WO2012121372A1 - 表示素子及び電子機器 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a display element used for display in which light emitted from a light emitting element such as a light emitting diode or a laser diode is subjected to light-to-light conversion by a phosphor layer, and an electronic apparatus including the display element.
- the present invention relates to, for example, an organic EL display element in which organic EL elements (light-emitting elements) that emit light by organic electroluminescence (hereinafter sometimes abbreviated as organic EL) are arranged for each pixel, and more specifically, a specific configuration
- organic EL organic electroluminescence
- the present invention relates to an organic EL display element that has a wide viewing angle, high color purity, and can realize a highly efficient multicolor light emitting display element.
- the present invention also relates to, for example, a display element in which light from a light emitting element is converted into light by a phosphor layer, and the light is modulated by a liquid crystal element and used for display.
- the present invention also relates to a display element that uses an organic laser as a light source instead of the organic EL.
- EL elements are self-luminous and have high visibility, and are completely solid elements, so that they have excellent impact resistance and are easy to handle. EL elements having such features are attracting attention as light sources for various display elements. EL elements are roughly classified into inorganic EL elements using an inorganic compound as a light-emitting material and organic EL elements using an organic compound. Organic EL elements have been actively researched for practical use since the applied voltage can be significantly reduced.
- the organic EL element has a basic configuration in which a light emitting layer is disposed between an anode and a cathode. Moreover, the organic EL element can take the structure by which the electron carrying layer is arrange
- An organic EL device having a structure in which a hole injecting and transporting layer is arranged has many holes injected into the light emitting layer at a lower electric field, and further, since the hole injecting and transporting layer does not transport electrons, it is injected into the light emitting layer. It is known that the electrons are accumulated at the interface between the hole injecting and transporting layer and the light emitting layer, and the luminous efficiency is increased.
- a pixel that emits red light also referred to as a sub-pixel, hereinafter the same
- a pixel that emits green light and a pixel that emits blue light constitute a single pixel set, and a large number of pixel sets are included.
- This type of display element can produce various colors by additive color mixing of 3 pixels in each pixel set, and each pixel set can display a full color pixel.
- An organic EL display element in which an organic EL element is arranged in each pixel is realized by, for example, separately applying a light emitting layer for each color pixel by a mask vapor deposition method using a shadow mask.
- the substrate size is increasing from G6 to G8 and G10.
- the substrate size In order to manufacture an organic EL display device, it is equal to or larger than the substrate size. It is necessary to make and process the mask.
- the mask since the mask is made of a very thin metal (for example, 50 nm to 100 nm), it is difficult to increase the size, and as a result, it is difficult to realize a large-screen organic EL display element.
- the vapor deposition source is disposed below the substrate, and the organic layer is deposited on the substrate from below by depositing the organic material. Therefore, as the substrate becomes larger (mask becomes larger), the deflection of the mask at the center becomes remarkable, which also causes the color mixture described above. In an extreme case, a portion where the organic layer is not formed is formed, resulting in a defect due to leakage between the cathode and the anode. Further, since the mask deteriorates and becomes unusable after being used a specific number of times, an increase in the size of the mask tends to increase the cost of the display element.
- Patent Documents 1 to 3 use an organic EL element having a light emitting layer that emits light in a blue to blue-green wavelength band as a light source for each color pixel, and are emitted from the organic EL element. Light is converted into red light or green light according to the color of each pixel by the phosphor layer. For blue pixels, when the wavelength band of light emitted from the organic EL element (for example, bluish green) and the wavelength band of light to be emitted from the blue pixel are different, the purpose is to improve color purity.
- the wavelength band of light emitted from the organic EL element for example, bluish green
- the wavelength band of light to be emitted from the blue pixel are different, the purpose is to improve color purity.
- a color filter that absorbs light other than blue a phosphor layer that receives blue-green light and emits blue light, or the like may be used. This method can reduce the labor and cost required for patterning the organic layer, and is superior in terms of manufacturing efficiency and cost, as compared with a method of painting each pixel of each color.
- Patent Documents 1 to 3 can display a full-color image by converting blue excitation light into light-light by a phosphor layer.
- this type of display element when light leaks in the optical path on the light source side of the phosphor layer, the phosphor layer is excited by the leaked light, and light emitted from each pixel does not become a desired light amount. there is a possibility.
- an organic EL element is a surface-emitting light-emitting element, and it is difficult to obtain completely collimated light even though the directivity of light from the organic EL element can be enhanced by a microcavity effect by a resonator. . Therefore, the light emitted from each light emitting element becomes excitation light for the phosphor layer corresponding to the light emitting element, while part of the light becomes leakage light that travels toward other pixels. This leaked light excites the phosphor layer of the adjacent pixel, which may cause display defects as contrast reduction or crosstalk.
- the above problems may occur not only in organic EL display elements in which organic EL elements are provided in each pixel, but also in other types of display elements.
- a light source such as a light emitting diode (LED)
- an optical switch device such as a liquid crystal element or a micromirror device (DMD)
- the light whose amount is adjusted is changed to light of another color.
- a display element that is converted and used for display it is difficult to make light passing through each pixel into highly directional light collimated like a laser. Therefore, even in this type of display element, light leaking to the phosphor layer of an adjacent pixel can cause the above-described display defect. Further, in this type of display element, the phosphor layer may be excited by leakage light from the optical switch device, which may cause the above-described display defect.
- An aspect of the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a display element that can suppress a decrease in contrast and occurrence of crosstalk.
- the display element includes a plurality of pixels including at least a first pixel that emits light having different wavelengths and a second pixel adjacent to the first pixel.
- a plurality of elements arranged in a one-to-one correspondence with each pixel of the plurality of pixels, and emitting a first wavelength of light according to a pixel value of the corresponding pixel.
- a light emitting unit having, a first fluorescent unit that is provided in the first pixel and converts light having a first wavelength incident from the light emitting unit into light having a second wavelength, and is provided in the first pixel.
- the first light absorption unit may have a non-linear light absorption amount with respect to light intensity.
- the display element according to the first aspect further includes a second fluorescent part that is provided in the second pixel and converts light having the first wavelength incident from the light emitting part into light having a third wavelength
- the plurality of elements are provided in one-to-one correspondence with the pixels of the plurality of pixels, and are a plurality of light emitting elements that emit light with a light amount corresponding to a pixel value of the corresponding pixel, and correspond to the first pixel.
- L is a distance obtained by orthogonally projecting the distance from the end of the light emitting surface of the light emitting element to the end of the light incident surface of the second fluorescent part in the direction perpendicular to the optical axis of the light emitting element corresponding to the first pixel.
- the display element according to the first aspect further includes a second fluorescent part that is provided in the second pixel and converts light having the first wavelength incident from the light emitting part into light having a third wavelength
- the plurality of elements are provided in one-to-one correspondence with the pixels of the plurality of pixels, and are a plurality of light emitting elements that emit light with a light amount corresponding to a pixel value of the corresponding pixel, and correspond to the first pixel.
- L is a distance obtained by orthogonally projecting the distance from the end of the light emitting surface of the light emitting element to the end of the light incident surface of the second fluorescent part in the direction perpendicular to the optical axis of the light emitting element corresponding to the first pixel.
- the light emitting element corresponding to the first pixel has a pixel value of the darkest gradation as 0, and a pixel value of the brightest gradation with respect to an integer N of 2 or more as N.
- the light of the first wavelength can be emitted with the light amount of the gradation of each pixel value from 1 to N ⁇ 1
- the P max is when the pixel value is N ⁇ 1
- the light emitting element corresponding to the first pixel has a pixel value of the darkest gradation as 0, and a pixel value of the brightest gradation with respect to an integer N of 2 or more as N ⁇ .
- N the number of pixels adjacent to the first pixel
- A the following equation (4); y ⁇ P min / M ⁇ A (4) May be satisfied.
- A represents the following formula (5): y ⁇ P max / M ⁇ A (5) May be satisfied.
- each of the light-emitting elements includes at least an organic material sandwiched between the first electrode, the second electrode facing the first electrode, and the first electrode and the second electrode.
- An organic layer including a light emitting layer may be provided, and the first electrode and the second electrode may constitute a resonator that resonates light emitted from the organic light emitting layer.
- the light emitting unit further includes a light source unit that emits light of the first wavelength, and the plurality of elements emit light of the first wavelength emitted from the light source unit.
- the light emitting unit has a value from 1 to N when a pixel value of the darkest gradation is 0 and a pixel value of the brightest gradation with respect to an integer N of 2 or more is N-1.
- the light of the first wavelength can be emitted with the light amount of the gradation of each pixel value up to ⁇ 1, and the P max is the first emitted from the light emitting unit when the pixel value is N ⁇ 1.
- the amount of light having a wavelength, where A is the following formula (7) when the light amount of the first wavelength emitted from the light emitting unit when the pixel value is 1 is P min ; P min / CR ⁇ A (7) You may be satisfied.
- the first light absorbing portion may be disposed between the light emitting portion and the fluorescent portion.
- the first fluorescent part may be disposed between the light emitting part and the first light absorbing part.
- the first light absorption unit includes a second light absorption unit and a third light absorption unit
- the second light absorption unit includes the light emitting unit and the first fluorescent unit.
- the first fluorescent part may be arranged between the second light absorbing part and the third light absorbing part.
- the first fluorescent part may be made of phosphor particles, and the first light absorbing part may cover the phosphor particles.
- the wavelength of light emitted from the light emitting unit may be not less than 250 nm and not more than 500 nm.
- the first light absorption portion may be formed of an organic material.
- the first light absorbing portion may be formed of a material including at least one of a red pigment, a green pigment, and a blue pigment.
- the first light absorbing portion may be formed of a metal material.
- the electronic device includes the display element according to the first aspect.
- FIG. 3 is an equivalent circuit diagram of one pixel in the first embodiment. It is sectional drawing which shows typically the structure of the display element in 1st Embodiment. It is a figure for demonstrating the light absorption amount of the light absorption part in 1st Embodiment. In 1st Embodiment, it is a graph which shows the ratio of the light quantity of the leakage light which occupies for the light quantity of the light inject
- FIG. 1 is a conceptual diagram showing a display device configured to include the display element of the first embodiment.
- FIG. 2 is an equivalent circuit diagram of one pixel of the display element.
- FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of the display element.
- a display device (electronic device) 1 shown in FIG. 1 includes a display element 2A, a scanning circuit 3, a video signal driving circuit 4, a power supply circuit 5, and a controller 6.
- the controller 6 can receive image data from a signal source S outside the display element 2A.
- the controller 6 is electrically connected to each of the scanning circuit 3 and the video signal driving circuit 4 and can control the scanning circuit 3 and the video signal driving circuit 4 based on the image data.
- the scanning circuit 3 and the video signal driving circuit 4 are electrically connected to the light emitting element 15 and the power supply circuit 5, respectively.
- the scanning circuit 3 and the video signal driving circuit 4 can drive the display element 2 ⁇ / b> A using the power supplied from the power supply circuit 5, and cause the display element 2 ⁇ / b> A to display an image defined in the image data.
- the display element 2A of the present embodiment has a plurality of pixel sets P arranged two-dimensionally.
- One of the two arrangement directions of the pixel set may be referred to as a horizontal scanning direction, and the other of the two arrangement directions of the pixel set may be referred to as a vertical scanning direction.
- Each pixel set P can display one full-color pixel.
- Each pixel set P includes a plurality of pixels P1 to P3 that are continuous in one direction of the arrangement direction of the pixel set P.
- Each pixel of the plurality of pixels P1 to P3 is a minimum unit of a region in which the amount of light emitted from the display element 2A can be controlled independently of each other.
- the plurality of pixels P1 to P3 constituting each pixel set P have different wavelengths of emitted light.
- the first pixel P1 can emit light in a red wavelength band (620 nm or more and less than 750 nm)
- the second pixel P2 can emit light in a green wavelength band (495 nm or more and less than 570 nm).
- the third pixel P3 can emit light in a blue wavelength band (450 nm or more and less than 495).
- the pixel set P may be simply referred to as a pixel, and in this case, each of the plurality of pixels P1 to P3 is referred to as a sub-pixel.
- the display element 2 ⁇ / b> A includes a plurality of scanning lines 10 and a plurality of signal lines 11.
- the plurality of scanning lines 10 extend in parallel with each other and are all electrically connected to the scanning circuit 3.
- the plurality of signal lines 11 extend in parallel to each other in the direction intersecting with the scanning line 10, and all of them are electrically connected to the video signal driving circuit 4.
- each pixel of the display element 2 ⁇ / b> A includes a first switching element 12, a storage capacitor 13, a second switching element 14, and a light emitting element 15.
- the gate electrode of the first switching element 12 is electrically connected to the scanning line 10.
- the source region of the first switching element 12 is electrically connected to the signal line 11.
- the drain region of the first switching element 12 is electrically connected to one electrode of the storage capacitor 13.
- the other electrode of the storage capacitor 13 is electrically connected to the power supply circuit 5.
- the second switching element 14 is connected in parallel with the storage capacitor 13.
- the gate electrode of the second switching element 14 is electrically connected to the drain region of the first switching element 12.
- the source region of the second switching element 14 is electrically connected to the power supply circuit 5.
- the drain region of the second switching element 14 is electrically connected to the light emitting element 15.
- the scanning circuit 3 supplies a scanning signal indicating the display (lighting) timing of each pixel to the scanning line 10.
- the first switching element 12 is turned on at a predetermined timing by a scanning signal supplied via the scanning line 10.
- the video signal driving circuit 4 supplies a driving signal (voltage waveform) corresponding to the pixel value of each pixel to the signal line 11, and this driving signal is supplied to the first switching element 12. Is supplied to the storage capacitor 13 and the second switching element 14 through the channel region.
- the second switching element 14 is turned on by the above driving signal, and the holding capacitor 13 is charged by the driving signal, thereby holding the on state for a predetermined period.
- the power supply circuit 5 supplies power (current) to the light emitting element 15 via the channel region of the second switching element 14.
- the light emitting element 15 emits light of a light amount corresponding to the pixel value over a predetermined period by the power supplied from the power supply circuit 5.
- the display element 2A of the present embodiment shown in FIG. 3 is opposed to the light emitting panel 20 in which the light emitting section (light emitting element 15) is disposed in each of the plurality of pixels P1 to P3, and the light emitting surface of the light emitting panel 20. It has the arrange
- the sealing part 22 is formed of, for example, a resin material, and bonds the light emitting panel 20 and the phosphor substrate 21 to each other.
- the light emitting panel 20 can emit light of the first wavelength with a light amount corresponding to the pixel value of the pixel from the light emitting element 15 of each pixel.
- the first wavelength is set to a wavelength band including a wavelength band of blue light emitted from the third pixel P3.
- the phosphor substrate 21 can appropriately convert the light having the first wavelength emitted from each light emitting element 15 into light having a wavelength corresponding to the color of each pixel and emit the light to the display side.
- the blue light emitted from the light emitting element 15 is converted into red light by the phosphor substrate 21 and emitted from the display element 2A.
- the blue light emitted from the light emitting element 15 is converted into green light by the phosphor substrate 21 and emitted from the display element 2A.
- the third pixel P3 corresponding to blue the blue light emitted from the light emitting element 15 is emitted from the display element 2A with the diffusion angle adjusted by the phosphor substrate 21.
- the first wavelength is set in the ultraviolet to blue wavelength band of 250 nm to 500 nm.
- the first wavelength light may be ultraviolet light (having a wavelength of less than 380 nm), or may include ultraviolet light and blue light.
- the first wavelength light may include at least one of purple light and green light in addition to ultraviolet light and blue light.
- the light emitting panel 20 of this embodiment includes a TFT substrate 23, a plurality of light emitting elements 15 provided on the TFT substrate 23, and an inorganic sealing film 24 that hermetically seals the plurality of light emitting elements 15.
- the light emitting element 15 is an organic EL element
- the light emitting panel 20 is a top emission type organic EL panel.
- the light emitted from the light emitting element 15 is extracted from the side opposite to the TFT substrate 23 to the outside of the display element 2A.
- the light emitting panel 20 may be a bottom emission type in which light emitted from the light emitting element 15 is extracted to the outside through the TFT substrate 23.
- the light emitting element 15 may be comprised by LED and the quantum dot.
- the TFT substrate 23 of this embodiment is an active matrix substrate capable of actively driving a plurality of light emitting elements 15.
- the TFT substrate 23 includes a base substrate 25, an element layer 26 formed on the base substrate 25, and a planarization layer 27 formed on the element layer 26.
- the element layer 26 is an interlayer that insulates between various wirings such as the scanning line 10 and the signal line 11, various semiconductor elements such as the first switching element 12 and the second switching element 14, various wirings, and various semiconductor elements. Insulating film is included.
- the plurality of light emitting elements 15 are each formed in the planarization layer 27 and electrically connected to various wirings and various semiconductor elements of the element layer 26 through contact holes and the like.
- the base substrate 25 is a substrate appropriately selected from various substrates such as an insulating substrate made of an insulating material, a semiconductor substrate made of a semiconductor material, and a conductive substrate made of a conductive material.
- the insulating substrate is, for example, an inorganic material substrate made of glass or quartz, a plastic substrate made of an organic material such as polyethylene terephthalate, polycarbazole, or polyimide, or a ceramic substrate made of alumina or the like.
- the semiconductor substrate is a silicon substrate made of, for example, single crystal silicon.
- the conductive substrate is a metal substrate made of a metal material such as aluminum (Al) or iron (Fe).
- the material and dimensions of the base substrate 25 are not limited, and can be selected as appropriate according to the usage environment or application assumed for the display element 2A.
- a base substrate made of a plastic substrate or a metal substrate can form a bent portion and a bent portion without stress.
- the base substrate formed of a metal substrate can suppress a deterioration gas (for example, water vapor or oxygen gas) that deteriorates the light emitting element 15 from entering the light emitting element 15.
- the base substrate 25 may be a substrate in which at least one of an insulating film, a semiconductor film, and a conductive film is formed on the surface of each of the various substrates.
- the base substrate 25 may be a substrate in which various surface treatments such as an insulation treatment are performed on the surfaces of the various substrates.
- a base substrate having a structure in which a plastic substrate is coated with an inorganic material is advantageous in terms of weight reduction and improvement in flexibility.
- the above-described deteriorated gas is transferred to the light emitting element 15 by a layer made of an inorganic material. Intrusion can also be suppressed.
- the base substrate 25 having a configuration in which the surface of a metal substrate made of Al or the like is subjected to insulation treatment by an anodic oxidation method or the like is capable of suppressing intrusion of deteriorated gas, and in addition, is a portion subjected to insulation treatment
- the occurrence of leakage (short circuit) of the light emitting element 15 due to the protrusion of the metal substrate can be suppressed.
- the material of the base substrate 25 is selected according to the process conditions when forming each component on the base substrate 25.
- the substrate is made of a material that does not melt at the process temperature (for example, 500 ° C.) at the time of forming the switching element, hardly generates distortion, and is chemically stable. Is selected.
- a general metal substrate differs in thermal expansion coefficient from glass, it is difficult to form a switching element on a metal substrate using the apparatus etc. which form a switching element on the conventional glass substrate.
- a switching element can be formed on the base substrate 25 at a low cost by using a normal device or the like.
- An example of an alloy having a linear expansion coefficient comparable to that of glass is an iron-nickel alloy having a linear expansion coefficient of 1 ⁇ 10 ⁇ 5 / ° C. or less.
- the switching element formed on another substrate such as a glass substrate may be transferred onto the base substrate 25. it can.
- the base substrate 25 may be made of a material that almost completely transmits visible light, or may be made of a material that reflects at least part of visible light, or is visible. A material that absorbs at least part of the light may be used. Further, when the light emitting panel 20 is a bottom emission type, the base substrate 25 is selected from a material that transmits at least a part of visible light.
- the first switching element 12 and the second switching element 14 of the element layer 26 are formed on the base substrate 25 in advance before the light emitting element 15 is formed.
- the first switching element 12 and the second switching element 14 of the present embodiment are configured by known thin film transistors (hereinafter referred to as TFTs).
- TFTs thin film transistors
- at least one of the first switching element 12 and the second switching element 14 may be configured by an element capable of switching an electrical signal other than the TFT, such as a metal-insulator-metal (MIM) diode.
- MIM metal-insulator-metal
- the TFT can be formed using a known material, structure, and formation method, and the formation material, structure, and formation method are not limited.
- amorphous silicon amorphous silicon
- polycrystalline silicon polysilicon
- microcrystalline silicon inorganic semiconductor materials such as cadmium selenide, zinc oxide, indium oxide-gallium oxide-
- oxide semiconductor material such as zinc oxide
- organic semiconductor material such as a polythiophene derivative, a thiophene oligomer, a poly (p-ferylene vinylene) derivative, naphthacene, or pentacene
- Examples of the TFT structure include a staggered type, an inverted staggered type, a top gate type, and a coplanar type.
- the method for forming the active layer constituting the TFT include the following first to sixth methods.
- the first method is a method in which impurities are ion-doped into amorphous silicon formed by a plasma induced chemical vapor deposition (PECVD) method.
- the second method is to form amorphous silicon by low pressure chemical vapor deposition (LPCVD) using silane (SiH4) gas, crystallize amorphous silicon by solid phase growth to obtain polysilicon, and then implant ions. This is a method of ion doping by the method.
- PECVD plasma induced chemical vapor deposition
- LPCVD low pressure chemical vapor deposition
- SiH4 silane
- This is a method of ion doping by the method.
- amorphous silicon is formed by LPCVD using Si 2 H 6 gas or PECVD using SiH 4 gas, annealed by laser such as excimer laser, and amorphous silicon is crystallized to obtain polysilicon. Then, a method of performing ion doping (low temperature process).
- a polysilicon layer is formed by LPCVD or PECVD, a gate insulating film is formed by thermal oxidation at 1000 ° C. or higher, an n + polysilicon gate electrode is formed thereon, and then This is a method of performing ion doping (high temperature process).
- the fifth method is a method of forming an organic semiconductor material by an inkjet method or the like.
- the sixth method includes a method of obtaining a single crystal film of an organic semiconductor material.
- the gate insulating film of the TFT can be formed using a known material. Examples thereof include SiO 2 formed by PECVD, LPCVD, etc., or SiO 2 obtained by thermally oxidizing a polysilicon film.
- electrodes such as a gate electrode, a source electrode, and a drain electrode of a TFT, and wiring such as a scanning line and a signal line connected to the TFT can be formed using a known material and a forming method. There is no limitation on the forming method. Examples of the electrode and wiring material include tantalum (Ta), aluminum (Al), and copper (Cu).
- the interlayer insulating film of the element layer 26 can be formed using a known material and a forming method, and the material and the forming method are not limited.
- the material for the interlayer insulating film include inorganic materials such as silicon oxide (SiO 2 ), silicon nitride (SiN or Si 2 N 4 ), tantalum oxide (TaO or Ta 2 O 5 ), acrylic resin, Examples thereof include organic materials such as resist materials.
- Examples of the method for forming the interlayer insulating film include a dry process such as a chemical vapor deposition (CVD) method and a vacuum deposition method, and a wet process such as a spin coating method.
- CVD chemical vapor deposition
- a vacuum deposition method such as a spin coating method.
- the interlayer insulating film may be patterned by a photolithography method, an etching method, or the like, if necessary. Further, the insulating film appropriately used for the display element 2A may be formed using the same material or forming method as the interlayer insulating film.
- the light emitting panel 20 may be a bottom emission type, and the interlayer insulating film may be formed of a light shielding material. With such a configuration, it is possible to suppress the light from entering the TFT, and to reduce the change in characteristics of the TFT due to the light.
- the type of the light shielding material is not limited, but for example, a material in which a pigment or dye such as phthalocyanine or quinacridone is dispersed in a polymer resin such as polyimide, a color resist, a black matrix material, Ni x Zn y Fe 2 O 4 or the like. Inorganic insulating materials.
- the planarization layer 27 is formed so that the surface of the planarization layer 27 becomes flat by embedding the unevenness.
- the planarization layer 27 can be formed using a known material and a forming method, and the material and the forming method are not limited.
- the planarizing layer 27 may have a single layer structure or a multilayer structure. Examples of the material of the planarizing layer 27 include inorganic materials such as silicon oxide, silicon nitride, and tantalum oxide, and organic materials such as polyimide, acrylic resin, and resist material.
- Examples of the method for forming the planarizing layer 27 include a dry process such as a CVD method and a vacuum deposition method, and a wet process such as a spin coating method.
- a dry process such as a CVD method and a vacuum deposition method
- a wet process such as a spin coating method.
- the plurality of light emitting elements 15 of the present embodiment can each emit blue light as the first wavelength light.
- Each light emitting element 15 includes a first electrode 30, a second electrode 31 disposed opposite to the first electrode 30, and an organic layer 32 disposed between the first electrode 30 and the second electrode 31.
- the first electrode 30 of this embodiment is an anode that supplies holes to the organic layer 32.
- the second electrode 31 of the present embodiment is a cathode that supplies electrons to the organic layer 32.
- the organic layer 32 includes at least an organic light emitting layer 33 made of an organic light emitting material.
- the organic layer 32 can emit light having a wavelength corresponding to the material of the organic layer 32 by utilizing recombination energy between holes supplied from the anode and electrons supplied from the cathode.
- the first electrode may be a cathode and the second electrode may be an anode.
- the first electrode 30 of the present embodiment is an electrode (pixel electrode) provided independently for each pixel.
- the first electrode 30 is provided in an island shape on the planarization layer 27 and is electrically connected to the drain region of the second switching element 14 via the planarization layer 27.
- the first electrode 30 can be formed of a conductive material selected as appropriate, and may have a single layer structure or a multilayer structure.
- the first electrode 30 of this embodiment includes a surface layer 34 that is in contact with the organic layer 32, and a reflective layer 35 that is provided on the opposite side of the surface layer 34 from the organic layer 32.
- the surface layer 34 is formed of a light-transmitting material having a work function of 4.5 eV or more.
- the reflective layer 35 is provided in contact with the surface layer 34, and is formed of a conductive material having a characteristic that reflects light emitted from the organic layer 32. Since the work function of the portion (surface layer 34) in contact with the organic layer 32 in the first electrode 30 is 4.5 eV or more, holes are efficiently injected from the first electrode 30 into the organic layer 32.
- Materials having a work function of 4.5 eV or more include metals such as gold (Au), platinum (Pt), nickel (Ni), indium tin oxide (ITO), tin oxide (SnO 2 ), and indium zinc oxide. Transparent electrode materials and the like.
- the reflective layer 35 can be omitted when the surface layer 34 is formed of a light reflecting material or when the light emitting panel 20 is a bottom emission type.
- the second electrode 31 of the present embodiment is an electrode (common electrode) provided in common for a plurality of pixels.
- the second electrode 31 is provided so as to sandwich the organic layer 32 between the first electrode 30 and the second electrode 31.
- the second electrode 31 is electrically connected to the element layer 26 via a wiring portion (not shown), and is held at the ground potential (see FIG. 3).
- the second electrode 31 can be formed of an appropriately selected conductive material, and may have a single layer structure or a multilayer structure.
- the second electrode 31 of this embodiment is formed of a light-transmitting material having a work function of less than 4.5 eV. Thereby, electrons are efficiently injected from the second electrode 31 into the organic layer 32.
- Materials having a work function of less than 4.5 eV include metals such as lithium (Li), calcium (Ca), cerium (Ce), barium (Ba), aluminum (Al), and Mg: Ag alloys containing these metals. And alloys such as Li: Al alloy.
- the first electrode 30 and the second electrode 31 can be formed by a known forming method using the above materials, and the forming method is not limited.
- the electrode forming method include EB vapor deposition, sputtering, ion plating, and resistance heating vapor deposition.
- at least one of the first electrode 30 and the second electrode 31 may be patterned as necessary.
- the patterning technique a known technique can be used, and there is no limitation. Examples of the patterning technique include a photolithographic method and an etching method, a laser peeling method, a mask vapor deposition method using a shadow mask, and the like.
- the thickness of various electrodes such as the first electrode 30 and the second electrode 31 and various wirings may be 50 nm or more. If the film thickness of the electrode or the wiring is 50 nm or more, the resistance of the electrode or the wiring is reduced to such an extent that an increase in the driving voltage of the display element 2A can be suppressed.
- the second electrode 31 of the present embodiment has a characteristic that a part of light incident from the organic layer 32 is reflected.
- the first electrode 30 and the second electrode 31 function as a pair of resonance mirrors and constitute a resonator using the microcavity effect.
- the reflectance of the second electrode 31 of this embodiment is set so that the light emitted from the organic layer 32 resonates to such an extent that it does not cause laser oscillation. As the light emitted from the organic layer 32 resonates, color purity, light emission efficiency, front luminance, and the like can be improved.
- the second electrode 31 may be made of silver and may have a film thickness of 5 nm or more and 30 nm or less from the viewpoint of reflectance and transmittance. . If the film thickness of the second electrode 31 is 5 nm or more, the reflectance at the second electrode 31 can be ensured to the extent that the microcavity effect is obtained. Moreover, if the film thickness of the 2nd electrode 31 is 30 nm or less, the transmittance
- An auxiliary wiring that substantially reduces the resistance of the second electrode 31 is provided around the second electrode 31 of each pixel as necessary. The auxiliary wiring can also be handled as a part of the second electrode 31.
- the material of the resonant mirror (the reflective layer 35 of the first electrode 30) paired with the second electrode 31 is, for example, aluminum, silver, gold, aluminum-lithium alloy, aluminum-neodymium alloy, aluminum-silicon alloy, or the like.
- the reflective metal electrode is mentioned. Since these reflective metal electrodes have a particularly high reflectivity with respect to visible light, the microcavity effect can be improved.
- the edge cover 36 is provided so as to cover the outer edge portion viewed from the thickness direction of the first electrode 30.
- the edge cover 36 is formed across the outer edge portions of the plurality of first electrodes 30 and between the plurality of first electrodes 30.
- the edge cover 36 can suppress the occurrence of leakage between the plurality of first electrodes 30 and the occurrence of leakage between the first electrode 30 and the second electrode 31.
- the edge cover 36 can be formed by using a known material and a forming method, and the material, the size, and the forming method are not limited.
- the material of the edge cover 36 include insulating materials such as SiO 2 , SiON, SiN, SiOC, SiC, HfSiON, ZrO, HfO, and LaO.
- the method for forming the edge cover 36 include EB vapor deposition, sputtering, ion plating, and resistance heating vapor deposition.
- the edge cover 36 may be patterned using, for example, the above patterning technique as necessary.
- the film thickness of the edge cover 36 may be 100 nm or more and 2000 nm or less. If the film thickness of the edge cover 36 is 100 nm or more, leakage between the first electrode 30 and the second electrode 31 can be almost certainly prevented, and an increase in power consumption and non-light emission of the light emitting element 15 are prevented. can do. If the film thickness of the edge cover 36 is 2000 nm or less, it is possible to avoid a decrease in manufacturing efficiency due to a long process of forming the edge cover 36, and disconnection of the second electrode 31 at the edge cover 36 is avoided. It can also be prevented.
