KR101441554B1 - 발광 장치, 표시 장치 및 표시 장치의 제조 방법 - Google Patents

발광 장치, 표시 장치 및 표시 장치의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 과제는, 배광 특성의 균일함을 유지하면서, 배광 각도나 분포 등의 제어를 행함으로써, 유효 시각 범위 내의 휘도를 대폭 향상시키는 것을 실현한다.
상기한 과제를 해결하기 위해 본 발명은, 광을 출사하는 발광 소자와, 상기 발광 소자의 발광면(45a)의 주위에 세워져 설치되어 상기 발광 소자로부터의 광을 반사하는 오목 거울부(38)를 구비한 발광 장치에 있어서, 상기 오목 거울부(38)가, 포물선의 일부를 회전시켜 얻어지는 광 반사면(38a)을 가지도록 구성하는 동시에, 상기 회전의 중심축을, 상기 포물선의 일부와 상기 포물선의 초점을 연결하는 선분의 중점보다도 상기 포물선의 측(side)을 통과하는 위치에 오프셋시켜 설정한다.

Description

발광 장치, 표시 장치 및 표시 장치의 제조 방법 {LIGHT EMITTING DEVICE, DISPALY DEVICE AND A METHOD OF MANUFACTURING DISPLAY DEVICE}
본 발명은, 발광 장치, 표시 장치 및 표시 장치의 제조 방법에 관한 것이다.
최근, 발광 소자로서 발광 다이오드(Light Emitting Diode；이하 'LED'라고 약칭한다)나 유기 EL 다이오드(Organic Light Emitting Diode；이하 'OLED'라고 약칭한다)가 보급되고 있으며, 조명 기기를 구성하는 발광 장치나 평판 디스플레이(flat panel display)라고 하는 표시 장치 등의 다양한 기술 분야에 널리 이용되고 있다.
이와 같은 OLED 또는 LED 등의 발광 소자를 사용하여 발광 장치나 표시 장치 등을 구성하는 경우에는, 양호한 효율의 광 추출(light extraction)을 행하는 것이 요구된다. 광 추출 효율이 낮으면, 발광 소자에 있어서의 실제의 발광량을 유효하게 활용하지 못하게 되어, 소비 전력 등의 점에서 큰 손실(loss)이 생기는 요인이 되기 때문이다.
이 때문에, OLED 또는 LED 등을 사용한 발광 장치나 표시 장치 등에 있어서는, 마이크로프리즘, 마이크로렌즈, 오목 거울 등을 사용하여, 광 추출 효율의 향 상을 도모하는 것이 제안되어 있다(예를 들면, 특허 문헌 1, 2 참조).
또, 최근에는, 태양 전지의 집광기로서 사용되는 복합 포물면 집광기(Compound Par abolic Concentrator；이하 'CPC'라고 약칭한다)의 구조를, 유기 EL 소자 등의 자기발광(self light emitting) 디바이스에 대하여 적용시킨 예도 보고되어 있다(예를 들면, 특허 문헌 3 참조).
여기서, CPC에 대하여 간단하게 설명한다.
CPC는, 광을 태양 전지에 양호한 효율로 안내하는 것을 목적으로 한 것으로, 반사면에서 반사한 광이 반드시 태양 전지 면을 향하는 것을 특징으로 하며, 그 이름이 나타내는 대로 포물면의 일부를 사용한 복합 오목 거울이다.
상세하게는, 도 14 (A)에 나타낸 바와 같이, 포물면에는 입사한 평행 광선이 1점(초점)에 모이는 성질이 있다. 그리고, 도 14 (B)에 나타낸 바와 같이 굴절률 N의 광 투과 재료로 이루어지는 층과 그 계면(界面)에 접하는 공기층과의 적층 상태를 고려하면, 광 투과 재료층에 형성되는 포물면의 대칭축을 각 층 사이의 임계각 θ=sin-1(1/N)에 경사진 경우에는, 공기층의 측으로부터 시야각이 90°에 가까운 높은 각도로 광이 입사해도, 도 14 (C)에 나타낸 바와 같이, 그 광이 반드시 포물면의 초점 F와 포물면 상의 점 A를 연결하는 선분을 통과하게 된다. 이러한 성질을 이용하여, 도 14 (D)에 나타낸 바와 같이, 선분 FA의 중점에 중심축을 세워 포물면의 일부를 회전시켜 얻은 회전 대칭체가 CPC라고 하는 형상이며, 선분 FA를 포함하는 면에 태양 전지를 위치시킴으로써 광의 유효한 이용이 가능해지는 것이다.
이와 같은 CPC의 구조를, 태양 전지 면을 발광면으로서 적용하면, 이 발광면으로부터 출사된 광을 반드시 밖으로 인출할 수 있게 되므로, 매우 양호한 효율의 반사경이 된다.
특허 문헌 1: 일본 공개특허공보 제2003-77648호
특허 문헌 2: 일본 공개특허공보 제2002-184567호
특허 문헌 3: 일본 공표특허공보 제2005-531102호
그런데, OLED 또는 LED 등의 발광 소자에 CPC 구조의 반사경을 적용하면, CPC가 공기 중에서 입사각 90°에 대응한다는 특징을 가지므로, 해당 발광 소자로부터의 출사광은, 예를 들면, 도 15에 나타낸 바와 같이, 높은 각도 영역(예를 들면, 시야각 63 °이상의 영역)에 걸쳐 균일하게 배광(配光)되게 된다.
