KR101584373B1 - 표시 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 표시 장치는 복수의 화소가 전체로서 매트릭스형상으로 배치된 한 쌍의 기판과, 상기 한 쌍의 기판중의 하나의 기판상에 있어서, 각 화소에 대응하는 영역에 형성된 자발광형의 발광 소자와, 상기 한 쌍의 기판중의 다른 기판상에 있어서, 각 화소 사이에 대응하는 영역에 형성된 블랙 매트릭스층을 구비하고, 상기 화소는, R(Red : 적), G(Green : 녹) 또는 B(Blue : 청)에 대응하는 화소에 의해 구성됨과 함께, 상기 R, G, B에 대응하는 화소끼리에서 화소의 크기가 서로 다르고, (1)식 및 (2)식, 또는 이하의 (1)식 및 (3)식을 충족시키는 것을 특징으로 한다.
표시 장치
Description
본 발명은 예를 들면 유기 EL(ElectroLuminescence) 소자 등의 자발광형(self-luminous)의 발광 소자를 구비한 표시 장치에 관한 것이다.
표시 장치에 있어서, 휘도의 시야각 특성은 표시 화질을 현저히 저하시키는 요인이다. 일반적으로 유기 EL 소자 등의 자발광형의 발광 소자(자발광 소자)에서는, 완전 확산 또는 공진기 구조의 마이크로 캐비티 효과 등에 의해, 정면 방향이 취출효율을 올리기 위한 소자 구조로 되어 있다. 즉, 발광부는 완전 확산 광원에 가깝게 설계되게 되어 있기 때문에, 발광 자체는, 휘도의 시야각 특성에 대해 유리하다고 한다.
그런데, 이와 같은 자발광 소자를 이용하여 표시 장치를 구성하는 경우, 고 콘트라스트를 실현하기 위해, 외광의 백 플레인(한 쌍의 기판중의, 표시면이란 반대측의 기판)으로부터의 반사를 억제하는 목적으로 블랙 매트릭스층을 마련하는 경우가 있다. 또한, 고콘트라스트에 더하여 색 순도를 향상시키기 위해, 컬러 필터와 일체화된 구조의 블랙 매트릭스층을 마련하는 경우가 있다.
여기서, 종래, 이와 같은 블랙 매트릭스층을 마련하도록 한 자발광형의 표시 장치에서는, 한 쌍의 기판중의 백 플레인하게 대향하도록 설치된 기판상에, 블랙 매트릭스층을 설치하도록 되어 있다. 이것은 백 플레인상에 블랙 매트릭스층을 형성하는데는, 내열성이나 신뢰성이 발광 소자에 요구되는데, 현재 상태로서는, 그와 같은 재료는 전무함에 의한다. 그 때문에, 블랙 매트릭스층은 대향 기판측에 형성하는 것이 거의 필수로 되어 있다.
따라서 백 플레인과, 블랙 매트릭스층이 형성된 대향 기판을 서로 얼라인먼트시켜서 접합할 때에, 발광부와 블랙 매트릭스층 사이에는, 접합용의 접착층(밀봉층) 및 보호층의 두께만큼의 간격이 생기게 된다. 일반적으로는, 발광부와 블랙 매트릭스층 사이의 거리는, 접착층과 보호층을 합쳐서, 30㎛ 정도이다.
또한, 이와 같은 자발광형의 발광층을 갖는 자발광형의 표시 장치의 한 예로서, 유기 EL 표시 장치를 들 수 있다(예를 들면, 일본국 특개2006-73219호 공보 참조).
그런데, 유기 EL 소자 등의 자발광 소자인 경우, 발광 자체는 완전 확산이라도, 발광부의 크기는 화소 피치 이하로 제한된다. 그 때문에, 차광성의 블랙 매트릭스층 등이 존재하는 경우, 경사 방향에서 화소을 보면, 이 블랙 매트릭스층에 의해 음영이 되는 부분이 발생한다. 그리고 이 음영이 되는 부분이 발광부에 걸림에 의해 차광 영역이 발생하고, 이 차광 영역의 크기에 응하여 휘도가 저하되어 버린다(휘도의 시야각 특성이 열화되어 버린다)는 문제가 있다. 또한, 마이크로 캐비티 효과를 이용한 발광 소자인 경우, 발광부의 배광 특성이 이것에 중첩됨에 의해, 휘도의 시야각 특성의 열화는 보다 현저한 것이 된다.
또한, 상기한 바와 같은 차광 현상은 유한의 크기를 갖는 자발광 소자를 구비한 표시 장치에 특유한 현상이고, 액정 패널과는 별체로 완전 확산 광원(백라이트 광원)을 배치하고 있는 액정 표시 장치에서는, 그와 같은 차광 현상은 생기지 않는다. 이것은 셀 갭이 얇은 액정 패널에서는, 완전 확산이면서 개구 영역보다도 큰 치수를 갖는 백라이트 광원을, 블랙 매트릭스층의 바로 아래에 형성된 가상적인 확산 광원으로 간주할 수 있기 때문이다. 그 결과, 액정 패널에서는, 휘도의 시야각 특성이 광원의 그것과 개략일치하고, 거의 문제로는 되지 않는다. 덧붙여서, 실제로 액정 표시 장치에 있어서 시야각 특성으로서 문제가 되어 있는 것은 액정 분자의 굴절율 이방성의 분광 특성에 의해 생기는, 콘트라스트의 저하와 그 파장 의존성에 의해 생기는 색 어긋남이다.
또한, 종래에는, 이와 같은 시야각 특성으로서 차광에 의한 휘도 저하 개선에 관한 제안은 이루어지고 있지 않았다. 예를 들면 상기 일본국 특개2006-73219호 공보에서는, 어느 화소로부터 인접 화소에 누출된 광이 임계각 이상의 각도로 공기와 유리의 계면에 입사함에 의해 생기는 혼색을 피하도록 한 것이 제안되어 있을 뿐으로 되어 있다.
또한, 유기 EL 소자 등의 자발광 소자인 경우, 그 발광색에 따라, 경시적인 소자의 열화의 정도가 다르다. 그 때문에, R(Red : 적), G(Green : 녹), B(Blue : 청)에 대응하는 화소 사이에서 동일한 개구율로 한 경우, 시간의 경과와 함께 각 색에서 휘도가 서로 달라 버려서, 색 어긋남 현상이 생긴다. 그래서, 종래, 각 색에 대응하는 화소 사이에서 개구율이 서로 다르도록 함과 함께, 표시 구동할 때의 전류 밀도를 색마다 조정함에 의해, 경시적인 열화 곡선(열화의 정도)을 각 색 사이에서 같은 정도가 되도록 하는 수법이 이용되고 있다.
그러나, 각 색에 대응하는 화소 사이에서 개구율이 서로 다르도록 한 경우, 개구 치수가 각 색에서 다르기 때문에, 비네팅의 상태도 각 색의 화소 사이에서 다르게 된다. 그 때문에, 각 색의 휘도(광강도 밸런스)가 시야각에 응한 다른 것이 되고, 이른바 색 어긋남 현상을 야기하여 버린다. 이와 같은 색 어긋남 현상이 생기면, 역시 표시 화질이 열화되어 버리게 된다.
본 발명은 이러한 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은 자발광형의 발광 소자를 구비한 표시 장치에 있어서, 표시 화질을 향상시키면서, 패널 전체의 장수명화를 도모하는 것이 가능한 표시 장치를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 제 1의 표시 장치는, 복수의 화소가 전체로서 매트릭스형상으로 배치된 한 쌍의 기판과, 이들 한 쌍의 기판중의 하나의 기판상에 있어서, 각 화소에 대응하는 영역에 형성된 자발광형의 발광 소자와, 상기 한 쌍의 기판중의 다른 기판상에 있어서, 각 화소 사이에 대응하는 영역에 형성된 블랙 매트릭스층을 구비한 것이다. 여기서, 상기 화소는, R(Red : 적), G(Green : 녹) 또는 B(Blue : 청)에 대응하는 화소에 의해 구성됨과 함께, 이들 R, G, B에 대응하는 화소끼리에서 화소의 크기가 서로 다르다. 또한, 이하의 (1)식 및 (2)식, 또는 이하의 (1)식 및 (3)식을 충족시키도록 되어 있다.
0.95≤(R, G, B에 대응하는 화소 사이에서의 (WLD/D)의 값의 상대비)≤1.05(WLD<WBM일 때) … (2)
0.95≤(R, G, B에 대응하는 화소 사이에서의 (WBM/D)의 값의 상대비)≤1.05(WLD≥WBM일 때) … (3)
단, WBM는 블랙 매트릭스층의 개구 치수를 WLD는 발광 소자의 발광 영역 치수를 D는 발광 소자와 블랙 매트릭스층 사이의 공기 길이를 각각 나타내고 있다.