- the organic layer 32 of this embodiment includes an organic light emitting layer 33, a hole injection / transport layer 37 disposed between the organic light emitting layer 33 and the first electrode 30, and between the organic light emitting layer 33 and the second electrode 31.
- An electron injecting and transporting layer 38 is disposed.
- the configuration of the organic layer 32 is not limited as long as the organic light emitting layer 33 is included. That is, the organic layer 32 may have a single layer structure of the organic light emitting layer 33, or at least one layer of a charge injection / transport layer and a charge prevention layer (a hole prevention layer, an electron prevention layer) that suppresses the movement of charges is an organic layer.
- a multilayer structure laminated on the light emitting layer 33 may be used.
- Said hole prevention layer suppresses a hole moving from an organic light emitting layer to a cathode.
- Said electron prevention layer suppresses that an electron moves from an organic light emitting layer to an anode.
- the organic layer 32 may have any of the following first to ninth configurations, for example.
- the organic layer of 1st structure is comprised only with the organic light emitting layer.
- the organic layer having the second configuration includes a hole transport layer disposed between the organic light emitting layer and the anode (hole transport layer / organic light emitting layer).
- the organic layer of the third configuration includes an electron transport layer disposed between the organic light emitting layer and the cathode (organic light emitting layer / electron transport layer).
- the organic layer having the fourth configuration includes a hole transport layer disposed between the organic light emitting layer and the anode (hole transport layer / organic light emitting layer / electron transport layer).
- the organic layer of the fifth configuration has a hole injection layer disposed between the hole transport layer and the anode in addition to the fourth configuration (hole injection layer / hole transport layer / organic light emitting layer / electron). Transport layer).
- the organic layer of the sixth configuration has an electron injection layer disposed between the electron transport layer and the cathode in addition to the fifth configuration (hole injection layer / hole transport layer / organic light emitting layer / electron transport layer). / Electron injection layer).
- the organic layer of the seventh configuration includes a hole blocking layer disposed between the organic light emitting layer and the electron transport layer (hole injection layer / hole transport layer / organic light emitting layer / Hole prevention layer / electron transport layer).
- the organic layer of the eighth configuration includes a hole blocking layer disposed between the organic light emitting layer and the electron transport layer (hole injection layer / hole transport layer / organic light emitting layer / Hole prevention layer / electron transport layer / electron injection layer).
- the organic layer of the ninth configuration includes an electron blocking layer disposed between the hole transport layer and the organic light emitting layer (hole injection layer / hole transport layer / electron blocking layer / Organic light emitting layer / hole blocking layer / electron transport layer / electron injection layer).
- Each layer of the organic light emitting layer, the hole injection layer, the hole transport layer, the hole prevention layer, the electron prevention layer, the electron transport layer, and the electron injection layer may have a single layer structure or a multilayer structure.
- the organic light emitting layer 33 may be composed only of the organic light emitting material exemplified below, or may be composed of a combination of a light emitting dopant and a host material, and optionally a hole transport material, an electron transport material, Additives (donor, acceptor, etc.) may be included, and these materials may be dispersed in a polymer material (binding resin) or an inorganic material. If the organic light emitting layer 33 is formed of a material in which a light emitting dopant is dispersed in a host material, it is advantageous in terms of light emission efficiency and lifetime.
- the organic light emitting material a known light emitting material for organic EL can be used, and the type thereof is not limited.
- the light emitting material is classified into a low molecular light emitting material, a polymer light emitting material, and the like.
- the light emitting material may be classified into a fluorescent material, a phosphorescent material and the like. Use of a phosphorescent material as the organic light emitting material is advantageous from the viewpoint of reducing power consumption.
- low-molecular organic light-emitting material examples include aromatic dimethylidene compounds such as 4,4′-bis (2,2′-diphenylvinyl) -biphenyl (DPVBi), 5-methyl-2- [2- [4- ( Oxadiazole compounds such as 5-methyl-2-benzoxazolyl) phenyl] vinyl] benzoxazole, 3- (4-biphenylyl) -4-phenyl-5-t-butylphenyl-1,2,4- Examples thereof include triazole derivatives such as triazole (TAZ), styrylbenzene compounds such as 1,4-bis (2-methylstyryl) benzene, and fluorescent organic materials such as fluorenone derivatives.
- aromatic dimethylidene compounds such as 4,4′-bis (2,2′-diphenylvinyl) -biphenyl (DPVBi), 5-methyl-2- [2- [4- ( Oxadiazole compounds such as 5-methyl-2-benzoxazolyl) phen
- polymer light-emitting material examples include polyphenylene vinylene derivatives such as poly (2-decyloxy-1,4-phenylene) (DO-PPP), and polyspiro derivatives such as poly (9,9-dioctylfluorene) (PDAF). Can be mentioned.
- the light-emitting dopant a known dopant material for organic EL can be used, and the kind thereof is not limited.
- the dopant material include fluorescent materials such as styryl derivatives, bis [(4,6-difluorophenyl) -pyridinato-N, C2 ′] picolinate, iridium (III) (FIrpic), and bis (4 ′, 6′- Examples thereof include phosphorescent organic metal complexes such as difluorophenylpolydinato) tetrakis (1-pyrazolyl) borate, iridium (III) (FIr6), and the like.
- a known host material for organic EL can be used, and the type thereof is not limited.
- the host material the above-described low molecular light emitting material, polymer light emitting material, 4,4′-bis (carbazole) biphenyl, 9,9-di (4-dicarbazole-benzyl) fluorene (CPF), 3,6- Carbazole derivatives such as bis (triphenylsilyl) carbazole (mCP) and (PCF), aniline derivatives such as 4- (diphenylphosphoyl) -N, N-diphenylaniline (HM-A1), 1,3-bis (9 Fluorene derivatives such as -phenyl-9H-fluoren-9-yl) benzene (mDPFB) and 1,4-bis (9-phenyl-9H-fluoren-9-yl) benzene (pDPFB).
- the charge injection / transport layer is used to more efficiently inject charges (holes, electrons) from the electrode and transport (injection) to the light emitting layer, and the charge injection layer (hole injection layer, electron injection layer). It is classified as a transport layer (hole transport layer, electron transport layer).
- the charge injecting and transporting layer may be composed only of the charge injecting and transporting material exemplified below, and may optionally contain additives (donor, acceptor, etc.), and these materials are polymer materials (conjugation). Wear resin) or a structure dispersed in an inorganic material.
- the charge injecting and transporting material a known charge transporting material for organic EL or organic photoconductor can be used, and the kind thereof is not limited.
- the charge injection transport material is classified into a hole injection transport material and an electron injection transport material.
- the hole injection material and the hole transport material include oxides such as vanadium oxide (V 2 O 5 ) and molybdenum oxide (MoO 2 ), inorganic p-type semiconductor materials, porphyrin compounds, N, N′-bis ( Aromatics such as 3-methylphenyl) -N, N′-bis (phenyl) -benzidine (TPD), N, N′-di (naphthalen-1-yl) -N, N′-diphenyl-benzidine (NPD)
- Low molecular weight materials such as tertiary amine compounds, hydrazone compounds, quinacridone compounds, styrylamine compounds, polyaniline (PANI), polyaniline-camphor sulfonic acid (PANI-CSA), 3,4-polyethylenedioxythiophene / polystyrene sulfonate (PEDOT / PSS), poly (triphenylamine) derivatives (Poly-TPD), polyvinylcarbazole ( P
- a material having a lower energy level of the highest occupied molecular orbital (HOMO) than the material used for the hole transport layer is used as the material for the hole injection layer, holes are efficiently injected and transported from the anode. Become so.
- the material used for the hole transport layer may have a higher hole mobility than the material used for the hole injection layer.
- an acceptor is doped into the hole injection / transport material, the hole injection / transport property can be improved.
- a known acceptor material for organic EL can be used, and the type thereof is not limited.
- Acceptor materials include Au, Pt, W, Ir, POCl 3 , AsF 6 , Cl, Br, I, vanadium oxide (V 2 O 5 ), molybdenum oxide (MoO 2 ) and other inorganic materials, TCNQ (7, 7 , 8,8, -tetracyanoquinodimethane), TCNQF 4 (tetrafluorotetracyanoquinodimethane), TCNE (tetracyanoethylene), HCNB (hexacyanobutadiene), DDQ (dicyclodicyanobenzoquinone), etc.
- TNF trinitrofluorenone
- DNF dinitrofluorenone
- organic materials such as fluoranyl, chloranil and bromanyl.
- Examples of the electron injection material and the electron transport material include inorganic materials that are n-type semiconductors, oxadiazole derivatives, triazole derivatives, thiopyrazine dioxide derivatives, benzoquinone derivatives, naphthoquinone derivatives, anthraquinone derivatives, diphenoquinone derivatives, fluorenone derivatives, benzodifurans. Low molecular materials such as derivatives; polymer materials such as poly (oxadiazole) (Poly-OXZ) and polystyrene derivatives (PSS).
- examples of the electron injection material include fluorides such as lithium fluoride (LiF) and barium fluoride (BaF 2 ), and oxides such as lithium oxide (Li 2 O).
- a material having a higher energy level of the lowest unoccupied molecular orbital (LUMO) than a material used for the electron transport layer is used as a material used for the electron injection layer, electrons are efficiently injected and transported from the cathode. Become.
- an electron injection material and an electron transport material are doped with a donor, electron injection and transport properties can be improved.
- the donor a known donor material for organic EL can be used, and the type is not limited.
- Donor materials include inorganic materials such as alkali metals, alkaline earth metals, rare earth elements, Al, Ag, Cu, and In, anilines, phenylenediamines, benzidines (N, N, N ′, N′-tetraphenyl) Benzidine, N, N′-bis- (3-methylphenyl) -N, N′-bis- (phenyl) -benzidine, N, N′-di (naphthalen-1-yl) -N, N′-diphenyl- Benzidine, etc.), triphenylamines (triphenylamine, 4,4′4 ′′ -tris (N, N-diphenyl-amino) -triphenylamine, 4,4′4 ′′ -tris (N-3- Methylphenyl-N-phenyl-amino) -triphenylamine, 4,4′4 ′′ -tris (N- (1-naphthyl) -
- Each layer constituting the organic layer 32 can be formed by a wet process or a dry process.
- a functional liquid in which the above materials are dissolved or dispersed in a solvent is used.
- This functional liquid may contain additives for adjusting the physical properties of the coating liquid, such as a leveling agent and a viscosity modifier.
- wet processes include spin coating methods, dipping methods, doctor blade methods, discharge coating methods, spray coating methods, and other coating methods, ink jet methods, letterpress printing methods, intaglio printing methods, screen printing methods, microgravure coating methods, and the like. The printing method etc. are mentioned.
- dry process include EB vapor deposition, molecular beam epitaxy (MBE), sputtering, organic vapor deposition (OVPD), and laser transfer.
- the film thickness of each layer constituting the organic layer 32 may be 1 nm or more and 1000 nm or more, or 10 nm or more and 200 nm or less. If the thickness of each layer constituting the organic layer 32 is 10 nm or more, the physical properties required for each layer, for example, charge injection characteristics, transport characteristics, confinement characteristics, etc. can be sufficiently obtained, and pixel defects caused by foreign matters such as dust Is unlikely to occur. Further, if the thickness of each layer constituting the organic layer 32 is 200 nm or less, the resistance of the organic layer can be suppressed to the extent that an increase in power consumption due to an increase in driving voltage of the display element 2A can be avoided.
- the phosphor substrate 21 includes a sealing substrate 40, a phosphor layer 41 formed on the sealing substrate 40, a film-shaped light absorption part 42 formed on the phosphor layer 41, and a sealing substrate 40. On the other hand, it has a conductive film 43 provided on the side opposite to the phosphor layer 41.
- the phosphor layer 41 includes a first fluorescent part 44 arranged in the first pixel P1, a second fluorescent part 45 arranged in the second pixel P2, and a diffusion part arranged in the third pixel. 46, a light shielding part 47 provided between the plurality of pixels P1 to P3, and a wavelength selection film 48 provided on each of the first fluorescent part 44, the second fluorescent part 45, and the diffusion part 46, respectively.
- the sealing substrate 40 is a light-transmitting substrate selected from the various substrates described as examples of the base substrate 25.
- the sealing substrate 40 seals the light emitting element 15 together with the sealing portion 22.
- the sealing portion 22 of the present embodiment is made of a light-transmitting resin material, fills the space between the light absorbing portion 42 and the light emitting element 15, and includes the TFT substrate 23 and the sealing substrate 40 outside the display region. Is glued.
- the sealing portion 22 is formed, for example, by applying a resin material on the second electrode 31 using a spin coating method, ODF, or a lamination method, or by bonding a resin sheet on the second electrode. Can do.
- the sealing portion 22 may have a single layer structure or a multilayer structure, and may include, for example, an inorganic sealing film and an organic sealing film.
- the inorganic sealing film can function as a gas barrier film that suppresses the intrusion of moisture into the light emitting element 15.
- an inorganic sealing film such as SiO 2 , SiON, SiN or the like is formed on the second electrode 31 by plasma CVD, ion plating, ion beam, sputtering, or the like. Later, it can be formed by applying a resin material on the inorganic sealing film by using a spin coating method, ODF, or a laminating method, or by bonding a resin sheet on the inorganic sealing film. .
- the sealing portion for hermetically sealing the light emitting element 15 for example, an adhesive portion that bonds the sealing substrate 40 and the TFT substrate 23 to each other so as to surround the display region in an annular shape, and an enclosure inside the adhesive portion
- the structure which has the gas layer containing the made inert gas may be sufficient.
- the inert gas is, for example, nitrogen gas or argon gas.
- a moisture absorbent such as barium oxide may be disposed inside the gas layer. With this hygroscopic agent, deterioration of the organic EL element due to moisture can be effectively suppressed.
- the conductive film 43 is a thin film made of a metal material having translucency, for example.
- the conductive film 43 can be used as an electrical or magnetic shield, and can suppress intrusion of noise from the outside of the display element 2A.
- the conductive film 43 has a periodic structure, so that light incident on the conductive film 43 is diffracted and light extraction efficiency can be improved.
- the first fluorescent part 44, the second fluorescent part 45, and the diffusing part 46 are spaced apart from each other and are provided in an island shape.
- the first fluorescent part 44, the second fluorescent part 45, and the diffusing part 46 are viewed from the thickness direction of the phosphor layer 41 as they move away from the light emitting element 15 in the thickness direction of the phosphor layer 41.
- the taper shape expands the outer shape.
- the range occupied by each pixel is the light emission of each fluorescent part (first fluorescent part 44 or second fluorescent part 45, the same applies hereinafter) or the diffusing part 46 viewed from the thickness direction of the phosphor layer 41. This is the range occupied by the end face opposite to the element 15.
- the first fluorescent unit 44 provided in the first pixel P1 corresponding to red emits light having a first wavelength (blue light) incident from the light emitting element 15 of the first pixel P1. Conversion to light of the second wavelength (red light).
- the second fluorescent part 45 provided in the second pixel P2 corresponding to green converts the first wavelength light incident from the light emitting element 15 of the second pixel P2 into the third wavelength light (green light).
- the diffusion unit 46 provided in the third pixel P3 corresponding to blue diffuses the light of the first wavelength incident from the light emitting element 15 of the third pixel P3, and the light emitted from each fluorescent unit and the diffusion unit The angle of diffusion is aligned with the light emitted from 46.
- the first fluorescent part 44 and the second fluorescent part 45 can be formed using a known phosphor material and formation method, and the material and the formation method are not limited.
- the phosphor material is roughly classified into an organic phosphor material and an inorganic phosphor material.
- the inorganic phosphor material is less deteriorated by excitation light and light emission than the organic phosphor material.
- organic phosphor material examples include the following materials.
- fluorescent dyes that convert ultraviolet excitation light into blue light emission include stilbenzene dyes: 1,4-bis (2-methylstyryl) benzene, trans-4,4′-diphenylstilbenzene, coumarin dyes: 7- And hydroxy-4-methylcoumarin.
- fluorescent dyes that convert ultraviolet or blue excitation light into green light emission include coumarin dyes: 2,3,5,6-1H, 4H-tetrahydro-8-trifluoromethylquinolidine (9,9a, 1-gh).
- Examples of the inorganic phosphor material include the following materials.
- Phosphors that convert ultraviolet excitation light into blue light emission include Sr 2 P 2 O 7 : Sn 4+ , Sr 4 Al 14 O 25 : Eu 2+ , BaMgAl 10 O 17 : Eu 2+ , SrGa 2 S 4 : Ce 3+ , CaGa 2 S 4 : Ce 3+ , (Ba, Sr) (Mg, Mn) Al 10 O 17 : Eu 2+ , (Sr, Ca, Ba 2 , 0 Mg) 10 (PO 4 ) 6 Cl 2 : Eu 2+ BaAl 2 SiO 8 : Eu 2+ , Sr 2 P 2 O 7 : Eu 2+ , Sr 5 (PO 4 ) 3 Cl: Eu 2+ , (Sr, Ca, Ba) 5 (PO 4 ) 3 Cl: Eu 2+ , BaMg 2 Al 16 O 27: Eu 2+ , (Ba, Ca) 5 (PO 4) 3 Cl: Eu 2+
- Y 2 O 2 S Eu 3+ , YAlO 3 : Eu 3+ , Ca 2 Y 2 (SiO 4 ) 6 : Eu 3+ , LiY 9 ( SiO 4 ) 6 O 2 : Eu 3+ , YVO 4 : Eu 3+ , CaS: Eu 3+ , Gd 2 O 3 : Eu 3+ , Gd 2 O 2 S: Eu 3+ , Y (P, V) O 4 : Eu 3+ , Mg 4 GeO 5.5 F: Mn 4+ , Mg 4 GeO 6 : Mn 4+ , K 5 Eu 2.5 (WO 4 ) 6.25 , Na 5 Eu 2.5 (WO 4 ) 6.25 , K 5 Eu 2.5 (MoO 4 ) 6.25 , Na 5 Eu 2.5 (MoO 4 ) 6.25, and the like.
- the above-described inorganic phosphor may be subjected to surface modification treatment as necessary.
- the surface modification treatment include chemical treatment using a silane coupling agent, physical treatment using addition of submicron order fine particles, and combinations thereof.
- the average particle diameter (d50, the same applies hereinafter) of the phosphor particles may be 1 ⁇ m or more and 50 ⁇ m or less.
- the average particle size is 1 ⁇ m or more, the luminous efficiency of the phosphor is increased.
- the gap for example, the refractive index is 1.0
- the fluorescent part for example, the refractive index is 2.3
- the loss of light when the average particle diameter of the phosphor particles is 50 ⁇ m or less, the loss of light can be reduced, and the decrease in the light emission efficiency of each fluorescent part can be suppressed.
- a flattening layer for flattening the surface (surface facing the light emitting element 15) of the phosphor layer 41 using an inorganic phosphor or an organic phosphor as a material may be provided.
- This flattening layer it is possible to suppress a decrease in the light emission efficiency of each fluorescent part, increase the adhesion between the light emitting panel 20 and the phosphor substrate 21, and the like.
- a photosensitive resin is used as the polymer resin used for the binder, patterning by photolithography is facilitated.
- a known material can be used for the photosensitive resin, and the type thereof is not limited.
- the photosensitive resin for example, one kind of photosensitive resin (photo-curable resist material) having a reactive vinyl group such as acrylic acid resin, methacrylic acid resin, poly vinyl cinnamate resin, and hard rubber resin. Alternatively, a plurality of types of mixtures can be used.
- Each fluorescent part can be formed by a wet process or a dry process depending on the material.
- a phosphor layer forming coating solution in which the above phosphor material and resin material are dissolved and dispersed in a solvent is used.
- wet processes include spin coating methods, dipping methods, doctor blade methods, discharge coating methods, spray coating methods, and other coating methods, ink jet methods, letterpress printing methods, intaglio printing methods, screen printing methods, microgravure coating methods, and the like. The printing method etc. are mentioned.
- the dry process include resistance heating vapor deposition, EB vapor deposition, molecular beam epitaxy (MBE), sputtering, organic vapor deposition (OVPD), and laser transfer.
- the film thickness of the phosphor layer 41 is, for example, 100 nm to 100 ⁇ m, and may be 1 ⁇ m to 100 ⁇ m.
- the thickness of the phosphor layer is 100 nm or more, the ratio of the amount of light absorbed by the phosphor layer out of the amount of light from the light emitting element 15 is increased, and the reduction in light emission efficiency is suppressed. Occurrence of color mixing due to light of the first wavelength mixed with light of each color emitted from the pixel is suppressed.
- the thickness of the phosphor layer is 1 ⁇ m or more, the effect of suppressing the decrease in light emission efficiency and the occurrence of color mixing is enhanced.
- the above ratio is saturated when the thickness of the phosphor layer becomes 100 ⁇ m, if the thickness of the phosphor layer 41 is 100 ⁇ m or less, waste of material can be omitted.
- the light shielding part 47 is continuously provided between the plurality of pixels P1 to P3 so as to cover the outer edge part of each fluorescent part and the outer edge part of the diffusion part 46 as viewed from the thickness direction of the phosphor layer 41.
- the light shielding part 47 has openings on the central part of each fluorescent part and the central part of the diffusing part 46 as seen from the thickness direction of the phosphor layer 41.
- the light shielding part 47 is provided so as to cover the side wall of each phosphor part and the side wall of the diffusion part 46 with respect to the thickness direction of the phosphor layer 41.
- the light shielding portion 47 is formed of a material that absorbs visible light, like a so-called black matrix.
- each fluorescent part or diffusing part 46 in a direction crossing the thickness direction of the phosphor layer 41 is absorbed by the light shielding part 47 and is prevented from becoming stray light. Thereby, generation
- the wavelength selection film 48 functions as a band pass filter that transmits light of a predetermined wavelength.
- the wavelength selection film 48 is formed on the inner side of the opening of the light shielding part 47 on the first fluorescent part 44, on the inner side of the opening of the light shielding part 47 on the second fluorescent part 45, and on the diffusion part 46. It is formed inside the opening of the light shielding part 47.
- the wavelength selection film 48 on the first fluorescent part 44 and the second fluorescent part 45 has a higher transmittance of light of the first wavelength than that of the fluorescence emitted from the fluorescent part.
- the wavelength selection film 48 is made of, for example, a thin film such as gold or silver, or a dielectric multilayer film.
- the wavelength selection film 48 of this embodiment is the same material on each fluorescent part and the diffusion part 46, and is formed of a thin film made of gold.
- the transmittance of the first wavelength light is higher than the transmittance of the second wavelength light (red light) and the transmittance of the third wavelength light (green light). high.
- at least a part of the light emitted toward the light emitting element 15 in each fluorescent part is reflected by the wavelength selection film 48 and turned back, and the opposite of the wavelength selection film 48 for each fluorescent part. Taken from the side.
- the wavelength selection film 48 may have different materials and configurations in the first fluorescent part 44, the second fluorescent part 45, and the diffusing part 46 in accordance with the emission wavelength of each fluorescent part.
- the wavelength selection film 48 includes an opening of the light shielding part 47 on the first fluorescent part 44, an opening of the light shielding part 47 on the second fluorescent part 45, and an opening of the light shielding part 47 on the diffusion part 46. Therefore, it may not be formed inside one or more openings.
- Each phosphor part or diffusion part 46 may be in contact with the light absorption part 42 inside the opening of the light shielding part 47.
- the light emitting part of each pixel (the light emitted from the light emitting element 15 has a divergence angle, and part of the light leaks into the fluorescent part or the diffusing part of the pixel adjacent to the same pixel as the light emitting part.
- This leaked light can excite the fluorescent part and increase the amount of light emitted from the adjacent pixel by the amount of fluorescent light emission corresponding to the leaked light. It is also possible to increase the amount of light emitted from the adjacent pixel by the amount of the leaked light after entering the diffusing portion, and when the amount of light emitted from each pixel increases beyond a desired value. For example, even when black display is performed with a certain pixel, light is emitted from this pixel, which may be a cause of display defects such as a decrease in contrast ratio and crosstalk.
- the inventor of the present application has generated fluorescence from the phosphor layer even if the phosphor layer is irradiated with light up to a certain amount of excitation light in the amount of light incident on the phosphor layer. I thought I would n’t. That is, even if a certain amount of light is irradiated onto the phosphor layer, it has been thought that the occurrence of the above-described problems can be suppressed by adopting a configuration in which fluorescence is not generated from the phosphor layer. That is, it is effective to provide a minimum excitation light amount that enables the phosphor layer to emit light. This can be realized by providing a light absorbing portion.
- the light absorption behavior of the light absorber is originally non-linear. That is, a light absorber is used in which the amount of absorption increases nonlinearly up to a certain amount of incident light, but the amount of light absorption does not change above a certain amount of incident light.
- a light absorber is used in which the amount of absorption increases nonlinearly up to a certain amount of incident light, but the amount of light absorption does not change above a certain amount of incident light.
- it is a substance that acts as an absorber for incident light with a low intensity, and functions as a transparent body with its ability as an absorber saturated for incident light with a high intensity.
- Such an absorber is typically a supersaturated absorbing dye.
- the light absorbing unit 42 is provided in each of the plurality of pixels P1 to P3, and the light emitting element 15 of another pixel adjacent to this pixel out of the amount of light emitted from each of the plurality of pixels P1 to P3.
- the amount of light absorption is set so as to reduce the increment due to the light incident from.
- the amount of light absorption can be set according to the material and film thickness of the light absorbing portion 42. The amount of light absorbed by the light absorbing portion 42 will be described later.
- the film thickness of the light absorption part 42 may be 1 nm or more and 1 ⁇ m or less, or 10 nm or less.
- the light absorption part 42 is formed of a material that absorbs light of the first wavelength.
- the material of the light absorption part that absorbs blue light may be, for example, a material that absorbs light in a wavelength band of 250 nm or more and 500 nm or less, or may be a material that absorbs light in a wavelength band of 350 nm or more and 480 nm or less. In general, materials that absorb light in the ultraviolet to blue wavelength band are used in a wide range of fields.
- the degree of freedom in selecting the material of the light absorbing portion 42 is high.
- the material of the light absorbing portion 42 can be appropriately selected from, for example, materials used in the fields of resist materials, insulating materials, sealing materials, photosensitive materials, recording materials, display materials, optical materials, biomaterials, and the like. it can.
- the material of the light absorbing portion 42 is not particularly limited, and examples thereof include a polymer material containing a ⁇ -conjugated site, typically a benzene ring.
- the above polymer materials include polyimide, epoxy, silicone, polyester, polyvinyl, polyacryl, polyphenol, polymethacrylate, polystyrene, polyurethane, etc. Examples include polymers having a relatively long system.
- the material of the light absorption part 42 is not limited to an organic material, and may be an inorganic material such as a metal or a semiconductor.
- the light absorption part 42 has an inorganic film thickness of several nm to several tens of nm.
- the material of the inorganic film that may be a film include metals such as Au, Ag, Al, Pt, Cu, Mn, Mg, Ca, Li, Yb, Eu, Sr, Ba, and Na, or among these metals
- An alloy composed of two or more kinds of metals appropriately selected from Mg, Ag, Li, Al: Ca, Mg: Li, and the like can be given.
- the light absorbing part 42 may be composed of a light absorbing material provided so as to cover the surface of the phosphor particles.
- the light absorbing material include organic pigments and inorganic pigments.
- organic pigments include azo, anthanthrone, anthrapyrimidine, anthraquinone, isoindolinone, isoindoline, indanthrone, quinacridone, quinophthalone, dioxazine, diketopyrrolopyrrole, Examples include thiazine indigo, thioindigo, pyranthrone, phthalocyanine, flavanthrone, perinone, perylene, benzimidazolone, dioxazine purple pigment, and phthalocyanine blue pigment. Further, those similar to a supersaturated absorbing dye such as phthalocyanine and naphthalocyanine are also included.
- examples of inorganic pigments include carbon black, titanium oxide, yellow lead, cadmium yellow, cadmium red, petal, iron black, zinc white, bitumen, and ultramarine blue. These pigments may be used in combination.
- the light absorbing material examples include carbon compounds represented by fullerenes, carbon nanotubes, and graphene.
- Another example of the light absorbing material is a material in which metal particles are dispersed in a polymer.
- the light absorbing portion 42 formed of this light absorbing material can also suppress the charging of the phosphor substrate 21.
- dye like a carbon nanotube is also mentioned.
- a dye molecule or a material in which a dye molecule is dispersed in a binder can be given.
- the dye molecule include C.I. I. DirectBlue67, Acid Red 266, Benzopurpurin (Benzopurpurin4B), DSCG (INTAL), Methyl orange, Sirius SuprapBrown RLL, AH 6R, A15
- the binder used for the light absorbing material is not limited as long as it is a polymer that can disperse the dye molecules.
- the binder include polymer materials such as polyimide, epoxy, siliconone, polyester, polyvinyl, polyacryl, polyphenol, polymethacrylate, polystyrene, and polyurethane. However, it is not limited to these mentioned as an example, What is necessary is just a polymer
- the light absorbing material is an electrochromic material.
- the electrochromic material include WO 3 , NiOxHy, Nb 2 O 5 , V 2 O 5 , TiO 2 , MoO 3 , polyaniline, polypyrrole, and Prussian blue.
- the light absorbing portion can generally be formed at a low cost and with a simple process.
- a thin-film light-absorbing portion made of metal is provided so as to cover the surface of the fluorescent portion, the emission intensity of the fluorescent portion is affected by the surface plasmon effect, resulting in an improvement in light extraction efficiency. I can expect.
- FIG. 4 is a diagram for explaining the light absorption amount of the light absorption unit.
- a symbol Pa in FIG. 4 indicates an arbitrary pixel, and a symbol Pb indicates another pixel adjacent to the pixel Pa.
- the symbol L is orthogonally projected in the direction perpendicular to the optical axis of the light emitting element 15a from the end of the light emitting surface of the light emitting element 15a of the pixel Pa to the end of the light incident surface of the fluorescent part 41b of the pixel Pb. Show the distance.
- the optical axis of the light emitting element 15a is defined as being substantially perpendicular to the light emitting surface of the light emitting element 15a.
- a symbol D in FIG. 4 indicates an interval in a direction along the optical axis of the light emitting element 15a between the light emitting surface of the light emitting element 15a of the pixel Pa and the light incident surface of the fluorescent part 41b of the pixel Pb.
- the distance D is the total thickness of the sealing portion 22 and the inorganic sealing film 24.
- the range A1 of the light emission surface of the light emitting element 15a is the organic layer 32 in plan view from the direction parallel to the optical axis of the light emitting element 15a among the surfaces in contact with the second electrode in the organic layer 32. This is a range that overlaps the first electrode 31 at the portion in contact with the first electrode 31.