그러나, 예를 들면, 표시 장치로서의 용도를 고려한 경우, 그 화면을 시야각 70 °이상의 높은 각도로부터 시각적으로 관찰하도록 한 경우는 드물다. 따라서, 높은 각도 영역으로의 배광 특성을 필요 이상으로 향상시켜도, 저소비 전력화의 실현 등의 관점으로부터도, 그만큼 큰 장점을 얻을 수 있다고는 할 수 없다. 즉, 높은 각도 영역보다도 유효 시각 범위 내의 휘도를 향상시키는 편이, 발광 소자로부터의 출사광의 유효한 활용이라는 점에서는 바람직하다.
그래서, 본 발명은, 배광 특성의 균일함을 유지하면서, 배광 각도나 분포 등의 제어를 행함으로써, 유효 시각 범위 내의 휘도를 대폭 향상시키는 반사경 형상을 가지고 있고, 이로써, 고휘도화나 저소비 전력화 등을 실현할 수 있는 발광 장치, 표시 장치 및 표시 장치의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 상기 목적을 달성하기 위해 고안된 발광 장치로서, 광을 출사하는 발광 소자와, 상기 발광 소자의 발광면 주위에 세워져 설치되어 상기 발광 소자로부터의 광을 반사하는 오목 거울부를 구비하고, 상기 오목 거울부는, 포물선의 일부를 회전시켜 얻어지는 광 반사면을 가지고 있으며, 상기 회전의 중심축은, 상기 포물선의 일부와 상기 포물선의 초점을 연결하는 선분의 중점(中点)보다도 상기 포물선의 측을 통과하는 위치에 설정되어 있는 것을 특징으로 한다.
또, 본 발명은, 상기 목적을 달성하기 위해 고안된 표시 장치로서, 광을 출사하는 복수의 발광 소자가 소정의 규칙으로 배열되어 있는 동시에, 각 발광 소자에 대응하여 상기 발광 소자의 발광면 주위에 상기 발광 소자로부터의 광을 반사하는 오목 거울부가 세워져 설치되어 있고, 또한 상기 오목 거울부는, 포물선의 일부를 회전시켜 얻어지는 광 반사면을 가지고 있으며, 상기 회전의 중심축은, 상기 포물선의 일부와 상기 포물선의 초점을 연결하는 선분의 중점보다도 상기 포물선의 측(side)을 통과하는 위치에 설정되어 있는 것을 특징으로 한다.
또, 본 발명은, 상기 목적을 달성하기 위해 고안된 표시 장치의 제조 방법으로, 광을 출사하는 복수의 발광 소자가 소정의 규칙으로 배열되어 있는 동시에, 각 발광 소자에 대응하여 상기 발광 소자의 발광면 주위에 상기 발광 소자로부터의 광을 반사하는 오목 거울부가 세워져 설치되어 이루어지는 표시 장치의 제조 방법으로서, 상기 오목 거울부의 광 반사면이, 포물선의 일부를 회전시켜 얻어지는 형상으로 형성되어 있는 동시에, 상기 회전의 중심축이, 상기 포물선의 일부와 상기 포물선의 초점을 연결하는 선분의 중점보다도 상기 포물선의 측을 통과하는 위치에 설정되어 있는 것을 특징으로 한다.
상기 구성의 발광 장치 및 표시 장치 및 상기 절차의 표시 장치의 제조 방법에서는, 오목 거울부의 광 반사면을 구성하는 포물선의 회전 중심축이, 상기 포물 선과 상기 포물선의 초점을 연결하는 선분의 중점보다도, 상기 포물선의 측을 통과하는 위치에 설정되어 있다. 여기서, 포물선의 초점 근방을 통과하는 광은, 오목 거울부의 광 반사면에서의 반사를 거쳐 출사될 때의 높은 각도 영역의 배광 성분에 상당한다. 따라서, 포물선의 회전 중심축을 상기 포물선의 측을 통과하는 위치에 설정하면, 상기 포물선의 측에 접근한 양만큼, 상기 포물선의 초점 근방을 통과하는 성분, 즉 높은 각도 영역의 배광 성분이 억제되어, 상대적으로 낮은 각도 측이 증가하게 된다.
본 발명에 의하면, 포물선의 회전 중심축을 접근시킨 양만큼, 높은 각도 영역의 배광 성분을 억제하여, 상대적으로 낮은 각도 측을 증가시키는 것이 가능해진다. 이것은, 포물선의 회전 중심축의 설정 위치에 따라서, 배광 각도나 분포 등의 제어가 가능해진다는 것을 의미한다. 따라서, 본 발명은, 배광 특성의 균일함을 유지하면서, 배광 각도나 분포 등의 제어를 행함으로써, 유효 시각 범위 내의 휘도를 종래의 것보다 대폭 향상시킬 수 있는 것이다. 즉, 반사광의 배광 분포의 균일성에 의한 휘도 시야각 특성의 개선을 통하여, 저소비 전력이면서, 또한 밝은 조명이나 화상 표시 등을 행하는 것이 실현 가능해진다.
이하, 도면에 따라 본 발명에 따른 발광 장치, 표시 장치 및 표시 장치의 제조 방법에 대하여 설명한다.
〔표시 장치의 개략 구성〕
먼저, 처음에, 표시 장치의 개략 구성에 대하여 설명한다. 여기서는, 발광 소자로서 유기 EL 소자를 사용한 액티브 매트릭스 방식의 표시 장치(이하 '유기 EL 디스플레이'라고 한다)를 예로 들어 설명한다.
도 1은, 유기 EL 디스플레이의 개략 구성예를 나타낸 설명도이다.
도시한 예의 구성의 유기 EL 디스플레이(1)는, 이하에 설명하는 절차로 제조된다.