본 발명의 제 1의 표시 장치에서는, 상기 (1)식을 충족시킴에 의해, 시야각이 0°부터 60°까지의 범위 내에서는, 블랙 매트릭스층에 의한 차광에 기인한 발 광 소자로부터의 표시광의 비네팅이 전혀 생기지 않는다. 또한, R, G, B에 대응하는 화소끼리에서 화소의 크기가 서로 다름에 의해, 이들 R, G, B에 대응하는 화소 사이에서 표시 구동할 때의 전류 밀도의 조정 등을 행함에 의해, 경시적인 열화의 정도가 서로 같은 정도가 될 수 있다. 또한, 상기 (2)식 또는 (3)식을 충족시킴에 의해, R, G, B에 대응하는 화소 사이에서의 비네팅 상태의 차이에 기인하는, 시야각에 응한 색 어긋남이 억제된다.
본 발명의 제 2의 표시 장치는, 복수의 화소가 전체로서 매트릭스형상으로 배치된 한 쌍의 기판과, 이들 한 쌍의 기판중의 하나의 기판상에 있어서, 각 화소에 대응하는 영역에 형성된 자발광형의 발광 소자와, 상기 한 쌍의 기판중의 다른 기판상에 있어서, 각 화소 사이에 대응하는 영역에 형성된 블랙 매트릭스층을 구비한 것이다. 여기서, 상기 화소는, R(Red : 적), G(Green : 녹) 또는 B(Blue : 청)에 대응하는 화소에 의해 구성됨과 함께, 이들 R, G, B에 대응하는 화소끼리에서 화소의 크기가 서로 다르다. 또한, 이하의 (4)식 내지 (7)식을 충족시키도록 되어 있다.
WLD<WBM … (5)
0.95≤(R, G, B에 대응하는 화소 사이에서의 (WLD/D)의 값의 상대비)≤1.05 … (7)
단, WBM는 블랙 매트릭스층의 개구 치수를 WLD는 발광 소자의 발광 영역 치수를 D는 발광 소자와 블랙 매트릭스층 사이의 공기 길이를 각각 나타내고 있다.
본 발명의 제 2의 표시 장치에서는, 상기 (4)식 내지 (6)식을 충족시킴에 의해, 블랙 매트릭스층의 개구 치수가 발광 소자의 발광 영역 치수보다도 큰 경우에 있어서, 시야각이 0°부터 60°까지의 범위 내에서, 블랙 매트릭스층에 의한 차광에 기인한 발광 소자로부터의 표시광의 비네팅이 생기고 있는 경우라도, 그와 같은 표시광의 비네팅의 비율이 50% 이하로 억제된다. 또한, R, G, B에 대응하는 화소끼리에서 화소의 크기가 서로 다름에 의해, 이들 R, G, B에 대응하는 화소 사이에서 표시 구동할 때의 전류 밀도의 조정 등을 행함에 의해, 경시적인 열화의 정도가 서로 같은 정도가 될 수 있다. 또한, 상기 (7)식을 충족시킴에 의해, R, G, B에 대응하는 화소 사이에서의 비네팅 상태의 차이에 기인하는, 시야각에 응한 색 어긋남이 억제된다.
본 발명의 제 3의 표시 장치는, 복수의 화소가 전체로서 매트릭스형상으로 배치된 한 쌍의 기판과, 이들 한 쌍의 기판중의 하나의 기판상에 있어서, 각 화소에 대응하는 영역에 형성된 자발광형의 발광 소자와, 상기 한 쌍의 기판중의 다른 기판상에 있어서, 각 화소 사이에 대응하는 영역에 형성된 블랙 매트릭스층을 구비한 것이다. 여기서, 상기 화소는, R(Red : 적), G(Green : 녹) 또는 B(Blue : 청)에 대응하는 화소에 의해 구성됨과 함께, 이들 R, G, B에 대응하는 화소끼리에서 화소의 크기가 서로 다르다. 또한, 이하의 (8)식 내지 (11)식을 충족시키도록 되어 있다.
WLD≥WBM … (9)
0.95≤(R, G, B에 대응하는 화소 사이에서의 (WBM/D)의 값의 상대비)≤1.05 … (11)
단, WBM는 블랙 매트릭스층의 개구 치수를 WLD는 발광 소자의 발광 영역 치수를 D는 발광 소자와 블랙 매트릭스층 사이의 공기 길이를 각각 나타내고 있다.
본 발명의 제 3의 표시 장치에서는, 상기 (8)식 내지 (10)식을 충족시킴에 의해, 블랙 매트릭스층의 개구 치수가 발광 소자의 발광 영역 치수 이하인 경우에 있어서, 시야각이 0°부터 60°까지의 범위 내에서, 블랙 매트릭스층에 의한 차광에 기인한 발광 소자로부터의 표시광의 비네팅이 생기고 있는 경우라도, 그와 같은 표시광의 비네팅의 비율이 50% 이하로 억제된다. 또한, R, G, B에 대응하는 화소끼리에서 화소의 크기가 서로 다름에 의해, 이들 R, G, B에 대응하는 화소 사이에서 표시 구동할 때의 전류 밀도의 조정 등을 행함에 의해, 경시적인 열화의 정도가 서로 같은 정도가 될 수 있다. 또한, 상기 (11)식을 충족시킴에 의해, R, G, B에 대응하는 화소 사이에서의 비네팅 상태의 차이에 기인하는, 시야각에 응한 색 어긋남이 억제된다.
본 발명의 제 1의 표시 장치에 의하면, 자발광형의 발광 소자와 블랙 매트릭스층을 마련함과 함께, 상기 (1)식을 충족시키도록 하였기 때문에, 시야각이 0°부터 60°까지의 범위 내에서는, 블랙 매트릭스층에 의한 차광에 기인한 발광 소자로부터의 표시광의 비네팅이 전혀 생기지 않고, 휘도의 시야각 특성을 향상시킬 수 있다. 또한, R, G, B에 대응하는 화소끼리에서 화소의 크기가 서로 다르도록 하였기 때문에, 경시적인 열화의 정도를 서로 같은 정도로 할 수 있다. 또한, 상기 (2)식 또는 (3)식을 충족시키도록 하였기 때문에, 시야각에 응한 색 어긋남을 억제할 수 있다. 따라서, 자발광형의 발광 소자를 구비한 표시 장치에 있어서, 표시 화질을 향상시키면서, 패널 전체의 장수명화를 도모하는 것이 가능해진다.
본 발명의 제 2의 표시 장치에 의하면, 자발광형의 발광 소자와 블랙 매트릭스층을 마련함과 함께, 상기 (4)식 내지 (6)식을 충족시키도록 하였기 때문에, 블랙 매트릭스층의 개구 치수가 발광 소자의 발광 영역 치수보다도 큰 경우에 있어서, 시야각이 0°부터 60°까지의 범위 내에서, 블랙 매트릭스층에 의한 차광에 기인한 발광 소자로부터의 표시광의 비네팅이 생기고 있는 경우라도, 그와 같은 표시광의 비네팅의 비율이 50% 이하로 억제되고, 휘도의 시야각 특성을 향상시킬 수 있다. 또한, R, G, B에 대응하는 화소끼리에서 화소의 크기가 서로 다르도록 하였기 때문에, 경시적인 열화의 정도를 서로 같은 정도로 할 수 있다. 또한, 상기 (7)식을 충족시키도록 하였기 때문에, 시야각에 응한 색 어긋남을 억제할 수 있다. 따라서, 자발광형의 발광 소자를 구비한 표시 장치에 있어서, 표시 화질을 향상시키면 서, 패널 전체의 장수명화를 도모하는 것이 가능해진다.
본 발명의 제 3의 표시 장치에 의하면, 자발광형의 발광 소자와 블랙 매트릭스층을 마련함과 함께, 상기 (8)식 내지 (10)식을 충족시키도록 하였기 때문에, 블랙 매트릭스층의 개구 치수가 발광 소자의 발광 영역 치수 이하인 경우에 있어서, 시야각이 0°부터 60°까지의 범위 내에서, 블랙 매트릭스층에 의한 차광에 기인한 발광 소자로부터의 표시광의 비네팅이 생기고 있는 경우라도, 그와 같은 표시광의 비네팅의 비율이 50% 이하로 억제되고, 휘도의 시야각 특성을 향상시킬 수 있다. 또한, R, G, B에 대응하는 화소끼리에서 화소의 크기가 서로 다르도록 하였기 때문에, 경시적인 열화의 정도를 서로 같은 정도로 할 수 있다. 또한, 상기 (11)식을 충족시키도록 하였기 때문에, 시야각에 응한 색 어긋남을 억제할 수 있다. 따라서, 자발광형의 발광 소자를 구비한 표시 장치에 있어서, 표시 화질을 향상시키면서, 패널 전체의 장수명화를 도모하는 것이 가능해진다.
이하, 본 발명의 실시의 형태에 관해 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 또한, 설명은 이하의 순서에 행한다.
