JP2529741B2 - 光学干渉式ｅｌ素子 - Google Patents

光学干渉式ｅｌ素子

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    • H10K59/80—Constructional details
    • H10K59/8791—Arrangements for improving contrast, e.g. preventing reflection of ambient light

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、反射率の小さな光学干渉式EL素子（opti
cal interference,electroluminescent device）に関す
るものである。
EL素子（electroluminescent device）は、EL層（こ
のEL層は誘電体の間にサンドイッチ状に挟まれている場
合もある）の両側に電極を設けて成るものが代表的であ
る。このEL素子の電極に電圧を加えると、光がEL層より
発せられる。この光は、電極が透明な場合、電極を透過
する。周辺光の照度（illumination）が大きい場合、EL
層が発した光と、EL素子で反射した周辺光とから構成さ
れた光が視る人に達する。ここで、EL層が発した光の輝
度（luminace）をLON、EL素子の反射率をＲ、周辺照度
をIambとすると、信号対反射周辺光の比（SRA）は、次
の式（１）で表される。
SRA＝LON/（Ｒ・Iamb） 明らかにSRAは大きいのが望ましく、大きなSRAは、所
定の周辺光照度下において明度（brightness）を増大す
るか、もしくはEL素子の反射率を減小させることによ
り、得られる。
ところで、現在、像を表示できる表示装置への関心は
非常に高いけれども、電子表示装置、特に発光表示装置
は、周辺光の反射率が大きく、従って表示された像が不
明瞭（wash−out）になりやすいために、周辺光準位が
大きい場合（例えば太陽光線）には、十分な性能を発揮
しない。
表示装置に表示される像は、スクリーンバックグラン
ドに対して輝度がより高い表示スクリーンの活性された
ピクセル（輝度LONのONピクセル）により形成される。
ある特定の像のスクリーンバックグランドは、不活性の
ピクセル（輝度LoffのOFFピクセル）と表示装置の受動
要素（すなわちピクセルとピクセルの間の領域）とから
成る。
表示された像の可読性（legibility）は、コントラス
ト比により量的に定義できる。いま、ピクセルの反射率
をＲ、周辺照度をIambとし、表示装置の受動要素を単純
化のため無視すると、コントラスト比（CR）は、次式
（２）で表わすことができる。
CR＝（LON＋Ｒ・Iamb）／（Loff＋Ｒ・Iamb） コントラスト比が一定値より小さいと、可読性は低下
し、表示装置の性能が不十分であると判定できる。周辺
照度が高い場合、コントラスト比は悪化し、LONを増大
するかもしくは周辺光ピクセルでの反射率を最小にしな
い限り、１に近ずく。
コントラスト比を改善して、電気表示装置の可読性を
向上させるため、従来は、表示装置の外側部に抗反射被
覆を施したり、補助的なフィルター部材（たとえば、偏
光子、帯域フィルター、中性フィルター、ルーバースク
リーン、プラスチックメッシュ等）を用いて来た。この
種の従来技術を用いた場合、表示装置の明度が、許容で
きない程低下することも珍しくなかった。表示装置の明
度の低下を補償しようとしてピクセルの輝度を増大させ
ると、表示装置の寿命が短くなったり可読性が劣化する
怖れがある。
一つの有力な電気光学素子に、いくつかの顕著な特性
を備えたEL素子がある。その特性とは、低電力、潜在的
に高いコントラスト、軽重量、広い視角、ルミニセンス
対電圧特性の非線形性（これは、マトリックスのアドレ
ス指定のために重要）、および多色表示能である。代表
的な交流EL素子は、以下のものとして働く電気光学部材
より構成されている。すなわち、 ａ）前部透明電極 ｂ）第１透明誘電体 ｃ）EL部材 ｄ）第２誘電体 ｅ）後部電極すなわち対向電極 である。
誘電体ｂ）およびｄ）は、EL素子を直流で動作させる
ために、省略されている場合もある。前記電極に電圧を
加えると、大きな電界がEL部材に発生し、電界発光（el
ectroluminescence）つまりEL光が生じる。誘電層は、E
L素子中の電流を制限し、EL部材の破壊的な絶縁破壊を
防止するために用いられるものであるが、その場合、EL
素子は電気的にコンデンサーとなっているから、電極に
は交流電圧を加える必要がある。大画面の表示装置の場
合、対向電極の抵抗率は小さくなければならない。この
ため、通常、対向電極は、例えばアルミニウムの如き金
属で作る必要がある。その結果、不都合なことに、表示
装置の反射率は、光学スペクトルの可視部分で大きくな
る。
EL素子の特定の応用例として、前部電極ａ）と後部電
極ｅ）がヒトの視る方向において部分的に重なり合って
いるとき、ピクセルあるいはより一般的に言ってパター
ンが形成されるような表示装置がある。金属製の対向電
極は、周辺光を強く反射するから、周辺光の照度が高い
場合、表示装置のコントラスト比は小さくなる。
現在、周辺光の全反射率が小さくコントラスト比を著
