔をd3、赤色サブ画素12Rと黄色サブ画素12Yeの間隔、すなわち、赤色蛍光体層14と黄色蛍光体層71の間隔をd4、黄色サブ画素12Yeと青色サブ画素12Bの間隔、すなわち、黄色蛍光体層71と青色蛍光体層15の間隔をd5、黄色サブ画素12Yeと緑色蛍光体層16の間隔、すなわち、黄色蛍光体層71と緑色蛍光体層16の間隔をd6とすると、これらの間隔d1、d3、d4、d5およびd6は、d1>d4>d3=d5=d6の関係を満たしている点である。
蛍光体基板80によれば、赤色サブ画素12Rと青色サブ画素12Bの間隔d1が、その他の緑色サブ画素12Gと赤色サブ画素12Rの間隔d3、赤色サブ画素12Rと黄色サブ画素12Yeの間隔d4、黄色サブ画素12Yeと青色サブ画素12Bの間隔d5、黄色サブ画素12Yeと緑色蛍光体層16の間隔d6よりも大きいので、励起光源から発せられた、赤色サブ画素12Rに入射すべき励起光が、青色サブ画素12Bに入射することを防止できる。ひいては、赤色サブ画素12Rからの赤色発光に、青色サブ画素12Bからの青色発光が混ざって、赤色表示の色薄まりが生じるのを防止できる。したがって、赤色サブ画素12Rから発光する光量が少なくなることを防止でき、蛍光体基板80を用いた表示装置の発光効率が低下することを防止できる。
(8)第八実施形態
図8は、蛍光体基板の第八実施形態を示す概略図であり、(a)は平面図、(b)は(a)のB−B線に沿う断面図である。
図8において、図1に示した蛍光体基板10と同一の構成要素には同一符号を付して、その説明を省略する。
本実施形態の蛍光体基板90が、上述の第一実施形態の蛍光体基板10と異なる点は、画素12は、赤色光による表示を行う赤色サブ画素12Rと、青色光による表示を行う青色サブ画素12Bと、緑色光による表示を行う緑色サブ画素12Gと、黄色光による表示を行う黄色サブ画素12Yeとから構成されている点、励起光源(図示略)から入射した励起光により黄色光(蛍光)を発する黄色蛍光体層71が設けられている点、1つの画素12において、蛍光体基板80を平面視した場合、赤色サブ画素12Rと、青色サブ画素12Bと、緑色サブ画素12Gと、黄色サブ画素12Yeと、が格子状に配置されている点、平面視した場合、青色サブ画素12Bが略菱形状をなしている点である。
また、本実施形態の蛍光体基板80が、上述の第一実施形態の蛍光体基板10と異なる点は、赤色サブ画素12Rと青色サブ画素12Bの間隔、すなわち、赤色蛍光体層14と青色蛍光体層15の間隔をd1、青色サブ画素12Bと緑色サブ画素12Gの間隔、すなわち、青色蛍光体層15と緑色蛍光体層16の間隔をd2、緑色サブ画素12Gと赤色サブ画素12Rの間隔、すなわち、緑色蛍光体層16と赤色蛍光体層14の間隔をd3、黄色サブ画素12Yeと青色サブ画素12Bの間隔、すなわち、黄色蛍光体層71と青色蛍光体層15の間隔をd5、黄色サブ画素12Yeと緑色蛍光体層16の間隔、すなわち、黄色蛍光体層71と緑色蛍光体層16の間隔をd6とすると、これらの間隔d1、d2、d3、d5およびd6は、d1>d2=d6>d3=d5の関係を満たしている点である。
図8は、蛍光体基板の第八実施形態を示す概略図であり、(a)は平面図、(b)は(a)のB−B線に沿う断面図である。
図8において、図1に示した蛍光体基板10と同一の構成要素には同一符号を付して、その説明を省略する。
本実施形態の蛍光体基板90が、上述の第一実施形態の蛍光体基板10と異なる点は、画素12は、赤色光による表示を行う赤色サブ画素12Rと、青色光による表示を行う青色サブ画素12Bと、緑色光による表示を行う緑色サブ画素12Gと、黄色光による表示を行う黄色サブ画素12Yeとから構成されている点、励起光源(図示略)から入射した励起光により黄色光(蛍光)を発する黄色蛍光体層71が設けられている点、1つの画素12において、蛍光体基板80を平面視した場合、赤色サブ画素12Rと、青色サブ画素12Bと、緑色サブ画素12Gと、黄色サブ画素12Yeと、が格子状に配置されている点、平面視した場合、青色サブ画素12Bが略菱形状をなしている点である。
また、本実施形態の蛍光体基板80が、上述の第一実施形態の蛍光体基板10と異なる点は、赤色サブ画素12Rと青色サブ画素12Bの間隔、すなわち、赤色蛍光体層14と青色蛍光体層15の間隔をd1、青色サブ画素12Bと緑色サブ画素12Gの間隔、すなわち、青色蛍光体層15と緑色蛍光体層16の間隔をd2、緑色サブ画素12Gと赤色サブ画素12Rの間隔、すなわち、緑色蛍光体層16と赤色蛍光体層14の間隔をd3、黄色サブ画素12Yeと青色サブ画素12Bの間隔、すなわち、黄色蛍光体層71と青色蛍光体層15の間隔をd5、黄色サブ画素12Yeと緑色蛍光体層16の間隔、すなわち、黄色蛍光体層71と緑色蛍光体層16の間隔をd6とすると、これらの間隔d1、d2、d3、d5およびd6は、d1>d2=d6>d3=d5の関係を満たしている点である。
本実施形態では、画素12が、赤色サブ画素12R、青色サブ画素12Bおよび緑色サブ画素12G以外に、赤色光、青色光および緑色光とは異なる第四色光による表示を行う第四色サブ画素として、黄色サブ画素12Yeを備えている。
第四色光としては、赤色光を青色光方向に薄める色でなければ、特に限定されるものではない。
赤色サブ画素12Rが表示する赤色光の主波長をλr、青色サブ画素12Bが表示する青色光の主波長をλb、第四色サブ画素が表示する第四色光の主波長をλ4とすると、λb<λ4<λrの関係を満たすことが好ましい。
各色サブ画素の主波長は、図9に示す通りに、次のように決定される。
まず、色度座標上に白色点Wと蛍光体の画素から出射される色度点Cをプロットする。この2点を結ぶ直線がスペクトル軌跡と交わる点(交点)をDとする。この交点Dの単色光刺激の波長を主波長とする。
また、赤色サブ画素12Rが表示する赤色光の主波長をλr、緑色サブ画素12Gが表示する緑色光の主波長をλg、第四色サブ画素が表示する第四色光の主波長をλ4とすると、λg<λ4<λrの関係を満たすことが好ましい。
さらに、緑色サブ画素12Gが表示する緑色光の主波長をλg、第四色サブ画素が表示する第四色光の主波長をλ4とすると、λ4=λgの関係を満たすことが好ましい。
すなわち、このような関係を満たす第四色光は、オレンジ〜黄色〜黄緑〜緑の色の光であることが好ましい。
第四色光としては、赤色光を青色光方向に薄める色でなければ、特に限定されるものではない。
赤色サブ画素12Rが表示する赤色光の主波長をλr、青色サブ画素12Bが表示する青色光の主波長をλb、第四色サブ画素が表示する第四色光の主波長をλ4とすると、λb<λ4<λrの関係を満たすことが好ましい。
各色サブ画素の主波長は、図9に示す通りに、次のように決定される。
まず、色度座標上に白色点Wと蛍光体の画素から出射される色度点Cをプロットする。この2点を結ぶ直線がスペクトル軌跡と交わる点(交点)をDとする。この交点Dの単色光刺激の波長を主波長とする。
また、赤色サブ画素12Rが表示する赤色光の主波長をλr、緑色サブ画素12Gが表示する緑色光の主波長をλg、第四色サブ画素が表示する第四色光の主波長をλ4とすると、λg<λ4<λrの関係を満たすことが好ましい。
さらに、緑色サブ画素12Gが表示する緑色光の主波長をλg、第四色サブ画素が表示する第四色光の主波長をλ4とすると、λ4=λgの関係を満たすことが好ましい。
すなわち、このような関係を満たす第四色光は、オレンジ〜黄色〜黄緑〜緑の色の光であることが好ましい。
蛍光体基板90によれば、赤色サブ画素12Rと青色サブ画素12Bの間隔d1が、その他の青色サブ画素12Bと緑色サブ画素12Gの間隔d2、緑色サブ画素12Gと赤色サブ画素12Rの間隔d3、黄色サブ画素12Yeと青色サブ画素12Bの間隔d5、黄色サブ画素12Yeと緑色蛍光体層16の間隔d6よりも大きいので、励起光源から発せられた、赤色サブ画素12Rに入射すべき励起光が、青色サブ画素12Bに入射することを防止できる。ひいては、赤色サブ画素12Rからの赤色発光に、青色サブ画素12Bからの青色発光が混ざって、赤色表示の色薄まりが生じるのを防止できる。したがって、赤色サブ画素12Rから発光する光量が少なくなることを防止でき、蛍光体基板90を用いた表示装置の発光効率が低下することを防止できる。
[表示装置]
図10は、表示装置の一実施形態を示す概略断面図である。
図10において、図1に示した蛍光体基板10と同一の構成要素には同一符号を付して、その説明を省略する。
本実施形態に係る表示装置100は、蛍光体基板10と、蛍光体基板10の画素12に照射する励起光を射出する指向性の光源110と、蛍光体基板10に重ねて設けられ、画素12に入射する励起光の光量を調節する励起光量変調層120とから概略構成されている。
図10は、表示装置の一実施形態を示す概略断面図である。
図10において、図1に示した蛍光体基板10と同一の構成要素には同一符号を付して、その説明を省略する。
本実施形態に係る表示装置100は、蛍光体基板10と、蛍光体基板10の画素12に照射する励起光を射出する指向性の光源110と、蛍光体基板10に重ねて設けられ、画素12に入射する励起光の光量を調節する励起光量変調層120とから概略構成されている。
励起光量変調層120は、例えば、液晶素子から構成されており、一対の偏光板121,122と、一対の透明電極(図示略)と、一対の配向膜(図示略)と、基板(図示略)と、を備え、一対の配向膜の間に液晶層123が挟持された構造をなしている。
励起光量変調層120は、一対の電極を用いて液晶層に印加する電圧を画素毎に制御可能な構成とされ、光源110の全面から射出された光の透過率を画素毎に制御する。すなわち、励起光量変調層120は、光源110からの光を画素毎に選択的に透過させる光シャッターとしての機能を有するようになっている。また、励起光量変調層120と光源110とを両方共ON/OFFをコントロールすることもできる。
また、蛍光体基板10と励起光量変調層120は、封止基板131を介して積層されている。
また、偏光板121の液晶層123側の面121aには、遮光層(ブラックマトリクス)124が設けられている。遮光層124により、励起光量変調層120の画素開口部は、蛍光体基板10の画素開口部とおよそ中心位置が合うように形成されている。
励起光量変調層120は、一対の電極を用いて液晶層に印加する電圧を画素毎に制御可能な構成とされ、光源110の全面から射出された光の透過率を画素毎に制御する。すなわち、励起光量変調層120は、光源110からの光を画素毎に選択的に透過させる光シャッターとしての機能を有するようになっている。また、励起光量変調層120と光源110とを両方共ON/OFFをコントロールすることもできる。
また、蛍光体基板10と励起光量変調層120は、封止基板131を介して積層されている。
また、偏光板121の液晶層123側の面121aには、遮光層(ブラックマトリクス)124が設けられている。遮光層124により、励起光量変調層120の画素開口部は、蛍光体基板10の画素開口部とおよそ中心位置が合うように形成されている。
光源110としては、公知の紫外LED、青色LED、紫外発光無機EL素子、青色発光無機EL素子、紫外発光有機EL素子、青色発光有機EL素子等が用いられるが、本実施形態はこれらの光源に限定されるものではなく、公知の材料、公知の製造方法で作製した光源を用いることができる。
ここで、紫外光としては、主発光ピークが360〜410nmの発光が好ましく、青色光としては、主発光ピークが410〜470nmの発光が好ましい。
ここで、紫外光としては、主発光ピークが360〜410nmの発光が好ましく、青色光としては、主発光ピークが410〜470nmの発光が好ましい。
以下、光源110として好適に利用可能な発光素子について説明する。
「有機EL素子」
図11は、光源110を構成する有機EL素子基板の一実施形態を示す概略断面図である。
有機EL素子基板140は、基板141と、基板141の一方の面141a上に設けられた有機EL素子142とから概略構成されている。
有機EL素子142は、基板141の一方の面141a上に順に設けられた、第一電極143と、有機EL層144と、第二電極145とから概略構成されている。すなわち、有機EL素子142は、基板141の一方の面141a上に、第一電極143および第二電極125からなる一対の電極と、これら一対の電極間に挟持された有機EL層144と、を備えている。
第一電極143および第二電極145は、有機EL素子142の陽極または陰極として対で機能する。
第一電極143と第二電極145との間の光学距離は、微小共振器構造(マイクロキャビティ構造)を構成するように調整されている。
図11は、光源110を構成する有機EL素子基板の一実施形態を示す概略断面図である。
有機EL素子基板140は、基板141と、基板141の一方の面141a上に設けられた有機EL素子142とから概略構成されている。