1. 제 1의 실시의 형태(블랙 매트릭스층의 개구 치수가, 발광부의 발광 영역 치수보다도 큰 경우의 예)
2. 제 2의 실시의 형태(블랙 매트릭스층의 개구 치수가, 발광부의 발광 영역 치수 이하인 경우의 예)
3. 변형례
<1.제 1의 실시의 형태>
[표시 장치의 전체 구성례]
도 1은 본 발명의 제 1의 실시의 형태에 관한 표시 장치(유기 EL 표시 장치 1)의 단면 구성을 도시하는 것이다. 유기 EL 표시 장치(1)에서는, 예를 들면, 유리 등으로 이루어지는 구동용 기판(11)의 위에, 후술하는 복수의 발광부(16R, 16G, 16B)가, 각각 화소(10R, 10G, 10B)에서 매트릭스형상으로 배치되어 있다. 또한, 이 유기 EL 표시 장치(1)에는, 영상 표시용의 화소 구동 회로인 신호선 구동 회로나 주사선 구동 회로(도시 생략)가 형성되어 있다. 구체적으로는, 구동용 기판(11)과 대향 기판(15) 사이에서, 발광부(16R, 16G, 16B), 절연층(12), 보호층(13), 밀봉층(14), 컬러 필터층(17R, 17B, 17G) 및 블랙 매트릭스층(BM)이 구동용 기판(11)측으로부터 순서대로 적층되어 있다.
발광부(16R, 16G, 16B)는 각각, 화소(10R, 10G, 10G)에 대응하는 영역에 형성되어 있고, 적색 파장 영역, 녹색 파장 영역, 청색 파장 영역의 광을 발하는 자발광형의 발광 소자(유기 EL 소자)에 의해 구성되어 있다. 도 2는, 이 유기 EL 소자의 단면 구성을 상세히 도시한 것이다. 유기 EL 소자에서는, 구동용 기판(11)의 측부터, 상기 화소 구동 회로의 구동 트랜지스터(도시 생략), 제 1 전극(161), 유기층인 정공 주입층(162), 정공 수송층(163), 발광층(164) 및 전자 수송층(165), 및 제 2 전극(166)이 이 순서로 적층되어 있다. 이 중, 제 1 전극(161)은 양극으로서 기능하는 것이고, 제 2 전극(166)은 음극으로서 기능하는 것이다.
이와 같은 유기 EL 소자는, 질화 규소(SiNx) 등의 보호층(13)에 의해 피복되 고, 또한 이 보호층(13)상에 밀봉층(14)를 사이에 두고 유리 등으로 이루어지는 대향 기판(15)이 전면(whole surface)에 걸쳐서 서로 부착됨에 의해 밀봉되어 있다. 또한, 구동 트랜지스터는, 절연막(12)에 마련된 개구부(12-1)을 통하여 제 1 전극(161)에 전기적으로 접속되어 있다.
제 1 전극(161)은 예를 들면, ITO(인듐·주석 복합산화물)에 의해 구성되어 있다.
발광부(16R, 16G, 16B)에 있어서의 유기층은 상술한 바와 같이 제 1 전극(161)의 측부터 순서로, 정공 주입층(162), 정공 수송층(163), 발광층(164) 및 전자 수송층(165)를 적층한 구성을 갖고 있다. 단, 이 중, 발광층(164) 이외의 층은 필요에 응하여 마련하면 좋다. 또한, 이와 같은 유기층은 유기 EL 소자의 발광색에 의해 각각 구성이 달라도 좋다. 정공 주입층(162)는, 정공 주입 효율을 높이기 위한 것임과 함께, 리크를 방지하기 위한 버퍼층이다. 정공 수송층(163), 발광층(164)에의 정공 수송 효율을 높이기 위한 것이다. 발광층(164)는, 전계를 걸음에 의해 전자와 정공의 재결합이 일어나고, 광을 발생하는 것이다. 이 발광층(164)은 상세는 후술하는 바와 같이 전하 수송성을 갖는 호스트 재료와, 발광성을 갖는 도펀트 재료(게스트 재료)를 포함하고 있다. 전자 수송층(165)은 발광층(164)에의 전자 수송 효율을 높이기 위한 것이다. 또한, 전자 수송층(165)과 제 2 전극(166) 사이에, 예를 들면 두께가 0.3㎚ 정도이고, LiF, Li2O 등으로 이루어지는 전자 주입층(도시 생략)을 마련하여도 좋다.
발광부(16R)의 정공 주입층(162)은 예를 들면, 두께가 5㎚ 이상 300㎚ 이하이고, 4,4',4"-트리스(3-메틸페닐페닐아미노)트리페닐아민(m-MTDATA) 또는 4,4',4"-트리스(2-나프틸페닐아미노)트리페닐아민(2-TNATA)에 의해 구성되어 있다. 발광부(16R)의 정공 수송층(163)은 예를 들면, 두께가 5㎚ 이상 300㎚ 이하이고, 비스[(N-나프틸)-N-페닐]벤지딘(α-NPD)에 의해 구성되어 있다. 발광부(16R)의 발광층(164)는, 예를 들면, 두께가 10㎚ 이상 100㎚ 이하이고, 호스트 재료인 9,10-디-(2-나프틸)안트라센(ADN)(호스트 재료)에, 도펀트 재료인 2,6≡비스[4'≡메톡시디페닐아미노)스티릴]≡1,5≡디시아노나프탈렌(BSN)을 30 중량% 혼합함에 의해 구성되어 있다. 발광부(16R)의 전자 수송층(165)은 예를 들면, 두께가 5㎚ 이상 300㎚ 이하이고, 8≡히드록시퀴놀린알루미늄(Alq3)에 의해 구성되어 있다.
발광부(16G)의 정공 주입층(162)은 예를 들면, 두께가 5㎚ 이상 300㎚ 이하이고, m-MTDATA 또는 2-TNATA에 의해 구성되어 있다. 발광부(16G)의 정공 수송층(163)은 예를 들면, 두께가 5㎚ 이상 300㎚ 이하이고, α-NPD에 의해 구성되어 있다. 발광부(16G)의 발광층(164)은 예를 들면, 두께가 10㎚ 이상 100㎚ 이하이고, 호스트 재료인 ADN에, 도펀트 재료인 쿠마린6(Coumarin6)을 5체적% 혼합함에 의해 구성되어 있다. 발광부(16G)의 전자 수송층(165)은 예를 들면, 두께가 5㎚ 이상 300㎚ 이하이고, Alq3에 의해 구성되어 있다.
발광부(16B)의 정공 주입층(162)은 예를 들면, 두께가 5㎚ 이상 300㎚ 이하이고, m-MTDATA 또는 2-TNATA에 의해 구성되어 있다. 발광부(16B)의 정공 수송 층(163)은 예를 들면, 두께가 5㎚ 이상 300㎚ 이하이고, α-NPD에 의해 구성되어 있다. 발광부(16B)의 발광층(164)은 예를 들면, 두께가 10㎚ 이상 100㎚ 이하이고, 호스트 재료인 ADN에, 도펀트 재료인 4,4'≡비스[2≡{4≡(N,N≡디페닐아미노)페닐}비닐]비페닐(DPAVBi)을 2.5중량% 혼합함에 의해 구성되어 있다. 발광부(16B)의 전자 수송층(165)은 예를 들면, 두께가 5㎚ 이상 300㎚ 이하이고, Alq3에 의해 구성되어 있다.
제 2 전극(166)은 예를 들면, 두께가 5㎚ 이상 50㎚ 이하이고, 알루미늄(Al), 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 나트륨(Na) 등의 금속 원소의 단체 또는 합금에 의해 구성되어 있다. 그 중에서도, 마그네슘과 은의 합금(MgAg 합금), 또는 알루미늄(Al)과 리튬(Li)의 합금(AlLi 합금)이 바람직하다.
절연층(12)은 구동용 기판(11)의 표면을 평탄화하기 위한 것이고, 예를 들면, 폴리이미드 등의 유기 재료, 또는 산화 실리콘(SiO2) 등의 무기 재료에 의해 구성되어 있다.
보호층(13)은 발광부(16R, 16G, 16B) 내의 유기층에 수분 등이 침입하는 것을 방지하기 위한 것이고, 물 투과성과 및 물 흡수성이 낮은 재료에 의해 구성됨과 함께 충분한 두께를 갖고 있다. 또한, 보호층(13)은 발광층(164)에서 발생한 광에 대한 투과성이 높고, 예를 들면 80% 이상의 투과율을 갖는 재료에 의해 구성되어 있다. 이와 같은 보호층(13)은 예를 들면, 두께가 2㎛ 내지 3㎛ 정도이고, 무기 어모퍼스성의 절연성 재료에 의해 구성되어 있다. 구체적으로는, 어모퍼스 실리콘(α -Si), 어모퍼스 탄화 실리콘(α-SiC), 어모퍼스 질화 실리콘(α-Si1-xNx) 및 어모퍼스 카본(α-C)이 바람직하다. 이러한 무기 어모퍼스성의 절연성 재료는, 그레인을 구성하지 않기 때문에 투수성이 낮고, 양호한 보호층(13)이 된다. 또한, 보호층(13)은 ITO와 같은 투명 도전 재료에 의해 구성되어 있어도 좋다.
