JP4465992B2 - El表示装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、エレクトロルミネッセンス(EL:Electro Luminescence)ディスプレイパネルを用いたEL表示装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
有機EL素子はEL層をカソードとアノードとの間に挟持した構造となっており、カソードとアノードとの間に電圧を印加するとEL層で電界発光する。このようなEL素子を画素として用いるELディスプレイパネルの研究・開発が近年盛んに行われている。一般的に、ELディスプレイパネルは複数のEL素子を基板上にマトリクス状に配列した構造となっており、各EL素子は基板側からアノード、EL層、カソードの積層順となっている。特にアノード及びEL層はEL素子ごとに独立して形成されているが、カソードは全てのEL素子に共通してべた一面に形成されており、このカソードは劣化防止のために封止膜によって被覆されている。この際、基板側のアノードを透明電極とし且つ基板を透明基板としたELディスプレイパネルはいわゆるボトムエミッション型といい、基板の裏面が表示面となる。
【0003】
ELディスプレイパネルの視認性を向上させるために、ELディスプレイパネルの表示面に光学的加工を施すことがある。例えば、外光をELディスプレイパネルの表示面で反射させないために、ELディスプレイパネルの表示面にAR(Anti Reflection)コートを施すことが行われている。また、ELディスプレイパネルの輝度を向上させるために、ELディスプレイの表示面にマイクロレンズアレイを形成することも行われている(例えば、特許文献1参照。)。また、ELディスプレイパネルの正面指向性を向上させ更に輝度を向上させるために、多数の断面三角形状のプリズムが形成されたプリズムシートをELディスプレイパネルの表示面に接着することも行われている。
【0004】
【特許文献1】
特開2000−322000号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、マイクロレンズアレイ、プリズムシート、ARコート等をELディスプレイパネルの表示面に施した場合、輝度・正面指向性が向上したり映り込みを防止できたりする反面、プリズム内で光散乱し、ある画素の光が周囲の画素上から出射してしまい、互いの本来の色を打ち消しあってしまい、ユーザにとってはあまり鮮明でない像に見えてしまう。
そこで、本発明は、上記のような問題点を解決しようとしてなされたものであり、混色の起きた表示画面を防止することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
以上の課題を解決するために、請求項1に記載の発明のEL表示装置は、赤、緑、青の色のいずれかの光を選択的に発する複数のEL素子が画素としてマトリクス状に配列され、前記複数のEL素子が光透過性材料で被覆されたELディスプレイパネルと、前記ELディスプレイパネルに光学的特性を付与するために前記光透過性材料の表面に設けられた光学部材と、を備え、
それぞれの前記EL素子が、前記光透過性材料側から順に、光を透過する光透過性電極、電界発光するEL層、前記EL層との界面での光の反射を抑制するための透明電極である反射抑制層を積層してなり、
前記反射抑制層の前記光透過性電極とは反対側に積層された、光を反射する反射層をさらに備え、
前記EL層の屈折率をn1、前記反射抑制層の屈折率をn2、前記反射抑制層の厚さをd、mを自然数、前記複数のEL素子のうちの或るEL素子から前記光学部材に向けて出射された光のうち、前記光学部材で散乱し、当該或るEL素子の周囲のEL素子の前記反射抑制層に入射される光の波長をλとしたときに、n1>n2の場合、λ=4n2d/(2m)、n1<n2の場合、λ=4n2d/(2m+1)を満たすことを特徴とする。
【0007】
請求項1に記載の発明では、ELディスプレイパネルの表示面つまり光透過性材料の表面に光学部材を設けると、或るEL素子のEL層から発した光が光透過性電極、光透過性材料を通じて光学部材に入射した場合に光学部材の再帰反射効果により別のEL素子の反射抑制層に入射する。ここで反射抑制層によって反射が抑制されるため、或るEL素子のEL層から発した光が別のEL素子で反射することを抑えることができる。そのため、EL素子における混色が低減し、鮮明な像が表示される。
【0008】