しく改善したEL素子が求められている。出願人は、光学
干渉（optical interference）として知られている薄膜
現象を利用すれば、このようなEL素子を実現できること
を見出した。
光学干渉とは、二つもしくはそれ以上の電磁放射
（光）が重ね合さることによりひき起こされる、電磁波
振幅の距離的もしくは時間的変化を言う。ここで言う、
二つもしくはそれ以上の波は、薄膜多層構造体の各膜と
各層の厚みが当該波長での光学干渉を維持するに十分で
あるなら、薄膜多層構造体（この発明ではこれを用いて
いる）の界面での反射もしくは透過により生ずるもので
もよい。
米国特許No.4287449号（出願日:1981年９月１日、名
称:EL表示板の後部電極用の光吸収膜、発明者:M.Takeda
その他）は、透明電極を透過する周辺光を吸収するため
に、少なくとも一つの光吸収層を、後部誘電層と対向電
極との間に設けた表示パネルを提案している。この構成
においては、複数の光吸収層を形成することができる。
光吸収層を形成する材料としては、Al2O3、Al2O3-xMo、
Zr、Ti、Ｙ、Ta、Ni、Alもくはこれらに類似の物質が使
用でき、厚みは10〜300Åが好ましいとされている。
光の基礎吸収（intrinsic absorption）とは、電磁放
射（光）エネルギーが入射するもしくは横切る物体に、
電磁放射（光）エネルギーの一部が伝達される過程とし
て定義される。前述したように、薄膜多層構造体の各膜
と各層の厚みが当該波長での光学干渉を維持するに十分
であるなら、光学干渉現象により、薄膜多層構造体中で
の光の吸収量を、基礎吸収のみの吸収量を越えて著しく
増大させることができる。このような現象を、以下、光
学干渉強化吸収（optical interference enhanced abso
rption）と呼ぶ。
前記米国特許は、すぐれたものではあるが、各層の厚
みが、光学干渉強化吸収により光の反射率を最小限度に
おさえることができないような厚さに設定されているた
め、主として周辺光の基礎吸収だけを利用している。
そこで、この発明では、 ａ）少なくとも一つの層から成り、EL光を透過する前部
電極電気光学部材と、 ｂ）前部電極電気光学部材の後側にあり、少なくとも一
つの層より成る対向電極電気光学部材と、 ｃ）前部電極電気光学部材と対向電極電気光学部材との
間にあり、少なくとも一つの層から成るEL電気光学部材
と、 ｄ）周辺光に対してほぼ透明な少なくとも一つの光学干
渉膜から成り、前記電気光学部材の少なくとも一つに界
面接触する光学部材と、 から成り、 前記光学干渉膜の厚みと材料を、前記電気光学部材の
厚みと材料に応じて選択することによりEL素子のスペク
トル反射率を変化させて、視る人の方へ向う周辺光の反
射率を、前記光学干渉膜の界面で部分的に反射された光
の光学干渉と、前記電気光学部材の各層の界面で部分的
に反射された光学干渉とを組み合せることにより減小さ
せるような、反射率の小さな光学干渉式EL素子を提案す
る。
前記の光学部材（すなわち、少なくとも一つの光学干
渉膜）は、可視光に対して部分的な吸収性を有するもう
一つの膜を備えていてもよい。このような構成にすれ
ば、EL素子のスペクトル反射率と吸収率は、光学部材の
ほぼ透明な膜と光を部分的に吸収する膜との厚みと材料
を、電気光学部材の厚みと材料に組み合せることにより
変化させることができ、その結果、視る人へ向かう周辺
光のEL素子での反射率を、前記もう一つの膜（光を部分
的に吸収する膜）がひき起す光の光学干渉強化吸収によ
り、さらに一層減小させることができる。
このように、本願では、前記米国特許とは異なり、反
射率を小さくするために光学干渉を利用しており、また
必要に応じて、光学干渉強化吸収を利用している。
この発明のEL素子はまた、 ａ）前部電極電気光学部材とEL電気光学部材との間にあ
り、少なくとも一つの層より成る、EL光を透過する誘電
性の第１電気光学部材と、 ｂ）対向電極電気光学部材とEL電気光学部材との間にあ
り、少なくとも一つの層より成る、EL光を透過する誘電
性の第２電気光学部材と、 から成り、 ｃ）前記電気光学部材の少なくとも一つが、誘電性の第
１電気光学部材と誘電性の第２電気光学部材とを含む、 ものであってもよい。
このようなEL素子の電気光学部材の各層の厚みと材料
とは、光学干渉によりEL素子の反射率をさらに減小させ
るように選択してもよい。
前記の少なくとも一つの光学部材が、光を部分的に吸
収する膜を備えている場合、 ａ）対向電極電気光学部材の反射率は大きくてもよく、 ｂ）対向電極電気光学部材からの光の反射率が、発せら
れるEL光の波長を含んだ可視スペクトラムの全域におい
て、光学干渉強化吸収により減小するように、前記の少
なくとも一つの光学部材を対向電極電気光学部材に界面
接触させてもよい。
また、前記の少なくとも一つの光学部材が光を部分的
に吸収する膜を備えている他の実施例では、 ａ）対向電極電気光学部材は、EL光が発せられる波長
で、低い反射率と高い透過率を備えており、 ｂ）前記の少なくとも一つの光学部材は、対向電極電気
光学部材の後面と界面接触しており、 ｃ）この光学部材のほぼ透明な膜と光を部分的に吸収す
る膜の厚みと材料は、EL光が発せられる波長において、
反射率がEL素子の明度を増大させる程大きく、他方、他
の波長においては光の吸収率が、これらの他の波長で視