有機EL素子142は、基板141の一方の面141a上に順に設けられた、第一電極143と、有機EL層144と、第二電極145とから概略構成されている。すなわち、有機EL素子142は、基板141の一方の面141a上に、第一電極143および第二電極125からなる一対の電極と、これら一対の電極間に挟持された有機EL層144と、を備えている。
第一電極143および第二電極145は、有機EL素子142の陽極または陰極として対で機能する。
第一電極143と第二電極145との間の光学距離は、微小共振器構造(マイクロキャビティ構造)を構成するように調整されている。
有機EL層144は、第一電極143側から第二電極145側に向かって順に積層された、正孔注入層146、正孔輸送層147、有機発光層148、正孔防止層149、電子輸送層150および電子注入層151から構成されている。
正孔注入層146、正孔輸送層147、有機発光層148、正孔防止層149、電子輸送層150および電子注入層151は、それぞれ単層構造または多層構造のいずれであってもよい。また、正孔注入層146、正孔輸送層147、有機発光層148、正孔防止層149、電子輸送層150および電子注入層151は、それぞれ有機薄膜または無機薄膜のいずれであってもよい。
正孔注入層146、正孔輸送層147、有機発光層148、正孔防止層149、電子輸送層150および電子注入層151は、それぞれ単層構造または多層構造のいずれであってもよい。また、正孔注入層146、正孔輸送層147、有機発光層148、正孔防止層149、電子輸送層150および電子注入層151は、それぞれ有機薄膜または無機薄膜のいずれであってもよい。
正孔注入層146は、第一電極143からの正孔の注入を効率よく行うものである。
正孔輸送層147は、有機発光層148への正孔の輸送を効率よく行うものである。
電子輸送層150は、有機発光層148への電子の輸送を効率よく行うものである。
電子注入層151は、第二電極145からの電子の注入を効率よく行うものである。
正孔注入層146、正孔輸送層147、電子輸送層150および電子注入層151は、キャリア注入輸送層に該当する。
正孔輸送層147は、有機発光層148への正孔の輸送を効率よく行うものである。
電子輸送層150は、有機発光層148への電子の輸送を効率よく行うものである。
電子注入層151は、第二電極145からの電子の注入を効率よく行うものである。
正孔注入層146、正孔輸送層147、電子輸送層150および電子注入層151は、キャリア注入輸送層に該当する。
なお、有機EL素子142は上記の構成に限定されるものではなく、有機EL層144が、有機発光層の単層構造であっても、有機発光層とキャリア注入輸送層の多層構造であってもよい。有機EL素子142の構成としては、具体的には、下記のものが挙げられる。
(1)第一電極143と第二電極145の間に、有機発光層のみが設けられた構成
(2)第一電極143側から第二電極145側に向かって、正孔輸送層および有機発光層がこの順に積層された構成
(3)第一電極143側から第二電極145側に向かって、有機発光層および電子輸送層がこの順に積層された構成
(4)第一電極143側から第二電極145側に向かって、正孔輸送層、有機発光層および電子輸送層がこの順に積層された構成
(5)第一電極143側から第二電極145側に向かって、正孔注入層、正孔輸送層、有機発光層および電子輸送層がこの順に積層された構成
(6)第一電極143側から第二電極145側に向かって、正孔注入層、正孔輸送層、有機発光層、電子輸送層および電子注入層がこの順に積層された構成
(7)第一電極143側から第二電極145側に向かって、正孔注入層、正孔輸送層、有機発光層、正孔防止層および電子輸送層がこの順に積層された構成
(8)第一電極143側から第二電極145側に向かって、正孔注入層、正孔輸送層、有機発光層、正孔防止層、電子輸送層および電子注入層がこの順に積層された構成
(9)第一電極143側から第二電極145側に向かって、正孔注入層、正孔輸送層、電子防止層、有機発光層、正孔防止層、電子輸送層および電子注入層がこの順に積層された構成
これら有機発光層、正孔注入層、正孔輸送層、正孔防止層、電子防止層、電子輸送層および電子注入層の各層は、単層構造または多層構造のいずれであってもよい。また、有機発光層、正孔注入層、正孔輸送層、正孔防止層、電子防止層、電子輸送層および電子注入層の各層は、それぞれ有機薄膜または無機薄膜のいずれであってもよい。
(1)第一電極143と第二電極145の間に、有機発光層のみが設けられた構成
(2)第一電極143側から第二電極145側に向かって、正孔輸送層および有機発光層がこの順に積層された構成
(3)第一電極143側から第二電極145側に向かって、有機発光層および電子輸送層がこの順に積層された構成
(4)第一電極143側から第二電極145側に向かって、正孔輸送層、有機発光層および電子輸送層がこの順に積層された構成
(5)第一電極143側から第二電極145側に向かって、正孔注入層、正孔輸送層、有機発光層および電子輸送層がこの順に積層された構成
(6)第一電極143側から第二電極145側に向かって、正孔注入層、正孔輸送層、有機発光層、電子輸送層および電子注入層がこの順に積層された構成
(7)第一電極143側から第二電極145側に向かって、正孔注入層、正孔輸送層、有機発光層、正孔防止層および電子輸送層がこの順に積層された構成
(8)第一電極143側から第二電極145側に向かって、正孔注入層、正孔輸送層、有機発光層、正孔防止層、電子輸送層および電子注入層がこの順に積層された構成
(9)第一電極143側から第二電極145側に向かって、正孔注入層、正孔輸送層、電子防止層、有機発光層、正孔防止層、電子輸送層および電子注入層がこの順に積層された構成
これら有機発光層、正孔注入層、正孔輸送層、正孔防止層、電子防止層、電子輸送層および電子注入層の各層は、単層構造または多層構造のいずれであってもよい。また、有機発光層、正孔注入層、正孔輸送層、正孔防止層、電子防止層、電子輸送層および電子注入層の各層は、それぞれ有機薄膜または無機薄膜のいずれであってもよい。
また、第一電極143の端面を覆うようにエッジカバー152が形成されている。すなわち、エッジカバー152は、第一電極143と第二電極145の間でリークを起こすことを防止するために、第一電極143と第二電極145の間において、基板141の一方の面141aに形成された第一電極143のエッジ部を覆うように設けられている。
以下、有機EL素子基板140を構成する各構成部材およびその形成方法について具体的に説明するが、本実施形態はこれら構成部材および形成方法に限定されるものではない。
基板141としては、例えば、ガラス、石英等からなる無機材料基板、ポリエチレンテレフタレート、ポリカルバゾール、ポリイミド等からなるプラスチック基板、アルミナ等からなるセラミックス基板等の絶縁性基板、または、アルミニウム(Al)、鉄(Fe)等からなる金属基板、または、これらの基板上に酸化シリコン(SiO2)、有機絶縁材料等からなる絶縁物を表面にコーティングした基板、アルミニウム等からなる金属基板の表面を陽極酸化等の方法で絶縁化処理を施した基板等が挙げられるが、本実施形態はこれらの基板に限定されるものではない。これらの基板の中でも、ストレスなく湾曲部、折り曲げ部を形成することが可能となることから、プラスチック基板または金属基板を用いることが好ましい。
さらに、プラスチック基板に無機材料をコーティングした基板、金属基板に無機絶縁材料をコーティングした基板が好ましい。このような無機材料をコーティングした基板を用いることにより、プラスチック基板を有機EL素子基板の基板として用いた場合に最大の問題となる水分の透過による有機ELの劣化(有機ELは、特に、少量の水分に対しても劣化が起こることが知られている。)を解消することが可能となる。また、金属基板を有機EL素子基板の基板として用いた場合の最大の問題となる金属基板の突起によるリーク(ショート)(有機EL層の膜厚は、100〜200nm程度と非常に薄いため、突起による画素部での電流にリーク(ショート)が、顕著に起こることが知られている。)を解消することが可能となる。
また、TFTを形成する場合には、基板141としては、500℃以下の温度で融解せず、歪みも生じない基板を用いることが好ましい。また、一般的な金属基板は、ガラスと熱膨張率が異なるため、従来の生産装置で金属基板上にTFTを形成することは困難であるが、線膨張係数が1×10−5/ ℃ 以下の鉄−ニッケル系合金である金属基板を用いて、線膨張係数をガラスに合わせ込むことにより、金属基板上にTFTを従来の生産装置を用いて安価に形成することが可能となる。
また、プラスチック基板の場合には、耐熱温度が非常に低いため、ガラス基板上にTFTを形成した後、プラスチック基板にガラス基板上のTFTを転写することにより、プラスチック基板上にTFTを転写形成することができる。
また、プラスチック基板の場合には、耐熱温度が非常に低いため、ガラス基板上にTFTを形成した後、プラスチック基板にガラス基板上のTFTを転写することにより、プラスチック基板上にTFTを転写形成することができる。
さらに、有機EL層144からの発光を基板141とは反対側から取り出す場合には、基板としての制約はないが、有機EL層144からの発光を基板141側から取り出す場合には、有機EL層144からの発光を外部に取り出すために、透明または半透明の基板を用いる必要がある。
基板141に形成されるTFTは、有機EL素子142を形成する前に、予め基板141の一方の面141aに形成され、画素スイッチング用素子および有機EL素子駆動用素子として機能する。
本実施形態におけるTFTとしては、公知のTFTが挙げられる。また、TFTの代わりに、金属−絶縁体−金属(MIM)ダイオードを用いることもできる。
本実施形態におけるTFTとしては、公知のTFTが挙げられる。また、TFTの代わりに、金属−絶縁体−金属(MIM)ダイオードを用いることもできる。
アクティブ駆動型有機EL表示装置、有機EL表示装置に用いることが可能なTFTは、公知の材料、構造および形成方法を用いて形成することができる。
TFTを構成する活性層の材料としては、例えば、非晶質シリコン(アモルファスシリコン)、多結晶シリコン(ポリシリコン)、微結晶シリコン、セレン化カドミウム等の無機半導体材料、酸化亜鉛、酸化インジウム−酸化ガリウム−酸化亜鉛等の酸化物半導体材料、または、ポリチオフェン誘導体、チオフェンオリゴマー、ポリ(p−フェリレンビニレン)誘導体、ナフタセン、ペンタセン等の有機半導体材料が挙げられる。また、TFTの構造としては、例えば、スタガ型、逆スタガ型、トップゲート型、コプレーナ型等が挙げられる。
TFTを構成する活性層の材料としては、例えば、非晶質シリコン(アモルファスシリコン)、多結晶シリコン(ポリシリコン)、微結晶シリコン、セレン化カドミウム等の無機半導体材料、酸化亜鉛、酸化インジウム−酸化ガリウム−酸化亜鉛等の酸化物半導体材料、または、ポリチオフェン誘導体、チオフェンオリゴマー、ポリ(p−フェリレンビニレン)誘導体、ナフタセン、ペンタセン等の有機半導体材料が挙げられる。また、TFTの構造としては、例えば、スタガ型、逆スタガ型、トップゲート型、コプレーナ型等が挙げられる。
TFTを構成する活性層の形成方法としては、(1)プラズマ誘起化学気相成長(PECVD)法により成膜したアモルファスシリコンに不純物をイオンドーピングする方法、(2)シラン(SiH4)ガスを用いた減圧化学気相成長(LPCVD)法によりアモルファスシリコンを形成し、固相成長法によりアモルファスシリコンを結晶化してポリシリコンを得た後、イオン打ち込み法によりイオンドーピングする方法、(3)Si2H6ガスを用いたLPCVD法またはSiH4ガスを用いたPECVD法によりアモルファスシリコンを形成し、エキシマレーザー等のレーザーによりアニールし、アモルファスシリコンを結晶化してポリシリコンを得た後、イオンドーピングを行う方法(低温プロセス)、(4)LPCVD法またはPECVD法によりポリシリコン層を形成し、1000℃以上で熱酸化することによりゲート絶縁膜を形成し、その上に、n+ポリシリコンのゲート電極を形成し、その後、イオンドーピングを行う方法(高温プロセス)、(5)有機半導体材料をインクジェット法等により形成する方法、(6)有機半導体材料の単結晶膜を得る方法等が挙げられる。
本実施形態におけるTFTを構成するゲート絶縁膜は、公知の材料を用いて形成することができる。ゲート絶縁膜としては、例えば、PECVD法、LPCVD法等により形成されたSiO2またはポリシリコン膜を熱酸化して得られるSiO2等からなる絶縁膜が挙げられる。
