JP2015159216A - 表示装置及び電子機器 - Google Patents
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Abstract
Description
図11は、公知技術の有機EL装置の概略図である。図12は、図11のC−C’線に沿った模式的な断面図である。図12(a)では、有機EL素子で発せられた光の状態が、模式的に示されている。図12(b)では、図11の表示に対応する光の状態が、模式的に示されている。
以降、素子基板510の長辺に沿った方向をX方向、素子基板510の短辺に沿った方向をY方向、基板510から対向基板530に向かう方向をZ方向とする。
図12(a)に示すように、有機EL装置500では、素子基板510と、樹脂層520と、対向基板530とがZ方向に順に配置されている。樹脂層520は、例えばエポキシ樹脂で構成され、素子基板510と対向基板530とを接着する。
対向基板530の素子基板510に対向する面と反対側の面530aには、大気601が配置されている。大気601の屈折率n2は、概略1である。
以降、光LB1を入射光LB1と称し、光LB2を屈折光LB2と称し、光LB3を反射光LB3と称す。
n1sinθ1=n2sinθ2…(1)
θ1=sin-1((n2sinθ2)/n1)…(2)
領域Z1の有機EL素子513からは、Z方向の光M1以外に、Z方向と交差する方向の光も射出される。Z方向と交差する方向に射出される光の中で、Z方向となす角度が臨界角αである入射光LB1は、面530aで全反射され、反射光LB3として反射層513の側に向かう。
例えば、反射層512でX方向に反射される場合、パターン552及びパターン553は、図11に示すようにX方向に配列して表示される。例えば、反射層512でY方向に反射される場合、パターン552及びパターン553は、Y方向に配列して表示される。例えば、反射層512でX方向及びY方向に交差する方向(斜め方向)に反射される場合、パターン552及びパターン553は、斜め方向に配列して表示される。例えば、反射層512でX方向に広がって反射される場合、パターン552及びパターン553は、図11に示す状態と比べてより広範囲に表示される。
X1/(2tanα)≦L1≦X3/(tanα)…(1)
従って、本適用例に係る表示装置では、高品位の表示を提供することができる。
X1/(2tanα)≦L1≦X3/(tanα)…(1)
従って、本適用例に係る表示装置では、高品位の表示を提供することができる。
L1tanγ≦L2≦X3…(2)
γ=sin-1((n2/n1)sinβ )…(3)
「有機EL装置の概要」
実施形態1に係る有機EL装置100は、本発明における「表示装置」の一例であり、後述するヘッドマウントディスプレイの表示部に好適な自発光型のマイクロディスプレイである。
図1は、本実施形態に係る有機EL装置の概要を示す概略平面図である。図2は、本実施形態に係る有機EL装置の電気的な構成を示す等価回路図である。
まず、図1及び図2を参照して、本実施形態に係る有機EL装置100の概要について、説明する。
以降の説明では、サブ画素18B、サブ画素18G、及びサブ画素18Rを、サブ画素18と称する場合がある。また、表示領域E1は、本発明における「多角形の表示領域」の一例である。
なお、Z方向は、本発明における「法線方向」の一例である。
Z方向から見て対向基板40からはみ出した素子基板10の部分に複数の外部接続用端子103が配列されている。
なお、対向基板40は、透光性の絶縁基板であればよく、上述したガラス基板の他に、例えば石英基板や透光性を有する樹脂などを使用することができる。対向基板40の屈折率n1は、1.2〜1.6の範囲にあることが好ましい。
また、屈折率は波長依存性があり、ここでは、可視光波長域における屈折率が用いられる。例えば、可視光波長域において長波長側よりも屈折率が大きくなる短波長側の屈折率を用いてもよいし、視感度が他の波長よりも高い550nmを代表波長とする屈折率を用いてもよい。
表示領域E1の外周の2点を結ぶ線の長さのうち、X1が最も小さく、X3が最も大きい。以降、表示領域E1の形状の対角線の長さを、表示サイズと称す。
表示領域E1の周辺の領域、つまり表示領域E1と素子基板10の外縁との間の領域が、非表示領域E2となる。また、表示領域E1と側面40−1,40−2,40−3,40−4(対向基板40の外縁)との間隔は、L2である。
なお、有機EL素子30は、本発明における「発光素子」の一例である。
図3は、サブ画素の構成を示す概略平面図である。図3では、サブ画素18の構成要素のうち、画素電極31及び絶縁膜28が図示され、他の構成要素の図示は省略されている。
次に、図3を参照してサブ画素18の概要について説明する。