請求項1に記載のEL表示装置において、前記反射抑制層は電極であることを特徴とする。
【0009】
請求項1に記載の発明では、反射抑制層が電極であることによりEL層に直接電流又は電界を加えることができ、接触抵抗を低く抑え、効率よく発光させることができる。
【0010】
請求項1に記載のEL表示装置において、光を反射する反射層が前記反射抑制層の前記光透過性電極とは反対側に積層され、前記反射抑制層が透明電極であることを特徴とする。
【0011】
請求項1に記載の発明では、反射抑制層が透明電極であるため、EL層側から反射抑制層に入射した光の一部は反射抑制電極を通じて反射層で反射する。従って、反射抑制電極で反射した反射光と反射層で反射した反射光が光干渉作用によって打ち消し合うことが可能となる。つまり、反射抑制電極は光学干渉膜として機能し、結果として反射抑制電極における光の反射を防止することができる。そのため、請求項1に記載の発明と同様に、或るEL素子のEL層から発した光が別のEL素子で反射を抑制するため、鮮明な像が表示される。
【0012】
請求項1に記載のEL表示装置において、前記反射抑制層の厚さは電極であることを特徴とする。
【0013】
請求項1に記載のEL表示装置において、前記反射抑制層は、前記EL層から前記反射抑制層内に進入した後再び前記EL層内に進行する光を、前記EL層内に進行する光と、逆位相になるような光学的膜厚であることを特徴とする。
【0014】
前記反射抑制層が光を吸収する黒色体であってもよい。
【0015】
反射抑制層が光を吸収する黒色体である場合、反射抑制層における光の反射を抑制することができる。そのため、請求項1に記載の発明と同様に、或るEL素子のEL層から発した光が別のEL素子で反射することがないため、EL素子で混色が起こらず、鮮明な像が表示される。
【0016】
請求項3に記載の発明は、請求項1又は2に記載のEL表示装置において、前記光学部材が複数の断面三角形状のプリズムを前記光透過性材料の表面に互いに平行にして配列してなることを特徴とする。
【0017】
請求項3に記載の発明では、EL表示装置の光の正面指向性が向上するため、斜め方向に進行する光が相対的に減少するので周辺のEL素子にまで到達するような光の乱反射を低減することができる。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明を実施するための好適な形態について図面を用いて説明する。但し、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているが、発明の範囲を以下の実施形態及び図示例に限定するものではない。また、以下の説明において、『平面視して』とは、『表示面に対して垂直な方向に向かって見て』という意味である。
【0019】
〔第一の実施の形態〕
図1は本発明が適用されたEL表示装置1の分解斜視図である。図1に示すように、このEL表示装置1は、画素が列方向にi(iは2以上の自然数である。)個、行方向にj(jは2以上の自然数である。)個のマトリクス状に配列されてなるELディスプレイパネル2と、ELディスプレイパネル2の表示光に正面指向性を付与するためにELディスプレイパネル2の光出射面(表示面)2aに貼着された光学部材としてのプリズムシート3と、を備える。なお、図1において、プリズムシート3の厚さを実際よりも厚く図示しているが、実際にはELディスプレイパネル2よりも十分に薄い。これに伴い、プリズムシート3のマイクロプリズム3aは誇張して大きく図示されている。
【0020】
図2を用いてELディスプレイパネル2について説明する。図2(a)は、マトリクス状に配列されている複数の画素のうち横方向に隣り合う三つの画素を示した平面図であり、図2(b)は、図2(a)に示されたB−B線に沿った断面図である。なお、実際には基板12、封止膜19は他の層に比較して十分に厚いが、図2(b)において基板12、封止膜19を薄く図示している。
【0021】
このELディスプレイパネル2の画素には自発光素子としてのEL素子11を用いており、一つの画素を構成するEL素子11につき二つのトランジスタ31,31が設けられており、ELディスプレイパネル2はアクティブマトリクス駆動方式によりドットマトリクス表示を行うものであり、トランジスタ31,31のいずれかに流れる電流の電流値により階調を制御する電流階調表示型でもよく、トランジスタ31,31のいずれかに印加される電圧の電圧値により階調を制御する電圧階調表示型でもよい。
【0022】
