JP4306049B2

JP4306049B2 - Direct view type flat display

Info

Publication number: JP4306049B2
Application number: JP29244999A
Authority: JP
Inventors: 聡宮坂; 芳男鈴木; 良太小竹
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1999-10-14
Filing date: 1999-10-14
Publication date: 2009-07-29
Anticipated expiration: 2019-10-14
Also published as: JP2001117499A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、直視型平面表示装置に関し、特に、光の取り出し効率を向上させたものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
直視型平面表示装置の一種に、有機薄膜ＥＬＤ（エレクトロルミネセントディスプレイ）がある。有機薄膜ＥＬＤは、平面状のガラス基板上に透明の陽極をストライプ状に形成し、この陽極上に、有機正孔輸送層，有機発光層及び有機電子輸送層から成る有機層を形成し、この有機層上に、この陽極と直交させて陰極をストライプ状に形成した基本構成を有するものである。
【０００３】
陽極・陰極間に電圧を印加すると、陽極から注入された正孔が有機正孔輸送層を経て有機発光層に移動すると共に、陰極から注入された電子が、有機電子輸送層を経て有機発光層に移動する。この正孔と電子とは陽極と陰極との交点の箇所にある有機発光層で再結合し、この再結合を外部刺激としてこの有機発光層中の蛍光材料が励起される。そして、この蛍光材料が励起状態から再び基底状態に戻るときに蛍光が放射されるので、その光がガラス基板から外界に出射される。
【０００４】
したがって、陽極，陰極をそれぞれ信号電極，走査電極として表示信号，走査信号を供給することにより、陽極と陰極との各交点箇所を画素として、所望の映像を表示させることができる。
【０００５】
ところで、この有機薄膜ＥＬＤにおいて、画素からの光をそのままガラス基板から外界に出射させる場合には、画素を構成する有機層の屈折率ｎ（一般に約１．７）と外界（空気）の屈折率１との差を原因として、外界への光の取り出し効率が低くなってしまう。図１０は、その様子を示したものであり、画素２からガラス基板１と外界との境界面（すなわち有機薄膜ＥＬＤと外界との境界面）に向かう光のうち、この境界面に下記の数１の臨界角θ以上の入射角で入射した光Ｌ１がこの境界面で全反射するので、この境界面にこの臨界角θ未満の入射角で入射した光Ｌ２（全体の２〜３割程度）しか外界に出射されなくなっている。
【数１】

【０００６】
そこで、従来、有機薄膜ＥＬＤの光の取り出し効率を向上させるために、画素とガラス基板表面との間に、画素に１対１に対応させて集光用レンズを設けることが提案されている（特開平１０−１７２７５６号公報）。こうした集光用レンズを設けた有機薄膜ＥＬＤでは、各画素からの光が、その画素に対応する集光用レンズで屈折することにより、集光用レンズの光軸に平行な（すなわち有機薄膜ＥＬＤと外界との境界面の法線に平行な）方向に指向するようになる。したがって、この境界面に臨界角未満で入射して外界に出射される光の割合が増加するので、光の取り出し効率が向上する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、こうした集光用レンズを有機薄膜ＥＬＤに設けることには、次のような不都合があった。
【０００８】
（１）画素からの光を１個の集光用レンズで有機薄膜ＥＬＤと外界との境界面の法線に平行な方向に指向させるためには、画素と集光用レンズとの位置合わせを精度良く行わなければならないので、製造作業に時間や手間がかかる。
（２）集光用レンズが画素サイズ以上の大きさになるので、画素サイズが比較的大きい場合には、画面を見た際に個々の集光用レンズが目立つことにより画質が悪くなる。
【０００９】
また、近年は、画面を大型化するために、有機薄膜ＥＬ表示素子をユニット化（モジュール化）し、この表示ユニットをタイル状に複数配列することによって単一の画面を有する有機薄膜ＥＬＤを構成する傾向にあるが、こうした有機薄膜ＥＬＤでは、隣合う表示ユニットの接合部が目地として見えないようにすることが重要である。しかし、従来のように画素に１対１に対応させて集光用レンズを設けた表示ユニットを複数配列しても、そのままでは、この接合部が目地として見えることを防止できない。
【００１０】
以上の説明は有機薄膜ＥＬＤを例にとって行ったが、画素の屈折率と外界の屈折率との差を原因として外界への光の取り出し効率が低下することは、有機薄膜ＥＬＤ以外の直視型平面表示装置（例えば直視型のＬＥＤディスプレイや液晶ディスプレイやプラズマディスプレイ等）においても同様である。また、大画面化のために複数の表示ユニットを配列して表示装置を構成する傾向にあることも、やはり有機薄膜ＥＬＤ以外の直視型平面表示装置においても同様である。