る者の方へ向かう、EL素子の周辺光の反射率を減小させ
るほど大きくなるように、設定する。
さらに、前記の少なくとも一つの光学部材が光を部分
的に吸収する膜を備えているような他の実施例にあって
は、 ａ）対向電極電気光学部材は、大きな反射率を備え、 ｂ）前記の少なくとも一つの光学部材は、電気光学部材
のいずれか一つの前面に界面接触しており、 ｃ）この光学部材のほぼ透明な膜と光を部分的に吸収す
る膜との厚みと材料は、EL光が発せられる波長におい
て、この光学部材を透過する透過率が高く、他方、それ
以外の波長においては光の吸収率が、これらの波長で視
る者の方へ向う、EL素子の周辺光の反射率を小さくする
ほど大きくなるように、選択する。
この発明のさらに別の実施例においては、前部電極電
気光学部材と対向電極電気光学部材は、それぞれ、複数
の電極電気光学部材の一つから成り、前部電極電気光学
部材と対向電極電気光学部材とは、部分的に重ね合さっ
て表示素子を形成している。
前部電極電気光学部材と対向電極電気光学部材は、複
数の電極電気光学部材から形成されている場合、ピクセ
ル表示素子のグリッドを形成することができる。
また、複数の電極電気光学部材が設けられている場合
は、異なるオーバーレイ（overlay）の領域での各膜と
各層の厚みと材料は、光学干渉法により、EL素子の異な
るオーバーレイ領域のそれぞれの反射率と透過率とがほ
ぼ等しくなるように選択する。これは、EL光が発せられ
ていない場合に、表示素子の外観が視る者にほぼ均質に
現れるようにするためである。
ほぼ透明な前記の少なくとも一つの光学膜は、入射光
の少なくとも約90％が所定の波長で透過するような消光
率（extinction coefficient）を備え、少なくとも約0.
035μｍの光学厚み（これは、屈折率とメートル厚み（m
etric thickness）の積）を有していてもよい。
光を部分的に吸収する前記のもう一つの光学膜は、所
定の波長において少なくとも約35％の透過率を備えてい
てもよい。
さて、このように、この発明の提案する反射率の小さ
な光学干渉式EL素子は、少なくとも一つの膜から成る少
なくとも一つの光学部材を備えており、この膜の材料と
厚みは、本EL素子の適正な電気光学動作によく適合し、
周知の薄膜光学干渉現象の進行を維持しうるようなもの
である。
この発明では、光学部材にさらに膜を追加してもよ
い。このような膜は、光学干渉のためには不必要である
が、光学部材と、この光学部材に界面接触する電気光学
部材との適合性（compatibility）を高める働きをす
る。電気光学部材の各層の材料と厚みは、EL素子全体か
らの周辺光の反射率を低くするように選択することがで
きる。また、光学部材の各層の厚みと材料は、光学部材
が、光学部材に界面接触している電気光学部材の前部界
面での周辺光の反射を最小にするか、もしくはEL素子全
体からの周辺光の全反射を最小にするように、選択する
こともできる。光学部材を電気光学部材と界面接触させ
て用いることにより、よりすぐれた性能すなわちより低
い反射率を得ることができ、また、電気光学部材の各層
についての要件を一層、軽減することができる。
この発明の効果を立証するためにテストを行なったと
ころ、EL表示素子に光学部材を組み込むと太陽光線下で
の表示素子のコントラスト比（CR）と可読性を著しく改
善できることが、判明した。また、このテストにより、
EL素子に使用する光学部材は、スペクトル帯域幅や入射
角の全範囲にわたる、周辺光の吸収や透過や反射が特定
のEL素子の要求に合致するように、たやすく設計、製造
できることが分った。
以下、添付図面に沿いつつこの発明を説明する。
第１図に反射率の低い光学干渉式EL素子を符号１で全
体的に示した。このEL素子は、 ａ）二つの層４、６より成り、EL光を透過する前部電極
電気光学部材２と、 ｂ）前部電極電気光学部材２の後側にあり、一つの層よ
り成る対向電極電気光学部材８と、 ｃ）前部電極電気光学部材２と前記対向電極電気光学部
材８との間にあり、一つの層より成るEL電気光学部材10
と、 ｄ）前記電気光学部材２、８、10の少なくとも一つに対
して界面接触する一つの光学部材（この実施例の場合
は、光学部材12、14、16、18）とを備え、 前記光学部材12、14、16、18は、それぞれ、周辺光に
対して透過性を備えた少なくとも一つの光学干渉膜20、
22、24、26から成り、このため、本EL素子のスペクトル
反射率が、電気光学部材２、８、10の厚みと材料に応じ
て選択した光学干渉膜20、22、24、26の厚みと材料によ
り変化させられ、その結果たとえばＹ方向やＺ方向で視
る人の方へ向かう周辺光Ｘの本EL素子１での反射率を、
光学干渉膜20、22、24、26のそれぞれの界面で部分的に
反射される光の光学干渉と、前記電気光学部材２、８、
10の各層の界面で部分的に反射される光の光学干渉との
組合せにより、減小させるようなEL素子である。
この実施例では、電気光学部材２、８、10と光学部材
12、14、16、18は、ガラス基板28の上に被覆加工したも
のである。
前部電極電気光学部材２の層４、６は、酸化錫インジ
ウム（ITO）と金よりなる透明な層でもよい。
対向電極電気光学部材８は、アルミニウムより形成し
てもよい。
EL電気光学部材10はZnS:Mnでもよい。
