KR20020091787A - Ｅｌ 디바이스, ｅｌ 디스플레이, ｅｌ 조명 장치 및이것을 이용한 액정 장치, 및 전자 기기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 복수의 EL 소자가 광투과성 기판의 한쪽 면상에 매트릭스 형상으로 배치되어 있으며, 한 쌍의 전극중 적어도 기판측에 위치하는 쪽의 전극은 광투과성 전극으로 형성되고, EL 소자의 주위에 격벽이 마련되어 있으며, EL 소자에 대하여 개별 통전 가능하게 되고, EL 소자에 통전시에 발광층에서 발광한 광이 기판측으로 방출되는 EL 디스플레이에 있어서, 기판의 다른쪽 면상에, 기판내로 입사한 발광층으로부터의 광중 적어도 일부의 전 반사(全反射)를 반복하는 광을 산란 및/또는 회절하여 외부로 출사하고, 다른 광을 약산란 및/또는 투과하여 외부로 출사하는 광학 수단을 마련한 것을 특징으로 한다.

Description

ＥＬ 디바이스, ＥＬ 디스플레이, ＥＬ 조명 장치 및 이것을 이용한 액정 장치, 및 전자 기기{EL DEVICE, EL DISPLAY, EL ILLUMINATION APPARATUS, AND LIQUID CRISTAL APPARATUS AND ELECTRONIC EQUIPMENT USING THEREOF}
본 발명은, EI 소자(electroluminescence 소자)를 구비한 EL 디바이스에 관한 것으로, 특히, 정면 방향의 휘도를 향상시킨 EL 디바이스, EL 디스플레이, EL 조명 장치 및 이것을 이용한 액정 장치, 및 전자기기에 관한 것이다. 또, 본 출원은, 일본국 특허출원(특원 2001-164896, 및 특원 2001-167308)에 근거하는 것으로, 해당 일본어 출원의 내용은 본원 명세서의 일부로서 포함된다.
EL 소자를 이용한 EL 디바이스의 일종으로 EL 디스플레이가 알려져 있다. 이하에 종래의 EL 디스플레이의 구성예의 개요를 도면을 참조하여 설명한다. 도 31은 종래의 EL 디스플레이의 예를 나타내는 모식 단면도.
종래의 EL 디스플레이는, 투명 기판(801)과, 이 투명 기판(801)의 한쪽의 면상에 마련된 EL 소자(812)로 개략구성되어 있다.
EL 소자(812)는, 인듐주석 산화물(IndiumTin0xide, 이하, ITO로 약칭한다) 등으로 이루어지며, 양극으로서 기능하는 투명 전극(813)과, 투명 전극(813)으로부터 정공을 주입하기 쉽게 하는 정공 수송층(814)과, EL 재료로 이루어지는 발광층(815)과, 음극으로서 기능하는 금속 전극(816)이 투명 기판(801)측으로부터 순서대로 적층되며, 발광층(815)을 사이에 두고 투명 전극(813)과 금속 전극(816)이 서로 대향하도록 배치되어 있다. 이러한 EL 소자(812)가 구비된 EL 디스플레이는, 투명 전극(813) 및 금속 전극(816)에 소정의 전류를 흘림으로써, 발광층(815)에서 광을 발광시키고, 발광층(815)으로부터의 광이 투명 전극(813) 및 투명 기판(801)을 투과하여, 투명 기판(801)측으로부터 EL 소자(812)의 외부로 방출되도록 되어 있다.
그런데 발광층(815)에서 발광한 광중에서 광각(廣角)(임계각 이상)으로 투명 전극(813)으로 출사된 광이나, 또는 이 투명 전극(813)을 통하여 투명 기판(801)으로 출사된 광은, 투명 전극(813)이나 투명 기판(801)내에서 전 반사(全反射)를 반복하며, 투명 기판(801)의 외부로 방출되지 않는다. 즉, 투명 전극(813)이나 투명 기판(801)으로 입사한 광이 광각(임계각 이상)인 경우는, 표시로서 이용되지 않기 때문에, 휘도가 낮다.
또, 굴절률 n1의 매질로부터 θ1의 각도로 입사한 광이 θ2의 굴절 각도로 굴절률 n2의 매질로 진행할 때에, θ1, θ2, n1, n2의 사이에 다음 관계(스넬의 법칙)
가 성립한다.
투명 기판(801)으로 입사한 광의 임계각을 구하기 위해서는, 투명 기판(801)으로서는 통상, 유리 기판이나, 아크릴 수지 등의 투명 수지가 이용되고 있기 때문에 n1=1.49∼1.6이며, 공기의 굴절률이 1이므로 n2=1이며, 입사광이 임계각인 경우의 투과광이 투명 기판(801)의 표면과 평행하게 될 때의 투명 기판(801)의 법선 방향(H)로부터의 각도 θ2가 90°인 것으로부터 θ1은 약 40°이며, 따라서 투명 기판(801)으로 입사한 광의 임계각은 약 40°정도이다.
여기서, 종래의 EL 디스플레이에 있어서는, 도 31에 나타낸 바와 같이 투명 기판(801)의 EL 소자(812)가 마련된 측의 면과는 반대측의 면상에, 예컨대 두께 50∼200㎛의 토리아릴시아네트 등으로 이루어지는 기재에 금속산화물 입자를 충전재로서 분산시킨 등방적인 산란 특성을 갖는 산란층(820)을 형성하여, 투명 기판(801)으로 입사한 광(발광층(815)에서 발광한 광이 투명 기판(801)으로 출사된광)이 임계각 이상인 경우도 투명 기판(801)의 외부로 출력할 수 있도록 하고 있다.
그러나 상기한 바와 같은 산란층(820)이 마련된 종래의 EL 디스플레이에 있어서는, 도 31에 도시하는 바와 같이 투명 기판(801)으로 입사한 임계각 이상의 입사광(L10)을 등방적으로 산란(투과광(L11)이 등방적으로 산란)시켜, 투명 기판(801)의 외부로 출력하는 것이 가능하지만, 투명 기판(801)으로 입사한 임계각 미만의 입사광(L12)에 대하여도 등방적인 산란(투과광(L13)이 등방적으로 산란)이 발생하기 때문에, 넓은 시각으로 보았을 때의 휘도는 밝지만, 정면 방향(법선 방향 및 그 근방 방향)으로부터 보았을 때의 휘도가 낮고, 표시가 어둡게 되어 버린다고 하는 문제가 있었다.
또한, 투명 기판(801)으로 입사한 광이 임계각 이상인 경우라도 투명 기판(801)의 외부로 출력할 수 있도록 하는 다른 수단으로서는, 투명 기판(801)의 표면을 거칠게 하여 요철을 마련하는 방법이 있지만, 이 경우도 산란층(820)을 마련한 경우와 같이 정면 방향에서 보았을 때의 휘도가 낮고, 표시가 어둡게 되어 버린다고 하는 문제가 있었다.
또한, 투명 기판(801)의 표면에 요철을 마련한 것이나, 산란층(820)을 마련한 종래의 EL 디스플레이에 있어서도, 발광층(815)에서 발광한 광중 광각(임계각 이상)으로 투명 전극(813)으로 출사된 광이 이 투명 전극(813)내에서 전 반사를 반복하는 것을 방지할 수 없었다.
본 발명은, 상기의 사정에 비추어 이루어진 것으로서, 발광층에서 발광한 광중 좁은 각도(임계각 미만)로 광투과성 전극이나 광투과성 기판으로 입사하는 광은 저산란으로 외부로 방출할 수 있고, 또한 광각(임계각 이상)으로 광투과성 전극이나 광투과성 기판으로 입사하는 광을 외부로 방출할 수 있어, 정면 방향(법선 방향 및 그 근방 방향)의 휘도를 향상할 수 있는 EL 디바이스의 제공을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 이러한 정면 방향의 휘도를 향상시킨 EL 디바이스를 EL 디스플레이로 이용하는, 밝은 표시가 얻어지며, 표시품질을 향상시킬 수 있는 EL 디스플레이의 제공을 다른 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 이러한 정면 방향의 휘도를 향상시킨 EL 디바이스를 EL 조명 장치로서 이용하는 것을 다른 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 이러한 정면 방향의 휘도를 향상시킨 EL 조명 장치를 갖춘 액정 장치의 제공을 다른 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 정면 방향의 휘도를 향상시킨 EL 디스플레이 또는 EL 조명 장치를 이용한 액정 장치를 표시 수단으로서 구비한 전자 기기를 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
도 1은 본 발명의 EL 디바이스를 EL 디스플레이에 적용한 제 1 실시형태의 설명도로서, 기판측에서 본 평면도.
도 2는 도 1의 EL 디스플레이의 일부를 나타낸 개략단면도로서, 도 1의 A-A'단면도.
도 3는 도 1의 EL 디스플레이의 요부를 나타낸 도로서, 1개의 EL 소자 및 이것의 주변 부분을 나타낸 모식 확대 단면도.
도 4는 도 1의 EL 디스플레이에 구비된 광학 수단의 작용을 나타내는 모식도.
도 5는 도 1의 EL 디스플레이에 구비된 광학 수단의 다른 작용을 나타내는 모식도.
도 6은 본 실시형태에서 이용되는 광학 수단과 이것을 구성하는 광학 필름의 광학 특성을 도시한 도면.
도 7은 평행선 투과율을 측정할 때의 광학 수단과 광원과 수광부의 위치관계를 나타내는 설명도.
도 8은 광학 수단에 대한 입사광과 평행선 투과광, 확산 투과광, 및 후방 산란광과 전방 산란광의 관계를 나타내는 설명도.
도 9는 본 실시형태에서 이용되는 광학 수단을 구성하는 홀로그램 기술에 의해 제작된 광학 필름의 단면 구조예를 나타내는 모식도.
도 10은 도 9의 홀로그램기술에 의해 제작된 광학 필름을 이용할 목적으로 하는 광학 수단의 제작하는 방법을 나타내는 모식도.
도 11은 본 실시형태의 EL 디스플레이에 구비된 광학 수단의 산란 및/또는 회절 특성을 도시한 도면.
도 12는 본 발명의 EL 디바이스를 적용한 EL 조명 장치를 갖춘 액정 장치의 설명도로서, 도 12(a)는 반사형으로 사용시의 예를 나타내는 단면도이고, 도 12(b)는 투과형으로 사용시의 예를 나타내는 단면도.
도 13은 도 12의 액정 장치에 구비된 EL 조명 장치를 나타낸 모식 확대 단면도.
도 14는 본 발명의 EL 디바이스를 EL 디스플레이에 적용한 제 2 실시형태의 설명도로서, 기판측에서 본 평면도.
도 15는 도 14의 EL 디스플레이의 일부를 나타낸 개략단면도로서, 도 1의 A-A'단면도.
도 16은 도 14의 EL 디스플레이의 요부를 나타낸 도면으로서, 1개의 EL 소자 및 이것의 주변 부분을 나타낸 모식 확대 단면도.
도 17은 도 14의 EL 디스플레이에 구비된 광학 수단의 작용을 나타내는 모식도.
도 18은 도 14의 EL 디스플레이에 구비된 광학 수단의 다른 작용을 나타내는 모식도.
도 19는 본 실시형태에서 이용되는 광학 수단과 이것을 구성하는 광학 필름의 광학 특성을 도시한 도면.
도 20은 평행선 투과율을 측정할 때의 광학 수단과 광원과 수광부의 위치관계를 나타내는 설명도.
도 21은 광학 수단에 대한 입사광과 평행선 투과광, 확산 투과광, 및 후방 산란광과 전방 산란광의 관계를 나타내는 설명도.
도 22는 본 실시형태에서 이용되는 광학 수단을 구성하는 홀로그램 기술에 의해 제작된 광학 필름의 단면 구조예를 나타내는 모식도.
도 23은 도 22의 홀로그램 기술에 의해 제작된 광학 필름을 이용할 목적으로 하는 광학 수단의 제작하는 방법을 나타내는 모식도.
도 24는 본 실시형태의 EL 디스플레이에 구비된 광학 수단의 산란 및/또는 회절 특성을 도시한 도면.
도 25는 본 발명의 EL 디바이스를 적용한 EL 조명 장치를 갖춘 액정 장치의 설명도로서, 도 25(a)는 반사형으로 사용시의 예를 나타내는 단면도이고, 도 25(b)는 투과형으로 사용시의 예를 나타내는 단면도.
도 26은 도 25의 액정 장치에 구비된 EL 조명 장치를 나타낸 모식 확대 단면도.
도 27은 본 발명의 실시형태의 EL 디스플레이 또는 실시형태의 EL 조명 장치가 구비하는 액정 장치가 구비된 전자 기기의 예를 나타내는 것으로서, 도 27(a)는 휴대형 전화기를 나타내는 사시도이고, 도 27(b)는 휴대형 정보 처리 장치의 일례를 나타내는 사시도이며, 도 27(c)는 손목 시계형 전자 기기의 일례를 나타내는 사시도.
도 28(a)는 실시예의 광학 필름의 광학 특성을 나타내는 도, 도 28(b)는 도 28(a)의 광학 특성을 측정한 방향의 설명도.
도 29는 실시예의 광학 필름의 적층 방법의 설명도로서, 이 광학 필름을 적층하여 얻어진 광학 수단을 윗쪽으로부터 보았을 때의 지향성의 축의 위치관계를 도시한 도면.
도 30(a)는 실시예의 광학 필름의 광학 특성을 나타내는 도면이고, 도 30(b)는 도 30(a)의 광학 특성을 측정한 방향의 설명도.
도 31은 종래의 EL 디스플레이의 예를 나타내는 모식 단면도.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
1 : 기판 2, 5 : 전극
3 : 정공 수송층 8 : 격벽
10 : EL 소자 20 : 광학 수단
41 : 위상차판 42 : 편광판
상기 과제를 해결하기 위해서 본 발명의 EL 디바이스는, 그 제 1 형태로서, 발광층을 포함하는 적어도 하나의 유기층과 해당 유기층을 사이에 두고 서로 대향하는 한 쌍의 전극을 구비하는 복수의 EL 소자가 광투과성 기판의 한쪽 면상에 매트릭스 형상으로 배치되고, 상기 한 쌍의 전극중 적어도 광투과성 기판측에 위치하는 쪽의 전극은 광투과성 전극으로 형성되어, 상기 EL 소자에 대하여 개별 통전 가능하게 되어 있으며, 상기 EL 소자에 통전시에 상기 발광층에서 발광한 광이 상기 광투과성 기판측으로 방출되는 EL 디바이스에 있어서,
상기 광투과성 기판의 다른쪽 면상에 광학 수단이 마련되어 있으며, 해당 광학 수단은 상기 광투과성 기판내로 입사한 발광층으로부터의 광중 적어도 일부의 전 반사를 반복하는 광을 산란 및/또는 회절하여 외부로 출사하고, 다른 광을 약산란 및/또는 투과하여 외부로 출사하는 것을 특징으로 한다.
이러한 EL 디바이스에서는, 상기 광투과성 기판의 다른쪽의 면상에 상기한 바와 같은 구성의 광학 수단을 구비함으로써, 상기 광투과성 기판내로 입사한 발광층으로부터의 광중 적어도 일부의 전 반사를 반복하는 각도로 입사한 광(광각(임계각 이상)으로 광투과성 기판으로 입사한 광)을 산란 및/또는 회절하여 외부로 출사할 수 있으며, 또한 다른 광(좁은 각도(임계각 미만)로 광투과성 기판으로 입사한 광)을 약산란 및/또는 투과하여 외부로 출사할 수 있기 때문에, 등방적인 산란 특성을 갖는 산란층이나 투명 기판의 표면에 요철을 마련한 종래의 것에 비하여 정면 방향(법선 방향 및 그 근방)의 휘도를 향상할 수 있다.
즉, 본 발명의 EL 디바이스에서는, 광각(임계각 이상)으로 광투과성 기판으로 입사한 광의 적어도 일부에 대하여는 산란 및/또는 회절하고, 좁은 각도(임계각 미만)로 광투과성 기판으로 입사한 광에 대하여는 영향을 부여하지 않거나 또는 약영향으로 할 수 있는 광학 수단을 EL 소자의 지지 기판으로서의 광투광성 기판의 표면에 마련함으로써, 전 반사 조건을 회피함과 동시에 정면 방향(법선 방향 및 그 근방 방향)으로 거의 직선으로 출사되어 오는 광에 관해서는 산란하지 않도록 하여, 발광층에서 발광한 광을 외부로 효율적으로 나가도록 (방출)하고 있으며, 이것에 의해서 정면 방향의 휘도를 향상할 수 있다.
또한, 상기과제를 해결하기 위해서 본 발명의 EL 디바이스는, 그 제 2 형태로서, 발광층을 포함하는 적어도 하나의 유기층과 해당 유기층을 사이에 두고 서로 대향하는 한 쌍의 전극을 구비하는 EL 소자가 광투과성 기판의 한쪽의 면상에 배치되고, 상기 한 쌍의 전극중 적어도 광투과성 기판측에 위치하는 쪽의 전극은 광투과성 전극으로 형성되어, 상기 EL 소자에 대하여 통전 가능하게 되어 있고, 상기 EL 소자에 통전시에 상기 발광층에서 발광한 광이 상기 광투과성 기판측에 방출되는 EL 디바이스에 있어서,
상기 광투과성 기판의 다른쪽 면상에 광학 수단이 마련되고, 해당 광학 수단은 상기 광투과성 기판내로 입사한 발광층으로부터의 광중 적어도 일부의 전 반사를 반복하는 광을 산란 및/또는 회절하여 외부로 출사하고, 다른 광을 약산란 및/또는 투과하여 외부로 출사하는 것을 특징으로 한다.
이러한 구성의 EL 디바이스에 있어서도, 상기 광투과성 기판의 다른쪽의 면상에 상기한 바와 같은 구성의 광학 수단을 구비함으로써, 정면 방향(법선 방향 및 그 근방)의 휘도를 향상할 수 있다.
또한, 상기 제 1 또는 제 2 형태의 EL 디바이스에 있어서는, 상기 광학 수단은, 상기 광투과성 기판내로 입사한 발광층으로부터의 광중 임계각 이상의 입사광의 적어도 일부는 강산란하여 외부로 출사하고, 임계각 미만의 입사광은 약산란 또는 투과하여 외부로 출사할 수도 있다.
이러한 EL 디바이스에서는, 상기 광투과성 기판의 다른쪽의 면상에 상기한 바와 같은 구성의 광학 수단을 구비함으로써, 상기 광투과성 기판내로 입사한 발광층으로부터의 광중 임계각 이상의 입사광의 적어도 일부는 강산란하여 외부로 출사할 수 있으며, 또한 임계각 미만의 입사광은 약산란 또는 투과(무산란)하여 외부로 출사할 수 있기 때문에, 즉 전 반사 조건을 회피할 수 있음과 동시에 정면 방향(법선 방향 및 그 근방 방향)으로 거의 직선으로 출사되어 오는 광에 관해서는 될 수 있는 한 산란이 발생하지 않거나 또는 투과할 수 있기 때문에, 정면 방향의 휘도를 향상할 수 있다.
또한, 상기 광학 수단은, 상기 광투과성 기판내로 입사한 발광층으로부터의 광중 임계각 이상의 입사광의 적어도 일부는 회절하여 외부로 출사하고, 임계각 미만의 입사광은 투과하여 외부로 출사할 수도 있다.
이러한 EL 디바이스에서는, 상기 광투과성 기판의 다른쪽의 면상에 상기한바와 같은 구성의 광학 수단을 구비함으로써, 상기 광투과성 기판내로 입사한 발광층으로부터의 광중 임계각 이상의 입사광의 적어도 일부는 회절하여 외부로 출사할 수 있고, 임계각 미만의 입사광은 투과하여 외부로 출사할 수 있기 때문에, 즉 전 반사 조건을 회피할 수 있는 동시에 정면 방향(법선 방향 및 그 근방 방향)으로 거의 직선으로 출사되어 오는 광에 관해서는 투과할 수 있기 때문에, 정면 방향의 휘도를 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 광학 수단은, 상기 광투과성 기판내로 입사한 발광층으로부터의 광중 임계각 이상의 입사광의 적어도 일부는 강산란 및 회절하여 외부로 출사하고, 임계각 미만의 입사광은 약산란 및/또는 투과하여 외부로 출사할 수도 있다.
이러한 EL 디바이스에서는 상기 광투과성 기판의 다른쪽의 면상에 상기한 바와 같은 구성의 광학 수단을 구비함으로써, 상기 광투과성 기판내로 입사한 발광층으로부터의 광중 임계각 이상의 입사광의 적어도 일부는 강산란 및 회절하여 외부로 출사할 수 있고, 임계각 미만의 입사광은 약산란 및/또는 투과하여 외부로 출사할 수 있기 때문에, 즉 전 반사 조건을 회피할 수 있음과 동시에 정면 방향(법선 방향 및 그 근방 방향)으로 거의 직선으로 출사되어 오는 광에 관해서는 가능한 한 산란이 발생하든지, 및/또는 투과할 수 있기 때문에, 정면 방향의 휘도를 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 제 1 또는 제 2 형태의 EL 디바이스에 있어서는, 상기 광학 수단은, 상기 광투과성 기판내로 입사한 발광층으로부터의 광중 β1≥sin-1(1/m1)인 조건(식중, β1은 상기 광투과성 기판의 법선 방향으로부터의 경사각, 1은 공기의 굴절률, m1은 상기 광투과성 기판의 굴절률이다)을 만족하는 입사광의 적어도 일부는 산란 및/또는 회절하여 외부로 출사하고, β1<Sin-1(1/m1)인 조건을 만족하는 입사광은 약산란 및/또는 투과하여 외부로 출사할 수도 있다.
상기 광투과성 기판으로 입사한 광이 임계각 이상을 나타낼 때의 상기 광투과성 기판의 법선 방향으로부터의 경사각 β1의 값은, 상기의 스넬의 법칙(n1sinθ1=n2sinθ2)으로부터 계산할 수 있으며, n1=m1, 공기의 굴절률이 1이므로 n2=1, θ1=β1, 입사광이 임계각인 경우의 투과광이 광투과성 기판의 표면과 평행하게 될 때의 광투과성 기판의 법선 방향으로부터의 각도 θ2가 90°이므로, β1≥sin-1(1/m1)로 계산할 수 있다. 따라서, 상기 광학 수단은, 상기 광투과성 기판내로 입사한 발광층으로부터의 광중 β1≥sin-1(1/m1)인 조건을 만족하는 입사광중 적어도 일부는 산란 및/또는 회절할 수 있고, β1<sin-1(1/m1)의 조건을 만족하는 입사광은 약산란 및/또는 투과할 수 있는 것이면, 상기 광투과성 기판내로 입사한 발광층으로부터의 광중 전 반사를 반복하는 각도로 입사한 광(광각(임계각 이상)으로 광투과성 기판으로 입사한 광)의 적어도 일부를 산란 및/또는 회절하여 외부로 출사시킬 수 있으며, 또한 다른 광(좁은 각도(임계각 미만)로 광투과성 기판으로 입사한 광)을 약산란 및/또는 투과하여 외부로 출사할 수 있다.
상기 광학 수단은, 이것에 입사한 광이 강산란 및/또는 회절을 나타낼 때와약산란 및/또는 투과를 나타낼 때의 과도 상태는 약 10°로부터 20°정도의 범위이기 때문에, 상기 광투과성 기판으로 입사한 입사광의 임계각으로부터 10°정도 어긋난 범위의 각도의 입사광도 산란 및/또는 회절할 수 있도록 하여, 광학 수단을 최적화하는 것이 바람직하다.
따라서, 상기 광학 수단은, 상기 광투과성 기판내로 입사한 발광층으로부터의 광중 β1≥sin-1(1/m1)-1O°인 조건(식중, β1은 상기 광투과성 기판의 법선 방향으로부터의 경사각, 1은 공기의 굴절률, m1은 상기 광투과성 기판의 굴절률이다)을 만족하는 입사광의 적어도 일부는 산란 및/또는 회절하여 외부로 출사하고, β1<sin-1(1/m1)-1O°인 조건을 만족하는 입사광은 약산란 및/또는 투과하여 외부로 출사하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 광학 수단은, 상기 광투과성 기판내로 입사한 발광층으로부터의 광중 β1≥40°인 조건(식중, β1은 상기 광투과성 기판의 법선 방향으로부터의 경사각)을 만족하는 입사광의 적어도 일부는 강산란 및/또는 회절하여 외부로 출사하고, β1=0인 조건을 만족하는 입사광은 약산란 및/또는 투과하여 외부로 출사할 수도 있다.
광투과성 기판으로 입사한 광이 임계각 이상을 나타낼 때의 상기 광투과성 기판의 법선 방향으로부터의 경사각 β1의 구체적인 값(기산 값)을 구하기 위해서는, 상기 광투과성 기판으로서는, 유리 기판이나, 아크릴 수지 등의 투명 수지를 이용할 수 있고, 이들의 굴절률은 1.49∼1.6(n1=1.49∼1.6)이며, 공기의 굴절률이1(n2=1)이며, 입사광이 임계각인 경우의 투과광이 광투과성 기판의 표면과 평행하게 되는 때의 광투과성 기판의 법선 방향으로부터의 각도 θ2가 90°이기 때문에, 상기의 스넬의 법칙에 의해 θ1은 약 4O°이며, 따라서 광투과성 기판으로 입사한 광의 임계각 β1은 약 40°정도이다.
따라서, 상기 광학 수단은, 상기 광투과성 기판내로 입사한 발광층으로부터의 광중 β1≥40°인 조건을 만족하는 입사광의 적어도 일부는 강산란 및/또는 회절할 수 있고, β1=0인 조건을 만족하는 입사광은 약산란 및/또는 투과할 수 있는 것이면, 상기 광투과성 기판내로 입사한 발광층으로부터의 광중 전 반사를 반복하는 각도로 입사한 광(광각(임계각 이상)으로 광투과성 기판으로 입사한 광)이 적어도 일부를 강산란 및/또는 회절하여 외부로 출사시킬 수 있으며, 또한 정면 방향(법선 방향)으로 거의 직선으로 출사되어 오는 광을 약산란 및/또는 투과하여 외부로 출사시킬 수 있다.
또한, 상기 광학 수단은, 상기 광투과성 기판내로 입사한 발광층으로부터의 광중 β1≥40°인 조건(식중, β1은 상기 광투과성 기판의 법선 방향으로부터의 경사각)을 만족하는 입사광의 적어도 일부는 산란 및/또는 회절하여 외부로 출사하고, β1<40°인 조건을 만족하는 입사광은 약산란 및/또는 투과하여 외부로 출사하는 것이 바람직하다. 상기 광학 수단이 이러한 조건을 만족하는 것이라면, 상기 광투과성 기판내로 입사한 발광층으로부터의 광중 전 반사를 반복하는 각도로 입사한 광(광각(임계각 이상)으로 광투과성 기판으로 입사한 광)의 적어도 일부를 강산란 및/또는 회절하여 외부로 출사할 수 있으며, 임계각 미만의 입사광을 약산란및/또는 투과하여 외부로 거의 출사시킬 수 있다.
또한, 상기 제 1 또는 제 2 형태의 EL 디바이스에 있어서는, 상기 광학 수단은, 상기 발광층으로부터 상기 광투과성 기판을 통하여 해당 광학 수단으로 입사한 광중 β2≥sin-1(1/m2)인 조건(식중, β2는 상기 광학 수단의 법선 방향으로부터의 기울기이고, 1은 공기의 굴절률, m2는 광학 수단의 굴절률이다)을 만족하는 입사광의 적어도 일부는 산란 및/또는 회절하여 외부로 출사하고, β2<sin-1(1/m2)인 조건을 만족하는 입사광은 약산란 및/또는 투과하여 외부로 출사할 수도 있다.
상기 광학 수단으로 입사한 광이 임계각 이상을 나타낼 때의 상기 광학 수단의 법선 방향으로부터의 경사각 β2의 값은, 상기의 스넬의 법칙(n1sinθ1= n2sinθ2)으로부터 계산할 수 있으며, n1= m2, 공기의 굴절률이 1이므로 n2=1, θ1=β2, 입사광이 임계각인 경우의 투과광이 광투과성 기판의 표면과 평행하게 될 때의 광투과성 기판의 법선 방향으로부터의 각도 θ2가 90°이므로, β2≥sin-1(1/m2)로 계산할 수 있다. 따라서, 상기 광학 수단은, 상기 발광층으로부터 상기 광투과성 기판을 통하여 해당 광학 수단으로 입사한 광중 β2≥sin-1(1/m2)인 조건을 만족하는 입사광의 적어도 일부는 산란 및/또는 회절할 수 있고, β2<sin-1(1/m2)인 조건을 만족하는 입사광은 약산란 및/또는 투과할 수 있는 것이면, 상기 발광층으로부터 상기 광투과성 기판을 통하여 해당 광학 수단으로 입사한 광중 전 반사를 반복하는 각도로 입사한 광(광각(임계각 이상)으로 광학 수단으로 입사한 광)의 적어도 일부를 산란 및/또는 회절하여 외부로 출사시킬 수 있으며, 또한 다른 광(좁은 각도(임계각 미만)로 광학 수단에 입사한 광)을 약산란 및/또는 투과하여 외부로 출사할 수 있다.
상기 발광층으로부터 상기 광투과성 기판을 지나서 상기 광학 수단으로 입사한 입사광이 상기 광학 수단에 의해 강산란 및/또는 회절을 나타낼 때와 약산란을 나타낼 때의 각도의 과도 상태는 약 10°로부터 20°정도의 범위이기 때문에, 상기 광투과성 기판을 지나서 상기 광학 수단으로 입사한 입사광의 임계각으로부터 10° 정도 어긋난 범위의 각도의 입사광도 산란 및/또는 회절할 수 있도록 하여, 광학 수단을 최적화하는 것이 바람직하다.
따라서, 상기 광학 수단은, 상기 발광층으로부터 상기 광투과성 기판을 거쳐 해당 광학 수단으로 입사한 광중 β2≥sin-1(1/m2)-10°인 조건(식중, β2는 상기 광학 수단의 법선 방향으로부터의 경사각, 1은 공기의 굴절률, m2는 광학 수단의 굴절률이다)을 만족하는 입사광의 적어도 일부는 산란 및/또는 회절하여 외부로 출사하고, β2<sin-1(1/m2)-10°인 조건을 만족하는 입사광은 약산란 및/또는 투과하여 외부로 출사하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 광학 수단은, 상기 발광층으로부터 상기 광투과성 기판을 거쳐 해당 광학 수단으로 입사한 광중 β2≥40°인 조건(식중, β2는 상기 광학 수단의 법선 방향으로부터의 경사각)을 만족하는 입사광의 적어도 일부는 강산란 및/또는 회절하여 외부로 출사하고, β2=0°인 조건을 만족하는 입사광은 약산란 및/또는투과하여 외부로 출사할 수도 있다.
상기 발광층으로부터 상기 광투과성 기판을 거쳐 해당 광학 수단으로 입사한 광이 임계각 이상을 나타낼 때의 상기 광학 수단의 법선 방향으로부터의 경사각(β2)이 구체적인 값(기산 값)을 구하기 위해서는, 상기 광학 수단으로서는, 해당 광학 수단중의 평균 굴절률은 약 1.57(n1= 1.57 정도)이며, 공기의 굴절률이 1(n2= 1)이며, 입사광이 임계각인 경우의 투과광이 광학 수단의 표면과 평행한 때의 광학 수단의 법선 방향으로부터의 각도 θ2가 90°이므로, 상기 스넬의 법칙에 의해 θ1은 약 40°이며, 따라서 광학 수단으로 입사한 광의 임계각 β2는 약 40°정도이다.
따라서, 상기 광학 수단은, 상기 발광층으로부터 상기 광투과성 기판을 거쳐 해당 광학 수단으로 입사한 광중 β2≥40°인 조건을 만족하는 입사광의 적어도 일부는 강산란 및/또는 회절할 수 있고, β2=0인 조건을 만족하는 입사광은 약산란 및/또는 투과할 수 있는 것이면, 상기 발광층으로부터 상기 광투과성 기판을 거쳐 해당 광학 수단으로 입사한 광중 전 반사를 반복하는 각도로 입사한 광(광각(임계각 이상)으로 광학 수단으로 입사한 광)의 적어도 일부를 강산란 및/또는 회절하여 외부로 출사할 수 있으며, 또한 정면 방향(법선 방향)으로 거의 직선으로 출사되어 오는 광을 약산란 및/또는 투과하여 외부로 출사할 수 있다.
또한, 상기 광학 수단은, 상기 발광층으로부터 상기 광투과성 기판을 거쳐 해당 광학 수단으로 입사한 광중 β2≥40°인 조건(식중, β2는 상기 광학 수단의 법선 방향으로부터의 경사각)을 만족하는 입사광의 적어도 일부는 산란 및/또는 회절하여 외부로 출사하고, β2<40°인 조건을 만족하는 입사광은 약산란 및/또는 투과하여 외부로 출사하는 것이 바람직하다. 상기 광학 수단이 이러한 조건을 만족하는 것이면, 상기 발광층으로부터 상기 광투과성 기판을 거쳐 해당 광학 수단으로 입사한 광중 전 반사를 반복하는 각도로 입사한 광(광각(임계각 이상)으로 광학 기판으로 입사한 광)의 적어도 일부를 강산란 및/또는 회절하여 외부로 출사할 수 있으며, 임계각 미만의 입사광을 약산란 및/또는 투과하여 외부로 거의 출사시킬 수 있다.
또한, 상기 제 1 또는 제 2 형태의 EL 디바이스에 있어서는, 상기 광투과성 기판의 굴절률 m1과 광학 수단의 굴절률 m2는 같은 크기 또는 거의 같은 크기일 수도 있다.
또한, 상기 어느 한 구성의 본 발명의 EL 디바이스에 있어서는, 상기 광투과성 기판의 굴절률 m1과 광학 수단의 굴절률 m2는, m1≤m2인 관계를 만족하는 것이 상기 광투과성 기판내로 입사한 발광층으로부터의 광이 전 반사하는 일이 없고, 발광층에서 발광한 광을 외부로 효율적으로 출력(출사)할 수 있다는 점에서 바람직하다.
또한, 상기 제 1 또는 제 2 형태의 EL 디바이스에 있어서는, 상기 광학 수단은, 상기 광투과성 기판내로 입사한 발광층으로부터의 광중 임계각 이상의 입사광은 헤이즈 50% 이상으로 외부로 출사하고, 임계각 미만의 입사광은 헤이즈 20% 이하로 외부로 출사할 수도 있다. 상기 광학 수단이, 상기 광투과성 기판내로 입사한 발광층으로부터의 광중 임계각 이상의 입사광은 헤이즈 50% 이상으로 외부로 출사할 수 있는 것이면, 상기 임계각 이상의 입사광은 상기 광학 수단에 의해 산란 등이 발생하여 외부로 출사할 수 있다. 또한, 상기 광학 수단이, 상기 광투과성 기판내로 입사한 발광층으로부터의 광중 임계각 미만의 입사광은 헤이즈 20% 이하로 외부로 출사할 수 있는 것이면, 상기 임계각 미만의 입사광은 상기 광학 수단에 의해 투과(무산란) 또는 거의 산란이 발생하는 일없이 거의 직진하여 외부로 출사할 수 있다. 따라서, 이와 같은 광학 수단이 마련된 EL 디바이스에 의하면, 등방적인 산란 특성을 갖는 산란층이나 투명 기판의 표면에 요철을 마련한 종래의 것에 비하여 정면 방향(법선 방향 및 그 근방)의 휘도를 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 제 1 또는 제 2 형태의 EL 디바이스에 있어서는, 상기 광학 수단은, 복수 장의 광학 필름을 적층하여 형성될 수도 있다.
상기 복수 장의 광학 필름은 평행선 투과율이 지향성을 나타내는 축을 비켜서 적층된 것일 수도 있다.
상기 광학 필름은, 홀로그램일수도 있다.
또한, 상기 과제를 해결하기 위해서 본 발명의 EL 디스플레이는, 발광층을 포함하는 적어도 하나의 유기층과 해당 유기층을 사이에 두고 서로 대향하는 한 쌍의 전극을 구비하는 복수의 EL 소자가 광투과성 기판의 한쪽의 면상에 매트릭스 형상으로 배치되고, 상기 EL 소자에 대하여 개별 통전 가능하게 되어 있으며, 상기 EL 소자에 통전시에 상기 발광층에서 발광한 광이 상기 광투과성 기판측으로 방출되는 EL 디바이스에 있어서, 상기 광투과성 기판의 다른쪽의 면상에 광학 수단이 마련되어 있으며, 해당 광학 수단은 상기 광투과성 기판내로 입사한 발광층으로부터의 광중 적어도 일부의 전 반사를 반복하는 광을 산란 및/또는 회절하여 외부로 출사하는 것인 EL 디바이스를 EL 디스플레이로서 이용하며, 상기 광학 수단이 상기의 어느 하나의 구성인 것을 특징으로 한다.
이러한 EL 디스플레이에 의하면, 정면 방향의 휘도를 향상시킨 본 발명의 EL 디바이스를 EL 디스플레이로서 이용하기 때문에, 정면 방향(법선 방향 및 그 근방 방향)으로부터 본 때의 표시가 밝아서, 표시품질을 향상시킬 수 있다. 또한, 이러한 EL 디스플레이는, 조명 장치를 별개로 마련하지 않아도 되기 때문에, 조명 장치를 필요로 하는 액정 모니터에 비하여 두께를 얇게 할 수 있다. 또한, 이 EL 디스플레이의 광학 수단측으로 나오는 광은 발광층에서 발광된 것이기 때문에, 이 발광체에 의한 표시는 액정 모니터의 표시에 비하여 시야각이 넓다. 또한, 이 EL 디스플레이는, 액정 모니터에 비하여 응답속도가 빠르다고 하는 이점이 있다.
상기 구성의 본 발명의 EL 디스플레이에 있어서는, 상기 EL 소자로서, 적색 발광하는 EL 소자와, 녹색 발광하는 EL 소자와, 청색 발광하는 EL 소자를 이용할 수도 있다.
이러한 EL 디스플레이로 하는 것에 의해, 정면 방향(법선 방향 및 그 근방 방향)으로부터 본 때의 표시가 밝고, 풀 컬러의 EL 디스플레이를 제공할 수 있다.
또한, 상기의 어느 한 구성의 본 발명의 EL 디스플레이에 있어서는, 상기 광학 수단의 상기 광투과성 기판측과는 반대측의 면상에 위상판(λ/4 판)과, 편광판이 상기 광학 수단측으로부터 순서대로 마련되어 있을 수도 있다.
상기한 바와 같은 위상차판과, 편광판이 마련되어 있지 않으면, 상기 대향하는 전극과 광투과성 전극중 전자의 전극이 알루미늄 등의 반사성을 갖는 재료로 형성되어 있는 경우, 주위 광이 강하면(밝으면), 상기 전극이 주위 광을 반사해 버려, 흑 표시를 시인할 수 없다. 본 발명의 EL 디스플레이에서는, 상기한 바와 같은 위상차판과, 편광판을 마련함으로써 주위 광이 강한(밝은) 경우에 주위 광은 첫 번째로 위상차판을 지날 때에 원편광하고, 또한 이 광은 상기 전극으로 반사하여 역방향의 원편광으로 나오지만 이 역방향의 원편광을 편향판은 통과시키지 않기 때문에, 흑 표시를 시인할 수 있다.