먼저, 유리 기판으로 이루어지는 기판(11) 상에, 예를 들면, Mo막으로 이루어지는 게이트막(12)을 패턴 형성한 후, 이것을 예를 들면, SiO/SiN막으로 이루어지는 게이트 절연막(13)으로 덮는다. 그리고, 게이트 절연막(13) 상에 a－Si막으로 이루어지는 반도체층(14)을 성막(成膜)한다. 이 반도체층(14)에 대하여는, 레이저 어닐 처리를 행하여, 결정화에 의해 a－Si막으로부터 p－Si막으로 개질(改質)을 행한다. 이어서, 게이트막(12)을 덮는 섬 형상에 반도체층(14)을 패터닝한다. 그 후, 기판(11) 측으로부터의 배면 노광에 의해, 반도체층(14)의 게이트막(12) 상에 중첩하는 위치에 절연성 패턴(도시하지 않음)을 형성하고, 이것을 마스크로 한 이온 주입과 활성화 어닐 처리에 의해 반도체층(14)에 소스/드레인을 형성한다. 이상에 의해, 기판(11) 상에 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor, 이하 'TFT'라고 한다)(10)을 형성한다. 여기서는, p－Si기술을 사용한 TFT를 실시예로서 기재했지만, a－Si기술이나 그 외의 결정화 기술을 사용한 TFT를 이용해도 상관없다.
그 후에는, TFT(10)를 층간 절연막(21)으로 덮어, 층간 절연막(21)에 형성한 접속공(接續孔)을 통하여 TFT(10)에 접속된 배선(22)을 설치하여 화소 회로를 형성 한다. 이상과 같이 하여, 이른바 TFT 기판(20)을 형성한다.
TFT 기판(20)의 형성 후에는, 그 TFT 기판(20) 상을 평탄화 절연막(31)으로 덮는 동시에, 배선(22)에 이르는 접속공(31a)을 평탄화 절연막(31)에 형성한다. 그리고, 평탄화 절연막(31) 상에 접속공(31a)을 통하여 배선(22)에 접속된 화소 전극(32)을 예를 들면, 양극으로서 형성한다. 이 화소 전극(32)은, 예를 들면, 포토리소그래피 프로세스를 이용하여 형성하고, Al계/Ag계의 고반사 금속막을 사용하는 것이 고려된다.
그리고, 화소 전극(32)의 둘레를 절연막 패턴(33)에 의해 덮는다. 화소 전극(32)의 노출면에는, 이것을 덮도록 유기 EL 재료층(34)을 적층하여 성막하는 동시에, 화소 전극(32)에 대하여 절연성을 유지한 상태로 대향 전극(35)을 형성한다. 이 대향 전극(35)은, 예를 들면, 인듐과 주석의 산화물(ITO)이나 인듐과 아연의 산화물(IXO) 등의 도전성 투명막을 사용하고, 음극으로서 형성하는 동시에, 모든 화소에 공통의 솔리드막(solid film) 형태로 형성한다. 이렇게 하여, 양극으로서의 화소 전극(32)과 음극으로서의 대향 전극(35) 사이에 유기 정공(正孔) 수송층이나 유기 발광층 등의 유기 EL 재료층(34)이 배치되어 이루어지는 유기 EL 소자가 구성된다. 또, 여기서는, 전면 발광(top emission) 방식의 것을 예로 들고 있지만, 배면 발광(bottom emission) 방식이면, 화소 전극(32)을 도전성 투명막으로 형성하고, 대향 전극(35)을 고반사 금속막으로 형성하면 된다. 또, 대향 전극(35) 또는 화소 전극(32)에 하프 미러(half mirror)를 사용하여 광을 공진시키는 마이크로 캐비티(micro-cavity) 구조를 채용하는 것도 고려할 수 있다.
그 후, 대향 전극(35) 상에 광 투과성을 가지는 접착제층(36)을 사이에 두고 투명 기판(37)을 접합시켜, 유기 EL 디스플레이(1)를 완성시킨다. 그리고, 이들 접착제층(36) 및 투명 기판(37)에 대한 상세한 것은 후술한다.
도 2는, 유기 EL 디스플레이의 화소 회로 구성의 일례를 나타낸 설명도이다.
도 2 (A)에 나타낸 바와 같이, 유기 EL 디스플레이(1)의 기판(40) 상에는, 표시 영역(40a)과 그 주변 영역(40b)이 설정되어 있다. 표시 영역(40a)은, 복수의 주사선(41)과 복수의 신호선(42)이 종횡으로 배선되어 있고, 각각의 교차부에 대응하여 1개의 화소(a)가 설치된 화소 어레이부로서 구성되어 있다. 이들 각 화소(a)에는 유기 EL 소자가 설치되어 있다. 또 주변 영역(40b)에는, 주사선(41)을 주사 구동하는 주사선 구동 회로(43)와, 휘도 정보에 따른 영상 신호(즉, 입력 신호)를 신호선(42)에 공급하는 신호선 구동 회로(44)가 배치되어 있다.
그리고, 표시 영역(40a)에는, 풀 컬러 대응하는 화상 표시를 행하기 위하여, R, G, B 각각의 색 성분에 대응한 유기 EL 소자가 혼재하고 있으며, 이들이 소정의 규칙에 따르면서 매트릭스형으로 패턴 배열되어 있는 것으로 한다. 각 유기 EL 소자의 설치수 및 형성 면적은, 각각의 색 성분과 동등하게 하는 것을 고려할 수 있지만, 예를 들면, 각각의 색 성분별 에너지 성분에 따라 각각을 다르게 하여도 상관없다.