光学部材12、14、16、18のほぼ透明な光学干渉膜20、
22、24、26は、Al2O3、SiO2、ZrO2、HfO2、Sc2O3、Ti
O2、ITO、La2O3、MgO、Ta2O5、ThO2、Y2O3、CeO2、Al
F3、CeF3、Na3AlF6、LaF3、MgF2、ThF4、ZnS、Sb2O3、B
i2O3、PbF2、NdF3、Nd2O3、Pr6O11、SiO、NaF、ZnO、Li
F、GdO3もしくはこれら以外の当業者に公知の適当な薄
膜材料から成るほぼ透明な膜であってよい。このほぼ透
明な膜の光学厚み（すなわち、屈折率とメール厚み（me
tric thickness）との積）は、少なくとも約0.035μｍ
であるのが好ましく、その消光率（extinction coeffic
ient）は、少なくとも入射光の約90％が所定波長で透過
するようなものであるのが好ましい。
この発明の実施例のいくつかにあっては、光学部材1
2、14、16、18の少なくとも一つは、可視光に関して部
分的な吸収性のある少なくとももう一つの別の膜30、3
2、34、36をそれぞれ有し、本EL素子１のスペクトル反
射率とスペクトル吸収率を、光学部材12、14、16、18の
ほぼ透明な膜20、22、24、26と光を部分的に吸収する膜
30、32、34、36との厚みと材料を、電気光学部材２、
８、10の各層の厚みと材料とに組合せることにより、変
化させる。これにより例えばＸ方向やＺ方向で視る人に
向かって進む周辺光のこのEL素子での反射率は、光を部
分的に吸収する光学干渉膜30、32、34、36がひき起す光
の光学干渉吸収によりさらに減小させられる。
前記の光を部分的に吸収する光部分吸収膜30、32、3
4、36は、たとえば、Al、Cu、Au、Mo、Ni、Pt、Rh、A
g、Ｗ、Cr、Co、Fe、Ge、Hf、Nb、Pd、Re、Ｖ、Si、S
e、Ta、Ｙ、Zrであってもよく、またこれらの金属の合
金（インコネル、ニクロム等）や前記金属や合金の吸収
酸化物であってもよい。光を部分的に吸収する膜の消光
率と厚みとは、所定波長でのこの膜の透過率が、光学干
渉を無視した場合少なくとも約35％になるように設定す
る必要がある。
これまで述べて来たEL素子１は、特に、電極電気光学
部材２と８の間に直流電圧を印加する場合に特に適した
ものである。
絶縁破壊に対してEL電気光学部材10を安定化させるた
めに、EL素子１にさらに次の部材を備えてもよい。すな
わち、 ａ）前部電極電気光学部材２とEL電気光学部材10との間
にあり、少なくとも一つの層（本実施例では二つの層40
と42）から成る第１の誘電性電気光学部材38と、 ｂ）対向電極電気光学部材８とEL電気光学部材10との間
にあり、少なくとも一つの層（実施例では二つの層46と
48）から成る第２の誘電性電気光学部材44とを備え、 ｃ）また、電気光学部材２、８、10、38、44の少なくと
も一つに、光学部材12、14、16、18、50、52のうちの少
なくとも一つを設けてもよい。すなわち、第１の誘電性
電気光学部材38と第２の誘電性電気光学部材44とが備わ
っているとき、これらに、膜54と56から成りまた必要に
応じて膜58と60とを有する光学部材50と52のうち少なく
とも一つを設けてもよい。膜54、56はほぼ透明であり、
また膜58、60は可視光に関して部分的な吸収性をそなえ
ている。光学部材50、52は、第１、第２誘電性電気光学
部材38、44と界面接触している。本EL素子のスペクトラ
ム反射率は、膜20、22、24、26、30、32、34、36、54、
56、58、60のそれぞれの厚みと材料（この厚みと材料
は、電気光学部材２、８、10、38、44の厚みと材料に応
じ選択する）により変化させられ、その結果、例えばＹ
方向やＺ方向で視る人の方へ向う周辺光の本EL素子によ
る反射率は、膜20、22、24、26、30、32、34、36、54、
56、58、60のいずれかの界面で部分的に反射される光の
光学干渉と、電気光学部材２、８、10、38、44の各層の
界面で部分的反射される光の光学干渉とが組み合さるこ
とにより減少する。誘電性電気光学部材38、44を備えた
EL素子を作動させるには、交流電圧を電極用電気光学部
材２、８に印加する。
この発明のいくつかの実施例にあっては、電気光学部
材２、８、10の各層の厚みと材料は、EL素子１の反射率
を光学干渉によりさらに減小させるように選択する。ま
た電気光学部材38、44が備えられている場合には、それ
らの各層の厚みと材料も同じように選択する。
また、この発明のさらに別の実施例では、光学部材14
が光部分吸収膜32を有している場合、 ａ）対向電極電気光学部材８の反射率は大きくてもよ
く、 ｂ）また、少なくとも光学部材14は、対向電極電気光学
部材８の前面に界面接触しており、この光学部材14は、
対向電極電気光学部材８からの光の反射率を光学干渉強
化吸収法により、可視スペクトルの全域において減小さ
せるようなものである。ただし、この可視スペクトルは
発せられるEL光の波長を含んでいる。
以下に掲げた表Ｉに、この発明のEL素子の特定の実施
例と公知のEL素子とを比較するために両者の特性を対照
的に示した。
この表Ｉでは、三つのEL素子がそれぞれシステムａ、
システムｂ、システムｃで示されている。システムａは
従来技術による公知EL素子であって、五つの電気光学部