【００１１】
本発明は、上述の点に鑑み、直視型平面表示装置において、製造作業に時間や手間をかけることなく外界への光の取り出し効率を向上させることや、画素サイズが比較的大きい場合にも画質を悪化させることなく光の取り出し効率を向上させることや、表示ユニットを複数配列して単一の画面を有する表示装置を構成した場合に、光の取り出し効率を向上させるだけでなく隣合う表示ユニットの接合部が目地として見えることも防止することを課題としてなされたものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために、本出願人は、画素からの光を屈折させることによりその光を直視型表示装置と外界との境界面の法線に平行な方向に指向させる光学素子を、画素１個あたり複数個設けた直視型平面表示装置を提案する。
【００１３】
この直視型平面表示装置では、各画素から直視型平面表示装置と外界との境界面に向かう光が、それぞれ複数個の光学素子で屈折することにより、直視型平面表示装置と外界との境界面の法線に平行な方向に指向する。
【００１４】
これにより、画素からの光のうち直視型平面表示装置と外界との境界面に臨界角未満で入射して外界に出射する光の割合が増加するので、光の取り出し効率が向上する。
【００１５】
しかも、画素１個に複数個の光学素子が対応するので、従来のように画素に１対１に対応させて集光用レンズを設ける場合と異なり、画素と個々の光学素子との位置合わせを精度良く行わなくても、画素からの光をこの境界面の法線に平行な方向に指向させることができる。したがって、製造作業に時間や手間をかけることなく光の取り出し効率を向上させることができる。
【００１６】
さらに、画素１個あたり複数個の光学素子を設けることにより、従来のように画素に１対１に対応させて集光用レンズを設ける場合と異なり、個々の光学素子を、画面を見た際に目立たないような大きさに決定することができる。したがって、画素サイズが比較的大きい場合にも、画質を悪化させることなく光の取り出し効率を向上させることができる。
【００１７】
なお、この直視型平面表示装置において、一例として、こうした光学素子を画素１個あたり複数個形成したシートを、この表示装置の画面に貼ることが好適である。
【００１８】
それにより、このシートを貼るだけで、各画素にそれぞれ複数個の光学素子を対応させることができるようになる。したがって、製造過程でこのシートを貼る場合には製造作業が一層簡単になり、また既に製造を終えた表示装置の実際の使用時に光の取り出し効率を向上させたくなった場合にも、簡単な作業でこの効率の向上を実現することができるようになる。
【００１９】
また、表示ユニットを複数配列することによって単一の画面を有する表示装置を構成する場合には、一例として、こうした光学素子を画素１個あたり複数個形成した１枚のシートを、この表示装置の画面全体に貼ることが好適である。
【００２０】
それにより、隣合う表示ユニットの接合部もこのシートで覆われるので、光の取り出し効率が向上するだけでなく、隣合う表示ユニットの接合部が目地として見えることも防止されるようになる。
【００２１】
また、以上の直視型平面表示装置において、光学素子としては、一例としてマイクロレンズを用いるか、あるいはマイクロプリズムを用いることが好適である。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下では、有機薄膜ＥＬＤに本発明を適用した例について説明する。
図１は、本発明を適用した有機薄膜ＥＬＤの画面付近の構成の一例を示す側面断面図であり、同図において図１０と共通する部分には同一符号を付している。この有機薄膜ＥＬＤでは、ガラス基板１の表面全体（すなわち画面全体）に、マイクロレンズシート３が、透明な樹脂から成る接着剤（図示略）で貼られている。
【００２３】
マイクロレンズシート３は、微小な球面レンズ（ガラス基板１に対向しているほうの屈折面は平面）であるマイクロレンズ３ａが二次元アレイ状に形成された薄いシートであり、１個の画素２あたり複数個のマイクロレンズ３ａが形成されている。マイクロレンズ３ａの具体的な個数は、画素２のサイズに応じて、画面を見た際に個々のマイクロレンズ３ａが目立たない大きさになるような数に決定されている。
【００２４】
図２は、このマイクロレンズシート３上でのマイクロレンズ３ａの配置例を示す。列の方向（図の縦方向）上での各マイクロレンズ３ａの位置を、隣合う列同士でマイクロレンズ３ａの口径ｐの２分の１ずつ交互にずらして、各列のマイクロレンズ３ａ同士を密着させることにより、列方向にはこのｐのピッチでマイクロレンズ３ａが配置されているが、列に直交する方向（図の横方向）にはこのｐの（３の平方根／２）倍のピッチでマイクロレンズ３ａが配置されている。
【００２５】
なお、別の配置例として、図３に示すように、隣合う列同士でのマイクロレンズ３ａの位置を揃えることにより、列に直交する方向にもｐのピッチでマイクロレンズ３ａを配置するようにしてもよい。しかし、マイクロレンズ３ａ同士の隙間を小さくして後述の光の取り出し効率の向上の効果を一層高めるためには、図２の配置のほうが好適である。