밀봉층(14)은 예를 들면 열 경화형 수지 또는 자외선 경화형 수지에 의해 구성되어 있다.
대향 기판(15)은 발광부(16R, 16G, 16B)의 제 2 전극(166)의 측에 위치하고 있고, 밀봉층(14)과 함께, 발광부(16R, 16G, 16B)를 밀봉하는 것이다. 대향 기판(15)은 발광부(16R, 16G, 16B)에서 발생한 광에 대해 투명한 유리 등의 재료에 의해 구성되어 있다. 이 대향 기판(15)에는, 예를 들면, 컬러 필터층(17R, 17G, 17B)이 마련되어 있다. 이로써, 발광부(16R, 16G, 16B)에서 발생한 광이 취출됨과 함께, 발광부(16R, 16G, 16B) 및 그 사이의 배선에서 반사된 외광이 흡수되고, 콘트라스트를 개선하도록 되어 있다. 이 대향 기판(15)에는 또한, 후술하는 블랙 매트릭스층(BM)이 마련되어 있다.
컬러 필터층은 적색 필터인 컬러 필터층(17R), 녹색 필터인 컬러 필터층(17G) 및 청색 필터인 컬러 필터층(17B)에 의해 구성되어 있고, 발광부(16R, 16G, 16B)에 대응하여, 각 화소에 배치되어 있다. 컬러 필터층(17R, 17G, 17B)은 각각 예를 들면 사각형 형상으로 간극 없이 형성되어 있다. 이들 컬러 필터층(17R, 17G, 17B)은 안료를 혼입된 수지에 의하여 각각 구성되어 있고, 안료를 선택함에 의해, 목적으로 하는 적색, 녹색 또는 청색의 파장역에서의 광투과율이 높고, 다른 파장역에서의 광투과율이 낮아지도록 조정되어 있다.
블랙 매트릭스층(BM)은 화소(10R, 10G, 10B) 사이에 대응하는 영역에 형성되어 있다. 이 블랙 매트릭스층(BM)은 화소(10R, 10G, 10B)의 표시 영역을 구획함과 함께, 각 색의 구역끼리의 경계에 있어서의 외광의 반사의 방지 및 화소 사이의 광 누출을 방지하고, 콘트라스트를 높이기 위한 것이다. 블랙 매트릭스층(BM)은 금속, 금속 산화물 및 금속 질화물의 박막층을 적층하여 구성되어 있다. 구체적으로는, 예를 들면, CrOx(x는 임의 수) 및 Cr의 적층으로 이루어지는 2층 크롬 블랙 매트릭스, 또는 반사율을 저감시킨 CrOx, CrNy 및 Cr(x, y는 임의 수)의 적층으로 이루어지는 3층 크롬 블랙 매트릭스 등에 의해 구성되어 있다.
[표시 장치에 있어서의 상세 구성례]
다음에, 도 1 내지 도 7을 참조하여, 본 발명이 특징적 부분의 구성 및 그것에 의한 작용·효과에 관해, 상세히 설명한다.
(비네팅이 전혀 생기지 않는 경우에 관해)
우선, 본 실시의 형태의 유기 EL 표시 장치(1)에서는, 발광 영역을 숨김에 의한 광이용 효율의 저하를 피하기 위해, 이하의 (21)식을 충족시키도록 되어 있다. 여기서, 도 1에 도시한 바와 같이 블랙 매트릭스층(BM)의 개구 치수를 WBM로 하고 있다. 또한, 발광부(16R, 16G, 16B)에 있어서의 유기 EL 소자의 발광 영역 치수를 WEL(발광 영역 치수(WLD)의 한 구체예에 대응)로 하고 있다. 또한, 발광부(16R, 16G, 16B)(유기 EL 소자)와 블랙 매트릭스층(BM) 사이의 수직 방향의 거리를 공기 길이으로 환산한 것을, D(=Σdi/ni)로 하고 있다. 즉, 유기 EL 표시 장치(1)에서는, 블랙 매트릭스층(BM)의 개구 치수(WBM)와 유기 EL 소자의 발광 영역 치수(WEL)의 대소 관계에서는, 블랙 매트릭스층(BM)의 개구 치수(WBM)의 쪽이 유기 EL 소자의 발광 영역 치수(WEL)보다도 크게 되어 있다. 또한, 이 블랙 매트릭스층(BM)의 개구 치수(WBM)와 유기 EL 소자의 발광 영역 치수(WEL)의 차분치(差分値)는, 대향 기판(15)와 구동용 기판(11)의 서로 겹친 때의 마진의 2배 이상으로 되어 있는 것이 바람직하다.
WBM-WEL>0 … (21)
여기서, 도 1에 도시한 바와 같이 유기 EL 표시 장치(1)에서의 표시 영상을, 대향 기판(15)에 대해 각도(α)(시야각(α))를 이루는 방향으로부터 공기중에서 관찰하였다고 한다. 이 경우, 스넬의 법칙에 의해, 블랙 매트릭스층(BM)에 의한 차광에 기인하여 발광부(16R, 16G, 16B)상에 형성되는 음영 영역의 길이(LS)는, 이하의 (22)식에 의해 표시된다. 또한, 이 음영 영역의 부분에 의해 실제로 차광되는 영역의 치수(LB)는, 이하의 (23)식에 의해 표시된다.
LS=D×tanα … (22)
LB=LS-(1/2)×(WBM-WEL)=D×tanα-0.5×(WBM-WEL) … (23)
따라서 이하의 (24)식을 충족시키도록 하면, 블랙 매트릭스층(BM)에 의한 차광에 기인하여 실제로 차광되는 영역이 없어진다. 이로써, 시야각이 0°부터 α까지의 범위 내에서는, 블랙 매트릭스층(BM)에 의한 차광에 기인한 유기 EL 소자로부터의 표시광(L)의 비네팅이 전혀 생기지 않게 된다. 또한, (24)식을 변형하면, (25)식과 같이 표시된다. 또한, 이들 (24), (25)식을 충족시키는 조건의 하나로서, 발광부(16R, 16G, 16B)상에 직접적으로 블랙 매트릭스층(BM)을 형성하는 경우를 들 수 있다.
LB=D×tanα-0.5×(WBM-WEL)≤0 … (24)
α≤tan-1((WBM-WEL)/(2×D)) … (25)
또한, 일반적인 표시 장치에서는, 시야각(α)=60°이상에서 비네팅이 발생하였다고 하여도, 실용상은 큰 문제로는 되지 않는다고 생각된다. 여기서, α=60°로 한 것은 한 예로서, 최적 시청 거리를 표시 장치의 폭의 2 배로 함과 함께 표시 화면의 정면부터 45°의 방향에 시청자가 있는 경우에 관해 생각하면, 시청자는, (45°±15°)의 각도 범위를 화각으로 하여 동시에 보는 것이 되기 때문이다. 이 경우, 최대각도인 60°는, 단순한 수식상의 결정이 아니고, 당업자에 있어서의 하나의 지표가 되는 각도라고 생각된다. 따라서(24), (25)식에서 α=60°를 대입하면, 이하의 (26)식이 성립되게 된다.
또한, 개구율이 작은 경우((WBM-WEL)의 값이 큰 경우), 보호층(13)이나 밀봉층(14)의 막두께가, 극단적으로 얇아지는 것을 의미한다. 따라서 전류 밀도 상승에 의한 수명 저하나 프로세스상의 내열성 등을 고려하면, 개구율은 가능한 한 큰((WBM-WEL)의 값이 가능한 한 작은) 편이 바람직하다.
이와 같은 유기 EL 표시 장치(1)에서는, 도시하지 않은 화소 구동 회로로부터 공급되는 구동 신호에 의해, 각 발광부(16R, 16G, 16B)에서의 유기 EL 소자에 있어서, 제 1 전극(161) 및 제 2 전극(166)의 사이에 구동 전류가 흐른다. 그 결과, 정공과 전자가 재결합하고, 발광층(164)에서 발광이 일어난다. 이 발광층(164)으로부터의 광은 제 2 전극(166), 보호층(13), 밀봉층(14), 컬러 필터층(17R, 17G, 17B) 및 대향 기판(15)를 투과하고, 표시 장치 외부로 취출된다. 이로써, 구동 신호에 의거한 영상 표시가 이루어진다.
여기서, 상기 (21)식 및 (26)식을 충족시킴에 의해, 시야각(α)이 0°부터 60°까지의 범위 내에서는, 블랙 매트릭스층(BM)에 의한 차광에 기인한 발광부(16R, 16G, 16B)(유기 EL 소자)로부터의 표시광(L)의 비네팅이 전혀 생기지 않는다.