材２、８、10、38、44を、表Ｉに示す順序で、ガラス基
板28に置いて成るものである。また表Ｉには、電気光学
部材２、810、38、44の材料とメートル厚み（metric th
ickness）とが示されているが、これは従来技術におい
て採用されている代表的な材料と数値である。システム
ｂは、この発明の特定の実施例であり、光学部材14は、
ZrO2で形成したほぼ透明の膜22と、インコネルで形成し
た光を部分的に吸収する膜32とから構成されている。こ
の光学部材14は対向電極電気光学部材８の前面に界面 接触している。対向電極電気光学部材８は、アルミニウ
ムから成り、その反射率は大きい。この表Ｉに示した、
システムｂに用いられる光学部材14の各膜の材料と厚み
は、対向電極電気光学部材８からの光の反射率が、発せ
られるEL光の波長を含む可視スペクトルの全域において
減小するように、選択されている。システムｃは、この
発明の特定の実施例である。この表Ｉに示すシステムｃ
の電気光学部材２、８、10、38、44の各層の厚みと材料
は、光学部材14の各膜と共に、EL素子１の反射率を光学
干渉により一層減小させるように選択されている。
表Ｉに示した各EL素子のスペクトル反射率Ｒは、第２
図に、標準明所視観察者曲線Ｖ（λ）（stand ard phot
opic observer curve）と共に示されている。第２図の
実線はシステムａを、一点鎖線はシステムｂを、二点鎖
線はシステムｃを表わしている。
表Ｉに示す各システムの視感反射率（luminous refle
ctance）は、Ｖ（λ）の積分で割った、あるシステムの
反射率Ｒ（λ）を用いたＶ（λ）の積分値として定義さ
れる。表Ｉから分るように、視感反射率は、システムａ
では、83.6％であるが、システムｂでは3.1％に減小し
ている。電気光学部材２、８、10、38、44の各層の厚み
と光学部材14の各膜の厚みを適宜に選択することによ
り、システムｃでは視感反射率はさらに1.8％まで減小
している。このように、従来技術に比較すると、この発
明のEL素子では反射率の著しい減小がみとめられる。
システムｂには光学部材14が設けられているから、対
向電極電気光学部材８からの光の反射率を、先に定義し
た光学干渉強化吸収法により減小させることができる。
光を部分的に吸収するインコネル膜32に入射する光は、
部分的に反射され、吸収されもしくは透過させられる。
インコネル膜32を透過する光は、対向電極電気光学部材
８により主として逆反射させられて視る人の方へ向か
う。しかし、この光はまたインコネル膜32により再びア
ルミニウム層（対向電極電気光学部材）８の方へ逆反射
させられる。また、光学部材14の膜22と32の厚みを適切
に選択して、対向電極部材８から視る人の方へ反射され
てくる光の位相と、インコネル膜32から視る人の方へ部
分的に反射されてくる光の位相とを異ならせれば、イン
コネル膜32とアルミニウム層８の両者より視る人の方へ
反射してくる光は、互いに破壊的に干渉して、相殺され
る。このため、EL素子１に入射する光の相当量が、イン
コネル膜32とアルミニウム層８の間にとじ込められ、こ
の閉じ込められた光は、光を部分的に吸収する膜32と対
向電極電気光学部材８とに完全に吸収されてしまうま
で、インコネル膜32とアルミニウム膜８との間で、前後
に反射させられるという効果が得られる。
数値計算を行なって、光を部分的に吸収する膜32にお
ける基礎吸収率（intrinsic absorption）と光学干渉強
化吸収率との違いを測定した。システムｂの場合、ほぼ
透明な膜22が仮に設けられていないとすれば、光を部分
的に吸収する膜32による光の全吸収率は、波長0.550μ
ｍで65％であるだろう。しかし、システムｂにはほぼ透
明な膜22が設けられているので、光学干渉により吸収率
が向上し、光を部分的に吸収する膜32による全吸収率は
0.550μｍの波長で95％になり、また入射光の４％がア
ルミニウム層８により吸収されるから、EL素子１から視
る人に向けて反射される光は、結局１％以下になる。
光学部材16が光を部分的に吸収する膜34を備えている
ような、この発明のさらに別の実施例にあっては、 ａ）対向電極電気光学部材８は、EL光が発せられる波長
において、小さな反射率と大きな透過率を有し、 ｂ）少なくとも光学部材16が、対向電極電気光学部材８
の後面に界面接触し、 ｃ）光学部材16のほぼ透明な膜24と光を部分的に吸収す
る膜24との厚みと材料とは、EL光が発せられる波長で反
射率が本EL素子の明度を増大させるほど大きく、また上
記以外の波長で光の吸収率が、この上記以外の波長で視
る人の方へ向う周辺光のEL素子１による反射率を減小さ
せるほど大きくなるように、選択する。
この発明のこの実施例の理論上の反射率と吸収率を、
第３図に示したが、この図において、EL素子はEL光波長
λELで、狭帯域反射率の広帯域吸収体として挙動してい
る。この第３図の実線は、EL素子の吸収率Ａを表わし、
また破線は、EL素子の反射率を表わしている。
この発明の特定の実施例では、光学部材16は四分の一
波長の積層体（HL）NHSである。ここで、Ｈ、λELの四
分の一波長光学厚みと、大きな屈折率nNを備えたほぼ透
明な膜24であり、Ｌは、λELの四分の一波長光学厚みと