또한, 상기의 과제를 해결하기 위해서 본 발명의 EL 조명 장치는, 발광층을 포함하는 적어도 하나의 유기층과 해당 유기층을 사이에 두고 서로 대향하는 한 쌍의 전극을 구비하는 EL 소자가 광투과성 기판의 한쪽의 면상에 배치되고, 상기 EL 소자에 대하여 통전 가능하게 되어 있으며, 상기 EL 소자에 통전시에 상기 발광층에서 발광한 광이 상기 광투과성 기판측으로 방출되는 EL 디바이스에 있어서, 상기 광투과성 기판의 다른쪽의 면상에 광학 수단이 마련되어 있으며, 해당 광학 수단은 상기 광투과성 기판내로 입사한 발광층으로부터의 광중 적어도 일부의 전 반사를 반복하는 광을 산란 및/또는 회절하여 외부로 출사하는 것인 EL 디바이스를 EL 조명 장치로서 이용하며, 상기 광학 수단이 상기의 어느 하나의 구성인 것을 특징으로 한다.
이러한 EL 조명 장치에 의하면, 본 발명의 EL 디바이스를 EL 조명 장치로서 이용한 것이기 때문에, 정면 방향의 휘도를 향상한 것이 얻어진다.
상기 구성의 본 발명의 EL 조명 장치에 있어서는, 상기 EL 소자로서, 적색발광하는 EL 소자와, 녹색 발광하는 EL 소자와, 청색 발광하는 EL 소자와, 백색 발광하는 EL 소자중 어느 하나 이상이 이용될 수도 있다.
이러한 EL 조명 장치에 의하면, 이용하는 EL 소자에 의해서, 또는, 이용하는 EL 소자의 조합에 의해, 적색 또는 녹색 또는 녹색 또는 백색 또는 그 밖의 색의 광을 효율적으로 방출하여, 정면 방향의 휘도를 향상한 EL 조명 장치가 얻어진다.
또한, 상기 구성의 본 발명의 EL 조명 장치에 있어서는, 상기 EL 소자로서 청색 발광하는 EL 소자가 이용된다. 상기 EL 소자와 상기 광투과성 기판의 사이 또는 상기 광투과성 기판과 상기 광학 수단의 사이 또는 상기 광학 수단의 표면에, 상기 발광층에서 청색 발광한 광을 파장 변환하는 수단이 마련될 수도 있다.
이러한 EL 조명 장치에 의하면, 백색의 광을 효율적으로 방출하여, 정면 방향의 휘도를 향상한 EL 조명 장치가 얻어진다.
또한, 상기의 과제를 해결하기 위해서 본 발명의 액정 장치는, 한 쌍의 기판과, 이들 기판 사이에 유지된 액정층을 구비한 액정 패널과, 해당 액정 패널의 한쪽 기판의 액정층과는 반대측에 마련된 상기 구성의 본 발명의 EL 조명 장치가 구비되어 있는 것을 특징으로 한다. 상기 액정 패널은, 한쪽 기판의 액정층측에 반투과 반사층이 마련되어 있을 수도 있다.
이러한 액정 장치에 의하면, 정면 방향의 휘도를 향상한 본 발명의 EL 조명 장치가 구비되어 있기 때문에, 밝은 표시가 얻어져 표시품질을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기의 과제를 해결하기 위해서 본 발명의 전자 기기는, 상기 제 1 형태의 EL 디스플레이 또는 상기 제 1 형태의 EL 조명 장치를 갖춘 상기 액정 장치를표시 수단으로서 구비한 것을 특징으로 한다.
이러한 전자 기기는, 밝은 표시가 얻어져 표시품질을 향상한 본 발명의 EL 디스플레이 또는 본 발명의 EL 조명 장치가 구비된 액정 장치가 구비되어 있기 때문에, 우수한 표시 품질이 얻어지는 표시 수단을 갖춘 전자 기기로 할 수 있다.
다음에, 상기 과제를 해결하기 위해서 본 발명의 EL 디바이스는, 그 제 3 형태로서, 발광층을 포함하는 적어도 하나의 유기층과 해당 유기층을 사이에 두고 서로 대향하는 한 쌍의 전극을 구비하는 복수의 EL 소자가 광투과성 기판의 한쪽의 면측에 매트릭스 형상으로 배치되고, 상기 한 쌍의 전극중 적어도 광투과성 기판측에 위치하는 쪽의 전극은 광투과성 전극으로 형성되어, 상기 EL 소자에 대하여 개별 통전 가능하게 되어 있고, 상기 EL 소자에 통전시에 상기 발광층에서 발광한 광이 상기 광투과성 기판측에 방출되는 EL 디바이스에 있어서,
상기 광투과성 기판과 상기 광투과성 전극과의 사이에 광학 수단이 마련되어 있으며, 해당 광학 수단은 상기 광투과성 전극내로 입사한 발광층으로부터의 광중 전 반사를 반복하는 각도 범위의 광의 적어도 일부는 산란 및/또는 회절하여 상기 광투과성 기판으로 출사할 수 있고, 다른 각도 범위의 광은 약산란 및/또는 투과하여 상기 광투과성 기판으로 출사할 수 있으며, 해당 광학 수단은 상기 광투과성 기판으로 입사한 발광층으로부터의 광중 전 반사를 반복하는 각도 범위의 입사광의 적어도 일부는 산란 및/또는 회절하여 상기 광투과성 기판을 지나서 외부로 출사할 수 있고, 다른 각도 범위의 입사광을 약산란 및/또는 투과하여 상기 광투과성 기판을 지나서 외부로 출사할 수 있는 구성으로 된 것을 특징으로 한다.
이러한 EL 디바이스로서는, 상기 광투과성 기판과 상기 광투과성 전극과의 사이에 상기한 바와 같은 구성의 광학 수단이 마련됨으로써, 상기 광투과성 전극내로 입사한 발광층으로부터의 광중 전 반사를 반복하는 각도 범위로 입사한 광(광각(임계각 이상)으로 광투과성 전극에 입사한 광)의 적어도 일부는 산란 및/또는 회절하여 상기 광투과성 기판으로 출사할 수 있으며, 또한 다른 각도 범위의 광(좁은 각도(임계각 미만)로 광투과성 기판으로 입사한 광)을 약산란 및/또는 투과하여 상기 광투과성 기판으로 출사할 수 있다.
또한, 이 광학 수단은, 상기 광투과성 기판으로 입사한 발광층으로부터의 광중 전 반사를 반복하는 각도 범위의 입사광(광각(임계각 이상)으로 광투과성 전극으로 들어 간 입사광)의 적어도 일부는 산란 및/또는 회절하여 상기 광투과성 기판을 통하여 외부로 출사할 수 있으며, 또한 다른 각도 범위의 입사광(좁은 각도(임계각 미만)로 광투과성 기판으로 들어간 입사광)을 약산란 및/또는 투과하여 상기 광투과성 기판을 통하여 외부로 출사할 수 있기 때문에, 등방적인 산란 특성을 갖는 산란층이나 투명 기판의 표면에 요철을 마련한 종래의 것에 비하여 정면 방향(법선 방향 및 그 근방)의 휘도를 향상시킬 수 있다.
또, 본 발명의 EL 디바이스에 마련된 광학 수단은, 상기 광투과성 전극내로 입사한 발광층으로부터의 광중 전 반사를 반복하는 각도 범위로 입사한 광(광각(임계각 이상)으로 광투과성 전극에 입사한 광)의 모든 광을 산란 및/또는 회절하지 않더라도, 상기 전 반사를 반복하는 각도 범위에서 입사한 광의 일부를 산란 및/또는 회절시켜 상기 광투과성 기판으로 출사할 수 있으면 된다. 또한, 상기 광투과성 기판으로 입사한 발광층으로부터의 광중 전 반사를 반복하는 각도 범위의 입사광(광각(임계각 이상)으로 광투과성 전극으로 들어간 입사광)의 전체 광을 산란 및/또는 회절하지 않더라도, 상기 전 반사를 반복하는 각도 범위의 입사광의 일부를 산란 및/또는 회절시켜 상기 광투과성 기판을 통하여 외부로 출사할 수 있으면 상기의 효과를 얻을 수 있다.
즉, 본 발명의 EL 디바이스에서는, 광각(임계각 이상)으로 광투과성 전극으로 입사하는 광의 적어도 일부는 산란 및/또는 회절하고, 좁은 각도(임계각 미만)로 광투과성 전극으로 입사하는 광에 대하여는 영향을 주지 않거나 또는 약영향으로 할 수 있으며, 또한 광각(임계각 이상)으로 광투과성 기판으로 들어가도록 한 광(출사광)의 적어도 일부에 대하여는 산란 및/또는 회절하고, 좁은 각도(임계각 미만)로 광투과성 기판으로 들어가도록 한 광(출사광)에 대하여는 영향을 주지 않거나 또는 약영향으로 할 수 있는 광학 수단을 이용했다. 이 광학 수단을 EL 소자의 지지 기판으로서의 광투광성 기판과 광투과성 전극과의 사이에 마련함으로서, 전 반사 조건을 회피함과 동시에 정면 방향(법선 방향 및 그 근방 방향)으로 거의 직선으로 출사되어 오는 광에 관해서는 산란하지 않도록 하고, 발광층에서 발광한 광을 외부로 효율적으로 방출하고 있으며, 이것에 의해서 정면 방향의 휘도를 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 EL 디바이스에서는, 이 EL 디바이스를 EL 디스플레이 등과 같이 표시 수단에 적용하는 것을 고려하여, 상기 구성의 광학 수단을 상기 광투과성 기판과 상기 광투과성 전극 사이에 마련하고 있다. 그것은, 상기 광학 수단을광투과성 기판의 외측(EL 소자측과는 반대측)에 마련한 경우는, 시차에 기인하는 보케가 발생하여, 선명한 표시가 얻어지지 않는다. 본 발명에서는 EL 디바이스를 EL 디스플레이에 적용하는 것을 고려하여 상기 광학 수단을 최적 위치로 함으로서, 시차에 기인하는 보케가 없으며, 선명한 표시가 얻어진다.
또한, 상기과제를 해결하기 위해서 본 발명의 EL 디바이스는, 그 제 4 형태로서, 발광층을 포함하는 적어도 하나의 유기층과 해당 유기층을 사이에 두고 서로 대향하는 한 쌍의 전극을 구비하는 EL 소자가 광투과성 기판의 한쪽의 면측에 배치되며, 상기 한 쌍의 전극중 적어도 광투과성 기판측에 위치하는 쪽의 전극은 광투과성 전극으로 형성되어, 상기 EL 소자에 대하여 통전 가능하게 되어 있고, 상기 EL 소자에 통전시에 상기 발광층에서 발광한 광이 상기 광투과성 기판측으로 방출되는 EL 디바이스에 있어서,
상기 광투과성 기판과 상기 광투과성 전극 사이에 광학 수단이 마련되어 있으며, 해당 광학 수단은 상기 광투과성 전극내로 입사한 발광층으로부터의 광중 전 반사를 반복하는 각도 범위의 광의 적어도 일부는 산란 및/또는 회절하여 광투과성 기판으로 출사할 수 있고, 다른 각도 범위의 광은 약산란 및/또는 투과하여 광투과성 기판으로 출사할 수 있으며, 또한 해당 광학 수단은 상기 광투과성 기판으로 입사한 발광층으로부터의 광중 전 반사를 반복하는 각도 범위의 입사광의 적어도 일부를 산란 및/또는 회절하여 상기 광투과성 기판을 지나서 외부로 출사할 수 있고, 다른 각도 범위의 입사광을 약산란 및/또는 투과하여 상기 광투과성 기판을 지나서 외부로 출사할 수 있는 구성으로 된 것을 특징으로 한다.
이러한 구성의 EL 디바이스에 있어서도, 상기 광투과성 기판과 상기 투과성 전극 사이에 상기한 바와 같은 구성의 광학 수단을 마련함으로써, 정면 방향(법선 방향 및 그 근방)의 휘도를 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 제 3 또는 제 4 형태의 EL 디바이스에 있어서는, 상기 광학 수단은, 상기 광투과성 전극내로 입사한 발광층으로부터의 광중 임계각 이상의 입사광의 적어도 일부는 강산란하여 상기 광투과성 기판으로 출사할 수 있고, 임계각 미만의 입사광은 약산란 또는 투과하여 상기 광투과성 기판으로 출사할 수 있으며, 또한 해당 광학 수단은 상기 광투과성 기판으로 입사한 발광층으로부터의 광중 임계각 이상의 광(출사광)의 적어도 일부는 강산란하여 외부로 출사할 수 있고, 임계각 미만의 광(출사광)은 약산란 또는 투과하여 외부로 출사할 수 있는 구성으로 될 수도 있다.
이러한 EL 디바이스에서는, 상기 광투과성 기판과 상기 광투과성 전극 사이에 상기한 바와 같은 구성의 광학 수단이 마련됨으로써, 상기 광투과성 전극내로 입사한 발광층으로부터의 광중 임계각 이상의 입사광의 적어도 일부는 강산란하여 상기 광투과성 기판으로 출사할 수 있고, 또한 임계각 미만의 입사광은 약산란 또는 투과(무산란)하여 상기 광투과성 기판으로 출사할 수 있으며, 또한, 상기 광투과성 기판내로 입사한 발광층으로부터의 광중 임계각 이상의 광(출사광)의 적어도 일부는 강산란하여 외부로 출사할 수 있으며, 또한 임계각 미만의 광(출사광)은 약산란 또는 투과(무산란)하여 외부로 출사시킬 수 있기 때문에, 즉 전 반사 조건을 회피할 수 있는 동시에 정면 방향(법선 방향 및 그 근방 방향)에 거의 직선으로 출사되어 오는 광에 관해서는 될 수 있는 한 산란이 발생하지 않든지, 또는 투과할 수 있기 때문에 정면 방향의 휘도를 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 광학 수단은, 상기 광투과성 전극내로 입사한 발광층으로부터의 광중 임계각 이상의 입사광의 적어도 일부는 회절하여 상기 광투과성 기판으로 출사할 수 있고, 임계각 미만의 입사광은 투과하여 상기 광투과성 기판으로 출사할 수 있으며, 또한 해당 광학 수단은 상기 광투과성 기판으로 입사한 발광층으로부터의 광중 임계각 이상의 광(출사광)의 적어도 일부는 회절하여 외부로 출사할 수 있고, 임계각 미만의 광(출사광)은 투과하여 외부로 출사할 수 있는 구성으로 될 수도 있다.
이러한 EL 디바이스에서는, 상기 광투과성 기판과 상기 광투과성 전극 사이에 상기한 바와 같은 구성의 광학 수단이 마련됨으로써, 상기 광투과성 전극내로 입사한 발광층으로부터의 광중 임계각 이상의 입사광의 적어도 일부는 회절하여 상기 광투과성 기판으로 출사할 수 있고, 임계각 미만의 입사광은 투과하여 상기 광투과성 기판으로 출사할 수 있으며, 또한, 상기 광투과성 기판내로 입사한 발광층으로부터의 광중 임계각 이상의 입사광의 적어도 일부는 회절하여 외부로 출사할 수 있고, 임계각 미만의 입사광은 투과하여 외부로 출사할 수 있기 때문에, 즉, 전 반사 조건을 회피할 수 있음과 동시에 정면 방향(법선 방향 및 그 근방 방향)으로 거의 직선으로 출사되어 오는 광에 관해서는 투과할 수 있기 때문에, 정면 방향의 휘도를 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 광학 수단은, 상기 광투과성 전극내로 입사한 발광층으로부터의광중 임계각 이상의 입사광의 적어도 일부는 강산란 및 회절하여 상기 광투과성 기판으로 출사할 수 있고, 임계각 미만의 입사광은 약산란 및/또는 투과하여 상기 광투과성 기판으로 출사할 수 있으며, 또한 해당 광학 수단은 상기 광투과성 기판으로 입사한 발광층으로부터의 광중 임계각 이상의 입사광의 적어도 일부는 강산란 및 회절하여 외부로 출사할 수 있고, 임계각 미만의 입사광은 약산란 및/또는 투과하여 외부로 출사할 수 있는 구성으로 될 수도 있다.
이러한 EL 디바이스에서는, 상기 광투과성 기판과 상기 광투과성 전극 사이에 상기한 바와 같은 구성의 광학 수단이 마련됨으로써, 상기 광투과성 전극내로 입사한 발광층으로부터의 광중 임계각 이상의 입사광의 적어도 일부는 강산란 및 회절하여 상기 광투과성 기판으로 출사할 수 있고, 임계각 미만의 입사광은 약산란 및/또는 투과하여 상기 광투과성 기판으로 출사할 수 있으며, 또한, 상기 광투과성 기판내로 입사한 발광층으로부터의 광중 임계각 이상의 입사광의 적어도 일부는 강산란 및 회절하여 외부로 출사할 수 있고, 임계각 미만의 입사광은 약산란 및/또는 투과하여 외부로 출사할 수 있기 때문에, 즉 전 반사 조건을 회피할 수 있는 동시에 정면 방향(법선 방향 및 그 근방 방향)으로 거의 직선으로 출사되어 오는 광에 관해서는 될 수 있는 한 산란이 발생하지 않든지 및/또는 투과할 수 있기 때문에, 정면 방향의 휘도를 향상할 수 있다.
또한, 상기 제 3 또는 제 4 형태의 EL 디바이스에 있어서는, 상기 광학 수단은, 상기 광투과성 전극내로 입사한 발광층으로부터의 광중 β3≥sin-1(m2/m3)인 조건(식중, β3은 상기 광투과성 전극의 법선 방향으로부터의 경사각, m2는 상기 광학 수단의 굴절률, m3은 상기 광투과성 전극의 굴절률이다)을 만족하는 입사광의 적어도 일부는 산란 및/또는 회절하여 상기 광투과성 기판으로 출사하고, β3<sin-1(m2/m3)인 조건을 만족하는 입사광은 약산란 및/또는 투과하여 상기 광투과성 기판으로 출사하는 구성으로 될 수도 있다.
상기 광투과성 전극으로 입사한 광이 임계각 이상을 나타낼 때의 상기 광투과성 전극의 법선 방향으로부터의 경사각 β3의 값은, 상기 스넬의 법칙(n1sinθ1 = n2sinθ2)으로부터 계산할 수 있으며, n1= m3, n2= m2, θ1=β3, 입사광이 임계각인 경우의 투과광이 광투과성 기판의 표면과 평행하게 될 때의 광투과성 기판의 법선 방향으로부터의 각도 θ2가 90°이므로, β3≥sin-1(m2/m3)로 계산할 수 있다. 따라서, 상기 광학 수단은, 상기 광투과성 전극내로 입사한 발광층으로부터의 광중β3≥sin-1(m2/m3)인 조건을 만족하는 입사광의 적어도 일부는 산란 및/또는 회절할 수 있으며, β3<sin-1(m2/m3)인 조건을 만족하는 입사광은 약산란 및/또는 투과할 수 있는 것이면, 상기 광투과성 전극에로 입사한 발광층으로부터의 광중 전 반사를 반복하는 각도로 입사한 광(광각(임계각 이상)으로 광투과성 전극으로 입사한 광)의 적어도 일부는 산란 및/또는 회절하여 상기 광투과성 기판으로 출사할 수 있고,또한 다른 광(좁은 각도(임계각 미만)로 광투과성 전극으로 입사한 광)을 약산란 및/또는 투과하여 상기 광투과성 기판으로 출사할 수 있다.
상기 광학 수단은, 이것에 입사한 광이 강산란 및/또는 회절을 나타낼 때와 약산란 및/또는 투과를 나타낼 때의 과도 상태는 약 10°로부터 20°정도의 범위이기 때문에, 상기 광투과성 전극으로 입사한 입사광의 임계각으로부터 10°정도 어긋난 범위의 각도의 입사광도 산란 및/또는 회절할 수 있도록 하여, 광학 수단을 최적화하는 것이 바람직하다.
따라서, 상기 광학 수단은, 상기 광투과성 전극내로 입사한 발광층으로부터의 광중 β3≥sin-1(m2/m3)-10°인 조건(식중, β3은 상기 광투과성 전극의 법선 방향으로부터의 경사각, m2는 상기 광학 수단의 굴절률, m3은 상기 광투과성 전극의 굴절률이다)을 만족하는 입사광의 적어도 일부는 산란 및/또는 회절하여 상기 광투과성 기판으로 출사하고, β3<sin-1(m2/m3)-1O°인 조건을 만족하는 입사광은 약산란 및/또는 투과하여 상기 광투과성 기판으로 출사하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 광학 수단은, 상기 광투과성 전극내로 입사한 발광층으로부터의 광중 β3≥40°인 조건(식중, β3은 상기 광투과성 전극의 법선 방향으로부터의 경사각)을 만족하는 입사광의 적어도 일부는 강산란 및/또는 회절하여 상기 광투과성 기판으로 출사하고, β3=0인 조건을 만족하는 입사광은 약산란 및/또는 투과하여 상기 광투과성 기판으로 출사할 수도 있다.
광투과성 전극으로 입사한 광이 임계각 이상을 나타낼 때의 상기 광투과성 전극의 법선 방향으로부터의 경사각 β3의 구체적인 값(기산 값)을 구하기 위해서는, 상기 광투과성 전극으로서는, 인듐주석 산화물막이나, 인듐아연산화물막 등을 이용할 수 있고, 이들의 굴절률은 1.8∼2.0(n1=1.8∼2.0)이며, 광학 수단의 굴절률이 1.57 정도(n2= 1.57)이며, 입사광이 임계각인 경우의 투과광이 광투과성 전극의 표면과 평행하게 될 때의 광투과성 전극의 법선 방향으로부터의 각도 θ2가 90°이므로, 상기 스넬의 법칙에 의해 θ1은 약 55°이며, 따라서 광투과성 전극에 입사한 광의 임계각 β3은 약 55°정도이다.
따라서, 상기 광학 수단은, 상기 광투과성 전극내로 입사한 발광층으로부터의 광중 β3≥55°인 조건을 만족하는 입사광의 적어도 일부는 강산란 및/또는 회절할 수 있고, β3=0인 조건을 만족하는 입사광은 약산란 및/또는 투과할 수 있는 것이면, 상기 광투과성 전극내로 입사한 발광층으로부터의 광중 전 반사를 반복하는 각도로 입사한 광(광각(임계각 이상)으로 광투과성 전극으로 입사한 광)의 적어도 일부를 강산란 및/또는 회절하여 상기 광투과성 기판으로 출사할 수 있고, 또한 정면 방향(법선 방향)으로 거의 직선으로 출사되어 오는 광을 약산란 및/또는 투과하여 상기 광투과성 기판으로 출사할 수 있다.
또한, 상기 광학 수단은 상기 광투과성 전극내로 입사한 발광층으로부터의 광중 β3≥55°인 조건(식중, β3은 상기 광투과성 전극의 법선 방향으로부터의 경사각)을 만족하는 입사광의 적어도 일부는 산란 및/또는 회절하여 상기 광투과성 기판으로 출사하고, β3<55°인 조건을 만족하는 입사광은 약산란 및/또는 투과하여 상기 광투과성 기판으로 출사할 수도 있다. 상기 광학 수단이 이러한 조건을 만족하는 것이면, 상기 광투과성 전극내로 입사한 발광층으로부터의 광중에서 전 반사를 반복하는 각도로 입사한 광(광각(임계각 이상)으로 광투과성 전극으로 입사한 광)의 적어도 일부는 강산란 및/또는 회절하여 상기 광투과성 기판으로 출사할 수 있으며, 임계각 미만의 입사광을 약산란 및/또는 투과하여 상기 광투과성 기판으로 출사할 수 있다.
또한, 상기 제 3 또는 4 형태의 EL 디바이스에 있어서는, 상기 광학 수단은, 상기 발광층으로부터 상기 광투과성 전극을 통하여 해당 광학 수단으로 입사한 광중 β2≥sin-1(m1/m2)인 조건(식중, β2는 상기 광학 수단의 법선 방향으로부터의 경사각, m1은 광투과성 기판의 굴절률, m2는 광학 수단의 굴절률이다)을 만족하는 입사광의 적어도 일부는 산란 및/또는 회절하여 상기 광투과성 기판으로 출사할 수 있고, β2<sin-1(m1/m2)인 조건을 만족하는 입사광은 약산란 및/또는 투과하여 상기 광투과성 기판으로 출사할 수 있는 구성으로 될 수도 있다.
상기 광학 수단으로 입사한 광이 임계각 이상을 나타낼 때의 상기 광학 수단의 법선 방향으로부터의 경사각 β2의 값은, 상기 스넬의 법칙(n1sinθ1= n2sin2)으로부터 계산할 수 있으며, n1=m2, n2= m1, θ1=β2, 입사광이 임계각인 경우의 투과광이 광투과성 기판의 표면과 평행하게 될 때의 광투과성 기판의 법선 방향으로부터의 각도 θ2가 90°이므로, β2≥sin-1(m1/m2)로 계산할 수 있다.
따라서, 상기 광학 수단은, 상기 발광층으로부터 상기 광투과성 전극을 거쳐 해당 광학 수단으로 입사한 광중 β2≥sin-1(m1/m2)인 조건을 만족하는 입사광은 산란 및/또는 회절할 수 있고, β2<sin-1(m1/m2)인 조건을 만족하는 입사광의 적어도 일부는 약산란 및/또는 투과할 수 있는 것이면, 상기 발광층으로부터 상기 광투과성 전극을 거쳐 해당 광학 수단으로 입사한 광중 전 반사를 반복하는 각도로 입사한 광(광각(임계각 이상)으로 광학 수단으로 입사한 광)의 적어도 일부는 산란 및/또는 회절하여 상기 광투과성 기판으로 출사할 수 있고, 또한 다른 광(좁은 각도(임계각 미만)로 광학 수단으로 입사한 광)을 약산란 및/또는 투과하여 상기 광투과성 기판으로 출사할 수 있다.
상기 발광층으로부터 상기 광투과성 전극을 지나서 상기 광학 수단으로 입사한 입사광이 상기 광학 수단에 의해 강산란 및/또는 회절을 나타낼 때와 약산란을 나타낼 때의 각도의 과도 상태는 약 10°로부터 20°정도의 범위이기 때문에, 상기 광투과성 전극을 지나서 상기 광학 수단으로 입사한 입사광의 임계각으로부터 10° 정도 어긋난 범위의 각도의 입사광도 산란 및/또는 회절할 수 있도록 하여, 광학 수단을 최적화하는 것이 바람직하다.
따라서, 상기 광학 수단은, 상기 발광층으로부터 상기 광투과성 전극을 거쳐해당 광학 수단으로 입사한 광중 β2≥sin-1(m1/m2)-10°인 조건(식중, β2는 상기 광학 수단의 법선 방향으로부터의 경사각, m1은 광투과성 기판의 굴절률, m2는 광학 수단의 굴절률이다)을 만족하는 입사광의 적어도 일부는 산란 및/또는 회절하여 상기 광투과성 기판으로 출사할 수 있고, β2<sin-1(m1/m2)-10°인 조건을 만족하는 입사광은 약산란 및/또는 투과하여 상기 광투과성 기판으로 출사할 수 있는 구성으로 될 수도 있다.
또한, 상기 광학 수단은, 상기 발광층으로부터 상기 광투과성 전극을 거쳐 해당 광학 수단으로 입사한 광중 β2≥70°인 조건(식중, β2는 상기 광학 수단의 법선 방향으로부터의 경사각)을 만족하는 입사광의 적어도 일부는 강산란 및/또는 회석하여 상기 광투과성 기판으로 출사할 수 있고, β2=0°인 조건을 만족하는 입사광은 약산란 및/또는 투과하여 광투과성 기판으로 출사할 수 있는 구성으로 될 수도 있다.
상기 발광층으로부터 상기 광투과성 전극을 거쳐 해당 광학 수단으로 입사한 광이 임계각 이상을 나타낼 때의 상기 광학 수단의 법선 방향으로부터의 경사각 β2의 구체적인 값(기산 값)을 구하기 위해서는, 상기 광학 수단으로서는, 해당 광학 수단중의 평균 굴절률은 약 1.57(n1= 1.57정도)이며, 광투과성 기판의 굴절률이 1.5정도(n2= 1.5)이며, 입사광이 임계각인 경우의 투과광이 광학 수단의 표면과 평행하게 될 때의 광학 수단의 법선 방향으로부터의 각도 θ2가 90°이므로, 상기의스넬의 법칙에 의해 θ1은 약 70°이며, 따라서 광학 수단으로 입사한 광의 임계각 β2는 약 70°정도이다.
따라서, 상기 광학 수단은, 상기 발광층으로부터 상기 광투과성 전극을 거쳐 해당 광학 수단으로 입사한 광중 β2≥70°인 조건을 만족하는 입사광의 적어도 일부는 강산란 및/또는 회절할 수 있고, β2=0인 조건을 만족하는 입사광은 약산란 및/또는 투과할 수 있는 것이면, 상기 발광층으로부터 상기 광투과성 전극을 거쳐 해당 광학 수단으로 입사한 광중 전 반사를 반복하는 각도로 입사한 광(광각(임계각 이상)으로 광학 수단으로 입사한 광)을 강산란 및/또는 회절하여 상기 광투과성 기판으로 출사할 수 있으며, 또한 정면 방향(법선 방향)으로 거의 직선으로 출사되어 오는 광을 약산란 및/또는 투과하여 상기 광투과성 기판으로 출사할 수 있다.
또한, 상기 광학 수단은, 상기 발광층으로부터 상기 광투과성 전극을 거쳐 해당 광학 수단으로 입사한 광중 β2≥70°인 조건(식중, β2는 상기 광학 수단의 법선 방향으로부터의 경사각)을 만족하는 입사광의 적어도 일부는 산란 및/또는 회절하여 상기 광투과성 기판으로 출사할 수 있고, β2<70°인 조건을 만족하는 입사광은 약산란 및/또는 투과하여 상기 광투과성 기판으로 출사할 수 있는 구성으로 되는 것이 바람직하다. 상기 광학 수단이 이러한 조건을 만족하는 것이면, 상기 발광층으로부터 상기 광투과성 전극을 거쳐 해당 광학 수단으로 입사한 광중 전 반사를 반복하는 각도로 입사한 광(광각(임계각 이상)으로 광학 기판으로 입사한 광)의 적어도 일부는 강산란 및/또는 회절하여 상기 광투과성 기판으로 출사할 수 있고, 임계각 미만의 입사광을 약산란 및/또는 투과하여 상기 광투과성 기판으로 출사할 수 있다.
또한, 상기 제 3 또는 제 4 형태의 EL 디바이스에 있어서는, 상기 광학 수단은, 상기 광투과성 기판내로 입사한 발광층으로부터의 광중 β1≥sin-1(1/m1)인 조건(식중, β1은 상기 광투과성 기판의 법선 방향으로부터의 경사각, 1은 공기의 굴절률, m1은 상기 광투과성 기판의 굴절률이다)을 만족하는 입사광의 적어도 일부는 산란 및/또는 회절하여 외부로 출사할 수 있고, β1<sin-1(1/m1)인 조건을 만족하는 입사광은 약산란 및/또는 투과하여 외부로 출사할 수 있는 구성으로 될 수도 있다.
상기 광투과성 기판으로 입사한 광이 임계각 이상을 나타낼 때의 상기 광투과성 기판의 법선 방향으로부터의 경사각 β1의 값은, 상기 스넬의 법칙(n1sinθ1= n2sinθ2)으로부터 계산할 수 있으며, n1=m1, 공기의 굴절률이 1이므로 n2=1, θ1=β1, 입사광이 임계각인 경우의 투과광이 광투과성 기판의 표면과 평행하게 될 때의 광투과성 기판의 법선 방향으로부터의 각도 θ2가 90°이므로, β1≥sin-1(1/m1)로 계산할 수 있다. 따라서, 상기 광학 수단은, 상기 광투과성 기판내로 입사한 발광층으로부터의 광중 β1≥sin-1(1/m1)인 조건을 만족하는 입사광의 적어도 일부는 산란 및/또는 회절할 수 있고, β1<sin-1(1/m1)인 조건을 만족하는 입사광은 약산란 및/또는 투과할 수 있는 것이면, 상기 광투과성 기판내로 입사한 발광층으로부터의 광중 전 반사를 반복하는 각도로 입사하는 광(광각(임계각 이상)으로 광투과성 기판에 입사하는 광)의 적어도 일부는 산란 및/또는 회절하여 외부로 출사할수 있으며, 또한 다른 광(좁은 각도(임계각 미만)로 광투과성 기판으로 입사하는 광)을 약산란 및/또는 투과하여 외부로 출사할 수 있다.
상기 광학 수단은, 이것에 입사한 광이 강산란 및/또는 회절을 나타낼 때와 약산란 및/또는 투과를 나타낼 때의 과도 상태는 약 10°로부터 20°정도의 범위이기 때문에, 상기 광투과성 기판으로 입사한 광의 임계각으로부터 10°정도 어긋난 범위의 각도의 입사광도 산란 및/또는 회절할 수 있도록 하여, 광학 수단을 최적화하는 것이 바람직하다.
따라서, 상기 광학 수단은, 상기 광투과성 기판내로 입사한 발광층으로부터의 광중 β1≥sin-1(1/m1)-1O°인 조건(식중, β1은 상기 광투과성 기판의 법선 방향으로부터의 경사각, 1은 공기의 굴절률, m1은 상기 광투과성 기판의 굴절률이다)을 만족하는 입사광의 적어도 일부는 산란 및/또는 회절하여 외부로 출사할 수 있고, β1<sin-1(1/m1)-1O°인 조건을 만족하는 입사광은 약산란 및/또는 투과하여 외부로 출사할 수 있는 구성으로 된 것이 바람직하다.
또한, 상기 광학 수단은, 상기 광투과성 기판내로 입사한 발광층으로부터의 광중 β1≥40°인 조건(식중, β1은 상기 광투과성 기판의 법선 방향으로부터의 경사각)을 만족하는 입사광의 적어도 일부는 강산란 및/또는 회절하여 외부로 출사할 수 있으며, β1=O인 조건을 만족하는 입사광은 약산란 및/또는 투과하여 외부로 출사할 수 있는 구성으로 될 수도 있다.
광투과성 기판으로 입사한 광이 임계각 이상을 나타낼 때의 상기 광투과성기판의 법선 방향으로부터의 경사각 β1의 구체적인 값(기산 값)을 구하기 위해서는, 상기 광투과성 기판으로서는, 유리 기판이나, 아크릴 수지 등의 투명 수지를 이용할 수 있고, 이들의 굴절률은 1.49∼1.6(n1=1.49∼1.6)이며, 공기의 굴절률이 1(n2=1)이며, 입사광이 임계각인 경우의 투과광이 광투과성 기판의 표면과 평행하게 될 때의 광투과성 기판의 법선 방향으로부터의 각도 θ2가 90°이므로, 상기 스넬의 법칙에 의해 θ1은 약 4O°이며, 따라서 광투과성 기판으로 입사한 광의 임계각 β1은 약 4O°정도이다.
따라서, 상기 광학 수단은, 상기 광투과성 기판내로 입사한 발광층으로부터의 광중 β1≥40°인 조건을 만족하는 입사광의 적어도 일부는 강산란 및/또는 회절할 수 있고, β1=0인 조건을 만족하는 입사광은 약산란 및/또는 투과할 수 있는 것이면, 상기 광투과성 기판내로 입사한 발광층으로부터의 광중 전 반사를 반복하는 각도로 입사하는 광(광각(임계각 이상)으로 광투과성 기판에 입사하는 광)의 적어도 일부를 강산란 및/또는 회절하여 외부로 출사되도록 할 수 있으며, 또한 정면 방향(법선 방향)으로 거의 직선으로 출사되어 오는 광을 약산란 및/또는 투과하여 외부로 출사할 수 있다.
또한, 상기 광학 수단은, 상기 광투과성 기판내로 입사한 발광층으로부터의 광중 β1≥40°인 조건(식중, β1은 상기 광투과성 기판의 법선 방향으로부터의 경사각)을 만족하는 입사광의 적어도 일부는 산란 및/또는 회절하여 외부로 출사할 수 있고, β1<40°인 조건을 만족하는 입사광은 약산란 및/또는 투과하여 외부로 출사할 수 있는 구성으로 된 것이 바람직하다. 상기 광학 수단이 이러한 조건을만족하는 것이면, 상기 광투과성 기판내로 입사한 발광층으로부터의 광중 전 반사를 반복하는 각도로 입사하는 광(광각(임계각 이상)으로 광투과성 기판으로 입사하는 광)의 적어도 일부는 강산란 및/또는 회절하여 외부로 출사할 수 있으며, 임계각 미만의 입사광을 약산란 및/또는 투과하여 외부로 출사할 수 있다.
또한, 상기 제 3 또는 제 4 형태의 EL 디바이스에 있어서는, 상기의 어느 한 구성의 광학 수단이 상기 광투과성 기판과 상기 광투과성 전극 사이에 마련됨으로써, 해당 광학 수단에 의해 산란 및/또는 회절된 광은 임계각 미만의 각도로 광투과성 기판으로 입사할 수 있으며, 광학 수단으로부터 광투과성 기판내로 출사된 광이 이 광투과성 기판내에서 전 반사를 반복하지 않고, 효율적으로 외부로 출사할 수 있다.
또한, 상기 제 3 또는 제 4 형태의 EL 디바이스에 있어서는, 상기 광투과성 기판의 굴절률 m1과 광학 수단의 굴절률 m2는 같은 크기 또는 거의 같은 크기일 수도 있다.
또한, 상기 제 3 또는 제 4 형태의 EL 디바이스에 있어서는, 상기 광투과성 기판의 굴절률 m1과 광학 수단의 굴절률 m2는 m1≥m2인 관계를 만족하는 것이 상기 광투과성 기판내로 입사한 발광층으로부터의 광이 전 반사하는 일없이, 발광층에서 발광한 광을 외부로 효율적으로 출력(출사)할 수 있다는 점에서 바람직하다.
또한, 상기 제 3 또는 제 4 형태의 본 발명의 EL 디바이스에 있어서는, 상기 광학 수단은, 상기 광투과성 전극내로 입사한 발광층으로부터의 광중 임계각 이상의 입사광의 적어도 일부는 헤이즈 50% 이상으로 상기 광투과성 기판으로 출사할수 있고, 임계각 미만의 입사광은 헤이즈 20% 이하로 상기 광투과성 기판으로 출사할 수 있는 구성으로 될 수도 있다. 상기 광학 수단이, 상기 광투과성 전극내로 입사한 발광층으로부터의 광중 임계각 이상의 입사광의 적어도 일부는 헤이즈 50% 이상으로 상기 광투과성 기판으로 출사할 수 있는 것이면, 상기 임계각 이상의 입사광의 적어도 일부는 상기 광학 수단에 의해 산란 등이 발생하여 광투과성 기판으로 출사할 수 있다. 또한, 상기 광학 수단이, 상기 광투과성 전극내로 입사한 발광층으로부터의 광중 임계각 미만의 입사광은 헤이즈 20% 이하로 광투과성 기판으로 출사할 수 있는 것이면, 상기 임계각 미만의 입사광은 상기 광학 수단에 의해 투과(무산란) 또는 거의 산란이 발생하는 일없이 거의 직진하여 광투과성 기판으로 출사할 수 있다.
따라서, 이러한 광학 수단이 마련된 EL 디바이스에 의하면, 등방적인 산란 특성을 갖는 산란층이나 투명 기판의 표면에 요철을 마련한 종래의 것에 비하여 정면 방향(법선 방향 및 그 근방)의 휘도를 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 제 3 또는 제 4 형태의 EL 디바이스에 있어서는, 상기 광학 수단은, 상기 광투과성 기판으로 입사한 발광층으로부터의 광중 임계각 이상의 입사광의 적어도 일부는 헤이즈 50% 이상으로 외부로 출사할 수 있고, 임계각 미만의 입사광은 헤이즈 20% 이하로 외부로 출사할 수 있는 구성으로 될 수도 있다. 상기 광학 수단이, 상기 광투과성 기판내로 입사한 발광층으로부터의 광중 임계각 이상의 입사광의 적어도 일부는 헤이즈 50% 이상으로 광투과성 기판으로부터 출사할 수 있는 것이면, 상기 임계각 이상의 입사광의 적어도 일부는 상기 광학 수단에 의해 산란 등이 발생하여, 이 광투과성 기판을 통과하여 외부로 출사할 수 있다. 또한, 상기 광학 수단이, 상기 광투과성 기판내로 입사한 발광층으로부터의 광중 임계각 미만의 입사광은 헤이즈 20% 이하로 광투과성 기판으로부터 출사할 수 있는 것이면, 상기 임계각 미만의 입사광은 상기 광학 수단에 의해 투과(무산란) 또는 거의 산란이 발생하는 일없이 거의 직진하며, 이 광투과성 기판을 통하여 외부로 출사할 수 있다.