- the range A2 of the light incident surface of the fluorescent part 41b of the pixel Pb is a range surrounded by the opening of the light shielding part 47 that covers the peripheral part of the fluorescent part 41b.
- the material and the film thickness of the light absorption unit 42 of the present embodiment are set so as to absorb the light amount of weak light among the light amounts of light having the first wavelength incident from the light emitting element 15a.
- the light absorption amount of the light absorption unit 42 is the total light amount of the diffusion component light (leakage light) in the angle range ⁇ that can enter the fluorescent unit 41b of the pixel Pb out of the light emitted from the light emitting element 15a of the pixel Pa.
- the total amount of leakage light can be obtained from the orientation characteristics of the light emitting element and the angle range ⁇ . That is, the orientation characteristic of the light emitting element is a characteristic indicating the relationship between the angle with respect to the optical axis of the light emitting element and the intensity (light quantity) of the diffusion component at each angle. By obtaining the integral value, the total amount of leaked light can be obtained.
- FIG. 5 is a graph showing the ratio of the amount of leaked light to the amount of light emitted from each light emitting element in the first embodiment.
- the value obtained by multiplying the total amount of light emitted from each light emitting element by y with respect to the ratio y obtained from the above equation (1) is: This indicates the total amount of leaked light toward the adjacent pixels (hereinafter referred to as the leaked light amount). Therefore, if the amount of light leaked is set to the amount of absorption until it reaches the phosphor, the amount of light emitted from each pixel is, in principle, the case where the leaked light does not enter the fluorescent part of the adjacent pixel. Be the same.
- the present inventor has set the light absorption amount A of the light absorbing portion 42 to satisfy the following formula (2) when the maximum value of the light emission amount of the light emitting element is P max. For example, it has been found that the increment due to the leaked light incident from the light emitting elements of other pixels can be effectively reduced in the amount of light emitted from each pixel.
- the light emitting element 15 of the present embodiment when the pixel value of the darkest gradation is 0, and the pixel value of the brightest gradation is N ⁇ 1 (eg, 255) with respect to an integer N (eg, 256) of 2 or more.
- the light of the first wavelength can be emitted with the light amount of the gradation of each pixel value from 1 to N ⁇ 1 (for example, 255).
- P max is the amount of light of the first wavelength emitted from the light emitting element 15 when the pixel value is N ⁇ 1 (for example, 255).
- the light absorption amount A satisfies the following formula (3) when the light amount of the first wavelength emitted from the light emitting element 15 when the pixel value is 1 is P min . y ⁇ P min ⁇ A (3)
- the upper limit value shown in Equation (2) is a value that absorbs all leaked light. By doing so, the contrast ratio is improved, but on the other hand, the brightness is reduced.
- the lower limit value shown in Expression (3) is effective for maintaining brightness.
- the light absorption amount A may satisfy the following formula (4), The following formula (5) may be satisfied. y ⁇ P min / M ⁇ A (4) y ⁇ P max / M ⁇ A (5)
- the arrangement of the plurality of pixels may not be an orthogonal grid.
- the lower limit value shown in Expression (4) is that when the center pixel is one brighter display than the darkest gradation and the surrounding eight pixels are the darkest display, the center pixel is set to the surrounding eight. It is a value that absorbs leaked light toward one of the pixels.
- the lower limit value shown in (5) indicates that light leaks from the center pixel to one of the surrounding 8 pixels when the center pixel is the brightest display and the surrounding 8 pixels are the darkest display. The value to absorb.
- the lower limit value shown in Expression (5) is effective in maintaining the contrast ratio while maintaining the brightness.
- the lower limit value shown in Expression (4) is more effective in maintaining brightness than the lower limit value shown in Expression (5).
- the light absorption amount A may satisfy the following formula (9). y ⁇ P min / M ⁇ A ⁇ y ⁇ P max / M (9) If the light absorption amount A satisfies the formula (9), there is an effect in maintaining the contrast ratio while maintaining the brightness.
- the light absorption amount A of the light absorbing portion 42 satisfies the expressions (1) and (2), even if the absorption is linear with respect to the light emission from the phosphor layer, Leakage light emission in the black state is eliminated. Further, it is more effective if the absorption amount itself of the absorber is non-linear. That is, the leakage light is less likely to affect the light emission amount of the phosphor layer 41. Therefore, it is possible to effectively suppress the reduction in contrast ratio and the occurrence of crosstalk due to leaked light, and it is possible to display a high-quality image. In addition, it is possible to suppress a decrease in light use efficiency due to excessive absorption of light of a light amount corresponding to the pixel value by the light absorption unit.
- the range of the light absorption amount A can be defined using the larger D / L value in the two directions.
- the above description is the same when the pixel Pa and the pixel Pb are pixels of the same color and when the diffusion unit 46 is arranged instead of the fluorescent unit 41b.
- Example 1 Next, Example 1 will be described.
- a phosphor substrate was produced as follows. First, by using a glass substrate having a thickness of 0.7 mm as a sealing substrate, and forming a stripe-shaped first fluorescent part, a second fluorescent part, and a diffusion part having a width of 3 mm on one surface thereof, A phosphor layer was formed. Next, a light absorption part was formed on the phosphor layer.
- a coating liquid was prepared as a material for the first fluorescent part. Specifically, ethanol (15 g) and ⁇ -glycidoxypropyltriethoxysilane (0.22 g) were added to colloidal silicon dioxide (0.16 g) having an average particle diameter of 5 nm, and the system was opened at room temperature. Stir for 1 hour. This mixture and red phosphor material K 5 Eu 2.5 (WO 4 ) 6.25 (20 g) were transferred to a mortar and thoroughly mixed, then in an oven at 70 ° C. for 2 hours, and further in an oven at 120 ° C. For 2 hours to obtain surface-modified K 5 Eu 2.5 (WO 4 ) 6.25 .
- the first fluorescent part forming coating solution was prepared by stirring with a machine.
- the first fluorescent part forming coating solution was applied to a predetermined position on the sealing substrate by a screen printing method with a width of 3 mm.
- the coating film on the sealing substrate was heated and dried in a vacuum oven (200 ° C., 10 mmHg condition) for 4 hours to form a first fluorescent part.
- a coating liquid was prepared as a material for the second fluorescent part. Specifically, ethanol (15 g) and ⁇ -glycidoxypropyltriethoxysilane (0.22 g) were added to aerosil (0.16 g) having an average particle diameter of 5 nm, and the mixture was stirred for 1 hour at room temperature in an open system. did.
- This mixture and the green phosphor material Ba 2 SiO 4 : Eu 2+ (20 g) were transferred to a mortar, thoroughly mixed, and then heated in an oven at 70 ° C. for 2 hours and further in an oven at 120 ° C. for 2 hours, Surface-modified Ba 2 SiO 4 : Eu 2+ was obtained.
- a coating solution for forming the second fluorescent part was prepared.
- the second fluorescent part forming coating solution was applied to a predetermined position on the sealing substrate by a screen printing method with a width of 3 mm. Subsequently, the coating film on the sealing substrate was dried by heating in a vacuum oven (200 ° C., 10 mmHg) for 4 hours, thereby forming a second fluorescent part.
- a coating liquid was prepared as a material for the diffusion part. Specifically, polyvinyl alcohol dissolved as a diffusing particle in silica particles (20 g) having an average particle diameter of 1.5 ⁇ m and a refractive index of 1.65 in a one-to-one mixed solution (300 g) of water and dimethyl sulfoxide. (30 g) was added and stirred with a disperser to prepare a coating solution for forming a diffusion region. Subsequently, the coating liquid for forming the diffusion portion was applied to a predetermined position on the sealing substrate by a screen printing method with a width of 3 mm. Next, the coating film on the sealing substrate was heat-dried in a vacuum oven (200 ° C., 10 mmHg conditions) for 4 hours, thereby forming a diffusion part not containing a phosphor.
- a vacuum oven 200 ° C., 10 mmHg conditions
- a coating liquid was prepared as a material for the light absorption part. Specifically, a container containing water (10 mL) and polyvinyl alcohol (500 mg) is placed on a heater equipped with a temperature controller, and the water is heated to 100 ° C. and stirred to thereby remove polyvinyl alcohol. It was completely dissolved. After putting cyanine dye (0.5 mg) in this polyvinyl alcohol aqueous solution, this aqueous solution was heated to 130 ° C. with the above heater and stirred to completely dissolve the cyanine dye, thereby forming a light absorption part. A coating solution was prepared. The concentration of the cyanine dye in the aqueous solution was 50 mg / L.
- a coating solution for forming a light absorbing portion was dropped on the surface of the phosphor layer formed on the sealing substrate, and the surface of the phosphor layer was coated with the coating solution by a spinner.
- the film thickness of this coating film was 10 nm.
- the light emission panel was created as follows. First, a TFT substrate formed with a glass substrate having a thickness of 0.7 mm as a base substrate was prepared. Next, a first electrode was formed on the TFT substrate. Specifically, a film to be a reflective layer is formed on one surface of the TFT substrate by sputtering so that the film thickness is 100 nm, and indium-tin oxide (ITO) is formed on this film. Was formed by sputtering to form a surface layer film. Next, a laminated film of a film made of silver and a film made of ITO was patterned by using a photolithography method and an etching method to form 90 striped first electrodes having a width of 2 mm.
- ITO indium-tin oxide
- an edge cover was formed on the TFT substrate on which the first electrode was formed.
- SiO 2 was formed to a thickness of 200 nm by sputtering over the plurality of first electrodes and between the plurality of first electrodes.
- this film was patterned using a photolithography method and an etching method so as to open the central portion of the first electrode and cover the outer edge portion of the first electrode, thereby forming an edge cover.
- the outer edge of the portion having a width of 10 ⁇ m from the edge of the outer periphery of the first electrode is covered with SiO 2 .
- the TFT substrate on which the edge cover is formed is washed with water, subjected to 10 minutes of pure water ultrasonic cleaning, 10 minutes of acetone ultrasonic cleaning, and 5 minutes of isopropyl alcohol vapor cleaning, and then at 100 ° C. Dry for 1 hour.
- the TFT substrate on which the edge cover was formed was fixed to the substrate holder in the chamber of the inline type resistance heating vapor deposition apparatus, and the inside of the chamber was depressurized to a pressure of 1 ⁇ 10 ⁇ 4 Pa or less. Next, each layer constituting the organic layer was formed.
- a hole injection layer is formed by depositing 1,1 ⁇ bis ⁇ di ⁇ 4-tolylamino ⁇ phenyl ⁇ cyclohexane (TAPC) as a hole injection material to a thickness of 100 nm by resistance heating vapor deposition. did.
- TAPC 4-tolylamino ⁇ phenyl ⁇ cyclohexane
- NPD N, N′-di-1-naphthyl-N, N ′ ⁇ diphenyl ⁇ 1,1′-biphenyl 1,1 ′ ⁇ biphenyl ⁇ 4,4 ′ ⁇ diamine (NPD) as a hole transport material
- a hole transport layer was formed by forming a film with a thickness of 40 nm by resistance heating vapor deposition.
- an organic light emitting layer having a thickness of 30 nm was formed on the hole transport layer.
- This organic light-emitting layer is formed by depositing 1,4 ⁇ bis-triphenylsilylbenzene (UGH-2) (host material) at a deposition rate of 1.5 kg / sec and bis [(4,6-difluorophenyl) -Pyridinato-N, C2 '] picolinate Iridium (III) (FIrpic) (blue phosphorescent dopant) was formed by co-evaporation at a deposition rate of 0.2 ⁇ / sec.
- UH-2 bis-triphenylsilylbenzene
- FIrpic bis [(4,6-difluorophenyl) -Pyridinato-N, C2 '] picolinate Iridium (III) (FIrpic) (blue phosphorescent dopant) was formed by co-evaporation at a deposition rate of 0.2 ⁇
- a hole blocking layer having a thickness of 10 nm was formed on the organic light emitting layer using 2,9-dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline (BCP) as a material.
- BCP 2,9-dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline
- tris (8-hydroxyquinoline) aluminum (Alq3) was used as a material to form an electron transport layer having a thickness of 30 nm on the hole blocking layer.
- an electron injection layer having a thickness of 0.5 nm was formed on the electron transport layer using lithium fluoride (LiF) as a material.
- LiF lithium fluoride
- a second electrode was formed on the organic layer.
- the TFT substrate on which the organic layer was formed was fixed in a chamber of a metal vapor deposition apparatus.
- the shadow mask for forming the second electrode and the TFT substrate were aligned with each other.
- the shadow mask is provided with an opening so as to form a stripe-shaped second electrode having a width of 2 mm in a direction facing the stripe of the first electrode.
- magnesium is vapor-deposited at a vapor deposition rate of 0.1 ⁇ / sec and silver is co-deposited at a vapor deposition rate of 0.9 ⁇ / sec by a vacuum vapor deposition method.
- a magnesium silver alloy film was formed in a predetermined pattern to a thickness of 1 nm.
- a light emitting element (organic EL element) having a structure in which the organic light emitting layer was sandwiched between the first electrode and the second electrode was formed.
- This organic EL element exhibits a microcavity effect between the reflective electrode (first electrode) and the semi-transmissive electrode (second electrode), and can increase the front luminance. Therefore, the light emitted from the organic EL element is efficiently propagated to the phosphor layer, and the light emission efficiency is improved.
- the resonance wavelength and the intensity of the microcavity effect are adjusted so that the emission peak of light emitted from the organic EL element is 460 nm and the half width is 50 nm.
- SiO 2 with a film thickness of 3 ⁇ m is formed on the display area on the organic EL element and the area (sealing area) extending 2 mm from the outer periphery of the display area by mask vapor deposition using a shadow mask.
- an inorganic protective layer was formed.
- a light emitting panel was produced as described above.
- thermosetting resin was applied to the phosphor substrate.
- This coating film is a portion that later becomes a sealing portion.
- the light-emitting panel and the phosphor substrate were aligned with each other using an alignment marker formed outside the display area.
- the light-emitting panel and the phosphor substrate are brought into close contact with each other through a thermosetting resin coating, and heated at a temperature of 90 ° C. for 2 hours to thermoset the thermosetting resin coating and did.
- the light emitting panel and the phosphor substrate can be bonded together, and the organic EL element can be hermetically sealed.
- This bonding step is performed in a dry air environment (moisture content (dew point): ⁇ 80 ° C.) from the viewpoint of preventing deterioration of the organic EL element due to moisture.
- an IC chip on which a scanning circuit, a video signal driving circuit, a power supply circuit, and the like are formed is mounted on a light emitting panel, and terminals formed on the outer edge of the light emitting panel 20 are connected to a driving LSI (controller).
- a display device was manufactured. This display device can display an image by connecting to an external power source or the like. When an image was displayed on the display device of Example 1, the contrast ratio was improved by about 5% to 10% as compared with the organic EL display element not provided with the light absorbing portion.
- the display element 2A according to the first embodiment having the above-described configuration is based on leakage light incident on the fluorescent part of a pixel from a light emitting element of an adjacent pixel, out of the amount of light emitted from each pixel of the plurality of pixels. Since the light absorption amount of the light absorption unit is set so as to reduce the increment, it is possible to suppress the decrease in contrast ratio and the occurrence of crosstalk due to leaked light. In particular, since the light absorption amount of the light absorption part satisfies the above formulas (1) and (2), as illustrated in Example 1, compared with the configuration in which the light absorption part is not provided. The contrast ratio can be effectively improved.
- FIG. 6 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of the display element in the second embodiment.
- a display element 2B shown in FIG. 6 includes a phosphor substrate 50, a light emitting panel 20 and a sealing portion 22 similar to those in the first embodiment.
- the phosphor substrate 50 is opposite to the light emitting element 15 with respect to the phosphor layer 41 instead of the light absorbing portion 42 disposed between the light emitting element 15 and the phosphor layer 41 in the first embodiment ( It has a light absorption part 51 arranged on the display side.
- the wavelength selection film 48 of the present embodiment is continuously provided across the surface of each fluorescent part and between each fluorescent part or diffusion part.
- the light absorption part 51 of this embodiment is disposed between the sealing substrate 40 and the phosphor layer 41 in contact with the phosphor layer 41.
- the light absorbing portion 51 emits light emitted from each fluorescent portion by leakage light incident on the fluorescent portion of each pixel from the light emitting element 15 of other pixels, or leaked light incident on the diffusion portion 46 from the light emitting element 15 of other pixels.
- the amount of light absorption is set so as to absorb light.
- the light absorption unit 51 includes, for example, a red absorption unit that is disposed in the first pixel P1 and absorbs red light, a green absorption unit that is disposed in the second pixel P2 and absorbs green light, and a third And a blue absorption portion that absorbs blue light and is disposed in the pixel P3.
- a red absorption unit that is disposed in the first pixel P1 and absorbs red light
- a green absorption unit that is disposed in the second pixel P2 and absorbs green light
- a third And a blue absorption portion that absorbs blue light and is disposed in the pixel P3.
- the light absorption amount of the red absorption portion or the green absorption portion it is assumed that light of the first wavelength having a light amount corresponding to the light absorption amount A satisfying the above formulas (1) and (2) is incident on each fluorescent portion. Sometimes, it is set in consideration of the light emission efficiency of each absorption part so as to absorb the amount of light emitted from each fluorescence part.
- various functional films such as an optical film and a protective film may be provided between the light absorbing portion 51 and the phosphor layer 41. Further, the light absorbing portion 51 may be disposed on the opposite side (display side) to the phosphor layer 41 with respect to the sealing substrate 40.
- Example 2 a display element was manufactured in the same manner as in Example 1 except for the arrangement of the light absorbing portion. That is, after forming the light absorption part on the sealing substrate, the phosphor layer was formed on the light absorption part in the same manner as in Example 1.
- the contrast ratio was improved by about 5% to 10% as compared with the organic EL display element not provided with the light absorbing portion.
- the display element 2B according to the second embodiment having the above-described configuration can suppress the reduction in contrast ratio and the occurrence of crosstalk due to leakage light, as in the first embodiment. Further, in the display element 2B of the second embodiment, at least a part of the external light incident from the outside of the display element 2B is absorbed by the light absorption part 51, so that the phosphor layer 41 may be excited by the external light. It is possible to suppress a reduction in contrast ratio caused by light emitted from the phosphor layer 41 due to external light.
- FIG. 7 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of the display element in the third embodiment.
- a display element 2C shown in FIG. 7 includes a phosphor substrate 52, a light emitting panel 20 and a sealing portion 22 similar to those in the first embodiment.
- the phosphor substrate 52 includes a light absorbing portion 42 (hereinafter referred to as a first light absorbing portion 42) disposed between the light emitting element 15 and the phosphor layer 41 in the first embodiment, and a phosphor substrate 52 in the second embodiment. It has the 2nd light absorption part 51 arrange
- the amount of the first wavelength light (leakage light) from the second pixel P2 toward the first pixel P1 is Z1, and the first light absorption unit 42 in the first pixel P1 absorbs the first light.
- Z2 be the amount of light of a wavelength.
- the amount of leakage light incident on the first fluorescent part 44 of the first pixel P1 is (Z1-Z2).
- the amount of light absorbed by the second light absorbing unit 51 in the first pixel. Is Z3.
- the amount of light of the first wavelength necessary for exciting the light of the second wavelength with the light amount of Z3 by the first fluorescent part 44 is Z4.
- the light absorption amount of the first light absorption unit 42 and the light absorption amount of the second light absorption unit 51 are light amounts corresponding to the sum (Z2 + Z4) of the light amount Z2 and the light amount Z4.
- (Z2 + Z4) corresponds to the light absorption amount A in the above equation (2)
- the light absorption amount of the first light absorption unit 42 and the light absorption amount of the second light absorption unit 51 are the above equations (1).
- Equation (2) Equation (2).
- Example 3 Next, Example 3 will be described. After forming the light absorption part on the sealing substrate in the same manner as in Example 2, the phosphor layer is formed on the light absorption part in the same manner as in Example 1, and then the second layer is formed on the phosphor layer. The light absorption part was formed. When an image was displayed on the display device of Example 3, the contrast ratio was improved by approximately 8% to 15% as compared with the organic EL display element not provided with the light absorbing portion.
- the display element 2C according to the third embodiment configured as described above can suppress a decrease in contrast ratio and occurrence of crosstalk due to leakage light.
- the display element 2C can also suppress a reduction in contrast ratio caused by light emitted from the phosphor layer 41 due to external light, like the display element 2B of the second embodiment.
- FIG. 8 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of the display element in the fourth embodiment.
- FIG. 9 is an equivalent circuit diagram of one pixel in the fourth embodiment.
- the display element 2D shown in FIG. 8 includes a backlight 60, a liquid crystal element 61, and a phosphor substrate 62.
- the liquid crystal element 61 has a plurality of optical switch parts 63.
- Each optical switch unit 63 is provided in a one-to-one correspondence with each of the plurality of pixels P1 to P3.
- Each optical switch unit 63 has the circuit configuration shown in FIG. 9 and can adjust the amount of light emitted from each optical switch unit 63 based on the pixel value of the corresponding pixel.
- the backlight 60 has a plurality of light source parts 64.
- Each light source unit 64 is a part that supplies light of the first wavelength to each optical switch unit 63 of the liquid crystal element 61 in the backlight 60.
- the light supplied from the light source unit 64 to the optical switch unit 63 is incident on the phosphor substrate 62 after the amount of light is adjusted by the optical switch unit 63.
- the light is emitted from the display element 2D through the diffusion portion and used for displaying an image.
- the light emitting unit of the present embodiment includes one optical switch unit 63 and one light source unit 64.
- the backlight 60 includes a light source 65 that emits light of a first wavelength, and a light guide unit 66 that guides light emitted from the light source 65 to the liquid crystal element 61.
- the light source 65 of this embodiment is configured by an LED.
- the light source 65 may include a laser diode (LD) that emits laser light having a first wavelength instead of an LED, and a diffusing member that diffuses light emitted from the laser diode.
- LD laser diode
- the light source 65 and the light guide 66 are provided in a one-to-one correspondence with each of the plurality of pixels P1 to P3. Light emitted from each light source 65 passes through the light guide unit 66 corresponding to the light source 65 and enters each optical switch unit of the liquid crystal element 61.
- the light guide unit 66 may be provided for each pixel in a one-to-one correspondence with each pixel, and one light source 65 may supply light of the first wavelength to two or more light guide units 66. .
- two or more light guides 66 may be substantially integrated, and one or two or more light sources 65 may supply light having the first wavelength to the light guides.
- one light guide part and one light source may be received in common by the plurality of pixels P1 to P3. In this case, the light source part has a first wavelength toward each optical switch part 63. It corresponds to each part that emits light.
- the liquid crystal element 61 of the present embodiment is a transmissive liquid crystal element that employs an IPS (In-Plane Switch) system.
- the liquid crystal element 61 includes a first substrate 70, a second substrate 71 disposed to face the first substrate 70, and a liquid crystal layer 72 disposed between the first substrate 70 and the second substrate 71.
- the first substrate 70 and the second substrate 71 are formed of a material in which a light path corresponding to each pixel has a light-transmitting property.
- the first substrate 70 and the second substrate 71 are bonded to each other.
- the liquid crystal layer 72 is made of a liquid crystal material having refractive index anisotropy, and is sealed between the first substrate 70 and the second substrate 71.
- the first substrate 70 includes a TFT substrate 73, an electrode layer 74 formed on the TFT substrate 73, a first alignment film 75 formed on the electrode layer 74, and a liquid crystal layer 72 with respect to the TFT substrate 73.
- the second substrate 71 is provided on the base substrate 77, the second alignment film 78 formed on the base substrate 77, and the side opposite to the second alignment film 78 (light emission side) with respect to the base substrate 77.
- a second polarizing plate 79 is provided. The first substrate 70 and the second substrate 71 are arranged so that the first alignment film 75 and the second alignment film 78 face each other with the liquid crystal layer 72 interposed therebetween.
- the first alignment film 75 and the second alignment film 78 control the alignment of the liquid crystal layer 72.
- Each of the first polarizing plate 76 and the second polarizing plate 79 has a characteristic of transmitting linearly polarized light parallel to the transmission axis, and is arranged so that the transmission axes are orthogonal to each other.
- the TFT substrate 73 has the circuit configuration shown in FIG. 9 for each pixel.
- the drain region of the first switching element 12 is electrically connected to the pixel electrode 81.
- the storage capacitor 13 is connected in parallel to the liquid crystal capacitor.
- One electrode of the storage capacitor 13 is electrically connected to the drain region of the first switching element 12.
- the other electrode of the storage capacitor 13 is held at the same potential as the common electrode 82 via a capacitor line (not shown).
- the electrode layer 74 includes a pixel electrode 81 (see FIG. 9) provided in a one-to-one correspondence with each pixel of the plurality of pixels P1 to P3, and a common electrode held at a common potential in the plurality of pixels P1 to P3. 82 and an insulating layer (not shown) provided so that the pixel electrode 81 and the common electrode 82 are not short-circuited.
- a drive signal of each pixel is supplied from the signal line 11 with the first switching element 12 turned on, the pixel electrode 81 is charged by this drive signal (voltage waveform), and the pixel electrode 81, the common electrode 82, A transverse electric field is generated between the two. Then, the azimuth angle of the liquid crystal molecules in the liquid crystal layer 72 changes due to the lateral electric field, and the birefringence of the liquid crystal layer 72 changes.
- linearly polarized light that has passed through the first polarizing plate 76 is incident on the liquid crystal layer 72.
- the polarization state of this linearly polarized light changes depending on whether or not a lateral electric field is applied when passing through the liquid crystal layer 72.
- the light passing through the liquid crystal layer 72 enters the second polarizing plate 79 and is absorbed by the second polarizing plate 79 according to the polarization state.
- the liquid crystal element 61 can adjust the amount of light emitted from each optical switch unit 63 for each pixel.
- an optical switch using a liquid crystal or a digital mirror device does not have a complete function of blocking light, and leakage light may be emitted even if the pixel value is minimum (dark).
- the extinction ratio of the liquid crystal element 61 is such that when the pixel value is maximum (bright) with respect to the amount of light emitted from the optical switch unit 63 when the pixel value is minimum (dark), the optical switch unit 63 is a ratio of the amount of light emitted from 63.
- the extinction ratio is 1000 when the amount of light emitted from the optical switch unit 63 when the pixel value is maximum is 1000 times the amount of light emitted from the optical switch unit 63 when the pixel value is minimum.
- the extinction ratio may be further reduced.
- each fluorescent part When the leakage light in the black state enters the phosphor layer 41, each fluorescent part is excited to emit light, or the leakage light passes through the diffusion part 46, so that the amount of light emitted from each pixel is increased. It can increase beyond the amount depending on the pixel value. That is, the leakage light generated in the optical switch unit 63 of the light emitting unit can be a cause of display defects such as a decrease in contrast ratio and crosstalk.
- the inventor of the present application has a configuration in which light is not emitted from the phosphor layer when the intensity of light is low even when excitation light is incident on the phosphor layer. I came up with the idea that it was possible to control the occurrence. And this inventor can implement
- the phosphor substrate 62 of the present embodiment has the same configuration as that of the phosphor substrate 52 of the third embodiment, but the light absorption amount of the light absorbing unit 83 disposed between the liquid crystal element 61 and the phosphor layer 41. Is different from the first embodiment.
- the light absorption amount A of the light absorption unit 83 is expressed by the following equation (6), where CR is the extinction ratio of the optical switch unit 63 and P max is the maximum amount of light emitted from the light source unit 64. Fulfill.
- the light emitting unit (the optical switch unit 63 and the light source unit 64) of the present embodiment sets the pixel value of the darkest gradation to 0, and the pixel value of the brightest gradation with respect to an integer N of 2 or more (for example, 256).
- N for example, 2 or more
- ⁇ 1 for example, 255
- light having the first wavelength can be emitted with a light amount of gradation of each pixel value from 1 to N ⁇ 1 (for example, 255).
- the P max is the light amount of the first wavelength emitted from the light source unit 64 through the optical switch unit 63 when the pixel value is N ⁇ 1 (for example, 255).
- the light absorption amount A is expressed as follows when the light amount of the first wavelength emitted from the light source unit 64 through the optical switch unit 63 when the pixel value is 1 is P min .
- Formula (7) is satisfy
- the upper limit shown in Equation (6) is a value that absorbs all of the leaked light. By doing so, the contrast ratio is improved, but on the other hand, the brightness is reduced.
- the lower limit value shown in Equation (7) is effective for maintaining brightness.
- a threshold value can be given to the amount of light emitted from the phosphor layer 41, and the leakage light affects the light emission amount of the phosphor layer 41. It becomes difficult to exert. This is due to the non-linearity of human visibility in the case of a linear absorption material and to the non-linearity of the material absorption in the case of a non-linear absorption material. Therefore, it is possible to effectively suppress the reduction in contrast ratio and the occurrence of crosstalk due to leaked light, and it is possible to display a high-quality image.
- Example 4 Next, Example 4 will be described.
- a liquid crystal element was produced as follows. First, an unpolished glass substrate is prepared as a base substrate of the TFT substrate, and after forming a scanning electrode (scanning line and gate electrode of the first switching element) made of Al on the unpolished glass substrate, a surface layer of the scanning electrode is formed. Anodization was performed to obtain an alumina layer. Next, a gate insulating film made of SiN was formed so as to cover the scanning electrode, and an a-Si film was formed on the gate insulating film in a portion overlapping with the gate electrode of the first switching element.
- a scanning electrode scanning line and gate electrode of the first switching element
- an n-type a-Si film, a pixel electrode, and a signal electrode were formed on the a-Si film. Further, a common electrode is provided in the same layer as the pixel electrode and the signal electrode. The pixel electrode and the signal electrode were each formed in a stripe shape parallel to the common electrode and intersecting the scanning line.
- all the various wirings and various electrodes are made of aluminum.
- the material of various wirings and various electrodes is not particularly limited as long as it is a metallic material having a low electric resistance, and may be chromium, copper, or the like.
- the test liquid crystal element had 40 ( ⁇ 3) ⁇ 30 pixels.
- the pixel pitch was 80 ⁇ m (between common electrodes) on one side in the pixel arrangement direction, and 240 ⁇ m (between gate electrodes) on the other side.
- the width of the common electrode was 12 ⁇ m, which was narrower than 68 ⁇ m of the gap between the adjacent common electrodes to ensure a high aperture ratio.
- the polarizing plate having the polarization axis orthogonal to the polarizing plate provided on the TFT substrate was provided.
- the major axis directions of the liquid crystal molecules in the vicinity of the upper and lower interfaces were substantially parallel to each other, and the angle formed with the direction of the applied electric field was 15 degrees.
- the cell gap was 3.8 ⁇ m in the liquid crystal sealed state.