小さな屈折率nLを備えたほぼ透明な膜24であり、Ｓは、
ほぼ透明な膜24と光を部分的に吸収する膜34とを積み重
ねた積層体（stack）を表わしている。膜24と膜34は、
それぞれ、可視光スペクトラムの全域にわたる広帯域吸
収率を備えている。λELでのピーク反射率の半値幅（ha
lf−width）は、比ｒ＝（nH/nL）によって決まり、ｒが
１に接近するにつれて半値幅は減小する。λELでの最大
反射率は、四分の一波長積層体（qvarter−wave stac
k）の周期数Ｎにより決定され、この最大反射率は、Ｎ
が減小するにつれて増加する。λELでのピークの半値幅
と最大反射率は、たとえばJ.A.Dobrowolskiによる公式
（Walten G.Driscoll編「光学ハンドブック」マグロウ
ヒルブックコンパニー、ニューヨーク,1978）により決
定してもよい。
この発明のいくつかの実施例においては、 ａ）対向電極電気光学部材８は大きな反射率を備え、 ｂ）前記光学部材の少なくとも一つが、電気光学部材
２、８、10、38、44のいずれか一つの前面と界面接触し
ており、 ｃ）光学部材12、14、16、18、50、52のいずれかの、ほ
ぼ透明な膜（20、22、26、54、56）と光を部分的に吸収
する膜（30、32、36、58、60）との厚みと材料は、EL光
が発せられる波長でその光学部材の透過率が大きく、ま
た、前記以外の波長で光の吸収率が、視る人の方にこの
前記以外の波長で向う周辺光のEL素子での反射率を減じ
るほど大きくなるように、選択する。
この発明のこの実施例の理論上の透過率と吸収率は、
第４図に示されている。この図から分かるように、EL素
子は、EL光波長λELで、狭帯域透過の広帯域吸収体とし
て挙動している。第４図では、実線はEL素子の吸収率を
示し、また破線は、電気光学部材（２、10、38、44）と
前記の少なくとも一つの光学部材（12、14、16、18、5
0、52）の透過率（Ｔ）を示している。これらの光学部
材は、対向電極電気光学部材８の前方に設けられてい
る。
ある特定の実施例にあっては、光学部材12は、以下の
九つの膜からなる積層体（stack）である。その膜と
は、Y2O3（0.0973）、Ag（0.0173）、Y2O3（0.2493）、
Ag（0.0095）、ZrO2（0.0401）、インコネル（0.003
6）、ZrO2（0.1448）、インコネル（0.0025）およびZrO
2（0.0705）である。（）中の数字は、層の厚み（μ
ｍ）を表わしている。Y2O3とZrO2はいずれもほぼ透明な
膜20であり、Agとインコネルはいずれも光を部分的に吸
収する積層状の膜30である。光学部材12は、λEL＝0.58
0μｍで63％の誘導透過率を備え、また視る人に対して
は13％の小さな視感反射率を有している。これ以外の性
能のよりすぐれた光学部材が設計可能であることは、当
業者にとって自明であろう。
第５図と第６図に示す部材のうち、第１図に示したも
のと類似するものには、第１図の場合と同じ符号を付し
ている。また、それらについての説明も以上の記述を援
用する。
第５図と第６図に示す前部電極電気光学部材２は、複
数の前部電極電気光学部材（その三つが、符号２、62、
64で示されている）の一つから成り、また対向電極電気
光学部材８は、複数の対向電極電気光学部材（その四つ
は符号８、66、68、70で示されている）の一つから成
る。符号２、62、64で示す前部電極電気光学部材は、符
号８、66、68、70で示す対向電極電気光学部材に重な
り、表示素子１を形成している。
電極を重ね合せて配置したこの実施例にあっては、前
部電極電気光学部材２、62、64と対向電極電気光学部材
８、66、68、70により、ピクセル表示素子のグリッドが
形成されていることが、理解されるであろう。ピクセル
は、たとえばその一つが符号72で示されている。
また、光学部材12を設ける場合には、その膜20と30
は、例えばマスク（図示省略）を介した真空蒸着法によ
り、ガラス基板の上に被覆する点に留意すべきである。
そして、前部電極電気光学部材２、62、64も同時に、例
えばマスクを介して真空蒸着法により、層４および６の
ように被覆する。
次に、光学部材14、18、50、52と電極部材10、38、44
を、例えばマスクを介した真空蒸着法により、前部電極
電気光学部材２、62、64の上に順次、正しい順序で被覆
する。
対向電極電気光学部材８、66、68、70を、同時に、例
えば、マスクを介して真空蒸着法により、光学部材14に
被覆し、そして光学部材16を、マスクを介して、対向電
極光学部材８、66、68、70の上に、例えば真空蒸着法に
より被覆する。電気光学部材と光学部材をこのように順
次被覆することにより、これらの部材が電極部材の後面
に蒸着されて、この後面が被覆され、また両者の界面
（第６図の82、84、86）が被覆される。
以上の説明から、表示素子１には、四つの領域に種類
の違うオーバーレイがあり、そして、その四つの領域と
は、 ｉ）電極電気光学部材２と８の両者があり、これらがピ
クセル（例えば72）を形成しているような領域、 ii）前部電極電気光学部材２のみがある領域（例えば9
0）、 iii）対向電極電気光学部材８のみがある領域（例えば9
2）、 iv）電極電気光学部材２と８が両者とも存在しない領域
（例えば94）、 であることが明白に理解できる。