단, 유기 EL 소자 등의 자발광 소자인 경우, 그 발광색에 의해, 경시적인 소자의 열화의 정도가 다르다. 그 때문에, R, G, B에 대응하는 화소 사이에서 동일한 개구율로 한 경우, 시간의 경과와 함께 각 색에서 휘도가 서로 달라 버려, 색 어긋남 현상이 생긴다.
그래서, 예를 들면 도 3에 도시한 화소(110R, 110G, 110B)와 같이 각 색에 대응하는 화소 사이에서, 개구율(화소의 크기)이 서로 다르도록 하는 것이 생각된다. 여기서는, 수직 방향(Y축방향)에 있어서의 블랙 매트릭스층(BM)의 개구 치수(LV)가 각 색 사이에서 서로 동일하게 되어 있는 한편, 수평 방향(X축방향)에 있어서의 블랙 매트릭스층(BM)의 개구 치수(LRH, LGH, LBH)가, 각 색 사이에서 서로 다르다(LRH<LGH<LBH). 이와 같이 구성한 경우, 표시 구동할 때의 전류 밀도를 색마다 조정함에 의해, 경시적인 열화 곡선(열화의 정도)을 각 색 사이에서 같은 정도가 되도록 하는 것이 가능해지기 때문이다.
그러나, 각 색에 대응하는 화소 사이에서 개구율이 서로 다르도록 한 경우, 개구 치수가 각 색에서 다르기 때문에, 비네팅의 상태도 각 색의 화소 사이에서 다르게 된다. 그 때문에, 예를 들면 도 4중의 부호 P100로 나타낸 바와 같이 각 색의 휘도(PR, PG, PB)(강도 밸런스)이 시야각에 응하여 다르게 되어, 이른바 색 어긋남 현상을 일으켜 버린다. 그리고, 이와 같은 색 어긋남 현상이 생기면, 상기 (21)식 및 (26)식을 충족시키도록 하여 휘도의 시야각 특성을 향상시켰다고 하여도, 표시 화질이 열화되어 버리게 된다.
그래서, 본 실시의 형태의 유기 EL 표시 장치(1)에서는, 우선, 상기한 바와 같이 경시적인 열화의 정도를 각 색 사이에서 서로 같은 정도로 하기 위해, 화소(10R, 10G, 10B)끼리에서 화소의 크기가 서로 다르도록 하고 있다. 그리고, 상기 (21)식 및 (26)식에 더하여, 또한 이하의 (27)식도 충족시키도록 되어 있다. 즉, 화소의 개구 형상 및 블랙 매트릭스층(BM) 사이의 공기 길이(D)(=Σdi/ni)중의 적어도 한쪽을 조정함에 의해, 시야각에 응한 휘도 저하의 비율을 각 색 사이에서 ±5% 이내로 억제하여, 색 어긋남 현상을 억제하도록 되어 있다. 이로써, 화소(10R, 10G, 10B) 사이에서의 비네팅 상태의 차이에 기인하는, 시야각에 응한 색 어긋남이 억제된다(예를 들면, 시야각(α)≤60°의 범위 내에서, 시야각 색도 어긋남(△uv)≤0.020을 충족시키게 된다).
0.95≤(화소(10R, 10G, 10B) 사이에서의 (WEL/D)의 값의 상대비)≤1.05
… (27)
구체적으로는, 예를 들면 도 5에 도시한 화소(10R, 10G, 10B)에서는, 블랙 매트릭스층(BM)과의 사이의 공기 길이(D)가 각 색 사이에서 서로 동일하게 되어 있다. 한편, 수직 방향(Y축방향)에 있어서의 블랙 매트릭스층(BM)의 개구 치수(LRV, LGV, LBV)는, 각 색 사이에서 서로 다르다(LRV<LGV<LBV). 또한, 수평 방향(X축방향)에 있어서의 블랙 매트릭스층(BM)의 개구 치수(LRH, LGH, LBH)는, 각 색 사이에서 서로 동일하게 되어 있다(LRH=LGH=LBH). 이로써, 수평 방향의 치수(LRH, LGH, LBH)가, 상기 (27)식을 충족시키도록 되어 있다. 이것은 일반적으로는 시청 방향은 수평 방향에 대한 시인성이 높은 것을 고려하여, 수직 방향에 따른 색 어긋남 현상을 발생시키는 한편, 수평 방향에 따른 색 어긋남 현상을 발생시키지 않도록 한 것이다.
또한, 예를 들면 도 6에 도시한 화소(10R, 10G, 10B)에서는, 블랙 매트릭스 층(BM) 사이의 공기 길이(D)가 각 색 사이에서 서로 동일하도록 되어 있다. 한편, 수평 방향(X축방향) 및 수직 방향(Y축방향)에 있어서의 블랙 매트릭스층(BM)의 개구 치수(LRH, LGH, LBH 및 LRV, LGV, LBV)가 어느것이나, 각 색 사이에서 서로 다르다(LRH<LGH<LBH, LRV<LGV<LBV). 그리고, 수평 방향의 치수(LRH, LGH, LBH)가, 상기 (27)식을 충족시키도록 되어 있다. 이로써, 수평 방향에 따른 색 어긋남 현상에 더하여, 수직 방향에 따른 색 어긋남 현상도가 저감된다.
(비네팅이 어느 정도 생기는 경우에 관해)
다음에, 시야각(α) 이하의 각도 범위 내에서, 블랙 매트릭스층(BM)에 의한 차광에 기인하여, 실제로 차광되는 영역이 존재하는 경우에 관해 고찰한다. 이것은 환언하면, 블랙 매트릭스층(BM)에 의한 차광에 기인한, 발광부(16R, 16G, 16B)(유기 EL 소자)로부터의 표시광(L)의 비네팅이 생기고 있는 경우인 것이다. 실제의 표시 장치의 대부분이 이 조건에 해당하고, 보다 현실에 입각한 해이라고 생각되기 때문이다. 이 경우, 상술한 (24)식 및 (25)식을 고려하면, 이하의 (28)식 및 (29)식이 성립되게 된다. 또한, 전술한 경우와 마찬가지로 (28), (29)식에서 α=60°를 대입하면, 이하의 (30)식이 성립되게 된다.
LB=D×tanα-0.5×(WBM-WEL)>0 … (28)
α>tan-1((WBM-WEL)/(2×D)) … (29)
여기서, 블랙 매트릭스층(BM)에 의한 차광에 기인한 표시광(L)의 비네팅의 비율(표시광(L)이 차광되는 비율)은 음영 영역의 부분에 의해 실제로 차광되는 영역의 치수(LB)와 유기 EL 소자의 발광 영역 치수(WEL)와의 비에 비례한다. 그 때문에, 이와 같은 표시광(L)의 비네팅의 비율은 이하의 (31)식에 의해 표시된다. 즉, 이 표시광(L)의 비네팅의 비율을 50% 이하로 하기 위해서는, 이하의 (32)식을 충족시키도록 하면 좋고, 이 (32)식을 (28)식을 이용하여 변형하면, 이하의 (33)식이 성립된다.
(표시광(L)의 비네팅의 비율)=(LB/WEL) … (31)
0.5≥(LB/WEL)≥0 … (32)
0.5×WBM≥D×tanα≥0.5×(WBM-WEL) … (33)
여기서, 상기한 바와 같이 표시광(L)의 비네팅이 생기는 경우에 있어서, 시야각(α)의 적용 범위를 생각하여 보면, 휴대 전화 등의 모바일 용도에서는 시야각(α)은 어느 정도 작아도 좋고, 한편, TV 등의 용도에서는 시야각(α)은 어느 정도 클 필요가 있다. 이 점을 고려하면, 시야각(α)의 적용 범위는 30° 내지 60°가 타당한 수치 범위이고, 이것을 (33)식에 적용하면, 이하의 (34)식이 성립된다.
이와 같은 유기 EL 표시 장치(1)에서는, 상기 (21)식, (30)식 및 (34)식을 충족시킴에 의해, 블랙 매트릭스층(BM)의 개구 치수(WBM)가 발광부(16R, 16G, 16B) 의 발광 영역 치수(WEL)보다도 큰 경우에 있어서, 이하의 것을 말할 수 있다. 즉, 시야각(α)이 0°부터 60°까지의 범위 내에서, 블랙 매트릭스층(BM)에 의한 차광에 기인한 유기 EL 소자로부터의 표시광(L)의 비네팅이 생기고 있는 경우라도, 그와 같은 표시광(L)의 비네팅의 비율이 50% 이하로 억제된다.