また、本実施形態におけるTFTの信号電極線、走査電極線、共通電極線、第一駆動電極および第二駆動電極は、公知の材料を用いて形成することができる。これら信号電極線、走査電極線、共通電極線、第一駆動電極および第二駆動電極の材料としては、例えば、タンタル(Ta)、アルミニウム(Al)、銅(Cu)等が挙げられる。有機EL素子基板120のTFTは、上記のような構成とすることができるが、本実施形態は、これらの材料、構造および形成方法に限定されるものではない。
アクティブ駆動型有機EL表示装置、有機EL表示装置に用いることが可能な層間絶縁膜は、公知の材料を用いて形成することができる。層間絶縁膜の材料としては、例えば、酸化シリコン(SiO2)、窒化シリコン(SiNまたはSi2N4)、酸化タンタル(TaOまたはTa2O5)等の無機材料、または、アクリル樹脂、レジスト材料等の有機材料等が挙げられる。
また、層間絶縁膜の形成方法としては、化学気相成長(CVD)法、真空蒸着法等のドライプロセス、スピンコート法等のウエットプロセスが挙げられる。また、必要に応じて、フォトリソグラフィー法等により、層間絶縁膜をパターニングすることもできる。
また、層間絶縁膜の形成方法としては、化学気相成長(CVD)法、真空蒸着法等のドライプロセス、スピンコート法等のウエットプロセスが挙げられる。また、必要に応じて、フォトリソグラフィー法等により、層間絶縁膜をパターニングすることもできる。
有機EL素子142からの発光を基板141とは反対側(第二電極145側)から取り出す場合には、外光が基板141の一方の面141aに形成されたTFTに入射して、TFTの特性に変化が生じることを防ぐ目的で、遮光性を兼ね備えた遮光性絶縁膜を形成することが好ましい。また、上記の層間絶縁膜と遮光性絶縁膜を組み合わせて用いることもできる。遮光性絶縁膜の材料としては、例えば、フタロシアニン、キナクロドン等の顔料または染料をポリイミド等の高分子樹脂に分散したもの、カラーレジスト、ブラックマトリクス材料、NixZnyFe2O4等の無機絶縁材料等が挙げられるが、本実施形態はこれらの材料および形成方法に限定されるものではない。
アクティブ駆動型有機EL表示装置において、基板141の一方の面141aにTFT等を形成した場合には、その表面に凸凹が形成され、この凸凹によって有機EL素子82の欠陥(例えば、画素電極の欠損、有機EL層の欠損、第二電極の断線、第一電極と第二電極の短絡、耐圧の低下等)等が発生するおそれがある。これらの欠陥を防止するために、層間絶縁膜上に平坦化膜を設けてもよい。
このような平坦化膜は、公知の材料を用いて形成することができる。平坦化膜の材料としては、例えば、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化タンタル等の無機材料、ポリイミド、アクリル樹脂、レジスト材料等の有機材料等が挙げられる。平坦化膜の形成方法としては、例えば、CVD法、真空蒸着法等のドライプロセス、スピンコート法等のウエットプロセス等が挙げられるが、本実施形態はこれらの材料および形成方法に限定されるものではない。また、平坦化膜は、単層構造または多層構造のいずれであってもよい。
第一電極143および第二電極145は、有機EL素子142の陽極または陰極として対で機能する。つまり、第一電極143を陽極とした場合、第二電極145は陰極となり、第一電極143を陰極とした場合、第二電極125は陽極となる。
第一電極143および第二電極145を形成する電極材料としては、公知の電極材料を用いることができる。陽極を形成する電極材料としては、有機EL層144への正孔の注入をより効率よく行う観点から、仕事関数が4.5eV以上の金(Au)、白金(Pt)、ニッケル(Ni)等の金属、および、インジウム(In)と錫(Sn)からなる酸化物(ITO)、錫(Sn)の酸化物(SnO2)、インジウム(In)と亜鉛(Zn)からなる酸化物(IZO)等の透明電極材料等が挙げられる。
また、陰極を形成する電極材料としては、有機EL層144への電子の注入をより効率よく行う観点から、仕事関数が4.5eV以下のリチウム(Li)、カルシウム(Ca)、セリウム(Ce)、バリウム(Ba)、アルミニウム(Al)等の金属、または、これらの金属を含有するMg:Ag合金、Li:Al合金等の合金が挙げられる。
第一電極143および第二電極145は、上記の材料を用いて、EB蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、抵抗加熱蒸着法等の公知の方法により形成することができるが、本実施形態はこれらの形成方法に限定されるものではない。また、必要に応じて、フォトリソグラフィー法、レーザー剥離法により形成した電極をパターニングすることもでき、シャドーマスクと組み合わせることで直接パターニングした電極を形成することもできる。
第一電極143および第二電極145の膜厚は、50nm以上であることが好ましい。膜厚が50nm未満の場合には、配線抵抗が高くなり、駆動電圧が上昇するおそれがある。
第一電極143および第二電極145の膜厚は、50nm以上であることが好ましい。膜厚が50nm未満の場合には、配線抵抗が高くなり、駆動電圧が上昇するおそれがある。
表示装置の色純度の向上、発光効率の向上、正面輝度の向上等の目的でマイクロキャビティ効果を用いる場合、有機EL層144からの発光を第一電極143または第二電極145側から取り出す場合には、第一電極143または第二電極145として半透明電極を用いることが好ましい。
半透明電極の材料としては、金属の半透明電極単体、もしくは、金属の半透明電極と透明電極材料を組み合わせたものを用いることができる。特に、半透明電極の材料としては、反射率と透過率の観点から、銀が好ましい。
半透明電極の材料としては、金属の半透明電極単体、もしくは、金属の半透明電極と透明電極材料を組み合わせたものを用いることができる。特に、半透明電極の材料としては、反射率と透過率の観点から、銀が好ましい。
半透明電極の膜厚は、5〜30nmが好ましい。半透明電極の膜厚が5nm未満の場合には、光の反射が十分に行えず、干渉の効果を十分に得るとこができない。また、半透明電極の膜厚が30nmを超える場合には、光の透過率が急激に低下することから、表示装置の輝度および発光効率が低下するおそれがある。
また、第一電極143または第二電極145としては、光を反射する反射率の高い電極を用いることが好ましい。反射率の高い電極としては、例えば、アルミニウム、銀、金、アルミニウム−リチウム合金、アルミニウム−ネオジウム合金、アルミニウム−シリコン合金等からなる反射性金属電極(反射電極)、この反射性金属電極と透明電極を組み合わせた電極等が挙げられる。
また、第一電極143または第二電極145としては、光を反射する反射率の高い電極を用いることが好ましい。反射率の高い電極としては、例えば、アルミニウム、銀、金、アルミニウム−リチウム合金、アルミニウム−ネオジウム合金、アルミニウム−シリコン合金等からなる反射性金属電極(反射電極)、この反射性金属電極と透明電極を組み合わせた電極等が挙げられる。
電荷注入輸送層は、電荷(正孔、電子)の電極からの注入と発光層への輸送(注入)をより効率よく行う目的で、電荷注入層(正孔注入層146、電子注入層151)と電荷輸送層(正孔輸送層147、電子輸送層150)に分類され、以下に例示する電荷注入輸送材料のみから構成されていてもよく、任意に添加剤(ドナー、アクセプター等)を含んでいてもよく、これらの材料が高分子材料(結着用樹脂)または無機材料中に分散された構成であってもよい。
電荷注入輸送材料としては、有機EL素子用、有機光導電体用の公知の電荷注入輸送材料を用いることができる。このような電荷注入輸送材料は、正孔注入輸送材料および電子注入輸送材料に分類され、これらの具体的な化合物を以下に例示するが、本実施形態はこれらの材料に限定されるものではない。
正孔注入層146および正孔輸送層147の材料としては、公知のものが用いられ、例えば、酸化バナジウム(V2O5)、酸化モリブデン(MoO2)等の酸化物や無機p型半導体材料;ポルフィリン化合物、N,N’−ビス(3−メチルフェニル)−N,N’−ビス(フェニル)−ベンジジン(TPD)、N,N’−ジ(ナフタレン−1−イル)−N,N’−ジフェニル−ベンジジン(α−NPD)、4,4’,4”−トリス(カルバゾール−9−イル)トリフェニルアミン(TCTA)、N,N−ジカルバゾリル−3,5−ベンゼン(m−CP)、4,4’−(シクロヘキサン−1,1−ジイル)ビス(N,N−ジ−p−トリルアニリン)(TAPC)、2,2’−ビス(N,N−ジフェニルアミン)−9,9’−スピロビフルオレン(DPAS)、N1,N1’−(ビフェニル−4,4’−ジイル)ビス(N1−フェニル−N4,N4−ジ−m−トリルベンゼン−1,4−ジアミン)(DNTPD)、N3,N3,N3”’, N3”’−テトラ−p−トリル−[1,1’:2’,1”:2”,1”’−クォーターフェニル]−3,3”’−ジアミン(BTPD)、4,4’−(ジフェニルシランジイル)ビス(N,N−ジ−p−トリルアニリン)(DTASi)、2,2−ビス(4−カルバゾール−9−イルフェニル)アダマンティン(Ad−Cz)等の芳香族第三級アミン化合物;ヒドラゾン化合物、キナクリドン化合物、スチリルアミン化合物等の低分子含窒素化合物;ポリアニリン(PANI)、ポリアニリン−樟脳スルホン酸(PANI−CSA)、3,4−ポリエチレンジオキシチオフェン/ポリスチレンサルフォネイト(PEDOT/PSS)、ポリ(トリフェニルアミン)誘導体(Poly−TPD)、ポリビニルカルバゾール(PVCz)、ポリ(p−フェニレンビニレン)(PPV)、ポリ(p−ナフタレンビニレン)(PNV)等の高分子化合物;2−メチル−9,10−ビス(ナフタレン−2−イル)アントラセン(MADN)等の芳香族炭化水素化合物等が挙げられる。
正孔注入層146の材料としては、陽極からの正孔の注入および輸送をより効率よく行う観点から、正孔輸送層147の材料よりも、最高被占分子軌道(HOMO)のエネルギー準位が低い材料を用いることが好ましい。また、正孔輸送層147の材料としては、正孔注入層146の材料よりも、正孔の移動度が高い材料を用いることが好ましい。
正孔注入層146および正孔輸送層147は、任意に添加剤(ドナー、アクセプター等)を含んでいてもよい。
そして、正孔の注入性および輸送性をより向上させるためには、正孔注入層146および正孔輸送層147は、アクセプターを含むことが好ましい。アクセプターとしては、有機EL素子向けの公知のアクセプター材料を用いることができる。これらの具体的な化合物を以下に例示するが、本実施形態はこれらの材料に限定されるものではない。
そして、正孔の注入性および輸送性をより向上させるためには、正孔注入層146および正孔輸送層147は、アクセプターを含むことが好ましい。アクセプターとしては、有機EL素子向けの公知のアクセプター材料を用いることができる。これらの具体的な化合物を以下に例示するが、本実施形態はこれらの材料に限定されるものではない。
アクセプターは、無機材料または有機材料のいずれであってもよい。
無機材料としては、金(Au)、白金(Pt)、タングステン(W)、イリジウム(Ir)、オキシ塩化リン(POCl3)、六フッ化ヒ酸イオン(AsF6 −)、塩素(Cl)、臭素(Br)、ヨウ素(I)、酸化バナジウム(V2O5)、酸化モリブデン(MoO2)等が挙げられる。
無機材料としては、金(Au)、白金(Pt)、タングステン(W)、イリジウム(Ir)、オキシ塩化リン(POCl3)、六フッ化ヒ酸イオン(AsF6 −)、塩素(Cl)、臭素(Br)、ヨウ素(I)、酸化バナジウム(V2O5)、酸化モリブデン(MoO2)等が挙げられる。
有機材料としては、7,7,8,8,−テトラシアノキノジメタン(TCNQ)、テトラフルオロテトラシアノキノジメタン(TCNQF4)、テトラシアノエチレン(TCNE)、ヘキサシアノブタジエン(HCNB)、ジシクロジシアノベンゾキノン(DDQ)等のシアノ基を有する化合物;トリニトロフルオレノン(TNF)、ジニトロフルオレノン(DNF)等のニトロ基を有する化合物;フルオラニル;クロラニル;ブロマニル等が挙げられる。
これらの中でも、正孔濃度を増加させる効果がより高いことから、TCNQ、TCNQF4、TCNE、HCNB、DDQ等のシアノ基を有する化合物が好ましい。
これらの中でも、正孔濃度を増加させる効果がより高いことから、TCNQ、TCNQF4、TCNE、HCNB、DDQ等のシアノ基を有する化合物が好ましい。