【００２６】
次に、この有機薄膜ＥＬＤにおいて画素２からの光がマイクロレンズシート３と外界との境界面（すなわち有機薄膜ＥＬＤと外界との境界面）から出射される様子を説明する。
【００２７】
この有機薄膜ＥＬＤでは、図４に示すように、各画素２から有機薄膜ＥＬＤと外界との境界面に向かう光が、それぞれマイクロレンズシート３の複数個のマイクロレンズ３ａで屈折することにより、マイクロレンズ３ａの光軸に平行な（すなわち有機薄膜ＥＬＤと外界との境界面の法線に平行な）方向に指向するようになる。
【００２８】
これにより、画素２からの光のうち有機薄膜ＥＬＤとこの境界面に臨界角未満で入射して外界に出射する光の割合が、マイクロレンズシート３を貼っていない有機薄膜ＥＬＤ（図１０参照）よりも増加するので、外界への光の取り出し効率が向上する。
【００２９】
しかも、１個の画素２に複数個のマイクロレンズ３ａが対応しているので、画素２と個々のマイクロレンズ３ａとの位置合わせを精度良く行わなくても、画素２からの光をこの境界面の法線に平行な方向に指向させることができる。したがって、製造作業に時間や手間をかけることなく光の取り出し効率を向上させることができるようになっている。
【００３０】
さらに、１個の画素２あたりのマイクロレンズ３ａの個数を、画面を見た際に個々のマイクロレンズ３ａが目立たない大きさになるような数にしているので、画素２のサイズが比較的大きい場合にも、画質を悪化させることなく光の取り出し効率を向上させることができるようになっている。
【００３１】
その上、マイクロレンズシート３を貼るだけで各画素２にそれぞれ複数個のマイクロレンズ３ａを対応させることができるので、製造過程でマイクロレンズシート３を貼る場合には製造作業が一層簡単になり、また既に製造を終えた有機薄膜ＥＬＤの実際の使用時に光の取り出し効率を向上させたくなった場合にも、簡単な作業でこの効率の向上を実現することができるようになっている。
【００３２】
なお、この図１の例では、微小な球面レンズであるマイクロレンズ３ａを二次元アレイ状に形成しているが、球面レンズに代えて、微小なシリンドリカルレンズであるマイクロレンズを一次元アレイ状に形成したり、微小な屈折率分布レンズである平板マイクロレンズを二次元アレイ状に形成するようにしても、やはり同等の効果が得られる。
【００３３】
あるいはまた、図５に示すように、マイクロレンズではなくマイクロプリズム４ａを一次元アレイ状に１個の画素２あたり複数個形成したマイクロプリズムシート４をガラス基板１に貼っても、やはり同等の効果が得られる。
【００３４】
そして、例えば人の目の高さよりも高い（あるいは低い）場所にこの有機薄膜ＥＬＤを据え付ける場合には、このマイクロプリズムの頂点を画面の横方向に向けるとともに、各マイクロプリズムの頂角の２等分線を、画面の下向きに（あるいは上向きに）傾けることが好適である。それにより、外界に出射される光が全体的に画面の下向きに（あるいは上向きに）指向するようになるので、画面を見上げた（あるいは見下ろした）際のコントラストが向上するようになる。
【００３５】
また、図６に示すように、有機薄膜ＥＬ表示素子をユニット化した表示ユニット５を複数配列することによって単一の画面を有する有機薄膜ＥＬＤを構成する場合には、この有機薄膜ＥＬＤの画面全体に、１枚のマイクロレンズシート３を貼ることが好適である。それにより、隣合う表示ユニット５の接合部もマイクロレンズシート３で覆われるので、光の取り出し効率が向上するだけでなく、隣合う表示ユニット５の接合部が目地として見えることも防止されるようになる。
【００３６】
また、図１の例では、有機薄膜ＥＬＤのガラス基板１に、マイクロレンズ３ａを形成したマイクロレンズシート３を貼っているが、別の例として、ガラス基板自体を、図７に示すガラス基板６のように、内部にマイクロレンズ６ａを形成した構成にしてもよい。
【００３７】
それにより、画素２とマイクロレンズ６ａとの距離が図１の画素２とマイクロレンズ３ａとの距離よりも短くなるので、画素２からの光のうち、マイクロレンズ６ａで屈折して有機薄膜ＥＬＤと外界との境界面の法線に平行な方向に指向する光の割合が、図１の例におけるよりも増加するようになる。したがって、光の取り出し効率を一層向上させることができるようになる。
【００３８】
しかも、マイクロレンズ６ａが外界に露出しないので、マイクロレンズ６ａの破損やマイクロレンズ６ａの隙間への埃の付着も防止できる。
【００３９】
最後に、本出願人は、画像表示装置の照明光学系の設計等において多用されている照明解析用のアプリケーションソフトウェアである『ＯＤＩＳ』（吉田光学研究所製）を用いて、画素からの光をマイクロレンズで屈折させるシミュレーションを行ったので、そのシミュレーションについて説明する。
【００４０】
図８は、このシミュレーションの実行条件を示す。画素（有機層）の屈折率を１．７、陽極の屈折率を１．９、ガラス基板の屈折率を１．５とし、ガラス基板の表面にマイクロレンズを配置する。実際の有機薄膜ＥＬＤにおける画素の大きさ（発光面の一辺の長さ）と陽極及びガラス基板の厚みとの関係に基づき、画素の大きさを１００、画素と陽極との境界面から陽極とガラス基板との境界面までの距離を０．００１、陽極とガラス基板との境界面からガラス基板と外界（空気）との境界面までの距離を１００とする。