- the panel is sandwiched between two polarizing plates (G1220DU manufactured by Nitto Denko Corporation), and the polarizing transmission axis of one polarizing plate is substantially parallel to the rubbing direction (the liquid crystal molecule major axis direction in the vicinity of the interface), and the other is orthogonal to it. did. Thereby, normally closed characteristics were obtained.
- liquid crystal having positive dielectric anisotropy composed mainly of a compound having three fluoro groups at its ends was sealed.
- a backlight was attached to the liquid crystal element, and an IC chip on which a scanning circuit, a video signal driving circuit, a power supply circuit, and the like were formed was mounted on the liquid crystal element.
- a liquid crystal element and a phosphor substrate manufactured by the same method as in Example 1 were bonded to each other by a sealing portion, and the liquid crystal element was connected to a driving LSI (controller) to produce a display device.
- This display device can display an image by connecting to an external power source or the like.
- the contrast ratio was improved by about 8% to 10% as compared with a display element not provided with a light absorbing portion.
- the display element 2D according to the fourth embodiment having the above-described configuration can suppress a decrease in contrast ratio and occurrence of crosstalk due to leakage light generated in the light emitting section. Further, in the display element 2D, since at least a part of the external light incident from the outside of the display element 2D is absorbed by the light absorbing portion 83, the phosphor layer 41 is suppressed from being excited by the external light. Accordingly, it is possible to suppress a decrease in contrast ratio caused by light emitted from the phosphor layer 41.
- the configuration of the liquid crystal element can be changed as appropriate.
- the driving method of the liquid crystal layer is not limited to the IPS method, but may be, for example, a VA method or a TN method.
- the configuration of the first substrate, the configuration of the second substrate, the material of the liquid crystal layer, and the like It changes suitably according to a system etc.
- Example 5 the light absorption part was formed as follows. First, a coating liquid was prepared as a material for the light absorption part. Specifically, a pigment dispersion (0.5 mL) containing an ⁇ -type copper phthalocyanine pigment (average particle size 30 nm to 50 nm) and a polyester acrylate resin (100 g) are stirred with a dispersion stirrer, and filtered with a filter having a pore size of 1.0 ⁇ m. Filtration gave a color resist (coating solution).
- a pigment dispersion 0.5 mL
- an ⁇ -type copper phthalocyanine pigment average particle size 30 nm to 50 nm
- a polyester acrylate resin 100 g
- the color resist was applied using a spin coater so that the film thickness after drying was 5 nm, and then preliminarily dried at 60 ° C. for 5 minutes to form a coating film.
- Other configurations are the same as those in the fourth embodiment.
- the contrast ratio was improved by about 8% to 10% as compared with the display element without the light absorbing portion.
- FIG. 10 is a diagram illustrating phosphor particles and a light absorption unit in the fifth embodiment.
- FIG. 11 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of the display element in the fifth embodiment.
- a display element 2E shown in FIG. 11 includes a phosphor substrate 84, and a backlight 60 and a liquid crystal element 61 similar to those in the fourth embodiment.
- the phosphor layer 85 of the phosphor substrate 84 includes the first light adjustment unit 86 arranged in the first pixel P1 and the second light adjustment unit 87 arranged in the second pixel P2. And a third light adjusting unit 88 disposed in the third pixel, and a light shielding unit 47 and a wavelength selection film 48 similar to those of the first embodiment.
- Each of the light adjustment units of the plurality of light adjustment units 86 to 88 has a configuration in which a plurality of light adjustment particles are dispersed in the base material.
- the first light adjusting particles 89 dispersed in the first light adjusting unit 86 receive the light having the first wavelength (blue) and emit red light.
- a portion of the light having the first wavelength incident on the first light adjusting unit 86 is absorbed by the light absorbing unit 91 and enters the first phosphor particle 90.
- the red light emitted from the first phosphor particles 90 is emitted from the phosphor layer 85 through the light absorbing portion 91 and taken out of the display element 2E.
- the second light adjusting particles 92 dispersed in the second light adjusting unit 87 include a second phosphor particle (fluorescent unit) that emits green light upon receiving light of the first wavelength, and a first wavelength of light. It has a light absorbing portion made of a material that absorbs light and covering the second phosphor particles.
- the third light adjustment particles 93 dispersed in the third light adjustment portion 88 are made of a diffusion particle that diffuses light of the first wavelength and a material that absorbs light of the first wavelength, and covers the diffusion particles. It has a light absorption part.
- Example 6 the first light adjusting particles were formed as follows. First, a coating liquid was prepared as a material for the light absorption part. Specifically, a container containing water (10 mL) and polyvinyl alcohol (500 mg) is placed on a heater equipped with a temperature controller, and the water is heated to 100 ° C. and stirred to thereby remove polyvinyl alcohol. It was completely dissolved. After putting cyanine dye (0.5 mg) in this polyvinyl alcohol aqueous solution, this aqueous solution was heated to 130 ° C. with the above heater and stirred to completely dissolve the cyanine dye, thereby forming a light absorption part. A coating solution was prepared.
- the concentration of the cyanine dye in the aqueous solution was 50 mg / L.
- the first light control particles are mixed by coating the aqueous solution thus prepared and the first phosphor particles, and coating the surface of the first phosphor particles with a coating liquid while dispersing with ultrasonic waves. Formed.
- the film thickness of this coating film was 10 nm or less.
- the second phosphor particles were coated with the above coating liquid to form second light adjusting particles.
- the third light adjusting particles were formed by coating the diffusion particles with the coating liquid. Subsequently, each light adjustment part was formed using each said light adjustment particle
- Other configurations are the same as those in the fourth embodiment.
- the contrast ratio was improved by about 8% to 10% as compared with the display element not provided with the light absorbing portion.
- the display element 2E according to the fifth embodiment having the above-described configuration can suppress a decrease in contrast ratio and occurrence of crosstalk due to leakage light generated in the light emitting unit. Further, in the display element 2E, since at least a part of the external light incident from the outside of the display element 2E is absorbed by the light absorbing portion, the phosphor particles are suppressed from being excited by the external light, and the fluorescent light is emitted by the external light. It is possible to suppress a decrease in contrast ratio due to light emitted from the body layer 85.
- a light absorption unit that absorbs light of the first wavelength (for example, blue light) is provided, but light of the second wavelength is received (for example, red light).
- a light absorbing portion that covers the first phosphor particles (fluorescent portion) that emit light) and absorbs light of the second wavelength may be provided.
- covers a fluorescent substance particle may be comprised by the laminated film of two or more layers.
- the film-shaped light absorbing portion is provided by covering the photophosphor particles to absorb the light having the second wavelength, and by covering the second film with the second film. You may have the 1st film which absorbs the light of the 1st wavelength.
- FIG. 12 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of the display element in the sixth embodiment.
- the phosphor substrate 94 of the display element 2F illustrated in FIG. 12 includes a microlens (light absorption unit) 95 provided in each of the plurality of pixels P1 to P3.
- Each microlens 95 condenses light emitted from the fluorescent part or the diffusing part of the pixel provided with the microlens 95.
- the light absorption amount of each microlens 95 is the light absorption amount of the light emitted from each fluorescent portion when it is assumed that the light having the first wavelength having the light absorption amount satisfying the above formula (5) is incident on each fluorescent portion.
- the light emission efficiency of each absorber is taken into account.
- the contrast ratio was improved by about 8% to 10% compared to a display element not provided with a light absorbing portion. did.
- the display element 2F according to the sixth embodiment having the above-described configuration can suppress a decrease in contrast ratio and occurrence of crosstalk due to leakage light generated in the light emitting section. Further, in the display element 2F, since at least a part of the external light incident from the outside of the display element 2F is absorbed by the light absorbing portion, the phosphor particles are suppressed from being excited by the external light, and are fluorescent by the external light. It is possible to suppress a decrease in contrast ratio due to light emitted from the body layer 85. In addition, since the light emitted from each fluorescent part or the diffusing part is condensed by the microlens 95, the occurrence of color mixing between pixels can be suppressed. The viewing angle can be widened by providing an optical sheet having a fine protrusion structure on the opposite side (display side) of the microlens 95 to the phosphor layer 85.
- the first wavelength light is set to blue light, but may be ultraviolet light (wavelength is less than 380 nm), or may include ultraviolet light and blue light.
- the first wavelength light may include at least one of purple light and green light in addition to ultraviolet light and blue light.
- the material of each fluorescent part can be appropriately changed according to the first wavelength, the wavelength of light to be emitted from each pixel, and the like.
- the wavelength of the light to be emitted from the third pixel P3 is different from the first wavelength, the light of the first wavelength is converted into the light of the wavelength corresponding to the third pixel P3 instead of the diffusion unit 46 described above.
- a third fluorescent part may be provided.
- the optical switch unit is configured by a part of a liquid crystal element, but may be configured by a part of a digital mirror device.
- the digital mirror device has a structure in which a micromirror is disposed in each of a plurality of pixels, and the traveling direction of light reflected by the micromirror can be switched by changing the posture of each micromirror.
- Such a micromirror device can utilize each micromirror as an optical switch unit.
- the display element of each of the above embodiments may be provided with a position where light emitted from each fluorescent part or diffusion part is incident, and may include a color filter provided to increase the color purity of this light.
- the color filter is, for example, a red color filter that is disposed in the first pixel P1 and absorbs light other than red, a green color filter that is disposed in the second pixel P2 and absorbs light other than green, and A blue color filter is disposed in the third pixel P3 and absorbs light other than blue.
- the component corresponding to the excitation light (for example, blue light) of the fluorescent part among the external light incident on the fluorescent part emitting red light is absorbed by the red color filter.
- at least part of the light corresponding to the excitation light of the fluorescent part of the external light is absorbed by the green color filter in the fluorescent part emitting green light. Therefore, it is possible to reduce or prevent light emission of the fluorescent part due to external light, and it is possible to reduce or prevent a decrease in contrast ratio due to external light.
- the display element of each of the above embodiments may include a polarizing element provided on the display side with respect to the phosphor layer 41.
- This polarizing element has a polarizing plate that transmits linearly polarized light parallel to the transmission axis, and a ⁇ / 4 plate that converts light transmitted through the polarizing plate into circularly polarized light.
- Part of the external light incident on the display element from the display side passes through the polarizing element and becomes circularly polarized light, and at least a part of the external light is reflected on the interface inside the display element, for example, the surface of the phosphor layer.
- Circularly polarized light reflected on the surface of the phosphor layer passes through the ⁇ / 4 plate and is converted into linearly polarized light perpendicular to the transmission axis of the polarizing plate and absorbed by the polarizing plate. Can be suppressed.
- Electrodes 13A to 13D are diagrams each showing an electronic device.
- the display 13A includes a housing 101, a support base 102, a display unit 103, a speaker unit 104, and a video input terminal 105.
- the display unit 103 includes the display element of the above embodiment.
- the display 13B includes a main body 111, a housing 112, a display unit 113, a keyboard 114, an external connection port 115, and a pointing device 116.
- the display unit 113 includes the display element of the above embodiment.
- the 13C includes a main body 121, a housing 122, a display unit 123, a voice input unit 124, a voice output unit 125, operation keys 126, an external connection port 127, and an antenna 128.
- the display unit 123 includes the display element of the above embodiment.
- a video camera 130 shown in FIG. 13D includes a main body 131, a housing 132, a display unit 133, an external connection port 134, a remote control receiving unit 135, an image receiving unit 136, a battery 137, an audio input unit 138, operation keys 139, and an eyepiece unit. 140.
- the display unit 133 includes the display element of the above embodiment.
- each display unit is configured to include the display element of the above-described embodiment, so that a reduction in contrast ratio and occurrence of crosstalk can be suppressed. A quality image can be displayed.
- DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Display apparatus (electronic device), 2A to 2F ... Display element, 15 ... Light emitting element, 30 ... 1st electrode, 31 ... 2nd electrode, 32 ... Organic layer, 33 ... Organic light emitting layer, 42 ... Light absorption part, 44 ... Fluorescence part, 51 ... Second light absorption part, 63 ... Optical switch part, 64 ... Light source part, 90 ... Phosphor particles (fluorescent part), 91 ... light absorption part, 95 ... microlens (light absorption part), 100 ... thin display device (electronic device), 110 ... notebook personal computer (Electronic device), 120 ... mobile phone (electronic device), 130 ... video camera (electronic device), P ... pixel set, P1 ... first pixel, P2 ... second Pixel