正孔防止層149、電子輸送層150および電子注入層151の材料としては、公知のものが用いられ、低分子材料であれば、n型半導体である無機材料;1,3−ビス[2−(2,2’−ビピリジン−6−イル)−1,3,4−オキサジアゾ−5−イル]ベンゼン(Bpy−OXD)、1,3−ビス(5−(4−(tert−ブチル)フェニル)−1,3,4−オキサジアゾールー2−イル)ベンゼン(OXD7)等のオキサジアゾール誘導体;3−(4−ビフェニル)−4−フェニル−5−tert−ブチルフェニル−1,2,4−トリアゾール(TAZ)等のトリアゾール誘導体;チオピラジンジオキシド誘導体;ベンゾキノン誘導体;ナフトキノン誘導体;アントラキノン誘導体;ジフェノキノン誘導体;フルオレノン誘導体;ベンゾジフラン誘導体;8−ヒドロキシキノリノラート−リチウム(Liq)等のキノリン誘導体;2,7−ビス[2−(2,2’−ビピリジン−6−イル)−1,3,4−オキサジアゾ−5−イル]−9,9−ジメチルフルオレン(Bpy−FOXD)等のフルオレン誘導体;1,3,5−トリ[(3−ピリジル)−フェン−3−イル]ベンゼン(TmPyPB)、1,3,5−トリ[(3−ピリジル)−フェン−3−イル]ベンゼン(TpPyPB)等のベンゼン誘導体;2,2’,2”−(1,3,5−ベンジントリイル)−トリス(1−フェニル−1−H−ベンゾイミダゾール)(TPBI)等のベンゾイミダゾール誘導体;3,5−ジ(ピレン−1−イル)ピリジン(PY1)等のピリジン誘導体;3,3’,5,5’−テトラ[(m−ピリジル)−フェン−3−イル]ビフェニル(BP4mPy)等のビフェニル誘導体;4,7−ジフェニル−1,10−フェナントロリン(BPhen)、2,9−ジメチル−4,7−ジフェニル−1,10−フェナントロリン(BCP)等のフェナントロリン誘導体;トリス(2,4,6−トリメチル−3−(ピリジン−3−イル)フェニル)ボラン(3TPYMB)等のトリフェニルボラン誘導体;ジフェニルビス(4−(ピリジン−3−イル)フェニル)シラン(DPPS)等のテトラフェニルシラン誘導体;ポリ(オキサジアゾール)(Poly−OXZ)、ポリスチレン誘導体(PSS)等が挙げられる。特に、電子注入層91の材料としては、フッ化リチウム(LiF)、フッ化バリウム(BaF2)等のフッ化物;酸化リチウム(Li2O)等の酸化物等が挙げられる。
電子注入層151の材料としては、陰極からの電子の注入および輸送をより効率よく行う観点から、電子輸送層150の材料よりも最低空分子軌道(LUMO)のエネルギー準位が高い材料を用いることが好ましい。また、電子輸送層150の材料としては、電子注入層151の材料よりも、電子の移動度が高い材料を用いることが好ましい。
電子輸送層150および電子注入層151は、任意に添加剤(ドナー、アクセプター等)を含んでいてもよい。
そして、電子の輸送性および注入性をより向上させるためには、電子輸送層150および電子注入層151は、ドナーを含むことが好ましい。ドナーとしては、有機EL素子用の公知のドナー材料を用いることができる。これらの具体的な化合物を以下に例示するが、本実施形態はこれらの材料に限定されるものではない。
そして、電子の輸送性および注入性をより向上させるためには、電子輸送層150および電子注入層151は、ドナーを含むことが好ましい。ドナーとしては、有機EL素子用の公知のドナー材料を用いることができる。これらの具体的な化合物を以下に例示するが、本実施形態はこれらの材料に限定されるものではない。
ドナーは、無機材料または有機材料のいずれであってもよい。
無機材料としては、リチウム、ナトリウム、カリウム等のアルカリ金属;マグネシウム、カルシウム等のアルカリ土類金属;希土類元素;アルミニウム(Al);銀(Ag);銅(Cu);インジウム(In)等が挙げられる。
有機材料としては、芳香族3級アミン骨格を有する化合物、フェナントレン、ピレン、ペリレン、アントラセン、テトラセン、ペンタセン等の置換基を有していてもよい縮合多環化合物、テトラチアフルバレン(TTF)類、ジベンゾフラン、フェノチアジン、カルバゾール等が挙げられる。
無機材料としては、リチウム、ナトリウム、カリウム等のアルカリ金属;マグネシウム、カルシウム等のアルカリ土類金属;希土類元素;アルミニウム(Al);銀(Ag);銅(Cu);インジウム(In)等が挙げられる。
有機材料としては、芳香族3級アミン骨格を有する化合物、フェナントレン、ピレン、ペリレン、アントラセン、テトラセン、ペンタセン等の置換基を有していてもよい縮合多環化合物、テトラチアフルバレン(TTF)類、ジベンゾフラン、フェノチアジン、カルバゾール等が挙げられる。
芳香族3級アミン骨格を有する化合物としては、アニリン類;フェニレンジアミン類;N,N,N’,N’−テトラフェニルベンジジン、N,N’−ビス−(3−メチルフェニル)−N,N’−ビス−(フェニル)−ベンジジン、N,N’−ジ(ナフタレン−1−イル)−N,N’−ジフェニル−ベンジジン等のベンジジン類;トリフェニルアミン、4,4’4”−トリス(N,N−ジフェニル−アミノ)−トリフェニルアミン、4,4’4”−トリス(N−3−メチルフェニル−N−フェニル−アミノ)−トリフェニルアミン、4,4’4”−トリス(N−(1−ナフチル)−N−フェニル−アミノ)−トリフェニルアミン等のトリフェニルアミン類;N,N’−ジ−(4−メチル−フェニル)−N,N’−ジフェニル−1,4−フェニレンジアミン等のトリフェニルジアミン類等が挙げられる。
上記の縮合多環化合物が「置換基を有する」とは、縮合多環化合物中の1つ以上の水素原子が、水素原子以外の基(置換基)で置換されていることを指し、置換基の数は特に限定されず、全ての水素原子が置換基で置換されていてもよい。そして、置換基の位置も特に限定されない。
置換基としては、炭素数1〜10のアルキル基、炭素数1〜10のアルコキシ基、炭素数2〜10のアルケニル基、炭素数2〜10のアルケニルオキシ基、炭素数6〜15のアリール基、炭素数6〜15のアリールオキシ基、水酸基、ハロゲン原子等が挙げられる。
置換基としては、炭素数1〜10のアルキル基、炭素数1〜10のアルコキシ基、炭素数2〜10のアルケニル基、炭素数2〜10のアルケニルオキシ基、炭素数6〜15のアリール基、炭素数6〜15のアリールオキシ基、水酸基、ハロゲン原子等が挙げられる。
アルキル基は、直鎖状、分岐鎖状または環状のいずれであってもよい。
直鎖状または分枝鎖状のアルキル基としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、n−ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、tert−ペンチル基、1−メチルブチル基、n−ヘキシル基、2−メチルペンチル基、3−メチルペンチル基、2,2−ジメチルブチル基、2,3−ジメチルブチル基、n−ヘプチル基、2−メチルヘキシル基、3−メチルヘキシル基、2,2−ジメチルペンチル基、2,3−ジメチルペンチル基、2,4−ジメチルペンチル基、3,3−ジメチルペンチル基、3−エチルペンチル基、2,2,3−トリメチルブチル基、n−オクチル基、イソオクチル基、ノニル基、デシル基等が挙げられる。
環状のアルキル基は、単環状または多環状のいずれであってもよく、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基、シクロノニル基、シクロデシル基、ノルボルニル基、イソボルニル基、1−アダマンチル基、2−アダマンチル基、トリシクロデシル基等が挙げられる。
直鎖状または分枝鎖状のアルキル基としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、n−ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、tert−ペンチル基、1−メチルブチル基、n−ヘキシル基、2−メチルペンチル基、3−メチルペンチル基、2,2−ジメチルブチル基、2,3−ジメチルブチル基、n−ヘプチル基、2−メチルヘキシル基、3−メチルヘキシル基、2,2−ジメチルペンチル基、2,3−ジメチルペンチル基、2,4−ジメチルペンチル基、3,3−ジメチルペンチル基、3−エチルペンチル基、2,2,3−トリメチルブチル基、n−オクチル基、イソオクチル基、ノニル基、デシル基等が挙げられる。
環状のアルキル基は、単環状または多環状のいずれであってもよく、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基、シクロノニル基、シクロデシル基、ノルボルニル基、イソボルニル基、1−アダマンチル基、2−アダマンチル基、トリシクロデシル基等が挙げられる。
アルコキシ基としては、アルキル基が酸素原子に結合した一価の基が挙げられる。
アルケニル基としては、炭素数が2〜10のアルキル基において、炭素原子間の1つの単結合(C−C)が二重結合(C=C)に置換されたものが挙げられる。
アルケニルオキシ基としては、アルケニル基が酸素原子に結合した一価の基が挙げられる。
アリール基は、単環状または多環状のいずれであってもよく、環員数は特に限定されず、好ましいものとしては、フェニル基、1−ナフチル基、2−ナフチル基等が挙げられる。
アリールオキシ基としては、アリール基が酸素原子に結合した一価の基が挙げられる。
ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられる。
アルケニル基としては、炭素数が2〜10のアルキル基において、炭素原子間の1つの単結合(C−C)が二重結合(C=C)に置換されたものが挙げられる。
アルケニルオキシ基としては、アルケニル基が酸素原子に結合した一価の基が挙げられる。
アリール基は、単環状または多環状のいずれであってもよく、環員数は特に限定されず、好ましいものとしては、フェニル基、1−ナフチル基、2−ナフチル基等が挙げられる。
アリールオキシ基としては、アリール基が酸素原子に結合した一価の基が挙げられる。
ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられる。
これらの中でも、ドナーとしては、電子濃度を増加させる効果がより高いことから、芳香族3級アミン骨格を有する化合物、置換基を有していてもよい縮合多環化合物、アルカリ金属が好ましい。
有機発光層148は、以下に例示する有機発光材料のみから構成されていてもよく、発光性のドーパントとホスト材料の組み合わせから構成されていてもよく、任意に正孔輸送材料、電子輸送材料、添加剤(ドナー、アクセプター等)等を含んでいてもよい。また、これらの各材料が高分子材料(結着用樹脂)または無機材料中に分散された構成であってもよい。発光効率および耐久性の観点からは、有機発光層148の材質は、ホスト材料中に発光性のドーパントが分散されたものが好ましい。
有機発光材料としては、有機EL素子向けの公知の発光材料を用いることができる。
このような発光材料は、低分子発光材料、高分子発光材料等に分類され、これらの具体的な化合物を以下に例示するが、本実施形態はこれらの材料に限定されるものではない。
このような発光材料は、低分子発光材料、高分子発光材料等に分類され、これらの具体的な化合物を以下に例示するが、本実施形態はこれらの材料に限定されるものではない。
有機発光層148に用いられる低分子発光材料(ホスト材料を含む)としては、4,4’−ビス(2,2’−ジフェニルビニル)−ビフェニル(DPVBi)等の芳香族ジメチリデン化合物;5−メチル−2−[2−[4−(5−メチル−2−ベンゾオキサゾリル)フェニル]ビニル]ベンゾオキサゾール等のオキサジアゾール化合物;3−(4−ビフェニル)−4−フェニル−5−t−ブチルフェニル−1,2,4−トリアゾール(TAZ)等のトリアゾール誘導体;1,4−ビス(2−メチルスチリル)ベンゼン等のスチリルベンゼン化合物;チオピラジンジオキシド誘導体、ベンゾキノン誘導体、ナフトキノン誘導体、アントラキノン誘導体、ジフェノキノン誘導体、フルオレノン誘導体等の蛍光性有機材料;アゾメチン亜鉛錯体、(8−ヒドロキシキノリナト)アルミニウム錯体(Alq3)等の蛍光発光有機金属錯体;BeBq(ビス(ベンゾキノリノラト)ベリリウム錯体);4,4’−ビス−(2,2−ジ−p−トリル−ビニル)−ビフェニル(DTVBi);トリス(1,3−ジフェニル−1,3−プロパンジオノ)(モノフェナントロリン)Eu(III)(Eu(DBM)3(Phen));ジフェニルエチレン誘導体;トリス[4−(9−フェニルフルオレン−9−イル)フェニル]アミン(TFTPA)等のトリフェニルアミン誘導体;ジアミノカルバゾール誘導体;ビススチリル誘導体;芳香族ジアミン誘導体;キナクリドン系化合物;ペリレン系化合物;クマリン系化合物;ジスチリルアリーレン誘導体(DPVBi);オリゴチオフェン誘導体(BMA−3T);4,4’−ジ(トリフェニルシリル)−ビフェニル(BSB)、ジフェニル−ジ(o−トリル)シラン(UGH1)、1,4−ビストリフェニルシリルベンゼン(UGH2)、1,3−ビス(トリフェニルシリル)ベンゼン(UGH3)、トリフェニル−(4−(9−フェニル−9H−フルオレン−9−イル)フェニル)シラン(TPSi−F)等のシラン誘導体;9,9−ジ(4−ジカルバゾール−ベンジル)フルオレン(CPF)、3,6−ビス(トリフェニルシリル)カルバゾール(mCP)、4,4’−ビス(カルバゾール−9−イル)ビフェニル(CBP