또한, 도 7은 유기 EL 표시 장치(1)에서의, 시야각(α)과 상대 휘도(시야각(α)=0°일 때의 휘도를 100%로 한 경우의 상대 휘도)와의 관계의 한 예를 도시한 것이다. 여기서는, 각 화소(10R, 10G, 10B)의 화소 피치를 100㎛로 하고 있다. 또한, 블랙 매트릭스층(BM)의 개구 치수(WBM)를 70㎛로 하고 있다. 또한, 발광부(16R, 16G, 16B)(유기 EL 소자)의 발광 영역 치수(WEL)를 60㎛로 하고 있다. 또한, 발광부(16R, 16G, 16B)와 블랙 매트릭스층(BM)과의 사이의 공기 길이(D)(=Σdi/ni)를 실 두께로 30㎛로 하고 있다. 여기서, 발광부(16R, 16G, 16B)와 블랙 매트릭스층(BM) 사이의 평균 굴절율(n)를 1.6으로 하면, 상기 (28)식에 의해, 블랙 매트릭스층(BM)에 의한 차광에 기인한 표시광(L)의 비네팅이 생기기 시작한 시야각(α)은 α=11.31°가 된다. 즉, 상당한 저각(底角) 영역부터 차광(표시광(L)의 비네팅)이 발생하기 시작함과 함께, α=45°에서는, 상대 휘도가 77.1%로 저하되어 있는 것을 알 수 있다.
또한, 이 경우도, 예를 들면 도 5 또는 도 6에 도시한 바와 같이 경시적인 열화의 정도를 각 색 사이에서 서로 같은 정도라고 하기 위해, 화소(10R, 10G, 10B) 사이에서 화소의 크기가 서로 다르게 되어 있다. 그리고, 상기 (21)식, (30) 식 및 (34)식에 더하여, 또한 전술한 (27)식도 충족시키도록 되어 있다. 이로써, 전술한 바와 마찬가지로, 화소(10R, 10G, 10B) 사이에서의 비네팅 상태의 차이에 기인하는, 시야각에 응한 색 어긋남이 억제된다(예를 들면, 시야각(α)≤60°의 범위 내에서, 시야각 색도 어긋남(△uv)≤0.020을 충족시키게 된다).
이상과 같이 본 실시의 형태에서는, 자발광형의 발광 소자인 유기 EL 소자(발광부(16R, 16G, 16B))와 블랙 매트릭스층(BM)을 마련함과 함께, 상기 (21)식 및 (26)식을 충족시키도록 한 경우에는, 시야각(α)이 0°부터 60°까지의 범위 내에서는, 블랙 매트릭스층(BM)에 의한 차광에 기인한 발광부(16R, 16G, 16B)(유기 EL 소자)로부터의 표시광(L)의 비네팅이 전혀 생기지 않고, 휘도의 시야각 특성을 향상시킬 수 있다. 또한, 화소(10R, 10G, 10B)끼리에서 화소의 크기가 서로 다르도록 하였기 때문에, 경시적인 열화의 정도를 서로 같은 정도로 할 수 있다. 또한, 상기 (27)식을 충족시키도록 하였기 때문에, 시야각에 응한 색 어긋남을 억제할 수 있다. 따라서, 자발광형의 발광 소자를 구비한 표시 장치에 있어서, 표시 화질을 향상시키면서, 패널 전체의 장수명화를 도모하는 것이 가능해진다.
또한, 자발광형의 발광 소자인 유기 EL 소자(발광부(16R, 16G, 16B))와 블랙 매트릭스층(BM)을 마련함과 함께, 상기 (21)식, (30)식 및 (34)식을 충족시키도록 한 경우에는, 블랙 매트릭스층(BM)의 개구 치수(WBM)가 발광부(16R, 16G, 16B)(유기 EL 소자)의 발광 영역 치수(WEL)보다도 큰 경우에 있어서, 시야각(α)이 0°부터 60°까지의 범위 내에서, 블랙 매트릭스층(BM)에 의한 차광에 기인한 유기 EL 소자로 부터의 표시광(L)의 비네팅이 생기고 있는 경우라도, 그와 같은 표시광(L)의 비네팅의 비율이 50% 이하로 억제되고, 휘도의 시야각 특성을 향상시킬 수 있다. 또한, 화소(10R, 10G, 10B)끼리에서 화소의 크기가 서로 다르도록 하였기 때문에, 경시적인 열화의 정도를 서로 같은 정도로 할 수 있다. 또한, 상기 (27)식을 충족시키도록 하였기 때문에, 시야각에 응한 색 어긋남을 억제할 수 있다. 따라서, 자발광형의 발광 소자를 구비한 표시 장치에 있어서, 표시 화질을 향상시키면서, 패널 전체의 장수명화를 도모하는 것이 가능해진다.
또한, 예를 들면 도 8에 도시한 유기 EL 표시 장치(1A)와 같이 발광부(16R, 16G, 16B)의 위치에 단차(段差)를 마련함에 의해, 블랙 매트릭스층(BM)과의 사이의 공기 길이(D)가 각 색 사이에서 서로 다르도록 하여도 좋다. 여기서는, (화소(10R)에서의 공기 길이(DR))<(화소(10G)에서의 공기 길이(DG))<(화소(10B)에서의 공기 길이(DB))가 되어 있다. 이와 같이 구성한 경우, 수평 방향(X축방향)이나 수직 방향(Y축방향)에 있어서의 블랙 매트릭스층(BM)의 개구 치수에 있어서 상기 (27)식을 충족시킬 수가 없는 경우에 유효하다. 또한, 이와 같이 공기 길이(D)가 각 색 사이에서 서로 다른 경우(예를 들면, 각 색 사이에서의 공기 길이(D)의 상대비가 ±5% 이내인 경우)에는, (27)식에서의 WEL의 값이 각 색 사이에서 서로 동등하게 되어 있도록 하여도 좋다. 또한, 도 8에 도시한 구성과, 도 5나 도 6에 도시한 구성을 조합시키도록 하여도 좋다.
또한, 예를 들면 도 9에 도시한 바와 같이 상기한 바와 마찬가지로 블랙 매 트릭스층(BM)과의 사이의 공기 길이(D)가 각 색 사이에서 서로 다르도록 함과 함께, 화소(10R, 10G, 10B) 사이의 개구 형상이 서로 상사(相似) 관계가 되도록 하여도 좋다. 이와 같이 구성한 경우, 전방위로부터의 비네팅에 의한 색도 시야각 특성을 억제하는 것이 가능해진다.
<2. 제 2의 실시의 형태>
다음에, 본 발명의 제 2의 실시의 형태에 관해 설명한다. 또한, 제 1의 실시의 형태에서의 구성 요소와 동일한 것에는 동일한 부호를 붙이고, 적절히 설명을 생략한다.
[표시 장치의 전체 구성례]
도 10은 본 실시의 형태에 관한 표시 장치(유기 EL 표시 장치(1B))의 단면 구성을 도시한 것이다. 이 유기 EL 표시 장치(1B)는, 제 1의 실시의 형태의 유기 EL 표시 장치(1)에 있어서, 블랙 매트릭스층(BM)의 개구 치수(WBM)가, 발광부(16R, 16G, 16B)의 발광 영역 치수(WEL)(발광 영역 치수(WLD)의 한 구체예에 대응) 이하가 되도록 한 것이다. 이것은 유기 EL 소자의 수명이나 소비 전력 등에, 그다지 문제가 생기지 않는 경우에 대응한다. 즉, 본 실시의 형태의 유기 EL 표시 장치(1B)에서는, 우선, 이하의 (35)식을 충족시키도록 되어 있다.
WBM-WEL≤0 … (35)
또한, 이 유기 EL 소자의 발광 영역 치수(WEL)와 블랙 매트릭스층(BM)의 개 구 치수(WBM)와의 차분치(WEL-WBM)인 오버랩량은 대향 기판(15)과 구동용 기판(11)을 서로 겹친 때의 마진의 2배 이상으로 되어 있는 것이 바람직하다. 또한, 본 실시의 형태에서는, 시야각(α)=0°의 위치에서도 앞쪽측의 차광이 발생하는 한편, 그 반대측의 숨겨저 있는 부분이 관측되게 된다. 따라서 블랙 매트릭스층(BM)에 의한 음영 영역의 부분이 유기 EL 소자와 블랙 매트릭스층(BM)의 오버랩 영역에 겹쳐저 있는 한은 사실상의 휘도 저하는 발생하지 않게 된다.
[표시 장치에 있어서의 상세 구성례]
(비네팅이 전혀 생기지 않는 경우에 관해)
따라서 본 실시의 형태의 유기 EL 표시 장치(1B)에서는, 블랙 매트릭스층(BM)에 의한 음영 영역의 부분이 상술한 유기 EL 소자와 블랙 매트릭스층(BM)과의 오버랩 영역에 겹쳐저 있도록 하면, 표시광(L)의 비네팅를 완전히 막을 수 있다. 즉, 제 1의 실시의 형태에서의 (24)식 및 (25)식을 고려하면, 이하의 (36)식이 성립되도록 하면 좋다. 이로써, 시야각이 0°부터 α까지의 범위 내에서는, 블랙 매트릭스층(BM)에 의한 차광에 기인한 유기 EL 소자로부터의 표시광(L)의 비네팅이 전혀 생기지 않게 된다.