このELディスプレイパネル2は基板12を具備し、この基板12はホウケイ酸ガラス、石英ガラス、その他のガラス、PMMA、ポリカーボネート、その他の樹脂で平板状に形成されたものである。
【0023】
基板12の表面12a上には、行方向に長尺となって帯状に形成された複数の走査線(図示略)が互いに平行になって配列されている。これら走査線は絶縁膜(図示略)によって被覆されており、この絶縁膜上には、走査線と直交するように列方向に長尺となって帯状に形成された複数の信号線が互いに平行となって配列されている。更に、トランジスタ31,31…は、基板12の表面12aに形成されている。これらトランジスタ31,31,…はMOS型電界効果薄膜トランジスタである。一画素中の二つのトランジスタ31,31のうち一方のトランジスタ31のゲート電極が走査線と接続されており、他方のトランジスタ31のドレイン電極が信号線と共通となっている。トランジスタ31,31は逆スタガ構造でもコプラナ型でもよく、またnチャネル型トランジスタでもpチャネル型トランジスタであってもよく、アモルファスシリコンTFTでもポリシリコンTFTであってもよい。
【0024】
二つのトランジスタ31,31は、データドライバ・走査ドライバから信号線及び走査線を介して信号を入力し、入力した信号に従ってEL素子11に流れる電流の電流値を次の周期まで保持することでEL素子11の発光輝度を一定に保持する画素回路を構成している。
【0025】
全てのトランジスタ31,31,…は絶縁被覆膜13によって被覆されている。絶縁被覆膜13は基板12のほぼ全面に成膜されており、基板12の表面12aとトランジスタ31,31,…との間に生じた段差がこの絶縁被覆膜13によって緩和され、絶縁被覆膜13の表面はほぼ平坦な面となっている。この絶縁被覆膜13は、有機樹脂(例えば、アクリル樹脂(メタクリル樹脂を含む)、エポキシ樹脂)或いは酸化シリコン、窒化シリコン等の無機化合物からなるものである。なお、トランジスタ31,31,…の光劣化を防止するために、例えばカーボンブラック等の顔料を混在させるようにして遮光性の絶縁被覆膜13が遮光性であることが望ましい。
【0026】
絶縁被覆膜13上には、EL素子11が形成されている。EL素子11は、絶縁被覆膜13側から順に、光を反射させるミラー状の反射層14、アノードとしての画素電極15、電界発光を行うためのEL層16、カソードとしての対向電極17を積層した積層構造となっている。このうち、反射層14、画素電極15及びEL層16はEL素子11ごとに独立して形成され、複数の反射層14、複数の画素電極15及び複数のEL層16が平面視してマトリクス状となって配列されているが、対向電極17は全てのEL素子11,11,…に共通して形成され平面視して基板12の全面に形成されている。
【0027】
反射層14は、金属、合金等のEL素子11の光に対して高反射率の材料から形成されている。反射層14としては、例えば、アルミニウムがある。反射層14が導電性材料で形成されているので、画素電極15自体のシート抵抗が高い場合でも反射層14が画素電極15の電気伝導を補助し、低抵抗化する。なお、反射層14が絶縁体材料から形成されている場合には、反射層14が全てのEL素子11,11,…に共通して形成されていても良い。
【0028】
画素電極15は、金属酸化物、合金等の導電性を有した透明な材料で形成されており、EL層16に正孔を注入するものである。画素電極15としては、例えば、酸化インジウム、酸化亜鉛若しくは酸化スズ又はこれらのうちの少なくとも一つを含む混合物(例えば、錫ドープ酸化インジウム(ITO)、亜鉛ドープ酸化インジウム、カドミウム−錫酸化物(CTO))で形成されたものが挙げられる。透明な画素電極15の表面でも可視光領域の光が反射するが、画素電極15自体の光反射率は反射層14自体の光反射率よりも低い。
【0029】
反射層14及び画素電極15は、絶縁被覆膜13に形成されたコンタクトホールを通じて一方のトランジスタ31のソース電極に電気的に接続されている。
【0030】
画素電極15上には、EL層16が形成されている。EL層16は、発光材料で形成された層であって、画素電極15から注入された正孔と対向電極17から注入された電子を再結合させることによって発光する層である。なお、図1においてEL素子11に付されたR(赤)、G(緑)、B(青)はEL層16で発する光の色を表している。
【0031】