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Abstract
表示素子は、複数の画素組と、発光部と、蛍光部と、光吸収部を備える。複数の画素組は、互いに異なる波長の光を射出する少なくとも第1の画素及び第1の画素と隣接する第2の画素を含む複数の画素で構成され、2次元的に配列される。発光部は、複数の画素の各画素と1対1の対応で設けられ、対応する画素の画素値に応じた光量の第1波長の光を射出する複数の素子を有する。蛍光部は、第1の画素に設けられ、発光部から入射する第1波長の光を第2波長の光へ変換する。光吸収部は、第1の画素に設けられ、第2の画素に対応する素子から蛍光部へ入射する漏れ光と、第1の画素に対応する素子から第1の画素に対応する画素値に応じた光量よりも過剰に射出されて蛍光部へ入射する漏れ光の少なくとも一方による、蛍光部から射出される光の光量の増分を減らすように、光吸収量が設定される。
Description
本発明は、発光ダイオードやレーザーダイオード等の発光素子から発せられた光が蛍光体層によって光―光変換されて、表示に利用される表示素子、及びこの表示素子を備える電子機器に関する。本発明は、例えば、有機エレクトロルミネッセンス(以下、有機ELと略記することがある)によって発光する有機EL素子(発光素子)が画素ごとに配置された有機EL表示素子、さらに詳しくは、特定の構成を有し、視野角が広い上、色純度が高く、高効率の多色発光の表示素子を実現できる有機EL表示素子に関する。本発明は、例えば、発光素子からの光が蛍光体層によって光―光変換され、この光が液晶素子によって変調されて表示に利用される表示素子にも関する。本発明は、有機ELに代えて有機レーザーを光源に用いる表示素子にも関する。
本願は、2011年3月10日に、日本に出願された特願2011-053122号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
本願は、2011年3月10日に、日本に出願された特願2011-053122号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
一般に、EL素子は自己発光性であるため視認性が高く、かつ完全固体素子であるため、耐衝撃性に優れるとともに取扱いが容易である。このような特長を有するEL素子は、各種表示素子の光源としての利用が注目されている。EL素子は、発光材料に無機化合物を用いた無機EL素子と、有機化合物を用いた有機EL素子とに大別される。有機EL素子は、印加電圧を大幅に低くしうるために、その実用化研究が積極的になされている。
有機EL素子は、陽極と陰極との間に発光層が配置された基本構成を有する。また、有機EL素子は、陰極と発光層との間に電子輸送層が配置された構成もとりえる。電子注入輸送層は、陰極から注入された電子を発光層に伝達する機能を有する。また、有機EL素子は、陽極と発光層との間に正孔注入輸送層が配置された構成もとりえる。正孔注入輸送層は、陽極から注入された正孔を発光層に伝達する機能を有する。正孔注入輸送層が配置された構成の有機EL素子は、より低い電界で多くの正孔が発光層に注入され、さらに、正孔注入輸送層が電子を輸送しないので、発光層に注入された電子が正孔注入輸送層と発光層との界面に蓄積され、発光効率が上がることが知られている。
従来の表示素子は、例えば、赤色を発光する画素(サブ画素とも称される、以下同様)、緑色を発光する画素、及び青色を発光する画素が1組の画素組となり、多数の画素組が2次元的に配列された構造である。この種の表示素子は、各画素組で3画素の加法混色によって様々な色を作り出すことができ、各画素組がフルカラーの1画素を表示可能である。有機EL素子が各画素に配置された有機EL表示素子は、例えば、シャドーマスクを用いたマスク蒸着法によって各色の画素ごとに発光層を塗り分けることで、実現される。
ところで、テレビジョン等に代表される大型の表示装置の分野では、基板サイズが、G6からG8、G10へと大型化が進んでおり、有機EL表示装置を製造するには、基板サイズと同等以上のマスクの作製、加工が必要である。一方で、マスクは、非常に薄い金属(例えば50nmから100nm)で構成されることから、大型化することが困難であり、結果として大画面の有機EL表示素子を実現することが難しい。
また、従来の表示素子に対して、大画面化を図ろうとすると、マスクの加工精度やアライメント精度を確保することも難しい。詳しくは、異なる色の画素の発光層が混じり合うことよる混色を防止するには、通常は画素間に設ける絶縁層の幅を広く取る必要がある。
したがって、画素の面積が決まっている場合には、画素の開口率の低下に繋がり、輝度の低下、消費電力の上昇、寿命の低下に繋がる。
したがって、画素の面積が決まっている場合には、画素の開口率の低下に繋がり、輝度の低下、消費電力の上昇、寿命の低下に繋がる。
また、従来の製造方法では、蒸着ソースが基板よりも下側に配置され、有機系材料が基板に下方から蒸着されることで有機層が成膜される。したがって、基板の大型化(マスクの大型化)に伴いって中央部でのマスクの撓みが顕著になり、上記の混色の原因ともなる。また、極端な場合には、有機層が形成されない部分ができてしまい、陰極と陽極との間のリークによる欠陥となる。また、マスクは、特定の回数だけ使用すると劣化して使用不可能となるため、マスクの大型化は、表示素子のコストアップを招きやすい。
以上のような事情により、表示素子を製造する上で、マスクの使用を減らすことや無くすことが可能な技術が望まれている。このような技術として、下記の特許文献1から3に記載されている技術が挙げられる。特許文献1から3の表示素子は、いずれの色の画素についても青色から青緑色の波長帯の光を発光する発光層を有する有機EL素子を光源に用いるとともに、この有機EL素子から射出された光を、各画素の色に応じた赤色の光あるいは緑色の光へ蛍光体層によって変換している。青色の画素については、有機EL素子から射出される光の波長帯(例えば青緑色)と青色の画素から射出すべき光の波長帯とが異なる場合には、色純度を向上させる等の目的で、青色以外の光を吸収するカラーフィルターや青緑色の光を受けて青色の光を発光する蛍光体層等が用いられることがある。この方法は、各色の画素ごとに塗り分ける方法に比べて、有機層のパターニングに要する手間やコストを減らすことができ、製造効率やコスト面で優れている。
特許文献1から3の表示素子は、青色の励起光が蛍光体層で光―光変換されることによって、フルカラーの画像を表示可能である。しかしながら、この種の表示素子は、蛍光体層よりも光源側の光路で漏れ光が発生すると、この漏れ光によって蛍光体層が励起され、各画素から射出される光が所望の光量にならなくなる可能性がある。
例えば、有機EL素子は、面発光型の発光素子であり、有機EL素子からの光の指向性を共振器によるマイクロキャビティ効果で高めることはできても、完全にコリメートした光を得ることは難しい。したがって、各発光素子から射出された光は、この発光素子に対応する蛍光体層の励起光となる一方で、その一部が他の画素へ向かって進行する漏れ光となる。この漏れ光は、隣の画素の蛍光体層を励起することになり、コントラスト低下やクロストークとして表示の不具合を招く可能性がある。
上記の不具合は、各画素に有機EL素子が設けられている有機EL表示素子のみならず、他の方式の表示素子でも発生しうる。例えば、発光ダイオード(LED)等の光源から射出された光の光量を、液晶素子やマイクロミラーデバイス(DMD)等の光スイッチデバイスによって調整し、光量が調整された光を他の色の光へ変換して表示に利用する表示素子においても、各画素を通る光をレーザーのごとくコリメートした指向性の高い光にすることは難しい。したがって、この種の表示素子においても、隣接する画素の蛍光体層への漏れ光は、上記の表示の不具合を招くことがありえる。また、この種の表示素子は、光スイッチデバイスでの漏れ光によって蛍光体層が励起され、上記の表示の不具合を招く可能性もある。
本発明の態様は、上記の事情に鑑みなされたものであり、コントラスト低下やクロストークの発生を抑制可能な表示素子を提供することを目的の1つとする。
本願発明者は、鋭意研究開発を重ねた結果、上記の課題は以下の手段により解決できるとの結論に至った。本発明の代表的な態様は、概略すると、以下のとおりである。
本発明の第1の態様の表示素子は、互いに異なる波長の光を射出する少なくとも第1の画素及び前記第1の画素と隣接する第2の画素を含む複数の画素で構成され、2次元的に配列された複数の画素組と、前記複数の画素の各画素と1対1の対応で設けられ、対応する画素の画素値に応じた光量の第1波長の光を射出する複数の素子を有する発光部と、前記第1の画素に設けられ、前記発光部から入射する第1波長の光を第2波長の光へ変換する第1の蛍光部と、前記第1の画素に設けられ、前記第2の画素に対応する素子から前記第1の蛍光部へ入射する漏れ光と、前記第1の画素に対応する素子から前記第1の画素に対応する前記画素値に応じた光量よりも過剰に射出されて前記第1の蛍光部へ入射する漏れ光の少なくとも一方による、前記第1の蛍光部から射出される光の光量の増分を減らすように、光吸収量が設定された第1の光吸収部を備えている。
第1の態様の表示素子において、前記第1の光吸収部は、光の強度に対する光吸収量が非線型的であってもよい。
第1の態様の表示素子は、さらに前記第2の画素に設けられ、前記発光部から入射する前記第1波長の光を第3波長の光へ変換する第2の蛍光部と、を備え、前記複数の素子は、前記複数の画素の各画素と1対1の対応で設けられ、対応する画素の画素値に応じた光量で発光する複数の発光素子であり、前記第1の画素に対応する発光素子の光射出面の端から前記第2の蛍光部の光入射面の端までの距離を第1の画素に対応する前記発光素子の光軸に直交する方向に正射影した距離をL、前記光射出面と前記光入射面との前記第1の画素に対応する発光素子の光軸に沿った方向における間隔をD、Lに対するDの比率をxとしたときに、下記の式(1);
y=0.023x3+0.072x2+0.32x-0.019 ・・・(1)
で表されるyに対して、前記第1の光吸収部が吸収する第1波長の光の光量をAとし、前記第1の画素に対応する発光素子の発光量の最大値をPmaxとしたときに前記Aは、下記の式(2);
A≦y×Pmax ・・・(2)
を満たしていてもよい。
第1の態様の表示素子は、さらに前記第2の画素に設けられ、前記発光部から入射する前記第1波長の光を第3波長の光へ変換する第2の蛍光部と、を備え、前記複数の素子は、前記複数の画素の各画素と1対1の対応で設けられ、対応する画素の画素値に応じた光量で発光する複数の発光素子であり、前記第1の画素に対応する発光素子の光射出面の端から前記第2の蛍光部の光入射面の端までの距離を第1の画素に対応する前記発光素子の光軸に直交する方向に正射影した距離をL、前記光射出面と前記光入射面との前記第1の画素に対応する発光素子の光軸に沿った方向における間隔をD、Lに対するDの比率をxとしたときに、下記の式(1);
y=0.023x3+0.072x2+0.32x-0.019 ・・・(1)
で表されるyに対して、前記第1の蛍光部が前記第1の光吸収部に吸収される第2波長の光の光量を発光するのに必要な第1波長の光の光量をAとし、前記第1の画素に対応する発光素子の発光量の最大値をPmaxとしたときに前記Aは、下記の式(2);
A≦y×Pmax ・・・(2)
を満たしていてもよい。
y=0.023x3+0.072x2+0.32x-0.019 ・・・(1)
で表されるyに対して、前記第1の光吸収部が吸収する第1波長の光の光量をAとし、前記第1の画素に対応する発光素子の発光量の最大値をPmaxとしたときに前記Aは、下記の式(2);
A≦y×Pmax ・・・(2)
を満たしていてもよい。
第1の態様の表示素子は、さらに前記第2の画素に設けられ、前記発光部から入射する前記第1波長の光を第3波長の光へ変換する第2の蛍光部と、を備え、前記複数の素子は、前記複数の画素の各画素と1対1の対応で設けられ、対応する画素の画素値に応じた光量で発光する複数の発光素子であり、前記第1の画素に対応する発光素子の光射出面の端から前記第2の蛍光部の光入射面の端までの距離を第1の画素に対応する前記発光素子の光軸に直交する方向に正射影した距離をL、前記光射出面と前記光入射面との前記第1の画素に対応する発光素子の光軸に沿った方向における間隔をD、Lに対するDの比率をxとしたときに、下記の式(1);
y=0.023x3+0.072x2+0.32x-0.019 ・・・(1)
で表されるyに対して、前記第1の蛍光部が前記第1の光吸収部に吸収される第2波長の光の光量を発光するのに必要な第1波長の光の光量をAとし、前記第1の画素に対応する発光素子の発光量の最大値をPmaxとしたときに前記Aは、下記の式(2);
A≦y×Pmax ・・・(2)
を満たしていてもよい。
第1の態様の表示素子において、前記前記第1の画素に対応する発光素子は、最も暗い階調の画素値を0とし、2以上の整数Nに対して最も明るい階調の画素値をN-1としたときに、1からN-1までの各画素値の階調の光量で前記第1波長の光を射出することができ、前記Pmaxは、画素値がN-1であるときに前記第1の画素に対応する発光素子から射出される第1波長の光の光量であって、画素値が1であるときに前記発光素子から射出される第1波長の光の光量をPminとしたときに、前記Aは、下記の式(3);
y×Pmin≦A ・・・(3)
を満たしていてもよい。
y×Pmin≦A ・・・(3)
を満たしていてもよい。
第1の態様の表示素子において、前記第1の画素に対応する発光素子は、最も暗い階調の画素値を0とし、2以上の整数Nに対して最も明るい階調の画素値をN-1としたときに、1からN-1までの各画素値の階調の光量で前記第1波長の光を射出することができ、前記Pmaxは、画素値がN-1であるときに前記発光素子から射出される第1波長の光の光量であって、画素値が1であるときに前記第1の画素に対応する発光素子から射出される第1波長の光の光量をPmin、前記第1の画素に隣接する画素の数をMとしたときに、前記Aは、下記の式(4);
y×Pmin/M≦A ・・・(4)
を満たしていてもよい。
y×Pmin/M≦A ・・・(4)
を満たしていてもよい。
第1の態様の表示素子において、前記Aは、下記の式(5);
y×Pmax/M≦A ・・・(5)
を満たしていてもよい。
y×Pmax/M≦A ・・・(5)
を満たしていてもよい。
第1の態様の表示素子において、前記発光素子のそれぞれは、第1電極と、前記第1電極に対向する第2電極と、前記第1電極及び前記第2電極の間に挟持されて少なくとも有機発光層を含んだ有機層を有し、前記第1電極と前記第2電極とが、前記有機発光層から発せられた光を共振させる共振器を構成していてもよい。
第1の態様の表示素子において、前記発光部は、前記第1波長の光を射出する光源部をさらに有し、前記複数の素子は、前記光源部から射出された前記第1波長の光の光量を調整する複数の光スイッチ部であり、前記光スイッチ部の消光比をCR、前記光源部から射出される光の光量の最大値をPmaxとしたときに、前記第1の光吸収部が吸収する第1波長の光の光量であるAは、下記の式(6);
A≦Pmax/CR ・・・(6)
を満していてもよい。
A≦Pmax/CR ・・・(6)
を満していてもよい。
第1の態様の表示素子において、前記発光部は、最も暗い階調の画素値を0とし2以上の整数Nに対して最も明るい階調の画素値をN-1としたときに1からN-1までの各画素値の階調の光量で前記第1波長の光を射出することができ、前記Pmaxは、画素値がN-1であるときに前記発光部から射出される第1波長の光の光量であって、前記Aは、画素値が1であるときに前記発光部から射出される第1波長の光の光量をPminとしたときに、下記の式(7);
Pmin/CR≦A ・・・(7)
を満していてもよい。
Pmin/CR≦A ・・・(7)
を満していてもよい。
第1の態様の表示素子において、前記第1の光吸収部は、前記発光部と前記蛍光部との間に配置されていてもよい。
第1の態様の表示素子において、前記第1の蛍光部は、前記発光部前記第1光吸収部との間に配置されていてもよい。
第1の態様の表示素子において、前記第1光吸収部が、第2光吸収部と第3光吸収部を有し、前記第2光吸収部が、前記発光部と前記第1の蛍光部との間に配置され、前記第1の蛍光部が、前記第2光吸収部と前記第3光吸収部との間に配置されていてもよい。
第1の態様の表示素子において、前記第1の蛍光部が蛍光体粒子からなり、前記第1の光吸収部が前記蛍光体粒子を被覆していてもよい。
第1の態様の表示素子において、前記発光部から射出される光の波長は250nm以上500nm以下であってもよい。
第1の態様の表示素子において、前記第1の光吸収部は、有機系材料で形成されていてもよい。
第1の態様の表示素子において、前記第1の光吸収部は、赤色顔料と緑色顔料と青色顔料のうちの少なくとも一つを含む材料で形成されていてもよい。
第1の態様の表示素子において、前記第1の光吸収部は、金属材料で形成されていてもよい。
本発明の第2の態様の電子機器は、第1の態様の表示素子を備えている。
本発明の態様によれば、コントラスト低下やクロストークの発生を抑制することができる。
以下、本発明の実施形態及び実施例について図面を参照しながら説明するが、本発明は下記の実施形態及び実施例に限定されない。説明に用いる図面中の構造の寸法や縮尺は、実際と異なることがある。下記の実施形態で重複する構成要素については、同じ符号を付して説明を簡略化あるいは省略することがある。
[第1実施形態]
第1実施形態について説明する。図1は、第1実施形態の表示素子を含んで構成された表示装置を示す概念図である。図2は、表示素子の1画素の等価回路図である。図3は、表示素子の構成を模式的に示す断面図である。
第1実施形態について説明する。図1は、第1実施形態の表示素子を含んで構成された表示装置を示す概念図である。図2は、表示素子の1画素の等価回路図である。図3は、表示素子の構成を模式的に示す断面図である。
図1に示す表示装置(電子機器)1は、表示素子2Aと、走査回路3と、映像信号駆動回路4と、電源回路5と、コントローラ6とを備える。コントローラ6は、表示素子2Aの外部の信号源Sから画像データを受け取ることができる。コントローラ6は、走査回路3及び映像信号駆動回路4のそれぞれと電気的に接続されており、上記の画像データに基づいて走査回路3及び映像信号駆動回路4を制御することができる。走査回路3及び映像信号駆動回路4は、それぞれ、発光素子15及び電源回路5と電気的に接続されている。
走査回路3及び映像信号駆動回路4は、電源回路5から供給される電力を利用して表示素子2Aを駆動し、上記の画像データに規定された画像を表示素子2Aに表示させることができる。
走査回路3及び映像信号駆動回路4は、電源回路5から供給される電力を利用して表示素子2Aを駆動し、上記の画像データに規定された画像を表示素子2Aに表示させることができる。
次に、表示装置1の各部について、詳しく説明する。
図1に示すように、本実施形態の表示素子2Aは、2次元的に配列された複数の画素組Pを有する。画素組の2つの配列方向の一方は、水平走査方向と呼ばれることがあり、画素組の2つの配列方向の他方は、垂直走査方向と呼ばれることがある。画素組Pは、それぞれ、フルカラーの1画素を表示可能である。各画素組Pは、画素組Pの配列方向の一方向に連続する複数の画素P1からP3で構成されている。複数の画素P1からP3の各画素は、表示素子2Aから射出される光の光量を互いに独立して制御可能な領域の最小単位である。
図1に示すように、本実施形態の表示素子2Aは、2次元的に配列された複数の画素組Pを有する。画素組の2つの配列方向の一方は、水平走査方向と呼ばれることがあり、画素組の2つの配列方向の他方は、垂直走査方向と呼ばれることがある。画素組Pは、それぞれ、フルカラーの1画素を表示可能である。各画素組Pは、画素組Pの配列方向の一方向に連続する複数の画素P1からP3で構成されている。複数の画素P1からP3の各画素は、表示素子2Aから射出される光の光量を互いに独立して制御可能な領域の最小単位である。
各画素組Pを構成する複数の画素P1からP3は、射出する光の波長が互いに異なっている。本実施形態において、第1の画素P1は、赤色の波長帯(620nm以上750nm未満)の光を射出可能であって、第2の画素P2は緑色の波長帯(495nm以上570nm未満)の光を射出可能であり、第3の画素P3は、青色の波長帯(450nm以上495未満)の光を射出可能である。なお、画素組Pは、単に画素と称されることがあり、この場合に複数の画素P1からP3の各画素はサブ画素と称される。
本実施形態の表示素子2Aは、複数の走査線10と、複数の信号線11とを有する。複数の走査線10は、互いに平行に延びており、いずれも走査回路3と電気的に接続されている。複数の信号線11は、走査線10と交差する方向に互いに平行に延びており、いずれも映像信号駆動回路4と電気的に接続されている。
図2に示すように、表示素子2Aの各画素は、第1スイッチング素子12と、保持容量13と、第2スイッチング素子14と、発光素子15とを有する。第1スイッチング素子12のゲート電極は、走査線10と電気的に接続されている。第1スイッチング素子12のソース領域は、信号線11と電気的に接続されている。第1スイッチング素子12のドレイン領域は、保持容量13の一方の電極と電気的に接続されている。保持容量13の他方の電極は、電源回路5と電気的に接続されている。第2スイッチング素子14は、保持容量13と並列に接続されている。第2スイッチング素子14のゲート電極は、第1スイッチング素子12のドレイン領域と電気的に接続されている。第2スイッチング素子14のソース領域は、電源回路5と電気的に接続されている。第2スイッチング素子14のドレイン領域は、発光素子15と電気的に接続されている。
上記の走査回路3は、各画素の表示(点灯)タイミングを示す走査信号を走査線10に供給する。第1スイッチング素子12は、走査線10を介して供給される走査信号によって、所定のタイミングでオンになる。第1スイッチング素子がオンになった状態で、映像信号駆動回路4は、各画素の画素値に対応した駆動信号(電圧波形)を信号線11に供給し、この駆動信号は第1スイッチング素子12のチャネル領域を介して、保持容量13及び第2スイッチング素子14に供給される。
第2スイッチング素子14は、上記の駆動信号によってオンになり、保持容量13が駆動信号によって充電されることによって、所定の期間にわたってオン状態を保持する。第2スイッチング素子14がオンになった状態で、電源回路5は、第2スイッチング素子14のチャネル領域を介して、発光素子15に電力(電流)を供給する。発光素子15は、電源回路5から供給される電力によって、画素値に応じた光量の光を所定の期間にわたって発光する。
図3に示す本実施形態の表示素子2Aは、複数の画素P1からP3の各画素に発光部(発光素子15)が配置された発光パネル20と、発光パネル20の光射出面に対向して配置された蛍光体基板21と、発光パネル20と蛍光体基板21との間を気密に封止する封止部22とを有する。封止部22は、例えば樹脂材料で形成され、発光パネル20と蛍光体基板21とを互いに接着している。
発光パネル20は、各画素の発光素子15からこの画素の画素値に応じた光量の第1波長の光を射出することができる。本実施形態において、第1波長は、第3の画素P3から射出される青色の光の波長帯を含んだ波長帯に設定されている。蛍光体基板21は、各発光素子15から射出された第1波長の光を、各画素の色に応じた波長の光に適宜変換して、表示側に射出することができる。
詳しくは、赤色に対応する第1の画素P1において、発光素子15から射出された青色の光は、蛍光体基板21によって赤色の光へ変換されて表示素子2Aから射出される。緑色に対応する第2の画素P2において、発光素子15から射出された青色の光は、蛍光体基板21によって緑色の光へ変換されて表示素子2Aから射出される。青色に対応する第3の画素P3において、発光素子15から射出された青色の光は、蛍光体基板21によって拡散角が調整されて表示素子2Aから射出される。
本実施形態において、第1波長は、250nm以上500nm以下の紫外から青色の波長帯に設定されている。これにより、後述する各蛍光部や光吸収部の材料の選択自由度が高くなる。なお、第1波長の光は、紫外光(波長が380nm未満)でもよいし、紫外光及び青色の光を含んでいてもよい。また、第1波長の光は、紫外光及び青色の光に加えて、紫色の光と緑色の光の少なくとも一方を含んでいてもよい。
以下、表示素子2Aの構成要素について詳しく説明する。
本実施形態の発光パネル20は、TFT基板23と、TFT基板23上に設けられた複数の発光素子15と、複数の発光素子15を気密に封止する無機封止膜24とを有する。
本実施形態において、発光素子15は有機EL素子であり、発光パネル20はトップエミッション型の有機ELパネルである。発光素子15から発せられた光は、TFT基板23とは反対側から表示素子2Aの外部へ取出される。なお、発光パネル20は、発光素子15から発せられた光がTFT基板23を介して外部へ取出されるボトムエミッション型でもよい。また、発光素子15は、LEDや量子ドットで構成されていてもよい。
本実施形態の発光パネル20は、TFT基板23と、TFT基板23上に設けられた複数の発光素子15と、複数の発光素子15を気密に封止する無機封止膜24とを有する。
本実施形態において、発光素子15は有機EL素子であり、発光パネル20はトップエミッション型の有機ELパネルである。発光素子15から発せられた光は、TFT基板23とは反対側から表示素子2Aの外部へ取出される。なお、発光パネル20は、発光素子15から発せられた光がTFT基板23を介して外部へ取出されるボトムエミッション型でもよい。また、発光素子15は、LEDや量子ドットで構成されていてもよい。
本実施形態のTFT基板23は、複数の発光素子15をアクティブ駆動可能なアクティブマトリクス基板である。TFT基板23は、ベース基板25と、ベース基板25上に形成された素子層26と、素子層26の上に形成された平坦化層27とを有する。素子層26は、上記の走査線10や信号線11等の各種配線、第1スイッチング素子12や第2スイッチング素子14等の各種半導体素子、各種配線の間や各種半導体素子の間を絶縁する層間絶縁膜等を含んでいる。複数の発光素子15は、それぞれ、平坦化層27に形成されコンタクトホール等を介して、素子層26の各種配線や各種半導体素子と電気的に接続されている。
ベース基板25は、絶縁材料からなる絶縁性基板、半導体材料からなる半導体基板、導電材料からなる導電性基板等の各種基板から適宜選択される基板である。絶縁性基板は、例えば、ガラスや石英等からなる無機材料基板、ポリエチレンテレフタレートやポリカルバゾール、ポリイミド等の有機系材料からなるプラスティック基板、アルミナ等からなるセラミックス基板等である。半導体基板は、例えば単結晶シリコンからなるシリコン基板である。導電性基板は、例えばアルミニウム(Al)や鉄(Fe)等の金属材料からなる金属基板である。
ベース基板25は、その材質や寸法に限定はなく、表示素子2Aに想定される使用環境や用途等に応じて、適宜選択可能である。例えば、プラスティック基板あるいは金属基板により構成されたベース基板は、ストレス無く湾曲部、折り曲げ部を形成することができる。また、金属基板により構成されたベース基板は、発光素子15を劣化させる劣化ガス(例えば水蒸気や酸素ガス)が発光素子15へ侵入することを抑制することができる。
また、ベース基板25は、上記の各種基板の表面に、絶縁膜と半導体膜と導電膜の少なくとも1つが形成された基板でもよい。また、ベース基板25は、上記の各種基板の表面に絶縁化処理等の各種表面処理が施された基板でもよい。例えば、プラスティック基板に無機材料をコートした構成のベース基板は、軽量化やフレキシブル性の向上という点で有利であるのに加えて、無機材料からなる層によって、上記の劣化ガスが発光素子15へ侵入することを抑制することもできる。また、例えば、Al等からなる金属基板の表面が陽極酸化法等で絶縁化処理された構成のベース基板25は、劣化ガスの侵入を抑制可能であることに加えて、絶縁化処理された部分によって、金属基板の突起による発光素子15のリーク(ショート)の発生を抑制することもできる。
また、ベース基板25は、ベース基板25に各構成要素を形成するときのプロセス条件に応じて、その材質が選択される。例えば、ベース基板25の上にスイッチング素子を形成する場合には、スイッチング素子の形成時のプロセス温度(例えば500℃)で融解せず、歪を発生しにくく、化学的に安定である材質の基板が選択される。なお、一般的な金属基板はガラスと熱膨張率が異なるため、従来のガラス基板上にスイッチング素子を形成する装置等を利用して、金属基板上にスイッチング素子を形成することは困難である。この様な場合に、ガラスと線膨張係数に合わせた合金からなる金属基板をベース基板25として採用すれば、通常の装置等を利用して安価に、ベース基板25上にスイッチング素子を作りこむことができる。ガラスと同程度の線膨張係数を有する合金としては、例えば、線膨張係数が1×10-5/℃以下の鉄-ニッケル系合金が挙げられる。また、スイッチング素子等のプロセス温度に対して耐熱性が十分でない基板をベース基板25として用いる場合には、ガラス基板等の他の基板上に形成したスイッチング素子をベース基板25上に転写することもできる。
なお、発光パネル20がトップエミッション型である場合に、ベース基板25は、可視光がほぼ完全に透過する材質であってもよいし、可視光の少なくとも一部が反射する材質でもよく、また可視光の少なくとも一部が吸収される材質でもよい。また、発光パネル20がボトムエミッション型である場合に、ベース基板25は、可視光の少なくとも一部が透過する材質から選択される。
本実施形態において、素子層26の第1スイッチング素子12及び第2スイッチング素子14は、発光素子15を形成するよりも前に、予めベース基板25の上に形成されている。本実施形態の第1スイッチング素子12及び第2スイッチング素子14は、公知の薄膜トランジスター(以下、TFTという)により構成されている。なお、第1スイッチング素子12と第2スイッチング素子14の少なくとも一方は、TFT以外の電気信号をスイッチング可能な素子、例えば金属-絶縁体-金属(MIM)ダイオード等で構成されていてもよい。
TFTは、公知の材料、構造及び形成方法を用いて形成することができ、その形成材料や構造、形成方法に限定はない。TFTの活性層の材料としては、例えば、非晶質シリコン(アモルファスシリコン)、多結晶シリコン(ポリシリコン)、微結晶シリコン、セレン化カドミウム等の無機半導体材料、酸化亜鉛、酸化インジウム-酸化ガリウム-酸化亜鉛等の酸化物半導体材料又は、ポリチオフェン誘導体、チオフエンオリゴマー、ポリ(p-フェリレンビニレン)誘導体、ナフタセン、ペンタセン等の有機半導体材料が挙げられる。また、TFTの構造としては、例えば、スタガ型、逆スタガ型、トップゲート型、コプレーナ型が挙げられる。
TFTを構成する活性層の形成方法としては、例えば下記の第1から第6の方法が挙げられる。第1の方法は、プラズマ誘起化学気相成長(PECVD)法により成膜したアモルファスシリコンに不純物をイオンドーピングする方法である。第2の方法は、シラン(SiH4)ガスを用いた減圧化学気相成長(LPCVD)法によりアモルファスシリコンを形成し、固相成長法によりアモルファスシリコンを結晶化してポリシリコンを得た後、イオン打ち込み法によりイオンドーピングする方法である。第3の方法は、Si2H6ガスを用いたLPCVD法又はSiH4ガスを用いたPECVD法によりアモルファスシリコンを形成し、エキシマレーザー等のレーザーによりアニールし、アモルファスシリコンを結晶化してポリシリコンを得た後、イオンドーピングを行う方法(低温プロセス)である。第4の方法は、LPCVD法又はPECVD法によりポリシリコン層を形成し、1000℃以上で熱酸化することによりゲート絶縁膜を形成し、その上に、n+ポリシリコンのゲート電極を形成し、その後、イオンドーピングを行う方法(高温プロセス)である。
第5の方法は、有機半導体材料をインクジェット法等により形成する方法である。第6の方法は、有機半導体材料の単結晶膜を得る方法等が挙げられる。
第5の方法は、有機半導体材料をインクジェット法等により形成する方法である。第6の方法は、有機半導体材料の単結晶膜を得る方法等が挙げられる。
TFTのゲート絶縁膜は、公知の材料を用いて形成することができる。例えば、PECVD法、LPCVD法等により形成されたSiO2又はポリシリコン膜を熱酸化して得られるSiO2等が挙げられる。また、TFTのゲート電極やソース電極、ドレイン電極等の電極、またTFTに接続される走査線や信号線等の配線は、公知の材料及び形成方法を用いて形成することができ、その材料や形成方法に限定はない。電極や配線の材料としては、例えば、タンタル(Ta)、アルミニウム(Al)、銅(Cu)等が挙げられる。
素子層26の層間絶縁膜は、公知の材料及び形成方法を用いて形成することができ、その材料及び形成方法に限定はない。層間絶縁膜の材料としては、例えば、酸化シリコン(SiO2)、窒化シリコン(SiN、又は、Si2N4)、酸化タンタル(TaO、又は、Ta2O5)等の無機材料、アクリル樹脂、レジスト材料等の有機系材料等が挙げられる。また、層間絶縁膜の形成方法としては、化学気相成長(CVD)法、真空蒸着法等のドライプロセス、スピンコート法等のウエットプロセスが挙げられる。また、層間絶縁膜は、必要に応じて、フォトリソグラフィー法及びエッチング法等によりパターニングされていてもよい。また、表示素子2Aに適宜用いられる絶縁膜は、層間絶縁膜と同じ材料あるいは形成方法で形成されていてもよい。
なお、発光パネル20がボトムエミッション型であって、層間絶縁膜が遮光性材料で形成されていてもよい。このような構成であれば、TFTに光が入射することが抑制され、光によるTFTの特性変化を低減することができる。遮光性材料は、その種類に限定はないが、例えばフタロシアニン、キナクリドン等の顔料又は染料をポリイミド等の高分子樹脂に分散した材料、カラーレジスト、ブラックマトリクス材料、NixZnyFe2O4等の無機絶縁材料等である。
一般的に、TFTが形成された基板の表面は、凸凹を有している。平坦化層27は、この凹凸を埋め込んで平坦化層27の表面が平坦になるように、形成されている。平坦化層27は、公知の材料及び形成方法を用いて形成することができ、その材料や形成方法に限定はない。平坦化層27は、単層構造でも多層構造でもよい。平坦化層27の材料としては、例えば、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化タンタル等の無機材料、ポリイミド、アクリル樹脂、レジスト材料等の有機系材料等が挙げられる。平坦化層27の形成方法としては、CVD法、真空蒸着法等のドライプロセス、スピンコート法等のウエットプロセスが挙げられる。平坦化層27が設けられていると、平坦化層27の上に形成される発光素子15等の各種構成要素の下地が平坦になるので、各種構成要素の形成不良、例えば、各種電極の欠損や断線あるいは短絡、発光素子を構成する有機層の欠損、耐圧の低下等の発生を抑制することができる。