図4は、図3のB−B’線に沿った有機EL装置の構造を示す概略断面図である。
次に、図4を参照して、有機EL装置100の断面構造を説明する。
なお、大気601は、本発明における「媒質」の一例である。
樹脂層42は、素子基板10と対向基板40とを接着する役割を有し、例えばエポキシ樹脂やアクリル樹脂などを使用することができる。
なお、基板11の母材は、上述したシリコンに限定されず、例えば石英やガラスなどの透光性を有する絶縁材料であってもよい。
発光機能層32は、Z方向に順に積層された正孔注入層、正孔輸送層、有機発光層、及び電子輸送層などを有している。有機発光層は、赤色、緑色、及び青色の光成分を有する光を発する。有機発光層は、単層で構成してもよいし、複数の層(例えば、青色で発光する青色発光層と、赤色及び緑色を含む光を発する黄色発光層)で構成してもよい。
発光領域(開口28CTが設けられた領域)では、光反射性を有する反射層25と、光学的距離調整層26と、画素電極31と、発光機能層32と、対向電極33とが、Z方向に順に積層されている。発光機能層32で発した光は、反射層25と対向電極33との間で繰り返し反射され、反射層25と対向電極33との間の光学的距離に対応する特定波長(共振波長)の光の強度が増幅され、表示光として対向基板40の面40aから大気601の側に射出される。
上述したように、有機EL装置100は、公知技術(特開2012−38677号公報)の有機EL装置からカラーフィルターを削除した構成を有している。このため、有機EL装置100では、反射層25における光の反射によって不必要な表示がなされ、表示品が低下する恐れがあった。上述したように、反射層25における光の反射に起因する不必要な表示を抑制するためには、反射層25の反射性能を制御すればよいが、反射層25を形成する下地(基板11)は、画素回路20や駆動回路15,16などが形成されたことによる様々な凹凸を有するため、反射層25の反射性能(反射層25の表面凹凸)を制御することが難しい。
また、図中の点Kは、表示領域E1に配置された有機EL素子30のX(−)方向側の端部に対応する。点Lは、点Kで発した入射光LB1と面40aとの交点を示している。点Mは、面40aの点Lで反射された反射光LB3と反射層25との交点を示している。点Nは、点Lを通る面40aの法線Hと反射層25との交点を示している。
なお、臨界角αは、本発明における「発光素子で発せられた光が第2の面で全反射される、発光素子で発せられた光の進行方向と第2の面の法線方向とがなす角度の最小値」である。
換言すれば、素子基板10の対向基板40に対向する面(封止層34の表面)には、非表示領域E2の少なくとも一部に光を吸収する膜(遮光層51)が配置されている。
なお、非表示領域E2に配置された第2有機EL素子30bとは、発光機能層32の発光が抑制された状態の有機EL素子30、例えば画素電極31が省略された構成の有機EL素子30や、画素電極31の全体が絶縁膜28で覆われた構成の有機EL素子30などに該当する。
次に、Z方向となす角度が臨界角αの入射光LB1が、面40aで反射され、第2反射層25bに入射することができる対向基板40の板厚L1について説明する。
Z方向となす角度が臨界角αよりも大きい入射光LB1の反射光LB3は、Z方向となす角度が臨界角αである入射光LB1の反射光LB3と比べて、図5に示す法線Hから離れた側(X方向側)に進行する。よって、Z方向となす角度が臨界角αである入射光LB1の反射光LB3が、第2反射層25bに入射する条件であれば、Z方向となす角度が臨界角αよりも大きい入射光LB1の反射光LB3は、表示領域E1には入射しない。従って、反射光LB3を常に第2反射層25bに入射されるためには、Z方向となす角度が臨界角αである入射光LB1の反射光LB3が、第2反射層25bに入射する条件を満足すればよい。
n1sinθ1=n2sinθ2…(1)
θ1=sin-1((n2sinθ2)/n1)…(2)
α=sin-1(n2/n1)…(3)
本実施形態では、n1は概略1.46であり、n2は概略1であるので、臨界角αは概略43度である。
2×L3≧X2…(4)
2×(L1×tanα)≧X2…(5)
L1≧X2/(2tanα)…(6)
L1≧X1/(2tanα)…(7)
L1≧X3/(2tanα)…(8)
つまり、対向基板40を少しでも薄くするためには、式(7)の条件、つまり対向基板40の板厚L1は、Y方向における好ましい対向基板40の板厚L1の最小値(X1/(2tanα))以上であることが好ましい。
L1≦X3/(tanα)…(9)
X1/(2tanα)≦L1≦X3/(tanα)…(10)
式(10)を満たすと、対向基板40を最も薄くすることができる。
X3/(2tanα)≦L1≦X3/(tanα)…(11)