)、4,4’−ビス(カルバゾール−9−イル)−2,2’−ジメチルビフェニル(CDBP)、N,N−ジカルバゾリル−3,5−ベンゼン(m−CP)、3−(ジフェニルホスホリル)−9−フェニル−9H−カルバゾール(PPO1)、3,6−ジ(9−カルバゾリル)−9−(2−エチルヘキシル)カルバゾール(TCz1)、9,9’−(5−(トリフェニルシリル)−1,3−フェニレン)ビス(9H−カルバゾール)(SimCP)、ビス(3,5−ジ(9H−カルバゾール−9−イル)フェニル)ジフェニルシラン(SimCP2)、3−(ジフェニルホスホリル)−9−(4−ジフェニルホスホリル)フェニル)−9H−カルバゾール(PPO21)、2,2−ビス(4−カルバゾリルフェニル)−1,1−ビフェニル(4CzPBP)、3,6−ビス(ジフェニルホスホリル)−9−フェニル−9H−カルバゾール(PPO2)、9−(4−tert−ブチルフェニル)−3,6−ビス(トリフェニルシリル)−9H−カルバゾール(CzSi)、3,6−ビス[(3,5−ジフェニル)フェニル]−9−フェニル−カルバゾール(CzTP)、9−(4−tert−ブチルフェニル)−3,6−ジトリチル−9H−カルバゾール(CzC)、9−(4−tert−ブチルフェニル)−3,6−ビス(9−(4−メトキシフェニル)−9H−フルオレン−9−イル)−9H−カルバゾール(DFC)、2,2’−ビス(4−カルバゾール−9−イル)フェニル)−ビフェニル(BCBP)、9,9’−((2,6−ジフェニルベンゾ[1,2−b:4,5−b’]ジフラン−3,7−ジイル)ビス(4,1−フェニレン))ビス(9H−カルバゾール)(CZBDF)等のカルバゾール誘導体;4−(ジフェニルフォスフォイル)−N,N−ジフェニルアニリン(HM−A1)等のアニリン誘導体;1,3−ビス(9−フェニル−9H−フルオレン−9−イル)ベンゼン(mDPFB)、1,4−ビス(9−フェニル−9H−フルオレン−9−イル)ベンゼン(pDPFB)、2,7−ビス(カルバゾール−9−イル)−9,9−ジメチルフルオレン(DMFL−CBP)、2−[9,9−ジ(4−メチルフェニル)−フルオレン−2−イル]−9,9−ジ(4−メチルフェニル)フルオレン(BDAF)、2−(9,9−スピロビフルオレン−2−イル)−9,9−スピロビフルオレン(BSBF)、9,9−ビス[4−(ピレニル)フェニル]−9H−フルオレン(BPPF)、2,2’−ジピレニル−9,9−スピロビフルオレン(Spiro−Pye)、2,7−ジピレニル−9,9−スピロビフルオレン(2,2’−Spiro−Pye)、2,7−ビス[9,9−ジ(4−メチルフェニル)−フルオレン−2−イル]−9,9−ジ(4−メチルフェニル)フルオレン(TDAF)、2,7−ビス(9,9−スピロビフルオレン−2−イル)−9,9−スピロビフルオレン(TSBF)、9,9−スピロビフルオレン−2−イル−ジフェニル−フォスフィンオキサイド(SPPO1)等のフルオレン誘導体;1,3−ジ(ピレン−1−イル)ベンゼン(m−Bpye)等のピレン誘導体;プロパン−2,2’−ジイルビス(4,1−フェニレン)ジベンゾエート(MMA1)等のベンゾエート誘導体;4,4’−ビス(ジフェニルフォスフィンオキサイド)ビフェニル(PO1)、2,8−ビス(ジフェニルフォスフォリル)ジベンゾ[b,d]チオフェン(PPT)等のフォスフィンオキサイド誘導体;4,4”−ジ(トリフェニルシリル)−p−ターフェニル(BST)等のターフェニル誘導体;2,4−ビス(フェノキシ)−6−(3−メチルジフェニルアミノ)−1,3,5−トリアジン(BPMT)等トリアジン誘導体等が挙げられる。
有機発光層148に用いられる高分子発光材料としては、ポリ(2−デシルオキシ−1,4−フェニレン)(DO−PPP)、ポリ[2,5−ビス−[2−(N,N,N−トリエチルアンモニウム)エトキシ]−1,4−フェニル−アルト−1,4−フェニルレン]ジブロマイド(PPP−NEt3+)、ポリ[2−(2’−エチルヘキシルオキシ)−5−メトキシ−1,4−フェニレンビニレン](MEH−PPV)、ポリ[5−メトキシ−(2−プロパノキシサルフォニド)−1,4−フェニレンビニレン](MPS−PPV)、ポリ[2,5−ビス−(ヘキシルオキシ)−1,4−フェニレン−(1−シアノビニレン)](CN−PPV)等のポリフェニレンビニレン誘導体;ポリ(9,9−ジオクチルフルオレン)(PDAF)等のポリスピロ誘導体;ポリ(N−ビニルカルバゾール)(PVK)等のカルバゾール誘導体等が挙げられる。
有機発光材料は、低分子発光材料が好ましく、低消費電力化の観点から、発光効率の高い燐光材料を用いることが好ましい。
有機発光層148に用いられる発光性のドーパントとしては、有機EL素子用の公知のドーパントを用いることができる。このようドーパントとしては、紫外発光材料であれば、p−クォーターフェニル、3,5,3,5−テトラ−tert−ブチルセクシフェニル、3,5,3,5−テトラ−tert−ブチル−p−クィンクフェニル等の蛍光発光材料等が挙げられる。また、青色発光材料であれば、スチリル誘導体等の蛍光発光材料;ビス[(4,6−ジフルオロフェニル)−ピリジナト−N,C2’]ピコリネート イリジウム(III)(FIrpic)、ビス(4’,6’−ジフルオロフェニルポリジナト)テトラキス(1−ピラゾイル)ボレート イリジウム(III)(FIr6)等の燐光発光有機金属錯体等が挙げられる。また、緑色発光材料であれば、トリス(2−フェニルピリジナート)イリジウム(Ir(ppy)3)等の燐光発光有機金属錯体等が挙げられる。
なお、有機EL層144を構成する各層の材料について説明したが、例えば、ホスト材料は正孔輸送材料または電子輸送材料としても使用でき、正孔輸送材料および電子輸送材料もホスト材料として使用できる。
正孔注入層146、正孔輸送層147、有機発光層148、正孔防止層149、電子輸送層150および電子注入層151各層の形成方法としては、公知のウエットプロセス、ドライプロセス、レーザー転写法等が用いられる。
ウエットプロセスとしては、上記の各層を構成する材料を溶媒に溶解または分散させた液体を用いる、スピンコーティング法、ディッピング法、ドクターブレード法、吐出コート法、スプレーコート法等の塗布法;インクジェット法、凸版印刷法、凹版印刷法、スクリーン印刷法、マイクログラビアコート法等の印刷法等が挙げられる。
上記の塗布法や印刷法に用いられる液体は、レベリング剤、粘度調整剤等、液体の物性を調整するための添加剤を含んでいてもよい。
ウエットプロセスとしては、上記の各層を構成する材料を溶媒に溶解または分散させた液体を用いる、スピンコーティング法、ディッピング法、ドクターブレード法、吐出コート法、スプレーコート法等の塗布法;インクジェット法、凸版印刷法、凹版印刷法、スクリーン印刷法、マイクログラビアコート法等の印刷法等が挙げられる。
上記の塗布法や印刷法に用いられる液体は、レベリング剤、粘度調整剤等、液体の物性を調整するための添加剤を含んでいてもよい。
ドライプロセスとしては、上記の各層を構成する材料を用いる、抵抗加熱蒸着法、電子線(EB)蒸着法、分子線エピタキシー(MBE)法、スパッタリング法、有機気相蒸着(OVPD)法等が用いられる。
正孔注入層146、正孔輸送層147、有機発光層148、正孔防止層149、電子輸送層150および電子注入層151の各層の膜厚は、通常1〜1000nm程度であるが、10〜200nmが好ましい。膜厚が10nm未満であると、本来必要とされる物性(電荷の注入特性、輸送特性、閉じ込め特性)が得なれない。また、ゴミ等の異物による画素欠陥が生じるおそれがある。一方、膜厚が200nmを超えると、有機EL層144の抵抗成分によって駆動電圧が上昇し、結果として、消費電力が上昇する。
正孔注入層146、正孔輸送層147、有機発光層148、正孔防止層149、電子輸送層150および電子注入層151の各層の膜厚は、通常1〜1000nm程度であるが、10〜200nmが好ましい。膜厚が10nm未満であると、本来必要とされる物性(電荷の注入特性、輸送特性、閉じ込め特性)が得なれない。また、ゴミ等の異物による画素欠陥が生じるおそれがある。一方、膜厚が200nmを超えると、有機EL層144の抵抗成分によって駆動電圧が上昇し、結果として、消費電力が上昇する。
エッジカバー152は、絶縁材料を用いてEB蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、抵抗加熱蒸着法等の公知の方法により形成することができ、公知のドライ法またはウエット法のフォトリソグラフィー法によりパターニングすることができるが、本実施形態はこれらの形成方法に限定されるものではない。
また、エッジカバー152を構成する絶縁材料としては、公知の材料が用いられるが、本実施形態では、絶縁材料が特に限定されるものではない。
エッジカバー152は光を透過する必要があるので、エッジカバー152を構成する絶縁材料としては、例えば、SiO、SiON、SiN、SiOC、SiC、HfSiON、ZrO、HfO、LaO等が挙げられる。
また、エッジカバー152を構成する絶縁材料としては、公知の材料が用いられるが、本実施形態では、絶縁材料が特に限定されるものではない。
エッジカバー152は光を透過する必要があるので、エッジカバー152を構成する絶縁材料としては、例えば、SiO、SiON、SiN、SiOC、SiC、HfSiON、ZrO、HfO、LaO等が挙げられる。
エッジカバー152の膜厚は、100〜2000nmが好ましい。膜厚が100nm未満であると、絶縁性が十分ではなく、第一電極143と第二電極145の間でリークが起こり、消費電力の上昇、非発光の原因となる。一方、膜厚が2000nmを超えると、成膜プロセスに時間が掛り、生産効率の低下、エッジカバー152による第二電極145の断線の原因となる。
ここで、有機EL素子142は、第一電極143と第二電極145との干渉効果によるマイクロキャビティ構造(光微小共振器構造)、または、誘電体多層膜によるマイクロキャビティ構造(光微小共振器構造)を有することが好ましい。第一電極143と第二電極145により微小共振器構造が構成されると、第一電極143と第二電極145との干渉効果により、有機EL層144の発光を正面方向(光取り出し方向)に集光することができる。その際、有機EL層144の発光に指向性を持たせることができるため、周囲に逃げる発光損失を低減することができ、その発光効率を高めることができる。これにより、有機EL層144で生じる発光エネルギーをより効率よく、蛍光体層へ伝搬することが可能となり、表示装置の正面輝度を高めることができる。
また、第一電極143と第二電極145との干渉効果により、有機EL層144の発光スペクトルを調整することも可能となり、所望の発光ピーク波長および半値幅に調整することができる。これにより、赤色蛍光体および緑色蛍光体をより効果的に励起することが可能なスペクトルに制御することが可能となり、青色画素の色純度を向上させることができる。
また、本実施形態の表示装置は、外部駆動回路(走査線電極回路、データ信号電極回路、電源回路)に電気的に接続される。
ここで、有機EL素子基板140を構成する基板141としては、ガラス基板上に絶縁材料をコートした基板、より好ましくは金属基板上またはプラスチック基板上に絶縁材料をコートした基板、さらに好ましくは金属基板上またはプラスチック基板上に絶縁材料をコートした基板が用いられる。
ここで、有機EL素子基板140を構成する基板141としては、ガラス基板上に絶縁材料をコートした基板、より好ましくは金属基板上またはプラスチック基板上に絶縁材料をコートした基板、さらに好ましくは金属基板上またはプラスチック基板上に絶縁材料をコートした基板が用いられる。
「LED」
図12は、光源110を構成するLED基板の一実施形態を示す概略断面図である。
LED基板160は、基板161と、基板161の一方の面161a上に順に積層された第一のバッファ層162、n型コンタクト層163、第二のn型クラッド層164、第一のn型クラッド層165、活性層166、第一のp型クラッド層167、第二のp型クラッド層168および第二のバッファ層169と、n型コンタクト層163上に形成された陰極170と、第二のバッファ層169上に形成された陽極171とから概略構成されている。
なお、LEDとしては、他の公知のLED、例えば、紫外発光無機LED、青色発光無機LED等を用いることができるが、具体的な構成は上記のものに限定されるものではない。
図12は、光源110を構成するLED基板の一実施形態を示す概略断面図である。
LED基板160は、基板161と、基板161の一方の面161a上に順に積層された第一のバッファ層162、n型コンタクト層163、第二のn型クラッド層164、第一のn型クラッド層165、活性層166、第一のp型クラッド層167、第二のp型クラッド層168および第二のバッファ層169と、n型コンタクト層163上に形成された陰極170と、第二のバッファ層169上に形成された陽極171とから概略構成されている。