本実施形態の複数の発光素子15は、それぞれ、第1波長の光として青色の光を発することができる。各発光素子15は、第1電極30と、第1電極30に対向配置された第2電極31と、第1電極30と第2電極31との間に配置された有機層32を有する。本実施形態の第1電極30は、有機層32に正孔を供給する陽極である。本実施形態の第2電極31は、有機層32に電子を供給する陰極である。有機層32は、少なくとも有機発光材料からなる有機発光層33を含んで構成される。有機層32は、陽極から供給された正孔と陰極から供給された電子との再結合エネルギーを利用して、有機層32の材料に応じた波長の光を発することができる。なお、第1電極が陰極であって、第2電極が陽極であってもよい。
本実施形態の第1電極30は、画素ごとに独立して設けられる電極(画素電極)である。第1電極30は、平坦化層27の上に島状に設けられており、平坦化層27を介して第2スイッチング素子14のドレイン領域と電気的に接続されている。第1電極30は、適宜選択される導電材料で形成することができ、単層構造でも多層構造でもよい。
本実施形態の第1電極30は、有機層32と接触する表層34と、表層34に対して有機層32とは反対側に設けられた反射層35とを有する。表層34は、仕事関数が4.5eV以上の透光性を有する材料で形成されている。反射層35は、表層34と当接して設けられており、有機層32で発せられた光が反射する特性の導電材料で形成されている。
第1電極30のうちで有機層32と当接する部分(表層34)の仕事関数が4.5eV以上であるので、正孔が第1電極30から有機層32へ効率よく注入される。
第1電極30のうちで有機層32と当接する部分(表層34)の仕事関数が4.5eV以上であるので、正孔が第1電極30から有機層32へ効率よく注入される。
仕事関数が4.5eV以上の材料としては、金(Au)、白金(Pt)、ニッケル(Ni)等の金属、インジウム錫酸化物(ITO)、錫酸化物(SnO2)、インジウム亜鉛酸化物等の透明電極材料等が挙げられる。反射層35は、表層34が光反射材料で形成されている場合、あるいは発光パネル20がボトムエミッション型である場合に、省略可能である。
本実施形態の第2電極31は、複数の画素に共通して設けられる電極(共通電極)である。第2電極31は、第1電極30との間に有機層32を挟みこむように、設けられている。第2電極31は、図示略の配線部を介して素子層26と電気的に接続されており、グランド電位に保持されている(図3参照)。第2電極31は、適宜選択される導電材料で形成可能であり、単層構造でも多層構造でもよい。
本実施形態の第2電極31は、仕事関数が4.5eV未満の透光性を有する材料で形成されている。これにより、電子が第2電極31から有機層32へ効率よく注入される。仕事関数が4.5eV未満の材料としては、リチウム(Li)、カルシウム(Ca)、セリウム(Ce)、バリウム(Ba)、アルミニウム(Al)等の金属、これらの金属を含有するMg:Ag合金、Li:Al合金等の合金が挙げられる。
第1電極30及び第2電極31は、上記の材料を用いて公知の形成方法で形成することができ、その形成方法に限定はない。電極の形成方法としては、例えばEB蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、抵抗加熱蒸着法等が挙げられる。また、第1電極30と第2電極31の少なくとも一方は、必要に応じて、パターニングされていてもよい。パターニング技術は、公知の技術を用いることができ、限定はない、パターニング技術としては、例えばフォトリソグラフフィー法及びエッチング法、レーザー剥離法、シャドーマスク等を用いたマスク蒸着法等があげられる。第1電極30や第2電極31等の各種電極、各種配線の厚みは、50nm以上でもよい。電極や配線の膜厚が50nm以上であれば、表示素子2Aの駆動電圧の上昇を抑制可能な程度に、電極や配線の抵抗が小さくなる。
本実施形態の第2電極31は、有機層32から入射した光の一部が反射する特性を有している。第1電極30と第2電極31は、一対の共振ミラーとして機能し、マイクロキャビティ効果を利用した共振器を構成している。本実施形態の第2電極31は、有機層32から発せられる光がレーザー発振に至らない程度に共振するように、反射率が設定されている。有機層32から発せられる光が共振することによって、色純度や発光効率、正面輝度を向上させること等ができる。
第2電極31が光射出側の共振ミラーである場合に、第2電極31は、反射率及び透過率の観点から、材料が銀であってもよく、また膜厚が5nm以上30nm以下でもよい。第2電極31の膜厚が5nm以上であれば、マイクロキャビティ効果が得られる程度に、第2電極31での反射率を確保することができる。また、第2電極31の膜厚が30nm以下であれば、第2電極31から取り出される光の光量を確保可能な程度に、第2電極31の透過率を設定することができる。各画素の第2電極31の周囲には、必要に応じて、第2電極31を実質的に低抵抗化する補助配線が設けられる。補助配線は、第2電極31の一部として扱うこともできる。
なお、第2電極31と対になる共振ミラー(第1電極30の反射層35)の材料としては、例えば、アルミニウム、銀、金、アルミニウム-リチウム合金、アルミニウム-ネオジウム合金、アルミニウム-シリコン合金等の反射性金属電極が挙げられる。これら反射性金属電極は、可視光に対する反射率が特に高いので、マイクロキャビティ効果を向上させることができる。
本実施形態において、第1電極30の厚み方向から見た外縁部を覆うように、エッジカバー36が設けられている。エッジカバー36は、複数の第1電極30の外縁部と、複数の第1電極30の間とにわたって形成されている。エッジカバー36は、複数の第1電極30の間のリークの発生や、第1電極30と第2電極31との間のリークの発生を抑制することができる。
エッジカバー36は、公知の材料や形成方法を利用して形成することができ、その材料や寸法、形成方法に限定はない。エッジカバー36の材料としては、例えば、SiO2、SiON、SiN、SiOC、SiC、HfSiON、ZrO、HfO、LaO等の絶縁材料が挙げられる。エッジカバー36の形成方法としては、例えばEB蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、抵抗加熱蒸着法等が挙げられる。エッジカバー36は、必要に応じて、例えば上記のパターニング技術を用いてパターニングされていてもよい。
エッジカバー36の膜厚は、100nm以上2000nm以下でもよい。エッジカバー36の膜厚が100nm以上であれば、第1電極30と第2電極31との間のリークをほぼ確実に防止することができ、消費電力の上昇や発光素子15の非発光を防止することができる。エッジカバー36の膜厚が2000nm以下であれば、エッジカバー36を形成するプロセスの長時間化による製造効率の低下を回避することができ、また、エッジカバー36での第2電極31の断線を防止することもできる。
本実施形態の有機層32は、有機発光層33、有機発光層33と第1電極30との間に配置された正孔注入輸送層37、有機発光層33と第2電極31との間に配置された電子注入輸送層38を有する。有機層32は、有機発光層33を含んでいれば、その構成に限定はない。すなわち、有機層32は、有機発光層33の単層構造でもよいし、電荷注入輸送層と、電荷の移動を抑制する電荷防止層(正孔防止層、電子防止層)の少なくとも1層が有機発光層33に積層された多層構造でもよい。上記の正孔防止層は、有機発光層から陰極へ正孔が移動することを抑制する。上記の電子防止層は、有機発光層から陽極へ電子が移動することを抑制する。
有機層32は、例えば、以下の第1から第9構成のいずれでもよい。
第1構成の有機層は、有機発光層のみで構成されている。第2構成の有機層は、第1構成に加えて、有機発光層と陽極との間に配置された正孔輸送層を有する(正孔輸送層/有機発光層)。第3構成の有機層は、第1構成に加えて、有機発光層と陰極との間に配置された電子輸送層を有する(有機発光層/電子輸送層)。第4構成の有機層は、第3構成に加えて、有機発光層と陽極との間に配置された正孔輸送層を有する(正孔輸送層/有機発光層/電子輸送層)。第5構成の有機層は、第4構成に加えて、正孔輸送層と陽極との間に配置された正孔注入層を有する(正孔注入層/正孔輸送層/有機発光層/電子輸送層)。第6構成の有機層は、第5構成に加えて、電子輸送層と陰極との間に配置された電子注入層を有する(正孔注入層/正孔輸送層/有機発光層/電子輸送層/電子注入層)。第7構成の有機層は、第5構成に加えて、有機発光層と電子輸送層との間に配置された正孔防止層を有する(正孔注入層/正孔輸送層/有機発光層/正孔防止層/電子輸送層)。第8構成の有機層は、第6構成に加えて、有機発光層と電子輸送層との間に配置された正孔防止層を有する(正孔注入層/正孔輸送層/有機発光層/正孔防止層/電子輸送層/電子注入層)。第9構成の有機層は、第8構成に加えて、正孔輸送層と有機発光層との間に配置された電子防止層を有する(正孔注入層/正孔輸送層/電子防止層/有機発光層/正孔防止層/電子輸送層/電子注入層)。なお、有機発光層、正孔注入層、正孔輸送層、正孔防止層、電子防止層、電子輸送層及び電子注入層の各層は、単層構造でも多層構造でもよい。
第1構成の有機層は、有機発光層のみで構成されている。第2構成の有機層は、第1構成に加えて、有機発光層と陽極との間に配置された正孔輸送層を有する(正孔輸送層/有機発光層)。第3構成の有機層は、第1構成に加えて、有機発光層と陰極との間に配置された電子輸送層を有する(有機発光層/電子輸送層)。第4構成の有機層は、第3構成に加えて、有機発光層と陽極との間に配置された正孔輸送層を有する(正孔輸送層/有機発光層/電子輸送層)。第5構成の有機層は、第4構成に加えて、正孔輸送層と陽極との間に配置された正孔注入層を有する(正孔注入層/正孔輸送層/有機発光層/電子輸送層)。第6構成の有機層は、第5構成に加えて、電子輸送層と陰極との間に配置された電子注入層を有する(正孔注入層/正孔輸送層/有機発光層/電子輸送層/電子注入層)。第7構成の有機層は、第5構成に加えて、有機発光層と電子輸送層との間に配置された正孔防止層を有する(正孔注入層/正孔輸送層/有機発光層/正孔防止層/電子輸送層)。第8構成の有機層は、第6構成に加えて、有機発光層と電子輸送層との間に配置された正孔防止層を有する(正孔注入層/正孔輸送層/有機発光層/正孔防止層/電子輸送層/電子注入層)。第9構成の有機層は、第8構成に加えて、正孔輸送層と有機発光層との間に配置された電子防止層を有する(正孔注入層/正孔輸送層/電子防止層/有機発光層/正孔防止層/電子輸送層/電子注入層)。なお、有機発光層、正孔注入層、正孔輸送層、正孔防止層、電子防止層、電子輸送層及び電子注入層の各層は、単層構造でも多層構造でもよい。
有機発光層33は、以下に例示する有機発光材料のみから構成されていてもよく、発光性のドーパントとホスト材料の組み合わせから構成されていてもよく、任意に正孔輸送材料、電子輸送材料、添加剤(ドナー、アクセプター等)等を含んでいてもよく、また、これらの材料が高分子材料(結着用樹脂)又は無機材料中に分散された構成であってもよい。
有機発光層33は、ホスト材料中に発光性のドーパントが分散された材料で形成されていれば、発光効率及び寿命の観点で有利である。
有機発光層33は、ホスト材料中に発光性のドーパントが分散された材料で形成されていれば、発光効率及び寿命の観点で有利である。
有機発光材料は、有機EL用の公知の発光材料を用いることができ、その種類に限定はない。発光材料は、低分子発光材料、高分子発光材料等に分類される。発光材料は、蛍光材料、燐光材料等に分類されるものでもよい。有機発光材料として燐光材料を用いれば、低消費電力化の観点で有利である。
低分子有機発光材料としては、例えば、4,4’-ビス(2,2’-ジフェニルビニル)-ビフェニル(DPVBi)等の芳香族ジメチリデン化合物、5-メチル-2-[2-[4-(5-メチル-2-ベンゾオキサゾリル)フェニル]ビニル]ベンゾオキサゾール等のオキサジアゾール化合物、3-(4-ビフェニルイル)-4-フェニル-5-t-ブチルフェニル-1,2,4-トリアゾール(TAZ)等のトリアゾール誘導体、1,4-ビス(2-メチルスチリル)ベンゼン等のスチリルベンゼン化合物、フルオレノン誘導体等の蛍光性有機系材料等が挙げられる。
高分子発光材料としては、例えば、ポリ(2-デシルオキシ-1,4-フェニレン)(DO-PPP)、等のポリフェニレンビニレン誘導体、ポリ(9,9-ジオクチルフルオレン)(PDAF)等のポリスピロ誘導体が挙げられる。
発光性のドーパントは、有機EL用の公知のドーパント材料を用いることができ、その種類に限定はない。ドーパント材料としては、例えば、スチリル誘導体等の蛍光発光材料、ビス[(4,6-ジフルオロフェニル)-ピリジナト-N,C2‘]ピコリネート イリジウム(III)(FIrpic)、ビス(4’,6‘-ジフルオロフェニルポリジナト)テトラキス(1-ピラゾイル)ボレート イリジウム(III)(FIr6)等の燐光発光有機金属錯体等が挙げられる。
ドーパントを用いる場合のホスト材料は、有機EL用の公知のホスト材料を用いることができ、その種類に限定はない。ホスト材料としては、上述した低分子発光材料、高分子発光材料、4,4‘-ビス(カルバゾール)ビフェニル、9,9-ジ(4-ジカルバゾール-ベンジル)フルオレン(CPF)、3,6-ビス(トリフェニルシリル)カルバゾール(mCP)、(PCF)等のカルバゾール誘導体、4-(ジフェニルフォスフォイル)-N,N-ジフェニルアニリン(HM-A1)等のアニリン誘導体、1,3-ビス(9-フェニル-9H-フルオレン-9-イル)ベンゼン(mDPFB)、1,4-ビス(9-フェニル-9H-フルオレン-9-イル)ベンゼン(pDPFB)等のフルオレン誘導体等が挙げられる。
電荷注入輸送層は、電荷(正孔、電子)の電極からの注入と発光層への輸送(注入)をより効率よく行う目的で、電荷注入層(正孔注入層、電子注入層)と電荷輸送層(正孔輸送層、電子輸送層)に分類される。電荷注入輸送層は、以下に例示する電荷注入輸送材料のみから構成されていてもよく、任意に添加剤(ドナー、アクセプター等)等を含んでいてもよく、これらの材料が高分子材料(結着用樹脂)又は無機材料中に分散された構成であってもよい。
電荷注入輸送材料は、有機EL用、有機光導電体用の公知の電荷輸送材料を用いることができ、その種類に限定はない。電荷注入輸送材料は、正孔注入輸送材料及び電子注入輸送材料に分類される。
正孔注入材料及び正孔輸送材料としては、例えば、酸化バナジウム(V2O5)、酸化モリブデン(MoO2)等の酸化物、無機p型半導体材料、ポルフィリン化合物、N,N’-ビス(3-メチルフェニル)-N,N’-ビス(フェニル)-ベンジジン(TPD)、N,N’-ジ(ナフタレン-1-イル)-N,N’-ジフェニル-ベンジジン(NPD)等の芳香族第三級アミン化合物、ヒドラゾン化合物、キナクリドン化合物、スチリルアミン化合物等の低分子材料、ポリアニリン(PANI)、ポリアニリン-樟脳スルホン酸(PANI-CSA)、3,4-ポリエチレンジオキシチオフェン/ポリスチレンサルフォネイト(PEDOT/PSS)、ポリ(トリフェニルアミン)誘導体(Poly-TPD)、ポリビニルカルバゾール(PVCz)、ポリ(p-フェニレンビニレン)(PPV)、ポリ(p-ナフタレンビニレン)(PNV)等の高分子材料等が挙げられる。
なお、正孔注入層に用いる材料として、正孔輸送層に用いる材料よりも最高被占分子軌道(HOMO)のエネルギー準位が低い材料を用いると、正孔が陽極から効率よく注入及び輸送されるようになる。正孔輸送層に用いる材料は、正孔注入層に用いる材料よりも正孔の移動度が高くてもよい。また、正孔注入輸送材料にアクセプターをドープすると、正孔の注入輸送性を向上させることができる。アクセプターは、有機EL用の公知のアクセプター材料を用いることができ、その種類に限定はない。
アクセプター材料としては、Au、Pt、W,Ir、POCl3、AsF6、Cl、Br、I、酸化バナジウム(V2O5)、酸化モリブデン(MoO2)等の無機材料、TCNQ(7,7,8,8,-テトラシアノキノジメタン)、TCNQF4 (テトラフルオロテトラシアノキノジメタン)、TCNE(テトラシアノエチレン)、HCNB(ヘキサシアノブタジエン)、DDQ(ジシクロジシアノベンゾキノン)等のシアノ基を有する化合物、TNF(トリニトロフルオレノン)、DNF(ジニトロフルオレノン)等のニトロ基を有する化合物、フルオラニル、クロラニル、ブロマニル等の有機系材料が挙げられる。アクセプター材料として、TCNQ、TCNQF4、TCNE、HCNB、DDQ等のシアノ基を有する化合物のいずれかを用いると、キャリア濃度を効果的に増加させることができる。
電子注入材料及び電子輸送材料としては、例えば、n型半導体である無機材料、オキサジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、チオピラジンジオキシド誘導体、ベンゾキノン誘導体、ナフトキノン誘導体、アントラキノン誘導体、ジフェノキノン誘導体、フルオレノン誘導体、ベンゾジフラン誘導体等の低分子材料;ポリ(オキサジアゾール)(Poly-OXZ)、ポリスチレン誘導体(PSS)等の高分子材料が挙げられる。特に、電子注入材料としては、特にフッ化リチウム(LiF)、フッ化バリウム(BaF2)等のフッ化物、酸化リチウム(Li2O)等の酸化物等が挙げられる。
なお、電子注入層として用いる材料として、電子輸送層に使用する材料よりも最低空分子軌道(LUMO)のエネルギー準位が高い材料を用いると、電子が陰極から効率よく注入及び輸送されるようになる。また、電子注入材料及び電子輸送材料にドナーをドープすると、電子の注入及び輸送性を向上させることができる。ドナーは、有機EL用の公知のドナー材料を用いることができ、その種類に限定はない。
ドナー材料としては、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類元素、Al、Ag、Cu、In等の無機材料、アニリン類、フェニレンジアミン類、ベンジジン類(N,N,N’,N’-テトラフェニルベンジジン、N,N’-ビス-(3-メチルフェニル)-N,N’-ビス-(フェニル)-ベンジジン、N,N’-ジ(ナフタレン-1-イル)-N,N’-ジフェニル-ベンジジン等)、トリフェニルアミン類(トリフェニルアミン、4,4’4''-トリス(N,N-ジフェニル-アミノ)-トリフェニルアミン、4,4’4''-トリス(N-3-メチルフェニル-N-フェニル-アミノ)-トリフェニルアミン、4,4’4''-トリス(N-(1-ナフチル)-N-フェニル-アミノ)-トリフェニルアミン等)、トリフェニルジアミン類(N,N’-ジ-(4-メチル-フェニル)-N,N’-ジフェニル-1,4-フェニレンジアミン)等の芳香族3級アミンを骨格にもつ化合物、フェナントレン、ピレン、ペリレン、アントラセン、テトラセン、ペンタセン等の縮合多環化合物(ただし、縮合多環化合物は置換基を有してもよい)、TTF(テトラチアフルバレン)類、ジベンゾフラン、フェノチアジン、カルバゾール等の有機系材料がある。ドナー材料として、芳香族3級アミンを骨格にもつ化合物、縮合多環化合物、アルカリ金属のうちのいずれかを用いると、キャリア濃度を効果的に増加させることができる。
有機層32を構成する各層は、ウエットプロセスあるいはドライプロセスで形成することができる。ウエットプロセスを採用する場合には、上記の材料を溶剤に溶解あるいは分散させた機能液を用いる。この機能液は、レベリング剤、粘度調整剤等の塗液の物性を調整するための添加剤を含んでいてもよい。
ウエットプロセスとしては、例えば、スピンコーティング法、ディッピング法、ドクターブレード法、吐出コート法、スプレーコート法等の塗布法、インクジェット法、凸版印刷法、凹版印刷法、スクリーン印刷法、マイクログラビアコート法等の印刷法等が挙げられる。ドライプロセスとしては、EB蒸着法、分子線エピタキシー(MBE)法、スパッタリング法、有機気相蒸着(OVPD)法、レーザー転写法等が挙げられる。
有機層32を構成する各層の膜厚は、1nm以上1000nm以上でもよく、10nm以上200nm以下でもよい。有機層32を構成する各層の膜厚が10nm以上であれば、各層に要求される物性、例えば電荷の注入特性や輸送特性、閉じ込め特性等が十分に得られ、またゴミ等の異物による画素欠陥が発生しにくい。また、有機層32を構成する各層の膜厚が200nm以下であれば、表示素子2Aの駆動電圧の上昇による消費電力の上昇を回避可能な程度に、有機層の抵抗を抑制することができる。
蛍光体基板21は、封止基板40と、封止基板40上に形成された蛍光体層41と、蛍光体層41上に形成された膜状の光吸収部42と、封止基板40に対して蛍光体層41とは反対側に設けられた導電性膜43とを有する。蛍光体層41は、第1の画素P1に配置された第1の蛍光部44と、第2の画素P2に配置された第2の蛍光部45と、第3の画素に配置された拡散部46と、複数の画素P1からP3の間に設けられた遮光部47と、第1の蛍光部44上と第2の蛍光部45上と拡散部46上にそれぞれ設けられた波長選択膜48とを有する。
封止基板40は、ベース基板25の例として説明した各種基板等から選択される透光性を有する基板である。封止基板40は、封止部22とともに発光素子15を封止している。本実施形態の封止部22は、透光性を有する樹脂材料からなり、光吸収部42と発光素子15との間を充填するとともに、表示領域の外側でTFT基板23と封止基板40とを接着している。封止部22は、例えば第2電極31上に樹脂材料をスピンコート法、ODF、ラミネート法を用いて塗布することや、あるいは樹脂シートを第2電極上に貼り合わせること等によって、形成することができる。
封止部22は、単層構造でも多層構造でもよく、例えば無機封止膜と有機封止膜とを含んでいてもよい。上記の無機封止膜は、発光素子15への水分の浸入を抑制するガスバリア膜として機能させることもできる。このような封止部は、例えば、第2電極31上に、プラズマCVD法、イオンプレーティング法、イオンビーム法、スパッタ法等により、SiO2、SiON、SiN等の無機封止膜を形成した後に、この無機封止膜上に樹脂材料をスピンコート法、ODF、ラミレート法を用いて塗布することや、あるいは樹脂シートを上記の無機封止膜上に貼り合わせることによって、形成することができる。
なお、発光素子15を気密に封止する封止部としては、例えば、表示領域を環状に囲むように封止基板40とTFT基板23とを互いに接着する接着部と、接着部の内側に封入された不活性ガスを含んだガス層を有する構成でもよい。上記の不活性ガスは、例えば窒素ガスやアルゴンガス等である。また、ガス層の内部に、酸化バリウム等の吸湿剤等が配置されていてもよい。この吸湿剤によって、水分による有機EL素子の劣化を効果的に抑制することができる。
導電性膜43は、例えば透光性を有する金属材料からなる薄膜である。導電性膜43は、電気的あるいは磁気的なシールドとして利用可能であり、表示素子2Aの外部からのノイズの侵入を抑制すること等ができる。また、導電性膜43は、周期的な構造を付与することで導電性膜43へ入射する光に回折を生じさせ、光取り出し効率を向上させることもできる。
第1の蛍光部44と第2の蛍光部45と拡散部46は、互いに離間して、それぞれ島状に設けられている。本実施形態において、第1の蛍光部44と第2の蛍光部45と拡散部46は、それぞれ、蛍光体層41の厚み方向に発光素子15から離れるにつれて、蛍光体層41の厚み方向から見た外形が拡大するテーパー形状である。本実施形態において、各画素が占める範囲は、蛍光体層41の厚み方向から見た各蛍光部(第1の蛍光部44又は第2の蛍光部45、以下同様)又は拡散部46の、発光素子15とは反対側の端面が占める範囲である。
本実施形態において、赤色に対応する第1の画素P1に設けられた第1の蛍光部44は、第1の画素P1の発光素子15から入射した第1波長の光(青色の光)を、第2波長の光(赤色の光)へ変換する。緑色に対応する第2の画素P2に設けられた第2の蛍光部45は、第2の画素P2の発光素子15から入射した第1波長の光を、第3波長の光(緑色の光)へ変換する。青色に対応する第3の画素P3に設けられた拡散部46は、第3の画素P3の発光素子15から入射した第1波長の光を拡散させ、各蛍光部から射出される光と拡散部46から射出される光とで拡散角を揃える。
第1の蛍光部44及び第2の蛍光部45は、公知の蛍光体材料及び形成方法を利用して形成することができ、その材料や形成方法に限定はない。蛍光体材料は、有機系蛍光体材料と無機系蛍光体材料とに大別される。無機系蛍光体材料は、有機系蛍光体材料と比較して、励起光による劣化及び発光による劣化が少ない。
有機系蛍光体材料の具体例は、例えば以下の材料が挙げられる。
紫外の励起光を青色発光へ変換する蛍光色素としては、スチルベンゼン系色素:1,4-ビス(2-メチルスチリル)ベンゼン、トランス-4,4‘-ジフェニルスチルベンゼン、クマリン系色素:7-ヒドロキシ-4-メチルクマリン等が挙げられる。
紫外あるいは青色の励起光を緑色発光へ変換する蛍光色素としては、クマリン系色素:2,3,5,6-1H、4H-テトラヒドロ-8-トリフロメチルキノリジン(9,9a、1-gh)クマリン(クマリン153)、3-(2′-ベンゾチアゾリル)―7-ジエチルアミノクマリン(クマリン6)、3-(2′-ベンゾイミダゾリル)―7-N,N-ジエチルアミノクマリン(クマリン7)、ナフタルイミド系色素:ベーシックイエロー51、ソルベントイエロー11、ソルベントイエロー116等が挙げられる。
紫外あるいは青色の励起光を赤色の発光へ変換する蛍光色素としては、シアニン系色素:4-ジシアノメチレン-2-メチル-6-(p-ジメチルアミノスチルリル)-4H-ピラン、ピリジン系色素:1-エチル-2-[4-(p-ジメチルアミノフェニル)-1,3-ブタジエニル]-ピリジニウム-パークロレート、及びローダミン系色素:ローダミンB、ローダミン6G、ローダミン3B、ローダミン101、ローダミン110、ベーシックバイオレット11、スルホローダミン101等が挙げられる。
紫外の励起光を青色発光へ変換する蛍光色素としては、スチルベンゼン系色素:1,4-ビス(2-メチルスチリル)ベンゼン、トランス-4,4‘-ジフェニルスチルベンゼン、クマリン系色素:7-ヒドロキシ-4-メチルクマリン等が挙げられる。
紫外あるいは青色の励起光を緑色発光へ変換する蛍光色素としては、クマリン系色素:2,3,5,6-1H、4H-テトラヒドロ-8-トリフロメチルキノリジン(9,9a、1-gh)クマリン(クマリン153)、3-(2′-ベンゾチアゾリル)―7-ジエチルアミノクマリン(クマリン6)、3-(2′-ベンゾイミダゾリル)―7-N,N-ジエチルアミノクマリン(クマリン7)、ナフタルイミド系色素:ベーシックイエロー51、ソルベントイエロー11、ソルベントイエロー116等が挙げられる。
紫外あるいは青色の励起光を赤色の発光へ変換する蛍光色素としては、シアニン系色素:4-ジシアノメチレン-2-メチル-6-(p-ジメチルアミノスチルリル)-4H-ピラン、ピリジン系色素:1-エチル-2-[4-(p-ジメチルアミノフェニル)-1,3-ブタジエニル]-ピリジニウム-パークロレート、及びローダミン系色素:ローダミンB、ローダミン6G、ローダミン3B、ローダミン101、ローダミン110、ベーシックバイオレット11、スルホローダミン101等が挙げられる。
無機系蛍光体材料として、例えば以下の材料が挙げられる。
紫外の励起光を青色の発光へ変換する蛍光体としては、Sr2P2O7:Sn4+、Sr4Al14O25:Eu2+、BaMgAl10O17:Eu2+、SrGa2S4:Ce3+、CaGa2S4:Ce3+、(Ba、Sr)(Mg、Mn)Al10O17:Eu2+、(Sr、Ca、Ba2、0 Mg)10(PO4)6Cl2:Eu2+、BaAl2SiO8:Eu2+、Sr2P2O7:Eu2+、Sr5(PO4)3Cl:Eu2+、(Sr,Ca,Ba)5(PO4)3Cl:Eu2+、BaMg2Al16O27:Eu2+、(Ba,Ca)5(PO4)3Cl:Eu2+、Ba3MgSi2O8:Eu2+、Sr3MgSi2O8:Eu2+等が挙げられる。
紫外の励起光を青色の発光へ変換する蛍光体としては、Sr2P2O7:Sn4+、Sr4Al14O25:Eu2+、BaMgAl10O17:Eu2+、SrGa2S4:Ce3+、CaGa2S4:Ce3+、(Ba、Sr)(Mg、Mn)Al10O17:Eu2+、(Sr、Ca、Ba2、0 Mg)10(PO4)6Cl2:Eu2+、BaAl2SiO8:Eu2+、Sr2P2O7:Eu2+、Sr5(PO4)3Cl:Eu2+、(Sr,Ca,Ba)5(PO4)3Cl:Eu2+、BaMg2Al16O27:Eu2+、(Ba,Ca)5(PO4)3Cl:Eu2+、Ba3MgSi2O8:Eu2+、Sr3MgSi2O8:Eu2+等が挙げられる。
紫外あるいは青色の励起光を緑色の発光へ変換する蛍光体としては、(BaMg)Al16O27:Eu2+,Mn2+、Sr4Al14O25:Eu2+、(SrBa)Al12Si2O8:Eu2+、(BaMg)2SiO4:Eu2+、Y2SiO5:Ce3+,Tb3+、Sr2P2O7-Sr2B2O5:Eu2+、(BaCaMg)5(PO4)3Cl:Eu2+、Sr2Si3O8-2SrCl2:Eu2+、Zr2SiO4、MgAl11O19:Ce3+,Tb3+、Ba2SiO4:Eu2+、Sr2SiO4:Eu2+、(BaSr)SiO4:Eu2+等が挙げられる。
紫外あるいは青色の励起光を、赤色の発光へ変換する蛍光体としては、Y2O2S:Eu3+、YAlO3:Eu3+、Ca2Y2(SiO4)6:Eu3+、LiY9(SiO4)6O2:Eu3+、YVO4:Eu3+、CaS:Eu3+、Gd2O3:Eu3+、Gd2O2S:Eu3+、Y(P,V)O4:Eu3+、Mg4GeO5.5F:Mn4+、Mg4GeO6:Mn4+、K5Eu2.5(WO4)6.25、Na5Eu2.5(WO4)6.25、K5Eu2.5(MoO4)6.25、Na5Eu2.5(MoO4)6.25等が挙げられる。
上記の無機系蛍光体は、必要に応じて、表面改質処理が施されていてもよい。表面改質処理の方法としては、シランカップリング剤等の化学的処理によるものや、サブミクロンオーダーの微粒子等の添加による物理的処理によるもの、更にそれらの併用によるもの等が挙げられる。
蛍光体粒子及びバインダーを含んだ材料で各蛍光部を形成する場合に、蛍光体粒子の平均粒径(d50、以下同様)は、1μm以上50μm以下でもよい。平均粒径が1μm以上であると、蛍光体の発光効率が高くなる。また、平均粒径が50μm以下であると、蛍光体層の表面を平坦にすることが容易になる。
ところで、蛍光部の表面の凹凸が大きくなるほど、発光素子との間に空隙が形成される可能性が高くなる。発光素子の表面(例えば屈折率が1.7)と、蛍光部(例えば屈折率が2.3)との間に空隙(例えば屈折率が1.0)が増えるにつれて、空隙での光散乱等によって、光のロスが大きくなる。換言すると、蛍光体粒子の平均粒径が50μm以下であると、光のロスを減らすことができ、各蛍光部の発光効率の低下を抑制すること等ができる。
なお、無機系蛍光体あるいは有機系蛍光体を材料に用いた蛍光体層41の表面(発光素子15を向く面)を平坦化する平坦化層が設けられていてもよい。この平坦化層が設けられていることにより、各蛍光部の発光効率の低下を抑制することや、発光パネル20と蛍光体基板21との密着性を高めること等ができる。
また、バインダーに用いる高分子樹脂として感光性樹脂を用いると、フォトリソグラフィー法によりパターンニングすることが容易になる。感光性樹脂は、公知の材料を用いることができ、その種類に限定はない。感光性樹脂としては、例えば、アクリル酸系樹脂、メタクリル酸系樹脂、ポリ桂皮酸ビニル系樹脂、硬ゴム系樹脂等の反応性ビニル基を有する感光性樹脂(光硬化型レジスト材料)の一種類又は複数種類の混合物等が挙げられる。
各蛍光部は、その材料に応じて、ウエットプロセスあるいはドライプロセスで形成することができる。ウエットプロセスで各蛍光部を形成するには、上記の蛍光体材料と樹脂材料を溶剤に溶解、分散させた蛍光体層形成用塗液を用いる。ウエットプロセスとしては、例えば、スピンコーティング法、ディッピング法、ドクターブレード法、吐出コート法、スプレーコート法等の塗布法、インクジェット法、凸版印刷法、凹版印刷法、スクリーン印刷法、マイクログラビアコート法等の印刷法等が挙げられる。ドライプロセスとしては、例えば、抵抗加熱蒸着法、EB蒸着法、分子線エピタキシー(MBE)法、スパッタリング法、有機気相蒸着(OVPD)法、レーザー転写法等が挙げられる。
蛍光体層41の膜厚は、例えば100nm以上100μm以下であり、1μm以上100μm以下でもよい。蛍光体層の膜厚が100nm以上であると、発光素子15からの光の光量のうちで蛍光体層が吸収する光の光量の割合が高くなり、発光効率の低下を抑制することや、各画素から射出される各色の光に第1波長の光が混ざることによる混色の発生が抑制される。蛍光体層の膜厚が1μm以上であると、発光効率の低下や混色の発生を抑制する効果が高められる。また、上記の割合は蛍光体層の膜厚が100μmになると飽和するので、蛍光体層41の膜厚が100μm以下であれば、材料のムダを省くこと等ができる。
遮光部47は、蛍光体層41の厚み方向から見た各蛍光部の外縁部及び拡散部46の外縁部を覆って、複数の画素P1からP3の間に連続的に設けられている。遮光部47は、蛍光体層41の厚み方向から見た各蛍光部の中央部上及び拡散部46の中央部上に開口を有している。遮光部47は、蛍光体層41の厚み方向に対する各蛍光体部の側壁及び拡散部46の側壁を覆って設けられている。遮光部47は、所謂ブラックマトリクスと同様に、可視光を吸収する材料で形成されている。各蛍光部又は拡散部46から、蛍光体層41の厚み方向に交差する方向に向かう光は、遮光部47に吸収され、迷光になることが抑制される。これにより、混色等の発生を抑制することができる。
波長選択膜48は、所定の波長の光を通すバンドパスフィルターとして機能する。本実施形態において、波長選択膜48は、第1の蛍光部44上の遮光部47の開口の内側と、第2の蛍光部45上の遮光部47の開口の内側と、拡散部46上の遮光部47の開口の内側とに形成されている。第1の蛍光部44上と第2の蛍光部45上の波長選択膜48は、第1波長の光の透過率がこの蛍光部から発せられる蛍光の透過率よりも高い。波長選択膜48は、例えば金や銀等の薄膜、あるいは誘電体多層膜によって構成される。
本実施形態の波長選択膜48は、その材料が各蛍光部上及び拡散部46上で同じであり、金からなる薄膜で形成されている。本実施形態の波長選択膜48は、第1波長の光の透過率が第2波長の光(赤色の光)の透過率と第3波長の光(緑色の光)の透過率のいずれよりも高い。本実施形態において、各蛍光部で発光素子15に向かって発せられた光は、その少なくとも一部が波長選択膜48で反射して折り返され、各蛍光部に対して波長選択膜48とは反対側から取出される。