α≤tan-1((WEL-WBM)/(2×D)) … (36)
또한, 제 1의 실시의 형태에서 기술한 바와 같이 일반적인 표시 장치에서는 시야각(α)=60°이상에서 비네팅이 발생하였다고 하여도, 실용상은 큰 문제로는 되지 않는다고 생각된다. 또한, 여기서 α=60°로 한 것도, 제 1의 실시의 형태에서 기술한 바와 마찬가지 이유에 의해, 단순한 수식상의 결정이 아니고, 당업자에 있어서의 하나의 지표가 되는 각도라고 생각되기 때문이다. 따라서 (36)식에서 α=60°를 대입하면, 이하의 (37)식이 성립되게 된다. 단, 이 경우도 제 1의 실시의 형태와 마찬가지로, 개구율이 작은 경우((WEL-WBM)의 값이 큰 경우), 보호층(13)이나 밀봉층(14)의 막두께가, 극단적으로 얇아지는 것을 의미하고 있다. 그 때문에, 전류 밀도 상승에 의한 수명 저하나 프로세스강의 내열성 등을 고려하면, 개구율은 가능한 한 큰((WEL-WBM)의 값이 가능한 한 작은) 편이 바람직하다.
이와 같은 유기 EL 표시 장치(1B)에서는, 상기 (35)식 및 (37)식을 충족시킴에 의해, 제 1의 실시의 형태와 마찬가지로, 이하의 것을 말할 수 있다. 즉, 시야각(α)이 0°부터 60°까지의 범위 내에서는, 블랙 매트릭스층(BM)에 의한 차광에 기인한 발광부(16R, 16G, 16B)로부터의 표시광(L)의 비네팅이 전혀 생기지 않는다.
또한, 본 실시의 형태의 유기 EL 표시 장치(1B)에서도, 상기 실시의 형태와 마찬가지로, 이하와 같은 구성으로 되어 있다. 즉, 경시적인 열화의 정도를 각 색 사이에서 서로 같은 정도로 하기 위해, 화소(10R, 10G, 10B)끼리에서 화소의 크기가 서로 다르게 되어 있다. 그리고, 상기 (35)식 및 (37)식에 더하여, 이하의 (38)식도 충족시키도록 되어 있다. 이로써, 제 1의 실시의 형태와 마찬가지로, 화소(10R, 10G, 10B) 사이에서의 비네팅 상태의 차이에 기인하는, 시야각에 응한 색 어긋남이 억제된다(예를 들면, 시야각(α)≤60°의 범위 내에서, 시야각 색도 어긋 남(△uv)≤0.020을 충족시키게 된다).
0.95≤(화소(10R, 10G, 10B) 사이에서의 (WBM/D)의 값의 상대비)≤1.05
… (38)
(비네팅이 어느 정도 생기는 경우에 관해)
다음에, 제 1의 실시의 형태와 마찬가지로, 시야각(α) 이하의 각도 범위 내에서, 블랙 매트릭스층(BM)에 의한 차광에 기인하고, 실제로 차광되는 영역이 존재하는 경우에 관해 고찰한다. 이것은 환언하면, 블랙 매트릭스층(BM)에 의한 차광에 기인한, 발광부(16R, 16G, 16B)로부터의 표시광(L)의 비네팅이 생기고 있는 경우인 것이다. 이 경우, 상술한 (37)식을 고려하면, 이하의 (39)식이 성립되게 된다. 또한, 전술한 경우와 마찬가지로 (39)식에서 α=60°를 대입하면, 이하의 (40)식이 성립되게 된다.
α>tan-1((WEL-WBM)/(2×D)) … (39)
여기서, 블랙 매트릭스층(BM)에 의한 차광에 기인한 표시광(L)의 비네팅의 비율(표시광(L)이 차광되는 비율)은 음영 영역의 부분에 의해 실제로 차광되는 영역의 치수(LB)와 블랙 매트릭스층(BM)의 개구 치수(WBM)와의 비에 비례한다. 그 때문에, 이와 같은 표시광(L)의 비네팅의 비율은 이하의 (41)식에 의해 표시된다. 즉, 이 표시광(L)의 비네팅의 비율을 50% 이하로 하기 위해서는, 이하의 (42)식을 충족시키도록 하면 좋고, 이 (42)식을 변형하면, 이하의 (43)식이 성립된다.
(표시광(L)의 비네팅의 비율)=(LB/WBM) … (41)
0.5≥(LB/WBM)≥0 … (42)
0.5×WEL≥D×tanα≥0.5×(WEL-WBM) … (43)
또한, 이 (43)식에 있어서, 제 1의 실시의 형태와 마찬가지로 하여, 시야각(α)의 적용 범위로서 타당한 수치 범위인 30° 내지 60°를 적용하면, 이하의 (44)식이 성립된다.
이와 같은 유기 EL 표시 장치(1B)에서는, 상기 (35)식, (40)식 및 (44)식을 충족시킴에 의해, 블랙 매트릭스층(BM)의 개구 치수(WBM)가 발광부(16R, 16G, 16B)의 발광 영역 치수(WEL) 이하인 경우에 있어서, 이하의 것을 말할 수 있다. 즉, 시야각(α)이 0°부터 60°까지의 범위 내에서, 블랙 매트릭스층(BM)에 의한 차광에 기인한 유기 EL 소자로부터의 표시광(L)의 비네팅이 생기고 있는 경우라도, 그와 같은 표시광(L)의 비네팅의 비율이 50% 이하로 억제된다.
또한, 이 경우도, 경시적인 열화의 정도를 각 색 사이에서 서로 같은 정도라고 하기 위해, 화소(10R, 10G, 10B)끼리에서 화소의 크기가 서로 다르게 되어 있다. 그리고, 상기 (35)식, (40)식 및 (44)식에 더하여, 또한 전술한 (38)식도 충족시키도록 되어 있다. 이로써, 전술한 바과 마찬가지로, 화소(10R, 10G, 10B) 사이 에서의 비네팅 상태의 차이에 기인하는, 시야각에 응한 색 어긋남이 억제된다(예를 들면, 시야각(α)≤60°의 범위 내에서, 시야각 색도 어긋남(△uv)≤0.020을 충족시키게 된다).
이상과 같이 본 실시의 형태에서는, 자발광형의 발광 소자인 유기 EL 소자(발광부(16R, 16G, 16B))와 블랙 매트릭스층(BM)을 마련함과 함께, 상기 (35)식 및 (37)식을 충족시키도록 한 경우에는, 시야각(α)이 0°부터 60°까지의 범위 내에서는, 블랙 매트릭스층(BM)에 의한 차광에 기인한 발광부(16R, 16G, 16B)(유기 EL 소자)로부터의 표시광(L)의 비네팅이 전혀 생기지 않고, 휘도의 시야각 특성을 향상시킬 수 있다. 또한, 화소(10R, 10G, 10B)끼리에서 화소의 크기가 서로 다르도록 하였기 때문에, 경시적인 열화의 정도를 서로 같은 정도로 할 수 있다. 또한, 상기 (38)식을 충족시키도록 하였기 때문에, 시야각에 응한 색 어긋남을 억제할 수 있다. 따라서, 자발광형의 발광 소자를 구비한 표시 장치에 있어서, 표시 화질을 향상시키면서, 패널 전체의 장수명화를 도모하는 것이 가능해진다.
또한, 자발광형의 발광 소자인 유기 EL 소자(발광부(16R, 16G, 16B))와 블랙 매트릭스층(BM)을 마련함과 함께, 상기 (35)식, (40)식 및 (44)식을 충족시키도록 한 경우에는, 블랙 매트릭스층(BM)의 개구 치수(WBM)가 발광부(16R, 16G, 16B)(유기 EL 소자)의 발광 영역 치수(WEL) 이하인 경우에 있어서, 시야각(α)이 0°부터 60°까지의 범위 내에서, 블랙 매트릭스층(BM)에 의한 차광에 기인한 유기 EL 소자로부터의 표시광(L)의 비네팅이 생기고 있는 경우라도, 그와 같은 표시광(L)의 비네팅 의 비율이 50% 이하로 억제되고, 휘도의 시야각 특성을 향상시킬 수 있다. 또한, 화소(10R, 10G, 10B)끼리에서 화소의 크기가 서로 다르도록 하였기 때문에, 경시적인 열화의 정도를 서로 같은 정도로 할 수 있다. 또한, 상기 (38)식을 충족시키도록 하였기 때문에, 시야각에 응한 색 어긋남을 억제할 수 있다. 따라서, 자발광형의 발광 소자를 구비한 표시 장치에 있어서, 표시 화질을 향상시키면서, 패널 전체의 장수명화를 도모하는 것이 가능해진다.