따라서, 이러한 광학 수단이 마련된 EL 디바이스에 의하면, 등방적인 산란 특성을 갖는 산란층이나 투명 기판의 표면에 요철을 마련한 종래의 것에 비하여 정면 방향(법선 방향 및 그 근방)의 휘도를 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 제 3 또는 제 4 형태의 EL 디바이스에 있어서는, 상기 광학 수단은, 복수의 광학 필름 또는 복수의 광학층을 적층하여 형성될 수도 있다.
상기 복수의 광학 필름 또는 복수의 광학층은 평행선 투과율이 지향성을 나타내는 축을 비켜서 적층된 것일 수도 있다.
상기 광학 필름 또는 광학층은, 홀로그램일 수도 있다.
또한, 상기과제를 해결하기 위해서 본 발명의 EL 디스플레이는, 그 제 2 형태로서, 발광층을 포함하는 적어도 하나의 유기층과 해당 유기층을 사이에 두고 서로 대향하는 한 쌍의 전극을 구비하는 복수의 EL 소자가 광투과성 기판의 한쪽 면측에 매트릭스 형상으로 배치되고, 상기 한 쌍의 전극중 적어도 광투과성 기판측에 위치하는 쪽의 전극은 광투과성 전극으로 형성되며, 상기 EL 소자에 대하여 개별 통전 가능하게 되어 있고, 상기 EL 소자에 통전시에 상기 발광층에서 발광한 광이상기 광투과성 기판측으로 방출되는 EL 디바이스에 있어서,
상기 광투과성 기판과 상기 광투과성 전극과의 사이에 광학 수단이 마련되어 있으며, 해당 광학 수단은 상기 광투과성 전극내로 입사한 발광층으로부터의 광중 전 반사를 반복하는 각도 범위의 광의 적어도 일부는 산란 및/또는 회절하여 상기 광투과성 기판으로 출사할 수 있고, 다른 각도 범위의 광은 약산란 및/또는 투과하여 상기 광투과성 기판으로 출사할 수 있으며, 또한 해당 광학 수단은 상기 광투과성 기판으로 입사한 발광층으로부터의 광중 전 반사를 반복하는 각도 범위의 입사광의 적어도 일부는 산란 및/또는 회절하여 상기 광투과성 기판을 지나서 외부로 출사할 수 있고, 다른 각도 범위의 입사광을 약산란 및/또는 투과하여 상기 광투과성 기판을 지나서 외부로 출사할 수 있는 구성으로 된 EL 디바이스를 EL 디스플레이로서 이용하며, 상기 광학 수단이 상기의 어느 한 구성인 것을 특징으로 한다.
이러한 EL 디스플레이에 의하면, 정면 방향의 휘도를 향상시킨 상기 제 3 형태의 EL 디바이스를 EL 디스플레이로서 이용한 것이기 때문에, 정면 방향(법선 방향 및 그 근방 방향)으로부터 본 표시가 밝고, 표시품질을 향상시킬 수 있다. 또한, 본 발명에서는 EL 디바이스를 EL 디스플레이에 적용하는 것을 고려하여 상기 광학 수단이 최적위치에 배치된 것에 의해, 시차에 기인하는 보케가 없고, 선명한 표시가 얻어진다.
또한, 이러한 EL 디스플레이는, 조명 장치를 별개로 마련하지 않더라도 되기 때문에, 조명 장치를 필요로 하는 액정 모니터에 비하여, 두께를 얇게 할 수 있다. 또한, 이 EL 디스플레이의 상기 광투과성 기판측에 나오는 광은 발광층으로 발광된것이기 때문에, 이 발광체에 의한 표시는 액정 모니터의 표시에 비하여 시야각이 넓다. 또한, 이 EL 디스플레이는, 액정 모니터에 비하여 응답속도가 빠르다고 하는 이점이 있다.
상기 제 2 형태의 EL 디스플레이에 있어서는, 상기 EL 소자로서, 적색 발광하는 EL 소자와, 녹색 발광하는 EL 소자와, 청색 발광하는 EL 소자를 이용할 수도 있다.
이러한 EL 디스플레이로 하는 것에 의해, 정면 방향(법선 방향 및 그 근방 방향)으로부터 본 때의 표시가 밝고, 풀 컬러의 EL 디스플레이를 제공할 수 있다. 또한, 이 풀 컬러의 EL 디스플레이에 있어서도, 상기 광학 수단이 최적 위치에 배치됨으로서, 시차에 기인하는 혼색이 없고, 선명한 컬러 표시가 얻어진다.
또한, 이러한 EL 디스플레이에 있어서는, 상기 광투과성 기판의 상기 광학 수단측과는 반대측의 면상에 위상차판(λ/4판)과, 편광판이 상기 광학 수단측으로부터 순서대로 마련될 수도 있다.
상기한 바와 같은 위상차판과, 편광판이 마련되어 있지 않으면, 상기 대향하는 전극과 광투과성 전극중 전자의 전극이 알루미늄 등의 반사성을 갖는 재료로 형성되어 있는 경우, 주위 광이 강하면(밝으면), 상기 전극이 주위 광을 반사해 버려, 흑 표시를 시인할 수 없다. 본 발명의 EL 디스플레이에서는, 상기한 바와 같은 위상차판과, 편광판을 마련함으로써 주위 광이 강한(밝은) 경우에 주위 광은 첫 번째로 위상차판을 지날 때에 원편광하고, 또한 이 광은 상기 전극으로 반사하여 역방향의 원편광으로 나오지만 이 반대 방향의 원편광은 편향판은 통과시키지 않기때문에, 흑 표시를 시인할 수 있다.
또한, 상기 과제를 해결하기 위해서 본 발명의 EL 조명 장치는, 그 제 2 형태로서, 발광층을 포함하는 적어도 하나의 유기층과 해당 유기층을 사이에 두고 서로 대향하는 한 쌍의 전극을 구비하여 이루어지는 EL 소자가 광투과성 기판의 한쪽 면측에 배치되고, 상기 한 쌍의 전극중 적어도 광투과성 기판측에 위치하는 쪽의 전극은 광투과성 전극으로 형성되어, 상기 EL 소자에 대하여 통전 가능하게 되어 있고, 상기 EL 소자에 통전시에 상기 발광층에서 발광한 광이 상기 광투과성 기판측으로 방출되는 EL 디바이스에 있어서,
상기 광투과성 기판과 상기 광투과성 전극 사이에 광학 수단이 마련되어 있으며, 해당 광학 수단은 상기 광투과성 전극내로 입사한 발광층으로부터의 광중 전 반사를 반복하는 각도 범위의 광의 적어도 일부는 산란 및/또는 회절하여 광투과성 기판으로 출사할 수 있고, 다른 각도 범위의 광은 약산란 및/또는 투과하여 광투과성 기판으로 출사할 수 있으며, 또한 해당 광학 수단은 상기 광투과성 기판으로 입사한 발광층으로부터의 광중 전 반사를 반복하는 각도 범위의 입사광의 적어도 일부는 산란 및/또는 회절하여 상기 광투과성 기판을 지나서 외부로 출사할 수 있고, 다른 각도 범위의 입사광을 약산란 및/또는 투과하여 상기 광투과성 기판을 지나서 외부로 출사할 수 있는 구성으로 된 EL 디바이스를 EL 조명 장치로서 이용하고, 상기 광학 수단이 상기 어느 한 구성인 것을 특징으로 한다.
이러한 EL 조명 장치에 의하면, 상기 제 4 형태의 EL 디바이스를 EL 조명 장치로서 이용하기 때문에, 정면 방향의 휘도를 향상할 수 있다.
상기 제 2 형태의 EL 조명 장치에 있어서는, 상기 EL 소자로서, 적색 발광하는 EL 소자와, 녹색 발광하는 EL 소자와, 청색 발광하는 EL 소자와, 백색 발광하는 EL 소자중 어느 하나 이상이 이용될 수도 있다.
이러한 EL 조명 장치에 의하면, 이용하는 EL 소자에 의해서, 또는, 이용하는 EL 소자의 조합에 의해, 적색 또는 녹색 또는 녹색 또는 백색 또는 그 밖의 색의 광을 효율적으로 방출하여, 정면 방향의 휘도를 향상한, EL 조명 장치가 얻어진다.
또한, 이러한 EL 조명 장치에 있어서는, 상기 EL 소자로서 청색 발광하는 EL 소자가 이용되며, 상기 광투과성 전극과 상기 광학 수단과의 사이 또는 상기 광학 수단과 상기 광투과성 기판 사이 또는 상기 광투과성 기판의 상기 광학 수단측과는 반대측의 표면에, 상기 발광층에서 청색 발광한 광을 파장 변환하는 수단이 마련될 수도 있다.
이러한 EL 조명 장치에 의하면, 백색의 광을 효율적으로 방출하여, 정면 방향의 휘도를 향상한 EL 조명 장치가 얻어진다.
또한, 상기 과제를 해결하기 위해서 본 발명의 액정 장치는, 그 제 2 형태로서, 한 쌍의 기판과, 이들의 기판사이에 유지된 액정층을 구비한 액정 패널과, 해당 액정 패널의 한쪽 기판의 액정층과는 반대측에 마련된 상기구성의 본 발명의 EL 조명 장치가 구비되어 있는 것을 특징으로 한다. 상기 액정 패널은, 한쪽의 기판의 액정층측에 반투과 반사층이 마련되어 있을 수도 있다.
이러한 액정 장치에 의하면, 정면 방향의 휘도를 향상한 본 발명의 EL 조명 장치를 구비하고 있기 때문에, 밝은 표시가 얻어져, 표시품질을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 과제를 해결하기 위해서 본 발명의 전자 기기는, 그 제 2 형태로서, 상기 제 2 형태의 EL 디스플레이 또는 상기 제 2 형태의 EL 조명 장치를 갖춘 상기 액정 장치를 표시 수단으로서 구비한 것을 특징으로 한다.
이러한 전자 기기는, 밝은 표시가 얻어지며, 표시품질을 향상한 본 발명의 EL 디스플레이 또는 본 발명의 EL 조명 장치를 구비한 액정 장치를 구비함으로써, 우수한 표시품질이 얻어지는 표시 수단을 갖춘 전자 기기로 할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시형태를 도면에 근거하여 설명한다.
(EL 디스플레이의 제 1 실시형태)
도 1은, 본 발명의 EL 디바이스를 EL 디스플레이에 적용한 제 1 실시형태를 나타낸 도면으로, 기판측에서 본 평면도이다. 도 2는, 도 1에 나타낸 EL 디스플레이의 일부를 나타낸 개략단면도로서, 도 1의 A-A'단면도이다. 도 3은, 도 1에 나타낸 EL 디스플레이의 요부를 나타낸 도면으로, 이 EL 디스플레이에 구비된 복수의 EL 소자중의 1개의 EL 소자 및 이것의 주변 부분을 나타낸 모식 확대 단면도이다.
도 1 및 도 2에 있어서, 부호 1은, 유리 등으로 이루어지는 광투과성 기판을 나타내고 있다. 광투과성 기판(1)의 한쪽의 면상에는, 대향하는 한 쌍의 전극(2, 5) 사이에 발광층(4)이 개재되어 있고, 빨강, 초록, 파랑중 어느 하나의 색을 발광하는 복수의 EL 소자(10)가 매트릭스 형상으로 배치되어, 서로 교차하도록 격자 형상으로 마련된 전극(2) 및 금속 전극(5)에 의해서 개별로 통전할 수 있도록 되어있다. 한 쌍의 전극(2, 5)중 광투과성 기판(1)측에 위치하는 쪽의 전극(2)은 광투과성 전극이다.
또한, 복수의 EL 소자(10)의 각각의 주위에는, 수지 블랙 레지스트 등으로 이루어지고, 이웃이 되는 EL 소자(10) 사이를 막는 격벽(8)이 마련되어 있다. 도 1 및 도 2에 나타내는 EL 디스플레이에 있어서는, 복수의 EL 소자(10)중 부호 11로 표시한 EL 소자는 발광층(4R)이 적색 발광하는 것, 부호 12로 나타내는 EL 소자는 발광층(4G)이 녹색 발광하는 것, 부호 13으로 나타내는 EL 소자는 발광층(4B)가 청색 발광하는 것으로 되어 있다.
또한, 광투과성 기판(1)의 다른쪽 면(복수의 EL 소자(10)가 마련된 측과 반대측의 면)상에 광학 수단(20)이 마련되어 있다. 이 광학 수단(20)은 광투과성 기판(1)내로 입사한 각 발광층으로부터의 광중 전 반사를 반복하는 광을 산란 및/또는 회절하여 외부로 출사하고, 다른 광을 약산란 및/또는 투과하여 외부로 출사하는 것이다. 광학 수단(20)의 구성 및 작용에 관해서는 후에 상세히 설명한다.
또한, 도 2에 도시하는 바와 같이 광학 수단(20)의 광투과성 기판(1)측과는 반대측의 면상에 위상차판(λ/4판)(41)과, 편광판(42)이 광학 수단(20)측으로부터 순서대로 마련되어 있다. 또, 도 1에서는 위상차판(λ/4판)(41)과, 편광판(42)은 도시를 생략하였다.
녹색 발광하는 EL 소자(12)는, 도 2에 도시하는 바와 같이 광투과성 기판(1)상에, 인듐주석 산화물(Indium Tin 0xide, 이하, IT0로 약칭한다)막으로 이루어지는 광투과성 전극(2G)과, 광투과성 전극(2G)에서 정공을 주입하기 쉽게 하는 정공수송층(3)과, EL 재료로 이루어지는 발광층(4G)과, 금속 전극(5)이 순서대로 적층된 것으로, 발광층(4G)을 사이에 두고 광투과성 전극(2G)과 금속 전극(5)이 서로 대향하도록 되어 있다.
도 2에 나타내는 EL 소자(12)에 있어서는, 광투과성 전극(2G)이 양극으로서 기능하고, 금속 전극(5)이 음극으로서 기능하도록 구성되어 있다. 그리고, 광투과성 전극(2G) 및 금속 전극(5)에 소정의 전류를 흘림으로써, 발광층(4G)에 녹색광을 발광시키고, 발광층(4G)에서의 녹색광이 광투과성 전극(2G)을 투과하여 광투과성 기판(1)으로 입사한다.
그리고 광투과성 기판(1)에 입사한 발광층으로부터의 광은 광학 수단(20)에 도달하고, 광투과성 기판(1)에 입사했을 때의 입사각도에 따라 광학 수단(20)의 작용을 받아 위상차판(41)측으로 출사되며, 또한 위상차판(41), 편광판(42)을 통과하여 도 2에 있어서 하측으로부터 EL 디스플레이의 외부로 향하여 방출되도록 되어 있다. 여기서의 광학 수단(20)의 작용에 관해서는 뒤에 상세히 설명한다.
또한, 도 2에 나타내는 EL 소자(12)에서는, 광투과성 전극(2G)의 막두께는 150±2Onm으로 되어 있다.
정공 수송층(3)으로서는, 예컨대, 4, 4'-비스 (m-톨릴페닐아미노)비페닐(TPD), 4, 4'-비스[N-(1나프틸)-N-페닐아미노]비페닐(α-NPD), 4, 4', 4''-토리스[N-(3-메틸페닐)-N-페닐아미노]트리페닐아민(m-MTDATA) 등의 트리페닐 아민 유도체나, 폴리비닐칼바졸, 폴리에틸렌지오키시치오펜 등, 종래의 정공 수송층에 사용되고 있는 재료를 사용한 것 등을 들 수 있다. 또한, 정공수송층(3)에 사용되는 재료로서는, 한 종류 또는 여러 종류를 사용할 수 있다.
발광층(4G)으로서는, 종래의 발광층에 사용되고 있는 녹색 발광이 얻어지는 유기 EL 재료(electroluminescence 재료)로 이루어질 수 있으며, 바람직하게는, 키나크리든 및 그 유도체 등의 유기 EL 재료로 이루어진다. 또한, 발광층(4G)에 사용되는 재료로서는, 한 종류 또는 복수 종류를 사용할 수 있다.
금속 전극(5)으로서는, 예컨대, 알루미늄, 은, 은합금, 마그네슘 등, 종래의 금속 전극에 사용되고 있는 재료를 사용한 것 등을 들 수 있다.
또한, 적색 발광하는 EL 소자(11) 및 청색 발광하는 EL 소자(13)는, 도 2에 나타내는 녹색 발광하는 EL 소자(12)와, 광투과성 전극(2)의 막두께와 발광층(4)에 사용되고 있는 재료가 다른 것이다.
적색 발광하는 EL 소자(11)에서는, 광투과성 전극(2R)의 막두께는, 180±20nm로 되어 있다.
또한, 발광층(4R)으로서는, 종래의 발광층에 사용되고 있는 적색 발광이 얻어지는 유기 EL 재료로 이루어질 수 있으며, 바람직하게는, 로다민 및 그 유도체 등의 유기 EL 재료로 이루어진다. 또한, 발광층(4R)에 사용되는 재료로서는, 한 종류 또는 복수 종류를 사용할 수 있다.
또한, 청색 발광하는 EL 소자(13)로서는, 광투과성 전극(2B)의 막두께는, 120±20 nm로 되어 있다.
또한, 발광층(4B)으로서는, 종래의 발광층에 사용되고 있는 청색 발광이 얻어지는 유기의 EL 재료로 이루어질 수 있으며, 바람직하게는, 지스치리루비페닐 및그 유도체, 쿠마린 및 그 유도체, 테트라페닐브타디엔 및 그 유도체 등의 유기 EL 재료로 이루어지는 것으로 된다. 또한, 발광층(4B)에 사용되는 재료로서는, 한 종류 또는 복수 종류를 사용할 수 있다.
다음에, 본 실시형태의 EL 디스플레이에 구비된 광학 수단(20)의 구성 및 작용에 대하여 상세히 설명한다.
이 광학 수단(20)은, 도 2 및 도 3에 도시하는 바와 같이 광투과성 기판(1)내로 입사한 발광층(4)(발광층 4R, 4 G, 4 B)으로부터의 광중 적어도 일부의 전 반사를 반복하는 광(L1)을 산란 및/또는 회절하여 외부(본 실시형태의 경우, 위상차판(41)측)로 출사하고, 다른 광(L3)을 약산란 및/또는 투과하여 외부(본 실시형태의 경우, 위상차판(41)측)로 출사한다.
이 EL 디스플레이에서는 한 쌍의 전극(2, 5)에 통전되면, 발광층(4)에서 발광한 광은 광투과성 기판(11)측으로 방출되어, 이 광투과성 기판(11)으로 입사하지만, 이 기판(11)으로 입사한 발광층(4)으로부터의 광중 적어도 일부의 전 반사를 반복하는 각도로 입사한 광(L1)(광각(임계각 이상)으로 광투과성 기판(11)으로 입사한 광)은 광학 수단(20)에 도달하고, 이 광학 수단(20)에서 산란 및/또는 회절되어 위상차판(41)측으로 출사되며, 또한 이들 산란광 및/또는 회절된 광(L2)은 위상차판(41), 편광판(42)을 통과하여 도 2에 있어서 하측으로부터 EL 디스플레이의 외부로 향하여 방출되도록 되어 있다.
한편, 광투과성 기판(11)에 입사한 발광층(4)으로부터의 광중 다른 광(L3) (좁은 각도(임계각 미만)로 광투과성 기판(11)에 입사한 광)도 광학 수단(20)에 도달하며, 이 광학 수단(20)에서 약산란 및/또는 투과하여 위상차판(41)측으로 출사되며, 또한 이들 약산란광 및/또는 투과광(L4)은 위상차판(41), 편광판(42)을 통과하여 도 2에 있어서 하측으로부터 EL 디스플레이의 외부로 향하여 방출되도록 되어 있다.
이러한 광학 수단(20)의 구체예로서는, 광투과성 기판(1)내로 입사한 각 발광층(4)으로부터의 광중 임계각 이상의 입사광(L1)중 적어도 일부는 강산란하여 외부로 출사하고, 임계각 미만의 입사광(L3)은 약산란 또는 투과하여 외부로 출사할 수도 있다. 도 4는 임의의 점광원(O)에서 방출된 광에 대하여 광학 수단(20)의 작용을 모식적으로 도시하는 도면으로, 도 4중의 부호 20b로 표시되는 원내의 영역(원주상은 포함하지 않는다)은 광투과성 기판(1)으로 입사한 입사광이 임계각 미만의 영역, 부호 20a로 표시되는 원밖의 영역(원주상을 포함한다)은 광투과성 기판(1)내로 입사한 입사광이 임계각 이상을 나타내는 영역이다. 도 4에 도시하는 바와 같이 광학 수단(20)은, 점광원(O)에서 방출된 광중 임계각 이상을 나타내는 영역(20a)을 통하여 입사하는 광은 강산란하여 점광원(O)과 반대측으로 출사시키는 작용이 있고, 점광원(O)으로부터 방출된 광중 임계각 미만을 나타내는 영역(20b)을 통하여 입사하는 광은 약산란 또는 투과하여 점광원(O)과 반대측에 출사시키는 작용이 있다.
따라서, 이 광학 수단(20)은, 광투과성 기판(1)내로 입사한 발광층(4)으로부터의 광중 임계각 이상의 입사광(L1)은 강산란하여 외부로 출사할 수 있고, 또한 임계각 미만의 입사광(L3)은 약산란 또는 투과(무산란)하여 외부로 출사할 수 있기때문에, 즉 전 반사 조건을 회피할 수 있는 동시에 정면 방향(법선 방향 및 그 근방 방향)으로 거의 직선으로 출사되어 오는 광(L3)에 관해서는 될 수 있는 한 산란이 발생하지 않든지, 또는 투과할 수 있기 때문에, 정면 방향의 휘도를 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 광학 수단(20)의 다른 구체예로서는, 광투과성 기판(1)내로 입사한 발광층(4)으로부터의 광중 임계각 이상의 입사광의 적어도 일부의 입사광(L1)은 회절하여 외부로 출사하고, 임계각 미만의 입사광(L3)은 투과하여 외부로 출사할 수도 있다.
도 5는 있는 점광원(O)에서 방출된 광에 대하여 광학 수단(20)의 작용을 모식적으로 도시하는 도면으로, 도 5중의 부호 20b로 표시된 원내의 영역(원주상은 포함하지 않는다)은 광투과성 기판(1)에 입사한 입사광이 임계각 미만의 영역, 부호 20a로 표시된 원밖의 영역(원주상을 포함한다)은 광투과성 기판(1)내로 입사한 입사광이 임계각 이상을 나타내는 영역이다. 도 5에 도시하는 바와 같이 광학 수단(20)은, 점광원(O)에서 방출된 광중 임계각 이상을 나타내는 영역(20a)을 통하여 입사하는 광은 회절하여 점광원(O)과 반대측을 출사시키는 작용이 있고, 점광원(O)으로부터 방출된 광중 임계각 미만을 나타내는 영역(20b)을 통하여 입사하는 광은 그대로 투과하여 점광원(O)과 반대측으로 출사시키는 작용이 있다.
따라서, 이 광학 수단(20)에서는, 광투과성 기판(1)내로 입사한 발광층(4)으로부터의 광중 임계각 이상의 입사광의 적어도 일부의 입사광(L1)은 회절하여 외부로 출사할 수 있고, 임계각 미만의 입사광(L3)은 투과하여 외부로 출사할 수 있기때문에, 즉 전 반사 조건을 회피할 수 있는 동시에 정면 방향(법선 방향 및 그 근방 방향)으로 거의 직선으로 출사되어 오는 광(L3)에 관해서는 투과할 수 있기 때문에, 정면 방향의 휘도를 향상시킬 수 있다.
또한, 이 광학 수단(20)의 다른 구체예로서는, 광투과성 기판(1)내로 입사한 발광층(4)으로부터의 광중 임계각 이상의 입사광의 적어도 일부의 입사광(L1)은 강산란 및 회절하여 외부로 출사하고, 임계각 미만의 입사광(L3)은 약산란 및/또는 투과하여 외부로 출사할 수도 있으며, 이 광학 수단(20)은, 상술의 도 4 및 도 5를 이용하여 설명한 양쪽의 작용을 갖는 것이다.
따라서, 이 광학 수단(20)은, 광투과성 기판(1)내로 입사한 발광층(4)으로부터의 광중 임계각 이상의 입사광의 적어도 일부의 입사광(L1)은 강산란 및 회절하여 외부로 출사할 수 있고, 임계각 미만의 입사광(L3)은 약산란 및/또는 투과하여 외부로 출사할 수 있기 때문에, 즉 전 반사 조건을 회피할 수 있는 동시에 정면 방향(법선 방향 및 그 근방 방향)으로 거의 직선으로 출사되어 오는 광(L3)에 관해서는 될 수 있는 한 산란이 발생하지 않든지, 및/또는 투과할 수 있기 때문에, 정면 방향의 휘도를 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 광학 수단(20)의 다른 구체예로서는, 광투과성 기판(1)내로 입사한 발광층(4)으로부터의 광중 β1≥sin-1(1/m1)인 조건(식중, β1은 광투과성 기판(1)의 법선 방향(H)으로부터의 경사각, 1은 공기의 굴절률, m1은 광투과성 기판(1)의 굴절률이다)을 만족하는 입사광의 적어도 일부는 산란 및/또는 회절하여외부로 출사하고, β1<sin-1(1/m1)인 조건을 만족하는 입사광은 약산란 및/또는 투과하여 외부로 출사할 수도 있다.
광투과성 기판(1)으로 입사한 광이 임계각 이상을 나타낼 때의 광투과성 기판(1)의 법선 방향(H)으로부터의 경사각 β1의 값은, 상기의 스넬의 법칙(n1sinθ1=n2sinθ2)으로부터 계산할 수 있으며, n1=m1, 공기의 굴절률이 1이므로 n2=1, θ1=β1, 입사광이 임계각인 경우의 투과광이 광투과성 기판(1)의 표면과 평행하게 될 때의 광투과성 기판(1)의 법선 방향(H)으로부터의 각도 θ2가 90°이므로, β1≥sin-1(1/m1)로 계산할 수 있다.
따라서, 이 광학 수단(20)은, 광투과성 기판(1)내로 입사한 발광층(4)으로부터의 광중 β1≥sin-1(1/m1)인 조건을 만족하는 입사광중 적어도 일부는 산란 및/또는 회절할 수 있고, β1<sin-1(1/m1)인 조건을 만족하는 입사광은 약산란 및/또는 투과할 수 있는 것이면, 광투과성 기판(1)내로 입사한 발광층(4)으로부터의 광중 전 반사를 반복하는 각도로 입사한 광중 적어도 일부의 광(L1)(광각(임계각 이상)으로 광투과성 기판(1)으로 입사한 광의 적어도 일부의 광)을 산란 및/또는 회절하여 외부로 출사할 수 있으며, 또한 다른 광(L3)(좁은 각도(임계각 미만)로 광투과성 기판(1)으로 입사한 광)을 약산란 및/또는 투과하여 외부로 출사할 수 있다.
그런데, 광학 수단(20)은, 이것에 입사한 광이 강산란 및/또는 회절을 나타낼 때와 약산란 및/또는 투과를 나타낼 때의 과도 상태는 도 11에 도시하는 바와같이 약10°로부터 20°정도의 범위이기 때문에, 광투과성 기판(1)으로 입사한 입사광의 임계각으로부터 10°정도 어긋난 범위의 각도의 입사광도 산란 및/또는 회절할 수 있도록 하여, 광학 수단(20)을 최적화하는 것이 바람직하다. 도 11중, 횡축은 광학 수단(20)의 회전각도(경사각도)이며, 종축은 평행선 투과율(T%)이다.
여기서의 평행선 투과율은, 도 7에 도시하는 바와 같이 하여 측정한 것이다. 여기서의 측정 때에는, 광학 수단(20)의 좌측으로부터 광학 수단(20)의 중앙부의 원점(O1)에 향해서, 광원(발광층으로부터의 광)(K)으로부터의 입사광을 입사하고, 그리고, 광학 수단(20)의 원점(O1)을 통과시켜 광학 수단(20)을 투과하여 직진하는 투과광을 광 센서 등의 수광부(J)에서 수광하는 측정계를 이용했다. 측정 때에는 광학 수단(20)을 회전(경사)시켜 각 회전각도(경사각도)에 있어서 광원(K)에서의 입사광을 광학 수단(20)에 입사시키고, 광학 수단(20)의 원점(O1)을 투과하여 직진하는 투과광을 수광부(J)에서 수광하여 측정한 것이다. 도 7중의 0°의 위치는, 광원(K)과 수광부(J)를 연결하는 선에 대하여 광학 수단(20)을 직각으로 배치한 위치 이며, 0°의 위치로부터 우회전 각도를 +, 좌회전 각도를 -로 했다.
그리고 광학 수단(20)의 일면측(도 7 및 도 8에서는 좌측)에 설치된 광원(K)으로부터 발생한 입사광(L)이 광학 수단(20)을 투과하여 이 광학 수단(20)의 다른 면측(도 7 및 도 8에서는 우측)으로 빠지는 경우, 광학 수단(20)의 일면측(좌측)에 있어서 산란하는 광을 후방 산란광(LR)이라 칭하여, 광학 수단(20)을 투과하는 광을 전방 산란광이라 칭하는 것으로 한다. 그리고, 광학 수단(20)을 투과한 전방 산란광에 관하여, 입사광(L)의 진행 방향에 대하여 ±2°이내의 각도 오차로 같은방향으로 직진하는 전방 산란광(평행선 투과광)(L5)의 광강도에 대하여, 입사광(L)의 광강도에 대한 비율을 평행선 투과율(T)으로 정의하여, 또한, ±2°를 넘어서 주위측으로 비스듬히 확산하는 전방 산란광(확산 투과광)(LT)의 광강도에 있어서, 입사광(L)의 광강도에 대한 비율을 확산투과율로 정의하고, 투과광 전체의 입사광에 대한 비율을 전 광선투과율로 정의했다. 이상의 정의로부터, 전 광선투과율로부터 확산투과율을 뺀 것이 평행선 투과율(T)이다라고 정의할 수 있다.
따라서 도 7에 있어서 평행선 투과율(T)이 낮은 값을 나타내는 각도는 산란광이 많고(강산란), 평행선 투과율(T)이 높은 값을 나타내는 각도는 산란이 적으며(약산란) 및/또는 투과광(평행선 투과광)이 많은 것을 나타내며, 산란광이 많은 (강산란) 상태로부터 산란이 적고(약산란) 및/또는 투과광(평행선 투과광)이 많은 상태를 나타낼 때의 과도 상0태가 10°로부터 20°정도이다.
따라서, 광학 수단(20)은, 광투과성 기판(1)내로 입사한 발광층(4)으로부터의 광중 β1≥sin-1(1/m1)-1O°인 조건(식중, β1은 상기 광투과성 기판(1)의 법선 방향(H)으로부터의 경사각, 1은 공기의 굴절률, m1은 상기 광투과성 기판(1)의 굴절률이다)을 만족하는 입사광의 적어도 일부는 산란 및/또는 회절하여 외부로 출사하고, β1<sin-1(1/m1)-1O°인 조건을 만족하는 입사광은 약산란 및/또는 투과하여 외부로 출사하는 것이 바람직하다.
또한, 광학 수단(20)의 다른 구체예로서는, 광투과성 기판(1)내로 입사한 발광층(4)으로부터의 광중 β1≥40°인 조건(식중, β1은 광투과성 기판(1)의 법선방향으로부터의 경사각)을 만족하는 입사광의 적어도 일부는 강산란 및/또는 회절하여 외부로 출사하고, β1=0인 조건을 만족하는 입사광은 약산란 및/또는 투과하여 외부로 출사할 수도 있다.
광투과성 기판(1)으로 입사한 광이 임계각 이상을 나타낼 때의 광투과성 기판(1)의 법선 방향(H)으로부터의 경사각 β1의 구체적인 값(기산 값)을 구하기 위해서는, 광투과성 기판(1)으로서는, 유리 기판(굴절률 약 1.54)이나, 아크릴 수지(굴절률 약 1.49) 등의 투명 수지를 이용할 수 있고, 이들의 굴절률은 1.49∼1.6 (n1=1.49∼1.6)이고, 공기의 굴절률이 1(n2=1)이며, 입사광이 임계각인 경우의 투과광이 광투과성 기판(1)의 표면과 평행하게 될 때의 광투과성 기판(1)의 법선 방향(H)으로부터의 각도 θ2가 90°이므로, 상기의 스넬의 법칙에 의해 θ1은 약 40°이며, 따라서 광투과성 기판(1)에 입사한 광의 임계각 β1은 약 40°정도이다. 또, 광투과성 기판(1)으로서 유리 기판(굴절률 약 1.54)을 이용한 경우에 임계각 β1 은, 40.5°이다.
따라서, 광학 수단(20)은, 광투과성 기판(1)내로 입사한 발광층(4)으로부터의 광중 β1≥40°인 조건을 만족하는 입사광의 적어도 일부는 강산란 및/또는 회절할 수 있고, β1=O인 조건을 만족하는 입사광은 약산란 및/또는 투과할 수 있는 것이면, 상기 광투과성 기판(1)내로 입사한 발광층(4)으로부터의 광중 전 반사를 반복하는 각도로 입사한 광중 적어도 일부의 광(L1) (광각(임계각 이상)으로 광투과성 기판(1)에 입사한 광중 적어도 일부의 광)을 강산란 및/또는 회절하여 외부로 출사할 수 있으며, 또한 정면 방향(법선 방향)으로 거의 직선으로 입사하여 오는광(L3)을 약산란 및/또는 투과하여 외부로 출사시킬 수 있다.
또한, 이 광학 수단(20)은, 광투과성 기판(1)내로 입사한 발광층(4)으로부터의 광중 β1≥4O°인 조건(식중, β1은 상기 광투과성 기판(1)의 법선 방향으로부터의 경사각)을 만족하는 입사광의 적어도 일부는 산란 및/또는 회절하여 외부로 출사하고, β1<40°인 조건을 만족하는 입사광은 약산란 및/또는 투과하여 외부로 출사하는 것이 바람직하다. 광학 수단(20)이 이러한 조건을 만족하는 것이면, 광투과성 기판(1)내로 입사한 발광층(4)으로부터의 광중 전 반사를 반복하는 각도로 입사한 광중 적어도 일부의 광(L1)(광각(임계각 이상)으로 광투과성 기판(1)으로 입사한 광)을 강산란 및/또는 회절하여 외부로 거의 출사시킬 수 있으며, 임계각 미만의 입사광(L3)을 약산란 및/또는 투과하여 외부로 거의 출사할 수 있다.
또한, 상기 광학 수단(20)의 다른 구체예로서는, 발광층(4)으로부터 광투과성 기판(1)을 거쳐 해당 광학 수단(20)으로 입사한 광중 β2≥sin-1(1/m2)인 조건(식중, β2는 광학 수단(20)의 법선 방향(H)으로부터의 경사각, 1은 공기의 굴절률, m2는 광학 수단의 굴절률이다)을 만족하는 입사광의 적어도 일부는 산란 및/또는 회절하여 외부로 출사하고, β2<sin-1(1/m2)인 조건을 만족하는 입사광은 약산란 및/또는 투과하여 외부로 출사할 수도 있다.
이 광학 수단(20)에 입사한 광이 임계각 이상을 나타낼 때의 광학 수단(20)의 법선 방향(H)으로부터의 경사각(β2)의 값은, 상기의 스넬의 법칙(n1sinθ1=n2sinθ2)으로부터 계산할 수 있으며, n1=m2, 공기의 굴절률이 1이므로 n2=1, θ1=β2, 입사광이 임계각인 경우의 투과광이 광투과성 기판(1)의 표면과 평행하게 될 때의 광투과성 기판(1)의 법선 방향으로부터의 각도 θ2가 90°이므로, β2≥sin-1(1/m2)로 계산할 수 있다.
따라서, 상기 광학 수단(20)은, 발광층(4)으로부터 광투과성 기판(1)을 거쳐 해당 광학 수단(20)으로 입사한 광중 β2≥sin-1(1/m2)인 조건을 만족하는 입사광의 적어도 일부는 산란 및/또는 회절할 수 있고, β2<sin-1(1/m2)인 조건을 만족하는 입사광은 약산란 및/또는 투과할 수 있는 것이면, 발광층(4)으로부터 광투과성 기판(1)을 거쳐 해당 광학 수단(20)으로 입사한 광중 전 반사를 반복하는 각도로 입사한 광중 적어도 일부의 광(L1)(광각(임계각 이상)으로 광학 수단으로 입사한 광)을 산란 및/또는 회절하여 외부로 출사할 수 있으며, 또한 다른 광(L3) (좁은 각도(임계각 미만)로 광학 수단으로 입사한 광)을 약산란 및/또는 투과하여 외부로 출사할 수 있다.
또한, 전술한 바와 같이 발광층(4)으로부터 광투과성 기판(1)을 지나서 상기 광학 수단(20)으로 입사한 입사광이 광학 수단(20)에 의해서 강산란 및/또는 회절을 나타낼 때와 약산란을 나타낼 때의 각도의 과도 상태는 약 10°로부터 20°정도의 범위이기 때문에, 광투과성 기판(1)을 지나서 광학 수단(20)으로 입사한 입사광의 임계각으로부터 10°정도 어긋난 범위의 각도의 입사광도 산란 및/또는 회절할 수 있도록 하여, 광학 수단(20)을 최적화하는 것이 바람직하다.
따라서, 광학 수단(20)은, 발광층(4)으로부터 광투과성 기판(1)을 거쳐 해당광학 수단(20)으로 입사한 광중 β2≥sin-1(1/m2)-10°인 조건(식중, β2는 광학 수단(20)의 법선 방향(H)으로부터의 경사각, 1은 공기의 굴절률, m2는 광학 수단(20)의 굴절률이다)을 만족하는 입사광의 적어도 일부는 산란 및/또는 회절하여 외부로 출사하고, β2<sin-1(1/m2)-10°인 조건을 만족하는 입사광은 약산란 및/또는 투과하여 외부로 출사하는 것이 바람직하다.
또한, 광학 수단(20)의 다른 구체예로서는, 발광층(4)으로부터 광투과성 기판(1)을 거쳐 해당 광학 수단(20)으로 입사한 광중 β2≥40°인 조건(식중, β2는 상기 광학 수단(20)의 법선 방향(H)으로부터의 경사각)을 만족하는 입사광의 적어도 일부는 강산란 및/또는 회절하여 외부로 출사하고, β2=0°인 조건을 만족하는 입사광은 약산란 및/또는 투과하여 외부로 출사할 수도 있다.
발광층(4)으로부터 광투과성 기판(1)을 거쳐 해당 광학 수단(20)으로 입사한 광이 임계각 이상을 나타낼 때의 광학 수단(20)의 법선 방향(H)으로부터의 경사각 β2의 구체적인 값(기산 값)을 구하기 위해서는, 광학 수단(20)으로서는, 광학 수단(20)중의 평균 굴절률은 약 1.57(n1=1.57정도)이고, 공기의 굴절률이 1(n2=1)이며, 입사광이 임계각인 경우의 투과광이 광학 수단(20)의 표면과 평행하게 될 때의 광학 수단(20)의 법선 방향(H)에서의 각도 θ2가 90°이므로, 상기 스넬의 법칙에 의해 θ1은 39.6°이므로, 약 40°이며, 따라서 광학 수단(20)에 입사한 광의 임계각 β2는 약 40°라고 할 수 있다.