또, 도 2 (B)에 나타낸 바와 같이, 각 화소(a)에 설치되는 화소 회로는, 예를 들면, 유기 EL 소자(45), 구동 트랜지스터(Tr1), 기록 트랜지스터(샘플링 트랜지스터)(Tr2), 및 유지 용량(Cs)으로 구성되어 있다. 그리고, 주사선 구동 회 로(43)에 의한 구동에 의해, 기록 트랜지스터(Tr2)를 통하여 신호선(42)으로부터 기록된 영상 신호가 유지 용량(Cs)에 유지되고, 유지된 신호량에 따른 전류가 유기 EL 소자(45)에 공급되고, 이 전류값에 따른 휘도로 유기 EL 소자(45)가 발광한다.
그리고, 이상과 같은 화소 회로의 구성은, 어디까지나 일례이며, 필요에 따라 화소 회로 내에 용량 소자를 설치하거나, 또한 복수의 트랜지스터를 설치하여 화소 회로를 구성해도 된다. 또, 주변 영역(40b)에는, 화소 회로의 변경에 따라 필요한 구동 회로가 추가된다.
도 3은, 표시 장치를 가진 전자 기기의 일 구체예인 텔레비전을 나타낸 사시도다. 도시한 예의 텔레비전은, 프론트 패널(102)이나 필터 유리(103) 등으로 구성되는 영상 표시 화면부(101)를 포함하고, 그 영상 표시 화면부(101)로서 유기 EL 디스플레이(1)를 사용하여 제작된다.
도 4는, 표시 장치를 가지는 전자 기기의 일 구체예인 디지털 카메라를 나타낸 사시도이며, (A)는 표면 측에서 본 사시도, (B)는 배면 측에서 본 사시도이다. 도시된 예의 디지털 카메라는, 플래시용의 발광부(111), 표시부(112), 메뉴 스위치(113), 셔터 버튼(114) 등을 포함하고, 그 표시부(112)로서 유기 EL 디스플레이(1)를 사용하여 제작된다.
도 5는, 표시 장치를 가지는 전자 기기의 일 구체예인 노트북형 퍼스널 컴퓨터를 나타낸 사시도다. 도시된 예의 노트북형 퍼스널 컴퓨터는, 본체(121)에, 문자 등을 입력할 때 조작되는 키보드(122), 화상을 표시하는 표시부(123) 등을 포함하고, 그 표시부(123)로서 유기 EL 디스플레이(1)를 사용하여 제작된다.
도 6은, 표시 장치를 가지는 전자 기기의 일 구체예인 비디오 카메라를 나타낸 사시도다. 도시된 예의 비디오 카메라는, 본체부(131), 전방을 향한 측면에 제공된 피사체 촬영용의 렌즈(132), 촬영시의 스타트/스톱 스위치(133), 표시부(134) 등을 포함하고, 그 표시부(134)로서 유기 EL 디스플레이(1)를 사용하여 제작된다.
도 7은, 표시 장치를 가지는 전자 기기의 일 구체예인 휴대 단말기 장치, 예를 들면 휴대 전화기를 나타낸 도면이며, (A)는 연 상태에서의 정면도, (B)는 그 측면도, (C)는 닫은 상태에서의 정면도, (D)는 좌측면도, (E)는 우측면도, (F)는 상면도, (G)는 저면도이다. 본 적용예에 따른 휴대 전화기는, 위쪽 하우징(141), 아래쪽 하우징(142), 연결부(여기서는 힌지부)(143), 디스플레이(144), 서브 디스플레이(145), 픽처 라이트(picture light)(146), 카메라(147) 등을 포함하고, 그 디스플레이(144)나 서브 디스플레이(145)로서 유기 EL 디스플레이(1)를 사용하여 제작된다.
〔표시 장치의 특징적인 구성〕
다음에, 본 실시예에서의 유기 EL 디스플레이(1)의 특징적인 구성에 대하여 설명한다.
도 8은, 유기 EL 디스플레이의 주요부 구성예를 나타낸 설명도이다.
도시된 예와 같이, 본 실시예에서의 유기 EL 디스플레이(1)는, 소정의 규칙으로 배열된 각 유기 EL 소자(45)의 발광면(45a) 측이, 접착제층(36) 및 투명 기판(37)에 의해 덮어져 있다. 이들 접착제층(36) 및 투명 기판(37)은, 모두, 광 투과성을 가지고 있다.
단, 투명 기판(37)은, 각 발광면(45a)에 대응하여 요철형으로 성형되어 있고, 그 요철형의 접착제층(36)과 투명 기판(37)의 계면의 일부에는, 알루미늄(Al)이나 은(Ag) 등의 광 반사율이 높은 금속 반사층 또는 그 금속 반사층을 포함하는 다층 박막으로 이루어지는 광 반사면(38a)이 형성되어 있다.
즉, 본 실시예에서의 유기 EL 디스플레이(1)에서는, 각 유기 EL 소자(45)의 발광면(45a)의 주위에, 금속 반사층 또는 다층 박막에 의해 광 반사면(38a)이 구성되는 오목 거울부(38)가, 광 출사 방향을 따라 돌출하도록 세워져 설치되어 있다. 그리고, 각 유기 EL 소자(45)의 발광면(45a) 및 오목 거울부(38)의 광 반사면이 모두 광 투과성을 가진 투명 기판(37)에 의해 덮여, 각 유기 EL 소자(45)의 발광면(45a)으로부터의 광이, 필요에 따라 오목 거울부(38)의 광 반사면(38a)에서의 반사를 거친 후에, 투명 기판(37)의 표면으로부터 상기 표면에 접하는 공기층의 측을 향해 출사하도록 구성되어 있다.
도 9는, 오목 거울부의 광 반사면의 형상의 구체예를 나타내는 설명도이다.
오목 거울부(38)의 광 반사면(38a)은, CPC와 마찬가지로, 포물선의 일부를 회전시켜 얻어지는 형상으로 형성되어 있다. 단, 그 회전의 중심축은, 포물선의 대칭축과는 상이하다.
