JP5504576B2 - El素子の製造方法、el素子、el素子を用いた液晶ディスプレイ用バックライト装置、el素子を用いた照明装置、el素子を用いた電子看板装置、及びel素子を用いたディスプレイ装置 - Google Patents
El素子の製造方法、el素子、el素子を用いた液晶ディスプレイ用バックライト装置、el素子を用いた照明装置、el素子を用いた電子看板装置、及びel素子を用いたディスプレイ装置 Download PDFInfo
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Description
この時の光の外部取り出し効率は、一般的に20%程度と言われている。そのため、高輝度が必要となればなるほど投入電力が必要となるという問題があり、そればかりではなく、EL素子に及ぼす負荷が増大し、EL素子自体の信頼性を低下させることになる。
この光の外部取り出し効率を向上させる目的で、基板に微細な凹凸を形成し、全反射によるロスしている光線を外部に取り出すという方法が提案されている。
また、パッシブ型のディスプレイ装置の場合、画素毎の陰極用電極をストライプ状にセパレートするための陰極隔壁が必要になる(特許文献1参照)。
請求項3の発明は、請求項1記載のEL素子の製造方法において、前記レンズ素子が台形状であることを特徴とする。
請求項4の発明は、請求項1記載のEL素子の製造方法において、前記レンズ素子が球面状であることを特徴とする。
請求項5の発明は、請求項1記載のEL素子の製造方法において、前記レンズ素子が非球面状であることを特徴とする。
請求項7の発明は、電子看板装置であって、請求項1乃至5の何れか1項に記載の製造方法で製造されたEL素子を用いてなるものである。
請求項8の発明は、照明装置であって、請求項1乃至5の何れか1項に記載の製造方法で製造されたEL素子を備えることを特徴とする。
請求項9の発明は、液晶ディスプレイ用バックライト装置であって、請求項1乃至5の何れか1項に記載の製造方法で製造されたEL素子を備えることを特徴とする。
以下、本発明にかかるEL素子の製造方法の実施の形態について図1乃至図9を参照して説明する。
まず、図1に示すように、Z軸方向に所定の厚さを有する平板状の透光性基板1の一方の面に、透光性基板1のX軸方向に延在するストライプ(帯状)の透明な複数の陽極2が透光性基板1のY軸方向に一定の間隔で形成されている。この陽極2は、マトリックス状に配列される図示省略の表示画素に対応して、周知の技術により形成されるものである。
次に、図2に示すように、透光性基板1の陽極2と反対の面にレンチキュラーレンズシート4を粘着層3を介して一体に接着する。このレンチキュラーレンズシート4は、透光性の基材4aと、この基材4a上に、マトリックス状に配列される図示省略の表示画素に対応して配列してなる複数の光取り出し用のレンズ素子4bとから構成される。
この場合のレンズ素子4bは、縦断面形状が二等辺三角形の頂部をカットした台形状を呈している。そのため、互いに隣接するレンズ素子4bの間には空気層5が形成されている。また、粘着層3には光硬化型の樹脂を用いることも可能である。さらに、陽極2とレンチキュラーレンズシート4の間にある透光性基板2は省略することも可能である。
透明な陽極2は、ITO、IZOなどを蒸着もしくはスパッタなどのドライプロセスで形成したものを使用する。ここで、蒸着する材料としては上述のものには限定されず、透明であって電気伝導性を有する材料のものであれば良い。厚さは10000Å程度以下が好ましい。厚すぎると電気伝導性は向上するが、透明電極に局所的なスパイクが入りやすくなり、また全光線透過率が低下するという問題がある。局所的なスパイクはその突起の高さが、例えば100nm程度存在するとその後の成膜工程にて問題を生じることがある。
粘着層3は粘着剤や接着剤を用いて形成する。粘着剤や接着剤には、ウレタン系、アクリル系、ゴム系、シリコーン系、ビニル系の樹脂等を用いることができる。また、粘着剤や接着剤には、1液型で押圧して接着するもの、熱や光で硬化させるものを用いることができ、2液もしくは複数の液を混合して硬化させるものを用いることができる。
粘着層3の形成方法において、接合面へ直接塗布する方法や、あらかじめドライフィルムとして準備したものを貼り合わせる方法がある。粘着層をドライフィルムとして準備した場合、製造工程上、簡易的に扱うことが可能となるため好ましい。