なお、LEDとしては、他の公知のLED、例えば、紫外発光無機LED、青色発光無機LED等を用いることができるが、具体的な構成は上記のものに限定されるものではない。
以下、LED基板160の各構成要素について詳細に説明する。
活性層166は、電子と正孔の再結合により発光を行う層であり、活性層材料としては、LED用の公知の活性層材料を用いることができる。このような活性層材料としては、例えば、紫外活性層材料として、AlGaN、InAlN、InaAlbGa1−a−bN(0≦a、0≦b、a+b≦1)、青色活性層材料としては、InzGa1−zN(0<z<1)等が挙げられるが、本実施形態はこれらに限定されるものではない。
また、活性層166としては、単一量子井戸構造または多重量子井戸構造のものが用いられる。量子井戸構造の活性層はn型、p型のいずれでもよいが、特にノンドープ(不純物無添加)の活性層とすると、バンド間発光により発光波長の半値幅が狭くなり、色純度のよい発光が得られるため好ましい。
活性層166は、電子と正孔の再結合により発光を行う層であり、活性層材料としては、LED用の公知の活性層材料を用いることができる。このような活性層材料としては、例えば、紫外活性層材料として、AlGaN、InAlN、InaAlbGa1−a−bN(0≦a、0≦b、a+b≦1)、青色活性層材料としては、InzGa1−zN(0<z<1)等が挙げられるが、本実施形態はこれらに限定されるものではない。
また、活性層166としては、単一量子井戸構造または多重量子井戸構造のものが用いられる。量子井戸構造の活性層はn型、p型のいずれでもよいが、特にノンドープ(不純物無添加)の活性層とすると、バンド間発光により発光波長の半値幅が狭くなり、色純度のよい発光が得られるため好ましい。
また、活性層166にドナー不純物またはアクセプター不純物の少なくとも一方をドープしてもよい。不純物をドープした活性層の結晶性がノンドープのものと同じであれば、ドナー不純物をドープすることにより、ノンドープのものに比べてバンド間発光強度をさらに強くすることができる。アクセプター不純物をドープすると、バンド間発光のピーク波長よりも約0.5eVだけ低エネルギー側にピーク波長をシフトさせることができるが、半値幅は広くなる。アクセプター不純物とドナー不純物との両者をドープすると、アクセプター不純物のみをドープした活性層の発光強度に比べて、その発光強度をさらに大きくすることができる。特に、アクセプター不純物をドープした活性層を形成する場合、活性層の導電型はSi等のドナー不純物をもドープしてn型とすることが好ましい。
第二のn型クラッド層164および第一のn型クラッド層165としては、LED用の公知のn型クラッド層材料を用いることができ、単層でも多層構成でもよい。活性層166よりもバンドギャップエネルギーが大きいn型半導体で、第二のn型クラッド層164および第一のn型クラッド層165を構成した場合、第二のn型クラッド層164および第一のn型クラッド層165と、活性層166との間には、正孔に対する電位障壁ができ、正孔を活性層166に閉じ込めることが可能となる。例えば、n型InxGa1−xN(0≦x<1)により、第二のn型クラッド層164および第一のn型クラッド層165を形成することが可能であるが、本実施形態はこれらに限定されるものではない。
第一のp型クラッド層167および第二のp型クラッド層168としては、LED用の公知のp型クラッド層材料を用いることができ、単層でも多層構成でもよい。活性層166よりもバンドギャップエネルギーが大きいp型半導体で、第一のp型クラッド層167および第二のp型クラッド層168を構成した場合、第一のp型クラッド層167および第二のp型クラッド層168と、活性層166との間には、電子に対する電位障壁ができ、電子を活性層166に閉じ込めることが可能となる。例えば、AlyGa1−yN(0≦y≦1)により、第一のp型クラッド層167および第二のp型クラッド層168を形成することが可能であるが、本実施形態はこれらに限定されるものではない。
n型コンタクト層163としては、LED用の公知のコンタクト層材料を用いることができ、例えば、第二のn型クラッド層164および第一のn型クラッド層165に接して電極を形成する層としてn型GaNからなるn型コンタクト層163を形成することが可能である。また、第一のp型クラッド層167および第二のp型クラッド層168に接して電極を形成する層として、p型GaNからなるp型コンタクト層を形成することも可能である。ただし、このp型コンタクト層は、第二のn型クラッド層164、第二のp型クラッド層168がGaNで形成されていれば、特に形成する必要はなく、第二のクラッド層(第二のn型クラッド層164、第二のp型クラッド層168)をコンタクト層とすることも可能である。
本実施形態で用いられる上記の各層の形成方法としては、LED用の公知の成膜プロセスを用いることが可能であるが、本実施形態は特にこれらに限定されるものではない。例えば、MOVPE(有機金属気相成長法)、MBE(分子線気相成長法)、HDVPE(ハイドライド気相成長法)等の気相成長法を用いて、例えば、サファイア(C面、A面、R面を含む)、SiC(6H−SiC、4H−SiCも含む)、スピネル(MgAl2O4、特にその(111)面)、ZnO、Si、GaAs、あるいは、他の酸化物単結晶基板(NGO等)等の基板上に形成することが可能である。
「無機EL素子」
図13は、表示装置を構成する無機EL素子基板(光源)の一実施形態を示す概略断面図である。
無機EL素子基板180は、基板181と、基板181の一方の面181a上に設けられた無機EL素子182とから概略構成されている。
無機EL素子182は、基板181の一方の面181aに順に積層された、第一電極183、第一誘電体層184、発光層185、第二誘電体層186および第二電極187から構成されている。
第一電極183および第二電極187は、無機EL素子182の陽極または陰極として対で機能する。
なお、無機EL素子182としては、公知の無機EL素子、例えば、紫外発光無機EL素子、青色発光無機EL素子等を用いることができるが、具体的な構成は前記のものに限定されるものではない。
図13は、表示装置を構成する無機EL素子基板(光源)の一実施形態を示す概略断面図である。
無機EL素子基板180は、基板181と、基板181の一方の面181a上に設けられた無機EL素子182とから概略構成されている。
無機EL素子182は、基板181の一方の面181aに順に積層された、第一電極183、第一誘電体層184、発光層185、第二誘電体層186および第二電極187から構成されている。
第一電極183および第二電極187は、無機EL素子182の陽極または陰極として対で機能する。
なお、無機EL素子182としては、公知の無機EL素子、例えば、紫外発光無機EL素子、青色発光無機EL素子等を用いることができるが、具体的な構成は前記のものに限定されるものではない。
以下、無機EL素子基板180を構成する各構成部材およびその形成方法について具体的に説明するが、本実施形態はこれら構成部材および形成方法に限定されるものではない。
基板181としては、上記の有機EL素子基板160を構成する基板161と同様のものが用いられる。
第一電極183および第二電極187は、無機EL素子182の陽極または陰極として対で機能する。つまり、第一電極183を陽極とした場合、第二電極187は陰極となり、第一電極183を陰極とした場合、第二電極187は陽極となる。
第一電極183および第二電極187としては、アルミニウム(Al)、金(Au)、白金(Pt)、ニッケル(Ni)等の金属、および、インジウム(In)と錫(Sn)からなる酸化物(ITO)、錫(Sn)の酸化物(SnO2)、インジウム(In)と亜鉛(Zn)からなる酸化物(IZO)等が透明電極材料として挙げられるが、本実施形態はこれらの材料に限定されるものではない。光を取り出す側の電極には、ITO等の透明電極がよく、光を取り出す方向と反対側の電極には、アルミニウム等からなる反射電極を用いることが好ましい。
第一電極183および第二電極187は、上記の材料を用いて、EB蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、抵抗加熱蒸着法等の公知の方法により形成することができるが、本実施形態はこれらの形成方法に限定されるものではない。また、必要に応じて、フォトリソグラフィー法、レーザー剥離法により形成した電極をパターニングすることもでき、シャドーマスクと組み合わせることでパターニングした電極を形成することもできる。
第一電極183および第二電極187の膜厚は、50nm以上であることが好ましい。
膜厚が50nm未満の場合には、配線抵抗が高くなり、駆動電圧が上昇するおそれがある。
第一電極183および第二電極187の膜厚は、50nm以上であることが好ましい。
膜厚が50nm未満の場合には、配線抵抗が高くなり、駆動電圧が上昇するおそれがある。
第一誘電体層184および第二誘電体層186としては、無機EL素子用の公知の誘電体材料を用いることができる。このような誘電体材料としては、例えば、五酸化タンタル(Ta2O5)、酸化珪素(SiO2)、窒化珪素(Si3N4)、酸化アルミニウム(Al2O3)、チタン酸アルミニウム(AlTiO3)、チタン酸バリウム(BaTiO3)およびチタン酸ストロンチウム(SrTiO3)等が挙げられるが、本実施形態はこれらの誘電体材料に限定されるものではない。
また、第一誘電体層184および第二誘電体層186は、上記の誘電体材料から選択された1種類からなる単層構造であってもよく、2種類以上を積層した多層構造であってもよい。
また、第一誘電体層184および第二誘電体層186の膜厚は、200〜500nm程度が好ましい。
また、第一誘電体層184および第二誘電体層186は、上記の誘電体材料から選択された1種類からなる単層構造であってもよく、2種類以上を積層した多層構造であってもよい。
また、第一誘電体層184および第二誘電体層186の膜厚は、200〜500nm程度が好ましい。
発光層185としては、無機EL素子用の公知の発光材料を用いることができる。このような発光材料としては、例えば、紫外発光材料として、ZnF2:Gd、青色発光材料として、BaAl2S4:Eu、CaAl2S4:Eu、ZnAl2S4:Eu、Ba2SiS4:Ce、ZnS:Tm、SrS:Ce、SrS:Cu、CaS:Pb、(Ba,Mg)Al2S4:Eu等が挙げられるが、本実施形態はこれらの発光材料に限定されるものではない。
また、発光層185の膜厚は、300〜1000nm程度が好ましい。
また、発光層185の膜厚は、300〜1000nm程度が好ましい。
なお、光源110として、有機EL素子基板、LED基板、無機EL素子基板等を用いた場合、有機EL素子、LED、無機EL素子等の発光素子を封止する封止膜または封止基板を設けることが好ましい。
封止膜および封止基板は、公知の封止材料および封止方法により形成することができる。具体的には、光源を構成する基板と反対側の表面上にスピンコート法、ODF、ラミレート法等を用いて樹脂を塗布することによって封止膜を形成することもできる。あるいは、プラズマCVD法、イオンプレーティング法、イオンビーム法、スパッタリング法等により、SiO、SiON、SiN等の無機膜を形成した後、さらに、スピンコート法、ODF、ラミレート法等を用いて樹脂を塗布することによって封止膜を形成するか、または、封止基板を貼り合わせることもできる。
封止膜および封止基板は、公知の封止材料および封止方法により形成することができる。具体的には、光源を構成する基板と反対側の表面上にスピンコート法、ODF、ラミレート法等を用いて樹脂を塗布することによって封止膜を形成することもできる。あるいは、プラズマCVD法、イオンプレーティング法、イオンビーム法、スパッタリング法等により、SiO、SiON、SiN等の無機膜を形成した後、さらに、スピンコート法、ODF、ラミレート法等を用いて樹脂を塗布することによって封止膜を形成するか、または、封止基板を貼り合わせることもできる。
このような封止膜や封止基板により、外部からの発光素子内への酸素や水分の混入を防止することができ、光源の寿命が向上する。
本実施形態の表示装置によれば、蛍光体基板の開口率を広くしたまま、色薄まりの影響を小さく抑えられるので、色再現範囲が広く、かつ光の取り出し効率の高い表示装置を実現できる。また、マイクロレンズを用いていないので、表示装置を構成するための部材が少ないまま、高効率、高色再現性の表示装置を実現することができる。
[電子機器]
上記の表示装置は、各種電子機器に適用することができる。
以下、上記の表示装置を備えた電子機器について、図14〜18を用いて説明する。