【００４１】
そして、画素からランベルトの法則に従って（すなわち全方向に均等に拡散して）放射された複数本の光線のうち、ガラス基板と外界との境界面から距離６０だけ離れた位置に設けた一辺の長さ５００の正方形の検出エリアに到達する光線の本数の割合を、光の取り出し効率として計測する。
【００４２】
図９は、このシミュレーションの結果を示す。マイクロレンズを設けない場合には、光の取り出し効率は１６．９％であったのに対し、曲率半径Ｒを画素の大きさの１／２である５０にした球面レンズを二次元アレイ状に設けた（すなわち画素１個あたり４個の球面レンズを設けた）場合の光の取り出し効率は１８．１％に向上した。また、画素と個々の球面レンズとの位置合わせを精度良く行わないことによる光の取り出し効率のばらつきを調べるために、ガラス基板の表面上での球面レンズの位置を少しずつシフトさせて何度か計測を行ったが、そのばらつきはわずか±０．７％であり、ほとんど無視できる程度であった。
【００４３】
また、曲率半径Ｒを画素の大きさの１／２０である５にした球面レンズを二次元アレイ状に設けた（すなわち画素１個あたり４００個の球面レンズを設けた）場合にも、光の取り出し効率は１８．１％に向上し、球面レンズの位置のシフトによるばらつきは±０．７％であった。
【００４４】
また、曲率半径Ｒを画素の大きさの１／２である５０にしたシリンドリカルレンズを一次元アレイ状に設けた（すなわち画素１個あたり２個のシリンドリカルレンズを設けた）場合には、光の取り出し効率は１９．３％に向上し、シリンドリカルレンズの位置のシフトによるばらつきはわずか±０．２％であった。
【００４５】
また、曲率半径Ｒを画素の大きさの１／２０である５にしたシリンドリカルレンズを一次元アレイ状に設けた（すなわち画素１個あたり２０個のシリンドリカルレンズを設けた）場合にも、光の取り出し効率は１８．９％に向上し、シリンドリカルレンズの位置のシフトによるばらつきは±０．２％であった。
【００４６】
このように、このシミュレーションからも、マイクロレンズを設けることにより光の取り出し効率が向上することや、画素と個々のマイクロレンズとの位置合わせを精度良く行う必要のないことが確認された。
【００４７】
なお、以上の例では、有機薄膜ＥＬＤに本発明を適用しているが、有機薄膜ＥＬＤ以外の直視型平面表示装置（例えば直視型のＬＥＤディスプレイや液晶ディスプレイやプラズマディスプレイ等）にも本発明を適用してよい。
【００４８】
また、本発明は、以上の例に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、その他様々の構成をとりうることはもちろんである。
【００４９】
【発明の効果】
以上のように、本発明に係る直視型平面表示装置によれば、製造作業に時間や手間をかけることなく光の取り出し効率を向上させることができるという効果や、画素サイズが比較的大きい場合にも、画質を悪化させることなく光の取り出し効率を向上させることができるという効果が得られる。
【００５０】
また、本発明に係る直視型平面表示装置によれば、製造作業が一層簡単になるという効果や、既に製造を終えた表示装置の実際の使用時に光の取り出し効率を向上させたくなった場合にも簡単な作業でこの効率の向上を実現することができるという効果も得られる。
【００５１】
また、本発明に係る直視型平面表示装置によれば、表示ユニットを複数配列して単一の画面を有する表示装置を構成する場合に、光の取り出し効率を向上させるだけでなく、隣合う表示ユニットの接合部が目地として見えることも防止できるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した有機薄膜ＥＬＤの画面付近の構成の一例を示す側面断面図である。
【図２】図１のマイクロレンズシート上でのマイクロレンズの配置例を示す図である。
【図３】図１のマイクロレンズシート上でのマイクロレンズの別の配置例を示す図である。
【図４】図１の有機薄膜ＥＬＤにおける外界への光の出射の様子を示す図である。
【図５】本発明の別の一例を示す側面断面図である。
【図６】本発明の別の一例を示す側面断面図である。
【図７】本発明の別の一例を示す側面断面図である。
【図８】本出願人の行ったシミュレーションの条件を示す図である。
【図９】本出願人の行ったシミュレーションの結果を示す図である。
【図１０】一般的な有機薄膜ＥＬＤにおける外界への光の出射の様子を示す図である。
【符号の説明】
１，６ガラス基板、２画素、３マイクロレンズシート、３ａ，６ａマイクロレンズ、４マイクロプリズムシート、４ａマイクロプリズム、５表示ユニット[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a direct-view type flat display device, and more particularly to a device with improved light extraction efficiency.