この発明のある実施例の場合、四つの相違する種類の
領域72、90、92、94にある各膜と各層の厚みと材料の選
択にあたっては、EL光が全く発せられていない場合、表
示素子を見る者に、表示素子がほぼ均質な外観を呈する
ように、光学干渉法により表示素子１の異なったオーバ
ーレイ領域で反射率と透過率とが、ほぼ等しくなるよう
に配慮する。
例えば、ピクセル（例えば領域72）のスペクトル反射
率は、表ＩのシステムＣについて述べたように、小さく
してもよい。また、当業者にとって、領域90、92、94の
反射率を領域72について述べたように、小さくできるこ
とは、自明であろう。
【図面の簡単な説明】
第１図は、反射率の小さな光学干渉式EL素子の拡大概略
端面図、第２図は、公知EL素子のスペクトル反射率と第
１図のEL素子の二つの実施例のスペクトル反射率を比較
したグラフ、第３図はEL光波長で、狭帯域反射の広帯域
吸収体として挙動する光学干渉式EL素子のスペクトラム
反射率と吸収率を示すグラフ、第４図はEL光波長で、狭
帯域反射の広帯域吸収体として挙動する光学干渉式EL素
子のスペクトル透過率と吸収率とを示すグラフ、第５図
は、反射率の小さな光学干渉式EL表示素子の拡大概略部
分前面図、第６図は、第５図のＶ−Ｖに沿った側面図で
ある。 １……EL素子、 ２……前部電極電気光学部材、 ８……対向電極電気光学部材、 10……EL電気光学部材、 12、14、16、18……光学部材、 20、22、24、26……光学干渉膜。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ロバート シー バージカー カナダ エル６エス ２ゼット５ オン タリオ ブラマレア メイドストン ク レッセント 746 (56)参考文献 特開 昭63−10494（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−56892（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−126188（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−46695（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−219895（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−315992（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−225795（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−239598（ＪＰ，Ａ) 実開 平３−69899（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭61−49999（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭63−43400（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭62−198696（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭40−28818（ＪＰ，Ｂ１) 米国特許4613793（ＵＳ，Ａ) 英国特許1389737（ＧＢ，Ａ)

Claims (14)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】ａ）少なくとも一つの層から成る、EL光を
    透過する前部電極電気光学部材２と、 ｂ）前部電極電気光学部材の後側にある、少なくとも一
    つの層より成る対向電極電気光学部材８と、 ｃ）前部電極電気光学部材２と対向電極電気光学部材８
    の間にある、少なくとも一つの層から成るEL電気光学部
    材10と、 ｄ）周辺光に対してほぼ透明な少なくとも一つの光学干
    渉膜20、22、24、26から成る、前記電気光学部材２、
    ８、10の少なくとも一つに界面接触する光学部材12、1
    4、16、18とからなるEL素子において、 少なくとも１つの光学部材14、16が前記対向電極電気光
    学部材８と界面接触しており、前記光学干渉膜が入射光
    の少なくとも90％を所定の波長で透過させるような消光
    率を有し、 前記光学干渉膜の厚みと材料を前記電気光学部材の厚み
    と材料に応じて選択してスペクトル反射率を変化させ
    て、視る人の方へ向う周辺光の反射率を、前記光学干渉
    膜の界面で部分的に反射された光の光学干渉と、電気光
    学部材の各層の界面で部分的に反射された光の光学干渉
    との組み合わせにより、減小させることを特徴とする光
    学干渉式EL素子。
  2. 【請求項２】前記少なくとも一つの光学部材が、可視光
    に対して部分的な吸収性を有する少なくとももう一つの
    膜30、32、34、36を備え、視る人の方へ向う周辺光の反
    射率を、前記少なくとももう一つの膜によりひき起した
    光の光学干渉強化吸収により、減小させることを特徴と
    する請求項１記載の光学干渉式EL素子。