レンズ素子4bの形状としては、例えば三角プリズム形状が挙げられる。三角プリズムは正面方向への集光性が高いため、高輝度な光学シートを得ることができる。また、レンズ素子4bの形状としては、凸曲面形状が挙げられる。正面方向のみならず、様々な方向へと光を射出するため、視野範囲の広い光学シートを得ることができる。
レンズ素子4bの形状は、上述の形状に限らず、使用するディスプレイ装置に求められる配光特性によって適宜選択することができる。例えばマイクロレンズ形状や、三角錐、四角錘を含む多角錘形状などを選択しても良い。
また、レンズ素子4bのピッチは適宜決定できるが、近年のディスプレイにおける画素構造にアライメントさせ、画像のボケを防止するため、現実的には10μm以上500μm以下、望ましくは10μm以上400μm以下であることが求められる。
レンズ素子4bは、UV硬化樹脂などのような電子線硬化樹脂を用いて成形することができる。
また、レンズ素子4bは、PET(ポリエチレンテレフタレート)、PC(ポリカーボネート)、PMMA(ポリメチルメタクリレート)、COP(シクロオレフィンポリマー)、アクリルニトリルスチレン共重合体、アクリロニトリルポリスチレン共重合体などを用いて、射出成型法、あるいは熱プレス成型法によって光偏向要素を形成することもできる。
この場合、感光性樹脂層6がドライシートタイプのものであれば、これを貼り付けることで感光性樹脂層6の形成が可能であり、また、ウェットタイプのものであれば、例えば塗布することによって形成することができる。
感光性樹脂層6は使用するレンチキュラーレンズの集光強度分布によって、ポジ型、あるいはネガ型かを選択することが可能であるが、通常のレンズ集光の場合はポジ型を使用することで本発明に用いることが可能となる。
このように各レンズ素子4bで図4の矢印12に示すような集光強度分布を作ることにより、感光性樹脂層6に露光部分と未露光部分を作る。
次に、露光処理された感光性樹脂層6を現像することにより、図5に示すように、露光部分を除去して、マトリックス状に配列される図示省略の表示画素に対応する陰極形成用の空間6aを形成し、かつ、未露光部分に逆台形の断面形状を呈する陰極用の隔壁7を形成する(特許請求の範囲に記載の隔壁形成工程に相当する)。この隔壁7は、後述する陰極9の周囲を取り囲むように形成されるものである。
陰極用隔壁7は、図5に示すように、感光性樹脂によって、形成されるものである。この場合、隔壁7は台形形状であるが、陰極間の構造が電気的に分断されれば、隔壁7の形状は問わない。
次に、図7に示すように、空間6a内の発光層8の上面及び隔壁7上の発光層8の上面に、周知の真空蒸着等の薄膜形成手段により陰極9をそれぞれ形成する(特許請求の範囲に記載の陰極形成工程に相当する)。
発光層8としては、白色、青色、赤色、黄色、緑色等がある。そこで例えば、白色を表示する構造の一例として、ITO/CuPc(銅フタロシアニン)/α−NPDにルブレン1%ドープ /ジナクチルアントラセンにペリレン1%ドープ/Alq3/フッ化リチウム/陰極としてAlというような構成を挙げることができる。
しかし、この構成に限定されるものではなく、発光層から射出する光線の波長をR、G、Bとなるように適宜材料を選定すれば可能となる。また、フルカラーディスプレイ用途で使用する場合にはR、G、Bの塗り分けあるいは、白色光にカラーフィルターを重ねることによりフルカラー表示が可能となる。
また、キャリア輸送層、電子輸送層、正孔輸送層あるいは両キャリア輸送層についての使用は特に限定されるものではなく、都合に応じて使用することができる。
光の取り出しを行う場合は、陽極2と陰極9との間に電圧を印加して空間6a内の発光層8に電流を流す。これにより、発光層8で発光した光はレンチキュラーレンズシート4のレンズ素子4bを通して、表示光または照明光12として取り出される。
この場合、陰極用の隔壁7を形成する時と光線の方向が逆となり、光線12が取り出されることで光取り出し効率が向上する。
このようなEL素子は、EL表示素子として利用できるほか、電子看板装置としても利用することができる。
図9は、本発明方法により製造されたEL素子のレンチキュラーレンズシート4の光出射側である基材4aに光拡散部材10を積層状態に設けたものである。