上記の表示装置は、例えば、図14に示す携帯電話に適用できる。
図14に示す携帯電話190は、音声入力部191、音声出力部192、アンテナ193、操作スイッチ194、表示部195および筐体196等を備えている。
そして、表示部195として上記の表示装置を好適に適用できる。上記の表示装置を携帯電話190の表示部195に適用することによって、良好な発光効率で映像を表示することができる。
上記の表示装置は、各種電子機器に適用することができる。
以下、上記の表示装置を備えた電子機器について、図14〜18を用いて説明する。
上記の表示装置は、例えば、図14に示す携帯電話に適用できる。
図14に示す携帯電話190は、音声入力部191、音声出力部192、アンテナ193、操作スイッチ194、表示部195および筐体196等を備えている。
そして、表示部195として上記の表示装置を好適に適用できる。上記の表示装置を携帯電話190の表示部195に適用することによって、良好な発光効率で映像を表示することができる。
また、上記の表示装置は、例えば、図15に示す薄型テレビに適用できる。
図15に示す薄型テレビ200は、表示部201、スピーカ202、キャビネット203およびスタンド204等を備えている。
そして、表示部201として上記の表示装置を好適に適用できる。上記の表示装置を薄型テレビ200の表示部201に適用することによって、良好な発光効率で映像を表示することができる。
図15に示す薄型テレビ200は、表示部201、スピーカ202、キャビネット203およびスタンド204等を備えている。
そして、表示部201として上記の表示装置を好適に適用できる。上記の表示装置を薄型テレビ200の表示部201に適用することによって、良好な発光効率で映像を表示することができる。
また、上記の表示装置は、例えば、図16に示す携帯型ゲーム機に適用できる。
図16に示す携帯型ゲーム機210は、操作ボタン211、212、外部接続端子213、表示部214および筐体215等を備えている。
そして、表示部214として上記の表示装置を好適に適用できる。上記の表示装置を携帯型ゲーム機210の表示部214に適用することによって、良好な発光効率で映像を表示することができる。
図16に示す携帯型ゲーム機210は、操作ボタン211、212、外部接続端子213、表示部214および筐体215等を備えている。
そして、表示部214として上記の表示装置を好適に適用できる。上記の表示装置を携帯型ゲーム機210の表示部214に適用することによって、良好な発光効率で映像を表示することができる。
また、上記の表示装置は、例えば、図17に示すノートパソコンに適用できる。
図17に示すノートパソコン220は、表示部221、キーボード222、タッチパッド223、メインスイッチ224、カメラ225、記録媒体スロット226および筐体227等を備えている。
そして、表示部221として上記の表示装置を好適に適用できる。上記の表示装置をノートパソコン220の表示部221に適用することによって、良好な発光効率で映像を表示することができる。
図17に示すノートパソコン220は、表示部221、キーボード222、タッチパッド223、メインスイッチ224、カメラ225、記録媒体スロット226および筐体227等を備えている。
そして、表示部221として上記の表示装置を好適に適用できる。上記の表示装置をノートパソコン220の表示部221に適用することによって、良好な発光効率で映像を表示することができる。
さらに、上記の表示装置は、例えば、図18に示すタブレット端末に適用できる。
図18に示すタブレット端末230は、表示部(タッチパネル)231、カメラ232および筐体233等を備えている。
そして、表示部231として上記の表示装置を好適に適用できる。上記の表示装置をタブレット端末230の表示部231に適用することによって、良好な発光効率で映像を表示することができる。
図18に示すタブレット端末230は、表示部(タッチパネル)231、カメラ232および筐体233等を備えている。
そして、表示部231として上記の表示装置を好適に適用できる。上記の表示装置をタブレット端末230の表示部231に適用することによって、良好な発光効率で映像を表示することができる。
以上、図面を参照しながら本発明に係る好適な実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されないことは言うまでもない。上記の実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
その他、表示装置の各構成要素の形状、数、配置、材料、形成方法等に関する具体的な記載は、上記の実施形態に限定されることなく、適宜変更が可能である。
その他、表示装置の各構成要素の形状、数、配置、材料、形成方法等に関する具体的な記載は、上記の実施形態に限定されることなく、適宜変更が可能である。
以下、実施例および比較例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
「実施例1」
図1に示す蛍光体基板の効果を検証した。
検証にあたって、図1に示すように、1つの画素12において、赤色サブ画素12Rと、青色サブ画素12Bと、緑色サブ画素12Gとを並列に設け、赤色サブ画素12Rと青色サブ画素12Bの間隔d1と、青色サブ画素12Bと緑色サブ画素12Gの間隔d2と、緑色サブ画素12Gと赤色サブ画素12Rの間隔d3とが、d1>d2>d3の関係を満たすようにした。
また、各色サブ画素を100μm×300μmの大きさに形成した。また、青色サブ画素12Bの中心が、緑色サブ画素12G(赤色サブ画素12Rではないもう一方の画素)寄りに形成されているとともに、赤色サブ画素12Rの中心も緑色サブ画素12G(青色サブ画素12Bではないもう一方の画素)寄りに形成されている。
なお、赤色サブ画素12Rを構成する赤色蛍光体層14の材料としては、最大吸収波長Rλmaxが625nmの赤色蛍光体を用いた。
実施例1の蛍光体基板10と、蛍光体基板10の画素12に照射する励起光を射出する指向性の光源とを、液晶素子を含む励起光量変調層を介して積層し、実施例1の表示装置を作製した。
図1に示す蛍光体基板の効果を検証した。
検証にあたって、図1に示すように、1つの画素12において、赤色サブ画素12Rと、青色サブ画素12Bと、緑色サブ画素12Gとを並列に設け、赤色サブ画素12Rと青色サブ画素12Bの間隔d1と、青色サブ画素12Bと緑色サブ画素12Gの間隔d2と、緑色サブ画素12Gと赤色サブ画素12Rの間隔d3とが、d1>d2>d3の関係を満たすようにした。
また、各色サブ画素を100μm×300μmの大きさに形成した。また、青色サブ画素12Bの中心が、緑色サブ画素12G(赤色サブ画素12Rではないもう一方の画素)寄りに形成されているとともに、赤色サブ画素12Rの中心も緑色サブ画素12G(青色サブ画素12Bではないもう一方の画素)寄りに形成されている。
なお、赤色サブ画素12Rを構成する赤色蛍光体層14の材料としては、最大吸収波長Rλmaxが625nmの赤色蛍光体を用いた。
実施例1の蛍光体基板10と、蛍光体基板10の画素12に照射する励起光を射出する指向性の光源とを、液晶素子を含む励起光量変調層を介して積層し、実施例1の表示装置を作製した。
この表示装置について、赤色サブ画素12R、青色サブ画素12Bおよび緑色サブ画素12Gの発光スペクトルを測定した。結果を図19に示す。
図19において、赤色光のスペクトルおよび緑色光のスペクトルは、各サブ画素の発光スペクトルがカラーフィルターを通過した後のスペクトルである。また、青色光のスペクトルは、光源からの励起光がカラーフィルター通過した後のスペクトルである。各サブ画素からの発光強度は、各サブ画素の開口率でそれぞれを足した時に、12000Kの白色を表示するように調整されている。以下、この各色のスペクトル強度を100として、色薄まりを試算した。
図19において、赤色光のスペクトルおよび緑色光のスペクトルは、各サブ画素の発光スペクトルがカラーフィルターを通過した後のスペクトルである。また、青色光のスペクトルは、光源からの励起光がカラーフィルター通過した後のスペクトルである。各サブ画素からの発光強度は、各サブ画素の開口率でそれぞれを足した時に、12000Kの白色を表示するように調整されている。以下、この各色のスペクトル強度を100として、色薄まりを試算した。
また、図19に示したような3原色スペクトルを有する表示装置の色再現範囲を表す色度座標図を一部拡大したものを図20に示す。
図20の右上の座標を示す「○」は、実施例1の表示装置の赤色光のスペクトルの色度座標であって、本来、実施例1の表示装置からは、この座標の赤色表示がされるはずである。
図20の右上の座標を示す「○」は、実施例1の表示装置の赤色光のスペクトルの色度座標であって、本来、実施例1の表示装置からは、この座標の赤色表示がされるはずである。
「比較例1」
1つの画素において、赤色サブ画素と、青色サブ画素と、緑色サブ画素とを並列に設け、赤色サブ画素と青色サブ画素の間隔d1と、青色サブ画素と緑色サブ画素の間隔d2と、緑色サブ画素と赤色サブ画素の間隔d3とが、d1=d2=d3の関係を満たすようにした蛍光体基板を用いた以外は実施例1と同様にして、比較例1の表示装置を作製した。
比較例1の表示装置において、赤色サブ画素に対応する励起光量変調層(液晶層)をON、青色サブ画素および緑色サブ画素に対応する励起光量変調層(液晶層)をOFFにした場合、図20に示した座標の赤色が表示されず、薄くなった赤色が表示されてしまう。
これは、赤色サブ画素に対応する励起光量変調層を通った励起光が、隣接する緑色サブ画素の緑の蛍光体および青色サブ画素の蛍光体にも入射し、赤色表示を薄くしてしまうからである。
比較例1では、赤色サブ画素と、青色サブ画素と、緑色サブ画素とが等間隔に設けられているので、赤色が、緑色方向と青色方向に同じ割合で薄くなる(図20の矢印α)。その結果、励起光の1.5%ずつ、計3%が隣接する画素にクロストーク(XT)として入射すると、HDTV規格の赤色表示ができなくなるほど赤色表示が薄くなってしまう。
これは、比較例1の赤色表示が、青色方向に薄くなる方向に許容量が少ないためであり、HDTV規格の色を確保し、鮮やかな赤色を表示するためには、赤色が青色方向に薄くなるのを極力避けなければならない(図20の矢印β)。一方、赤色が緑色方向に薄くなる量は、青色方向に薄くなる量よりも余裕がある(図20の矢印γ)。
1つの画素において、赤色サブ画素と、青色サブ画素と、緑色サブ画素とを並列に設け、赤色サブ画素と青色サブ画素の間隔d1と、青色サブ画素と緑色サブ画素の間隔d2と、緑色サブ画素と赤色サブ画素の間隔d3とが、d1=d2=d3の関係を満たすようにした蛍光体基板を用いた以外は実施例1と同様にして、比較例1の表示装置を作製した。
比較例1の表示装置において、赤色サブ画素に対応する励起光量変調層(液晶層)をON、青色サブ画素および緑色サブ画素に対応する励起光量変調層(液晶層)をOFFにした場合、図20に示した座標の赤色が表示されず、薄くなった赤色が表示されてしまう。
これは、赤色サブ画素に対応する励起光量変調層を通った励起光が、隣接する緑色サブ画素の緑の蛍光体および青色サブ画素の蛍光体にも入射し、赤色表示を薄くしてしまうからである。
比較例1では、赤色サブ画素と、青色サブ画素と、緑色サブ画素とが等間隔に設けられているので、赤色が、緑色方向と青色方向に同じ割合で薄くなる(図20の矢印α)。その結果、励起光の1.5%ずつ、計3%が隣接する画素にクロストーク(XT)として入射すると、HDTV規格の赤色表示ができなくなるほど赤色表示が薄くなってしまう。
これは、比較例1の赤色表示が、青色方向に薄くなる方向に許容量が少ないためであり、HDTV規格の色を確保し、鮮やかな赤色を表示するためには、赤色が青色方向に薄くなるのを極力避けなければならない(図20の矢印β)。一方、赤色が緑色方向に薄くなる量は、青色方向に薄くなる量よりも余裕がある(図20の矢印γ)。
これに対して、実施例1では、青色クロストークが赤色表示に混ざって、赤色表示が青色方向に薄くなるのを防ぐために、比較例1と比べて、赤色サブ画素12Rの位置を緑色サブ画素12G寄りに10μmずらして配置することにより、赤色サブ画素12Rと青色サブ画素12Bの間隔d1を、その他の青色サブ画素12Bと緑色サブ画素12Gの間隔d2、および、緑色サブ画素12Gと赤色サブ画素12Rの間隔d3よりも大きくした(d1>d2>d3)。その結果、青色クロストークが赤色表示に混ざる量を低減することができ、赤色表示の青みが改善され、HDTV規格の赤色を表示することができるようになった(図21)。
また、図21に示す色度座標図から、赤色へのクロストーク量は、比較例1では、緑色1.5%/青色1.5%(計3%)であったが、実施例1では、緑色2.5%/青色0.7%(計3.2%)程度になったものと推測される。