[0002]
[Prior art]
One type of direct-view type flat display device is an organic thin film ELD (electroluminescent display). In the organic thin film ELD, a transparent anode is formed in a stripe shape on a planar glass substrate, and an organic layer composed of an organic hole transport layer, an organic light emitting layer and an organic electron transport layer is formed on the anode. It has a basic structure in which cathodes are formed in stripes on the organic layer so as to be orthogonal to the anodes.
[0003]
When a voltage is applied between the anode and the cathode, holes injected from the anode move to the organic light emitting layer through the organic hole transport layer, and electrons injected from the cathode pass through the organic electron transport layer to the organic light emitting layer. Move to. The holes and electrons are recombined in the organic light emitting layer at the intersection of the anode and the cathode, and the fluorescent material in the organic light emitting layer is excited using this recombination as an external stimulus. Then, since the fluorescence is emitted when the fluorescent material returns from the excited state to the ground state again, the light is emitted from the glass substrate to the outside.
[0004]
Therefore, by supplying a display signal and a scanning signal using the anode and the cathode as the signal electrode and the scanning electrode, respectively, it is possible to display a desired image using each intersection of the anode and the cathode as a pixel.
[0005]
By the way, in this organic thin film ELD, when the light from the pixel is directly emitted from the glass substrate to the outside, the refractive index n (generally about 1.7) of the organic layer constituting the pixel and the refractive index of the outside (air). Due to the difference from 1, the light extraction efficiency to the outside world is lowered. FIG. 10 shows this state. Of the light traveling from the pixel 2 to the boundary surface between the glass substrate 1 and the outside world (that is, the boundary surface between the organic thin film ELD and the outside world), Since light L1 incident at an incident angle equal to or greater than 1 critical angle θ is totally reflected at this boundary surface, light L2 incident at an incident angle less than this critical angle θ (about 20 to 30% of the total) However, it is no longer emitted to the outside world.
[Expression 1]

[0006]
Therefore, conventionally, in order to improve the light extraction efficiency of the organic thin film ELD, it has been proposed to provide a condensing lens between the pixel and the glass substrate surface in a one-to-one correspondence with the pixel ( JP-A-10-172756). In the organic thin film ELD provided with such a condensing lens, the light from each pixel is refracted by the condensing lens corresponding to the pixel so that it is parallel to the optical axis of the condensing lens (that is, the organic thin film ELD). And the direction parallel to the normal line of the boundary surface with the outside world. Therefore, the ratio of the light that enters the boundary surface at a angle less than the critical angle and is emitted to the outside increases, so that the light extraction efficiency is improved.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, providing such a condensing lens on the organic thin film ELD has the following disadvantages.
[0008]
(1) In order to direct light from a pixel in a direction parallel to the normal line of the boundary surface between the organic thin film ELD and the outside by one condensing lens, the alignment between the pixel and the condensing lens is performed. Since it must be performed with high accuracy, it takes time and labor to manufacture.
(2) Since the condensing lens is larger than the pixel size, when the pixel size is relatively large, the individual condensing lens is conspicuous when viewing the screen, and the image quality is deteriorated.
[0009]
In recent years, in order to enlarge the screen, organic thin film EL display elements are unitized (modularized), and a plurality of display units are arranged in tiles to form an organic thin film ELD having a single screen. However, in such an organic thin film ELD, it is important to prevent the joint between adjacent display units from being seen as joints. However, even if a plurality of display units provided with condensing lenses in a one-to-one correspondence with pixels are arranged as in the prior art, it is not possible to prevent this joint from being seen as a joint.
[0010]
The above description has been made by taking the organic thin film ELD as an example. However, the fact that the light extraction efficiency to the external world is reduced due to the difference between the refractive index of the pixel and the external refractive index is a direct view type plane other than the organic thin film ELD. The same applies to display devices (for example, direct-view LED displays, liquid crystal displays, plasma displays, etc.). Further, there is a tendency to arrange a display device by arranging a plurality of display units in order to enlarge the screen, and the same applies to a direct-view type flat display device other than the organic thin film ELD.