このようにEL素子に光拡散部材10を組み合わせることにより、例えば視野角を向上させたり、色味の角度依存性を排除することが可能となる。
このような光拡散部材10付きのEL素子は照明装置として利用できるほか、液晶ディプレイ装置のバックライト装置としても利用できる。
透明樹脂としては、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂などを用いることができ、例えば、ポリカーボネート樹脂、アクリル系樹脂、フッ素系アクリル樹脂、シリコーン系アクリル樹脂、エポキシアクリレート樹脂、ポリスチレン樹脂、シクロオレフィンポリマー、メチルスチレン樹脂、フルオレン樹脂、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリプロピレン、アクリルニトリルスチレン共重合体、アクリロニトリルポリスチレン共重合体などを用いることができる。
光拡散粒子としては、無機酸化物または樹脂からなる透明粒子を用いることができる。無機酸化物からなる透明粒子としては、例えば、シリカ、アルミナなどを用いることができる。また、樹脂からなる透明粒子としては、アクリル粒子、スチレン粒子、スチレンアクリル粒子及びその架橋体、メラミン・ホルマリン縮合物の粒子、PTFE(ポリテトラフルオロエチレン)、PFA(ペルフルオロアルコキシ樹脂)、FEP(テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体)、PVDF(ポリフルオロビニリデン)、及びETFE(エチレン・テトラフルオロエチレン共重合体)等のフッ素ポリマー粒子、シリコーン樹脂粒子などを用いることができる。
また、上述した透明粒子から2種類以上の透明粒子を組み合わせて使用してもよい。さらにまた、透明粒子の大きさ、形状は、特に規定されない。
光拡散部材の厚みが0.05〜5mmである場合には、最適な拡散性能と輝度を得ることができる。逆に、0.05mm未満の場合には、拡散性能が足りず、5mmを超える場合には、樹脂量が多いため吸収による輝度低下が生じる。
なお、透明樹脂として熱可塑性樹脂を用いた場合には、光拡散領域として気泡を用いても良い。
すなわち、熱可塑性樹脂の内部に形成された気泡の内部表面が光の乱反射を生じさせ、光拡散粒子を分散させた場合と同等以上の光拡散機能を発現させることができる。そのため、光拡散部材の膜厚をより薄くすることが可能となる。
このような光拡散部材として、白色PETや白色PPなどを挙げることができる。白色PETは、PETと相溶性のない樹脂や酸化チタン(TiO2)、硫酸化バリウム(BaSO4)、炭酸カルシウムのようなフィラーをPETに分散させた後、該PETを2軸延伸法で延伸することにより、該フィラーの周りに気泡を発生させて形成する。
なお、熱可塑性樹脂からなる光拡散部材は、少なくとも1軸方向に延伸されてなればよい。少なくとも1軸方向に延伸させれば、フィラーの周りに気泡を発生させることができるためである。
光拡散領域として気泡を用いた場合には、光拡散部材の厚さが25〜500μmであることが好ましい。
光拡散部材の厚さが25μm未満の場合には、シートのこしが不足し、製造工程やディスプレイ内でしわを発生しやすくなるので好ましくない。また、拡散基材の厚さが500μmを超える場合には、光学性能についてはとくに問題ないが、剛性が増すためロール状に加工しにくい、スリットが容易にできないなど、従来の拡散板と比較して得られる薄さの利点が少なくなるので好ましくない。
図10(a)は、シート状の透明基材4a上に、縦断面形状が台形を呈するレンズ素子4bを表示画素に対応して配列したものである。また、図10(b)は、シート状の透明基材4a上に、縦断面形状が頂部に2つの三角状頭部を有する台形のレンズ素子4bを表示画素に対応して配列したものである。さらに、図10(c)は、シート状の透明基材4a上に、縦断面形状が二等辺三角形のレンズ素子4bを表示画素に対応して配列したものである。
なお、光取り出し用のレンチキュラーレンズシートは様々であり、集光による光の強度分布を作ることができれば、これに限定するものではない。
図11は、図9に示す光拡散部材10付きEL素子の光拡散部材10の光出射面側に液晶パネル(特許請求の範囲に記載の画像表示素子に相当する)14を対向配置し、これにより、液晶ディプレイ装置20を構成するようにしたものである。