上述したように、式(10)を満たす場合、対向基板40を最も薄くすることができるという効果を得ることができるが、表示領域E1に一のパターンが表示された場合、当該一のパターンからX1よりも離れた位置に不必要な表示がなされる恐れがある。式(11)を満たす場合、当該一のパターンからX1よりも離れた位置において、つまりX−Y平面上の全ての方向において不必要な表示を抑制することができるので、より好ましい。
図6は、適正な対向基板の板厚と、表示サイズ(表示領域E1の形状の対角線の長さ)との関係を示すグラフである。図中の縦軸は対向基板の板厚L1であり、横軸は表示領域E1の表示サイズである。同図では、上述した式(11)で算出された適正な対向基板40の板厚L1の範囲が、網掛けが施された領域71で図示されている。
よって、破線72と領域71の上限との交差点が、有機EL装置100を小型電子機器の表示部に適用させる場合の、表示領域E1の表示サイズの上限値となる。従って、好ましい表示領域E1の表示サイズは、25.4mm(1インチ)以下である。
図7は、有機EL装置の表示領域の形状の例を示す図である。つまり、図7には、上述した本発明を適用可能な表示領域E1の形状が示されている。図中のX1は、表示領域E1の形状の外周をなす辺のうち最も短い辺の長さ、または表示領域E1の中心CPを通り表示領域E1の外周を結ぶ線のうち最も短い線の長さを示している。X3は、表示領域E1の形状の対角線のうち最も長い対角線の長さ、または表示領域E1の中心CPを通り表示領域E1の外周を結ぶ線のうち最も長い線の長さを示している。
X1/(2tanα)≦L1≦X1/(tanα)…(12)
図8は、図5に対応する図であり、図1のA−A’線に沿った有機EL装置の概略断面図である。図8では、上述した図11と同じ構成要素に同じ符号、つまり有機EL素子30で発せられ面40aに向かう入射光に符号LB1を、面40aで屈折し大気601の側に向かう屈折光に符号LB3を附している。また、表示領域E1と側面40−4(対向基板40の外縁)との間隔(X方向の距離)は、L2である。
以降、側面40−4(側面40−1,40−2,40−3,40−4)と表示領域E1の間隔L2を、対向基板40の額縁幅L2と称す。
なお、Z方向となす角度がβの屈折光LB2は、面40aの点Pから大気601の側に射出される表示光であり、本発明における「法線方向となす角度がβである表示光」の一例である。Z方向となす角度がγの入射光LB1は、本発明における「法線方向となす角度がβである表示光になる発光素子で発せられた光」の一例である。
なお、屈折光LB2の進行方向とZ方向とがなす角度βは、本発明における「表示光の射出方向と第2の面の法線方向とがなす角度の最大値」の一例である。
n1sinγ=n2sinβ…(13)
γ=sin-1((n2/n1)sinβ )…(14)
L2≧L1tanγ…(15)
L1tanγ≦L2≦X3…(16)
1)本実施形態に係る有機EL装置100は、以下に示す式(10)及び式(3)を満たしている。
X1/(2tanα)≦L1≦X3/(tanα)…(10)
α=sin-1(n2/n1)…(3)
式(10)及び式(3)を満たすと、面40aで反射された反射光LB3は、非表示領域E2に配置された第2反射層25bに入射し、第2反射層25bによって反射されるので、表示領域E1の側に反射されにくく、不必要な表示が生じにくくなる。
L1tanγ≦L2≦X3…(16)
γ=sin-1((n2sinβ)/n1)…(14)
「電子機器」
図9は、電子機器の一例としてのヘッドマウントディスプレイの概略図である。
図9に示すように、ヘッドマウントディスプレイ1000は、左右の目に対応して設けられた2つの表示部1001を有している。観察者Mはヘッドマウントディスプレイ1000を眼鏡のように頭部に装着することにより、表示部1001に表示された文字や画像などを見ることができる。例えば、左右の表示部1001に視差を考慮した画像を表示すれば、立体的な映像を見て楽しむこともできる。
上記実施形態以外にも様々な変形例が考えられる。以下、変形例を挙げて説明する。
図10は、図5に対応する図面であり、変形例1に係る有機EL装置の構成を示す概略断面図である。本変形例に係る有機EL装置200では、実施形態1の有機EL装置100における遮光層51が省略され、非表示領域E2の少なくとも一部に光を吸収する樹脂層(第2樹脂層42b)が新たに配置されている。この点が、本変形例と実施形態1との相違点である。
変形例1に係る有機EL装置の対向基板40の面40aは、対向基板40の屈折率よりも小さな屈折率の材料、例えばフッ化マグネシウムで覆われている。
上述したように、入射光LB1が全反射となる臨界角αは、以下に示す式(3)で表される。