EL層16には、電子輸送性の物質が適宜混合されていても良いし、正孔輸送性の物質が適宜混合されても良いし、電子輸送性の物質及び正孔輸送性の物質が適宜混合されていても良い。つまり、EL層16は、画素電極15から正孔輸送層、発光層、電子輸送層の順に積層した三層構造であっても良いし、正孔輸送層、発光層の順に積層した二層構造であっても良いし、発光層、電子輸送層の順に積層した二層構造であっても良いし、発光層からなる単層構造であっても良い、これらの層構造において適切な層間に電子或いは正孔の注入層が介在した多層構造であっても良い。また、EL層16を構成した層全てが有機化合物からなるものであっても良いし、EL層16を構成した層全てが無機化合物(例えば、硫化亜鉛)からなるものであっても良いし、EL層16が無機化合物からなる層と有機化合物からなる層とを積層したものでも良い。なお、EL層16を構成した層全てが無機化合物からなる場合には、EL素子11が無機EL素子であり、EL層16を構成した層に有機化合物からなる層がある場合には、EL素子11が有機EL素子である。
【0032】
EL層16が低分子有機材料又は無機物からなる場合、蒸着法、スパッタリング法等の気相成長法によってEL層16を形成することができる。一方、EL層16が高分子有機材料又は低分子有機材料からなる場合、有機化合物含有液を塗布すること(つまり、湿式塗布法)によってEL層16を形成することができる。有機化合物含有液とは、EL層16を構成した有機化合物又はその前駆体を含有した液であり、EL層16を構成した有機化合物又はその前駆体が溶質として溶媒に溶けた溶液であっても良いし、EL層16を構成した有機化合物又はその前駆体が分散媒に分散した分散液であっても良い。
【0033】
ここでは、EL層16は、湿式塗布法により形成された層であって、導電性高分子であるPEDOT(ポリチオフェン)及びドーパントであるPSS(ポリスチレンスルホン酸)からなる正孔輸送層16a、ポリフルオレン系発光材料からなる発光層16bの順に積層した二層構造である。ここで、発光層16bは発光色ごとに成分が異なっても良いが、正孔輸送層16aは何れの色でも成分が同じであるのが良い。なお、EL層16が湿式塗布法により形成される場合、液体に対してなじんで液体が40°以下の接触角で濡れる性質(以下、「親液性」という。)を有した親液性膜を画素電極15上に形成した状態で有機化合物含有液をその親液性膜に塗布するのが望ましい。
【0034】
EL層16の周囲には、ポリイミド等の感光性樹脂、酸化珪素、窒化珪素等から選択された絶縁膜18が形成されている。平面視して、絶縁膜18が網目状に形成されることで、絶縁膜18によって囲繞された複数の囲繞領域がマトリクス状に配列され、囲繞領域内にEL層16が形成されている。絶縁膜18の一部は画素電極15の外縁の一部に重なっている。なお、EL層16を湿式塗布法により形成する場合には、絶縁膜18の表面に、液体をはじいて液体が50°以上の接触角で濡れる性質(以下、「撥液性」という。)を有した撥液性膜(例えば、フッ素樹脂膜、反応性シリコン膜)が形成されていても良い。
【0035】
EL層16上には、対向電極17が形成されている。対向電極17は基板12のほぼ全面に形成されている。対向電極17は、EL層16側から電子注入層17a、補助電極17bの順に積層した積層構造である。電子注入層17aは、光を透過する程度に非常に薄く形成されており、比較的仕事関数の低い材料(例えば、マグネシウム、カルシウム、リチウム、バリウム若しくは希土類からなる単体金属又はこれらの単体を少なくとも一種を含む合金)からなり、その厚さは可視光波長域よりも薄く、10〜200nmである。補助電極17bは、可視光に対して透過性を有するとともに導電性を有し、例えば酸化インジウム、酸化亜鉛若しくは酸化スズ又はこれらのうちの少なくとも一つを含む混合物(例えば、錫ドープ酸化インジウム(ITO)、亜鉛ドープ酸化インジウム、カドミウム−錫酸化物(CTO))で形成されている。従って、対向電極17は光を透過する光透過性電極である。
【0036】
ここで、画素電極15は、干渉作用により所定波長の光を弱めて、表面における光の反射光を防止する光学干渉膜として機能する。従って、画素電極15は所定波長の光の反射光を防止する反射抑制電極である。詳細に説明すると、所定波長の光がEL層16から画素電極15に入射した場合、画素電極15が、EL層16内に進行し再び画素電極15を透過する光の位相を、EL層内を進行する光の位相とπだけずれるような光学的膜厚なので、これらの光が画素電極15で干渉作用によって減衰する。ここで、EL層16(特に正孔輸送層16a)の屈折率をn1、画素電極15の厚さをdとし、画素電極15の屈折率をn2とした場合に、次の条件のときに波長λの光が画素電極15の表面で干渉する。