[0011]
In view of the above-mentioned points, the present invention can improve the light extraction efficiency to the outside world without spending time and effort on the manufacturing work in the direct view type flat display device, and can improve the image quality even when the pixel size is relatively large. Adjacent display units not only improve the light extraction efficiency, but also improve the light extraction efficiency without deteriorating the light, and when a display device having a single screen is configured by arranging a plurality of display units. It is an object of the present invention to prevent the joint portion from being visible as a joint.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
To solve this problem, the present applicant has an optical element for directing in a direction parallel to a normal of the boundary surface between the direct-view display device that light outside by refracting the light from the picture element, A direct-view type flat display device in which a plurality of pixels are provided per pixel is proposed.
[0013]
In this direct view type flat display device, light directed from each pixel toward the boundary surface between the direct view type flat display device and the outside world is refracted by a plurality of optical elements, respectively, so that the boundary surface between the direct view type flat display device and the outside world is obtained. Directed in a direction parallel to the normal.
[0014]
As a result, the proportion of light that enters the boundary surface between the direct-view flat display device and the outside world at a angle less than the critical angle and exits to the outside world out of the light from the pixels increases, so that the light extraction efficiency is improved.
[0015]
In addition, since a plurality of optical elements correspond to one pixel, unlike the conventional case where a condensing lens is provided in a one-to-one correspondence with the pixel, the alignment between the pixel and each optical element is performed. Even if it is not performed with high accuracy, the light from the pixel can be directed in a direction parallel to the normal of the boundary surface. Therefore, the light extraction efficiency can be improved without taking time and labor for the manufacturing operation.
[0016]
Furthermore, by providing a plurality of optical elements per pixel, unlike the conventional case where a condensing lens is provided in a one-to-one correspondence with each pixel, each optical element is viewed when the screen is viewed. The size can be determined so as not to stand out. Therefore, even when the pixel size is relatively large, the light extraction efficiency can be improved without deteriorating the image quality.
[0017]
Note that in the straight viewing flat panel display device of this, as an example, a sheet of optical elements was bovine this plurality per one pixel formed, it is preferable to put on the screen of the display device.
[0018]
Thereby, a plurality of optical elements can be made to correspond to each pixel by simply sticking this sheet. Therefore, if this sheet is pasted during the manufacturing process, the manufacturing work is further simplified, and even if it is desired to improve the light extraction efficiency during actual use of a display device that has already been manufactured, the simple operation is also possible. This improvement in efficiency can be realized.
[0019]
Further, in the case of a display device having a single screen by arranging a plurality of display units, as an example, one sheet of the optical element was cow This was plurality per one pixel formed, the display It is preferable to apply it to the entire screen of the apparatus.
[0020]
Thereby, since the joint portion of the adjacent display unit is also covered with this sheet, not only the light extraction efficiency is improved, but also the joint portion of the adjacent display unit is prevented from being seen as a joint.
[0021]
Further, in the straight viewing flat panel display device described above, as the optical element, or using Ma microlenses as an example, there have is preferable to use Ma Ikuropurizumu.
[0022]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Below, the example which applied this invention to the organic thin film ELD is demonstrated.
FIG. 1 is a side sectional view showing an example of the configuration in the vicinity of the screen of an organic thin film ELD to which the present invention is applied. In FIG. In this organic thin film ELD, the microlens sheet 3 is pasted on the entire surface of the glass substrate 1 (that is, the entire screen) with an adhesive (not shown) made of a transparent resin.
[0023]
The microlens sheet 3 is a thin sheet in which microlenses 3a, which are minute spherical lenses (the refractive surface facing the glass substrate 1 is a plane), are formed in a two-dimensional array, and each pixel 2 A plurality of microlenses 3a are formed. The specific number of the microlenses 3a is determined according to the size of the pixels 2 so that the individual microlenses 3a are inconspicuous when the screen is viewed.
[0024]
FIG. 2 shows an arrangement example of the microlenses 3 a on the microlens sheet 3. The positions of the microlenses 3a in the row direction (vertical direction in the figure) are alternately shifted by 1/2 of the aperture p of the microlens 3a between adjacent rows, so that the microlenses 3a in each row are aligned. The microlenses 3a are arranged at a pitch of p in the column direction by being in close contact, but in the direction orthogonal to the column (lateral direction in the figure), a pitch (square root of 3/2) times this p. The microlens 3a is arranged.
[0025]
As another arrangement example, as shown in FIG. 3, by aligning the positions of the microlenses 3a in adjacent rows, the microlenses 3a are arranged at a pitch of p in a direction orthogonal to the rows. May be. However, in order to reduce the gap between the microlenses 3a and further enhance the effect of improving the light extraction efficiency described later, the arrangement shown in FIG. 2 is more preferable.
[0026]
Next, how the light from the pixel 2 is emitted from the boundary surface between the microlens sheet 3 and the outside world (that is, the boundary surface between the organic thin film ELD and the outside world) in the organic thin film ELD will be described.