더욱 상세하게는, 도 9 (A)에 나타낸 바와 같이, 포물선의 대칭축은, 해당 포물선에 따른 형상의 광 반사면이 형성되는 투명 기판(37)과 그 표면(계면)에 접하는 공기층에 의해 특정되는 임계각에 대응하여 경사져 있다. CPC에서는, 포물면의 대상축의 경사 각도는 광 투과재층과 공기층과의 굴절률 차에 의해 정해지는 임 계각과 일치시키지만, 본 실시형태에서의 유기 EL 디스플레이(1)에서는, 높은 각도측으로 많은 광을 배광 시킬 필요가 없고, 또, 오목 거울부(38)의 광 반사면(38a)를 통하지 않고 직접 높은 각도 측으로 배광되는 광도 있기 때문에, 반드시 임계각과 일치시킬 필요는 없고, 이 임계각 이하이면 된다. 즉, 여기서 말하는 임계각에 대응하는 경사란, 이 임계각 이하의 각도에 의한 경사를 의미한다. 단, 이 경사에 대해서도, 반사광은 경사 각도 이상의 배광이 일체 존재하지 않게 되므로, 한계 근처까지 얕게 하면 휘도 배광에 단차가 나타나게 된다. 그러므로, 공기중 각도 70°이하로 하는 것은 불가능하며, 실제로는 10°정도가 한계로 생각될 수 있다.
여기서, 대상축을 경사지게 한 포물선의 초점과 오목 거울부(38)의 광 반사면(38a)을 형성하기 위한 포물선의 회전 중심축과의 배치에 대하여 설명한다.
CPC에서는, 포물선의 초점과 이 포물선 상의 점을 연결하는 선분의 중점에 회전 대칭축을 세운다. 그러므로, 초점은, 반드시 광 반사면과 회전 대칭축을 사이에 두고 반대 측에 위치하게 된다. 이와 같은 상태에서는, 이미 설명한 바와 같이(도 14 참조), 배광 특성은 균일하지만, 이 때문에 시각(視覺) 방향으로서는 거의 있을 수 없는 높은 각도 측에도 배광하게 된다.
이것은, 그 방향(거의 있을 수 없는 높은 각도 측의 방향)의 광을, 낮은 각도 측에 배광하는 것이 가능해지면, 이에 따라 정면 휘도의 향상이 가능하게 된다는 것을 의미한다.
그래서, 본 실시에서의 유기 EL 디스플레이(1)에서는, 도 9 (B)에 나타낸 바와 같이, 광 반사면을 형성하기 위한 포물선의 회전 중심축을, 이 포물선의 초점 F 와 이 포물선 상의 점 A를 연결하는 선분 FA의 중점보다도, 이 포물선의 측을 통과하는 위치에 설정한다. 즉, 회전 중심축의 위치가 포물선의 측에 근접하도록 오프셋 배치되어 있다.
포물선의 초점 근방을 통과하는 광은, 예를 들면, 이 포물선이 임계각 방향으로 축 경사져 있는 경우에, 이 포물선에서의 반사에 의해 임계각 부근의 배광 각도(즉, 높은 각도)로 분포하는 성분에 상당한다.
따라서, 포물선의 회전 중심축을 상기 포물선의 측을 통과하는 위치에 오프셋 시켜 설정하면, 이 포물선의 측에 근접한 오프셋 양만큼, 이 포물선의 초점 근방을 통과하는 성분, 즉 높은 각도 영역의 배광 성분이 억제되어, 상대적으로 저도 각 측이 증가하게 된다.
도 10은, 높은 각도 영역의 배광 성분 억제의 구체예를 나타내는 설명도이다.
예를 들면, 공진 구조를 가지는 유기 EL 소자(45)의 유리재(굴절률；1.5)로 이루어지는 투명 기판(37) 내에서의 배광 특성을 예로 들어 고려한다. 굴절률이 1.5이면, 그 임계각은 투명 기판(37) 내에서 41.8°이므로, 이보다 각도가 큰 광은, 도 10 (A)에 나타낸 바와 같이, 전반사에 의해, 이 투명 기판(37) 내에 갇히게 된다.
이와 같은 발광 부분을 가지는 유기 EL 소자(45)에 있어서, 전술한 바와 같이 포물선의 회전 중심축을 오프셋시켜 얻어지는 광 반사면(38a)을 가지는 오목 거울부(38)를 배치하면, 그 오목 거울부(38)를 구비한 상태의 반사광, 오목 거울 부(38)을 통하지 않는 직접 광, 그 합계의 휘도 시야각 특성이, 각각 도 10 (B)에 나타낸 바와 같이 된다.
도시된 예의 휘도 시야각 특성의 기초가 되는 오목 거울부(38)는, 100㎛ 사방(square)의 화소 피치로 개구부를 φ60 ~ 70 ㎛로 하였을 때의 최적화된 형상이며, f= 70㎛의 포물선을 임계각까지 경사지게 하고, 회전 대칭축의 오프셋 양을 11.5 ㎛로 하고 있다.
이 도 10 (B)에 나타내는 휘도 시야각 특성, 즉 전술한 최적화 형상의 오목 거울부(38)에 의해 얻어지는 휘도 시야각 특성에 의하면, 도 10 (C)에 나타내는 CPC의 경우와 마찬가지로, 50°(＜ 63°) 근처까지 평탄한 특성을 가지고, 그 후 90°까지 완만하게 저하되지만, 그 평탄한 부분의 휘도가 CPC의 경우보다 높고, 정면 방향의 휘도가 CPC의 경우보다 개선되어 있음을 알 수 있다.