또한, 본 실시의 형태의 화소(10R, 10G, 10B)에서도, 제 1의 실시의 형태에서 설명한 도 5나 도 6의 구성뿐만 아니라, 예를 들면 도 8에 도시한 유기 EL 표시 장치(1A)나, 도 9에 도시한 구성으로 하여도 좋다. 또한, 도 8에 도시한 바와 같이 공기 길이(D)가 각 색 사이에서 서로 다른 경우(예를 들면, 각 색 사이에서의 공기 길이(D)의 상대비가 ±5% 이내인 경우)에는, (38)식에서의 WBM의 값이 각 색 사이에서 서로와 동등하게 되어 있도록 하여도 좋다. 또한, 이 경우도, 도 5나 도 6의 구성과 조합시키도록 하여도 좋다.
<3. 변형례>
이상, 제 1 및 제 2의 실시의 형태를 들어서 본 발명을 설명하였지만, 본 발명은 이들의 실시의 형태로 한정되는 것이 아니고, 여러가지 변형이 가능하다.
예를 들면, 상기 실시의 형태에서는, 각 화소(10R, 10G, 10B)에서의 치수에 있어서, LRH<LGH<LBH 및 LRV<LGV<LBV로 되어 있는 경우에 관해 설명하였지만, 이 경우로는 한정되지 않는다. 즉, 각 화소(10R, 10G, 10B)에서의 치수의 크기의 순서(색마 다의 크기의 순서)는, 용도 등에 응하여 임의로 설정하는 것이 가능하다.
또한, 상기 실시의 형태에서는, 자발광형의 발광 소자를 구비한 자발광형의 표시 장치의 한 예로서, 유기 EL 소자를 발광부(16R, 16G, 16B)에서 구비한 유기 EL 표시 장치(1, 1A, 1B)를 들어서 설명하였지만, 본 발명이 적용되는 것은 이것으로는 한정되지 않는다. 즉, 본 발명은 예를 들면, 자발광형의 발광 소자로서 무기 EL 소자를 구비한 무기 EL 표시 장치나, FED(Field Emission Display ; 전계 방출 디스플레이) 등의, 다른 자발광형의 표시 장치에도 적용하는 것이 가능하다.
본 발명은 JP2008-291352호(2008년 11월 13일자 출원)에 대한 우선권 주장출원이다.
이상 본 발명을 상기 실시예에 입각하여 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시예의 구성에만 한정되는 것이 아니고, 특허청구의 범위의 각 청구항의 발명의 범위 내에서 당업자라면 행할 수 있는 각종 변형, 수정을 포함하는 것은 물론이다.
도 1은 본 발명의 제 1의 실시의 형태에 관한 표시 장치의 구성을 도시하는 단면도.
도 2는 도 1에 도시한 발광부의 상세 구성을 도시하는 단면도.
도 3은 색 어긋남 현상에 관해 설명하기 위한 비교예에 관한 화소 형상을 도시하는 평면도.
도 4는 도 3에 도시한 화소 형상의 경우에 있어서의 시야각과 상대 휘도와의 관계의 한 예를 도시하는 특성도.
도 5는 도 1에 도시한 화소 형상의 한 예를 도시하는 평면도.
도 6은 도 1에 도시한 화소 형상의 다른 예를 도시하는 평면도.
도 7은 도 1에 도시한 표시 장치에서의 시야각과 상대 휘도와의 관계의 한 예를 도시하는 특성도.
도 8은 제 1의 실시의 형태의 변형례에 관한 표시 장치의 구성을 도시하는 단면도.
도 9는 제 1의 실시의 형태의 다른 변형례에 관한 화소 형상을 도시하는 평면도.
도 10은 제 2의 실시의 형태에 관한 표시 장치의 구성을 도시하는 단면도.
Claims (12)
- 복수의 화소가 전체로서 매트릭스형상으로 배치된 한 쌍의 기판과,상기 한 쌍의 기판중의 하나의 기판상에 있어서, 각 화소에 대응하는 영역에 형성된 자발광형의 발광 소자와,상기 한 쌍의 기판중의 다른 기판상에 있어서, 각 화소 사이에 대응하는 영역에 형성된 블랙 매트릭스층을 구비하고,상기 화소는, R(Red : 적), G(Green : 녹) 또는 B(Blue : 청)에 대응하는 화소에 의해 구성됨과 함께, 상기 R, G, B에 대응하는 화소끼리에서 화소의 크기가 서로 다르고,이하의 (1)식 및 (2)식, 또는 이하의 (1)식 및 (3)식을 충족시키는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
0.95≤(상기 R, G, B에 대응하는 화소 사이에서의 (WLD/D)의 값의 상대비)≤1.05(WLD<WBM일 때) … (2)0.95≤(상기 R, G, B에 대응하는 화소 사이에서의 (WBM/D)의 값의 상대비)≤1.05(WLD≥WBM일 때) … (3)단,WBM : 상기 블랙 매트릭스층의 개구 치수WLD : 상기 발광 소자의 발광 영역 치수D : 상기 발광 소자와 상기 블랙 매트릭스층 사이의 공기 길이 - 제 1항에 있어서,상기 블랙 매트릭스층의 개구 치수(WBM) 및 상기 발광 소자의 발광 영역 치수(WLD)에 있어서, 수평 방향의 치수가, 상기 (2)식 또는 상기 (3)식을 충족시키는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
- 제 1항에 있어서,상기 R, G, B에 대응하는 화소 사이에 있어서, 상기 (2)식 또는 상기 (3)식에 있어서의, WLD 또는 WBM의 값이 서로 동등한 것을 특징으로 하는 표시 장치.
- 제 1항에 있어서,상기 발광 소자가 유기 EL 소자이고, 유기 EL 표시 장치로서 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
- 복수의 화소가 전체로서 매트릭스형상으로 배치된 한 쌍의 기판과,상기 한 쌍의 기판중의 하나의 기판상에 있어서, 각 화소에 대응하는 영역에 형성된 자발광형의 발광 소자와,상기 한 쌍의 기판중의 다른 기판상에 있어서, 각 화소 사이에 대응하는 영역에 형성된 블랙 매트릭스층을 구비하고,상기 화소는, R(Red : 적), G(Green : 녹) 또는 B(Blue : 청)에 대응하는 화소에 의해 구성됨과 함께, 상기 R, G, B에 대응하는 화소끼리에서 화소의 크기가 서로 다르고,이하의 (4)식 내지 (7)식을 충족시키는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
WLD<WBM … (5)
0.95≤(상기 R, G, B에 대응하는 화소 사이에서의 (WLD/D)의 값의 상대비)≤1.05 … (7)단,WBM : 상기 블랙 매트릭스층의 개구 치수WLD : 상기 발광 소자의 발광 영역 치수D : 상기 발광 소자와 상기 블랙 매트릭스층 사이의 공기 길이 - 제 5항에 있어서,상기 블랙 매트릭스층의 개구 치수(WBM) 및 상기 발광 소자의 발광 영역 치수(WLD)에 있어서, 수평 방향의 치수가, 상기 (7)식을 충족시키는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
- 제 5항에 있어서,상기 R, G, B에 대응하는 화소 사이에 있어서, 상기 (7)식에서의 WLD의 값이 서로 동등한 것을 특징으로 하는 표시 장치.
- 제 5항에 있어서,상기 발광 소자가 유기 EL 소자이고, 유기 EL 표시 장치로서 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
- 복수의 화소가 전체로서 매트릭스형상으로 배치된 한 쌍의 기판과,상기 한 쌍의 기판중의 하나의 기판상에 있어서, 각 화소에 대응하는 영역에 형성된 자발광형의 발광 소자와,상기 한 쌍의 기판중의 다른 기판상에 있어서, 각 화소 사이에 대응하는 영역에 형성된 블랙 매트릭스층을 구비하고,상기 화소는, R(Red : 적), G(Green : 녹) 또는 B(Blue : 청)에 대응하는 화소에 의해 구성됨과 함께, 상기 R, G, B에 대응하는 화소끼리에서 화소의 크기가 서로 다르고,이하의 (8)식 내지 (11)식을 충족시키는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
WLD≥WBM … (9)
0.95≤(상기 R, G, B에 대응하는 화소 사이에서의 (WBM/D)의 값의 상대비)≤1.05 … (11)단,WBM : 상기 블랙 매트릭스층의 개구 치수WLD : 상기 발광 소자의 발광 영역 치수D : 상기 발광 소자와 상기 블랙 매트릭스층 사이의 공기 길이 - 제 9항에 있어서,상기 블랙 매트릭스층의 개구 치수(WBM) 및 상기 발광 소자의 발광 영역 치수(WBM)에 있어서, 수평 방향의 치수가, 상기 (11)식을 충족시키는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
- 제 9항에 있어서,상기 R, G, B에 대응하는 화소 사이에 있어서, 상기 (11)식에서의 WBM의 값이 서로 동등한 것을 특징으로 하는 표시 장치.
- 제 9항에 있어서,상기 발광 소자가 유기 EL 소자이고, 유기 EL 표시 장치로서 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
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