[0027]
In this organic thin film ELD, as shown in FIG. 4, the light traveling from each pixel 2 toward the boundary surface between the organic thin film ELD and the outside is refracted by a plurality of microlenses 3 a of the microlens sheet 3. It is directed in a direction parallel to the optical axis of the lens 3a (that is, parallel to the normal line of the boundary surface between the organic thin film ELD and the outside world).
[0028]
As a result, the ratio of the light from the pixel 2 to the organic thin film ELD and the light incident on the boundary surface at a angle less than the critical angle and emitted to the outside is the organic thin film ELD without the microlens sheet 3 (see FIG. 10). Therefore, the light extraction efficiency to the outside world is improved.
[0029]
In addition, since a plurality of microlenses 3a correspond to one pixel 2, the light from the pixels 2 can be transmitted to this boundary surface even if the alignment between the pixels 2 and the individual microlenses 3a is not accurately performed. Can be directed in a direction parallel to the normal. Therefore, it is possible to improve the light extraction efficiency without taking time and labor for the manufacturing operation.
[0030]
Furthermore, the number of microlenses 3a per pixel 2 is set so that each microlens 3a is inconspicuous when the screen is viewed, so the size of the pixels 2 is relatively large. Even in this case, the light extraction efficiency can be improved without deteriorating the image quality.
[0031]
In addition, since a plurality of microlenses 3a can be made to correspond to each pixel 2 simply by pasting the microlens sheet 3, the manufacturing operation is further simplified when the microlens sheet 3 is pasted during the manufacturing process. In addition, even when it is desired to improve the light extraction efficiency during the actual use of the organic thin film ELD that has already been manufactured, this improvement in efficiency can be realized with a simple operation.
[0032]
In the example of FIG. 1, the microlenses 3a, which are minute spherical lenses, are formed in a two-dimensional array. Instead of the spherical lenses, the microlenses, which are minute cylindrical lenses, are formed in a one-dimensional array. Even if it is formed, or flat microlenses that are minute refractive index distribution lenses are formed in a two-dimensional array, the same effect can be obtained.
[0033]
Alternatively, as shown in FIG. 5, even if a microprism sheet 4 in which a plurality of microprisms 4a instead of microlenses are formed in a one-dimensional array per pixel 2 is attached to the glass substrate 1, the same effect is obtained. Is obtained.
[0034]
For example, when the organic thin film ELD is installed at a location higher (or lower) than the height of human eyes, the apex of the microprism is directed in the horizontal direction of the screen, and the apex angle of each microprism is 2 etc. It is preferable to tilt the segment downward (or upward) on the screen. As a result, the light emitted to the outside is directed downward (or upward) on the screen as a whole, so that the contrast when looking up (or looking down) on the screen is improved.
[0035]
Further, as shown in FIG. 6, when an organic thin film ELD having a single screen is formed by arranging a plurality of display units 5 in which organic thin film EL display elements are unitized, the entire screen of the organic thin film ELD is formed. In addition, it is preferable to attach one microlens sheet 3. Thereby, since the joint part of the adjacent display unit 5 is also covered with the microlens sheet 3, not only the light extraction efficiency is improved but also the joint part of the adjacent display unit 5 is prevented from being seen as a joint. become.
[0036]
Moreover, in the example of FIG. 1, although the microlens sheet | seat 3 which formed the microlens 3a is affixed on the glass substrate 1 of the organic thin film ELD, as another example, the glass substrate itself is shown in FIG. As described above, the microlens 6a may be formed inside.
[0037]
As a result, the distance between the pixel 2 and the microlens 6a is shorter than the distance between the pixel 2 and the microlens 3a in FIG. 1, so that the light from the pixel 2 is refracted by the microlens 6a and the organic thin film ELD. The ratio of the light directed in the direction parallel to the normal line of the boundary surface with the outside world becomes larger than in the example of FIG. Therefore, the light extraction efficiency can be further improved.
[0038]
In addition, since the microlens 6a is not exposed to the outside, damage to the microlens 6a and adhesion of dust to the gap between the microlenses 6a can be prevented.
[0039]
Finally, the present applicant uses “ODIS” (manufactured by Yoshida Optical Research Laboratories), which is application software for illumination analysis that is frequently used in the design of the illumination optical system of the image display device, etc. Since the simulation of refraction with a microlens was performed, the simulation will be described.
[0040]
FIG. 8 shows the execution conditions of this simulation. The refractive index of the pixel (organic layer) is 1.7, the refractive index of the anode is 1.9, the refractive index of the glass substrate is 1.5, and a microlens is placed on the surface of the glass substrate. Based on the relationship between the pixel size (length of one side of the light emitting surface) in the actual organic thin film ELD and the thickness of the anode and the glass substrate, the pixel size is set to 100, and the anode and glass from the boundary surface between the pixel and the anode. The distance to the boundary surface with the substrate is 0.001, and the distance from the boundary surface between the anode and the glass substrate to the boundary surface between the glass substrate and the outside (air) is 100.