따라서, 상기 광학 수단(20)은, 발광층(4)으로부터 광투과성 기판(1)을 거쳐서 해당 광학 수단(20)으로 입사한 광중 β2≥40°인 조건을 만족하는 입사광의 적어도 일부는 강산란 및/또는 회절할 수 있고, β2=0인 조건을 만족하는 입사광은 약산란 및/또는 투과할 수 있는 것이면, 발광층(4)으로부터 광투과성 기판(1)을 거쳐 해당 광학 수단(20)에 입사한 광중 전 반사를 반복하는 각도로 입사한 광(광각(임계각 이상)으로 광학 수단(20)에 입사한 광)의 적어도 일부를 강산란 및/또는 회절하여 외부로 출사할 수 있으며, 또한 정면 방향(법선 방향)에 거의 직선으로 출사되어 오는 광을 약산란 및/또는 투과하여 외부로 출사할 수 있다.
또한, 상기 광학 수단(20)은, 발광층(4)으로부터 광투과성 기판(1)을 거쳐 해당 광학 수단(20)에 입사한 광중 β2≥40°인 조건(식중, β2는 광학 수단(20)의 법선 방향(H)으로부터의 경사각)을 만족하는 입사광의 적어도 일부는 산란 및/또는 회절하여 외부로 출사하고, β2<40°인 조건을 만족하는 입사광은 약산란 및/또는 투과하여 외부로 출사하는 것이 바람직하다. 광학 수단(20)이 이러한 조건을 만족하는 것이면, 상기 발광층(4)으로부터 광투과성 기판(1)을 거쳐 해당 광학 수단(20)에 입사한 광중 전 반사를 반복하는 각도로 입사한 광(L1)(광각(임계각 이상)으로 광학 기판으로 입사한 광)의 적어도 일부를 강산란 및/또는 회절하여 외부로 거의 출사할 수 있으며, 임계각 미만의 입사광(L3)을 약산란 및/또는 투과하여 외부로 거의 출사할 수 있다.
또, 본 발명에 있어서 산란이란, 광투과성 기판 또는 광학 수단에 넓은 각도(임계각 이상)로 입사한 입사광이 광투과성 기판 또는 광학 수단을 투과한 전방 산란광중 입사광의 진행 방향에 대하여 ±2°를 넘어서 주위로 비스듬히 확산하는 전방 산란광(확산 투과광)이 발생하는 경우와 입사광의 진행 방향에 대하여 ±2°이내의 각도 오차로 같은 방향으로 직진하는 전방 산란광(평행선 투과광)이 발생하는 경우의 양쪽 또는 한 쪽이 포함된다.
또한, 강산란이란 헤이즈 값이 50% 이상을 나타나는 경우이며, 약산란이란 헤이즈 값이 20% 이하를 나타내는 경우이다.
또한, 회절이란, 넓은 각도(임계각 이상)로 입사한 입사광이 광투과성 기판 또는 광학 수단을 투과한 투과광중 입사광의 진행 방향에 대하여 출사광의 진행 방향이 휘어진다고 하는 현상이다.
또한, 투과란, 좁은 각도(임계각 미만)로 입사한 입사광이 광투과성 기판 또는 광학 수단을 투과한 전방 산란광중 입사광의 진행 방향에 대하여 ±2°이내의 각도 오차로 같은 방향으로 직진하는 전방 산란광(평행선 투과광)을 말한다.
상술한 바와 같이 광투과성 기판(1)의 굴절률 m1 은, 1.49∼1.6이며, 광학 수단(20)의 굴절률 m2는 약 1.57(평균 굴절률)이며, 광투과성 기판(1)의 굴절률 m1과 광학 수단(20)의 굴절률 m2는 같은 크기이거나 또는 거의 같은 크기로 될 수 있다.
광투과성 기판(1)의 굴절률 m1과 광학 수단(20)의 굴절률 m2는, 바람직하게는 m1≤m2인 관계를 만족하는 것이 광투과성 기판(1)내로 입사한 발광층(4)으로부터의 광이 전 반사하는 일이 없이, 발광층(4)에서 발광한 광을 외부로 효율적으로 출력할 수 있다는 점에서 바람직하다.
또한, 광학 수단(20)은, 광투과성 기판(1)내로 입사한 발광층(4)으로부터의광중 임계각 이상의 입사광은 헤이즈 50% 이상으로 외부로 출사하고, 임계각 미만의 입사광은 헤이즈 20% 이하로 외부로 출사할 수도 있다. 여기서의 헤이즈란, 광학 분야에서 헤이즈(Haze)라 지칭되는 투과율 척도로서, 상술의 도 8을 이용하여 설명한 확산 투과율을 전 광선 투과율로 제산하여 % 표시한 값이며, 상기 평행선 투과율과는 완전히 다른 개념의 정의이다. 헤이즈의 값이 클수록 상기의 전방 산란광(확산 투과광)이 강하고(많고), 헤이즈의 값이 작을수록 상기의 평행선 투과광이 강하다(많다)라고 할 수 있다.
광학 수단(20)이, 광투과성 기판(1)내로 입사한 발광층(4)으로부터의 광중 임계각 이상의 입사광은 헤이즈 50% 이상으로 외부로 출사할 수 있는 것이면, 상기 임계각 이상의 입사광은 광학 수단(20)에 의해 산란 등이 발생하여 외부로 출사할 수 있다. 또한, 광학 수단(20)이, 광투과성 기판(1)내로 입사한 발광층(4)으로부터의 광중 임계각 미만의 입사광은 헤이즈 20% 이하로 외부로 출사할 수 있으면, 상기 임계각 미만의 입사광은 상기 광학 수단에 의해 투과(무산란) 또는 거의 산란이 발생하는 일없이 거의 직진하여 외부로 출사할 수 있다. 따라서, 이러한 광학 수단(20)이 마련되어 있으면, 모든 입사 방향에서 동일한 산란 특성을 나타내는 종래의 것, 바꿔 말하면, 등방적인 산란 특성을 갖는 산란층이나 투명 기판의 표면에 요철을 마련한 종래의 것에 비하여 정면 방향(법선 방향 및 그 근방)의 휘도를 향상할 수 있다.
본 실시형태에서 이용되는 광학 수단(20)을 또한 구체적으로 설명하면, 이 광학 수단(20)은, 예컨대, 도 6의 곡선(1)으로 나타낸 바와 같은 광학 특성을 나타내는 것이다. 도 6중, 횡축은 광학 수단(20)의 회전각도(경사각도)이며, 종축은 평행선 투과율(T%)이다. 여기서의 광학 특성은, 상술의 도 7에 나타낸 측정계를 이용하여 마찬가지로 측정한 것이다. 이러한 광학 특성을 갖는 광학 수단(20)은, 복수 장의 광학 필름을 적층함으로써 얻을 수 있다.
상기의 각 광학 필름은, 기본 구조의 면에서 보면, 일본특허공개공보제 2000-035506호, 일본특허공개공보 제 2000-066026호, 일본특허공개공보 제 2000-180607호 등에 개시되어 있는 지향성을 갖는 전방산란 필름을 적절히 이용할 수 있다. 예컨대, 일본특허공개공보 제 2000-035506호에 개시되어 있는 바와 같이, 서로 굴절률이 다른 2종류 이상의 광중합 가능한 단량체 또는 오리고마의 혼합물인 수지 시트에, 자외선을 경사 방향으로부터 조사하여 특정한 넓은 방향만을 효율적으로 산란시키는 기능을 갖게 한 것, 또는, 일본특허공개공보 제 2000-066026호에 개시되어 있는 온라인 홀로그래픽 확산 시트로서, 홀로그램용 감광 재료에 레이저를 조사하여 부분적으로 굴절률이 다른 영역을 층 구조가 되도록 제조한 것 등을 적절히 이용할 수 있다.
도 9는, 상기한 바와 같은 홀로그램 기술에 의해 제작된 광학 필름(21)의 단면 구조예를 나타내는 모식도이다.
이 광학 필름(21)은, 굴절률이 n1의 부분과 굴절률이 n2의 부분이 광학 필름(21)의 단면 구조에 있어서 소정의 각도를 갖고 경사 방향으로 층형상으로 교대 배치되어 이루어진 구조이다.
이 구조의 광학 필름(21)에 경사 방향으로부터 광각(임계각 이상)으로 입사광(L1)이 입사된다고 하면, 굴절률이 다른 각 층의 경계 부분에 있어서 산란 및/또는 회절되어, 이들의 광은 반대측(도면으로서는 하면측)으로 산란광 및/또는 회절된 광(L2)로서 출사되도록 되어 있다. 또한, 이 구조의 광학 필름(21)에 경사 방향으로부터 좁은 각도(임계각 미만)로 입사광(L3)이 입사된다고 하면, 굴절률이 다른 각 층의 경계 부분에 있어서 약산란 및/또는 투과되어, 이들의 광은 반대측( 도면으로서는 하면측)으로 약산란광 및/또는 투과광(L4)으로서 출사되도록 되어 있다.
상기한 바와 같은 홀로그램 기술에 의해 제작된 광학 필름(21)의 광학 특성은, 예컨대 도 6의 곡선(2)으로 나타낸 바와 같은 광학 특성을 갖고 있다. 여기서의 광학 특성은, 상술의 도 7에 나타낸 측정계를 이용하여 마찬가지로 측정한 것이다. 도 6의 곡선(2)으로 나타낸 바와 같은 광학 특성은, 도 9의 광학 필름(21)의 A-B 방향의 특성이며, 이 A-B 방향이 평행선 투과율이 지향성을 나타내는 축 α이다.
따라서, 이러한 광학 특성을 갖는 광학 필름(21)으로부터 도(6)의 곡선(1)으로 나타낸 바와 같은 광학 특성을 갖는 광학 수단(20)을 얻기 위해서는, 광학 필름(21)을 복수 장 사용하여, 평행선 투과율이 지향성을 나타내는 축(α)을 비켜서 적층하면 되는데, 구체적으로는 도 10에 도시하는 바와 같이 광학 필름(21)을 2장 준비하여, 평행선 투과율이 지향성을 나타내는 축(α)을 180° 비키어 놓아 적층함으로써 얻어진다.
본 실시형태의 EL 디스플레이에서는, 광투과성 기판(1)의 다른쪽의 면상에상기한 바와 같은 구성의 광학 수단(20)이 마련됨으로써, 광투과성 기판(1)내로 입사한 발광층(4)으로부터의 광중 적어도 일부의 전 반사를 반복하는 각도로 입사한 광(L1)(광각(임계각 이상)으로 광투과성 기판(1)으로 입사한 광)을 산란 및/또는 회절하여 위상차판(41)측으로 출사하고, 또한 이들 산란광 및/또는 회절된 광(L2)을 위상차판(41), 편광판(42)을 통과시켜 외부로 출사할 수 있고, 또한 다른 광(L3)(좁은 각도(임계각 미만)로 광투과성 기판(1)에 입사한 광)을 약산란 및/또는 투과하여 위상차판(41)측에 나가 비쳐, 또한 이들 약산란광 및/또는 투과광(L4)을 위상차판(41), 편광판(42)을 통과시켜 외부로 출사할 수 있기 때문에, 등방적인 산란 특성을 갖는 산란층이나 투명 기판의 표면에 요철을 마련한 종래의 것에 비하여 정면 방향(법선 방향 및 그 근방)의 휘도를 향상시킬 수 있다.
즉, 본 실시형태의 EL 디스플레이에서는, 광각(임계각 이상)으로 광투과성 기판(1)에 입사한 광중 적어도 일부의 광(L1)에 대하여는 산란 및/또는 회절하며, 좁은 각도(임계각 미만)로 광투과성 기판(1)에 입사한 광(L3)에 대하여는 영향을 부여하지 않는 또는 약영향으로 할 수 있는 광학 수단(20)을 EL 소자(10)의 지지 기판으로서의 광투광성 기판(1)의 표면에 마련함으로써, 전 반사 조건을 회피함과 동시에 정면 방향(법선 방향(H) 및 그 근방 방향)으로 거의 직선으로 출사되어 오는 광에 관해서는 산란하지 않도록 하고, 발광층(4)에서 발광한 광을 외부로 효율적으로 방출하고 있으며, 이것에 의해서 정면 방향의 휘도를 향상시킬 수 있다.
따라서, 본 실시형태의 EL 디스플레이에 의하면, 정면 방향의 휘도를 향상시킨 것이기 때문에, 정면 방향(법선 방향 및 그 근방 방향)으로부터 본 때의 표시가밝아, 표시품질을 향상시킬 수 있다. 또한, 이러한 EL 디스플레이는, 조명 장치를 별개로 마련하지 않더라도 되기 때문에, 조명 장치를 필요로 하는 액정 모니터에 비하여, 두께를 얇게 할 수 있다. 또한, 이 EL 디스플레이의 광학 수단(20)측으로 나오는 광은 발광층에서 발광된 것이기 때문에, 이 발광체에 의한 표시는 액정 모니터의 표시에 비하여 시야각이 넓다. 또한, 이 EL 디스플레이는, 액정 모니터에 비하여 응답속도가 빠르다고 하는 이점이 있다.
또한 본 실시형태의 EL 디스플레이에 있어서는, EL 소자(10)로서, 적색 발광하는 EL 소자(11)와, 녹색 발광하는 EL 소자(12)와, 청색 발광하는 EL 소자(13)를 이용한 것이기 때문에, 정면 방향(법선 방향 및 그 근방 방향)으로부터 본 표시가 밝고, 풀 컬러의 EL 디스플레이로 할 수 있다.
또한, 본 실시형태의 EL 디스플레이에 있어서는, 광학 수단(20)의 상기 광투과성 기판측과는 반대측의 면상에 위상차판(λ/4판)(41)과, 편광판(42)이 광학 수단(20)측으로부터 순서대로 마련된 것이기 때문에, 주위 광이 강한(밝은) 경우에 주위 광은 첫 번째로 위상차판(41)을 지날 때에 원편광하고, 또한 이 광은 전극(5)에서 반사하여 역방향의 원편광으로 나오지만 이 역방향의 원편광은 편향판(42)은 통과하지 않기 때문에, 흑 표시를 시인할 수 있다.
또, 본 실시형태의 EL 디스플레이에 있어서는, 적색 발광하는 EL 소자(11)의 광투과성 전극(2R)의 막두께와, 녹색 발광하는 EL 소자(12)의 광투과성 전극(2G)의 막두께와, 청색 발광하는 EL 소자(13)와의 광투과성 전극(2B)의 막두께란는, 각각 다른 것으로 되어 있지만, 적색 발광하는 EL 소자(11)와, 녹색 발광하는 EL소자(12)와, 청색 발광하는 EL 소자(13)중, 광투과성 전극(2)의 막두께가 같을 수도 있으며, 모든 광투과성 전극(2)의 막두께가 같을 수도 있다.
또한, 본 실시형태의 EL 디스플레이에 있어서는, 광투과성 전극(2)은 ITO로 이루어져 있지만, 인듐아연산화물(이하, IZO와 약칭한다)막으로 할 수도 있다.
또한, 적색 발광하는 EL 소자(11)와, 녹색 발광하는 EL 소자(12)와, 청색 발광하는 EL 소자(13)가, 전부 같은 재질로 이루어지는 광투과성 전극(2)을 갖고 있지 않을 수도 있으며, ITO로 이루어지는 광투과성 전극과 IZO로 이루어지는 광투과성 전극이 혼재할 수도 있다.
또한, 본 실시형태에 있어서는, EL 소자(10)의 일례로서, 도 2 및 도 3에 도시하는 바와 같이 광투과성 전극(2)과, 정공 수송층(3)과, 발광층(4)과, 금속 전극(5)으로 이루어진 것을 예로 들어 설명했지만, 본 발명에서 이용되는 EL 소자는 이 예에 한정되는 것이 아니다.
(액정 장치의 제 1 실시형태)
도 12는, 본 발명의 EL 디바이스를 적용한 EL 조명 장치를 갖춘 액정 장치를 나타낸 도면으로, 도 12(a)는 반사형으로서 사용시의 예를 나타내는 단면도를 나타내며, 도 12(b)는 투과형으로서 사용시의 예를 나타내는 단면도이다. 도 13은, 도 12의 액정 장치에 구비된 EL 조명 장치를 나타낸 모식 확대 단면도이다.
이 실시형태의 액정 장치(110)에, 액정 구동용 IC, 지지체 등의 부대요소를 장착함으로써, 최종제품으로서의 액정 표시 장치(액정 장치)가 구성된다.
이 실시형태의 액정 장치(110)는, 대략 평면 직사각형 형상이며, 또한 환형의 밀봉(seal)재(112)를 통하여 서로 셀 갭을 열어 대향하도록 붙여진 한 쌍의 평면 직사각형 형상의 기판 유닛(113, 114)과, 이들의 사이에 상기 밀봉재(112)와 동시에 둘러싸여 고정된 액정층(115)과, 한쪽(도 12의 상측)의 기판 유닛(113)의 상면측에 마련된 위상차판(119)과 편광판(116)과, 다른쪽(도 12의 하측)의 기판 유닛(114)의 하면측에 마련된 위상차판(156)과 편광판(157)을 구비한 액정 패널(111)과, 이 액정 패널(111)의 하측에 마련된 백 라이트 장치로서의 EL 조명 장치(160)를 주체로 하여 구성되어 있다.
기판 유닛(113, 114)중에서, 기판 유닛(113)은 관측자측을 향하여 마련되는 표면측(상측)의 기판 유닛이며, 기판 유닛(114)은 그 반대측, 환언하면 내측(하측)에 마련되는 기판 유닛이다.
상측의 기판 유닛(113)은, 예컨대 유리 등의 투명 재료로 이루어지는 광투과성 기판(117)과, 기판(117)의 겉(도 12에서는 상면측, 관측자측)에 순차적으로 마련된 위상차판(119) 및 편광판(116)과, 기판(117)의 뒷편(환언하면 액정층(115)측)에 순차적으로 형성된 컬러 필터층(120), 오버코팅층(121)과, 해당 오버코팅층(121)에 있어서 액정층(115)측의 면에 형성된 액정 구동용의 스트라이프(스트라이프)형상의 복수의 전극층(123)을 구비하고 있다.
액정층(115)은, 트위스트각 θt가 240도∼255도의 네마틱 액정분자로 구성되어 있다.
또, 실제 액정 장치에 있어서는, 전극층(123)의 액정층(115)측과, 후술하는하부 기판측의 스트라이프 형상의 전극층(135)의 액정층(115)측에, 각 배향막이 피복형성되지만, 도 12에서는 이들 배향막을 생략하고 설명도 생략함과 동시에, 이하에 순차적으로 설명하는 다른 실시형태에 있어서도 배향막의 도시와 설명은 생략한다. 또한, 도 12 및 이하의 각 도면에 나타내는 액정 장치의 단면 구조는, 도시한 경우에 각 층이 보기 쉽게 각 층의 두께를 실제 액정 장치와는 다른 두께로 조절하여 나타내고 있다.
상기 상부 기판측의 구동용의 각 전극층(1, 2, 3)은 본 실시형태에서는 ITO (IndiumTin Oxide:인듐주석 산화물)등의 투명 도전 재료로부터 평면 스트라이프 형상으로 형성된 것으로, 액정 패널(110)의 표시 영역과 화소수에 맞추어 필요한 개수로 형성되어 있다.
상기 컬러 필터층(120)은, 본 실시형태에서는 상측의 기판(117)의 하면(환언하면 액정층(115)측의 면)에, 광 차단용의 블랙 마스크, 컬러 표시용의 RGB의 각 패턴을 형성하도록 구성되어 있다. 또한, RGB의 패턴을 보호하는 투명한 보호 평탄화막으로서 오버코팅층(121)이 피복되어 있다. 상기 블랙 마스크는 예컨대 스퍼터링법, 진공 증착법 등에 의해 두께 100∼200nm 정도의 크롬 등의 금속박막을 패터닝하여 형성된다. 상기의 RGB의 각 패턴은, 적색 패턴(R), 녹색 패턴(G), 청색 패턴(B)이, 소망하는 패턴형상으로 배열되어, 예컨대, 소정의 착색재를 함유하는 감광성 수지를 사용한 안료 분산법, 각종 인쇄법, 전착법, 전사법, 염색법 등의 여러가지 방법으로 형성된다.
한편, 하측의 기판 유닛(114)은, 유리 등의 투명 재료로 이루어지는 광투과성 기판(128)과, 기판(128)의 표면측(도 12에서는 상면측, 환언하면 액정층(115)측)에 순차적으로 형성된 반투과 반사층(131), 오버코팅층(133)과, 해당 오버코팅층(133)의 액정층(115)측의 면에 형성된 스트라이프 형상의 구동용의 복수의 전극층(135)과, 기판(128)의 이면측(도 12에서는 하면측, 환언하면 액정층(115)측과 반대측)에 순차적으로 형성된 위상차판(156)과, 편광판(157)으로 구성되어 있다. 이들 전극층(135)에 있어서도 전번의 전극층(123)과 같이 액정 패널(110)의 표시 영역과 화소수에 맞추어 필요한 개수로 형성된다.
다음에, 본 실시형태의 반투과 반사층(131)은, Ag 또는 A1 등의 광 반사성 및 도전성이 우수한 금속 재료로 이루어지며, 기판(128)상에 증착법 또는 스퍼터법 등에 의해 형성된 것이다. 또한, 이 반투과 반사층(131)은, 액정 패널(111)의 하측에 마련된 EL 조명 장치(160)가 발생한 광을 통과시키기 위해서 충분한 두께의 반투과 반사층, 또는, 반사층의 일부에 다수의 미세한 투공을 형성하여 광투과성을 높인 구조 등, 반투과 반사형의 액정 표시 장치에 널리 이용되고 있는 것을 적절히 채용할 수 있다. 단, 반투과 반사층(131)이 도전 재료로 이루어지는 것은 필수가 아니며, 반투과 반사층(131)과는 별도로 도전재료제의 구동용 전극층을 마련한 구조를 채용할 수도 있다.
EL 조명장치(160)는, 도 12 및 도 13에 도시하는 바와 같이 발광층(164)을 사이에 두고 서로 대향하는 한 쌍의 전극(162, 165)을 구비하는 EL 소자(210)가 광투과성 기판(161)의 한쪽 면상에 배치되며, 한 쌍의 전극(162, 165)중 적어도 광투과성 기판(161)측에 위치하는 쪽의 전극(162)은 광투과성 전극으로 형성되며, EL소자(210)에 대하여 통전 가능하게 되고 있고, EL 소자(210)에 통전시에 발광층(164)에서 발광한 광이 상기 광투과성 기판(161)측으로 방출되는 것이다. EL 소자(210)의 광투과성 전극(162)과 발광층(164)과의 사이에는, 광투과성 전극(162)으로부터 정공을 주입하기 쉽게 하는 정공 수송층(163)이 마련되어 있다.
EL 소자(210)를 구성하는 각 층의 재질은, 전술한 실시형태의 EL 디스플레이에 구비된 EL 소자(10)를 구성하는 각 층에서 이용한 재질과 같은 것을 이용할 수 있지만, 특히 발광층(164)은, 백색 발광이 얻어지는 재료로 이루어지는 것을 이용하는 것이 좋다.
또한, 이 광투과성 기판(161)의 다른쪽 면(EL 소자(210)가 마련된 측과 반대측의 면)상에 광학 수단(220)이 마련되어 있다. 이 광학 수단(220)은 광투과성 기판(161)내로 입사한 발광층(164)으로부터의 광중 적어도 일부의 전 반사를 반복하는 광을 산란 및/또는 회절하여 외부로 출사하고, 다른 광을 약산란 및/또는 투과하여 외부로 출사하는 것이다. 여기서 이용하는 광학 수단(220)은, 전술한 실시예의 EL 디스플레이에서 이용한 광학 수단(20)과 같은 것이 사용된다.
이러한 EL 조명 장치(160)는, 광학 수단(220)이 액정 패널(110)측을 향하도록, 즉, EL 조명 장치(160)는 액정 패널(110)의 하측에 배치되어, 액정 패널(110)의 하방측으로부터 액정 패널(110)을 향해서 조명광을 출사할 수 있도록 되어 있다.
이 EL 조명 장치(160)의 동작에 대하여 설명하면, 한 쌍의 전극(162, 165)에 통전되면, 발광층(164)에서 발광한 광은 광투과성 기판(161)측에 방출되어, 이 광투과성 기판(161)으로 입사하지만, 이 기판(161)으로 입사한 발광층(164)으로부터의 광중 전 반사를 반복하는 각도로 입사한 광중 적어도 일부의 광(L1) (광각(임계각 이상)으로 광투과성 기판(161)에 입사한 광)은 광학 수단(220)에 도달하며, 이 광학 수단(220)에서 산란 및/또는 회절되어 액정 패널(111)측으로 출사되고, 이들 산란광 및/또는 회절된 광(L2)은 도 12에 있어서 하측으로부터 액정 패널(111)로 향하여 조명광으로서 출사된다.
한편, 광투과성 기판(161)으로 입사한 발광층(164)으로부터의 광중 다른 광(L3)(좁은 각도(임계각 미만)로 광투과성 기판(161)에 입사한 광)도 광학 수단(220)에 도달하며, 이 광학 수단(220)에서 약산란 및/또는 투과하여 액정 패널(111)측으로 출사되고, 이들 약산란 광 및/또는 투과광(L4)은 도 12에 있어서 하측으로부터 액정 패널(111)로 향하여 조명광으로서 출사된다.
여기서 EL 조명 장치(160)는, 항상 점등하는 것은 아니고, 주위 광(외광)이 거의 없는 경우만, 사용자 또는 센서의 지시에 의해서 점등하는 것이다. 따라서, EL 조명 장치(160)가 점등하고 있는 경우에는, 도 12(b)에 도시하는 바와 같이 EL 조명 장치(160)로부터의 광이 반투과 반사층(131)을 통과함으로써, 투과형으로서 기능하여 투과 표시를 하게 되는 한편, EL 조명 장치(160)가 소등하고 있는 경우(주위 광이 충분히 강하다)에는, 도 12(a)에 도시하는 바와 같이 액정 패널(111)의 상면측(편광판(116)의 표면측)부터 입사한 광 L이 반투과 반사층(131) 표면에서 반사함으로써, 반사형으로서 기능하여 반사 표시를 하게 된다.
본 실시형태의 액정 장치에 구비된 EL 조명 장치(160)는, 광투과성기판(161)의 다른쪽 면상에 상기한 바와 같은 구성의 광학 수단(220)이 마련됨으로써, 정면 방향(법선 방향(H) 및 그 근방)의 휘도를 향상시킬 수 있다.
본 실시형태의 액정 장치에 의하면, 정면 방향의 휘도를 향상한 본 실시형태의 EL 조명 장치(160)가 구비된 것이기 때문에, 밝은 표시가 얻어져, 표시품질을 향상시킬 수 있다.
또, 본 실시형태에 있어서는, EL 조명 장치(160)에 구비된 EL 소자(210)로서, 백색 발광하는 EL 소자가 구비된 경우에 대하여 설명했지만, EL 소자(210)로서는, 적색 발광하는 EL 소자와, 녹색 발광하는 EL 소자와, 청색 발광하는 EL 소자와, 백색 발광하는 EL 소자중 어느 하나 이상이 이용될 수도 있다. 이러한 EL 조명 장치에 의하면, 이용하는 EL 소자에 의해서, 또는, 이용하는 EL 소자의 조합에 의해, 적색 또는 녹색 또는 녹색 또는 백색 또는 그 밖의 색의 광을 효율적으로 방출하여, 정면 방향의 휘도를 향상한, EL 조명 장치가 얻어진다.
또한, EL 소자(210)로서 청색 발광하는 EL 소자가 이용되고, EL 소자(210)와 광투과성 기판(161)의 사이 또는 광투과성 기판(161)과 광학 수단(220)의 사이 또는 광학 수단(220)의 표면에, 발광층(164)에서 청색 발광한 광을 파장 변환하는 수단이 마련될 수도 있다. 이러한 EL 조명 장치에 의하면, 백색의 광을 효율적으로 방출하여, 정면 방향의 휘도를 향상한, EL 조명 장치가 얻어진다.
또, 상기 실시형태에 있어서는 본 실시형태의 EL 조명 장치가 반투과 반사형 액정 장치에 구비된 경우에 대하여 설명했지만, 투과형 액정 장치에 구비되어 있을 수도 있으며, 그 경우의 액정 패널의 구성으로서는, 반투과 반사층(31)을 마련하지않는 것 외에는 도 12에 나타낸 액정 패널(111)과 같은 구성의 것을 이용할 수 있다.
또한, 실시형태의 액정 장치에 있어서는, 단순 매트릭스형의 반투과 반사형 액정 표시 장치에 본 발명의 EL 조명 장치를 갖춘 경우에 대하여 설명했지만, 본 발명의 EL 조명 장치를, 2 단자형 스위칭 소자 또는 3 단자형 스위칭 소자를 갖춘 액티브 매트릭스형의 반투과 반사형 액정 표시 장치에 구비하도록 할 수도 있다.
또한, 지금까지 설명한 실시형태의 EL 조명 장치가 구비된 액정 장치에 있어서는, 상측의 기판(117)과, 편광판(116)과의 사이에 위상차판(119)이 한 장 마련된 반투과 반사형 액정 표시 장치에 본 발명을 적용한 예에 대하여 설명했지만, 본 발명을, 위상차판이 복수 장 마련된 단위 반투과 반사형 액정 표시 장치에 적용할 수도 있다.
또한, 상기의 실시형태에 있어서는, 하측의 기판(128)의 조명 장치(160)측에 위상차판과 편광판을 마련한 반투과 반사형 액정 표시 장치에 본 발명을 적용한 예에 대하여 설명했지만, 본 발명을, 하측의 기판(128)의 EL 조명 장치(160)측에 위상차판과 편광판을 마련하지 않은 반투과 반사형 액정 표시 장치에 적용할 수도 있다.
(EL 디스플레이의 제 2 실시형태)
도 14는, 본 발명의 EL 디바이스를 EL 디스플레이에 적용한 제 2 실시형태를 나타낸 도면으로, 기판측에서 본 평면도이다. 도 15는, 도 14에 나타낸 EL 디스플레이의 일부를 나타낸 개략단면도이며, 도 14의 A-A'단면도이다. 도 16은 도 14에 나타낸 EL 디스플레이의 요부를 나타낸 도면으로, 이 EL 디스플레이에 구비된 복수의 EL 소자중 1개의 EL 소자 및 이것의 주변 부분을 나타낸 모식 확대 단면도이다.
도 14 및 도 15에 있어서, 부호 1은, 유리 등으로 이루어지는 광투과성 기판을 나타내고 있다. 광투과성 기판(1)의 한쪽의 면상에는, 광학 수단(20)이 마련되며, 또한 이 광학 수단(20)의 위에는, 한 쌍의 전극(2, 5) 사이에 발광층(4)이 개재되어, 빨강, 초록, 파랑중 어느 한 색을 발광하는 복수의 EL 소자(10)가 매트릭스 형상으로 배치되어 있으며, 서로 교차하도록 격자 형상으로 마련된 전극(2) 및 금속 전극(5)에 의해서 개별로 통전할 수 있도록 되어 있다. 한 쌍의 전극(2, 5)중 광투과성 기판(1)측에 위치하는 쪽의 전극(2)은 광투과성 전극이다. 이 광투과성 전극(2)은 광학 수단(20)에 인접하여 있다.
또한, 복수의 EL 소자(10)의 각각의 주위에는, 수지 블랙 레지스트 등으로 이루어지며, 이웃하는 EL 소자(10) 사이를 막는 격벽(8)이 마련되어 있다. 도 14 및 도 15에 나타낸 EL 디스플레이에 있어서는, 복수의 EL 소자(10)중 부호 11로 표시된 EL 소자는 발광층(4R)이 적색 발광하는 것, 부호 12로 나타내는 EL 소자는 발광층(4G)이 녹색 발광하는 것, 부호 13으로 나타내는 EL 소자는 발광층(4B)이 청색 발광하는 것으로 되어 있다.
상기 광학 수단(20)은 광투과성 전극(2)내로 입사한 발광층(4)으로부터의 광중 전 반사를 반복하는 각도 범위의 광의 적어도 일부는 산란 및/또는 회절하여 광투과성 기판(1)으로 출사할 수 있고, 다른 각도 범위의 광은 약산란 및/또는 투과하고 광투과성 기판으로 출사할 수 있는 구성으로 된 것이다. 또한 이 광학 수단(20)은 광투과성 기판(1)에 입사한 발광층(4)으로부터의 광중 전 반사를 반복하는 각도 범위의 입사광의 적어도 일부는 산란 및/또는 회절하여 광투과성 기판을 지나서 외부로 출사할 수 있고, 다른 각도 범위의 입사광을 약산란 및/또는 투과하여 광투과성 기판(1)을 지나서 외부로 출사할 수 있는 구성으로 된 것이다.
광학 수단(20)의 구성 및 작용에 관해서는 뒤에 상세히 설명한다.
또한, 도 15에 도시하는 바와 같이 광투과성 기판(1)의 광학 수단(20)측과는 반대측의 면상에 위상차판(λ/4판)(41)과, 편광판(42)이 광학 수단(20)측으로부터 순서대로 마련되어 있다. 또, 도 14에서는 위상차판(λ/4판)(41)과, 편광판(42)은 도시를 생략했다.
녹색 발광하는 EL 소자(12)는, 도 15에 도시하는 바와 같이 광투과성 기판(1)상에, 인듐주석 산화물(IndiumTin0xide, 이하, IT0로 약칭한다)막으로 이루어지는 광투과성 전극(2G)과, 광투과성 전극(2G)에서 정공을 주입하기 쉽게 하는 정공 수송층(3)과, EL 재료로 이루어지는 발광층(4G)과, 금속 전극(5)이 순서대로 적층된 것으로, 발광층(4G)을 사이에 두고 광투과성 전극(2G)과 금속 전극(5)이 서로 대향하도록 되어 있다.
도 15에 나타내는 EL 소자(12)에 있어서는, 광투과성 전극(2G)이 양극으로서 기능하고, 금속 전극(5)이 음극으로서 기능하도록 구성되어 있다. 그리고, 광투과성 전극(2G) 및 금속 전극(5)에 소정의 전류를 흘리는 것에 의해, 발광층(4G)에 녹색광을 발광시켜, 발광층(4G)으로부터의 녹색광이 광투과성 전극(2G)으로 입사한다.
그리고 광투과성 전극(2G)으로 입사한 발광층(4G)으로부터의 광은 광학 수단(20)에 도달하고, 광투과성 전극(2G)으로 입사했을 때의 입사각도에 따라 광학 수단(20)의 작용을 받아 광투과성 기판(1)으로 출사되며, 또한 이 광은 위상차판(41), 편광판(42)을 통과하여 도 15에 있어서 하측으로부터 EL 디스플레이의 외부로 향하여 방출되도록 되어 있다. 여기서의 광학 수단(20)의 작용에 관해서는 뒤에 상세히 설명한다.
또한, 도 15에 나타내는 EL 소자(12)에 있어서는, 광투과성 전극(2G)의 막두께는 150±20nm로 되어 있다.
정공 수송층(3)으로서는 예를 들면, 4, 4'-비스 (m-톨릴페닐아미노)비페닐(TPD), 4, 4'-비스[N-(1나프틸)-N-페닐아미노]비페닐(α-NPD), 4, 4', 4''-토리스[N-(3-메틸페닐)-N-페닐아미노]트리페닐아민(m-MTDATA) 등의 트리페닐 아민 유도체나, 폴리비닐칼바졸, 폴리에틸렌지오키시치오펜 등, 종래의 정공 수송층에 사용되고 있는 재료를 사용한 것 등을 들 수 있다. 또한, 정공 수송층(3)에 사용되는 재료로서는, 한 종류 또는 여러 종류를 사용할 수 있다.
발광층(4G)으로서는, 종래의 발광층에 사용되고 있는 녹색 발광이 얻어지는 유기 EL 재료(electroluminescence 재료)로 이루어질 수 있으며, 바람직하게는, 키나크리든 및 그 유도체 등의 유기 EL 재료로 이루어진다. 또한, 발광층(4G)에 사용되는 재료로서는, 한 종류 또는 복수 종류를 사용할 수 있다.
금속 전극(5)으로서는, 예컨대, 알루미늄, 은, 은합금, 마그네슘 등, 종래의금속 전극에 사용되고 있는 재료를 사용한 것 등을 들 수 있다.
또한, 적색 발광하는 EL 소자(11) 및 청색 발광하는 EL 소자(13)는, 도 15에 나타내는 녹색 발광하는 EL 소자(12)와, 광투과성 전극(2)의 막두께와 발광층(4)에 사용되고 있는 재료가, 다른 것이다.
적색 발광하는 EL 소자(11)에서는, 광투과성 전극(2R)의 막두께는, 180±20 nm로 되어 있다.
또한, 발광층(4R)으로서는, 종래의 발광층에 사용되고 있는 적색 발광이 얻어지는 유기 EL 재료로 이루어질 수 있으며, 바람직하게는, 로다민 및 그 유도체 등의 유기 EL 재료로 이루어진다. 또한, 발광층(4R)에 사용되는 재료로서는, 한 종류 또는 복수 종류를 사용할 수 있다.
또한, 청색 발광하는 EL 소자(13)로서는, 광투과성 전극(2B)의 막두께는, 120±20 nm로 되어 있다.
또한, 발광층(4B)으로서는, 종래의 발광층에 사용되고 있는 청색 발광이 얻어지는 유기의 EL 재료로 이루어질 수 있으며, 바람직하게는, 지스치리루비페닐 및 그 유도체, 쿠마린 및 그 유도체, 테트라페닐브타디엔 및 그 유도체 등의 유기 EL 재료로 이루어지는 것으로 된다. 또한, 발광층(4B)에 사용되는 재료로서는, 한 종류 또는 복수 종류를 사용할 수 있다.
다음에, 본 실시형태의 EL 디스플레이에 구비된 광학 수단(20)의 구성 및 작용에 대하여 상세히 설명한다.
이 광학 수단(20)은, 도 15 및 도 16에 도시하는 바와 같이 광투과성전극(2)내로 입사한 발광층(4)(발광층 4R, 4G, 4B)으로부터의 광중 전 반사를 반복하는 광중 적어도 일부의 광(L1)을 산란 및/또는 회절하여 광투과성 기판(1)으로 출사하고, 다른 각도 범위의 광(L3)은 약산란 및/또는 투과하여 광투과성 기판(1)으로 출사한다. 또한, 이 광학 수단(20)은 광투과성 기판(1)으로 입사한 발광층(4)으로부터의 광중 전 반사를 반복하는 각도 범위의 광(이 광은 광투과성 기판(1)으로 들어간 광, 바꿔 말하면 출사광)중 적어도 일부의 입사광(L1)을 산란 및/또는 회절하여 광투과성 기판(1)을 지나서 외부(본 실시형태의 경우, 위상차판(41)측)로 출사하고, 다른 각도 범위의 입사광(L3)(이 광은 광투과성 기판(1)에 들어 간 광, 바꿔 말하면 출사광이다)을 약산란 및/또는 투과하여 광투과성 기판(1)을 지나서 외부(본 실시형태의 경우, 위상차판(41)측)로 출사하는 것이다.
이 EL 디스플레이로서는 한 쌍의 전극(2, 5)에 통전되면, 발광층(4)에서 발광한 광은 광투과성 전극(2)측으로 방출되어, 이 광투과성 전극(2)에 입사하지만, 이 광투과성 전극(2)으로 입사한 발광층(4)으로부터의 광중 전 반사를 반복하는 각도로 입사한 광중 적어도 일부의 광(L1)(광각(임계각 이상)으로 광투과성 전극(2)에 입사한 광중 적어도 일부의 광)은 광학 수단(20)에 도달하며, 이 광학 수단(20)에서 산란 및/또는 회절되어 광투과성 기판(1)으로 출사된다. 광학 수단(20)에서 산란된 광 및/또는 회절된 광(L2)은 임계각 미만의 각도로 광투과성 기판(1)으로 들어가고, 이들 산란광 및/또는 회절된 광(L2)은 위상차판(41)측으로 출사되며, 위상차판(41), 편광판(42)을 통과하여 도 15에 있어서 하측으로부터 EL 디스플레이의외부로 향하여 방출되도록 되어 있다.