도 11은, 오목 거울부의 광 반사면의 형상의 구체예를 CPC와 비교하여 나타낸 설명도이다. 도시된 예는, 본 실시예서의 오목 거울부(38)의 광 반사면 형상과 같은 조건으로 최적화한 CPC의 광 반사면 형상을, 각각 비교하면서 나타내고 있다. 도시된 예에 따르면, 오목 거울부(38)의 광 반사면 형상은, CPC의 광 반사면 형상보다, 소자 발광면에 가까워질수록 개구가 좁아지도록 좁혀진 형상으로 되어 있다. 즉, 오목 거울부(38)의 광 반사면을 형성하기 위한 포물선의 회전 중심축의 위치를 오프셋시키면, 광 반사면의 형상에는, 회전 중심축의 위치를 오프셋시키지 않는 CPC의 경우에 대하여, 도시된 예와 같은 상위가 생기는 것이다.
도 12는, 광 추출의 에너지, 정면 휘도의 개선율, 휘도 시야각의 비교예를 나타내는 설명도이다. 도시된 예에서는, 광 추출의 에너지, 정면 휘도의 개선율, 휘도 시야각의 각 항목에 대하여, 본 실시예에서의 오목 거울부(38)의 광 반사면 형상, 동일한 조건으로 최적화한 CPC의 광 반사면 형상, 단순한 포물면으로 이루어지는 광 반사면 형상, 오목 거울부를 가지지 않는 종래 구조로 얻어지는 결과를, 각각 비교하면서 나타내고 있다. 도시된 예에 따르면, 본 실시예에서의 오목 거울부(38)의 광 반사면 형상을 사용한 경우에, 인출하는 에너지가 가장 많은 것을 알 수 있다. 또, 본 실시예에서의 오목 거울부(38)의 광 반사면 형상으로 따르면, 다른 구조에 비하여, 인출하는 에너지의 점에서 여유가 있으므로, 정면 휘도, 45°휘도 시야각에 대하여도, 개선을 도모하는 것이 가능하게 된다.
이상과 같이, 본 실시예에서의 유기 EL 디스플레이(1)에서는, 오목 거울부(38)의 광 반사면(38a)을 형성하기 위한 포물선의 회전 중심축을, 해당 포물선의 초점 F와 해당 포물선 상의 점 A를 연결하는 선분 FA의 중점보다도, 해당 포물선의 측을 통과하는 위치에 설정하고 있으므로, 상기 포물선의 측에 근접한 양만큼, 해당 포물선의 초점 근방을 통과하는 성분, 즉 높은 각도 영역의 배광 성분이 억제되어, 상대적으로 낮은 각도 측이 증가하게 된다. 이것은, 포물선의 회전 중심축의 설정 위치의 오프셋에 의해, 배광 각도나 분포 등의 제어가 가능해진다는 것을 의미한다. 따라서, 본 실시예에서의 유기 EL 디스플레이(1)에 있어서는, 배광 특성의 균일함을 유지하면서, 배광 각도나 분포 등의 제어를 행함으로써, 유효 시각 범위 내의 휘도를 종래의 것보다 대폭 향상시킬 수 있는 것이다. 즉, 반사광의 배광 분포의 균일성에 의한 휘도 시야각 특성의 개선을 통하여, 저소비 전력이고, 또한 밝은 화상 표시를 행하는 것이 실현 가능해진다.
또한, 본 실시예에서의 유기 EL 디스플레이(1)에서는, 유기 EL 소자(45)의 발광면(45a) 및 오목 거울부(38)의 광 반사면(38a)이, 광 투과성을 가진 투명 기판(37)에 의해 덮여 있는 동시에, 상기 광 반사면(38a)을 형성하기 위한 포물선의 대칭축에, 투명 기판(37)의 광 출사 측의 계면에서의 임계각에 대응하는 경사, 즉 해당 임계각 이하의 경사가 부여되어 있다. 따라서, CPC의 경우와 마찬가지로, 높은 각도 영역에 걸쳐 균일한 배광 분포를 얻을 수 있게 되어, 그 결과로서 배광 특성의 균일함을 충분히 높게 확보할 수 있는 것이다.
그런데, 포물선의 대칭축의 경사 각도에 대해서는, 그 각도를 얕게(경사각을 작게) 하면, 정면 휘도를 향상시키는 것이 가능해진다. 단, 포물선의 대칭축의 경사 각도를 한계 근처까지 얕게 하면, 휘도 배광에 단차가 나타나게 된다. 그러므로, 포물선의 대칭축의 경사 각도는, 임계각 이하이고, 또한 휘도 단차가 발생하지 않는 정도의 각도로 설정하는 것이 바람직하다. 즉, 포물선의 대칭축의 경사 각도를 얕게 하는 것에 의한 정면 휘도의 향상은 보조적인 역할에 지나지 않고, 해당 정면 휘도의 향상은 주로 포물선의 회전 중심축의 설정 위치의 오프셋에 의해 실현한다.
그리고, 포물선의 회전 중심축의 오프셋 양은, 유기 EL 디스플레이(1)를 구성한 경우에 있어서의 투명 기판(37)의 광 출사 측으로부터의 출사광의 원하는 배광 분포에 따라 설정하면 된다. 즉, 유기 EL 디스플레이(1)가 만족해야 할 배광 분포에 대한 사양(시야각 50°으로 90% 이상의 광량을 유지하고 있을 것 등의 원하 는 명세사항)이 주어지고, 그 사양을 만족하는 오프셋 양을, 예를 들면 공지의 시뮬레이션 기술을 사용하여 구하면 된다.
〔표시 장치의 제조 방법〕
다음에, 이상과 같은 구성의 유기 EL 디스플레이(1)의 제조 절차에 대하여 설명한다. 여기서는, 특히 오목 거울부(38)의 제조 절차에 주목하여, 설명한다.