なお、波長選択膜48は、各蛍光部の発光波長等に応じて、その材料や構成が第1の蛍光部44と第2の蛍光部45と拡散部46とで異なっていてもよい。また、波長選択膜48は、第1の蛍光部44上の遮光部47の開口と、第2の蛍光部45上の遮光部47の開口と、拡散部46上の遮光部47の開口のうちで、1以上の開口の内側に形成されていなくてもよい。各蛍光体部又は拡散部46は、遮光部47の開口の内側にて、光吸収部42と接触していてもよい。
ところで、各画素の発光部(発光素子15から射出される光は、広がり角を有しており、その一部は発光部と同じ画素の隣の画素の蛍光部あるいは拡散部へ入射する漏れ光になりえる。この漏れ光は、蛍光部を励起し、隣の画素から射出される光の光量を漏れ光に応じた蛍光発光の光量分だけ増加させることがありえる。また、上記の漏れ光は、拡散部へ入射して、隣の画素から射出される光の光量を漏れ光の光量分だけ増加させることもありえる。このように、各画素から射出される光量が所望の値よりも増加すると、例えば、ある画素で黒表示を行うときにもこの画素から光が射出されることになり、コントラスト比の低下やクロストーク等の表示の不具合が発生する一因となりうる。
本願発明者は、鋭意研究を重ねた結果、蛍光体層へ入射する光の光量において、ある一定の励起光量までの光が蛍光体層に照射されたとしても、蛍光体層からから蛍光が発生しないことに思い至った。すなわち、ある一定量の光が蛍光体層に照射されたとしても、蛍光体層から蛍光が発生しない構成にすることによって、上記の不具合の発生を抑制可能であることに思い至った。つまり、蛍光体層の発光が可能となる最小励起光量を設けることが有効である。これは光吸収部を設けることによって、実現可能である。
通常、吸収体に入射する光の光量とその吸収量は線形に変化する。したがって、理論上、蛍光体層の発光が可能となる最小励起光量を設けることは困難である。しかしながら、人間の視認性には非線形性があり、蛍光体からの発光が小さい時は黒を認識する。すなわち、結果として線形的な吸収であっても蛍光体の発光に最小励起光量を設けることができる。
さらには、光吸収体の光吸収挙動に非線形性がもともとあれば効果的である。つまり、ある入射光量までは吸光量が非線型的に大きくなるが、ある入射光量以上では吸光量が変化しないような光吸収体を用いる。換言すれば、強度が低い入射光に対しては吸収体として働き、強度が高い入射光に対しては吸収体としての能力が飽和し透明体として働く物質である。このような吸収体は、過飽和吸収色素が代表的なものである。
光吸収部42は、複数の画素P1からP3のそれぞれに設けられ、複数の画素P1からP3の各画素から射出される光の光量のうちで、この画素に隣接する他の画素の発光素子15から入射した光による増分を減らすように、光吸収量が設定されている。光吸収量は、光吸収部42の材料及び膜厚等によって、設定可能である。光吸収部42の光吸収量については、後述する。
光吸収部42の膜厚は、1nm以上1μm以下でもよいし、10nm以下でもよい。光吸収部42は、第1波長の光を吸収する材料で形成される。青色の光を吸収する光吸収部の材料は、例えば250nm以上500nm以下の波長帯の光を吸収する材料でもよいし、350nm以上480nm以下の波長帯の光を吸収する材料でもよい。一般に、紫外から青色の波長帯の光を吸収する材料は幅広い分野で使用されており、第1波長が上記の波長帯に設定されていると、光吸収部42の材料の選択自由度が高くなる。光吸収部42の材料は、例えば、レジスト材料、絶縁材料、封止材料、感光材料、記録材料、表示材料、光学材料、生体材料等の分野で使用されている材料等から適宜選択することができる。
光吸収部42の材料は、特に限定はなく、例えば、π共役系部位、典型的にはベンゼン環等を含む高分子材料が挙げられる。上記の高分子材料としては、ポリイミド系、エポキシ系、シリコーン系、ポリエステル系、ポリビニール系、ポリアクリル系、ポリフェノール系、ポリメタクリレート系、ポリスチレン系、ポリウレタン系等、高分子の基本構造にπ共役系が比較的長い高分子が挙げられる。
また、光吸収部42の材料は、有機系材料に限定されることなく、金属や半導体等無機材料物でもよく、例えば、光吸収部42は、膜厚が数nmから数10nmのオーダーの無機膜であってもよい無機膜の材料としては、例えばAu,Ag,Al,Pt,Cu,Mn,Mg,Ca,Li,Yb,Eu,Sr,Ba,Na等の金属、又はこれら金属の中から適宜選択される2種以上の金属からなる合金、具体的にはMg:Ag,Al:Li,Al:Ca,Mg:Li等が挙げられる。
また、各蛍光部が蛍光体粒子を含有している場合に、光吸収部42は、蛍光体粒子の表面を被覆するように設けられた光吸収材料で構成されていてもよい。光吸収材料としては、例えば有機顔料や無機顔料が挙げられる。
有機顔料としては、例えば、アゾ系、アンサンスロン系、アンスラピリミジン系、アントラキノン系、イソインドリノン系、イソインドリン系、インダンスロン系、キナクリドン系、キノフタロン系、ジオキサジン系、ジケトピロロピロール系、チアジンインジゴ系、チオインジゴ系、ピランスロン系、フタロシアニン系、フラバンスロン系、ペリノン系、ペリレン系、ベンズイミダゾロン系、ジオキサジン系紫色顔料、及びフタロシアニン系青色顔料等が挙げられる。また、フタロシアニン、ナフタロシアニンのように過飽和吸収色素に類するものも挙げられる。
また、無機顔料としては、例えば、カーボンブラック、酸化チタン、黄鉛、カドミウムイエロー、カドミウムレッド、弁柄、鉄黒、亜鉛華、紺青、群青等が挙げられる。これらの顔料は、併用してもかまわない。
また、光吸収材料の他の例として、フラーレンやカーボンナノチューブやグラフェンに代表されるカーボン系化合物が挙げられる。また、光吸収材料の他の例として、金属粒子をポリマー中に分散させた材料が挙げられる。この光吸収材料で形成された光吸収部42は、蛍光体基板21の帯電を抑制することもできる。また、カーボンナノチューブのように、過飽和吸収色素に類するものも挙げられる。
また、光吸収材料の他の例として、色素分子、あるいは色素分子をバインダーに分散した材料が挙げられる。色素分子としては、例えば、C.I.DirectBlue67、Acid Red 266、Benzopurpurin (Benzopurpurin4B)、DSCG (INTAL)、Methyl orange、Sirius Supra Brown RLL、AH 6556、Perylenebiscarboximides、RU 31.156、Violet 20、Cyanine dye 等が挙げられる。
光吸収材料に用いるバインダーは、色素分子が分散できる高分子であれば、その種類に限定はない。バインダーとしては、ポリイミド系、エポキシ系、シシコーン系、ポリエステル系、ポリビニール系、ポリアクリル系、ポリフェノール系、ポリメタクリレート系、ポリスチレン系、ポリウレタン系等の高分子材料が挙げられる。ただし、例として挙げたこれらには限定されず、色素が分散できる高分子であれば何でもよい。
また、光吸収材料の他の例として、エレクトロクロミック材料が挙げられる。エレクトロクロミック材料としては、例えば、WO3、NiOxHy、Nb2O5、V2O5、TiO2、MoO3、ポリアニリン、ポリピロール、プルシアンブルー等が挙げられる。
上述した光吸収部形成用の材料として有機系材料を採用すれば、一般的に、光吸収部を低コスト及び簡易プロセスで形成することができる。また、金属からなる薄膜状の光吸収部が蛍光部の表面を被覆して設けられていれば、表面プラズモン効果によって蛍光部の発光強度が影響を受けて、結果的に光取り出し効率の向上が期待できる。
次に、光吸収部の光吸収量について説明する。図4は、光吸収部の光吸収量を説明するための図である。図4中の符号Paは、任意の1画素を示し、符号Pbは画素Paに隣接する他の画素を示す。図4において、符号Lは、画素Paの発光素子15aの光射出面の端から画素Pbの蛍光部41bの光入射面の端まで距離を、発光素子15aの光軸に直交する方向に正射影した距離示す。本明細書において、発光素子15aの光軸は、発光素子15aの光射出面と概垂直であると定義する。図4中の符号Dは、画素Paの発光素子15aの光射出面と画素Pbの蛍光部41bの光入射面との発光素子15aの光軸に沿った方向における間隔を示す。ここでは、間隔Dは、封止部22と無機封止膜24の総厚である。
本実施形態において、発光素子15aの光射出面の範囲A1は、有機層32において第2電極と当接する面のうちで、発光素子15aの光軸と平行な方向から平面視して、有機層32に当接している部分の第1電極31と重なる範囲である。本実施形態において、画素Pbの蛍光部41bの光入射面の範囲A2は、蛍光部41bの周縁部を覆う遮光部47の開口に囲まれる範囲である。
本実施形態の光吸収部42は、発光素子15aから入射する第1波長の光の光量のうちで弱い光の光量を吸収するように、その材料と膜厚が設定されている。光吸収部42の光吸収量は、画素Paの発光素子15aから射出される光のうちで、画素Pbの蛍光部41bへ入射可能な角度範囲θの拡散成分の光(漏れ光)の総光量に応じて設定される。角度範囲θと、距離Lと、間隔Dとの間には、下記の式(8)に示す関係が成り立つ。
tanθ=D/L ・・・(8)
tanθ=D/L ・・・(8)
漏れ光の総光量は、発光素子の配向特性及び角度範囲θによって、求めることができる。すなわち、発光素子の配向特性は、発光素子の光軸に対する角度と、各角度の拡散成分の強度(光量)との関係性を示す特性であり、例えば配向特性を示す関数の角度範囲θについての積分値を求めることによって、漏れ光の総光量を求めることができる。
図5は、第1実施形態において、各発光素子から射出される光の光量に占める漏れ光の光量の比率を示すグラフである。鋭意検討した結果、図5に示すように、各発光素子から射出される光の総光量に占める漏れ光の光量の比率y(無次元)は、距離Lに対する間隔Dの比x(D/L)の関数であり、下記の式(1)で表されることが分かった。
y=0.023x3+0.072x2+0.32x-0.019・・・(1)
y=0.023x3+0.072x2+0.32x-0.019・・・(1)
すなわち、距離Lと間隔Dの値が与えられたときに、上記の式(1)から得られる比率yに対して、yを各発光素子から射出される光の総光量に乗算した値は、隣の画素へ向う漏れ光の総光量(以下、漏れ光量という)を示すことになる。したがって、この漏れ光量を蛍光体に到達するまでの吸収量に設定すれば、各画素から射出される光の光量は、原理的には、漏れ光が隣の画素の蛍光部へ入射しない場合と同じになる。
本発明者は、鋭意研究の結果、発光素子の発光量の最大値をPmaxとしたときに、光吸収部42の光吸収量Aが下記の式(2)を満たすように設定されていれば、各画素から射出される光の光量のうち、他の画素の発光素子から入射した漏れ光による増分を効果的に減らすことができることを見出した。
A≦y×Pmax・・・(2)
A≦y×Pmax・・・(2)
本実施形態の発光素子15は、最も暗い階調の画素値を0とし、2以上の整数N(例えば256)に対して最も明るい階調の画素値をN-1(例えば255)としたときに、1からN-1(例えば255)までの各画素値の階調の光量で第1波長の光を射出することができる。
本実施形態において、上記のPmaxは、画素値がN-1(例えば255)であるときに発光素子15から射出される第1波長の光の光量である。本実施形態において、光吸収量Aは、画素値が1であるときに発光素子15から射出される第1波長の光の光量をPminとしたときに、下記の式(3)を満たす。
y×Pmin≦A ・・・(3)
y×Pmin≦A ・・・(3)
式(2)に示す上限値は、漏れ光の全て吸収する値である。このようにすることでコントラスト比は向上するが、その反面、明るさが減少することになる。式(3)に示す下限値は、明るさを維持するために効果がある。
なお、複数の画素のうちの任意の1画素に隣接する画素の数をM(正の整数)としたときに、光吸収量Aは、下記の式(4)を満たしていてもよいし、下記の式(5)を満たしていてもよい。
y×Pmin/M≦A ・・・(4)
y×Pmax/M≦A ・・・(5)
y×Pmin/M≦A ・・・(4)
y×Pmax/M≦A ・・・(5)
ここでは、複数の画素が直交格子状に配列されているとして説明する。この場合に、複数の画素の配列の外縁を除いた領域の3行3列の画素に着目すると、中心の画素(任意の1画素)に8つの画素が隣接していることになり、M=8であることに相当する。中心の画素から周囲の8画素のうちの1画素へ向う漏れ光の光量は、漏れ光の総光量のほぼ1/8とみなすことができる。
なお、画素の形状が矩形であって、任意の水平走査方向に並ぶ1行の画素と、この行の隣の1行の画素とで水平走査方向の位置が画素ピッチの半分ずれている場合には、M=5になる。また、画素の形状が正六角形であって、各画素の各辺が他の画素と隣り合っている場合には、M=6になる。このように複数の画素の配列は直交格子状でなくてもよい。
式(4)に示す下限値は、中心の画素が最も暗い階調よりも1つ明るい階調の表示であって周囲の8画素が最も暗い表示である場合に、中心の画素から周囲の8画素のうちの1画素へ向かう漏れ光を吸収する値である。(5)に示す下限値は、中心の画素が最も明るい表示であって周囲の8画素が最も暗い表示である場合に、中心の画素から周囲の8画素のうちの1画素へ向かう漏れ光を吸収する値である。式(5)に示す下限値は、明るさを維持しつつコントラスト比を維持する上で効果がある。式(4)に示す下限値は、式(5)に示す下限値よりも明るさを維持する上で効果がある。
なお、光吸収量Aは、下記の式(9)を満たしていてもよい。
y×Pmin/M≦A≦y×Pmax/M・・・(9)
光吸収量Aが式(9)を満たしていれば、明るさを維持しつつコントラスト比を維持する上で効果がある。
y×Pmin/M≦A≦y×Pmax/M・・・(9)
光吸収量Aが式(9)を満たしていれば、明るさを維持しつつコントラスト比を維持する上で効果がある。
光吸収部42の光吸収量Aが式(1)及び式(2)を満たしていれば、蛍光体層からの発光に対して、吸収が線形であっても、人間の視認の非線形性によって黒状態における漏れ発光がなくなる。また、吸収体の吸収量そのものが非線形であればさらに効果的である。すなわち、漏れ光が蛍光体層41の発光量に影響を及ぼしにくくなる。したがって、漏れ光に起因するコントラスト比の低下やクロストークの発生を効果的に抑制することができ、高品質な画像を表示可能になる。また、画素値に応じた光量の光が光吸収部へ吸収され過ぎることによる光の利用効率の低下を抑制することもできる。
なお、水平走査方向と垂直走査方向とでD/Lの値が異なる場合に、2方向で大きい方のD/Lの値を用いて、光吸収量Aの範囲を規定することもできる。また、以上の説明は、画素Pa及び画素Pbが同じ色の画素である場合、及び蛍光部41bの代わりに拡散部46が配置されている場合についても同様である。
(実施例1)
次に、実施例1について説明する。実施例1では、以下のようにして蛍光体基板を作製した。まず、厚みが0.7mmのガラス基板を封止基板として、その一方の面に幅が3mmであるストライプ状の第1の蛍光部、第2の蛍光部、及び拡散部を形成することによって、蛍光体層を形成した。次いで、蛍光体層の上に光吸収部を形成した。
次に、実施例1について説明する。実施例1では、以下のようにして蛍光体基板を作製した。まず、厚みが0.7mmのガラス基板を封止基板として、その一方の面に幅が3mmであるストライプ状の第1の蛍光部、第2の蛍光部、及び拡散部を形成することによって、蛍光体層を形成した。次いで、蛍光体層の上に光吸収部を形成した。
第1の蛍光部を形成するに際し、第1の蛍光部の材料として、塗液を調製した。具体的には、平均粒径が5nmのコロイド状二酸化ケイ素(0.16g)に、エタノール(15g)及びγ-グリシドキシプロピルトリエトキシシラン(0.22g)を加えて、開放系室温下で1時間攪拌した。この混合物と赤色の蛍光体材料であるK5Eu2.5(WO4)6.25(20g)とを乳鉢に移し、よくすり混ぜた後、70℃のオーブンで2時間、さらに120℃のオーブンで2時間加熱し、表面改質されたK5Eu2.5(WO4)6.25を得た。次いで、表面改質されたK5Eu2.5(WO4)6.2510gに、水とジメチルスルホキシドの1対1の混合溶液(300g)で溶解されたポリビニルアルコール(30g)を加え、分散機により攪拌して、第1の蛍光部形成用の塗液を調製した。次いで、第1の蛍光部形成用の塗液を、封止基板上の所定の位置に、3mm幅でスクリーン印刷法によって塗布した。次いで、封止基板上の塗膜を真空オーブン(200℃、10mmHgの条件)で4時間加熱乾燥することによって、第1の蛍光部を形成した。
第2の蛍光部を形成するに際し、第2の蛍光部の材料として、塗液を調製した。具体的には、平均粒径が5nmのエアロジル(0.16g)に、エタノール(15g)及びγ-グリシドキシプロピルトリエトキシシラン(0.22g)を加えて、開放系室温下で1時間攪拌した。この混合物と緑色の蛍光体材料であるBa2SiO4:Eu2+(20g)とを乳鉢に移し、よくすり混ぜた後、70℃のオーブンで2時間、さらに120℃のオーブンで2時間加熱し、表面改質されたBa2SiO4:Eu2+を得た。次いで、表面改質されたBa2SiO4:Eu2+(10g)に、水とジメチルスルホキシドの1対1の混合溶液(300g)で溶解されたポリビニルアルコール(30g)を加え、分散機により攪拌して、第2の蛍光部形成用の塗液を調製した。次いで、第2の蛍光部形成用の塗液を、封止基板上の所定の位置に、3mm幅でスクリーン印刷法によって塗布した。次いで、封止基板上の塗膜を真空オーブン(200℃、10mmHgの条件)で4時間加熱乾燥することによって、第2の蛍光部を形成した。
拡散部を形成するに際し、拡散部の材料として、塗液を調製した。具体的には、拡散粒子として平均粒径が1.5μmで屈折率が1.65のシリカ粒子(20g)に、水とジメチルスルホキシドの1対1の混合溶液(300g)で溶解されたポリビニルアルコール(30g)を加え、分散機により攪拌して拡散部形成用の塗液を作製した。次いで、拡散部形成用の塗液を、封止基板上の所定の位置に、3mm幅でスクリーン印刷法によって塗布した。次いで、封止基板上の塗膜を真空オーブン(200℃、10mmHgの条件)で4時間加熱乾燥することによって、蛍光体を含まない拡散部を形成した。
光吸収部を形成するに際し、光吸収部の材料として、塗液を調製した。具体的には、水(10mL)とポリビニルアルコール(500mg)とが入った容器を温度調節器の付いたヒータ上に載置し、水を100℃まで加熱するとともに撹拌することによって、ポリビニルアルコールを完全に溶解させた。このポリビニルアルコール水溶液中にシアニン色素(0.5mg)を入れた後に、この水溶液を上記のヒータによって130℃まで加熱するとともに撹拌して、シアニン色素を完全に溶解させて、光吸収部形成用の塗液を調製した。なお、水溶液中のシアニン色素の濃度は、50mg/Lであった。次いで、光吸収部形成用の塗液を封止基板上に形成した蛍光体層の表面に滴下し、スピンナーによって蛍光体層の表面を塗液でコーティングした。この塗膜の膜厚は10nmであった。
また、実施例1では、以下のようにして発光パネルを作成した。
まず、厚みが0.7mmのガラス基板をベース基板として形成されたTFT基板を用意した。次いで、TFT基板に第1電極を形成した。具体的には、TFT基板の一方の面に、銀を膜厚が100nmとなるようスパッタ法により成膜して反射層となる膜を形成し、この膜上にインジウム-錫酸化物(ITO)を膜厚が20nmとなるようスパッタ法により成膜して表層となる膜を形成した。次いで、銀からなる膜とITOからなる膜の積層膜を、フォトリソグラフィー法及びエッチング法を用いてパターニングし、幅が2mmの90本のストライプ状の第1電極を形成した。
まず、厚みが0.7mmのガラス基板をベース基板として形成されたTFT基板を用意した。次いで、TFT基板に第1電極を形成した。具体的には、TFT基板の一方の面に、銀を膜厚が100nmとなるようスパッタ法により成膜して反射層となる膜を形成し、この膜上にインジウム-錫酸化物(ITO)を膜厚が20nmとなるようスパッタ法により成膜して表層となる膜を形成した。次いで、銀からなる膜とITOからなる膜の積層膜を、フォトリソグラフィー法及びエッチング法を用いてパターニングし、幅が2mmの90本のストライプ状の第1電極を形成した。
次いで、第1電極が形成されたTFT基板上に、エッジカバーを形成した。具体的には、複数の第1電極上と、複数の第1電極の間とにわたって、SiO2をスパッタ法により200nmの膜厚に成膜した。次いで、この膜をフォトリソグラフィー法及びエッチング法を用いて、第1電極の中央部を開口して第1電極の外縁部を覆うようにパターンニングすることによって、エッジカバーを形成した。ここでは、第1電極の外周の縁端から幅が10μmの部分の外縁部が、SiO2で覆われる構造とした。そして、エッジカバーが形成されたTFT基板を水洗し、10分間の純水超音波洗浄と、10分間のアセトン超音波洗浄と、5分間のイソプロピルアルコール蒸気洗浄とを行った後に、100℃にて1時間乾燥させた。
次いで、エッジカバーが形成されたTFT基板をインライン型抵抗加熱蒸着装置のチャンバー内の基板ホルダーに固定し、チャンバー内を1×10-4Pa以下の圧力まで減圧した。次いで、有機層を構成する各層を形成した。
まず、正孔注入材料としての1,1・ビス・ジ・4-トリルアミノ・フェニル・シクロヘキサン(TAPC)を、抵抗加熱蒸着法によって100nmの膜厚に成膜することによって、正孔注入層を形成した。
次いで、正孔輸送材料としてのN,N‘-di-l-ナフチル-N,N’・ジフェニル・1,1‘-ビフェニル1,1’・ビフェニル・4,4‘・ジアミン(NPD)を、抵抗加熱蒸着法によって40nmの膜厚に成膜することによって、正孔輸送層を形成した。
次いで、正孔輸送層の上に膜厚が30nmの有機発光層を形成した。この有機発光層は、1,4・ビス-トリフェニルシリル・ベンゼン(UGH-2)(ホスト材料)を1.5Å/secの蒸着速度で蒸着するとともに、ビス[(4,6-ジフルオロフェニル)-ピリジナト-N,C2‘]ピコリネート イリジウム(III)(FIrpic)(青色燐光発光ドーパント)を0.2Å/secの蒸着速度で共蒸着することによって、形成した。
次いで、2,9-ジメチルー4,7-ジフェニル-1,10-フェナントロリン(BCP)を材料に用いて、有機発光層の上に、膜厚が10nmの正孔防止層を形成した。
次いで、トリス(8-ヒドロキシキノリン)アルミニウム(Alq3)を材料に用いて、正孔防止層の上に膜厚が30nmの電子輸送層を形成した。
次いで、フッ化リチウム(LiF)を材料に用いて、電子輸送層の上に膜厚が0.5nmの電子注入層を形成した。
以上のようにして、正孔注入層、正孔輸送層、有機発光層、正孔防止層、電子輸送層、及び電子注入層によって構成された有機層を形成した。
次いで、トリス(8-ヒドロキシキノリン)アルミニウム(Alq3)を材料に用いて、正孔防止層の上に膜厚が30nmの電子輸送層を形成した。
次いで、フッ化リチウム(LiF)を材料に用いて、電子輸送層の上に膜厚が0.5nmの電子注入層を形成した。
以上のようにして、正孔注入層、正孔輸送層、有機発光層、正孔防止層、電子輸送層、及び電子注入層によって構成された有機層を形成した。
次いで、有機層の上に第2電極を形成した。具体的には、有機層が形成されたTFT基板を金属蒸着装置のチャンバー内に固定した。次いで、第2電極形成用のシャドーマスクと上記のTFT基板とを互いにアライメントした。上記のシャドーマスクは、第1電極のストライプと対向する向きに、幅が2mmのストライプ状の第2電極を形成できるように、開口が設けられている。そして、有機層の最表層である電子注入層の表面に、真空蒸着法によって、マグネシウムを0.1Å/secの蒸着速度で蒸着するとともに、銀を0.9Å/secの蒸着速度で共蒸着することによって、マグネシウム銀合金を所定のパターンで1nmの膜厚に成膜した。
引き続き、マグネシウム銀合金からなる膜の上にシャドーマスクを介して銀を1Å/secの蒸着速度で19nmの膜厚に成膜する。以上のようにして、マグネシウム銀合金からなる膜と銀からなる膜とが積層された構造の第2電極を形成した。銀からなる膜を設けたことによって、マイクロキャビティ効果(干渉効果)を強調すること、及び第2電極での配線抵抗による電圧降下を抑制することができる。
以上のようにして、第1電極と第2電極との間に有機発光層が挟み込まれた構造の発光素子(有機EL素子)を形成した。この有機EL素子は、反射電極(第1電極)と半透過電極(第2電極)間でマイクロキャビティ効果が発現し、正面輝度を高めることができる。したがって、有機EL素子から射出された光が蛍光体層に効率よく伝搬され、発光効率が向上する。ここでは、有機EL素子から射出される光の発光ピークが460nm、半値幅が50nmになるように、共振波長、及びマイクロキャビティ効果の強度が調整されている。
次いで、シャドーマスクを用いたマスク蒸着法で、有機EL素子上の表示領域と、表示領域の外周から2mmの幅で張り出す領域(封止エリア)とに、SiO2を3μmの膜厚で成膜することによって、無機保護層を形成した。以上のようにして、発光パネルを作成した。
次いで、蛍光体基板に熱硬化樹脂を塗布した。この塗膜は、後に封止部になる部分である。次いで、発光パネルと蛍光体基板とを、表示領域の外側に形成されている位置合わせマーカーを用いて、互いにアライメントした。次いで、発光パネルと蛍光体基板とを熱硬化樹脂の塗膜を介して互いに密着させ、90℃の温度で2時間加熱することによって、熱硬化樹脂の塗膜を熱硬化させて封止部とした。以上のようにして、発光パネルと蛍光体基板とを互いに貼り合せるとともに、有機EL素子を気密に封止することができる。なお、この貼り合わせ工程は、有機EL素子の水分による劣化を防止する観点で、ドライエアー環境下(水分量(露点):-80℃)で行う。
次いで、走査回路や映像信号駆動回路、電源回路等が形成されたICチップを発光パネルに実装し、また発光パネル20の外縁部に形成されている端子を駆動LSI(コントローラ)と接続すること等によって、表示装置を製造した。この表示装置は、外部電源に接続すること等によって、画像を表示可能になる。実施例1の表示装置に画像を表示させたところ、光吸収部が設けられていない有機EL表示素子と比較して、コントラスト比が略5%から10%向上した。
以上のような構成の第1実施形態の表示素子2Aは、複数の画素の各画素から射出される光の光量のうち、ある画素の蛍光部へ隣の画素の発光素子から入射する漏れ光による増分を減らすように、光吸収部の光吸収量が設定されているので、漏れ光に起因するコントラスト比の低下やクロストークの発生を抑制することができる。特に、光吸収部の光吸収量が、上記の式(1)及び式(2)を満たしているので、実施例1に例示したように、光吸収部が設けられていない構成と比較して、コントラスト比を効果的に向上させることができる。
[第2実施形態]
次に、第2実施形態について説明する。図6は、第2実施形態における表示素子の構成を模式的に示す断面図である。
次に、第2実施形態について説明する。図6は、第2実施形態における表示素子の構成を模式的に示す断面図である。
図6に示す表示素子2Bは、蛍光体基板50と、第1実施形態と同様の発光パネル20及び封止部22を備える。蛍光体基板50は、第1実施形態において発光素子15と蛍光体層41との間に配置されていた光吸収部42の代わりに、蛍光体層41に対して発光素子15とは反対側(表示側)に配置された光吸収部51を有している。本実施形態の波長選択膜48は、各蛍光部の表面と、各蛍光部又は拡散部の間とにわたって連続的に設けられている。
本実施形態の光吸収部51は、封止基板40と蛍光体層41との間に、蛍光体層41と接触して配置されている。光吸収部51は、各画素の蛍光部へ他の画素の発光素子15から入射した漏れ光によって各蛍光部で発光した光、又は拡散部46へ他の画素の発光素子15から入射した漏れ光を吸収するように、光吸収量が設定されている。
光吸収部51は、例えば、第1の画素P1に配置されて赤色の光を吸収する赤吸収部と、第2の画素P2に配置されて緑色の光を吸収する緑吸収部と、第3の画素P3に配置されて青色の光を吸収する青吸収部とを有する構成でもよい。赤吸収部あるいは緑吸収部の光吸収量は、上記の式(1)及び式(2)を満たす光吸収量Aに相当する光量の第1波長の光が各蛍光部へ入射したと仮定したときに、各蛍光部で発せられる光の光量を吸収するように、各吸収部の発光効率等を加味して設定される。
なお、光吸収部51と蛍光体層41との間に、光学膜や保護膜等の各種機能膜が設けられていてもよい。また、光吸収部51は、封止基板40に対して蛍光体層41とは反対側(表示側)に配置されていてもよい。
(実施例2)
次に、実施例2について説明する。実施例2では、光吸収部の配置以外については、実施例1と同様にして、表示素子を製造した。すなわち、封止基板上に光吸収部を形成した後に、光吸収部の上に実施例1と同様にして蛍光体層を形成した。実施例2の表示装置に画像を表示させたところ、光吸収部が設けられていない有機EL表示素子と比較して、コントラスト比が略5%から10%向上した。
次に、実施例2について説明する。実施例2では、光吸収部の配置以外については、実施例1と同様にして、表示素子を製造した。すなわち、封止基板上に光吸収部を形成した後に、光吸収部の上に実施例1と同様にして蛍光体層を形成した。実施例2の表示装置に画像を表示させたところ、光吸収部が設けられていない有機EL表示素子と比較して、コントラスト比が略5%から10%向上した。
以上のような構成の第2実施形態の表示素子2Bは、第1実施形態と同様に、漏れ光に起因するコントラスト比の低下やクロストークの発生を抑制することができる。また、第2実施形態の表示素子2Bは、表示素子2Bの外部から入射する外光の少なくとも一部が光吸収部51に吸収されるので、外光によって蛍光体層41が励起されることが抑制され、外光により蛍光体層41で発光した光に起因するコントラスト比の低下を抑制可能である。
[第3実施形態]
次に、第3実施形態について説明する。図7は、第3実施形態における表示素子の構成を模式的に示す断面図である。図7に示す表示素子2Cは、蛍光体基板52と、第1実施形態と同様の発光パネル20及び封止部22を備える。蛍光体基板52は、第1実施形態において発光素子15と蛍光体層41との間に配置されていた光吸収部42(以下、第1の光吸収部42という)と、第2実施形態において蛍光体層41に対して発光素子15とは反対側に配置された第2の光吸収部51とを有している。
次に、第3実施形態について説明する。図7は、第3実施形態における表示素子の構成を模式的に示す断面図である。図7に示す表示素子2Cは、蛍光体基板52と、第1実施形態と同様の発光パネル20及び封止部22を備える。蛍光体基板52は、第1実施形態において発光素子15と蛍光体層41との間に配置されていた光吸収部42(以下、第1の光吸収部42という)と、第2実施形態において蛍光体層41に対して発光素子15とは反対側に配置された第2の光吸収部51とを有している。
ここで、第2の画素P2から第1の画素P1へ向う第1波長の光(漏れ光)の光量をZ1とし、第1の画素P1での第1の光吸収部42が吸収する第1波長の光の光量をZ2とする。この場合に、第1の画素P1の第1の蛍光部44へ入射する漏れ光の光量は、(Z1-Z2)になる。また、光量が(Z1-Z2)の漏れ光によって第1の蛍光部44で励起された第2波長の光の光量のうち、第1の画素での第2の光吸収部51が吸収する光量をZ3とする。また、光量がZ3の第2の波長の光を第1の蛍光部44で励起するのに必要な第1波長の光の光量をZ4とする。本実施形態において、第1の光吸収部42の光吸収量と第2の光吸収部51の光吸収量は、光量Z2と光量Z4の合計(Z2+Z4)に相当する光量である。(Z2+Z4)は、上記の式(2)における光吸収量Aに相当し、第1の光吸収部42の光吸収量と第2の光吸収部51の光吸収量は、上記の式(1)及び式(2)を満たすように、設定されている。
(実施例3)
次に、実施例3について説明する。実施例2と同様にして、封止基板上に光吸収部を形成した後に、光吸収部の上に実施例1と同様にして蛍光体層を形成し、次いで蛍光体層の上に第2の光吸収部を形成した。実施例3の表示装置に画像を表示させたところ、光吸収部が設けられていない有機EL表示素子と比較して、コントラスト比が略8%から15%向上した。
次に、実施例3について説明する。実施例2と同様にして、封止基板上に光吸収部を形成した後に、光吸収部の上に実施例1と同様にして蛍光体層を形成し、次いで蛍光体層の上に第2の光吸収部を形成した。実施例3の表示装置に画像を表示させたところ、光吸収部が設けられていない有機EL表示素子と比較して、コントラスト比が略8%から15%向上した。
以上のような構成の第3実施形態の表示素子2Cは、第1実施形態と同様に、漏れ光に起因するコントラスト比の低下やクロストークの発生を抑制することができる。また、表示素子2Cは、第2実施形態の表示素子2Bと同様に、外光により蛍光体層41で発光した光に起因するコントラスト比の低下を抑制することもできる。
[第4実施形態]
次に、第4実施形態について説明する。
図8は、第4実施形態における表示素子の構成を模式的に示す断面図である。図9は、第4実施形態における1画素の等価回路図である。図8に示す表示素子2Dは、バックライト60と、液晶素子61と、蛍光体基板62とを備える。
次に、第4実施形態について説明する。
図8は、第4実施形態における表示素子の構成を模式的に示す断面図である。図9は、第4実施形態における1画素の等価回路図である。図8に示す表示素子2Dは、バックライト60と、液晶素子61と、蛍光体基板62とを備える。
液晶素子61は、複数の光スイッチ部63を有する。各光スイッチ部63は、複数の画素P1からP3の各画素と1対1の対応で設けられている。各光スイッチ部63は、図9に示す回路構成を有し、対応する画素の画素値に基づいて各光スイッチ部63から射出される光の光量を調整可能である。バックライト60は、複数の光源部64を有する。各光源部64は、バックライト60のうちで、液晶素子61の各光スイッチ部63に第1波長の光を供給する部分である。表示素子2Dの各画素において、光源部64から光スイッチ部63に供給された光は、光スイッチ部63により光量が調整された後に蛍光体基板62へ入射し、この画素に対応する蛍光部又は拡散部を通って表示素子2Dから射出され、画像の表示に利用される。このように、本実施形態の発光部は、1つの光スイッチ部63及び1つの光源部64を含んで構成されている。
次に、表示素子2Dの各構成要素について詳しく説明する。
バックライト60は、第1波長の光を発する光源65と、光源65から発せられた光を液晶素子61へ導光する導光部66とを有する。本実施形態の光源65は、LEDによって構成されている。光源65は、LEDの代わりに第1波長のレーザー光を発するレーザーダイオード(LD)と、レーザーダイオードから射出された光を拡散する拡散部材とを含んで構成されていてもよい。
バックライト60は、第1波長の光を発する光源65と、光源65から発せられた光を液晶素子61へ導光する導光部66とを有する。本実施形態の光源65は、LEDによって構成されている。光源65は、LEDの代わりに第1波長のレーザー光を発するレーザーダイオード(LD)と、レーザーダイオードから射出された光を拡散する拡散部材とを含んで構成されていてもよい。