한편, 광투과성 전극(2)으로 입사한 발광층(4)으로부터의 광중 다른 광(L3) (좁은 각도(임계각 미만)로 광투과성 전극(2)에 입사한 광)도 광학 수단(20)에 도달하며, 이 광학 수단(20)에서 약산란 및/또는 투과된다. 광학 수단(20)으로 약산란된 광 및/또는 투과광(L4)은 임계각 미만의 각도로 광투과성 기판(1)으로 들어가고, 또한 이들 약산란광 및/또는 투과광(L4)은 위상차판(41)측으로 출사되고, 위상차판(41), 편광판(42)을 통과하여 도 15에 있어서 하측으로부터 EL 디스플레이의 외부로 향하여 방출되도록 되어 있다.
이러한 광학 수단(20)의 구체예로서는, 광투과성 전극(2)내로 입사한 각 발광층(4)으로부터의 광중 임계각 이상의 입사광중 적어도 일부의 입사광(L1)은 강산란하여 광투과성 기판(1)으로 출사할 수 있고, 임계각 미만의 입사광(L3)은 약산란 또는 투과하여 광투과성 기판(1)으로 출사할 수 있으며, 또한 해당 광학 수단(20)은 광투과성 기판(1)으로 입사한 각 발광층(4)으로부터의 광중 임계각 이상의 광(출사광)의 적어도 일부의 입사광(L1)은 강산란하여 외부로 출사할 수 있고, 임계각 미만의 입사광(L3)은 약산란 또는 투과하여 외부로 출사할 수 있는 구성으로 될 수도 있다.
도 17은 어떤 점광원(O)에서 방출된 광에 대한 광학 수단(20)의 작용을 모식적으로 도시하는 도면으로, 도 17중의 부호 20b로 표시된 원내의 영역(원주상은 포함하지 않는다)은, 광투과성 전극(2)으로 입사한 입사광이 임계각 미만의 영역 또는 광투과성 기판(1)으로 들어간 광(출사광)이 임계각 미만의 각도를 나타낼 때의입사광의 각도 범위의 영역, 부호 20a로 표시된 원 밖의 영역(원주상을 포함한다)은 광투과성 전극(2)내로 입사한 입사광이 임계각 이상을 나타내는 영역 또는 광투과성 기판(1)으로 들어 간 광(출사광)이 임계각 이상의 각도를 나타낼 때의 입사광의 각도 범위의 영역이다. 도 17에 도시하는 바와 같이 광학 수단(20)은, 점광원(O)에서 방출된 광중 영역(20a)을 통하여 입사하는 광은 강산란하여 점광원(O)과 반대측으로 출사시키는 작용이 있고, 점광원(O)으로부터 방출된 광중 영역(20b)을 통하여 입사하는 광은 약산란 또는 투과하여 점광원(O)과 반대측으로 출사시키는 작용이 있다.
따라서, 이 광학 수단(20)에서는, 광투과성 전극(2)내로 입사한 각 발광층(4)으로부터의 광중 임계각 이상의 입사광중 적어도 일부의 입사광(L1)은 강산란하여 광투과성 기판(1)으로 출사시킬 수 있고, 또한 임계각 미만의 입사광(L3)은 약산란 또는 투과(무산란) 하여 광투과성 기판(1)으로 출사시킬 수 있으며, 또한, 광투과성 기판(1)내로 입사한 발광층(4)으로부터의 광중 임계각 이상의 광(출사광)중 적어도 일부의 입사광(L1)은 강산란하여 외부로 출사할 수 있고, 또한 임계각 미만의 광(출사광)(L3)은 약산란 또는 투과(무산란)하여 외부로 출사할 수 있기 때문에, 즉 전 반사 조건을 회피할 수 있는 동시에 정면 방향(법선 방향 및 그 근방 방향)으로 거의 직선으로 출사되어 오는 광에 관해서는 될 수 있는 한 산란이 발생하지 않든지, 또는 투과할 수 있기 때문에, 정면 방향의 휘도를 향상시킬 수 있다.
또한, 광학 수단(20)의 다른 구체예로서는, 광투과성 전극(2)내로 입사한 각발광층(4)으로부터의 광중 임계각 이상의 입사광중 적어도 일부의 입사광(L1)은 회절하여 광투과성 기판(1)으로 출사할 수 있고, 임계각 미만의 입사광(L3)은 투과하여 광투과성 기판(1)으로 출사할 수 있으며, 또한 해당 광학 수단(20)은 광투과성 기판(1)으로 입사한 각 발광층(4)으로부터의 광중 임계각 이상의 광(출사광)중 적어도 일부의 입사광(L1)은 회절하여 외부로 출사할 수 있고, 임계각 미만의 입사광(L3)은 투과하여 외부로 출사할 수 있는 구성으로 될 수도 있다.
도 18은 어떤 점광원(O)에서 방출된 광에 대하여 광학 수단(20)의 작용을 모식적으로 도시하는 도면으로, 도 18중의 부호 20b로 표시된 원내의 영역(원주상은 포함하지 않는다)은 광투과성 전극(2)으로 입사한 입사광이 임계각 미만의 영역 또는 광투과성 기판(1)으로 들어간 광(출사광)이 임계각 미만의 각도를 나타낼 때의 입사광의 각도 범위의 영역이고, 부호 20a로 표시된 원밖의 영역(원주상을 포함한다)은 광투과성 전극(2)내로 입사한 입사광이 임계각 이상을 나타내는 영역 또는 광투과성 기판(1)에 들어 간 광(출사광)이 임계각 이상의 각도를 나타낼 때의 입사광의 각도 범위의 영역이다. 도 18에 도시하는 바와 같이 광학 수단(20)은, 점광원(O)으로부터 방출된 광중 영역(20a)을 통하여 입사하는 광은 회절하여 점광원(O)과 반대측으로 출사시키는 작용이 있고, 점광원(O)으로부터 방출된 광중 영역(20b)을 통하여 입사하는 광은 그대로 투과하여 점광원(O)과 반대측으로 출사시키는 작용이 있다.
따라서, 이 광학 수단(20)에서는, 광투과성 전극(2)내로 입사한 발광층(4)으로부터의 광중 임계각 이상의 입사광중 적어도 일부의 입사광(L1)은 회절하여 광투과성 기판(1)으로 출사할 수 있고, 임계각 미만의 입사광(L3)은 투과하여 광투과성 기판(1)으로 출사할 수 있으며, 또한, 광투과성 기판(1)내로 입사한 발광층(4)으로부터의 광중 임계각 이상의 광에 대한 입사광중 적어도 일부의 입사광(L1)은 회절하여 외부로 출사시킬 수 있고, 임계각 미만의 입사광은 투과하여 외부로 출사할 수 있기 때문에, 즉 전 반사 조건을 회피할 수 있는 동시에 정면 방향(법선 방향 및 그 근방 방향)으로 거의 직선으로 출사되어 오는 광에 관해서는 투과할 수 있기 때문에, 정면 방향의 휘도를 향상시킬 수 있다.
또한, 이 광학 수단(20)의 다른 구체예로서는, 광투과성 전극(2)내로 입사한 각 발광층(4)으로부터의 광중 임계각 이상의 입사광중 적어도 일부의 입사광(L1)은 강산란 및 회절하여 광투과성 기판(1)으로 출사할 수 있고, 임계각 미만의 입사광(L3)은 약산란 및/또는 투과하여 광투과성 기판(1)으로 출사할 수 있으며, 또한 해당 광학 수단(20)은 광투과성 기판(1)으로 입사한 각 발광층(4)으로부터의 광중 임계각 이상의 입사광중 적어도 일부의 입사광(L1)은 강산란 및 회절하여 외부로 출사할 수 있고, 임계각 미만의 입사광은 약산란 및/또는 투과하여 외부로 출사할 수 있는 구성으로 될 수도 있다.
이 광학 수단(20)은, 상술의 도 17 및 도 18을 이용하여 설명한 양쪽의 작용을 갖는 것이다.
따라서, 이 광학 수단(20)은, 광투과성 전극(2)내로 입사한 각 발광층(4)으로부터의 광중 임계각 이상의 입사광중 적어도 일부의 입사광(L1)은 강산란 및 회절하여 광투과성 기판(1)으로 출사시키는 수 있고, 임계각 미만의 입사광(L3)은 약산란 및/또는 투과하여 광투과성 기판(1)으로 출사시킬 수 있으며, 또한, 광투과성 기판(1)내로 입사한 각 발광층(4)으로부터의 광중 임계각 이상의 광에 대한 입사광중 적어도 일부의 입사광(L1)은 강산란 및 회절하여 외부로 출사할 수 있고, 임계각 미만의 광에 대한 입사광(L3)은 약산란 및/또는 투과하여 외부로 출사할 수 있기 때문에, 즉 전 반사 조건을 회피할 수 있는 동시에 정면 방향(법선 방향 및 그 근방 방향)으로 거의 직선으로 출사되어 오는 광에 관해서는 될 수 있는 한 산란이 발생하지 않든지, 및/또는 투과할 수 있기 때문에, 정면 방향의 휘도를 향상시킬 수 있다.
또한, 광학 수단(20)의 다른 구체예로서는, 광투과성 전극(2)내로 입사한 발광층(4)으로부터의 광중 β3≥sin-1(m2/m3)인 조건(식중, β3은 광투과성 전극(2)의 법선 방향(H)으로부터의 입사광의 경사각, m2는 광학 수단의 굴절률, m3은 광투과성 전극(2)의 굴절률이다)을 만족하는 입사광의 적어도 일부는 산란 및/또는 회절하여 광투과성 기판(1)으로 출사하고, β3<sin-1(m2/m3)인 조건을 만족하는 입사광은 약산란 및/또는 투과하여 광투과성 기판으로 출사하는 구성으로 될 수도 있다.
광투과성 전극(2)으로 입사한 광이 임계각 이상을 나타낼 때의 광투과성 전극(2)의 법선 방향(H)으로부터의 경사각 β3의 값은, 상기 스넬의 법칙(n1sinθ1= n2sinθ2)으로부터 계산할 수 있으며, n1= m3, n2= m2, θ1=β3, 입사광이 임계각인 경우의 투과광이 광투과성 기판(1)의 표면과 평행하게 될 때의 광투과성 기판(1)의법선 방향(H)에서의 각도 θ2가 9 0°이므로, β3≥sin-1(m2/m3)로 계산할 수 있다.
따라서, 이 광학 수단(20)은, 광투과성 전극(2)내로 입사한 발광층(4)으로부터의 광중 β3≥sin-1(m2/m3)인 조건을 만족하는 입사광의 적어도 일부는 산란 및/또는 회절할 수 있고, β3<sin-1(m2/m3)인 조건을 만족하는 입사광은 약산란 및/또는 투과할 수 있는 것이면, 광투과성 전극(2)내로 입사한 발광층(4)으로부터의 광중 전 반사를 반복하는 각도로 입사한 광(광각(임계각 이상)으로 광투과성 전극(2)으로 입사한 광)의 적어도 일부를 산란 및/또는 회절하여 광투과성 기판(1)으로 출사시킬 수 있고, 또한 다른 광(좁은 각도(임계각 미만)로 광투과성 전극(2)에 입사한 광)을 약산란 및/또는 투과하여 광투과성 기판(1)으로 출사할 수 있다.
그런데, 광학 수단(20)은, 이것에 입사한 광이 강산란 및/또는 회절을 나타낼 때와 약산란 및/또는 투과를 나타낼 때의 과도 상태는 도 24에 도시하는 바와 같이 약 10°로부터 20°정도의 범위이기 때문에, 투과성 전극(2)으로 입사한 입사광의 임계각으로부터 10° 정도 어긋난 범위의 각도의 입사광도 산란 및/또는 회절할 수 있도록 하여, 광학 수단(20)을 최적화하는 것이 바람직하다. 도 24중, 횡축은 광학 수단(20)의 회전각도(경사각도)이며, 종축은 평행선 투과율(T%)이다.
여기서의 평행선 투과율은, 도 20에 도시하는 바와 같이 하여 측정한 것이다. 여기서의 측정의 때는, 광학 수단(20)의 좌측으로부터 광학 수단(20)의 중앙부의 원점(O1)을 향해서, 광원(발광층으로부터의 광)(K)으로부터의 입사광을 입사하고, 그리고, 광학 수단(20)의 원점(O1)을 통과시켜 광학 수단(20)을 투과하여 직진하는 투과광을 광센서 등의 수광부(J)에서 수광하는 측정계를 이용했다. 측정의 때는 광학 수단(20)을 회전(경사)시켜 각 회전각도(경사각도)에 있어서 광원(K)으로부터의 입사광을 광학 수단(20)으로 입사시키고, 광학 수단(20)의 원점(O1)을 투과하여 직진하는 투과광을 수광부(J)에서 수광하여 측정한 것이다. 도 20중의 0°의 위치는, 광원(K)와 수광부(J)를 연결하는 직선에 대하여 광학 수단(20)을 직각으로 배치한 위치이며, 0°의 위치로부터 우회전 각도를 +, 좌회전 각도를 -로 하였다.
그리고 도 21에 도시된 바와 같이, 광학 수단(20)의 일면측(도 20 및 도 21에서는 좌측)에 설치된 광원(K)으로부터 발생한 입사광(L)이 광학 수단(20)을 투과하여 이 광학 수단(20)의 다른 면측(도 2O 및 도 21에서는 우측)으로 빠지는 경우, 광학 수단(20)의 일면측(좌측)에 있어서 산란하는 광을 후방 산란광(LR)이라 칭하며, 광학 수단(20)을 투과하는 광을 전방 산란광이라 칭하는 것으로 한다. 그리고, 광학 수단(20)을 투과한 전방 산란광에 관하여, 입사광(L)의 진행 방향에 대하여 ±2°이내의 각도 오차로 같은 방향으로 직진하는 전방 산란광(평행선 투과광)(L5)의 광강도에 대하여, 입사광(L)의 광강도에 대한 비율을 평행선 투과율(T)로 정의하고, 또한, ±2°를 넘어서 주위측으로 비스듬히 확산하는 전방 산란광(확산 투과광)(LT)의 광강도에 대하여, 입사광(L)의 광강도에 대한 비율을 확산투과율로 정의하고, 투과광 전체의 입사광에 대한 비율을 전 광선투과율로 정의했다. 이상의 정의로부터, 전 광선투과율로부터 확산투과율을 뺀 것이 평행선투과율(T)이다라고 정의할 수 있다.
따라서 도 20에 있어서 평행선 투과율(T)이 낮은 값을 나타내는 각도는 산란광이 많고(강산란), 평행선 투과율(T)이 높은 값을 나타내는 각도는 산란이 적으며(약산란) 및/또는 투과광(평행선 투과광)이 많은 것을 나타내며, 산란광이 많은 (강산란) 상태로부터 산란이 적고 (약산란) 및/또는 투과광(평행선 투과광)이 많은 상태를 나타낼 때의 과도 상태가 10°로부터 20°정도이다.
따라서, 광학 수단(20)은, 광투과성 전극(2) 내로 입사한 발광층(4)으로부터의 광중 β3≥sin-1(m2/m3)-10°인 조건(식중, β3은 광투과성 전극(2)의 법선 방향(H)으로부터의 입사광의 경사각, m2는 광학 수단의 굴절률, m3은 광투과성 전극(2)의 굴절률이다)을 만족하는 입사광의 적어도 일부는 산란 및/또는 회절하여 광투과성 기판(1)으로 출사하고, β3<sin-1(m2/m3)-1O°인 조건을 만족하는 입사광은 약산란 및/또는 투과하여 광투과성 기판(1)으로 출사하는 것이 바람직하다.
또한, 광학 수단(20)의 다른 구체예로서는, 광투과성 전극(2)내로 입사한 발광층(4)으로부터의 광중 β3≥55°인 조건(식중, β3은 광투과성 전극(2)의 법선 방향(H)으로부터의 경사각)을 만족하는 입사광은 강산란 및/또는 회절하여 광투과성 기판(1)으로 출사하고, β3=0인 조건을 만족하는 입사광은 약산란 및/또는 투과하여 광투과성 기판(1)으로 출사할 수도 있다.
광투과성 전극(2)으로 입사한 광이 임계각 이상을 나타낼 때의 광투과성 전극(2)의 법선 방향(H)으로부터의 경사각 β3의 구체적인 값(기산 값) 을 구하기 위해서는, 광투과성 전극(2)으로서는, 인듐주석 산화물막이나, 인듐아연산화물막 등을 이용할 수 있고, 이들의 굴절률은 1.8∼2.0 (n1=1.8∼2.0)이며, 광학 수단의 굴절률이 1.57 (n2=1.57)이며, 입사광이 임계각인 경우의 투과광이 광투과성 전극(2)의 표면과 평행하게 될 때의 광투과성 전극(2)의 법선 방향(H)으로부터의 각도 θ2가 90°이므로, 상기 스넬의 법칙에 의해 θ1은 약 55°이며, 따라서 광투과성 전극(2)에 입사한 광의 임계각 β3은 약 55°정도이다.
따라서, 광학 수단(20)은, 광투과성 전극(2)내로 입사한 발광층(4)으로부터의 광중 β3≥55°인 조건을 만족하는 입사광의 적어도 일부는 강산란 및/또는 회절할 수 있고, β3=0인 조건을 만족하는 입사광은 약산란 및/또는 투과할 수 있는 것이면, 광투과성 전극(2)내로 입사한 발광층(4)으로부터의 광중 전 반사를 반복하는 각도로 입사한 광(광각(임계각 이상)으로 광투과성 전극(2)으로 입사한 광)의 적어도 일부를 강산란 및/또는 회절하여 광투과성 기판(1)으로 출사시킬 수 있으며, 또한 정면 방향(법선 방향(H))으로 거의 직선으로 출사되어 오는 광을 약산란 및/또는 투과하여 광투과성 기판(1)으로 출사할 수 있다.
또한, 이 광학 수단(20)은, 광투과성 전극(2)내로 입사한 발광층(4)으로부터의 광중β3≥55°인 조건(식중, β3은 광투과성 전극(2)의 법선 방향(H)으로부터의 경사각)을 만족하는 입사광의 적어도 일부는 산란 및/또는 회절하여 광투과성 기판(1)으로 출사하고, β3<55°인 조건을 만족하는 입사광은 약산란 및/또는 투과하여 광투과성 기판(1)으로 출사하는 것이 바람직하다.
따라서, 광학 수단(20)이 이러한 조건을 만족하는 것이면, 광투과성 전극(2)내로 입사한 발광층(4)으로부터의 광중 전 반사를 반복하는 각도로 입사한 광중 적어도 일부의 광(L1)(광각(임계각 이상)으로 광투과성 전극(2)에 입사한 광중 적어도 일부의 광)을 강산란 및/또는 회절하여 광투과성 기판(1)으로 출사시킬 수 있으며, 임계각 미만의 입사광(L3)을 약산란 및/또는 투과하여 광투과성 기판(1)으로 거의 출사할 수 있다.
또한, 광학 수단(20)의 다른 구체예로서는, 발광층(4)으로부터 광투과성 전극(2)을 거쳐 해당 광학 수단(20)으로 입사한 광중 β2≥sin-1(m1/m2)인 조건(식중, β2는 광학 수단(20)의 법선 방향(H)으로부터의 입사광의 경사각, m1은 광투과성 기판(1)의 굴절률, m2는 광학 수단(20)의 굴절률이다. )을 만족하는 입사광의 적어도 일부는 산란 및/또는 회절하여 광투과성 기판(1)으로 출사할 수 있고, β2<sin-1(m1/m2 )인 조건을 만족하는 입사광은 약산란 및/또는 투과하여 광투과성 기판(1)으로 출사할 수 있는 구성으로 될 수도 있다.
이 광학 수단(20)으로 입사한 광이 임계각 이상을 나타낼 때의 광학 수단(20)의 법선 방향(H)으로부터의 경사각 β2의 값은, 상기 스넬의 법칙(n1sinθ1= n2sinθ2)으로부터 계산할 수 있으며, n1=m2, n2=m1, θ1=β2, 입사광이 임계각인 경우의 투과광이 광투과성 기판(1)의 표면과 평행하게 될 때의 광투과성 기판(1)의 법선 방향(H)으로부터의 각도 θ2가 90°이므로, β2≥sin-1(m1/m2)로 계산할 수 있다.
따라서, 광학 수단(20)은, 발광층(4)으로부터 광투과성 전극(2)을 거쳐 해당 광학 수단(20)으로 입사한 광중 β2≥sin-1(m1/m2)인 조건을 만족하는 입사광의 적어도 일부는 산란 및/또는 회절할 수 있고, β2<sin-1(m1/m2)인 조건을 만족하는 입사광은 약산란 및/또는 투과할 수 있는 것이면, 발광층(4)으로부터 광투과성 전극(2)을 거쳐 해당 광학 수단(20)으로 입사한 광중 전 반사를 반복하는 각도로 입사한 광(광각(임계각 이상)으로 광학 수단(20)에 입사한 광)의 적어도 일부를 산란 및/또는 회절하여 광투과성 기판(1)으로 출사시킬 수 있으며, 또한 다른 광(좁은 각도(임계각 미만)로 광학 수단(20)에 입사한 광)을 약산란 및/또는 투과하여 광투과성 기판(1)으로 출사할 수 있다.
또한, 전술한 바와 같이, 발광층(4)으로부터 광투과성 전극(2)을 지나서 광학 수단(20)으로 입사한 입사광이 광학 수단(20)에 의해서 강산란 및/또는 회절을 나타낼 때와 약산란을 나타낼 때의 각도의 과도 상태는 약 10°로부터 20°정도의 범위이기 때문에, 광투과성 전극(2)을 지나서 광학 수단(20)에 입사한 입사광의 임계각으로부터 10°정도 어긋난 범위의 각도의 입사광도 산란 및/또는 회절할 수 있도록 하여, 광학 수단(20)을 최적화하는 것이 바람직하다.
따라서, 광학 수단(20)은, 발광층(4)으로부터 광투과성 전극(2)을 거쳐 해당광학 수단(20)으로 입사한 광중 β2≥sin-1(m1/m2)-l0°인 조건(식중, β2는 광학 수단(20)의 법선 방향(H)으로부터의 입사광의 경사각, m1은 광투과성 기판(1)의 굴절률, m2는 광학 수단(20)의 굴절률이다)을 만족하는 입사광의 적어도 일부는 산란 및/또는 회절하여 광투과성 기판(1)으로 출사할 수 있고, β2<sin-1(m1/m2)-10°인 조건을 만족하는 입사광은 약산란 및/또는 투과하여 광투과성 기판(1)으로 출사할 수 있는 구성으로 된 것이 바람직하다.
또한, 광학 수단(20)의 다른 구체예로서는, 발광층(4)으로부터 광투과성 전극(2)을 거쳐 해당 광학 수단(20)으로 입사한 광중 β2≥70°인 조건(식중, β2는 광학 수단(20)의 법선 방향(H)으로부터의 경사각)을 만족하는 입사광의 적어도 일부는 강산란 및/또는 회절하여 광투과성 기판(1)으로 출사할 수 있고, β2=0°인 조건을 만족하는 입사광은 약산란 및/또는 투과하여 광투과성 기판(1)으로 출사할 수 있는 구성으로 될 수도 있다.
발광층(4)으로부터 광투과성 전극(2)을 거쳐 해당 광학 수단(20)으로 입사한 광이 임계각 이상을 나타낼 때의 광학 수단(20)의 법선 방향(H)으로부터의 경사각β2의 구체적인 값(기산 값)을 구하기 위해서는, 광학 수단(20)으로서는, 해당 광학 수단(20)중의 평균 굴절률은 약 1.57(n1=1.57 정도)이며, 광투과성 기판(1)의 굴절률이 1.5 정도(n2=1.5)이며, 입사광이 임계각인 경우의 투과광이 광학 수단(20)의 표면과 평행하게 될 때의 광학 수단(20)의 법선 방향(H)으로부터의 각도 θ2가 90°이므로, 상기 스넬의 법칙에 의해 θ1은 약 70°이며, 따라서 광학 수단(20)으로 입사한 광의 임계각 β2는 약 70°정도이다.
따라서, 광학 수단(20)은, 발광층(4)으로부터 광투과성 전극(2)을 거쳐 해당 광학 수단(20)으로 입사한 광중 β2≥70°인 조건을 만족하는 입사광의 적어도 일부는 강산란 및/또는 회절할 수 있고, β2=0인 조건을 만족하는 입사광은 약산란 및/또는 투과할 수 있는 것이면, 발광층(4)으로부터 광투과성 전극(2)을 거쳐 해당 광학 수단(20)으로 입사한 광중 전 반사를 반복하는 각도로 입사한 광(광각(임계각 이상)으로 광학 수단(20)에 입사한 광)의 적어도 일부는 강산란 및/또는 회절하여 광투과성 기판(1)으로 출사시킬 수 있으며, 또한 정면 방향(법선 방향)으로 거의 직선으로 출사되어 오는 광을 약산란 및/또는 투과하여 광투과성 기판(1)으로 출사할 수 있다.
또한, 광학 수단(20)은, 발광층(4)으로부터 광투과성 전극(2)을 거쳐 해당 광학 수단(20)으로 입사한 광중 β2≥70°인 조건(식중, β2는 광학 수단(20)의 법선 방향(H)으로부터의 경사각)을 만족하는 입사광의 적어도 일부는 산란 및/또는 회절하여 광투과성 기판(1)으로 출사할 수 있고, β2<70°인 조건을 만족하는 입사광은 약산란 및/또는 투과하여 광투과성 기판(1)으로 출사할 수 있는 구성으로 된 것이 바람직하다. 광학 수단(20)이 이러한 조건을 만족하는 것이면, 발광층(4)으로부터 광투과성 전극(2)을 거쳐 해당 광학 수단(20)으로 입사한 광중 전 반사를 반복하는 각도로 입사한 광(광각(임계각 이상)으로 광학 기판으로 입사한 광)의 적어도 일부를 강산란 및/또는 회절하여 광투과성 기판(1)으로 출사시킬 수 있으며,임계각 미만의 입사광(L3)을 약산란 및/또는 투과하여 광투과성 기판(1)으로 출사할 수 있다.
또한, 광학 수단(20)의 다른 구체예로서는, 광투과성 기판(1)내로 입사한 발광층(4)으로부터의 광중 β1≥sin-1(1/m1)인 조건(식중, β1은 광투과성 기판(1)의 법선 방향(H)으로부터의 입사광의 경사각, 1은 공기의 굴절률, m1은 광투과성 기판(1)의 굴절률이다)을 만족하는 광(출사광)의 적어도 일부는 산란 및/또는 회절하여 외부로 출사할 수 있고, β1<sin-1(1/m1)인 조건을 만족하는 광(출사광)은 약산란 및/또는 투과하여 외부로 출사할 수 있는 구성으로 될 수도 있다.
광투과성 기판(1)으로 입사한 광이 임계각 이상을 나타낼 때의 광투과성 기판(1)의 법선 방향(H)으로부터의 경사각 β1의 값은, 상기의 스넬의 법칙(n1sinθ1=n2sinθ2)으로부터 계산할 수 있으며, n1= m1, 공기의 굴절률이 1이므로 n2=1, θ1=β1, 입사광이 임계각인 경우의 투과광이 광투과성 기판(1)의 표면과 평행하게 될 때의 광투과성 기판(1)의 법선 방향(H)으로부터의 각도 θ2가 90°이므로, β1≥sin-1(1/m1)로 계산할 수 있다.
따라서, 광학 수단(20)은, 광투과성 기판(1)내로 입사한 발광층(4)으로부터의 광중 β1≥sin-1(1/m1)인 조건을 만족하는 입사광의 적어도 일부는 산란 및/또는 회절할 수 있고, β1<sin-1(1/m1)인 조건을 만족하는 입사광은 약산란 및/또는 투과할 수 있는 것이면, 광투과성 기판(1)내로 입사한 발광층(4)으로부터의 광중 전 반사를 반복하는 각도로 입사하는 광중 적어도 일부의 광(L1)(광각(임계각 이상)으로 광투과성 기판(1)으로 입사하는 광중 적어도 일부의 광)을 산란 및/또는 회절하여 외부로 출사할 수 있으며, 또한 다른 광(L3) (좁은 각도(임계각 미만)로 광투과성 기판(1)에 입사하는 광)을 약산란 및/또는 투과하여 외부로 출사할 수 있다.
광학 수단(20)은, 이것에 입사한 광이 강산란 및/또는 회절을 나타낼 때와 약산란 및/또는 투과를 나타낼 때의 과도 상태는 약 10°내지 20° 정도의 범위이기 때문에, 광투과성 기판(1)으로 입사한 광의 임계각으로부터 10°정도 어긋난 범위의 각도의 입사광도 산란 및/또는 회절할 수 있도록 하여, 광학 수단(20)을 최적화하는 것이 바람직하다.
따라서, 광학 수단(20)은, 광투과성 기판(1) 내로 입사한 발광층(4)으로부터의 광중 β1≥sin-1(1/m1)-1O°인 조건(식중, β1은 광투과성 기판(1)의 법선 방향(H)으로부터의 입사광의 경사각, 1은 공기의 굴절률, m1은 광투과성 기판(1)의 굴절률이다)을 만족하는 입사광의 적어도 일부는 산란 및/또는 회절하여 외부로 출사할 수 있고, β1<sin-1(1/m1)-1O°인 조건을 만족하는 입사광은 약산란 및/또는 투과하여 외부로 출사할 수 있는 구성으로 된 것이 바람직하다.
또한, 광학 수단(20)의 다른 구체예로서는, 광투과성 기판(1) 내로 입사한 발광층(4)으로부터의 광중 β1≥40°인 조건(식중, β1은 광투과성 기판(1)의 법선 방향(H)으로부터의 입사광의 경사각)을 만족하는 입사광의 적어도 일부는 강산란 및/또는 회절하여 외부로 출사할 수 있고, β1=0인 조건을 만족하는 입사광은 약산란 및/또는 투과하여 외부로 출사할 수 있는 구성으로 될 수도 있다.
광투과성 기판(1)으로 입사한 광이 임계각 이상을 나타낼 때의 광투과성 기판(1)의 법선 방향(H)으로부터의 경사각 β1의 구체적인 값(기산 값)을 구하기 위해서는, 광투과성 기판(1)으로서는, 유리 기판이나, 아크릴 수지 등의 투명 수지를 이용할 수 있고, 이들의 굴절률은 1.49∼1.6 (n1=1.49∼1.6)이며, 공기의 굴절률이 1(n2=1)이며, 입사광이 임계각인 경우의 투과광이 광투과성 기판(1)의 표면과 평행하게 될 때의 광투과성 기판(1)의 법선 방향(H)에서의 각도 θ2가 90°이므로, 상기 스넬의 법칙에 의해 θ1 는 약 40°이며, 따라서 광투과성 기판(1)에 입사한 광의 임계각 β1은 약 40°정도이다. 또, 광투과성 기판(11)으로서 유리 기판(굴절률 약 1.54)을 이용한 경우에 임계각 β1은 40.5°이다.
따라서, 광학 수단(20)은, 광투과성 기판(1)내로 입사한 발광층(4)으로부터의 광중 β1≥40°인 조건을 만족하는 입사광의 적어도 일부는 강산란 및/또는 회절할 수 있고, β1=0인 조건을 만족하는 입사광은 약산란 및/또는 투과할 수 있는 것이면, 광투과성 기판(1)내로 입사한 발광층(4)으로부터의 광중 전 반사를 반복하는 각도로 입사하는 광(광각(임계각 이상)으로 광투과성 기판(1)으로 입사하는 광)의 적어도 일부를 거의 강산란 및/또는 회절하여 외부로 출사할 수 있으며, 또한 정면 방향(법선 방향)으로 거의 직선으로 출사되어 오는 광을 약산란 및/또는 투과하여 외부로 출사할 수 있다.
또한, 광학 수단(20)은, 광투과성 기판(1)내로 입사한 발광층(4)으로부터의 광중 β1≥40°인 조건(식중, β1은 광투과성 기판(1)의 법선 방향(H)으로부터의입사광의 경사각)을 만족하는 입사광의 적어도 일부는 산란 및/또는 회절하여 외부로 출사할 수 있고, β1<4O°인 조건을 만족하는 입사광은 약산란 및/또는 투과하여 외부로 나갈 수 있는 구성으로 된 것이 바람직하다. 광학 수단(20)이 이러한 조건을 만족하는 것이면, 광투과성 기판(1)내로 입사한 발광층(4)으로부터의 광중 전 반사를 반복하는 각도로 입사하는 광중 적어도 일부의 광(L1) (광각(임계각 이상)으로 광투과성 기판(1)으로 입사하는 광중 적어도 일부의 광)을 강산란 및/또는 회절하여 외부로 거의 출사시킬 수 있으며, 임계각 미만의 입사광(L3)을 약산란 및/또는 투과하여 외부로 거의 출사시킬 수 있다.
또, 본 발명에 있어서 산란이란, 광투과성 전극 또는 광학 수단 또는 광투과성 기판으로 넓은 각도(임계각 이상)로 입사한 입사광이 광투과성 전극 또는 광학 수단 또는 광투과성 기판을 투과한 전방 산란광중 입사광의 진행 방향에 대하여 ±2°를 넘어서 주위측으로 비스듬히 확산하는 전방 산란광(확산 투과광)이 발생하는 경우와 입사광의 진행 방향에 대하여 ±2°이내의 각도 오차로 같은 방향으로 직진하는 전방 산란광(평행선 투과광)의 양쪽 또는 한 쪽이 포함된다.
또한, 강산란이란 헤이즈 값이 50% 이상을 나타내는 경우이며, 약산란이란 헤이즈 값이 20% 이하를 나타내는 경우이다. 또한, 회절이란, 넓은 각도(임계각 이상)로 입사한 입사광이 광투과성 전극 또는 광투과성 기판 또는 광학 수단을 투과한 투과광중 입사광의 진행 방향에 대하여 출사광의 진행 방향이 휘어지는 현상이다.
또한, 투과란, 좁은 각도(임계각 미만)로 입사한 입사광이 광투과성 기판 또는 광학 수단을 투과한 전방 산란광중 입사광의 진행 방향에 대하여 ±2° 이내의 각도 오차로 같은 방향으로 직진하는 전방 산란광(평행선 투과광)을 말한다.
상술한 바와 같이 광투과성 기판(1)의 굴절률 m1 은, 1.49∼1.6이며, 광학 수단(20)의 굴절률 m2는 약 1.57(평균 굴절률)이며, 광투과성 기판(1)의 굴절률 m1과 광학 수단(20)의 굴절률 m2는 같은 크기나 또는 거의 같은 크기로 되어 있다.
광투과성 기판(1)의 굴절률 m1과 광학 수단(20)의 굴절률 m2는, 바람직하게는 m1≥m2인 관계를 만족하는 것이, 광학 수단(20)내로 입사한 발광층(4)으로부터의 광이 전 반사하지 않고 발광층(4)에서 발광한 광을 외부로 효율적으로 출력(출사)할 수 있다는 점에서 바람직하다.
또한, 광학 수단(20)은, 광투과성 전극(2)내로 입사한 발광층(4)으로부터의 광중 임계각 이상의 입사광의 적어도 일부는 헤이즈 50% 이상으로 광투과성 기판(1)으로 출사할 수 있고, 임계각 미만의 입사광은 헤이즈 20% 이하로 광투과성 기판(1)으로 출사할 수 있는 구성으로 될 수도 있다. 여기서의 헤이즈란, 광학 분야에서 헤이즈(Haze)로 지칭되는 투과율 척도이며, 상술의 도 21을 이용하여 설명한 확산 투과율을 전 광선 투과율로 제산하여 % 표시한 값이며, 상기 평행선 투과율과는 완전히 다른 개념의 정의이다. 헤이즈의 값이 클수록, 상기 전방 산란광(확산 투과광)이 강하고(많고), 헤이즈의 값이 작을수록, 상기의 평행선 투과광이 강하다 (많다)라고 할 수 있다.
광학 수단(20)이, 상기 광투과성 전극(2)내로 입사한 발광층(4)으로부터의 광중 임계각 이상의 입사광의 적어도 일부는 헤이즈 50% 이상으로 광투과성기판(1)으로 출사할 수 있는 것이면, 상기 임계각 이상의 입사광의 적어도 일부는 광학 수단(20)에 의해 산란 등이 발생하여 광투과성 기판(1)으로 출사할 수 있다. 또한 광학 수단(20)이, 광투과성 전극(2)내로 입사한 발광층(4)으로부터의 광중 임계각 미만의 입사광은 헤이즈 20% 이하로 광투과성 기판(1)으로 출사할 수 있는 것이면, 상기 임계각 미만의 입사광은 광학 수단(20)에 의해 투과(무산란) 또는 거의 산란이 발생하는 일없이 거의 직진하여 광투과성 기판(1)으로 출사할 수 있다. 따라서, 이러한 광학 수단(20)이 마련되어 있으면, 등방적인 산란 특성을 갖는 산란층이나 투명 기판의 표면에 요철을 마련한 종래의 것에 비하여 정면 방향(법선 방향 및 그 근방)의 휘도를 향상시킬 수 있다.
또한, 광학 수단(20)은, 광투과성 기판(1)으로 입사한 발광층(4)으로부터의 광중 임계각 이상의 입사광의 적어도 일부는 헤이즈 50% 이상으로 외부로 출사할 수 있고, 임계각 미만의 입사광은 헤이즈 20% 이하로 외부로 출사할 수 있는 구성으로 될 수도 있다.
광학 수단(20)이, 광투과성 기판(1)내로 입사한 발광층(4)으로부터의 광중 임계각 이상의 입사광의 적어도 일부는 헤이즈 50% 이상으로 광투과성 기판(1)으로 출사할 수 있는 것이면, 상기 임계각 이상의 입사광의 적어도 일부는 광학 수단(20)에 의해 산란 등이 발생하여, 이 광투과성 기판(1)을 통하여 외부로 출사할 수 있다. 또한, 광학 수단(20)이, 광투과성 기판(1)내로 입사한 발광층(4)으로부터의 광중 임계각 미만의 입사광은 헤이즈 20% 이하로 광투과성 기판(1)으로 출사할 수 있는 것이면, 상기 임계각 미만의 입사광은 광학 수단(20)에 의해 투과(무산란) 또는 거의 산란이 발생하는 일없이 거의 직진하며, 이 광투과성 기판(1)을 통하여 외부로 출사할 수 있다.
따라서, 이러한 광학 수단(20)이 마련되고 있으면, 등방적인 산란 특성을 갖는 산란층이나 투명 기판의 표면에 요철을 마련한 종래의 것에 비하여 정면 방향(법선 방향 및 그 근방)의 휘도를 향상시킬 수 있다.
또, 본 실시형태에서 이용되는 광학 수단(20)은, 광투과성 기판(1)과 광투과성 전극(2) 사이에 마련되는 것이기 때문에, 내열성이 우수한 것이 이용되는 것이 바람직하다. 그것은, 본 실시형태의 EL 디스플레이의 제조하기 위해서는, 예컨대, 광투과성 기판(1), 광학 수단(20), 광투과성 전극(2), 정공 수송층(3), 발광층(4), 금속 전극(5)이 순차적으로 적층되지만, 이 때, 광투과성 전극(2) 형성 공정에서 ITO의 스퍼터 온도가 150도로부터 230도 정도이기 때문에, 광학 수단(20)으로 열이 모이므로, 내열성이 우수한 쪽이 바람직하다.
본 실시형태로 이용되는 광학 수단(20)을 또한 구체적으로 설명하면, 이 광학 수단(20)은, 예컨대, 도 19의 곡선(1)으로 나타낸 바와 같은 광학 특성을 나타내는 것이다. 도 19중, 횡축은 광학 수단(20)의 회전각도(경사각도)이며, 종축은 평행선 투과율(T%)이다. 여기서의 광학 특성은, 상술의 도 20에 나타낸 측정계를 이용하여 마찬가지로 측정한 것이다. 이러한 광학 특성을 갖는 광학 수단(20)은, 복수 장의 광학 필름을 적층하는 것에 의해 얻어질 수 있고, 또한, 복수의 광학층을 적층하는 것에 의해 얻어질 수 있다.
상기의 각 광학 필름은, 기본 구조의 면에서 보면, 일본특허공개공보 제2000-035506호, 일본특허공개공보 제 2000-066026호, 일본특허공개공보 제 2000-180607호 등에 개시되어 있는 지향성을 갖는 전방 산란 필름을 적절히 이용할 수 있다. 예컨대, 일본특허공개공보 제 2000-035506호에 개시되어 있는 바와 같이, 서로 굴절률이 다른 2종 이상의 광중합 가능한 단량체 또는 오리고마의 혼합물인 수지 시트에, 자외선을 경사 방향에서 조사하여 특정한 넓은 방향만을 효율적으로 산란시키는 기능을 갖게 한 것, 또는, 일본특허공개공보 제 2000-066026호에 개시되어 있는 온라인 홀로그래픽 확산 시트로서, 홀로그램용 감광 재료에 레이저를 조사하여 부분적으로 굴절률이 다른 영역을 층 구조가 되도록 제조한 것 등을 적절히 이용할 수 있다.