유기 EL 디스플레이(1)를 제조할 때, 먼저, 해당 유기 EL 디스플레이(1)가 충족해야 할 사양에 기초하여, 예를 들면 공지의 시뮬레이션 기술을 이용하면서, 포물선의 회전 중심축의 오프셋 양, 즉 해당 오목 거울부(38)의 광 반사면의 형상을 특정한다. 그리고, 형상을 특정하면, 예를 들면 2P(Photo-Polymer) 복제법을 이용하여, 오목 거울부(38)를 형성하는 것을 고려할 수 있다. 단, 반드시 2P 복제법으로 한정되는 것은 아니며, 다른 공지의 제법을 이용하여 형성해도 상관없다.
도 13은, 2P 복제법에 따르는 제조 절차의 일 구체예를 나타내는 설명도이다. 2P 복제법에 따르는 경우에는, 먼저, 도 13 (A)에 나타낸 바와 같이, 특정한 오목 거울부(38)의 광 반사면 형상에 대응하는 스탬퍼(암형)(51)를, 전기 주조(electrocasting), 에칭, 그 외의 절삭 가공 등의 공지 기술을 이용하여 형성한다. 그리고, 예를 들면, 광 투과성을 가지는 유리 기판(52) 상에, 마찬가지로 광 투과성을 가진 수지 조성물(53)을 도포하는 동시에 그 수지 조성물(53)을 형성한 스탬퍼(51)를 사용하여 성형한다. 즉, 도 13 (B)에 나타낸 바와 같이, 수지 조성물(53)에 대한 UV 조사(경화) 등을 거친 후에, 도 13 (C)에 나타낸 바와 같이, 스탬퍼 박리를 행하여, 수지 조성물(53)을 스탬퍼(51)에 의해 특정되는 형상으로 성 형한다.
수지 조성물(53)의 성형 후에는, 도 13 (D)에 나타낸 바와 같이, 수지 조성물(53)의 표면에, Al나 Ag 등의 광 반사율이 높은 금속 반사층(또는 이 금속 반사층을 포함하는 다층 박막)(54)을, 예를 들면 진공 증착에 의해 형성한다. 그리고, 도 13 (E)에 나타낸 바와 같이, 금속 반사층 등(54)이 적층된 수지 조성물(53)의 일부를, 예를 들면 랩핑(lapping) 가공에 의해 절삭 삭제한다. 이로써, 도 13 (F)에 나타낸 바와 같이, 각 유기 EL 소자(45)에 대응하여 오목 거울부(38)가 세워져 설치되어 이루어지는 투명 기판(37)이 형성되게 된다.
투명 기판(37)의 형성 후에는, 그 투명 기판(37)을, 도 13 (F)와 위아래를 반대로 한 상태에서, 광 투과성을 가진 접착제층(36)을 사이에 두고, 각 유기 EL 소자(45)의 발광면(45a) 측에 배치한다. 즉, 각 유기 EL 소자(45)의 발광면(45a) 측을, 접착제층(36)을 사이에 두고, 투명 기판(37)으로 덮는다. 이로써, 유기 EL 디스플레이(1)가 구성되게 된다.
〔본 발명의 변형예〕
그리고, 본 실시예에서는, 본 발명의 바람직한 실시 구체예를 설명하였으나, 본 발명은 그 내용에 한정되는 것이 아니고, 그 요지를 벗어나지 않는 범위에서 적당히 변경할 수 있다.
예를 들면, 본 실시예에서 든 수치 등은, 모두 일 구체예에 지나지 않고, 이들에 한정되지 않는 것은 물론이다.
또, 본 실시예에서는, 발광 소자로서의 유기 EL 소자(45)가 매트릭스형으로 패턴 배열되어 이루어지는 유기 EL 디스플레이(1)에 본 발명을 적용한 경우를 예로 들어 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다.
예를 들면, 발광 소자는, 발광면으로부터 광을 출사하는 것이면, OLED나 LED 등이라도 상관없다.
또한, 발광 소자는, 반드시 복수의 발광 소자가 패턴 배열되어 있을 필요는 없고, 단일로 배치되어 사용되는 것이라도 된다. 이것은, 발광 소자가 패턴 배열되어 이루어지는 표시 장치 외에, 단수 또는 복수(예를 들면, 일렬 배치)의 발광 소자와 이에 부설된 오목 거울부를 구비하여 구성되는 발광 장치에도, 본 발명을 적용할 수 있음을 의미한다.
즉, 유기 EL 디스플레이(1)로 대표되는 표시 장치에 본 발명을 적용한 경우와 마찬가지로, 조명 기기로서 사용되는 발광 장치에 본 발명을 적용한 경우에도, 발광 소자의 발광면 주위에 세워져 설치되는 오목 거울부의 광 반사면을 구성하는 포물선의 회전 중심축을 오프셋시킴으로써, 유효 시각 범위 내의 휘도를 종래의 것보다 대폭 향상시키는 것이 가능해지고, 그 결과로서 저소비 전력이고, 또한 밝은 조명을 행하는 것이 실현 가능해진다.
이와 같은 유효 시각 범위 내의 휘도 향상은, 포물선의 회전 중심축을 오프셋 시켜 얻어지는 광 반사면 형상에 의해 실현되는 것이지만, 이 광 반사면 형상은 고차 비구면, 평면을 복수 개 조합하여 형성된 다각형, 또는 복수의 원추를 조합한 반사경 형상에 의해 근사한 것이라도 된다. 즉, 이들 근사 형상이라도, 그 형상 자체가 포물선의 회전 중심축을 오프셋 시켜 얻어지는 광 반사면 형상과 동일시할 수 있는 것이면, 상기한 광 반사면 형상의 경우와 마찬가지로, 유효 시각 범위 내의 휘도 향상이 실현 가능하다.