α=sin-1(n2/n1)…(3)
L1≧X1/(2tanα)…(7)
表示領域E1の形状は、部分的に凹部あるいは凸部を含んでいてもよい。さらに、多角形の表示領域E1の外周をなす辺は、部分的に曲線を含んでいてもよい。さらに、円形または楕円形の表示領域E1の外周をなす辺は、部分的に直線を含んでいてもよい。
すなわち、表示領域E1の形状が、実質的に多角形、円形、楕円形と見なすことができる場合、本発明が適用される技術的範囲に含まれる。
Claims (11)
- 複数の発光素子が配置された多角形の表示領域を有する素子基板と、
前記素子基板に対向し、前記素子基板に対向する第1の面と反対側に配置された第2の面と、前記第1の面及び前記第2の面に交差する側面とを有する透光性の基板と、
を含み、
前記発光素子で発せられた光が前記第2の面から表示光として射出される表示装置であって、
前記表示領域の形状の外周をなす辺のうち、最も短い辺の長さをX1とし、
前記表示領域の形状の対角線のうち、最も長い対角線の長さをX3とし、
前記透光性の基板の厚さをL1とし、
前記透光性の基板の屈性率をn1とし、
前記第2の面に接する媒質の屈折率をn2とし、
前記発光素子で発せられた光が前記第2の面で全反射される、前記発光素子で発せられた光の進行方向と前記第2の面の法線方向とがなす角度の最小値をαとしたときに、以下に示す式(1)が成り立つことを特徴とする表示装置。
X1/(2tanα)≦L1≦X3/(tanα)…(1) - 複数の発光素子が配置された円形または楕円形の表示領域を有する素子基板と、
前記素子基板に対向し、前記素子基板に対向する第1の面と反対側に配置された第2の面と、前記第1の面及び前記第2の面に交差する側面とを有する透光性の基板と、
を含み、
前記発光素子で発せられた光が前記第2の面から表示光として射出される表示装置であって、
前記表示領域の中心を通り前記表示領域の外周を結ぶ線のうち、最も短い線の長さをX1とし、
前記表示領域の中心を通り前記表示領域の外周を結ぶ線のうち、最も長い線の長さをX3とし、
前記透光性の基板の厚さをL1とし、
前記透光性の基板の屈性率をn1とし、
前記第2の面に接する媒質の屈折率をn2とし、
前記発光素子で発せられた光が前記第2の面で全反射される、前記発光素子で発せられた光の進行方向と前記第2の面の法線方向とがなす角度の最小値をαとしたときに、以下に示す式(1)が成り立つことを特徴とする表示装置。
X1/(2tanα)≦L1≦X3/(tanα)…(1) - 前記側面の少なくとも一部には、光を吸収する膜が配置されてい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。
- 前記素子基板の前記透光性の基板に対向する面には、前記表示領域の周辺の少なくとも一部に光を吸収する膜が配置されていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の表示装置。
- 前記素子基板と前記透光性の基板との間には、前記表示領域の周辺の少なくとも一部に光を吸収する樹脂が配置されていることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の表示装置。
- 前記透光性の基板の屈折率は、1.2から1.6の範囲にあることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の表示装置。
- 前記媒質は、大気であることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の表示装置。
- 前記第2の面は、前記透光性の基板の屈折率よりも低屈折率の膜で覆われていることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の表示装置。
- 前記表示光の射出方向と前記法線方向とがなす角度の最大値をβとし、
前記法線方向となす角度がβである前記表示光になる前記発光素子で発せられた光の進行方向と、前記法線方向とがなす角度をγとし、
前記表示領域と前記側面との間隔をL2としたとき、以下に示す式(2)及び式(3)が成り立つことを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に記載の表示装置。
L1tanγ≦L2≦X3…(2)
γ=sin-1((n2/n1)sinβ )…(3) - 前記X3は、25.4mm以下であることを特徴とする請求項1乃至9のいずれか1項に記載の表示装置。
- 請求項1乃至10のいずれか1項に記載の表示装置を備えていることを特徴とする電子機器。
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