また、図21に示す色度座標図から、赤色へのクロストーク量は、比較例1では、緑色1.5%/青色1.5%(計3%)であったが、実施例1では、緑色2.5%/青色0.7%(計3.2%)程度になったものと推測される。
「実施例2」
赤色サブ画素12Rを構成する赤色蛍光体層14の材料としては、最大吸収波長Rλmaxが640nmの赤色蛍光体を用いた以外は実施例1と同様にして、実施例2の蛍光体基板を作製し、その蛍光体基板を用いて、実施例1と同様にして、実施例2の表示装置を作製した。
この表示装置について、赤色サブ画素12R、青色サブ画素12Bおよび緑色サブ画素12Gの発光スペクトルを測定した。図22に、3原色スペクトルを有する表示装置の色再現範囲を表す色度座標図を一部拡大したものを示す。
赤色サブ画素12Rを構成する赤色蛍光体層14の材料としては、最大吸収波長Rλmaxが640nmの赤色蛍光体を用いた以外は実施例1と同様にして、実施例2の蛍光体基板を作製し、その蛍光体基板を用いて、実施例1と同様にして、実施例2の表示装置を作製した。
この表示装置について、赤色サブ画素12R、青色サブ画素12Bおよび緑色サブ画素12Gの発光スペクトルを測定した。図22に、3原色スペクトルを有する表示装置の色再現範囲を表す色度座標図を一部拡大したものを示す。
「比較例2」
1つの画素において、赤色サブ画素と、青色サブ画素と、緑色サブ画素とを並列に設け、赤色サブ画素と青色サブ画素の間隔d1と、青色サブ画素と緑色サブ画素の間隔d2と、緑色サブ画素と赤色サブ画素の間隔d3とが、d1=d2=d3の関係を満たすようにした蛍光体基板を用いた以外は実施例2と同様にして、比較例2の表示装置を作製した。
比較例2では、赤色サブ画素と、青色サブ画素と、緑色サブ画素とが等間隔に設けられているので、赤色が、緑色方向と青色方向に同じ割合で薄くなる。その結果、励起光の1.5%ずつ、計3%が隣接する画素にクロストークとして入射すると、HDTV規格の赤色表示ができなくなるほど赤色表示が薄くなってしまう。
1つの画素において、赤色サブ画素と、青色サブ画素と、緑色サブ画素とを並列に設け、赤色サブ画素と青色サブ画素の間隔d1と、青色サブ画素と緑色サブ画素の間隔d2と、緑色サブ画素と赤色サブ画素の間隔d3とが、d1=d2=d3の関係を満たすようにした蛍光体基板を用いた以外は実施例2と同様にして、比較例2の表示装置を作製した。
比較例2では、赤色サブ画素と、青色サブ画素と、緑色サブ画素とが等間隔に設けられているので、赤色が、緑色方向と青色方向に同じ割合で薄くなる。その結果、励起光の1.5%ずつ、計3%が隣接する画素にクロストークとして入射すると、HDTV規格の赤色表示ができなくなるほど赤色表示が薄くなってしまう。
これに対して、実施例2では、青色クロストークが赤色表示に混ざる量を少なくでき、赤色表示の青みが改善し、規格の赤色を表示することができるようになるとともに、スペクトル軌跡(locus)に近い鮮やかな赤色を表示することが可能となった。
また、図22に示す色度座標図から、赤色へのクロストーク量は、比較例2では、緑色1.5%/青色1.5%(計3%)であったが、実施例2では、緑色2.5%/青色0.7%(計3.2%)程度になったものと推測される。
また、図22に示す色度座標図から、赤色へのクロストーク量は、比較例2では、緑色1.5%/青色1.5%(計3%)であったが、実施例2では、緑色2.5%/青色0.7%(計3.2%)程度になったものと推測される。
「実施例3」
赤色サブ画素12Rを構成する赤色蛍光体層14の材料としては、最大吸収波長Rλmaxが520nmの赤色蛍光体を用い、赤色サブ画素12Rと青色サブ画素12Bの間隔を大きくする代わりに、緑色サブ画素12Gと青色サブ画素12Bの間隔を大きくした以外は実施例1と同様にして、実施例3の蛍光体基板を作製し、その蛍光体基板を用いて、実施例1と同様にして、実施例3の表示装置を作製した。この表示装置で、本実施形態において、青色サブ画素と緑色サブ画素との間隔が狭くなる影響を確認した。
この表示装置について、赤色サブ画素12R、青色サブ画素12Bおよび緑色サブ画素12Gの発光スペクトルを測定した。図23に、3原色スペクトルを有する表示装置の色再現範囲を表す、CIE 1976 UCS(u´、v´)色度座標図における緑色領域を拡大したものを示す。
緑色表示において、隣接する画素のクロストークが混ざっても、赤色表示の場合と比べて色の薄まりが小さかった。励起光の1.5%ずつ、計3%が隣接する画素にクロストークとして入射した場合、蛍光体の純スペクトルにより表示される色と、表示装置の画素から発せられる色との間の色度変化Δu´v´(=(( u´−u0)2+(v´−v0)2)0.5で定義される)は、赤色表示の場合は0.028であったのに対して、緑色表示の場合は0.003と1/10程度しか起こらなかった。本実施例3においても、目で視認できる程度に緑色の鮮やかさが失われることはなく、座標上でもHDTV規格の緑色を表示できなくなってしまうほどに色が薄くなることはなかった。
したがって、緑色表示への青クロストークの混入は、赤色表示の場合よりも許容量が大きいと言える。
赤色サブ画素12Rを構成する赤色蛍光体層14の材料としては、最大吸収波長Rλmaxが520nmの赤色蛍光体を用い、赤色サブ画素12Rと青色サブ画素12Bの間隔を大きくする代わりに、緑色サブ画素12Gと青色サブ画素12Bの間隔を大きくした以外は実施例1と同様にして、実施例3の蛍光体基板を作製し、その蛍光体基板を用いて、実施例1と同様にして、実施例3の表示装置を作製した。この表示装置で、本実施形態において、青色サブ画素と緑色サブ画素との間隔が狭くなる影響を確認した。
この表示装置について、赤色サブ画素12R、青色サブ画素12Bおよび緑色サブ画素12Gの発光スペクトルを測定した。図23に、3原色スペクトルを有する表示装置の色再現範囲を表す、CIE 1976 UCS(u´、v´)色度座標図における緑色領域を拡大したものを示す。
緑色表示において、隣接する画素のクロストークが混ざっても、赤色表示の場合と比べて色の薄まりが小さかった。励起光の1.5%ずつ、計3%が隣接する画素にクロストークとして入射した場合、蛍光体の純スペクトルにより表示される色と、表示装置の画素から発せられる色との間の色度変化Δu´v´(=(( u´−u0)2+(v´−v0)2)0.5で定義される)は、赤色表示の場合は0.028であったのに対して、緑色表示の場合は0.003と1/10程度しか起こらなかった。本実施例3においても、目で視認できる程度に緑色の鮮やかさが失われることはなく、座標上でもHDTV規格の緑色を表示できなくなってしまうほどに色が薄くなることはなかった。
したがって、緑色表示への青クロストークの混入は、赤色表示の場合よりも許容量が大きいと言える。
本発明は、表示色が薄くなる現象が生じることを防止した蛍光体基板により、クロストークを防いで、高画質な表示装置を提供することができる。
10 蛍光体基板
11 基板
12 画素
12R 赤色サブ画素
12B 青色サブ画素
12G 緑色サブ画素
12Ye 黄色サブ画素
13 隔壁
14 赤色蛍光体層
15 青色蛍光体層
16 緑色蛍光体層
17 赤色カラーフィルター
18 青色カラーフィルター
19 緑色カラーフィルター
20 ブラックマトリックス
21 低屈折率層
30,40,50,60,70 蛍光体基板
71 黄色蛍光体層
72 カラーフィルター
80,90 蛍光体基板
100 表示装置
110 光源
120 励起光量変調層
121,122 偏光板
123 液晶層
124 遮光層(ブラックマトリクス)
131 封止基板
190 携帯電話
191 音声入力部
192 音声出力部
193 アンテナ
194 操作スイッチ
195 表示部
196 筐体
200 薄型テレビ
201 表示部
202 スピーカ
203 キャビネット
204 スタンド
210 携帯型ゲーム機
211,212 操作ボタン
213 外部接続端子
214 表示部
215 筐体
220 ノートパソコン
221 表示部
222 キーボード
223 タッチパッド
224 メインスイッチ
225 カメラ
226 記録媒体スロット
227 筐体
230 タブレット端末
231 表示部(タッチパネル)
232 カメラ
233 筐体
11 基板
12 画素
12R 赤色サブ画素
12B 青色サブ画素
12G 緑色サブ画素
12Ye 黄色サブ画素
13 隔壁
14 赤色蛍光体層
15 青色蛍光体層
16 緑色蛍光体層
17 赤色カラーフィルター
18 青色カラーフィルター
19 緑色カラーフィルター
20 ブラックマトリックス
21 低屈折率層
30,40,50,60,70 蛍光体基板
71 黄色蛍光体層
72 カラーフィルター
80,90 蛍光体基板
100 表示装置
110 光源
120 励起光量変調層
121,122 偏光板
123 液晶層
124 遮光層(ブラックマトリクス)
131 封止基板
190 携帯電話
191 音声入力部
192 音声出力部
193 アンテナ
194 操作スイッチ
195 表示部
196 筐体
200 薄型テレビ
201 表示部
202 スピーカ
203 キャビネット
204 スタンド
210 携帯型ゲーム機
211,212 操作ボタン
213 外部接続端子
214 表示部
215 筐体
220 ノートパソコン
221 表示部
222 キーボード
223 タッチパッド
224 メインスイッチ
225 カメラ
226 記録媒体スロット
227 筐体
230 タブレット端末
231 表示部(タッチパネル)
232 カメラ
233 筐体
Claims (12)
- 基板と、該基板上に設けられた画素と、該画素を区画する隔壁と、を備え、
前記画素は、赤色光による表示を行う赤色サブ画素と、青色光による表示を行う青色サブ画素と、これら2色とは異なる第三色光による表示を行う第三色サブ画素と、を少なくとも含み、
前記赤色サブ画素と前記青色サブ画素の間隔は、他のサブ画素間の間隔よりも大きいことを特徴とする蛍光体基板。 - 前記赤色サブ画素に、励起光源から入射した励起光により赤色光を発する赤色蛍光体層が設けられ、前記青色サブ画素に、前記励起光により青色光を発する青色蛍光体層が設けられ、前記第三色サブ画素に、前記励起光により第三色の光を発する第三色蛍光体層が設けられたことを特徴とする請求項1に記載の蛍光体基板。
- 前記赤色サブ画素に、励起光源から入射した励起光により赤色光を発する赤色蛍光体層が設けられ、前記青色サブ画素に、前記励起光を散乱させる散乱体層が設けられ、前記第三色サブ画素に、前記励起光により第三色の光を発する第三色蛍光体層が設けられたことを特徴とする請求項1に記載の蛍光体基板。
- 前記第三色は、緑色であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の蛍光体基板。
- 前記画素は、さらに、赤色光、青色光および緑色光と同じか、または異なる第四色光による表示を行う第四色サブ画素を含み、
前記赤色サブ画素と前記青色サブ画素は、それぞれの長辺が離隔するように設けられたことを特徴とする請求項4に記載の蛍光体基板。 - 前記第四色サブ画素に、前記励起光により第四色の光を発する第四色蛍光体層が設けられたことを特徴とする請求項5に記載の蛍光体基板。
- 前記赤色サブ画素が表示する赤色光の主波長をλr、前記青色サブ画素が表示する青色光の主波長をλb、前記第四色サブ画素が表示する第四色光の主波長をλ4とすると、λb<λ4<λrの関係を満たすことを特徴とする請求項5または6に記載の蛍光体基板。
- 前記赤色サブ画素が表示する赤色光の主波長をλr、前記緑色サブ画素が表示する緑色光の主波長をλg、前記第四色サブ画素が表示する第四色光の主波長をλ4とすると、λg<λ4<λrの関係を満たすことを特徴とする請求項5または6に記載の蛍光体基板。
- 前記緑色サブ画素が表示する緑色光の主波長をλg、前記第四色サブ画素が表示する第四色光の主波長をλ4とすると、λ4=λgの関係を満たすことを特徴とする請求項5または6に記載の蛍光体基板。
- 請求項1〜9のいずれか1項に記載の蛍光体基板と、前記画素に照射する励起光を射出する指向性の光源と、前記蛍光体基板に重ねて設けられ、前記蛍光体基板の前記画素に入射する前記励起光の光量を調節する励起光量変調層と、を備えたことを特徴とする表示装置。
- 前記蛍光体基板の蛍光体の画素開口部と前記励起光量変調層の画素開口部とは、互いの位置がおよそ合うように形成されていることを特徴とする請求項10に記載の表示装置。
- 前記励起光量変調層は、液晶層と、該液晶層を挟んで設けられた2枚の偏光板とから構成されていることを特徴とする請求項10または11に記載の表示装置。
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