도 22는, 상기한 바와 같은 홀로그램 기술에 의해 제작된 광학 필름(21)의 단면 구조예를 도시한 모식도이다.
이 광학 필름(21)은, 굴절률이 n1인 부분과 굴절률이 n2인 부분이 광학 필름(21)의 단면 구조에 있어서 소정의 각도를 갖고 경사 방향으로 층형상으로 교대 배치되어 이루어지는 구조이다. 이 구조의 광학 필름(21)에 경사 방향으로부터 광각(임계각 이상)으로 입사광(L1)이 입사된다고 하면, 굴절률이 다른 각 층의 경계 부분에 있어서 이 입사광(L1)(또는 광각(임계각 이상)으로 입사한 입사광중 적어도 일부의 입사광)이 산란 및/또는 회절되며, 이들 광은 반대측(도면에서는 하면측)으로 산란광 및/또는 회절된 광(L2)으로서 출사되도록 되어 있다. 또한, 이 구조의 광학 필름(21)으로 경사 방향으로부터 좁은 각도(임계각 미만)로 입사광(L3)이 입사된다고 하면, 굴절률이 다른 각 층의 경계 부분에 있어서 약산란 및/또는투과되며, 이들 광은 반대측(도면에서는 하면측)으로 약산란광 및/또는 투과광(L4)으로서 출사되도록 되어 있다.
상기한 바와 같은 홀로그램 기술에 의해 제작된 광학 필름(21)의 광학 특성은, 예를 들면 도 19의 곡선(2)으로 나타낸 바와 같은 광학 특성을 갖고 있다. 여기서의 광학 특성은, 상술한 도 20에 나타낸 측정계를 이용하여 마찬가지로 측정한 것이다. 도 19의 곡선(2)으로 나타낸 바와 같은 광학 특성은, 도 22의 광학 필름(21)의 A-B 방향의 특성이며, 이 A-B 방향이 평행선 투과율이 지향성을 나타내는 축(α)이다.
따라서, 이러한 광학 특성을 갖는 광학 필름(21)으로부터 도 6의 곡선 ①로 나타낸 바와 같은 광학 특성을 갖는 광학 수단(20)을 얻기 위해서는, 광학 필름(21)을 복수 장 사용하며, 평행선 투과율이 지향성을 나타내는 축(α)을 비켜서 적층하면 좋고, 구체적으로는 도 23에 도시하는 바와 같이 광학 필름(21)을 2장 준비하여, 평행선 투과율이 지향성을 나타내는 축(α)을 180°어긋나도록 적층함으로써 얻어진다.
본 실시형태의 EL 디스플레이로서는, 광투과성 기판(1)과 광투과성 전극(2)과의 사이에 상기한 바와 같은 구성의 광학 수단(20)이 마련됨으로써, 광투과성 전극(2)내로 입사한 발광층(4)으로부터의 광중 전 반사를 반복하는 각도 범위로 입사한 광중 적어도 일부의 광(L1)(광각(임계각 이상)으로 광투과성 전극(2)에 입사한 광)을 산란 및/또는 회절하여 광투과성 기판(1)으로 출사할 수 있고, 또한 다른 각도 범위의 광(L3)(좁은 각도(임계각 미만)로 광투과성 기판(1)에 입사한 광)을 약산란 및/또는 투과하여 광투과성 기판(1)으로 출사할 수 있다. 또한, 이 광학 수단(20)은, 광투과성 기판(1)으로 입사한 발광층(4)으로부터의 광중 전 반사를 반복하는 각도 범위의 입사광중 적어도 일부의 입사광(L1)(광각(임계각 이상)으로 광투과성 전극(2)으로 들어간 입사광)을 산란 및/또는 회절하여 광투과성 기판(1)을 통하여 외부로 출사할 수 있으며, 또한 다른 각도 범위의 입사광(L3)(좁은 각도(임계각 미만)로 광투과성 기판(1)으로 들어간 입사광)을 약산란 및/또는 투과하여 광투과성 기판(1)을 통하여 외부로 출사할 수 있기 때문에, 등방적인 산란 특성을 갖는 산란층이나 투명 기판의 표면에 요철을 마련한 종래의 것에 비하여 정면 방향(법선 방향 및 그 근방)의 휘도를 향상시킬 수 있다.
즉, 본 실시형태의 EL 디스플레이로서는, 상기한 바와 같은 광학 수단(20)을 EL 소자의 지지 기판으로서의 광투광성 기판과 광투과성 전극(2)과의 사이에 마련함으로써, 전 반사 조건을 회피함과 동시에 정면 방향(법선 방향(H) 및 그 근방 방향)으로 거의 직선으로 출사되어 오는 광에 관해서는 산란하지 않도록 하여, 발광층(4)에서 발광한 광을 외부로 효율적으로 방출하고 있으며, 이것에 의해서 정면 방향의 휘도를 향상시킬 수 있다.
따라서, 본 실시형태의 EL 디스플레이에 의하면, 정면 방향의 휘도를 향상시킨 것이기 때문에, 정면 방향(법선 방향(H) 및 그 근방 방향)으로부터 본 때의 표시가 밝고, 표시품질을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 실시형태의 EL 디스플레이로서는, EL 디스플레이를 EL 디스플레이에 적용하는 것을 고려하여 광학 수단(20)의 배치를 광투과성 기판(1)과 광투과성전극(2)과의 사이에 마련함으로써, 시차에 기인하는 보케가 없고, 선명한 표시가 얻어진다.
또한, 이러한 EL 디스플레이는, 조명 장치를 별개로 마련하지 않더라도 되기 때문에, 조명 장치를 필요로 하는 액정 모니터에 비하여, 두께를 얇게 할 수 있다. 또한, 이 EL 디스플레이의 광학 수단(20)측으로 나오는 광은 발광층(4)에서 발광된 것이기 때문에, 이 발광체에 의한 표시는 액정 모니터의 표시에 비하여 시야각이 넓다. 또한, 이 EL 디스플레이는, 액정 모니터에 비하여 응답속도가 빠르다고 하는 이점이 있다.
또한 본 실시형태의 EL 디스플레이에 있어서는, EL 소자(10)로서, 적색 발광하는 EL 소자(11)와, 녹색 발광하는 EL 소자(12)와, 청색 발광하는 EL 소자(13)를 이용하기 때문에, 정면 방향(법선 방향(H) 및 그 근방 방향)으로부터 본 때의 표시가 밝으며, 풀 컬러의 EL 디스플레이로 할 수 있다. 또한, 이 풀 컬러의 EL 디스플레이에 있어서도, 광학 수단(20)이 최적 위치에 배치되어 있기 때문에, 시차에 기인하는 혼색이 없고, 선명한 컬러 표시가 얻어진다.
또한, 본 실시형태의 EL 디스플레이에 있어서는, 광투과성 기판(1)의 광학 수단(20)측과는 반대측의 면상에 위상차판(λ/4 판)(41)과, 편광판(42)이 광투과성 기판(1)측으로부터 순서대로 마련되었기 때문에, 주위 광이 강한(밝은)경우에 주위 광은 첫 번째로 위상차판(41)을 지날 때에 원편광하며, 또한 이 광은 전극(5)으로 반사하여 역방향의 원편광으로 나오지만 이 반대 방향의 원편광은 편향판(42)은 통과시키지 않기 때문, 흑 표시를 시인할 수 있다.
또, 본 실시형태의 EL 디스플레이에 있어서는, 적색 발광하는 EL 소자(11)의 광투과성 전극(2R)의 막두께와, 녹색 발광하는 EL 소자(12)의 광투과성 전극(2G)의 막두께와, 청색 발광하는 EL 소자(13)의 광투과성 전극(2B)의 막두께는, 각각 다른 것으로 되어 있지만, 적색 발광하는 EL 소자(11)와, 녹색 발광하는 EL 소자(12)와, 청색 발광하는 EL 소자(13)중, 광투과성 전극(2)의 막두께가 같은 것이 있을 수도 있으며, 모든 광투과성 전극(2)의 막두께가 같을 수도 있다.
또한, 본 실시형태의 EL 디스플레이에 있어서는, 광투과성 전극(2)은, ITO로 이루어지는 것으로 했지만, 인듐아연산화물(이하, IZ0로 약칭한다)막으로 이루어질 수도 있다.
또한, 적색 발광하는 EL 소자(11)와, 녹색 발광하는 EL 소자(12)와, 청색 발광하는 EL 소자(13)가, 전부 같은 재질로 이루어지는 광투과성 전극(2)을 갖고 있지 않을 수도 있으며, ITO로 이루어지는 광투과성 전극과 IZO로 이루어지는 광투과성 전극이 혼재할 수도 있다.
또한, 본 실시형태에 있어서는, EL 소자(10)의 일례로서, 도 15 및 도 16에 도시하는 바와 같이 광투과성 전극(2)과, 정공 수송층(3)과, 발광층(4)과, 금속 전극(5)으로 이루어지는 것을 예로 들어 설명했지만, 본 발명에서 이용되는 EL 소자는 이 예에 한정되는 것이 아니다.
(액정 장치의 제 2 실시형태)
도 25는, 본 발명의 EL 디바이스를 적용한 EL 조명 장치를 갖춘 액정 장치를나타낸 도면으로, 도 25(a)는 반사형으로서 사용시의 예를 나타내는 단면도를 나타내며, 도 25(b)는 투과형으로서 사용시의 예를 나타내는 단면도이다. 도 26은, 도 25의 액정 장치에 구비된 EL 조명 장치를 나타낸 모식확대단면도이다.
이 실시형태의 액정 장치(110)에, 액정 구동용 IC, 지지체 등의 부대요소를 장착함으로써, 최종제품으로서의 액정 표시 장치(액정 장치)가 구성된다.
이 실시형태의 액정 장치(110)는, 대략 평면 직사각형 형상으로, 또한 환상의 밀봉재(112)를 사이에 두고 서로 셀 갭을 열어 대향하도록 붙여진 한 쌍의 평면 직사각형 형상의 기판 유닛(113, 114)과, 이들의 사이에 상기 밀봉재(112)와 함께 둘러싸여 유지된 액정층(115)과, 한쪽(도 25의 상측)의 기판 유닛(113)의 상면측에 마련된 위상차판(119)과 편광판(116)과, 다른쪽(도 25의 하측)의 기판 유닛(114)의 하면측에 마련된 위상차판(156)과 편광판(157)을 갖춘 액정 패널(111)과, 이 액정 패널(111)의 하측에 마련된 백 라이트 장치로서의 EL 조명 장치(160)를 주체로 하여 구성되어 있다.
기판 유닛(113, 114)중, 기판 유닛(113)은 관측자측을 향하여 마련되는 표면측(상측)의 기판 유닛이며, 기판 유닛(114)은 그 반대측, 환언하면 내측(하측)에 마련되는 기판 유닛이다.
상측의 기판 유닛(113)은, 예컨대 유리 등의 투명 재료로 이루어지는 광투과성 기판(117)과, 기판(117)의 표면측(도 25으로서는 상면측, 관측자측)에 순차적으로 마련된 위상차판(119) 및 편광판(116)과, 기판(117)의 내측(환언하면 액정층(115)측)에 순차적으로 형성된 컬러 필터층(120), 오버코팅층(121)과, 해당오버코팅층(121)에 있어서 액정층(115)측의 면에 형성된 액정 구동용의 스트라이프 형상의 복수의 전극층(123)을 구비하여 구성되어 있다.
액정층(115)은, 트위스트각 θt가 240도∼255도의 네마틱 액정분자로 구성되어 있다.
또, 실제로의 액정 장치에 있어서는, 전극층(123)의 액정층(115)측과, 후술하는 하측 기판측의 스트라이프 형상의 전극층(135)의 액정층(115)측에, 각각 배향막이 피복형성되지만, 도 25에서는 이들 배향막을 생략하고 설명도 생략함과 동시에, 이하에 순차적으로 설명하는 다른 실시형태에 있어서도 배향막의 도시와 설명은 생략한다. 또한, 도 25 및 이하의 각 도면에 나타내는 액정 장치의 단면 구조는, 도시한 경우에 각 층이 보기 쉽게 각 층의 두께를 실제로의 액정 장치와는 다른 두께로 조절하여 나타내고 있다.
상기 상측 기판측의 구동용의 각 전극층(1, 2, 3)은 본 실시형태에서는 ITO (IndiumTinOxide :인듐주석 산화물)등의 투명 도전 재료로부터 평면 스트라이프 형상으로 형성된 것으로, 액정 패널(110)의 표시 영역과 화소수에 맞추어 필요한 개수로 형성된다.
상기 컬러 필터층(120)은, 본 실시형태에서는 상측 기판(117)의 하면(환언하면 액정층(115)측의 면)에, 광차단용의 블랙 마스크, 컬러 표시용의 RGB의 각 패턴을 형성하는 것에 의해 구성되어 있다. 또한, RGB의 패턴을 보호하는 투명한 보호 평탄화막으로서 오버코팅층(121)이 피복되어 있다. 상기 블랙 마스크는 예컨대 스퍼터링법, 진공 증착법 등에 의해 두께 100∼200nm 정도의 크롬 등의 금속박막을패터닝하여 형성된다. 상기의 RGB의 각 패턴은, 적색 패턴(R), 녹색 패턴(G), 청색 패턴(B)이, 소망하는 패턴 형상으로 배열되며, 예컨대, 소정의 착색재를 함유하는 감광성 수지를 사용한 안료 분산법, 각종 인쇄법, 전착법, 전사법, 염색법 등의 여러가지 방법으로 형성된다.
한편, 하측의 기판 유닛(114)은, 유리 등의 투명 재료로 이루어지는 광투과성 기판(128)과, 기판(128)의 표면측(도 25에서는 상면측, 환언하면 액정층(115)측)에 순차적으로 형성된 반투과 반사층(131), 오버코팅층(133)과, 해당 오버코팅층(133)의 액정층(115)측의 면에 형성된 스트라이프 형상의 구동용의 복수의 전극층(135)과, 기판(128)의 이면측(도 25에서는 하면측, 환언하면 액정층(115)측과 반대측)에 순차적으로 형성된 위상차판(156)과, 편광판(157)으로 구성되어 있다. 이들 전극층(135)에 있어서도 전번의 전극층(123)과 같이 액정 패널(110)의 표시 영역과 화소수에 맞추어 필요한 개수로 형성된다.
다음에, 본 실시형태의 반투과 반사층(131)은, Ag 또는 Al 등의 광 반사성 또는 도전성이 우수한 금속 재료로 이루어지며, 기판(128)상에 증착법 또는 스퍼터법 등에 의해 형성된 것이다. 또한, 이 반투과 반사층(131)은, 액정 패널(111)의 하측에 마련된 EL 조명 장치(160)가 발생한 광을 통과시키기 위해서 충분한 두께의 반투과 반사층, 또는, 반사층의 일부에 다수의 미세한 투공을 형성하여 광투과성을 높인 구조 등, 반투과 반사형의 액정 표시 장치에 널리 이용되고 있는 것을 적절히 채용할 수 있다. 단, 반투과 반사층(131)이 도전 재료로 이루어지는 것은 필수가 아니며, 반투과 반사층(131)과는 별도로 도전 재료제의 구동용 전극층을 마련하고,반투과 반사층(131)과 구동 전극을 별개로 마련한 구조를 채용할 수도 있다.
EL 조명 장치(160)는, 도 25 및 도 26에 도시하는 바와 같이 광투과성 기판(161)의 한쪽 면상에 광학 수단(220)이 마련되어 있고, 또한 이 광학 수단(220)의 위에는 발광층(164)을 사이에 두고 서로 대향하는 한 쌍의 전극(162, 165)을 구비하여 이루어지는 EL 소자(210)가 마련되어 있고, EL 소자(210)에 대하여 통전 가능하게 되어 있으며, EL 소자(210)에 통전시에 발광층(164)에서 발광한 광이 상기 광투과성 기판(161)측으로 방출되는 것이다. EL 소자(210)의 광투과성 전극(162)과 발광층(164)과의 사이에는, 광투과성 전극(162)으로부터 정공을 주입하기 쉽게 하는 정공 수송층(163)이 마련되어 있다. 한 쌍의 전극(162, 165)중 적어도 광학 수단(220)측에 위치하는 쪽의 전극(162)은 광투과성 전극으로 형성된다.
EL 소자(210)를 구성하는 각 층의 재질은, 전술한 실시형태의 EL 디스플레이에 구비된 EL 소자(10)를 구성하는 각 층에서 이용한 재질과 같은 것을 이용할 수 있지만, 특히 발광층(164)은, 백색 발광이 얻어지는 재료로 이루어지는 것을 이용하는 것이 바람직하다.
상기 광학 수단(220)은, 광투과성 전극(162)내로 입사한 발광층(164)으로부터의 광중 전 반사를 반복하는 각도 범위의 광중 적어도 일부의 광(L1)은 산란 및/또는 회절하여 광투과성 기판(161)으로 출사할 수 있고, 다른 각도 범위의 광(L3)은 약산란 및/또는 투과하여 광투과성 기판(161)으로 출사할 수 있는 구성으로 된 것이다. 또한 이 광학 수단(220)은 광투과성 기판(161)으로 입사한 발광층(164)으로부터의 광중 전 반사를 반복하는 각도 범위의 입사광중 적어도 일부의입사광(L1)을 산란 및/또는 회절하여 광투과성 기판(161)을 지나서 외부로 출사할 수 있고, 다른 각도 범위의 입사광(L3)을 약산란 및/또는 투과하여 광투과성 기판(161)을 지나서 외부로 출사할 수 있는 구성으로 된 것이다. 여기서 이용하는 광학 수단(220)은, 전술한 실시예의 EL 디스플레이에서 이용한 광학 수단(20)과 같은 것이 사용된다.
이러한 EL 조명 장치(160)는, 광학 수단(220)이 액정 패널(110)측을 향하도록, 즉, EL 조명 장치(160)는 액정 패널(110)의 하측에 배치되어, 액정 패널(110)의 하방측에서 액정 패널(110)을 향해서 조명광을 출사할 수 있도록 되어 있다.
이 EL 조명 장치(160)의 동작에 대하여 상세히 설명하면, 한 쌍의 전극(162, 165)에 통전되면, 발광층(164)에서 발광한 광은 광투과성 전극(162)측으로 방출되어, 이 광투과성 전극(162)으로 입사하지만, 이 광투과성 전극(162)으로 입사한 발광층(164)으로부터의 광중 전 반사를 반복하는 각도로 입사한 광중 적어도 일부의 광(L1)(광각(임계각 이상)으로 광투과성 전극(162)에 입사한 광중 적어도 일부의 광)은 광학 수단(220)에 도달하며, 이 광학 수단(220)에서 산란 및/또는 회절되어 광투과성 기판(161)으로 출사된다. 광학 수단(220)에서 산란된 광 및/또는 회절된 광(L2)은 임계각 미만의 각도로 광투과성 기판(1)으로 들어가거, 이들 산란광 및/또는 회절된 광(L2)은 액정 패널(111)측으로 출사되며, 또한 이들 산란광 및/또는 회절된 광(L2)은 도 25에 있어서 하측으로부터 액정 패널(111)을 향하여 조명광으로서 출사된다.
한편, 광투과성 전극(162)으로 입사한 발광층(164)으로부터의 광중 다른광(L3)(좁은 각도(임계각 미만)로 광투과성 전극(162)으로 입사한 광)도 광학 수단(220)에 도달하며, 이 광학 수단(220)에서 약산란 및/또는 투과된다. 광학 수단(220)에서 약산란된 광 및/또는 투과광(L4)은 임계각 미만의 각도로 광투과성 기판(161)으로 들어가며, 또한 이들 약산란광 및/또는 투과광(L4)은 액정 패널(111)측으로 출사되고, 또한 이들 약산란광 및/또는 투과광(L4)은 도 25에 있어서 하측으로부터 액정 패널(111)로 향하여 조명광으로서 출사된다.
여기서 EL 조명 장치(160)는, 항상 점등하는 것은 아니고, 주위 광(외광)이 거의 없는 경우만, 사용자 또는 센서의 지시에 의해서 점등하는 것이다. 따라서, EL 조명 장치(160)가 점등하고 있는 경우에는, 도 25(b)에 도시하는 바와 같이 EL 조명 장치(160)로부터의 광이 반투과 반사층(131)을 통과함으로써, 투과형으로서 기능하여 투과 표시를 하게 되는 한편, EL 조명 장치(160)가 소등하고 있는 경우(주위 광이 충분히 강하다)에는, 도 25(a)에 도시하는 바와 같이 액정 패널(111)의 상면측(편광판(116)의 표면측)으로부터 입사한 광(L)이 반투과 반사층(131) 표면에서 반사함으로써, 반사형으로서 기능하여 반사 표시를 하게 된다.
본 실시형태의 액정장치에 구비된 EL 조명 장치(160)는, 광투과성 기판(161)과 광투과성 전극(162)의 사이에 상기한 바와 같은 구성의 광학 수단(220)이 마련됨으로써, 정면 방향(법선 방향(H) 및 그 근방)의 휘도를 향상시킬 수 있다.
본 실시형태의 액정 장치에 의하면, 정면 방향의 휘도를 향상한 본 실시형태의 EL 조명 장치(160)가 구비된 것이기 때문에, 밝은 표시가 얻어져, 표시품질을 향상시킬 수 있다.
또, 본 실시형태에 있어서는, EL 조명 장치(160)에 구비된 EL 소자(210)로서, 백색 발광하는 EL 소자가 구비된 경우에 대하여 설명했지만, EL 소자(210)로서는, 적색 발광하는 EL 소자와, 녹색 발광하는 EL 소자와, 청색 발광하는 EL 소자와, 백색 발광하는 EL 소자의 어느 하나 이상이 이용될 수도 있다. 이러한 EL 조명 장치에 의하면, 이용하는 EL 소자에 의해서, 또는, 이용하는 EL 소자의 조합에 의해, 적색 또는 녹색 또는 녹색 또는 백색 또는 그 밖의 색의 광을 효율적으로 방출하여, 정면 방향의 휘도를 향상한 EL 조명 장치가 얻어진다.
또한, EL 소자(210)로서 청색 발광하는 EL 소자가 이용되며, 광투과성 전극(162)과 광학 수단(220)과의 사이 또는 광학 수단(220)과 광투과성 기판(161)의 사이 또는 광투과성 기판(161)의 광학 수단(220)측과는 반대측의 표면에, 발광층(164)에서 청색 발광한 광을 파장 변환하는 수단이 마련될 수도 있다. 이러한 EL 조명 장치에 의하면, 백색의 광을 효율적으로 방출하여, 정면 방향의 휘도를 향상한 EL 조명 장치가 얻어진다.
또, 상기 실시형태에 있어서는 본 실시형태의 EL 조명 장치가 반투과 반사형 액정 장치에 구비된 경우에 대하여 설명했지만, 투과형 액정 장치에 구비되어 있을 수도 있으며, 그 경우의 액정 패널의 구성으로서는, 반투과 반사층(31)을 마련하지 않는 이외는 도 25에 나타낸 액정 패널(111)과 같은 구성의 것을 이용할 수 있다.
또한, 실시형태의 액정 장치에 있어서는, 단순 매트릭스형의 반투과 반사형 액정 표시 장치에 본 발명의 EL 조명 장치를 갖춘 경우에 대하여 설명했지만, 본 발명의 EL 조명 장치를, 2 단자형 스위칭 소자 또는 3 단자형 스위칭 소자를 갖춘액티브 매트릭스형의 반투과 반사형 액정 표시 장치에 구비되도록 할 수도 있다.
또한, 지금까지 설명한 실시형태의 EL 조명 장치가 구비된 액정 장치에 있어서는, 상측의 기판(117)과, 편광판(116)과의 사이에 위상차판(119)이 한 장 마련된 반투과 반사형 액정 표시 장치에 본 발명을 적용한 예에 대하여 설명했지만, 본 발명을, 위상차판이 복수 장 마련된 반투과 반사형 액정 표시 장치에 적용할 수도 있다.
또한, 상기의 실시형태에 있어서는, 하측의 기판(128)의 조명 장치(160)측에 위상차판과 편광판을 마련한 반투과 반사형 액정 표시 장치에 본 발명을 적용한 예에 대하여 설명했지만, 본 발명을, 하측의 기판(128)의 EL 조명 장치(160)측에 위상차판과 편광판을 마련하고 있지 않은 반투과 반사형 액정 표시 장치에 적용할 수도 있다.
(전자 기기의 실시형태)
다음에, 상기 실시형태의 EL 디스플레이 또는 실시형태의 EL 조명 장치가 구비된 액정 장치를 갖춘 전자 기기의 구체예에 대하여 설명한다.
도 27(a)는, 휴대전화의 일례를 나타낸 사시도이다. 도 27(a)에 있어서, 500은 휴대전화 본체를 나타내어, 501은 상기 제 1 실시형태 또는 제 2 실시형태의 EL디스플레이, 또는 상기 제 1 실시형태 또는 제 2 실시형태의 EL 조명 장치가 구비된 액정 장치를 갖춘 EL 표시부(표시 수단)를 나타내고 있다.
도 27(b)는, 워드 프로세서, 퍼서널 컴퓨터(personal computer) 등의 휴대형정보 처리 장치의 일례를 나타낸 사시도이다. 도 27(b)에 있어서, 600은 정보 처리 장치, 601은 키보드 등의 입력부, 603은 정보 처리 본체, 602는 상기 제 l 실시형태 또는 제 2 실시형태의 EL 디스플레이, 또는 상기 제 1 실시형태 또는 제 2 실시형태의 EL 조명 장치가 구비된 액정 장치를 갖춘 EL 표시부(표시 수단)를 나타내고 있다.
도 27(c)는, 손목시계형 전자 기기의 일례를 나타낸 사시도이다. 도 27(c)에 있어서, 700은 시계 본체를 나타내고, 701은 상기 제 1 실시형태 또는 제 2 실시형태의 EL 디스플레이, 또는 상기 제 1 실시형태 또는 제 2 실시형태의 EL 조명 장치가 구비된 액정 장치를 갖춘 EL 표시부(표시 수단)를 나타내고 있다.
도 27(a)∼(c)에 나타낸 전자 기기는, 상기 제 1 실시형태 또는 제 2 실시형태의 EL 디스플레이, 또는 제 1 실시형태 또는 제 2 실시형태의 EL 조명 장치가 구비된 액정 장치로써 표시부를 구성한 것이기 때문에, 우수한 표시품질이 얻어지는 표시 수단을 갖춘 전자 기기로 할 수 있다.
실시예
「시험예 1」
도 28(a)에 나타낸 바와 같은 광학 특성을 나타내는 실시예의 광학 필름을 복수 장 제작했다. 도 28중, 횡축은 광학 필름의 회전각도(경사각도)이며, 종축은 평행선 투과율(T%)이다. 이 도 28(a)의 곡선으로 나타낸 바와 같은 광학 특성은, 도 28(b)의 광학 필름의 A-B 방향의 특성이며, 이 A-B 방향이 평행선 투과율이 지향성을 나타내는 축(α2)이다. 여기서의 광학 특성은, 상술의 도 7에 나타낸 측정계를 이용하여 마찬가지로 측정한 것이다.
그리고, 도 28(a)에 나타내는 광학 특성을 갖는 광학 필름을 1장으로부터 4장 이용하여 광학 수단을 제작했다. 복수의 광학 필름을 이용하는 경우는, 그 지향성의 축(α2)을 45도 정도 엇갈리게 적층하여 광학 수단으로 했다. 이렇게 하여 제작한 광학 수단을 상기 제 1 실시형태의 구성의 EL 디스플레이에 구비한 경우에, 이 EL 디스플레이의 정면 휘도를 측정했다. 그 결과를 이하의 표 1에 나타내었다. 또, 표 1에 있어서 광학 필름의 매수가 0인 때는, 광학 필름을 마련하고 있지 않은 경우이다.
또한, 비교를 위해 투명 기판의 표면을 거칠게 하여 요철을 마련한 비교예의 EL 디스플레이 (도 31의 종래의 EL 디스플레이에 있어서 산란층(820)을 마련하는 대신에 투명 기판(801)의 표면을 거칠게 하여 요철을 마련한 것)의 정면 휘도를 측정했다. 그 결과를 이하의 표 2에 나타내었다.
표 1, 표 2에 나타낸 결과로부터, 실시예의 광학 필름을 광학 수단으로서 이용한 EL 디스플레이는, 투명 기판의 표면을 거칠게 하여 요철을 마련한 비교예(종래)의 EL 디스플레이에 비하여 정면의 휘도를 높게 할 수 있고, 밝은 표시가 얻어지는 것을 알 수 있다. 또한, 실시예의 광학 필름을 복수 장 이용하며, 지향성의 축을 비켜서 적층한 광학 수단을 이용한 EL 디스플레이에 있어서는, 광학 필름의 매수가 많아짐에 따라서 그 정면 휘도도 높게 할 수 있어, 밝은 표시가 얻어짐을 알 수 있다.
「시험예 2」
도 30(a)에 나타낸 바와 같은 광학 특성을 나타내는 실시예의 광학 필름을 복수 장 제작했다. 도 30중, 횡축은 광학 필름의 회전각도(경사각도)이며, 종축은 평행선 투과율(T%)이다. 이 도 30(a)의 곡선으로 나타낸 바와 같은 광학 특성은, 도 30(b)의 광학 필름의 A-B 방향의 특성이며, 이 A-B 방향이 평행선 투과율이 지향성을 나타내는 축(α1)이다. 여기서의 광학 특성은, 상술의 도 7에 나타낸 측정계를 이용하여 마찬가지로 측정한 것이다.
그리고, 도 30(a)에 나타내는 광학 특성을 갖는 광학 필름을 1장으로부터 8장 이용하여 광학 수단을 제작했다. 복수의 광학 필름을 이용하는 경우는, 그 지향성의 축(α1)을 도 29에 도시하는 바와 같이 45도 비켜서 적층하여 광학 수단으로 했다. 이렇게 하여 제작한 광학 수단을 제 1 실시형태의 구성의 EL 디스플레이에 구비한 경우에, 이 EL 디스플레이의 정면 휘도를 측정했다. 그 결과를 이하의 표 3, 표 4에 나타내었다. 또, 표 3에 있어서 광학 필름의 매수가 0인 때는, 광학 필름을 마련하고 있지 않은 경우이다.
또한, 비교를 위해 투명 기판의 표면을 거칠게 하여 요철을 마련한 비교예의 EL 디스플레이 (도 31의 종래의 EL 디스플레이에 있어서 산란층(820)을 마련하는 대신에 투명 기판(801)의 표면을 거칠게 하여 요철을 마련한 것)의 정면 휘도를 측정했다. 그 결과를 이하의 표 5에 나타내었다.
표 3내지 표 5에 나타낸 결과로부터, 실시예의 광학 필름을 광학 수단으로서 이용한 EL 디스플레이는, 투명 기판의 표면을 거칠게 하여 요철을 마련한 비교예(종래)의 EL 디스플레이에 비하여 정면의 휘도를 높게 할 수 있어, 밝은 표시가 얻어지는 것을 알 수 있다. 또한, 실시예의 광학 필름을 복수 장 사용하며, 지향성의 축을 비켜서 적층한 광학 수단을 이용한 EL 디스플레이에 있어서는, 광학 필름의 매수가 많아짐에 따라서 그 정면 휘도도 높게 할 수 있어, 밝은 표시가 얻어지는 것을 알 수 있다.
「시험예 3」
홀로그램 기술에 의해 제작한 광학 필름을 복수 장으로 하여 광학 특성이 다른 각종의 광학 수단을 제작했다. 제작한 각종의 광학 수단의 임계각도 이상의 헤이즈(%)와, 임계각도 미만의 범위의 헤이즈(%)를 측정했다. 여기서의 헤이즈의 측정은, 도 7에 나타내는 측정계를 이용하여 측정한 전방 산란광(확산 투과광), 입사광(L)의 광강도로부터 산출한 확산 투과율을 전 광선 투과율로 제산하여 % 표시한 것이다.
그리고, 제작한 각종의 광학 수단을 제 1 실시형태의 구성의 EL 디스플레이에 구비한 경우에, 이 EL 디스플레이의 정면 휘도를 측정했다. 그 결과를 이하의 표 6, 표 7, 표 8에 나타내었다. 또, 표 8은 제 1 실시형태의 구성의 EL 디스플레이에 광학 수단을 마련하고 있지 않은 경우이다.
또한, 비교를 위해 투명 기판의 표면을 거칠게 하여 요철을 마련한 비교예의 EL 디스플레이(도 31의 종래의 EL 디스플레이에 있어서 산란층(820)을 마련하는 대신에 투명 기판(801)의 표면을 거칠게 하여 요철을 마련한 것)의 정면 휘도를 측정했다. 그 결과를 이하의 표 9에 나타내었다.
표 6 내지 표 9에 나타낸 결과로부터, 임계각 이상의 범위의 헤이즈가 50% 이상의 광학 수단이 마련된 EL 디스플레이는, 광학 수단이 마련되어 있지 않은 EL 디스플레이(표 8)나, 투명 기판의 표면을 거칠게 하여 요철을 마련한 비교예(종래)의 EL 디스플레이에 비하여 정면의 휘도를 높게 할 수 있는 것을 알 수 있다. 또한, 특히 임계각 이상의 범위의 헤이즈가 60% 이상의 광학 수단이 마련된 EL 디스플레이는, 비교예의 EL 디스플레이에 비하여 정면의 휘도가 2할 이상 밝아지는 것임을 안다.
또한, 임계각 미만의 범위의 헤이즈가 20% 이하의 광학 수단이 마련된 EL 디스플레이는, 광학 수단이 마련되어 있지 않은 EL 디스플레이(표 8)나, 투명 기판의 표면을 거칠게 하여 요철을 마련한 비교예(종래)의 EL 디스플레이에 비하여 정면의 휘도를 높게 할 수 있는 것을 알 수 있다.
「시험예 4」
시험예 1과 같이, 도 28(a)에 나타내는 광학 특성을 갖는 실시예의 광학 필름을 1장으로부터 4장 이용하여 광학 수단을 제작하여, 이것을 제 2 실시형태의 구성의 EL 디스플레이의 광투과성 기판과 광투과성 전극 사이에 배치한 광학 수단으로서 이용하여, 이 EL 디스플레이의 정면 휘도를 측정했다. 그 결과를 이하의 표 10에 나타내었다. 또, 표 10에 있어서 광학 필름의 매수가 O인 때는, 광학 필름을 마련하고 있지 않은 경우이다.
또한, 비교를 위해 투명 기판의 표면을 거칠게 하여 요철을 마련한 비교예의 EL 디스플레이(도 31의 종래의 EL 디스플레이에 있어서 산란층(820)을 마련하는 대신에 투명 기판(801)의 표면을 거칠게 하여 요철을 마련한 것)의 정면 휘도를 측정했다. 그 결과를 이하의 표 11에 나타내었다.
표 10, 표 11에 나타낸 결과로부터, 실시예의 광학 필름을 광학 수단으로서 이용한 EL 디스플레이는, 투명 기판의 표면을 거칠게 하여 요철을 마련한 비교예(종래)의 EL 디스플레이에 비하여 정면의 휘도를 높게 할 수 있어, 밝은 표시가 얻어지는 것을 알 수 있다. 또한, 실시예의 광학 필름을 복수 장 사용하여, 지향성의 축을 비켜서 적층한 광학 수단을 이용한 EL 디스플레이에 있어서는, 광학 필름의 매수가 많아짐에 따라서 그 정면 휘도도 높게 할 수 있어, 밝은 표시가 얻어지는 것을 알 수 있다
「시험예 5」
시험예 2와 같이, 도 30(a)에 나타내는 광학 특성을 갖는 실시예의 광학 필름을 1장으로부터 8장 이용하여 광학 수단을 제작하고, 이것을 제 2 실시형태의 구성의 EL 디스플레이의 광투과성 기판과 광투과성 전극 사이에 배치한 광학 수단으로서 이용하고, 이 EL 디스플레이의 정면 휘도를 측정했다. 그 결과를 이하의 표 12, 표 13에 나타내었다. 또, 표 12에 있어서 광학 필름의 매수가 0인 때는, 광학필름을 마련하고 있지 않은 경우이다.
또한, 비교를 위해 투명 기판의 표면을 거칠게 하여 요철을 마련한 비교예의 EL 디스플레이(도 31의 종래의 EL 디스플레이에 있어서 산란층(820)을 마련하는 대신에 투명 기판(801)의 표면을 거칠게 하여 요철을 마련한 것)의 정면 휘도를 측정했다. 그 결과를 이하의 표 14에 나타내었다.
표 12 내지 표 14에 나타낸 결과로부터, 실시예의 광학 필름을 광학 수단으로서 이용한 EL 디스플레이는, 투명 기판의 표면을 거칠게 하여 요철을 마련한 비교예(종래)의 EL 디스플레이에 비하여 정면의 휘도를 높게 할 수 있어, 밝은 표시가 얻어짐을 알 수 있다. 또한, 실시예의 광학 필름을 복수 장 사용하며, 지향성의 축을 비켜서 적층한 광학 수단을 이용한 EL 디스플레이에 있어서는, 광학 필름의 매수가 많아짐에 따라서 그 정면 휘도도 높게 할 수 있어, 밝은 표시가 얻어지는 것을 알 수 있다.
「시험예 6」
홀로그램 기술에 의해 제작한 광학 필름을 복수 장 이용하여 광학 특성이 다른 각종의 광학 수단을 제작했다. 제작한 각종의 광학 수단의 임계각도 이상의 헤이즈(%)와, 임계각도 미만의 범위의 헤이즈(%)를 측정했다. 여기서의 헤이즈의 측정은, 도 7에 나타내는 측정계를 이용하여 측정한 전방 산란광(확산 투과광), 입사광(L)의 광강도로부터 산출한 확산투과율을 전 광선투과율로 제산하여 % 표시한 것이다.
그리고, 제작한 각종의 광학 수단을 제 2 실시형태의 구성의 EL 디스플레이의 광투과성 기판과 광투과성 전극의 사이에 배치한 광학 수단으로서 이용하여, 이 EL 디스플레이의 정면 휘도를 측정했다. 그 결과를 이하의 표 15, 표 16, 표 17에나타내었다.
또, 표 17은 제 2 실시형태의 구성의 EL 디스플레이에 광학 수단을 마련하고 있지 않은 경우이다.
또한, 비교를 위해 투명 기판의 표면을 거칠게 하여 요철을 마련한 비교예의 EL 디스플레이(도 31의 종래의 EL 디스플레이에 있어서 산란층(820)을 마련하는 대신에 투명 기판(801)의 표면을 거칠게 하여 요철을 마련한 것)의 정면 휘도를 측정했다. 그 결과를 이하의 표 18에 나타내었다.
표 15 내지 표 18에 나타낸 결과로부터, 임계각 이상의 범위의 헤이즈가 50%이상의 광학 수단이 마련된 EL 디스플레이는, 광학 수단이 마련되어 있지 않은 EL 디스플레이(표 17)나, 투명 기판의 표면을 거칠게 하여 요철을 마련한 비교예(종래)의 EL 디스플레이에 비하여 정면의 휘도를 높게 할 수 있음을 알 수 있다. 또한, 특히 임계각 이상의 범위의 헤이즈가 60% 이상의 광학 수단이 마련된 EL 디스플레이는, 비교예의 EL 디스플레이에 비하여 정면의 휘도가 2할 이상 밝아지는 것을 알 수 있다.
또한, 임계각 미만의 범위의 헤이즈가 20% 이하의 광학 수단이 마련된 EL 디스플레이는, 광학 수단이 마련되어 있지 않은 EL 디스플레이(표 17)나, 투명 기판의 표면을 거칠게 하여 요철을 마련한 비교예(종래)의 EL 디스플레이에 비하여 정면의 휘도를 높게 할 수 있음을 알 수 있다.
본 발명에 의하면, 발광층에서 발광한 광중 좁은 각도(임계각 미만)로 광투과성 전극이나 광투과성 기판으로 입사하는 광은 저산란으로 외부로 방출할 수 있고, 또한 광각(임계각 이상)으로 광투과성 전극이나 광투과성 기판으로 입사하는 광을 외부로 방출할 수 있어, 정면 방향(법선 방향 및 그 근방 방향)의 휘도를 향상할 수 있다.