(実施例1)
ガラス基板裏面に、本発明に使用する光取り出しレンズシートを粘着材を介して接合した。この光取り出しレンズシートにおけるレンズ素子のレンズピッチ300μmの略四角錘形状のものである。その後、ガラス基板のレンズシートと反対の面に、ITO透明電極(ホール注入電極)をスパッタ法にて約100nm厚に成膜した。得られたITO薄膜を、フォトリソグラフィーの手法によりパターニング、エッチング処理し、300μmの間隔でストライプ状パターンを構成するホール注入電極層を形成した。
次いで、配線電極として下地層(窒化チタン)と電極層(アルミニウム)をスパッタ法にて形成し、それぞれ、50nmと、300nmの膜厚に成膜し、フォトリソグラフィーによりパターニングを行った。発光層、下地層および電極層と電子注入電極が接する部分を除いてパッシベーション膜(SiO2)を成膜(パターニング)した。その後、各電子注入電極を分離するために素子分離構造体を形成した。 本発明の場合のパッシベーション膜(SiO2)は必要に応じて付与することが望ましい。
AlLi電子注入電極(Li濃度:7.2at%)を50nmの厚さに成膜した。このEL素子基板を他のスパッタ装置に移し、Alターゲットを用いたDCスパッタ法により、ITO陽極と直行する方向で尚且つ300μm毎のストライプ状にAl保護電極を200nmの厚さに成膜した。
最後にガラス封止板との接続後、点灯試験を行ったが、問題なく点灯した。また、光取り出しレンズの付与により、光取り出しレンズの無いものに対して、42%程度の取り出し効率向上が見られた。
Claims (10)
- 透光性基板の一方の面にパターニングされたストライプ状の複数の透明な陽極と、前記透光性基板の他方の面に前記複数の陽極に対向して配列された複数の光取り出し用のレンズ素子と空気層とを面内方向において交互に有するレンズシートを設けてなるEL素子の製造方法であって、
前記透光性基板と反対側に位置する前記複数の陽極の上面に感光性樹脂層を形成する感光性樹脂形成工程と、
前記レンズシートの前記透光性基板と反対側から入射された平行光線を前記レンズ素子表面での反射を用いて前記各レンズ素子毎に集光して前記感光性樹脂層に照射することで露光しかつ現像処理した後、露光された前記感光性樹脂層の部分を除去して複数の空間を形成すると同時に残された前記感光性樹脂層の未露光部分により前記陽極の上面に前記各空間の周壁が形成されるように取り囲む隔壁を形成する隔壁形成工程と、
前記各空間内に位置する前記陽極の上面と前記陽極と反対側に位置する前記隔壁の上面に発光層をそれぞれ形成する発光層形成工程と、
前記陽極の上面に形成された前記発光層の上面及び前記隔壁の上面に形成された前記発光層の上面に陰極をそれぞれ形成する陰極形成工程とを備え、
さらに前記レンズシートの前記透光性基板と反対側の面に、前記陽極の上面に形成された前記発光層から前記レンズ素子を通して出射される光を拡散する光拡散部材を形成する、
ことを特徴とするEL素子の製造方法。 - 前記レンズ素子が三角柱状であることを特徴とする請求項1記載のEL素子の製造方法。
- 前記レンズ素子が台形状であることを特徴とする請求項1記載のEL素子の製造方法。
- 前記レンズ素子が球面状であることを特徴とする請求項1記載のEL素子の製造方法。
- 前記レンズ素子が非球面状であることを特徴とする請求項1記載のEL素子の製造方法。
- 請求項1乃至5の何れか1項に記載の製造方法で製造されたEL素子。
- 請求項1乃至5の何れか1項に記載の製造方法で製造されたEL素子を用いてなる電子看板装置。
- 請求項1乃至5の何れか1項に記載の製造方法で製造されたEL素子を備える、
ことを特徴とする照明装置。 - 請求項1乃至5の何れか1項に記載の製造方法で製造されたEL素子を備える、
ことを特徴とする液晶ディスプレイ用バックライト装置。 - 画素単位での透過/遮光に応じて表示画像を規定する画像表示素子と、
前記画像表示素子の背面に、請求項8記載の照明装置または請求項9記載のバックライト装置をバックライトとして用いた、
ことを特徴とするディスプレイ装置。
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