  3. 【請求項３】ａ）前部電極電気光学部材とEL電気光学部
    材との間にあり、少なくとも一つの層より成る、EL光を
    透過する誘電性の第１電気光学部材と、 ｂ）対向電極電気光学部材とEL電気光学部材との間にあ
    り、少なくとも一つの層より成る、EL光を透過する誘電
    性の第２電気光学部材とを有し、 ｃ）前記の少なくとも一つの電気光学部材が、誘電性の
    第１電気光学部材と誘電性の第２電気光学部材とを含
    む、 ことを特徴とする請求項１もしくは２に記載の光学干渉
    式EL素子。
  4. 【請求項４】前記電気光学部材の各層の厚みと材料を、
    反射率が光干渉により減小されるように選択することを
    特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の光学干
    渉式EL素子。
  5. 【請求項５】前記の少なくとも一つの光学部材が、対向
    電極電気光学部材の前面に界面接触しており、このため
    対向電極電気光学部材からの光の反射率が、EL光が発せ
    られる波長を含む可視スペクトラムの全域にわたって、
    光学干渉強化吸収法により、減小させられることを特徴
    とする請求項２ないし４のいずれかに記載の光学干渉式
    EL素子。
  6. 【請求項６】ａ）対向電極電気光学部材が、EL光が発せ
    られる波長で、低い反射率と高い透過率を備えており、 ｂ）前記の少なくとも一つの光学部材が、対向電極電気
    光学部材の後面と界面接触しており、 ｃ）この光学部材のほぼ透明な膜と光を部分的に吸収す
    る膜との厚みと材料が、EL光が発せられる波長におい
    て、反射率が明度を増大させる程大きく、他方、他の波
    長においては、光の吸収率が、これらの他の波長で視る
    人の方へ向かう周辺光の反射率を減小させるほど大きく
    なるように選択したことを特徴とする請求項２ないし４
    のいずれかに記載の光学干渉式EL素子。
  7. 【請求項７】ａ）前記の光学部材14が、前記対向電極電
    気光学部材８の前面に界面接触しており、光学部材14の
    ほぼ透明な膜と光を部分的に吸収する膜との厚みと材料
    が、EL光を発する波長において、この光学部材14の透過
    率が高く、他方、それ以外の波長においては光の吸収率
    が、これらの波長で視る人の方へ向う周辺光の反射率を
    減小させるほど大きくなるように選択したことを特徴と
    する請求項２ないし４のいずれかに記載の光学干渉式EL
    素子。
  8. 【請求項８】前部電極電気光学部材と後部電極電気光学
    部材のそれぞれが、複数の電極電気光学部材の一つから
    成り、前部電極電気光学部材と対向電極電気光学部材と
    を部分的に重ね合せることにより表示素子を形成してい
    ることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載
    の光学干渉式EL素子。
  9. 【請求項９】前部電極電気光学部材と対向電極電気光学
    部材がピクセル表示素子のグリッドを形成していること
    を特徴とする請求項８記載の光学干渉式EL素子。
  10. 【請求項１０】異なるオーバーレイの各膜と各層の厚み
    と材料の選択にあたっては、EL光が全く発せられていな
    い場合に表示素子がほぼ均質な外観を呈するように、光
    学干渉法により異なったオーバーレイ領域で反射率と透
    過率とが等しくなるように選択することを特徴とする請
    求項８もしくは９記載の光学干渉式EL素子。
  11. 【請求項１１】前記の少なくとも一つのほぼ透明な光学
    干渉膜20、22、24、26が、ほぼ透明で、少なくとも約0.
    035μｍの光学厚みを有することを特徴とする請求項１
    記載の光学干渉式EL素子。
  12. 【請求項１２】光を部分的に吸収する前記の少なくとも
    もう一つの光学膜が、所定波長で少なくとも約35％の透
    過率を有していることを特徴とする請求項２記載の光学
    干渉式EL素子。
  13. 【請求項１３】ほぼ透明な少なくとも１つの光学干渉膜
    20、22、24、26が、Al2O3、SiO2、ZrO2、HfO2、Sc2O3、
    TiO2、ITO、La2O3、MgO、Ta2O5、ThO2、Y2O3、CeO2、Al
    F3、CeF3、Na3AlF6、LaF3、MgF2、ThF4、ZnS、Sb2O3、B
    i2O3、PbF2、NdF3、Nd2O3、Pr6O11、SiO、NaF、ZnO、Li
    F、GdO3のいずれかから成る請求項11に記載の光学干渉
    式のEL素子。
  14. 【請求項１４】部分的に光を吸収する少なくとも１つの
    前記光学膜30、32、34、36がAl、Cu、Au、Mo、Ni、Pt、
    Rh、Ag、Ｗ、Cr、Co、Fe、Ge、Hf、Nb、Pd、Re、Ｖ、S
    i、Se、Ta、Ｙ、Zr、インコネル、ニクロムのいずれか
    から成る請求項12に記載の光学干渉式EL素子。
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