本実施形態において、光源65と導光部66は、複数の画素P1からP3の各画素と1対1の対応で設けられている。各光源65から発せられた光は、この光源65に対応する導光部66を通って、液晶素子61の各光スイッチ部へ入射する。なお、導光部66が各画素と1対1の対応で画素ごとに個別に設けられており、1つの光源65が2以上の導光部66に第1波長の光を供給する構成でもよい。また、2以上の導光部66が実質的に一体になっており、この導光部に対して1又は2以上の光源65が第1波長の光を供給する構成でもよい。端的には、1つの導光部と1つの光源とが複数の画素P1からP3に共通でも受けられていてもよく、この場合の光源部は、各光スイッチ部63に向けて第1波長の光を射出する各部に相当する。
本実施形態の液晶素子61は、IPS(In-Plane Switchig)方式を採用した透過型の液晶素子である。液晶素子61は、第1基板70と、第1基板70に対向して配置された第2基板71と、第1基板70と第2基板71との間に配置された液晶層72とを有する。第1基板70及び第2基板71は、各画素に相当する部分の光路が透光性を有する材料で形成されている。第1基板70と第2基板71は互いに貼り合わされている。液晶層72は、屈折率異方性を有する液晶材料からなり、第1基板70と第2基板71との間に封入されている。
第1基板70は、TFT基板73と、TFT基板73上に形成された電極層74と、電極層74の上に形成された第1配向膜75と、TFT基板73に対して液晶層72とは反対側(光入射側)に設けられた第1偏光板76とを有する。第2基板71は、ベース基板77と、ベース基板77の上に形成された第2配向膜78と、ベース基板77に対して第2配向膜78とは反対側(光射出側)に設けられた第2偏光板79とを有する。第1基板70と第2基板71は、第1配向膜75と第2配向膜78とが液晶層72を挟んで向かい合うように、配置されている。第1配向膜75と第2配向膜78は、液晶層72の配向性を制御する。第1偏光板76と第2偏光板79は、いずれも透過軸に平行な直線偏光が透過する特性であり、透過軸が互いに直交するように配置されている。
TFT基板73は、図9に示す回路構成を画素ごとに有する。第1スイッチング素子12のドレイン領域は、画素電極81と電気的に接続されている。保持容量13は、液晶容量に対して並列に接続されている。保持容量13の一方の電極は、第1スイッチング素子12のドレイン領域と電気的に接続されている。保持容量13の他方の電極は、図示略の容量線を介して、共通電極82と同じ電位に保持されている。
電極層74は、複数の画素P1からP3の各画素と1対1の対応で設けられた画素電極81(図9参照)と、複数の画素P1からP3で共通の電位に保持される共通電極82と、画素電極81と共通電極82とが短絡しないように設けられた絶縁層(図示略)とを有する。第1スイッチング素子12がオンとなった状態で信号線11から各画素の駆動信号が供給されると、この駆動信号(電圧波形)によって画素電極81が充電され、画素電極81と共通電極82との間に横電界が発生する。すると、液晶層72の液晶分子の方位角が横電界によって変化し、液晶層72の複屈折性が変化する。
一方、液晶層72には第1偏光板76を通った直線偏光が入射する。この直線偏光は、液晶層72を通るときの横電界の印加の有無によって偏光状態が変化する。液晶層72を通った光は、第2偏光板79へ入射し、その偏光状態に応じて第2偏光板79に吸収される。このように、液晶素子61は、各光スイッチ部63から射出される光の光量を画素ごとに調整することができる。
ところで、液晶やデジタルミラーデバイスを利用した光スイッチは、光を遮断する機能が完全ではなく、画素値が最小(暗)であっても漏れ光が射出されてしまうことがある。
液晶素子61(光スイッチ部63)の消光比は、画素値が最小(暗)であるときに光スイッチ部63から射出される光量に対する、画素値が最大(明)であるときに光スイッチ部63から射出される光量の比である。例えば、画素値が最大時に光スイッチ部63から射出される光の光量が、画素値が最小時に光スイッチ部63から射出される光量の1000倍であるときに、消光比は1000である。所謂、インセル偏光板を用いて液晶素子を構成した場合、消光比はさらに小さくなることもある。
液晶素子61(光スイッチ部63)の消光比は、画素値が最小(暗)であるときに光スイッチ部63から射出される光量に対する、画素値が最大(明)であるときに光スイッチ部63から射出される光量の比である。例えば、画素値が最大時に光スイッチ部63から射出される光の光量が、画素値が最小時に光スイッチ部63から射出される光量の1000倍であるときに、消光比は1000である。所謂、インセル偏光板を用いて液晶素子を構成した場合、消光比はさらに小さくなることもある。
上記の黒状態における漏れ光が蛍光体層41に入射すると、各蛍光部が励起して発光することによって、あるいは漏れ光が拡散部46を通ることによって、各画素から射出される光の光量が画素値に応じた量よりも増加することがありえる。すなわち、発光部の光スイッチ部63で発生した漏れ光は、コントラスト比の低下やクロストーク等の表示の不具合が発生する一因となりうる。
本願発明者は、鋭意研究を重ねた結果、蛍光体層へ励起光が入射しても、光の強度が低い場合においては蛍光体層から光が射出されない構成をもたせることによって、上記の不具合の発生を抑制可能であることに思い至った。そして、本願発明者は、黒状態となるべき画素の蛍光体層の蛍光体に、隣接する画素から多少の漏れ光が到達しないようにすることは、光吸収部を設けることによって、実現可能であると考えた。
このとき、通常光吸収と光強度は線形関係であるが、吸収が線形であっても、蛍光体層からの発光に対する人間の視認の非線形性によって黒状態における漏れ発光を認識しなくなる。さらに、吸収体の吸収量そのものが非線形であればさらに効果的である。
本実施形態の蛍光体基板62は、第3実施形態の蛍光体基板52と同様の構成であるが、液晶素子61と蛍光体層41との間に配置された光吸収部83の光吸収量が第1実施形態と異なる。光吸収部83の光吸収量Aは、光スイッチ部63の消光比をCRとし、光源部64から射出される光の光量の最大値をPmaxとしたときに、下記の式(6)を満たす。
A≦Pmax/CR ・・・(6)
A≦Pmax/CR ・・・(6)
本実施形態の発光部(光スイッチ部63及び光源部64)は、最も暗い階調の画素値を0とし、2以上の整数N(例えば256)に対して最も明るい階調の画素値をN-1(例えば255)としたときに、1からN-1(例えば255)までの各画素値の階調の光量で第1波長の光を射出することができる。
本実施形態において、上記のPmaxは、画素値がN-1(例えば255)であるときに光源部64から光スイッチ部63を通って射出される第1波長の光の光量である。本実施形態において、光吸収量Aは、画素値が1であるときに光源部64から光スイッチ部63を通って射出される第1波長の光の光量をPminとしたときに、下記の式(7)を満たす。
Pmin/CR≦A ・・・(7)
Pmin/CR≦A ・・・(7)
式(6)に示す上限値は、漏れ光の全てを吸収する値である。このようにすることでコントラスト比は向上するが、その反面、明るさが減少することになる。式(7)に示す下限値は、明るさを維持するために効果がある。
光吸収部83の光吸収量Aが式(6)を満たしていれば、蛍光体層41から射出する光の光量に閾値をもたせることができ、漏れ光が蛍光体層41の発光量に影響を及ぼしにくくなる。これは、線形吸収材料であれば人間の視認性の非線形性により、非線形吸収材料であれば材料の吸収の非線形性そのものによるものである。したがって、漏れ光に起因するコントラスト比の低下やクロストークの発生を効果的に抑制することができ、高品質な画像を表示可能になる。
(実施例4)
次に、実施例4について説明する。実施例4では、以下のようにして液晶素子を作製した。まず、TFT基板のベース基板として無研磨ガラス基板を用意し、この無研磨ガラス基板上にAlからなる走査電極(走査線及び第1スイッチング素子のゲート電極)を形成した後に、走査電極の表層を陽極酸化処理してアルミナ層とした。次いで、走査電極を覆うように、SiNからなるゲート絶縁膜を形成し、ゲート絶縁膜上で第1スイッチング素子のゲート電極と重なる部分にa-Si膜を形成した。
次に、実施例4について説明する。実施例4では、以下のようにして液晶素子を作製した。まず、TFT基板のベース基板として無研磨ガラス基板を用意し、この無研磨ガラス基板上にAlからなる走査電極(走査線及び第1スイッチング素子のゲート電極)を形成した後に、走査電極の表層を陽極酸化処理してアルミナ層とした。次いで、走査電極を覆うように、SiNからなるゲート絶縁膜を形成し、ゲート絶縁膜上で第1スイッチング素子のゲート電極と重なる部分にa-Si膜を形成した。
次いで、このa-Si膜上にn型a-Si膜、画素電極及び信号電極を形成した。さらに、画素電極及び信号電極と同層に共通電極を付設した。画素電極及び信号電極は、それぞれ、共通電極と平行かつ走査線と交差するストライプ状に形成した。ここでは、各種配線や各種電極は、いずれもアルミニウムからなる。各種配線や各種電極の材料は、電気抵抗の低い金属性のものであれば特に材料の制約はなく、クロム,銅等でもよい。
試験用の液晶素子は、画素数が40(×3)×30とした。画素ピッチは、画素の配列方向の一方で80μm(共通電極間)とし、他方で240μm(ゲート電極間)とした。
共通電極の幅は12μmであり、隣接する共通電極の間隙の68μmよりも狭くし、高い開口率を確保した。
共通電極の幅は12μmであり、隣接する共通電極の間隙の68μmよりも狭くし、高い開口率を確保した。
また、第2基板上には、TFT基板に備えた偏光板に偏光軸が直交する偏光板のみを備えた。液晶層は、上下界面近傍での液晶分子長軸方向は互いにほぼ平行とし、かつ印加電界方向とのなす角度を15度とした。セルギャップは、液晶封入状態で3.8μmとした。2枚の偏光板(日東電工社製G1220DU)でパネルを挾み、一方の偏光板の偏光透過軸をラビング方向(界面近傍での液晶分子長軸方向)にほぼ平行とし、他方をそれに直交とした。これにより、ノーマリクローズ特性を得た。なお、液晶セルには、末端に3つのフルオロ基を有する化合物を主成分とした誘電異方性が正の液晶を封入した。
次いで、液晶素子にバックライトを取り付け、また走査回路や映像信号駆動回路、電源回路等が形成されたICチップを液晶素子に実装した。また、液晶素子及び実施例1と同様の方法で作製された蛍光体基板を封止部により互いに接着し、液晶素子を駆動LSI(コントローラ)と接続すること等によって、表示装置を製造した。この表示装置は、外部電源に接続すること等によって、画像を表示可能になる。実施例4の表示装置に画像を表示させたところ、光吸収部が設けられていない表示素子と比較して、コントラスト比が略略8%から10%向上した。
以上のような構成の第4実施形態の表示素子2Dは、発光部で発生する漏れ光に起因するコントラスト比の低下やクロストークの発生を抑制することができる。また、表示素子2Dは、表示素子2Dの外部から入射する外光の少なくとも一部が光吸収部83に吸収されるので、外光によって蛍光体層41が励起されることが抑制され、外光により蛍光体層41で発光した光に起因するコントラスト比の低下を抑制可能である。
なお、液晶素子の構成については、適宜変更可能である。例えば、液晶層の駆動方式は、上記のIPS方式に限らず、例えばVA方式やTN方式でもよく、第1基板の構成、第2基板の構成、及び液晶層の材料等は、液晶層の駆動方式等に応じて適宜変更される。
(実施例5)
次に、実施例5について説明する。実施例5では、以下のようにして光吸収部を形成した。まず、光吸収部の材料として、塗液を調整した。具体的には、ε型銅フタロシアニン顔料(平均粒子径30nmから50nm)を含有する顔料分散液(0.5mL)とポリエステルアクリレート樹脂(100g)を分散攪拌機で攪拌し、孔径1.0μmのフィルターで濾過し、カラーレジスト(塗液)を得た。光吸収部の形成に際し、カラーレジストを乾燥後の膜厚が5nmとなるようにスピンコーターを用いて塗布し、その後60℃で5分間予備乾燥して塗膜を形成させた。その他の構成は実施例4と同様である。実施例5の表示装置に画像を表示させたところ、光吸収部が設けられていない表示素子と比較して、コントラスト比が略略8%から10%向上した。
次に、実施例5について説明する。実施例5では、以下のようにして光吸収部を形成した。まず、光吸収部の材料として、塗液を調整した。具体的には、ε型銅フタロシアニン顔料(平均粒子径30nmから50nm)を含有する顔料分散液(0.5mL)とポリエステルアクリレート樹脂(100g)を分散攪拌機で攪拌し、孔径1.0μmのフィルターで濾過し、カラーレジスト(塗液)を得た。光吸収部の形成に際し、カラーレジストを乾燥後の膜厚が5nmとなるようにスピンコーターを用いて塗布し、その後60℃で5分間予備乾燥して塗膜を形成させた。その他の構成は実施例4と同様である。実施例5の表示装置に画像を表示させたところ、光吸収部が設けられていない表示素子と比較して、コントラスト比が略略8%から10%向上した。
[第5実施形態]
次に、第5実施形態について説明する。図10は、第5実施形態における蛍光体粒子及び光吸収部を示す図である。図11は、第5実施形態における表示素子の構成を模式的に示す断面図である。図11に示す表示素子2Eは、蛍光体基板84と、第4実施形態と同様のバックライト60及び液晶素子61とを備える。
次に、第5実施形態について説明する。図10は、第5実施形態における蛍光体粒子及び光吸収部を示す図である。図11は、第5実施形態における表示素子の構成を模式的に示す断面図である。図11に示す表示素子2Eは、蛍光体基板84と、第4実施形態と同様のバックライト60及び液晶素子61とを備える。
本実施形態において、蛍光体基板84の蛍光体層85は、第1の画素P1に配置された第1の光調整部86と、第2の画素P2に配置された第2の光調整部87と、第3の画素に配置された第3の光調整部88と、第1実施形態と同様の遮光部47及び波長選択膜48とを有する。複数の光調整部86から88の各光調整部は、それぞれ、基材中に複数の光調整粒子が分散された構成である。
図10に示すように、第1の光調整部86に分散されている第1の光調整粒子89は、第1波長(青色)の光を受けて赤色の光を発する第1の蛍光体粒子(蛍光部)90と、第1波長の光を吸収する材料からなり各第1の蛍光体粒子90を被覆している光吸収部91を有する。第1の光調整部86に入射した第1波長の光は、その一部が光吸収部91に吸収されて第1の蛍光体粒子90へ入射する。第1の蛍光体粒子90から発せられた赤色の光は、光吸収部91を通って蛍光体層85から射出され、表示素子2Eの外部へ取出される。
第2の光調整部87に分散されている第2の光調整粒子92は、第1波長の光を受けて緑色の光を発する第2の蛍光体粒子(蛍光部)と、第1波長の光を吸収する材料からなり第2の蛍光体粒子を被覆している光吸収部を有する。第3の光調整部88に分散されている第3の光調整粒子93は、第1波長の光を拡散させる拡散粒子と、第1波長の光を吸収する材料からなり拡散粒子を被覆している光吸収部を有する。
(実施例6)
次に、実施例6について説明する。実施例6では、以下のようにして第1の光調整粒子を形成した。まず、光吸収部の材料として、塗液を調整した。具体的には、水(10mL)とポリビニルアルコール(500mg)とが入った容器を温度調節器の付いたヒータ上に載置し、水を100℃まで加熱するとともに撹拌することによって、ポリビニルアルコールを完全に溶解させた。このポリビニルアルコール水溶液中にシアニン色素(0.5mg)を入れた後に、この水溶液を上記のヒータによって130℃まで加熱するとともに撹拌して、シアニン色素を完全に溶解させて、光吸収部形成用の塗液を調製した。なお、水溶液中のシアニン色素の濃度は、50mg/Lであった。次いで、このようにして作製した水溶液と第1の蛍光体粒子を混合し、超音波で分散しつつ第1の蛍光体粒子の表面を塗液でコーティングすることによって、第1の光調整粒子を形成した。この塗膜の膜厚は10nm以下であった。また、第2の蛍光体粒子に上記の塗液をコーティングすることによって、第2の光調整粒子を形成した。また、拡散粒子に上記の塗液をコーティングすることによって、第3の光調整粒子を形成した。次いで、上記の各光調整粒子を用いて各光調整部を形成した。その他の構成は、実施例4と同様である。実施例6の表示装置に画像を表示させたところ、光吸収部が設けられていない表示素子と比較して、コントラスト比が略略8%から10%向上した。
次に、実施例6について説明する。実施例6では、以下のようにして第1の光調整粒子を形成した。まず、光吸収部の材料として、塗液を調整した。具体的には、水(10mL)とポリビニルアルコール(500mg)とが入った容器を温度調節器の付いたヒータ上に載置し、水を100℃まで加熱するとともに撹拌することによって、ポリビニルアルコールを完全に溶解させた。このポリビニルアルコール水溶液中にシアニン色素(0.5mg)を入れた後に、この水溶液を上記のヒータによって130℃まで加熱するとともに撹拌して、シアニン色素を完全に溶解させて、光吸収部形成用の塗液を調製した。なお、水溶液中のシアニン色素の濃度は、50mg/Lであった。次いで、このようにして作製した水溶液と第1の蛍光体粒子を混合し、超音波で分散しつつ第1の蛍光体粒子の表面を塗液でコーティングすることによって、第1の光調整粒子を形成した。この塗膜の膜厚は10nm以下であった。また、第2の蛍光体粒子に上記の塗液をコーティングすることによって、第2の光調整粒子を形成した。また、拡散粒子に上記の塗液をコーティングすることによって、第3の光調整粒子を形成した。次いで、上記の各光調整粒子を用いて各光調整部を形成した。その他の構成は、実施例4と同様である。実施例6の表示装置に画像を表示させたところ、光吸収部が設けられていない表示素子と比較して、コントラスト比が略略8%から10%向上した。
以上のような構成の第5実施形態の表示素子2Eは、発光部で発生する漏れ光に起因するコントラスト比の低下やクロストークの発生を抑制することができる。また、表示素子2Eは、表示素子2Eの外部から入射する外光の少なくとも一部が光吸収部に吸収されるので、外光によって蛍光体粒子が励起されることが抑制され、外光により蛍光体層85で発光した光に起因するコントラスト比の低下を抑制可能である。
なお、本実施形態では、第1波長の光(例えば、青色の光)を吸収する光吸収部が設けられているが、第1波長の光を受けて第2波長の光(例えば、赤色の光)を発する第1の蛍光体粒子(蛍光部)を被覆して第2波長の光を吸収する光吸収部が設けられていてもよい。また、蛍光体粒子を被覆する被膜状の光吸収部は、2層以上の積層膜で構成されていてもよい。例えば、被膜状の光吸収部は、光蛍光体粒子を被覆して設けられて第2波長の光を吸収する第2被膜と、第2被膜の外側に第2被膜を被覆して設けられて第1波長の光を吸収する第1被膜とを有していてもよい。
[第6実施形態]
次に、第6実施形態について説明する。図12は、第6実施形態における表示素子の構成を模式的に示す断面図である。図12に示す表示素子2Fの蛍光体基板94は、複数の画素P1からP3の各画素に設けられたマイクロレンズ(光吸収部)95を有する。各マイクロレンズ95は、このマイクロレンズ95が設けられた画素の蛍光部又は拡散部から射出された光を集光する。また、各マイクロレンズ95の光吸収量は、上記の式(5)を満たす光吸収量の第1波長の光が各蛍光部へ入射したと仮定したときに、各蛍光部で発せられる光の光量を吸収するように、各吸収部の発光効率等を加味して設定される。表示素子2Fを有する試験用の表示装置を作製し、この表示装置に画像を表示させたところ、光吸収部が設けられていない表示素子と比較して、コントラスト比が略略8%から10%向上した。
次に、第6実施形態について説明する。図12は、第6実施形態における表示素子の構成を模式的に示す断面図である。図12に示す表示素子2Fの蛍光体基板94は、複数の画素P1からP3の各画素に設けられたマイクロレンズ(光吸収部)95を有する。各マイクロレンズ95は、このマイクロレンズ95が設けられた画素の蛍光部又は拡散部から射出された光を集光する。また、各マイクロレンズ95の光吸収量は、上記の式(5)を満たす光吸収量の第1波長の光が各蛍光部へ入射したと仮定したときに、各蛍光部で発せられる光の光量を吸収するように、各吸収部の発光効率等を加味して設定される。表示素子2Fを有する試験用の表示装置を作製し、この表示装置に画像を表示させたところ、光吸収部が設けられていない表示素子と比較して、コントラスト比が略略8%から10%向上した。
以上のような構成の第6実施形態の表示素子2Fは、発光部で発生する漏れ光に起因するコントラスト比の低下やクロストークの発生を抑制することができる。また、表示素子2Fは、表示素子2Fの外部から入射する外光の少なくとも一部が光吸収部に吸収されるので、外光によって蛍光体粒子が励起されることが抑制され、外光により蛍光体層85で発光した光に起因するコントラスト比の低下を抑制可能である。また、各蛍光部又は拡散部から射出された光をマイクロレンズ95で集光するようにしたので、画素間の混色の発生を抑制することができる。なお、マイクロレンズ95に対して蛍光体層85とは反対側(表示側)に、微細な突起構造を有する光学シートを設けることによって、視野角を広げることもできる。
なお、上述の各実施形態あるいは各実施例の要件は、適宜組み合わせることができる。
また、各実施形態で説明した構成要素の1以上を用いない場合もある。
また、各実施形態で説明した構成要素の1以上を用いない場合もある。
上記の実施形態において、第1波長の光は、青色の光に設定されているが、紫外光(波長が380nm未満)でもよいし、紫外光及び青色の光を含んでいてもよい。また、第1波長の光は、紫外光及び青色の光に加えて、紫色の光と緑色の光の少なくとも一方を含んでいてもよい。各蛍光部の材料は、第1波長及び各画素から射出すべき光の波長等に応じて、適宜変更可能である。第3の画素P3から射出すべき光の波長が第1波長と異なる場合には、上記の拡散部46に代えて、第1波長の光を第3の画素P3に対応する波長の光へ変換する第3の蛍光部を設けてもよい。
上記の実施形態において、光スイッチ部は、液晶素子の一部で構成されているが、デジタルミラーデバイスの一部で構成されていてもよい。デジタルミラーデバイスは、複数の画素のそれぞれにマイクロミラーが配置された構造であり、各マイクロミラーの姿勢を変化させて、マイクロミラーで反射した光の進行方向を切替えることができる。このようなマイクロミラーデバイスは、各マイクロミラーを光スイッチ部として利用することができる。
また、上記の各実施形態の表示素子は、各蛍光部又は拡散部から射出される光が入射する位置に設けられ、この光の色純度を高めるように設けられたカラーフィルターを備えていてもよい。カラーフィルターは、例えば、第1の画素P1に配置されて赤色以外の光を吸収する赤色色カラーフィルターと、第2の画素P2に配置されて緑色以外の光を吸収する緑色色カラーフィルターと、第3の画素P3に配置されて青色以外の光を吸収する青色色カラーフィルターを有する。このようなカラーフィルターを設けることによって、表示素子の色再現範囲を拡大する事ができる。また、赤色の光を発する蛍光部へ入射する外光のうちで蛍光部の励起光(例えば青色の光)に相当する成分は、その少なくとも一部が赤色カラーフィルターに吸収される。緑色の光を発する蛍光部についでも同様に、外光のうちで蛍光部の励起光に相当する光の少なくとも一部が、緑色カラーフィルターに吸収される。したがって、外光による蛍光部の発光を低減あるいは防止することができ、外光によるコントラスト比の低下を低減あるいは防止する事ができる。
また、上記の各実施形態の表示素子は、蛍光体層41よりも表示側に設けられた偏光素子を備えていてもよい。この偏光素子は、透過軸に平行な直線偏光が透過する偏光板と、この偏光板を透過した光を円偏光へ変換するλ/4板とを有する。このような表示素子へ表示側から入射した外光の一部は、偏光素子を通って円偏光となり、その少なくとも一部が表示素子の内部の界面、例えば蛍光体層の表面で反射する。蛍光体層の表面で反射した円偏光は、λ/4板を通って偏光板の透過軸に直交する直線偏光に変換され、偏光板に吸収されるので、外光反射によるコントラスト比の低下等を抑制すること等ができる。
[電子機器]
図13Aから図13Dは、それぞれ、電子機器を示す図である。
図13Aから図13Dは、それぞれ、電子機器を示す図である。
図13Aに示す薄型表示装置100は、筐体101、支持台102、表示部103、スピーカー部104、及びビデオ入力端子105を備えている。表示部103は、上記の実施形態の表示素子を含んで構成されている。
図13Bに示すノート型パソコン110は、本体111、筐体112、表示部113、キーボード114、外部接続ポート115、及びポインティングデバイス116を備えている。表示部113は、上記の実施形態の表示素子を含んで構成されている。
図13Cに示す携帯電話120は、本体121、筐体122、表示部123、音声入力部124、音声出力部125、操作キー126、外部接続ポート127、及びアンテナ128を備えている。表示部123は、上記の実施形態の表示素子を含んで構成されている。
図13Dに示すビデオカメラ130は、本体131、筐体132、表示部133、外部接続ポート134、リモコン受信部135、受像部136、バッテリー137、音声入力部138、操作キー139、及び接眼部140を備えている。表示部133は、上記の実施形態の表示素子を含んで構成されている。
図13Aから図13Dに示した電子機器は、それぞれの表示部が上記の実施形態の表示素子を含んで構成されているので、コントラスト比の低下やクロストークの発生を抑制することができ、高品質な画像を表示することができる。
コントラスト比の低下やクロストークの発生を抑制することができる。
1・・・表示装置(電子機器)、2Aから2F・・・表示素子、15・・・発光素子、30・・・第1電極、31・・・第2電極、32・・・有機層、33・・・有機発光層、42・・・光吸収部、44・・・蛍光部、51・・・第2の光吸収部、63・・・光スイッチ部、64・・・光源部、90・・・蛍光体粒子(蛍光部)、91・・・光吸収部、95・・・マイクロレンズ(光吸収部)、100・・・薄型表示装置(電子機器)、110・・・ノート型パソコン(電子機器)、120・・・携帯電話(電子機器)、130・・・ビデオカメラ(電子機器)、P・・・画素組、P1・・・第1の画素、P2・・・第2の画素
Claims (23)
- 互いに異なる波長の光を射出する少なくとも第1の画素及び前記第1の画素と隣接する第2の画素を含む複数の画素で構成され、2次元的に配列された複数の画素組と、
前記複数の画素の各画素と1対1の対応で設けられ、対応する画素の画素値に応じた光量の第1波長の光を射出する複数の素子を有する発光部と、
前記第1の画素に設けられ、前記発光部から入射する第1波長の光を第2波長の光へ変換する第1の蛍光部と、
前記第1の画素に設けられ、前記第2の画素に対応する素子から前記第1の蛍光部へ入射する漏れ光と、前記第1の画素に対応する素子から前記第1の画素に対応する前記画素値に応じた光量よりも過剰に射出されて前記第1の蛍光部へ入射する漏れ光の少なくとも一方による、前記第1の蛍光部から射出される光の光量の増分を減らすように、光吸収量が設定された第1の光吸収部を備えている表示素子。 - 前記第1の光吸収部は、光の強度に対する光吸収量が非線型的である請求項1に記載の表示素子。
- さらに前記第2の画素に設けられ、前記発光部から入射する前記第1波長の光を第3波長の光へ変換する第2の蛍光部と、を備え、
前記複数の素子は、前記複数の画素の各画素と1対1の対応で設けられ、対応する画素の画素値に応じた光量で発光する複数の発光素子であり、
前記第1の画素に対応する発光素子の光射出面の端から前記第2の蛍光部の光入射面の端までの距離を前記第1の画素に対応する発光素子の光軸に直交する方向に正射影した距離をL、前記光射出面と前記光入射面との前記第1の画素に対応する発光素子の光軸に沿った方向における間隔をD、Lに対するDの比率をxとしたときに、下記の式(1);
y=0.023x3+0.072x2+0.32x-0.019 ・・・(1)
で表されるyに対して、前記第1光吸収部が吸収する第1波長の光の光量をAとし、前記第1の画素に対応する発光素子の発光量の最大値をPmaxとしたときに、前記Aは、下記の式(2);
A≦y×Pmax ・・・(2)
を満たす請求項1に記載の表示素子。 - 前記第1の画素に対応する発光素子は、最も暗い階調の画素値を0とし、2以上の整数Nに対して最も明るい階調の画素値をN-1としたときに、1からN-1までの各画素値の階調の光量で前記第1波長の光を射出することができ、前記Pmaxは、画素値がN-1であるときに前記第1の画素に対応する発光素子から射出される第1波長の光の光量であって、画素値が1であるときに前記発光素子から射出される第1波長の光の光量をPminとしたときに、前記Aは、下記の式(3);
y×Pmin≦A ・・・(3)
を満たす請求項3に記載の表示素子。 - 前記第1の画素に対応する発光素子は、最も暗い階調の画素値を0とし、2以上の整数Nに対して最も明るい階調の画素値をN-1としたときに、1からN-1までの各画素値の階調の光量で前記第1波長の光を射出することができ、前記Pmaxは、画素値がN-1であるときに前記発光素子から射出される第1波長の光の光量であって、画素値が1であるときに前記第1の画素に対応する発光素子から射出される第1波長の光の光量をPmin、前記第1の画素に隣接する画素の数をMとしたときに、前記Aは、下記の式(4);
y×Pmin/M≦A ・・・(4)
を満たす請求項3に記載の表示素子。 - 前記Aは、下記の式(5);
y×Pmax/M≦A ・・・(5)
を満たす請求項5に記載の表示素子。 - 前記発光素子のそれぞれは、第1電極と、前記第1電極に対向する第2電極と、前記第1電極及び前記第2電極の間に挟持されて少なくとも有機発光層を含んだ有機層を有し、
前記第1電極と前記第2電極とが、前記有機発光層から発せられた光を共振させる共振器を構成している請求項3に記載の表示素子。 - さらに前記第2の画素に設けられ、前記発光部から入射する前記第1波長の光を第3波長の光へ変換する第2の蛍光部と、を備え、
前記複数の素子は、前記複数の画素の各画素と1対1の対応で設けられ、対応する画素の画素値に応じた光量で発光する複数の発光素子であり、
前記第1の画素に対応する発光素子の光射出面の端から前記第2の蛍光部の光入射面の端までの距離を前記第1の画素に対応する発光素子の光軸に直交する方向に正射影した距離をL、前記光射出面と前記光入射面との前記第1の画素に対応する発光素子の光軸に沿った方向における間隔をD、Lに対するDの比率をxとしたときに、下記の式(1);
y=0.023x3+0.072x2+0.32x-0.019 ・・・(1)
で表されるyに対して、前記第1の蛍光部が、前記第1光吸収部に吸収される第2波長の光の光量を発光するのに必要な第1波長の光の光量をAとし、前記第1の画素に対応する発光素子の発光量の最大値をPmaxとしたときに、前記Aは、下記の式(2);
A≦y×Pmax ・・・(2)
を満たす請求項1に記載の表示素子。 - 前記第1の画素に対応する発光素子は、最も暗い階調の画素値を0とし、2以上の整数Nに対して最も明るい階調の画素値をN-1としたときに、1からN-1までの各画素値の階調の光量で前記第1波長の光を射出することができ、前記Pmaxは、画素値がN-1であるときに前記第1の画素に対応する発光素子から射出される第1波長の光の光量であって、画素値が1であるときに前記発光素子から射出される第1波長の光の光量をPminとしたときに、前記Aは、下記の式(3);
y×Pmin≦A ・・・(3)
を満たす請求項8に記載の表示素子。 - 前記第1の画素に対応する発光素子は、最も暗い階調の画素値を0とし、2以上の整数Nに対して最も明るい階調の画素値をN-1としたときに、1からN-1までの各画素値の階調の光量で前記第1波長の光を射出することができ、前記Pmaxは、画素値がN-1であるときに前記発光素子から射出される第1波長の光の光量であって、画素値が1であるときに前記第1の画素に対応する発光素子から射出される第1波長の光の光量をPmin、前記第1の画素に隣接する画素の数をMとしたときに、前記Aは、下記の式(4);
y×Pmin/M≦A ・・・(4)
を満たす請求項8に記載の表示素子。 - 前記Aは、下記の式(5);
y×Pmax/M≦A ・・・(5)
を満たす請求項10に記載の表示素子。 - 前記発光素子のそれぞれは、第1電極と、前記第1電極に対向する第2電極と、前記第1電極及び前記第2電極の間に挟持されて少なくとも有機発光層を含んだ有機層を有し、
前記第1電極と前記第2電極とが、前記有機発光層から発せられた光を共振させる共振器を構成している請求項8に記載の表示素子。 - 前記発光部は、前記第1波長の光を射出する光源部をさらに有し、
前記複数の素子は、前記光源部から射出された前記第1波長の光の光量を調整する複数の光スイッチ部であり、
前記光スイッチ部の消光比をCR、前記光源部から射出される光の光量の最大値をPmaxとしたときに、前記第1の光吸収部が吸収する第1波長の光の光量であるAは、下記の式(6);
A≦Pmax/CR ・・・(6)
を満たす請求項1に記載の表示素子。 - 前記発光部は、最も暗い階調の画素値を0とし2以上の整数Nに対して最も明るい階調の画素値をN-1としたときに1からN-1までの各画素値の階調の光量で前記第1波長の光を射出することができ、前記Pmaxは、画素値がN-1であるときに前記発光部から射出される第1波長の光の光量であって、前記Aは、画素値が1であるときに前記発光部から射出される第1波長の光の光量をPminとしたときに、下記の式(7);
Pmin/CR≦A ・・・(7)
を満たす請求項13に記載の表示素子。 - 前記第1の光吸収部は、前記発光部と前記第1の蛍光部との間に配置されている請求項1に記載の表示素子。
- 前記第1の蛍光部は、前記発光部と前記第1の光吸収部との間に配置されている請求項1に記載の表示素子。
- 前記第1の光吸収部は、第2の光吸収部と第3の光吸収部を有し、
前記第2の光吸収部は、前記発光部と前記第1の蛍光部との間に配置され、前記第1の蛍光部は、前記第2の光吸収部と前記第3の光吸収部との間に配置されている請求項1に記載の表示素子。 - 前記第1の蛍光部が蛍光体粒子からなり、前記第1の光吸収部が前記蛍光体粒子を被覆している請求項1に記載の表示素子。
- 前記発光部から射出される光の波長は250nm以上500nm以下である請求項1に記載の表示素子。
- 前記第1の光吸収部は、有機系材料で形成されている請求項1に記載の表示素子。
- 前記第1の光吸収部は、赤色顔料と緑色顔料と青色顔料のうちの少なくとも一つを含む材料で形成されている請求項1に記載の表示素子。
- 前記第1の光吸収部は、金属材料で形成されている請求項1に記載の表示素子。
- 請求項1に記載の表示素子を備えている電子機器。
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