【0037】
条件(A):n1>n2の場合には、画素電極15とEL層16との界面が自由端となってその界面で光が反射するので、次式(1)を満たす波長λの光が画素電極15の表面で干渉する。
λ=4n2d/(2m) … (1)
但し、mは自然数である。
【0038】
条件(B):n1<n2の場合には、画素電極15とEL層16との界面が固定端となってその界面で光が反射するので、次式(2)を満たす波長λの光が画素電極15の表面で干渉する。
λ=4n2d/(2m+1) … (2)
但し、mは自然数である。
【0039】
従って、画素電極15が一層の透明導電層からなる場合には、波長λを中心波長とした光を干渉により反射抑制するためには、式(1)又は式(2)のように画素電極15の厚さdと画素電極15の屈折率n2を光学設計すれば良い。一方、画素電極15が複数の透明導電層からなる場合(但し、隣り合う透明導電層の屈折率が異なっている。)には、それぞれの界面で干渉作用が生じるので干渉される中心波長が複数になり、可視光領域全体の光が反射抑制される。
【0040】
特に光の干渉により効率よく光を打ち消すために、n1=3n2となるように、画素電極15及びEL層16を光学的に設計するのが良い。
【0041】
この関係は次のようにして求めている。
即ち、EL層16から画素電極15に入射する光の振幅をW1とした場合、その界面での反射光の振幅W2はW1×(n1−n2)/(n1+n2)となり、屈折光の振幅W3はW1×2n2/(n1+n2)となる。屈折光が反射層14で反射すると画素電極15とEL層16の界面に入射し、その屈折光が振幅W2の反射光と干渉して完全に打ち消し合うとしたら、W3=W2となる。従って、n1=3n2となる。
【0042】
対向電極17は封止膜19によって被覆されている。封止膜19は基板12の全面に成膜されており、対向電極17に生じた段差が封止膜19によって解消され、封止膜19の表面はほぼ平坦な面となっている。この封止膜19は光を透過する性質を有し、透明な樹脂(例えば、アクリル樹脂(メタクリル樹脂も含む)、エポキシ樹脂)からなるものである。封止膜19が光透過性部材であり、封止膜19の表面19aが、図1におけるELディスプレイパネル2の光出射面2aとなる。
【0043】
次に、プリズムシート3について説明する。
プリズムシート3の表面には、光学素子である多数のマイクロプリズム3aが形成されており、マイクロプリズム3aの裏面には、両面が平滑なシート材3bが設けられている。マイクロプリズム3a及びシート材3bは屈折率がほぼ等しい方が望ましい。マイクロプリズム3a及びシート材3bのように複数に分割されていた光学シート3の場合、後述する『光学シート3の屈折率』は他に注釈がなければ、光学シート3内の光路となる複数の部材の屈折率を考慮してなされた値とする。光学シート3の厚さは、封止膜17の厚さに比べて極めて薄いため、複数の部材の屈折率が多少異なっていても光路が大きく変わることはなく、その影響は小さい。プリズムシート3の裏面は平滑に形成されている。どのマイクロプリズム3aも、縦方向に長尺であり、その長手方向に直交する面で破断した断面形状、つまり、B−B線で破断した断面形状が三角形状、より好ましくは二等辺三角形状に形成されている。これら複数のマイクロプリズム3aは長手方向が互いに平行となってほぼ等間隔に配列されており、マイクロプリズム3aのピッチaが画素(EL素子11)のピッチb以下である。また、どのマイクロプリズム3aの稜角αも互いに等しい。
【0044】
プリズムシート3は、光透過性の光学接着剤4を介して封止膜19の表面19aに接着されている。光学接着剤4としては、カナダバルサム、紫外線硬化性エポキシ系光学接着剤、紫外線硬化性アクリル系光学接着剤等がある。プリズムシート3の屈折率、光学接着剤4の屈折率、封止膜19の屈折率は互いに近似していることが望ましい。光学接着剤4は厚いほどEL素子11の発光領域における隣接するEL素子11からの光によって混色する幅が広がり、また光学接着剤4を透過する光の割合が減少するので、できるだけ薄い方が好ましい。
【0045】
一例としてプリズムシート3のシート材3bは、ポリエステル(屈折率1.58〜1.68)又はポリエチレンテレフタレートからなり、マイクロプリズム3aは、アクリル樹脂(屈折率1.49〜1.51)又は紫外線硬化樹脂からなる。マイクロプリズム3a及びシート材3bは同一材料で一体化して形成されていてもよく、プリズムシート3を封止膜19の表面19aに接着する代わりに、多数のマイクロプリズム3aをフォトリソグラフィー法によって封止膜19の表面19aに直接形成しても良い。