도 1은 유기 EL 디스플레이의 개략 구성예를 나타낸 설명도이다.
도 2는 유기 EL 디스플레이의 화소 회로 구성의 일례를 나타낸 설명도이다.
도 3은 표시 장치를 가지는 전자 기기의 일 구체예인 텔레비전을 나타낸 사시도다.
도 4는 표시 장치를 가지는 전자 기기의 일 구체예인 디지털 카메라를 나타낸 사시도다.
도 5는 표시 장치를 가지는 전자 기기의 일 구체예인 노트북형 퍼스널 컴퓨터를 나타낸 사시도다.
도 6은 표시 장치를 가지는 전자 기기의 일 구체예인 비디오 카메라를 나타낸 사시도다.
도 7은 표시 장치를 가지는 전자 기기의 일 구체예인 휴대 단말기 장치, 예를 들면, 휴대 전화기를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명이 적용된 유기 EL 디스플레이의 주요부 구성예를 나타낸 설명도이다
도 9는 본 발명이 적용된 유기 EL 디스플레이에서의 오목 거울부의 광 반사면의 형상의 구체예를 나타내는 설명도이다.
도 10은 본 발명이 적용된 유기 EL 디스플레이에서의 높은 각도 영역의 배광 성분 억제의 구체예를 나타내는 설명도이다.
도 11은 본 발명이 적용된 유기 EL 디스플레이에서의 오목 거울부의 광 반사 면의 형상의 구체예를 CPC와 비교하여 나타낸 설명도이다.
도 12는 본 발명이 적용된 유기 EL 디스플레이와 종래 구조 등의 광 추출의 에너지, 정면 휘도의 개선율, 휘도 시야각의 비교예를 나타내는 설명도이다.
도 13은 본 발명이 적용된 유기 EL 디스플레이의 2P 복제법에 따르는 제조 절차의 일 구체예를 나타내는 설명도이다.
도 14는 종래의 CPC 구조의 개요를 나타내는 설명도이다.
도 15는 종래의 CPC 구조에서의 배광 성분의 구체예를 나타내는 설명도이다.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
1: 유기 EL 디스플레이
36: 접착제층
37: 투명 기판
38: 오목 거울부
38a: 광 반사면
45: 유기 EL 소자
45a: 발광면

Claims (7)

  1. 광을 출사하는 발광 소자, 및
    상기 발광 소자의 발광면 주위에 세워져 설치되어 상기 발광 소자로부터의 광을 반사하는 오목 거울부
    를 포함하고,
    상기 오목 거울부는, 포물선의 일부를 회전시켜 얻어지는 광 반사면을 가지고 있고,
    상기 발광 소자의 발광면 및 상기 오목 거울부의 반사면은 광 투과 부재층으로 덮여 있고,
    상기 회전의 중심축은, 상기 포물선의 일부와 상기 포물선의 초점을 연결하는 선분의 중점(中点)보다도 상기 포물선의 측(side)을 통과하는 위치에 설정되어 있는,
    발광 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 포물선은, 그 대칭축에, 상기 광 투과 부재층의 광 출사 측의 계면(界面)에서의 임계각에 대응하는 경사가 부여되어 있는, 발광 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 회전의 중심축의 통과 위치의 상기 중점으로부터의 오프셋 양이, 상기 광 투과 부재층의 광 출사 측으로부터의 출사광의 원하는 배광 분포에 기초하여 설정되어 있는, 발광 장치.
  4. 광을 출사하는 복수의 발광 소자가 소정의 규칙으로 배열되어 있는 동시에,
    각 발광 소자에 대응하여 해당 발광 소자의 발광면 주위에 해당 발광 소자로부터의 광을 반사하는 오목 거울부가 세워져 설치되어 있고,
    또한 상기 오목 거울부는, 포물선의 일부를 회전시켜 얻어지는 광 반사면을 가지고 있으며,
    상기 발광 소자의 발광면 및 상기 오목 거울부의 반사면은 광 투과 부재층으로 덮여 있고,
    상기 회전의 중심축은, 상기 포물선의 일부와 상기 포물선의 초점을 연결하는 선분의 중점보다도 상기 포물선의 측을 통과하는 위치에 설정되어 있는,
    표시 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 포물선은, 그 대칭축에, 상기 광 투과 부재층의 광 출사 측의 계면에서의 임계각에 대응하는 경사가 부여되어 있는, 표시 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 회전의 중심축의 통과 위치의 상기 중점으로부터의 오프셋 양이, 상기 광 투과 부재층의 광 출사 측으로부터의 출사광의 원하는 배광 분포에 기초하여 설정되어 있는, 표시 장치.
  7. 광을 출사하는 복수의 발광 소자가 소정의 규칙으로 배열되어 있는 동시에, 각 발광 소자에 대응하여 해당 발광 소자의 발광면 주위에 해당 발광 소자로부터의 광을 반사하는 오목 거울부가 세워져 설치되어 이루어지고, 상기 발광 소자의 발광면 및 상기 오목 거울부의 반사면은 광 투과 부재층으로 덮여 있는, 표시 장치의 제조 방법으로서,
    상기 오목 거울부의 광 반사면이, 포물선의 일부를 회전시켜 얻어지는 형상으로 형성되어 있는 동시에,
    상기 회전의 중심축이, 상기 포물선의 일부와 상기 포물선의 초점을 연결하는 선분의 중점보다도 상기 포물선의 측을 통과하는 위치에 설정되어 있는,
    표시 장치의 제조 방법.
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