Claims (56)

  1. 발광층을 포함하는 적어도 하나의 유기층과 해당 유기층을 사이에 두고 서로 대향하는 한 쌍의 전극을 구비하여 이루어지는 복수의 EL 소자가 광투과성 기판의 한쪽의 면상에 매트릭스 형상으로 배치되고, 상기 한 쌍의 전극중 적어도 광투과성 기판측에 위치하는 쪽의 전극은 광투과성 전극으로 형성되며, 상기 EL 소자에 대하여 개별통전 가능하게 되어 있고, 상기 EL 소자에 통전시에 상기 발광층에서 발광한 광이 상기 광투과성 기판측으로 방출되는 EL 디바이스에 있어서,
    상기 광투과성 기판의 다른쪽의 면상에 광학 수단이 마련되고, 해당 광학 수단은 상기 광투과성 기판내로 입사한 발광층으로부터의 광중 적어도 일부의 전 반사를 반복하는 광을 산란 및/또는 회절하여 외부로 출사하고, 다른 광을 약산란 및/또는 투과하여 외부로 출사하는 것을 특징으로 하는 EL 디바이스.

  2. 발광층을 포함하는 적어도 하나의 유기층과 해당 유기층을 사이에 두고 서로 대향하는 한 쌍의 전극을 구비하여 이루어지는 EL 소자가 광투과성 기판의 한쪽의 면상에 배치되고, 상기 한 쌍의 전극중 적어도 광투과성 기판측에 위치하는 쪽의 전극은 광투과성 전극으로 형성되며, 상기 EL 소자에 대하여 통전 가능하게 되어 있고, 상기 EL 소자에 통전시에 상기 발광층에서 발광한 광이 상기 광투과성 기판측으로 방출되는 EL 디바이스에 있어서,
    상기 광투과성 기판의 다른쪽의 면상에 광학 수단이 마련되고, 해당 광학 수단은 상기 광투과성 기판내로 입사한 발광층으로부터의 광중 적어도 일부의 전 반사를 반복하는 광을 산란 및/또는 회절하여 외부로 출사하고, 다른 광을 약산란 및/또는 투과하여 외부로 출사하는 것을 특징으로 하는 EL 디바이스.