[0041]
The length of one side provided at a distance of 60 from the boundary surface between the glass substrate and the outside of the plurality of light beams emitted from the pixel in accordance with Lambert's law (that is, evenly diffused in all directions). The ratio of the number of light beams reaching the 500 square detection area is measured as the light extraction efficiency.
[0042]
FIG. 9 shows the results of this simulation. When the microlens is not provided, the light extraction efficiency was 16.9%, whereas a spherical lens with a radius of curvature R of 50, which is 1/2 of the pixel size, is formed in a two-dimensional array. The light extraction efficiency when provided (that is, provided with four spherical lenses per pixel) was improved to 18.1%. In addition, in order to investigate the variation in the light extraction efficiency due to the inaccurate alignment between the pixel and each spherical lens, the position of the spherical lens on the surface of the glass substrate is gradually shifted several times. Although the measurement was performed, the variation was only ± 0.7%, which was almost negligible.
[0043]
In addition, when spherical lenses having a radius of curvature R of 1/20 of the pixel size are provided in a two-dimensional array (that is, 400 spherical lenses are provided per pixel), The extraction efficiency was improved to 18.1%, and the variation due to the shift of the position of the spherical lens was ± 0.7%.
[0044]
When cylindrical lenses having a radius of curvature R of 50, which is ½ of the pixel size, are provided in a one-dimensional array (that is, two cylindrical lenses are provided for each pixel), The extraction efficiency was improved to 19.3%, and the variation due to the shift of the position of the cylindrical lens was only ± 0.2%.
[0045]
Also, when cylindrical lenses having a radius of curvature R of 1/20 of the pixel size are provided in a one-dimensional array (that is, 20 cylindrical lenses are provided per pixel), The extraction efficiency was improved to 18.9%, and the variation due to the shift of the position of the cylindrical lens was ± 0.2%.
[0046]
As described above, it was confirmed from this simulation that the light extraction efficiency is improved by providing the microlens, and that it is not necessary to accurately align the pixels and the individual microlenses.
[0047]
In the above example, the present invention is applied to the organic thin film ELD. However, the present invention is also applied to a direct view type flat display device (for example, a direct view type LED display, a liquid crystal display, a plasma display, etc.) other than the organic thin film ELD. May apply.
[0048]
Further, the present invention is not limited to the above examples, and it is needless to say that various other configurations can be taken without departing from the gist of the present invention.
[0049]
【The invention's effect】
As described above, according to the engagement Ru straight vision type flat display apparatus in the present invention, the effect and that it is possible to improve the light extraction efficiency without taking time and labor in manufacturing operations, has a relatively large pixel size Even in this case, it is possible to improve the light extraction efficiency without deteriorating the image quality.
[0050]
Further, according to the direct-view type flat display device according to the present invention, when it is desired to improve the light extraction efficiency during the actual use of the display device that has already been manufactured and the effect that the manufacturing work is further simplified. However, this efficiency can be improved by a simple operation.
[0051]
Further, according to the direct-view flat display device according to the present invention, when a display device having a single screen is configured by arranging a plurality of display units, not only the light extraction efficiency is improved, but also the adjacent display The effect that it can prevent that the junction part of a unit is visible as a joint is acquired.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a side cross-sectional view showing an example of a configuration in the vicinity of a screen of an organic thin film ELD to which the present invention is applied.
FIG. 2 is a diagram illustrating an arrangement example of microlenses on the microlens sheet of FIG. 1;
FIG. 3 is a diagram showing another arrangement example of microlenses on the microlens sheet of FIG. 1;
4 is a diagram showing a state of light emission to the outside in the organic thin film ELD of FIG. 1; FIG.
FIG. 5 is a side cross-sectional view showing another example of the present invention.
FIG. 6 is a side sectional view showing another example of the present invention.
FIG. 7 is a side cross-sectional view showing another example of the present invention.
FIG. 8 is a diagram showing conditions for simulation performed by the present applicant.
FIG. 9 is a diagram showing the results of a simulation performed by the present applicant.
FIG. 10 is a diagram showing a state of light emission to the outside in a general organic thin film ELD.
[Explanation of symbols]
1,6 glass substrate, 2 pixels, 3 microlens sheet, 3a, 6a microlens, 4 microprism sheet, 4a microprism, 5 display unit

Claims

A plurality of display units having a plurality of pixels;
A sheet in which a plurality of optical elements are formed per pixel to refract the light from the pixels to direct the light in a direction parallel to a normal line of a boundary surface between the display unit and the outside world ; With
The sheet is attached to the entire single screen configured by arranging the plurality of display units.
Straight-viewing flat panel display device.

The direct view type flat display device according to claim 1 ,
The optical element Ru microlens der
Straight-viewing flat panel display device.

The direct view type flat display device according to claim 1 ,
The optical element Ru Ah with microprism
Straight-viewing flat panel display device.