【0046】
このようなプリズムシート3をELディスプレイパネル2の光出射面2aに接着することによって、EL表示装置1の出射光の正面指向性が高くなり、EL表示装置1の表示画面に対して正面からEL表示装置1を見た場合にはその表示画面が明るく見え、表示画面に対して所定の傾斜角をもってEL表示装置1を見た場合には表示画面が暗く見える。特に、マイクロプリズム3aの稜角αが70〜110°の場合には、出射光の正面指向性がより高くなり、稜角αが100°の場合には、正面指向性が最も高い。
【0047】
マイクロプリズム3aのピッチaが画素のピッチb以下であるため、隣り合う画素間で混色の起きた表示画面や像ずれのおきた表示画面を防ぐことができる。
【0048】
また、プリズムシート3の再帰反射効果により、或るEL素子11のEL層16から発した光がマイクロプリズム3aの表面で反射し、別のEL素子11に入射し、別のEL素子11に入射した光はそのEL素子11の画素電極15に入射する。ところが、上述したように画素電極15の表面で干渉作用が生ずるので、画素電極15で光が反射しないから、プリズムシート3の再帰反射効果により別のEL素子11に入射した光と、その周囲のEL素子11のEL層16が発した光とが混色した状態とならない。そのため、混色が起きず、各画素の色調を損なうことのない鮮明な像を実現することができる。
【0049】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の改良並びに設計の変更を行っても良い。
例えば、上記実施形態では画素電極15が干渉により表面反射を防止するものであったが、酸化クロム、クロム、炭素繊維等の黒色体(光吸収体)で画素電極15を形成することによって画素電極15で表面反射を防止するようにしても良い。この場合には、ミラー状の反射層14を形成しなくても良い。
【0050】
また、プリズムシート3は断面三角形状のマイクロプリズム3aを多数配列したものであるが、マイクロプリズム3aの代わりに断面半円状のシリンドリカルレンズを多数配列したものでも良い。断面半円状のシリンドリカルレンズが形成されている場合であっても、正面指向性が高く且つ混色のない表示画面となる。
【0051】
また、上記実施形態では出射光の正面指向性を付与するためにプリズムシート3をELディスプレイパネル2の光出射面2aに接着しているが、プリズムシート3の代わりに別の光学部材をELディスプレイパネル2の光出射面2aに設けても良い。例えば、ELディスプレイパネル2の表面反射(映り込み)を防止するために偏光フィルム、アンチグレアフィルム、アンチリフレクションフィルムをELディスプレイパネル2の光出射面2aに接着しても良いし、同等の光学的作用を有する偏光コーティング、アンチグレアコーティング、アンチリフレクションコーティングをELディスプレイパネル2の光出射面2aに直接施しても良い。何れの場合でも、混色のない鮮明な像を画素電極15の干渉作用によって実現することができる。
【0052】
また、上記実施形態では対向電極17がカソードであり、画素電極15がアノードであったが、逆に対向電極17がアノードであり、画素電極15がカソードであっても良い。つまり、対向電極17がITO等の透明導電層からなり、画素電極15が反射層14から透明な補助電極、電子注入層の順に積層した積層構造であっても良い。この場合において、正孔輸送層16aと発光層16bの積層順番も変わり、EL層16は画素電極15から発光層、正孔輸送層の順に積層した積層構造となり、更に、補助電極が光干渉膜として発光層からの光を干渉する機能する。
【0053】
また、上記実施形態ではEL素子11の積層順番が基板12側から順に画素電極15、EL層16、対向電極17の順であるが、逆に基板12側から順に対向電極、EL層、画素電極の順でも良い。この場合において、対向電極がカソードであるときには、EL素子11は、基板12側から反射層(共通又は独立)、透明な補助電極(共通)、電子注入層(共通)、発光層(独立)、正孔輸送層(独立)、アノードとしての透明な画素電極(独立)の順に積層した積層構造となり、補助電極が光干渉膜として機能する。逆に対向電極がアノードであるときには、EL素子11は、基板12側から反射層(共通又は独立)、アノードとしての透明な対向電極(共通)、正孔輸送層(独立)、発光層(独立)、電子注入層(独立)、補助電極(独立)の順に積層した積層構造となり、対向電極が光干渉膜として機能する。ここで、括弧書きはEL素子11ごとに独立して形成されているか、それとも全てのEL素子11に共通して形成されているかを表している。