  3. 제 1 항 또는 2 항에 있어서,
    상기 광학 수단은, 상기 광투과성 기판내로 입사한 발광층으로부터의 광중 임계각 이상의 입사광의 적어도 일부는 강산란하여 외부로 출사하고, 임계각 미만의 입사광은 약산란 또는 투과하여 외부로 출사하는 것을 특징으로 하는 EL 디바이스.

  4. 제 1 항 또는 2 항에 있어서,
    상기 광학 수단은, 상기 광투과성 기판내로 입사한 발광층으로부터의 광중 임계각 이상의 입사광의 적어도 일부는 회절하여 외부로 출사하고, 임계각 미만의 입사광은 투과하여 외부로 출사하는 것을 특징으로 하는 EL 디바이스.

  5. 제 1 항 또는 2 항에 있어서,
    상기 광학 수단은, 상기 광투과성 기판내로 입사한 발광층으로부터의 광중 임계각 이상의 입사광(L)의 적어도 일부는 강산란 및 회절하여 외부로 출사하고, 임계각 미만의 입사광은 약산란 및/또는 투과하여 외부로 출사하는 것을 특징으로 하는 EL 디바이스.

  6. 제 1 항 또는 2 항에 있어서,
    상기 광학 수단은, 상기 광투과성 기판내로 입사한 발광층으로부터의 광중 β1≥sin-1(1/m1)인 조건(식중, β1은 상기 광투과성 기판의 법선 방향으로부터의 경사각, 1은 공기의 굴절률, m1은 상기 광투과성 기판의 굴절률임)을 만족하는 입사광의 적어도 일부는 산란 및/또는 회절하여 외부로 출사하고, β1<sin-1(1/m1)인 조건을 만족하는 입사광은 약산란 및/또는 투과하여 외부로 출사하는 것을 특징으로 하는 EL 디바이스.

  7. 제 1 항 또는 2 항에 있어서,
    상기 광학 수단은, 상기 광투과성 기판내로 입사한 발광층으로부터의 광중 βl≥sin-1(1/m1)-1O°인 조건(식중, β1은 상기 광투과성 기판의 법선 방향으로부터의 경사각, 1은 공기의 굴절률, m1은 상기 광투과성 기판의 굴절률임)을 만족하는 입사광의 적어도 일부는 산란 및/또는 회절하여 외부로 출사하고, β1<sin-1(1/m1)-1O°인 조건을 만족하는 입사광은 약산란 및/또는 투과하여 외부로 출사하는 것을 특징으로 하는 EL 디바이스.

  8. 제 1 항 또는 2 항에 있어서,
    상기 광학 수단은, 상기 광투과성 기판내로 입사한 발광층으로부터의 광중 β1≥40°인 조건(식중, β1은 상기 광투과성 기판의 법선 방향으로부터의 경사각)을 만족하는 입사광의 적어도 일부는 강산란 및/또는 회절하여 외부로 출사하고, β1=0인 조건을 만족하는 입사광은 약산란 및/또는 투과하여 외부로 출사하는 것을 특징으로 하는 EL 디바이스.

  9. 제 1 항 또는 2 항에 있어서,
    상기 광학 수단은, 상기 광투과성 기판내로 입사한 발광층으로부터의 광중 β1≥40°인 조건(식중, β1은 상기 광투과성 기판의 법선 방향으로부터의 경사각)을 만족하는 입사광의 적어도 일부는 산란 및/또는 회절하여 외부로 출사하고, β 1<4O°인 조건을 만족하는 입사광은 약산란 및/또는 투과하여 외부로 출사하는 것을 특징으로 하는 EL 디바이스.
  10. 제 1 항 또는 2 항에 있어서,
    상기 광학 수단은, 상기 발광층으로부터 상기 광투과성 기판을 거쳐 해당 광학 수단으로 입사한 광중 β2≥sin-1(1/m2)인 조건(식중, β2는 상기 광학 수단의 법선 방향으로부터의 경사각, 1은 공기의 굴절률, m2는 광학 수단의 굴절률임)을 만족하는 입사광의 적어도 일부는 산란 및/또는 회절하여 외부로 출사하고, β2<sin-1(1/m2)인 조건을 만족하는 입사광은 약산란 및/또는 투과하여 외부로 출사하는 것을 특징으로 하는 EL 디바이스.

  11. 제 1 항 또는 2 항에 있어서,
    상기 광학 수단은, 상기 발광층으로부터 상기 광투과성 기판을 거쳐 해당 광학 수단으로 입사한 광중 β2≥sin-1(1/m2)-10°인 조건(식중, β2는 상기 광학 수단의 법선 방향으로부터의 경사각, 1은 공기의 굴절률, m2는 광학 수단의 굴절률임)을 만족하는 입사광의 적어도 일부는 산란 및/또는 회절하여 외부로 출사하고, β2<sin-1(1/m2)-10°인 조건을 만족하는 입사광은 약산란 및/또는 투과하여 외부로 출사하는 것을 특징으로 하는 EL 디바이스.

  12. 제 1 항 또는 2 항에 있어서,
    상기 광학 수단은, 상기 발광층으로부터 상기 광투과성 기판을 거쳐 해당 광학 수단으로 입사한 광중 β2≥40°인 조건(식중, β2는 상기 광학 수단의 법선 방향으로부터의 경사각)을 만족하는 입사광의 적어도 일부는 강산란 및/또는 회절하여 외부로 출사하고, β2=0°인 조건을 만족하는 입사광은 약산란 및/또는 투과하여 외부로 출사하는 것을 특징으로 하는 EL 디바이스.

  13. 제 1 항 또는 2 항에 있어서,
    상기 광학 수단은, 상기 발광층으로부터 상기 광투과성 기판을 거쳐 해당 광학 수단으로 입사한 광중 β2≥40°인 조건(식중, β2는 상기 광학 수단의 법선 방향으로부터의 경사각)을 만족하는 입사광의 적어도 일부는 산란 및/또는 회절하여 외부로 출사하고, β2<40°인 조건을 만족하는 입사광은 약산란 및/또는 투과하여 외부로 출사하는 것을 특징으로 하는 EL 디바이스.

  14. 제 1 항 또는 2 항에 있어서,
    상기 광투과성 기판의 굴절률 m1과 광학 수단의 굴절률 m2는 동일한 크기 또는 거의 동등한 크기인 것을 특징으로 하는 EL 디바이스.
  15. 제 1 항 또는 2 항에 있어서,
    상기 광투과성 기판의 굴절률 m1과 광학 수단의 굴절률 m2는, m1≤m2인 관계를 만족하는 것을 특징으로 하는 EL 디바이스

  16. 제 1 항 또는 2 항에 있어서,
    상기 광학 수단은, 상기 광투과성 기판내로 입사한 발광층으로부터의 광중 임계각 이상의 입사광은 헤이즈 50% 이상으로 외부로 출사하고, 임계각 미만의 입사광은 헤이즈 20% 이하로 외부로 출사하는 것을 특징으로 하는 EL 디바이스.

  17. 청구항 1에 기재된 EL 디바이스를 이용한 EL 디스플레이에 있어서,
    상기 광학 수단의 상기 광투과성 기판측과는 반대측의 면상에 위상차판과, 편광판이 상기 광학 수단측으로부터 순서대로 마련된 것을 특징으로 하는 EL 디스플레이.

  18. 청구항 1에 기재된 EL 디바이스를 이용한 EL 디스플레이에 있어서,
    상기 EL 소자로서, 적색 발광하는 EL 소자와, 녹색 발광하는 EL 소자와, 청색 발광하는 EL 소자를 이용하고, 또한 상기 광학 수단의 상기 광투과성 기판측과는 반대측의 면상에 위상차판과, 편광판이 상기 광학 수단측으로부터 순서대로 마련된 것을 특징으로 하는 EL 디스플레이.

  19. 청구항 2에 기재된 EL 디바이스를 이용한 EL 조명 장치에 있어서,
    상기 EL 소자로서 청색 발광하는 EL 소자가 이용되고, 상기 EL 소자와 상기 광투과성 기판의 사이 또는 상기 광투과성 기판과 상기 광학 수단의 사이 또는 상기 광학 수단의 표면에, 상기 발광층에서 청색 발광한 광을 파장 변환하는 수단이 마련된 것을 특징으로 하는 EL 조명 장치.

  20. 발광층을 포함하는 적어도 하나의 유기층과 해당 유기층을 사이에 두고 서로 대향하는 한 쌍의 전극을 구비하여 이루어지는 복수의 EL 소자가 광투과성 기판의 한쪽의 면측에 매트릭스 형상으로 배치되고, 상기 한 쌍의 전극중 적어도 광투과성 기판측에 위치하는 쪽의 전극은 광투과성 전극으로 형성되며, 상기 EL 소자에 대하여 개별 통전 가능하게 되어 있고, 상기 EL 소자에 통전시에 상기 발광층에서 발광한 광이 상기 광투과성 기판측으로 방출되는 EL 디바이스에 있어서,
    상기 광투과성 기판과 상기 광투과성 전극과의 사이에 광학 수단이 마련되고, 해당 광학 수단은 상기 광투과성 전극내로 입사한 발광층으로부터의 광중 전반사를 반복하는 각도 범위의 광의 적어도 일부는 산란 및/또는 회절하여 상기 광투과성 기판으로 출사할 수 있고, 다른 각도 범위의 광은 약산란 및/또는 투과하여 상기 광투과성 기판으로 출사할 수 있으며, 또한 해당 광학 수단은 상기 광투과성 기판으로 입사한 발광층으로부터의 광중 전 반사를 반복하는 각도 범위의 입사광의 적어도 일부는 산란 및/또는 회절하여 상기 광투과성 기판을 지나서 외부로 출사할 수 있고, 다른 각도 범위의 입사광을 약산란 및/또는 투과하여 상기 광투과성 기판을 지나서 외부로 출사할 수 있는 구성으로 된 것을 특징으로 하는 EL 디바이스.

  21. 발광층을 포함하는 적어도 하나의 유기층과 해당 유기층을 사이에 두고 서로 대향하는 한 쌍의 전극을 구비하여 이루어지는 EL 소자가 광투과성 기판의 한쪽의 면측에 배치되고, 상기 한 쌍의 전극중 적어도 광투과성 기판측에 위치하는 쪽의 전극은 광투과성 전극으로 형성되고, 상기 EL 소자에 대하여 통전 가능하게 되어 있으며, 상기 EL 소자에 통전시에 상기 발광층에서 발광한 광이 상기 광투과성 기판측으로 방출되는 EL 디바이스에 있어서,
    상기 광투과성 기판과 상기 광투과성 전극과의 사이에 광학 수단이 마련되고, 해당 광학 수단은 상기 광투과성 전극내로 입사한 발광층으로부터의 광중 전 반사를 반복하는 각도 범위의 광의 적어도 일부는 산란 및/또는 회절하여 광투과성 기판으로 출사할 수 있고, 다른 각도 범위의 광은 약산란 및/또는 투과하여 광투과성 기판으로 출사할 수 있으며, 또한 해당 광학 수단은 상기 광투과성 기판으로 입사한 발광층으로부터의 광중 전 반사를 반복하는 각도 범위의 입사광의 적어도 일부는 산란 및/또는 회절하여 상기 광투과성 기판을 지나서 외부로 출사할 수 있고, 다른 각도 범위의 입사광을 약산란 및/또는 투과하여 상기 광투과성 기판을 지나서 외부로 출사할 수 있는 구성으로 된 것을 특징으로 하는 EL 디바이스.

  22. 제 20 항 또는 21 항에 있어서,
    상기 광학 수단은, 상기 광투과성 전극내로 입사한 발광층으로부터의 광중 임계각 이상의 입사광의 적어도 일부는 강산란하여 상기 광투과성 기판으로 출사할 수 있고, 임계각 미만의 입사광은 약산란 또는 투과하여 상기 광투과성 기판으로 출사할 수 있으며, 또한 해당 광학 수단은 상기 광투과성 기판으로 입사한 발광층으로부터의 광중 임계각 이상의 입사광의 적어도 일부는 강산란하여 외부로 출사할 수 있고, 임계각 미만의 입사광은 약산란 또는 투과하여 외부로 출사할 수 있는 구성으로 된 것을 특징으로 하는 EL 디바이스.

  23. 제 20 항 또는 21 항에 있어서,
    상기 광학 수단은, 상기 광투과성 전극내로 입사한 발광층으로부터의 광중 임계각 이상의 입사광의 적어도 일부는 회절하여 상기 광투과성 기판으로 출사할 수 있고, 임계각 미만의 입사광은 투과하여 상기 광투과성 기판으로 출사할 수 있으며, 또한 해당 광학 수단은 상기 광투과성 기판으로 입사한 발광층으로부터의 광중 임계각 이상의 입사광의 적어도 일부는 회절하여 외부로 출사할 수 있고, 임계각 미만의 입사광은 투과하여 외부로 출사할 수 있는 구성으로 된 것을 특징으로 하는 EL 디바이스.

  24. 제 20 항 또는 21 항에 있어서,
    상기 광학 수단은, 상기 광투과성 전극내로 입사한 발광층으로부터의 광중 임계각 이상의 입사광의 적어도 일부는 강산란 및 회절하여 상기 광투과성 기판으로 출사할 수 있고, 임계각 미만의 입사광은 약산란 및/또는 투과하여 상기 광투과성 기판으로 출사할 수 있으며, 또한 해당 광학 수단은 상기 광투과성 기판으로 입사한 발광층으로부터의 광중 임계각 이상의 입사광의 적어도 일부는 강산란 및 회절하여 외부로 출사할 수 있고, 임계각 미만의 입사광은 약산란 및/또는 투과하여 외부로 출사할 수 있는 구성으로 된 것을 특징으로 하는 EL 디바이스.

  25. 제 20 항 또는 21 항에 있어서,
    상기 광학 수단은, 상기 광투과성 전극내로 입사한 발광층으로부터의 광중 β3≥sin-1(m2/m3)인 조건(식중, β3은 상기 광투과성 전극의 법선 방향으로부터의경사각, m2는 상기 광학 수단의 굴절률, m3은 상기 광투과성 전극의 굴절률임)을 만족하는 입사광의 적어도 일부는 산란 및/또는 회절하여 상기 광투과성 기판으로 출사하고, β3<sin-1(m2/m3)인 조건을 만족하는 입사광은 약산란 및/또는 투과하여 상기 광투과성 기판으로 출사하는 구성으로 된 것을 특징으로 하는 EL 디바이스.

  26. 제 20 항 또는 21 항에 있어서,
    상기 광학 수단은, 상기 광투과성 전극내로 입사한 발광층으로부터의 광중 β3≥sin-1(m2/m3)-10°인 조건(식중, β3은 상기 광투과성 전극의 법선 방향으로부터의 경사각, m2는 상기 광학 수단의 굴절률, m3은 상기 광투과성 전극의 굴절률임)을 만족하는 입사광의 적어도 일부는 산란 및/또는 회절하여 상기 광투과성 기판으로 출사하고, β3<sin-1(m2/m3)-1O°인 조건을 만족하는 입사광은 약산란 및/또는 투과하여 상기 광투과성 기판으로 출사하는 것을 특징으로 하는 EL 디바이스.

  27. 제 20 항 또는 21 항에 있어서,
    상기 광학 수단은, 상기 광투과성 전극내로 입사한 발광층으로부터의 광중β3≥55°인 조건(식중, β3은 상기 광투과성 전극의 법선 방향으로부터의 경사각) 을 만족하는 입사광의 적어도 일부는 강산란 및/또는 회절하여 상기 광투과성 기판으로 출사하고, β3=0인 조건을 만족하는 입사광은 약산란 및/또는 투과하여 상기 광투과성 기판으로 출사하는 것을 특징으로 하는 EL 디바이스.

  28. 제 20 항 또는 21 항에 있어서,
    상기 광학 수단은, 상기 광투과성 전극내로 입사한 발광층으로부터의 광중 β3≥55°인 조건(식중, β3은 상기 광투과성 전극의 법선 방향으로부터의 경사각) 을 만족하는 입사광의 적어도 일부는 산란 및/또는 회절하여 상기 광투과성 기판으로 출사하고, β3<55°인 조건을 만족하는 입사광은 약산란 및/또는 투과하여 상기 광투과성 기판으로 출사하는 것을 특징으로 하는 EL 디바이스.

  29. 제 20 항 또는 21 항에 있어서,
    상기 광학 수단은, 상기 발광층으로부터 상기 광투과성 전극을 거쳐 해당 광학 수단으로 입사한 광중 β2≥sin-1(m1/m2)인 조건(식중, β2는 상기 광학 수단의 법선 방향으로부터의 경사각, m1은 상기 광투과성 기판의 굴절률, m2는 광학 수단의 굴절률임)을 만족하는 입사광의 적어도 일부는 산란 및/또는 회절하여 상기 광투과성 기판으로 출사할 수 있고, β2<sin-1(m1/m2)인 조건을 만족하는 입사광은 약산란 및/또는 투과하여 상기 광투과성 기판으로 출사할 수 있는 구성으로 된 것을 특징으로 하는 EL 디바이스.

  30. 제 20 항 또는 21 항에 있어서,
    상기 광학 수단은, 상기 발광층으로부터 상기 광투과성 전극을 거쳐 해당 광학 수단으로 입사한 광중 β2≥sin-1(m1/m2)-10°인 조건(식중, β2는 상기 광학 수단의 법선 방향으로부터의 경사각, m1은 상기 광투과성 기판의 굴절률, m2는 광학 수단의 굴절률임)을 만족하는 입사광의 적어도 일부는 산란 및/또는 회절하여 상기 광투과성 기판으로 출사할 수 있고, β2<sin-1(m1/m2)-10°인 조건을 만족하는 입사광은 약산란 및/또는 투과하여 상기 광투과성 기판으로 출사할 수 있는 구성으로 된 것을 특징으로 하는 EL 디바이스.

  31. 제 20 항 또는 21 항에 있어서,
    상기 광학 수단은, 상기 발광층으로부터 상기 광투과성 전극을 거쳐 해당 광학 수단으로 입사한 광중 β2≥70°인 조건(식중, β2는 상기 광학 수단의 법선 방향으로부터의 경사각)을 만족하는 입사광의 적어도 일부는 강산란 및/또는 회절하여 상기 광투과성 기판으로 출사할 수 있고, β2=0°인 조건을 만족하는 입사광은 약산란 및/또는 투과하여 광투과성 기판으로 출사할 수 있는 구성으로 된 것을 특징으로 하는 EL 디바이스.

  32. 제 20 항 또는 21 항에 있어서,
    상기 광학 수단은, 상기 발광층으로부터 상기 광투과성 전극을 거쳐 해당 광학 수단으로 입사한 광중 β2≥70°인 조건(식중, β2는 상기 광학 수단의 법선 방향으로부터의 경사각)을 만족하는 입사광의 적어도 일부는 산란 및/또는 회절하여 상기 광투과성 기판으로 출사할 수 있고, β2<70°인 조건을 만족하는 입사광은 약산란 및/또는 투과하여 상기 광투과성 기판으로 출사할 수 있는 구성으로 된 것을 특징으로 하는 EL 디바이스.

  33. 제 20 항 또는 21 항에 있어서,
    상기 광학 수단은, 상기 광투과성 기판내로 입사한 발광층으로부터의 광중 β1≥sin-1(1/m1)인 조건(식중, β1은 상기 광투과성 기판의 법선 방향으로부터의 경사각, 1은 공기의 굴절률, m1은 상기 광투과성 기판의 굴절률임)을 만족하는 광에 대한 입사광의 적어도 일부는 산란 및/또는 회절하여 외부로 출사할 수 있고, β1<sin-1(1/m1)인 조건을 만족하는 광에 대한 입사광은 약산란 및/또는 투과하여 외부로 출사할 수 있는 구성으로 된 것을 특징으로 하는 EL 디바이스.

  34. 제 20 항 또는 21 항에 있어서,
    상기 광학 수단은, 상기 광투과성 기판내로 입사한 발광층으로부터의 광중 β1≥sin-1(1/m1)-1O°인 조건(식중, β1은 상기 광투과성 기판의 법선 방향으로부터의 경사각, 1은 공기의 굴절률, m1은 상기 광투과성 기판의 굴절률임)을 만족하는 광에 대한 입사광의 적어도 일부는 산란 및/또는 회절하여 외부로 출사할 수 있고, β1<sin-1(1/m1)-1O°인 조건을 만족하는 광에 대한 입사광은 약산란 및/또는 투과하여 외부로 출사할 수 있는 구성으로 된 것을 특징으로 하는 EL 디바이스.

  35. 제 20 항 또는 21 항에 있어서,
    상기 광학 수단은, 상기 광투과성 기판내로 입사한 발광층으로부터의 광중 β1≥40°인 조건(식중, β1은 상기 광투과성 기판의 법선 방향으로부터의 경사각)을 만족하는 광에 대한 입사광의 적어도 일부는 강산란 및/또는 회절하여 외부로 출사할 수 있고, β1=O인 조건을 만족하는 광에 대한 입사광은 약산란 및/또는 투과하여 외부로 출사할 수 있는 구성으로 된 것을 특징으로 하는 EL 디바이스.

  36. 제 20 항 또는 21 항에 있어서,
    상기 광학 수단은, 상기 광투과성 기판내로 입사한 발광층으로부터의 광중 β1≥40°인 조건(식중, β1은 상기 광투과성 기판의 법선 방향으로부터의 경사각)을 만족하는 광에 대한 입사광의 적어도 일부는 산란 및/또는 회절하여 외부로 출사할 수 있고, β1<40°인 조건을 만족하는 광에 대한 입사광은 약산란 및/또는 투과하여 외부로 출사할 수 있는 구성으로 된 것을 특징으로 하는 EL 디바이스.

  37. 제 20 항 또는 21 항에 있어서,
    상기 광학 수단에 의해 산란 및/또는 회절한 광은 임계각 미만의 각도로 광투과성 기판으로 입사하는 것을 특징으로 하는 EL 디바이스.

  38. 제 20 항 또는 21 항에 있어서,
    상기 광투과성 기판의 굴절률 m1 과 광학 수단의 굴절률 m2는 동일한 크기 또는 거의 거의 동등한 크기인 것을 특징으로 하는 EL 디바이스.

  39. 제 20 항 또는 21 항에 있어서,
    상기 광투과성 기판의 굴절률 m1과 광학 수단의 굴절률 m2는, m1≥m2인 관계를 만족하는 것을 특징으로 하는 EL 디바이스.

  40. 제 20 항 또는 21 항에 있어서,
    상기 광학 수단은, 상기 광투과성 전극내로 입사한 발광층으로부터의 광중 임계각 이상의 입사광의 적어도 일부는 헤이즈 50% 이상으로 상기 광투과성 기판으로 출사할 수 있고, 임계각 미만의 입사광은 헤이즈 20% 이하로 상기 광투과성 기판으로 출사할 수 있는 구성으로 된 것을 특징으로 하는 EL 디바이스.

  41. 제 20 항 또는 21 항에 있어서,
    상기 광학 수단은, 상기 광투과성 기판으로 입사한 발광층으로부터의 광중 임계각 이상의 입사광의 적어도 일부는 헤이즈 50% 이상으로 외부로 출사할 수 있고, 임계각 미만의 입사광은 헤이즈 20% 이하로 외부로 출사할 수 있는 구성으로 된 것을 특징으로 하는 EL 디바이스.


  42. 제 1 항, 2 항, 20항, 21 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광학 수단은, 복수의 광학 필름 또는 복수의 광학층을 적층하여 형성된 것을 특징으로 하는 EL 디바이스.

  43. 제 1 항, 2 항, 20항, 21 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광학 수단은, 복수의 광학 필름 또는 복수의 광학층을 적층하여 형성된 것으로서, 상기 복수의 광학 필름 또는 복수의 광학층은 평행선 투과율이 지향성을 나타내는 축을 비켜서 적층된 것을 특징으로 하는 EL 디바이스.

  44. 제 1 항, 2 항, 20항, 21 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광학 수단은, 복수의 광학 필름 또는 복수의 광학층을 적층하여 형성된 것으로서, 상기 광학 필름 또는 광학층이, 홀로그램인 것을 특징으로 하는 EL 디바이스.

  45. 제 1 항, 2 항, 20항, 21 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광학 수단은, 복수의 광학 필름 또는 복수의 광학층을 적층하여 형성된것으로서, 상기 복수의 광학 필름 또는 복수의 광학층은 평행선 투과율이 지향성을 나타내는 축을 비켜서 적층되어 이루어지고, 또한 상기 광학 필름 또는 광학층이, 홀로그램인 것을 특징하는 EL 디바이스.

  46. 청구항 1 또는 20에 기재된 EL 디바이스를 이용한 것을 특징으로 하는 EL 디스플레이.

  47. 청구항 1 또는 20에 기재된 EL 디바이스를 이용한 EL 디스플레이에 있어서,
    상기 EL 소자로서, 적색 발광하는 EL 소자와, 녹색 발광하는 EL 소자와, 청색 발광하는 EL 소자를 이용하는 것을 특징으로 하는 EL 디스플레이.

  48. 청구항 20에 기재된 EL 디바이스를 이용한 EL 디스플레이에 있어서,
    상기 광투과성 기판의 상기 광학 수단측과는 반대측의 면상에 위상차판과, 편광판이 상기 광투과성 기판측으로부터 순서대로 마련된 것을 특징으로 하는 EL 디스플레이.


  49. 청구항 20에 기재된 EL 디바이스를 이용한 EL 디스플레이에 있어서,
    상기 EL 소자로서, 적색 발광하는 EL 소자와, 녹색 발광하는 EL 소자와, 청색 발광하는 EL 소자를 이용하며, 또한 상기 광투과성 기판의 상기 광학 수단측과는 반대측의 면상에 위상차판과, 편광판이 상기 광투과성 기판측으로부터 순서대로 마련된 것을 특징으로 하는 EL 디스플레이.

  50. 청구항 2 또는 21에 기재된 EL 디바이스를 이용한 것을 특징으로 하는 EL 조명 장치.

  51. 청구항 2 또는 21에 기재된 EL 디바이스를 이용한 EL 조명 장치에 있어서,
    상기 EL 소자로서, 적색 발광하는 EL 소자와, 녹색 발광하는 EL 소자와, 청색 발광하는 EL 소자와, 백색 발광하는 EL 소자중 어느 하나 이상이 이용되는 것을 특징으로 하는 EL 조명 장치.

  52. 청구항 21에 기재된 EL 디바이스를 이용한 EL 조명 장치에 있어서,
    상기 EL 소자로서 청색 발광하는 EL 소자가 이용되고, 상기 광투과성 전극과상기 광학 수단과의 사이 또는 상기 광학 수단과 상기 광투과성 기판의 사이 또는 상기 광투과성 기판의 상기 광학 수단측과는 반대측에, 상기 발광층에서 청색 발광한 광을 파장 변환하는 수단이 마련된 것을 특징으로 하는 EL 조명 장치.

  53. 한 쌍의 기판과, 이들 기판 사이에 유지된 액정층을 구비한 액정 패널과, 해당 액정 패널의 한쪽 기판의 액정층과는 반대측에 마련된 청구항 2 또는 21에 기재된 EL 디바이스를 이용한 EL 조명 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 장치.

  54. 한 쌍의 기판과, 이들의 기판사이에 유지된 액정층을 구비한 액정 패널과, 해당 액정 패널의 한쪽 기판의 액정층과는 반대측에 마련된 청구항 2 또는 21에 기재된 EL 디바이스를 이용한 EL 조명 장치를 포함하여 이루어지고, 또한 상기 액정 패널이, 한쪽의 기판의 액정층측에 반투과 반사층이 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 액정 장치.

  55. 청구항 1 또는 20에 기재된 EL 디바이스를 이용한 EL 디스플레이를 표시 수단으로서 구비한 것을 특징으로 하는 전자 기기.

  56. 한 쌍의 기판과, 이들 기판 사이에 유지된 액정층을 구비하는 액정 패널과, 해당 액정 패널의 한쪽의 기판의 액정층과는 반대측에 마련된 청구항 2 또는 21에 기재된 EL 디바이스를 이용한 EL 조명 장치를 포함하여 이루어지는 액정 장치를 표시 수단에 구비한 것을 특징으로 하는 전자 기기.
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