【0054】
何れの場合でも、EL素子の二つの電極のうち、光出射面2a側にある電極が光透過性電極であり、反射層側にある電極が光干渉膜としての反射抑制電極である。
【0055】
〔第二の実施の形態〕
次に、本発明を適用した第二実施形態について説明する。
第一実施形態のEL表示装置1では、ELディスプレイパネル2が、封止膜19側から外部に光出射する、いわゆるトップエミッション型のパネルであった。それに対して、図3に示すように、第二実施形態のEL表示装置101では、ELディスプレイパネル2が、基板12側から外部に光出射する、いわゆるボトムエミッション型のパネルである。従って、基板12の裏面12bが光出射面2aとなる。以下、第一実施形態のEL表示装置1と第二実施形態のEL表示装置101と異なる点について詳細に説明する。なお、第二実施形態のEL表示装置101と第一実施形態のEL表示装置1と互いに対応する部分に同じ符号を付して説明する。
【0056】
基板12はガラス、アクリル樹脂等からなる透明基板である。基板12側に絶縁被覆膜13及び反射層14が形成されておらず、複数の画素電極15が基板12上にマトリクス状に配列されている。第二実施形態では、基板12が光透過性部材となる。
【0057】
EL素子11は、第一実施形態の場合と同様に、基板12側から画素電極15、EL層16、対向電極17の順に積層した積層構造であり、このうち画素電極15とEL層16がEL素子11ごとに独立して形成されており、対向電極17は全てのEL素子11に共通して形成されている。但し、第二実施形態では、画素電極15が光透過性電極であり、対向電極17が反射抑制電極である。
【0058】
詳細に説明すると、画素電極15はITO等からなる透明電極であるが、画素電極15の下に反射層14が形成されていないので画素電極15が光干渉膜として機能しない。EL16は、第一実施形態の場合と同様に、画素電極15側から正孔輸送層16a、発光層16bの順に積層した積層構造となっている。対向電極17は、EL層16側から電子注入層17a、補助電極17bの順に積層した積層構造となっている。電子注入層17aは、光を透過する程度に非常に薄く形成されており、比較的仕事関数の低い材料からなる。補助電極17bは、ITO等の透明電極である。透明な補助電極17bの表面でも可視光領域の光が反射するが、補助電極17b自体の光反射率は反射層14自体の光反射率よりも低い。
【0059】
補助電極17b上に反射層14がべた一面に形成されており、全てのEL素子11に共通して形成されている。反射層14は、金属、合金等の高反射率の材料(例えばアルミニウム)で形成されている。反射層14上には封止膜19がべた一面に形成されている。
【0060】
以上の構成において対向電極17特に補助電極17bは、干渉作用により所定波長の光を弱めて、光の反射光を防止する光学干渉膜として機能する。即ち、EL層16(特に発光層16b)の屈折率をn1、補助電極17bの厚さをdとし、補助電極17bの屈折率をn2とした場合に、次の条件のときに波長λの光が補助電極17bと電子注入層17aとの界面で干渉する。
【0061】
条件(A):n1>n2の場合には、次式(3)を満たす波長λの光が干渉する。
λ=4n2d/(2m) … (3)
但し、mは自然数である。
【0062】
条件(B):n1<n2の場合には、次式(4)を満たす波長λの光が干渉する。
λ=4n2d/(2m+1) … (4)
但し、mは自然数である。
【0063】
また、光の干渉により効率よく光を打ち消すために、n1=3n2となるように、補助電極17b及びEL層16を光学的に設計すると良い。
【0064】
なお、補助電極が一層の透明導電層ではなく複数層の透明導電層からなれば、反射抑制される光の波長域が広域になる。
【0065】
第二実施形態のEL表示装置101では、ELディスプレイパネル2の光出射面2aが基板12の裏面12bであるため、プリズムシート3が透明な光学接着剤4を介して基板12の裏面12bに接着されている。なお、プリズムシート3の代わりに、偏光フィルム、アンチグレアフィルム、アンチリフレクションフィルムをELディスプレイパネル2の光出射面2aに接着しても良いし、同等の光学的作用を有する偏光コーティング、アンチグレアコーティング、アンチリフレクションコーティングをELディスプレイパネル2の光出射面2aに直接施しても良い。EL素子11の二つの電極のうち光出射面2a側にある画素電極15が第一電極であり、反射層側にある対向電極17(特に補助電極17b)が光干渉膜としての第二電極である。
【0066】
また、第二実施形態のEL表示装置101では、基板12の裏面12bが光出射面2aであるため、封止膜19が透明である必要はない。
【0067】
このEL表示装置101は、以上のことを除いて、図2に示されたEL表示装置1と同様の構成をしている。このEL表示装置101でも、混色が起きていない鮮明な像を実現することができる。
【0068】
なお、上述の説明では補助電極17bが干渉により表面反射を防止するものであったが、酸化クロム、クロム、炭素繊維等の黒色体で補助電極17bを形成することによって画素電極15で表面反射を防止するようにしても良い。この場合には、ミラー状の反射層14を形成しなくても良い。
【0069】
【実施例】
以下、実施例を挙げて、本発明について更に具体的に説明する。
図4は、図2に示したEL表示装置1において干渉膜として機能する画素電極15の屈折率n2と波長との関係、下面が画素電極15に接する膜である正孔輸送層16aの屈折率n1と波長との関係を示したグラフである。図5は、このような屈折率の画素電極15と50nm厚の正孔輸送層16aを用いて、画素電極15の厚さdが50nm、100nm、150nmのそれぞれの場合において画素電極15の表面における反射率と波長との関係を示したグラフである。図5からわかるように、画素電極15と正孔輸送層16aの屈折率が図4に示すような場合、画素電極15の厚さdが100nmのEL表示装置1が比視感度の高い可視光波長域(主に400nm〜650nm)に対して低い反射率、すなわち効率よく干渉作用を生じた。
【0070】
【発明の効果】
本発明によれば、或るEL素子のEL層から発した光が別のEL素子で反射することがないため、EL素子で混色が起こらず、鮮明な像が表示される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明が適用されたEL表示装置の分解斜視図である。
【図2】(a)は図1に示されたEL表示装置の平面図であり、(b)は(a)のB−B線に沿った断面図である。
【図3】(a)は図2に示されたEL表示装置とは別のEL表示装置の平面図であり、(b)は(a)のB−B線に沿った断面図である。
【図4】画素電極の屈折率と波長との関係、正孔輸送層の屈折率と波長との関係を示したグラフである。
【図5】図4に示すような画素電極と正孔輸送層を用いた場合に画素電極における反射率と波長との関係を示したグラフである。
【符号の説明】
1、101 … EL表示装置
2 … ELディスプレイパネル
3 … プリズムシート
3a … マイクロプリズム
4 … 光学接着剤
12 … 基板
14 … 反射層
15 … 画素電極
16 … EL層
16a … 正孔輸送層
16b … 発光層
17 … 対向電極
17a … 電子注入層
17b … 補助電極
19 … 封止膜
Claims (3)
- 赤、緑、青の色のいずれかの光を選択的に発する複数のEL素子が画素としてマトリクス状に配列され、前記複数のEL素子が光透過性材料で被覆されたELディスプレイパネルと、前記ELディスプレイパネルに光学的特性を付与するために前記光透過性材料の表面に設けられた光学部材と、を備え、
それぞれの前記EL素子が、前記光透過性材料側から順に、光を透過する光透過性電極、電界発光するEL層、前記EL層との界面での光の反射を抑制するための透明電極である反射抑制層を積層してなり、
前記反射抑制層の前記光透過性電極とは反対側に積層された、光を反射する反射層をさらに備え、
前記EL層の屈折率をn1、前記反射抑制層の屈折率をn2、前記反射抑制層の厚さをd、mを自然数、前記複数のEL素子のうちの或るEL素子から前記光学部材に向けて出射された光のうち、前記光学部材で散乱し、当該或るEL素子の周囲のEL素子の前記反射抑制層に入射される光の波長をλとしたときに、n1>n2の場合、λ=4n2d/(2m)、n1<n2の場合、λ=4n2d/(2m+1)を満たすことを特徴とするEL表示装置。 - 前記反射抑制層の厚さは50nm〜150nmであることを特徴とする請求項1に記載のEL表示装置。
- 前記光学部材は、複数の断面三角形状のプリズムを前記光透過性材料の表面に互いに平行にして配列してなることを特徴とする請求項1又は2に記載のEL表示装置。
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